JPWO2016013645A1 - 被覆切削工具 - Google Patents
被覆切削工具 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2016013645A1 JPWO2016013645A1 JP2016535984A JP2016535984A JPWO2016013645A1 JP WO2016013645 A1 JPWO2016013645 A1 JP WO2016013645A1 JP 2016535984 A JP2016535984 A JP 2016535984A JP 2016535984 A JP2016535984 A JP 2016535984A JP WO2016013645 A1 JPWO2016013645 A1 JP WO2016013645A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- cutting tool
- nbn
- coated cutting
- less
- 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
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
- B23B27/148—Composition of the cutting inserts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
- B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B51/00—Tools for drilling machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C5/00—Milling-cutters
- B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
- B23C5/20—Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
-
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/021—Cleaning or etching treatments
- C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
-
- 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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—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
- 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
- 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
- C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
- C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
-
- 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
- C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
- C23C28/44—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by a measurable physical property of the alternating layer or system, e.g. thickness, density, hardness
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/16—Cermet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23B2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/12—Boron nitride
- B23B2226/125—Boron nitride cubic [CBN]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23B2226/18—Ceramic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23B2228/08—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner applied by physical vapour deposition [PVD]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23B2228/10—Coatings
- B23B2228/105—Coatings with specified thickness
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23B2228/36—Multi-layered
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23C2222/16—Cermet
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2222/00—Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
- B23C2222/28—Details of hard metal, i.e. cemented carbide
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23C2226/12—Boron nitride
- B23C2226/125—Boron nitride cubic [CBN]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2226/00—Materials of tools or workpieces not comprising a metal
- B23C2226/18—Ceramic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23C2228/08—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner applied by physical vapour deposition [PVD]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23C—MILLING
- B23C2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23C2228/10—Coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
(1)基材と、前記基材の表面に形成された被覆層とを含み、
前記被覆層は、最外層を含み、
前記最外層は、NbNを含み、
前記NbNは、立方晶NbNと六方晶NbNとを含み、
X線回折分析における前記立方晶NbNの(200)面のピーク強度をIc、前記六方晶NbNの(101)面のピーク強度をIh1、前記六方晶NbNの(103)面と(110)面のピーク強度の合計をIh2としたとき、
IcとIh1との合計に対するIh1の比[Ih1/(Ih1+Ic)]が、0.5以上1.0未満であり、
Ih1とIh2との合計に対するIh1の比[Ih1/(Ih1+Ih2)]が、0.5以上1.0以下である被覆切削工具。
(2)前記六方晶NbNの(101)面のピークの半価幅が、0.2°以上0.6°以下である、(1)の被覆切削工具。
(3)前記NbNは、Ti、Zr、Hf、V、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、SrおよびYからなる群から選択された少なくとも1種の元素を25原子%以下含む、(1)
または(2)の被覆切削工具。
(4)前記最外層の平均厚さは0.05μm以上3μm以下である、(1)〜(3)のいずれかの被覆切削工具。
(5)前記被覆層は、前記基材と前記最外層との間に内層を含み、
前記内層は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、SrおよびYからなる群から選択された少なくとも1種の元素と、C、N、OおよびBからなる群から選択された少なくとも1種の元素とを含む化合物(NbNを除く)を含む1つ又は複数の層である、(1)〜(4)のいずれかの被覆切削工具。
(6)前記被覆層は、前記基材と前記最外層との間に内層を含み、
前記内層は、第1積層構造と第2積層構造とを含み、
前記第1積層構造は、組成が異なる少なくとも2種類の層を含み、前記2種類の層は、交互に2回以上積層されており、前記第1の積層構造に含まれる層の平均の厚みは、60nm以上500nm以下であり、
前記第2積層構造は、組成が異なる少なくとも2種類の層を含み、前記2種類の層は、交互に2回以上積層されており、前記第2の積層構造に含まれる層の平均の厚みは、2nm以上60nm未満であり、
前記第1積層構造および前記第2積層構造に含まれる層は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、SrおよびYからなる群から選択された少なくとも1種の金属元素と、C、N、OおよびBからなる群から選択された少なくとも1種の非金属元素とを含む化合物(NbNを除く)を含む、(1)〜(4)のいずれかの被覆切削工具。
(7)前記内層に含まれる第1積層構造と第2積層構造が交互に2回以上連続して積層されている、(6)の被覆切削工具。
(8)前記第1積層構造の平均厚さは、0.2μm以上6μm以下である、(6)または(7)の被覆切削工具。
(9)前記第2積層構造の平均厚さは、0.02μm以上6μm以下である、(6)〜(8)のいずれかの被覆切削工具。
(10)前記内層の平均厚さは、0.22μm以上12μm以下である、(5)〜(9)のいずれかの被覆切削工具。
(11)前記被覆層全体の平均厚さは、0.5μm以上15μm以下である、(1)〜(10)のいずれかの被覆切削工具。
(12)前記基材は、超硬合金、サーメット、セラミックス、立方晶窒化ホウ素焼結体、ダイヤモンド焼結体および高速度鋼からなる群より選ばれた少なくとも1種を含む、(1)〜(11)のいずれかの被覆切削工具。
そのため、被覆層の最外層は、立方晶NbNと六方晶NbNとを含むことを特徴とする。最外層が立方晶NbNと六方晶NbNとを含むことによって、耐摩耗性および靱性に優れる被覆切削工具が得られる。なお。最外層とは、最も表面側に形成されている層を指す。
立方晶NbNの(200)面のピーク強度をIcとする。
六方晶NbNの(101)面のピーク強度をIh1とする。
このとき、IcとIh1との合計に対する、Ih1の比[Ih1/(Ih1+Ic)]が、0.5以上1.0未満である。
0.5 ≦ Ih1/(Ih1+Ic) < 1.0
Ih1/(Ih1+Ic)が1.0となり、最外層中のNbNが六方晶NbNのみからなると、被覆層の靱性が低下する。
そのため、Ih1/(Ih1+Ic)は、0.5以上1.0未満であることが好ましい。
六方晶NbNの、(103)面と(110)面のピーク強度の合計をIh2とする。
Ih1とIh2との合計に対するIh1の比[Ih1/(Ih1+Ih2)]が、0.5以上1.0以下である。
0.5 ≦ Ih1/(Ih1+Ih2) ≦ 1.0
例えば、第1積層構造が、(Al0.55Ti0.45)N層と、(Al0.67Ti0.33)N層によって構成される場合、2つの層に含まれる金属元素の種類は同一である。なぜなら、2つの層は、ともにAlとTiを含むからである。この場合、(Al0.55Ti0.45)N層に含まれるAlの元素量は、金属元素全体の量に対して、55原子%である。(Al0.67Ti0.33)N層に含まれるAlの元素量は、金属元素全体の量に対して、67原子%である。これら二つの層に含まれるAlの元素量の割合の差は、12原子%である。したがって、この場合、「差の絶対値が5原子%以上」という上記の条件が満たされている。
例えば、第1積層構造が、(Al0.49Ti0.39Cr0.12)N層と、(Al0.56Ti0.36Cr0.08)N層によって構成される場合、2つの層に含まれる金属元素の種類は同一である。なぜなら、2つの層は、ともにAlとTiとCrを含むからである。この場合、2つの層に含まれるTiの元素量の割合の差は、3原子%である。2つの層に含まれるCrの元素量の割合の差は、4原子%である。これらの値は、それぞれ5原子%未満である。しかし、この場合であっても、2つの層に含まれるAlの元素量の割合の差は、7原子%であるので、「差の絶対値が5原子%以上」という上記の条件が満たされている。
例えば、第1積層構造が(Al0.50Ti0.50)N層と、(Al0.50Ti0.30Cr0.20)N層によって構成される場合、2つの層に含まれる金属元素を比較すると、この条件が満たされている。なぜなら、2つの層は、AlとTiを含むが、Crは一方の層のみに含まれているからである。
例えば、第1積層構造が、(Al0.50Cr0.50)N層と、(Al0.67Ti0.33)N層によって構成される場合も、2つの層に含まれる金属元素を比較すると、この条件が満たされている。なぜなら、2つの層は、Alを含むが、Cr及びTiは、一方の層のみに含まれているからである。
図1は、本発明の被覆切削工具の断面組織の模式図の一例である。以下、図1を参照して、積層周期について説明する。
例えば、組成が異なるA1層(6a)、B1層(6b)、C1層、及びD1層を、基材(1)から被覆層(2)の表面に向かって繰り返し積層する。具体的には、これらの層を、A1層(6a)→B1層(6b)→C1層→D1層→A1層(6a)→B1層(6b)→C1層→D1層→…の順で繰り返し積層する。この場合、A1層(6a)からD1層までの厚みの合計が、「積層周期」である。
例えば、組成が異なるA1層(6a)とB1層(6b)を、基材(1)から被覆層(2)の表面に向かって繰り返し積層する。具体的には、これらの層を、A1層(6a)→B1層(6b)→A1層(6a)→B1層(6b)→A1層(6a)→B1層(6b)→…の順で積層する。この場合、A1層(6a)の厚みとB1層(6b)の厚みの合計が、「積層周期」である。
被覆切削工具の使用中に被覆層の表面に発生したクラックは、第1積層構造に到達する。第1積層構造に到達したクラックは、組成の異なる層と層との界面に平行な方向に進展する。これにより、クラックが基材まで進展することを防止する効果が得られる。このような効果は、組成が異なる2つの層を交互に2回以上積層することによって、さらに高くなる。具体的には、組成が異なるA1層(6a)とB1層(6b)を、基材から被覆層の表面に向かって、交互に2回以上積層することが好ましい。つまり、第1積層構造は、A1層(6a)→B1層(6b)→A1層(6a)→B1層(6b)→…のような交互積層構造を含むことが好ましい。
例えば、図1において、組成が異なるA2層(7a)、B2層(7b)、C2層、D2層を、基材(1)から被覆層(2)の表面に向かって繰り返し積層する。具体的には、これらの層を、A2層(7a)→B2層(7b)→C2層→D2層→A2層(7a)→B2層(7b)→C2層→D2層→…の順で積層する。この場合、A2層(7a)からD2層までの厚みの合計が、「積層周期」である。
例えば、組成が異なるA2層(7a)とB2層(7b)を、基材(1)から被覆層(2)の表面に向かって繰り返し積層する。具体的には、これらの層を、A2層(7a)→B2層(7b)→A2層(7a)→B2層(7b)→A2層(7a)→B2層(7b)→…の順で積層する。この場合、A2層(7a)の厚みとB2層(7b)の厚みの合計が、「積層周期」である。
第1積層構造と第2積層構造の位置関係は、特に限定されない。第1積層構造と第2積層構造の位置関係は、例えば、以下の(1)〜(4)のいずれかである。
(1)第1積層構造が基材に最も近く、第2積層構造が内層の表面に最も近い。
(2)第2積層構造が基材に最も近く、第1積層構造が内層の表面に最も近い。
(3)第1積層構造が、基材に最も近く、かつ、内層の表面に最も近い。
(4)第2積層構造が、基材に最も近く、かつ、内層の表面に最も近い。
上記(1)〜(4)において、「内層の表面」とは、内層の基材と反対側の表面のことを意味する。
上記の位置関係の中では、(1)が好ましい。第1積層構造と第2積層構造の位置関係が上記(1)である場合、第2積層構造の残留圧縮応力よりも第1積層構造の残留圧縮応力の方が低くなるため、被覆層の耐剥離性が向上する傾向があるからである。
被覆層を構成する各層の平均厚さは、次のように求めることができる。
金属蒸発源に対向する面の刃先から、当該面の中心部に向かって50μmの位置の近傍において、被覆切削工具の断面を、3箇所以上で観察する。この観察した断面から、各層の厚さおよび各積層構造の厚さを測定する。測定した厚さの平均値を計算することによって、平均厚さを求めることができる。
出力:50kV、250mA、
入射側ソーラースリット:5°、
発散縦スリット:2/3°、
発散縦制限スリット:5mm、
散乱スリット2/3°、
受光側ソーラースリット:5°、
受光スリット:0.3mm、
BENTモノクロメータ、
受光モノクロスリット:0.8mm、
サンプリング幅:0.01°、
スキャンスピード:4°/min、
2θ測定範囲:30〜70°
X線回折図形から、上記の各ピーク強度を求めるときに、X線回折装置付属の解析ソフトウェアを用いてもよい。解析ソフトウェアを用いるときには、三次式近似を用いてバックグラウンド処理およびKα2ピーク除去を行うとともに、Pearson−VII関数を用いてプロファイルフィッティングを行う。これにより、各ピーク強度を求めることができる。
なお、最外層よりも基材側に内層が形成されている場合には、内層の影響を受けないように、薄膜X線回折法により、各ピーク強度を測定することができる。
出力:50kV、250mA、
入射側ソーラースリット:5°、
発散縦スリット:2/3°、
発散縦制限スリット:5mm、
散乱スリット2/3°、
受光側ソーラースリット:5°、
受光スリット:0.3mm、
BENTモノクロメータ、
受光モノクロスリット:0.8mm、
サンプリング幅:0.01°、
スキャンスピード:4°/min、
2θ測定範囲:30〜70°
なお、最外層よりも基材側に内層が形成されている場合には、内層の影響を受けないように、薄膜X線回折法により、六方晶NbNの(101)面のピークの半価幅を測定することができる。
ISO規格CNGA120408形状の70%cBN−20%TiN−5%Al2O3−5%TiB2(体積%)組成の立方晶窒化硼素焼結体製インサート
ISO規格ASMT11T304PDPR形状のS10相当の超硬合金製インサート
被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先から当該面の中心部に向かって50μmの位置の近傍において、3箇所の断面をTEMで観察した。各層の厚さを測定し、測定した厚さの平均値を計算した。
被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先から当該面の中心部に向かって50μmの位置の断面において、EDSを用いて組成を測定した。
これらの測定結果も、表1および2に示す。
なお、表1および2の各層の金属元素の組成比は、各層を構成する金属化合物における金属元素全体に対する各金属元素の原子比を示す。
出力:50kV、250mA、
入射側ソーラースリット:5°、
発散縦スリット:2/3°、
発散縦制限スリット:5mm、
散乱スリット2/3°、
受光側ソーラースリット:5°、
受光スリット:0.3mm、
BENTモノクロメータ、
受光モノクロスリット:0.8mm、
サンプリング幅:0.01°、
スキャンスピード:4°/min、
2θ測定範囲:30〜70°
インサート:立方晶窒化硼素焼結体、CNGA120408、
被削材:SCM420H、
被削材形状:φ200mm×50mmの円板、(4本の溝が入っている。)
切削速度:100m/min、
送り:0.2mm/rev、
切り込み:0.2mm、
クーラント:使用、
評価項目:試料が欠損に至るまでの加工時間(工具寿命)を測定した。欠損とは、試料の切れ刃部に欠けが生じることを意味する。
インサート:超硬合金、ASMT11T304PDPR、
被削材:Ti−6Al−4V、
被削材形状:250mm×100mm×60mmの板状
切削速度:60m/min、
送り:0.15mm/tooth、
切り込み:2.0mm、
切削幅:10mm
クーラント:使用、
評価項目:最大の逃げ面摩耗幅が0.2mmに至るまでの加工時間(工具寿命)を測定した。
25min以上 ○
20min以上25min未満 △
20min未満 ×
15min以上 ○
10min以上15min未満 △
10min未満 ×
上記の評価における順位は、(優)○>△>×(劣)である。○を有する試料は、切削性能が優れている。評価の結果を、表5に示した。
ISO規格CNGA120408形状の70%cBN−20%TiN−5%Al2O3−5%TiB2(体積%)組成の立方晶窒化硼素焼結体製インサート
ISO規格ASMT11T304PDPR形状のS10相当の超硬合金製インサート
被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先から当該面の中心部に向かって50μmの位置の近傍において、3箇所の断面をTEMで観察した。各層の厚さおよび各積層構造の厚さを測定し、測定した厚さの平均値を計算した。
被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先から当該面の中心部に向かって50μmの位置の断面において、EDSを用いて組成を測定した。
これらの測定結果も、表6、表7および8に示す。
なお、表6および8の各層の金属元素の組成比は、各層を構成する金属化合物における金属元素全体に対する各金属元素の原子比を示す。
出力:50kV、250mA、
入射側ソーラースリット:5°、
発散縦スリット:2/3°、
発散縦制限スリット:5mm、
散乱スリット2/3°、
受光側ソーラースリット:5°、
受光スリット:0.3mm、
BENTモノクロメータ、
受光モノクロスリット:0.8mm、
サンプリング幅:0.01°、
スキャンスピード:4°/min、
2θ測定範囲:30〜70°
25min以上 ○、
20min以上25min未満 △、
20min未満 ×
15min以上 ○、
10min以上15min未満 △、
10min未満 ×
上記の評価における順位は、(優)○>△>×(劣)である。○を有する試料は、切削性能が優れている。評価の結果を、表11に示した。
2 被覆層
3 最外層
4 第1積層構造
5 第2積層構造
6a 第1積層構造を構成するA1層
6b 第1積層構造を構成するB1層
7a 第2積層構造を構成するA2層
7b 第2積層構造を構成するB2層
Claims (12)
- 基材と、前記基材の表面に形成された被覆層とを含み、
前記被覆層は、最外層を含み、
前記最外層は、NbNを含み、
前記NbNは、立方晶NbNと六方晶NbNとを含み、
X線回折分析における前記立方晶NbNの(200)面のピーク強度をIc、前記六方晶NbNの(101)面のピーク強度をIh1、前記六方晶NbNの(103)面と(110)面のピーク強度の合計をIh2としたとき、
IcとIh1との合計に対するIh1の比[Ih1/(Ih1+Ic)]が、0.5以上1.0未満であり、
Ih1とIh2との合計に対するIh1の比[Ih1/(Ih1+Ih2)]が、0.5以上1.0以下である被覆切削工具。 - 前記六方晶NbNの(101)面のピークの半価幅が、0.2°以上0.6°以下である、請求項1に記載の被覆切削工具。
- 前記NbNは、Ti、Zr、Hf、V、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、SrおよびYからなる群から選択された少なくとも1種の元素を25原子%以下含む、請求項1または請求項2に記載の被覆切削工具。
- 前記最外層の平均厚さは0.05μm以上3μm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の被覆切削工具。
- 前記被覆層は、前記基材と前記最外層との間に内層を含み、
前記内層は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、SrおよびYからなる群から選択された少なくとも1種の元素と、C、N、OおよびBからなる群から選択された少なくとも1種の元素とを含む化合物(NbNを除く)を含む1つ又は複数の層である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の被覆切削工具。 - 前記被覆層は、前記基材と前記最外層との間に内層を含み、
前記内層は、第1積層構造と第2積層構造とを含み、
前記第1積層構造は、組成が異なる少なくとも2種類の層を含み、前記2種類の層は、交互に2回以上積層されており、前記第1の積層構造に含まれる層の平均の厚みは、60nm以上500nm以下であり、
前記第2積層構造は、組成が異なる少なくとも2種類の層を含み、前記2種類の層は、交互に2回以上積層されており、前記第2の積層構造に含まれる層の平均の厚みは、2nm以上60nm未満であり、
前記第1積層構造および前記第2積層構造に含まれる層は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、SrおよびYからなる群から選択された少なくとも1種の金属元素と、C、N、OおよびBからなる群から選択された少なくとも1種の非金属元素とを含む化合物(NbNを除く)を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の被覆切削工具。 - 前記内層に含まれる第1積層構造と第2積層構造が交互に2回以上連続して積層されている、請求項6に記載の被覆切削工具。
- 前記第1積層構造の平均厚さは、0.2μm以上6μm以下である、請求項6または7に記載の被覆切削工具。
- 前記第2積層構造の平均厚さは、0.02μm以上6μm以下である、請求項6〜8のいずれか1項に記載の被覆切削工具。
- 前記内層の平均厚さは、0.22μm以上12μm以下である、請求項5〜9のいずれか1項に記載の被覆切削工具。
- 前記被覆層全体の平均厚さは、0.5μm以上15μm以下である、請求項1〜10のいずれか1項に記載の被覆切削工具。
- 前記基材は、超硬合金、サーメット、セラミックス、立方晶窒化ホウ素焼結体、ダイヤモンド焼結体および高速度鋼からなる群より選ばれた少なくとも1種を含む、請求項1〜11のいずれか1項に記載の被覆切削工具。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014151307 | 2014-07-25 | ||
JP2014151307 | 2014-07-25 | ||
PCT/JP2015/071064 WO2016013645A1 (ja) | 2014-07-25 | 2015-07-24 | 被覆切削工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2016013645A1 true JPWO2016013645A1 (ja) | 2017-04-27 |
JP6226077B2 JP6226077B2 (ja) | 2017-11-08 |
Family
ID=55163168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016535984A Active JP6226077B2 (ja) | 2014-07-25 | 2015-07-24 | 被覆切削工具 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10189089B2 (ja) |
EP (1) | EP3173169B1 (ja) |
JP (1) | JP6226077B2 (ja) |
CN (1) | CN106573313B (ja) |
WO (1) | WO2016013645A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3263736A1 (en) * | 2016-07-01 | 2018-01-03 | Seco Tools Ab | A coated cutting tool and a method for coating the cutting tool |
JP6710773B2 (ja) | 2016-10-25 | 2020-06-17 | オーエスジー株式会社 | 硬質被膜および硬質被膜被覆部材 |
JP7083448B2 (ja) * | 2017-01-07 | 2022-06-13 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
JP6507399B2 (ja) * | 2017-03-28 | 2019-05-08 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
CN107177825B (zh) * | 2017-07-03 | 2019-08-06 | 济宁学院 | ZrNbC/ZrNbCN叠层涂层刀具及其制备工艺 |
CN107177829B (zh) * | 2017-07-03 | 2019-08-06 | 济宁学院 | AlNbC/AlNbCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺 |
JP6642836B2 (ja) * | 2017-09-19 | 2020-02-12 | 株式会社タンガロイ | 被覆ドリル |
CN107747092B (zh) * | 2017-10-10 | 2019-08-23 | 岭南师范学院 | 一种耐高温硬质复合涂层及其制备方法和涂层刀具 |
JP6798627B2 (ja) * | 2018-03-19 | 2020-12-09 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
CN109530177B (zh) * | 2018-11-26 | 2021-08-31 | 吉林大学 | 一种梯度功能化金刚石复合材料及其制备方法和应用 |
US20200331078A1 (en) * | 2019-04-18 | 2020-10-22 | Makino Inc. | Method for Machining Titanium Alloys Using Polycrystalline Diamond |
US11965235B2 (en) | 2019-05-09 | 2024-04-23 | Moldino Tool Engineering, Ltd. | Coated cutting tool |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006312235A (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Seco Tools Ab | 薄い耐摩耗性被膜 |
WO2009035396A1 (en) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Seco Tools Ab | Coated cutting insert for machining of titanium based alloys |
JP2011104737A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
JP2011189436A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008146727A1 (ja) * | 2007-05-30 | 2008-12-04 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 表面被覆切削工具 |
CN102294854B (zh) * | 2010-06-24 | 2014-07-09 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 硬质涂层及其制备方法及具有该涂层的被覆件 |
JP2012024855A (ja) | 2010-07-20 | 2012-02-09 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
CN102418065B (zh) * | 2011-12-12 | 2013-07-03 | 中国矿业大学 | 复合金属碳化物耐磨涂层及其制备工艺 |
-
2015
- 2015-07-24 WO PCT/JP2015/071064 patent/WO2016013645A1/ja active Application Filing
- 2015-07-24 JP JP2016535984A patent/JP6226077B2/ja active Active
- 2015-07-24 EP EP15825247.8A patent/EP3173169B1/en active Active
- 2015-07-24 US US15/328,570 patent/US10189089B2/en active Active
- 2015-07-24 CN CN201580041274.8A patent/CN106573313B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006312235A (ja) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Seco Tools Ab | 薄い耐摩耗性被膜 |
WO2009035396A1 (en) * | 2007-09-14 | 2009-03-19 | Seco Tools Ab | Coated cutting insert for machining of titanium based alloys |
JP2011104737A (ja) * | 2009-11-19 | 2011-06-02 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
JP2011189436A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN106573313A (zh) | 2017-04-19 |
CN106573313B (zh) | 2018-10-09 |
JP6226077B2 (ja) | 2017-11-08 |
WO2016013645A1 (ja) | 2016-01-28 |
US10189089B2 (en) | 2019-01-29 |
EP3173169A4 (en) | 2018-01-17 |
EP3173169A1 (en) | 2017-05-31 |
US20170216928A1 (en) | 2017-08-03 |
EP3173169B1 (en) | 2019-12-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6226077B2 (ja) | 被覆切削工具 | |
JP5817932B2 (ja) | 被覆工具 | |
EP3290137B1 (en) | Coated cutting tool | |
JP6507377B2 (ja) | 被覆工具 | |
JP6507376B2 (ja) | 被覆工具 | |
CN110883345B (zh) | 被覆切削工具 | |
WO2014034730A1 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
CN103801718B (zh) | 表面包覆切削工具 | |
JP2019025591A (ja) | 被覆切削工具 | |
US11583935B2 (en) | Coated cutting tool | |
US10654109B2 (en) | Coated cutting tool | |
JP6296298B2 (ja) | 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 | |
EP3456867B1 (en) | Coated drill | |
JP6635347B2 (ja) | 被覆切削工具 | |
JP6171638B2 (ja) | 高速断続切削加工で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 | |
JP6709536B2 (ja) | 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 | |
US10751805B2 (en) | Coated cutting tool | |
JP7288602B2 (ja) | 被覆切削工具 | |
JP7460967B2 (ja) | 被覆切削工具 | |
JP5835305B2 (ja) | 超硬合金およびこれを用いた表面被覆切削工具 | |
JP2017024136A (ja) | 被覆切削工具 | |
JP6035676B2 (ja) | 被覆工具 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20170912 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170925 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6226077 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |