JPH0765183B2 - 断続切削用被覆超硬合金 - Google Patents
断続切削用被覆超硬合金Info
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- JPH0765183B2 JPH0765183B2 JP1282689A JP28268989A JPH0765183B2 JP H0765183 B2 JPH0765183 B2 JP H0765183B2 JP 1282689 A JP1282689 A JP 1282689A JP 28268989 A JP28268989 A JP 28268989A JP H0765183 B2 JPH0765183 B2 JP H0765183B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、切削工具用材料の中でもフライス，エンドミ
ル，ドリルのような回転切削工具、又は旋削加工のよう
な被削材が回転する場合においても被削材に溝が付与さ
れていて、切削中に被削材と工具の切刃が被削材の溝の
部分で瞬間的に接触しない状態が生じた後、再度切刃が
被削材に切込んで行くような切削加工用に適する断続切
削用被覆超硬合金に関するものである。
ル，ドリルのような回転切削工具、又は旋削加工のよう
な被削材が回転する場合においても被削材に溝が付与さ
れていて、切削中に被削材と工具の切刃が被削材の溝の
部分で瞬間的に接触しない状態が生じた後、再度切刃が
被削材に切込んで行くような切削加工用に適する断続切
削用被覆超硬合金に関するものである。
（従来の技術） 被覆超硬合金は、超硬合金の基材の表面に被膜を形成し
てなるもので、基材の材料としては、一般的には炭化タ
ングステンと周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，炭窒化
物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の立方
晶系化合物とからなる硬質相と、残りCoを主成分とする
結合相とでなる超硬合金が多用されている。
てなるもので、基材の材料としては、一般的には炭化タ
ングステンと周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，炭窒化
物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の立方
晶系化合物とからなる硬質相と、残りCoを主成分とする
結合相とでなる超硬合金が多用されている。
ところが最近、被膜超硬合金がフライス加工用に多用さ
れる傾向となり、フライス加工の場合、断続切削に相当
し、特に鋳鉄をフライス加工する場合には工具の切刃が
微小チッピングを起しやすく、又被膜に切粉が圧着分離
して欠損が誘発されることから被膜超硬合金の強度を高
める必要が生じている。
れる傾向となり、フライス加工の場合、断続切削に相当
し、特に鋳鉄をフライス加工する場合には工具の切刃が
微小チッピングを起しやすく、又被膜に切粉が圧着分離
して欠損が誘発されることから被膜超硬合金の強度を高
める必要が生じている。
（発明が解決しようとする問題点） 従来の被膜超硬合金は、大体１〜４μｍの炭化タングス
テンと１μｍ以下の立方晶系化合物とからなり、炭化タ
ングステンに比べて立方晶系化合物を微細にしてなる基
材で、基材の硬質相の平均粒径としても1.5〜2.5μｍ程
度のものが用いられており、このために、特にフライス
の切削加工用として用いると、切刃に微小チッピングが
生じやすいこと、及び被膜に切粉が圧着分離しやすいこ
とから刃先欠損が誘発されて安定な性能が得られなく、
しかも短寿命であるという問題がある。
テンと１μｍ以下の立方晶系化合物とからなり、炭化タ
ングステンに比べて立方晶系化合物を微細にしてなる基
材で、基材の硬質相の平均粒径としても1.5〜2.5μｍ程
度のものが用いられており、このために、特にフライス
の切削加工用として用いると、切刃に微小チッピングが
生じやすいこと、及び被膜に切粉が圧着分離しやすいこ
とから刃先欠損が誘発されて安定な性能が得られなく、
しかも短寿命であるという問題がある。
本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には、基材と被膜との付着性を高め、基材の耐摩耗性
及び耐欠損性を高めた断続切削用被覆超硬合金の提供を
目的とするものである。
的には、基材と被膜との付着性を高め、基材の耐摩耗性
及び耐欠損性を高めた断続切削用被覆超硬合金の提供を
目的とするものである。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、超硬合金の表面に化学蒸着法（CVD法）
でもって被膜を形成してなる被覆超硬合金を用いて鋳鉄
のフライス切削を行い、断続切削用工具として最適な被
覆超硬合金の検討を行っていた所、 第１に、断続切削工具としては、連続切削工具に比べて
被膜の厚さを薄くする必要があり、薄い被膜の場合、被
膜が摩耗して基材の露出が早くなり、基材と被削材とが
直接接触する部分が生じることから、基材自体の耐摩耗
性，耐溶着性を高める必要があるという知見を得た。
でもって被膜を形成してなる被覆超硬合金を用いて鋳鉄
のフライス切削を行い、断続切削用工具として最適な被
覆超硬合金の検討を行っていた所、 第１に、断続切削工具としては、連続切削工具に比べて
被膜の厚さを薄くする必要があり、薄い被膜の場合、被
膜が摩耗して基材の露出が早くなり、基材と被削材とが
直接接触する部分が生じることから、基材自体の耐摩耗
性，耐溶着性を高める必要があるという知見を得た。
第２に、被膜への切粉の溶着又は圧着、及び切刃のチッ
ピングは、被膜の表面精度に関係し、被膜の表面精度は
基材の表面状態に関係すること、さらに被膜と基材との
付着性も基材の表面状態に関係するという知見を得た。
ピングは、被膜の表面精度に関係し、被膜の表面精度は
基材の表面状態に関係すること、さらに被膜と基材との
付着性も基材の表面状態に関係するという知見を得た。
第３に、基材の耐摩耗性及び耐溶着性を高めるには、基
材中の硬質相と結合相との比率の調整と、硬質相を微細
にすることが好ましく、被膜の表面精度を高めること、
及び被膜と基材との付着性を高めるには結合相量をでき
るだけ少なくし、かつ硬質相を微細にすることが好まし
いという知見を得た。
材中の硬質相と結合相との比率の調整と、硬質相を微細
にすることが好ましく、被膜の表面精度を高めること、
及び被膜と基材との付着性を高めるには結合相量をでき
るだけ少なくし、かつ硬質相を微細にすることが好まし
いという知見を得た。
これら第1,第２及び第３の知見に基づいて、本発明を完
成するに至ったものである。
成するに至ったものである。
すなわち、本発明の断続切削用被覆超硬合金は、炭化タ
ングステン、又は炭化タングステンと周期律表4a,5a,6a
族金属の炭化物，炭窒化物及びこれらの相互固溶体の中
の少なくとも１種の立方晶系化合物とからなる硬質相85
〜97重量％と残りCoを主成分とする結合相と不可避不純
物とからなる超硬合金の基材の表面にセラミックスの被
膜を単層又は多層に形成してなる被覆超硬合金であっ
て、該基材中の該硬質相が平均粒系１μｍ以下でなり、
該被膜が炭化チタン，窒化チタン，炭窒酸化チタンの中
の少なくとも１種の単層又は多層と、酸化アルミニウム
の単層とを組合せてなることを特徴とするものである。
ングステン、又は炭化タングステンと周期律表4a,5a,6a
族金属の炭化物，炭窒化物及びこれらの相互固溶体の中
の少なくとも１種の立方晶系化合物とからなる硬質相85
〜97重量％と残りCoを主成分とする結合相と不可避不純
物とからなる超硬合金の基材の表面にセラミックスの被
膜を単層又は多層に形成してなる被覆超硬合金であっ
て、該基材中の該硬質相が平均粒系１μｍ以下でなり、
該被膜が炭化チタン，窒化チタン，炭窒酸化チタンの中
の少なくとも１種の単層又は多層と、酸化アルミニウム
の単層とを組合せてなることを特徴とするものである。
本発明の断続切削用被覆超硬合金における基材は、硬質
相と結合相と不可避不純物とからなり、この内、硬質相
が炭化タングステンのみからなる場合、又は炭化タング
ステンと立方晶型（NaCl型）の結晶構造を有する立方晶
系化合物とからなる場合があり、この立方晶系化合物と
しては、具体的には、例えばTiC,ZrC,HfC,NbC,TaC,（T
i,Ta）C,（Ti,Nb）C,（Ti,W）C,（Ti,Ta,W）C,（Ti,Ta,
Nb,W）C,Ti（C,N），（Ti,Ta）（C,N）などを代表例と
して挙げることができる。これらの硬質相の内、硬質相
が立方晶系化合物20wt％以上と残り炭化タングステンと
からなる場合が、特に好ましいことである。この硬質相
は、平均粒径で１μｍ以下であることが必要であり、粗
粒の炭化タングステンの硬質相を含有している場合は、
最大粒径２μｍ以下で、かつ平均粒径１μｍ以下である
ことが好ましく、より好ましくは平均粒径0.7μｍ以下
であることである。また、立方晶系化合物の硬質相は、
できるだけ微細で均一に分散していることが好ましく、
粗粒の立方晶系化合物を含有している場合は、最大粒系
１μｍ以下であることが好ましいことである。
相と結合相と不可避不純物とからなり、この内、硬質相
が炭化タングステンのみからなる場合、又は炭化タング
ステンと立方晶型（NaCl型）の結晶構造を有する立方晶
系化合物とからなる場合があり、この立方晶系化合物と
しては、具体的には、例えばTiC,ZrC,HfC,NbC,TaC,（T
i,Ta）C,（Ti,Nb）C,（Ti,W）C,（Ti,Ta,W）C,（Ti,Ta,
Nb,W）C,Ti（C,N），（Ti,Ta）（C,N）などを代表例と
して挙げることができる。これらの硬質相の内、硬質相
が立方晶系化合物20wt％以上と残り炭化タングステンと
からなる場合が、特に好ましいことである。この硬質相
は、平均粒径で１μｍ以下であることが必要であり、粗
粒の炭化タングステンの硬質相を含有している場合は、
最大粒径２μｍ以下で、かつ平均粒径１μｍ以下である
ことが好ましく、より好ましくは平均粒径0.7μｍ以下
であることである。また、立方晶系化合物の硬質相は、
できるだけ微細で均一に分散していることが好ましく、
粗粒の立方晶系化合物を含有している場合は、最大粒系
１μｍ以下であることが好ましいことである。
これらの硬質相の他に、基材を構成しているもう一つの
結合相は、Coのみからなる場合、又は少なくとも50wt％
のCoと残り、例えばNi,Fe,Cr,W,Mo,Ta,Nb,V,Ti,Zr,Hf,M
n,Cuなどの金属元素の含有してなる場合である。これら
の金属元素の内Ni,Fe,W,Mo,Crなどは製造工程中に不可
避不純物として微量混入してくる場合もある。
結合相は、Coのみからなる場合、又は少なくとも50wt％
のCoと残り、例えばNi,Fe,Cr,W,Mo,Ta,Nb,V,Ti,Zr,Hf,M
n,Cuなどの金属元素の含有してなる場合である。これら
の金属元素の内Ni,Fe,W,Mo,Crなどは製造工程中に不可
避不純物として微量混入してくる場合もある。
この基材中の硬質相が85wt％未満になると、相対的に結
合相が15wt％を超えて多くなり、結合相が15wt％を超え
て多くなると、結合相の巾（ミーンフリーパス）が広く
なり、その結果被膜の表面精度が低下し、耐チッピング
性及び耐欠損性を劣下させる。逆に、硬質相が97wt％を
超えて多くなると、相対的に結合相が3wt％未満とな
り、結合相が3wt％未満になると、基材自体の強度の低
下が著しくなる。このために基材中の硬質相は、85〜97
wt％と定めたものである。
合相が15wt％を超えて多くなり、結合相が15wt％を超え
て多くなると、結合相の巾（ミーンフリーパス）が広く
なり、その結果被膜の表面精度が低下し、耐チッピング
性及び耐欠損性を劣下させる。逆に、硬質相が97wt％を
超えて多くなると、相対的に結合相が3wt％未満とな
り、結合相が3wt％未満になると、基材自体の強度の低
下が著しくなる。このために基材中の硬質相は、85〜97
wt％と定めたものである。
以上のような構成でなる基材の内、基材の硬さが91.0HR
A以上で、かつ破壊靱性値が9.5MN/m3/2以上でなる場合
は、特に鋳鉄のフライス切削用被覆超硬合金として寿命
が向上することから好ましいことである。
A以上で、かつ破壊靱性値が9.5MN/m3/2以上でなる場合
は、特に鋳鉄のフライス切削用被覆超硬合金として寿命
が向上することから好ましいことである。
本発明の断続切削用被覆超硬合金における被膜の材質
は、炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チ
タン，窒酸化チタン，炭窒酸化チタンの中の少なくとも
１種の単層又は多層と、酸化アルミニウムの単層とを組
合わせてなる場合であり、特に、基材の表面に接合する
側の下層を炭化チタン，炭窒化チタンの単層又は二層と
し、中間層を酸化アルミニウムとし、上層を窒化チタン
にすると、被膜と基材との耐剥離性，被膜の耐摩耗性及
び耐溶着性、並びに被膜の変色むらもなく、鋳鉄のフラ
イス加工用工具として著しくすぐれた被覆超硬合金とな
る。この被膜の厚さは、被膜の材質，その組合わせ，又
は工具形状や用途により異なるが、本体１〜10μｍから
なり、特に耐衝撃性を重要視する場合には、被膜の総厚
が２〜５μｍにすることが好ましいことである。
は、炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チ
タン，窒酸化チタン，炭窒酸化チタンの中の少なくとも
１種の単層又は多層と、酸化アルミニウムの単層とを組
合わせてなる場合であり、特に、基材の表面に接合する
側の下層を炭化チタン，炭窒化チタンの単層又は二層と
し、中間層を酸化アルミニウムとし、上層を窒化チタン
にすると、被膜と基材との耐剥離性，被膜の耐摩耗性及
び耐溶着性、並びに被膜の変色むらもなく、鋳鉄のフラ
イス加工用工具として著しくすぐれた被覆超硬合金とな
る。この被膜の厚さは、被膜の材質，その組合わせ，又
は工具形状や用途により異なるが、本体１〜10μｍから
なり、特に耐衝撃性を重要視する場合には、被膜の総厚
が２〜５μｍにすることが好ましいことである。
本発明の断続切削用被覆超硬合金は、まず基材を従来の
粉末冶金法を応用して作製し、焼結後の焼肌面の基材、
又は表面をサンドブラスト，ショットピーニング，研摩
などで前処理を施した基材を準備し、次いて基材表面を
洗浄後、従来の熱CVD法やブラズマCVD法などで基材の表
面に被膜を形成するという方法で作製することができ
る。
粉末冶金法を応用して作製し、焼結後の焼肌面の基材、
又は表面をサンドブラスト，ショットピーニング，研摩
などで前処理を施した基材を準備し、次いて基材表面を
洗浄後、従来の熱CVD法やブラズマCVD法などで基材の表
面に被膜を形成するという方法で作製することができ
る。
（作用） 本発明の断続切削用被覆超硬合金は、基材を構成してい
る硬質相と結合相との組成成分が被膜超硬合金としての
耐摩耗性及び強度を最適にする作用をし、基材の組成成
分及び硬質相の粒径が基材のミーンフリーパスを小さく
し、その結果、基材の表面における被膜の成長を均一化
させ、被膜の表面精度を向上させるという作用としてい
るものである。
る硬質相と結合相との組成成分が被膜超硬合金としての
耐摩耗性及び強度を最適にする作用をし、基材の組成成
分及び硬質相の粒径が基材のミーンフリーパスを小さく
し、その結果、基材の表面における被膜の成長を均一化
させ、被膜の表面精度を向上させるという作用としてい
るものである。
実施例 平均粒径1.5〜2.5μｍのWC,平均粒径１μｍ以下の（Ti,
Ta,W）C,TiC,TaC及び平均粒径1.5μｍのCoの各粉末を用
いて、所定量に配合し、超硬合金製ボールとアセトンと
共にステンレス製容器でもって湿式混合粉砕及び乾燥
後、1t/cm2の圧力で所定の成形体とし、次いで1380〜14
60℃で焼結して第１表に示した各種の基材を得た。これ
ら基材を従来の熱CVD法でもって基材温度1000℃,TiCl4
−CH4−H2,TiCl4−CH4−N2−H2,AlCl3−CO2−H2,TiCl4
−N2−H2と混合ガス雰囲気を切換えて処理し、基材の表
面にTiCの第１層とTi（C,N）の第２層とAl2O3の第３層
とTiNの第４層を順次形成させて、第２表に示した本発
明品１〜６及び比較品１〜８を得た。
Ta,W）C,TiC,TaC及び平均粒径1.5μｍのCoの各粉末を用
いて、所定量に配合し、超硬合金製ボールとアセトンと
共にステンレス製容器でもって湿式混合粉砕及び乾燥
後、1t/cm2の圧力で所定の成形体とし、次いで1380〜14
60℃で焼結して第１表に示した各種の基材を得た。これ
ら基材を従来の熱CVD法でもって基材温度1000℃,TiCl4
−CH4−H2,TiCl4−CH4−N2−H2,AlCl3−CO2−H2,TiCl4
−N2−H2と混合ガス雰囲気を切換えて処理し、基材の表
面にTiCの第１層とTi（C,N）の第２層とAl2O3の第３層
とTiNの第４層を順次形成させて、第２表に示した本発
明品１〜６及び比較品１〜８を得た。
こうして得た本発明品１〜６及び比較品１〜８を金属顕
微鏡，走査型電子顕微鏡，硬度計でもって調べて、その
結果を第１表に併記した。尚、このときの被膜の厚さ
は、第１層：第２層：第３層：第４層：≒4:2:1:1から
なるものである。また、硬質相の平均粒径は、フルマン
の方式（JOURNAL OF METALS,MARCH,1953,447−452記
載）を主体にして求めたものである。
微鏡，走査型電子顕微鏡，硬度計でもって調べて、その
結果を第１表に併記した。尚、このときの被膜の厚さ
は、第１層：第２層：第３層：第４層：≒4:2:1:1から
なるものである。また、硬質相の平均粒径は、フルマン
の方式（JOURNAL OF METALS,MARCH,1953,447−452記
載）を主体にして求めたものである。
次に、本発明品１〜６及び比較品１〜７を用いて、下記
の（Ａ）条件及び（Ｂ）条件でもって切削試験を行い、
その結果を第１表に併記した。
の（Ａ）条件及び（Ｂ）条件でもって切削試験を行い、
その結果を第１表に併記した。
（Ａ） フライスによる切削試験（乾式） 被削材:FCD 60（46×200mm角材） 工具形状:SNGN 120408 ホーニング0.1×（−20゜） 切削速度:150mm/min 切込み:2.0mm 送り:0.247mm/刃 切削時間:46×200mm面積を15pass 評価：平均逃げ面摩耗量（VB）mm （Ｂ） フライスによる切削試験（乾式） 被削材:FCD 35（46×200mm角材） 工具形状:SNGN 120408 ホーニング0.1×（−20゜） 切削速度:150mm/min 切込み:2.0mm 送り:0.247mm/刃 切削時間:46×200mm面積を15pass 評価：平均逃げ面摩耗量（VB）mm （発明の効果） 本発明の断続切削用被覆超硬合金は、従来の超硬合金に
相当する比較品に比べて、鋳鉄のフライス切削加工にお
いて、耐摩耗性で約２倍〜8.5倍も向上するという効果
があり、耐欠損性もすぐれているという効果がある。
相当する比較品に比べて、鋳鉄のフライス切削加工にお
いて、耐摩耗性で約２倍〜8.5倍も向上するという効果
があり、耐欠損性もすぐれているという効果がある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭60−5673（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】炭化タングステン、又は炭化タングステン
と周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，炭窒化物及びこれ
らの相互固溶体の中の少なくとも１種の立方晶系化合物
とからなる硬質相85〜97重量％と残りCoを主成分とする
結合相と不可避不純物とからなる超硬合金の基材の表面
にセラミックスの被膜を単層又は多層に形成してなる被
膜超硬合金において、該基材中の該硬質相が平均粒径１
μｍ以下でなり、該被膜が炭化チタン，窒化チタン，炭
窒化チタン，炭酸化チタン，窒酸化チタン，炭窒酸化チ
タンの中の少なくとも１種の単層又は多層と、酸化アル
ミニウムの単層とを組合わせてなることを特徴とする断
続切削用被覆超硬合金。 - 【請求項２】上記硬質相は、上記立方晶系化合物20重量
％以下と、残り炭化タングステンとからなることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の断続切削用被覆超硬
合金。 - 【請求項３】上記基材は、硬さが91.0HRA以上で、かつ
破壊靱性値が9.5MN/m3/2以上であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項又は第２項記載の断続切削用被覆超
硬合金。 - 【請求項４】上記被膜は、被膜の総厚が２〜５μｍであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項，第２項又は
第３項記載の断続切削用被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282689A JPH0765183B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 断続切削用被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282689A JPH0765183B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 断続切削用被覆超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03146677A JPH03146677A (ja) | 1991-06-21 |
| JPH0765183B2 true JPH0765183B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=17655779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1282689A Expired - Lifetime JPH0765183B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 断続切削用被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765183B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| SE529302C2 (sv) * | 2005-04-20 | 2007-06-26 | Sandvik Intellectual Property | Sätt att tillverka en belagd submikron hårdmetall med bindefasanriktad ytzon |
| EP2000236A4 (en) | 2006-03-28 | 2012-01-25 | Sumitomo Metal Ind | CUTTING TOOL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR |
| JP2013107143A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Osg Corp | 工具および工具の製造方法 |
| CN104018017B (zh) * | 2014-05-27 | 2016-02-24 | 南京航空航天大学 | 废旧Ti(C,N)基金属陶瓷材料的回收与再生方法 |
| MX2024006049A (es) * | 2021-11-20 | 2024-06-04 | Hyperion Materials & Tech Inc | Carburos cementados mejorados. |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605673A (ja) * | 1983-06-23 | 1985-01-12 | Fuji Xerox Co Ltd | フアクシミリ装置 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP1282689A patent/JPH0765183B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03146677A (ja) | 1991-06-21 |
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