JPH04201002A - 表面被覆サーメット製切削工具 - Google Patents
表面被覆サーメット製切削工具Info
- Publication number
- JPH04201002A JPH04201002A JP32825390A JP32825390A JPH04201002A JP H04201002 A JPH04201002 A JP H04201002A JP 32825390 A JP32825390 A JP 32825390A JP 32825390 A JP32825390 A JP 32825390A JP H04201002 A JPH04201002 A JP H04201002A
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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て示す)超超
硬合金または炭窒化チタン(以下TiCNて示す)基サ
ーメットからなる基体の表面に、物理蒸着法にて形成さ
れた耐摩耗性のすぐれたTi とAlの複合窒化物〔以
下、(Ti゜AA’)Nで示す〕被覆層の前記基体表面
に対する密着性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工
具に関するものである。
硬合金または炭窒化チタン(以下TiCNて示す)基サ
ーメットからなる基体の表面に、物理蒸着法にて形成さ
れた耐摩耗性のすぐれたTi とAlの複合窒化物〔以
下、(Ti゜AA’)Nで示す〕被覆層の前記基体表面
に対する密着性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工
具に関するものである。
従来、例えば特開昭62−56565号公報に記載され
る通り、WCC超超硬合金高速度工具鋼なとで構成され
た基体の表面に、物理蒸着法を用いて、耐摩耗性のすく
れたTIとAlの複合窒化物〔以下、(Ti、AA’)
Nで示す〕からなる硬質被覆層を形成してなる表面被覆
切削工具が提案されている。
る通り、WCC超超硬合金高速度工具鋼なとで構成され
た基体の表面に、物理蒸着法を用いて、耐摩耗性のすく
れたTIとAlの複合窒化物〔以下、(Ti、AA’)
Nで示す〕からなる硬質被覆層を形成してなる表面被覆
切削工具が提案されている。
一方、近年の切削機械の高性能化はめざましく、これに
伴ない、より速い速度での切削や、より一段の高切込み
あるいは高送りなどの重切削が行なわれる状況にあるか
、このような苛酷な切削条件下では、上記の従来表面被
覆切削工具においては、(Ti、Al)N被覆層の基体
表面に対する密着性が十分てないために、これに満足に
対応することができないのが現状である。
伴ない、より速い速度での切削や、より一段の高切込み
あるいは高送りなどの重切削が行なわれる状況にあるか
、このような苛酷な切削条件下では、上記の従来表面被
覆切削工具においては、(Ti、Al)N被覆層の基体
表面に対する密着性が十分てないために、これに満足に
対応することができ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、上記の
従来表面被覆切削工具に着目し、(Ti゜Al)N被覆
層の基体表面に対する密着性を向上せしめるべく研究を
行なった結果、基体をWCC超超硬合金よびTiCN基
サーメットに特定した上で、この基体の表面に、物理蒸
着法にて形成した窒化チタン(以下TiNで示す)被覆
層を介して、上記の耐摩耗性のすぐれた(Ti、AA’
)N被覆層を形成すると、前記TiN被覆層の前記基体
および(Ti、Al )N被覆層に対する密着性が著し
く高いものであることから、苛酷な条件での切削に供し
ても(Ti、AA’)N被覆層に剥離の発生がなく、す
ぐれた切削性能を長期に亘って発揮するようになり、さ
らにこの上に同じく物理蒸着法を用いてTiNを被覆す
ると、耐欠損性が一段と向上するようになるという研究
結果を得たのである。
従来表面被覆切削工具に着目し、(Ti゜Al)N被覆
層の基体表面に対する密着性を向上せしめるべく研究を
行なった結果、基体をWCC超超硬合金よびTiCN基
サーメットに特定した上で、この基体の表面に、物理蒸
着法にて形成した窒化チタン(以下TiNで示す)被覆
層を介して、上記の耐摩耗性のすぐれた(Ti、AA’
)N被覆層を形成すると、前記TiN被覆層の前記基体
および(Ti、Al )N被覆層に対する密着性が著し
く高いものであることから、苛酷な条件での切削に供し
ても(Ti、AA’)N被覆層に剥離の発生がなく、す
ぐれた切削性能を長期に亘って発揮するようになり、さ
らにこの上に同じく物理蒸着法を用いてTiNを被覆す
ると、耐欠損性が一段と向上するようになるという研究
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超超硬合金たはTiCN基サーメットからなる基
体の表面に、 平均層厚で01〜1μmのTiNからなる密着性物理蒸
着被覆層を介して、 平均層厚で05〜5μmの(Ti、Ajl’)Nからな
る耐摩耗性物理蒸着被覆層を形成し、 さらに、必要に応じて、その上に同じく平均層厚で0.
1〜3μ口のTiNからなる耐欠損性物理蒸着被覆層を
形成してなる表面被覆サーメット製切削工具に特徴を有
するものである。
であって、 WCC超超硬合金たはTiCN基サーメットからなる基
体の表面に、 平均層厚で01〜1μmのTiNからなる密着性物理蒸
着被覆層を介して、 平均層厚で05〜5μmの(Ti、Ajl’)Nからな
る耐摩耗性物理蒸着被覆層を形成し、 さらに、必要に応じて、その上に同じく平均層厚で0.
1〜3μ口のTiNからなる耐欠損性物理蒸着被覆層を
形成してなる表面被覆サーメット製切削工具に特徴を有
するものである。
つぎに、この発明の切削工具において、これを構成する
被覆層の平均層厚を上記の通りに限定した理由を説明す
る。
被覆層の平均層厚を上記の通りに限定した理由を説明す
る。
(a) 密着性物理蒸着被覆層
このTiN被覆層には、上記の通り基体および(Ti、
A7りN被覆層に対して強固に接合し、苛酷な切削条件
下でも(Ti、A7りN被覆層の剥離を防止する作用が
あるが、その平均層厚が0.1μm未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方その平均層厚が1μmを越
えても前記作用により一層の向上効果が得られないこと
から、経済性も考慮して、その平均層厚を01〜1μm
と定めた。
A7りN被覆層に対して強固に接合し、苛酷な切削条件
下でも(Ti、A7りN被覆層の剥離を防止する作用が
あるが、その平均層厚が0.1μm未満では前記作用に
所望の効果が得られず、一方その平均層厚が1μmを越
えても前記作用により一層の向上効果が得られないこと
から、経済性も考慮して、その平均層厚を01〜1μm
と定めた。
(b) 耐摩耗性物理蒸着被覆層
この(Ti、Al)N被覆層は、きわめて硬質であり、
これの形成によって耐摩耗性か著しく向上するようにな
るが、その平均層厚が05μm未満ては所望のすぐれた
耐摩耗性を確保することができず、一方その平均層厚が
5μmを越えると、チッピング(微小欠け)が発生し易
くなることから、その平均層厚を05〜5μmと定めた
。
これの形成によって耐摩耗性か著しく向上するようにな
るが、その平均層厚が05μm未満ては所望のすぐれた
耐摩耗性を確保することができず、一方その平均層厚が
5μmを越えると、チッピング(微小欠け)が発生し易
くなることから、その平均層厚を05〜5μmと定めた
。
なお、(Ti、Al)Nを組成式・ (T + XA
l + −X ) Nて現わした場合、Xの値を025
〜095とするのがよく、これは、Xの値が025未満
になると被覆層に急激な硬さ低下が起り、十分な耐摩耗
性を得ることができなくなり、一方Xの値が0.95を
越えると高温耐酸化性が低下し、特に切刃の逃げ面摩耗
か進行するようになるという理由によるものである。
l + −X ) Nて現わした場合、Xの値を025
〜095とするのがよく、これは、Xの値が025未満
になると被覆層に急激な硬さ低下が起り、十分な耐摩耗
性を得ることができなくなり、一方Xの値が0.95を
越えると高温耐酸化性が低下し、特に切刃の逃げ面摩耗
か進行するようになるという理由によるものである。
(c) 耐欠損性物理蒸着被覆層
最外層に形成されるTiN被覆層には切刃の耐欠損性を
改善する作用かあるので必要に応じて形成されるが、そ
の平均層厚が01μm未満では所望の耐欠損性向上効果
は得られず、一方その平均層厚が3μmを越えても耐欠
損性により一層の向上効果が現われないことから、その
平均層厚を0.1〜3μmと定めた。
改善する作用かあるので必要に応じて形成されるが、そ
の平均層厚が01μm未満では所望の耐欠損性向上効果
は得られず、一方その平均層厚が3μmを越えても耐欠
損性により一層の向上効果が現われないことから、その
平均層厚を0.1〜3μmと定めた。
つぎに、この発明の表面被覆サーメット製切削工具を実
施例により具体的に説明する。
施例により具体的に説明する。
いずれも通常の粉末冶金法で製造され、かつそれぞれ第
1表に示される成分組成をもったWCC超超硬合金基体
よびTiCN基サーメット基体を用意し、これら基体を
、物理蒸着装置の1種であるアーク放電型イオンブレー
ティング装置の基板上に載置し、まず、 陰 極 :純Ti。
1表に示される成分組成をもったWCC超超硬合金基体
よびTiCN基サーメット基体を用意し、これら基体を
、物理蒸着装置の1種であるアーク放電型イオンブレー
ティング装置の基板上に載置し、まず、 陰 極 :純Ti。
反応雰囲気: I XIO(or+のN2、基板印加電
圧・−400V、 陰極電流: ll0A。
圧・−400V、 陰極電流: ll0A。
の条件でTiNの物理蒸着を行ない、反応時間にて層厚
を調節して、それぞれ第1表に示される平均層厚の密着
性物理蒸着被覆層(TiN被覆層)を形成し、 ついで、陰極として、Al含有量を5〜75重量%の範
囲内で種々変化させた各種のTi−AA’合金を用いる
以外は同一の条件で、(Ti、Al)Nの物理蒸着を行
ない、同様に反応時間にて層厚を調整し、かつTi−A
A’合金中のAl含有量にてTiとAlの割合を変化さ
せて、それぞれ第1表に示される組成および平均層厚の
耐摩耗性物理蒸着被覆層〔(Ti、Al)N被覆層〕を
形成し、さらに必要に応して、再び陰極として純Tiを
用い、上記の条件と同し条件てTiNの物理蒸着を行な
い、それぞれ第1表に示される平均層厚の耐欠損性物理
蒸着被覆層(TiN被覆層)を形成することにより、I
SO規格S P G N 1204Hまたは同5EEN
1203G8AFTNのチップ形状をもった本発明表面
被覆サーメット製切削工具(以下本発明被覆切削工具と
いう)1〜35をそれぞれ製造した。
を調節して、それぞれ第1表に示される平均層厚の密着
性物理蒸着被覆層(TiN被覆層)を形成し、 ついで、陰極として、Al含有量を5〜75重量%の範
囲内で種々変化させた各種のTi−AA’合金を用いる
以外は同一の条件で、(Ti、Al)Nの物理蒸着を行
ない、同様に反応時間にて層厚を調整し、かつTi−A
A’合金中のAl含有量にてTiとAlの割合を変化さ
せて、それぞれ第1表に示される組成および平均層厚の
耐摩耗性物理蒸着被覆層〔(Ti、Al)N被覆層〕を
形成し、さらに必要に応して、再び陰極として純Tiを
用い、上記の条件と同し条件てTiNの物理蒸着を行な
い、それぞれ第1表に示される平均層厚の耐欠損性物理
蒸着被覆層(TiN被覆層)を形成することにより、I
SO規格S P G N 1204Hまたは同5EEN
1203G8AFTNのチップ形状をもった本発明表面
被覆サーメット製切削工具(以下本発明被覆切削工具と
いう)1〜35をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、上記の密着性物理蒸着被覆層およ
び耐欠損性物理蒸着被覆層の形成を行なわない以外は、
同一の条件で同じく第1表に示される組成および平均層
厚の耐摩耗性物理蒸着被覆層((Ti、AA )N被覆
層〕だけを形成することにより従来表面被覆サーメット
製切削工具(以下従来被覆切削工具という)1〜12を
製造した。
び耐欠損性物理蒸着被覆層の形成を行なわない以外は、
同一の条件で同じく第1表に示される組成および平均層
厚の耐摩耗性物理蒸着被覆層((Ti、AA )N被覆
層〕だけを形成することにより従来表面被覆サーメット
製切削工具(以下従来被覆切削工具という)1〜12を
製造した。
つぎに、この結果得られた各種の切削工具について、
A、チップ形状・S P G N 120408被削材
: SNCM439(Ni −Ct −MO鋼)の丸棒
、 切削速度:180m/min。
: SNCM439(Ni −Ct −MO鋼)の丸棒
、 切削速度:180m/min。
送 リ + 0.4mm/ +ev、、切込み:2
vm。
vm。
切削時間:20分、
の条件(切削条件Aという)での鋼の高送り湿式%式%
切込み3InI111
の条件(切削条件Bという)での鋼の高送り乾式正面フ
ライス切削試験、 C,チップ形状・S P G N !20408、被削
材 Fe12(鋳鉄)の丸棒、 切削速度 280 m / m i n、送 リ:
0.35mm/ +ev、 。
ライス切削試験、 C,チップ形状・S P G N !20408、被削
材 Fe12(鋳鉄)の丸棒、 切削速度 280 m / m i n、送 リ:
0.35mm/ +ev、 。
切込み21+1111゜
切削時間=60分、
の条件(切削条件Cという)での鋳鉄の高速乾式%式%
D、チップ形状・S P G N 120408被削材
:5S41の丸棒、 切削速度:210m/min、 送 リ 0. 3mm/ +ev、。
:5S41の丸棒、 切削速度:210m/min、 送 リ 0. 3mm/ +ev、。
切込み・3.5mm。
切削時間、100分、
の条件(切削条件りという)での鋼の高切込み乾式連続
切削試験、 E、チップ形状: S P G N 120408、被
削材・円筒状支持台の長さ方向両側2ケ所に取付けた断
面扇形のS N−CM 439製角材、切削速度 14
0m/min、 送 リ ・0,3祁/+ev、。
切削試験、 E、チップ形状: S P G N 120408、被
削材・円筒状支持台の長さ方向両側2ケ所に取付けた断
面扇形のS N−CM 439製角材、切削速度 14
0m/min、 送 リ ・0,3祁/+ev、。
切込み・3mm。
切削時間 10分、
の条件(切削条件Eという)での鋼の高切込み乾式連続
切削試験、 以上A−Hの苛酷な条件での切削試験のうちの少なくと
もいずれかの切削試験を行ない、切削条件A、 C,
およびDでは切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さ(
切削条件Cては省略)を測定し、さらに切削条件Bでは
切刃の逃げ面摩耗幅が0.30に至るまでの切削時間、
切削条件Eでは20個の試験切刃のうちの欠は発生数を
それぞれ測定した。
切削試験、 以上A−Hの苛酷な条件での切削試験のうちの少なくと
もいずれかの切削試験を行ない、切削条件A、 C,
およびDでは切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さ(
切削条件Cては省略)を測定し、さらに切削条件Bでは
切刃の逃げ面摩耗幅が0.30に至るまでの切削時間、
切削条件Eでは20個の試験切刃のうちの欠は発生数を
それぞれ測定した。
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、本発明被覆切削工具1〜3
5は、いずれも密着性物理蒸着被覆層であるTiN層の
介在によって(Ti、AA’)N被覆層の基体表面に対
する密着性が著しく向上したものになっているので、上
記の通りの苛酷な条件下での切削にも(Ti、AA’)
N被覆層が剥離することなく、(Ti、Al )N被覆
層のもつすぐれた耐摩耗性を十分に発揮するのに対して
、TiN被覆層の形成がない従来被覆切削工具1〜12
は、(Ti。
5は、いずれも密着性物理蒸着被覆層であるTiN層の
介在によって(Ti、AA’)N被覆層の基体表面に対
する密着性が著しく向上したものになっているので、上
記の通りの苛酷な条件下での切削にも(Ti、AA’)
N被覆層が剥離することなく、(Ti、Al )N被覆
層のもつすぐれた耐摩耗性を十分に発揮するのに対して
、TiN被覆層の形成がない従来被覆切削工具1〜12
は、(Ti。
Al)N被覆層の基体表面に対する密着性が不十分なた
めに、上記の苛酷な条件での切削では、切削開始後、短
時間で剥離か生し、使用寿命に至ることが明らかです。
めに、上記の苛酷な条件での切削では、切削開始後、短
時間で剥離か生し、使用寿命に至ることが明らかです。
上述のように、この発明の表面被覆サーメット製切削工
具は、これを構成する硬質の(Ti、Al)N被覆層の
WCC超超硬合金基体よびTiCN基サーメット基体の
表面に対する密着性が著しく高く、苛酷な条件下での切
削にも剥離することかないので、切削機械の高性能化に
も満足して対応することができ、かつ実用に際してすぐ
れた切削性能を長期に亘って発揮するのである。
具は、これを構成する硬質の(Ti、Al)N被覆層の
WCC超超硬合金基体よびTiCN基サーメット基体の
表面に対する密着性が著しく高く、苛酷な条件下での切
削にも剥離することかないので、切削機械の高性能化に
も満足して対応することができ、かつ実用に際してすぐ
れた切削性能を長期に亘って発揮するのである。
Claims (2)
- (1)炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン
基サーメットからなる基体の表面に、 平均層厚で0.1〜1μmの窒化チタンからなる密着性
物理蒸着被覆層を介して、 平均層厚で0.5〜5μmのTiとAlの複合窒化物か
らなる耐摩耗性物理蒸着被覆層、 を形成してなる表面被覆サーメット製切削工具。 - (2)炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン
基サーメットからなる基体の表面に、 平均層厚で0.1〜1μmの窒化チタンからなる密着性
物理蒸着被覆層を介して、 平均層厚で0.5〜5μmのTiとAlの複合窒化物か
らなる耐摩耗性物理蒸着被覆層を形成し、さらに、その
上に同じく平均層厚で0.1〜3μmの窒化チタンから
なる耐欠損性物理蒸着被覆層、を形成してなる表面被覆
サーメット製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2328253A JP2560541B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 表面被覆サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2328253A JP2560541B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 表面被覆サーメット製切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04201002A true JPH04201002A (ja) | 1992-07-22 |
| JP2560541B2 JP2560541B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=18208154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2328253A Expired - Lifetime JP2560541B2 (ja) | 1990-11-28 | 1990-11-28 | 表面被覆サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2560541B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031779A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Tungaloy Corp | 被覆焼結合金 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4966513A (ja) * | 1972-08-18 | 1974-06-27 | ||
| JPH0317251A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-25 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性皮膜 |
| JPH03120352A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 |
-
1990
- 1990-11-28 JP JP2328253A patent/JP2560541B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4966513A (ja) * | 1972-08-18 | 1974-06-27 | ||
| JPH0317251A (ja) * | 1989-06-14 | 1991-01-25 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性皮膜 |
| JPH03120352A (ja) * | 1989-09-29 | 1991-05-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007031779A (ja) * | 2005-07-27 | 2007-02-08 | Tungaloy Corp | 被覆焼結合金 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2560541B2 (ja) | 1996-12-04 |
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