JPH10130843A - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具Info
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- JPH10130843A JPH10130843A JP28071096A JP28071096A JPH10130843A JP H10130843 A JPH10130843 A JP H10130843A JP 28071096 A JP28071096 A JP 28071096A JP 28071096 A JP28071096 A JP 28071096A JP H10130843 A JPH10130843 A JP H10130843A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメッ
ト製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体またはＴｉＣＮ基サ
ーメット基体の表面に、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ
層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ 3 層で構成した硬質被覆層を３〜２０
μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着して
なる表面被覆サーメット製切削工具において、前記Ａｌ
2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、Ｔｉ：１
〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、およびＮ：
０．００１〜０．１％、を含有させると共に、これを非
晶質組織としたＡｌ−Ｏ系非晶質層を、前記Ａｌ2 Ｏ3
層の上面および／または下面に隣接して０．２〜１０μ
ｍの平均層厚で介在してなる。
ト製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体またはＴｉＣＮ基サ
ーメット基体の表面に、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ
層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ 3 層で構成した硬質被覆層を３〜２０
μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着して
なる表面被覆サーメット製切削工具において、前記Ａｌ
2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、Ｔｉ：１
〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、およびＮ：
０．００１〜０．１％、を含有させると共に、これを非
晶質組織としたＡｌ−Ｏ系非晶質層を、前記Ａｌ2 Ｏ3
層の上面および／または下面に隣接して０．２〜１０μ
ｍの平均層厚で介在してなる。
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）層
の改良に係り、これを厚膜化しても靭性低下がなく、か
つすぐれた層間密着性を有し、したがって例えば鋼や鋳
鉄などの連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用いた
場合にも切刃にチッピング（微小欠け）などの発生な
く、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表面被覆
サーメット製切削工具（以下、被覆サーメット工具とい
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）層
の改良に係り、これを厚膜化しても靭性低下がなく、か
つすぐれた層間密着性を有し、したがって例えば鋼や鋳
鉄などの連続切削は勿論のこと、特に断続切削に用いた
場合にも切刃にチッピング（微小欠け）などの発生な
く、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表面被覆
サーメット製切削工具（以下、被覆サーメット工具とい
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
または炭窒化チタン基サーメット基体（以下、これら両
者を総称してサーメット基体と云う）の表面に、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、ＴｉＯ2 で示す）層、炭酸化物
（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで
示す）層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成された硬質被覆層を３〜
２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる被覆サーメット工具が知られている。また、特
に上記被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成するＡｌ
2 Ｏ3 層が、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（Ｈ
Ｃｌ）：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。
または炭窒化チタン基サーメット基体（以下、これら両
者を総称してサーメット基体と云う）の表面に、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、ＴｉＯ2 で示す）層、炭酸化物
（以下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化物（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで
示す）層からなるＴｉ化合物層のうちの１種または２種
以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成された硬質被覆層を３〜
２０μｍの平均層厚で化学蒸着および／または物理蒸着
してなる被覆サーメット工具が知られている。また、特
に上記被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成するＡｌ
2 Ｏ3 層が、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（Ｈ
Ｃｌ）：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、近年の切削加工
のＦＡ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、被覆サーメット工具には使用寿命のさ
らなる延命化が求められ、これに対応する手段として、
これを構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的
安定性にすぐれ、さらに高硬度を有するＡｌ2 Ｏ3 層の
厚膜化が広く検討されているが、前記Ａｌ2 Ｏ3 層は、
これを厚くすると靭性低下が避けられず、さらに硬質被
覆層を構成する他のＴｉ化合物層との層間密着性が十分
でないことと相まって、これを、例えば鋼や鋳鉄などの
断続切削に用いた場合に切刃にチッピングなどが発生し
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ＦＡ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、被覆サーメット工具には使用寿命のさ
らなる延命化が求められ、これに対応する手段として、
これを構成する硬質被覆層のうち、特に耐酸化性と熱的
安定性にすぐれ、さらに高硬度を有するＡｌ2 Ｏ3 層の
厚膜化が広く検討されているが、前記Ａｌ2 Ｏ3 層は、
これを厚くすると靭性低下が避けられず、さらに硬質被
覆層を構成する他のＴｉ化合物層との層間密着性が十分
でないことと相まって、これを、例えば鋼や鋳鉄などの
断続切削に用いた場合に切刃にチッピングなどが発生し
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、被覆サーメット工具の硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、厚膜化した場合の
靭性低下と、他の構成層であるＴｉ化合物層に対する層
間密着性の向上を図る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って、容量％で、基本的
に、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 水素（以下、Ｈ2 で示す）：１〜５％、 窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：１６〜３０％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4 で示す）：０．０５〜
０．７％、 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：７００〜９００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で層形成を行うと、形成された層は、従来の硬質
被覆層のＡｌ2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 がＴｉ、Ｃ
ｌ、およびＮを含有した組成、すなわち主体がＡｌと酸
素（Ｏ）からなり、これにＴｉ、Ｃｌ、およびＮが含有
した組成をもつようになり、このＴｉ、Ｃｌ、および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、Ｔ
ｉ：１〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、および
Ｎ：０．００１〜０．１％となるようにすると、この結
果のＴｉ、Ｃｌ、およびＮを含有するＡｌ−Ｏ系層は、
これら成分の共存作用で硬質被覆層を構成する上記Ａｌ
2 Ｏ3 層は勿論のこと、同じくＴｉ化合物層とよく密着
し、さらに非晶質組織をもつので、これを従来の硬質被
覆層のＡｌ2 Ｏ3 層の上面および／または下面に隣接し
て介在させると、このＡｌ−Ｏ系非晶質層と前記Ａｌ2
Ｏ3 層を積層した状態で厚膜化しても、これの靭性低下
が著しく抑制されるようになり、したがって、前記Ａｌ
−Ｏ系非晶質層と前記Ａｌ2 Ｏ3 層、さらに前記Ｔｉ化
合物層とで構成された硬質被覆層をサーメット基体表面
に形成してなる被覆サーメット工具は、前記Ａｌ−Ｏ系
非晶質層がＡｌ2 Ｏ3 層と同等の性質を有するので、す
ぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を具備する
ことと相まって、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論
のこと、断続切削に用いた場合にも切刃にチッピングな
どの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を示すと
いう研究結果を得たのである。
上述のような観点から、被覆サーメット工具の硬質被覆
層を構成するＡｌ2 Ｏ3 層に着目し、厚膜化した場合の
靭性低下と、他の構成層であるＴｉ化合物層に対する層
間密着性の向上を図る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って、容量％で、基本的
に、 ＡｌＣｌ3 ：１〜１０％、 水素（以下、Ｈ2 で示す）：１〜５％、 窒素酸化物（以下、ＮＯで示す）：１６〜３０％、 四塩化チタン（以下、ＴｉＣｌ4 で示す）：０．０５〜
０．７％、 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：７００〜９００℃、 雰囲気圧力：２０〜２００ｔｏｒｒ、 の条件で層形成を行うと、形成された層は、従来の硬質
被覆層のＡｌ2 Ｏ3 層を構成するＡｌ2 Ｏ3 がＴｉ、Ｃ
ｌ、およびＮを含有した組成、すなわち主体がＡｌと酸
素（Ｏ）からなり、これにＴｉ、Ｃｌ、およびＮが含有
した組成をもつようになり、このＴｉ、Ｃｌ、および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、Ｔ
ｉ：１〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜０．１％、および
Ｎ：０．００１〜０．１％となるようにすると、この結
果のＴｉ、Ｃｌ、およびＮを含有するＡｌ−Ｏ系層は、
これら成分の共存作用で硬質被覆層を構成する上記Ａｌ
2 Ｏ3 層は勿論のこと、同じくＴｉ化合物層とよく密着
し、さらに非晶質組織をもつので、これを従来の硬質被
覆層のＡｌ2 Ｏ3 層の上面および／または下面に隣接し
て介在させると、このＡｌ−Ｏ系非晶質層と前記Ａｌ2
Ｏ3 層を積層した状態で厚膜化しても、これの靭性低下
が著しく抑制されるようになり、したがって、前記Ａｌ
−Ｏ系非晶質層と前記Ａｌ2 Ｏ3 層、さらに前記Ｔｉ化
合物層とで構成された硬質被覆層をサーメット基体表面
に形成してなる被覆サーメット工具は、前記Ａｌ−Ｏ系
非晶質層がＡｌ2 Ｏ3 層と同等の性質を有するので、す
ぐれた耐酸化性と熱的安定性、および高硬度を具備する
ことと相まって、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論
のこと、断続切削に用いた場合にも切刃にチッピングな
どの発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を示すと
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、サーメット基体の表面に、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、
ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層
のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成
された硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる被覆サーメット工具において、前記Ａｌ2 Ｏ3 層を
構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを非晶質組織としたＡｌ−Ｏ
系非晶質層を、前記Ａｌ 2 Ｏ3 層の上面および／または
下面に隣接して０．２〜１０μｍの平均層厚で介在さ
せ、もって前記Ａｌ2 Ｏ3 層とＡｌ−Ｏ系非晶質層によ
る厚膜化によって靭性低下の抑制および層間密着性の向
上をはかり、これによって切刃の耐チッピング性を向上
せしめた被覆サーメット工具に特徴を有するものであ
る。
されたものであって、サーメット基体の表面に、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＯ2 層、ＴｉＣＯ層、
ＴｉＮＯ層、およびＴｉＣＮＯ層からなるＴｉ化合物層
のうちの１種または２種以上と、Ａｌ2 Ｏ3 層とで構成
された硬質被覆層を３〜２０μｍの平均層厚で形成して
なる被覆サーメット工具において、前記Ａｌ2 Ｏ3 層を
構成するＡｌ2 Ｏ3 に、重量％で、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを非晶質組織としたＡｌ−Ｏ
系非晶質層を、前記Ａｌ 2 Ｏ3 層の上面および／または
下面に隣接して０．２〜１０μｍの平均層厚で介在さ
せ、もって前記Ａｌ2 Ｏ3 層とＡｌ−Ｏ系非晶質層によ
る厚膜化によって靭性低下の抑制および層間密着性の向
上をはかり、これによって切刃の耐チッピング性を向上
せしめた被覆サーメット工具に特徴を有するものであ
る。
【０００６】なお、この発明の被覆サーメット工具の硬
質被覆層を構成するＡｌ−Ｏ系非晶層におけるＴｉ、Ｃ
ｌ、およびＮは、上記の通り、これら成分が共存してＡ
ｌ2Ｏ3 層およびＴｉ化合物層に対する層間密着性を向
上させるものであり、したがって、これら成分のうちの
Ｔｉの含有量が１％未満でも、またＣｌおよびＮの含有
量が０．００５％未満および０．００１％未満でも前記
作用に所望の効果が得られず、一方これら成分のうちの
いずれかの含有量でもＴｉ：１５％、Ｃｌ：０．１％、
およびＮ：０．１％を越えると、Ａｌ2 Ｏ3 層と同等の
特性を有するＡｌ−Ｏ系非晶質層のもつ特性が損なわれ
るようになるものであり、これらの結果から、その含有
量を、それぞれＴｉ：１〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜
０．１％、Ｎ：０．００１〜０．１％と定めた。また、
Ａｌ−Ｏ系非晶質層の平均層厚を０．２〜１０μｍとし
たのは、その層厚が０．２μｍ未満では、層間密着性の
向上および靭性向上に所望の効果が得られず、一方その
層厚が１０μｍを越えると、切刃にチッピングが発生し
易くなるという理由によるものである。さらに、硬質被
覆層の平均層厚を３〜２０μｍとしたのは、その層厚が
３μｍ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からである。
質被覆層を構成するＡｌ−Ｏ系非晶層におけるＴｉ、Ｃ
ｌ、およびＮは、上記の通り、これら成分が共存してＡ
ｌ2Ｏ3 層およびＴｉ化合物層に対する層間密着性を向
上させるものであり、したがって、これら成分のうちの
Ｔｉの含有量が１％未満でも、またＣｌおよびＮの含有
量が０．００５％未満および０．００１％未満でも前記
作用に所望の効果が得られず、一方これら成分のうちの
いずれかの含有量でもＴｉ：１５％、Ｃｌ：０．１％、
およびＮ：０．１％を越えると、Ａｌ2 Ｏ3 層と同等の
特性を有するＡｌ−Ｏ系非晶質層のもつ特性が損なわれ
るようになるものであり、これらの結果から、その含有
量を、それぞれＴｉ：１〜１５％、Ｃｌ：０．００５〜
０．１％、Ｎ：０．００１〜０．１％と定めた。また、
Ａｌ−Ｏ系非晶質層の平均層厚を０．２〜１０μｍとし
たのは、その層厚が０．２μｍ未満では、層間密着性の
向上および靭性向上に所望の効果が得られず、一方その
層厚が１０μｍを越えると、切刃にチッピングが発生し
易くなるという理由によるものである。さらに、硬質被
覆層の平均層厚を３〜２０μｍとしたのは、その層厚が
３μｍ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からである。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆サーメッ
ト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
４．９μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ0.3
Ｗ0.7 ）Ｃ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ0. 4Ｗ0.6 ）Ｃ
Ｎ粉末、同１．２μｍの（Ｔａ0.9 Ｎｂ0.1 ）Ｃ粉末、
同１．３μｍの（Ｔｉ0.6 Ｗ0.3 Ｍｏ0.1 ）ＣＮ粉末、
同１．５μｍのＴｉＣＮ粉末，同１．５μｍのＴａＣ粉
末、同１．５μｍのＮｂＣ粉末、同１．５μｍのＭｏ 2
Ｃ粉末、同２．０μｍのＮｉ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・ＣＮＭＧ１２０４０８（超硬基体
Ａ〜Ｄおよびサーメット基体Ｆ、Ｇ用）および同ＳＥＥ
Ｎ４２ＡＦＴＮ１（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およびサ
ーメット基体Ｆ、Ｇ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ＣＨ4 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：１５．９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Ｃ
ｏ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およ
びサーメット基体Ｆ、Ｇ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。
ト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
４．９μｍの粗粒ＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔｉ0.3
Ｗ0.7 ）Ｃ粉末、同１．２μｍの（Ｔｉ0. 4Ｗ0.6 ）Ｃ
Ｎ粉末、同１．２μｍの（Ｔａ0.9 Ｎｂ0.1 ）Ｃ粉末、
同１．３μｍの（Ｔｉ0.6 Ｗ0.3 Ｍｏ0.1 ）ＣＮ粉末、
同１．５μｍのＴｉＣＮ粉末，同１．５μｍのＴａＣ粉
末、同１．５μｍのＮｂＣ粉末、同１．５μｍのＭｏ 2
Ｃ粉末、同２．０μｍのＮｉ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・ＣＮＭＧ１２０４０８（超硬基体
Ａ〜Ｄおよびサーメット基体Ｆ、Ｇ用）および同ＳＥＥ
Ｎ４２ＡＦＴＮ１（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およびサ
ーメット基体Ｆ、Ｇ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ＣＨ4 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：１５．９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Ｃ
ｏ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およ
びサーメット基体Ｆ、Ｇ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およびサ
ーメット基体Ｆ、Ｇ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−Ｔｉ
ＣＮ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
により本発明被覆サーメット工具１〜１９および従来被
覆サーメット工具１〜１２をそれぞれ製造した。この結
果得られた各種の被覆サーメット工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ−Ｏ系非晶質層およびＡｌ2 Ｏ3 層、さらに
Ｔｉ化合物層の同定は、それぞれの被覆サーメット工具
における切刃の逃げ面のＸ線回析パターンを観察して行
った。
ーメット基体Ｆ、Ｇ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−Ｔｉ
ＣＮ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
により本発明被覆サーメット工具１〜１９および従来被
覆サーメット工具１〜１２をそれぞれ製造した。この結
果得られた各種の被覆サーメット工具の硬質被覆層を構
成するＡｌ−Ｏ系非晶質層およびＡｌ2 Ｏ3 層、さらに
Ｔｉ化合物層の同定は、それぞれの被覆サーメット工具
における切刃の逃げ面のＸ線回析パターンを観察して行
った。
【０００９】さらに、いずれも切刃の耐チッピング性を
評価する目的で、上記本発明被覆サーメット工具１〜８
および従来被覆サーメット工具１〜４については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
評価する目的で、上記本発明被覆サーメット工具１〜８
および従来被覆サーメット工具１〜４については、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１０】また、同じく本発明被覆サーメット工具９
〜１１および従来被覆サーメット工具５、６について
は、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
〜１１および従来被覆サーメット工具５、６について
は、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０の長さ方向等間隔４本縦
溝入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１１】同じく本発明被覆サーメット工具１２〜１
４および従来被覆サーメット工具７〜９については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ２００の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２５分、 の条件での鋳鉄の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ２００の長さ方向等間隔４本縦溝
入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０分、 の条件での鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、いずれの切
削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
４および従来被覆サーメット工具７〜９については、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ２００の丸棒、 切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２５分、 の条件での鋳鉄の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＦＣ２００の長さ方向等間隔４本縦溝
入り丸棒、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１．５ｍｍ．、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０分、 の条件での鋳鉄の乾式断続切削試験を行い、いずれの切
削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【００１２】さらに同じく本発明被覆サーメット工具１
５〜１７および従来被覆サーメット工具１０について
は、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９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：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：４パス（１パスの切削時間：５．３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。
５〜１７および従来被覆サーメット工具１０について
は、 被削材：幅１００ｍｍ×長さ５００ｍｍの寸法をもった
ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９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：０．２ｍｍ／刃、 切削時間：４パス（１パスの切削時間：５．３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。
【００１３】同じく本発明被覆サーメット工具１８、１
９および従来被覆サーメット工具１１、１２について
は、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ２５Ｃの丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０分、 の条件での炭素鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ２５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入
り丸棒、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０分、 の条件での炭素鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
９および従来被覆サーメット工具１１、１２について
は、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ２５Ｃの丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０分、 の条件での炭素鋼の乾式連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ２５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入
り丸棒、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：１ｍｍ．、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：２０分、 の条件での炭素鋼の乾式断続切削試験を行い、いずれの
切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
【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４〜６に示される結果から、硬質被覆
層として、いずれも不活性ガス系反応ガスを用いて形成
したＴｉ、Ｃｌ、およびＮを含有するＡｌ−Ｏ系非晶質
層を、水素系反応ガスを用いて形成したＡｌ2 Ｏ3 層の
上面および／または下面に隣接して介在させて厚膜化を
はかった本発明被覆サーメット工具１〜１９は、前記Ａ
ｌ−Ｏ系非晶質層が靭性向上および層間密着性の向上に
寄与することから、硬質被覆層中に前記Ａｌ−Ｏ系非晶
質層の介在がない従来被覆サーメット工具１〜１２に比
して、鋼および鋳鉄の連続切削ですぐれた耐摩耗性を示
すほか、特に断続切削で、一段とすぐれた耐チッピング
性を示すことが明らかである。上述のように、この発明
の被覆サーメット工具は、これの硬質被覆層を構成する
Ａｌ−Ｏ系非晶質層に、Ａｌ2 Ｏ3 層との積層で厚膜化
すると、これの靭性低下を著しく抑制し、かつ前記Ａｌ
2 Ｏ3 層およびＴｉ化合物層に対してよく密着する作用
があることから、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論
のこと、特に断続切削においてすぐれた耐チッピング性
を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するの
で、切削加工のＦＡ化および省力化に満足に対応するこ
とができるものである。
層として、いずれも不活性ガス系反応ガスを用いて形成
したＴｉ、Ｃｌ、およびＮを含有するＡｌ−Ｏ系非晶質
層を、水素系反応ガスを用いて形成したＡｌ2 Ｏ3 層の
上面および／または下面に隣接して介在させて厚膜化を
はかった本発明被覆サーメット工具１〜１９は、前記Ａ
ｌ−Ｏ系非晶質層が靭性向上および層間密着性の向上に
寄与することから、硬質被覆層中に前記Ａｌ−Ｏ系非晶
質層の介在がない従来被覆サーメット工具１〜１２に比
して、鋼および鋳鉄の連続切削ですぐれた耐摩耗性を示
すほか、特に断続切削で、一段とすぐれた耐チッピング
性を示すことが明らかである。上述のように、この発明
の被覆サーメット工具は、これの硬質被覆層を構成する
Ａｌ−Ｏ系非晶質層に、Ａｌ2 Ｏ3 層との積層で厚膜化
すると、これの靭性低下を著しく抑制し、かつ前記Ａｌ
2 Ｏ3 層およびＴｉ化合物層に対してよく密着する作用
があることから、例えば鋼や鋳鉄などの連続切削は勿論
のこと、特に断続切削においてすぐれた耐チッピング性
を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するの
で、切削加工のＦＡ化および省力化に満足に対応するこ
とができるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲功▼刀 斉 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内 (72)発明者 濱口 雄樹 茨城県結城郡石下町大字古間木1511番地 三菱マテリアル株式会社筑波製作所内
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体または
炭窒化チタン基サーメット基体の表面に、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からなるＴｉ化合物層の
うちの１種または２種以上と、酸化アルミニウム層とで
構成された硬質被覆層を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サーメッ
ト製切削工具において、前記酸化アルミニウム層を構成
する酸化アルミニウムに、重量％で、 Ｔｉ：１〜１５％、 Ｃｌ：０．００５〜０．１％、 Ｎ：０．００１〜０．１％、 を含有させると共に、これを非晶質組織としたＡｌ−Ｏ
系非晶質層を、前記酸化アルミニウム層の上面および／
または下面に隣接して０．２〜１０μｍの平均層厚で介
在したことを特徴とする耐チッピング性のすぐれた表面
被覆サーメット製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28071096A JPH10130843A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28071096A JPH10130843A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10130843A true JPH10130843A (ja) | 1998-05-19 |
Family
ID=17628880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28071096A Withdrawn JPH10130843A (ja) | 1996-10-23 | 1996-10-23 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆サーメット製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10130843A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102380629A (zh) * | 2010-09-01 | 2012-03-21 | 三菱综合材料株式会社 | 硬质包覆层发挥优异的耐削性、耐磨性的表面包覆切削工具 |
| JP2013132730A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | すぐれた耐チッピング性、耐剥離性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
-
1996
- 1996-10-23 JP JP28071096A patent/JPH10130843A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102380629A (zh) * | 2010-09-01 | 2012-03-21 | 三菱综合材料株式会社 | 硬质包覆层发挥优异的耐削性、耐磨性的表面包覆切削工具 |
| JP2013132730A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Mitsubishi Materials Corp | すぐれた耐チッピング性、耐剥離性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040106 |