JPH01252306A - 高速切削用表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents

高速切削用表面被覆超硬合金製切削工具

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JPH01252306A
JPH01252306A JP7495288A JP7495288A JPH01252306A JP H01252306 A JPH01252306 A JP H01252306A JP 7495288 A JP7495288 A JP 7495288A JP 7495288 A JP7495288 A JP 7495288A JP H01252306 A JPH01252306 A JP H01252306A
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cutting
coating layer
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晃 長田
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、炭化タングステン(以下WCで示す)超超
硬合金基体の表面に対する硬質被覆層の付着性にすぐれ
、特に切削速夏が500m/++a以上の高速切削でも
硬質被覆層に剥離の発生がなく。
著しくすぐれた切削性能を長期に亘って発揮する高速切
削用表面被覆超硬合金製切削工具に関するものである。
〔従来の技術〕
従来1例えば特開昭155−145165号公報に記載
されるように、WCC超超硬合金基体表面に。
平均層厚:0.3〜2μ鼠の酸化アルミニウム(以下A
j205で示す)と、平均層厚=0.2〜1声舅を有す
る窒化チタン、炭窒化チタン、炭酸窒化チタン、酸窒化
チタン、または酸炭化チタン(以下。
それぞれTiN、T1CN、TiCN0.TiN0.T
iC0で示し、これらを総称してTiN(C・0)で示
す)との交互積層からなる平均層厚:2〜10μ重の硬
質被覆層を形成してなる表面被復超硬合金友切削工具が
知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記の従来表面被覆超硬合金製切削工具におい
ては、硬質被覆層のWCC超超硬合金基体対する付着強
度が十分でないために、これを例えば切削速度が500
m/m以上の高速切削に用いた場合に@!質被被覆層剥
離が生じ、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状であ
る。
〔a題を解決するための手段〕
そこで1本発明者等は、上述のような観点から。
上記の従来表面被覆超硬合金製切削工具に着目し、これ
の硬質被覆層のwe基超超合金基体rtc対する付着強
度を向上せしめるべく研究を行なった結果。
前記硬質被覆層と前記基体との間に。
下層として、Co:0.1〜10重量%、W:0.3〜
25恵itsを含有し、残シがTiCからなるTiC基
硬質合金層。
中間層として、T1CN層またはTiN層。
上層として、 TiC層。
を介在させると、前記下層は基体に対して、また前記上
層は上記硬質被覆層に対して、さらに前記中間層は前記
上層と下層に対してそれぞれ強固な付着強度を示すこと
から、前記硬質被覆層は基体に対してきわめて高い付着
強度をもつようになり。
高速切削でも前記硬質被覆層の剥離は皆無となり。
すぐれた切削性能を発揮するようKなるという知見を得
たのである。
したがって、この発明は、上記知見にもとづいてなされ
たものであって。
(a)WCC超超硬合金製基体表面K。
(bl  Co: o、1〜lO]ii%、  W :
 0.3〜253i量チを含有し、残りがTiCからな
る平均層厚:0.2〜3μmの下層と。
T1CNまたはTiNからなる平均層厚:0.2〜3μ
mの中間層と。
TiCからなる平均層厚:1〜10μ諷の上層。
で構成された付層強化層を介して。
tc+  平均層厚:03〜2μ属のAl2O3と、平
均層厚:0.2〜1μ謂のTiN(C−0)との交互4
層以上の積層からなる平均層厚:2〜10μmの硬質被
覆層。
全形成してなる高速切削用表面被覆超硬合金裏切Sl工
具に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の切削工具において、上記の通りに数
値限定した理由を説明する。
(ユ) 付層強化層 上記の通シ、付着強化層における下層には。
we基超超硬合金基体中間層とに対して、また同中間層
には下層と上層に対して、さらに同上層には中間層と硬
質被覆層に対して、それぞれ強固に付着する性質があシ
、これらの性質によって硬質被覆層は間接的に基体表面
に強固に付着するようになるものであり、したがって、
それぞれの層の平均層厚が、下層および中間層でd 0
.2μ謹未満。
上層にあっては1μ篤未満では所望の層間付着強度が得
られず、しかし層間付着強度Fi、下履および中間層で
は3μm、また上層にあっては1OpIKで十分であり
、これ以上の層厚は必要がないと七から、それぞれの平
均層厚を、下層=0.2〜3μst。
中間層:0.2〜3μ篤、上層:1〜lOμ鳳と定めた
また、下層におけるCOおよびWの含有量は、その含有
量がsCo:0.1%未満およびW:0.3%未満では
所望の基体に対する付着強度が得られず。
一方Co:lO*オよびW:25*t−越えテ含有する
と、中間層に対する付着強度が低下するようになること
から、その含有量を、それぞれCo:0.1〜10チ、
W:0.3〜25チと定めた。
(2)硬質被覆層 ” 205層とTiN(C”・0)層の交互積層によっ
てすぐれた耐摩耗性が確保されるが、それぞれの平均層
厚が%  Al2O5層二0.3μ濶未満およびTiN
(C’・0)層:0.2μm未満にして1合計で2μm
未満でも、またそれぞれの層数が2層未満、すなわち合
計で4層未満でも所望のすぐれた耐摩耗性が確保できず
、一方、それぞれの平均層厚が、 Al2O3層=2μ
菖およびTiN(C−0) N4: lμ隠を越え、か
つ合計で10pHIを越えると、欠けやチッピングが発
生し易くなることから、それぞれの平均層厚を、Al2
0. : 0.3〜2μm 、TiN(C−0) : 
0.2〜1μIIKして1合計層厚1に2〜10μ罵と
定めた。
また、ffi外層をTiNテ構成すると、これvi−A
j、o。
層で構成した場合に比して切刃の耐クレーター摩耗性が
向上するようKな夛、シかもこの’I’iN層は物理蒸
着法による形成の方が化学蒸着法による形成に比して粒
成長が抑制されることから望ましい。
なお、この発明の切削工具における付着強化層のCoお
よびW含有のTiC層からなる下層は1通常の化学蒸着
法によfi TiCiを形成するに際して。
1000℃前後の反応温度に昇温する過程の雰囲気(多
くの場合、水素雰囲気)中に2容i多以上のCH4を含
有させ、反応温度に昇温後、 TiC層を形成する反応
ガス組成に変えると、基体中のCOおよびWが拡散含有
されるようになり、所定の組成とすることができる。
〔実施例〕
つぎに、この発明の切削工具を実施例により具体的に説
明する。
in−で、Co: 6%、 Tic: 2%、TaC:
 5%を含有し、残りがWCと不可避不純物からなる組
成、並びに018規格8NMG 432の形状をもった
WCC超超硬合金基体以下基体1という)、およびCo
: 5%、 TiC: 5%、TaC: 5%を含有し
残りがWCと不可避不純物からなる組成、並びに前記基
体lと同一形状をもったwe基超超硬合金基体以下基体
2という)を用意し、これら基体の表面に1通常の化学
蒸着法にて1反応ガスとして。
TiCl2. H2,CH4,N2.Co2.およびu
ct2を用い、これら反応ガスを適宜組合せて。
反応温度: 1000℃、炉内圧カニ 500mHg。
の条件で、それぞれ第1表に示される組成および平均層
厚をもった付着強化層および硬質被覆層を形成すること
Kよって本発明表面被覆超硬合金製切削工具(以下1本
発明被覆切削工具という)1〜フをそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、付着強化層の形成を行なわない以
外は障1−の条件で従来表面被覆超硬合金製切削工具(
以下、従来被覆切削工具という)1〜フをそれぞれ製造
した。
なお1本発明被覆切削工具1〜フの付着強化層における
下層の形成に6たっては、その昇温時の水素雰囲気中に
同じく第1表に示される量のCH4を含有させ、仁のC
H4の含有量の違いによって下層におけるCoおよびW
の含有量の調整をはかった。
ついで、この結果得られた本発明被覆切削工具1〜フお
よび従来被覆切削工具1〜1について。
第 2表 被削材: 8NCM 439 (硬さ:HB2)0)、
切削速度: 500 w+ /win。
送り: 0.2 W/ rev、。
切込み=20゜ 切削時間=20分。
の条件(以下切削条件1という)での鋼の湿式高速切削
試験、並びに。
被削材二FC20(硬さ:HB140)。
切削速度: 6 Q Ow+ /wL。
送り: 0.3 yr/ ray−。
切込み:2m。
切削時間:20分、 の条件(以下切削条件2という)での鋳鉄の湿式高速切
削試験を行ない、切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深
さを測定した。これらの測定結果を第2表に示した。
〔発明の効果〕
第2表に示される結果から1本発明被覆切削工具1〜7
は、いずれの切削試験でも硬質被覆層に剥離の発生がな
く、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、従来被覆切削
工具1〜フにおいては、いずれも切刃に欠けが発生し、
比較的短時間で使用寿命に到シ、実用に供するKは問題
があることが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆超硬合金製切削工具
は、付着強化層の介在によって硬質被覆層が強固に付着
しているので、切削速度が500w&/IIIL以上の
高速切削でも硬質被覆層が剥離することがなく、硬質被
覆層のもつすぐれた耐摩耗性と含まって、すぐれた切削
性能を著しく長期に亘って発揮するものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)炭化タングステン基超硬合金基体の表面に
    、 (b)Co:0.1〜10重量%、W:0.3〜25重
    量%、 を含有し、残りが炭化チタンからなる平均層厚:0.2
    〜3μmの下層と、 炭窒化チタンまたは窒化チタンからなる平均層厚:0.
    2〜3μmの中間層と、 炭化チタンからなる平均層厚:1〜10μmの上層、 で構成された付着強化層を介して、 (c)平均層厚:0.3〜2μmの酸化アルミニウムと
    、平均層厚:0.2〜1μmを有する窒化チタン、炭窒
    化チタン、炭酸窒化チタン、酸窒化チタン、または酸炭
    化チタンとの交互4層以上の積層からなる平均層厚:2
    〜10μmの硬質被覆層、を形成してなる高速切削用表
    面被覆超硬合金製切削工具。
  2. (2)上記硬質被覆層の最外層が窒化チタン層で構成さ
    れたことを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の
    高速切削用表面被覆超硬合金製切削工具。
  3. (3)上記硬質被覆層の最外層が物理蒸着法を用いて形
    成された窒化チタン層からなることを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項記載の高速切削用表面被覆超硬合金
    製切削工具。
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