JPH059511B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH059511B2 JPH059511B2 JP60197401A JP19740185A JPH059511B2 JP H059511 B2 JPH059511 B2 JP H059511B2 JP 60197401 A JP60197401 A JP 60197401A JP 19740185 A JP19740185 A JP 19740185A JP H059511 B2 JPH059511 B2 JP H059511B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- hard coating
- coating layer
- composite
- solid solution
- Prior art date
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- Expired - Fee Related
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔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）基超硬合金または炭窒化チタン（以下TiCN
で示す）基サーメツトで構成された基体部材の表
面に、耐摩耗性のすぐれた硬質被覆層を蒸着する
ことにより切削寿命の延命化を可能ならしめた表
面被覆切削工具に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、一般に、WC基超硬合金やTiCN基サー
メツトで構成された基体部材の表面に、Tiの炭
化物、窒化物、および炭窒化物（以下、それぞれ
TiC、TiN、およびTiCNで示し、かつこれを総
称してTiの炭・窒化物という）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（CVD法）や物理蒸着法（PVD法）
などを用いて、0.5〜10μｍの平均層厚で蒸着して
なる表面被覆切削工具が知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一方、近年の切削機械の自動化および省力化に
伴ない、切削工具にも一段の使用寿命の延命化が
要求されるようになつているが、上記の従来表面
被覆切削工具は、特に硬質被覆層の耐摩耗性が十
分でないために、これらの要求に満足に対応する
ことができないのが現状である。 〔問題点を解決するための手段〕 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、特に
これの硬質被覆層の耐摩耗性向上をはかるべく研
究を行なつた結果、従来表面被覆切削工具の硬質
被覆層を構成するTiの炭・窒化物にZrを固溶さ
せて、それぞれTiとZrの複合炭化物固溶体、複
合窒化物固溶体、および複合炭窒化物固溶体（以
下、それぞれ（Ti、Zr）Ｃ、（Ti、Zr）Ｎ、およ
び（Ti、Zr）・CNで示し、かつこれを総称して
TiとZrの複合炭・窒化物固溶体という）とする
と、これらのTiとZrの複合炭・窒化物固溶体で
構成された硬質被覆層は、Zrの固溶によつて硬
さが著しく向上し、いずれもビツカース硬さ
（Hv）で、それぞれTiC：3000、TiN：2500、お
よびTiCN：2700であつたものが、（Ti、Zr）
Ｃ：3400以上、（Ti、Zr）Ｎ：2800以上、および
（Ti、Zr）CN：3100以上となり、切削に際して
すぐれた耐摩耗性を示し、これら（Ti、Zr）Ｃ、
（Ti、Zr）Ｎおよび（Ti、Zr）CNのうちの２種
以上の被層で構成された硬質被覆層は、なお一層
の耐摩耗性を示し、切削寿命の延命化に寄与する
という研究結果を得たのである。 この発明は、上記研究結果にもとづいてなされ
たものであつて、 WC基超硬合金またはTiCN基サーメツトで構
成された基体部材の表面に、（Ti、Zr）Ｃ、（Ti、
Zr）Ｎ、および（Ti、Zr）CNのうちの２種以上
の被層からなる硬質被覆層を、CVD法やPVD法
などを用いて、0.5〜10μｍの平均層厚で蒸着して
なる耐摩耗性のすぐれた表面被覆切削工具に特徴
を有するものである。 なお、この発明の表面被覆切削工具において、
硬質被覆層の平均層厚を0.5〜10μｍと限定したの
は、その層厚が0.5μｍ未満では所望の耐摩耗性向
上効果が得られず、一方その層厚が10μｍを越え
ると切刃部分に欠けやチツピングが発生し易くな
るという理由によるものである。 〔実施例〕 つぎに、この発明の表面被覆切削工具を実施例
により具体的に説明する。 実施例 １ 基体部材として、重量％で、WC−８％Co−８
％TiC−９％TaCからなる組成を有するWC基超
硬合金、並びにTiCN−12％Co−８％Mo−６％
Ni−15％WC−10％TaCからなる組成を有する
TiCN基サーメツトで構成され、かつJIS・
SNGN432に則した形状を有する切削チツプを用
意し、この切削チツプを公知のイオンプレーテイ
ング装置内に装入し、またこの装置内内に置かれ
たるつぼ内にはTi−Zr合金（Zr：40％含有）を
入れ、この状態で、まず装置内の真空度を５×
10-5torrの雰囲気とすると共に、切削チツプを
500℃に加熱し、ついで切削チツプに−1000Vの
電位をかけ、装置内にArガスを流通させて切削
チツプの表面を十分に洗浄した後、Ar脱気し、
引続いてるつぼ内のTi−Zr合金に電子ビームを
照射して、これを溶融し、蒸発させ、同時に切削
チツプへの負荷電位を−700Vとすると共に、N2
および／またはC2H2（アセチレン）からなる反応
ガスを200c.c.／minの割合で流して、切削チツプ
の表面にそれぞれ第１表に示される組成および平
均層厚を有する複層の硬質被覆層を蒸着させるこ
とにより本発明表面被覆切削工具１〜10を製造し
た。 また、比較の目的で、第１表に示される組成お
よび平均層厚を有する単層の硬質被覆層を蒸着す
ることにより従来表面被覆切削工具１〜８をそれ
ぞれ製造した。 つぎに、この結果得られた各種の表面被覆切削
工具について、硬質被覆層のビツカース硬さを測
定すると共に、 被削材 ：SNCM439（硬さ：HB20）の丸棒、 切削速度：150ｍ／min、 送 り：0.3mm／rev.、 切込み ：２mm、 切削時間：20min、 の条件で鋼の連続切削試験、並びに、 被削材 ：SNCM439（硬さ：HB300）の角材、
す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下TiCN
で示す）基サーメツトで構成された基体部材の表
面に、耐摩耗性のすぐれた硬質被覆層を蒸着する
ことにより切削寿命の延命化を可能ならしめた表
面被覆切削工具に関するものである。 〔従来の技術〕 従来、一般に、WC基超硬合金やTiCN基サー
メツトで構成された基体部材の表面に、Tiの炭
化物、窒化物、および炭窒化物（以下、それぞれ
TiC、TiN、およびTiCNで示し、かつこれを総
称してTiの炭・窒化物という）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（CVD法）や物理蒸着法（PVD法）
などを用いて、0.5〜10μｍの平均層厚で蒸着して
なる表面被覆切削工具が知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 一方、近年の切削機械の自動化および省力化に
伴ない、切削工具にも一段の使用寿命の延命化が
要求されるようになつているが、上記の従来表面
被覆切削工具は、特に硬質被覆層の耐摩耗性が十
分でないために、これらの要求に満足に対応する
ことができないのが現状である。 〔問題点を解決するための手段〕 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、特に
これの硬質被覆層の耐摩耗性向上をはかるべく研
究を行なつた結果、従来表面被覆切削工具の硬質
被覆層を構成するTiの炭・窒化物にZrを固溶さ
せて、それぞれTiとZrの複合炭化物固溶体、複
合窒化物固溶体、および複合炭窒化物固溶体（以
下、それぞれ（Ti、Zr）Ｃ、（Ti、Zr）Ｎ、およ
び（Ti、Zr）・CNで示し、かつこれを総称して
TiとZrの複合炭・窒化物固溶体という）とする
と、これらのTiとZrの複合炭・窒化物固溶体で
構成された硬質被覆層は、Zrの固溶によつて硬
さが著しく向上し、いずれもビツカース硬さ
（Hv）で、それぞれTiC：3000、TiN：2500、お
よびTiCN：2700であつたものが、（Ti、Zr）
Ｃ：3400以上、（Ti、Zr）Ｎ：2800以上、および
（Ti、Zr）CN：3100以上となり、切削に際して
すぐれた耐摩耗性を示し、これら（Ti、Zr）Ｃ、
（Ti、Zr）Ｎおよび（Ti、Zr）CNのうちの２種
以上の被層で構成された硬質被覆層は、なお一層
の耐摩耗性を示し、切削寿命の延命化に寄与する
という研究結果を得たのである。 この発明は、上記研究結果にもとづいてなされ
たものであつて、 WC基超硬合金またはTiCN基サーメツトで構
成された基体部材の表面に、（Ti、Zr）Ｃ、（Ti、
Zr）Ｎ、および（Ti、Zr）CNのうちの２種以上
の被層からなる硬質被覆層を、CVD法やPVD法
などを用いて、0.5〜10μｍの平均層厚で蒸着して
なる耐摩耗性のすぐれた表面被覆切削工具に特徴
を有するものである。 なお、この発明の表面被覆切削工具において、
硬質被覆層の平均層厚を0.5〜10μｍと限定したの
は、その層厚が0.5μｍ未満では所望の耐摩耗性向
上効果が得られず、一方その層厚が10μｍを越え
ると切刃部分に欠けやチツピングが発生し易くな
るという理由によるものである。 〔実施例〕 つぎに、この発明の表面被覆切削工具を実施例
により具体的に説明する。 実施例 １ 基体部材として、重量％で、WC−８％Co−８
％TiC−９％TaCからなる組成を有するWC基超
硬合金、並びにTiCN−12％Co−８％Mo−６％
Ni−15％WC−10％TaCからなる組成を有する
TiCN基サーメツトで構成され、かつJIS・
SNGN432に則した形状を有する切削チツプを用
意し、この切削チツプを公知のイオンプレーテイ
ング装置内に装入し、またこの装置内内に置かれ
たるつぼ内にはTi−Zr合金（Zr：40％含有）を
入れ、この状態で、まず装置内の真空度を５×
10-5torrの雰囲気とすると共に、切削チツプを
500℃に加熱し、ついで切削チツプに−1000Vの
電位をかけ、装置内にArガスを流通させて切削
チツプの表面を十分に洗浄した後、Ar脱気し、
引続いてるつぼ内のTi−Zr合金に電子ビームを
照射して、これを溶融し、蒸発させ、同時に切削
チツプへの負荷電位を−700Vとすると共に、N2
および／またはC2H2（アセチレン）からなる反応
ガスを200c.c.／minの割合で流して、切削チツプ
の表面にそれぞれ第１表に示される組成および平
均層厚を有する複層の硬質被覆層を蒸着させるこ
とにより本発明表面被覆切削工具１〜10を製造し
た。 また、比較の目的で、第１表に示される組成お
よび平均層厚を有する単層の硬質被覆層を蒸着す
ることにより従来表面被覆切削工具１〜８をそれ
ぞれ製造した。 つぎに、この結果得られた各種の表面被覆切削
工具について、硬質被覆層のビツカース硬さを測
定すると共に、 被削材 ：SNCM439（硬さ：HB20）の丸棒、 切削速度：150ｍ／min、 送 り：0.3mm／rev.、 切込み ：２mm、 切削時間：20min、 の条件で鋼の連続切削試験、並びに、 被削材 ：SNCM439（硬さ：HB300）の角材、
【表】
【表】
切削速度：120ｍ／min
送 り：0.3mm／rev.、
切込み ：３mm、
切削時間：3min
の条件で鋼の断続切削試験をそれぞれ行ない、前
者の連続切削試験では、切刃の逃げ面摩耗幅とす
くい面摩耗深さを測定し、また後者の断続切削試
験では、10個の試験切刃のうちの欠損発生数を測
定した。これらの測定結果を第１表に示した。 実施例 ２ 基体部材として、上記実施例１で用いたと同じ
組成を有するWC基超硬合金で構成され、かつ直
径：10mmφ ×長さ：120mmの寸法をもつた４枚刃
エンドミルを用意し、これを実施例１で用いたと
同じイオンプレーテイング装置に装入し、硬質被
覆層形成時の４枚刃エンドミルへの負荷電位を−
300Vとする以外は、実施例１における同一の条
件で、４枚刃エンドミルの表面に、それぞれ第２
表に示される組成および平均層厚を有する複層の
硬質被覆層を蒸着することにより本
者の連続切削試験では、切刃の逃げ面摩耗幅とす
くい面摩耗深さを測定し、また後者の断続切削試
験では、10個の試験切刃のうちの欠損発生数を測
定した。これらの測定結果を第１表に示した。 実施例 ２ 基体部材として、上記実施例１で用いたと同じ
組成を有するWC基超硬合金で構成され、かつ直
径：10mmφ ×長さ：120mmの寸法をもつた４枚刃
エンドミルを用意し、これを実施例１で用いたと
同じイオンプレーテイング装置に装入し、硬質被
覆層形成時の４枚刃エンドミルへの負荷電位を−
300Vとする以外は、実施例１における同一の条
件で、４枚刃エンドミルの表面に、それぞれ第２
表に示される組成および平均層厚を有する複層の
硬質被覆層を蒸着することにより本
第１表に示される結果から、本発明表面被覆切
削工具１〜10は、従来表面被覆切削工具１〜８に
比して、これを構成する硬質被覆層の硬さが相対
的に高いので、断続切削で同等の耐欠損性を示し
た上で、連続切削では特に逃げ面摩耗幅が少ない
ところから一段とすぐれた耐摩耗性を示し、使用
寿命の延命化がはかれることが明らかであり、こ
のことは第２表における本発明表面被覆切削工具
Ａ〜Ｄと従来表面被覆切削工具Ａ〜Ｄとの比較か
らも明らかである。 上述のように、この発明の表面被覆切削工具
は、その表面に蒸着された硬質被覆層が従来表面
被覆切削工具を構成する硬質被覆層に比して一段
とすぐれた耐摩耗性を有するので、長期に亘つて
すぐれた切削性能を発揮し、長い使用寿命を示す
など工業上有用な特性を有するのである。
削工具１〜10は、従来表面被覆切削工具１〜８に
比して、これを構成する硬質被覆層の硬さが相対
的に高いので、断続切削で同等の耐欠損性を示し
た上で、連続切削では特に逃げ面摩耗幅が少ない
ところから一段とすぐれた耐摩耗性を示し、使用
寿命の延命化がはかれることが明らかであり、こ
のことは第２表における本発明表面被覆切削工具
Ａ〜Ｄと従来表面被覆切削工具Ａ〜Ｄとの比較か
らも明らかである。 上述のように、この発明の表面被覆切削工具
は、その表面に蒸着された硬質被覆層が従来表面
被覆切削工具を構成する硬質被覆層に比して一段
とすぐれた耐摩耗性を有するので、長期に亘つて
すぐれた切削性能を発揮し、長い使用寿命を示す
など工業上有用な特性を有するのである。
Claims (1)
- １ 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チ
タン基サーメツトで構成された基体部材の表面
に、TiとZrの複合炭化物固溶体、複合窒化物固
溶体、および複合炭窒化物固溶体のうちの２種以
上の複層からなる平均層厚：0.5〜10μｍの硬質被
覆層を蒸着してなる耐摩耗性のすぐれた表面被覆
切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19740185A JPS6256564A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆硬質部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19740185A JPS6256564A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆硬質部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6256564A JPS6256564A (ja) | 1987-03-12 |
| JPH059511B2 true JPH059511B2 (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16373897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19740185A Granted JPS6256564A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆硬質部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6256564A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61170559A (ja) * | 1985-01-21 | 1986-08-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金 |
| JPH01228704A (ja) * | 1988-03-07 | 1989-09-12 | Mitsubishi Metal Corp | ネジ切りおよび溝入れ加工用表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削チップ |
| JP2540904B2 (ja) * | 1988-03-29 | 1996-10-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆硬質材料製切削工具 |
| US5075181A (en) * | 1989-05-05 | 1991-12-24 | Kennametal Inc. | High hardness/high compressive stress multilayer coated tool |
| US5325747A (en) * | 1990-09-17 | 1994-07-05 | Kennametal Inc. | Method of machining using coated cutting tools |
| US5266388A (en) * | 1990-09-17 | 1993-11-30 | Kennametal Inc. | Binder enriched coated cutting tool |
| US5232318A (en) * | 1990-09-17 | 1993-08-03 | Kennametal Inc. | Coated cutting tools |
| US5250367A (en) * | 1990-09-17 | 1993-10-05 | Kennametal Inc. | Binder enriched CVD and PVD coated cutting tool |
| EP0549584B1 (en) * | 1990-09-17 | 1998-07-22 | Kennametal Inc. | Cvd and pvd coated cutting tools |
| WO1997007260A1 (de) * | 1995-08-19 | 1997-02-27 | Widia Gmbh | Verbundkörper und verfahren zu dessen herstellung |
| CN102286723A (zh) * | 2011-07-21 | 2011-12-21 | 中国第一汽车股份有限公司 | 一种应用于汽车高合金钢运动摩擦副表面耐磨涂层 |
| US9994717B2 (en) * | 2015-04-13 | 2018-06-12 | Kennametal Inc. | CVD-coated article and CVD process of making the same |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5457477A (en) * | 1977-10-18 | 1979-05-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Throw away tip of coated tool steel |
| JPS56156767A (en) * | 1980-05-02 | 1981-12-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Highly hard substance covering material |
| JPS59118879A (ja) * | 1982-12-25 | 1984-07-09 | Toshiba Corp | 耐摩耗部品 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP19740185A patent/JPS6256564A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6256564A (ja) | 1987-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |