JPH024972A - 切削工具用表面被覆サーメット - Google Patents

切削工具用表面被覆サーメット

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JPH024972A
JPH024972A JP15595788A JP15595788A JPH024972A JP H024972 A JPH024972 A JP H024972A JP 15595788 A JP15595788 A JP 15595788A JP 15595788 A JP15595788 A JP 15595788A JP H024972 A JPH024972 A JP H024972A
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cermet
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coated
cutting
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Hironori Yoshimura
吉村 寛範
Jiro Kotani
小谷 二郎
Kazuyoshi Yoshioka
吉岡 一价
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Mitsubishi Metal Corp
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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、被覆層のサーメット基体への付着性にすぐ
れ、特に高速切削や、高送りおよび高切込みなどの重切
削に切削工具として用いた場合にも被覆層の剥離が著し
く抑制され、すぐれた耐摩耗性を示す表面被覆サーメッ
トに関するものである。
〔従来の技術〕
従来、一般に、鋼などの切削に切削工具として、結合相
形成成分としてのCo、Ni、およびFe  (鉄族金
属)のうちの1種以上:5〜30%、を含有し、残りが
硬質分散相形成成分としての組成式:  (Ti、M)
CN(ただしMはTa、Nb。
W、およびMoのうちの1種以上からなる)で現わされ
る金属炭窒化物固溶体および不可避不純物からなる組成
(以上重量%、以下%は重量%を示す)を有するサーメ
ット基体の表面に、化学蒸着法(CVD法)や物理蒸着
法(PVD法)を用いて、炭化チタン、窒化チタン、お
よび炭窒化チタン(以下、それぞれTic、TiN、お
よびT1CNで示す)のうちの1種の単層または2種以
上の複層からなる被覆層を0.5〜20ρの平均層厚で
形成してなる表面被覆サーメットが用いられている。
〔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
切削や重切削を余儀無くされつつあるが、上記の従来表
面被覆サーメットの場合、サーメット基体表面に対する
被覆層の付着強度が相対的に低いことが原因で、これを
高速切削や重切削に使用すると、被覆層が剥離し易く、
これが摩耗の進行を促進し、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
従来表面被覆サーメットに着目し、これの被覆層のサー
メット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、サーメット基体の真空焼結時に、少
なくとも焼結温度からの冷却(この場合焼結温度へ昇温
した時点からでもよい)を窒素雰囲気で行なうと、焼結
後のサーメット基体の表面部には実質的に金属炭窒化物
固溶体だけからなる表面硬質層が形成されるようになり
、この状態で、CVD法やPVD法により被覆層を形成
すると、この被覆層のサーメット基体に対する密着性は
著しく強固なものとなり、これを高速切削や重切削に切
削工具として用いた場合にも、被覆層の剥離は著しく抑
制されるようになることから、すぐれた耐摩耗性を長期
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、Nl、およびFeのうち
の1種以上:5〜30%、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としての組成式:
  (Ti、M)CN(ただしMはTa、Nb。
W、およびMOのうちの1種以上からなる)で現わされ
る金属炭窒化物固溶体および不可避不純物からなる組成
を有し、かつ表面部に実質的に上記金属炭窒化物固溶体
だけからなる表面硬質層を1〜10虜の平均層厚で形成
してなるサーメット基体の表面に、TiC,TiN、お
よびT1CNのうちの1種の単層または2種以上の複層
からなる被覆層を0.5〜20節の平均層厚で形成して
なる切削工具用表面被覆サーメット、 に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の表面被覆サーメットにおいて、上記
の通りに数値限定した理由を説明する。
(a)  結合相形成成分の含有量 これらの成分には、硬質分散相を強固に結合し、サーメ
ットに強度および靭性を付与する作用があるが、その含
有量が5%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30%を越えると、サーメット基体の
耐摩耗性が低下するようになるばかりでなく、これの表
面部に金属炭窒化物固溶体だけからなる表面硬質層を形
成するのが困難となることから、その含有量を5〜30
%と定めた。
(b)  表面硬質層の平均層厚 その平均層厚が1ρ未満では、被覆層の付着強度が不十
分で、苛酷な切削条件下では剥離が発生し易くなり、一
方その平均層厚が10庫を越えると、チッピングや欠け
が発生し易くなることから、その平均層厚を1〜lO1
!nと定めた。
(c)  被覆層の平均層厚 その平均層厚が0.5庫未満では、被覆層形成に伴なう
所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その平均層厚
が20t1mを越えると、同様に耐欠損性が低下し、チ
ッピングや欠けが発生し易くなることから、その平均層
厚を0.5〜20μsと定めた。
なお、この発明の表面被覆サーメットにおいて、サーメ
ット基体の表面部に形成される表面硬質層は、焼結温度
、窒素雰囲気への変換時点、および冷却速度を調整する
ことによって、その厚さを制御することができる。
〔実 施 例〕
つぎに、この発明の表面被覆サーメットを実施例により
具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも1.0〜2.5μmの範囲内
の平均粒径を有するT1CN粉末、TaC粉末、NbC
粉末、wc粗粉末MO2C粉末、Co粉末、Nf粉末、
およびFe粉末を用意し、これらの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7
2時時間式混合し、乾燥した後、1.5ton/c−の
圧力で圧粉体にプレス成形し、ついで、この圧粉体を、 常温から焼結温度への昇温雰囲気、並びに焼結温度保持
雰囲気: 1O−2torrの真空、焼結温度: 14
00〜1500℃の範囲内の所定温度、焼結温度から常
温までの冷却雰囲気:1torrの窒素雰囲気、 冷却速度:6〜b 速度、 の条件で焼結して、Co、Ni、およびFeのうちの1
種以上からなる結合相形成成分をそれぞれ第1表に示さ
れる配合量と実質的に同じ量含有し、残りが硬質分散相
形成成分としての組成式:(Ti、M) ・CNを有す
る金属炭窒化物固溶体と不可避不純物からなる組成を有
し、かつ表面部にそれぞれ第1表に示される平均層厚の
表面硬質層が形成されたサーメット基体を製造し、引続
いてこれらのサーメット基体の表面に、通常の物理蒸着
装置を用い、通常の条件で同じく第1表に示される組成
および平均層厚の被覆層を形成することによって本発明
表面被覆サーメット1〜[3をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、焼結時における真空雰囲気から窒
素雰囲気への変換を行なわず、昇温開始から冷却終了ま
でを1(1−2torrの真空雰囲気中で行なうと共に
、いずれの場合も焼結温度からの冷却速度を3℃/mi
nとする以外は、同一の条件にて従来表面被覆サーメッ
ト1〜13をそれぞれ製造した。なお、従来表面被覆サ
ーメット1〜13におけるサーメット基体の表面部には
表面硬質層の形成はなく、組織的に変化のないものであ
った。
ついで、この結果得られた各種の表面被覆サーメットを
切削工具として用い、 被削材:SCM415(硬さ: HB150)の丸棒、
切削速度: 300 m/min 。
送   リ: 0.2 mm/rev s切込み:1m
m。
切削時間: 20m1n 。
の条件で鋼の連続高速切削試験に供し、試験後の切刃の
逃げ面摩耗幅を測定すると共に、被覆層の剥離の有無を
観察した。この結果を第1表に示した。
〔発明の効果〕
第1表に示される結果から明らかなように、本発明表面
被覆サーメット1〜I3は、いずれも被覆層のサーメッ
ト基体への密着性にすぐれているので、被覆層に剥離現
象は見られず、したがってすぐれた耐摩耗性を示すのに
対して、従来表面被覆サーメット1〜13は、いずれも
被覆層のサーメット基体への密着性が不十分なので、被
覆層に剥離が発生し、耐摩耗性の劣ったものになってい
る。
上述のように、この発明の表面被覆サーメットは、これ
を構成する被覆層のサーメット基体への付着強度が、サ
ーメット基体表面部に形成された結合相形成成分が存在
せず、実質的に金属炭窒化物固溶体だけからなる表面硬
質層によって著しく向上したものになっているので、こ
れを高速切削や重切削などの苛酷な切削条件下で切削工
具として使用しても被覆層に剥離が発生することはなく
、すぐれた耐摩耗性を示すのである。

Claims (1)

    【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:5〜30%、を含有し、残りが硬質
    分散相形成成分としての組成式:(Ti、M)CN(た
    だしMはTa、Nb、W、およびMoのうちの1種以上
    からなる)で現わされる金属炭窒化物固溶体および不可
    避不純物からなる組成を有し、かつ表面部に実質的に上
    記金属炭窒化物固溶体だけからなる表面硬質層を1〜1
    0μmの平均層厚で形成してなるサーメット基体の表面
    に、炭化チタン、窒化チタン、および炭窒化チタンのう
    ちの1種の単層または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切削工具用
    表面被覆サーメット。
JP63155957A 1988-06-23 1988-06-23 表面被覆サーメット製切削工具の製造法 Expired - Lifetime JP2812390B2 (ja)

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