JPH06277906A - 表面被覆窒化けい素基セラミックス製切削工具 - Google Patents

表面被覆窒化けい素基セラミックス製切削工具

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JPH06277906A
JPH06277906A JP9359093A JP9359093A JPH06277906A JP H06277906 A JPH06277906 A JP H06277906A JP 9359093 A JP9359093 A JP 9359093A JP 9359093 A JP9359093 A JP 9359093A JP H06277906 A JPH06277906 A JP H06277906A
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JP
Japan
Prior art keywords
cutting
based ceramic
substrate
cutting tool
hard coating
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Pending
Application number
JP9359093A
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English (en)
Inventor
Takashi Fujisawa
隆史 藤澤
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2103/00Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
    • C04B2103/0004Compounds chosen for the nature of their cations
    • C04B2103/0017Refractory metal compounds
    • C04B2103/0019Ti

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 基体表面に対する硬質被覆層の密着性にすぐ
れ、したがって苛酷な条件下での切削にも硬質被覆層に
剥離の発生がない表面被覆Si3 4 基セラミックス製
切削工具を提供する。 【構成】 Si3 4 基セラミックス基体の表面に、T
iC,TiN,TiCN,TiCO,TiCNO、およ
びAl2 3 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0.5〜20μmの平均層厚で形
成してなる表面被覆Si3 4 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、最表面から0.05
〜2μmの範囲内の所定深さに亘ってTi浸透反応層を
形成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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
の切削にも前記硬質被覆層に剥離の発生なく、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
(以下、Si3 4 で示す)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、Si3 4 や、αおよび
/またはβサイアロンを主成分とするSi3 4 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、炭酸化物、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TiC,TiN,Ti
CN,TiCO,TiCNO、およびAl2 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て、0.
5〜20μmの範囲内の所定の平均層厚で形成してなる
表面被覆Si3 4 基セラミックス製切削工具が、鋳鉄
や鋼などの連続切削や断続切削に用いられていることは
良く知られるところである。
【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きわめて強く、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大する傾向にある
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 4 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Si34 基セラミックス基体表面に対す
る密着性が不十分があるために、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】
【課題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Si3 4
基セラミックス製切削工具に着目し、これを構成する硬
質被覆層の基体表面に対する密着性の向上をはかるべく
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 4 基セ
ラミックス基体を、700〜1200℃の範囲内の所定
温度で、TiCl4 :10〜15容量%を含有し、残り
がH2 からなる反応ガスで所定時間処理すると、上記基
体の最表面からTiが内部に浸透し、浸透したTiが基
体の構成成分と反応して基体表面部にTi浸透反応層を
形成するようになり、このように表面部にTi浸透反応
層が形成された基体に、上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、この結果の表面被覆Si3 4 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、最表面から0.05
〜2μmの範囲内の所定の深さに亘ってTi浸透反応層
を形成してなるSi3 4 基セラミックス基体の表面
に、TiC,TiN,TiCN,TiCO,TiCN
O、およびAl2 3 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0.5〜20μmの平均
層厚で形成してなる表面被覆Si3 4 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Ti浸透反応層の形成深さを0.0
5〜2μmとしたのは、前記Ti浸透反応層は、その形
成深さが深くなるにつれ、これに比例して基体最表面の
Ti濃度が高くなり、かつ最表面のTi濃度が所定の濃
度以上になった場合に硬質被覆層との間にすぐれた密着
性が得られるものであり、したがってその形成深さが
0.05μm未満では、基体最表面におけるTi濃度が
低くすぎて硬質被覆層との間に所望のすぐれた密着性を
確保することができず、しかしその形成深さが2μmを
越えても、作用が飽和し、より一層の密着性向上効果は
現われないという理由によるものである。
【0007】また、同じく硬質被覆層の平均層厚を0.
5〜20μmとしたのは、その厚さが0.5μm未満で
は所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その厚さが
20μmを越えると切刃に欠けやチッピング(微小欠
け)が発生するようになるという理由にもとづくもので
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の範囲内の所定の平均粒径を有するSi3 4
末、Al2 3 粉末、AlN粉末、ZrO2 粉末、Y2
3 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7
2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、N2 雰囲気中、
1700〜1800℃の範囲内の所定温度に2時間保持
の条件で焼結してSNGN120408のスローアウェ
イチップ形状をもったSi3 4 基セラミックス基体を
形成し、ついでこの基体の表面部に、通常の化学蒸着装
置を用い、同じく表1に示される条件でTi浸透反応層
を形成し、引続いて、これの表面に、すなわち表面部に
Ti浸透反応層が形成されたSi3 4 基セラミックス
基体の表面に、同じ化学蒸着装置にて、通常の条件で表
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Si3 4 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】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【表3】
【0012】また、比較の目的で、上記Si3 4 基セ
ラミックス基体の表面部にTi浸透反応層の形成を行な
わない以外は同一の条件で従来表面被覆Si3 4 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を製造した。
【0013】つぎに、この結果得られた本発明被覆切削
工具1〜8および従来被覆切削工具1〜8について、 被削材:SNCM439、 切削速度:300m/min.、 送り:0.2mm/rev.、 切込み:2mm、 切削時間:8分、 の条件での鋼の乾式連続高速切削試験、並びに、 被削材:FC25の長さ方向等間隔4本縦溝入り丸棒、 切削速度:250m/min.、 送り:0.5mm/rev.、 切込み:1.5mm、 切削時間:12分、 の条件での鋳鉄の乾式断続高送り切削試験を行ない、い
ずれの試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。これら
の結果を表3に示した。
【0014】
【発明の効果】表1〜3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T
i浸透反応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、上記の苛酷な切削条件下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。上述のよ
うに、この発明の表面被覆Si3 4 基セラミックス製
切削工具は、これを構成する基体表面に対する硬質被覆
層の密着性が、基体表面部に形成したTi浸透反応層に
よって一段とすぐれたものになっているので、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。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 窒化けい素基セラミックス基体の表面
    に、Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、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0.5
    〜20μm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、最表面から0.05〜2μmの範
    囲内の所定の深さに亘ってTi浸透反応層を形成したこ
    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。
JP9359093A 1993-03-29 1993-03-29 表面被覆窒化けい素基セラミックス製切削工具 Pending JPH06277906A (ja)

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ID=14086519

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005126304A (ja) * 2003-10-27 2005-05-19 Ngk Spark Plug Co Ltd 工具用部材及び工具
JP2022150536A (ja) * 2021-03-26 2022-10-07 三菱マテリアル株式会社 セラミックス基表面被覆切削工具

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Legal Events

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Effective date: 20000801