JPS60174876A - 切削用コ−テイング工具の製造法 - Google Patents
切削用コ−テイング工具の製造法Info
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- JPS60174876A JPS60174876A JP2779084A JP2779084A JPS60174876A JP S60174876 A JPS60174876 A JP S60174876A JP 2779084 A JP2779084 A JP 2779084A JP 2779084 A JP2779084 A JP 2779084A JP S60174876 A JPS60174876 A JP S60174876A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
- B22F3/10—Sintering only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は衝撃力を伴なうような条件に適用できるＷＣ基
の切削用コーディングチップの製造法に関するものであ
る。
の切削用コーディングチップの製造法に関するものであ
る。
従来、ＷＣＣ超超硬合金耐摩耗性を高める目的で、ＴＩ
Ｃ，Ｔｔ Ｎ、Ａｌ ２０ｓ等を化学蒸着法（ＣＶＤ
）によってコーティングした工具が知られている。コー
ティング工具は母材からのみ成る工具に比べ高速で優れ
た切削性能を示すのに対し、コーディング層は母材に比
べて脆く、母材とコーディング層の間に脱炭相（いわゆ
るη相）を生じ、脆化させたり蒸着のため昇温する必要
があるため、冷却する過程において、母材とコーディン
グ層との熱膨張係数の差によりクラックが発生する場合
もある。
Ｃ，Ｔｔ Ｎ、Ａｌ ２０ｓ等を化学蒸着法（ＣＶＤ
）によってコーティングした工具が知られている。コー
ティング工具は母材からのみ成る工具に比べ高速で優れ
た切削性能を示すのに対し、コーディング層は母材に比
べて脆く、母材とコーディング層の間に脱炭相（いわゆ
るη相）を生じ、脆化させたり蒸着のため昇温する必要
があるため、冷却する過程において、母材とコーディン
グ層との熱膨張係数の差によりクラックが発生する場合
もある。
これらの問題を解決するため、種々の提案がなされてい
る。Ｎ’ｄｅを添加して表面にｗｃ−ｃ。
る。Ｎ’ｄｅを添加して表面にｗｃ−ｃ。
相を生成させたり、メタルをメッキしたりする方法であ
る。しかし、前者の方法ではＷＣ−Ｇｏ層により強度は
向上するが、結合相含有量は母材と同程度で硬さは母材
より５〜２０％低下するため、同グレードの比較では耐
欠損性に優、れるが、衝撃力を伴なうような条件や、作
業条件の悪いようなＰ３０〜Ｐ４０相当の領域には適用
し難く、後者の方法では基体〜メッキ層の間の拡散が不
充分なため、衝撃力め加わるような切削条件ではハクリ
を生じ易いを有している。
る。しかし、前者の方法ではＷＣ−Ｇｏ層により強度は
向上するが、結合相含有量は母材と同程度で硬さは母材
より５〜２０％低下するため、同グレードの比較では耐
欠損性に優、れるが、衝撃力を伴なうような条件や、作
業条件の悪いようなＰ３０〜Ｐ４０相当の領域には適用
し難く、後者の方法では基体〜メッキ層の間の拡散が不
充分なため、衝撃力め加わるような切削条件ではハクリ
を生じ易いを有している。
本発明は、超硬合金の焼結雰囲気コントロールの一方法
である（ＣＯ２＋ＣＯ）分圧コントロールによりコーテ
ィング層〜母材の中間に軟化層を生成させ、コーティン
グ工具としての耐欠損性。
である（ＣＯ２＋ＣＯ）分圧コントロールによりコーテ
ィング層〜母材の中間に軟化層を生成させ、コーティン
グ工具としての耐欠損性。
耐衝撃性を改善した切削用コーディングチップの製法で
ある。
ある。
本発明は、ＷＣ基の超硬合金基体の表面にＴｉＮ及び／
又はＴｉ ＣＮ、酸化アルミニウムを被覆する被覆超硬
合金工具において、前記超硬合金基体の圧粉体を（ＣＯ
２＋ＧＯ＞分圧０．ＩＴＯｒｒ −１０Ｔ ｏｒｒの減
圧雰囲気中、液相発生温度以上の温度で焼結して、固溶
ＷとＦｅ族金属からなる軟化層を表向に生成させてなる
ことを特徴とする切削用コーディングチップの製法を提
供するものである。
又はＴｉ ＣＮ、酸化アルミニウムを被覆する被覆超硬
合金工具において、前記超硬合金基体の圧粉体を（ＣＯ
２＋ＧＯ＞分圧０．ＩＴＯｒｒ −１０Ｔ ｏｒｒの減
圧雰囲気中、液相発生温度以上の温度で焼結して、固溶
ＷとＦｅ族金属からなる軟化層を表向に生成させてなる
ことを特徴とする切削用コーディングチップの製法を提
供するものである。
本発明によれば、超硬合金基体の圧粉体をＣＯガス又は
ＣＯ２ガスを導入しつつ昇温し、弱脱炭性〜脱炭性雰囲
気とし、液相発生温度以上の湿度で焼結、炉冷して表面
に軟化層を生成させるものである。このように生成され
る軟化層は、雰囲気コントロールにより固溶Ｗを多く含
み、かつミクロ組織上ＷＣ及びβを粒子が観察されない
。軟化層より深いところでは徐々に結合金属のｍが減少
する。その厚さは１０〜３０μｍで、それ以上の深さで
は基体内部と実質的に同一になる。（ＣＯ２十ＣＯ）分
圧を０．１〜１０Ｔ ｏｒｒとしたツバ、０．ＩＴｏｒ
ｒ未満では雰囲気コントロールをしない真空焼結の場合
と同じになり、１０Ｔｏｒｒを越えると基体自体のカー
ボンコントロールが困難になるためである。また、使用
するガスはＣＱ ２ガス又はＣ０２／ＧＯ混合ガス、Ｃ
Ｏガスのどれでもよく、軟化層の生成への効果は同じで
あるが、基体のカーボン量との関係から選択する。
ＣＯ２ガスを導入しつつ昇温し、弱脱炭性〜脱炭性雰囲
気とし、液相発生温度以上の湿度で焼結、炉冷して表面
に軟化層を生成させるものである。このように生成され
る軟化層は、雰囲気コントロールにより固溶Ｗを多く含
み、かつミクロ組織上ＷＣ及びβを粒子が観察されない
。軟化層より深いところでは徐々に結合金属のｍが減少
する。その厚さは１０〜３０μｍで、それ以上の深さで
は基体内部と実質的に同一になる。（ＣＯ２十ＣＯ）分
圧を０．１〜１０Ｔ ｏｒｒとしたツバ、０．ＩＴｏｒ
ｒ未満では雰囲気コントロールをしない真空焼結の場合
と同じになり、１０Ｔｏｒｒを越えると基体自体のカー
ボンコントロールが困難になるためである。また、使用
するガスはＣＱ ２ガス又はＣ０２／ＧＯ混合ガス、Ｃ
Ｏガスのどれでもよく、軟化層の生成への効果は同じで
あるが、基体のカーボン量との関係から選択する。
以下、実施例について説明する。
実施例１
原料粉末として市販の平均粒度３μｍのＷＣ粉末、同１
．５μｍのＴａ（Ｎｂ）Ｃ粉末、同１．５μｍのＴｉＣ
粉末、同１μｍのＣＯＣ粉末用い、これらの原料粉末を
Ｗ ０８０％ｒ Ｔ Ｉ Ｃａｔ Ｊ％、 Ｔａ（Ｎｂ
）０８％、００６％（ＪＩＳＰ１０〜Ｐ２０相当）から
なる配合組成に配合し、この配合粉末をボールミルにて
、４８時時間式混合し、乾燥した後、２０ｔＯｎ ／Ｃ
１の圧力でプレス成型し、次いでこの圧粉体を（ＣＯ２
＋ＣＯ）分圧０．５〜ＩＴ ｏｒｒの減圧雰囲気中１４
００℃にて１時間保持して焼結し、炉冷し、スローアウ
ェイチップ（ＳＮＭＮ４３２）を製造した。この結果得
られたチップは、その表面から２〜３μｍの深さに亘っ
てＣｏ相のみの層があり、それから３０μｍに亘りＣｏ
ｎが連続的に減少し、それ以上の深さでは基体内部のＣ
０ｆｆ１と実質的に同じであった。
．５μｍのＴａ（Ｎｂ）Ｃ粉末、同１．５μｍのＴｉＣ
粉末、同１μｍのＣＯＣ粉末用い、これらの原料粉末を
Ｗ ０８０％ｒ Ｔ Ｉ Ｃａｔ Ｊ％、 Ｔａ（Ｎｂ
）０８％、００６％（ＪＩＳＰ１０〜Ｐ２０相当）から
なる配合組成に配合し、この配合粉末をボールミルにて
、４８時時間式混合し、乾燥した後、２０ｔＯｎ ／Ｃ
１の圧力でプレス成型し、次いでこの圧粉体を（ＣＯ２
＋ＣＯ）分圧０．５〜ＩＴ ｏｒｒの減圧雰囲気中１４
００℃にて１時間保持して焼結し、炉冷し、スローアウ
ェイチップ（ＳＮＭＮ４３２）を製造した。この結果得
られたチップは、その表面から２〜３μｍの深さに亘っ
てＣｏ相のみの層があり、それから３０μｍに亘りＣｏ
ｎが連続的に減少し、それ以上の深さでは基体内部のＣ
０ｆｆ１と実質的に同じであった。
次に、上記スローアウェイチップを化学蒸着用処理炉内
に装入し、大気圧下でＴｉ Ｃｌ 、 ：４ｖｏ１％＋
Ｎ ２ ： ４５ｖｏ１％＋ Ｎ２ ： ５１ｖｏ１
％からなるガスを導入しながら＆ｌ１１０５０℃に２時
間保持することにより層厚２μｍのＴｉＮを被覆し、つ
ぎにＮ２ガスの一部をＣＨａに置換してＴｉ ＣＮ層を
１μｍ被覆しＮ２ガスを止め、Ｑｌ−１４４ｖｏ１％、
−ｒｔｃｌ 、 ４ＶＯ１％、 Ｎ２９２ｖｏ１％から
なるガスに切換え、温度１０５０℃２時間保持し、層厚
２μｍのＴｉＣを被覆した。次にＡＩ Ｃ１２４ｖｏ１
％、 ＣＯ２１０ＶＯ１％、 Ｎ２８６ｖｏ１ 間で約１μｍのＡｌ２０ｇを被覆し、本発明のコーディ
ングチップＡを製造した。
に装入し、大気圧下でＴｉ Ｃｌ 、 ：４ｖｏ１％＋
Ｎ ２ ： ４５ｖｏ１％＋ Ｎ２ ： ５１ｖｏ１
％からなるガスを導入しながら＆ｌ１１０５０℃に２時
間保持することにより層厚２μｍのＴｉＮを被覆し、つ
ぎにＮ２ガスの一部をＣＨａに置換してＴｉ ＣＮ層を
１μｍ被覆しＮ２ガスを止め、Ｑｌ−１４４ｖｏ１％、
−ｒｔｃｌ 、 ４ＶＯ１％、 Ｎ２９２ｖｏ１％から
なるガスに切換え、温度１０５０℃２時間保持し、層厚
２μｍのＴｉＣを被覆した。次にＡＩ Ｃ１２４ｖｏ１
％、 ＣＯ２１０ＶＯ１％、 Ｎ２８６ｖｏ１ 間で約１μｍのＡｌ２０ｇを被覆し、本発明のコーディ
ングチップＡを製造した。
また、比較の目的で、５ＮＧＮ４３２〜焼結後研削し表
面の軟化層を除去〜チップＡと同じ方法でチップＢを製
造した。更にチップＢの５ＮＧＮ４３２に研摩後ＣＯメ
ッキを３μｍ付与し、上記コーディングを行ったチップ
Ｃを製造した。これらのチップを用いて切削テストを下
記の条件で行った。その結果を第１表に示す。
面の軟化層を除去〜チップＡと同じ方法でチップＢを製
造した。更にチップＢの５ＮＧＮ４３２に研摩後ＣＯメ
ッキを３μｍ付与し、上記コーディングを行ったチップ
Ｃを製造した。これらのチップを用いて切削テストを下
記の条件で行った。その結果を第１表に示す。
旋削での耐摩耗．耐塑性変形試験
被削材 ８０Ｍ４４０ （Ｈｓ ４０）切削速度 ２０
０ｍ／ｍｉｎ 切り込み１１ １．５ｉ＋ｍ 送り速度 ｏ．５ｍｍ，′ｒｅｖ 切削時間 ３０１ｎ 旋削での耐欠損性試験 被削材 ８０Ｍ４ ４ ０ （Ｈ８ ４０）４本の等間
隔スロット入り 切削速度 １００１１／１ｌｌｉｒｌ 切り込み量 １，５１１ 送り速度 可変〜０．１１１１／ｒｅｖ一単位時間（ｌ
ｌｌ１ｉｎ）切削し、良好なら０，２． ０，３．・・
・と段階的に送りを上げる。
０ｍ／ｍｉｎ 切り込み１１ １．５ｉ＋ｍ 送り速度 ｏ．５ｍｍ，′ｒｅｖ 切削時間 ３０１ｎ 旋削での耐欠損性試験 被削材 ８０Ｍ４ ４ ０ （Ｈ８ ４０）４本の等間
隔スロット入り 切削速度 １００１１／１ｌｌｉｒｌ 切り込み量 １，５１１ 送り速度 可変〜０．１１１１／ｒｅｖ一単位時間（ｌ
ｌｌ１ｉｎ）切削し、良好なら０，２． ０，３．・・
・と段階的に送りを上げる。
この結果より、本発明の切削用コーディングチップは耐
摩耗性、耐塑性変形性においては比較例と同程度である
が、４ツ溝入りの様な衝撃的な切削力のかわる条件下で
は、耐欠損性において非常に優れ、また雰囲気コントロ
ールにより固溶Ｗを多く含み、かつＣｏ量が連続的に変
化するものも表面にＧＯメッキし、ずぐ基体内部と同Ｃ
０ｆｉｌになるような場合と比べるど、後者は弾性係数
や熱膨張係数が急変することにより、応り集中が起りや
すくなるため、靭性が低下し、皮膜のハタリ等により使
えなくなる。それに比べＣｏ量が連続的に変化する場合
は、急変することがなく、衝撃力を伴なう切削条件でも
良好である。
摩耗性、耐塑性変形性においては比較例と同程度である
が、４ツ溝入りの様な衝撃的な切削力のかわる条件下で
は、耐欠損性において非常に優れ、また雰囲気コントロ
ールにより固溶Ｗを多く含み、かつＣｏ量が連続的に変
化するものも表面にＧＯメッキし、ずぐ基体内部と同Ｃ
０ｆｉｌになるような場合と比べるど、後者は弾性係数
や熱膨張係数が急変することにより、応り集中が起りや
すくなるため、靭性が低下し、皮膜のハタリ等により使
えなくなる。それに比べＣｏ量が連続的に変化する場合
は、急変することがなく、衝撃力を伴なう切削条件でも
良好である。
実施例２
焼結条件を（ＧＯ２＋ＧＯ）分圧を２〜４Ｔｏ「ｒにす
る以外は実施例１と同様の方法でチップＤを製造した。
る以外は実施例１と同様の方法でチップＤを製造した。
チップＤの焼結後の表面部は３〜４μｍに亘ってＧＯ相
のみの層があり、それから約３０μｍにわたりＣｏ量が
連続的に減少し、それ以上の深さでは基体内部のＣｏｌ
と実質的に同じであった。このチップＤを実施例１と同
じ切削条件でテストした。その結果、逃げ面摩耗ＶＢ＝
ｏ、。
のみの層があり、それから約３０μｍにわたりＣｏ量が
連続的に減少し、それ以上の深さでは基体内部のＣｏｌ
と実質的に同じであった。このチップＤを実施例１と同
じ切削条件でテストした。その結果、逃げ面摩耗ＶＢ＝
ｏ、。
６１１１ｍ 、クレータ−摩耗Ｋ ｔ ＝ ０．０６ｍ
ｍ 、塑性変形量＝ ０．０９ｍｍ 、欠損時の送り０
．８１１１＋１１／’ ｒｅＶど実施例１におけると同
様な試験結果を示した。
ｍ 、塑性変形量＝ ０．０９ｍｍ 、欠損時の送り０
．８１１１＋１１／’ ｒｅＶど実施例１におけると同
様な試験結果を示した。
実施例３
比較の目的で、実施例１の配合組成のＴｉＣ（５％）の
一部をＴｉ Ｎ （０，５％）に置換し、真空焼結を行
い表面にＷＣ−Ｃｏ相（脱β相）を約２０μｍ生成させ
たチップを製造した。このチップは表面から約２０μｍ
に亘り被覆窒化物のない相をもち、ＣＯｔは６〜１２％
であり、Ｃｏ量が連続的に減少する。このチップを実施
例１と同様の条件でコーティングし、チップＥを製造し
た。このチップＥを実施例１と同じ切削条件でテストし
た。
一部をＴｉ Ｎ （０，５％）に置換し、真空焼結を行
い表面にＷＣ−Ｃｏ相（脱β相）を約２０μｍ生成させ
たチップを製造した。このチップは表面から約２０μｍ
に亘り被覆窒化物のない相をもち、ＣＯｔは６〜１２％
であり、Ｃｏ量が連続的に減少する。このチップを実施
例１と同様の条件でコーティングし、チップＥを製造し
た。このチップＥを実施例１と同じ切削条件でテストし
た。
その結果、逃げ面摩耗ＶＢ ＝ ０．０７１１１１１１
、クレータ−摩耗）（ｔ ＝ ０．０６ｎＢｎ 、塑
性変形Ｑ＝ ０．０６ｍｍ 。
、クレータ−摩耗）（ｔ ＝ ０．０６ｎＢｎ 、塑
性変形Ｑ＝ ０．０６ｍｍ 。
欠損時の送り−０，５１１１１／ ｒｅＶであった。チ
ップＥは連続的に強度が変化＜ＷＣ−Ｃｏ相、Ｃｏ量）
するため、チップＡと同様の耐欠損性が向上する。
ップＥは連続的に強度が変化＜ＷＣ−Ｃｏ相、Ｃｏ量）
するため、チップＡと同様の耐欠損性が向上する。
しかしＷＣ−６〜１２％ＣＯとＣｏ相との靭性の差のた
め、チップＡがより高送りまでの領域に使用可能である
。
め、チップＡがより高送りまでの領域に使用可能である
。
本発明の表面軟化層を持たせることにより、Ｐ１０〜Ｐ
４０相当の広い領域に使用可能なコーティングチップが
可能となる。
４０相当の広い領域に使用可能なコーティングチップが
可能となる。
Claims (1)
- ＷＣ基の超硬合金基体の表面に、ＴｉＮ及び又はＴｉ
ＣＮ、酸化アルミニウムを被覆する超硬合金工具におい
て、前記超硬合金基体の圧粉体を（ＣＯ２＋ＣＯ）分圧
０．１〜１０Ｔ ｏｒｒの減圧雰囲気中、液相発生温度
以上の温度で焼結して、固溶ＷとＦｅ族金属からなる軟
化層を表面に生成させてなることを特徴とする切削用コ
ーディング工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2779084A JPS60174876A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 切削用コ−テイング工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2779084A JPS60174876A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 切削用コ−テイング工具の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174876A true JPS60174876A (ja) | 1985-09-09 |
Family
ID=12230765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2779084A Pending JPS60174876A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | 切削用コ−テイング工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60174876A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605883A (ja) * | 1983-04-28 | 1985-01-12 | カーボロイ インコーポレーテッド | 被覆炭化物合金製切削工具植刃 |
| AT401391B (de) * | 1993-09-09 | 1996-08-26 | Plansee Tizit Gmbh | Schneidwerkstoff |
| EP1683893A1 (en) * | 2005-01-21 | 2006-07-26 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cermet cutting tool with hard coating layer exhibiting excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting I |
| JP2023048174A (ja) * | 2021-09-28 | 2023-04-07 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
1984
- 1984-02-16 JP JP2779084A patent/JPS60174876A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605883A (ja) * | 1983-04-28 | 1985-01-12 | カーボロイ インコーポレーテッド | 被覆炭化物合金製切削工具植刃 |
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