JPH10310877A - 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 - Google Patents
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Info
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- JPH10310877A JPH10310877A JP12070497A JP12070497A JPH10310877A JP H10310877 A JPH10310877 A JP H10310877A JP 12070497 A JP12070497 A JP 12070497A JP 12070497 A JP12070497 A JP 12070497A JP H10310877 A JPH10310877 A JP H10310877A
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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、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、
およびＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上からな
るＴｉ化合物層と、α−Ａｌ2 Ｏ3 層で構成された硬質
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超硬合金製切削工具にお
いて、前記Ｔｉ化合物層と前記α−Ａｌ2 Ｏ3 層の間に
介在させて、Ｃｕｋα線を線源として用いたＸ線回折
で、３４．５±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク
高さが現れるＸ線回折パターンを示す酸化チタン層を、
０．１〜５μｍの平均層厚で化学蒸着形成または物理蒸
着形成してなる。
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、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、
およびＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上からな
るＴｉ化合物層と、α−Ａｌ2 Ｏ3 層で構成された硬質
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超硬合金製切削工具にお
いて、前記Ｔｉ化合物層と前記α−Ａｌ2 Ｏ3 層の間に
介在させて、Ｃｕｋα線を線源として用いたＸ線回折
で、３４．５±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク
高さが現れるＸ線回折パターンを示す酸化チタン層を、
０．１〜５μｍの平均層厚で化学蒸着形成または物理蒸
着形成してなる。
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Ｔｉ化合物層とα型結晶の酸化アルミニウム（以
下、α−Ａｌ2 Ｏ3 で示す）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
た場合にも硬質被覆層に剥離の発生なく、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Ｔｉ化合物層とα型結晶の酸化アルミニウム（以
下、α−Ａｌ2 Ｏ3 で示す）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
た場合にも硬質被覆層に剥離の発生なく、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、一般に、例えば特開平６−３１５
０３号公報、特開平６−３１６７５８号公報、および特
開平７−２１６５４９号公報などに記載されるように、
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、炭化チタン（以下、ＴｉＣで示す）層、
窒化チタン（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化チ
タン（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化チタン（以
下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化チタン（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化チタン（以下、ＴｉＣＮ
Ｏで示す）層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層と、α−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超硬工具が知られており、またこ
の被覆超硬工具が鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に
用いられていることも知られている。
０３号公報、特開平６−３１６７５８号公報、および特
開平７−２１６５４９号公報などに記載されるように、
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、炭化チタン（以下、ＴｉＣで示す）層、
窒化チタン（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化チ
タン（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化チタン（以
下、ＴｉＣＯで示す）層、窒酸化チタン（以下、ＴｉＮ
Ｏで示す）層、および炭窒酸化チタン（以下、ＴｉＣＮ
Ｏで示す）層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層と、α−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超硬工具が知られており、またこ
の被覆超硬工具が鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に
用いられてい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α−Ａｌ2 Ｏ 3 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Ｔｉ化合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連続切削や断続切
削を高速で行った場合には硬質被覆層に剥離が発生し易
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α−Ａｌ2 Ｏ 3 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Ｔｉ化合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連続切削や断続切
削を高速で行った場合には硬質被覆層に剥離が発生し易
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α−Ａｌ2 Ｏ3 層に着目し、これと他の構成層で
あるＴｉ化合物層との層間密着性の向上を図るべく研究
を行った結果、 （１）酸化チタンには、主にＴｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、お
よびＴｉＯの化学式で示される３種類があり、これらの
Ｔｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、およびＴｉＯのそれぞれを主成
分とする酸化チタン層は、いずれも化学蒸着法または物
理蒸着法を用いて、（ａ）Ｔｉ2 Ｏ3 を主成分とする酸
化チタン層（以下、Ｔｉ2 Ｏ3 層と云う） 反応ガス組成（容量％で、以下同じ）−ＴｉＣｌ4 ：
０．４〜１０％、Ｃｏ2：０．４〜１０％、Ｎ2 ：５〜
６０％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 （ｂ）ＴｉＯ2 を主成分とする酸化チタン層（以下、Ｔ
ｉＯ2 層と云う） 反応ガス組成−ＴｉＣｌ4 ：０．４〜１０％、Ｏ2 ：
０．４〜１０％、不活性ガス：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 （ｃ）ＴｉＯを主成分とする酸化チタン層（以下、Ｔｉ
Ｏ層と云う） 反応ガス組成−ＴｉＣｌ4 ：０．４〜１０％、ＣＯ2 ：
０．１〜１％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成することができること。 （２）上記のＴｉ2 Ｏ3 層、ＴｉＯ2 層、およびＴｉＯ
層は、Ｃｕｋα線を線源として用いたＸ線回折で、
（ａ）Ｔｉ2 Ｏ3 層は、図１に示される通り３４．９±
１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ
線回折パターン、（ｂ）ＴｉＯ2 層は、図２に示される
通り２８．７±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク
高さが現れるＸ線回折パターン、（ｃ）ＴｉＯ層は、図
３に示される通り４３．７±１度の回折角（２θ）に最
高回折ピーク高さが現れるＸ線回折パターン、をそれぞ
れ示すこと。 （３）これら酸化チタン層のうちの図１のＸ線回折パタ
ーンを示すＴｉ2 Ｏ3層を、同じく化学蒸着法および／
または物理蒸着法を用いて形成された上記の従来硬質被
覆層を構成するＴｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層の間に
介在させると、前記Ｔｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層
は、前記Ｔｉ2 Ｏ3 層がこれら両層と著しく強固に密着
する性質を具備することから、高い層間密着性をもつよ
うになり、したがって、例えば鋼や鋳鉄の高速切削でも
硬質被覆層に剥離の発生なく、長期に亘ってすぐれた切
削性能を発揮するのに対して、上記の図２のＸ線回折パ
ターンを示すＴｉＯ2 層および図３のＸ線回折パターン
を示すＴｉＯ層は、前記Ｔｉ化合物層およびα−Ａｌ2
Ｏ3 層に対する密着性が低く、所望の層間密着性が得ら
れないこと。以上（１）〜（３）に示される研究結果を
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α−Ａｌ2 Ｏ3 層に着目し、これと他の構成層で
あるＴｉ化合物層との層間密着性の向上を図るべく研究
を行った結果、 （１）酸化チタンには、主にＴｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、お
よびＴｉＯの化学式で示される３種類があり、これらの
Ｔｉ2 Ｏ3 、ＴｉＯ2 、およびＴｉＯのそれぞれを主成
分とする酸化チタン層は、いずれも化学蒸着法または物
理蒸着法を用いて、（ａ）Ｔｉ2 Ｏ3 を主成分とする酸
化チタン層（以下、Ｔｉ2 Ｏ3 層と云う） 反応ガス組成（容量％で、以下同じ）−ＴｉＣｌ4 ：
０．４〜１０％、Ｃｏ2：０．４〜１０％、Ｎ2 ：５〜
６０％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 （ｂ）ＴｉＯ2 を主成分とする酸化チタン層（以下、Ｔ
ｉＯ2 層と云う） 反応ガス組成−ＴｉＣｌ4 ：０．４〜１０％、Ｏ2 ：
０．４〜１０％、不活性ガス：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 （ｃ）ＴｉＯを主成分とする酸化チタン層（以下、Ｔｉ
Ｏ層と云う） 反応ガス組成−ＴｉＣｌ4 ：０．４〜１０％、ＣＯ2 ：
０．１〜１％、Ｈ2 ：残り、 雰囲気温度：８００〜１１００℃、 雰囲気圧力：３０〜５００Ｔｏｒｒ、 の条件で形成することができること。 （２）上記のＴｉ2 Ｏ3 層、ＴｉＯ2 層、およびＴｉＯ
層は、Ｃｕｋα線を線源として用いたＸ線回折で、
（ａ）Ｔｉ2 Ｏ3 層は、図１に示される通り３４．９±
１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ
線回折パターン、（ｂ）ＴｉＯ2 層は、図２に示される
通り２８．７±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク
高さが現れるＸ線回折パターン、（ｃ）ＴｉＯ層は、図
３に示される通り４３．７±１度の回折角（２θ）に最
高回折ピーク高さが現れるＸ線回折パターン、をそれぞ
れ示すこと。 （３）これら酸化チタン層のうちの図１のＸ線回折パタ
ーンを示すＴｉ2 Ｏ3層を、同じく化学蒸着法および／
または物理蒸着法を用いて形成された上記の従来硬質被
覆層を構成するＴｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層の間に
介在させると、前記Ｔｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層
は、前記Ｔｉ2 Ｏ3 層がこれら両層と著しく強固に密着
する性質を具備することから、高い層間密着性をもつよ
うになり、したがって、例えば鋼や鋳鉄の高速切削でも
硬質被覆層に剥離の発生なく、長期に亘ってすぐれた切
削性能を発揮するのに対して、上記の図２のＸ線回折パ
ターンを示すＴｉＯ2 層および図３のＸ線回折パターン
を示すＴｉＯ層は、前記Ｔｉ化合物層およびα−Ａｌ2
Ｏ3 層に対する密着性が低く、所望の層間密着性が得ら
れないこと。以上（１）〜（３）に示される研究結果を
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、ＴｉＣ層、Ｔ
ｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、および
ＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層と、α−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超硬工具において、前記Ｔｉ化合
物層と前記α−Ａｌ2 Ｏ3 層の間に介在させて、Ｃｕｋ
α線を線源として用いたＸ線回折で、３４．５±１度の
回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ線回折
パターンを示すＴｉ2 Ｏ3 層を、０．１〜５μｍの平均
層厚で化学蒸着形成または物理蒸着形成してなる、硬質
被覆層がすぐれた層間密着性を有する被覆超硬工具に特
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、ＴｉＣ層、Ｔ
ｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、ＴｉＮＯ層、および
ＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層と、α−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超硬工具において、前記Ｔｉ化合
物層と前記α−Ａｌ2 Ｏ3 層の間に介在させて、Ｃｕｋ
α線を線源として用いたＸ線回折で、３４．５±１度の
回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ線回折
パターンを示すＴｉ2 Ｏ3 層を、０．１〜５μｍの平均
層厚で化学蒸着形成または物理蒸着形成してなる、硬質
被覆層がすぐれた層間密着性を有する被覆超硬工具に特
徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の被覆超硬工具において、
硬質被覆層を構成するＴｉ2 Ｏ3 層の平均層厚を０．１
〜５μｍとしたのは、その厚さ０．１μｍ未満ではα−
Ａｌ 2 Ｏ3 層とＴｉ化合物層との間に所望の優れた層間
密着性を確保することができず、一方その厚さが５μｍ
を越えると、切刃に欠けやチッピング（微小欠け）が発
生し易くなるという理由によるものである。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、切刃に欠
けやチッピングが発生し易くなるという理由からであ
る。
硬質被覆層を構成するＴｉ2 Ｏ3 層の平均層厚を０．１
〜５μｍとしたのは、その厚さ０．１μｍ未満ではα−
Ａｌ 2 Ｏ3 層とＴｉ化合物層との間に所望の優れた層間
密着性を確保することができず、一方その厚さが５μｍ
を越えると、切刃に欠けやチッピング（微小欠け）が発
生し易くなるという理由によるものである。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、切刃に欠
けやチッピングが発生し易く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）に示される条件にて、表３、４に示される組
成および平均層厚のＴｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層で
構成された硬質被覆層を形成することにより本発明被覆
超硬工具１〜１０、およびＴｉ2 Ｏ3 層の形成がない従
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）に示される条件にて、表３、４に示される組
成および平均層厚のＴｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層で
構成された硬質被覆層を形成することにより本発明被覆
超硬工具１〜１０、およびＴｉ2 Ｏ3 層の形成がない従
来被覆超硬工具１〜１０をそれぞれ製造した。
【０００９】つぎに、上記本発明被覆超硬工具１〜９お
よび従来被覆超硬工具１〜９について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の
丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：３ｍｍ、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）
の角材、 切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：３ｍｍ、 ０送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式高速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。これ
らの測定結果を表５に示した。また、上記本発明被覆超
硬工具１０および従来被覆超硬工具１０について、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ２５Ｃ（硬さ：ＨB １５０）、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ、 送り：０．１５ｍｍ／刃、 切削時間：１０分、 の条件での軟鋼の乾式高速フライス切削試験を行い、切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果も表５に示
した。
よび従来被覆超硬工具１〜９について、 被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２２０）の
丸棒、 切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：３ｍｍ、 送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続切削試験、並びに、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２３０）
の角材、 切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：３ｍｍ、 ０送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式高速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。これ
らの測定結果を表５に示した。また、上記本発明被覆超
硬工具１０および従来被覆超硬工具１０について、 被削材：ＪＩＳ・Ｓ２５Ｃ（硬さ：ＨB １５０）、 切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、 切込み：２ｍｍ、 送り：０．１５ｍｍ／刃、 切削時間：１０分、 の条件での軟鋼の乾式高速フライス切削試験を行い、切
刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果も表５に示
した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【表３】
【００１３】
【表４】
【００１４】
【表５】
【００１５】
【発明の効果】表３〜５に示される結果から、硬質被覆
層中のＴｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3層の間にＴｉ2 Ｏ3
層を介在させた本発明被覆超硬工具１〜１０は、これ
の介在がない従来被覆超硬工具１〜１０に比して、Ｔｉ
化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層との層間密着性にすぐれて
いるので、苛酷な切削条件となる鋼の高速連続切削や高
速断続切削にも硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた
切削性能を長期に亘って発揮するのに対して、従来被覆
超硬工具１〜１０においては、Ｔｉ化合物層とα−Ａｌ
2 Ｏ3 層との層間密着性が不十分なために比較的短時間
で硬質被覆層にいずれも剥離が発生し、これが原因で使
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Ｔ
ｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層とがすぐれた層間密着性
を有するので、例えば鋼や鋳鉄などの通常の条件での連
続切削や断続切削は勿論のこと、特にこれらの切削を高
速で行っても、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
し、したがって切削加工の高速化に十分に対応でき、か
つ省力化にも寄与するものである。
層中のＴｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3層の間にＴｉ2 Ｏ3
層を介在させた本発明被覆超硬工具１〜１０は、これ
の介在がない従来被覆超硬工具１〜１０に比して、Ｔｉ
化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層との層間密着性にすぐれて
いるので、苛酷な切削条件となる鋼の高速連続切削や高
速断続切削にも硬質被覆層に剥離の発生なく、すぐれた
切削性能を長期に亘って発揮するのに対して、従来被覆
超硬工具１〜１０においては、Ｔｉ化合物層とα−Ａｌ
2 Ｏ3 層との層間密着性が不十分なために比較的短時間
で硬質被覆層にいずれも剥離が発生し、これが原因で使
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Ｔ
ｉ化合物層とα−Ａｌ2 Ｏ3 層とがすぐれた層間密着性
を有するので、例えば鋼や鋳鉄などの通常の条件での連
続切削や断続切削は勿論のこと、特にこれらの切削を高
速で行っても、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
し、したがって切削加工の高速化に十分に対応でき、か
つ省力化にも寄与するものである。
【図１】Ｔｉ2 Ｏ3 層のＸ線回折パターンを示す図であ
る。
る。
【図２】ＴｉＯ2 層Ｘ線回折パターンを示す図である。
【図３】ＴｉＯ層のＸ線回折パターンを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 16/30 Ｃ２３Ｃ 16/30 30/00 30/00 Ｃ (72)発明者 中村 惠滋 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 (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 (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、炭化チタン層、窒化チタン層、炭窒化チタン層、炭
酸化チタン層、窒酸化チタン層、および炭窒酸化チタン
層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物層
と、α型結晶の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超硬合金製切削工具にお
いて、 前記Ｔｉ化合物層と前記α型結晶の酸化アルミニウム層
の間に介在させて、Ｃｕｋα線を線源として用いたＸ線
回折で、３４．５±１度の回折角（２θ）に最高回折ピ
ーク高さが現れるＸ線回折パターンを示す酸化チタン層
を、０．１〜５μｍの平均層厚で化学蒸着形成または物
理蒸着形成してなる、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 (4)
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|---|---|---|---|
| JP12070497A JP3266047B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 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 |
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-
1997
- 1997-05-12 JP JP12070497A patent/JP3266047B2/ja not_active Expired - Lifetime
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