JPH09277104A - 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を示す表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
硬質被覆層がすぐれた層間密着性を示す表面被覆超硬合金製切削工具Info
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- JPH09277104A JPH09277104A JP9396896A JP9396896A JPH09277104A JP H09277104 A JPH09277104 A JP H09277104A JP 9396896 A JP9396896 A JP 9396896A JP 9396896 A JP9396896 A JP 9396896A JP H09277104 A JPH09277104 A JP H09277104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表
面被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、Ａｌ2 Ｏ
3 を主成分とするＡｌ2Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆
層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が、重量％で、Ｚｒおよび／
またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｎ：０．００１〜０．１
％を含有する。
面被覆超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、Ａｌ2 Ｏ
3 を主成分とするＡｌ2Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆
層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が、重量％で、Ｚｒおよび／
またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｎ：０．００１〜０．１
％を含有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、硬質被覆層を構
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層がすぐれた層間密着
性を有し、したがって例えば鋼や鋳鉄などの高速切削に
用いた場合に、切刃に欠けやチッピング（微小欠け）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
面被覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具とい
う）に関するものである。
成する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層がすぐれた層間密着
性を有し、したがって例えば鋼や鋳鉄などの高速切削に
用いた場合に、切刃に欠けやチッピング（微小欠け）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
面被覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具とい
う）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭化タングステン基超硬合金基体
（以下、超硬基体という）の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 層を含
む硬質被覆層、例えば、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで
示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭
窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、酸化物（以下、Ｔ
ｉＯ2 で示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）
層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）層、および炭窒
酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示し、かつこれらを総称し
てＴｉ炭・窒・酸化物と云う）層のうちの１種または２
種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とからなる硬質被覆層を３〜２
０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着し
てなる被覆超硬工具が知られている。また、特に上記被
覆超硬工具の硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成
が、反応ガスとして、容量％で、三塩化アルミニウム
（以下、ＡｌＣｌ3 で示す）：１〜２０％、二酸化炭素
（以下、ＣＯ2 で示す）：０．５〜３０％、［必要に応
じて一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（ＨＣｌ）：１
〜３０％］、水素：残り、からなる組成を有する水素系
反応ガスを用い、反応温度：９５０〜１１００℃、雰囲
気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で形成されるこ
とも知られている。
（以下、超硬基体という）の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 層を含
む硬質被覆層、例えば、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで
示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭
窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、酸化物（以下、Ｔ
ｉＯ2 で示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）
層、窒酸化物（以下、ＴｉＮＯで示す）層、および炭窒
酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示し、かつこれらを総称し
てＴｉ炭・窒・酸化物と云う）層のうちの１種または２
種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とからなる硬質被覆層を３〜２
０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着し
てなる被覆超硬工具が知られている。また、特に上記被
覆超硬工具の硬質被覆層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層の形成
が、反応ガスとして、容量％で、三塩化アルミニウム
（以下、ＡｌＣｌ3 で示す）：１〜２０％、二酸化炭素
（以下、ＣＯ2 で示す）：０．５〜３０％、［必要に応
じて一酸化炭素（ＣＯ）または塩化水素（ＨＣｌ）：１
〜３０％］、水素：残り、からなる組成を有する水素系
反応ガスを用い、反応温度：９５０〜１１００℃、雰囲
気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で形成されるこ
とも知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削装置
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ省力化に
対する要求も強く、これに伴い、切削加工は高速化の傾
向にあるが、上記の従来被覆超硬工具においては、これ
を構成する硬質被覆層のうち、特にＡｌ2 Ｏ3 層は耐酸
化性と熱的安定性にすぐれ、さらに高硬度を有するが、
他の構成層である、例えばＴｉ炭・窒・酸化物層との層
間密着性が不十分なために、例えば鋼や鋳鉄などの高速
切削に用いると、切刃に欠けやチッピングが発生し易
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。
の高性能化および高出力化はめざましく、かつ省力化に
対する要求も強く、これに伴い、切削加工は高速化の傾
向にあるが、上記の従来被覆超硬工具においては、これ
を構成する硬質被覆層のうち、特にＡｌ2 Ｏ3 層は耐酸
化性と熱的安定性にすぐれ、さらに高硬度を有するが、
他の構成層である、例えばＴｉ炭・窒・酸化物層との層
間密着性が不十分なために、例えば鋼や鋳鉄などの高速
切削に用いると、切刃に欠けやチッピングが発生し易
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、被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、これの他の構成層に対す
る層間密着性を向上すべく研究を行った結果、化学蒸着
法および／または物理蒸着法にて、反応ガスとして、上
記の従来水素系反応ガスに代わって、容量％で、基本的
に、ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、水素（以下、Ｈ2 で示
す）：６〜１５％、窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：
１６〜３０％、四塩化ジルコニウム（以下、ＺｒＣｌ4
で示す）および／または四塩化ハフニウム（以下、Ｈｆ
Ｃｌ4 で示す）：０．１〜０．６％、例えばＡｒやＨｅ
などの不活性ガス：残り、からなる組成を有する不活性
ガス系反応ガスを用い、反応温度および雰囲気圧力は以
下の条件、すなわち、反応温度：８５０〜１１００℃、
雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で層形成を
行うと、形成された層中にＺｒおよび／またはＨｆと、
Ｎが含有するようになり、このＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｎの含有割合を、主に上記不活性ガス系反応ガスの
組成および反応雰囲気を調整することにより、重量％
で、Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｎ：
０．００１〜０．１％となるようにすると、この結果の
Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とし、かつＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｎを含有するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層は、硬質被覆層
を構成する他の層、例えば上記Ｔｉ炭・窒・酸化物層に
対してすぐれた密着性を示し、さらにＡｌ2 Ｏ 3 を主成
分とするので、Ａｌ2 Ｏ3 の具備する特性、すなわち、
すぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を有し、
したがって、このＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆
層を形成した被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの高
速切削に用いた場合にも切刃に欠けやチッピングの発生
なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するという
研究結果を得たのである。
上述のような観点から、被覆超硬工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、これの他の構成層に対す
る層間密着性を向上すべく研究を行った結果、化学蒸着
法および／または物理蒸着法にて、反応ガスとして、上
記の従来水素系反応ガスに代わって、容量％で、基本的
に、ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、水素（以下、Ｈ2 で示
す）：６〜１５％、窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：
１６〜３０％、四塩化ジルコニウム（以下、ＺｒＣｌ4
で示す）および／または四塩化ハフニウム（以下、Ｈｆ
Ｃｌ4 で示す）：０．１〜０．６％、例えばＡｒやＨｅ
などの不活性ガス：残り、からなる組成を有する不活性
ガス系反応ガスを用い、反応温度および雰囲気圧力は以
下の条件、すなわち、反応温度：８５０〜１１００℃、
雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、の条件で層形成を
行うと、形成された層中にＺｒおよび／またはＨｆと、
Ｎが含有するようになり、このＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｎの含有割合を、主に上記不活性ガス系反応ガスの
組成および反応雰囲気を調整することにより、重量％
で、Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｎ：
０．００１〜０．１％となるようにすると、この結果の
Ａｌ2 Ｏ3 を主成分とし、かつＺｒおよび／またはＨｆ
と、Ｎを含有するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層は、硬質被覆層
を構成する他の層、例えば上記Ｔｉ炭・窒・酸化物層に
対してすぐれた密着性を示し、さらにＡｌ2 Ｏ 3 を主成
分とするので、Ａｌ2 Ｏ3 の具備する特性、すなわち、
すぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を有し、
したがって、このＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆
層を形成した被覆超硬工具は、例えば鋼や鋳鉄などの高
速切削に用いた場合にも切刃に欠けやチッピングの発生
なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するという
研究結果を得たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、超硬基体の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆層、
例えば、上記Ｔｉ炭・窒・酸化物層のうちの１種以上
と、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層とからなる硬質被覆層を
３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理
蒸着してなる被覆超硬工具にして、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化
合物層が、重量％で、Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５
〜１０％、Ｎ：０．００１〜０．１％、を含有すること
により、硬質被覆層の他の構成層に対する密着性を向上
させ、もって例えば鋼や鋳鉄などの高速切削ですぐれた
耐チッピング性を発揮するようにした被覆超硬工具に特
徴を有するものである。
されたものであって、超硬基体の表面に、Ａｌ2 Ｏ3 を
主成分とするＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む硬質被覆層、
例えば、上記Ｔｉ炭・窒・酸化物層のうちの１種以上
と、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層とからなる硬質被覆層を
３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理
蒸着してなる被覆超硬工具にして、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化
合物層が、重量％で、Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５
〜１０％、Ｎ：０．００１〜０．１％、を含有すること
により、硬質被覆層の他の構成層に対する密着性を向上
させ、もって例えば鋼や鋳鉄などの高速切削ですぐれた
耐チッピング性を発揮するようにした被覆超硬工具に特
徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の被覆超硬工具の硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層におけるＺｒおよび
／またはＨｆと、Ｎは、上記の通り、これらの成分が共
存して他の構成層、例えばＴｉ炭・窒・酸化物層に対す
る密着性を向上させる作用効果を発揮するものであり、
したがってこれらの成分のうち、Ｚｒおよび／またはＨ
ｆの含有量が０．５％未満でも、またＮの含有量が０．
００１％未満でも所望のすぐれた層間密着性を確保する
ことができず、一方これら成分のうちのＺｒおよび／ま
たはＨｆの含有量が１０％を越えても、またＮの含有量
が０．１％を越えても、Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層のもつ特
性が損なわれるようになることから、その含有量を、Ｚ
ｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｎ：０．００
１〜０．１％と定めた。また、硬質被覆層の平均層厚を
３〜２０μｍとしたのは、その層厚が３μｍ未満では所
望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方そ
の層厚が２０μｍを越えると、耐チッピング性が低下す
るようになるという理由によるものである。
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 系化合物層におけるＺｒおよび
／またはＨｆと、Ｎは、上記の通り、これらの成分が共
存して他の構成層、例えばＴｉ炭・窒・酸化物層に対す
る密着性を向上させる作用効果を発揮するものであり、
したがってこれらの成分のうち、Ｚｒおよび／またはＨ
ｆの含有量が０．５％未満でも、またＮの含有量が０．
００１％未満でも所望のすぐれた層間密着性を確保する
ことができず、一方これら成分のうちのＺｒおよび／ま
たはＨｆの含有量が１０％を越えても、またＮの含有量
が０．１％を越えても、Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層のもつ特
性が損なわれるようになることから、その含有量を、Ｚ
ｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、Ｎ：０．００
１〜０．１％と定めた。また、硬質被覆層の平均層厚を
３〜２０μｍとしたのは、その層厚が３μｍ未満では所
望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方そ
の層厚が２０μｍを越えると、耐チッピング性が低下す
るようになるという理由によるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬工具
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径：２．８μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．９μ
ｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｗ
Ｃ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，
Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および
同１．１μｍのＣｏ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、ボールミルで７２時間
湿式混合し、乾燥した後、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０
８（超硬基体Ａ〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ
１（超硬基体Ｅ用）に定める形状の圧粉体にプレス成形
し、この圧粉体を同じく表１に示される条件で真空焼結
することにより超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さ
らに、上記超硬基体Ｂに対して、１００ｔｏｒｒのＣＨ
4 ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐
冷の滲炭処理を施し、処理後、超硬基体表面に付着する
カーボンとＣｏを酸およびバレル研磨で除去することに
より、表面から１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
５．９重量％、深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表
面部に形成した。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、
焼結したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最
大Ｃｏ含有量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富
化帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。なお、表１には、上記超硬基体
Ａ〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそ
れぞれ示した。
を実施例により具体的に説明する。原料粉末として、平
均粒径：２．８μｍを有する中粒ＷＣ粉末、同４．９μ
ｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ（重
量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７０）粉末、
同１．２μｍの（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／Ｗ
Ｃ＝２４／２０／５６）粉末、同１．２μｍの（Ｔａ，
Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、および
同１．１μｍのＣｏ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、ボールミルで７２時間
湿式混合し、乾燥した後、ＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０
８（超硬基体Ａ〜Ｄ用）および同ＳＥＥＮ４２ＡＦＴＮ
１（超硬基体Ｅ用）に定める形状の圧粉体にプレス成形
し、この圧粉体を同じく表１に示される条件で真空焼結
することにより超硬基体Ａ〜Ｅをそれぞれ製造した。さ
らに、上記超硬基体Ｂに対して、１００ｔｏｒｒのＣＨ
4 ガス雰囲気中、温度：１４００℃に１時間保持後、徐
冷の滲炭処理を施し、処理後、超硬基体表面に付着する
カーボンとＣｏを酸およびバレル研磨で除去することに
より、表面から１１μｍの位置で最大Ｃｏ含有量：１
５．９重量％、深さ：４２μｍのＣｏ富化帯域を基体表
面部に形成した。また、上記超硬基体ＡおよびＤには、
焼結したままで、表面部に表面から１７μｍの位置で最
大Ｃｏ含有量：９．１重量％、深さ：２３μｍのＣｏ富
化帯域が形成されており、残りの超硬基体ＣおよびＥに
は、前記Ｃｏ富化帯域の形成がなく、全体的に均質な組
織をもつものであった。なお、表１には、上記超硬基体
Ａ〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそ
れぞれ示した。
【０００８】ついで、これらの超硬基体Ａ〜Ｅの表面
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同ｐ−ＴｉＣＮは通常の粒状結晶組織をもつも
のである）および表３［表中のＡｌ2 Ｏ3 （ａ）〜
（ｉ）はＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を示し、Ａｌ2 Ｏ
3 （ｊ）はＡｌ2 Ｏ3 層を示す。これは表４、５におい
ても同じ］に示される条件にて、表４、５に示される組
成および目標層厚（切刃の逃げ面摩耗幅での層厚）の硬
質被覆層を形成することにより本発明被覆超硬工具１〜
１３および従来被覆超硬工具１〜１０をそれぞれ製造し
た。
に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着装置を
用い、表２（表中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０
号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつものであ
り、また同ｐ−ＴｉＣＮは通常の粒状結晶組織をもつも
のである）および表３［表中のＡｌ2 Ｏ3 （ａ）〜
（ｉ）はＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を示し、Ａｌ2 Ｏ
3 （ｊ）はＡｌ2 Ｏ3 層を示す。これは表４、５におい
ても同じ］に示される条件にて、表４、５に示される組
成および目標層厚（切刃の逃げ面摩耗幅での層厚）の硬
質被覆層を形成することにより本発明被覆超硬工具１〜
１３および従来被覆超硬工具１〜１０をそれぞれ製造し
た。
【０００９】この結果得られた上記の各種被覆超硬工具
について、これを構成する硬質被覆層のうちのＡｌ2 Ｏ
3 系化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層の層間密着性を評価す
る目的で、本発明被覆超硬工具１〜４および従来被覆被
覆超硬工具１，２については、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ
４５０の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ、送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時間：
１５分、の条件でダクタイル鋳鉄の乾式連続切削試験を
行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
について、これを構成する硬質被覆層のうちのＡｌ2 Ｏ
3 系化合物層およびＡｌ2 Ｏ3 層の層間密着性を評価す
る目的で、本発明被覆超硬工具１〜４および従来被覆被
覆超硬工具１，２については、被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ
４５０の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ、送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時間：
１５分、の条件でダクタイル鋳鉄の乾式連続切削試験を
行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１０】また、同じく本発明被覆超硬工具５、６お
よび従来被覆超硬工具３、４については、被削材：ＪＩ
Ｓ・ＳＮＣＭ４３９の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：０．４ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：１５分、の条件で合金鋼の乾式連続切
削試験を行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
よび従来被覆超硬工具３、４については、被削材：ＪＩ
Ｓ・ＳＮＣＭ４３９の丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉ
ｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：０．４ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、切削時間：１５分、の条件で合金鋼の乾式連続切
削試験を行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１１】同じく本発明被覆超硬工具７、８および従
来被覆超硬工具５、６については、被削材：ＪＩＳ・Ｓ
４５Ｃの丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ．、送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１５分、の条件で炭素鋼の乾式連続切削試験を行
い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
来被覆超硬工具５、６については、被削材：ＪＩＳ・Ｓ
４５Ｃの丸棒、切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、切込
み：２ｍｍ．、送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１５分、の条件で炭素鋼の乾式連続切削試験を行
い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１２】同じく本発明被覆超硬工具９〜１１および
従来被覆超硬工具７，８については、被削材：ＪＩＳ・
ＦＣ３００の丸棒、切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、切
込み：２ｍｍ．、送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１５分、の条件で鋳鉄の乾式連続切削試験を行い、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
従来被覆超硬工具７，８については、被削材：ＪＩＳ・
ＦＣ３００の丸棒、切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、切
込み：２ｍｍ．、送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、切削時
間：１５分、の条件で鋳鉄の乾式連続切削試験を行い、
切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１３】また、本発明被覆超硬工具１２、１３およ
び従来被覆超硬工具９、１０については、被削材：幅１
００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣ
Ｍ４４０の角材、使用条件：直径１２５ｍｍのカッター
に単刃取り付け、回転数：５１０ｒ．ｐ．ｍ．、切削速
度：２００ｍ／ｍｉｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：
０．１５ｍｍ／刃、切削時間：３パス（１パスの切削時
間：７．１分）、の条件で合金鋼の乾式フライス切削
（断続切削）試験を行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定し
た。これらの測定結果を表６に示した。
び従来被覆超硬工具９、１０については、被削材：幅１
００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣ
Ｍ４４０の角材、使用条件：直径１２５ｍｍのカッター
に単刃取り付け、回転数：５１０ｒ．ｐ．ｍ．、切削速
度：２００ｍ／ｍｉｎ．、切込み：２ｍｍ．、送り：
０．１５ｍｍ／刃、切削時間：３パス（１パスの切削時
間：７．１分）、の条件で合金鋼の乾式フライス切削
（断続切削）試験を行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定し
た。これらの測定結果を表６に示した。
【００１４】
【表１】
【００１５】
【表２】
【００１６】
【表３】
【００１７】
【表４】
【００１８】
【表５】
【００１９】
【表６】
【００２０】
【発明の効果】表６に示される結果から、いずれも不活
性ガス系反応ガスを用いて、積極的にＺｒおよび／また
はＨｆと、Ｎを含有させたＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む
硬質被覆層を形成してなる本発明被覆超硬工具１〜１３
は、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が他の構成層であるＴｉ
炭・窒・酸化物層に対してすぐれた層間密着性を有する
ことから、切刃に欠けやチッピングの発生がなく、かつ
前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層がＡｌ2 Ｏ3 と同等のすぐれ
た耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を有することと
相まって、鋼および鋳鉄の高速切削ですぐれた耐摩耗性
を発揮するのに対して、水素系反応ガスを用いて形成さ
れたＡｌ2 Ｏ3 層が硬質被覆層を構成する従来被覆超硬
工具１〜１０においては、Ａｌ2 Ｏ3 層のＴｉ炭・窒・
酸化物層に対する層間密着性が不十分なため、切刃に欠
けやチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の被覆
超硬工具は、これの硬質被覆層を構成するＡｌ 2 Ｏ3 系
化合物層が他の構成層である、例えばＴｉ炭・窒・酸化
物層などに対してすぐれた密着性を有するので、特にす
ぐれた層間密着性が要求される、例えば鋼や鋳鉄などの
高速切削に用いた場合にも、切刃に欠けやチッピングの
発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮し、切
削加工の高速化および高性能化に十分に対応でき、かつ
省力化にも大いに寄与するものである。
性ガス系反応ガスを用いて、積極的にＺｒおよび／また
はＨｆと、Ｎを含有させたＡｌ2 Ｏ3 系化合物層を含む
硬質被覆層を形成してなる本発明被覆超硬工具１〜１３
は、前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層が他の構成層であるＴｉ
炭・窒・酸化物層に対してすぐれた層間密着性を有する
ことから、切刃に欠けやチッピングの発生がなく、かつ
前記Ａｌ2 Ｏ3 系化合物層がＡｌ2 Ｏ3 と同等のすぐれ
た耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を有することと
相まって、鋼および鋳鉄の高速切削ですぐれた耐摩耗性
を発揮するのに対して、水素系反応ガスを用いて形成さ
れたＡｌ2 Ｏ3 層が硬質被覆層を構成する従来被覆超硬
工具１〜１０においては、Ａｌ2 Ｏ3 層のＴｉ炭・窒・
酸化物層に対する層間密着性が不十分なため、切刃に欠
けやチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至
ることが明らかである。上述のように、この発明の被覆
超硬工具は、これの硬質被覆層を構成するＡｌ 2 Ｏ3 系
化合物層が他の構成層である、例えばＴｉ炭・窒・酸化
物層などに対してすぐれた密着性を有するので、特にす
ぐれた層間密着性が要求される、例えば鋼や鋳鉄などの
高速切削に用いた場合にも、切刃に欠けやチッピングの
発生なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮し、切
削加工の高速化および高性能化に十分に対応でき、かつ
省力化にも大いに寄与するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大鹿 高歳 埼玉県大宮市北袋町１−297 三菱マテリ アル株式会社総合研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、酸化アルミニウムを主成分とする酸化アルミニウム
系化合物層を含む硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚
で化学蒸着および／または物理蒸着してなる表面被覆超
硬合金製切削工具にして、前記酸化アルミニウム系化合
物層が、重量％で、 Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有することを特徴とする硬質被覆層がすぐれた層間
密着性を有する表面被覆超硬合金製切削工具。 - 【請求項２】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、酸化物
層、炭酸化物層、窒酸化物層、および炭窒酸化物層のう
ちの１種または２種以上と、酸化アルミニウムを主成分
とする酸化アルミニウム系化合物層とからなる硬質被覆
層を３〜２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または
物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具にして、
前記酸化アルミニウム系化合物層が、重量％で、 Ｚｒおよび／またはＨｆ：０．５〜１０％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有することを特徴とする硬質被覆層がすぐれた層間
密着性を有する表面被覆超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9396896A JPH09277104A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を示す表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9396896A JPH09277104A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を示す表面被覆超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09277104A true JPH09277104A (ja) | 1997-10-28 |
Family
ID=14097209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9396896A Pending JPH09277104A (ja) | 1996-04-16 | 1996-04-16 | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を示す表面被覆超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09277104A (ja) |
-
1996
- 1996-04-16 JP JP9396896A patent/JPH09277104A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010313 |