JPH10244405A - 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具Info
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- JPH10244405A JPH10244405A JP4764797A JP4764797A JPH10244405A JP H10244405 A JPH10244405 A JP H10244405A JP 4764797 A JP4764797 A JP 4764797A JP 4764797 A JP4764797 A JP 4764797A JP H10244405 A JPH10244405 A JP H10244405A
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- crystal structure
- cemented carbide
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面
被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 超硬合金基体の表面に、縦長成長結晶組
織を有するTiCN層と、いずれも粒状結晶組織を有す
るTiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層、Ti
NO層、およびTiCNO層からなるTi化合物層のう
ちの1種または2種以上と、さらに同じく粒状結晶組織
を有するAl2 O3 層とで構成された硬質被覆層を10
〜30μmの平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸
着してなる表面被覆超硬合金製切削工具において、前記
硬質被覆層を構成する縦長成長結晶組織を有するTiC
N層の上面および/または下面に隣接して、同じく縦長
成長結晶組織を有する(Ti,M)CN層(ただし、M
は、Cr、W、およびMoのうちの1種または2種以上
を示し、Tiとの合量に占める割合で0.5〜10原子
%を含有する)を1〜10μmの平均層厚で介在させ
る。
被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 超硬合金基体の表面に、縦長成長結晶組
織を有するTiCN層と、いずれも粒状結晶組織を有す
るTiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層、Ti
NO層、およびTiCNO層からなるTi化合物層のう
ちの1種または2種以上と、さらに同じく粒状結晶組織
を有するAl2 O3 層とで構成された硬質被覆層を10
〜30μmの平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸
着してなる表面被覆超硬合金製切削工具において、前記
硬質被覆層を構成する縦長成長結晶組織を有するTiC
N層の上面および/または下面に隣接して、同じく縦長
成長結晶組織を有する(Ti,M)CN層(ただし、M
は、Cr、W、およびMoのうちの1種または2種以上
を示し、Tiとの合量に占める割合で0.5〜10原子
%を含有する)を1〜10μmの平均層厚で介在させ
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層がす
ぐれた耐摩耗性を有し、例えば鋼や鋳鉄の連続切削およ
び断続切削を高速で行っても長期に亘ってすぐれた切削
性能を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具(以下、被
覆超硬工具と云う)に関するものである。
ぐれた耐摩耗性を有し、例えば鋼や鋳鉄の連続切削およ
び断続切削を高速で行っても長期に亘ってすぐれた切削
性能を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具(以下、被
覆超硬工具と云う)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に、例えば特開平6−800
8号公報や特開平7−328809号公報などに記載さ
れるように、炭化タングステン基超硬合金基体(以下、
超硬基体という)の表面に、縦長成長結晶組織を有する
Tiの炭窒化物(以下、l−TiCNで示す)層と、い
ずれも粒状結晶組織を有するTiの炭化物(以下、Ti
Cで示す)層、窒化物(以下、同じくTiNで示す)
層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)層、炭酸化物
(以下、TiCOで示す)層、窒酸化物(以下、TiN
Oで示す)層、および炭窒酸化物(以下、TiCNOで
示す)層からなるTi化合物層のうちの1種または2種
以上と、同じく粒状結晶組織を有し、かつα型またはκ
型結晶構造、さらにα型とκ型が混在した結晶構造の酸
化アルミニウム(以下、Al2 O3 で示す)層とで構成
された硬質被覆層を10〜30μmの平均層厚で化学蒸
着および/または物理蒸着してなる被覆超硬工具が広く
知られており、またこの被覆超硬工具が鋼や鋳鉄などの
連続切削や断続切削に用いられていることも知られてい
る。
8号公報や特開平7−328809号公報などに記載さ
れるように、炭化タングステン基超硬合金基体(以下、
超硬基体という)の表面に、縦長成長結晶組織を有する
Tiの炭窒化物(以下、l−TiCNで示す)層と、い
ずれも粒状結晶組織を有するTiの炭化物(以下、Ti
Cで示す)層、窒化物(以下、同じくTiNで示す)
層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)層、炭酸化物
(以下、TiCOで示す)層、窒酸化物(以下、TiN
Oで示す)層、および炭窒酸化物(以下、TiCNOで
示す)層からなるTi化合物層のうちの1種または2種
以上と、同じく粒状結晶組織を有し、かつα型またはκ
型結晶構造、さらにα型とκ型が混在した結晶構造の酸
化アルミニウム(以下、Al2 O3 で示す)層とで構成
された硬質被覆層を10〜30μmの平均層厚で化学蒸
着および/または物理蒸着してなる被覆超硬工具が広く
知られており、またこの被覆超硬工具が鋼や鋳鉄などの
連続切削や断続切削に用いられていることも知られてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
のFA化および高速化はめざましく、かつ切削加工の省
力化および省エネ化に対する要求も強く、これに伴い、
切削工具には使用寿命の延命化が強く望まれているが、
上記の従来被覆超硬工具においては、これを構成する硬
質被覆層が良好な靭性、すなわちすぐれた耐欠損性(切
刃に欠けやチッピングなどが発生し難い性質)を有する
ものの、耐摩耗性が十分でないために、比較的短時間で
使用寿命に至るのが現状である。
のFA化および高速化はめざましく、かつ切削加工の省
力化および省エネ化に対する要求も強く、これに伴い、
切削工具には使用寿命の延命化が強く望まれているが、
上記の従来被覆超硬工具においては、これを構成する硬
質被覆層が良好な靭性、すなわちすぐれた耐欠損性(切
刃に欠けやチッピングなどが発生し難い性質)を有する
ものの、耐摩耗性が十分でないために、比較的短時間で
使用寿命に至るのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬工具の硬質
被覆層に着目し、これの耐摩耗性向上を図るべく研究を
行った結果、上記の従来被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するl−TiCN層の上面および/または下面に隣接
して、同じく縦長成長結晶組織を有するTiとMの複合
炭窒化物[以下、l−(Ti,M)CNで示す]層(た
だし、Mは、Cr、W、およびMoのうちの1種または
2種以上を示し、Tiとの合量に占める割合で0.5〜
10原子%を含有する)を1〜10μmの平均層厚で介
在させると、この結果の被覆超硬工具においては、前記
l−(Ti,M)CN層が縦長成長結晶組織によるすぐ
れた靭性と、M含有による高硬度を具備することから、
すぐれた靭性を有するl−TiCN層との共存と相まっ
て、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を保持した状態で、
すぐれた耐摩耗性をもつようになることから、通常の条
件での切削は勿論のこと、連続切削および断続切削を高
速条件で行っても切刃に欠けやチッピングなどの発生な
く、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するようにな
るという研究結果を得たのである。
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬工具の硬質
被覆層に着目し、これの耐摩耗性向上を図るべく研究を
行った結果、上記の従来被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するl−TiCN層の上面および/または下面に隣接
して、同じく縦長成長結晶組織を有するTiとMの複合
炭窒化物[以下、l−(Ti,M)CNで示す]層(た
だし、Mは、Cr、W、およびMoのうちの1種または
2種以上を示し、Tiとの合量に占める割合で0.5〜
10原子%を含有する)を1〜10μmの平均層厚で介
在させると、この結果の被覆超硬工具においては、前記
l−(Ti,M)CN層が縦長成長結晶組織によるすぐ
れた靭性と、M含有による高硬度を具備することから、
すぐれた靭性を有するl−TiCN層との共存と相まっ
て、硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を保持した状態で、
すぐれた耐摩耗性をもつようになることから、通常の条
件での切削は勿論のこと、連続切削および断続切削を高
速条件で行っても切刃に欠けやチッピングなどの発生な
く、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するようにな
るという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、超硬合金基体の表面に、l−Ti
CN層と、TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO
層、TiNO層、およびTiCNO層からなるTi化合
物層のうちの1種または2種以上と、Al2 O3 層とで
構成された硬質被覆層を10〜30μmの平均層厚で化
学蒸着および/または物理蒸着してなる被覆超硬工具に
おいて、上記硬質被覆層を構成するl−TiCN層の上
面および/または下面に隣接して、l−(Ti,M)C
N層(ただし、Mは、Cr、W、およびMoのうちの1
種または2種以上を示し、Tiとの合量に占める割合で
0.5〜10原子%を含有する)を1〜10μmの平均
層厚で介在させてなる、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性
を有する被覆超硬工具に特徴を有するものである。
されたものであって、超硬合金基体の表面に、l−Ti
CN層と、TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO
層、TiNO層、およびTiCNO層からなるTi化合
物層のうちの1種または2種以上と、Al2 O3 層とで
構成された硬質被覆層を10〜30μmの平均層厚で化
学蒸着および/または物理蒸着してなる被覆超硬工具に
おいて、上記硬質被覆層を構成するl−TiCN層の上
面および/または下面に隣接して、l−(Ti,M)C
N層(ただし、Mは、Cr、W、およびMoのうちの1
種または2種以上を示し、Tiとの合量に占める割合で
0.5〜10原子%を含有する)を1〜10μmの平均
層厚で介在させてなる、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性
を有する被覆超硬工具に特徴を有するものである。
【0006】なお、この発明の被覆超硬工具において、
硬質被覆層の平均層厚を10〜30μmとしたのは、そ
の層厚が10μm未満では所望のすぐれた耐摩耗性を長
期に亘って確保することができず、一方その層厚が30
μmを越えると、耐欠損性が低下するようになるという
理由からである。また、l−(Ti,M)CN層の平均
層厚を1〜10μmとしたのは、その層厚が1μm未満
では、所望の耐摩耗性向上効果を確保することができ
ず、一方その層厚が10μmを越えると、切刃にチッピ
ング(微小欠け)が発生し易くなるるという理由による
ものである。さらに、l−(Ti,M)CN層のM含有
割合を0.5〜10原子%としたのは、その割合が0.
5原子%未満では、層自体の硬さ向上効果が十分でな
く、この結果硬質被覆層の耐摩耗性向上が不十分とな
り、一方その割合が10原子%を越えると層自体の靭性
に低下傾向が現れ、これが硬質被覆層のチッピング発生
の原因となるという理由によるものである。
硬質被覆層の平均層厚を10〜30μmとしたのは、そ
の層厚が10μm未満では所望のすぐれた耐摩耗性を長
期に亘って確保することができず、一方その層厚が30
μmを越えると、耐欠損性が低下するようになるという
理由からである。また、l−(Ti,M)CN層の平均
層厚を1〜10μmとしたのは、その層厚が1μm未満
では、所望の耐摩耗性向上効果を確保することができ
ず、一方その層厚が10μmを越えると、切刃にチッピ
ング(微小欠け)が発生し易くなるるという理由による
ものである。さらに、l−(Ti,M)CN層のM含有
割合を0.5〜10原子%としたのは、その割合が0.
5原子%未満では、層自体の硬さ向上効果が十分でな
く、この結果硬質被覆層の耐摩耗性向上が不十分とな
り、一方その割合が10原子%を越えると層自体の靭性
に低下傾向が現れ、これが硬質被覆層のチッピング発生
の原因となるという理由によるものである。
【0007】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径:1.5μmの細粒WC粉末、同3μmの中粒W
C粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(重量比で、
以下同じ、TiC/TiN/WC=24/20/56)
粉末、同1.2μmの(Zr,W)CN(ZrC/Zr
N/WC=29/22/49)粉末、同1.3μmの
(Ta,Nb)C(TaC/NbC=90/10)粉
末、同1μmのCr粉末、および同1.2μmのCo粉
末を用意し、これら原料粉末を表1に示される配合組成
に配合し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥した
後、ISO・CNMG120408に則した形状の圧粉
体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表1に示される
条件で真空焼結することにより超硬基体A〜Eをそれぞ
れ製造した。なお、表1には、上記超硬基体A〜Eの内
部硬さ(ロックウエル硬さAスケール)をそれぞれ示し
た。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径:1.5μmの細粒WC粉末、同3μmの中粒W
C粉末、同1.2μmの(Ti,W)CN(重量比で、
以下同じ、TiC/TiN/WC=24/20/56)
粉末、同1.2μmの(Zr,W)CN(ZrC/Zr
N/WC=29/22/49)粉末、同1.3μmの
(Ta,Nb)C(TaC/NbC=90/10)粉
末、同1μmのCr粉末、および同1.2μmのCo粉
末を用意し、これら原料粉末を表1に示される配合組成
に配合し、ボールミルで72時間湿式混合し、乾燥した
後、ISO・CNMG120408に則した形状の圧粉
体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表1に示される
条件で真空焼結することにより超硬基体A〜Eをそれぞ
れ製造した。なお、表1には、上記超硬基体A〜Eの内
部硬さ(ロックウエル硬さAスケール)をそれぞれ示し
た。
【0008】ついで、これらの超硬基体A〜Eをそれぞ
れ所定の形状に仕上げ加工し、さらにホーニングを施し
た状態で、通常の化学蒸着装置を用い、表2および表3
に示される条件にて、表4および表5に示される組成お
よび平均層厚のTi化合物層(l−TiCN層およびl
−(Ti,M)CN層については表3の記号、すなわち
Ti系CN1〜10で示す)およびAl2 O3 層(表2
および表4中、αAl 2 O3 、κAl2 O3 、およびα
+κAl2 O3 は、それぞれ結晶構造がα型、κ型、お
よびα+κ混合型のAl2 O3 を示す)からなる硬質被
覆層を形成することにより本発明被覆超硬工具1〜15
および従来被覆超硬工具1〜15をそれぞれ製造した。
なお、この結果得られた本発明被覆超硬工具1〜15の
それぞれの硬質被覆層におけるTi系CN2〜10のM
含有割合をエネルギー分散型X線測定装置で定量分析し
たところ、表3の目標M含有割合とほとんど変わらぬ値
を示した。
れ所定の形状に仕上げ加工し、さらにホーニングを施し
た状態で、通常の化学蒸着装置を用い、表2および表3
に示される条件にて、表4および表5に示される組成お
よび平均層厚のTi化合物層(l−TiCN層およびl
−(Ti,M)CN層については表3の記号、すなわち
Ti系CN1〜10で示す)およびAl2 O3 層(表2
および表4中、αAl 2 O3 、κAl2 O3 、およびα
+κAl2 O3 は、それぞれ結晶構造がα型、κ型、お
よびα+κ混合型のAl2 O3 を示す)からなる硬質被
覆層を形成することにより本発明被覆超硬工具1〜15
および従来被覆超硬工具1〜15をそれぞれ製造した。
なお、この結果得られた本発明被覆超硬工具1〜15の
それぞれの硬質被覆層におけるTi系CN2〜10のM
含有割合をエネルギー分散型X線測定装置で定量分析し
たところ、表3の目標M含有割合とほとんど変わらぬ値
を示した。
【0009】つぎに、上記の本発明被覆超硬工具1〜1
5および従来被覆超硬工具1〜15について、 被削材:SCM440(硬さ:HB 220)の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:2mm、 送り:0.3mm/rev、 の条件(以下、切削条件Aと云う)での合金鋼の湿式高
速連続切削試験、並びに、 被削材:SCM440(硬さ:HB 220)の長手方向
等間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:380m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.3mm/rev、 の条件(以下、切削条件Bと云う)での合金鋼の乾式高
速断続切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃
げ面摩耗幅が0.3mmに至るまでの切削時間を測定し
た。これらの測定結果を表6に示した。
5および従来被覆超硬工具1〜15について、 被削材:SCM440(硬さ:HB 220)の丸棒、 切削速度:350m/min.、 切込み:2mm、 送り:0.3mm/rev、 の条件(以下、切削条件Aと云う)での合金鋼の湿式高
速連続切削試験、並びに、 被削材:SCM440(硬さ:HB 220)の長手方向
等間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:380m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.3mm/rev、 の条件(以下、切削条件Bと云う)での合金鋼の乾式高
速断続切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃
げ面摩耗幅が0.3mmに至るまでの切削時間を測定し
た。これらの測定結果を表6に示した。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【表5】
【0015】
【表6】
【0016】
【発明の効果】表4〜6に示される結果から、本発明被
覆超硬工具1〜15は、いずれも硬質被覆層を構成する
l−(Ti,M)CN層によって苛酷な切削条件である
鋼の高速連続切削および高速断続切削でも、切刃に欠け
やチッピングなどの発生がなく、すぐれた耐摩耗性を示
し、長時間に亘っての切削を可能とするのに対して、前
記l−(Ti,M)CN層の形成がない従来被覆超硬工
具1〜15においては、いずれも摩耗進行が速く、相対
的に短時間で使用寿命となることが明らかである。上述
のように、この発明の被覆超硬工具は、これを構成する
硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有するので、鋼や鋳鉄
などの通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこ
と、より一層の耐摩耗性が要求される高速切削において
も、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであ
り、したがって切削加工のFA化および省力化に十分満
足に対応することができるものである。
覆超硬工具1〜15は、いずれも硬質被覆層を構成する
l−(Ti,M)CN層によって苛酷な切削条件である
鋼の高速連続切削および高速断続切削でも、切刃に欠け
やチッピングなどの発生がなく、すぐれた耐摩耗性を示
し、長時間に亘っての切削を可能とするのに対して、前
記l−(Ti,M)CN層の形成がない従来被覆超硬工
具1〜15においては、いずれも摩耗進行が速く、相対
的に短時間で使用寿命となることが明らかである。上述
のように、この発明の被覆超硬工具は、これを構成する
硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有するので、鋼や鋳鉄
などの通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこ
と、より一層の耐摩耗性が要求される高速切削において
も、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであ
り、したがって切削加工のFA化および省力化に十分満
足に対応することができるものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、縦長成長結晶組織を有するTiの炭窒化物層と、い
ずれも粒状結晶組織を有するTiの炭化物層、窒化物
層、炭窒化物層、炭酸化物層、窒酸化物層、および炭窒
酸化物層からなるTi化合物層のうちの1種または2種
以上と、さらに同じく粒状結晶組織を有する酸化アルミ
ニウム層とで構成された硬質被覆層を10〜30μmの
平均層厚で化学蒸着および/または物理蒸着してなる表
面被覆超硬合金製切削工具において、 上記硬質被覆層を構成する縦長成長結晶組織を有するT
iの炭窒化物層の上面および/または下面に隣接して、
同じく縦長成長結晶組織を有するTiとMの複合炭窒化
物層(ただし、Mは、Cr、W、およびMoのうちの1
種または2種以上を示し、Tiとの合量に占める割合で
0.5〜10原子%を含有する)を1〜10μmの平均
層厚で介在させたことを特徴とする硬質被覆層がすぐれ
た耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4764797A JPH10244405A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4764797A JPH10244405A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10244405A true JPH10244405A (ja) | 1998-09-14 |
Family
ID=12781050
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4764797A Pending JPH10244405A (ja) | 1997-03-03 | 1997-03-03 | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10244405A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008100336A (ja) * | 2006-10-20 | 2008-05-01 | Mitsubishi Materials Corp | 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切削工具 |
JP2008105135A (ja) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
US20080261058A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-23 | Iscar, Ltd. | Coated cutting tool, cutting member or wear part |
CN100460114C (zh) * | 2000-12-28 | 2009-02-11 | 株式会社神户制钢所 | 切削工具用硬质被膜、硬质被膜覆盖的切削工具、硬质被膜的制造方法及硬质被膜形成用靶 |
JP2009056536A (ja) * | 2007-08-31 | 2009-03-19 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
KR101208838B1 (ko) | 2010-03-22 | 2012-12-05 | 한국야금 주식회사 | 고경도 및 내산화성을 갖는 다층막 절삭공구 및 이의 제조방법 |
-
1997
- 1997-03-03 JP JP4764797A patent/JPH10244405A/ja active Pending
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100460114C (zh) * | 2000-12-28 | 2009-02-11 | 株式会社神户制钢所 | 切削工具用硬质被膜、硬质被膜覆盖的切削工具、硬质被膜的制造方法及硬质被膜形成用靶 |
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