JPH11256332A - 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 - 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Info
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- JPH11256332A JPH11256332A JP6331798A JP6331798A JPH11256332A JP H11256332 A JPH11256332 A JP H11256332A JP 6331798 A JP6331798 A JP 6331798A JP 6331798 A JP6331798 A JP 6331798A JP H11256332 A JPH11256332 A JP H11256332A
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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
製切削工具を提供する。 【解決手段】 WC基超硬合金基体の表面に、TiC
層、TiN層、TiCN層、TiCO層、TiNO層、
およびTiCNO層のうちの1種または2種以上からな
るTi化合物層で構成された硬質被覆層、あるいは内側
層が前記Ti化合物層、中間層がAl2 O3 層、そして
外側層が前記Ti化合物層で構成された硬質被覆層を3
〜20μmの厚さで化学蒸着および/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
被覆層の表面に、最外層として、0.01〜0.1μm
の厚さを有する薄膜化Al2 O3 層を蒸着形成する。
製切削工具を提供する。 【解決手段】 WC基超硬合金基体の表面に、TiC
層、TiN層、TiCN層、TiCO層、TiNO層、
およびTiCNO層のうちの1種または2種以上からな
るTi化合物層で構成された硬質被覆層、あるいは内側
層が前記Ti化合物層、中間層がAl2 O3 層、そして
外側層が前記Ti化合物層で構成された硬質被覆層を3
〜20μmの厚さで化学蒸着および/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
被覆層の表面に、最外層として、0.01〜0.1μm
の厚さを有する薄膜化Al2 O3 層を蒸着形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、特にオーステナ
イトステンレス鋼や軟鋼、さらに高マンガン鋼などの高
靭性材の高速切削に用いた場合に、すぐれた耐チッピン
グ性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具(以下、被
覆超硬工具という)に関するものである。
イトステンレス鋼や軟鋼、さらに高マンガン鋼などの高
靭性材の高速切削に用いた場合に、すぐれた耐チッピン
グ性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具(以下、被
覆超硬工具という)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6−315
03号公報、特開平6−316758号公報、および特
開平7−216549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、炭化チタン(以下、TiCで示す)層、
窒化チタン(以下、同じくTiNで示す)層、炭窒化チ
タン(以下、TiCNで示す)層、炭酸化チタン(以
下、TiCOで示す)層、窒酸化チタン(以下、TiN
Oで示す)層、および炭窒酸化チタン(以下、TiCN
Oで示す)層のうちの1種または2種以上からなるTi
化合物層で構成された硬質被覆層、あるいは前記Ti化
合物層と酸化アルミニウム(以下、Al2 O 3 で示す)
層とで構成された硬質被覆層を3〜20μm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
具が知られている。
03号公報、特開平6−316758号公報、および特
開平7−216549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、炭化チタン(以下、TiCで示す)層、
窒化チタン(以下、同じくTiNで示す)層、炭窒化チ
タン(以下、TiCNで示す)層、炭酸化チタン(以
下、TiCOで示す)層、窒酸化チタン(以下、TiN
Oで示す)層、および炭窒酸化チタン(以下、TiCN
Oで示す)層のうちの1種または2種以上からなるTi
化合物層で構成された硬質被覆層、あるいは前記Ti化
合物層と酸化アルミニウム(以下、Al2 O 3 で示す)
層とで構成された硬質被覆層を3〜20μm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
具が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来被覆超硬工
具は、一般に鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用い
られているが、これら被削材が特にオーステナイトステ
ンレス鋼や軟鋼、さらに高マンガン鋼などの高靭性材で
あると、切削時の切刃部にかかる抵抗は相対的に大き
く、このため発熱も大きなものとなり、この発熱は切削
が高速化すると飛躍的に増大し、一方硬質被覆層を構成
するTi化合物層は相対的に反応性の高いものであり、
したがって硬質被覆層の最外層がTi化合物層で構成さ
れた被覆超硬工具を用いて、大きな発熱を伴う上記高靭
性材の高速切削を行なうと、前記Ti化合物層と高靭性
材との間に大きな反応粘着力が発生し、この結果切削に
関与する切刃部が細かくむしり取られる現象、すなわち
チッピング(微小欠け)が起こるようになり、これが原
因で比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
具は、一般に鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用い
られているが、これら被削材が特にオーステナイトステ
ンレス鋼や軟鋼、さらに高マンガン鋼などの高靭性材で
あると、切削時の切刃部にかかる抵抗は相対的に大き
く、このため発熱も大きなものとなり、この発熱は切削
が高速化すると飛躍的に増大し、一方硬質被覆層を構成
するTi化合物層は相対的に反応性の高いものであり、
したがって硬質被覆層の最外層がTi化合物層で構成さ
れた被覆超硬工具を用いて、大きな発熱を伴う上記高靭
性材の高速切削を行なうと、前記Ti化合物層と高靭性
材との間に大きな反応粘着力が発生し、この結果切削に
関与する切刃部が細かくむしり取られる現象、すなわち
チッピング(微小欠け)が起こるようになり、これが原
因で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、高靭性材を高速切削しても切刃
にチッピングの発生がない被覆超硬工具を開発すべく、
特に上記の従来被覆超硬工具に着目し、研究を行った結
果、硬質被覆層の最外層がTi化合物層で構成された被
覆超硬工具において、上記硬質被覆層の表面に、最外層
として、0.01〜0.1μmの厚さに著しく薄膜化し
たAl2 O3 層を蒸着形成すると、Al2 O3 自体が耐
酸化性および熱的安定性にすぐれたものであり、したが
って前記薄膜化Al2 O3 層は、切削時の大きな発熱に
も安定で、かつ高靭性材との反応性もきわめて低いこと
から、高靭性材の高速切削にも切刃にチッピングが発生
することがなく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮
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、高靭性材を高速切削しても切刃
にチッピングの発生がない被覆超硬工具を開発すべく、
特に上記の従来被覆超硬工具に着目し、研究を行った結
果、硬質被覆層の最外層がTi化合物層で構成された被
覆超硬工具において、上記硬質被覆層の表面に、最外層
として、0.01〜0.1μmの厚さに著しく薄膜化し
たAl2 O3 層を蒸着形成すると、Al2 O3 自体が耐
酸化性および熱的安定性にすぐれたものであり、したが
って前記薄膜化Al2 O3 層は、切削時の大きな発熱に
も安定で、かつ高靭性材との反応性もきわめて低いこと
から、高靭性材の高速切削にも切刃にチッピングが発生
することがなく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮
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、超硬基体の表面に、TiC層、T
iN層、TiCN層、TiCO層、TiNO層、および
TiCNO層のうちの1種または2種以上からなるTi
化合物層で構成された硬質被覆層、あるいは内側層が前
記Ti化合物層、中間層がAl2 O3 層、そして外側層
が前記Ti化合物層で構成された硬質被覆層を3〜20
μmの厚さで化学蒸着および/または物理蒸着してなる
被覆超硬工具において、上記硬質被覆層の表面に、最外
層として、0.01〜0.1μmの厚さを有する薄膜化
Al2 O3 層を蒸着形成してなる、耐チッピング性のす
ぐれた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、超硬基体の表面に、TiC層、T
iN層、TiCN層、TiCO層、TiNO層、および
TiCNO層のうちの1種または2種以上からなるTi
化合物層で構成された硬質被覆層、あるいは内側層が前
記Ti化合物層、中間層がAl2 O3 層、そして外側層
が前記Ti化合物層で構成された硬質被覆層を3〜20
μmの厚さで化学蒸着および/または物理蒸着してなる
被覆超硬工具において、上記硬質被覆層の表面に、最外
層として、0.01〜0.1μmの厚さを有する薄膜化
Al2 O3 層を蒸着形成してなる、耐チッピング性のす
ぐれた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、
最外層として形成される薄膜化Al 2 O3 層の厚さを
0.01〜0.1μmとしたのは、その厚さが0.01
μm未満では所望の耐チッピング性向上効果が得られ
ず、一方その厚さが0.1μmを越えると、高靭性材の
高速切削で切削開始後すぐに層自体に剥離が発生するよ
うになるという理由によるものである。また、硬質被覆
層の平均層厚を3〜20μmとしたのは、その層厚が3
μm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20μm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からである。
最外層として形成される薄膜化Al 2 O3 層の厚さを
0.01〜0.1μmとしたのは、その厚さが0.01
μm未満では所望の耐チッピング性向上効果が得られ
ず、一方その厚さが0.1μmを越えると、高靭性材の
高速切削で切削開始後すぐに層自体に剥離が発生するよ
うになるという理由によるものである。また、硬質被覆
層の平均層厚を3〜20μmとしたのは、その層厚が3
μm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20μm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からである。
【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:2.8μmを有する中粒WC粉末、同4.9μ
mの粗粒WC粉末、同1.5μmの(Ti,W)C(重
量比で、以下同じ、TiC/WC=30/70)粉末、
同1.2μmの(Ti,W)CN(TiC/TiN/W
C=24/20/56)粉末、同1.2μmの(Ta,
Nb)C(TaC/NbC=90/10)粉末、および
同1.1μm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・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。さらに、上記超硬基
体Bに対して、100TorrのCH4 ガス雰囲気中、
温度:1400℃に1時間保持後、徐冷の滲炭処理を施
し、処理後、超硬基体表面に付着するカーボンとCoを
酸およびバレル研磨で除去することにより、表面から1
1μmの位置で最大Co含有量:15.9重量%、深
さ:42μmのCo富化帯域を基体表面部に形成した。
また、上記超硬基体AおよびDには、焼結したままで、
表面部に表面から17μmの位置で最大Co含有量:
9.1重量%、深さ:23μmのCo富化帯域が形成さ
れており、残りの超硬基体CおよびEには、前記Co富
化帯域の形成がなく、全体的に均質な組織をもつもので
あった。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:2.8μmを有する中粒WC粉末、同4.9μ
mの粗粒WC粉末、同1.5μmの(Ti,W)C(重
量比で、以下同じ、TiC/WC=30/70)粉末、
同1.2μmの(Ti,W)CN(TiC/TiN/W
C=24/20/56)粉末、同1.2μmの(Ta,
Nb)C(TaC/NbC=90/10)粉末、および
同1.1μm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・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。さらに、上記超硬基
体Bに対して、100TorrのCH4 ガス雰囲気中、
温度:1400℃に1時間保持後、徐冷の滲炭処理を施
し、処理後、超硬基体表面に付着するカーボンとCoを
酸およびバレル研磨で除去することにより、表面から1
1μmの位置で最大Co含有量:15.9重量%、深
さ:42μmのCo富化帯域を基体表面部に形成した。
また、上記超硬基体AおよびDには、焼結したままで、
表面部に表面から17μmの位置で最大Co含有量:
9.1重量%、深さ:23μmのCo富化帯域が形成さ
れており、残りの超硬基体CおよびEには、前記Co富
化帯域の形成がなく、全体的に均質な組織をもつもので
あった。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TiCN層のもつ縦長成長結晶組織
は特開平6−8010号公報に記載される縦長成長結晶
組織と同じものである)に示される条件にて、表3、4
に示される組成および厚さのTi化合物層とAl2 O3
層、さらに最外層としての薄膜化Al2 O3 層で構成さ
れた硬質被覆層を形成することにより本発明被覆超硬工
具1〜10、並びに最外層として薄膜化Al2 O 3 層を
形成しない以外は同一の条件で従来被覆超硬工具1〜1
0をそれぞれ製造した。
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TiCN層のもつ縦長成長結晶組織
は特開平6−8010号公報に記載される縦長成長結晶
組織と同じものである)に示される条件にて、表3、4
に示される組成および厚さのTi化合物層とAl2 O3
層、さらに最外層としての薄膜化Al2 O3 層で構成さ
れた硬質被覆層を形成することにより本発明被覆超硬工
具1〜10、並びに最外層として薄膜化Al2 O 3 層を
形成しない以外は同一の条件で従来被覆超硬工具1〜1
0をそれぞれ製造した。
【0009】つぎに、上記本発明被覆超硬工具1〜10
および従来被覆超硬工具1〜10について、 被削材:JIS・SUS304の丸棒、 切削速度:250m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件でのオーステナイトステンレス鋼の乾式高速連続
切削試験、並びに、 被削材:JIS・SMn420の丸棒、 切削速度:250m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件での高マンガン鋼の乾式高速連続切削試験を行
い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定し
た。これらの測定結果を表4に示した。
および従来被覆超硬工具1〜10について、 被削材:JIS・SUS304の丸棒、 切削速度:250m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件でのオーステナイトステンレス鋼の乾式高速連続
切削試験、並びに、 被削材:JIS・SMn420の丸棒、 切削速度:250m/min.、 切込み:1.5mm、 送り:0.3mm/rev.、 切削時間:10分、 の条件での高マンガン鋼の乾式高速連続切削試験を行
い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定し
た。これらの測定結果を表4に示した。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【表5】
【0015】
【発明の効果】表3〜5に示される結果から、本発明被
覆超硬工具1〜10は、いずれも最外層として形成した
薄膜化Al2 O3 層の作用で、高靭性材であるオーステ
ナイトステンレス鋼や高マンガン鋼の高速切削にも切刃
に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、前記薄膜化Al2 O3 層の形成がない従来被覆
超硬工具1〜10においては、いずれも切刃にチッピン
グが発生し、比較的短時間の使用寿命しか示さないこと
が明らかである。上述のように、この発明の被覆超硬工
具は、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、特に高靭性材の高速切削にもすぐれた
切削性能を長期に亘って発揮するのである。
覆超硬工具1〜10は、いずれも最外層として形成した
薄膜化Al2 O3 層の作用で、高靭性材であるオーステ
ナイトステンレス鋼や高マンガン鋼の高速切削にも切刃
に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、前記薄膜化Al2 O3 層の形成がない従来被覆
超硬工具1〜10においては、いずれも切刃にチッピン
グが発生し、比較的短時間の使用寿命しか示さないこと
が明らかである。上述のように、この発明の被覆超硬工
具は、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、特に高靭性材の高速切削にもすぐれた
切削性能を長期に亘って発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柳田 一也 埼玉県大宮市北袋町1−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内
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、炭化チタン層、窒化チタン層、炭窒化チタン層、炭
酸化チタン層、窒酸化チタン層、および炭窒酸化チタン
層のうちの1種または2種以上からなるTi化合物層で
構成された硬質被覆層を3〜20μmの厚さで化学蒸着
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、 上記硬質被覆層の表面に、最外層として、0.01〜
0.1μmの厚さを有する薄膜化酸化アルミニウム層を
蒸着形成してなる、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。 - 【請求項2】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、内側層が炭化チタン層、窒化チタン層、炭窒化チタ
ン層、炭酸化チタン層、窒酸化チタン層、および炭窒酸
化チタン層のうちの1種または2種以上からなるTi化
合物層、中間層が酸化アルミニウム層、そして外側層が
前記Ti化合物層で構成された硬質被覆層を3〜20μ
mの厚さで化学蒸着および/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、 上記硬質被覆層の表面に、最外層として、0.01〜
0.1μmの厚さを有する薄膜化酸化アルミニウム層を
蒸着形成してなる、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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6331798A JPH11256332A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6331798A JPH11256332A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 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 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11256332A true JPH11256332A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13225787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6331798A Pending JPH11256332A (ja) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11256332A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006026891A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Sandvik Intellectual Property Hb | 鋼旋削用の切削工具インサート |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP6331798A patent/JPH11256332A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006026891A (ja) * | 2004-07-13 | 2006-02-02 | Sandvik Intellectual Property Hb | 鋼旋削用の切削工具インサート |
KR101236006B1 (ko) | 2004-07-13 | 2013-02-21 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 절삭 공구 인서트 및 절삭 공구 인서트의 제조 방법 |
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Date | Code | Title | Description |
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A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021203 |