JPH06170611A - 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具Info
- Publication number
- JPH06170611A JPH06170611A JP5154309A JP15430993A JPH06170611A JP H06170611 A JPH06170611 A JP H06170611A JP 5154309 A JP5154309 A JP 5154309A JP 15430993 A JP15430993 A JP 15430993A JP H06170611 A JPH06170611 A JP H06170611A
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- JP
- Japan
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- layer
- substrate
- cemented carbide
- cutting tool
- hard
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 硬質被覆層の基体表面に対する付着強度の高
い表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を提供する。 【構成】 表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が、実質
的にＷＣを主体とする硬質相と、Ｃｏを主体とする金属
結合相からなるＷＣ基超硬合金で構成され、かつ表面か
ら１〜２μｍ未満の深さに亘って、実質的に上記硬質相
で構成された粗面の脱金属層を形成した基体の表面に、
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
り、かつ上記基体の表面部に形成された脱金属層に接す
る第１層を、ＴｉＮまたはＴｉＣＮで構成した硬質被覆
層を蒸着形成したものからなる。
い表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を提供する。 【構成】 表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具が、実質
的にＷＣを主体とする硬質相と、Ｃｏを主体とする金属
結合相からなるＷＣ基超硬合金で構成され、かつ表面か
ら１〜２μｍ未満の深さに亘って、実質的に上記硬質相
で構成された粗面の脱金属層を形成した基体の表面に、
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
り、かつ上記基体の表面部に形成された脱金属層に接す
る第１層を、ＴｉＮまたはＴｉＣＮで構成した硬質被覆
層を蒸着形成したものからなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、基体表面に対する硬
質被覆層の付着強度が著しく高く、したがって特に鋼の
高送りおよび高切込みなどの重切削や仕上切削などの硬
質被覆層に高い付着強度が要求される切削加工に用いた
場合にも、きわめて長期に亘ってすぐれた切削性能を発
揮する表面被覆炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）
基超硬合金製切削工具に関するものである。
質被覆層の付着強度が著しく高く、したがって特に鋼の
高送りおよび高切込みなどの重切削や仕上切削などの硬
質被覆層に高い付着強度が要求される切削加工に用いた
場合にも、きわめて長期に亘ってすぐれた切削性能を発
揮する表面被覆炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）
基超硬合金製切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、周期律表の４ａ，５ａおよび６ａ
族金属の炭化物、同４ａおよび６ａ族金属の窒化物、並
びにこれらの２種以上の固溶体からなる群のうちの１種
または２種以上を主体とする硬質相を、例えば８０〜９
５重量％含有し、残りが鉄族金属のうちの１種または２
種以上、あるいは鉄族金属のうちの１種または２種以上
とクロム族金属のうちの１種または２種以上を主体とす
る金属結合相からなる超硬質焼結合金を基体とし、この
基体の表面に、物理蒸着法や化学蒸着法を用い、同４
ａ，５ａ、および６ａ族金属の炭化物、同４ａおよび６
ａ族金属の窒化物、同４ａおよび５ａ族金属の酸化物、
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 Ｏ3 で示す）のうちの１種の単層ま
たは２種以上の複層で構成された硬質被覆層を、例えば
２〜１５μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬質
焼結合金製切削工具が知られ、広く実用に供されてい
る。
族金属の炭化物、同４ａおよび６ａ族金属の窒化物、並
びにこれらの２種以上の固溶体からなる群のうちの１種
または２種以上を主体とする硬質相を、例えば８０〜９
５重量％含有し、残りが鉄族金属のうちの１種または２
種以上、あるいは鉄族金属のうちの１種または２種以上
とクロム族金属のうちの１種または２種以上を主体とす
る金属結合相からなる超硬質焼結合金を基体とし、この
基体の表面に、物理蒸着法や化学蒸着法を用い、同４
ａ，５ａ、および６ａ族金属の炭化物、同４ａおよび６
ａ族金属の窒化物、同４ａおよび５ａ族金属の酸化物、
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 Ｏ3 で示す）のうちの１種の単層ま
たは２種以上の複層で構成された硬質被覆層を、例えば
２〜１５μｍの平均層厚で形成してなる表面被覆超硬質
焼結合金製切削工具が知られ、広く実用に供されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来表
面被覆超硬質焼結合金製切削工具においては、超硬質焼
結合金基体表面への硬質被覆層の形成時に、前記基体表
面部における前記硬質被覆層との界面部に、Ｍ12ＣやＭ
6 Ｃ型などの低級炭化物が形成されるようになるため、
この低級炭化物の存在と、前記基体と前記硬質被覆層と
の間に存在する大きな熱膨脹係数の相異とが原因で、例
えばこれを送りが高く、負荷の高い重切削や、送りや切
込みの小さい、すなわち硬質被覆層がすきとられるよう
な条件の仕上切削などに使用した場合には、硬質被覆層
が簡単に剥離してしまい、比較的短かい使用寿命しか示
さないのが現状である。
面被覆超硬質焼結合金製切削工具においては、超硬質焼
結合金基体表面への硬質被覆層の形成時に、前記基体表
面部における前記硬質被覆層との界面部に、Ｍ12ＣやＭ
6 Ｃ型などの低級炭化物が形成されるようになるため、
この低級炭化物の存在と、前記基体と前記硬質被覆層と
の間に存在する大きな熱膨脹係数の相異とが原因で、例
えばこれを送りが高く、負荷の高い重切削や、送りや切
込みの小さい、すなわち硬質被覆層がすきとられるよう
な条件の仕上切削などに使用した場合には、硬質被覆層
が簡単に剥離してしまい、比較的短かい使用寿命しか示
さないのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、上
述のような観点から、上記の従来表面被覆超硬質焼結合
金製切削工具に着目し、これの基体表面に対する硬質被
覆層の密着性向上をはかるべく研究を行なった結果、基
体を、実質的にＷＣを主体とする硬質相と、Ｃｏを主体
とする金属結合相とからなるＷＣ基超硬合金に特定し、
かつ前記基体の表面部に、表面から１〜２μｍ未満の深
さに亘って、実質的に上記硬質相で構成され、上記金属
結合相が存在しない粗面の脱金属層を形成した状態で、
これの表面に、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，ＴｉＣ
Ｎ、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種以上の複層からなり、かつ前
記基体表面に接する第１層がＴｉＮおよびＴｉＣＮのう
ちのいずれかからなる硬質被覆層を化学蒸着法または物
理蒸着法により形成すると、この結果の表面被覆ＷＣ基
超硬合金製切削工具においては、蒸着時に、上記基体に
おける実質的にＷＣを主体とする硬質層からなる脱金属
層と硬質被覆層を構成するＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層と
は相互に反応し合って強固な付着強度をもつようにな
り、さらにこれら第１層のＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層に
対する第２層以降の硬質被覆層であるＴｉＣ層，ＴｉＮ
層，ＴｉＣＮ層，ＴｉＣＮＯ層、およびＡｌ2 Ｏ3 層の
付着強度も著しく高いものとなることから、これを硬質
被覆層に高い付着強度が要求される、例えば鋼の重切削
や仕上切削などに用いた場合にも、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
するという研究結果を得たのである。
述のような観点から、上記の従来表面被覆超硬質焼結合
金製切削工具に着目し、これの基体表面に対する硬質被
覆層の密着性向上をはかるべく研究を行なった結果、基
体を、実質的にＷＣを主体とする硬質相と、Ｃｏを主体
とする金属結合相とからなるＷＣ基超硬合金に特定し、
かつ前記基体の表面部に、表面から１〜２μｍ未満の深
さに亘って、実質的に上記硬質相で構成され、上記金属
結合相が存在しない粗面の脱金属層を形成した状態で、
これの表面に、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，ＴｉＣ
Ｎ、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種以上の複層からなり、かつ前
記基体表面に接する第１層がＴｉＮおよびＴｉＣＮのう
ちのいずれかからなる硬質被覆層を化学蒸着法または物
理蒸着法により形成すると、この結果の表面被覆ＷＣ基
超硬合金製切削工具においては、蒸着時に、上記基体に
おける実質的にＷＣを主体とする硬質層からなる脱金属
層と硬質被覆層を構成するＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層と
は相互に反応し合って強固な付着強度をもつようにな
り、さらにこれら第１層のＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層に
対する第２層以降の硬質被覆層であるＴｉＣ層，ＴｉＮ
層，ＴｉＣＮ層，ＴｉＣＮＯ層、およびＡｌ2 Ｏ3 層の
付着強度も著しく高いものとなることから、これを硬質
被覆層に高い付着強度が要求される、例えば鋼の重切削
や仕上切削などに用いた場合にも、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、実質的にＷＣを主体とする硬質
相と、Ｃｏを主体とする金属結合相からなるＷＣ基超硬
合金で構成され、この場合硬質相と金属結合相の重量割
合は、従来のそれと同じく、硬質相：８０〜９５％、金
属結合相：残りからなるものでよく、かつ表面から１〜
２μｍ未満の深さに亘って、実質的に上記硬質相で構成
された粗面の脱金属相を形成した基体の表面に、Ｔｉ
Ｃ，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り、か
つ上記基体の表面部に形成した脱金属層に接する第１層
を、ＴｉＮおよびＴｉＣＮのうちのいずれかで構成した
硬質被覆層を、これも従来のそれと同じく２〜１５μｍ
の平均層厚で蒸着形成してなる、基体表面に対する硬質
被覆層の付着強度が著しく高い表面被覆ＷＣ基超硬合金
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、実質的にＷＣを主体とする硬質
相と、Ｃｏを主体とする金属結合相からなるＷＣ基超硬
合金で構成され、この場合硬質相と金属結合相の重量割
合は、従来のそれと同じく、硬質相：８０〜９５％、金
属結合相：残りからなるものでよく、かつ表面から１〜
２μｍ未満の深さに亘って、実質的に上記硬質相で構成
された粗面の脱金属相を形成した基体の表面に、Ｔｉ
Ｃ，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り、か
つ上記基体の表面部に形成した脱金属層に接する第１層
を、ＴｉＮおよびＴｉＣＮのうちのいずれかで構成した
硬質被覆層を、これも従来のそれと同じく２〜１５μｍ
の平均層厚で蒸着形成してなる、基体表面に対する硬質
被覆層の付着強度が著しく高い表面被覆ＷＣ基超硬合金
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
表面部の脱金属層の深さ（厚さ）を１〜２μｍ未満に限
定したのは、その深さが１μｍ未満では、硬質被覆層と
の間に所望のすぐれた付着強度を確保することができ
ず、一方その深さが２μｍ以上になると、特に鋼の仕上
切削時に脱金属層が原因の欠損やチッピング（微小欠
け）が切刃先端部に発生し易くなるという理由によるも
のである。
表面部の脱金属層の深さ（厚さ）を１〜２μｍ未満に限
定したのは、その深さが１μｍ未満では、硬質被覆層と
の間に所望のすぐれた付着強度を確保することができ
ず、一方その深さが２μｍ以上になると、特に鋼の仕上
切削時に脱金属層が原因の欠損やチッピング（微小欠
け）が切刃先端部に発生し易くなるという理由によるも
のである。
【０００７】
【実施例】つぎに、この発明の表面被覆ＷＣ基超硬合金
製切削工具を実施例により具体的に説明する。いずれも
１〜３．２μｍの範囲内の所定の平均粒径を有する原料
粉末を用い、これら原料粉末を表１に示される配合組成
に配合し、ボールミルで４８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、これ
ら圧粉体を、１０-2torrの真空中、１３９０℃に１時間
保持の条件で焼結し、この焼結体に仕上研磨を施してＩ
ＳＯ規格ＳＮＭＮ４３２のスローアウエイチップ形状を
もったＷＣ基超硬合金基体Ａ〜Ｆを形成し、ついでこれ
らの基体を５％ＨＮＯ3水溶液中に適宜時間浸漬して、
その表面部に表２に示される表面からの深さ（厚さ）に
亘って、実質的に基体の硬質相だけからなる粗面の脱金
属層を形成し、引続いてこの基体の表面に、化学蒸着法
および物理蒸着法を用い、通常の条件で同じく表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ＷＣ基超硬合金製切削工具（以
下、本発明被覆切削工具という）１〜６をそれぞれ製造
した。
製切削工具を実施例により具体的に説明する。いずれも
１〜３．２μｍの範囲内の所定の平均粒径を有する原料
粉末を用い、これら原料粉末を表１に示される配合組成
に配合し、ボールミルで４８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、これ
ら圧粉体を、１０-2torrの真空中、１３９０℃に１時間
保持の条件で焼結し、この焼結体に仕上研磨を施してＩ
ＳＯ規格ＳＮＭＮ４３２のスローアウエイチップ形状を
もったＷＣ基超硬合金基体Ａ〜Ｆを形成し、ついでこれ
らの基体を５％ＨＮＯ3水溶液中に適宜時間浸漬して、
その表面部に表２に示される表面からの深さ（厚さ）に
亘って、実質的に基体の硬質相だけからなる粗面の脱金
属層を形成し、引続いてこの基体の表面に、化学蒸着法
および物理蒸着法を用い、通常の条件で同じく表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ＷＣ基超硬合金製切削工具（以
下、本発明被覆切削工具という）１〜６をそれぞれ製造
した。
【０００８】また、比較の目的で、表２に示される通
り、基体表面部に脱金属層の形成を行なわない以外は同
一の条件で比較表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以
下、比較被覆切削工具という）１〜６をそれぞれ製造し
た。
り、基体表面部に脱金属層の形成を行なわない以外は同
一の条件で比較表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以
下、比較被覆切削工具という）１〜６をそれぞれ製造し
た。
【０００９】つぎに、この結果得られた各種の被覆切削
工具について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）
の丸棒、 切削速度：１５０ｍ／min.、 送り：０．５５mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１５分、 の条件で、鋼の高送り高切込み連続切削試験を行ない、
切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定した。こ
れらの測定結果を表２に示した。
工具について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）
の丸棒、 切削速度：１５０ｍ／min.、 送り：０．５５mm／rev.、 切込み：２mm、 切削時間：１５分、 の条件で、鋼の高送り高切込み連続切削試験を行ない、
切刃の逃げ面摩耗幅とすくい面摩耗深さを測定した。こ
れらの測定結果を表２に示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【発明の効果】表２に示される結果から、本発明被覆切
削工具１〜６は、いずれも硬質被覆層に剥離の発生な
く、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、基体表面部に
脱金属層の形成を行なわず、硬質相と金属結合相が共存
した基体表面に硬質被覆層が形成された比較被覆切削工
具１〜６においては、切削途中で硬質被覆層に剥離が生
じ、比較的短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。上述のように、この発明の表面被覆ＷＣ基超硬合
金製切削工具は、ＷＣ基超硬合金基体の表面部に形成さ
れた、実質的に硬質相だけからなり、金属結合相が存在
しない粗面の脱金属層によって、特にＴｉＮまたはＴｉ
ＣＮからなる硬質被覆層の基体表面に対する付着強度は
著しく高いものになるので、これを硬質被覆層に高い付
着強度が要求される、例えば鋼の重切削や仕上切削など
に用いた場合にも硬質被覆層に剥離の発生なく、著しく
長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するのである。
削工具１〜６は、いずれも硬質被覆層に剥離の発生な
く、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、基体表面部に
脱金属層の形成を行なわず、硬質相と金属結合相が共存
した基体表面に硬質被覆層が形成された比較被覆切削工
具１〜６においては、切削途中で硬質被覆層に剥離が生
じ、比較的短かい使用寿命しか示さないことが明らかで
ある。上述のように、この発明の表面被覆ＷＣ基超硬合
金製切削工具は、ＷＣ基超硬合金基体の表面部に形成さ
れた、実質的に硬質相だけからなり、金属結合相が存在
しない粗面の脱金属層によって、特にＴｉＮまたはＴｉ
ＣＮからなる硬質被覆層の基体表面に対する付着強度は
著しく高いものになるので、これを硬質被覆層に高い付
着強度が要求される、例えば鋼の重切削や仕上切削など
に用いた場合にも硬質被覆層に剥離の発生なく、著しく
長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するのである。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２３Ｃ 16/30 7325−4Ｋ 16/32 7325−4Ｋ 16/34 7325−4Ｋ 16/40 7325−4Ｋ
Claims (1)
- 【請求項１】 実質的に炭化タングステンを主体とする
硬質相と、Ｃｏを主体とする金属結合相からなる炭化タ
ングステン基超硬合金で構成され、かつ表面から１〜２
μｍ未満の深さに亘って、実質的に上記硬質相で構成さ
れた粗面の脱金属層を形成した基体の表面に、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
層からなり、かつ上記基体の表面部に形成した脱金属層
に接する第１層を、Ｔｉの窒化物および炭窒化物のうち
のいずれかで構成した硬質被覆層を蒸着形成してなる表
面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5154309A JPH06170611A (ja) | 1986-01-27 | 1993-06-01 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61015522A JPH0684541B2 (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
| JP5154309A JPH06170611A (ja) | 1986-01-27 | 1993-06-01 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61015522A Division JPH0684541B2 (ja) | 1986-01-27 | 1986-01-27 | 表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06170611A true JPH06170611A (ja) | 1994-06-21 |
Family
ID=26351696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5154309A Pending JPH06170611A (ja) | 1986-01-27 | 1993-06-01 | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06170611A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5898058A (en) * | 1996-05-20 | 1999-04-27 | Wellman, Inc. | Method of post-polymerization stabilization of high activity catalysts in continuous polyethylene terephthalate production |
| US6079913A (en) * | 1995-11-24 | 2000-06-27 | Widia Gmbh | Cutting tool, process for coating a cutting tool and use thereof |
| KR100497850B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2005-06-29 | 대구텍 주식회사 | 고인성과 내마모성을 겸비한 탄화텅스텐(ｗｃ)계 소결합금및 이를 이용한 절삭공구 |
| CN103930234A (zh) * | 2011-11-11 | 2014-07-16 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 由含镍的钨硬质合金制成且具有Al2O3表面涂层的摩擦搅拌焊接工具 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62174380A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-07-31 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用表面被覆超硬質焼結合金部材 |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP5154309A patent/JPH06170611A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62174380A (ja) * | 1986-01-27 | 1987-07-31 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用表面被覆超硬質焼結合金部材 |
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| KR100497850B1 (ko) * | 2002-12-09 | 2005-06-29 | 대구텍 주식회사 | 고인성과 내마모성을 겸비한 탄화텅스텐(ｗｃ)계 소결합금및 이를 이용한 절삭공구 |
| CN103930234A (zh) * | 2011-11-11 | 2014-07-16 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 由含镍的钨硬质合金制成且具有Al2O3表面涂层的摩擦搅拌焊接工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950926 |