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Info
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
mの(Ti0.32Ta0.33W0.35)C粉末、(Ti0.71W
0.29)(C0.69N0.31)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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3084649A JP2910293B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3084649A JP2910293B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 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 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04297507A JPH04297507A (ja) | 1992-10-21 |
JP2910293B2 true JP2910293B2 (ja) | 1999-06-23 |
Family
ID=13836558
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3084649A Expired - Lifetime JP2910293B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 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 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2910293B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2528539C1 (ru) * | 2013-05-07 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Способ получения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов вольфрамовой (вк) и титано-вольфрамовой (тк) групп |
RU2534670C1 (ru) * | 2013-06-11 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Способ упрочнения твердых сплавов |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8889063B2 (en) | 2007-12-21 | 2014-11-18 | Sandvik Intellectual Property Ab | Sintering furnace and method of making cutting tools |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP3084649A patent/JP2910293B2/ja not_active Expired - Lifetime
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RU2528539C1 (ru) * | 2013-05-07 | 2014-09-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" | Способ получения режущего инструмента из карбидсодержащих сплавов вольфрамовой (вк) и титано-вольфрамовой (тк) групп |
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Publication number | Publication date |
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JPH04297507A (ja) | 1992-10-21 |
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