JPH0360901A - 密着性のすぐれた硬質被覆層を有する表面被覆切削工具部材 - Google Patents
密着性のすぐれた硬質被覆層を有する表面被覆切削工具部材Info
- Publication number
- JPH0360901A JPH0360901A JP19595989A JP19595989A JPH0360901A JP H0360901 A JPH0360901 A JP H0360901A JP 19595989 A JP19595989 A JP 19595989A JP 19595989 A JP19595989 A JP 19595989A JP H0360901 A JPH0360901 A JP H0360901A
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- Japan
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- coating layer
- hard coating
- cutting tool
- coated cutting
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- Pending
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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。
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、硬質被覆層の切削加工時における剥離発生
がなく、著しく長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮す
る表面被覆切削工具部材に関するものである。
がなく、著しく長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮す
る表面被覆切削工具部材に関するものである。
従来、一般に、例えばＡＩおよびＡｇ合金やＣｕおよび
Ｃｕ合金などの切削に、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、例えば特開昭５８−９
１１００号公報に記載されるような熱フイラメント法や
、特開昭５８−１１０４９４９号公報に記載されるよう
なマイクロ波無極放電法などの気相合成法を用いて、人
工ダイヤモンド被覆層を３〜７μｍの平均層厚で形成し
てなる表面被覆切削工具部材が用いられている。
Ｃｕ合金などの切削に、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、例えば特開昭５８−９
１１００号公報に記載されるような熱フイラメント法や
、特開昭５８−１１０４９４９号公報に記載されるよう
なマイクロ波無極放電法などの気相合成法を用いて、人
工ダイヤモンド被覆層を３〜７μｍの平均層厚で形成し
てなる表面被覆切削工具部材が用いられている。
しかし、近年、切削の高速化および省力化に伴ない、高
速切削や、高送りおよび高切込みなどの重切削などの苛
酷な条件下での切削が余儀なくされる傾向にあるが、上
記の従来表面被覆切削工具部材は、これを構成するＷＣ
Ｃ超超硬合金基体熱膨張係数が４，０〜６．５ｘｌＯ’
／℃であるのに対して、人工ダイヤモンド被覆層のそれ
が１．１８Ｘ１０’／’Ｃであるように、これら両者の
間には大きな熱膨張係数差があるために、特に上記の苛
酷な条件下での切削では、この大きな熱膨張係数の差が
原因で人工ダイヤモンド被覆層には剥離が発生し易くな
り、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
速切削や、高送りおよび高切込みなどの重切削などの苛
酷な条件下での切削が余儀なくされる傾向にあるが、上
記の従来表面被覆切削工具部材は、これを構成するＷＣ
Ｃ超超硬合金基体熱膨張係数が４，０〜６．５ｘｌＯ’
／℃であるのに対して、人工ダイヤモンド被覆層のそれ
が１．１８Ｘ１０’／’Ｃであるように、これら両者の
間には大きな熱膨張係数差があるために、特に上記の苛
酷な条件下での切削では、この大きな熱膨張係数の差が
原因で人工ダイヤモンド被覆層には剥離が発生し易くな
り、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来表面被覆切削工具部材に着目し、これを構成する人
工ダイヤモンド被覆層の剥離を防止すべく研究を行なっ
た結果、通常の気相合成法により人工ダイヤモンド層を
形成するに際して、例えば反応混合ガス組成や反応容器
内雰囲気圧力などを調整することにより基体表面にはダ
イヤモンド層や非晶質炭素層を任意に形成することがで
きるが、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に形成される硬質被
覆層を、平均層厚で０．１〜１μｓの人工ダイヤモンド
薄層と同じ＜０．１〜１μの非晶質炭素薄層のそれぞれ
２層以上、合計４層以上の交互積層とすると、この交互
積層構造の硬質被覆層は、これを構成する相対的に大き
な、例えば５．４Ｘ １０’／℃の熱膨張係数を有する
非晶質炭素薄膜の作用によって、ＷＣＣ超超硬合金もつ
熱膨張係数に近似する熱膨張係数をもつようになること
から、切削時の高温加熱条件下でも剥離せず、密着性の
すぐれたものとなり、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。
従来表面被覆切削工具部材に着目し、これを構成する人
工ダイヤモンド被覆層の剥離を防止すべく研究を行なっ
た結果、通常の気相合成法により人工ダイヤモンド層を
形成するに際して、例えば反応混合ガス組成や反応容器
内雰囲気圧力などを調整することにより基体表面にはダ
イヤモンド層や非晶質炭素層を任意に形成することがで
きるが、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に形成される硬質被
覆層を、平均層厚で０．１〜１μｓの人工ダイヤモンド
薄層と同じ＜０．１〜１μの非晶質炭素薄層のそれぞれ
２層以上、合計４層以上の交互積層とすると、この交互
積層構造の硬質被覆層は、これを構成する相対的に大き
な、例えば５．４Ｘ １０’／℃の熱膨張係数を有する
非晶質炭素薄膜の作用によって、ＷＣＣ超超硬合金もつ
熱膨張係数に近似する熱膨張係数をもつようになること
から、切削時の高温加熱条件下でも剥離せず、密着性の
すぐれたものとなり、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、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に、気相合成法により形
成した平均層厚＝０．１〜１μｍの人工ダイヤモンド薄
層と同じ＜０．１〜ＩＪＥｏの非晶質炭素薄層のそれぞ
れ２層以上、合計４層以上の交互積層からなる硬質被覆
層を形成してなる密着性のすぐれた硬質被覆層を有する
表面被覆切削工具部材に特徴を有するものである。
て、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に、気相合成法により形
成した平均層厚＝０．１〜１μｍの人工ダイヤモンド薄
層と同じ＜０．１〜ＩＪＥｏの非晶質炭素薄層のそれぞ
れ２層以上、合計４層以上の交互積層からなる硬質被覆
層を形成してなる密着性のすぐれた硬質被覆層を有する
表面被覆切削工具部材に特徴を有するものである。
なお、この発明の表面被覆切削工具部材において、人工
ダイヤモンド薄層および非晶質炭素薄層の平均層厚をそ
れぞれ０．１〜１部としたのは、前者の平均層厚が０，
１−未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することが
できず、また後者の平均層厚が０．ｂｓ未満では硬質被
覆層の熱膨張係数の向上効果が不十分であり、この熱膨
張係数の向上効果はこれらの交互積層数によっても影響
され、それぞれ２層以上、合計４層以上にしなければ確
実に確保することができないものであり、一方、平均層
厚がそれぞれ１ｕｎを越えると、人工ダイヤモンド薄層
では、これのもつ相対的に小さな熱膨張係数が硬質被覆
層に影響を及ぼすようになり、硬質被覆層に層間剥離が
発生し易くなり、また非晶質炭素薄膜では硬質被覆層の
耐摩耗性が低下するようになるという理由にもとづくも
のである。
ダイヤモンド薄層および非晶質炭素薄層の平均層厚をそ
れぞれ０．１〜１部としたのは、前者の平均層厚が０，
１−未満では所望のすぐれた耐摩耗性を確保することが
できず、また後者の平均層厚が０．ｂｓ未満では硬質被
覆層の熱膨張係数の向上効果が不十分であり、この熱膨
張係数の向上効果はこれらの交互積層数によっても影響
され、それぞれ２層以上、合計４層以上にしなければ確
実に確保することができないものであり、一方、平均層
厚がそれぞれ１ｕｎを越えると、人工ダイヤモンド薄層
では、これのもつ相対的に小さな熱膨張係数が硬質被覆
層に影響を及ぼすようになり、硬質被覆層に層間剥離が
発生し易くなり、また非晶質炭素薄膜では硬質被覆層の
耐摩耗性が低下するようになるという理由にもとづくも
のである。
つぎに、この発明の表面被覆切削工具部材を実施例によ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
まず、ＷＣＣ超超硬合金基体して、重量％で、ＷＣ−１
％ＴａＣ−６％Ｃｏの組成、４．６×１０’／ ”Ｃの
熱膨張係数、およびＩＳＯ規格Ｓ Ｐ Ｇ Ｎ １２０
３０８の形状をもったスローアウェイチップを用意し、
これらチップの表面に、特開昭５８−９１１００号公報
記載の熱フイラメント法を用い、反応容器：外径１２０
ｍμｍの石英管、反応混合ガス組成：容量割合で、ＣＨ
４／Ｈ２−５〜１５／１０００、 熱電子放射材（金属Ｗ製フィラメント）の加熱温度：
２０００℃、 反応容器内の雰囲気圧力＝２５〜６０ｔｏｒｒ、熱電子
放射材とチップ表面間の距離：３５叩、熱電子放射材に
よるチップ表面加熱温度；８５０℃、の条件で、それぞ
れ第１表に示される層厚および層数の人工ダイヤモンド
薄層と非晶質炭素薄層からなる硬質被覆層を形成するこ
とにより本発明表面被覆切削工具部材（以下本発明被覆
切削チップという）１〜５、および硬質被覆層の構成が
この発明の範囲から外れた比較表面被覆切削工具部材（
以下比較被覆切削チップという）１〜６をそれぞれ製造
し、さらに非晶質炭素薄層の形成を行なわず、人工ダイ
ヤモンド単層を形成してなる従来表面被覆切削工具部材
（以下従来被覆切削チップという）を製造した。
％ＴａＣ−６％Ｃｏの組成、４．６×１０’／ ”Ｃの
熱膨張係数、およびＩＳＯ規格Ｓ Ｐ Ｇ Ｎ １２０
３０８の形状をもったスローアウェイチップを用意し、
これらチップの表面に、特開昭５８−９１１００号公報
記載の熱フイラメント法を用い、反応容器：外径１２０
ｍμｍの石英管、反応混合ガス組成：容量割合で、ＣＨ
４／Ｈ２−５〜１５／１０００、 熱電子放射材（金属Ｗ製フィラメント）の加熱温度：
２０００℃、 反応容器内の雰囲気圧力＝２５〜６０ｔｏｒｒ、熱電子
放射材とチップ表面間の距離：３５叩、熱電子放射材に
よるチップ表面加熱温度；８５０℃、の条件で、それぞ
れ第１表に示される層厚および層数の人工ダイヤモンド
薄層と非晶質炭素薄層からなる硬質被覆層を形成するこ
とにより本発明表面被覆切削工具部材（以下本発明被覆
切削チップという）１〜５、および硬質被覆層の構成が
この発明の範囲から外れた比較表面被覆切削工具部材（
以下比較被覆切削チップという）１〜６をそれぞれ製造
し、さらに非晶質炭素薄層の形成を行なわず、人工ダイ
ヤモンド単層を形成してなる従来表面被覆切削工具部材
（以下従来被覆切削チップという）を製造した。
なお、本発明被覆切削チップ１〜５および比較被覆切削
チップ１〜６の硬質被覆層形成に際しては、反応脛合ガ
スの構成成分の相互割合や反応容器内の雰囲気圧力を調
整することにより、人工ダイヤモンド薄層から非晶質炭
素薄層へ、またこれとは逆の薄層への層形成切変えを行
なった。
チップ１〜６の硬質被覆層形成に際しては、反応脛合ガ
スの構成成分の相互割合や反応容器内の雰囲気圧力を調
整することにより、人工ダイヤモンド薄層から非晶質炭
素薄層へ、またこれとは逆の薄層への層形成切変えを行
なった。
つぎに、この結果得られた各種の被覆切削チップについ
て、硬質被覆層の熱膨張係数を測定すると共に、 被削材： ＡＮ−１２重塁％８１合金、切削速度： １
０００ｍ／Ｉｆｉｉｎ 。
て、硬質被覆層の熱膨張係数を測定すると共に、 被削材： ＡＮ−１２重塁％８１合金、切削速度： １
０００ｍ／Ｉｆｉｉｎ 。
切込み＝１．５關
送 リ： ０．２１１１ｍ／ ｒｅｖ、、の条件で
Ａｇ合金の乾式高速連続切削試験を行ない、切刃の逃げ
面摩耗幅が０．２ｍｍに至るまでの切削時間をδｐ１定
した。これらの測定結果を第１表に示した。
Ａｇ合金の乾式高速連続切削試験を行ない、切刃の逃げ
面摩耗幅が０．２ｍｍに至るまでの切削時間をδｐ１定
した。これらの測定結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発・明被覆切削チップ１
〜５は、いずれもこれを構成する硬質被覆層がＷＣＣ超
超硬合金基体もつ４．６Ｘ １０’／℃に近い熱膨張係
数をもつので、硬質被覆層に剥離発生がなく、人工ダイ
ヤモンド薄層のもつ高硬度によってすぐれた耐摩耗性を
長期に亘って発揮するのに対して、人工ダイヤモンド薄
層の層厚がこの発明の範囲から外れて薄い比較被覆切削
チップ１、人工ダイヤモンド薄層の層数がこの発明の範
囲から外れて１層の比較被覆切削チップ２、および非晶
質炭素薄層の層厚がこの発明の範囲から外れて厚い比較
被覆切削チップ３は十分な耐摩耗性を示さず、また非晶
質炭素薄膜の層厚がこの発明の範囲から外れて薄い比較
被覆切削チップ４、非晶質炭素薄層の層数がこの発明の
範囲から外れて１層の比較被覆切削チップ５、および人
工ダイヤモンド薄層の層厚がこの発明の範囲から外れて
厚い比較被覆切削チップ６、さらに硬質被覆層が人工ダ
イヤモンド単層からなる従来被覆切削チップは、いずれ
も硬質被覆層に剥離が発生し、短時間で使用寿命に至る
ことが明らかである。
〜５は、いずれもこれを構成する硬質被覆層がＷＣＣ超
超硬合金基体もつ４．６Ｘ １０’／℃に近い熱膨張係
数をもつので、硬質被覆層に剥離発生がなく、人工ダイ
ヤモンド薄層のもつ高硬度によってすぐれた耐摩耗性を
長期に亘って発揮するのに対して、人工ダイヤモンド薄
層の層厚がこの発明の範囲から外れて薄い比較被覆切削
チップ１、人工ダイヤモンド薄層の層数がこの発明の範
囲から外れて１層の比較被覆切削チップ２、および非晶
質炭素薄層の層厚がこの発明の範囲から外れて厚い比較
被覆切削チップ３は十分な耐摩耗性を示さず、また非晶
質炭素薄膜の層厚がこの発明の範囲から外れて薄い比較
被覆切削チップ４、非晶質炭素薄層の層数がこの発明の
範囲から外れて１層の比較被覆切削チップ５、および人
工ダイヤモンド薄層の層厚がこの発明の範囲から外れて
厚い比較被覆切削チップ６、さらに硬質被覆層が人工ダ
イヤモンド単層からなる従来被覆切削チップは、いずれ
も硬質被覆層に剥離が発生し、短時間で使用寿命に至る
ことが明らかである。
上述のように、この発明の表面被覆切削工具部材は、硬
質被覆層を構成する非晶質炭素薄層の人工ダイヤモンド
薄層との交互積層による熱膨張係数のＷＣＣ超超硬合金
基体の近接化、および人工ダイヤモンド薄層の非晶質炭
素薄層間の存在によるすぐれた耐摩耗性の確保によって
、硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた切削性能を著
しく長期に亘って発揮するのである。
質被覆層を構成する非晶質炭素薄層の人工ダイヤモンド
薄層との交互積層による熱膨張係数のＷＣＣ超超硬合金
基体の近接化、および人工ダイヤモンド薄層の非晶質炭
素薄層間の存在によるすぐれた耐摩耗性の確保によって
、硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた切削性能を著
しく長期に亘って発揮するのである。
出
廓
人
二 三菱金属株式会社
代
理
人
ω
田
和
夫
外１名
Claims (1)
- （１）炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、気相
合成法により形成した平均層厚：０．１〜１μｍの人工
ダイヤモンド薄層と、同じく平均層厚：０．１〜１μｍ
の非晶質炭素薄層のそれぞれ２層以上、合計４層以上の
交互積層からなる硬質被覆層を形成してなる密着性のす
ぐれた硬質被覆層を有する表面被覆切削工具部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19595989A JPH0360901A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 密着性のすぐれた硬質被覆層を有する表面被覆切削工具部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19595989A JPH0360901A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 密着性のすぐれた硬質被覆層を有する表面被覆切削工具部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0360901A true JPH0360901A (ja) | 1991-03-15 |
Family
ID=16349829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19595989A Pending JPH0360901A (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 密着性のすぐれた硬質被覆層を有する表面被覆切削工具部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0360901A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5271696A (en) * | 1991-04-08 | 1993-12-21 | Hilti Aktiengesellschaft | Tool bit for machining materials |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP19595989A patent/JPH0360901A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5271696A (en) * | 1991-04-08 | 1993-12-21 | Hilti Aktiengesellschaft | Tool bit for machining materials |
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