JPH05104306A - 表面被覆窒化けい素基セラミツクス製切削工具 - Google Patents
表面被覆窒化けい素基セラミツクス製切削工具Info
- Publication number
- JPH05104306A JPH05104306A JP3278348A JP27834891A JPH05104306A JP H05104306 A JPH05104306 A JP H05104306A JP 3278348 A JP3278348 A JP 3278348A JP 27834891 A JP27834891 A JP 27834891A JP H05104306 A JPH05104306 A JP H05104306A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- cutting tool
- hard coating
- cutting
- silicon nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス製切削工
具における硬質被覆層の基体表面に対する密着性を向上
させる。 【構成】 Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックスからなる基体の表
面に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮＯ、および
Ａｌ2 Ｏ3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１〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス製切削工具にお
いて、上記基体の表面部に、平均層厚で０．０１〜２μ
ｍの脱窒層を形成してなる。
具における硬質被覆層の基体表面に対する密着性を向上
させる。 【構成】 Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックスからなる基体の表
面に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮＯ、および
Ａｌ2 Ｏ3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１〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス製切削工具にお
いて、上記基体の表面部に、平均層厚で０．０１〜２μ
ｍの脱窒層を形成してなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、硬質被覆層の基体表
面に対する密着性にすぐれ、したがって苛酷な条件下で
の切削にも長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表
面被覆窒化けい素基セラミックス製切削工具に関するも
のである。
面に対する密着性にすぐれ、したがって苛酷な条件下で
の切削にも長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表
面被覆窒化けい素基セラミックス製切削工具に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、窒化けい素（以下、Ｓｉ
3 Ｎ4 で示す）や、αおよび／またはβサイアロンを主
成分とするＳｉ3 Ｎ4 基セラミックスからなる基体の表
面に、元素周期律表の４ａ，５ａ、および６ａ族金属の
炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以
上の固溶体、さらに酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ
3 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、化学蒸着法や物理蒸着法を用い、
１〜２０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆Ｓｉ3
Ｎ4 基セラミックス製切削工具が、鋳鉄や鋼などの断続
切削や連続切削に用いられていることは良く知られてい
る。
3 Ｎ4 で示す）や、αおよび／またはβサイアロンを主
成分とするＳｉ3 Ｎ4 基セラミックスからなる基体の表
面に、元素周期律表の４ａ，５ａ、および６ａ族金属の
炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以
上の固溶体、さらに酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ
3 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、化学蒸着法や物理蒸着法を用い、
１〜２０μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆Ｓｉ3
Ｎ4 基セラミックス製切削工具が、鋳鉄や鋼などの断続
切削や連続切削に用いられていることは良く知られてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省力化および高速化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、より一段の高速切削や、高送りおよび高切込みな
どの重切削などの必要性が増す傾向にあるが、このよう
な苛酷な切削条件下で上記の従来表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基
セラミックス製切削工具を使用した場合、硬質被覆層の
Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス基体表面に対する密着性が十
分でないために、硬質被覆層に剥離が発生し易く、これ
が原因で比較的短時間で使用寿命に至るのが現状であ
る。
の省力化および高速化に対する要求は厳しく、これに伴
ない、より一段の高速切削や、高送りおよび高切込みな
どの重切削などの必要性が増す傾向にあるが、このよう
な苛酷な切削条件下で上記の従来表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基
セラミックス製切削工具を使用した場合、硬質被覆層の
Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス基体表面に対する密着性が十
分でないために、硬質被覆層に剥離が発生し易く、これ
が原因で比較的短時間で使用寿命に至るのが現状であ
る。
【０００４】そこで、本発明者等は、上述のような観点
から、硬質被覆層の基体表面に対する密着性のすぐれた
表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス製切削工具を開発す
べく研究を行なった結果、化学蒸着法または物理蒸着法
を用いて硬質被覆層を形成するに先だって、Ｓｉ3 Ｎ4
基セラミックス基体に、望ましくは塩化水素（ＨＣｌ）
含有の水素（Ｈ2）雰囲気中、７００〜１１００℃の温
度に所定時間保持の条件で熱処理を施すと、前記基体表
面部には脱窒層が形成されるようになり、このように表
面部に脱窒層を形成した基体に、硬質被覆層をＴｉの炭
化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物（以下、そ
れぞれＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ、およびＴｉＣＮＯで
示す）、並びにＡｌ2 Ｏ3 のうちの１種の単層または２
種以上の複層に限定した上で、前記脱窒層を介して前記
硬質被覆層を形成すると、この硬質被覆層の基体表面に
対する密着性が著しく強固なものとなり、苛酷な条件下
での切削にもすぐれた切削性能を長期に亘って発揮する
という研究結果を得たのである。
から、硬質被覆層の基体表面に対する密着性のすぐれた
表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス製切削工具を開発す
べく研究を行なった結果、化学蒸着法または物理蒸着法
を用いて硬質被覆層を形成するに先だって、Ｓｉ3 Ｎ4
基セラミックス基体に、望ましくは塩化水素（ＨＣｌ）
含有の水素（Ｈ2）雰囲気中、７００〜１１００℃の温
度に所定時間保持の条件で熱処理を施すと、前記基体表
面部には脱窒層が形成されるようになり、このように表
面部に脱窒層を形成した基体に、硬質被覆層をＴｉの炭
化物、窒化物、炭窒化物、および炭窒酸化物（以下、そ
れぞれＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ、およびＴｉＣＮＯで
示す）、並びにＡｌ2 Ｏ3 のうちの１種の単層または２
種以上の複層に限定した上で、前記脱窒層を介して前記
硬質被覆層を形成すると、この硬質被覆層の基体表面に
対する密着性が著しく強固なものとなり、苛酷な条件下
での切削にもすぐれた切削性能を長期に亘って発揮する
という研究結果を得たのである。
【０００５】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、表面部に平均層厚で０．０１〜
２μｍの脱窒層を形成してなるＳｉ3 Ｎ4 基セラミック
ス基体表面に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮ
Ｏ、およびＡｌ2 Ｏ3 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１〜２０μｍの平均層厚
で形成してなる表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス製切
削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、表面部に平均層厚で０．０１〜
２μｍの脱窒層を形成してなるＳｉ3 Ｎ4 基セラミック
ス基体表面に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＮ
Ｏ、およびＡｌ2 Ｏ3 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１〜２０μｍの平均層厚
で形成してなる表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4 基セラミックス製切
削工具に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の切削工具において、基体
の表面部に形成した脱窒層の平均層厚を０．０１〜２μ
ｍと限定したのは、その厚さが０．０１μｍ未満では所
望の強固な密着性を確保することができず、一方その厚
さが２μｍを越えると、脱窒層自体が相対的に軟質なの
で切刃に塑性変形が起り易くなり、これが原因で偏摩耗
をきたし、使用寿命に至るようになるという理由からで
ある。
の表面部に形成した脱窒層の平均層厚を０．０１〜２μ
ｍと限定したのは、その厚さが０．０１μｍ未満では所
望の強固な密着性を確保することができず、一方その厚
さが２μｍを越えると、脱窒層自体が相対的に軟質なの
で切刃に塑性変形が起り易くなり、これが原因で偏摩耗
をきたし、使用寿命に至るようになるという理由からで
ある。
【０００７】また、同じく硬質被覆層の平均層厚を１〜
２０μｍとしたのは、その厚さが１μｍ未満では所望の
耐摩耗性向上効果が得られず、一方その厚さが２０μｍ
を越えると、切刃に欠けやチッピングが発生するように
なるという理由からである。
２０μｍとしたのは、その厚さが１μｍ未満では所望の
耐摩耗性向上効果が得られず、一方その厚さが２０μｍ
を越えると、切刃に欠けやチッピングが発生するように
なるという理由からである。
【０００８】
【実施例】つぎに、この発明の切削工具を実施例により
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも０．５〜
２μｍの範囲内の平均粒径を有するＳｉ3 Ｎ4 粉末、Ａ
ｌ2 Ｏ3 粉末、ＡｌＮ粉末、ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉
末、およびＭｇＯ粉末を用意し、これら原料粉末を表１
に示される配合組成に配合し、ボールミルにて７２時間
湿式混合し、乾燥した後、１ton/cm2 の圧力で圧粉体に
プレス成形し、この圧粉体を、窒素雰囲気中、１７００
〜１８００℃の範囲内の所定温度に２時間保持の条件で
焼結することによりＳＮＧＮ１２０４０８のスローアウ
ェイチップ形状をもったＳｉ3 Ｎ4 基サーメット基体を
形成し、ついで、この基体に、同じく表１に示される条
件で脱窒層形成のための熱処理を施して、同じく表１に
示される厚さの脱窒層を前記基体の表面部に形成し、引
続いて、通常の化学蒸着装置にて、前記基体の表面に、
前記脱窒層を介して表２に示される組成および平均層厚
の硬質被覆層を形成することにより本発明表面被覆Ｓｉ
3 Ｎ4 基セラミックス製切削工具（以下、本発明被覆切
削工具という）１〜８をそれぞれ製造した。
具体的に説明する。原料粉末として、いずれも０．５〜
２μｍの範囲内の平均粒径を有するＳｉ3 Ｎ4 粉末、Ａ
ｌ2 Ｏ3 粉末、ＡｌＮ粉末、ＺｒＯ2 粉末、Ｙ2 Ｏ3 粉
末、およびＭｇＯ粉末を用意し、これら原料粉末を表１
に示される配合組成に配合し、ボールミルにて７２時間
湿式混合し、乾燥した後、１ton/cm2 の圧力で圧粉体に
プレス成形し、この圧粉体を、窒素雰囲気中、１７００
〜１８００℃の範囲内の所定温度に２時間保持の条件で
焼結することによりＳＮＧＮ１２０４０８のスローアウ
ェイチップ形状をもったＳｉ3 Ｎ4 基サーメット基体を
形成し、ついで、この基体に、同じく表１に示される条
件で脱窒層形成のための熱処理を施して、同じく表１に
示される厚さの脱窒層を前記基体の表面部に形成し、引
続いて、通常の化学蒸着装置にて、前記基体の表面に、
前記脱窒層を介して表２に示される組成および平均層厚
の硬質被覆層を形成することにより本発明表面被覆Ｓｉ
3 Ｎ4 基セラミックス製切削工具（以下、本発明被覆切
削工具という）１〜８をそれぞれ製造した。
【０００９】また、比較の目的で、表３，４に示される
通り脱窒層形成のための熱処理を行なわない以外は同一
の条件で従来表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4基セラミックス製切削
工具（以下、従来被覆切削工具という）１〜８をそれぞ
れ製造した。
通り脱窒層形成のための熱処理を行なわない以外は同一
の条件で従来表面被覆Ｓｉ3 Ｎ4基セラミックス製切削
工具（以下、従来被覆切削工具という）１〜８をそれぞ
れ製造した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【表３】
【００１３】
【表４】
【００１４】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：ＦＣ２５の４本溝付丸棒、 切削速度：２５０m/min 、 送り：０．４５mm/rev. 、 切込み：２mm、 切削時間：８分、 の条件で鋳鉄の乾式高送り断続切削試験を行ない、切刃
の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表２，４に
それぞれ示した。
工具について、 被削材：ＦＣ２５の４本溝付丸棒、 切削速度：２５０m/min 、 送り：０．４５mm/rev. 、 切込み：２mm、 切削時間：８分、 の条件で鋳鉄の乾式高送り断続切削試験を行ない、切刃
の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表２，４に
それぞれ示した。
【００１５】
【発明の効果】表１〜４に示される結果から、本発明被
覆切削工具１〜８は、いずれも基体表面部に形成した脱
窒層によって硬質被覆層の基体表面に対する密着性がき
わめて強固なので、上記の苛酷な条件下での切削にも硬
質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を発揮す
るのに対して、従来被覆切削工具１〜８は、いずれも基
体表面に対する硬質被覆層の密着性が不十分なので、苛
酷な切削条件では硬質被覆層に剥離が発生し、使用寿命
に至ることが明らかである。
覆切削工具１〜８は、いずれも基体表面部に形成した脱
窒層によって硬質被覆層の基体表面に対する密着性がき
わめて強固なので、上記の苛酷な条件下での切削にも硬
質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を発揮す
るのに対して、従来被覆切削工具１〜８は、いずれも基
体表面に対する硬質被覆層の密着性が不十分なので、苛
酷な切削条件では硬質被覆層に剥離が発生し、使用寿命
に至ることが明らかである。
【００１６】上述のように、この発明の表面被覆Ｓｉ3
Ｎ4 基セラミックス製切削工具は、苛酷な条件下での切
削にも硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性
を長期に亘って発揮するのである。
Ｎ4 基セラミックス製切削工具は、苛酷な条件下での切
削にも硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性
を長期に亘って発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 41/89 Ｊ 6971−4Ｇ
Claims (1)
- 【請求項１】 窒化けい素基セラミックスからなる基体
の表面に、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１〜２０μ
ｍの平均層厚で形成してなる表面被覆窒化けい素基セラ
ミックス製切削工具において、 上記基体の表面部に、平均層厚で０．０１〜２μｍの脱
窒層を形成したこと、を特徴とする表面被覆窒化けい素
基セラミックス製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3278348A JPH05104306A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 表面被覆窒化けい素基セラミツクス製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3278348A JPH05104306A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 表面被覆窒化けい素基セラミツクス製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05104306A true JPH05104306A (ja) | 1993-04-27 |
Family
ID=17596085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3278348A Pending JPH05104306A (ja) | 1991-09-30 | 1991-09-30 | 表面被覆窒化けい素基セラミツクス製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05104306A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016167336A1 (ja) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | 株式会社パイオラックス | ダンパー装置 |
-
1991
- 1991-09-30 JP JP3278348A patent/JPH05104306A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016167336A1 (ja) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | 株式会社パイオラックス | ダンパー装置 |
| GB2553977A (en) * | 2015-04-16 | 2018-03-21 | Piolax Inc | Damper device |
| GB2553977B (en) * | 2015-04-16 | 2020-09-09 | Piolax Inc | Damper device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000711 |