JPH0726367A - 耐摩耗性に優れた被覆切削工具 - Google Patents
耐摩耗性に優れた被覆切削工具Info
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- JPH0726367A JPH0726367A JP19410793A JP19410793A JPH0726367A JP H0726367 A JPH0726367 A JP H0726367A JP 19410793 A JP19410793 A JP 19410793A JP 19410793 A JP19410793 A JP 19410793A JP H0726367 A JPH0726367 A JP H0726367A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本願発明は、耐摩耗性に優れる被覆切削工具
を提供することを目的とする。 【構成】 炭化タングステン基超硬合金の表面に物理蒸
着法（ＰＶＤ）により被覆した元素周期律表の４ａ、５
ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物および炭窒化物のうち
１種または２種以上で構成される１層または２層以上の
被覆層、及びその平均粒径が２０オングストローム〜１
０００オングストロームのダイヤモンド多結晶で構成さ
れる層より成る硬質被覆層を１μｍ以上２０μｍ以下の
厚みで設けた耐摩耗性に優れた被覆切削工具。
を提供することを目的とする。 【構成】 炭化タングステン基超硬合金の表面に物理蒸
着法（ＰＶＤ）により被覆した元素周期律表の４ａ、５
ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物および炭窒化物のうち
１種または２種以上で構成される１層または２層以上の
被覆層、及びその平均粒径が２０オングストローム〜１
０００オングストロームのダイヤモンド多結晶で構成さ
れる層より成る硬質被覆層を１μｍ以上２０μｍ以下の
厚みで設けた耐摩耗性に優れた被覆切削工具。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性を要求される被
覆切削工具に関する。
覆切削工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の被覆切削工具は、炭化タングステ
ン基超硬合金やＴｉＣ基またはＴｉＣＮ基サーメット合
金の表面にＰＶＤ法により被覆した元素周期律表の４
ａ、５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物および炭窒化物
のうち１種または２種以上とで被覆したいわゆるＰＶＤ
被覆工具が一般に用いられている。
ン基超硬合金やＴｉＣ基またはＴｉＣＮ基サーメット合
金の表面にＰＶＤ法により被覆した元素周期律表の４
ａ、５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物および炭窒化物
のうち１種または２種以上とで被覆したいわゆるＰＶＤ
被覆工具が一般に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら被覆切削
工具は従来の非被覆工具が一般に切削速度１００ｍ／ｍ
ｉｎ以下で用いられるのに比較して、１５０〜４００ｍ
／ｍｉｎと極めて過酷な条件で使用される。このため基
体の軟化温度をはるかに超える切削熱が発生することが
しばしばで、工具寿命が急速に低下することになる。
工具は従来の非被覆工具が一般に切削速度１００ｍ／ｍ
ｉｎ以下で用いられるのに比較して、１５０〜４００ｍ
／ｍｉｎと極めて過酷な条件で使用される。このため基
体の軟化温度をはるかに超える切削熱が発生することが
しばしばで、工具寿命が急速に低下することになる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明者らは
この切削熱の発生機構を詳細に検討した結果、切削熱は
工具と被加工物との摩擦抵抗を少なくすると劇的に低減
されること、さらに発生した熱はダイヤモンドのように
非常に高い熱伝導性を有する膜を被覆膜内に設けること
によって刃先に局在しがちな切削熱を広域に分散させ、
結果として工具寿命が大幅に延びることを見いだした。
この切削熱の発生機構を詳細に検討した結果、切削熱は
工具と被加工物との摩擦抵抗を少なくすると劇的に低減
されること、さらに発生した熱はダイヤモンドのように
非常に高い熱伝導性を有する膜を被覆膜内に設けること
によって刃先に局在しがちな切削熱を広域に分散させ、
結果として工具寿命が大幅に延びることを見いだした。
【０００５】
【作用】ここでダイヤモンド層は平均粒径が２０オング
ストローム〜１０００オングストロームのダイヤモンド
粒を電着またはもしくは塗布にて形成させ、そのその厚
みを１μｍ以上２０μｍ以下とする事が望ましい。１μ
ｍ未満では熱の拡散効果が充分でなく、２０μｍを超え
ると膜の靱性が著しく低下しいずれも本発明の目的に反
する。
ストローム〜１０００オングストロームのダイヤモンド
粒を電着またはもしくは塗布にて形成させ、そのその厚
みを１μｍ以上２０μｍ以下とする事が望ましい。１μ
ｍ未満では熱の拡散効果が充分でなく、２０μｍを超え
ると膜の靱性が著しく低下しいずれも本発明の目的に反
する。
【０００６】ダイヤモンド層は平均粒径が２０オングス
トローム〜１０００オングストロームのダイヤモンド粒
を使用することが望ましく、２０オングストローム未満
では基体もしくは他の硬質皮膜との密着強度が弱くな
り、また１０００オングストロームを超えるとダイヤモ
ンド層の靱性が低下しいずれも本発明の目的に反する。
硬質被覆層は、ＰＶＤ法により被覆した元素周期律表の
４ａ、５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物および炭窒化
物のうち１種または２種以上とで構成される１層または
２層以上の被覆層とする。
トローム〜１０００オングストロームのダイヤモンド粒
を使用することが望ましく、２０オングストローム未満
では基体もしくは他の硬質皮膜との密着強度が弱くな
り、また１０００オングストロームを超えるとダイヤモ
ンド層の靱性が低下しいずれも本発明の目的に反する。
硬質被覆層は、ＰＶＤ法により被覆した元素周期律表の
４ａ、５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物および炭窒化
物のうち１種または２種以上とで構成される１層または
２層以上の被覆層とする。
【０００７】ＰＶＤ法は被覆処理温度が一般に低く、ダ
イヤモンドの変態を招かないために必須である。また現
時点で最も広範に用いられている元素周期律表の４ａ、
５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物、炭窒化物及びアル
ミナのうち１種または２種以上とで構成される１層また
は２層以上の被覆層を硬質皮膜とすることは、該硬質皮
膜を服した工具の耐摩耗性の改善が本発明の目的である
からやはり必須である。
イヤモンドの変態を招かないために必須である。また現
時点で最も広範に用いられている元素周期律表の４ａ、
５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物、炭窒化物及びアル
ミナのうち１種または２種以上とで構成される１層また
は２層以上の被覆層を硬質皮膜とすることは、該硬質皮
膜を服した工具の耐摩耗性の改善が本発明の目的である
からやはり必須である。
【０００８】ダイヤモンド層とＰＶＤ皮膜層との位置関
係によって発揮される工具の切削特性が異なってくる。
基体／ダイヤ層／ＰＶＤ層の構成では、切削熱が基体を
かいして多量に拡散されやすく耐熱性が大幅に改善され
る。基体／ＰＶＤ／ダイヤ層の構成では、ダイヤモンド
層の持つ極めて小さな摩擦係数のため切削抵抗が軽減さ
れ結果として切削時の発熱が減少し工具の損傷が低減さ
れて工具寿命の延長が可能となる。
係によって発揮される工具の切削特性が異なってくる。
基体／ダイヤ層／ＰＶＤ層の構成では、切削熱が基体を
かいして多量に拡散されやすく耐熱性が大幅に改善され
る。基体／ＰＶＤ／ダイヤ層の構成では、ダイヤモンド
層の持つ極めて小さな摩擦係数のため切削抵抗が軽減さ
れ結果として切削時の発熱が減少し工具の損傷が低減さ
れて工具寿命の延長が可能となる。
【０００９】基体／ＰＶＤ／ダイヤモンド／ＰＶＤ層の
構成では、ダイヤモンド層の酸化を上部のＣＶＤまたは
ＰＶＤ層か抑止しながら、ダイヤモンド層が高耐摩耗性
を発揮するため従来の工具に比較して工具寿命が飛躍的
に延長される。基体／微細クラックを導入したＰＶＤ／
ダイヤ層／ＰＶＤ層の構成では、残留応力を軽減するた
めに導入した微細クラックが切欠き効果でかえって欠損
の原因になるのを防ぐために該クラックの空隙部を微細
粒で構成されるダイヤモンド層で充填すると同時にダイ
ヤモンドの有する耐摩耗性をのため工具寿命が飛躍的に
延長される。
構成では、ダイヤモンド層の酸化を上部のＣＶＤまたは
ＰＶＤ層か抑止しながら、ダイヤモンド層が高耐摩耗性
を発揮するため従来の工具に比較して工具寿命が飛躍的
に延長される。基体／微細クラックを導入したＰＶＤ／
ダイヤ層／ＰＶＤ層の構成では、残留応力を軽減するた
めに導入した微細クラックが切欠き効果でかえって欠損
の原因になるのを防ぐために該クラックの空隙部を微細
粒で構成されるダイヤモンド層で充填すると同時にダイ
ヤモンドの有する耐摩耗性をのため工具寿命が飛躍的に
延長される。
【００１０】基体に付いては炭化タングステン基超硬合
金やＴｉＣ基またはＴｉＣＮ基サーメット合金いずれも
該被覆を行うことにより著しい耐摩耗性の向上が得ら
れ、本発明の目的が達成される。以下、実施例に基づい
て詳細に説明する。
金やＴｉＣ基またはＴｉＣＮ基サーメット合金いずれも
該被覆を行うことにより著しい耐摩耗性の向上が得ら
れ、本発明の目的が達成される。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％の組成からなる超硬合金１、および、ＴｉＣ６３
％、Ｍｏ2 Ｃ１０％、ＷＣ１５％、Ｃｏ６％、Ｎｉ６％
の組成からなるＴｉＣ基サーメット合金２、ＴｉＣＮ６
１％、ＷＣ１０％、ＮｂＣ１０％、、Ｍｏ2Ｃ５％、Ｃ
ｏ７％、Ｎｉ７％の組成からなるＴｉＣＮ基サーメット
合金３を基体とし、被覆はＣＶＤまたはＰＶＤを用いて
ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮＨｆＣ、ＷＣ、Ｃｒ3Ｃ2等を
成膜した。
７％の組成からなる超硬合金１、および、ＴｉＣ６３
％、Ｍｏ2 Ｃ１０％、ＷＣ１５％、Ｃｏ６％、Ｎｉ６％
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１％、ＷＣ１０％、ＮｂＣ１０％、、Ｍｏ2Ｃ５％、Ｃ
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合金３を基体とし、被覆はＣＶＤまたはＰＶＤを用いて
ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮＨｆＣ、ＷＣ、Ｃｒ3Ｃ2等を
成膜した。
【００１２】またダイヤモンド多結晶層は平均粒径が２
０〜１０００オングストロームの範囲の超微粒ダイヤモ
ンドを電解メッキ溶液に分散させメツキ法で形成した。
こうして得られた被覆切削工具を次に示す条件で切削試
験を行い耐摩耗性を比較した。 被削材 Ｓ５３Ｃ 切削条件 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ 工具形状 ＳＮＭオＡ１２０４０８ 判定基準 長手連続切削でフランク摩耗幅０．３ｍｍま
での切削時間 その結果を表１に示す。
０〜１０００オングストロームの範囲の超微粒ダイヤモ
ンドを電解メッキ溶液に分散させメツキ法で形成した。
こうして得られた被覆切削工具を次に示す条件で切削試
験を行い耐摩耗性を比較した。 被削材 Ｓ５３Ｃ 切削条件 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ 工具形状 ＳＮＭオＡ１２０４０８ 判定基準 長手連続切削でフランク摩耗幅０．３ｍｍま
での切削時間 その結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】 試料番号 基体 ダイヤ径 ダイヤ層厚み 膜構成 工具寿命 Ａ μｍ 基体側より ｍｉｎ 比較例 １ １ ８ ５ タ゛イヤ/TiC/TiN ２５ 比較例 ２ １ ８ ５ TiN/タ゛イヤ/TiC ２８ 比較例 ３ １ ８ ５ TiN/TiC/タ゛イヤ ２３ 比較例 ４ １ ８ ５ TiC/TiN ２０ 比較例 ５ １ １８ ５ タ゛イヤ/TiC/TiN ３１ 本発明例 ６ １ ２１ ５ タ゛イヤ/TiC/TiN ７５ 本発明例 ７ １ ４００ ５ タ゛イヤ/TiC/TiN ９２ 本発明例 ８ １ ９５０ ５ タ゛イヤ/TiC/TiN １２０ 本発明例 ９ １ １０５０ ５ タ゛イヤ/TiC/TiN ３３ 本発明例 １０ １ ７００ ５ TiC/タ゛イヤ/TiN １１１ 本発明例 １１ １ ７００ ５ TiC/TiN/タ゛イヤ １０５ 比較例 １２ １ ７００ ０．８ TiC/TiN/タ゛イヤ ２５ 本発明例 １３ １ ７００ １．１ TiC/TiN/タ゛イヤ ８５ 本発明例 １４ １ ７００ ９ TiC/TiN/タ゛イヤ １３６ 比較例 １５ １ ７００ １１ TiC/TiN/タ゛イヤ ２９ 本発明例 １６ １ ３００ ４ TiN/タ゛イヤ/WC ９５ 本発明例 １７ １ ３００ ４ TiN/タ゛イヤ/HfC １２４ 本発明例 １８ １ ３００ ４ TiN/タ゛イヤ/CrC ８８ 本発明例 １９ １ ３００ ４ TiN/タ゛イヤ/TiCN １５５ 本発明例 ２０ １ ３００ ４ TiN/タ゛イヤ/TiCN １７０ 本発明例 ２１ １ ３００ ４ TiN/タ゛イヤ/TiCN ２１０ 比較例 ２２ １ ３００ ４ TiN/TiCN ４０ 比較例 ２３ １ ３００ ４ TiN/TiCN ４２ 本発明例 ２４ １ ３００ ４ タ゛イヤ/TiN/TiCN １５６ 本発明例 ２５ １ ３００ ４ TiN/TiCN/タ゛イヤ １６４ 比較例 ２６ １ ３００ ４ (TiN/TiCN)/タ゛イヤ/TiCN １３３ 比較例 ２７ １ ３００ ４ (TiN/TiCN)/タ゛イヤ/TiCN ２４５ 比較例 ２８ １ ３００ ４ (TiN/TiCN)/タ゛イヤ/TiCN ２７３ (TiN/TiCN)；成膜後ショットブラスト処理
【００１４】
【発明の効果】表１より本発明は、ＰＶＤ膜にダイヤモ
ンド層を付加することにより切削工具の耐摩耗性を著し
く向上させることができ、産業上の利用価値は顕著であ
る。
ンド層を付加することにより切削工具の耐摩耗性を著し
く向上させることができ、産業上の利用価値は顕著であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ２３Ｃ 16/56 28/00 Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金の表面に物
理蒸着法（ＰＶＤ）により被覆した元素周期律表の４
ａ、５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物、炭窒化物及び
アルミナのうち１種または２種以上で構成される１層ま
たは２層以上の被覆層、及びその平均粒径が２０オング
ストローム〜１０００オングストロームのダイヤモンド
多結晶で構成される層より成る硬質被覆層を１μｍ以上
２０μｍ以下の厚みで設けたことを特徴とする耐摩耗性
の優れた被覆切削工具。 - 【請求項２】 ＴｉＣ基またはＴｉＣＮ基サーメット合
金の表面に請求項１記載の硬質被覆層を設けたことを特
徴とする耐摩耗性に優れた被覆切削工具 - 【請求項３】 請求項１乃至２記載の被覆層において、
硬質被覆膜が基体から膜表面に向かって順次ダイヤモン
ド多結晶層、ＰＶＤで成膜されることを特徴とする耐摩
耗性に優れた被覆切削工具。 - 【請求項４】 請求項１記載の基体の表面にＰＶＤで成
膜される請求項１記載の１層または２層以上の被覆層を
設け、更にそのうえにダイヤモンド多結晶層を設けたこ
とを耐摩耗性に優れた特徴とする被覆切削工具。 - 【請求項５】 請求項１記載の基体の表面に基体側より
順次ＰＶＤで成膜される請求項１記載の１層または２層
以上の被覆層、ダイヤモンド多結晶層、請求項１記載の
１層または２層以上の被覆層で構成されることを特徴と
する耐摩耗性に優れた被覆切削工具。 - 【請求項６】 請求項１記載の基体の表面にＰＶＤで成
膜される請求項１記載の１層または２層以上の被覆膜を
ショットブラストまたはバレル処理で微細クラックを導
入して成膜に伴う残留応力を減少させ、しかる後に多結
晶ダイヤモンド層を形成し、さらにＣＶＤまたはＰＶＤ
で成膜される請求項１記載の１層または２層以上の被覆
層を設けることを特徴とする耐摩耗性に優れた被覆切削
工具。 - 【請求項７】 請求項１乃至５記載の被覆切削工具にお
いて、多結晶ダイヤモンド層が平均粒径２０〜１０００
オングストロームのダイヤモンド粒を電着または塗布に
て形成されることを特徴とする耐摩耗性に優れた被覆切
削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19410793A JPH0726367A (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 耐摩耗性に優れた被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19410793A JPH0726367A (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 耐摩耗性に優れた被覆切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0726367A true JPH0726367A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=16319051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19410793A Pending JPH0726367A (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 耐摩耗性に優れた被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0726367A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005118909A1 (de) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Boehlerit Gmbh & Co.Kg. | Hartmetallwendeschneidplatte mit diamantschicht |
| CN103317793A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-25 | 宜昌后皇真空科技有限公司 | 一种类金刚石基纳米复合涂层刀具及其制备方法 |
-
1993
- 1993-07-10 JP JP19410793A patent/JPH0726367A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005118909A1 (de) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Boehlerit Gmbh & Co.Kg. | Hartmetallwendeschneidplatte mit diamantschicht |
| CN103317793A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-25 | 宜昌后皇真空科技有限公司 | 一种类金刚石基纳米复合涂层刀具及其制备方法 |
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