JPH0215159A - 表面被覆サーメット製切削工具の製造法 - 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〕 この発明は、被覆層の基体表面に対する付着強度か著し
く高く、かつ被覆層自体も一段と高い硬さを有し、すぐ
れた耐摩耗性を示す表面被覆サメット製切削工具の製造
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、例えは特公昭５９−１９１８９号公報に記載され
るように、 鋼や鋳鉄なとの切削に、スローアウェイチップやエンド
ミルなととして、 結合相形成成分としてのＣｏ、Ｎｉ、およびＦｅのうち
の１種以上：５〜３０％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としての組成式：
　　（Ｔｉ　、Ｍ）ＣＮ　（ただし、ＭはＴａＮｂ、Ｗ
、およびＭｏのうちの１種以上からなる）で現わされる
金属炭窒化物固溶体と不可避不純物からなる組成（以上
重量％、以下％は重量％を示す）を有するサーメット基
体の表面に、物理蒸着法（ＰＶＤ法）や化学蒸着法（Ｃ
ＶＤ法）を用いて、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チ
タン、炭酸化チタン、窒酸化チタン、および炭窒酸化チ
タン（以下、それぞれＴｉＣ，ＴｉＮ、Ｔ１ＣＮ。

ＴｉＣ０，ＴｉＮ０．およびＴｉ　ＣＮＯで示し、これ
ら全体をＴＩＣ−Ｎ・０で示す）のうちの１種の単層ま
たは２種以上の複層からなる被覆層を０．５〜２０μｍ
の平均層厚で形成してなる表面被覆サーメット製切削工
具が実用に供されている。

〔発明か解決しようとする課題〕

しかし、近年の切削の高速化および省力化に伴い、高速
切削や、高送りおよび筒切込みなどの重切削を余儀なく
されつつあるが、上記の従来表面被覆サーメット製切削
工具においては、サーメット基体表面に対する被覆層の
付着強度が十分満足するものてないために、これを高速
切削や重切削などの苛酷な条件で用いると被覆層に剥離
が生じ、この剥離か原因で摩耗か著しく促進されるよう
になることから、短かい使用寿命しか示さないのか現状
である。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、木発明者等は、上述のような観点から上記の従
来表面被覆ザーメット製切削工具に着目し、被覆層の基
体表面に対する付着強度を向」二せしめるべく研究を行
なった結果、 被覆層を単層とし、かつその厚さを、平均層厚で　０．
１〜１５μｍと相対的に薄くした状態で、これにイオン
注入処理を施して、イオン注入成分を前記被覆層を通し
て上記基体表面部内まで滲透させてやると、前記被覆層
の基体表面に対するイ」着強度か著しく向上するように
なるばかりでなく、前記被覆層自体もイオン注入成分の
存在によって一段と硬さか向上するようになり、苛酷な
条件下での切削にも被覆層か剥離することかなくなり、
すぐれた耐摩耗性を著しく長期に亘って発揮するという
知見を得たのである。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、 結合相形成成分としてのＣｏ、Ｎｉ　　およびＦｅのう
ちの１種以上・５〜３０％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としての組成式　
（Ｔｊ　、Ｍ）ＣＮ　（ただし、ＭはＴａＮｂ、Ｗ、お
よびＭｏのうちの１種以上からなる）で現わされる金属
炭窒化物固溶体と不可避不純物からなる組成を有するサ
ーメット基体の表面に、ＴｉＣ−Ｎ・０のうちのいずれ
が１種からなる単層の被覆層を形成してなる表面被覆サ
ーメット製切削工具に、 上記被覆層の厚さを平均層厚で０　、１＝　］　、　！
ｏｚｍと相対的に薄くした状態で、イオン注入処理を施
し、イオン注入成分を上記被覆層を通して上記基体の表
面部まで滲透させることによって、上記被覆層の上記基
体表面に対する密着性の向上、並びに上記被覆層自体の
硬さ向上をはかる表面被覆サメット製切削王具の製造法
に特徴を有するものである。

つぎに、この発明の方法において、上記の通り数値限定
した理由を説明する。

（ａ）　　基体における結合相形成成分の含有量これら
の成分には、分散相と強固に結合し、基体の強度および
靭性を向上させる作用があるか、その含有量が５％未満
では前記作用に所望の効果か得られず、一方その含有量
が３０％を越えると、基体の耐摩耗性が低下するように
なることから、その含有量を５〜３０％と定めた。

（ｂ）　　被覆層の平均層厚 その平均層厚が０．１．ｘ１ｍ未満ては、被覆層形成に
よる耐摩耗性向上効果か十分に現イっれず、一方その平
均層厚が１．５μｍを越えると、現在のイオン注入技術
ではイオン注入成分を１５郁を越えてそれ以上の深さま
で注入することは困難であり、したかって、イオン注入
成分を被覆層を通して基体表面部内まで滲透させること
かできす、この結果被覆層自体の硬さは向」ニするよう
になるが、基体表面に対する被覆層の付着強度の改善は
なされないことから、その平均層厚を０．１〜１．５μ
ｍと定めた。

〔実　施　例〕

つぎに、この発明の方法を実施例により具体的に説明す
る。

原料粉末として、いずれも１〜５５μｍの範囲内の平均
粒径を有するＴ１ＣＮ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、
ｗｃ粉末、Ｍ　Ｏ２Ｃ粉末、Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、およ
びＦｅ粉末を用意し、これらの原料粉末をそれぞれ第１
表に示される配合組成に配合し、ボールミルにて７２時
時間式混合し、乾燥した後、ｌ０Ｌｏｎ／ｃｄの圧力に
て圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を、ＩＯ’ｔｏｒ
ｒの真空中、１３００〜１５００°Ｃの範囲内の所定の
焼結温度に昇温し、昇温後、前記雰囲気を１　ｔｏｒｒ
の窒素雰囲気にかえて１時間保持し、この焼結温度から
常温までの冷却を再び１０２ｔｏｒｒの真空中で行なう
条件にて焼結して、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＦｅのうちの１
種以上からなる結合相形成成分をそれぞれ第１表に示さ
れる配合量と実質的に同じ量含有し、残りが硬質分散相
形成成分としての組成式＋　　（Ｔｉ　、Ｍ）ＣＮを有
する金属炭窒化物固溶体と不可避不純物からなる組成を
有するサーメット基体を製造し、ついて物理蒸着装置と
してのイオンブレーティング装置を用い、第１表に示さ
れる組成および平均層厚を有する被覆層をそれぞれ前記
サーメット基体の表面に形成し、引続いてこれに同じく
第１表に示される条件でイオン注入処理を施すことによ
り本発明法１〜１２を実施し、本発明表面被覆サーメッ
ト製スローアウェイチップ（以下、本発明被覆サメット
チップという）をそれぞれ製造した。

つぎに、この結果得られた本発明被覆サーメットチップ
、並びに上記のイオン注入処理を施す前の状態の表面被
覆サーメット製スローアウェイチップ（これは従来のそ
れに相当するので、以下従来被覆サーメットチップとい
う）について、被削　利　ＳＣＭ−２１（硬さ：　ＨＢ
２７０）、切削速度　２００　ｒｎ／ｍｉｎ　。

送　　　リ：　０．４２ｍｍ／　ｒｅｖ　。

切込み１．５　ｍｍ％ 切削時間。２０ｍ１ｎ　％ の条件で鋼の連続調速切削試験を行ない、試験後、切刃
の逃げ面摩耗幅をｍ１１定すると共に、被覆層のｔａ１
１離の有無を観察した。この結果を第１表に示した。ま
た、第１表には試験前のヌープ硬さをそれぞれホした。

〔発明の効果〕

第１表に示される結果から、本発明法１〜１２によって
製造された本発明被覆サーメットチップは、いずれも被
覆層の基体表面に対する密着性にすぐれ、かつ高硬度を
有するので、被覆層に剥離現象か発生することな（、す
くれた耐摩耗性を示すのに対して、イオン注入処理か施
されていない従来被覆サーメットチップは、いずれも被
覆層のザメット基体への密着性か不十分て、硬さも相対
的に低いことと含まって、被覆層に剥離か発生し、十分
満足する耐摩耗性か得られないことが明らかである。

上述のように、この発明の方法によれば、被覆層の基体
表面への（Ｚｊ着強度が、被覆層を通して基体表面部内
まで滲透したイオン注入成分によって著しく向上し、さ
らに被覆層自体の硬さもイオン注入成分の存在によって
高められた表面被覆サメット製切削工具を製造すること
かでき、したがって、これを高速切削や重切削などの苛
酷な条件下で使用しても被覆層に剥離の発生なく、すぐ
れた耐摩耗性を著しく長期に亘って発揮するのである。

出 願 人 菱 金 属 株 式 ］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）結合相形成成分としてのＣｏ、Ｎｉ、およびＦｅ
   のうちの１種以上：５〜３０重量％、 を含有し、残りが硬質分散相形成成分としての組成式：
   （Ｔｉ、Ｍ）ＣＮ（ただし、ＭはＴａ、Ｎｂ、Ｗ、およ
   びＭｏのうちの１種以上からなる）で現わされる金属炭
   窒化物固溶体と不可避不純物からなる組成を有するサー
   メット基体の表面に、炭化チタン、窒化チタン、炭窒化
   チタン、炭酸化チタン、窒酸化チタン、および炭窒酸化
   チタンのうちのいずれか１種からなる単層の被覆層を形
   成してなる表面被覆サーメット製切削工具に、上記被覆
   層の厚さを平均層厚で０．１〜１．５μｍと相対的に薄
   くした状態で、イオン注入処理を施し、イオン注入成分
   を上記被覆層を通して上記基体の表面部まで滲透させる
   ことによって、上記被覆層の上記基体表面に対する密着
   性の向上、並びに上記被覆層自体の硬さ向上をはかるこ
   とを特徴とする表面被覆サーメット製切削工具の製造法
   。