JPH1068077A - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具の製造法 - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具の製造法Info
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- JPH1068077A JPH1068077A JP22399096A JP22399096A JPH1068077A JP H1068077 A JPH1068077 A JP H1068077A JP 22399096 A JP22399096 A JP 22399096A JP 22399096 A JP22399096 A JP 22399096A JP H1068077 A JPH1068077 A JP H1068077A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金
製切削工具を製造する。 【解決手段】 WC基超硬合金基体の表面に、化学蒸着
法および/または物理蒸着法を用いて、Al2 O3 層を
含む硬質被覆層を3〜20μmの平均層厚で形成するこ
とにより表面被覆超硬合金製切削工具を製造するに際し
て、前記Al2 O 3 層の形成に、反応ガスとして、容量
%で、AlCl3 :0.5〜15%、CO 2 :0.5〜
30%、TiCl4 :0.01〜1%、不活性ガス:残
り、からなる不活性ガス系反応ガスを用いる。
製切削工具を製造する。 【解決手段】 WC基超硬合金基体の表面に、化学蒸着
法および/または物理蒸着法を用いて、Al2 O3 層を
含む硬質被覆層を3〜20μmの平均層厚で形成するこ
とにより表面被覆超硬合金製切削工具を製造するに際し
て、前記Al2 O 3 層の形成に、反応ガスとして、容量
%で、AlCl3 :0.5〜15%、CO 2 :0.5〜
30%、TiCl4 :0.01〜1%、不活性ガス:残
り、からなる不活性ガス系反応ガスを用いる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層を構
成する酸化アルミニウム(以下、Al2 O3 で示す)層
が、これを厚膜化してもその層厚が均一化し、かつ他の
構成層に対してすぐれた層間密着性を示し、したがっ
て、例えば鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削は勿
論のこと、特に高速で、かつ重切削条件で用いた場合に
も、チッピング(微小欠け)などの発生なく、すぐれた
切削性能を長期に亘って発揮する表面被覆超硬合金製切
削工具(以下、被覆超硬工具という)の製造法に関する
ものである。
成する酸化アルミニウム(以下、Al2 O3 で示す)層
が、これを厚膜化してもその層厚が均一化し、かつ他の
構成層に対してすぐれた層間密着性を示し、したがっ
て、例えば鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削は勿
論のこと、特に高速で、かつ重切削条件で用いた場合に
も、チッピング(微小欠け)などの発生なく、すぐれた
切削性能を長期に亘って発揮する表面被覆超硬合金製切
削工具(以下、被覆超硬工具という)の製造法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、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、化学蒸着法および
/または物理蒸着法を用いて、Al2 O3 層を含む硬質
被覆層、例えばTiの炭化物(以下、TiC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、酸化物(以下、TiO2
で示す)層、炭酸化物(以下、TiCOで示す)層、窒
酸化物(以下、TiNOで示す)層、および炭窒酸化物
(以下、TiCNOで示す)層のうちの1種または2種
以上と、Al2 O3 層とからなる硬質被覆層を3〜20
μmの平均層厚で形成してなる被覆超硬工具が知られて
いる。また、特に上記被覆超硬工具の硬質被覆層を構成
するAl2 O3 層の形成が、反応ガスとして、容量%
(以下、%の表示は容量%を示す)で、 三塩化アルミニウム(以下、AlCl3 で示す):1〜
20%、 二酸化炭素(以下、CO2 で示す):0.5〜30%、 [必要に応じて一酸化炭素(CO)または塩化水素(H
Cl):1〜30%]、 水素:残り、 からなる組成を有する水素系反応ガスを用い、 反応温度:950〜1100℃、 雰囲気圧力:20〜200torr、 の条件で行われていることも知られている。
(以下、超硬基体という)の表面に、化学蒸着法および
/または物理蒸着法を用いて、Al2 O3 層を含む硬質
被覆層、例えばTiの炭化物(以下、TiC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、酸化物(以下、TiO2
で示す)層、炭酸化物(以下、TiCOで示す)層、窒
酸化物(以下、TiNOで示す)層、および炭窒酸化物
(以下、TiCNOで示す)層のうちの1種または2種
以上と、Al2 O3 層とからなる硬質被覆層を3〜20
μmの平均層厚で形成してなる被覆超硬工具が知られて
いる。また、特に上記被覆超硬工具の硬質被覆層を構成
するAl2 O3 層の形成が、反応ガスとして、容量%
(以下、%の表示は容量%を示す)で、 三塩化アルミニウム(以下、AlCl3 で示す):1〜
20%、 二酸化炭素(以下、CO2 で示す):0.5〜30%、 [必要に応じて一酸化炭素(CO)または塩化水素(H
Cl):1〜30%]、 水素:残り、 からなる組成を有する水素系反応ガスを用い、 反応温度:950〜1100℃、 雰囲気圧力:20〜200torr、 の条件で行わ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化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い、被覆超硬工具には使用寿命のさらなる
延命化が求められ、これに対応する手段として、これを
構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的安定性
にすぐれ、さらに高硬度を有するAl2 O3 層の厚膜化
が広く検討されているが、前記Al2 O3 層は、これを
厚くすると、上記の従来Al2 O3 層形成手段では層厚
が局部的に不均一になり、切刃の逃げ面、すくい面、お
よび前記逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の間には層
厚に著しいバラツキが発生するようになるばかりでな
く、他の構成層との密着性(層間密着性)も低下し、こ
れらが原因で、例えば鋼や鋳鉄などの高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
は切刃にチッピングが発生し易く、比較的短時間で使用
寿命に至るのが現状である。
のFA化はめざましく、かつ省力化に対する要求も強
く、これに伴い、被覆超硬工具には使用寿命のさらなる
延命化が求められ、これに対応する手段として、これを
構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的安定性
にすぐれ、さらに高硬度を有するAl2 O3 層の厚膜化
が広く検討されているが、前記Al2 O3 層は、これを
厚くすると、上記の従来Al2 O3 層形成手段では層厚
が局部的に不均一になり、切刃の逃げ面、すくい面、お
よび前記逃げ面とすくい面の交わるエッジ部の間には層
厚に著しいバラツキが発生するようになるばかりでな
く、他の構成層との密着性(層間密着性)も低下し、こ
れらが原因で、例えば鋼や鋳鉄などの高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
は切刃にチッピングが発生し易く、比較的短時間で使用
寿命に至るのが現状である。
【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、被覆超硬工具の製造に際して、
特に硬質被覆層を構成するAl2 O3 層の形成に着目
し、層厚を厚くした場合の層厚の局部的バラツキの減少
と、層間密着性の向上を図るべく研究を行った結果、以
下の(a)および(b)に示す研究結果を得たのであ
る。 (a) 従来の水素系反応ガスを用いて形成されるAl
2 O3 層においては、反応雰囲気中で、反応ガスの構成
成分であるCO2 と水素(H2 )が、 CO2 +H2 →CO+H2 O (1) 上記反応式(1)にしたがって反応し、この結果生成し
たH2 Oと、AlCl3が、 AlCl3 +H2 O→Al2 O3 +HCl (2) 上記反応式(2)にしたがって反応し、AlCl3 が加
水分解されてAl2 O3を生成し、この場合上記(1)
式の反応に比して上記(2)式の反応がきわめて速く、
したがって上記(1)式で生成したH2 Oは、すばやく
反応雰囲気中に存在するAlCl3 と反応することか
ら、ほとんどのAl2 O3 は反応雰囲気中での生成とな
り、これが反応表面に堆積することによりAl2 O3 層
が形成される反応機構をとるものであるため、反応ガス
の流れや反応表面の形状にも影響されることと相まっ
て、例えば切削工具であるスローアウエイチップを反応
ガス流中にどのような状態で配置しても、切刃の逃げ
面、すくい面、および前記逃げ面とすくい面の交わるエ
ッジ部の相互間に均一な層厚のAl2 O3 層を形成する
ことは困難で、大きな層厚のバラツキの発生は避けられ
ないこと。
上述のような観点から、被覆超硬工具の製造に際して、
特に硬質被覆層を構成するAl2 O3 層の形成に着目
し、層厚を厚くした場合の層厚の局部的バラツキの減少
と、層間密着性の向上を図るべく研究を行った結果、以
下の(a)および(b)に示す研究結果を得たのであ
る。 (a) 従来の水素系反応ガスを用いて形成されるAl
2 O3 層においては、反応雰囲気中で、反応ガスの構成
成分であるCO2 と水素(H2 )が、 CO2 +H2 →CO+H2 O (1) 上記反応式(1)にしたがって反応し、この結果生成し
たH2 Oと、AlCl3が、 AlCl3 +H2 O→Al2 O3 +HCl (2) 上記反応式(2)にしたがって反応し、AlCl3 が加
水分解されてAl2 O3を生成し、この場合上記(1)
式の反応に比して上記(2)式の反応がきわめて速く、
したがって上記(1)式で生成したH2 Oは、すばやく
反応雰囲気中に存在するAlCl3 と反応することか
ら、ほとんどのAl2 O3 は反応雰囲気中での生成とな
り、これが反応表面に堆積することによりAl2 O3 層
が形成される反応機構をとるものであるため、反応ガス
の流れや反応表面の形状にも影響されることと相まっ
て、例えば切削工具であるスローアウエイチップを反応
ガス流中にどのような状態で配置しても、切刃の逃げ
面、すくい面、および前記逃げ面とすくい面の交わるエ
ッジ部の相互間に均一な層厚のAl2 O3 層を形成する
ことは困難で、大きな層厚のバラツキの発生は避けられ
ないこと。
【0005】(b) 上記(a)の検討結果から、でき
るだけ反応表面でのAl2 O3 生成による層形成を行え
ば、層厚の均一化が可能になるという結論に達し、これ
を可能ならしめる反応ガスの開発に努めたところ、反応
ガスとして、 AlCl3 :0.5〜15%、 CO2 :0.5〜30%、 四塩化チタン(以下、TiCl4 で示す):0.01〜
1%、 不活性ガス:残り、 からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用いる
と、反応表面上でCO2 がTiCl4 の触媒作用によ
り、 CO2 →CO+O (a) 上記(a)式にしたがって分解し、上記(a)式の反応
で生成したOは反応表面に吸着し、したがってこのOと
AlCl3 の反応が、 AlCl3 +O→Al2 O3 +Cl2 (b) 上記(b)式の反応式にしたがって反応表面で行われる
ようになり、したがって、層形成は、生成Al2 O3 の
反応表面への移動堆積がなく、かつ反応ガスの流れや反
応表面形状に全く影響されることなく行われることにな
ることから、この結果形成されたAl2 O3 層は、その
層厚が厚くなっても局部的バラツキがきわめて少なく、
その上反応表面に対する密着性も一段と向上したものに
なること。
るだけ反応表面でのAl2 O3 生成による層形成を行え
ば、層厚の均一化が可能になるという結論に達し、これ
を可能ならしめる反応ガスの開発に努めたところ、反応
ガスとして、 AlCl3 :0.5〜15%、 CO2 :0.5〜30%、 四塩化チタン(以下、TiCl4 で示す):0.01〜
1%、 不活性ガス:残り、 からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用いる
と、反応表面上でCO2 がTiCl4 の触媒作用によ
り、 CO2 →CO+O (a) 上記(a)式にしたがって分解し、上記(a)式の反応
で生成したOは反応表面に吸着し、したがってこのOと
AlCl3 の反応が、 AlCl3 +O→Al2 O3 +Cl2 (b) 上記(b)式の反応式にしたがって反応表面で行われる
ようになり、したがって、層形成は、生成Al2 O3 の
反応表面への移動堆積がなく、かつ反応ガスの流れや反
応表面形状に全く影響されることなく行われることにな
ることから、この結果形成されたAl2 O3 層は、その
層厚が厚くなっても局部的バラツキがきわめて少なく、
その上反応表面に対する密着性も一段と向上したものに
なること。
【0006】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、超硬基体の表面に、化学蒸着法お
よび/または物理蒸着法を用いて、Al2 O3 層を含む
硬質被覆層、例えばTiC層、TiN層、TiCN層、
TiO2 層、TiCO層、TiNO層、およびTiCN
O層のうちの1種または2種以上と、前記Al2 O3層
とからなる硬質被覆層を3〜20μmの平均層厚で形成
することにより被覆超硬工具を製造するに際して、前記
硬質被覆層を構成するAl2 O3 層の形成を、反応ガス
として、 AlCl3 :0.5〜15%、 CO2 :0.5〜30%、 TiCl4 :0.01〜1%、 不活性ガス:残り、 からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用いて行
うことにより、厚膜化層の層厚均一化および層間密着性
の向上をはかり、この結果としてすぐれた耐チッピング
性を示すようになる被覆超硬工具を製造する方法に特徴
を有するものである。
されたものであって、超硬基体の表面に、化学蒸着法お
よび/または物理蒸着法を用いて、Al2 O3 層を含む
硬質被覆層、例えばTiC層、TiN層、TiCN層、
TiO2 層、TiCO層、TiNO層、およびTiCN
O層のうちの1種または2種以上と、前記Al2 O3層
とからなる硬質被覆層を3〜20μmの平均層厚で形成
することにより被覆超硬工具を製造するに際して、前記
硬質被覆層を構成するAl2 O3 層の形成を、反応ガス
として、 AlCl3 :0.5〜15%、 CO2 :0.5〜30%、 TiCl4 :0.01〜1%、 不活性ガス:残り、 からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用いて行
うことにより、厚膜化層の層厚均一化および層間密着性
の向上をはかり、この結果としてすぐれた耐チッピング
性を示すようになる被覆超硬工具を製造する方法に特徴
を有するものである。
【0007】つぎに、この発明の方法において、反応ガ
スの組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a)AlCl3 その割合が0.5%未満では、Al2 O3 のAl源が不
足してAl2 O3 層の形成が遅くなり、実用的でなく、
一方その割合が15%を越えるとAl源が供給過剰とな
り、Al2 O3 層の結晶性が低下するようになることか
ら、その割合を0.5〜15%、望ましくは3〜7%と
定めた。
スの組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a)AlCl3 その割合が0.5%未満では、Al2 O3 のAl源が不
足してAl2 O3 層の形成が遅くなり、実用的でなく、
一方その割合が15%を越えるとAl源が供給過剰とな
り、Al2 O3 層の結晶性が低下するようになることか
ら、その割合を0.5〜15%、望ましくは3〜7%と
定めた。
【0008】(b)CO2 その割合が0.5%未満では、Al2 O3 のO源に対し
てAl源が供給過剰となって結晶性が低下し、一方その
割合が30%を越えると逆にAl源に対して分解Oが過
剰に存在し、上記(b)式の反応に局部的不均一性が生
じ、層厚の均一性が低下するようになることから、その
割合を0.5〜30%、望ましくは10〜20%と定め
た。
てAl源が供給過剰となって結晶性が低下し、一方その
割合が30%を越えると逆にAl源に対して分解Oが過
剰に存在し、上記(b)式の反応に局部的不均一性が生
じ、層厚の均一性が低下するようになることから、その
割合を0.5〜30%、望ましくは10〜20%と定め
た。
【0009】(c)TiCl4 その割合が0.01%未満では、上記(a)式の反応が
十分に行われず、Al 2 O3 のO源の供給が不十分とな
って実用的速さでのAl2 O3 層の形成が行えないばか
りでなく、その層厚均一性も損なわれるようになり、一
方その割合が1%を越えると反応雰囲気中に多量のTi
成分が存在するようになり、これが形成層の結晶性低下
の原因となることから、その割合を0.01〜1%、望
ましくは0.1〜0.5%と定めた。
十分に行われず、Al 2 O3 のO源の供給が不十分とな
って実用的速さでのAl2 O3 層の形成が行えないばか
りでなく、その層厚均一性も損なわれるようになり、一
方その割合が1%を越えると反応雰囲気中に多量のTi
成分が存在するようになり、これが形成層の結晶性低下
の原因となることから、その割合を0.01〜1%、望
ましくは0.1〜0.5%と定めた。
【0010】なお、その他のAl2 O3 層形成条件であ
る反応温度および雰囲気圧力は、反応温度:850〜1
100℃、望ましくは900〜1050℃、雰囲気圧
力:20〜500torr、望ましくは40〜150t
orrとするのがよい。これは、反応温度が850℃未
満ではAl2 O3 層の結晶性が低下し、一方1100℃
を越えるとAl2 O3 層が粗粒化し、耐摩耗性が低下す
るようになるという理由によるものであり、また雰囲気
圧力が20torr未満では反応が遅くなり、所定の速
さでの層形成が行われず、一方500torrを越える
と層の表面に凹凸が生じるようになって、層厚不均一化
の原因となるという理由によるものである。
る反応温度および雰囲気圧力は、反応温度:850〜1
100℃、望ましくは900〜1050℃、雰囲気圧
力:20〜500torr、望ましくは40〜150t
orrとするのがよい。これは、反応温度が850℃未
満ではAl2 O3 層の結晶性が低下し、一方1100℃
を越えるとAl2 O3 層が粗粒化し、耐摩耗性が低下す
るようになるという理由によるものであり、また雰囲気
圧力が20torr未満では反応が遅くなり、所定の速
さでの層形成が行われず、一方500torrを越える
と層の表面に凹凸が生じるようになって、層厚不均一化
の原因となるという理由によるものである。
【0011】また、硬質被覆層の平均層厚を3〜20μ
mとしたのは、その層厚が3μm未満では所望のすぐれ
た耐摩耗性を確保することができず、一方その層厚が2
0μmを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易
くなるという理由によるものである。
mとしたのは、その層厚が3μm未満では所望のすぐれ
た耐摩耗性を確保することができず、一方その層厚が2
0μmを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易
くなるという理由によるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の方法を実施例
により具体的に説明する。原料粉末として、平均粒径:
1.5μmを有する細粒WC粉末、同3μmの中粒WC
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1.3μmの(Ta,Nb)C(TaC/NbC
=90/10)粉末、同1.2μmのCo粉末、および
同1.0μmのCr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・CNMG12040
8に定める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。
により具体的に説明する。原料粉末として、平均粒径:
1.5μmを有する細粒WC粉末、同3μmの中粒WC
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1.3μmの(Ta,Nb)C(TaC/NbC
=90/10)粉末、同1.2μmのCo粉末、および
同1.0μmのCr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・CNMG12040
8に定める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。
【0013】ついで、これらの超硬基体A〜Eの表面
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(表中のl−TiCNは特開平6−8010
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同p−TiCNは通常の粒状結晶組織をもつも
のである)および表3[表中のAl2 O3 (a)〜
(l)は反応ガスとして不活性ガス系反応ガスを用いて
形成したAl2 O3 層、Al2O3 (m)は水素系反応
ガスを用いて形成したAl2 O3 層を示す。以下、表
4、5も同じ]に示される条件にて、表4、5に示され
る組成および目標層厚(切刃の逃げ面)の硬質被覆層を
形成することにより本発明法1〜14および従来法1〜
14をそれぞれ実施し、被覆超硬工具(以下、それぞれ
の方法に対応する被覆超硬工具を本発明被覆超硬工具1
〜14および従来被覆超硬工具1〜14という)を製造
した。この結果得られた各種の被覆超硬工具の硬質被覆
層を構成するAl2 O3 層について、切刃の逃げ面とす
くい面の交わるエッジ部の最大層厚を測定し、さらに前
記エッジ部からそれぞれ1mm内側の箇所の逃げ面とすく
い面における層厚を測定した。この測定結果を表6,7
に示した。なお、硬質被覆層を構成するAl2 O3 層以
外のその他の層の層厚には、いずれも局部的バラツキが
ほとんどなく、目標層厚とほぼ同じ値を示すものであっ
た。
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(表中のl−TiCNは特開平6−8010
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同p−TiCNは通常の粒状結晶組織をもつも
のである)および表3[表中のAl2 O3 (a)〜
(l)は反応ガスとして不活性ガス系反応ガスを用いて
形成したAl2 O3 層、Al2O3 (m)は水素系反応
ガスを用いて形成したAl2 O3 層を示す。以下、表
4、5も同じ]に示される条件にて、表4、5に示され
る組成および目標層厚(切刃の逃げ面)の硬質被覆層を
形成することにより本発明法1〜14および従来法1〜
14をそれぞれ実施し、被覆超硬工具(以下、それぞれ
の方法に対応する被覆超硬工具を本発明被覆超硬工具1
〜14および従来被覆超硬工具1〜14という)を製造
した。この結果得られた各種の被覆超硬工具の硬質被覆
層を構成するAl2 O3 層について、切刃の逃げ面とす
くい面の交わるエッジ部の最大層厚を測定し、さらに前
記エッジ部からそれぞれ1mm内側の箇所の逃げ面とすく
い面における層厚を測定した。この測定結果を表6,7
に示した。なお、硬質被覆層を構成するAl2 O3 層以
外のその他の層の層厚には、いずれも局部的バラツキが
ほとんどなく、目標層厚とほぼ同じ値を示すものであっ
た。
【0014】さらに、いずれも耐チッピング性を評価す
る目的で、上記本発明被覆超硬工具1〜8および従来被
覆超硬工具1〜8については、 被削材:FC300の丸棒(硬さ:HB180)、 切削速度:500m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.4mm/rev.、 切削時間:15分、 の条件で鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験を行い、切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
る目的で、上記本発明被覆超硬工具1〜8および従来被
覆超硬工具1〜8については、 被削材:FC300の丸棒(硬さ:HB180)、 切削速度:500m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.4mm/rev.、 切削時間:15分、 の条件で鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験を行い、切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【0015】また上記本発明被覆超硬工具9〜14およ
び従来被覆超硬工具9〜14については、 被削材:SCM440の丸棒(硬さ:HB220)、 切削速度:400m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.4mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件で鋼の乾式高速連続高送り切削試験を行い、同じ
く切刃の逃げ面摩耗幅をを測定した。これらの測定結果
を表6、7に示した。
び従来被覆超硬工具9〜14については、 被削材:SCM440の丸棒(硬さ:HB220)、 切削速度:400m/min.、 切込み:1.5mm.、 送り:0.4mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件で鋼の乾式高速連続高送り切削試験を行い、同じ
く切刃の逃げ面摩耗幅をを測定した。これらの測定結果
を表6、7に示した。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【表5】
【0021】
【表6】
【0022】
【表7】
【0023】
【発明の効果】表6,7に示される結果から、いずれも
硬質被覆層を構成するAl2 O3 層の形成に不活性ガス
系反応ガスを用いる本発明法1〜14で製造された本発
明被覆超硬工具1〜14は、いずれもこれを構成する硬
質被覆層のうちのAl2 O3 層の層厚に、これを厚膜化
しても局部的バラツキがきわめて少なく、切刃の逃げ
面、すくい面、および逃げ面とすくい面の交わるエッジ
部の相互間の層厚が均一化しているのに対して、Al2
O3 層の形成に水素系反応ガスを用いる従来法1〜14
で製造された従来被覆超硬工具1〜14においては、逃
げ面、すくい面、およびエッジ部における層厚の相互間
のバラツキが著しく、この結果として本発明被覆超硬工
具1〜14は、きわめて苛酷な切削条件である鋼および
鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験で、前記不活性ガス
系反応ガスを用いて形成されたAl2O3 層がすぐれた
層間密着性を有することと相まって、切刃に欠けやチッ
ピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対し
て、従来被覆超硬工具1〜14は硬質被覆層の局部的バ
ラツキが原因でいずれも切刃にチッピングが発生し、比
較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。上述
のように、この発明の方法によれば、硬質被覆層を構成
するAl2 O3 層の層厚を厚膜化しても、その層厚に局
部的バラツキがきわめて少なく、かつ層間密着性の良好
な被覆超硬工具を製造することができ、したがって、こ
の結果得られた被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの
通常条件での連続切削は勿論のこと、高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
おいてもすぐれた耐チッピング性を示し、長期に亘って
すぐれた切削性能を示すので、切削加工のFA化および
省力化に寄与するなど工業上有用な効果をもたらすもの
である。
硬質被覆層を構成するAl2 O3 層の形成に不活性ガス
系反応ガスを用いる本発明法1〜14で製造された本発
明被覆超硬工具1〜14は、いずれもこれを構成する硬
質被覆層のうちのAl2 O3 層の層厚に、これを厚膜化
しても局部的バラツキがきわめて少なく、切刃の逃げ
面、すくい面、および逃げ面とすくい面の交わるエッジ
部の相互間の層厚が均一化しているのに対して、Al2
O3 層の形成に水素系反応ガスを用いる従来法1〜14
で製造された従来被覆超硬工具1〜14においては、逃
げ面、すくい面、およびエッジ部における層厚の相互間
のバラツキが著しく、この結果として本発明被覆超硬工
具1〜14は、きわめて苛酷な切削条件である鋼および
鋳鉄の乾式高速連続高送り切削試験で、前記不活性ガス
系反応ガスを用いて形成されたAl2O3 層がすぐれた
層間密着性を有することと相まって、切刃に欠けやチッ
ピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を示すのに対し
て、従来被覆超硬工具1〜14は硬質被覆層の局部的バ
ラツキが原因でいずれも切刃にチッピングが発生し、比
較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。上述
のように、この発明の方法によれば、硬質被覆層を構成
するAl2 O3 層の層厚を厚膜化しても、その層厚に局
部的バラツキがきわめて少なく、かつ層間密着性の良好
な被覆超硬工具を製造することができ、したがって、こ
の結果得られた被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの
通常条件での連続切削は勿論のこと、高速連続高送り切
削や高速連続高切込み切削などの苛酷な条件での切削に
おいてもすぐれた耐チッピング性を示し、長期に亘って
すぐれた切削性能を示すので、切削加工のFA化および
省力化に寄与するなど工業上有用な効果をもたらすもの
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲功▼刀 斉 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 濱口 雄樹 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
Claims (2)
- 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および/または物理蒸着法を用いて、酸
化アルミニウム層を含む硬質被覆層を3〜20μmの平
均層厚で形成することにより表面被覆超硬合金製切削工
具を製造するに際して、前記酸化アルミニウム層の形成
に、反応ガスとして、容量%で、 三塩化アルミニウム:0.5〜15%、 二酸化炭素:0.5〜30%、 四塩化チタン:0.01〜1%、 不活性ガス:残り、 からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用いるこ
とを特徴とする耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬
合金製切削工具の製造法。 - 【請求項2】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、化学蒸着法および/または物理蒸着法を用いて、T
iの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、酸化物層、炭酸
化物層、窒酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの1種
または2種以上と、酸化アルミニウム層とからなる硬質
被覆層を3〜20μmの平均層厚で形成することにより
表面被覆超硬合金製切削工具を製造するに際して、前記
酸化アルミニウム層の形成に、反応ガスとして、容量%
で、 三塩化アルミニウム:0.5〜10%、 二酸化炭素:0.5〜30%、 四塩化チタン:0.01〜1%、 不活性ガス:残り、 からなる組成を有する不活性ガス系反応ガスを用いるこ
とを特徴とする耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬
合金製切削工具の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22399096A JPH1068077A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22399096A JPH1068077A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具の製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1068077A true JPH1068077A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=16806864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22399096A Withdrawn JPH1068077A (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1068077A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7695764B2 (en) * | 2004-11-05 | 2010-04-13 | Seco Tools Ab | Alumina layer with enhanced texture |
US7914849B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-03-29 | Seco Tools Ab | Alumina layer with controlled texture |
US7955651B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-06-07 | Seco Tools Ab | Enhanced alumina layer with texture |
-
1996
- 1996-08-26 JP JP22399096A patent/JPH1068077A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7695764B2 (en) * | 2004-11-05 | 2010-04-13 | Seco Tools Ab | Alumina layer with enhanced texture |
US7914849B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-03-29 | Seco Tools Ab | Alumina layer with controlled texture |
US7955651B2 (en) | 2004-11-05 | 2011-06-07 | Seco Tools Ab | Enhanced alumina layer with texture |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20031104 |