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技術 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切削工具

出願人 三菱マテリアル株式会社
発明者 冨田興平五十嵐誠長田晃中村惠滋
出願日 2009年10月19日 (11年2ヶ月経過) 出願番号 2009-240337
公開日 2011年4月28日 (9年8ヶ月経過) 公開番号 2011-083877
状態 特許登録済
技術分野 CVD バイト、中ぐり工具、ホルダ及びタレット
主要キーワード 熱遮蔽効果 酸化アルミニウム相 X線回折ピーク強度比 チタン化合物層 高能率化 通常条件 SCM ねずみ鋳鉄
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年4月28日)のものです。
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課題

解決手段

工具基体の表面に、下部層と上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、(a)下部層はTi化合物層、(b)上部層は、α型Al2O3相κ型Al2O3相およびTi化合物相の混合組織層からなり、(c)上部層において、α型Al2O3相含有割合(=α型Al2O3相/(α型Al2O3相+κ型Al2O3相))は0.6〜0.9、また、Ti化合物相は、TiO2、Ti3S4を少なくとも含み、(d)上部層におけるTi含有割合(=Ti/(Ti+Al+O+S))は0.3〜3at%、S含有割合(=S/(Ti+Al+O+S))は0.1〜2at%、さらに、Ti3S4は、Tc(100)>2を満足する配向性を有する。

概要

背景

特許文献1に示すように、従来、炭化タングステン(以下、WCで示す)基超硬合金または炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)基サーメットで構成された基体(以下、これらを総称して工具基体という)の表面に、
(a)下部層が、Tiの炭化物層窒化物層炭窒化物層からなる1〜8μmの層厚を有するTi化合物層
(b)上部層が、85%以上のκ型Al2O3相と残部がα型Al2O3相からなるAl2O3層、あるいは、さらにTiを含有させたTi含有Al2O3層(従来Ti含有Al2O3層という)、
からなる硬質被覆層蒸着形成した被覆工具(従来被覆工具という)が知られており、この従来被覆工具は、耐摩耗性に優れることが知られている。

また、非特許文献1には、CVD法により成膜されたTi含有Al2O3コーティングについて開示されており、特に、摩擦係数に及ぼすTi含有量の影響として、例えば、α型Al2O3相とTi2S3相の混合相からなる0.9at%Tiを含有するAl2O3層は、Tiを含有しないAl2O3層に比して高温摩擦係数が低下すること、また、α型Al2O3相とTi2S3相とTi3O5相とAl2TiO5相の混合相からなる4.2at%Tiを含有するAl2O3層では、より一段と高温摩擦係数が低下することが述べられているが、このTi含有Al2O3コーティング(以下、従来α型Ti含有Al2O3層という)についての切削性能評価は行われていない。

概要

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切削工具を提供する。工具基体の表面に、下部層と上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、(a)下部層はTi化合物層、(b)上部層は、α型Al2O3相、κ型Al2O3相およびTi化合物相の混合組織層からなり、(c)上部層において、α型Al2O3相含有割合(=α型Al2O3相/(α型Al2O3相+κ型Al2O3相))は0.6〜0.9、また、Ti化合物相は、TiO2、Ti3S4を少なくとも含み、(d)上部層におけるTi含有割合(=Ti/(Ti+Al+O+S))は0.3〜3at%、S含有割合(=S/(Ti+Al+O+S))は0.1〜2at%、さらに、Ti3S4は、Tc(100)>2を満足する配向性を有する。 なし

目的

この発明の被覆工具は、硬質被覆層の上部層を、α型Al2O3相、κ型Al2O3相およびTi化合物相の混合組織層で構成し、該混合組織層におけるα型Al2O3相含有割合を0.6〜0.9とし、また、Ti化合物相としては少なくともTiO2、Ti3S4を形成し、さらに、Ti3S4にはTc(100)>2を満足する配向性を有せしめることにより、切刃に対して断続的・衝撃的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続切削加工において、被削材との潤滑性に優れかつチッピングを発生することなく、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮する被覆工具を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタンサーメットで構成された工具基体の表面に、下部層と上部層からなる硬質被覆層蒸着形成した表面被覆切削工具において、(a)下部層は、チタン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層または2層以上からなり、かつ、3〜20μmの合計平均層厚を有するチタン化合物層からなり、(b)上部層は、1〜15μmの平均層厚を有し、α型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相κ型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相およびチタン酸化物とチタン硫化物を少なくとも含むチタン化合物相との混合組織層からなり、(c)上記上部層において、κ型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相との合量に占めるα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相の含有割合は60〜90%であり、(d)上記上部層における、チタンとアルミニウム酸素硫黄の合計量に占めるチタンの含有割合は0.3〜3原子%、また、硫黄の含有割合は0.1〜2原子%であり、さらに、チタン硫化物はTc(100)>2を満足する配向性を備えている、ことを特徴とする表面被覆切削工具。

技術分野

0001

この発明は、例えば、高熱発生を伴い、かつ、切刃に対して断続的・衝撃的負荷に繰り返し作用する鋼や鋳鉄高速断続切削加工において、被削材との潤滑性に優れかつチッピングを発生することなく、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表面被覆切削工具(以下、被覆工具という)に関するものである。

背景技術

0002

特許文献1に示すように、従来、炭化タングステン(以下、WCで示す)基超硬合金または炭窒化チタン(以下、TiCNで示す)基サーメットで構成された基体(以下、これらを総称して工具基体という)の表面に、
(a)下部層が、Tiの炭化物層窒化物層炭窒化物層からなる1〜8μmの層厚を有するTi化合物層
(b)上部層が、85%以上のκ型Al2O3相と残部がα型Al2O3相からなるAl2O3層、あるいは、さらにTiを含有させたTi含有Al2O3層(従来Ti含有Al2O3層という)、
からなる硬質被覆層蒸着形成した被覆工具(従来被覆工具という)が知られており、この従来被覆工具は、耐摩耗性に優れることが知られている。

0003

また、非特許文献1には、CVD法により成膜されたTi含有Al2O3コーティングについて開示されており、特に、摩擦係数に及ぼすTi含有量の影響として、例えば、α型Al2O3相とTi2S3相の混合相からなる0.9at%Tiを含有するAl2O3層は、Tiを含有しないAl2O3層に比して高温摩擦係数が低下すること、また、α型Al2O3相とTi2S3相とTi3O5相とAl2TiO5相の混合相からなる4.2at%Tiを含有するAl2O3層では、より一段と高温摩擦係数が低下することが述べられているが、このTi含有Al2O3コーティング(以下、従来α型Ti含有Al2O3層という)についての切削性能評価は行われていない。

0004

特公昭61−15149号公報

先行技術

0005

「Surface & Coatings Technology」203(2008)p.350〜356

発明が解決しようとする課題

0006

近年の切削装置高性能化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工は一段と高速化、高能率化する傾向にあるが、上記従来被覆工具においては、これを低合金鋼炭素鋼などの一般鋼、さらにねずみ鋳鉄などの普通鋳鉄の通常条件下での切削加工に用いた場合には特に問題はないが、特にこれを、高熱発生を伴い、かつ、切刃に対して断続的・衝撃的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続切削加工に用いた場合には、硬質被覆層の強度および潤滑性が十分でないため、切刃部にチッピング(微少欠け)を発生しやすくなり、その結果、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。

課題を解決するための手段

0007

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、高熱発生を伴い、かつ、切刃に対して、断続的かつ衝撃的な負荷が繰り返し作用する高速断続切削加工に用いた場合にも、すぐれた耐チッピング性を備え、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮する被覆工具を開発すべく、鋭意研究を行った結果、以下の知見を得た。

0008

前記特許文献1に示される従来被覆工具の従来Ti含有Al2O3層は、
例えば、通常の化学蒸着装置にて、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:2%、CO2:6%、TiCl4:0.2%、CO:1.9%、H2:90%、
ガス流速: 2m/s、
反応雰囲気温度:1010℃、
反応雰囲気圧力:50Torr、
の条件で蒸着形成することができるが、この成膜法により得た従来Ti含有Al2O3層を硬質被覆層として蒸着形成した被覆工具は、高速断続切削条件で用いた場合には、チッピングの発生等により寿命が短いものであった。
一方、前記非特許文献1には、従来α型Ti含有Al2O3層の成膜条件についての具体的な開示はないが、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:2〜5%、CO2:4〜10%、TiCl4:0.23%以下、HCl:2〜5%、H2S:0.10〜0.30%、H2:残り、
反応雰囲気温度:1005℃、
反応雰囲気圧力:60Torr、
という条件で従来α型Ti含有Al2O3層を成膜したところ、層中に存在するTiO2相、Ti3S4相によって、α型Al2O3粒子Ti化合物との粒界強度が低下し、そのため、従来α型Ti含有Al2O3層を硬質被覆層とする被覆工具を高速断続切削条件で用いた場合には、従来Ti含有Al2O3層の場合と同様、チッピングの発生等により寿命が短いものであった。

0009

そこで、本発明者等は、耐チッピング性に優れたTi含有Al2O3層の成膜条件について更に検討を進めたところ、
第一段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:0.1〜1%、CO2:1〜2%、TiCl4:0.1〜1%、HCl:1〜2%、H2:残り、
反応雰囲気温度:980〜1020℃、
反応雰囲気圧力:40〜60Torr、
という条件で成膜した後、
二段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:2〜5%、CO2:8〜12%、TiCl4:0.3〜0.9%、HCl:2〜5%、H2S:0.40〜0.80%、H2:残り、
反応雰囲気温度:900〜960℃、
反応雰囲気圧力:40〜60Torr、
という条件でTi含有Al2O3層を成膜した場合には、耐チッピング性に優れたTi含有Al2O3層を成膜し得ることを知見した。
即ち、上記成膜条件でTi含有Al2O3層を成膜した場合には、α型Al2O3相とκ型Al2O3相とTi化合物相との混合組織からなるTi含有Al2O3層(以下、改質Ti含有Al2O3層という)が形成され、さらに、該Ti化合物相には、チタン酸化物(以下、TiO2で示す)相およびチタン硫化物(以下、Ti3S4で示す)相が含まれていた。
そして、上記改質Ti含有Al2O3層を硬質被覆層として被覆形成した被覆工具を、鋼や鋳鉄の高速断続切削加工に供したところ、改質Ti含有Al2O3層中に含有されるTiO2相およびTi3S4相は、粒界強度の低下を招くことなく、むしろ、硬質被覆層の強度を高め、かつ、潤滑性を高めるため、チッピングの発生を抑制するとともに、長期の使用に亘って優れた切削性能を発揮することを見出したのである。

0010

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、下部層と上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
(a)下部層は、チタンの炭化物層、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層または2層以上からなり、かつ、3〜20μmの合計平均層厚を有するチタン化合物層からなり、
(b)上部層は、1〜15μmの平均層厚を有し、α型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相、κ型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相およびチタン酸化物とチタン硫化物を少なくとも含むチタン化合物相との混合組織層からなり、
(c)上記上部層において、κ型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相との合量に占めるα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム相の含有割合は60〜90%であり、
(d)上記上部層における、チタンとアルミニウム酸素硫黄の合計量に占めるチタンの含有割合は0.3〜3原子%、また、硫黄の含有割合は0.1〜2原子%であり、さらに、チタン硫化物はTc(100)>2を満足する配向性を備えている、
ことを特徴とする表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。

0011

以下に、この発明の被覆工具の硬質被覆層について、詳細に説明する。
(a)Ti化合物層(下部層)
Tiの炭化物(以下、TiCで示す)層、窒化物(以下、同じくTiNで示す)層、炭窒化物(以下、TiCNで示す)層、炭酸化物(以下、TiCOで示す)層および炭窒酸化物(以下、TiCNOで示す)層のうちの1層または2層以上からなるTi化合物層は、自身の具備するすぐれた靭性及び耐摩耗性によって硬質被覆層の高温強度向上に寄与するほか、工具基体と改質Ti含有Al2O3層からなる上部層のいずれにも強固に密着し、硬質被覆層の工具基体に対する密着性向上にも寄与する作用を有するが、その合計平均層厚が3μm未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その合計平均層厚が20μmを越えると、特に高熱発生下の高速断続切削条件では熱塑性変形起し易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その合計平均層厚を3〜20μmと定めた。

0012

(b)改質Ti含有Al2O3層(上部層)
上部層を構成する改質Ti含有Al2O3層は、既に述べたように、
通常の化学蒸着装置を用い、
第一段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:0.1〜1%、CO2:1〜2%、TiCl4:0.1〜1%、HCl:1〜2%、H2:残り、
反応雰囲気温度:980〜1020℃、
反応雰囲気圧力:40〜60Torr、
という条件で成膜した後、
第二段階として、
反応ガス組成:容量%で、AlCl3:2〜5%、CO2:8〜12%、TiCl4:0.3〜0.9%、HCl:2〜5%、H2S:0.40〜0.80%、H2:残り、
反応雰囲気温度:900〜960℃、
反応雰囲気圧力:40〜60Torr、
という条件で蒸着することによって成膜することができる。
得られた改質Ti含有Al2O3層は、α型Al2O3相とκ型Al2O3相とTi化合物相との混合組織から構成され、さらに、該Ti化合物相には、少なくともTiO2およびTi3S4が含有されている。

0013

上記改質Ti含有Al2O3層について、X線回折を行い、X線回折ピーク強度比からα型Al2O3相とκ型Al2O3相の含有割合を求めると、κ型Al2O3相との合量に占めるα型Al2O3相の含有割合は60〜90%となる。
α型Al2O3相の含有割合は、上記2段階の蒸着によって影響される。第一段階では、AlCl3とTiCl4を0.1〜1%と少量添加することで、所望のα,κ型Al2O3核を形成し、その後、第二段階のTiCl4添加量蒸着温度の制御によって所望のα型Al2O3相の含有割合を得る。
第二段階でのTiCl4添加量が0.9%を超えるとα型Al2O3相の含有割合が60%未満になり高温強度が低下する。一方、第二段階でのTiCl4添加量が0.3%未満になるとα型Al2O3相の含有割合が90%以上となり、κ型Al2O3相の特性である熱遮蔽効果が低下するため、κ型Al2O3相との合量に占めるα型Al2O3相の含有割合を60〜90%と定めた。

0014

また、上記改質Ti含有Al2O3層からなる上部層において、Ti含有割合は、反応ガスにおけるTiCl4濃度によって影響される。
そして、TiはTiO2相として存在し、α型Al2O3相とκ型Al2O3相が共存する本発明の改質Ti含有Al2O3層においては、Al2O3粒子とTi3S4粒子間の粒界強度を向上させる作用があり、上部層の強度向上に寄与する。
ただ、Tiの含有割合(原子%)を、Ti/(Ti+Al+O+S)×100で表した場合、Tiの含有割合が0.3at%未満ではAl2O3粒子とTi3S4粒子間の粒界強度向上がみられず、一方、Tiの含有割合が3at%を超えた場合にはα型Al2O3相の含有割合が60%未満になるため、Tiの含有割合は0.3〜3at%と定めた。

0015

また、上部層におけるSの含有割合は、反応ガスにおけるH2S濃度によって影響される。
SはTi3S4相として存在し、本発明の改質Ti含有Al2O3層においては、付着強度を向上させるとともに、切削加工時に被削材との濡れ性を改善する作用があり、その結果、上部層の強度向上および潤滑性向上に寄与する。
特に、前記本発明の成膜条件で改質Ti含有Al2O3層を成膜した場合には、上記Ti3S4相は、Tc(100)>2を満足する配向性を備えるようになり、この点からも上部層の強度はより一段と向上する。
ただ、Sの含有割合(原子%)を、S/(Ti+Al+O+S)×100で表した場合、Sの含有割合が0.1at%未満では、切削時に被削材との濡れ性を十分に発揮できず、一方、Sの含有割合が2at%を超えた場合には、Al2O3粒子とTi3S4粒子間の粒界強度が低下するため、Sの含有割合を0.1〜2at%と定めた。
また、Ti3S4相についてのTc(100)>2は、
一般式
Tc(hkl)=I(hkl)/I0(hkl)
×[1/NΣ{I(hkl)/I0(hkl)}]−1
にしたがい、Ti3S4相が(100)面に配向している配向係数が2を超えることを示すが、Tc(100)>2としたのは、Tc(100)が2未満では切削時にチッピングが起こるが、Tc(100)>2では切削時におけるチッピングが起こらなかったためという理由による。

発明の効果

0016

上記のとおり、この発明の被覆工具は、硬質被覆層の上部層を、α型Al2O3相、κ型Al2O3相およびTi化合物相の混合組織層で構成し、該混合組織層におけるα型Al2O3相含有割合を0.6〜0.9とし、また、Ti化合物相としては少なくともTiO2、Ti3S4を形成し、さらに、Ti3S4にはTc(100)>2を満足する配向性を有せしめることにより、切刃に対して断続的・衝撃的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続切削加工において、被削材との潤滑性に優れかつチッピングを発生することなく、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮する被覆工具を提供するものである。

0017

つぎに、この発明の被覆工具を実施例により具体的に説明する。

0018

原料粉末として、いずれも2〜4μmの平均粒径を有するWC粉末TiC粉末、ZrC粉末VC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末、TiN粉末、TaN粉末、および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、さらにワックスを加えてアセトン中で24時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、98MPaの圧力で所定形状の圧粉体プレス成形し、この圧粉体を5Paの真空中、1370〜1470℃の範囲内の所定の温度に1時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、切刃部にR:0.07mmのホーニング加工を施すことによりISO・CNMG120408に規定するスローアウエイチップ形状をもったWC基超硬合金製の工具基体A〜Eをそれぞれ製造した。

0019

また、原料粉末として、いずれも0.5〜2μmの平均粒径を有するTiCN(質量比でTiC/TiN=50/50)粉末、Mo2C粉末、ZrC粉末、NbC粉末、TaC粉末、WC粉末、Co粉末、およびNi粉末を用意し、これら原料粉末を、表2に示される配合組成に配合し、ボールミルで24時間湿式混合し、乾燥した後、98MPaの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を1.3kPaの窒素雰囲気中、温度:1540℃に1時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にR:0.07mmのホーニング加工を施すことによりISO規格・CNMG120408のチップ形状をもったTiCN基サーメット製の工具基体a〜eを形成した。

0020

ついで、これらの工具基体A〜Eおよび工具基体a〜eのそれぞれを、通常の化学蒸着装置に装入し、
まず、表3(表3中のl−TiCNは特開平6−8010号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつTiCN層形成条件を示すものであり、これ以外は通常の粒状結晶組織の形成条件を示すものである)に示される条件にて、表7に示される目標層厚のTi化合物層を硬質被覆層の下部層として蒸着形成し、
ついで、表4に示される条件にて、表8に示される目標層厚の改質Ti含有Al2O3層を硬質被覆層の上部層として蒸着形成することにより本発明被覆工具1〜10をそれぞれ製造した。

0021

また、比較の目的で、硬質被覆層の下部層を表3に示される条件にて形成し、上部層を表5に示される条件にて形成することにより、表9に示される目標層厚の従来Ti含有Al2O3層(前記特許文献1に相当)からなる硬質被覆層を設けた従来被覆工具1〜5をそれぞれ製造した。

0022

さらに、比較の目的で、硬質被覆層の下部層を表3に示される条件にて形成し、上部層を表6に示される条件にて形成することにより、表9に示される目標層厚の従来α型Ti含有Al2O3層(前記非特許文献1に相当)からなる硬質被覆層を設けた参考被覆工具6〜10をそれぞれ製造した。
なお、従来被覆工具1〜5および参考被覆工具6〜10の工具基体種別、下部層種別及び下部層厚は、それぞれ、本発明被覆工具1〜10のそれと同じである。

0023

ついで、上記の本発明被覆工具1〜10、従来被覆工具1〜5および参考被覆工具6〜10の硬質被覆層の上部層を構成する改質Ti含有Al2O3層、従来Ti含有Al2O3層および従来α型Ti含有Al2O3層について、X線回折を行い、X線回折ピーク強度比からα型Al2O3相とκ型Al2O3相の合計に占めるα型Al2O3相の含有割合を求めた。
また、オージェ分光分析により、上部層に含有されるTi含有量及びS含有量を求めた。
さらに、上部層に存在するTi3S4については、そのTc(100)を次の式、
Tc(100)=I(100)/I0(100)
×[1/NΣ{I(hkl)/I0(hkl)}]−1
ここで、
I(hkl):(hkl)面の測定したX線回折強度
I0(hkl):JCPDSパウダーの(hkl)面のX線回折データの強度、
N:計算に使用した結晶面であり、使用した(hkl)結晶面数
使用した(hkl)面:(100),(004),(102),(103),(006),(105),(110),(203),(204)
により求めた。
上記で求めたそれぞれの値を表8、表9に示す。

0024

また、上記の本発明被覆工具1〜10、従来被覆工具1〜5および参考被覆工具6〜10の硬質被覆層の下部層、上部層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて測定(縦断面測定)した。
その値を表8、表9に示す。

0025

つぎに、上記の本発明被覆工具1〜10、従来被覆工具1〜5および参考被覆工具6〜10について、いずれも工具鋼バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、
被削材:JIS・SCM435の長さ方向等間隔4本縦溝入り丸棒
切削速度: 300 m/min.、
切り込み: 1.5 mm、
送り: 0.15 mm/rev.、
切削時間: 5 分、
の条件(切削条件Aという)でのクロムモリブデン合金鋼の乾式高速断続切削試験(通常の切削速度は、250m/min)、
被削材:JIS・S35Cの長さ方向等間隔4本縦溝入り丸棒、
切削速度: 300 m/min.、
切り込み: 1.5 mm、
送り: 0.13 mm/rev.、
切削時間: 5 分、
の条件(切削条件Bという)での炭素鋼の乾式高速断続切削試験(通常の切削速度は、250m/min.)、
被削材:JIS・FC300の長さ方向等間隔4本縦溝入り丸棒、
切削速度: 350 m/min.、
切り込み: 1.5 mm、
送り: 0.15 mm/rev.、
切削時間: 5 分、
の条件(切削条件Cという)での鋳鉄の乾式高速断続切削試験(通常の切削速度は、300m/min.)、
を行い、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10に示した。

0026

0027

0028

0029

0030

0031

0032

0033

0034

0035

実施例

0036

表8〜10に示される結果から、本発明被覆工具1〜10は、硬質被覆層の上部層がα型Al2O3相、κ型Al2O3相およびTi化合物相の混合組織層で構成され、該混合組織層におけるα型Al2O3相含有割合は0.6〜0.9であり、Ti化合物相としては少なくともTiO2、Ti3S4が含有され、該Ti3S4がTc(100)>2を満足する配向性を有することから、切刃に対して断続的・衝撃的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続切削加工において、被削材との潤滑性に優れかつチッピングを発生することなく、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮する。
これに対して、硬質被覆層の上部層にTiO2、Ti3S4を含むTi化合物相が形成されておらず、しかも、α型Al2O3相含有割合の小さい従来被覆工具1〜5、あるいは、硬質被覆層の上部層にκ型Al2O3相が存在しない参考被覆工具6〜10においては、チッピング発生あるいは耐摩耗性の劣化等によって、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。

0037

上述のように、この発明の被覆工具は、各種の鋼や鋳鉄などの通常条件の切削加工は勿論のこと、高熱発生を伴うとともに切刃に対して断続的かつ衝撃的負荷が作用する高速断続切削加工でも、すぐれた潤滑性を発揮するとともにチッピングの発生を抑えることができ、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削装置の高性能化並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。

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