JP2017226018A - Cutting tools - Google Patents

Cutting tools Download PDF

Info

Publication number
JP2017226018A
JP2017226018A JP2016121349A JP2016121349A JP2017226018A JP 2017226018 A JP2017226018 A JP 2017226018A JP 2016121349 A JP2016121349 A JP 2016121349A JP 2016121349 A JP2016121349 A JP 2016121349A JP 2017226018 A JP2017226018 A JP 2017226018A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
nitride
alcr
thickness
tisi
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.)
Pending
Application number
JP2016121349A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
晃幸 松田
Akiyuki Matsuda
晃幸 松田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2016121349A priority Critical patent/JP2017226018A/en
Publication of JP2017226018A publication Critical patent/JP2017226018A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

【課題】被覆層によって被覆された切削工具の長寿命化を図る。【解決手段】切削工具の被覆層を、母材表面から、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るA層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物との積層膜で成るB層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るC層、AlCr系窒化物で成るD層の順で積層された構成とする。各層の厚みの比であるA層の厚み:B層の厚み:C層の厚み:D層の厚みを、1:1:1:0.5とする。これにより、各層間の密着性を十分に確保することができ、切削加工時の応力を十分に分散させることができる。その結果、積層間の剥離を防止できて、切削工具の長寿命化を図ることができる。【選択図】図3An object of the present invention is to extend the life of a cutting tool coated with a coating layer. A coating layer of a cutting tool is formed from a base material surface by a layer A composed of a nano-layered film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride, and a layered film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride. It is assumed that the B layer, the C layer made of a nano-laminated film of TiSi nitride and AlCr nitride, and the D layer made of AlCr nitride are laminated in this order. The thickness of layer A: the thickness of layer B: the thickness of layer C: the thickness of layer D: the thickness of layer D, which is the ratio of the thicknesses of the layers, is 1: 1: 1: 0.5. Thereby, the adhesiveness between each layer can be ensured enough, and the stress at the time of a cutting process can fully be disperse | distributed. As a result, peeling between the layers can be prevented, and the life of the cutting tool can be extended. [Selection] Figure 3

Description

本発明は切削工具に係る。特に、本発明は、母材表面が被覆層によって被覆された切削工具に関する。   The present invention relates to a cutting tool. In particular, the present invention relates to a cutting tool whose base material surface is coated with a coating layer.

従来、母材表面が硬質の被覆層によって被覆された切削工具が知られている。特許文献1には、耐摩耗性の改善を目的として、薄層Aと薄層Bとが交互に積層された複層領域と、単層にて構成された単層領域との交互積層構造からなる硬質被覆層を蒸着形成した切削工具が開示されている。また、この特許文献1において、前記薄層AはAlCr(アルミニウム・クロム)系窒化物の層、前記薄層BはTiSi(チタン・ケイ素)系窒化物の層でそれぞれ構成され、前記単層は、前記薄層Aと同一種の層で構成されている。また、最表層にはAlCr系窒化物の単層が設けられている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a cutting tool whose base material surface is coated with a hard coating layer is known. In Patent Document 1, for the purpose of improving wear resistance, an alternating layered structure of a multilayer region in which thin layers A and thin layers B are alternately stacked and a single layer region composed of a single layer is disclosed. A cutting tool having a hard coating layer formed by vapor deposition is disclosed. Further, in Patent Document 1, the thin layer A is composed of an AlCr (aluminum / chromium) nitride layer, the thin layer B is composed of a TiSi (titanium / silicon) nitride layer, and the single layer is The thin layer A is composed of the same type of layer. In addition, a single layer of AlCr-based nitride is provided as the outermost layer.

特開2011−235393号公報JP 2011-235393 A

しかしながら、特許文献1に開示されている被覆層にあっては、切削加工時に、この被覆層に作用する応力を十分に分散させることができず、また、AlCr系窒化物の層とTiSi系窒化物の層との積層間の密着力を十分に確保することが難しい。このため、積層間に剥離が生じる可能性があり、切削工具の長寿命化を図るには限界があった。   However, in the coating layer disclosed in Patent Document 1, the stress acting on the coating layer cannot be sufficiently dispersed during cutting, and the AlCr nitride layer and the TiSi nitride It is difficult to ensure sufficient adhesion between the layers of the object. For this reason, there is a possibility that peeling occurs between the layers, and there has been a limit in extending the life of the cutting tool.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被覆層によって被覆された切削工具の長寿命化を図ることにある。   This invention is made | formed in view of this point, The place made into the objective is to attain the lifetime improvement of the cutting tool coat | covered with the coating layer.

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、母材表面が被覆層によって被覆された切削工具を前提とする。そして、この切削工具は、前記被覆層が、前記母材表面から、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るA層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物との積層膜で成るB層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るC層、AlCr系窒化物で成るD層の順で積層されて成り、各層の厚みの比であるA層の厚み:B層の厚み:C層の厚み:D層の厚みが、1:1:1:0.5とされていることを特徴とする。   The solution means of the present invention for achieving the above object is premised on a cutting tool whose base material surface is coated with a coating layer. In this cutting tool, the coating layer is formed from the surface of the base material as a layer A composed of a nano-layered film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride, a laminated film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride. B layer, TiSi nitride and AlCr nitride nano-laminated layer C, and AlCr nitride layer D are laminated in this order, and the thickness ratio of each layer Thickness: B layer thickness: C layer thickness: D layer thickness is 1: 1: 1: 0.5.

この特定事項により、前記ナノ積層膜が密着層となることで、母材表面とB層、B層とD層の密着性が十分に確保されることになる。また、切削加工時に、この被覆層に作用する応力を十分に分散させることができる。このため、積層間の剥離を防止できて、切削工具の長寿命化を図ることができる。   Due to this specific matter, the nanolaminate film becomes an adhesion layer, so that the adhesion between the base material surface and the B layer and between the B layer and the D layer is sufficiently ensured. Moreover, the stress which acts on this coating layer at the time of cutting can be fully disperse | distributed. For this reason, peeling between lamination | stacking can be prevented and the lifetime of a cutting tool can be extended.

本発明では、切削工具の被覆層を、母材表面から、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るA層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物との積層膜で成るB層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るC層、AlCr系窒化物で成るD層の順で積層して構成し、A層の厚み:B層の厚み:C層の厚み:D層の厚みを、1:1:1:0.5としている。これにより、各層間の密着性を十分に確保することができ、切削加工時の応力を十分に分散させることができる。その結果、積層間の剥離を防止できて、切削工具の長寿命化を図ることができる。   In the present invention, the coating layer of the cutting tool is formed of a layer A composed of a nanolaminate film of TiSi nitride and AlCr nitride, and a laminate film of TiSi nitride and AlCr nitride from the surface of the base material. B layer, C layer composed of nano-laminated film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride, and D layer composed of AlCr-based nitride are laminated in this order. A layer thickness: B layer thickness: C Layer thickness: D layer thickness is 1: 1: 1: 0.5. Thereby, the adhesiveness between each layer can be ensured enough, and the stress at the time of a cutting process can fully be disperse | distributed. As a result, peeling between the layers can be prevented, and the life of the cutting tool can be extended.

アークイオンプレーティング装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an arc ion plating apparatus. アークイオンプレーティング法の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of an arc ion plating method. 被覆層の断面の模式図である。It is a schematic diagram of the cross section of a coating layer. 実施形態に係る被覆層および比較例に係る被覆層それぞれにおける、密着力および膜脱落率それぞれの試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of each of the adhesive force and the film | membrane drop-off rate in each of the coating layer which concerns on embodiment, and the coating layer which concerns on a comparative example. 実施形態に係る被覆層および比較例に係る被覆層それぞれにおける、すくい面摩耗、ランド摩耗、VB摩耗それぞれの試験結果を示す図である。It is a figure which shows the test result of each rake face wear, land wear, and VB wear in each of the coating layer according to the embodiment and the coating layer according to the comparative example.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

−アークイオンプレーティング装置−
先ず、切削工具の母材表面に被覆層を形成するためのアークイオンプレーティング装置および被覆層の形成動作の概略について説明する。
-Arc ion plating equipment-
First, an outline of the arc ion plating apparatus for forming the coating layer on the surface of the base material of the cutting tool and the operation of forming the coating layer will be described.

図1は、アークイオンプレーティング装置1の概略構成を示す図である。この図1に示すように、アークイオンプレーティング装置1は、真空チャンバ2、カソード3、ロータリテーブル4、アーク電源5、バイアス電源6、ヒータ7、フィラメント8等を備えている。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an arc ion plating apparatus 1. As shown in FIG. 1, the arc ion plating apparatus 1 includes a vacuum chamber 2, a cathode 3, a rotary table 4, an arc power source 5, a bias power source 6, a heater 7, a filament 8, and the like.

真空チャンバ2は、密閉性のある筐体により構成され、ガス供給口21および真空排気口22がそれぞれ形成されている。ガス供給口21は、被覆層形成時等に不活性ガスを真空チャンバ2内に供給するために設けられており、不活性ガスを供給するための配管設備(不図示)が接続されている。真空排気口22は、真空チャンバ2内の残存気体を排気して真空度を高めるために設けられており、配管設備(不図示)によって真空ポンプ等の真空排気設備(不図示)と接続されている。   The vacuum chamber 2 is constituted by a sealed casing, and a gas supply port 21 and a vacuum exhaust port 22 are formed respectively. The gas supply port 21 is provided for supplying an inert gas into the vacuum chamber 2 at the time of forming a coating layer or the like, and is connected with piping equipment (not shown) for supplying the inert gas. The vacuum exhaust port 22 is provided to exhaust the residual gas in the vacuum chamber 2 to increase the degree of vacuum, and is connected to a vacuum exhaust facility (not shown) such as a vacuum pump by piping equipment (not shown). Yes.

カソード3は、ターゲット(皮膜形成材料)となる材質によって形成される陰極部であり、アーク電源5に接続されている。   The cathode 3 is a cathode portion formed of a material that becomes a target (film forming material), and is connected to an arc power source 5.

ロータリテーブル4は、被覆層の形成対象物であるワーク(本発明にあっては切削工具)W,Wを支持する部位であり、回転可能な構成とされ、真空アーク放電によってカソード3から放出される金属イオンをワークW,Wの表面にムラなく堆積させるようになっている。また、ロータリテーブル4は前記バイアス電源6に接続されており、ロータリテーブル4を介してワークW,Wに対しバイアス電圧を印加できるようになっている。   The rotary table 4 is a part that supports workpieces (cutting tools in the present invention) W, W, which is an object for forming a coating layer, and is configured to be rotatable, and is discharged from the cathode 3 by vacuum arc discharge. Metal ions are uniformly deposited on the surfaces of the workpieces W and W. The rotary table 4 is connected to the bias power source 6 so that a bias voltage can be applied to the workpieces W and W via the rotary table 4.

ヒータ7は真空チャンバ2内の温度を上昇させるものである。真空チャンバ2内の温度を上昇させることによって、カソード3の表面等の各部に吸着している余分なガス(吸着ガス)を放出させることができる。   The heater 7 increases the temperature in the vacuum chamber 2. By raising the temperature in the vacuum chamber 2, excess gas (adsorbed gas) adsorbed on each part such as the surface of the cathode 3 can be released.

フィラメント8は真空チャンバ2内に熱電子を放出するものである。   The filament 8 emits thermoelectrons into the vacuum chamber 2.

次に、アークイオンプレーティング法による被覆層の形成動作について説明する。図2は、アークイオンプレーティング法の原理を説明するための図である。   Next, the operation for forming the coating layer by the arc ion plating method will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the arc ion plating method.

先ず、真空チャンバ2内を真空排気し、残存気体を減少させて真空度を高める。   First, the inside of the vacuum chamber 2 is evacuated and the residual gas is reduced to increase the degree of vacuum.

次に、ヒータ7によって予熱を行い、真空チャンバ2内の温度を上昇させる。真空チャンバ2内の温度が上昇すると、カソード3の表面等に吸着しているガスが放出される。このとき、放出されたガス等に起因して真空チャンバ2内の圧力が一旦は上昇に転じるが、真空排気を継続して行うことにより、放出されたガスは真空排気口22から排出される。これにより、真空チャンバ2内の真空度を再び高める。   Next, preheating is performed by the heater 7 to raise the temperature in the vacuum chamber 2. When the temperature in the vacuum chamber 2 rises, the gas adsorbed on the surface of the cathode 3 and the like is released. At this time, the pressure in the vacuum chamber 2 temporarily rises due to the released gas or the like, but the released gas is discharged from the vacuum exhaust port 22 by continuing the vacuum exhaust. Thereby, the degree of vacuum in the vacuum chamber 2 is increased again.

次に、ヒータ7による予熱を停止して、さらに継続して真空排気を行い、真空チャンバ2内の圧力を、所望する真空度まで高める。   Next, preheating by the heater 7 is stopped, and evacuation is further continued to increase the pressure in the vacuum chamber 2 to a desired degree of vacuum.

次に、この真空チャンバ2内の真空状態を保持したまま、ロータリテーブル4を回転させ、真空チャンバ2内の圧力を調整しながら、ガス供給口21から不活性ガス(例えば窒素等)を供給し、真空チャンバ2内を不活性ガス雰囲気にする。そして、アーク電源5からカソード3に電力を供給し、図示しないストライカロッドによりカソード3上にアークスポットを形成する。これにより、カソード3の表面から皮膜形成材料を蒸発させてイオン化させる。この際に放出される金属イオンと電子とからプラズマが構成される。また、バイアス電源6によって、ワークW,Wに負のバイアス電圧を印加する。このとき、正の金属イオンは、負の電位が付与されたワークW,Wによって引き寄せられるとともに、金属イオンを不活性ガスと反応させて硬質皮膜化させることにより、ワークW,Wの母材(例えば高速度工具鋼等)の表面に硬質皮膜が形成される。   Next, while maintaining the vacuum state in the vacuum chamber 2, the rotary table 4 is rotated, and an inert gas (for example, nitrogen or the like) is supplied from the gas supply port 21 while adjusting the pressure in the vacuum chamber 2. The inside of the vacuum chamber 2 is made an inert gas atmosphere. Then, electric power is supplied from the arc power source 5 to the cathode 3, and an arc spot is formed on the cathode 3 by a striker rod (not shown). Thereby, the film forming material is evaporated and ionized from the surface of the cathode 3. Plasma is composed of metal ions and electrons released at this time. Further, a negative bias voltage is applied to the workpieces W and W by the bias power source 6. At this time, the positive metal ions are attracted by the workpieces W, W to which a negative potential is applied, and the base metal of the workpieces W, W (reacting the metal ions with an inert gas to form a hard film) For example, a hard film is formed on the surface of high-speed tool steel or the like.

このような被覆層の形成動作が連続して行われ、ワークW,Wの母材表面に硬質皮膜を形成する皮膜形成材料を切り替えていくことにより、後述する被覆層によって被覆された切削工具が得られることになる。   Such a coating layer forming operation is continuously performed, and the cutting tool coated with the coating layer described later is obtained by switching the film forming material for forming a hard film on the surface of the base material of the workpieces W and W. Will be obtained.

−被覆層−
次に、本実施形態において特徴とする切削工具の母材表面を被覆している被覆層について説明する。図3は、この被覆層の断面の模式図である。
-Coating layer-
Next, the coating layer which coat | covers the base material surface of the cutting tool characterized by this embodiment is demonstrated. FIG. 3 is a schematic diagram of a cross section of the coating layer.

この図3に示すように、被覆層は、母材表面から、A層、B層、C層、D層の順で積層されて成っている。   As shown in FIG. 3, the coating layer is formed by laminating the A layer, the B layer, the C layer, and the D layer in this order from the surface of the base material.

A層は、TiSi系窒化物(TiSiN)とAlCr系窒化物(AlCrN)とのナノ積層膜で成る。このA層は、母材との密着層として機能する。   The A layer is composed of a nanolaminate film of TiSi nitride (TiSiN) and AlCr nitride (AlCrN). This A layer functions as an adhesion layer with the base material.

B層は、TiSi系窒化物(TiSiN)とAlCr系窒化物(AlCrN)との積層膜で成る。このB層は、切削加工時に被覆層に作用する応力を緩和する機能および割れを防止する機能を備えている。   The B layer is a laminated film of TiSi nitride (TiSiN) and AlCr nitride (AlCrN). This B layer has a function of relaxing stress acting on the coating layer during cutting and a function of preventing cracking.

C層は、前記A層と同様に、TiSi系窒化物(TiSiN)とAlCr系窒化物(AlCrN)とのナノ積層膜で成る。このC層は、B層とD層との密着層として機能する。   Like the A layer, the C layer is composed of a nanolaminate film of TiSi nitride (TiSiN) and AlCr nitride (AlCrN). This C layer functions as an adhesion layer between the B layer and the D layer.

D層(最表層)は、AlCr系窒化物(AlCrN)の単層で成る。このD層は、酸素バリア膜として機能する。   The D layer (outermost layer) is a single layer of AlCr-based nitride (AlCrN). This D layer functions as an oxygen barrier film.

このように被覆層が構成されていることで、前述した如く、前記B層は、単層ではなく、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物との積層膜で成っており、切削加工時に被覆層に作用する応力を緩和することで(応力を分散させ)、最表層のD層の密着力を高めている。   Since the coating layer is configured in this way, as described above, the B layer is not a single layer but a laminated film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride. By relaxing the stress acting on (dispersing the stress), the adhesion of the outermost layer D is enhanced.

また、各層に使用されているAlCr系窒化物の成分は、Alが60%以上のアルミリッチとなっており、TiSi系窒化物の成分は、5%以上のSiを添加したものとなっている。これら成分の上限値は実験等に基づいて適宜設定される。   In addition, the AlCr-based nitride component used in each layer is Al-rich with 60% or more of Al, and the TiSi-based nitride component is added with 5% or more of Si. . The upper limit values of these components are appropriately set based on experiments and the like.

積層膜であるB層は、TiSi系窒化物およびAlCr系窒化物それぞれの膜厚さが約0.1μmに設定されている。   In the B layer which is a laminated film, the thickness of each of the TiSi nitride and the AlCr nitride is set to about 0.1 μm.

ナノ積層膜であるA層およびC層は、TiSi系窒化物およびAlCr系窒化物それぞれの膜厚さが約0.04μm以下に設定されている。これら膜厚さの下限値は実験等に基づいて適宜設定される。   In the A layer and the C layer, which are nanolaminate films, the thickness of each of the TiSi nitride and the AlCr nitride is set to about 0.04 μm or less. These lower limit values of the film thickness are appropriately set based on experiments and the like.

総膜厚は3μとなっており、A層の膜厚が800〜900nm、B層の膜厚が800〜900nm、C層の膜厚が800〜900nm、D層の膜厚が350〜500nmとなっている。このため、各層の厚みの比であるA層の厚み:B層の厚み:C層の厚み:D層の厚みが、1:1:1:0.5程度とされている。これにより、クラックや割れが抑制でき、また、安定した密着強度が得られている。   The total film thickness is 3 μm, the A layer is 800 to 900 nm, the B layer is 800 to 900 nm, the C layer is 800 to 900 nm, and the D layer is 350 to 500 nm. It has become. Therefore, the ratio of the thickness of each layer, that is, the thickness of the A layer: the thickness of the B layer: the thickness of the C layer: the thickness of the D layer is about 1: 1: 1: 0.5. Thereby, cracks and cracks can be suppressed, and stable adhesion strength is obtained.

つまり、中間層に単層を使用する従来技術の場合には、切削加工時に被覆層に作用する応力を緩和することが難しくなるため、応力の増大によってクラックや割れが発生しやすく、積層間に剥離が生じる可能性があった。   In other words, in the case of the conventional technique using a single layer for the intermediate layer, it becomes difficult to relieve the stress acting on the coating layer during the cutting process. Peeling could occur.

これに対し、本実施形態では、TiSi系窒化物、AlCr系窒化物といった高硬度皮膜をナノ積層(最下層)で応力を分散させ、最表層のAlCr系窒化物の層に向けて積層膜を間に入れることで、より密着強度を高めている。   On the other hand, in the present embodiment, a high hardness film such as TiSi-based nitride or AlCr-based nitride is nano-laminated (lowermost layer) to distribute stress, and the laminated film is directed toward the outermost AlCr-based nitride layer. By putting it in between, the adhesion strength is further increased.

このように、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とを積層し、耐酸化性および耐熱性を向上させ、高硬度化している。このため、例えばエンジン用のクランクシャフトの油孔の加工に使用するMQL(Minimum Quantity Lubrication)ドリル等の高速ミスト加工において効果を発揮することができる。   In this way, TiSi-based nitride and AlCr-based nitride are laminated to improve oxidation resistance and heat resistance and to increase hardness. For this reason, for example, an effect can be exhibited in high-speed mist processing such as an MQL (Minimum Quantity Lubrication) drill used for processing an oil hole of a crankshaft for an engine.

−試験例−
次に、本実施形態に係る被覆層による効果を確認するために行った試験例およびその結果について説明する。
-Test example-
Next, test examples and results obtained for confirming the effect of the coating layer according to the present embodiment will be described.

図4は、実施形態に係る被覆層および比較例に係る被覆層それぞれにおける、密着力および膜脱落率それぞれの試験結果を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing test results for adhesion strength and film drop-off rate in each of the coating layer according to the embodiment and the coating layer according to the comparative example.

比較例1は、TiAlN(TiAl系窒化物)層を被覆層としたものである。比較例2は、Cr系の被覆層を積層したものである。比較例3は、TiSiN層とTiAlCrN層を被覆層としたものである。比較例4は、TiSiN層を積層したものである。これら比較例1〜4の各層の膜厚比および全体の膜厚は図4に示すとおりである。これら比較例において、図4に示す膜厚比は、最表層から最下層に亘る各層の膜厚比を表している。   In Comparative Example 1, a TiAlN (TiAl nitride) layer is used as a coating layer. In Comparative Example 2, a Cr-based coating layer is laminated. In Comparative Example 3, a TiSiN layer and a TiAlCrN layer are used as coating layers. Comparative Example 4 is a laminate of TiSiN layers. The film thickness ratio of each layer of these Comparative Examples 1 to 4 and the total film thickness are as shown in FIG. In these comparative examples, the film thickness ratio shown in FIG. 4 represents the film thickness ratio of each layer from the outermost layer to the lowermost layer.

また、比較例5は、前記実施形態のものと同様のA層〜D層を積層したものであるが、各層の厚みの比を、0.5:1:2:0.25としたものである。また、比較例6は、前記実施形態のものと同様のA層〜D層を積層したものであるが、各層の厚みの比を、1:1:0.5:2としたものである。また、比較例7は、前記実施形態のものと同様のA層〜D層のうちの3層を積層したものであり、各層の厚みの比を、1:1:3としたものである。これら比較例においても、図4に示す膜厚比は、最表層から最下層に亘る各層の膜厚比を表している。また、図4に示す実施形態の膜厚比も、最表層から最下層に亘る各層の膜厚比(D層:C層:B層:A層)を表している。   Further, Comparative Example 5 is obtained by laminating the same A layer to D layer as in the above embodiment, but the ratio of the thickness of each layer was set to 0.5: 1: 2: 0.25. is there. In Comparative Example 6, the same A layer to D layer as those in the above embodiment are laminated, and the ratio of the thicknesses of the respective layers is 1: 1: 0.5: 2. In Comparative Example 7, three of the A to D layers similar to those of the above-described embodiment are laminated, and the thickness ratio of each layer is 1: 1: 3. Also in these comparative examples, the film thickness ratio shown in FIG. 4 represents the film thickness ratio of each layer from the outermost layer to the lowermost layer. The film thickness ratio of the embodiment shown in FIG. 4 also represents the film thickness ratio of each layer from the outermost layer to the lowermost layer (D layer: C layer: B layer: A layer).

これら比較例にあっては、何れも、十分な密着力の確保と、低い膜脱落率とを両立することはできていない。具体的には、密着力として40N以上を確保しながら、膜脱落率を0%とするものとはなっていない。   In any of these comparative examples, it is impossible to achieve both a sufficient adhesion and a low film drop-off rate. Specifically, the film drop-off rate is not 0% while securing 40 N or more as the adhesion.

特に、比較例1、比較例3および比較例7のものでは刃先部分での膜脱落率が高く、比較例2および比較例4のものでは早期にチッピングが発生してしまい、比較例5のものではエッジ部分での膜割りが発生し、比較例6のものでは靭性が低くなるといった結果が得られた。   Particularly, Comparative Example 1, Comparative Example 3 and Comparative Example 7 have a high film drop-off rate at the cutting edge portion, and Comparative Example 2 and Comparative Example 4 cause chipping at an early stage. Then, film splitting at the edge portion occurred, and the result of Comparative Example 6 was that the toughness was low.

これに対し、実施形態のものでは、密着力は42.5Nであり、膜脱落率は0%となっている。つまり、十分な密着力(40N以上の密着力)の確保と、低い膜脱落率(膜脱落率0%)とを両立することができていることが確認された。   On the other hand, in the embodiment, the adhesion force is 42.5 N, and the film drop-off rate is 0%. That is, it was confirmed that sufficient adhesion force (adhesion force of 40 N or more) and a low film drop-off rate (membrane drop-off rate 0%) can be achieved at the same time.

図5は、実施形態に係る被覆層および従来例(例えば前記比較例1のもの)に係る被覆層それぞれにおける、すくい面摩耗、ランド摩耗、VB摩耗それぞれの試験結果を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing test results of rake face wear, land wear, and VB wear in the covering layer according to the embodiment and the covering layer according to the conventional example (for example, the comparative example 1), respectively.

本実施形態のものにあっては、加工数が所定の加工定数に達した場合であっても、従来例のものに比べて、すくい面摩耗、ランド摩耗、VB摩耗の何れも摩耗量は半分程度となっており、耐摩耗性が十分に確保されていることが確認された。つまり、従来例の場合には、加工定数に達した時点で摩耗量が限界に達しているのに対し、本実施形態のものでは、この加工定数に達した後にあっても良好な加工性能が維持されていることが確認された。   In the present embodiment, even when the number of machining reaches a predetermined machining constant, the wear amount of rake face wear, land wear, and VB wear is half that of the conventional example. It was confirmed that the wear resistance was sufficiently secured. That is, in the case of the conventional example, the amount of wear reaches the limit when the machining constant is reached, whereas in the present embodiment, good machining performance is achieved even after reaching this machining constant. It was confirmed that it was maintained.

以上説明したように、本実施形態では、切削工具の母材表面から、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るA層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物との積層膜で成るB層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るC層、AlCr系窒化物で成るD層の順で積層し、各層の厚みの比であるA層の厚み:B層の厚み:C層の厚み:D層の厚みを、1:1:1:0.5としている。これにより、各層間の密着性を十分に確保することができて切削加工時の応力を十分に分散させることができ、積層間の剥離を防止できて、切削工具の長寿命化を図ることができる。   As described above, in the present embodiment, from the surface of the base material of the cutting tool, a layer A composed of a nano-layered film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride, and a stack of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride. B layer made of film, C layer made of nano-laminated film of TiSi-based nitride and AlCr-based nitride, and D layer made of AlCr-based nitride are laminated in this order, and the thickness of A layer which is the ratio of the thickness of each layer : B layer thickness: C layer thickness: D layer thickness is 1: 1: 1: 0.5. As a result, sufficient adhesion between the layers can be secured, stress during cutting can be sufficiently dispersed, peeling between the layers can be prevented, and the life of the cutting tool can be extended. it can.

−他の実施形態−
以上説明した実施形態における各層(A層〜D層)それぞれの膜厚は一例であって、前述した各層の厚みの比が確保されておれば、各層(A層〜D層)それぞれの膜厚は前述した値に限定されることなく、適宜設定可能である。
-Other embodiments-
The film thickness of each layer (A layer to D layer) in the embodiment described above is an example, and the film thickness of each layer (A layer to D layer) is as long as the ratio of the thickness of each layer described above is ensured. Can be appropriately set without being limited to the above-described values.

また、本発明では、各層(A層〜D層)の厚みの比としては、前述の発明の効果を奏するものであればよく、1:1:1:0.5程度のものも発明の範疇である。   In the present invention, the thickness ratio of each layer (A layer to D layer) is not particularly limited as long as the above-described effects of the invention can be achieved. It is.

本発明は、母材表面が被覆層によって被覆された切削工具に適用可能である。   The present invention can be applied to a cutting tool whose base material surface is coated with a coating layer.

1 アークイオンプレーティング装置
W ワーク(切削工具)
1 Arc ion plating equipment W Workpiece (cutting tool)

Claims (1)

母材表面が被覆層によって被覆された切削工具において、
前記被覆層は、前記母材表面から、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るA層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物との積層膜で成るB層、TiSi系窒化物とAlCr系窒化物とのナノ積層膜で成るC層、AlCr系窒化物で成るD層の順で積層されて成り、各層の厚みの比であるA層の厚み:B層の厚み:C層の厚み:D層の厚みが、1:1:1:0.5とされていることを特徴とする切削工具。
In a cutting tool whose base material surface is covered with a coating layer,
The coating layer includes, from the base material surface, an A layer composed of a nano-laminated film of TiSi nitride and AlCr nitride, a B layer composed of a laminated film of TiSi nitride and AlCr nitride, and TiSi The layer A is formed by stacking a C layer made of a nano-laminated film of nitride and an AlCr-based nitride, and a D layer made of AlCr-based nitride. The thickness of C layer: The thickness of D layer is 1: 1: 1: 0.5. The cutting tool characterized by the above-mentioned.
JP2016121349A 2016-06-20 2016-06-20 Cutting tools Pending JP2017226018A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016121349A JP2017226018A (en) 2016-06-20 2016-06-20 Cutting tools

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016121349A JP2017226018A (en) 2016-06-20 2016-06-20 Cutting tools

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017226018A true JP2017226018A (en) 2017-12-28

Family

ID=60890641

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016121349A Pending JP2017226018A (en) 2016-06-20 2016-06-20 Cutting tools

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2017226018A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6583763B1 (en) * 2018-06-15 2019-10-02 住友電工ハードメタル株式会社 Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof
WO2020026390A1 (en) * 2018-08-01 2020-02-06 オーエスジー株式会社 Hard coating and member coated with hard coating
US11447873B2 (en) * 2018-08-01 2022-09-20 Osg Corporation Hard coating and hard-coating-covered member
JP2023018491A (en) * 2021-07-27 2023-02-08 トヨタ自動車株式会社 Cutting tool
WO2024171735A1 (en) * 2023-02-13 2024-08-22 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6583763B1 (en) * 2018-06-15 2019-10-02 住友電工ハードメタル株式会社 Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof
WO2020026390A1 (en) * 2018-08-01 2020-02-06 オーエスジー株式会社 Hard coating and member coated with hard coating
CN112601833A (en) * 2018-08-01 2021-04-02 Osg株式会社 Hard coating and hard coating-coated member
JPWO2020026390A1 (en) * 2018-08-01 2021-08-05 オーエスジー株式会社 Hard coating and hard coating covering member
JP6999038B2 (en) 2018-08-01 2022-01-18 オーエスジー株式会社 Hard coating and hard coating covering member
US11447872B2 (en) 2018-08-01 2022-09-20 Osg Corporation Hard coating and hard-coating-covered member
US11447873B2 (en) * 2018-08-01 2022-09-20 Osg Corporation Hard coating and hard-coating-covered member
JP2023018491A (en) * 2021-07-27 2023-02-08 トヨタ自動車株式会社 Cutting tool
JP7677032B2 (en) 2021-07-27 2025-05-15 トヨタ自動車株式会社 cutting tools
WO2024171735A1 (en) * 2023-02-13 2024-08-22 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4576638B2 (en) Surface coated cutting tool
JP2017226018A (en) Cutting tools
JP5438001B2 (en) Coated tool
JP2024009041A (en) Cutting tools
US9399814B2 (en) Coated cutting tool
US8871362B2 (en) Tool with multi-layered metal oxide coating
JP3460287B2 (en) Surface coating member with excellent wear resistance
JP2016124086A (en) Coated tool
RU27098U1 (en) MULTI-LAYER CUTTING TOOL
RU2260632C1 (en) Method for applying laminate coating on cutting tool
JP2004131820A (en) High-performance high-speed tool manufacturing method
CN106457414B (en) Manufacturing method of machining tool and machining tool
JP2016185589A (en) Surface coated cutting tool
KR102200647B1 (en) A hard layer for cutting tools and manufacturing method for the same
JP6206289B2 (en) Surface coated cutting tool
JP5376374B2 (en) Surface coated cutting tool
RU2622543C1 (en) Method of producing multi-layer coating for cutting tool
JP6206288B2 (en) Surface coated cutting tool
JP5945950B2 (en) Hard film coated cutting tool
JP2014188637A (en) Surface-coated cutting tool
RU2461656C1 (en) Method of making multilayer coating for cutting tool
RU2465370C1 (en) Method for obtaining multi-layered coating for cutting tool
RU2464348C1 (en) Method for obtaining multi-layered coating for cutting tool
JP6311353B2 (en) Carbide tool and manufacturing method thereof
KR20220087000A (en) Hard film for cutting tools