JPH0726366A - 耐欠損性に優れる被覆超硬合金 - Google Patents
耐欠損性に優れる被覆超硬合金Info
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- JPH0726366A JPH0726366A JP19410693A JP19410693A JPH0726366A JP H0726366 A JPH0726366 A JP H0726366A JP 19410693 A JP19410693 A JP 19410693A JP 19410693 A JP19410693 A JP 19410693A JP H0726366 A JPH0726366 A JP H0726366A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本願発明は、耐衝撃性、耐摩耗性に優れる被
覆超硬合金を提供することを目的とする。 【構成】 被覆超硬合金において、被覆層が（１）最外
被覆層−Ａ〜Ｃに示すクラックが存在せず、（２）下部
被覆層−Ａ〜Ｃに示すクラックを存在させることにより
構成する。 Ａ）クラック長さの平均距離 被覆表面に垂直に下部被
覆層厚み以上、下部被覆層厚み＋５ミクロン以下 Ｂ）クラック幅の平均値 ５ミクロン以下 Ｃ）クラック間隔の平均値 １０ミクロン以上、２０
０ミクロン以下
覆超硬合金を提供することを目的とする。 【構成】 被覆超硬合金において、被覆層が（１）最外
被覆層−Ａ〜Ｃに示すクラックが存在せず、（２）下部
被覆層−Ａ〜Ｃに示すクラックを存在させることにより
構成する。 Ａ）クラック長さの平均距離 被覆表面に垂直に下部被
覆層厚み以上、下部被覆層厚み＋５ミクロン以下 Ｂ）クラック幅の平均値 ５ミクロン以下 Ｃ）クラック間隔の平均値 １０ミクロン以上、２０
０ミクロン以下
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は切削工具、耐摩耗工具、
耐衝撃工具等に用いる衝撃荷重がかかる被覆超硬合金工
具に関する。
耐衝撃工具等に用いる衝撃荷重がかかる被覆超硬合金工
具に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に超硬合金等の硬質焼結合金に硬質
被覆を化学蒸着法（ＣＶＤ法）でセラミック皮膜を被覆
した被覆超硬合金は、耐摩耗性にには優れるものの衝撃
荷重が加わった場合には欠損しやすいという欠点があ
る。その理由はＣＶＤ膜に５０〜１５０ｋｇ／ｍｍ2 も
引張応力が発生している為である。この問題を回避する
ために例えば特開平３−９２２０４、特開平３−１５３
８７５、特開平４−８４０９に見られるように、被覆超
硬合金の被覆膜に意図的に微細クラックを導入して残留
応力を開放してから実用に供する事が知られている。ま
た微細クラックを導入する手段として特開平２−２５４
１４４などに記載されているショットピーニングによる
方法がある。またその基体は超硬のみならずサーメット
などにも有効である。（特開平３−９２２０５）
被覆を化学蒸着法（ＣＶＤ法）でセラミック皮膜を被覆
した被覆超硬合金は、耐摩耗性にには優れるものの衝撃
荷重が加わった場合には欠損しやすいという欠点があ
る。その理由はＣＶＤ膜に５０〜１５０ｋｇ／ｍｍ2 も
引張応力が発生している為である。この問題を回避する
ために例えば特開平３−９２２０４、特開平３−１５３
８７５、特開平４−８４０９に見られるように、被覆超
硬合金の被覆膜に意図的に微細クラックを導入して残留
応力を開放してから実用に供する事が知られている。ま
た微細クラックを導入する手段として特開平２−２５４
１４４などに記載されているショットピーニングによる
方法がある。またその基体は超硬のみならずサーメット
などにも有効である。（特開平３−９２２０５）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の微細クラックを導入して残留応力を減少／開放させる
方法は、この点では有効であるものの、クラックが工具
の最表面に露出しているために実際に切削工具として実
用に供した場合には、その部分に切削の荷重が集中し耐
衝撃性が不安定になるという欠点がある。
の微細クラックを導入して残留応力を減少／開放させる
方法は、この点では有効であるものの、クラックが工具
の最表面に露出しているために実際に切削工具として実
用に供した場合には、その部分に切削の荷重が集中し耐
衝撃性が不安定になるという欠点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明者らは
微細クラックの上方先端部を工具の最表面に存在させな
くすることで耐衝撃抵抗を飛躍的に向上させ得ることを
見いだした。
微細クラックの上方先端部を工具の最表面に存在させな
くすることで耐衝撃抵抗を飛躍的に向上させ得ることを
見いだした。
【０００５】
【作用】またその手段として、例えば微細クラックを導
入した皮膜の上にさらに物理蒸着法で０．５ミクロン以
上の膜を形成し、微細クラックの先端を皮膜内部に納め
ることが有効である。この場合最外層の厚みは０．５ミ
クロン以上５ミクロン以下が望ましく、０．５ミクロン
未満ではその効果は少なく、５ミクロンを超える場合は
その効果が飽和するのでそれ以下とした。
入した皮膜の上にさらに物理蒸着法で０．５ミクロン以
上の膜を形成し、微細クラックの先端を皮膜内部に納め
ることが有効である。この場合最外層の厚みは０．５ミ
クロン以上５ミクロン以下が望ましく、０．５ミクロン
未満ではその効果は少なく、５ミクロンを超える場合は
その効果が飽和するのでそれ以下とした。
【０００６】さらに、最外被覆層をＰＶＤ法で形成した
場合には、ＰＶＤ膜は通常圧縮応力が残留するため耐衝
撃性の向上が計られさらに望ましい。
場合には、ＰＶＤ膜は通常圧縮応力が残留するため耐衝
撃性の向上が計られさらに望ましい。
【０００７】次に、下部被覆層については、基体と皮膜
との充分な密着性を得るために成膜温度が約１０００℃
とＰＶＤ法に比較して高いＣＶＤ法による皮膜が望まし
い。しかし、ＣＶＤ皮膜は引張応力が残留するため膜厚
は２〜１５ミクロンが望ましく、その範囲を超えると膜
の剥離が生ずるため望ましくない。またその範囲未満で
は耐摩耗性が不十分となり本発明の目的に反する。
との充分な密着性を得るために成膜温度が約１０００℃
とＰＶＤ法に比較して高いＣＶＤ法による皮膜が望まし
い。しかし、ＣＶＤ皮膜は引張応力が残留するため膜厚
は２〜１５ミクロンが望ましく、その範囲を超えると膜
の剥離が生ずるため望ましくない。またその範囲未満で
は耐摩耗性が不十分となり本発明の目的に反する。
【０００８】また、下部被覆層の残留応力を除去するた
めに、微細クラックを導入することは本発明にも必須で
ある。この場合のクラックは Ａ） 基体表面にほぼ垂直に存在させ、かつその平均長
さは下部被覆層厚み以上（下部被覆層＋５ミクロン）以
下が良い。その範囲未満では充分に残留応力が除去され
ないため効果が発揮できず、またその範囲を超えると応
力集中が激しくかえって耐衝撃性の不安定さを増す。ク
ラックの長軸方向が基体の表面にほぼ垂直であることが
望ましいのは、平行になるに従い膜の微細チッピングが
頻繁となるためである。
めに、微細クラックを導入することは本発明にも必須で
ある。この場合のクラックは Ａ） 基体表面にほぼ垂直に存在させ、かつその平均長
さは下部被覆層厚み以上（下部被覆層＋５ミクロン）以
下が良い。その範囲未満では充分に残留応力が除去され
ないため効果が発揮できず、またその範囲を超えると応
力集中が激しくかえって耐衝撃性の不安定さを増す。ク
ラックの長軸方向が基体の表面にほぼ垂直であることが
望ましいのは、平行になるに従い膜の微細チッピングが
頻繁となるためである。
【０００９】Ｂ） クラック幅の平均値は５ミクロン以
下が良く、その範囲を超えると応力集中が増大し耐衝撃
性が劣化する。 Ｃ）クラック間隔の平均値は１０ミクロン以上２００ミ
クロン以下が良く、その範囲未満では耐摩耗性が劣化
し、またその範囲を超えると残留応力の除去が充分でな
くいずれも本発明の目的に反する。Ａ〜Ｃの形態を有す
る微細クラックの導入手段はショットピーニングが最も
簡便でありかつ実用的であるがショットブラスト等の機
械的な衝撃による方法や、物理的な手段でも効果は期待
できる。
下が良く、その範囲を超えると応力集中が増大し耐衝撃
性が劣化する。 Ｃ）クラック間隔の平均値は１０ミクロン以上２００ミ
クロン以下が良く、その範囲未満では耐摩耗性が劣化
し、またその範囲を超えると残留応力の除去が充分でな
くいずれも本発明の目的に反する。Ａ〜Ｃの形態を有す
る微細クラックの導入手段はショットピーニングが最も
簡便でありかつ実用的であるがショットブラスト等の機
械的な衝撃による方法や、物理的な手段でも効果は期待
できる。
【００１０】本発明の被覆膜は現在一般に流布しかつ最
も使用頻度の高いセラミック膜での効果が大きく、また
それが本発明の目的でもある。すなわち該セラミック膜
は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
Ａｌの炭化物、窒化物、炭窒化物及び酸化物より選ばれ
た１種または２種以上の層から構成された膜である。ま
た、本発明の基体は超硬のみならずＴｉＣＮ基サーメッ
ト合金においてもその効果は大きく、本発明の目的とす
るところである。以下、実施例に基づいて詳細に説明す
る。
も使用頻度の高いセラミック膜での効果が大きく、また
それが本発明の目的でもある。すなわち該セラミック膜
は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、
Ａｌの炭化物、窒化物、炭窒化物及び酸化物より選ばれ
た１種または２種以上の層から構成された膜である。ま
た、本発明の基体は超硬のみならずＴｉＣＮ基サーメッ
ト合金においてもその効果は大きく、本発明の目的とす
るところである。以下、実施例に基づいて詳細に説明す
る。
【００１１】
【実施例】ＷＣ９０％、ＴｉＣ２％、ＴａＣ１％、Ｃｏ
７％を成分とする超硬合金１および、ＴｉＣＮ５０％、
ＷＣ２０％、ＴａＣ１８％、Ｃｏ６％、Ｎｉ６％を成分
とするＴｉＣＮ基サーメット合金２に下部被覆層として
ＣＶＤ法でＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、Ａｌ2Ｏ3を下部
より表面に向かってこの順序にそれぞれ１、５、３、２
ミクロン被覆し、さらにショットピーニング処理を施し
て平均長さ１３ミクロン、平均クラック幅２ミクロン、
平均クラック間隔７０ミクロンの微細クラックを導入し
た。
７％を成分とする超硬合金１および、ＴｉＣＮ５０％、
ＷＣ２０％、ＴａＣ１８％、Ｃｏ６％、Ｎｉ６％を成分
とするＴｉＣＮ基サーメット合金２に下部被覆層として
ＣＶＤ法でＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、Ａｌ2Ｏ3を下部
より表面に向かってこの順序にそれぞれ１、５、３、２
ミクロン被覆し、さらにショットピーニング処理を施し
て平均長さ１３ミクロン、平均クラック幅２ミクロン、
平均クラック間隔７０ミクロンの微細クラックを導入し
た。
【００１２】さらに、一部のチップはＰＶＤ法でＴｉＮ
膜をさらに被覆し、断続切削性能を比較した。断続切削
性能は以下の条件で比較した。 被削材 Ｓ４５Ｃ（４ッ溝入り） 切削条件 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ 工具形状 ＳＮＭＡ１２０４０８ 判定基準 欠損が生ずるまでの断続衝撃回数 その結果を表１、表２に示す。
膜をさらに被覆し、断続切削性能を比較した。断続切削
性能は以下の条件で比較した。 被削材 Ｓ４５Ｃ（４ッ溝入り） 切削条件 切削速度 １５０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ 工具形状 ＳＮＭＡ１２０４０８ 判定基準 欠損が生ずるまでの断続衝撃回数 その結果を表１、表２に示す。
【００１３】
【表１】 試料番号 基体 ＰＶＤ層厚み（ミクロン） 衝撃回数（×１０００） 比較例 １ １ ０ １．５ 比較例 ２ １ ０．２ １．７ 比較例 ３ １ ０．４ １．８ 本発明例 ４ １ ０．５ ５．３ 本発明例 ５ １ ２．０ ７．３ 本発明例 ６ １ ５．０ １０．８ 比較例 ７ １ ６．５ ８．８
【００１４】
【表２】 試料番号 基体 ＰＶＤ層厚み（ミクロン） 衝撃回数（×１０００） 比較例 ８ ２ ０ ０．７ 比較例 ９ ２ ０．２ ０．９ 比較例 １０ ２ ０．４ １．０ 本発明例 １１ ２ ０．５ ３．３ 本発明例 １２ ２ ２．０ ６．１ 本発明例 １３ ２ ５．０ ７．４ 比較例 １４ ２ ６．５ ４．１
【００１５】表１、表２より本発明は、被削材に溝を入
れ機械的な衝撃が加わる条件における衝撃回数において
優れた性能を示すとともに、もたその時の回数も安定し
ており寿命バラツキも少ない。
れ機械的な衝撃が加わる条件における衝撃回数において
優れた性能を示すとともに、もたその時の回数も安定し
ており寿命バラツキも少ない。
【００１５】
【発明の効果】本発明は、従来の被覆超硬合金の欠点で
ある耐衝撃性を改善し、またその寿命を安定させたもの
で産業上の利用効果は極めて大きい。
ある耐衝撃性を改善し、またその寿命を安定させたもの
で産業上の利用効果は極めて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ２２Ｃ 29/00 Ａ Ｚ Ｃ２３Ｃ 16/30 16/56 28/00 Ａ
Claims (6)
- 【請求項１】 超硬合金の表面に厚さ５ミクロン以上２
０ミクロン以下の被覆を有する超硬合金において、該被
覆層が以下の特徴を持つ耐欠損性に優れる被覆超硬合
金。 １）最外被覆層 Ａ〜Ｃに示すクラックが存在しない。 ２）下部被覆層 Ａ〜Ｃに示すクラックが存在する。 Ａ）クラック長さの平均距離 被覆表面に垂直に下部被
覆層厚み以上、下部被覆層厚み＋５ミクロン以下 Ｂ）クラック幅の平均値 ５ミクロン以下 Ｃ）クラック間隔の平均値 １０ミクロン以上、２０
０ミクロン以下 - 【請求項２】 請求項１に記載の耐欠損性に優れる被覆
超硬合金において、最外被覆層が物理蒸着法による被覆
層であり、下部被覆層が化学蒸着法による被覆層である
ことを特徴とする耐欠損性に優れる被覆超硬合金。 - 【請求項３】 請求項１ないし２に記載の耐欠損性に優
れる被覆超硬合金において、最外被覆層の厚みが０．５
〜５ミクロン、下部被覆層の厚みが２〜１５ミクロンで
あることを特徴とする耐欠損性に優れる被覆超硬合金。 - 【請求項４】 請求項１ないし３に記載の耐欠損性に優
れる被覆超硬合金において、被覆層がＴｉ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌの炭化物、窒化
物、炭窒化物及び酸化物より選ばれた１種または２種以
上の層からなることを特徴とする耐欠損性に優れる被覆
超硬合金。 - 【請求項５】 請求項１に記載の耐欠損性に優れる被覆
超硬合金において、Ａ〜Ｃで特徴付けされたクラック微
細クラックが下部被覆層を被覆した後に機械的な衝撃に
より導入されたことを特徴とする耐欠損性に優れる被覆
超硬合金。 - 【請求項６】 請求項１ないし５に記載の耐欠損性に優
れる被覆超硬合金において、基体がＴｉＣＮ基サーメッ
ト合金であることを特徴とする耐欠損性に優れる被覆超
硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19410693A JPH0726366A (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 耐欠損性に優れる被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19410693A JPH0726366A (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 耐欠損性に優れる被覆超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0726366A true JPH0726366A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=16319037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19410693A Pending JPH0726366A (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 耐欠損性に優れる被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726366A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015009322A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP2015188995A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐異常損傷性に優れた表面被覆切削工具 |
| JP5962862B2 (ja) * | 2013-08-21 | 2016-08-03 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
-
1993
- 1993-07-10 JP JP19410693A patent/JPH0726366A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015009322A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP5962862B2 (ja) * | 2013-08-21 | 2016-08-03 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| JP2015188995A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐異常損傷性に優れた表面被覆切削工具 |
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