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JP2910293B2 - 硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法 - Google Patents

硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法

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Publication number
JP2910293B2
JP2910293B2 JP3084649A JP8464991A JP2910293B2 JP 2910293 B2 JP2910293 B2 JP 2910293B2 JP 3084649 A JP3084649 A JP 3084649A JP 8464991 A JP8464991 A JP 8464991A JP 2910293 B2 JP2910293 B2 JP 2910293B2
Authority
JP
Japan
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cemented carbide
based cemented
atmosphere
hard layer
powder
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP3084649A
Other languages
English (en)
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JPH04297507A (ja
Inventor
義一 岡田
淳 菅原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Materials Corp filed Critical Mitsubishi Materials Corp
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Publication of JPH04297507A publication Critical patent/JPH04297507A/ja
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高速切削や、高送り
および高切込みなどの重切削に切削工具として用いた場
合には優れた性能を発揮する硬質層被覆炭化タングステ
ン(以下、WCと記す)基超硬合金製切削工具の製造法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、WCからなる第1硬質分散相形
成成分、周期律表の4a,5a,および6a族金属の1
種または2種以上の炭化物および/または炭窒化物から
なる第2硬質分散相形成成分、並びに鉄族金属のうち1
種または2種以上を主成分とする結合相形成成分および
不可避不純物からなるWC基超硬合金基体の表面に、周
期律表の4a,5a,6a族金属,Al,およびSi,
の群から選んだ1種または2種以上の金属元素と、炭
素、窒素、ホウ素および酸素からなる群より選んだ1種
または2種以上の非金属元素の化合物のうちの1種の単
層または2種以上の複数層で構成された硬質層(以下、
硬質層という)を被覆してなる硬質層被覆WC基超硬合
金製切削工具は知られている。これらの硬質層被覆WC
基超硬合金製切削工具の使用寿命は、WC基超硬合金基
体の状態によって影響を受けるために、WC基超硬合金
基体の製造法についての種々の特許出願がなされてい
る。例えば、特開昭61−34103号公報には、T
i,Taの窒化物および炭窒化物の1種以上と、Ti,
Taの炭化物の1種以上とを含んだWC基超硬合金基体
を、窒素分圧を0.1Torr以下に制御して焼結し、焼結
後0.5〜2.5℃/min.の冷却速度で冷却し、ついで
このWC基超硬合金基体表面にTiCおよび/またはT
iCN、および酸化アルミニウムを被覆する硬質層被覆
WC基超硬合金製切削工具の製造法が記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、省力化
および高能率化に対する強い要求から、従来に比べて一
層苛酷な条件での重切削を強いられる傾向にあり、上記
従来の製造法により得られた硬質層被覆WC基超硬合金
製切削工具を用いて一層苛酷な条件での重切削を行う
と、耐摩耗性、特に耐すくい面摩耗性が低く、短時間で
寿命に至っている。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような課題を解決し、一層苛酷な条件での重切削
に用いた場合にも優れた性能を示す硬質層被覆WC基超
硬合金製切削工具を製造すべく研究を行った結果、原料
粉末として、第1硬質分散相形成成分粉末、所定の組成
の第2硬質分散相形成成分粉末および結合相形成成分粉
末を用意し、これら粉末を所定量配合し、混合して混合
粉末とし、この混合粉末をプレス成形して圧粉体とし、
上記圧粉体を、真空雰囲気中、温度:1380〜150
0℃に保持し、引続いてこの温度に保持しながら雰囲気
を真空雰囲気から浸炭雰囲気に切換え、この浸炭雰囲気
中に保持して焼結を終了したのち、冷却速度:0.3〜
3.0℃/分で徐冷して得られたWC基超硬合金基体表
面に、上記硬質層を被覆すると切削特性の優れた硬質層
被覆WC基超硬合金製切削工具を得ることができるとい
う知見を得たのである。
【0005】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、原料粉末として、WCからなる第1硬
質分散相形成成分粉末、周期律表4a,5aおよび6a
族金属の1種または2種以上の炭化物および/または炭
窒化物からなる第2硬質分散相形成成分粉末、並びに鉄
族金属のうち1種または2種以上を主成分とする結合相
形成成分粉末を用意し、これら原料粉末を所定量配合
し、混合して混合粉末とし、この混合粉末をプレス成形
して圧粉体とし、この圧粉体を焼結して得られたWC基
超硬合金基体の表面に、上記硬質層を被覆する硬質層被
覆炭化WC基超硬合金製切削工具の製造法において、上
記WC基超硬合金基体は、上記圧粉体を真空雰囲気中、
温度:1380〜1500℃に保持し、引続いてこの温
度に保持しながら雰囲気を真空雰囲気から浸炭雰囲気に
切換え、この浸炭雰囲気中に保持して焼結を終了したの
ち、冷却速度:0.3〜3.0℃/分で徐冷することに
より製造される硬質層被覆WC基超硬合金製切削工具の
製造法に特徴を有するものである。
【0006】以下に、上記硬質層被覆炭化WC基超硬合
金製切削工具を製造するための条件を上記の如く限定し
た理由について説明する。
【0007】この発明において、上記圧粉体は、最初、
真空雰囲気中の焼結炉にて、温度:1380〜1500
℃に保持されながら焼結される。上記真空雰囲気中の真
空度は1×10-3〜5×10-1Torrの範囲内であること
が好ましい。上記真空雰囲気中の焼結に続いて、温度は
そのまま1380〜1500℃に保持されながら雰囲気
を浸炭雰囲気に切換える。上記浸炭雰囲気とは、炭化水
素雰囲気、炭化水素+水素雰囲気、一酸化炭素雰囲気な
どである。
【0008】上記焼結温度を1380〜1500℃に限
定した理由は、焼結温度が1380℃未満では焼結性が
悪く、さらに基本に対する浸炭効果が低く、遊離炭素が
析出しにくくなるので好ましくなく、一方、焼結温度が
1500℃を越えると硬質相の異常粒成長など過焼現象
が生じるので好ましくないことによるものである。
【0009】上記圧粉体を焼結する最初の1×10-3
5×10-1Torr真空雰囲気は、第2硬質分散相を有しな
い表面層を形成し、その後に続く浸炭性雰囲気はWC基
超硬合金基体に必要な遊離炭素を析出させるものと考え
られる。
【0010】この発明の硬質層被覆WC基超硬合金製切
削工具の製造法で作製するWC基超硬合金基体には、全
体に遊離炭素を含む方が好ましく、この遊離炭素はクラ
ックの伝播抵抗を高めかつ靭性を安定化させるため、重
切削で使用するこの発明の製造法で作成された硬質層被
覆WC基超硬合金製切削工具のWC基超硬合金基体には
存在する方がよい、しかし、上記硬質層を基体に強固に
密着させるためには上記WC基超硬合金基体の表層部に
は遊離炭素が析出していない方が一層好ましい。
【0011】このような条件で圧粉体を焼結したのち徐
冷すると、第1硬質分散相形成成分、第2硬質分散相形
成成分、結合相形成成分および不可避不純物からなる基
体内部に結合相形成成分量が最大となるピークが形成さ
れ、このようにして作製されたWC基超硬合金基体表層
部の表面に、通常の化学蒸着法により硬質層を形成する
と、従来よりも一層苛酷な重切削に対しても優れた性能
を示すこの発明の硬質層被覆WC基超硬合金製切削工具
を製造することができるのである。
【0012】
【実施例】つぎに、この発明の硬質層被覆WC基超硬合
金製切削工具の製造法を実施例に基づいて具体的に説明
する。
【0013】原料粉末として、いずれも平均粒径:1μ
mの(Ti0.32Ta0.330.35)C粉末、(Ti0.71
0.29)(C0.690.31)粉末、(Ta0.83Nb0.17)C
粉末、TiC粉末、TiN粉末、TaC粉末、NbC粉
末を用意し、さらに、平均粒径:3.5μmのWC粉
末、平均粒径:1.2μmのCo粉末、を用意し、これ
ら原料粉末をそれぞれ表1に示される組成となるように
配合し、ボールミルにて72時間湿式混合し、乾燥した
のち、10kg/mm2 の圧力にてISO規格SNMG12
0408に則した形状を有する表1に示される圧粉体A
〜Dにプレス成形した。ついで、これら圧粉体A〜Dを
表2に示される条件で焼結し、WC基超硬合金基体を作
製し、このWC基超硬合金基体の表面を洗浄したのち、
0.06mmの丸ホーニングを施した状態で、通常の化学
蒸着法を用いて表3に示される組成および平均層厚を有
する硬質層を形成し、硬質層被覆WC基超硬合金製チッ
プを作製した。ついでこの硬質層被覆WC基超硬合金製
チップを用いて下記の切削試験を行った。
【0014】
【表1】
【0015】切削試験1 被削材として、SNCM439(ブリネル硬さ:29
0)の角材を用意し、この角材を、切削速度:100m
/min 、送り:0.5mm/rev.、切込み:4mm、の条件
で断続切削し、チップに欠損が生じるまでの衝撃回数を
測定し、その結果を表3に示した。
【0016】切削試験2 被削材として、SCM440(ブリネル硬さ:250)
の丸材を用意し、この丸材を、切削速度:250m/mi
n 、送り:0.5mm/rev.、切込み:3mm、切削時間:
15min.、の条件で高速、高送りの連続切削し、チップ
のすくい面摩耗深さおよび逃げ面摩耗量を測定し、その
結果を表3に示した。
【0017】切削試験3 被削材として、S55C(ブリネル硬さ:320)の丸
材を用意し、この丸材を切削速度:180m/min 、送
り:1.0mm/rev.、切込み:3mm、切削時間:2mi
n.、の条件で超高送り連続切削し、チップの塑性変形量
を測定し、その結果を表3に示した。
【0018】
【表2】
【0019】
【表3】
【0020】
【発明の効果】表2および表3に示された結果から、本
発明法1〜7で作製された硬質層被覆WC基超硬合金製
チップは、比較製造法1〜6(比較製造法5は、従来製
造法でもある)で作製された硬質層被覆WC基超硬合金
製チップに比べて、断続切削におけるチップに欠損が生
じるまでの衝撃回数が多いことから耐欠損性に極めて優
れ、また耐摩耗性および耐塑性変形性についてもほぼ同
等または一層優れていることが明らかである。
【0021】上述のように、この発明の製造法による
と、特に重切削に用いた場合に優れた性能を示す硬質層
被覆WC基超硬合金切削工具を提供することができ、工
業上優れた効果をもたらすものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B22F 3/00 - 7/08 B23P 15/28 C22C 1/05

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原料粉末として、炭化タングステンから
    なる第1硬質分散相形成成分粉末、周期律表の4a,5
    aおよび6a族金属の1種または2種以上の炭化物およ
    び/または炭窒化物からなる第2硬質分散相形成成分粉
    末、並びに鉄族金属のうち1種または2種以上を主成分
    とする結合相形成成分粉末を用意し、これら原料粉末を
    所定量配合し、混合して混合粉末とし、この混合粉末を
    プレス成形して圧粉体とし、この圧粉体を焼結して得ら
    れた炭化タングステン基超硬合金基体の表面に、周期律
    表の4a,5a,および6a族金属,Al,Si,の群
    から選んだ1種または2種以上の金属元素と、炭素、窒
    素、ホウ素および酸素からなる群より選んだ1種または
    2種以上の非金属元素の化合物のうちの1種の単層また
    は2種以上の複数層で構成された硬質層を被覆する硬質
    層被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法
    において、上記炭化タングステン基超硬合金基体は、上
    記圧粉体を、真空雰囲気中、温度:1380〜1500
    ℃に保持し、引続いてこの温度に保持しながら雰囲気を
    真空雰囲気から浸炭雰囲気に切換え、この浸炭雰囲気中
    に保持して焼結を終了したのち、冷却速度:0.3〜
    3.0℃/分で徐冷することにより製造されることを特
    徴とする硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製切削
    工具の製造法。
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