JPH0222454A - 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 - Google Patents

表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法

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JPH0222454A
JPH0222454A JP17018688A JP17018688A JPH0222454A JP H0222454 A JPH0222454 A JP H0222454A JP 17018688 A JP17018688 A JP 17018688A JP 17018688 A JP17018688 A JP 17018688A JP H0222454 A JPH0222454 A JP H0222454A
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JP
Japan
Prior art keywords
coating layer
titanium
cutting tool
tungsten carbide
substrate
Prior art date
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Application number
JP17018688A
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English (en)
Inventor
Noribumi Kikuchi
菊池 則文
Hironori Yoshimura
吉村 寛範
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Mitsubishi Metal Corp
Original Assignee
Mitsubishi Metal Corp
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Publication date
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Publication of JPH0222454A publication Critical patent/JPH0222454A/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/067Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds comprising a particular metallic binder

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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、被覆層の基体表面に対する付着強度が著し
く高く、かつ被覆層自体も一段と高い硬さを有し、すぐ
れた耐摩耗性を示す表面被覆炭化タングステン(以下W
Cで示す)超超硬合金製切削工具の製造法に関するもの
である。
〔従来の技術〕
従来、例えば特公昭59−43246号公報に記載され
るように、 鋼や鋳鉄、八ΩやA2合金、さらにプリント基板などの
穴明は加工や旋削加工などの切削に、ミニチュアドリル
やドリル、さらにエンドミルやスローアウェイチップな
どとして、 結合相形成成分としてのCo、Ni、およびFeのうち
の1種以上:4〜15%、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としてのTi、Ta、Nb、およびWの
炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの2種
以上の固溶体(ただしWの窒化物と炭窒化物は除き、以
下、これら全体を(TI。
Ta、Nb、W)C−Nで示す)のうちの1種以上二0
.5〜30%、 を含有し、残りが同じく分散相形成成分としてのWCと
不可避不純物からなる組成(以上重量%、以下%は重量
%を示す)を有するWCC超超硬合金基体表面に、物理
蒸着法や化学蒸着法を用いて、周期律表の4a、5a、
および6a族の金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸
化物、および炭窒酸化物、並びに酸化アルミニウムのう
ちの18の単層または2種以上の複層からなる被覆層を
0.5〜20μmの平均層厚で形成してなる表面被覆W
CC超超硬合金製切削工具広く実用に供されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、近年の切削の高速化および省力化に伴い、高速
切削や、高送りおよび高切込みなどの重切削を余儀無く
されつつあるが、上記の従来表面被覆WCC超超硬合金
製切削工具おいては、WCC超超硬合金基体表面対する
被覆層の付着強度が十分満足するものでないために、こ
れを高速切削や重切削などの苛酷な条件で用いると被覆
層に剥離が生じ、この剥離が原因で摩耗が著しく促進さ
れるようになることから、短かい使用寿命しか示さない
のが現状である。
〔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、上記の
従来表面被覆WCC超超硬合金製切削工具着目し、被覆
層の基体表面に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、 被覆層を、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン、炭
酸化チタン、窒酸化チタン、および炭窒酸化チタン(以
下、それぞれTiC,TiN。
T1CN、TiC0,TiN0.およびT i CNO
で示し、これら全体を、TiC−N−0で示す)のうち
のいずれか1種からなる単層に限定すると共に、その厚
さを平均層厚で0.1〜1.5μmと相対的に薄くしだ
状態で、これにイオン注入処理を施して、イオン注入成
分を前記被覆層を通して上記基体表面部内まで滲透させ
てやると、前記被覆層の基体表面に対する付着強度が著
しく向上するようになるばかりでなく、前記被覆層自体
もイオン注入成分の存在によって一段と硬さが向上する
ようになり、苛酷な条件下での切削にも被覆層が剥離す
ることがなくなり、すぐれた耐摩耗性を著しく長期に亘
って発揮するという知見を得たのである。
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、 結合相形成成分としてのCo、Ni、およびFcのうち
の1種以上:4〜15%、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としての(Ti 、 Ta 、 NbW
)C−Nのうちの1種以上=0.5〜30%、を含有し
、残りが同じく分散相形成成分としてのWCと不可避不
純物からなる組成を有するWCC超超硬合金基体表面に
、TiC−N・0のうちのいずれか1種からなる単層の
被覆層を形成してなる表面波gwc基超硬合金製切削工
具(こ、上記被覆層の厚さを平均層厚で0.1〜1.5
 mと相対的に薄くした状態で、イオン注入処理を施し
、イオン注入成分を上記被覆層を通して上記基体の表面
部まで滲透させることによって、上記被覆層の上記基体
表面に対する密着性の向上、並びに上記被覆層自体の硬
さ向上をはかる表面被覆WCC超超硬合金製切削工具製
造法に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の表面被覆WCC超超硬合金製切削工
具製造法において、上記の通りに数値限定した理由を説
明する。
(a)  基体における結合相形成成分の含有量これら
の成分には、分散相と強固に結合し、基体の強度および
靭性を向上させる作用があるが、その含有量が4%未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量
が15%を越えると、基体の耐摩耗性が低下するように
なることから、その含有量を4〜15%と定めた。
(b)  基体における(Ti、Ta、Nb、W)C−
Nの含有量 これらの成分には、基体の硬さを高めて、耐摩耗性を向
上させる作用があるので、必要に応じて含有させるが、
その含有量が0.5%未満では所望の耐摩耗性向上効果
が得られず、一方その含有量が30%を越えると基体の
靭性が低下するようになることから、その含有量を0.
5〜30%と定めた。
(e)  被覆層の平均層厚 その平均層厚が0.1−未満では、被覆層形成による耐
摩耗性向上効果が十分に現われず、一方その平均層厚が
1.5−を越えると、現在のイオン注入技術ではイオン
注入成分を1.5庫を越えてそれ以上の深さまで注入す
ることは困難であり、したがって、イオン注入成分を被
覆層を通して基体表面部内まで滲透させることができず
、この結果被覆層自体の硬さは向上するようになるが、
基体表面に対する被覆層の付着強度の改善はなされない
ことから、その平均層厚を0.1〜1.5mと定めた。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
原料粉末として、いずれも1〜5,5虜の範囲内の平均
粒径を有するWC粉末、3種の(T1.Ta。
Nb、W)C−N粉末、すなわち、いずれも重量比で、
T i C/WC−30/70の(Ti、W)C粉末、
T i C/TaC/WC=30/20150の(Ti
、Ta。
W)粉末、T i C/ T i N/T a C/N
 b C/W C−15/15/27/ 3 /40の
(Ti、Ta、Nb、W)CN粉末、Co粉末、N1粉
末、およびFe粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞ
れ第1表に示される配合組成に配合し、ボールミルにて
72時時間式混合し、乾燥した後、10ton/cdの
圧力にて圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を5 X 
1O−2torrの真空中、1380〜1500℃の範
囲内の温度で焼結して実質的に配合組成と同一の成分組
成を有するWCC超超硬合金基体製造し、引続いて物理
蒸着装置であるイオンブレーティング装置を用い、第1
表に示される組成および平均層厚を有する被覆層をそれ
ぞれ前記WCC超超硬合金基体表面に形成し、ついでこ
れに同じく第1表に示される条件でイオン注入処理を施
すことにより本発明法1〜12を実施し、直径=1龍を
有する本発明表面被覆WCC超超硬合金製ミニチュアド
リル以下本発明被覆超硬ミニチュアドリルという)をそ
れぞれ製造した。
つぎに、この結果得られた本発明被覆超硬ミニチュアド
リル、および上記のイオン注入処理を施さない状態の表
面被覆WCC超超硬合金製ミニチュアドリルこれは従来
表面被覆WCC超超硬合金製ミニチュアドリル相当する
ので、以下従来被覆超硬ミニチュアドリルという)につ
いて、被削材:厚さ1.6mmを有するガラスエポキシ
樹脂(G10相当)の3枚重ね積層板、切削速度: 2
50 m/min 。
送   リ: 0.07關/rev。
切削油剤コなし、 の条件で穴明は加工試験を行ない、使用寿命に至るまで
の穴加工数を測定すると共に、試験後の被覆層の剥離の
有無を観察した。なお、使用寿命は加工穴径に1±0.
05mmのバラツキが生じた時点をもって定めた。これ
らの結果を第1表に示した。
また、第1表には試験前のヌープ硬さをそれぞれ示した
〔発明の効果〕
第1表に示される結果から、本発明法1〜12によって
製造された本発明被覆超硬ミニチュアドリルは、いずれ
も被覆層の基体表面に対する密着性にすぐれ、かつ高硬
度を有するので、被覆層に剥離現象が発生することなく
、すぐれた耐摩耗性を示し、長期に亘っての使用が可能
であるのに対して、イオン注入処理が施されていない従
来被覆超硬ミニチュアドリルは、いずれも被覆層の基体
表面への密着性が十分強固なものでなく、硬さも相対的
に低いことと含まって、被覆層に剥離が発生し、十分な
耐摩耗性が得られないことから、相対的に著しく低い使
用寿命しか示さないことが明らかである。
上述のように、この発明の方法によれば、被覆層の基体
表面への付着強度が、被覆層を通して基体表面部内まで
滲透したイオン注入成分によって著しく向上し、さらに
被覆層自体の硬さもイオン注入成分の存在によって一段
と高められた表面被覆超硬合金製切削工具を製造するこ
とができ、したがってこれを高速切削や重切削などの苛
酷な条件下で用いても被覆層に剥離が発生することなく
、すぐれた耐摩耗性を著しく長期に亘って発揮するので
ある。
出願入量 三菱金属株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)結合相形成成分としてのCo、Ni、およびFe
    のうちの1種以上:4〜15重量%、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化タングス
    テンと不可避不純物からなる組成を有する炭化タングス
    テン基超硬合金基体の表面に、炭化チタン、窒化チタン
    、炭窒化チタン、炭酸化チタン、窒酸化チタン、および
    炭窒酸化チタンのうちのいずれか1種からなる単層の被
    覆層を形成してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合
    金製切削工具に、 上記被覆層の厚さを平均層厚で0.1〜1.5μmと相
    対的に薄くした状態で、イオン注入処理を施し、イオン
    注入成分を上記被覆層を通して上記基体の表面部まで滲
    透させることによって、上記被覆層の上記基体表面に対
    する密着性の向上、並びに上記被覆層自体の硬さ向上を
    はかることを特徴とする表面被覆炭化タングステン基超
    硬合金製切削工具の製造法。
  2. (2)結合相形成成分としてのCo、Ni、およびFe
    のうちの1種以上:4〜15重量%、 を含有し、さらに、 分散相形成成分としてのTi、Ta、Nb、およびWの
    炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの2種
    以上の固溶体(ただしWの窒化物と炭窒化物は除く)の
    うちの1種以上:0.5〜30重量%、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化タングス
    テンと不可避不純物からなる組成を有する炭化タングス
    テン基超硬合金基体の表面に、炭化チタン、窒化チタン
    、炭窒化チタン、炭酸化チタン、窒酸化チタン、および
    炭窒酸化チタンのうちのいずれか1種からなる単層の被
    覆層を形成してなる表面被覆炭化タングステン基超硬合
    金製切削工具に、 上記被覆層の厚さを平均層厚で0.1〜1.5μmと相
    対的に薄くした状態で、イオン注入処理を施し、イオン
    注入成分を上記被覆層を通して上記基体の表面部まで滲
    透させることによって、上記被覆層の上記基体表面に対
    する密着性の向上、並びに上記被覆層自体の硬さ向上を
    はかることを特徴とする表面被覆炭化タングステン基超
    硬合金製切削工具の製造法。
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