JPH04183877A - 硬質被覆層がすぐれた密着性を有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 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた密着性を有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Info
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- JPH04183877A JPH04183877A JP31319690A JP31319690A JPH04183877A JP H04183877 A JPH04183877 A JP H04183877A JP 31319690 A JP31319690 A JP 31319690A JP 31319690 A JP31319690 A JP 31319690A JP H04183877 A JPH04183877 A JP H04183877A
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- coating layer
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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。
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、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通常の化学蒸着法（ＣＶＤ法）およ
び物理蒸着法（ＰＶＤ法）で形成される硬質被覆層の前
記基体表面に対する密着性の著しくすぐれた表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製切削工具製造法に関するものである。
硬合金基体の表面に通常の化学蒸着法（ＣＶＤ法）およ
び物理蒸着法（ＰＶＤ法）で形成される硬質被覆層の前
記基体表面に対する密着性の著しくすぐれた表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製切削工具製造法に関するものである。
従来、一般に、例えば特開昭５５−１５４５６２号公報
や特開昭５８−６７８６１号公報などに記載される通り
、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に、ＣＶＤ法やＰＶＤ法を
用いて、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒
酸化物、並びに酸化アルミニウム（以下、それぞれＴｉ
ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ。
や特開昭５８−６７８６１号公報などに記載される通り
、ＷＣＣ超超硬合金基体表面に、ＣＶＤ法やＰＶＤ法を
用いて、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒
酸化物、並びに酸化アルミニウム（以下、それぞれＴｉ
ｃ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ。
ＴｉＣＮ０．およびＡｌ２Ｏ３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硬質被覆層を形成す
ることにより表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具製造
する方法は良く知られるところである。
単層または２種以上の複層からなる硬質被覆層を形成す
ることにより表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具製造
する方法は良く知られるところである。
一方、近年の切削工程の省力化および省エネルギー化に
伴ない、切削が高速化するばかりでなく、高送りや高切
込みといった重切削・が多用される傾向にあり、この結
果切削工具は苛酷な条件下での切削を増々強いられるこ
とになるが、上記の方法で製造された従来表面被覆ＷＣ
Ｃ超超硬合金製切削工具おいては、基体と硬質被覆層と
の密着性が十分でないために、これらの苛酷な条件下で
は硬質被覆層に剥離が発生し易く、必ずしも十分満足す
る切削性能を示さないのが現状である。
伴ない、切削が高速化するばかりでなく、高送りや高切
込みといった重切削・が多用される傾向にあり、この結
果切削工具は苛酷な条件下での切削を増々強いられるこ
とになるが、上記の方法で製造された従来表面被覆ＷＣ
Ｃ超超硬合金製切削工具おいては、基体と硬質被覆層と
の密着性が十分でないために、これらの苛酷な条件下で
は硬質被覆層に剥離が発生し易く、必ずしも十分満足す
る切削性能を示さないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、ＷＣＣ
超超硬合金基体表面対する硬質被覆層の密着性がさらに
一段と向上した表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具開
発すべく研究を行なった結果、ＷＣＣ超超硬合金基体表
面に、通常のＣＶＤ法やＰＶＤ法を用いて、まずＮｂ層
または炭化ニオブ（以下、ＮｂＣで示す）層をＯ，［１
５〜０．５μｍの厚さで蒸着形成し、さらに硬質被覆層
としてＴｉＣ−３＝ 層を蒸着形成し、この状態で、真空雰囲気や、Ｎ２また
はＡ「雰囲気などの非酸化性雰囲気中、温度：９００〜
１３００℃に所定時間保持の条件で熱処理を施すと、上
記Ｎｂ層またはＮｂＣ層とＴｉＣ層との間に拡散反応が
起って、少なくとも基体表面との界面部に、著しく硬質
のＴｉ とＮｂの複合炭化物（以下、（Ｔ ｉ、 Ｎｂ
） Ｃで示す）を主体とした拡散層が形成されるように
なり、この硬質拡散層は、基体表面、さらに上記の硬質
被覆層との密着性に著しくすぐれているので、切削工具
が苛酷な条件下で実用に供されても硬質被覆層に剥離が
発生することなく、著しく長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するという研究結果を得たのである。
超超硬合金基体表面対する硬質被覆層の密着性がさらに
一段と向上した表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具開
発すべく研究を行なった結果、ＷＣＣ超超硬合金基体表
面に、通常のＣＶＤ法やＰＶＤ法を用いて、まずＮｂ層
または炭化ニオブ（以下、ＮｂＣで示す）層をＯ，［１
５〜０．５μｍの厚さで蒸着形成し、さらに硬質被覆層
としてＴｉＣ−３＝ 層を蒸着形成し、この状態で、真空雰囲気や、Ｎ２また
はＡ「雰囲気などの非酸化性雰囲気中、温度：９００〜
１３００℃に所定時間保持の条件で熱処理を施すと、上
記Ｎｂ層またはＮｂＣ層とＴｉＣ層との間に拡散反応が
起って、少なくとも基体表面との界面部に、著しく硬質
のＴｉ とＮｂの複合炭化物（以下、（Ｔ ｉ、 Ｎｂ
） Ｃで示す）を主体とした拡散層が形成されるように
なり、この硬質拡散層は、基体表面、さらに上記の硬質
被覆層との密着性に著しくすぐれているので、切削工具
が苛酷な条件下で実用に供されても硬質被覆層に剥離が
発生することなく、著しく長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するという研究結果を得たのである。
この発明は、上記の研究結果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、 Ｎｂ層またはＮｂＣ層を０．０５〜０．５μｍの厚さで
蒸着形成した後、さらに硬質被覆層としてＴｉＣ層を蒸
着形成し、ついで、これに、 非酸化性雰囲気中、温度：９００〜Ｉ ３０ Ｄ ℃に
所定時間保持、 の条件で熱処理を施し、上記Ｎｂ層またはＮｂＣ層とＴ
ｉＣ層との間に拡散反応を起さしめて、少なくとも基体
表面との界面部に、（Ｔ ｉ、 Ｎｂ） Ｃ層を形成し
、 さらに、必要に応じて、Ｔｉｃ、ＴｉＮ。
であって、 ＷＣＣ超超硬合金基体表面に、 Ｎｂ層またはＮｂＣ層を０．０５〜０．５μｍの厚さで
蒸着形成した後、さらに硬質被覆層としてＴｉＣ層を蒸
着形成し、ついで、これに、 非酸化性雰囲気中、温度：９００〜Ｉ ３０ Ｄ ℃に
所定時間保持、 の条件で熱処理を施し、上記Ｎｂ層またはＮｂＣ層とＴ
ｉＣ層との間に拡散反応を起さしめて、少なくとも基体
表面との界面部に、（Ｔ ｉ、 Ｎｂ） Ｃ層を形成し
、 さらに、必要に応じて、Ｔｉｃ、ＴｉＮ。
Ｔ ｉ ＣＮ、 Ｔ ｉ ＣＮＯ，およびＡ Ｉ！ ２
０３のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる
硬質被覆層を蒸着形成するこ七により硬質被覆層がすぐ
れた密着性を有する表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工
具製造する方法に特徴を有するものである。
０３のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる
硬質被覆層を蒸着形成するこ七により硬質被覆層がすぐ
れた密着性を有する表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工
具製造する方法に特徴を有するものである。
なお、この発明の方法において、Ｎｂ層またはＮｂＣ層
の厚さを０．０５〜０．５μｍと限定したのは、その厚
さが０，０５μｍ未満では、密着性のすぐれた（Ｔ ｉ
、 Ｎｂ） Ｃの形成が不十分であり、一方その厚さが
０．５μｍを越えると、Ｎ６層またはＮｂＣ層を（Ｔｉ
、Ｎｂ）Ｃ層にするのに長時間を要し、実操業的でない
という理由によるものであり、また熱処理温度を９００
〜１３００°Ｃと定めたのは、その温度が９００℃未満
ではＮｂ層またはＮｂＣ層とＴｉＣ層の拡散反応が十分
に行なわれず、一方その温度が１３００℃を越えると、
結晶粒粗大化現象が現われるようになるという理由にも
とづくものである。
の厚さを０．０５〜０．５μｍと限定したのは、その厚
さが０，０５μｍ未満では、密着性のすぐれた（Ｔ ｉ
、 Ｎｂ） Ｃの形成が不十分であり、一方その厚さが
０．５μｍを越えると、Ｎ６層またはＮｂＣ層を（Ｔｉ
、Ｎｂ）Ｃ層にするのに長時間を要し、実操業的でない
という理由によるものであり、また熱処理温度を９００
〜１３００°Ｃと定めたのは、その温度が９００℃未満
ではＮｂ層またはＮｂＣ層とＴｉＣ層の拡散反応が十分
に行なわれず、一方その温度が１３００℃を越えると、
結晶粒粗大化現象が現われるようになるという理由にも
とづくものである。
つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。
る。
第１表に示される組成、並びにいずれもＣＩＳ規格ＳＮ
ＭＧ４３２の形状をもったＷＣＣ超超硬合金基体用意し
、これらの基体の表面に、通常のＣＶＤ法にて、反応ガ
スとして、ＮｂＣｌ５゜ＴｉＣ１、Ｈ、ＣＨ４，Ｎ、、
、Ｃｏ２． およびＡ１２Ｃ１３を用堕これら反応ガス
を適宜組合せて、まず第１表に示される厚さのＮｂ層ま
たはＮｂＣ層、ついでＴｉＣ層を形成した後、これに同
じく第１表に示される条件で熱処理を施し、前記Ｎｂ層
またはＮｂＣ層とＴｉＣ層との間に拡散反応を起さしめ
て、少なくとも基体表面との界面部に同じく第１表に示
される厚さの（Ｔ ｉ、 Ｎｂｌ Ｃを主体とした硬質
拡散層を形成し、引続いて、この上に同じく第１表に示
される組成および厚さの硬質被覆層を蒸着形成すること
により本発明法１〜１０を実施し、表面被覆ＷＣＣ超超
硬合金製切削工具以下、被覆切削工具という）をそれぞ
れ製造した。
ＭＧ４３２の形状をもったＷＣＣ超超硬合金基体用意し
、これらの基体の表面に、通常のＣＶＤ法にて、反応ガ
スとして、ＮｂＣｌ５゜ＴｉＣ１、Ｈ、ＣＨ４，Ｎ、、
、Ｃｏ２． およびＡ１２Ｃ１３を用堕これら反応ガス
を適宜組合せて、まず第１表に示される厚さのＮｂ層ま
たはＮｂＣ層、ついでＴｉＣ層を形成した後、これに同
じく第１表に示される条件で熱処理を施し、前記Ｎｂ層
またはＮｂＣ層とＴｉＣ層との間に拡散反応を起さしめ
て、少なくとも基体表面との界面部に同じく第１表に示
される厚さの（Ｔ ｉ、 Ｎｂｌ Ｃを主体とした硬質
拡散層を形成し、引続いて、この上に同じく第１表に示
される組成および厚さの硬質被覆層を蒸着形成すること
により本発明法１〜１０を実施し、表面被覆ＷＣＣ超超
硬合金製切削工具以下、被覆切削工具という）をそれぞ
れ製造した。
また、比較の目的で、上記熱処理を行なわない以外は同
一の条件で従来法１〜１０を行ない、同じく被覆切削工
具を製造した。
一の条件で従来法１〜１０を行ない、同じく被覆切削工
具を製造した。
ついで、この結果得られた各種の被覆切削工具について
、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ： ＨＢ２７０）、切削
速度：ｌ３０ｍ／ｍｉｎ。
、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ： ＨＢ２７０）、切削
速度：ｌ３０ｍ／ｍｉｎ。
送 リ： ０．７ｍｍ／ 「ｅｖ。
切込み：２ｍｍ。
切削時間：２０分、
の条件での乾式高進り切削試験、並びに、被削材：Ｆｅ
１２（硬さ：ＨＢ１４０）、切削速度： ３００ｍ ／
ｍｉｎ。
１２（硬さ：ＨＢ１４０）、切削速度： ３００ｍ ／
ｍｉｎ。
送 リ： ０．２５ｍｍ／ ｒｅｖ。
第 ２ 表
切込み：２ｍｍ。
切削時間＝２０分、
の条件での乾式高速切削試験を行ない、それぞれ切刃の
逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定した。これらの
測定結果を第２表に示した。
逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定した。これらの
測定結果を第２表に示した。
第２表に示される結果から、本発明法１〜１０により製
造された被覆切削工具は、いずれも苛酷な切削条件とな
る高送り切削および高速切削にもかかわらず、硬質被覆
層の基体表面に対する密着性が（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体
とする硬質拡散層の形成によってきわめて強固なものに
なっているので、硬質被覆層に剥離の発生がなく、すぐ
れた耐摩耗性を示すのに対して、従来法１〜ｌＯにより
製造された被覆切削工具は、いずれも硬質被覆層の基体
表面に対する密着性不足が原因で切刃に剥離が発生し、
比較的短かい時間で使用寿命に至ることが明らかである
。
造された被覆切削工具は、いずれも苛酷な切削条件とな
る高送り切削および高速切削にもかかわらず、硬質被覆
層の基体表面に対する密着性が（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体
とする硬質拡散層の形成によってきわめて強固なものに
なっているので、硬質被覆層に剥離の発生がなく、すぐ
れた耐摩耗性を示すのに対して、従来法１〜ｌＯにより
製造された被覆切削工具は、いずれも硬質被覆層の基体
表面に対する密着性不足が原因で切刃に剥離が発生し、
比較的短かい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、この発明の方法によれば、少なくとも基
体表面との界面部に形成された（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体
とする硬質拡散層の存在によって硬質被覆層がＷＣＣ超
超硬合金基体表面に強固に結合した表面被覆ＷＣＣ超超
硬合金製切削工具製造することができ、したがって、こ
の表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具、これを高速切
削や重切削などの苛酷な条件下での切削に用いても切刃
に剥離などの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能
を発揮するなど工業上有用な効果をもたらすものである
。
体表面との界面部に形成された（Ｔｉ、Ｎｂ）Ｃを主体
とする硬質拡散層の存在によって硬質被覆層がＷＣＣ超
超硬合金基体表面に強固に結合した表面被覆ＷＣＣ超超
硬合金製切削工具製造することができ、したがって、こ
の表面被覆ＷＣＣ超超硬合金製切削工具、これを高速切
削や重切削などの苛酷な条件下での切削に用いても切刃
に剥離などの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能
を発揮するなど工業上有用な効果をもたらすものである
。
Claims (2)
- （１）炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、Ｎｂ
層または炭化ニオブ層を０．０５〜０．５μｍの厚さで
蒸着形成した後、さらに、硬質被覆層として炭化チタン
層を蒸着形成し、 ついで、これに、 非酸化性雰囲気中、温度：９００〜１３００℃に所定時
間保持、 の条件で熱処理を施し、上記Ｎｂ層または炭化ニオブ層
と炭化チタン層とを拡散反応せしめて、少なくとも上記
基体表面との界面部に、ＴｉとＮｂの複合炭化物を主体
とする硬質拡散層を形成することを特徴とする硬質被覆
層がすぐれた密着性を有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）炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、Ｎｂ
層または炭化ニオブ層を０．０５〜０．５μｍの厚さで
蒸着形成した後、さらに、硬質被覆層として炭化チタン
層を蒸着形成し、 っいで、これに、 非酸化性雰囲気中、温度：９００〜１３００℃に所定時
間保持、 の条件で熱処理を施し、上記Ｎｂ層または炭化ニオブ層
と炭化チタン層とを拡散反応せしめて、少なくとも上記
基体表面との界面部に、ＴｉとＮｂの複合炭化物を主体
とする硬質拡散層を形成し、さらに、引続いて、Ｔｉの
炭化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物、並びに
酸化アルミニウムのうちの１種の単層または２種以上の
複層からなる硬質被覆層を形成することを特徴とする硬
質被覆層がすぐれた密着性を有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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31319690A JPH04183877A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 硬質被覆層がすぐれた密着性を有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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31319690A JPH04183877A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 硬質被覆層がすぐれた密着性を有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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04183877A true JPH04183877A (ja) | 1992-06-30 |
Family
ID=18038262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31319690A Pending JPH04183877A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 硬質被覆層がすぐれた密着性を有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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04183877A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1253124A1 (en) * | 2001-04-17 | 2002-10-30 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP31319690A patent/JPH04183877A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1253124A1 (en) * | 2001-04-17 | 2002-10-30 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same |
| US6589602B2 (en) | 2001-04-17 | 2003-07-08 | Toshiba Tungaloy Co., Ltd. | Highly adhesive surface-coated cemented carbide and method for producing the same |
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