JP2001322003A - 物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 - Google Patents
物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する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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Abstract
(57)【要約】
【課題】 物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有
する表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、０．１〜
１０μｍの平均層厚を有する下部層と、０．５〜１０μ
ｍの平均層厚を有する上部層とで構成された硬質被覆層
を物理蒸着してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具
にして、前記物理蒸着下部層を、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、
ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの
１種または２種以上からなるＴｉ化合物層で構成し、前
記物理蒸着上部層を、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶構造におけるＡ
ｌの一部をＡｌとの合量に占める割合で５〜２０原子％
の割合のＴａ、Ｖ、Ｎｂ，Ｗ、ＭｏおよびＣｒのうちの
１種または２種以上で置換固溶してなるＡｌ2 Ｏ3 主体
層で構成する。
する表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、０．１〜
１０μｍの平均層厚を有する下部層と、０．５〜１０μ
ｍの平均層厚を有する上部層とで構成された硬質被覆層
を物理蒸着してなる表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具
にして、前記物理蒸着下部層を、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、
ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの
１種または２種以上からなるＴｉ化合物層で構成し、前
記物理蒸着上部層を、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶構造におけるＡ
ｌの一部をＡｌとの合量に占める割合で５〜２０原子％
の割合のＴａ、Ｖ、Ｎｂ，Ｗ、ＭｏおよびＣｒのうちの
１種または２種以上で置換固溶してなるＡｌ2 Ｏ3 主体
層で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、物理蒸着によっ
て形成された硬質被覆層の上部層が高い圧縮残留応力を
有し、これによって各種鋼の断続切削を重切削条件で行
っても切刃に欠けやチッピング（微小欠け）などの発生
なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するように
なる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
（以下、被覆超硬切削工具と略記する）に関するもので
ある。
て形成された硬質被覆層の上部層が高い圧縮残留応力を
有し、これによって各種鋼の断続切削を重切削条件で行
っても切刃に欠けやチッピング（微小欠け）などの発生
なく、すぐれた切削性能を長期に亘って発揮するように
なる表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
（以下、被覆超硬切削工具と略記する）に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、炭化タングステン基超硬
合金基体（以下、超硬基体と略記する）の表面に、いず
れも物理蒸着法にて平均層厚：０．１〜１０μｍの下部
層と、同０．５〜１０μｍの上部層からなり、かつ前記
物理蒸着下部層が、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化
物層、炭酸化物層、および炭窒酸化物層（以下、それぞ
れＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およ
びＴｉＣＮＯ層で示す）のうちの１種または２種以上か
らなるＴｉ化合物層で構成され、前記物理蒸着上部層が
酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層で構成
された硬質被覆層を形成してなる被覆超硬切削工具が知
られており、これらの被覆超硬切削工具が各種鋼の連続
切削や断続切削に用いられていることも良く知られると
ころである。また、上記被覆超硬切削工具の硬質被覆層
が、例えばＴｉＣ層、ＴｉＮ層、あるいはＴｉＣＮ層で
ある場合、図１に概略説明図で示される物理蒸着装置の
１種であるアークイオンプレーティング装置を用い、ヒ
ータで装置内を例えば７００℃の温度に加熱した状態
で、アノード電極とＴｉがセットされたカソード電極
（蒸発源）との間にアーク放電を発生させ、同時に装置
内に反応ガスとしてメタンガスまたは窒素ガス、あるい
は窒素ガスとメタンガスを導入し、一方前記アノード電
極およびカソード電極と所定間隔をもって対向配置され
た超硬基体には、例えば−１２０Ｖのバイアス電圧を印
加した条件で、前記超硬基体の表面に、前記硬質被覆層
を物理蒸着することも知られている。さらに、上記硬質
被覆層がＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、同じく図１のアー
クイオンプレーティング装置において、カソード電極を
Ａｌとし、導入される反応ガスを酸素とすると共に、超
硬基体表面に成膜されるＡｌ2 Ｏ3 層は絶縁膜であるか
ら、前記超硬基体にはバイアス電圧に代って高周波電圧
またはパルス電圧を印加することにより形成されてい
る。
合金基体（以下、超硬基体と略記する）の表面に、いず
れも物理蒸着法にて平均層厚：０．１〜１０μｍの下部
層と、同０．５〜１０μｍの上部層からなり、かつ前記
物理蒸着下部層が、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化
物層、炭酸化物層、および炭窒酸化物層（以下、それぞ
れＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およ
びＴｉＣＮＯ層で示す）のうちの１種または２種以上か
らなるＴｉ化合物層で構成され、前記物理蒸着上部層が
酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2 Ｏ3 で示す）層で構成
された硬質被覆層を形成してなる被覆超硬切削工具が知
られており、これらの被覆超硬切削工具が各種鋼の連続
切削や断続切削に用いられていることも良く知られると
ころである。また、上記被覆超硬切削工具の硬質被覆層
が、例えばＴｉＣ層、ＴｉＮ層、あるいはＴｉＣＮ層で
ある場合、図１に概略説明図で示される物理蒸着装置の
１種であるアークイオンプレーティング装置を用い、ヒ
ータで装置内を例えば７００℃の温度に加熱した状態
で、アノード電極とＴｉがセットされたカソード電極
（蒸発源）との間にアーク放電を発生させ、同時に装置
内に反応ガスとしてメタンガスまたは窒素ガス、あるい
は窒素ガスとメタンガスを導入し、一方前記アノード電
極およびカソード電極と所定間隔をもって対向配置され
た超硬基体には、例えば−１２０Ｖのバイアス電圧を印
加した条件で、前記超硬基体の表面に、前記硬質被覆層
を物理蒸着することも知られている。さらに、上記硬質
被覆層がＡｌ2 Ｏ3 層である場合は、同じく図１のアー
クイオンプレーティング装置において、カソード電極を
Ａｌとし、導入される反応ガスを酸素とすると共に、超
硬基体表面に成膜されるＡｌ2 Ｏ3 層は絶縁膜であるか
ら、前記超硬基体にはバイアス電圧に代って高周波電圧
またはパルス電圧を印加することにより形成されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切削加工
の省エネ化および省力化に対する要求は強く、これに伴
ない、切削工具には、できるだけ切削条件に影響されな
い、すなわち切削条件を変化させても、どの切削条件で
も十分満足に対応できる切削性能を発揮することが求め
られる傾向にあるが、上記の従来被覆超硬切削工具にお
いては、特に鋼の断続切削を高送りおよび高切り込みな
どの重切削条件で行った場合に、切刃に欠けやチッピン
グなどの欠損が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に
至るのが現状である。
の省エネ化および省力化に対する要求は強く、これに伴
ない、切削工具には、できるだけ切削条件に影響されな
い、すなわち切削条件を変化させても、どの切削条件で
も十分満足に対応できる切削性能を発揮することが求め
られる傾向にあるが、上記の従来被覆超硬切削工具にお
いては、特に鋼の断続切削を高送りおよび高切り込みな
どの重切削条件で行った場合に、切刃に欠けやチッピン
グなどの欠損が発生し易く、比較的短時間で使用寿命に
至るのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬切削工具の
耐欠損性向上を図るべく、特にこれの硬質被覆層の上部
層を構成するＡｌ2 Ｏ 3 層に着目し、研究を行なった結
果、Ａｌ2 Ｏ3 層の物理蒸着法による形成に際して、Ａ
ｌよりイオン半径の大きいＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏお
よびＣｒ、すなわちイオン半径が０．５７オングストロ
ームのＡｌに対して、それぞれイオン半径が０．６８オ
ングストロームのＴａ、同０．６９オングストロームの
Ｎｂ、同０．６５オングストロームのＶ、同０．６８オ
ングストロームのＷ、同０．６８オングストロームのＭ
ｏおよび同０．６４オングストロームのＣｒのうちの１
種または２種以上を、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶構造におけるＡ
ｌ原子の一部とＡｌとの合量に占める割合で５〜２０原
子％、望ましくは７〜１５原子％の割合で置換した形で
固溶含有させると、この結果形成されたＡｌ2 Ｏ3 主体
層は、大きなイオン半径差による格子内歪みの増大によ
って、通常の物理蒸着Ａｌ2 Ｏ3 層が層厚にも影響され
るが０．２〜０．８ＧＰａの圧縮残留応力をもつのに対
して、１〜２ＧＰａの圧縮残留応力をもつようになり、
このように硬質被覆層の上部層が圧縮残留応力のきわめ
て高いＡｌ2 Ｏ3 主体層で構成された被覆超硬切削工具
は、特に各種鋼の断続切削を重切削条件で行っても切刃
に欠けやチッピングなどの発生なく、長期に亘ってすぐ
れた切削性能を発揮するようになるという研究結果を得
たのである。
上述のような観点から、上記の従来被覆超硬切削工具の
耐欠損性向上を図るべく、特にこれの硬質被覆層の上部
層を構成するＡｌ2 Ｏ 3 層に着目し、研究を行なった結
果、Ａｌ2 Ｏ3 層の物理蒸着法による形成に際して、Ａ
ｌよりイオン半径の大きいＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏお
よびＣｒ、すなわちイオン半径が０．５７オングストロ
ームのＡｌに対して、それぞれイオン半径が０．６８オ
ングストロームのＴａ、同０．６９オングストロームの
Ｎｂ、同０．６５オングストロームのＶ、同０．６８オ
ングストロームのＷ、同０．６８オングストロームのＭ
ｏおよび同０．６４オングストロームのＣｒのうちの１
種または２種以上を、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶構造におけるＡ
ｌ原子の一部とＡｌとの合量に占める割合で５〜２０原
子％、望ましくは７〜１５原子％の割合で置換した形で
固溶含有させると、この結果形成されたＡｌ2 Ｏ3 主体
層は、大きなイオン半径差による格子内歪みの増大によ
って、通常の物理蒸着Ａｌ2 Ｏ3 層が層厚にも影響され
るが０．２〜０．８ＧＰａの圧縮残留応力をもつのに対
して、１〜２ＧＰａの圧縮残留応力をもつようになり、
このように硬質被覆層の上部層が圧縮残留応力のきわめ
て高いＡｌ2 Ｏ3 主体層で構成された被覆超硬切削工具
は、特に各種鋼の断続切削を重切削条件で行っても切刃
に欠けやチッピングなどの発生なく、長期に亘ってすぐ
れた切削性能を発揮するようになるという研究結果を得
たのである。
【０００５】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、超硬基体の表面に、０．１〜１
０μｍの平均層厚を有する下部層と、０．５〜１０μｍ
の平均層厚を有する上部層とで構成された硬質被覆層を
物理蒸着してなる被覆超硬切削工具にして、上記物理蒸
着下部層を、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣ
Ｏ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上
からなるＴｉ化合物層で構成し、上記物理蒸着上部層
を、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶構造におけるＡｌの一部をＡｌと
の合量に占める割合で５〜２０原子％の割合でＴａ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒのうちの１種または２種
以上で置換固溶してなるＡｌ2 Ｏ3 主体層で構成してな
る、物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被
覆超硬切削工具に特徴を有するものである。
なされたものであって、超硬基体の表面に、０．１〜１
０μｍの平均層厚を有する下部層と、０．５〜１０μｍ
の平均層厚を有する上部層とで構成された硬質被覆層を
物理蒸着してなる被覆超硬切削工具にして、上記物理蒸
着下部層を、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣ
Ｏ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上
からなるＴｉ化合物層で構成し、上記物理蒸着上部層
を、Ａｌ2 Ｏ3 の結晶構造におけるＡｌの一部をＡｌと
の合量に占める割合で５〜２０原子％の割合でＴａ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒのうちの１種または２種
以上で置換固溶してなるＡｌ2 Ｏ3 主体層で構成してな
る、物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する被
覆超硬切削工具に特徴を有するものである。
【０００６】なお、この発明の被覆超硬切削工具におい
て、物理蒸着下部層（Ｔｉ化合物層）の平均層厚を０．
１〜１０μｍとしたのは、その層厚が０．１μｍ未満で
は硬質被覆層に所望の靱性を確保することができず、こ
の結果切刃に欠損が発生し易くなり、一方その層厚が１
０μｍを越えると摩耗進行が急激に促進されるようにな
るという理由にもとづくものであり、また物理蒸着上部
層（Ａｌ2 Ｏ3 主体層）の平均層厚を０．５〜１０μｍ
としたのは、その層厚が０．５μｍ未満では所望の耐摩
耗性を確保することができず、一方その層厚が１０μｍ
を越えると切刃に欠損が発生し易くなるという理由によ
るものである。また、上記物理蒸着上部層におけるＡｌ
のＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒによる置換含有
割合を５〜２０原子％としたのは、その含有割合が５原
子％未満では前記の上部層に十分な圧縮残留応力を形成
することができず、一方その含有割合が２０原子％を越
えると上部層の圧縮残留応力が大きくなりすぎて自己破
壊を起こし易くなるという理由にもとづくものである。
さらに、上記上部層の上に、必要に応じてＴｉＮ層を
０．１〜２μｍの平均層厚で形成してもよく、これはＴ
ｉＮ層が黄金色の色調を有し、この色調によって工具の
使用前と試用後の識別が容易になるという理由からで、
この場合その層厚が０．１μｍ未満では前記色調の付与
が不十分であり、一方前記色調の付与は２μｍまでの平
均層厚で十分である。
て、物理蒸着下部層（Ｔｉ化合物層）の平均層厚を０．
１〜１０μｍとしたのは、その層厚が０．１μｍ未満で
は硬質被覆層に所望の靱性を確保することができず、こ
の結果切刃に欠損が発生し易くなり、一方その層厚が１
０μｍを越えると摩耗進行が急激に促進されるようにな
るという理由にもとづくものであり、また物理蒸着上部
層（Ａｌ2 Ｏ3 主体層）の平均層厚を０．５〜１０μｍ
としたのは、その層厚が０．５μｍ未満では所望の耐摩
耗性を確保することができず、一方その層厚が１０μｍ
を越えると切刃に欠損が発生し易くなるという理由によ
るものである。また、上記物理蒸着上部層におけるＡｌ
のＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒによる置換含有
割合を５〜２０原子％としたのは、その含有割合が５原
子％未満では前記の上部層に十分な圧縮残留応力を形成
することができず、一方その含有割合が２０原子％を越
えると上部層の圧縮残留応力が大きくなりすぎて自己破
壊を起こし易くなるという理由にもとづくものである。
さらに、上記上部層の上に、必要に応じてＴｉＮ層を
０．１〜２μｍの平均層厚で形成してもよく、これはＴ
ｉＮ層が黄金色の色調を有し、この色調によって工具の
使用前と試用後の識別が容易になるという理由からで、
この場合その層厚が０．１μｍ未満では前記色調の付与
が不十分であり、一方前記色調の付与は２μｍまでの平
均層厚で十分である。
【０００７】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の被覆超硬切削
工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、平均粒径：２μｍのＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔ
ｉ，Ｗ）Ｃ（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０
／７０）粉末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔａ
Ｃ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同２μｍのＣｒ3 Ｃ2
粉末、および同１．５μｍのＣｏ粉末を用意し、これら
原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、１．５ｔｏｎ／
ｃｍ2 の圧力でＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０４に定める
形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表１
に示される条件で真空焼結し、焼結後切刃部分にＲ：
０．０５のホーニングを施すことにより超硬基体Ａ〜Ｅ
をそれぞれ製造した。さらに、表１には上記超硬基体Ａ
〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそれ
ぞれ示した。
工具を実施例により具体的に説明する。原料粉末とし
て、平均粒径：２μｍのＷＣ粉末、同１．５μｍの（Ｔ
ｉ，Ｗ）Ｃ（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０
／７０）粉末、同１．３μｍの（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（Ｔａ
Ｃ／ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、同２μｍのＣｒ3 Ｃ2
粉末、および同１．５μｍのＣｏ粉末を用意し、これら
原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミ
ルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、１．５ｔｏｎ／
ｃｍ2 の圧力でＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０４に定める
形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を同じく表１
に示される条件で真空焼結し、焼結後切刃部分にＲ：
０．０５のホーニングを施すことにより超硬基体Ａ〜Ｅ
をそれぞれ製造した。さらに、表１には上記超硬基体Ａ
〜Ｅの内部硬さ（ロックウエル硬さＡスケール）をそれ
ぞれ示した。
【０００８】ついで、これら超硬基体Ａ〜Ｅを、アルカ
リ洗剤およびアルコール溶液中で超音波洗浄し、乾燥し
た状態でそれぞれ図１に示されるアークイオンプレーテ
ィング装置に装入し、カソード電極（蒸発源）として、
下部層形成に際してはＴｉを装着し、また上部層形成に
おいては、Ａｌ2 Ｏ3 主体層形成ではＴａ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｗ、ＭｏおよびＣｒのうちの１種または２種以上を所定
量含有したＡｌ−（Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ）
合金、さらにＡｌ2 Ｏ3 層形成ではＡｌを装着し、装置
内を排気して１×１０-5ｔｏｒｒの真空に保持しなが
ら、ヒーターで装置内を６２０〜７２０℃の範囲内の所
定の温度に加熱した状態で、超硬基体に印加するバイア
ス電圧を、下部層を構成するＴｉ化合物層形成にあって
は−１００〜−２６０Ｖの範囲内の所定の電圧、Ａｌ2
Ｏ3 主体層の上部層形成では−７００Ｖ、上部層をＡｌ
2 Ｏ3 層とする場合には−１５０Ｖとし、ついで装置内
に反応ガスとして硬質被覆層の組成に応じてメタンガ
ス、窒素ガス、および酸素ガスのうちの１種または２種
以上を導入しながら、前記カソード電極とアノード電極
との間にアーク放電を発生させ、もって前記超硬基体Ａ
〜Ｅのそれぞれの表面に、表２、３に示される組成およ
び平均層厚をもった物理蒸着下部層（Ｔｉ化合物層）と
物理蒸着上部層（Ａｌ2 Ｏ3 主体層またはＡｌ2 Ｏ
3 層）からなる硬質被覆層を形成することにより本発明
被覆超硬切削工具１〜７および従来被覆超硬切削工具１
〜７をそれぞれ製造した。なお、従来被覆超硬切削工具
１〜７は、いずれもこれを構成する硬質被覆層の物理蒸
着上部層がＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒのいず
れの成分も含有しないものである。また、上記硬質被覆
層の物理蒸着上部層を構成するＡｌ2 Ｏ3 主体層におけ
るＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ，ＭｏおよびＣｒの含有量は、エ
ネルギー分散型Ｘ線測定装置を用いて定量分析した。こ
の測定結果を表２に示した。
リ洗剤およびアルコール溶液中で超音波洗浄し、乾燥し
た状態でそれぞれ図１に示されるアークイオンプレーテ
ィング装置に装入し、カソード電極（蒸発源）として、
下部層形成に際してはＴｉを装着し、また上部層形成に
おいては、Ａｌ2 Ｏ3 主体層形成ではＴａ、Ｖ、Ｎｂ、
Ｗ、ＭｏおよびＣｒのうちの１種または２種以上を所定
量含有したＡｌ−（Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ）
合金、さらにＡｌ2 Ｏ3 層形成ではＡｌを装着し、装置
内を排気して１×１０-5ｔｏｒｒの真空に保持しなが
ら、ヒーターで装置内を６２０〜７２０℃の範囲内の所
定の温度に加熱した状態で、超硬基体に印加するバイア
ス電圧を、下部層を構成するＴｉ化合物層形成にあって
は−１００〜−２６０Ｖの範囲内の所定の電圧、Ａｌ2
Ｏ3 主体層の上部層形成では−７００Ｖ、上部層をＡｌ
2 Ｏ3 層とする場合には−１５０Ｖとし、ついで装置内
に反応ガスとして硬質被覆層の組成に応じてメタンガ
ス、窒素ガス、および酸素ガスのうちの１種または２種
以上を導入しながら、前記カソード電極とアノード電極
との間にアーク放電を発生させ、もって前記超硬基体Ａ
〜Ｅのそれぞれの表面に、表２、３に示される組成およ
び平均層厚をもった物理蒸着下部層（Ｔｉ化合物層）と
物理蒸着上部層（Ａｌ2 Ｏ3 主体層またはＡｌ2 Ｏ
3 層）からなる硬質被覆層を形成することにより本発明
被覆超硬切削工具１〜７および従来被覆超硬切削工具１
〜７をそれぞれ製造した。なお、従来被覆超硬切削工具
１〜７は、いずれもこれを構成する硬質被覆層の物理蒸
着上部層がＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒのいず
れの成分も含有しないものである。また、上記硬質被覆
層の物理蒸着上部層を構成するＡｌ2 Ｏ3 主体層におけ
るＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ，ＭｏおよびＣｒの含有量は、エ
ネルギー分散型Ｘ線測定装置を用いて定量分析した。こ
の測定結果を表２に示した。
【０００９】ついで、この結果得られた各種の被覆超硬
切削工具について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２４０）の長さ方
向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３５０ｍ／min.、 送り：０．３mm／rev.、 切り込み：３mm、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続高切り込み切削試験、およ
び、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２１０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３２０ｍ／min.、 送り：０．４２mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続高送り切削試験を行ない、
いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
この測定結果を表４に示した。
切削工具について、 被削材：ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨB ２４０）の長さ方
向等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３５０ｍ／min.、 送り：０．３mm／rev.、 切り込み：３mm、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続高切り込み切削試験、およ
び、 被削材：ＳＣＭ４４０（硬さ：ＨB ２１０）の長さ方向
等間隔４本縦溝入り丸棒、 切削速度：３２０ｍ／min.、 送り：０．４２mm／rev.、 切り込み：１．５mm、 切削時間：１０分、 の条件での合金鋼の乾式断続高送り切削試験を行ない、
いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
この測定結果を表４に示した。
【００１０】
【表１】
【００１１】
【表２】
【００１２】
【表３】
【００１３】
【表４】
【００１４】
【発明の効果】表２〜４に示される結果から、本発明被
覆超硬切削工具１〜７は、いずれも硬質被覆層の物理蒸
着上部層を構成するＡｌ2 Ｏ3 主体層がＡｌに比してイ
オン半径の大きいＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒ
のうちの１種以上を置換含有し、これによって著しく高
い圧縮残留応力を保持するようになるので、鋼の断続切
削を高切り込みおよび高送りの重切削条件で行っても切
刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を
発揮するのに対して、従来被覆超硬切削工具１〜７は、
いずれもこれの硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層およ
びＡｌ2 Ｏ3 層のいずれの圧縮残留応力も小さなもので
あることから、上記のような苛酷な条件下では切刃に欠
けやチッピングが発生し易く、比較的短時間で使用寿命
に至ることが明らかである。上述のように、この発明の
被覆超硬切削工具は、硬質被覆層の上部層を構成するＡ
ｌ2 Ｏ3 主体層のもつきわめて高い圧縮残留応力によっ
て、通常の条件での各種鋼の連続切削および断続切削は
勿論のこと、きわめて苛酷な切削条件である断続切削を
高切り込みおよび高送りの重切削条件で行っても切刃が
すぐれた耐欠損性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するようになるものであり、切削加工の省エネ
化および省力化に十分満足に対応できるものである。
覆超硬切削工具１〜７は、いずれも硬質被覆層の物理蒸
着上部層を構成するＡｌ2 Ｏ3 主体層がＡｌに比してイ
オン半径の大きいＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒ
のうちの１種以上を置換含有し、これによって著しく高
い圧縮残留応力を保持するようになるので、鋼の断続切
削を高切り込みおよび高送りの重切削条件で行っても切
刃に欠けやチッピングの発生なく、すぐれた切削性能を
発揮するのに対して、従来被覆超硬切削工具１〜７は、
いずれもこれの硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層およ
びＡｌ2 Ｏ3 層のいずれの圧縮残留応力も小さなもので
あることから、上記のような苛酷な条件下では切刃に欠
けやチッピングが発生し易く、比較的短時間で使用寿命
に至ることが明らかである。上述のように、この発明の
被覆超硬切削工具は、硬質被覆層の上部層を構成するＡ
ｌ2 Ｏ3 主体層のもつきわめて高い圧縮残留応力によっ
て、通常の条件での各種鋼の連続切削および断続切削は
勿論のこと、きわめて苛酷な切削条件である断続切削を
高切り込みおよび高送りの重切削条件で行っても切刃が
すぐれた耐欠損性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するようになるものであり、切削加工の省エネ
化および省力化に十分満足に対応できるものである。
【図１】アークイオンプレーティング装置の概略説明図
である。
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｃ 29/08 Ｃ２２Ｃ 29/08 29/10 29/10 29/12 29/12 Ｚ 29/16 29/16 Ｈ Ｃ２３Ｃ 14/06 Ｃ２３Ｃ 14/06 Ｐ 14/16 14/16 Ｂ
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、０．１〜１０μｍの平均層厚を有する下部層と、
０．５〜１０μｍの平均層厚を有する上部層とで構成さ
れた硬質被覆層を物理蒸着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して、上記物理蒸着下部
層を、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化
物層、および炭窒酸化物層のうちの１種または２種以上
からなるＴｉ化合物層で構成し、上記物理蒸着上部層
を、酸化アルミニウムの結晶構造におけるＡｌの一部を
Ａｌとの合量に占める割合で５〜２０原子％の割合でＴ
a、Ｖ、Ｎｂ、Ｗ、ＭｏおよびＣｒのうちの１種または
２種以上で置換固溶してなる酸化アルミニウム主体層で
構成したことを特徴とする物理蒸着硬質被覆層がすぐれ
た耐欠損性を有する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 |
|---|---|---|---|
| JP2000140154A JP2001322003A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する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 |
|---|---|---|---|
| JP2000140154A JP2001322003A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する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 |
|---|---|
| JP2001322003A true JP2001322003A (ja) | 2001-11-20 |
Family
ID=18647494
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000140154A Pending JP2001322003A (ja) | 2000-05-12 | 2000-05-12 | 物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する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) | JP2001322003A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005279914A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2006289586A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2008006511A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2008006512A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| US20110247854A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Multi-film structure and method for making same, and electronic device having same |
| JP2013079452A (ja) * | 2005-03-24 | 2013-05-02 | Oerlikon Trading Ag Truebbach | 硬質材料膜 |
-
2000
- 2000-05-12 JP JP2000140154A patent/JP2001322003A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005279914A (ja) * | 2003-12-22 | 2005-10-13 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
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| JP2008006511A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| JP2008006512A (ja) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 |
| US20110247854A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. | Multi-film structure and method for making same, and electronic device having same |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080624 |