JPH07237010A - 耐摩耗性に優れた表面被覆切削工具 - Google Patents

耐摩耗性に優れた表面被覆切削工具

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JPH07237010A
JPH07237010A JP5267394A JP5267394A JPH07237010A JP H07237010 A JPH07237010 A JP H07237010A JP 5267394 A JP5267394 A JP 5267394A JP 5267394 A JP5267394 A JP 5267394A JP H07237010 A JPH07237010 A JP H07237010A
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layer
cutting tool
coated cutting
hard coating
cutting
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JP5267394A
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Munenori Kato
宗則 加藤
Hironori Yoshimura
寛範 吉村
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用寿命が長い耐摩耗性に優れた表面被覆切
削工具を提供する。 【構成】 WC基超硬合金またはTiCN基サーメット
を基体とし、その表面に硬質被覆層を形成してなる表面
被覆切削工具において、上記硬質被覆層は、(Ti,A
l,Cr)C層、(Ti,Al,Cr)N層、(Ti,
Al,Cr)CN層のうちの少なくとも1層を必須構成
層とし、必要に応じてさらに、金属Ti層、TiC層、
TiN層およびTiCN層のうちの少なくとも1層を積
層させてなる表面被覆切削工具。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、従来よりも使用寿命
の長い耐摩耗性に優れた表面被覆切削工具に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、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)基サーメットを基体とし、その表面にTiの炭
化物(以下、TiCで示す)、Tiの窒化物(以下、T
iNで示す)およびTiの炭窒化物(以下、TiCN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(CVD法)や物理蒸着法
(PVD法)を用いて形成してなる表面被覆切削工具は
知られている。
【0003】しかし、これら表面被覆切削工具では工具
寿命が十分でないために、WC基超硬合金またはTiC
N基サーメットの表面に、TiとAlの複合炭化物固溶
体(以下、(Ti,Al)Cで示す)、TiとAlの複
合窒化物固溶体(以下、(Ti,Al)Nで示す)、T
iとAlの複合炭窒化物固溶体(以下、(Ti,Al)
CN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形成してなる表面被覆切削工具が
提案されている(特公平4−53642号公報参照)。
そして硬質被覆層の厚さは0.5〜10μmの範囲内に
あることが好ましいとされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、切削機
械の自動化および省力化に伴って切削工具の交換回数を
減らすべく使用寿命の長い表面被覆切削工具が求められ
ているが、上記従来の表面被覆切削工具ではかかる要求
をみたすことができなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
かかる観点から、使用寿命の一層長い表面被覆切削工具
を得るべく研究を行った結果、TiとAlとCrの複合
炭化物固溶体(以下、(Ti,Al,Cr)Cで示
す)、TiとAlとCrの複合窒化物固溶体(以下、
(Ti,Al,Cr)Nで示す)、およびTiとAlと
Crの複合炭窒化物固溶体(以下、(Ti,Al,C
r)CN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必須構成層とする表面被覆切
削工具は、従来よりも工具寿命が延命化されるという知
見を得たのである。
【0006】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、WC基超硬合金またはTiCN基サー
メットを基体とし、その表面に硬質被覆層を形成してな
る表面被覆切削工具において、上記硬質被覆層は、(T
i,Al,Cr)C層、(Ti,Al,Cr)N層、
(Ti,Al,Cr)CN層のうちの少なくとも1層を
必須構成層とし、必要に応じてさらに、金属Ti層、T
iC層、TiN層およびTiCN層のうちの少なくとも
1層を積層させてなる、表面被覆切削工具に特徴を有す
るものである。
【0007】上記硬質被覆層の長さは0.5〜10μm
の範囲内にあることが好ましく、この厚さは従来の表面
被覆切削工具における硬質被覆層の厚さと同じである。
【0008】
【実施例】
実施例1 重量%で(以下%は重量%を示す)、WC−9%Co−
8%TiC−10%TaCからなる組成のWC基超硬合
金およびTiCN−12%Co−8%Mo−6%Ni−
15%WC−10%TaCからなる組成のTiCN基サ
ーメットで構成され、かつJIS・SNGN432に則
した形状を有する切削チップを用意した。
【0009】これら切削チップを公知のイオンプレーテ
ィング装置内に装入し、下記の方法で表1および表2に
示される本発明表面被覆切削工具(以下、本発明切削工
具という)1〜18および従来表面被覆切削工具(以
下、従来切削工具という)1〜7を作製した。
【0010】(a) (Ti,Al,Cr)C層、(T
i,Al,Cr)N層および(Ti,Al,Cr)CN
層形成方法。
【0011】上記イオンプレーティング装置内に置かれ
たるつぼ内にTi−30%Al−20%Cr合金を入
れ、こ状態で、まず装置内の真空度を5×10-5torrの
雰囲気とすると共に、切削チップを500℃に加熱し、
ついで切削チップに−1000Vの電位をかけ、装置内
にArガスを流通させて切削チッ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−30%
Al−20%Cr合金に電子ビームを照射してこれを溶
融し、蒸発させ、同時に切削チップへの負荷電位を−7
00Vとすると共に、N2 および/またはC2 H2 (ア
セチレン)からなる反応ガスを200cc/min の割合で
流して、切削チップの表面に(Ti,Al,Cr)C
層、(Ti,Al,Cr)N層および(Ti,Al,C
r)CN層を蒸着させることにより形成した。
【0012】(b) (Ti,Al)C層、(Ti,A
l)N層および(Ti,Al)CN層の形成方法。
【0013】上記(a)で述べたイオンプレーティング
装置内のるつぼ内にTi−Al合金を入れる以外は上記
(a)と全く同じ方法で形成した。
【0014】(c) TiC層、TiN層、TiCN層
の形成方法。
【0015】上記(a)で述べたイオンプレーティング
装置内のるつぼ内にTiを入れる以外は上記(a)と全
く同じ方法で形成した。
【0016】(d) Ti層 上記(a)で述べたイオンプレーティング装置内のるつ
ぼ内にTiを入れ、反応ガスを流すことなく真空雰囲気
中で溶融、蒸発させる以外は上記(a)と全く同じ方法
で形成した。
【0017】上記本発明切削工具1〜18および従来切
削工具1〜7について、 被削材:SNCM439(硬さ:HB 240)丸棒、 切削速度:210m/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:HB 290)の角材、 切削速度:150m/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、また後者の断面切削試験では、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
果を表3および表4に示した。
【0018】
【表1】
【0019】
【表2】
【0020】
【表3】
【0021】
【表4】
【0022】表1〜表4に示される結果から、本発明切
削工具1〜21は、従来切削工具と比較して特に連続切
削に対して優れた特性を示すことがわかる。
【0023】実施例2 実施例1で用いたWC基超硬合金と同じ成分組成のWC
基超硬合金からなり、直径:10mmφ×長さ:66mmの
寸法をもった2枚刃エンドミルを用意した。これを実施
例1で用いたと同じイオンプレーティング装置に装入
し、硬質被覆層形成時の2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で実施した条件と
同じ条件で2枚刃エンドミルの表面にそれぞれ表5に示
される組成および平均層厚を有する硬質被覆層を蒸着
し、これにより本発明切削工具22〜28および従来切
削工具8〜14を作製した。
【0024】これら本発明切削工具22〜28および従
来切削工具8〜14についても 被削材:S45C(硬さ:HB 220)、 切削速度:100m/min 、 送り:0.03mm/刃、 切込み:5mm、 切削油:水溶性、 の条件で切削試験を行ない、切刃外周の逃げ面摩耗幅が
0.3mmに至るまでの切削長さを測定し、この結果を表
5に示した。
【0025】
【表5】
【0026】表5に示される結果から、本発明切削工具
22〜28は、従来切削工具と比較して工具寿命が一段
と改善されていることがわかる。
【0027】
【発明の効果】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、長期に亘ってすぐれた切削性
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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭化タングステン基超硬合金または炭窒
    化チタン基サーメットを基体とし、その表面に硬質被覆
    層を形成してなる表面被覆切削工具において、 上記硬質被覆層は、TiとAlとCrの複合炭化物固溶
    体層、TiとAlとCrの複合窒化物固溶体層およびT
    iとAlとCrの複合炭窒化物固溶体層のうちの少なく
    とも1層からなることを特徴とする耐摩耗性に優れた表
    面被覆切削工具。
  2. 【請求項2】 炭化タングステン基超硬合金または炭窒
    化チタン基サーメットを基体とし、その表面に硬質被覆
    層を形成してなる表面被覆切削工具において、 上記硬質被覆層は、TiとAlとCrの複合炭化物固溶
    体層、TiとAlとCrの複合窒化物固溶体層およびT
    iとAlとCrの複合炭窒化物固溶体層のうちの少なく
    とも一層を必須構成層とし、さらに金属Ti層、Tiの
    炭化物層、Tiの窒化物層およびTiの炭窒化物層のう
    ちの少なくとも一層を含むことを特徴とする耐摩耗性に
    優れた表面被覆切削工具。
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