JPH0788569B2 - 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 - Google Patents
耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金Info
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- JPH0788569B2 JPH0788569B2 JP61208797A JP20879786A JPH0788569B2 JP H0788569 B2 JPH0788569 B2 JP H0788569B2 JP 61208797 A JP61208797 A JP 61208797A JP 20879786 A JP20879786 A JP 20879786A JP H0788569 B2 JPH0788569 B2 JP H0788569B2
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- hard coating
- cutting
- fracture resistance
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、すぐれた耐欠損性を有し、かつ耐磨耗性に
もすぐれ、特に切削工具として用いた場合に、硬質被覆
層の剥離なく、すぐれた切削を発揮する表面被覆硬質合
金に関するものである。
もすぐれ、特に切削工具として用いた場合に、硬質被覆
層の剥離なく、すぐれた切削を発揮する表面被覆硬質合
金に関するものである。
一般に、炭化タングステン（以下WCで示す）基超硬合金
や、炭窒化チタン（以下TiCNで示す）基サーメット、さ
らに高速度鋼で構成された基体の表面に、元素周期律表
の4a族金属の炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる群のうちの１種の単層
または２種以上の複層をイオンプレーティング法などの
PVD法により形成した硬質被覆層（以下、PVD硬質被覆層
という）を被覆してなる表面被覆硬質合金か切削工具と
して用いられている。
や、炭窒化チタン（以下TiCNで示す）基サーメット、さ
らに高速度鋼で構成された基体の表面に、元素周期律表
の4a族金属の炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこ
れらの２種以上の固溶体からなる群のうちの１種の単層
または２種以上の複層をイオンプレーティング法などの
PVD法により形成した硬質被覆層（以下、PVD硬質被覆層
という）を被覆してなる表面被覆硬質合金か切削工具と
して用いられている。
しかし、上記の従来表面被覆硬質合金においては、これ
を冷えば高送り切削などの高負荷条件の切削や断続切削
に切削工具として用いた場合、PVD硬質被覆層に剥離が
発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状で
ある。
を冷えば高送り切削などの高負荷条件の切削や断続切削
に切削工具として用いた場合、PVD硬質被覆層に剥離が
発生し易く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状で
ある。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、PVD硬
質被覆層に剥離のない、耐欠損性にすぐれた表面被覆硬
質合金を開発すべく研究を行った結果、 （ａ） 上記の従来表面被覆硬質合金のPVD硬質被覆層
は約0.9GPa以上の高い圧縮残留応力が存在し、この圧縮
残留応力の存在が原因でPVD硬質被覆層に剥離が発生し
易くなること。
質被覆層に剥離のない、耐欠損性にすぐれた表面被覆硬
質合金を開発すべく研究を行った結果、 （ａ） 上記の従来表面被覆硬質合金のPVD硬質被覆層
は約0.9GPa以上の高い圧縮残留応力が存在し、この圧縮
残留応力の存在が原因でPVD硬質被覆層に剥離が発生し
易くなること。
（ｂ） PVD硬質被覆層における圧縮残留応力を0.7GPa
以下に低減すると、PVD硬質被覆層の剥離現象が著しく
抑制されるようになること。
以下に低減すると、PVD硬質被覆層の剥離現象が著しく
抑制されるようになること。
（ｃ） PVD硬質被覆層の形成を、従来用いられている
イオンプレーティング法に代って、クラスターイオンビ
ーム法にて行なうと、この結果のPVD硬質被覆層におけ
る圧縮残留応力は0.7GPa以下に低減するようになるこ
と。
イオンプレーティング法に代って、クラスターイオンビ
ーム法にて行なうと、この結果のPVD硬質被覆層におけ
る圧縮残留応力は0.7GPa以下に低減するようになるこ
と。
以上（ａ）〜（ｃ）に示される知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、WC基超硬合金、TiCN基サーメット、および高速度鋼
のうちのいずれかで構成された基体の表面に、クラスタ
ーイオンビーム法により、元素周期律表の4a族金属の炭
化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体からなる群のうちの１種の単層または２種以上
の複層を形成することによって、前記PVD硬質被覆層に
おける圧縮残留応力を0.7GPa以下とし、もって高送り切
削や断続切削に用いた場合にもPVD硬質被覆層に剥離発
生のない、すぐれた耐欠損性を示し、長期に亘ってすぐ
れた耐摩耗性を発揮する切削工具用表面被覆硬質合金に
特徴を有するものである。
て、WC基超硬合金、TiCN基サーメット、および高速度鋼
のうちのいずれかで構成された基体の表面に、クラスタ
ーイオンビーム法により、元素周期律表の4a族金属の炭
化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上
の固溶体からなる群のうちの１種の単層または２種以上
の複層を形成することによって、前記PVD硬質被覆層に
おける圧縮残留応力を0.7GPa以下とし、もって高送り切
削や断続切削に用いた場合にもPVD硬質被覆層に剥離発
生のない、すぐれた耐欠損性を示し、長期に亘ってすぐ
れた耐摩耗性を発揮する切削工具用表面被覆硬質合金に
特徴を有するものである。
なお、PVD硬質被覆層の圧縮残留応力は、周知のＸ線応
力測定法によって容易に測定することができる。
力測定法によって容易に測定することができる。
つぎに、この発明の表面被覆硬質合金を実施例により具
体的に説明する。
体的に説明する。
実施例 １ 基体として、ISO規格p20の組成、および同規格SNGN432
の形状（スローアウエイチツプ）をもつたWC基超硬合金
製チツプを用意し、このチツプを第１図に概略説明図で
示されるクラスターイオンビーム装置に、下向き基板１
上に並べた状態で装着し、第１表に示される条件で、る
つぼ２内に装入した金属３を加熱コイル４により加熱し
て蒸発させ、この蒸発金属をイオン化電極５および加速
電極６を通過する間に反応させ、前記チツプの表面に同
じく第１表に示される組成および平均層厚の硬質被覆層
を形成することによつて本発明表面被覆硬質合金（以下
本発明被覆合金という）１〜７をそれぞれ製造した。
の形状（スローアウエイチツプ）をもつたWC基超硬合金
製チツプを用意し、このチツプを第１図に概略説明図で
示されるクラスターイオンビーム装置に、下向き基板１
上に並べた状態で装着し、第１表に示される条件で、る
つぼ２内に装入した金属３を加熱コイル４により加熱し
て蒸発させ、この蒸発金属をイオン化電極５および加速
電極６を通過する間に反応させ、前記チツプの表面に同
じく第１表に示される組成および平均層厚の硬質被覆層
を形成することによつて本発明表面被覆硬質合金（以下
本発明被覆合金という）１〜７をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、同じ基体を用い、これを第２図に
概略説明図で示されるイオンプレーテイング装置に、下
向ぎ基板１上に並べた状態で装着し、同じく第１表に示
される条件で、るつぼ２内の金属３を並設したエレクト
ロンビーム７により加熱蒸発させ、この蒸発金属がイオ
ン化電極５を 通過する間に反応させ、前記チツプ表面に同じく第１表
に示される組成および平均層厚の硬質被覆層を形成する
ことによつて、従来表面被覆硬質合金（以下従来被覆合
金という）１〜７をそれぞれ製造した。
概略説明図で示されるイオンプレーテイング装置に、下
向ぎ基板１上に並べた状態で装着し、同じく第１表に示
される条件で、るつぼ２内の金属３を並設したエレクト
ロンビーム７により加熱蒸発させ、この蒸発金属がイオ
ン化電極５を 通過する間に反応させ、前記チツプ表面に同じく第１表
に示される組成および平均層厚の硬質被覆層を形成する
ことによつて、従来表面被覆硬質合金（以下従来被覆合
金という）１〜７をそれぞれ製造した。
ついで、この結果得られた各種の被覆合金について、硬
質被覆層の圧縮残留応力をＸ線を用いて測定すると供
に、 被削材:SNCM 439（硬さ:HB230）、 切削速度:130m/min、 送り:0.5mm/rev.、 切込み:1.5mm、 切削時間:20min、 の条件での鋼の連続切削試験、並びに、 被削材:SNCM 439（硬さ:HB270）、 切削速度:100m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:3min、 の条件での鋼の断続切削試験を行ない、前者の連続切削
試験では切刃の逃げ面磨耗幅を測定すると共に、硬質被
覆層の状況を観察し、また後者の断続切削試験では、10
本の試験切刃数のうちの欠損発生刃数の測定した。これ
らの結果を第１表に示した。
質被覆層の圧縮残留応力をＸ線を用いて測定すると供
に、 被削材:SNCM 439（硬さ:HB230）、 切削速度:130m/min、 送り:0.5mm/rev.、 切込み:1.5mm、 切削時間:20min、 の条件での鋼の連続切削試験、並びに、 被削材:SNCM 439（硬さ:HB270）、 切削速度:100m/min、 送り:0.3mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:3min、 の条件での鋼の断続切削試験を行ない、前者の連続切削
試験では切刃の逃げ面磨耗幅を測定すると共に、硬質被
覆層の状況を観察し、また後者の断続切削試験では、10
本の試験切刃数のうちの欠損発生刃数の測定した。これ
らの結果を第１表に示した。
実施例 ２ 基体として、TiCN基サーメット製で、形状がSNMG432の
スローアウエイチツプを用いる以外は、実施例１におけ
ると同様に、第１表に示される条件にて本発明被覆合金
８および従来被覆合金８をそれぞれ製造した。
スローアウエイチツプを用いる以外は、実施例１におけ
ると同様に、第１表に示される条件にて本発明被覆合金
８および従来被覆合金８をそれぞれ製造した。
これらの被覆合金についても、Ｘ線を用いて硬質被覆層
の圧縮残留応力を測定すると共に、 被削材:SNM 415（硬さ:HB150）、 切削速度:200m/min、 送り:0.36mm/rev.、 切込み:0.5mm、 切削時間:20min、 の条件での鋼の連特切削試験、並びに、 被削材:SNCM 439（硬さ:HB250）、 切削速度:150m/min、 送り:0.25mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:3min、 の条件での鋼の断続切削試験を行ない、実施例１におけ
ると同様に、前者の連続切削試験では切刃の逃げ面磨耗
幅を測定すると共に、硬質被覆層の状況を観察し、後者
の断続切削試験では10本の試験切刃数のうちの欠損発生
数を測定した。これらの結果を第１表に示した。
の圧縮残留応力を測定すると共に、 被削材:SNM 415（硬さ:HB150）、 切削速度:200m/min、 送り:0.36mm/rev.、 切込み:0.5mm、 切削時間:20min、 の条件での鋼の連特切削試験、並びに、 被削材:SNCM 439（硬さ:HB250）、 切削速度:150m/min、 送り:0.25mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:3min、 の条件での鋼の断続切削試験を行ない、実施例１におけ
ると同様に、前者の連続切削試験では切刃の逃げ面磨耗
幅を測定すると共に、硬質被覆層の状況を観察し、後者
の断続切削試験では10本の試験切刃数のうちの欠損発生
数を測定した。これらの結果を第１表に示した。
実施例 ３ 基体として、高速度鋼製で、系が直径:6mmφ×長さ:50m
mの２枚刃エンドミルを用いる以外は、実施例１におけ
ると同様に、第１表に示される条件にて本発明被覆合金
９および従来被覆合金９を製造した。
mの２枚刃エンドミルを用いる以外は、実施例１におけ
ると同様に、第１表に示される条件にて本発明被覆合金
９および従来被覆合金９を製造した。
同様に、この結果得られた被覆合金について、硬質被覆
層の圧縮残留応力を測定すると共に、 被削材:SKD−61（硬さ:HRC34）、 切削速度:25m/min、 送り:0.015mm/刃、 切込み：深さ8mm×幅1mm、 切削油：油性使用、 の条件で鋼の側面切削試験を行ない、切刃の外周２番磨
耗が0.3mmに至るまでの切削長を測定すると共に、硬化
被覆の状況を観察した。これらの結果を第１表に示し
た。
層の圧縮残留応力を測定すると共に、 被削材:SKD−61（硬さ:HRC34）、 切削速度:25m/min、 送り:0.015mm/刃、 切込み：深さ8mm×幅1mm、 切削油：油性使用、 の条件で鋼の側面切削試験を行ない、切刃の外周２番磨
耗が0.3mmに至るまでの切削長を測定すると共に、硬化
被覆の状況を観察した。これらの結果を第１表に示し
た。
第１表に示される結果から、本発明被覆合金１〜９は、
いずれもすぐれた耐磨耗性と耐欠損性を示すのに対し
て、従来被覆合金１〜９においては、硬質被覆層におけ
る圧縮残留応力が約0.7GPa以上と高いので、硬質被覆層
には剥離が発生し、耐欠損性も低く、相対的に劣つた耐
磨耗性しか示さないことが明らかである。
いずれもすぐれた耐磨耗性と耐欠損性を示すのに対し
て、従来被覆合金１〜９においては、硬質被覆層におけ
る圧縮残留応力が約0.7GPa以上と高いので、硬質被覆層
には剥離が発生し、耐欠損性も低く、相対的に劣つた耐
磨耗性しか示さないことが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆硬質合金は、硬質被
覆層における圧縮残留応力が、0.7GPa以下と極めて低い
ので、これを高送り切削や断続切削などに切削工具とし
て用いた場合には、硬質被覆層の剥離なく、すぐれた耐
欠損性を示し、かつ前記硬質被覆層がすぐれた耐磨耗性
をもつことと合まつて、著しく長期に亘つてすぐれた切
削性能を発揮するのである。
覆層における圧縮残留応力が、0.7GPa以下と極めて低い
ので、これを高送り切削や断続切削などに切削工具とし
て用いた場合には、硬質被覆層の剥離なく、すぐれた耐
欠損性を示し、かつ前記硬質被覆層がすぐれた耐磨耗性
をもつことと合まつて、著しく長期に亘つてすぐれた切
削性能を発揮するのである。
第１図はイオンプレーテイング装置を示す概略説明図、
第２図はクラスターイオンビーム装置を示す概略説明図
である。 １……基板、２……るつぼ、 ３……金属、４……加熱コイル、 ５……イオン化電極、９……加速電極、 ７……エレクトロンビーム。
第２図はクラスターイオンビーム装置を示す概略説明図
である。 １……基板、２……るつぼ、 ３……金属、４……加熱コイル、 ５……イオン化電極、９……加速電極、 ７……エレクトロンビーム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２３Ｐ 15/28
Claims (2)
- 【請求項１】炭化タングステン基超硬合金、炭窒化チタ
ン基サーメット、および高速度鋼のうちのいずれかで構
成された基体の表面に、元素周期律表の4a族金属の炭化
物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上の
固溶体からなる群のうちの１種の単層または２種以上の
複層からなるPVD法により形成した硬質被覆層（以下、P
VD硬質被覆層という）を被覆してなる表面被覆硬質合金
において、 上記PVD硬質被覆層は、圧縮残留応力が0.7GPa以下であ
ることを特徴とする耐欠損性の優れた切削工具用表面被
覆硬質合金。 - 【請求項２】上記PVD硬質被覆層は、クラスターイオン
ビーム法により形成してなることを特徴とする特許請求
の範囲第（１）項記載の耐欠損性に優れた切削工具用表
面被覆硬質合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208797A JPH0788569B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61208797A JPH0788569B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6365079A JPS6365079A (ja) | 1988-03-23 |
| JPH0788569B2 true JPH0788569B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=16562276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61208797A Expired - Lifetime JPH0788569B2 (ja) | 1986-09-04 | 1986-09-04 | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0788569B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020067138A1 (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆ＴｉＮ基サーメット製切削工具 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10029686A1 (de) * | 2000-06-23 | 2002-01-03 | Linde Gas Ag | Schneide mit thermisch gespritzter Beschichtung und Verfahren zur Herstellung der Beschichtung |
| JP2005262389A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | チタン合金加工用表面被覆切削工具 |
| EP1864731B2 (en) * | 2005-03-30 | 2021-03-24 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Edge replacement cutter tip |
| JP5493513B2 (ja) * | 2009-07-02 | 2014-05-14 | 住友電気工業株式会社 | 被覆回転ツール |
| JP5925642B2 (ja) | 2012-08-31 | 2016-05-25 | 日本航空電子工業株式会社 | 無機固体材料および刃物工具 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58135111A (ja) * | 1982-02-03 | 1983-08-11 | Hitachi Condenser Co Ltd | 窒化物薄膜の形成方法 |
| JPS60149775A (ja) * | 1984-01-13 | 1985-08-07 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用表面被覆サ−メツト部材 |
| JPS60248879A (ja) * | 1984-05-23 | 1985-12-09 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 表面被覆硬質合金及びその製造方法 |
| JPS6199678A (ja) * | 1984-10-22 | 1986-05-17 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面被覆焼結硬質合金の製造法 |
-
1986
- 1986-09-04 JP JP61208797A patent/JPH0788569B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020067138A1 (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆ＴｉＮ基サーメット製切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6365079A (ja) | 1988-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |