JPH05177411A - 被覆切削工具及びその製造方法 - Google Patents
被覆切削工具及びその製造方法Info
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- JPH05177411A JPH05177411A JP35757091A JP35757091A JPH05177411A JP H05177411 A JPH05177411 A JP H05177411A JP 35757091 A JP35757091 A JP 35757091A JP 35757091 A JP35757091 A JP 35757091A JP H05177411 A JPH05177411 A JP H05177411A
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- Japan
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- layer thickness
- layer
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗性と耐欠損性の両方に優れた被覆切削
工具、及びその製造方法を提供する。 【構成】 硬質セラミックスからなり、亀裂の平均間隔
が１０〜１００μmで層厚方向の平均長さが層厚−２μm
から層厚＋５μmの微細な亀裂が形成され、引張応力が
残留した母材表面上の第１被覆層と、第１被覆層の上に
設けられた硬質セラミックスからなる圧縮応力の残留し
た第２被覆層とを備えた被覆切削工具であって、第１被
覆層は化学的蒸着法により形成され、第１被覆層への亀
裂の形成はＧＣ砥粒等とのブラスト処理やバレル処理又
は焼込れにより、第２被覆層は物理的蒸着法により形成
される。
工具、及びその製造方法を提供する。 【構成】 硬質セラミックスからなり、亀裂の平均間隔
が１０〜１００μmで層厚方向の平均長さが層厚−２μm
から層厚＋５μmの微細な亀裂が形成され、引張応力が
残留した母材表面上の第１被覆層と、第１被覆層の上に
設けられた硬質セラミックスからなる圧縮応力の残留し
た第２被覆層とを備えた被覆切削工具であって、第１被
覆層は化学的蒸着法により形成され、第１被覆層への亀
裂の形成はＧＣ砥粒等とのブラスト処理やバレル処理又
は焼込れにより、第２被覆層は物理的蒸着法により形成
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金、サーメット
又は硬質セラミックスの母材上に、硬質セラミックスの
被覆層を備えた被覆切削工具、及びその製造方法に関す
る。
又は硬質セラミックスの母材上に、硬質セラミックスの
被覆層を備えた被覆切削工具、及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般の鋼や鋳物等の切削加工には、超硬
合金やサーメット等の硬質合金、或は窒化ケイ素系、ア
ルミナ系若しくはチタン化合物系等の硬質セラミックス
からなる切削工具が使用されているが、切削中における
切削工具の刃先温度は800℃以上になり、刃先温度が高
くなれば切削工具が熱により変形して逃げ面摩耗が激し
くなることが知られている。
合金やサーメット等の硬質合金、或は窒化ケイ素系、ア
ルミナ系若しくはチタン化合物系等の硬質セラミックス
からなる切削工具が使用されているが、切削中における
切削工具の刃先温度は800℃以上になり、刃先温度が高
くなれば切削工具が熱により変形して逃げ面摩耗が激し
くなることが知られている。
【０００３】この様な状況下で切削工具の切削特性を改
善するために、超硬合金やサーメット又は硬質セラミッ
クスからなる工具母材の表面に、硬質セラミックスの単
一層又は複合層からなる被覆層を形成した被覆切削工具
が使用されている。被覆層を構成する硬質セラミックス
としては、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の周期律表の４
Ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、或はＡｌ2Ｏ3等
が一般に使用されている。又、これら被覆層の形成に
は、ＣＶＤ法等の化学的蒸着法若しくはイオンスパッタ
リング法等の物理的蒸着法が用いられる。
善するために、超硬合金やサーメット又は硬質セラミッ
クスからなる工具母材の表面に、硬質セラミックスの単
一層又は複合層からなる被覆層を形成した被覆切削工具
が使用されている。被覆層を構成する硬質セラミックス
としては、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の周期律表の４
Ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、或はＡｌ2Ｏ3等
が一般に使用されている。又、これら被覆層の形成に
は、ＣＶＤ法等の化学的蒸着法若しくはイオンスパッタ
リング法等の物理的蒸着法が用いられる。
【０００４】一般的に化学的蒸着法により形成した被覆
層は、母材との間に拡散を伴うため母材との密着強度が
非常に強く、従ってかかる被覆層を有する被覆切削工具
は他のものより耐摩耗性が非常に優れている。しかしそ
の一方で、この種の被覆切削工具は、超硬合金やサーメ
ット或は硬質セラミックスのみの切削工具に比較して刃
先強度が低下し、耐欠損性が低下する欠点があった。そ
の理由は、切削時に被覆層の表面を起点として亀裂が発
生すると、母材と被覆層との熱膨張係数の差によって被
覆層に生ずる引張応力により亀裂の伝播が助長され、伸
展して欠損に至るためと考えられる。
層は、母材との間に拡散を伴うため母材との密着強度が
非常に強く、従ってかかる被覆層を有する被覆切削工具
は他のものより耐摩耗性が非常に優れている。しかしそ
の一方で、この種の被覆切削工具は、超硬合金やサーメ
ット或は硬質セラミックスのみの切削工具に比較して刃
先強度が低下し、耐欠損性が低下する欠点があった。そ
の理由は、切削時に被覆層の表面を起点として亀裂が発
生すると、母材と被覆層との熱膨張係数の差によって被
覆層に生ずる引張応力により亀裂の伝播が助長され、伸
展して欠損に至るためと考えられる。
【０００５】即ち、母材の熱膨張係数は超硬合金で約
５.５×１０-6Ｋ-1、硬質セラミックスでは例えばＳｉ3
Ｎ4系で約３.０×１０-6Ｋ-1程度であるが、被覆層では
例えばＴｉＣが約７.６×１０-6Ｋ-1及びＡｌ2Ｏ3が約
７.９×１０-6Ｋ-1である。化学的蒸着法では被覆温度
が約１０００℃と高温となるため、被覆層形成後に室温
まで冷却すると、上記の熱膨張係数の差により被覆層に
引張応力が働き、これが亀裂の伝播を助長するのであ
る。現在一般に使用されている被覆切削工具の被覆層の
層厚が約数μmから約１０数μmの範囲であるのは、被覆
層の層厚を厚くするほど耐摩耗性が向上するものの、同
時にまた上記の理由から厚い被覆層ほど耐欠損性が低下
するからである。
５.５×１０-6Ｋ-1、硬質セラミックスでは例えばＳｉ3
Ｎ4系で約３.０×１０-6Ｋ-1程度であるが、被覆層では
例えばＴｉＣが約７.６×１０-6Ｋ-1及びＡｌ2Ｏ3が約
７.９×１０-6Ｋ-1である。化学的蒸着法では被覆温度
が約１０００℃と高温となるため、被覆層形成後に室温
まで冷却すると、上記の熱膨張係数の差により被覆層に
引張応力が働き、これが亀裂の伝播を助長するのであ
る。現在一般に使用されている被覆切削工具の被覆層の
層厚が約数μmから約１０数μmの範囲であるのは、被覆
層の層厚を厚くするほど耐摩耗性が向上するものの、同
時にまた上記の理由から厚い被覆層ほど耐欠損性が低下
するからである。
【０００６】従って、化学的蒸着法により形成した被覆
層の耐欠損性を向上させることが出来れば、本来の優れ
た耐摩耗性と相俟って、従来よりも一層優れた切削特性
を備えた被覆切削工具が得られ、従来は刃先の欠損が極
めて多かったフライス加工や溝付き材の旋削加工等の断
続的荷重の負荷される切削加工においても、工具寿命を
改善向上されることが可能となる。
層の耐欠損性を向上させることが出来れば、本来の優れ
た耐摩耗性と相俟って、従来よりも一層優れた切削特性
を備えた被覆切削工具が得られ、従来は刃先の欠損が極
めて多かったフライス加工や溝付き材の旋削加工等の断
続的荷重の負荷される切削加工においても、工具寿命を
改善向上されることが可能となる。
【０００７】しかし、現在まで被覆切削工具の刃先強度
の低下を防ぎ耐欠損性を向上させる方法として、刃先部
の被覆層の層厚を平坦部より薄くする方法や、被覆層に
残留する引張応力をショットピーニング又はショットブ
ラスト等の処理により解放する方法（特開平３−９２２
０４号及び特開平３−９２２０５号公報参照）等が試み
られて来たが、未だ十分な効果を得られるに至っていな
い現状である。
の低下を防ぎ耐欠損性を向上させる方法として、刃先部
の被覆層の層厚を平坦部より薄くする方法や、被覆層に
残留する引張応力をショットピーニング又はショットブ
ラスト等の処理により解放する方法（特開平３−９２２
０４号及び特開平３−９２２０５号公報参照）等が試み
られて来たが、未だ十分な効果を得られるに至っていな
い現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来の
事情に鑑み、化学的蒸着法による被覆層の母材との優れ
た密着強度に由来する良好な耐摩耗性を維持しながら、
従来好ましくなかった耐欠損性を改善向上させることに
より、耐摩耗性と耐欠損性の両方に優れた被覆切削工具
を提供すること、及びその製造方法を提供することを目
的とする。
事情に鑑み、化学的蒸着法による被覆層の母材との優れ
た密着強度に由来する良好な耐摩耗性を維持しながら、
従来好ましくなかった耐欠損性を改善向上させることに
より、耐摩耗性と耐欠損性の両方に優れた被覆切削工具
を提供すること、及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明における超硬合金、サーメット、又は窒化ケ
イ素系、アルミナ系若しくはチタン化合物系の硬質セラ
ミックスからなる母材表面上に、硬質セラミックスの被
覆層を設けた被覆切削工具では、前記被覆層が、母材の
表面に設けられ、亀裂間隔の平均が１０〜１００μｍで
層厚方向の亀裂長さの平均が層厚−２μｍから層厚＋５
μｍの微細な亀裂を有し、周期律表の４Ａ族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化物、ホウ窒
化物、ホウ炭窒化物、及びアルミナから選ばれた少なく
とも１種の単層又は複層からなり、引張応力が残留する
第１被覆層と、その上に設けられた周期律表の４Ａ族金
属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化
物、及びアルミナ、窒化チタンアルミニウム、酸窒化チ
タンアルミニウムから選ばれた少なくとも１種の単層又
は複層からなり、圧縮応力の残留する第２被覆層とから
なることを特徴とする。
め、本発明における超硬合金、サーメット、又は窒化ケ
イ素系、アルミナ系若しくはチタン化合物系の硬質セラ
ミックスからなる母材表面上に、硬質セラミックスの被
覆層を設けた被覆切削工具では、前記被覆層が、母材の
表面に設けられ、亀裂間隔の平均が１０〜１００μｍで
層厚方向の亀裂長さの平均が層厚−２μｍから層厚＋５
μｍの微細な亀裂を有し、周期律表の４Ａ族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化物、ホウ窒
化物、ホウ炭窒化物、及びアルミナから選ばれた少なく
とも１種の単層又は複層からなり、引張応力が残留する
第１被覆層と、その上に設けられた周期律表の４Ａ族金
属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化
物、及びアルミナ、窒化チタンアルミニウム、酸窒化チ
タンアルミニウムから選ばれた少なくとも１種の単層又
は複層からなり、圧縮応力の残留する第２被覆層とから
なることを特徴とする。
【００１０】又、本発明の被覆切削工具の製造方法は、
化学的蒸着法により超硬合金、サーメット、又は窒化ケ
イ素系、アルミナ系若しくはチタン化合物系の硬質セラ
ミックスからなる母材表面に、周期律表の４Ａ族金属の
炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化物、ホ
ウ窒化物、ホウ炭窒化物、及びアルミナから選ばれた少
なくとも１種を単層又は複層に被覆した後、鉄粉あるい
はアルミナ粉又はＧＣ砥粒等のセラミック粒を用いたブ
ラスト処理か又はバレル処理によるか、又は焼込れによ
る熱衝撃を加えることにより、亀裂間隔の平均が１０〜
１００μｍ及び層厚方向の亀裂長さの平均が層厚−２μ
ｍから層厚＋５μｍである微細な亀裂を発生させ、得ら
れた第１被覆層の上に物理的蒸着法により周期律表の４
Ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸
窒化物、及びアルミナ、窒化チタンアルミニウム、酸窒
化チタンアルミニウムから選ばれた少なくとも１種の単
層又は複層からなる第２被覆層を形成することを特徴と
する。
化学的蒸着法により超硬合金、サーメット、又は窒化ケ
イ素系、アルミナ系若しくはチタン化合物系の硬質セラ
ミックスからなる母材表面に、周期律表の４Ａ族金属の
炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化物、ホ
ウ窒化物、ホウ炭窒化物、及びアルミナから選ばれた少
なくとも１種を単層又は複層に被覆した後、鉄粉あるい
はアルミナ粉又はＧＣ砥粒等のセラミック粒を用いたブ
ラスト処理か又はバレル処理によるか、又は焼込れによ
る熱衝撃を加えることにより、亀裂間隔の平均が１０〜
１００μｍ及び層厚方向の亀裂長さの平均が層厚−２μ
ｍから層厚＋５μｍである微細な亀裂を発生させ、得ら
れた第１被覆層の上に物理的蒸着法により周期律表の４
Ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸
窒化物、及びアルミナ、窒化チタンアルミニウム、酸窒
化チタンアルミニウムから選ばれた少なくとも１種の単
層又は複層からなる第２被覆層を形成することを特徴と
する。
【００１１】
【作用】ＣＶＤ法等の公知の化学的蒸着法により超硬合
金、サーメット又は硬質セラミックスからなる母材の表
面に硬質セラミックスの被覆層を形成すると、前記のご
とく被覆層に引張応力が生じることが知られている。そ
の際、被覆層の層厚が数μｍから１０数μｍの場合に
は、発生した引張応力が被覆層の破断強度を越えるため
被覆層に微細な亀裂が平均１００〜４００μｍの間隔で
自然に発生し、引張応力の一部が解放される。しかし、
それでも被覆層には０.５〜１.０ＧＰａ程度の弾性歪み
が残ることがＸ線回折による測定で確認でき、これが切
削時の亀裂の伝播を助長している。
金、サーメット又は硬質セラミックスからなる母材の表
面に硬質セラミックスの被覆層を形成すると、前記のご
とく被覆層に引張応力が生じることが知られている。そ
の際、被覆層の層厚が数μｍから１０数μｍの場合に
は、発生した引張応力が被覆層の破断強度を越えるため
被覆層に微細な亀裂が平均１００〜４００μｍの間隔で
自然に発生し、引張応力の一部が解放される。しかし、
それでも被覆層には０.５〜１.０ＧＰａ程度の弾性歪み
が残ることがＸ線回折による測定で確認でき、これが切
削時の亀裂の伝播を助長している。
【００１２】そこで本発明では、上記被覆層に鉄粉、ア
ルミナ粉又はＧＣ砥粒（高純度で緑色を呈するＳｉＣ砥
粒）を噴射するブラスト処理や、前記砥粒等と一緒に容
器中で回転又は振動を与えるバレル処理により、或は焼
込れによる熱衝撃を加えることにより、微細な亀裂を強
制的に発生させて引張応力を更に解放した後、この低減
された引張応力の残る被覆層を第１被覆層として、その
上に物理的蒸着法により圧縮応力の残留する第２被覆層
を設けることによって、母材との良好な密着性と優れた
耐摩耗性を保持したまま、同時に優れた耐欠損性をも兼
ね備えた被覆切削工具を得ることが出来た。
ルミナ粉又はＧＣ砥粒（高純度で緑色を呈するＳｉＣ砥
粒）を噴射するブラスト処理や、前記砥粒等と一緒に容
器中で回転又は振動を与えるバレル処理により、或は焼
込れによる熱衝撃を加えることにより、微細な亀裂を強
制的に発生させて引張応力を更に解放した後、この低減
された引張応力の残る被覆層を第１被覆層として、その
上に物理的蒸着法により圧縮応力の残留する第２被覆層
を設けることによって、母材との良好な密着性と優れた
耐摩耗性を保持したまま、同時に優れた耐欠損性をも兼
ね備えた被覆切削工具を得ることが出来た。
【００１３】第１被覆層の亀裂の間隔を平均で１００μ
ｍ以下に且つ層厚方向の亀裂長さを平均で層厚−２μｍ
を越える程度にすれば、約０.４〜０.５ＧＰａの引張応
力を更に解放できることが分かったが、亀裂の平均間隔
が１０μｍ未満になると耐摩耗性が低下し、又亀裂の平
均長さが層厚＋５μｍ（亀裂が母材中に及ぶ）を越える
と耐欠損性が低下するので、第１被覆層の亀裂は間隔を
平均で１０〜１００μｍ及び層厚方向の長さを平均で層
厚−２μｍから層厚＋５μｍの範囲とする必要がある。
尚、亀裂の長さ及び間隔は、工具を切断して被覆層の断
面を鏡面仕上げした後、光学顕微鏡で観察することによ
り測定し、複数の断面の観察から平均値を求める。又、
残留応力の値は前記のごとくＸ線回折により測定でき
る。
ｍ以下に且つ層厚方向の亀裂長さを平均で層厚−２μｍ
を越える程度にすれば、約０.４〜０.５ＧＰａの引張応
力を更に解放できることが分かったが、亀裂の平均間隔
が１０μｍ未満になると耐摩耗性が低下し、又亀裂の平
均長さが層厚＋５μｍ（亀裂が母材中に及ぶ）を越える
と耐欠損性が低下するので、第１被覆層の亀裂は間隔を
平均で１０〜１００μｍ及び層厚方向の長さを平均で層
厚−２μｍから層厚＋５μｍの範囲とする必要がある。
尚、亀裂の長さ及び間隔は、工具を切断して被覆層の断
面を鏡面仕上げした後、光学顕微鏡で観察することによ
り測定し、複数の断面の観察から平均値を求める。又、
残留応力の値は前記のごとくＸ線回折により測定でき
る。
【００１４】上記のごとく亀裂を強制的に導入した第１
被覆層においても、亀裂の分布や長さに制限があるの
で、なお引張応力が残留している。従って、第１被覆層
のみでは刃先強度が向上したと言っても、まだ十分な耐
欠損性を得るには至らない。そこで、イオンスパッタリ
ング法等の公知の物理的蒸着法で形成した被覆層には圧
縮応力が残留することを利用して、上記引張応力の残留
する第１被覆層の上に物理的蒸着法により第２被覆層を
形成した結果０.９〜２.０ＧＰａ程度の圧縮応力が残留
することが確認でき、これにより切削における耐欠損性
を大幅に向上させることが出来たものである。
被覆層においても、亀裂の分布や長さに制限があるの
で、なお引張応力が残留している。従って、第１被覆層
のみでは刃先強度が向上したと言っても、まだ十分な耐
欠損性を得るには至らない。そこで、イオンスパッタリ
ング法等の公知の物理的蒸着法で形成した被覆層には圧
縮応力が残留することを利用して、上記引張応力の残留
する第１被覆層の上に物理的蒸着法により第２被覆層を
形成した結果０.９〜２.０ＧＰａ程度の圧縮応力が残留
することが確認でき、これにより切削における耐欠損性
を大幅に向上させることが出来たものである。
【００１５】第１被覆層及び第２被覆層の層厚に関して
は、第１被覆層の層厚を２〜１５μｍの範囲に、及び第
２被覆層の層厚を１〜５μｍの範囲に定めることが好ま
しい。この範囲以外ではそれぞれの被覆層に残留する引
張応力と圧縮応力の間に適度なバランスを保持すること
が難しくなり、又第１及び第２被覆層とも層厚が厚すぎ
ると耐欠損性の向上が得られないので、結果的にいずれ
の場合も被覆切削工具の耐摩耗性又は耐欠損性が低下す
る。
は、第１被覆層の層厚を２〜１５μｍの範囲に、及び第
２被覆層の層厚を１〜５μｍの範囲に定めることが好ま
しい。この範囲以外ではそれぞれの被覆層に残留する引
張応力と圧縮応力の間に適度なバランスを保持すること
が難しくなり、又第１及び第２被覆層とも層厚が厚すぎ
ると耐欠損性の向上が得られないので、結果的にいずれ
の場合も被覆切削工具の耐摩耗性又は耐欠損性が低下す
る。
【００１６】
【実施例１】型番ＳＤＫＮ４２ＭＴの切削工具形状を有
するＩＳＯ Ｐ３０の超硬合金からなる母材を用意し、
その表面上に公知のＣＶＤ法で層厚２μmのＴｉＣＮと
層厚２μmのＡｌ2Ｏ3をこの順序に被覆し、室温に戻す
ことにより自然に又はＧＣ砥粒を用いたブラスト処理に
より強制的に下記表１に示す平均間隔と平均長さの亀裂
を発生させて、引張応力を一部解放した第１被覆層を形
成した。その後、本発明例の試料については第１被覆層
の上に表１に示す第２被覆層を公知のイオンプレーティ
ング法により形成した。尚、亀裂の間隔と長さは、後に
被覆層の断面を鏡面仕上げして光学顕微鏡で観察するこ
とにより測定し、複数の断面の測定から求めた平均値で
ある。
するＩＳＯ Ｐ３０の超硬合金からなる母材を用意し、
その表面上に公知のＣＶＤ法で層厚２μmのＴｉＣＮと
層厚２μmのＡｌ2Ｏ3をこの順序に被覆し、室温に戻す
ことにより自然に又はＧＣ砥粒を用いたブラスト処理に
より強制的に下記表１に示す平均間隔と平均長さの亀裂
を発生させて、引張応力を一部解放した第１被覆層を形
成した。その後、本発明例の試料については第１被覆層
の上に表１に示す第２被覆層を公知のイオンプレーティ
ング法により形成した。尚、亀裂の間隔と長さは、後に
被覆層の断面を鏡面仕上げして光学顕微鏡で観察するこ
とにより測定し、複数の断面の測定から求めた平均値で
ある。
【００１７】得られた各被覆切削工具について、下記の
切削条件にて切削性能をそれぞれ評価し、結果を表１に
併せて示した。耐摩耗性 被 削 材： ＳＣＭ４３５ 切削速度： ２７０ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．３７ｍｍ／刃 切 込 み： ２．０ｍｍ 切削時間： ３０ｍｉｎ．耐欠損性 被 削 材： ＳＣＭ４３５溝付き材（外周上等間隔に長
手方向の溝４本） 切削速度： ３００ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．４１ｍｍ／刃 切 込 み： ２．０ｍｍ 切削時間： ８パス
切削条件にて切削性能をそれぞれ評価し、結果を表１に
併せて示した。耐摩耗性 被 削 材： ＳＣＭ４３５ 切削速度： ２７０ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．３７ｍｍ／刃 切 込 み： ２．０ｍｍ 切削時間： ３０ｍｉｎ．耐欠損性 被 削 材： ＳＣＭ４３５溝付き材（外周上等間隔に長
手方向の溝４本） 切削速度： ３００ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．４１ｍｍ／刃 切 込 み： ２．０ｍｍ 切削時間： ８パス
【００１８】
【表１】 試料 亀 裂 の 亀裂平均 亀裂平均 第２被覆層 逃げ面摩 欠損率Ｎｏ 形 成 法 間隔(μm) 長さ(μm) (層厚μm) 耗量(mm) (％) 1 なし 400 層厚±0 なし 0.20 100 2 ＧＣフ゛ラスト 100 層厚±0 なし 0.21 90 3＊ ＧＣフ゛ラスト 100 層厚±0 TiN(2) 0.195 40 （注）試料１及び２は比較例であり、試料３は本発明例
である。
である。
【００１９】第１被覆層をＣＶＤ法により形成したまま
の試料１、及びその第１被覆層に強制的に亀裂を形成
（平均間隔と平均長さは本発明の範囲内）したが第２被
覆層を有しない試料２に比べ、本発明例の試料３は優れ
た耐逃げ面摩耗性を維持すると同時に、耐欠損性が大幅
に改善向上していることが分かる。
の試料１、及びその第１被覆層に強制的に亀裂を形成
（平均間隔と平均長さは本発明の範囲内）したが第２被
覆層を有しない試料２に比べ、本発明例の試料３は優れ
た耐逃げ面摩耗性を維持すると同時に、耐欠損性が大幅
に改善向上していることが分かる。
【００２０】
【実施例２】型番ＣＮＭＧ４３２の切削工具形状を有す
るＩＳＯ Ｐ１０の超硬合金からなる母材を用意し、そ
の表面上に公知のＣＶＤ法により硬質セラミックを被覆
した後、室温に戻すことにより自然に又はブラスト処
理、バレル処理、若しくは焼込れにより強制的に亀裂を
発生させて、下記表２に示す引張応力を一部解放した第
１被覆層を形成した。その後、試料４及び５を除いて第
１被覆層の上に表２に示す第２被覆層を公知のイオンプ
レーティング法により形成した。尚、亀裂の間隔と長さ
は、後に被覆層の断面を鏡面仕上げして光学顕微鏡で観
察することにより測定し、複数の断面の測定から求めた
平均値である。
るＩＳＯ Ｐ１０の超硬合金からなる母材を用意し、そ
の表面上に公知のＣＶＤ法により硬質セラミックを被覆
した後、室温に戻すことにより自然に又はブラスト処
理、バレル処理、若しくは焼込れにより強制的に亀裂を
発生させて、下記表２に示す引張応力を一部解放した第
１被覆層を形成した。その後、試料４及び５を除いて第
１被覆層の上に表２に示す第２被覆層を公知のイオンプ
レーティング法により形成した。尚、亀裂の間隔と長さ
は、後に被覆層の断面を鏡面仕上げして光学顕微鏡で観
察することにより測定し、複数の断面の測定から求めた
平均値である。
【００２１】
【表２】 試料 第 １ 被 覆 層 亀 裂 の 亀裂間隔 亀裂平均 第２被覆層Ｎｏ (層厚μm) 形 成 法 平均(μm) 長さ(μm) (層厚μm) 4 TiCN(10)／Al2O3(5) なし 400 層厚±0 なし 5 TiCN(10)／Al2O3(5) GCフ゛ラスト 100 層厚±0 なし 6 TiCN(10)／Al2O3(5) Al2O3フ゛ラスト 8 層厚＋5 TiCN(2)／TiC(3) 7 TiCN(10)／Al2O3(5) GCフ゛ラスト 110 層厚−2 TiN(2)／TiCN(3) 8 TiCN(10)／Al2O3(5) 焼込れ 80 層厚＋6 TiCN(2)／TiC(3) 9 TiCN(10)／Al2O3(5) Al2O3フ゛ラスト 50 層厚−3 TiCN(2)／TiC(3) 10 TiCN(1.0) GCフ゛ラスト 50 層厚±0 TiCN(2)／TiC(3) 11 TiC(14)／Al2O3(2) GCフ゛ラスト 50 層厚±0 TiCN(2)／TiC(3) 12＊ TiC(10)／Al2O3(5) GCフ゛ラスト 100 層厚±0 TiCN(2)／TiC(3) 13＊ TiCN(10)／Al2O3(5) GCハ゛レル 100 層厚−2 TiCN(2)／TiC(3) 14＊ TiCN(1)／Al2O3(1) Feフ゛ラスト 10 層厚＋5 TiCN(2)／TiC(3) 15＊ TiCN(1)／Al2O3(1) 焼込れ 100 層厚＋5 TiCN(2)／TiC(3) 16 TiCN(10)／Al2O3(5) Al2O3フ゛ラスト 100 層厚±0 TiAlN(0.5) 17＊ TiCN(10)／Al2O3(5) Al2O3フ゛ラスト 100 層厚±0 TiAlN(1) 18 TiCN(10)／Al2O3(5) Al2O3フ゛ラスト 100 層厚±0 TiAlN(6) （注）試料中の４〜１１、１６、１８は比較例であり、
１２〜１５、１７が本発明例である。
１２〜１５、１７が本発明例である。
【００２２】得られた各被覆切削工具を用いて、下記の
切削条件にて切削性能をそれぞれ評価し、結果を表３に
示した。耐摩耗性 被 削 材： ＳＣＭ４１５ 切削速度： ２５０ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ． 切 込 み： １．５ｍｍ 切削時間： ２０ｍｉｎ．耐欠損性 被 削 材： ＳＣＭ４３５溝付き材（外周上等間隔に長
手方向の溝４本） 切削速度： １００ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．１５〜０．２５ｍｍ／ｒｅｖ． 切 込 み： ２．０ｍｍ 切削時間： ０．５ｍｉｎ．
切削条件にて切削性能をそれぞれ評価し、結果を表３に
示した。耐摩耗性 被 削 材： ＳＣＭ４１５ 切削速度： ２５０ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ． 切 込 み： １．５ｍｍ 切削時間： ２０ｍｉｎ．耐欠損性 被 削 材： ＳＣＭ４３５溝付き材（外周上等間隔に長
手方向の溝４本） 切削速度： １００ｍ／ｍｉｎ． 送 り： ０．１５〜０．２５ｍｍ／ｒｅｖ． 切 込 み： ２．０ｍｍ 切削時間： ０．５ｍｉｎ．
【００２３】
【表３】 （注）試料中の４〜１１、１６、１８は比較例であり、
１２〜１５、１７が本発明例である。
１２〜１５、１７が本発明例である。
【００２４】試料４及び５は引張応力を一部解放した第
１被覆層のみで、その上に第２被覆層を有しない従来と
同様の構成であるから、欠損率が極めて高いのに対し
て、本発明の試料１２〜１５、１７は優れた耐逃げ面摩
耗性を保持しながら、同時に耐欠損性が大幅に向上して
いることが分かる。又、比較例の試料６〜９は引張応力
を一部解放した第１被覆層の上に第２被覆層を有する
が、第１被覆層の亀裂の平均間隔又は平均長さが本発明
の範囲外であるため、耐欠損性において本発明の試料１
２〜１５、１７よりも劣っている。試料１０及び１１と
試料１２を比較すると、試料１０と１１は第１被覆層の
層厚が本発明の範囲外であるため試料１０では耐摩耗性
が並びに試料１１では耐欠損性が、試料１２より劣って
いる。試料１６及び１８と試料１７を比較すると、試料
１６と１８は第２被覆層の層厚が本発明の範囲外である
ためいずれも耐欠損性が試料１７よりも劣っている。こ
れらの結果から、第１被覆層の層厚は２〜１５μｍ及び
第２被覆層の層厚は１〜５μｍの範囲が好ましいことが
分かる。
１被覆層のみで、その上に第２被覆層を有しない従来と
同様の構成であるから、欠損率が極めて高いのに対し
て、本発明の試料１２〜１５、１７は優れた耐逃げ面摩
耗性を保持しながら、同時に耐欠損性が大幅に向上して
いることが分かる。又、比較例の試料６〜９は引張応力
を一部解放した第１被覆層の上に第２被覆層を有する
が、第１被覆層の亀裂の平均間隔又は平均長さが本発明
の範囲外であるため、耐欠損性において本発明の試料１
２〜１５、１７よりも劣っている。試料１０及び１１と
試料１２を比較すると、試料１０と１１は第１被覆層の
層厚が本発明の範囲外であるため試料１０では耐摩耗性
が並びに試料１１では耐欠損性が、試料１２より劣って
いる。試料１６及び１８と試料１７を比較すると、試料
１６と１８は第２被覆層の層厚が本発明の範囲外である
ためいずれも耐欠損性が試料１７よりも劣っている。こ
れらの結果から、第１被覆層の層厚は２〜１５μｍ及び
第２被覆層の層厚は１〜５μｍの範囲が好ましいことが
分かる。
【００２５】
【発明の効果】本発明によれば、切削工具母材の被覆層
として、化学的蒸着法により形成され、亀裂の導入によ
り引張応力を適度に解放した第１被覆層と、第１被覆層
の上に物理的蒸着法により形成された圧縮応力を残留し
た第２被覆層とを積層してあるので、母材への優れた密
着強度と被覆層全体での良好な残留応力のバランスとが
得られ、優れた耐摩耗性を有すると同時に耐欠損性を大
幅に向上させた被覆切削工具を提供することが出来る。
として、化学的蒸着法により形成され、亀裂の導入によ
り引張応力を適度に解放した第１被覆層と、第１被覆層
の上に物理的蒸着法により形成された圧縮応力を残留し
た第２被覆層とを積層してあるので、母材への優れた密
着強度と被覆層全体での良好な残留応力のバランスとが
得られ、優れた耐摩耗性を有すると同時に耐欠損性を大
幅に向上させた被覆切削工具を提供することが出来る。
【００２６】従って、本発明の被覆切削工具によれば、
従来は極めて刃先の欠損が多かったフライス加工や溝付
き材の旋削加工等の断続的荷重の負荷される切削加工に
おいても、耐欠損性の向上により遥かに長い工具寿命を
得ることが出来る。
従来は極めて刃先の欠損が多かったフライス加工や溝付
き材の旋削加工等の断続的荷重の負荷される切削加工に
おいても、耐欠損性の向上により遥かに長い工具寿命を
得ることが出来る。
Claims (4)
- 【請求項１】 超硬合金、サーメット、又は窒化ケイ素
系、アルミナ系若しくはチタン化合物系の硬質セラミッ
クスからなる母材表面上に、硬質セラミックスの被覆層
を設けた被覆切削工具において、前記被覆層が、母材の
表面に設けられ、亀裂間隔の平均が１０〜１００μｍで
層厚方向の亀裂長さの平均が層厚−２μｍから層厚＋５
μｍの微細な亀裂を有し、周期律表の４Ａ族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化物、ホウ窒
化物、ホウ炭窒化物、及びアルミナから選ばれた少なく
とも１種の単層又は複層からなり、引張応力が残留する
第１被覆層と、その上に設けられた周期律表の４Ａ族金
属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化
物、及びアルミナ、窒化チタンアルミニウム、酸窒化チ
タンアルミニウムから選ばれた少なくとも１種の単層又
は複層からなり、圧縮応力の残留する第２被覆層とから
なることを特徴とする被覆切削工具。 - 【請求項２】 第１被覆層の層厚が２〜１５μｍであ
り、第２被覆層の層厚が１〜５μｍであることを特徴と
する、請求項１記載の被覆切削工具。 - 【請求項３】 化学的蒸着法により超硬合金、サーメッ
ト、又は窒化ケイ素系、アルミナ系若しくはチタン化合
物系の硬質セラミックスからなる母材表面に、周期律表
の４Ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、
炭酸窒化物、ホウ窒化物、ホウ炭窒化物、及びアルミナ
から選ばれた少なくとも１種を単層又は複層に被覆した
後、鉄粉あるいはアルミナ粉又はＧＣ砥粒等のセラミッ
ク粒を用いたブラスト処理か又はバレル処理によるか、
又は焼込れによる熱衝撃を加えることにより、亀裂間隔
の平均が１０〜１００μｍ及び層厚方向の亀裂長さの平
均が層厚−２μｍから層厚＋５μｍである微細な亀裂を
発生させ、得られた第１被覆層の上に物理的蒸着法によ
り周期律表の４Ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭酸化物、炭酸窒化物、及びアルミナ、窒化チタンアル
ミニウム、酸窒化チタンアルミニウムから選ばれた少な
くとも１種の単層又は複層からなる第２被覆層を形成す
ることを特徴とする被覆切削工具の製造方法。 - 【請求項４】 第１被覆層の層厚を２〜１５μｍとし、
及び第２被覆層の層厚を１〜５μｍとすることを特徴と
する、請求項３記載の被覆切削工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35757091A JPH05177411A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 被覆切削工具及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35757091A JPH05177411A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 被覆切削工具及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177411A true JPH05177411A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18454802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35757091A Pending JPH05177411A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 被覆切削工具及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05177411A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06114641A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-26 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐欠損性に優れる被覆焼結合金 |
| WO1999024198A1 (fr) * | 1997-11-06 | 1999-05-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Outil enrobe en carbure fritte |
| WO2006046498A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-04 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 表面被覆切削工具 |
| WO2006064724A1 (ja) | 2004-12-14 | 2006-06-22 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 表面被覆切削工具 |
| JP2006192544A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
| US7803464B2 (en) | 2004-12-27 | 2010-09-28 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
| JP2011011235A (ja) * | 2009-07-02 | 2011-01-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆回転ツール |
| JP2015188995A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐異常損傷性に優れた表面被覆切削工具 |
| JP5962862B2 (ja) * | 2013-08-21 | 2016-08-03 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| WO2018123980A1 (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 京セラ株式会社 | 切削インサート |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP35757091A patent/JPH05177411A/ja active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06114641A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-26 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 耐欠損性に優れる被覆焼結合金 |
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| US8012611B2 (en) | 2004-10-29 | 2011-09-06 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
| JPWO2006046498A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2008-05-22 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| US7972714B2 (en) | 2004-12-14 | 2011-07-05 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Coated cutting tool |
| WO2006064724A1 (ja) | 2004-12-14 | 2006-06-22 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | 表面被覆切削工具 |
| JPWO2006064724A1 (ja) * | 2004-12-14 | 2008-06-12 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP4739235B2 (ja) * | 2004-12-14 | 2011-08-03 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| US7803464B2 (en) | 2004-12-27 | 2010-09-28 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
| JP4739236B2 (ja) * | 2004-12-27 | 2011-08-03 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
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| JP2015188995A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐異常損傷性に優れた表面被覆切削工具 |
| WO2018123980A1 (ja) * | 2016-12-26 | 2018-07-05 | 京セラ株式会社 | 切削インサート |
| CN110177642A (zh) * | 2016-12-26 | 2019-08-27 | 京瓷株式会社 | 切削刀具 |
| JPWO2018123980A1 (ja) * | 2016-12-26 | 2019-10-31 | 京セラ株式会社 | 切削インサート |
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