JPH03120353A - 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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- JPH03120353A JPH03120353A JP1254492A JP25449289A JPH03120353A JP H03120353 A JPH03120353 A JP H03120353A JP 1254492 A JP1254492 A JP 1254492A JP 25449289 A JP25449289 A JP 25449289A JP H03120353 A JPH03120353 A JP H03120353A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (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
（ｗｅ ）基等の超硬合金、炭化チタン（ＴｉＣ）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。
（ｗｅ ）基等の超硬合金、炭化チタン（ＴｉＣ）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、物理気相蒸
着法（ＰＶＤ法）や化学気相蒸着法（ｃｖｎ法）により
、チタン（Ｔｔ） 、ハフニウム（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（Ａり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、物理気相蒸
着法（ＰＶＤ法）や化学気相蒸着法（ｃｖｎ法）により
、チタン（Ｔｔ） 、ハフニウム（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（Ａり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
できる点でｃｖｎ法より優れているとは云え、Ｉ’ＶＤ
法では母材上にＡｌの酸化物を安定して被覆することが
困難であるためＡ／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Ｔ１、Ｈｆ５Ｚｒ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。
できる点でｃｖｎ法より優れているとは云え、Ｉ’ＶＤ
法では母材上にＡｌの酸化物を安定して被覆することが
困難であるためＡ／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Ｔ１、Ｈｆ５Ｚｒ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覆層を
設けることにより、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覆層を
設けることにより、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
なる母材の表面に、層厚０．０１〜０．２μｍのＴＩＮ
とＡＩＮを交互に１０層以上積層して全体の層厚０．５
〜８μｍの被覆層を設けたことを特徴とする。
面被覆超硬部材においては、切削工具又は耐摩工具から
なる母材の表面に、層厚０．０１〜０．２μｍのＴＩＮ
とＡＩＮを交互に１０層以上積層して全体の層厚０．５
〜８μｍの被覆層を設けたことを特徴とする。
尚、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できるが、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出来る点で好ましい。
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できるが、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出来る点で好ましい。
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、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。
して、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。
その理由は、母材表面に薄いＴｉＮ層とＡｔＮ層を交互
に積層することにより、ＴｉＮが被覆層の硬度を高めな
がら母材との密着性を改善し、一方ＡＩＮが被覆層の耐
欠損性を向上させ且っＴｉＨの結晶粒を微細なものにす
るなど、各ＴｉＮ層とＡｔＮ層が相乗的に作用すること
によって、全体として優れた耐摩耗性、耐溶着性及び耐
欠損性を兼ね備えた被覆層となるためと考えられる。
に積層することにより、ＴｉＮが被覆層の硬度を高めな
がら母材との密着性を改善し、一方ＡＩＮが被覆層の耐
欠損性を向上させ且っＴｉＨの結晶粒を微細なものにす
るなど、各ＴｉＮ層とＡｔＮ層が相乗的に作用すること
によって、全体として優れた耐摩耗性、耐溶着性及び耐
欠損性を兼ね備えた被覆層となるためと考えられる。
交互に積層されるＴｉＮ層とＡｔＮ層の層厚は薄いほど
好ましいが、通常の方法では０．０１μｍより薄く形成
することが難しく、又０，２μｍを超えると各ＴｉＮ層
とＡｔＮ層が厚くなりすぎ、上記した相互作用により全
体として優れた耐摩耗性、耐溶着性及び耐欠損性を兼ね
備えた被ＮＮとすることが困難であるから、０．０１〜
０．２μｍの範囲とする。又、ＴｉＮ層とＡｔＮ層の積
層数が１０層未満でも、上記相互作用による全体として
優れた耐摩耗性、耐溶着性及び耐欠損性を兼ね備えた被
覆層が得られない。
好ましいが、通常の方法では０．０１μｍより薄く形成
することが難しく、又０，２μｍを超えると各ＴｉＮ層
とＡｔＮ層が厚くなりすぎ、上記した相互作用により全
体として優れた耐摩耗性、耐溶着性及び耐欠損性を兼ね
備えた被ＮＮとすることが困難であるから、０．０１〜
０．２μｍの範囲とする。又、ＴｉＮ層とＡｔＮ層の積
層数が１０層未満でも、上記相互作用による全体として
優れた耐摩耗性、耐溶着性及び耐欠損性を兼ね備えた被
覆層が得られない。
被覆層全体の層厚を０．５〜８μｍとするのは、０．５
μｍ未満では被覆層による耐摩耗性の向上が認められな
いためであり、８μｍを超えると被覆層中の残留応力が
大きくなり母材との密着強度が低下するためである。
μｍ未満では被覆層による耐摩耗性の向上が認められな
いためであり、８μｍを超えると被覆層中の残留応力が
大きくなり母材との密着強度が低下するためである。
母材として、組成が、ＴＩＳ規格Ｐ３０ （具体的には
ＷＣ−２０ｗｔ％Ｔｉｅ−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
表面に下記の如く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、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。
ＷＣ−２０ｗｔ％Ｔｉｅ−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
表面に下記の如く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、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、ＴｉターゲットとＡｌターゲット
を対向させて配置し、両ターゲット間の中間点を中心と
して回転するリング状の母材保持治具の中心を通る直径
上の２点に、母材である上記切削チップを夫々装着した
。この状態で、切削チップを２０ ｒｐｍで回転させな
がら、成膜装置内を真空度ｌＸｌ０””ｔｏｒｒのＡｒ
ガス雰囲気に保ち、面切削チップに−２０００Ｖの電圧
をかけて洗浄を行ない、５００σまで加熱した後、Ａｒ
ガスを排気した。その後、切削チップの回転を統けたま
ま成膜装置内にＮ ガスを３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合
で導入し、真空アーク放電によりＴ１ターゲットとＡｌ
ターゲットを共に蒸発、イオン化させることにより、切
削チップがＴ１ターゲット近くを通過するときＴｉＮを
及びＡｌターゲット近くを通過するときＡＩＮを夫々切
削チップ上に形成させるようにして、各切削チップ表面
にＴｉＮ層とＡｔＮ層を交互に積層した。尚、積層する
各ＴｉＮ層とＡｔＮ層の層厚はアーク電流量を調整して
制御し、被覆層全体の層厚は成膜時間によって制御した
。
を対向させて配置し、両ターゲット間の中間点を中心と
して回転するリング状の母材保持治具の中心を通る直径
上の２点に、母材である上記切削チップを夫々装着した
。この状態で、切削チップを２０ ｒｐｍで回転させな
がら、成膜装置内を真空度ｌＸｌ０””ｔｏｒｒのＡｒ
ガス雰囲気に保ち、面切削チップに−２０００Ｖの電圧
をかけて洗浄を行ない、５００σまで加熱した後、Ａｒ
ガスを排気した。その後、切削チップの回転を統けたま
ま成膜装置内にＮ ガスを３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合
で導入し、真空アーク放電によりＴ１ターゲットとＡｌ
ターゲットを共に蒸発、イオン化させることにより、切
削チップがＴ１ターゲット近くを通過するときＴｉＮを
及びＡｌターゲット近くを通過するときＡＩＮを夫々切
削チップ上に形成させるようにして、各切削チップ表面
にＴｉＮ層とＡｔＮ層を交互に積層した。尚、積層する
各ＴｉＮ層とＡｔＮ層の層厚はアーク電流量を調整して
制御し、被覆層全体の層厚は成膜時間によって制御した
。
又、比較のために通常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、上記と同
じ組成と形状の切削チップの表面上にＴｉＣ，ＴｉＮ５
ＴｉＯＮを組合せてなる複層の被覆層を形成し、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ＣＶＤ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ＴｉＣ，Ａｔ Ｏ等の被覆層
を形成した被覆切削チップ試料も用意した。
放電を用いたイオンブレーティング法により、上記と同
じ組成と形状の切削チップの表面上にＴｉＣ，ＴｉＮ５
ＴｉＯＮを組合せてなる複層の被覆層を形成し、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ＣＶＤ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ＴｉＣ，Ａｔ Ｏ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表の条件による連続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表の条件による連続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
第
表
上記の結果から、本発明例の被覆切削チップ試料は、速
読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。
読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優
れた耐摩耗性と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０ １゜ 手 事件の表示 平成 年 統 特 補 許 正 書 願 （自発） 第２５４４９２号′ ＆ 補正をする者 事件との関係
れた耐摩耗性と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０ １゜ 手 事件の表示 平成 年 統 特 補 許 正 書 願 （自発） 第２５４４９２号′ ＆ 補正をする者 事件との関係
Claims (1)
- （１）切削工具又は耐摩工具からなる母材の表面に、層
厚０．０１〜０．２μｍのＴｉＮ層とＡｌＮ層を交互に
１０層以上積層して全体の層厚０．５〜８μｍの被覆層
を設けたことを特徴とする切削・耐摩工具用表面被覆超
硬部材。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25449289A JP2861113B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 |
| PCT/JP1990/001258 WO1991005076A1 (fr) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Element dur revêtu en surface pour outils de coupe et pour outils resistant a l'abrasion |
| EP90914429A EP0446375B1 (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Surface-coated hard member for cutting and abrasion-resistant tools |
| DE69008511T DE69008511T2 (de) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Oberflächenbeschichtete hartwerkstoffe für schneidende und verschleissfeste werkzeuge. |
| US07/691,020 US5266389A (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Surface-coated hard material for cutting tools or wear resistance tools |
| KR9170538A KR940002749B1 (en) | 1989-09-29 | 1991-05-29 | Surface-coated hard member for cutting and abrasion-resistant tods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25449289A JP2861113B2 (ja) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03120353A true JPH03120353A (ja) | 1991-05-22 |
| JP2861113B2 JP2861113B2 (ja) | 1999-02-24 |
Family
ID=17265808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25449289A Expired - Lifetime JP2861113B2 (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) | JP2861113B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061884A1 (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation | Surface coated cutting tool member having hard coating layer exhibiting excellent abrasion resistance in high-speed cutting, and method for forming said hard coating layer on surface of cutting tool |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005099945A1 (ja) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 表面被覆切削工具 |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25449289A patent/JP2861113B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003061884A1 (en) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation | Surface coated cutting tool member having hard coating layer exhibiting excellent abrasion resistance in high-speed cutting, and method for forming said hard coating layer on surface of cutting tool |
| US7094479B2 (en) | 2002-01-21 | 2006-08-22 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation | Surface-coated cutting tool member having hard coating layer exhibiting superior wear resistance during high speed cutting operation and method for forming hard coating layer on surface of cutting tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2861113B2 (ja) | 1999-02-24 |
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