JPH0271906A - 耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具Info
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- JPH0271906A JPH0271906A JP22329988A JP22329988A JPH0271906A JP H0271906 A JPH0271906 A JP H0271906A JP 22329988 A JP22329988 A JP 22329988A JP 22329988 A JP22329988 A JP 22329988A JP H0271906 A JPH0271906 A JP H0271906A
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Landscapes
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
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、すぐれた耐塑性変形性を有し、特に高速切
削や、高送り切削および高切込み切削などの苛酷な条件
下での断続切削やフライス切削などに用いた場合に、す
ぐれた切削性能を発揮する表面被覆炭化タングステン（
以下ＷＣで示す）基超硬合金製切削工具に関するもので
ある。
削や、高送り切削および高切込み切削などの苛酷な条件
下での断続切削やフライス切削などに用いた場合に、す
ぐれた切削性能を発揮する表面被覆炭化タングステン（
以下ＷＣで示す）基超硬合金製切削工具に関するもので
ある。
一般に、鋼や鋳鉄などの断続切削やフライス切削などに
、 結合用形成成分としてのＧｏ、Ｎｉ、およびＦｅ （
以下鉄属金属という）のうちの１種以上：１０〜２５％
、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としてＴｉ 、Ｔａ、Ｎｂ、およびＷの
炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの２種
以上の固溶体（ただしＷの炭化物、窒化物、および炭窒
化物を除く、以下これら全体を（Ｔｉ 、Ｔａ、Ｎｂ、
Ｗ）Ｃ−Ｎで示す）のうちの１種以上：４〜２５重量％
、 を含Ｈし、残りが分散相形成成分としてのＷＣと不可避
不純物からなる組成（以上ｆｆ１ｆｆｉ％、以下％は重
量％を示す）を有するＷＣＣ超超硬合金基体表面に、化
学蒸着法や物理蒸着法を用いて、Ｔｉの炭化物、窒化物
、炭窒化物、炭酸化物、および炭窒酸化物、並びに酸化
アルミニウム（以下、それぞれＴｔＣ，ＴｉＮ、Ｔ１Ｃ
Ｎ。
、 結合用形成成分としてのＧｏ、Ｎｉ、およびＦｅ （
以下鉄属金属という）のうちの１種以上：１０〜２５％
、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分としてＴｉ 、Ｔａ、Ｎｂ、およびＷの
炭化物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの２種
以上の固溶体（ただしＷの炭化物、窒化物、および炭窒
化物を除く、以下これら全体を（Ｔｉ 、Ｔａ、Ｎｂ、
Ｗ）Ｃ−Ｎで示す）のうちの１種以上：４〜２５重量％
、 を含Ｈし、残りが分散相形成成分としてのＷＣと不可避
不純物からなる組成（以上ｆｆ１ｆｆｉ％、以下％は重
量％を示す）を有するＷＣＣ超超硬合金基体表面に、化
学蒸着法や物理蒸着法を用いて、Ｔｉの炭化物、窒化物
、炭窒化物、炭酸化物、および炭窒酸化物、並びに酸化
アルミニウム（以下、それぞれＴｔＣ，ＴｉＮ、Ｔ１Ｃ
Ｎ。
ＴｉＣ０，ＴｉＣＮ０およびＡｇ２ｏ３で示し、Ａｇ２
Ｏ３を除く全体を、ＴｆＣ−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硬質層を２〜６
μｍの下均層厚で被覆してなる表面波５１ｗｃ基超硬合
金製切削工具、 が広く用いられている。
Ｏ３を除く全体を、ＴｆＣ−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硬質層を２〜６
μｍの下均層厚で被覆してなる表面波５１ｗｃ基超硬合
金製切削工具、 が広く用いられている。
しかし、近年の切削工程の省力化および高速化に対する
要求は厳しく、これに伴って高速切削や、高送り切削お
よび高切込み切削などの重切削を余儀無くされる傾向に
あるが、上記の従来表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製切削工
具用いて断続切削やフライス切削を高速切削や重切削な
どの笥酷な条件で行なった場合、著しい発熱と衝撃によ
って基体が塑性変形し、この基体の塑性変形によって硬
質層にクラックが発生し易くなり、これが原因で切刃に
欠損やチッピングが発生するようになるばかりでなく、
場合によっては硬質層に剥離が生じるようになり、この
結果切刃の摩耗が皆しく促進することになることから、
きわめて短かい使用寿命しか示さないのが現状である。
要求は厳しく、これに伴って高速切削や、高送り切削お
よび高切込み切削などの重切削を余儀無くされる傾向に
あるが、上記の従来表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製切削工
具用いて断続切削やフライス切削を高速切削や重切削な
どの笥酷な条件で行なった場合、著しい発熱と衝撃によ
って基体が塑性変形し、この基体の塑性変形によって硬
質層にクラックが発生し易くなり、これが原因で切刃に
欠損やチッピングが発生するようになるばかりでなく、
場合によっては硬質層に剥離が生じるようになり、この
結果切刃の摩耗が皆しく促進することになることから、
きわめて短かい使用寿命しか示さないのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の
従来表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製切削工具石目し、これ
にすぐれた耐塑性変形性を付与すべく研究を行なった結
果、上記の従来表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製切削工具お
ける基体に、Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物（
以下それぞれ、ＴｉＣ，ＴｉＮ、およびＴ１ＣＮで示し
、これら全体をＴｉＣ−Ｎで示す）のうちのＩＦＩｉま
たは２種以上からなるボイス力を、基体全体に占める割
合で５〜４０％含有させると、すぐれた耐塑性変形性を
もつようになり、この結果の表面被覆ＷＣＣ基超硬合金
製切削工具、これを断続切削やフライス切削に、高速切
削や重切削などの４酷な条件で使用しても、硬質層に欠
損やチッピング、さらに剥離の発生が皆無となり、すぐ
れた切削性能を長期に互って発揮するようになるという
知見を得たのである。
従来表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製切削工具石目し、これ
にすぐれた耐塑性変形性を付与すべく研究を行なった結
果、上記の従来表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製切削工具お
ける基体に、Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物（
以下それぞれ、ＴｉＣ，ＴｉＮ、およびＴ１ＣＮで示し
、これら全体をＴｉＣ−Ｎで示す）のうちのＩＦＩｉま
たは２種以上からなるボイス力を、基体全体に占める割
合で５〜４０％含有させると、すぐれた耐塑性変形性を
もつようになり、この結果の表面被覆ＷＣＣ基超硬合金
製切削工具、これを断続切削やフライス切削に、高速切
削や重切削などの４酷な条件で使用しても、硬質層に欠
損やチッピング、さらに剥離の発生が皆無となり、すぐ
れた切削性能を長期に互って発揮するようになるという
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鉄族金属のうちの１ ［４または
２種以上：５〜２０％、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分として（Ｔｉ 、Ｔａ 、Ｎｂ 、Ｗ）
Ｃ−Ｎのうちの１種または２種以上二〇、５〜３０％、
を自白°し、残りが分散相形成成分としてのＷＣと不可
避不純物からなる組成を有するＷＣＣ超超硬合金基体表
面に、 ＴｉＣ−Ｎ・０およびＡｇ２Ｏ３のうちの１種の単層ま
たは２種以上の複層からなる硬質層を０．５〜２０μｍ
の平均層厚で被覆してなる表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製
切削工具おいて、上記ｗｃｉ超硬合金基体に、分散相形
成成分としてＴｉＣ−Ｎのうちの１種または２種以上か
らなるボイス力を、基体全体に占める割合で５〜４０９
６含有させることによって耐塑性変形性を向上せしめた
表面波１ｗｃ基超硬合金製切削工具に特徴を有するもの
である。
て・ 結合相形成成分として鉄族金属のうちの１ ［４または
２種以上：５〜２０％、 を含有し、さらに必要に応じて、 分散相形成成分として（Ｔｉ 、Ｔａ 、Ｎｂ 、Ｗ）
Ｃ−Ｎのうちの１種または２種以上二〇、５〜３０％、
を自白°し、残りが分散相形成成分としてのＷＣと不可
避不純物からなる組成を有するＷＣＣ超超硬合金基体表
面に、 ＴｉＣ−Ｎ・０およびＡｇ２Ｏ３のうちの１種の単層ま
たは２種以上の複層からなる硬質層を０．５〜２０μｍ
の平均層厚で被覆してなる表面被覆ＷＣＣ基超硬合金製
切削工具おいて、上記ｗｃｉ超硬合金基体に、分散相形
成成分としてＴｉＣ−Ｎのうちの１種または２種以上か
らなるボイス力を、基体全体に占める割合で５〜４０９
６含有させることによって耐塑性変形性を向上せしめた
表面波１ｗｃ基超硬合金製切削工具に特徴を有するもの
である。
つぎに、この発明の切削工具において、ＷＣＣ超超硬合
金基体成分組成および硬質層の平均層厚を上記の通りに
限定した理由を説明する。
金基体成分組成および硬質層の平均層厚を上記の通りに
限定した理由を説明する。
＾、ＷＣ基超硬基金硬合金基体組成
（ａ）鉄族金属
これらの成分には、分散相と強固に結合し、強度および
靭性を向上させる作用があるが、その含有量が５％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量
が２０％を越えると硬さ低ドが著しく、耐摩耗性が低下
するようになることから、その含有量を５〜２０％と定
めた。
靭性を向上させる作用があるが、その含有量が５％未満
では前記作用に所望の効果が得られず、一方その含有量
が２０％を越えると硬さ低ドが著しく、耐摩耗性が低下
するようになることから、その含有量を５〜２０％と定
めた。
（ｂ） （Ｔｉ 、Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ）Ｃ−Ｎこれらの
成分には、合金の硬さを高めて、耐摩耗性を向上させる
作用があるので、必要に応じて金白゛されるが、その含
有量が０ 、５９６未満では所望の耐摩耗性向」二効果
が得られず、一方その含有量が３０９６を越えると靭性
が低下し、耐欠損性が損なわれるようになることから、
その含有量を０．５〜３０％と定めた。
成分には、合金の硬さを高めて、耐摩耗性を向上させる
作用があるので、必要に応じて金白゛されるが、その含
有量が０ 、５９６未満では所望の耐摩耗性向」二効果
が得られず、一方その含有量が３０９６を越えると靭性
が低下し、耐欠損性が損なわれるようになることから、
その含有量を０．５〜３０％と定めた。
（ｃ） ＴｉＣ−Ｎホイスカ
これらの成分には、上記の通り耐塑性変形性を飛躍的に
向上させる作用かあるが、その含有量が５％未満では前
記作用に所望の効果を確保することができず、一方その
含有量が４０％を越えると素地中に均一に分散分布させ
ることが困難になり、局部的材質ムラが生ずるようにな
ることから、その含有量を５〜４０％と定めた。
向上させる作用かあるが、その含有量が５％未満では前
記作用に所望の効果を確保することができず、一方その
含有量が４０％を越えると素地中に均一に分散分布させ
ることが困難になり、局部的材質ムラが生ずるようにな
ることから、その含有量を５〜４０％と定めた。
Ｂ、硬質層の平均層厚
その平均層厚が０．５ｔ１３未満では、硬質層形成に伴
なう所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その平均
層厚が２０−を越えると、欠損やチッピングが発生し易
くなることから、その平均層厚を０．５〜２０−と定め
た。
なう所望の耐摩耗性向上効果が得られず、一方その平均
層厚が２０−を越えると、欠損やチッピングが発生し易
くなることから、その平均層厚を０．５〜２０−と定め
た。
つぎに、この発明の表面波ＩＷｃ基超硬合金製切削工具
を実施例により具体的に説明する。
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１〜５．５１ＥＩＪの範囲内
の平均粒径を有するＷＣ粉末、各種の（Ｔｉ。
の平均粒径を有するＷＣ粉末、各種の（Ｔｉ。
Ｔａ、Ｎｂ、Ｗ）Ｃ−Ｎ粉末、ＣＯ粉末、Ｎｉ粉末、お
よびＦｅ粉末を用意し、さらに１０〜１００の範囲内の
アスペクト比（長さ／径）を育するＴｉＣホイスカ、Ｔ
ｉＮホイスカ、およびＴ１ＣＮホイスカを用意し、これ
ら原料をそれぞれ第１表に示される配合組成に配合し、
ホイスカを除く原料粉末をボールミルにて７２時時間式
混合し、ついでこれにホイスカを加えて軽く混合し、乾
燥した後、ＬＯｔｏｎ／ｃμｍの圧力で圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体に、Ｉ Ｘ １０’ｔｏｒｒの真空
中、温度： １３８０〜１４００℃の条件での真空焼結
、または温度： Ｈ８０〜１４００℃、圧カニ ２０（
１ｋｇ／ｃシの条件でのホットプレスを施し、研磨して
５ＰＰ４３２の形状としたＷＣＣ超超硬合金基体製造し
、引続いてこの基体の表面に、通常の化学蒸着装置を用
い、同じく第１表に示される組成および平均層厚の単層
または複層からなる硬質層を形成することにより本発明
表面技工ＷＣ基超硬合金製スローアウェイチップ（以下
、本発明被覆超硬チップという）１〜［５、およびＷＣ
Ｃ超超硬合金基体ホイスカの含有がない従来表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製スローアウェイチップ以下、従来被覆
超硬チップという）１〜１５をそれぞれ製造した。
よびＦｅ粉末を用意し、さらに１０〜１００の範囲内の
アスペクト比（長さ／径）を育するＴｉＣホイスカ、Ｔ
ｉＮホイスカ、およびＴ１ＣＮホイスカを用意し、これ
ら原料をそれぞれ第１表に示される配合組成に配合し、
ホイスカを除く原料粉末をボールミルにて７２時時間式
混合し、ついでこれにホイスカを加えて軽く混合し、乾
燥した後、ＬＯｔｏｎ／ｃμｍの圧力で圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体に、Ｉ Ｘ １０’ｔｏｒｒの真空
中、温度： １３８０〜１４００℃の条件での真空焼結
、または温度： Ｈ８０〜１４００℃、圧カニ ２０（
１ｋｇ／ｃシの条件でのホットプレスを施し、研磨して
５ＰＰ４３２の形状としたＷＣＣ超超硬合金基体製造し
、引続いてこの基体の表面に、通常の化学蒸着装置を用
い、同じく第１表に示される組成および平均層厚の単層
または複層からなる硬質層を形成することにより本発明
表面技工ＷＣ基超硬合金製スローアウェイチップ（以下
、本発明被覆超硬チップという）１〜［５、およびＷＣ
Ｃ超超硬合金基体ホイスカの含有がない従来表面被覆Ｗ
ＣＣ超超硬合金製スローアウェイチップ以下、従来被覆
超硬チップという）１〜１５をそれぞれ製造した。
ついで、この結宋得られた各種の被覆超硬チップについ
て、 被削材・ＳＮＣＭ４３９（硬さＨＢ２７０）の角材、切
削速度： １００ｍ／ｍｉｎ、 送 リ： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ、、切込み：４１
１１１％ の条件で鋼の高切込み乾式断続切削試験を行ない、切刃
の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るまでの切削時間を測
定すると共に、試験後の切刃状況を観察した。これらの
結果を第１表に示した。
て、 被削材・ＳＮＣＭ４３９（硬さＨＢ２７０）の角材、切
削速度： １００ｍ／ｍｉｎ、 送 リ： ０．３ｍｍ／ｒｅｖ、、切込み：４１
１１１％ の条件で鋼の高切込み乾式断続切削試験を行ない、切刃
の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るまでの切削時間を測
定すると共に、試験後の切刃状況を観察した。これらの
結果を第１表に示した。
第１表に示される結果から、本発明被覆超硬チップ１〜
１５は、基体かホイスカを含有することによってずくれ
た耐塑性変形性を具備するようになるので、高切込みの
苛酷な条件ドでらすぐれた耐１９耗性を示すのに対して
、従来被覆超硬チップ］〜１５は、発熱および衝撃によ
って基体が塑性変形することから、切刃に欠損やチッピ
ングか発生し、短かい使用寿命しか示さないことが明ら
かである。
１５は、基体かホイスカを含有することによってずくれ
た耐塑性変形性を具備するようになるので、高切込みの
苛酷な条件ドでらすぐれた耐１９耗性を示すのに対して
、従来被覆超硬チップ］〜１５は、発熱および衝撃によ
って基体が塑性変形することから、切刃に欠損やチッピ
ングか発生し、短かい使用寿命しか示さないことが明ら
かである。
上述のように、この発明の表面彼覆ＷＣ捕超硬り金製切
削工具は、これを構成する基体かすぐれた耐塑性変形性
を有するので、断続切削やフライス切削を、高速切削や
、高送りおよび高切込みなどの重切削条件で行なっても
切刃に欠損やチッピングの発生かなく、すぐれた耐摩耗
性を示し、著しく長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
するのである。
削工具は、これを構成する基体かすぐれた耐塑性変形性
を有するので、断続切削やフライス切削を、高速切削や
、高送りおよび高切込みなどの重切削条件で行なっても
切刃に欠損やチッピングの発生かなく、すぐれた耐摩耗
性を示し、著しく長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮
するのである。
Claims (2)
- （１）結合相形成成分としてＣｏ、Ｎｉ、およびＦｅの
うちの１種または２種以上：５〜２０重量％、を含有し
、残りが分散相形成成分としての炭化タングステンと不
可避不純物からなる組成を有する炭化タングステン基超
硬合金基体の表面に、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物
、炭酸化物、および炭窒酸化物、並びに酸化アルミニウ
ムのうちの１種の単層または２種以上の複層からなる硬
質層を０．５〜２０μｍの平均層厚で被覆してなる表面
被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具において、 上記炭化タングステン基超硬合金基体に、分散相形成成
分としてＴｉの炭化物、窒化物および炭窒化物のうちの
１種または２種以上からなるホイスカを、基体全体に占
める割合で５〜４０重量％含有せしめたことを特徴とす
る耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基
超硬合金製切削工具。 - （２）結合相形成成分としてＣｏ、Ｎｉ、およびＦｅの
うちの１種または２種以上：５〜２０重量％、を含有し
、さらに、 分散相形成成分としてＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、およびＷの炭
化物、窒化物、および炭窒化物、並びにこれらの２種以
上の固溶体（ただし、Ｗの炭化物、窒化物、および炭窒
化物は除く）のうちの１種または２種以上：０．５〜３
０重量％、 を含有し、残りが分散相形成成分としての炭化タングス
テンと不可避不純物からなる組成を有する炭化タングス
テン基超硬合金基体の表面に、Ｔｉの炭化物、窒化物、
炭窒化物、炭酸化物、および炭窒酸化物、並びに酸化ア
ルミニウムのうちの１種の単層または２種以上の複層か
らなる硬質層を０．５〜２０μｍの平均層厚で被覆して
なる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具に
おいて、 上記炭化タングステン基超硬合金基体に、分散相形成成
分としてＴｉの炭化物、窒化物および炭窒化物のうちの
１種または２種以上からなるホイスカを、基体全体に占
める割合で５〜４０重量％含有せしめたことを特徴とす
る耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基
超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22329988A JPH0271906A (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22329988A JPH0271906A (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0271906A true JPH0271906A (ja) | 1990-03-12 |
Family
ID=16795969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22329988A Pending JPH0271906A (ja) | 1988-09-06 | 1988-09-06 | 耐塑性変形性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0271906A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5216845A (en) * | 1990-10-10 | 1993-06-08 | Gte Valenite Corporation | Method of machining nickel based superalloys |
| US5232318A (en) * | 1990-09-17 | 1993-08-03 | Kennametal Inc. | Coated cutting tools |
| US5279191A (en) * | 1990-10-10 | 1994-01-18 | Gte Valenite Corporation | Reinforced alumina ceramic-metal bodies |
| US5325747A (en) * | 1990-09-17 | 1994-07-05 | Kennametal Inc. | Method of machining using coated cutting tools |
| US5460640A (en) * | 1990-10-10 | 1995-10-24 | Valenite Inc. | Alumina-rare earth oxide ceramic-metal bodies |
| EP0711844A1 (en) * | 1990-08-31 | 1996-05-15 | Valenite Inc. | Ceramic metal articles and methods of manufacture |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3507632A (en) * | 1965-11-22 | 1970-04-21 | Karl Swoboda | Composition of matter comprising hard materials |
-
1988
- 1988-09-06 JP JP22329988A patent/JPH0271906A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3507632A (en) * | 1965-11-22 | 1970-04-21 | Karl Swoboda | Composition of matter comprising hard materials |
Cited By (7)
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|---|---|---|---|---|
| EP0711844A1 (en) * | 1990-08-31 | 1996-05-15 | Valenite Inc. | Ceramic metal articles and methods of manufacture |
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| US5395680A (en) * | 1990-09-17 | 1995-03-07 | Kennametal Inc. | Coated cutting tools |
| US5216845A (en) * | 1990-10-10 | 1993-06-08 | Gte Valenite Corporation | Method of machining nickel based superalloys |
| US5279191A (en) * | 1990-10-10 | 1994-01-18 | Gte Valenite Corporation | Reinforced alumina ceramic-metal bodies |
| US5460640A (en) * | 1990-10-10 | 1995-10-24 | Valenite Inc. | Alumina-rare earth oxide ceramic-metal bodies |
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