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Info
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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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- cutting tool
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C04B2103/00—Function or property of ingredients for mortars, concrete or artificial stone
- C04B2103/0004—Compounds chosen for the nature of their cations
- C04B2103/0017—Refractory metal compounds
- C04B2103/0019—Ti
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- Materials Engineering (AREA)
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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 N4 基セラミックス製
切削工具を提供する。 【構成】 Si3 N4 基セラミックス基体の表面に、T
iC,TiN,TiCN,TiCO,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0.5〜20μm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、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。
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 N4 基セラミックス製
切削工具を提供する。 【構成】 Si3 N4 基セラミックス基体の表面に、T
iC,TiN,TiCN,TiCO,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0.5〜20μm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、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
【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 N4 で示す)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 N4 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 N4 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、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 O3 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 N4 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。
/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、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 O3 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 N4 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 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Si3N4 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。
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 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Si3N4 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 N4
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 N4 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 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。
上述のような観点から、上記の従来表面被覆Si3 N4
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 N4 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 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 N4 基セラミックス基体の表面
に、TiC,TiN,TiCN,TiCO,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0.5〜20μm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、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 N4 基セラミックス基体の表面
に、TiC,TiN,TiCN,TiCO,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0.5〜20μm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。
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。
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 N4 粉
末、Al2 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 N4 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 N4 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 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の範囲内の所定の平均粒径を有するSi3 N4 粉
末、Al2 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 N4 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 N4 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 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】
【表1】
【0010】
【表2】
【0011】
【表3】
【0012】また、比較の目的で、上記Si3 N4 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 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を製造した。
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 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。
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 N4 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。
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 N4 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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359093A JPH06277906A (ja) | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9359093A JPH06277906A (ja) | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06277906A true JPH06277906A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=14086519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9359093A Pending JPH06277906A (ja) | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06277906A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1993
- 1993-03-29 JP JP9359093A patent/JPH06277906A/ja active Pending
Cited By (2)
| 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
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000801 |