JPWO2005092608A1 - 表面被覆部材および切削工具 - Google Patents
表面被覆部材および切削工具 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2005092608A1 JPWO2005092608A1 JP2006511585A JP2006511585A JPWO2005092608A1 JP WO2005092608 A1 JPWO2005092608 A1 JP WO2005092608A1 JP 2006511585 A JP2006511585 A JP 2006511585A JP 2006511585 A JP2006511585 A JP 2006511585A JP WO2005092608 A1 JPWO2005092608 A1 JP WO2005092608A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- titanium carbonitride
- covering member
- substrate
- aluminum oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/36—Carbonitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12535—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
- Y10T428/12576—Boride, carbide or nitride component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24355—Continuous and nonuniform or irregular surface on layer or component [e.g., roofing, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
- Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
- Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
- Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
- Y10T428/264—Up to 3 mils
- Y10T428/265—1 mil or less
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
また、特許文献2には、Al2O3基セラミック基体の表面にCVD法にて酸化アルミニウム層を成膜し、スクラッチ試験において5.9Nの荷重で剥離が生じた(密着力600g)ことが記載されている。さらに、特許文献3には、工具鋼からなる基体の表面にイオンプレーティング法にて(Cr−Si−B)Nからなる被覆層を成膜し、被覆層のスクラッチ強度が100Nと高く、摺動部品、切削工具、金型等へ好適に応用可能であることが開示されている。
本発明の他の目的は、鋳鉄の断続切削等の工具切刃に強い衝撃がかかるような過酷な切削条件においても、優れた耐欠損性を有する長寿命の切削工具等に応用可能な表面被覆部材を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、優れた耐欠損性を有するとともに、耐摩耗性にも優れた長寿命の切削工具を提供することにある。
また、凹凸形状から算術平均粗さ(Ra)の算出方法に準じて求められる前記上部層と前記下部層との界面における界面の粗さRは0.5〜3.0μmであることが、前記上部層の下側が引抜かれる力を制御して前記上部層の付着力を容易に制御できる点で望ましい。
本発明の表面被覆切削工具は上記の表面被覆部材を具備する。
本発明の表面被覆部材の好適例である表面被覆切削工具の第一の実施形態を図1および図2を基に説明する。図1は被覆層の破断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真、および図2は被覆層中における炭窒化チタン層を特定厚み成膜した表面について表面から観察した走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。
<圧子>
円錐形ダイヤモンド圧子(ダイヤモンド接触子)
曲率半径:0.2mm
稜線角度:120ー
<試験条件>
テーブルスピード:0.17mm/秒
荷重スピード:100N/分(連続荷重)
(ただし、初期荷重は剥離荷重に応じて調整)
引掻き距離:5mm
評価:上記引っ掻き痕を顕微鏡によって観察する。
その際、(1)上部層がその下に存在する下部層の表面から剥がれる、すなわち上部層が剥離し始めて下部層が露出し始めた位置、(2)ダイヤモンド圧子の荷重が上部層自体の強度を上回って上部層が割れて、その下に存在する下部層が露出する、すなわち上部層が破壊し始めて下部層が露出し始めた位置のいずれかを特定する。つまり、引っ掻き痕のうち上部層が露出した領域と、上部層とは異なる下部層が露出した領域との境界位置を特定し、この位置での荷重を算出することによって、上部層が下部層の表面から剥離し始める剥離荷重(FU)を求めることができる。
つまり、硬質被覆層3の被覆層のうち、最も剥離荷重が高い被覆層が下部層5であり、その下部層5の剥離荷重が剥離荷重FLである。そして、硬質被覆層3の被覆層のうち、2番目に剥離荷重が高い被覆層が上部層4であり、その上部層4の剥離荷重が剥離荷重FUである。
具体的には、図1に示すように、基体2と炭窒化チタン層5との間には、炭窒化チタン層5の付着力向上および基体成分の拡散による耐摩耗性の低下を防ぐため、層厚0.1〜2μmの範囲でTiNからなる下地層10が成膜されている。なお、この下地層10は薄く、かつ炭窒化チタン層5との密着力が高いために炭窒化チタン層5と同時に剥離する。また、基体2または炭窒化チタン層5から炭素が拡散して下地層であるTiN層が炭窒化チタン層5に吸収されて消失することもある。したがって、図1の構成における工具1の炭窒化チタン層5のスクラッチ強度測定においては、炭窒化チタン層5と下地層10とが同時に剥離し始める場合が多く、このような場合には炭窒化チタン層5の剥離し始めた時点で基体2が露出する形態となる。
次に、この実施形態にかかる表面被覆切削工具を製造する方法について説明する。 まず、上述した硬質合金を焼成によって形成しうる金属炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物等の無機物粉末に、金属粉末、カーボン粉末等を適宜添加、混合し、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形等の公知の成形方法によって所定の工具形状に成形した後、真空中または非酸化性雰囲気中にて焼成することによって上述した硬質合金からなる基体2を作製する。そして、上記基体2の表面に所望によって研磨加工や切刃部のホーニング加工を施す。
本発明の表面被覆部材の好適例である表面被覆切削工具の第二の実施形態について、図3および図4を基に説明する。図3はカロテストの摩耗痕の金属顕微鏡像であって、図3(a)は本実施形態、(b)は比較例である。また、図4は硬質被覆層を含む破断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。なお、図4の基本的な膜構成は図1と同じであるために、第一の実施形態と同じ説明となる部分については、図1と同じ符号を付して説明を省略する。
本発明における平均クラック間隔とは、図3に示されるように、カロテスト摩耗後、金属顕微鏡写真にて摩耗痕表面を観察した際に、該摩耗痕の中心に存在する露出した基体の外周位置に観察される炭窒化チタン層24に観察されるクラック25について、インタセプト法の基本思想に基づき、写真上に任意の線Lを引いたときのクラック間の距離の平均をさす。
具体的には、まず写真上に任意の円cを描き、この円cの円周上に存在するクラック25の数を観察する。そして、円周長さLを上記円周上に存在するクラック25の数で割った長さを平均クラック間隔(クラック間の距離の平均)とする。
次に、上述した第二の実施形態にかかる表面被覆切削工具を製造する方法について説明する。基本的には、第一の実施形態と同様な製造方法によって製造することができる。
ここで、本実施形態で注意すべき点は、炭窒化チタン層の成膜前期(下部炭窒化チタン層35の成膜)ではチャンバ内温度を800〜840℃の範囲にし、炭窒化チタン層の成膜後期(上部炭窒化チタン層36の成膜)では、チャンバ内温度を860〜900℃とし、使用する反応ガス中のアセトニトリル(CH3CN)ガスの混合割合を成膜前記に使用したCH3CNガスの混合割合よりも増やすことである。これによって、下部炭窒化チタン層35よりも上部炭窒化チタン層36のクラックを密にすることができる。
[実施例I]
平均粒径1.5μmの炭化タングステン(WC)粉末に対して、平均粒径1.2μmの金属コバルト(Co)粉末を6質量%、平均粒径2.0μmの炭化チタン(TiC)粉末を0.5質量%、TaC粉末を5質量%の割合で添加、混合して、プレス成形により切削工具形状(CNMA120412)に成形した後、脱バインダ処理を施し、0.01Paの真空中、1500℃で1時間焼成して超硬合金を作製した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にてすくい面より刃先処理(ホーニングR)を施した。得られた基体の逃げ面においてJISB0601−2001に準じた算術平均粗さ(Ra)は1.1μm、すくい面における算術平均粗さ(Ra)は0.4μmであった。
圧子:円錐形ダイヤモンド圧子(東京ダイヤモンド工具製作所社製ダイヤモンド接触子:N2−1487)
測定条件は前述のとおりである。
(連続切削条件)
被削材 :ダクタイル鋳鉄4本溝付スリーブ材(FCD700)
工具形状:CNMA120412
切削速度:250m/分
送り速度:0.3mm/rev
切り込み:2mm
切削時間:20分
その他 :水溶性切削液使用
評価項目:顕微鏡にて切刃を観察し、フランク摩耗量・先端摩耗量を測定
(断続切削条件)
被削材 :ダクタイル鋳鉄4本溝付スリーブ材(FCD700)
工具形状:CNMA120412
切削速度:250m/分
送り速度:0.3〜0.5mm/rev
切り込み:2mm
その他 :水溶性切削液使用
評価項目:欠損に至る衝撃回数
衝撃回数1000回時点で顕微鏡にて切刃の被覆層の剥離状態を観察
平均粒径0.3μmのWC粒子を主とする超微粒超硬合金基体に対して、イオンプレーティング法にて下部層:TiAlCrN層(膜厚2μm)、上部層MoS2層(膜厚1μm)の2層からなる被覆層を成膜した。ついで、実施例Iと同様にしてスクラッチ強度を評価した結果、FU(上部層)=30N、FL(下部層)=80N、FL/FU=2.7であった。この構成からなる内径加工用のスローアウェイチップを作製して切削したところ耐摩耗・耐欠損とも優れた実用的なものであることがわかった。
合金鋼からなる基体に対して、イオンプレーティング法にて、1層目:炭窒化チタン(TiCN)層(膜厚1μm)、2層目:TiAlN層(膜厚2μm)、3層目:CrN層(膜厚0.5μm)の3層からなる被覆層を成膜した。ついで、実施例Iと同様にしてスクラッチ強度を評価した結果、FU(上部層:TiAlN層)=40N、FL(下部層:TiCN層)=60N、FL/FU=1.3であった。この構成からなる金型を作製して成形試験を行ったところ耐摩耗・耐欠損とも優れた実用的なものであることがわかった。
実施例Iと同様にして超硬合金を作製し、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理(ホーニングR)を施した。そして、前記超硬合金に対して、CVD法により各種の硬質被覆層を表4に示す条件で表5に示す構成の多層膜からなる硬質被覆層を成膜した試料No.IV−1〜7の表面被覆切削工具を作製した。
なお、表5中の試料No.IV−7は、表4の炭窒化チタン(TiCN)層5の条件、すなわち、混合ガス中のアセトニトリル(CH3CN)ガスの割合を連続的に増加させて炭窒化チタン層を傾斜組織としたものである。
鋼球:
直径30mm球形鋼玉
ダイヤモンドペースト 1/4MICRON
摩耗痕中に露出する基体の直径が摩耗痕全体の直径に対して0.1〜0.6倍(今回の測定では0.3〜0.7mm)となるように摩耗させた状態でクラックを観察した。なお、前記クラックの間隔については、下部組織と上部組織中に長さ200μmの任意直線をそれぞれ5本引いて、その直線とクラックの交点の数からクラック間隔x、y、およびその比y/xの値を算出した。結果は表5に示した。
クラック間隔=円cの円周長さ/交点pの数
にてクラック間隔を見積もった例であり、
試料No.IV−2
下部クラック間隔:x=1.82mm÷ 4箇所=0.4550mm
上部クラック間隔:y=2.81mm÷37箇所=0.0759mm
y/x=0.167
試料No.IV−5
下部クラック間隔:x= 1.82mm÷28箇所=0.0650mm
上部クラック間隔:y= 2.99mm÷41箇所=0.0729mm
y/x=1.122
と算出した。この試料を含め全ての試料についてのクラック間隔の算出結果は表5に示した。
(連続切削試験)
実施例1の連続切削試験の切削条件において、送り速度を0.4mm/revに変更して試験を行った。
(断続試験)
実施例1の断続切削試験の切削条件において、切削速度を200m/分に変更して試験を行った。
2・・・基体
3,23・・・硬質被覆層
4・・・上部層(酸化アルミニウム層)
5・・・下部層(炭窒化チタン層)
5a・・・微細炭窒化チタン層
6・・・炭窒化チタン下層
7・・・炭窒化チタン上層
8・・・炭窒化チタン粒子
8a・・・微細炭窒化チタン粒子
8b・・・炭窒化チタン上層中の炭窒化チタン粒子
10・・・下地層
11・・・中間層
12・・・表層
24・・・炭窒化チタン層
25・・・クラック
27・・・摩耗痕
31・・・炭窒化チタン層の下部組織
32・・・炭窒化チタン層の上部組織
33・・・硬質球
34・・・支持棒
35・・・下部炭窒化チタン層
36・・・上部炭窒化チタン層
A・・・酸化アルミニウム層と炭窒化チタン層との界面より基体に向かって0.5μmの位置を示す線
B・・・基体と炭窒化チタン層との界面より酸化アルミニウム層に向かって1μmの位置を示す線
h1・・・炭窒化チタン下層の平均結晶幅を測定する高さ位置
h2・・・炭窒化チタン上層の平均結晶幅を測定する高さ位置
w1・・・炭窒化チタン下層の平均結晶幅
w2・・・炭窒化チタン上層の平均結晶幅
t1・・・炭窒化チタン下層の膜厚
t2・・・炭窒化チタン上層の膜厚
c・・・平均クラック間隔を測定する際の円
p・・・円cとクラックとの交点
x・・・炭窒化チタン層の下部組織(基体側)における平均クラック間隔
y・・・炭窒化チタン層の上部組織(酸化アルミニウム層側)における平均クラック間隔
w3・・・炭窒化チタン層の基体側の平均結晶幅
w4・・・炭窒化チタン層の酸化アルミニウム層側の平均結晶幅
t3・・・炭窒化チタン層の下部組織の膜厚
t4・・・炭窒化チタン層の上部組織の膜厚
Claims (24)
- 基体と、該基体表面に形成された少なくとも一層からなる下部層と、該下部層表面に形成された少なくとも一層からなる上部層とを含み、
前記上部層が前記下部層の表面から剥離し始める剥離荷重をFU、前記下部層が前記基体の表面から剥離し始める剥離荷重をFLとしたとき、その比(FL/FU)が1.1〜30である表面被覆部材。 - 前記剥離荷重(FU)が10〜75Nであり、且つ前記剥離荷重(FL)が80N以上である請求項1記載の表面被覆部材。
- 凹凸形状から算術平均粗さ(Ra)の算出方法に準じて求められる前記上部層と前記下部層との界面における界面の粗さRが0.5〜3.0μmである請求項1記載の表面被覆部材。
- 前記上部層の膜厚が2.0〜10.0μmで、前記下部層の膜厚が3.0〜15.0μmである請求項1記載の表面被覆部材。
- 前記上部層が少なくとも1層の酸化アルミニウム層を具備し、且つ前記下部層が少なくとも1層の炭窒化チタン層を具備する請求項1記載の表面被覆部材。
- 前記炭窒化チタン層が、前記基体の表面に対して垂直な方向に成長した筋状炭窒化チタン結晶からなるとともに、該筋状炭窒化チタン結晶の酸化アルミニウム層側の平均結晶幅が前記基体側の平均結晶幅より大きい請求項5記載の表面被覆部材。
- 前記基体側の平均結晶幅w1が0.05〜0.7μmで、かつ該基体側の平均結晶幅w1と前記筋状炭窒化チタン結晶の酸化アルミニウム層側の平均結晶幅w2との比(w1/w2)が0.7以下である請求項6記載の表面被覆部材。
- 前記炭窒化チタン層は少なくとも前記酸化アルミニウム層側に形成された炭窒化チタン上層と前記基体側に形成された炭窒化チタン下層とからなり、且つ炭窒化チタン上層の平均結晶幅が炭窒化チタン下層の平均結晶幅より大きい請求項6記載の表面被覆部材。
- 前記炭窒化チタン下層の膜厚t1が1.0〜10.0μm、前記炭窒化チタン上層の膜厚t2が1.0〜5.0μmであり、且つ1<t1/t2≦5の関係を満たす請求項8記載の表面被覆部材。
- 前記炭窒化チタン下層を表面方向から見たとき、該炭窒化チタン下層が針状をなす炭窒化チタン粒子の集合体からなるとともに、該針状をなす炭窒化チタン粒子が前記炭窒化チタン下層の表面においてランダムな方向にそれぞれ伸びている請求項8記載の表面被覆部材。
- 前記針状をなす炭窒化チタン粒子を前記炭窒化チタン下層の表面方向から観察した場合の平均アスペクト比が2以上である請求項10記載の表面被覆部材。
- 前記針状をなす炭窒化チタン粒子を前記炭窒化チタン下層の表面方向から観察した場合の平均長軸長さが1μm以下である請求項10記載の表面被覆部材。
- 前記上部層の最表面に形成された表面層、前記上部層の最下面に形成された中間層、および前記下部層のうち前記基体の表面に形成された下地層のうち少なくとも1つが、TiN層、TiC層、TiCNO層、TiCO層およびTiNO層からなる群より選ばれる1層以上の被覆層である請求項5記載の表面被覆部材。
- 前記炭窒化チタン層と酸化アルミニウム層の少なくとも一方が2層以上からなり、該2層以上の各層間に、TiN層、TiC層、TiCNO層、TiCO層およびTiNO層からなる群より選ばれる1層以上を形成した請求項5記載の表面被覆部材。
- 前記酸化アルミニウム層がα型結晶構造を有する請求項5記載の表面被覆部材。
- 基体と硬質被覆層とを具備し、硬質被覆層は、前記基体表面に形成された炭窒化チタン層と、該炭窒化チタン層の表面に形成された酸化アルミニウム層とを含み、
前記硬質被覆層の表面にて硬質球をころがすように回自転させて前記表面被覆層の硬質球接触部分を局所的に摩耗させて、前記硬質被覆層の炭窒化チタン層および前記基体を露出するように前記硬質被覆層に球曲面の摩耗痕を形成してなり、該摩耗痕の露出した基体の外周位置に観察される前記炭窒化チタン層において、クラックが存在しないか、あるいは粗に存在する下部組織と、該下部組織の外周位置に観察されて前記下部組織よりもクラックが密に存在する上部組織とが存在する表面被覆部材。 - 基体と、硬質被覆層とを具備し、硬質被覆層は少なくとも、前記基体表面に形成された炭窒化チタン層と、この炭窒化チタン層の表面に形成された酸化アルミニウム層とを含み、
前記炭窒化チタン層が、請求項16に記載の摩耗痕の露出した基体の外周位置を観察した際に、クラックが存在しないか、あるいは粗に存在する下部炭窒化チタン層と、該下部炭窒化チタン層の周囲に観察されて前記下部炭窒化チタン層よりもクラックが密に存在する上部炭窒化チタン層とを含む複数層からなる表面被覆部材。 - 前記下部炭窒化チタン層の膜厚t3が1μm≦t3≦10μm、前記上部炭窒化チタン層の膜厚t4が0.5μm≦t4≦5μmで、且つ1<t3/t4≦5の関係を満たす請求項17記載の表面被覆部材。
- 前記下部炭窒化チタン層および前記上部炭窒化チタン層中の炭窒化チタン粒子が前記基体表面に対して垂直に伸びる筋状組織からなるとともに、前記上部炭窒化チタン層をなす炭窒化チタン粒子の平均結晶幅が前記下部炭窒化チタン層をなす炭窒化チタン粒子の平均結晶幅より大きい請求項17記載の表面被覆部材。
- 前記上部炭窒化チタン層における平均結晶幅w4が0.2〜1.5μmであり、且つ前記下部炭窒化チタン層における平均結晶幅w3と前記上部炭窒化チタン層の平均結晶幅w4との比(w3/w4)が0.7以下である請求項19記載の表面被覆部材。
- 前記下部炭窒化チタン層および前記上部炭窒化チタン層をTi(C1-mNm)と表したとき、前記下部炭窒化チタン層におけるmが0.55〜0.80、前記上部炭窒化チタン層におけるmが0.40〜0.55の組成からなる請求項17記載の表面被覆部材。
- すくい面と逃げ面との交差稜線部に形成された切刃を被切削物に当てて切削加工するための切削工具であって、前記切刃が請求項1記載の表面被覆部材からなる切削工具。
- 基体と、該基体の表面に形成された炭窒化チタン層と、該炭窒化チタン層の表面に形成された酸化アルミニウム層とを含み、前記酸化アルミニウム層が前記炭窒化チタン層の表面から剥離し始める剥離荷重をFU、前記炭窒化チタン層が前記基体の表面から剥離し始める剥離荷重をFLとしたとき、前記剥離荷重FUが10〜75N、前記剥離荷重FLが80N以上で、かつその比(FL/FU)が1.1〜30である切削工具。
- すくい面と逃げ面との交差稜線部に形成された切刃を被切削物に当てて切削加工するための切削工具であって、前記切刃が請求項請求項16または17記載の表面被覆部材からなる切削工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006511585A JP4805819B2 (ja) | 2004-03-29 | 2005-03-29 | 表面被覆部材および切削工具 |
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004096812 | 2004-03-29 | ||
JP2004096812 | 2004-03-29 | ||
JP2004138863 | 2004-05-07 | ||
JP2004138863 | 2004-05-07 | ||
JP2006511585A JP4805819B2 (ja) | 2004-03-29 | 2005-03-29 | 表面被覆部材および切削工具 |
PCT/JP2005/005966 WO2005092608A1 (ja) | 2004-03-29 | 2005-03-29 | 表面被覆部材および切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2005092608A1 true JPWO2005092608A1 (ja) | 2008-02-07 |
JP4805819B2 JP4805819B2 (ja) | 2011-11-02 |
Family
ID=35056061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006511585A Active JP4805819B2 (ja) | 2004-03-29 | 2005-03-29 | 表面被覆部材および切削工具 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20080160338A1 (ja) |
EP (1) | EP1736307A4 (ja) |
JP (1) | JP4805819B2 (ja) |
WO (1) | WO2005092608A1 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7722246B1 (en) * | 2005-04-20 | 2010-05-25 | Carty William M | Method for determining the thermal expansion coefficient of ceramic bodies and glazes |
PL1948842T3 (pl) * | 2005-11-17 | 2011-12-30 | Boehlerit Gmbh & Co Kg | Warstwa węgloazotku tytanu i sposób wytwarzania warstwy węgloazotku tytanu |
JP4865513B2 (ja) * | 2006-11-27 | 2012-02-01 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
JP5152660B2 (ja) * | 2008-08-21 | 2013-02-27 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具およびその製造方法 |
US9796108B2 (en) | 2008-08-28 | 2017-10-24 | Corning Incorporated | Wear resistant coatings for tool dies |
WO2010050374A1 (ja) * | 2008-10-28 | 2010-05-06 | 京セラ株式会社 | 表面被覆工具 |
US8828527B2 (en) * | 2009-03-18 | 2014-09-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool |
AT12293U1 (de) * | 2009-10-05 | 2012-03-15 | Ceratizit Austria Gmbh | Schneidwerkzeug zur bearbeitung metallischer werkstoffe |
KR101757489B1 (ko) * | 2009-10-30 | 2017-07-12 | 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤 | 내칩핑성이 우수한 표면 피복 절삭 공구 |
JP5569739B2 (ja) * | 2009-10-30 | 2014-08-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 |
JP5515806B2 (ja) * | 2010-02-03 | 2014-06-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を発揮する表面被覆切削工具 |
JP5569740B2 (ja) * | 2010-03-23 | 2014-08-13 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 |
WO2012153437A1 (ja) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
DE102011107787A1 (de) * | 2011-07-15 | 2013-01-17 | Oerlikon Trading Ag, Trübbach | Verfahren zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit von eingefärbten chirurgischen Instrumenten |
CN103764322B (zh) | 2011-08-30 | 2015-12-23 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
EP2604720A1 (en) | 2011-12-14 | 2013-06-19 | Sandvik Intellectual Property Ab | Coated cutting tool and method of manufacturing the same |
EP3064610B1 (en) | 2012-04-19 | 2019-03-06 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
US9721853B2 (en) * | 2013-03-13 | 2017-08-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | System and method for forming a semiconductor device |
JP5663813B2 (ja) * | 2013-07-03 | 2015-02-04 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆窒化硼素焼結体工具 |
JP5663814B2 (ja) | 2013-07-03 | 2015-02-04 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆窒化硼素焼結体工具 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04301084A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Mazda Motor Corp | 耐摩耗性部材およびその製造法 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5597272A (en) * | 1994-04-27 | 1997-01-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated hard alloy tool |
JP3119414B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2000-12-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
JP3230375B2 (ja) * | 1994-06-15 | 2001-11-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性および耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
DE69521410T2 (de) * | 1994-10-04 | 2001-10-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Beschichtete hartlegierung |
SE514177C2 (sv) * | 1995-07-14 | 2001-01-15 | Sandvik Ab | Belagt hårdmetallskär för intermittent bearbetning i låglegerat stål |
JPH11335870A (ja) * | 1998-05-25 | 1999-12-07 | Hitachi Metals Ltd | 炭窒化チタン・酸化アルミニウム被覆工具 |
JP2000042806A (ja) * | 1998-07-31 | 2000-02-15 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 切削工具用積層被覆体 |
ATE394523T1 (de) * | 2000-03-09 | 2008-05-15 | Sulzer Metaplas Gmbh | Hartschichten auf komponenten |
JP3377090B2 (ja) * | 2000-03-31 | 2003-02-17 | 住友電気工業株式会社 | 被覆切削工具 |
JP4456729B2 (ja) * | 2000-06-01 | 2010-04-28 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 被覆切削工具 |
US7413591B2 (en) * | 2002-12-24 | 2008-08-19 | Kyocera Corporation | Throw-away tip and cutting tool |
US7172807B2 (en) * | 2003-02-17 | 2007-02-06 | Kyocera Corporation | Surface-coated member |
US7581906B2 (en) * | 2004-05-19 | 2009-09-01 | Tdy Industries, Inc. | Al2O3 ceramic tools with diffusion bonding enhanced layer |
US8007929B2 (en) * | 2004-07-29 | 2011-08-30 | Kyocera Corporation | Surface coated cutting tool |
-
2005
- 2005-03-29 US US10/599,547 patent/US20080160338A1/en not_active Abandoned
- 2005-03-29 WO PCT/JP2005/005966 patent/WO2005092608A1/ja active Application Filing
- 2005-03-29 JP JP2006511585A patent/JP4805819B2/ja active Active
- 2005-03-29 EP EP05727661A patent/EP1736307A4/en not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-10-29 US US12/608,571 patent/US20100098911A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04301084A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-23 | Mazda Motor Corp | 耐摩耗性部材およびその製造法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4805819B2 (ja) | 2011-11-02 |
EP1736307A1 (en) | 2006-12-27 |
US20100098911A1 (en) | 2010-04-22 |
WO2005092608A1 (ja) | 2005-10-06 |
US20080160338A1 (en) | 2008-07-03 |
EP1736307A4 (en) | 2011-10-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4805819B2 (ja) | 表面被覆部材および切削工具 | |
JP4658939B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4994367B2 (ja) | 切削工具及びその製造方法、並びに切削方法 | |
KR20180104711A (ko) | 피복 공구 | |
JP4854359B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4942326B2 (ja) | 表面被覆部材および表面被覆部材を用いた切削工具 | |
JP5295325B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4446469B2 (ja) | 被覆切削工具 | |
KR20110003278A (ko) | 코팅된 절삭 공구 인서트 | |
JP4711691B2 (ja) | 表面被覆部材および切削工具 | |
JP4991244B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4142955B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2006205300A (ja) | 表面被覆部材および切削工具 | |
JP4284201B2 (ja) | 表面被覆部材および切削工具 | |
JP4713137B2 (ja) | 表面被覆部材および切削工具 | |
JP4845615B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2007118139A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4360618B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4936742B2 (ja) | 表面被覆工具および切削工具 | |
JP4845490B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4593937B2 (ja) | 表面被覆部材および切削工具 | |
JP6050183B2 (ja) | 切削工具 | |
JP4936741B2 (ja) | 表面被覆工具および切削工具 | |
JP3347031B2 (ja) | 炭化チタン被覆工具 | |
JP2006123079A (ja) | 表面被覆部材および表面被覆切削工具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
AA64 | Notification of invalidation of claim of internal priority (with term) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A241764 Effective date: 20070221 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080218 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101124 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110117 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110315 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110506 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110719 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110811 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4805819 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140819 Year of fee payment: 3 |