JPH03120352A - 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 - Google Patents
切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材Info
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- JPH03120352A JPH03120352A JP25449189A JP25449189A JPH03120352A JP H03120352 A JPH03120352 A JP H03120352A JP 25449189 A JP25449189 A JP 25449189A JP 25449189 A JP25449189 A JP 25449189A JP H03120352 A JPH03120352 A JP H03120352A
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Landscapes
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、切削工具又は耐摩工具の表面に被覆層を設け
、耐摩耗性を改善向上させた切削・耐摩工具用表面被覆
超硬部材に関する。
、耐摩耗性を改善向上させた切削・耐摩工具用表面被覆
超硬部材に関する。
従来、切削工具や耐摩工具の材質は、炭化タングステン
（ｗＣ）基等の超硬合金、炭化チタン（Ｔｉｅ）系等の
各種サーメット、高速度工具鋼等の鋼や硬質合金、炭化
珪素や窒化珪素等のセラミックスが主であった。
（ｗＣ）基等の超硬合金、炭化チタン（Ｔｉｅ）系等の
各種サーメット、高速度工具鋼等の鋼や硬質合金、炭化
珪素や窒化珪素等のセラミックスが主であった。
又、切削工具や耐摩工具の耐摩耗性を改善向上させるた
めにその全表面又は切刃部分の表面上に１物理気相蓋着
法（ＰＶＤ法）や化学気相蒸着法（ＯＶＤ法）により、
チタ＞ （Ｔｉ） 、／％ ７ ニウム（Ｈｆ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）の炭化物、窒化物又は炭窒化物、若し
くはアルミニウム（Ａｌ）の酸化物等を単層又は複層に
形成した表面被覆硬質部材が開発され、最近では広く実
用に供されている。特に、ＰＶＤ法で形成した被覆層を
有する切削工具や耐摩工具は、母材強度の劣化なしに耐
摩耗性を向上できるため、ドリル、エンドミル、フライ
ス切削用スローアウェイチップ等の強度を要求される切
削用途に適している。
めにその全表面又は切刃部分の表面上に１物理気相蓋着
法（ＰＶＤ法）や化学気相蒸着法（ＯＶＤ法）により、
チタ＞ （Ｔｉ） 、／％ ７ ニウム（Ｈｆ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）の炭化物、窒化物又は炭窒化物、若し
くはアルミニウム（Ａｌ）の酸化物等を単層又は複層に
形成した表面被覆硬質部材が開発され、最近では広く実
用に供されている。特に、ＰＶＤ法で形成した被覆層を
有する切削工具や耐摩工具は、母材強度の劣化なしに耐
摩耗性を向上できるため、ドリル、エンドミル、フライ
ス切削用スローアウェイチップ等の強度を要求される切
削用途に適している。
しかし、ＰＶＤ法が母材強度の劣化なしに被覆層を形成
出来る点でｃｖｎ法より優れているとは云え、ＰＶＤ法
では母材上にｋｌの酸化物を安定して被覆することが困
難であるためＡｌ酸化物の被覆層は実用化に至っておら
ず、現状のＰＶＤ法で形成できるＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒの炭
化物、窒化物、炭窒化物等の被覆層では特に高速切削で
の耐摩耗性が不足するため早期に寿命に至るものが多か
った。
出来る点でｃｖｎ法より優れているとは云え、ＰＶＤ法
では母材上にｋｌの酸化物を安定して被覆することが困
難であるためＡｌ酸化物の被覆層は実用化に至っておら
ず、現状のＰＶＤ法で形成できるＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒの炭
化物、窒化物、炭窒化物等の被覆層では特に高速切削で
の耐摩耗性が不足するため早期に寿命に至るものが多か
った。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、切削工具や耐摩工具
の母材強度を維持し、同時に耐摩耗性に優れた被！層に
より、特に高速切削において従来よりも耐摩耗性が改善
された切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材を提供するこ
とを目的とする。
の母材強度を維持し、同時に耐摩耗性に優れた被！層に
より、特に高速切削において従来よりも耐摩耗性が改善
された切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材を提供するこ
とを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の切削・耐摩工具用表
面被覆超硬部材においては、切削工具又は耐摩工具から
なる母材と、母材の表面に直接形成したＴｉＮの第１被
覆層と、第１被覆層上に形成したＴｉとｋｌの窒化物か
らなる第２被覆層とを備えており、更に必要に応じて第
２被ＷＪＷ上にＴｉＮからなる第３被覆層を有すること
を特徴とする。
面被覆超硬部材においては、切削工具又は耐摩工具から
なる母材と、母材の表面に直接形成したＴｉＮの第１被
覆層と、第１被覆層上に形成したＴｉとｋｌの窒化物か
らなる第２被覆層とを備えており、更に必要に応じて第
２被ＷＪＷ上にＴｉＮからなる第３被覆層を有すること
を特徴とする。
ここで、ＴｉとＡｔの窒化物とは、ＴｉＡＩＮに限られ
ず、一般式（Ｔｉ、 ｋｌ ）Ｎ （式中０（ｘ≦０
．５）で表１”Ｘ Ｘ わされる全ての窒化物を意味する。
ず、一般式（Ｔｉ、 ｋｌ ）Ｎ （式中０（ｘ≦０
．５）で表１”Ｘ Ｘ わされる全ての窒化物を意味する。
尚、これら第１〜第３被覆層は切削工具又は耐摩工具の
全表面に設けても良いし、切刃部分の表面にのみ設けて
も良い。又、被覆層の形成方法は従来公知の方法を利用
出来るが、スパッタリング法、イオンブレーティング法
等のＰＶＤ法が母材強度を容易に維持できる点で好まし
い。
全表面に設けても良いし、切刃部分の表面にのみ設けて
も良い。又、被覆層の形成方法は従来公知の方法を利用
出来るが、スパッタリング法、イオンブレーティング法
等のＰＶＤ法が母材強度を容易に維持できる点で好まし
い。
本発明において、第１被覆層として母材表面上に直接形
成されるＴｉＮは第２被覆層であるＴｉとＡｌの窒化物
（Ｔｉ Ａｔ ）Ｎよりも母材との密着強１−Ｘ
Ｘ 度に優れている。そして第１被器層上に第・２被器層と
して形成される（Ｔｉ Ａｌ ）ＮはＴｉＮよりも硬
１−Ｘ Ｘ 度が若干低いが、耐摩耗性と耐溶着性がＴｉＮよりも遥
かに優れている。従って、かかる第１被覆層と第２被覆
層を有する本発明の表面被覆超硬部材は、切削工具又は
耐摩工具として使用すると、低速切削は勿論高速切削に
おいても耐摩耗性、耐溶着性、耐欠損性に優れ、長期に
亘って優れた切削性能を示す。
成されるＴｉＮは第２被覆層であるＴｉとＡｌの窒化物
（Ｔｉ Ａｔ ）Ｎよりも母材との密着強１−Ｘ
Ｘ 度に優れている。そして第１被器層上に第・２被器層と
して形成される（Ｔｉ Ａｌ ）ＮはＴｉＮよりも硬
１−Ｘ Ｘ 度が若干低いが、耐摩耗性と耐溶着性がＴｉＮよりも遥
かに優れている。従って、かかる第１被覆層と第２被覆
層を有する本発明の表面被覆超硬部材は、切削工具又は
耐摩工具として使用すると、低速切削は勿論高速切削に
おいても耐摩耗性、耐溶着性、耐欠損性に優れ、長期に
亘って優れた切削性能を示す。
又、第３被覆層としてＴｉＮを第２被覆層上に設ければ
、ＴｉＮが第２被覆層の（Ｔｉ ｋｌ ）Ｎよりもｔ
＋ｘ ｘ 硬度が高いため、初期耐摩耗性を向上させることができ
、又特にドリル、エンドミル等の低速切削における耐摩
耗性を改善できる。
、ＴｉＮが第２被覆層の（Ｔｉ ｋｌ ）Ｎよりもｔ
＋ｘ ｘ 硬度が高いため、初期耐摩耗性を向上させることができ
、又特にドリル、エンドミル等の低速切削における耐摩
耗性を改善できる。
尚、各被覆層の層厚に関して、第１被覆層ＴｉＮの層厚
はｏ、ｉμｍ未満ではＴｉＮと母材との密着強度が向上
せず、２．０μｍを超えると耐摩耗性が低下してくるの
で、０．１〜２．０μのが好ましい。第２被覆層（Ｔｉ
１−ｘＡ４Ｘ） Ｎの層厚は１．０μｍ未満では耐摩耗
性が不足し、５．０μｍを超えると層中の残留応力が大
きくなって密着強度が低下するので、１、Ｑ〜５．０μ
ｍの範囲が好ましい。第３被覆層ＴｉＮの層厚は、０．
５μｍ未満ではその効果が認められず、２．０μｍを超
えると第２被覆層の効果が減少するので、０．５〜２．
０μｍが好ましい。
はｏ、ｉμｍ未満ではＴｉＮと母材との密着強度が向上
せず、２．０μｍを超えると耐摩耗性が低下してくるの
で、０．１〜２．０μのが好ましい。第２被覆層（Ｔｉ
１−ｘＡ４Ｘ） Ｎの層厚は１．０μｍ未満では耐摩耗
性が不足し、５．０μｍを超えると層中の残留応力が大
きくなって密着強度が低下するので、１、Ｑ〜５．０μ
ｍの範囲が好ましい。第３被覆層ＴｉＮの層厚は、０．
５μｍ未満ではその効果が認められず、２．０μｍを超
えると第２被覆層の効果が減少するので、０．５〜２．
０μｍが好ましい。
母材として、組成が、０Ｓ規格Ｐ３０ （具体的にはＷ
Ｏ−２０ｗｔ％Ｔｉｃ！−１０ｗｔ％ｃｏ）、形状が同
ＳＮＧ ４３２の超硬合金製切削チップを用意し、その
表面に下記ノ如＜ｇ空’ｙ’−り放電を用いたイオンブ
レーティング法により、下記第２表に示す被覆層を形成
して本発明例の被覆切削チップ試料とした。
Ｏ−２０ｗｔ％Ｔｉｃ！−１０ｗｔ％ｃｏ）、形状が同
ＳＮＧ ４３２の超硬合金製切削チップを用意し、その
表面に下記ノ如＜ｇ空’ｙ’−り放電を用いたイオンブ
レーティング法により、下記第２表に示す被覆層を形成
して本発明例の被覆切削チップ試料とした。
即ち、成膜装置内に上記切削チップと、ターゲットとし
てＴｉと、ＴｉＡ７又は’ｒｉ Ａｊを装着した。
てＴｉと、ＴｉＡ７又は’ｒｉ Ａｊを装着した。
この状態で、成膜装置内を真空度Ｉ Ｘ １０−”ｔｏ
ｒｒのＡｒガス雰囲気に保ち、切削チップに−２０００
Ｖの電圧をかけて洗浄を行ない、５００ Ｃ’まで加熱
した後、Ａｒガスを排気した。次に、成膜装置内にＮガ
スを３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入しながら、真空
アーク放電によりＴｉターゲットを蒸発、イオン化させ
て、切削チップ表面に第１被覆層としてＴｉＮを被覆し
た。その後Ｔｉターゲットの蒸発を停止させ、ＴｉＡｌ
又はＴｉ Ａｌターゲットを蒸発、イオン化させて第１
被覆層上に第２被覆層としてＴＩＡＩＮ又はＴｉ、Ａｌ
Ｎを形成した。ＴｉＡｌ又はＴｉＡ、／ターゲットの蒸
発を停止させた後、更に幾っがの試料には上記と同様に
Ｔｉターゲットを蒸発、イオン化させて第２被覆層上に
第３被覆層としてＴｉＮを形成した。
ｒｒのＡｒガス雰囲気に保ち、切削チップに−２０００
Ｖの電圧をかけて洗浄を行ない、５００ Ｃ’まで加熱
した後、Ａｒガスを排気した。次に、成膜装置内にＮガ
スを３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入しながら、真空
アーク放電によりＴｉターゲットを蒸発、イオン化させ
て、切削チップ表面に第１被覆層としてＴｉＮを被覆し
た。その後Ｔｉターゲットの蒸発を停止させ、ＴｉＡｌ
又はＴｉ Ａｌターゲットを蒸発、イオン化させて第１
被覆層上に第２被覆層としてＴＩＡＩＮ又はＴｉ、Ａｌ
Ｎを形成した。ＴｉＡｌ又はＴｉＡ、／ターゲットの蒸
発を停止させた後、更に幾っがの試料には上記と同様に
Ｔｉターゲットを蒸発、イオン化させて第２被覆層上に
第３被覆層としてＴｉＮを形成した。
又比較のために、上記と同一の成膜装置を使用して真空
アーク放電を用いたイオンブレーティング法により、同
じ組成と形状の切削チップの表面上にＴｉｃ！、 Ｔｉ
Ｎ、 ＴｉＣＮを組合せてなる被覆層を形成することに
より、下記第２表に示す従来例の被覆切削チップ試料を
製造した。尚、通常のＯＶＤ法により、同じ組成と形状
の切削チップの表面上に下記第２表に示すＴｉｅ、 Ａ
ＩＯ等の被覆層を形成した被覆切削チップ試料も用意し
た。
アーク放電を用いたイオンブレーティング法により、同
じ組成と形状の切削チップの表面上にＴｉｃ！、 Ｔｉ
Ｎ、 ＴｉＣＮを組合せてなる被覆層を形成することに
より、下記第２表に示す従来例の被覆切削チップ試料を
製造した。尚、通常のＯＶＤ法により、同じ組成と形状
の切削チップの表面上に下記第２表に示すＴｉｅ、 Ａ
ＩＯ等の被覆層を形成した被覆切削チップ試料も用意し
た。
得られた被覆層を有する各被覆切削チップ試料について
、下記第１表の条件による速読切削試験と断続切削試験
を行なって切刃の逃げ面摩耗幅を測定し、結果を第２表
に併せて表示した。
、下記第１表の条件による速読切削試験と断続切削試験
を行なって切刃の逃げ面摩耗幅を測定し、結果を第２表
に併せて表示した。
第 １ 表
上記の結果から、本発明例の被覆切削チップ試料は、連
続切削及び断続切削の両方において、優れた耐摩耗性と
耐欠損性を兼ね備え、従来例のものよりも優れた切削性
能を示すことが判る。
続切削及び断続切削の両方において、優れた耐摩耗性と
耐欠損性を兼ね備え、従来例のものよりも優れた切削性
能を示すことが判る。
本発明によれば、低速切削は勿論高速切削においても充
分な耐摩耗性と優れた耐欠損性を兼ね備え、長期に亘っ
て優れた切削性能を持続しうる切削・耐摩工具用表面被
覆超硬部材を提供することが出来る。
分な耐摩耗性と優れた耐欠損性を兼ね備え、長期に亘っ
て優れた切削性能を持続しうる切削・耐摩工具用表面被
覆超硬部材を提供することが出来る。
手続補正書（自発）
Ｌ事件の表示
平成 １ 年特
許 ｍ 第２５４４９１ 号
＆ 補正をする者
事件との関係
Claims (2)
- （１）切削工具又は耐摩工具からなる母材と、母材の表
面に直接形成したＴｉＮからなる第１被覆層と、第１被
覆層上に形成したＴｉとＡｌの窒化物からなる第２被覆
層とを備えた切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材。 - （２）第２被覆層上に更にＴｉＮからなる第３被覆層を
設けたことを特徴とする、請求項（１）の切削・耐摩工
具用表面被覆超硬部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25449189A JPH03120352A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25449189A JPH03120352A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120352A true JPH03120352A (ja) | 1991-05-22 |
Family
ID=17265792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25449189A Pending JPH03120352A (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03120352A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04201002A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-22 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆サーメット製切削工具 |
| DE4408250A1 (de) * | 1993-07-12 | 1995-01-19 | Oriental Engineering Co | Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Substrats und Beschichtungsmaterial |
| JP2007229919A (ja) * | 2007-04-10 | 2007-09-13 | Oc Oerlikon Balzers Ag | 保護層システムを有する工具 |
| WO2007111301A1 (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Kyocera Corporation | 表面被覆工具 |
| JP2015160270A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 新日鐵住金株式会社 | 超硬工具およびその製造方法 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25449189A patent/JPH03120352A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04201002A (ja) * | 1990-11-28 | 1992-07-22 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆サーメット製切削工具 |
| DE4408250A1 (de) * | 1993-07-12 | 1995-01-19 | Oriental Engineering Co | Verfahren zum Beschichten der Oberfläche eines Substrats und Beschichtungsmaterial |
| DE4408250C2 (de) * | 1993-07-12 | 2001-06-13 | Oriental Engineering Co | Oberflächenschichtsystem für Substrate |
| WO2007111301A1 (ja) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Kyocera Corporation | 表面被覆工具 |
| JP2007229919A (ja) * | 2007-04-10 | 2007-09-13 | Oc Oerlikon Balzers Ag | 保護層システムを有する工具 |
| JP2015160270A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 新日鐵住金株式会社 | 超硬工具およびその製造方法 |
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