JPS62102902A - 高硬度被覆物を有する切削工具 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属加工、さらに特定すれば高硬度被覆物を有
する切削工具に関する。

本発明は丸榊り、中ぐり、フライス→りおよびその他の
金属加工に使用するためのバイト、ドリル、フライスの
ような研削工具に関する。

〔従来の技術〕

現在、高硬度被覆物を有する研削工具の耐用性を増加さ
せるために、高硬度被覆物自身の耐摩耗性寿命を増加さ
せることが１つの傾向となっている。

当業界において公知の切削工具として、高融点金属化合
物、チタンまたはジルコニウムのＩ化Ｔｈまたは炭化物
から作った高硬度被覆物を有するものがある（米国特許
第３．９００．５９２号Ｃ１，４２７−３９、１９７３
参照）。被覆物を形成する高融点化合物中の非金属成分
、すなわち窒素または炭素の濃度は工具基材面に隣接す
る被覆物面から被覆物の外部表面に向かって外方に行く
程増加する。被覆物の硬度はその外部表面に向かって外
方に行（程増加する。この被覆物において、工具基材面
に直接隣接する層の結晶格子は、外部表面の結晶格子と
相違することがある。切削動作中に、研削力の作用によ
って被覆物に内部応力が生ずるが、被覆物の内層が外層
より可塑性に富むので、内層においては内部応力が解消
する。しかし、被覆物の外層は研削中に徐々に摩耗する
。他方、被覆物の内層は純粋の金属の濃度が高い麺→の
で、高融点金属化合物よりも被加工金属に対する活性が
強く桑、被加工材料と接触すると、被覆物の粘着摩耗を
生ずる。

また当業者において公知の高硬度被覆物を有する工具は
、交互に形成した少なくとも２つの高融点金属化合物を
被覆し、これは粘着摩耗を生じない（フランス特許第２
，４５４，９０３号、Ｃ１，Ｂ２３Ｂ　１５１０４．１
９８０参照）。

この高硬度被覆物は遊離状態の金属を含まない。

これは炭素および／または窒素とチタンとの高融点化合
物のＮａＣｌ型結晶格子を有する層と、製造条件に関係
な（ＮａＣ１型格子に結晶しない高融点のアルミナＡｌ
２Ｏ３の層とからなる、すなわちこの公知の高硬度被覆
物を形成する高融点化合物は異なる型の結晶格子構造を
有する。

被覆物の層数、厚みおよび交互に形成する順序は切削工
具および切削条件の要求に応じて広範囲に変えることが
できる。高硬度被覆物を多層構造とすることによって、
異なる層を形成する高融点化合物の異なる性質を１つの
被覆物に組合せることができる。しかしこのような被覆
物は耐用寿命が短かい。何故ならば、研削動作中に熱的
および動力学的な負荷の影響をうけて、この公知の被覆
物の交互に形成された層は異なる構造型の結晶格子を有
する層に分かれる。

被覆物が層に分かれることは次の２つの原因による、第
１に、層の界面に位置する高融点金属のすべての原子が
原子価結合によって相互に結合されているとは限らない
。第２に、原子のうちには、隣接層を形成する化合物の
結晶格子の格子点である原子の典型的な位置にない原子
もある。このことは異なる型の結晶格子の共役領域にお
いて内部応力を増加し、層間界面における原子間結合の
強さを減少する。

〔解決すべき問題点〕

本発明の目的は切削工具の耐用性を増加する高硬度被覆
物を有する切削工具を提供することである。− 以下余白 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的は、少なくとも２つの高融点金属化合物層（３
、４）を交互に形成した高硬度被覆物を有する切削工具
であって、高融点金属化合物として結晶格子（５）が同
一型構造の高融点化合物を使用してあることを特徴とす
る切削工具によって達成される。

このような高硬度被覆物を有する切削工具は寿命を１．
６〜２倍に増加する。同一構造の結晶格子を有する高融
点化合物のすべての原子は、層間界面において原子価結
合によって相互に結合しており、これは界面における構
造欠陥の量を減少させる。周知のように結晶格子構造の
欠陥は、切削中に熱的および動力学的の影響を受けて周
囲に伝わり、この欠陥が集合して小孔を形成し、被覆物
は層に分かれる。本発明の被覆物においては、初めの層
のすべての原子が高融点化合物の次の層の結晶格子の格
子点である典型的な位置にあるので、層間界面における
原子間結合の強さを増加し、被覆物が層に分かれる危険
を減少する。

添付図面を参照して説明する次の実施態様の記載は、本
発明の理解をさらに深めるであろう。

〔作目〕

高硬度被覆物を有する切削工具、特にフライス用の取脱
し可能な切削板は、第２図に示すように、基材１を有し
、これは高速度鋼、切削合金、セラミックのような切削
材料からなる。この基材１に少なくとも２つの高融点金
属化合物からなる４層３．４を交互に重ねた高硬度被覆
物２を付ける。

隣接層３，４を形成する高融点金属化合物として、結晶
格子が同一型構造を有する高融点化合物を使用する。こ
の実施例においては高融点化合物の隣接Ｎ３，４は立方
晶系結晶格子を有する。

高硬度被覆物に使用する高融点化合物は当業界に周知で
あって、好ましくは遷移金属の炭化物、窒化物、酸化物
、はう化物、けい化物である。高硬度被覆物２を基材１
に付けるにはたとえば材料をイオンブレーティングする
などの通常の技術によって行な°う゛。

被覆物の厚み、層の数、層の厚みの比、被覆層を形成す
る高融点化合物の数、層の交互の順は当業界において周
知なように極めて多様である。これらの要因の選択は被
覆物を付ける技術および、この高硬度被覆物を付けた切
削工具の動作条件によって決める。

この切削工具は次のように動作する。金属加工中に、高
硬度被覆物２　（第２図）は、切削領域で発生ずる高い
温度および圧力の下で、被加工金属とｔ目互作用する。

被覆物層３．４を形成する高融点金属化合物の結晶格子
５　（第１図）は同−型の構造を有するので、切削工具
の動作中に発生する熱的および動力学的な負荷によって
高硬度被覆物２の層間界面における原子間結合が切れる
ことはない。そのため被覆物２が層に分かれることがな
い。

〔実施例〕

本発明の理解を深めるために、組成が次表に示す重量百
分率の鋼からなる直径５■１のドリルを例とした。

ＣＣｒ　　　　　Ｗ　　　　Ｖ　　　　Ｍｏ　　　　　
ＦｅＯ，８５３，６６，０２，０５，０残部このドリル
１５個を１０フトとして、炭素含量０．４２〜０．４９
重量％、残部鉄の鋼に深さ１５鰭の穴をあけた。このと
き次の切削条件で垂直ドリルを行なった。

速さ　Ｖ　＝４５ｍ　／ｍｉｎ 送り　Ｓ　＝　０．１８ｍｍ／ｒｅｖ 鈍さの基準−ドリルのきしみ 例　　ｌ ドリルの被覆物は厚み６μｍで、３つの゛高融点金属化
合物層であり、工具面に付く第１層はＮａＣｌ型の立方
晶系結晶格子を有する厚み１μｍのＴｉＣであり、同一
厚みの高融点化合物、すなわちＮａＣ１型の結晶格子を
有するＴｉＮと、同−型の結晶格子を有するＺｒＮとを
交互に１００層設けた。各ドリルによってあけた穴の数
は３８０個であった。

例２ ドリルの被覆物は厚み５μｍで、厚みが同一な高融点化
合物、すなわち（ＴｉＺｒ）ＣＮ、（ＴｉＺｒ）Ｃおよ
び（ＴｉＺｒ）Ｎをこの順ご付けた３層であった。これ
ろの高融点化合物はＮａＣｌ型の立方晶系結晶格子を有
し、各ドルによってあけた穴の数は４７０個であった。

±−ニ トリルの被覆物は厚み５μｍで、厚みが同一な次の３つ
の高融点化合物、すなわちＴａＢｚ、ＮｂＢ２およびＭ
ＯＢ２をこの順に交互に１５００層設けた。これらの高
融点化合物はＡＩＢ、型の立方晶系結晶格子を有し、こ
のドリルであけた穴の数の数は４３０個であった。

開−土 ドリルの被覆物は厚み５μｍで、Ｃｒ５Ｂ：＋型の正方
晶系結晶格子を有する高融点化合物すなわちＴａ、Ｓｉ
ｚおよびＮｂ３Ｓｉ：＋を交互に６００層設けた。各層
の厚みの比は２：１であり、このドリルであけた穴の数
は４８０個であった。

桝一旦 ドリルの被覆物は厚み５μｍで、Ｎ　ａ　（Ｉ型室方晶
系結晶格子を有する高融点化合物、すなわちＴｉＯおよ
びＺｒＯを交互に２００層設けた。各層の厚みの比は１
：３であり、このドリルによってあけた穴の数は４１０
個であった。

〔発明の効果〕

本発明の高硬度被覆物を有する切削工具の耐用寿命は１
．６〜２倍に増加した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の被覆物の隣接する２層の層間界面にお
ける同−構造型の結晶格子の結合を示す拡大斜視図であ
り、 第２図は本発明の高硬度被覆物を有する切削工具、特に
フライス用の取脱し可能な切削板の部分断面側面図であ
る。 １・・・基材、　　　　　　２・・・被覆物、３．４・
・・高融点金属化合物の層、 ５・・・結晶格子。 以下余白

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも２つの高融点金属化合物層（３、４）を
   交互に形成した高硬度被覆物を有する切削工具であって
   、高融点金属化合物として結晶格子（５）が同一型構造
   の高融点化合物を使用してあることを特徴とする切削工
   具。