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発明の名称 炭化チタン被覆工具
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−263903
公開日 平成10年(1998)10月6日
出願番号 特願平9−77503
出願日 平成9年(1997)3月28日
代理人
発明者 石井 敏夫 / 権田 正幸 / 植田 広志 / 島 順彦
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 基体表面に周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタンの炭化物層の等価X線回折強度PR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311),PR(222)のうちPR(311)が最も大きいことを特徴とする炭化チタン被覆工具。
【請求項2】 基体表面に周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミニウムのうちの二種以上の多層皮膜を有しその多層皮膜の基体表面側から第二層以降の少なくとも一層がチタンの炭化物からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタンの炭化物層の等価X線回折強度PR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311),PR(222)のうちPR(111)が最も大きいことを特徴とする炭化チタン被覆工具。
【請求項3】前記チタンの炭化物層の下地がチタンの炭窒化物層であることを特徴とする請求項1または2に記載の炭化チタン被覆工具。
【請求項4】前記チタンの炭化物層の表面に酸化アルミニウム膜を被覆していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の炭化チタン被覆工具。
【請求項5】 前記酸化アルミニウム膜の表面にチタンの窒化膜が形成されていることを特徴とする請求項4に記載の炭化チタン被覆工具。
【請求項6】 周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種以上とFe、Ni、Co、W、Mo、Crのうちの少なくとも一種以上とよりなる超硬質合金を基体とすることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の炭化チタン被覆工具。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は炭化チタン被覆工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、被覆工具は超硬質合金、高速度鋼、特殊鋼よりなる基体表面に硬質皮膜を化学蒸着法や、物理蒸着法により成膜することにより作製される。このような被覆工具は皮膜の耐摩耗性と基体の強靭性とを兼ね備えており、広く実用に供されている。特に、高硬度材を高速で切削する場合に、切削工具の刃先温度は1000℃前後まで上がるとともに、被削材との接触による摩耗や断続切削等の機械的衝撃に耐える必要があり、耐摩耗性と強靭性とを兼ね備えた被覆工具が重宝されている。
【0003】硬質皮膜には、耐摩耗性と靭性に優れた周期律表IVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物からなる非酸化膜や耐酸化性に優れた酸化膜が単層あるいは多層膜として用いられる。非酸化膜では例えばTiC、TiN、TiCNが利用され、酸化膜では特にα型酸化アルミニウムやκ型酸化アルミニウム等が利用されている。特に、周期律表IVa、Va、VIa族金属の炭化物からなる非酸化膜は硬度が高く、耐摩耗性に優れるのが特長であり被覆工具に多用されているが、その欠点は酸化されやすく特性が安定しないことである。
【0004】このため従来より特開昭56−156767や特許番号2535866号、特許番号2556101号等が提案されている。特開昭56−156767では工具または部品の表面にチタン、ジルコニウム、ハフニウムまたはこれらの合金の炭化物、窒化物またはこれらに酸素を固溶させた化合物を被覆したものからなり、部品の表面に対して<220>の方向に強く配向し、{220}面からのX線回折ピークと2番目に強い回折ピークとの強度比が100:15以下であることを特徴とする高硬度物質被覆品が提案されている。また、特許番号2556101号ではX線回折における1番目のピーク高さが(200)面に現れ、2番目のピーク高さが(220)面に現れ、さらに3番目のピーク高さが(111)面に現れるピーク高さ分布を有するTiの炭化物を被覆したものが提案されており、また、この特許番号2556101号では従来のTiC層ではX線回折における最高のピーク高さが(200)面に現れ、同2番目が(111)面に、同3番目が(220)面に現れると記述されている。また、特開平2−159363、特開平5−287323、特開平5−295517では基体と接する第一層に(111)面の配向の強いTiの炭化物、窒化物、炭窒化物の膜あるいはB1型化合物を用いることを提案している。また、特開平8−281502では(200)面に対する(111)面の強度比が2〜60の周期律表4a、5a、6a族の炭化物、窒化物、炭酸化物、窒酸化物からなる硬質膜が提案されている。
【0005】上記のように従来の周期律表IVa、Va、VIa族金属の炭化物からなる非酸化膜、特にTiの炭化物層はX線回折時の最高ピークがいずれも(200)面や(220)面に現れ(311)面や(111)面の強度は低いのが特徴である。また、(111)面の強度が高い膜を用いる場合においても、基体と接する第一層の(111)面の強度が高いことが必須になっていたり、あるいは、(111)面と(200)面間のX線回折強度比のみを規定しその他の(220)面、(311)面等を考慮していないものである。また、これら従来例の多くはイオンプレーティング方法により硬質膜を成膜するものでありこの場合化学反応を用いて成膜するCVD方法により成膜した例は記載されていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の被覆工具における非酸化膜(硬質皮膜)の欠点を踏まえて、本発明が解決しようとする課題は等価X線回折強度PR(200)やPR(220)の値が小さい周期律表IVa、Va、VIa族金属の炭化物からなる非酸化膜、特にTiの炭化物層を被覆することにより、切削特性等の品質が安定した炭化チタン被覆工具を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者等は成膜条件を鋭意検討し、(200)面や(220)面の配向即ち等価X線回折強度PR(200)やPR(220)が小さい周期律表IVa、Va、VIa族金属の炭化物からなる非酸化膜、特にTiの炭化物層を被覆した工具の切削特性等が優れることを見出し、本発明に想到した。
【0008】すなわち本発明は、基体表面に周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタンの炭化物層の等価X線回折強度PR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311),PR(222)のうちPR(311)が最も大きいことを特徴とする炭化チタン被覆工具である。また、本発明は、基体表面に周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミニウムのうちの二種以上の多層皮膜を有しその多層皮膜の基体表面側から第二層以降の少なくとも一層がチタンの炭化物からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタンの炭化物層の等価X線回折強度PR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311),PR(222)のうちPR(111)が最も大きいことを特徴とする炭化チタン被覆工具である。また、前記チタンの炭化物層の下地がチタンの炭窒化物層であることを特徴とするものである。また、前記チタンの炭化物層の表面に酸化アルミニウム膜を被覆していることを特徴とするものであり、前記酸化アルミニウム膜の表面にチタンの窒化膜が形成されていることを特徴とするものである。また、周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種以上とFe、Ni、Co、W、Mo、Crのうちの少なくとも一種以上とよりなる超硬質合金を基体とすることを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図2は代表的な本発明品の一例を示すものであり、後述の実施例の条件により基体表面にTiNとTiCNを成膜した後、TiC層を成膜した炭化チタン被覆工具の皮膜部分を試料面にして2θ−θ走査法により測定したX線回折パターンを示したものである。図1は後に詳説するように図2のX線回折パターンから求めた各(hkl)面の等価X線回折強度PR(hkl)値を図示したものである。X線源にはCuのKα1(波長λ=1.5405A)を用いた。図1から本発明品のTiC層の等価X線回折強度はPR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちPR(311)あるいはPR(111)が最も大きく、(311)面あるいは(111)面の配向が最も強いことがわかる。
【0010】等価ピーク強度PR(hkl)はTiの炭化物層の(hkl)面からのX線ピーク強度を定量的に評価するために次式により定義したものである。ここでI(hkl)は(hkl)面による実測時のX線回折強度を表し、I0(hkl)はASTMファイル No.32−1383 (Powder Diffraction File Published by JCPDS International Center for Diffraction Data)に記載されているTiCのX線回折強度であり、配向が等方的である粉末粒子の(hkl)面からのX線回折強度を表している。表1はASTMファイル No.32−1383に記載されているTiCのX線回折強度I0(hkl)とd定数からX線源に上記CuKα1線を用いた時に得られる2θ値を計算したものをまとめたもので、等方的に配向しているTiC粉末粒子の2θ値とX線回折強度を表している。
【0011】
【表1】

【0012】本発明におけるPR(hkl)は、ASTMファイルに記載された等方粒子のX線ピーク強度に対するX線回折で実測した皮膜の(hkl)面からのX線回折ピーク強度の相対強度を示しており、PR(hkl)値が大きい程(hkl)面からのX線ピーク強度が他のピーク強度よりも強く、(hkl)面方向に測定物(皮膜)が配向していることを示す。
PR(hkl)={I(hkl)/I0(hkl)}/[Σ{I(hkl)/I0(hkl)}/5]但し、(hkl)=(111)、(200)、(220)、(311)、(222)
図1、図2等より、本発明の炭化チタン被覆工具におけるTiの炭化物層のPR(hkl)を測定すると後述の実施例で詳説するように、そのTiの炭化物層はPR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちPR(311)またはPR(111)が大きく、(311)面または(111)面の配向が最も強いことがわかる。
【0013】本発明における被覆方法には既知の成膜方法を適用することが可能である。例えば、通常の化学蒸着法(熱CVD)、プラズマを付加した化学蒸着法(PACVD)、イオンプレーティング法等を用いることができる。用途は切削工具に限るものではなく、Tiの炭化物膜を含む単層あるいは多層の硬質皮膜により被覆された耐摩耗材や金型、溶湯部品等でも良い。また酸化アルミニウム膜はκ型酸化アルミニウム単相、α型酸化アルミニウム単相に限るものではなく他の酸化物、例えばκ型酸化アルミニウムとα型酸化アルミニウムとの混合膜やκ型酸化アルミニウム、α型酸化アルミニウムとγ型酸化アルミニウム、θ型酸化アルミニウム、δ型酸化アルミニウム、χ型酸化アルミニウム等、他の酸化アルミニウムとの混合膜あるいは酸化アルミニウムと酸化ジルコニウム等他の酸化物との混合膜であっても同様の効果が得られる。
【0014】本発明においてTiの炭化物膜または酸化アルミニウム膜は必ずしも最外層である必要はなく、例えば更にその上に少なくとも一層のチタン化合物(例えばTiN層等)を被覆しても良い。
【0015】次に本発明による被覆工具を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に限定されるものでない。
【0016】(実施例1)WC72%,TiC8%,(Ta,Nb)C11%,Co9%(%はいずれも重量%を示す。)の組成よりなる切削工具用超硬基板をCVD炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりH2キャリヤーガスとTiCl4ガスとN2ガスとを原料ガスに用い0.3μm厚さのTiNを900℃でまず形成し、次に、H2キャリヤーガスとTiCl4ガスとCH3CNガスを原料ガスに用い6μm厚さのTiCN膜を900℃で成膜した後、950〜1020℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が4〜10のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で120分間流してTiC膜を成膜し本発明品(被覆工具)No.1〜3を作製した。作製した膜のX線回折を理学電気(株)製のX線回折装置(RU−300R)を用いて2θ−θ法により2θが20〜90°の範囲内で行った。X線源には上記CuKα1線のみを用い、Kα2線とノイズとは装置に内蔵されたソフトにより除去し、実施例1の一例を示す図2のX線回折結果を得た。図2と同様のX線回折パターンから求めた本発明品No.1〜3のTiC膜の各(hkl)面ピークのX線回折強度I(hkl)の測定値を表2の本発明品欄に、その各X線回折強度I(hkl)から式(1)により求めた等価X線強度比PR(hkl)値を表3のNo.1〜3にまとめた。図1は表3中のNo.1〜3にまとめた本発明品No.1〜3の等価X線強度比PR(hkl)値を図示したものである。
【0017】
【表2】

【0018】
【表3】

【0019】表3のNo.1〜3と図1より、本発明品はPR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちPR(111)あるいはPR(311)が最も大きく(111)面や(311)面の配向が最も強いことがわかる。なお、実測される2θ値は表1にまとめたASTMファイルに記載されている2θ値の前後で微妙に異なるため、図2等のX線回折パターンにおいてTiC(炭化チタン)のピークを同定するときは、2θ値とともに、その前後のWCのピーク、TiCNのピーク、TiNのピーク、κ-Al2O3のピーク、α-Al2O3のピーク等との位置関係も考慮して決定した。
【0020】(従来例1)Tiの炭化物膜の等価X線強度比PR(hkl)値の差異による炭化チタン膜被覆工具の切削特性への影響を明らかにするために、実施例1と同様にWC72%,TiC8%,(Ta,Nb)C11%,Co9%(%はいずれも重量%を示す。)の組成よりなる切削工具用超硬基板をCVD炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりH2キャリヤーガスとTiCl4ガスとN2ガスとを原料ガスに用い0.3μm厚さのTiNを900℃でまず形成し、次に、H2キャリヤーガスとTiCl4ガスとCH3CNガスを原料ガスに用い6μm厚さのTiCN膜を900℃で成膜した後、950〜1020℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が2〜3のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で120分間流してTiC膜を成膜し従来品(従来の被覆工具)No.4、5を作製した。作製した膜のX線回折パターンを実施例1と同様にして測定し得られた炭化チタン膜の各ピークの測定値I(hkl)を表2のNo.4、5に、等価X線強度比PR(hkl)値を表3のNo.4、5に各々示した。表3より、従来品No.4、5はPR(200)値やPR(220)値が最大であり、(200)面や(220)面の配向が強いことがわかる。
【0021】次に、実施例1および従来例1の条件で製作した切削工具(スローアウェイチップ)を用いて、以下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が0.4mm、クレーター摩耗が0.1mmのどちらかに達した時間を寿命と判断した。
被削材 FC25(HB230)
切削速度 180m/min送り 0.3mm/rev切り込み 1.5mm水溶性切削油使用この切削試験の結果を表4に示した。表4より、従来例1の条件で作製した従来品のスローアウェイチップNo.4、5はいずれもは20分以内の切削で寿命に達しているのに対して、実施例1の条件で作製した本発明によるスローアウェイチップのNo.1〜3の寿命はいずれも30〜40分間切削できる良好なもので、切削耐久特性が優れていることが判明した。また、表4において、切削寿命が35分以上のものはPR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちでPR(311)値が最も強く、次いでPR(111)値が強いことがわかった。
【0022】
【表4】

【0023】(実施例2)上記実施例1の手順で、化学蒸着法によりH2キャリヤーガスとTiCl4ガスとN2ガスとを原料ガスに用い0.3μm厚さのTiNを900℃でまず形成し、次に、H2キャリヤーガスとTiCl4ガスとCH3CNガスを原料ガスに用い6μm厚さのTiCN膜を900℃で成膜した後、950〜1020℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が4〜10のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で120分間流してTiC膜を成膜し、次いで、AlCl3ガスとH2ガス2l/分とCO2ガス100ml/分およびH2Sガス8ml/分とをCVD炉内に流し1010℃でκ型酸化アルミニウムを成膜した。その後、H2ガス4l/分とTiCl4ガス50ml/分とN2ガス1.3l/分を流し1010℃で窒化チタニウム膜を成膜し本発明品(被覆工具)No.21、22を作製した。作製した膜のX線回折パターンを実施例1と同様にして測定した実施例2の一例を示す図3のX線回折結果を得た。また、図3と同様のX線回折パターンから求めた本発明品No.21、22の炭化チタン膜の各ピークのX線回折強度I(hkl)の測定値を表5に、そのX線回折強度I(hkl)から式(1)により求めた等価X線強度比PR(hkl)値を表6にまとめた。表6より、本発明品はPR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちPR(111)あるいはPR(311)が最も大きく(111)面や(311)面の配向が最も強いことがわかる。
【0024】
【表5】

【0025】
【表6】

【0026】(従来例2)また、実施例2と同様の手順で、化学蒸着法によりH2キャリヤーガスとTiCl4ガスとN2ガスとを原料ガスに用い0.3μm厚さのTiNを900℃でまず形成し、次に、H2キャリヤーガスとTiCl4ガスとCH3CNガスを原料ガスに用い6μm厚さのTiCN膜を900℃で成膜した後、950〜1020℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が2〜3のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で120分間流してTiC膜を成膜し、次いで、AlCl3ガスとH2ガス2l/分とCO2ガス100ml/分およびH2Sガス8ml/分とをCVD炉内に流し1010℃でκ型酸化アルミニウムを成膜した。その後、H2ガス4l/分とTiCl4ガス50ml/分とN2ガス1.3l/分を流し1010℃で窒化チタニウム膜を成膜し従来品(従来の被覆工具)No.23、24を作製した。作製した膜のX線回折パターンを実施例2と同様にして測定し得られた炭化チタン膜の各ピークのX線回折強度の測定値I(hkl)とその測定値I(hkl)から求めたPR(hkl)を表5、表6のNo.23、24にまとめた。表6より、従来品23、24はPR(200)やPR(220)がPR(111)および/またはPR(311)よりも大きく、(200)面や(220)面の配向が強いことがわかる。
【0027】次に、実施例2および従来例2の条件で製作した切削工具(スローアウェイチップ)を用いて、以下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が0.4mm、クレーター摩耗が0.1mmのどちらかに達した時間を寿命と判断した。
被削材 S53C切削速度 250m/min送り 0.35mm/rev切り込み 2.0mm水溶性切削油無使用この切削試験の結果を表7に示した。表7より、従来例2の条件で作製した従来品No.23、24のスローアウェイチップは20分間以内の切削で寿命に達しているのに対して、実施例2の条件で作製した本発明によるスローアウェイチップNo.21、22の寿命はいずれも30〜40分間切削できる良好なもので、切削耐久特性が優れていることが判明した。
【0028】
【表7】

【0029】(実施例3)上記実施例1の手順で、化学蒸着法によりH2キャリヤーガスとTiCl4ガスとN2ガスとを原料ガスに用い0.3μm厚さのTiNを900℃でまず形成し、次に、H2キャリヤーガスとTiCl4ガスとCH3CNガスを原料ガスに用い8μm厚さのTiCN膜を900℃で成膜した後、950〜1020℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が3〜10のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で90分間流してTiC膜を成膜し、次いで、AlCl3ガスとH2ガス2l/分とCO2ガス100ml/分およびH2Sガス8ml/分とをCVD炉内に流し1020℃でα型酸化アルミニウムを成膜し本発明品(被覆工具)No.41、42を作製した。作製した膜のX線回折パターンを実施例1と同様にして測定して得た実施例3の一例を図4に示す。また、図4と同様のX線回折パターンから求めた本発明品No.41、42の炭化チタン膜の各ピークのX線回折強度I(hkl)の測定値を表8に、そのX線回折強度I(hkl)から式(1)により求めた等価X線強度比PR(hkl)値を表9のNo.41、42にまとめた。表9のNo.41、42より、本発明品No.41、42はPR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちPR(111)あるいはPR(311)が最も大きく(111)面や(311)面の配向が最も強いことがわかる。
【0030】(従来例3)また、実施例3と同様の手順で、化学蒸着法によりH2キャリヤーガスとTiCl4ガスとN2ガスとを原料ガスに用い0.3μm厚さのTiNを900℃でまず形成し、次に、H2キャリヤーガスとTiCl4ガスとCH3CNガスを原料ガスに用い8μm厚さのTiCN膜を900℃で成膜した後、950〜1020℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が2〜3のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で90分間流してTiC膜を成膜し、次いで、AlCl3ガスとH2ガス2l/分とCO2ガス100ml/分およびH2Sガス8ml/分とをCVD炉内に流し1020℃でα型酸化アルミニウムを成膜し従来品(従来の被覆工具)No.43、44を作製した。作製した膜のX線回折パターンを実施例3と同様にして測定し得られた炭化チタン膜の各ピークのX線回折強度の測定値Iとその測定値Iから求めたPR(hkl)値を表8、表9のNo.43、44にまとめた。表9のNo.43、44はPR(200)やPR(220)がPR(111)、PR(311)よりも高く(220)面や(200)面の配向が強いことがわかる。
【0031】
【表8】

【0032】
【表9】

【0033】次に、実施例3および従来例3の条件で製作した切削工具(スローアウェイチップ)を用いて、実施例1、従来例1と同様にしてFC25材を連続切削し、平均逃げ面摩耗量が0.4mm、クレーター摩耗が0.1mmのどちらかに達した時間を寿命と判断した。この切削試験の結果、従来例4の条件で作製した従来品No.43、44のスローアウェイチップは20分間の切削で寿命に達しているのに対して、実施例4の条件で作製した本発明によるスローアウェイチップNo.41、42の寿命はいずれも30〜40分間切削できる良好なもので、切削耐久特性が優れていることが判明した。またPR(311)が最も強い時に切削寿命が40分を越え特に切削耐久特性が優れることがわかった。
【0034】(実施例4)上記実施例1と同様にWC72%,TiC8%,(Ta,Nb)C11%,Co9%(%はいずれも重量%を示す。)の組成よりなる切削工具用超硬基板をCVD炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法により980℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が7のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で120分間流して2μm厚さのTiC膜を成膜した本発明品(被覆工具)を製作した。作製した膜のX線回折パターンを実施例1と同様にして測定し得られた一例を図5に示すとともに、図5と同様のX線回折パターンから求めた本発明品の炭化チタン膜の各ピークのX線回折強度Iの測定値を表10のNo.51に、そのX線回折強度Iから式(1)により求めた等価X線強度比PR(hkl)値を表11のNo.51にまとめた。表11より、本発明品No.51はPR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちPR(311)が大きく、PR(111)が略2番目相当であり、(311)面の配向が最も強いことがわかる。
【0035】
【表10】

【0036】
【表11】

【0037】(従来例4)上記実施例4と同一ロットの基板表面に、化学蒸着法により980℃でCH4/TiCl4ガスの容積比が3のTiCl4ガスとCH4ガスとH2キャリヤーガスとをトータル2,200ml/分で20分間流して2μm厚さのTiC膜を成膜した従来品(従来の被覆工具)No.52を製作した。作製した膜のX線回折パターンから求めた炭化チタン膜の各ピークのX線回折強度Iの測定値を表10のNo.52に、そのX線回折強度Iから式(1)により求めた等価X線強度比PR(hkl)値を表11のNo.52にまとめた。表11より、本従来品No.52はPR(200)がPR(111)、PR(220)、PR(311)、PR(222)よりも大きく(200)面の配向が強いことがわかる。
【0038】次に、実施例4および従来例4の条件で製作した切削工具(スローアウェイチップ)を用いて、実施例1、従来例1と同様にして連続切削し、平均逃げ面摩耗量が0.4mm、クレーター摩耗が0.1mmのどちらかに達した時間を寿命と判断した。この切削試験の結果、従来例4の条件で作製した従来品のスローアウェイチップNo.52は平均10分間の切削で寿命に達しているのに対して、実施例4の条件で作製した本発明によるチップNo.51の寿命は平均20分間切削でき、切削耐久特性が優れていることが判明した。
【0039】以上より、等価X線回折強度PR(111)、PR(200)、PR(220)、PR(311)、PR(222)のうちでPR(311)あるいはPR(111)が最大であるチタンの炭化物層を被覆することにより切削耐久特性に優れた炭化チタン被覆工具を得られることがわかる。本発明においてはTiの炭化膜の組成はTiCに限るものではなく微量(不可避)の添加物、不純物が含まれたものでも上記実施例と同様の作用効果が得られることは勿論である。また、下地膜はTiCNに限るものではなく、例えばTiN膜上にTiの炭化膜を成膜した場合も上記実施例と同様の作用効果が得られた。また、工具の形状はスローアウェイ型の切削工具に限るものではなく、他の形状例えばエンドミル形状等他の形状であっても同様の効果が得られ、ロール等の耐摩耗材においても同様の効果が確認された。
【0040】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、炭化チタン膜の密着性が良く、機械特性の優れた長寿命の炭化チタン被覆工具が実現でき、極めて有用なものである。




 

 


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