(57)【要約】【課題】本発明は、一般鋼材料における靭性を必要とする短穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性を有する被覆された切削インサートとその製造方法に関する。【解決手段】前記インサートは、基板と被膜を含む。基板はＷＣ、８〜１１重量％のＣｏ及び０．２〜０．５重量％のＣｒから成り、平均ＷＣ結晶粒径は０．５〜１．５μｍであり、ＣＷ比は０．８０〜０．９０である。被膜は、−厚み１．５μｍ未満の第１の（最も内側の）ＴｉＣｘＮｙＯｚ層、−柱状結晶粒を伴う厚み１〜８μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層、−厚み０．５〜５μｍのきめの細かい結晶粒κ−Ａｌ2Ｏ3層、及び、−厚み１μｍ未満のさらなるＴｉＣｘＮｙＯｚ層、を含み、且つ、すくい面において、最も外側のＴｉＣｘＮｙＯｚ層及びＡｌ２Ｏ３層は全面的にまたは部分的に欠如している。【選択図】図１
2008207317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般鋼において靭性を必要とする短い穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性を備える基材及び被膜を含んで成る超硬合金インサートにおいて、
前記基材が、０．５〜１．５μｍの平均粒子径を有するＷＣ、８〜１１重量％のＣｏ、好ましくは９．５〜１０．５重量％のＣｏ、及び０．２〜０．５重量％のＣｒを含み、且つコバルト結合剤相が０．８０〜０．９０のＣＷ比を有し、且つ
前記被膜が、
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．２、最も好ましくはｙ＞０．８及びｚ＝０であり、且つ０．５μｍ未満の粒径の等軸結晶粒と、１．５μｍ未満、好ましくは０．１μｍ超の合計厚みと、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの第１の最も内側の層、
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｚ＝０、ｘ＞０．３及びｙ＞０．３、最も好ましくはｘ＞０．５であり、且つ１．８μｍ、好ましくは２〜７μｍ、最も好ましくは６μｍ未満の厚みと、柱状結晶粒と、５μｍ未満、好ましくは０．１〜２μｍの平均直径と、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの層、
−  基本的に０．５〜５μｍ、好ましくは０．５〜２μｍの厚みを備えるκ−相からなり、結晶粒径約０．５〜２μｍの平滑できめの細かい粒径のＡｌ２Ｏ３層、及び
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．３であり、厚み１μｍ未満、好ましくは厚み０．１〜０．５μｍのさらなるＴｉＣｘＮｙＯｚ層、
を含み、且つ、
すくい面において、最も外側のＴｉＣｘＮｙＯｚ層及びＡｌ２Ｏ３層が、エッジラインに対し垂直な方向で内向きに１００μｍのところとエッジラインの間のすくい面表面積の少なくとも８０％にわたり全面的または部分的に欠如していることを特徴とする基材及び被膜を含んで成る超硬合金インサート。
【請求項２】
すくい面の第２のＴｉＣｘＮｙＯｚ層が、０〜２５００ＭＰａ、好ましくは５００〜１５００ＭＰａの圧縮応力状態を有することを特徴とする、請求項１に記載の超硬合金インサート。
【請求項３】
一般鋼において靭性を必要とする短い穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性を備える被覆された超硬合金インサートの製造方法において、
焼結インサート内で０．８０〜０．９０のＣＷ比を得るため、プレス加工剤を含む粉末及びスラリーの純タングステン粉末の少量添加物を、湿式ブラスティングし、スラリーを粉末まで乾燥させ、圧密し、且つ焼結することにより、０．５〜１．５μｍの平均結晶粒径をもつＷＣ、８〜１１重量％のＣｏ、好ましくは９．５〜１０．５重量％のＣｏ、及び０．２〜０．５重量％のＣｒを含む超硬合金の基材を提供すること、及び
従来の焼結後処理の後に、
−  既知のＣＶＤ方法を用いて、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｙ＞ｘかつｚ＜０．２、最も好ましくはｙ＞０．８、ｚ＝０であり、且つ０．５μｍ未満の粒径の等軸結晶粒と、１．５μｍ未満、好ましくは０．１μｍ超の合計厚みと、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの第１の最内側層、
−  ７００〜９００℃の温度範囲内で前記層を形成するため炭素と窒素との供給源としてアセトニトリルと好ましくはＭＴＣＶＤ技術を用いて、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｚ＝０、ｘ＞０．３かつｙ＞０．３、最も好ましくはｘ＞０．５であり、且つ１．８μｍ、好ましくは２〜７μｍ、最も好ましくは６μｍ未満の厚みと、柱状結晶粒と、５μｍ未満、好ましくは０．１〜２μｍの平均直径と、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの層、
−  既知のＣＶＤ方法を用いた、基本的に０．５〜５μｍ、好ましくは０．５〜２μｍの厚みを備えるκ−相から成る平滑できめの細かい結晶粒径約０．５〜２μｍのＡｌ２Ｏ３層、
−  既知のＣＶＤ方法を用いた、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．３であり、且つ厚み１μｍ未満、好ましくは０．１〜０．５μｍのさらなるＴｉＣｘＮｙＯｚ層、
を含む被膜を堆積させること、及び
−  きめの細かい４００〜１５０メッシュのアルミナ粉末で、被覆された表面を湿式ブラスティングすることにより、エッジラインに対し垂直な方向で内向きに１００μｍのところとエッジラインの間のすくい面表面積の少なくとも８０％上で最も外側のＴｉＣｘＮｙＯｚ層及びＡｌ２Ｏ３層を全面的にまたは部分的に除去すること、
を特徴とする被覆された超硬合金インサートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般鋼材料における靭性を必要とする短穴加工向けに特に有用であるＣＶＤ被覆された切削工具インサートに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属における穴加工は、一般に長穴加工と短穴加工の２つの型式に分けられる。短穴加工というのは一般に、ドリル直径の最高３〜５倍の深さまでの穴加工を意味する。
【０００３】
長穴加工は、優れた切屑形成、潤滑、冷却及び切屑輸送に多くのことが要求される。これは、ドリルロッドに締結され上述の要求を満たす特殊設計の穴加工ヘッドを伴う特別に開発された穴加工方式を通して達成される。
【０００４】
短穴加工では、これらの要求は比較的低く、硬質超硬合金から成るか或いは硬質工具鋼として形成されているかまたは工具鋼から成り、共に必要とされる切削エッジを形成するような形で設置された超硬合金の一定数の切削インサートが具備されている単純ならせんドリルの使用が可能になっている。ヘッドの中心には、時として高靭性品質等級のインサートが使用され、周辺では、より耐磨耗性の高いものが使用される。切削インサートは、ろう付けされるか機械的に挟持される。
【０００５】
インサートは、通常、耐摩耗性被膜で被覆される。２つの被覆技術すなわち、物理的気相成長法（ＰＶＤ）及び化学気相堆積法（ＣＶＤ）が支配的である。
【０００６】
国際公開第２００６／０８０８８８号は、低合金及びステンレス鋼における靭性を必要とする短穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性をもつＰＶＤ被覆された切削インサートを開示している。インサートは、基材及び被膜を含む。基材は、アーク蒸発技術により堆積される多結晶非反復的形状のＴｉＮ＋Ｔｉ1−ｘＡｌｘＮの薄層状多層構造の被膜を伴う、０．５〜１．５μｍの平均ＷＣ結晶粒径をもつＷＣ、８〜１１重量％のＣｏ及び０．２〜０．５重量％のＣｒで構成されている。
【０００７】
国際公開第２００６／０８０８８９号は、高速及び中程度の送り速度で鋼において短穴加工するためのＣＶＤ被覆された切削インサートを開示している。超硬合金は、ＷＣ、２〜１０重量％のＣｏ及び４〜１２重量％のＩＶａ、ＶａまたはＶＩａ群からの金属の立方晶系炭化物を内含する。Ｃｏ結合剤相は０．７５〜０．９０というＣＷ比で、Ｗと高度に合金化されている。前記インサートは、富化された結合剤相及び、基本的に立方晶系炭化物を含まない厚み２０μｍ未満の表面領域を有する。インサートのエッジから中心へ向かう方向でエッジを基本的に二等分する線に沿って、結合剤相含有率は、バルク組成に達するまで基本的に単調に増大する。体積％で表わしたエッジにおける結合剤相含有率は、バルクの結合剤相含有率の０．６５〜０．７５倍である。結合剤相欠乏の深さは１００〜３００μｍである。
【０００８】
欧州特許出願第Ａ−１６５５３９０号は、湿式条件下でのフライス加工のために特に有用であるＣＶＤ被覆されたインサートを開示している。インサートは、低含有率の立方晶系炭化物を伴うＷＣ−Ｃｏ超硬合金の基材、及び柱状結晶粒をもつＴｉＣｘＮｙの内部層とそれに続くκ−Ａｌ２Ｏ３層及びＴｉＮ最上層を内含する被膜を特徴としている。
【０００９】
ＰＶＤ被覆は、耐摩耗性のみならず靭性をも改善する。ＣＶＤ被覆は、ＰＶＤ被覆に比べて優れた耐磨耗性を示すが、靭性特性は劣っている。その結果、ＣＶＤ被覆されたインサートは、耐摩耗性に関して高い要求がある作業において使用されるのが最も一般的であり、ＰＶＤ被覆されたインサートは、靭性要求度の高い作業において使用されるのが最も一般的である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、鋼内における靭性を必要とする短穴加工向けに有用であるＣＶＤ被覆された切削工具インサートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従って、ここでは、一般に鋼の靭性を必要とする短穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性を有する基材及び被膜を含んで成る超硬合金インサートにおいて、前記基材がＷＣ、及び８〜１１重量％のＣｏ、好ましくは９．５〜１０．５重量％のＣｏ及び０．２〜０．５重量％のＣｒを含むインサートが提供されている。ＷＣ粒子は、０．５〜１．５μｍの平均粒子径を有する。
【００１２】
コバルト結合剤相は、Ｗとかなり高度に合金化されている。結合剤相内の含有量は、
ＣＷ比＝磁性Ｃｏ％／Ｃｏ重量％
として表わされ、ここで磁性Ｃｏ％というのは、磁性Ｃｏの重量百分率であり、Ｃｏ重量％というのは、超硬合金中のＣＯの重量百分率である。ＣＷ値は、Ｃｏ結合剤相中のＷ含有率の一関数である。約１のＣＷ値は、結合剤相中の低いＷ含有率に対応し、約０．７５〜０．８のＣＷ値は結合剤相中の高いＷ含有率に対応する。本発明に従ったインサート内のＣＷ比は０．８０〜０．９０となる。
【００１３】
被膜は、
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｙ＞ｘかつｚ＜０．２、最も好ましくはｙ＞０．８及びｚ＝０であり、且つ０．５μｍ未満の粒径の等軸結晶粒と、１．５μｍ未満、好ましくは０．１μｍ超の合計厚みと、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの第１の層（最も内側）、
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｚ＝０、ｘ＞０．３及びｙ＞０．３、最も好ましくはｘ＞０．５であり、且つ１．８μｍ、好ましくは２〜７μｍ、最も好ましくは６μｍ未満の厚みと、柱状結晶粒と、５μｍ未満、好ましくは０．１〜２μｍの平均直径と、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの層、
−  基本的にκ相から成る平滑できめの細かい結晶粒径０．５〜２μｍのＡｌ２Ｏ３層、を含む。ただし前記層は、ＸＲＤ測定により決定される通り、少量つまり１〜３体積％のθまたはα相を含有し得る。前記Ａｌ2Ｏ3層は、０．５〜５μｍ、好ましくは０．５〜２μｍ、最も好ましくは０．５〜１．５μｍの厚みを有する。Ａｌ２Ｏ３層の後には、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｙ＞ｘ及びｚ＜０．３、最も好ましくはｙ＞０．８であり、且つ厚み１μｍ未満、好ましくは０．１〜０．５μｍのさらなるＴｉＣｘＮｙＯｚ層が続く。最も外側のＴｉＣｘＮｙＯｚ層及びＡｌ２Ｏ３層は、エッジラインに対し垂直な方向で内向きに１００μｍのところとエッジラインの間のすくい面表面積の８０％にわたり全面的または部分的に除去されている。
【００１４】
さらに、すくい面における第２のＴｉＣｘＮｙＯｚ層は、０〜２５００ＭＰａ、好ましくは５００〜１５００ＭＰａの圧縮応力状態にあるべきである。
【００１５】
本発明は同様に、一般鋼及びステンレス鋼における靭性を必要とする短穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性をもつ被覆された超硬合金インサートの製造方法にも関する。前記超硬合金は、ＷＯ及び８〜１１重量％のＣｏ、好ましくは９．５〜１０．５重量％のＣｏ及び０．２〜０．５重量％のＣｒを含む。ＷＣ結晶粒は０．５〜１．５μｍの平均結晶粒径を有する。原料粉末は、０．８０〜０．９０という焼結インサート内のＣＷ比を得るべく少量のカーボンブラックまたは純粋タングステン粉末の添加物、プレス加工剤と共にスラリーを形成するように湿式フライス加工される。湿式フライス加工の後、前記スラリーは粉末まで乾燥され、圧密され焼結される。従来の焼結後処理の後、
−  既知のＣＶＤ方法を用いた、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｙ＞ｘかつｚ＜０．２、最も好ましくはｙ＞０．８、ｚ＝０であり、且つ０．５μｍ未満の粒径の等軸結晶粒と、１．５μｍ未満、好ましくは０．１μｍ超の合計厚みと、を備えるＴｉＣｘＮｙＯｚの第１の最内側層、
−  ７００〜９００℃の温度範囲内で層を形成するため炭素及び窒素供給源としてアセトニトリルを用いる好ましくはＭＴＣＶＤ技術を用いて、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、好ましくはｚ＝０、ｘ＞０．３かつｙ＞０．３、最も好ましくはｘ＞０．５であり、且つ１．８μｍ、好ましくは２〜７μｍ、最も好ましくは６μｍ未満の厚みと、柱状結晶粒と、５μｍ未満、好ましくは０．１〜２μｍの平均直径と、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの層であり、しかしながら、正確な条件は或る程度、使用される機器の設計に左右される。
−  基本的にκ−Ａｌ2Ｏ3から成る平滑なＡｌ2Ｏ3層が、本明細書にその全体が参考として内含されている例えば欧州特許出願第Ａ−５２３０２１号の中で開示されているような既知の条件の下で堆積されている。Ａｌ2Ｏ3層は、０．５〜５μｍ、好ましくは０．５〜２μｍ、最も好ましくは０．５〜１．５μｍの厚みを有する。既知のＣＶＤ法を用いて、１μｍ未満、好ましくは０．１〜０．５μｍの厚みのさらなるＴｉＣｘＮｙＯｚ層が堆積される。すくい面最上ＴｉＣｘＮｙＯｚ層及びＡｌ2Ｏ3層の全面的または部分的除去は、きめの細かい（４００〜１５０メッシュ）のアルミナ粉末での被覆された表面の湿式サンドブラスティングにより得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施例１
ＷＣ＋１０重量％のＣｏ、０．３９重量％のＣｒという組成及び１．０μｍという平均ＷＣ結晶粒径及び０．８６のＣＷ比をもつ超硬合金で作られたインサートを、０．５μｍの等軸ＴｉＣ０．０５Ｎ０．９５層（０．０５という推定Ｃ／Ｎ比に対応する高い窒素含有率をもつ）とそれに続く柱状結晶粒を伴う厚み４μｍのＴｉＣ０．５４Ｎ０．４６層で、ＭＴＣＶＤ技術、８８５〜８５０℃の温度そして炭素／窒素供給源としてのＣＨ３ＣＮを用いて被覆した。同じ被覆サイクル中の後続段階において、欧州特許出願第Ａ−５２３０２１号の中で開示されているように０．４％のＨ２Ｓドーパント濃度及び９７０℃の温度を用いて、厚み１．０μｍのＡｌ２Ｏ３層を堆積させた。０．３μｍのＴｉＮ層を既知のＣＶＤ技術に従って上面に堆積させた。ＸＲＤ測定は、Ａｌ２Ｏ３層が１００％κ相で構成されていることを示した。
【００１７】
実施例２
実施例１からのインサートを、２．２バールのサンドブラスティング圧力での湿式サンドブラスティングによって処理した。サンドブラスティング処理の結果として、すくい面における全ての最上ＴｉＮ層及びＡｌ２Ｏ３層の一部分が除去された。エッジラインに対し垂直な方向で内向き１００μｍのところ及びエッジラインにおけるすくい面部域で、アルミナの大部分がなくなっており、その結果として、この表面積の８０％超で第２のＴｉＣ０５４Ｎ０．４６層が露出された。クリアランス面において、最上ＴｉＮ層の大部分がなお無傷であった。
【００１８】
第２のＴｉＣ０．５４Ｎ０．４６層内の応力状態を、Ｘ線回析を用いて測定した。すくい面において、被膜は−８００〜−９４０ＭＰａの圧縮応力を有する。クリアランス面では、応力状態は＋９００ＭＰａの引張応力であった。
【００１９】
この実施例及び後続の実施例における第２のＴｉＣ０．５４Ｎ０．４６層の応力状態を評価するための方法は、I.C.Noyan、J.B.Cohen、「回析による残留応力測定及び解釈」、Springer-Verlag、New York、１９８７年（ｐ１１７〜１３０）によって記述されている通りの周知のｓｉｎ２ψ方法に従ったものであった。応力評価は、レーザービデオ位置調整、Ｅｕｌｅｒ１／４クレードル、Ｘ線源としての回転陽極（Ｃｕκα−放射線）及び部域検出器（Ｈｉ−ｓｔａｒ）の備わったＸ線回析計Bruker D8 Discover−ＧＡＤＤＳ上のψ−幾何を使用することにより、実施された。ビームを集束するためには０．５ｍｍの粒径のコリメータを使用した。ゴニオメータ設定値２θ＝１２６°、ω＝６３°及びΦ＝０°、９０°、１８０°、２７０°を用いてＴｉＣｘＮｙ（４２２）反射についての分析を実施した。０°〜７０°の間の８つのψ傾斜を各々のΦ角度について実施した。ヤング率、Ｅ＝４８０ＧＰａ及びポワソン比Ｖ＝０．２０という定数でBruker AXSからのソフトウェアDIFFRACPIUSStress３２ｖ．１．０４を使用し、Pseudo-Voigt-Fit関数を用いて反射を位置特定して、残留応力を評価するために、ｓｉｎ２Ψ方法を用いた。２軸応力状態を確認し、残留応力値として平均値を使用した。
【００２０】
実施例３
実施例１からのインサートを、それぞれ２．４及び２．６バールのサンドブラスティング圧力で処理した。その結果として、すくい面上のアルミナ層の大部分が除去された。
【００２１】
第２のＴｉＣ０．５４Ｎ０．４６層内の応力状態をＸ線回析を用いて測定した。すくい面において、前記層は以下の圧縮応力を有していた：
２．４バール        −１８４０ＭＰａ
２．６バール        −２４００ＭＰａ
クリアランス面での応力状態は引張応力であった：
２．４バール        ＋８５０ＭＰa
２．６バール        ＋８６０ＭＰa。
【００２２】
エッジラインにおけるいくつかの小さなドット（エッジ半径未満）を別にして、露出された第２のＴｉＣ０．５４Ｎ０．４６層は、無傷であった。この実施例は、第２のＴｉＣ０．５４Ｎ０．４６層上への大きな損傷なく、高い圧縮応力を結果としてもたらす高いサンドブラスティング圧力を加えることが可能であることを示している。
【００２３】
実施例４
実施例１からのインサートを、エッジラインのブラシがけにより処理した。この処理は、例えば米国特許第５，８６１，２１０号に開示される通りエッジラインにおける最上ＴｉＣｘＮｙＯｚ層の除去と同時に平滑なエッジの生成という結果をもたらした。
【００２４】
実施例５
実施例２のインサートを試験し、短穴加工作業におけるSandvik商用品質等級ＧＣ４０４４製のインサートと比較した。試験したインサートは、ドリルヘッドの周囲で機械的に挟持した。中央では、Sandvik商用グレートＧＣ１０４４を使用した。
工具寿命基準：クレータ摩耗、可塑変形、側面摩耗または割れ＞０．２５ｍｍ
材料：低合金鋼ＳＳ２５４１−０３、２８５ＨＢ
エマルジョン：Blasocut ＢＣ２５、８％
作業：貫通穴、４５ｍｍ
Ａ            Ｂ            Ｃ
切削速度：２００ｍ／分、１８０ｍ／分、１６０ｍ／分
送り速度：０．１２ｍｍ／回転、０．１３ｍｍ／回転、０．１５ｍｍ／回転
ドリル：直径１５ｍｍ、３×Ｄ
インサート様式：Coro Drill ８８０−０２０２Ｗ０５Ｈ−Ｐ、ＧＲ
【００２５】
結果：可塑変形及び側面耐摩耗性に関し、工具寿命に驚くほど顕著な差異が見られた。本発明に従ったインサートは、上記参照に比べてはるかに改善された側面耐摩耗性を示した。
工具寿命における穴加工済み長さ：
Ａ            Ｂ                Ｃ
本発明のインサート：  ２０メートル    ２０メートル超    ２２メートル
参照のインサート：    １３メートル    １３メートル      １５メートル
後工具破損      後工具破損        後工具破損
【００２６】
実施例６
実施例２のインサートを試験し、短穴加工作業におけるSandvik商用品質等級ＧＣ４０４４製のインサートと比較した。試験したインサートは、ドリルヘッドの周囲で機械的に挟持した。中央では、Sandvik商用品質等級１０４４を使用した。
工具寿命基準：クレータ摩耗、可塑変形、側面摩耗または割れ＞０．２５ｍｍ
材料：低合金鋼ＳＳ２５４１−０３、２８５ＨＢ
エマルジョン：Blasocut ＢＣ２５、８％
作業：貫通穴、４８ｍｍ
Ａ                  Ｂ
切削速度：１７０ｍ／分          １９５ｍ／分
送り速度：０．１５ｍｍ／回転    ０．１３ｍｍ／回転
ドリル：直径１８ｍｍ、３×Ｄ
インサート様式：Coro Drill ８８０−０３０３Ｗ０６Ｈ−Ｐ、結晶粒
【００２７】
結果：可塑変形及び側面耐摩耗性に関し、工具寿命に驚くほど顕著な差異が見られた。本発明に従ったインサートは、上記参照に比べてはるかに改善された側面耐摩耗性を示した。
工具寿命における穴加工済み長さ：      Ａ                    Ｂ
本発明のインサート：              ２５メートル超        １９メートル
参照のインサート  ：        １４メートル後工具破損      １３メートル後工具破損
【００２８】
実施例７
実施例２のインサートを試験し、短穴加工作業におけるSandvik商用品質等級４０４４製のインサートと比較した。試験したインサートは、ドリルヘッドの周囲で機械的に挟持した。中央では、Sandvik商用品質等級ＧＣ１０４４を使用した。
工具寿命基準：クレータ摩耗、可塑変形、側面摩耗または割れ＞０．２５ｍｍ
材料：ステンレス鋼ＳＳ２３４３、１６０ＨＢ
エマルジョン：Blasocut ＢＣ２５、８％
作業：貫通穴、４０ｍｍ
Ａ                  Ｂ                  Ｃ
切削速度：２４０ｍ／分        ２２０ｍ／分        ２００ｍ／分
送り速度：０．１０ｍｍ／回転  ０．１０ｍｍ／回転  ０．１１ｍｍ／回転
ドリル：直径１５ｍｍ、３×Ｄ
インサート様式：Coro Drill ８８０−０２０２Ｗ０５Ｈ−Ｐ、ＬＭ
【００２９】
結果：可塑変形及び側面耐摩耗性に関し、工具寿命に驚くほど顕著な差異が見られた。本発明に従ったインサートは、上記参照に比べてはるかに改善された側面耐摩耗性を示した。
工具寿命における穴加工済み長さ：  Ａ            Ｂ              Ｃ
本発明のインサート：              １０メートル  １６メートル超  １６メートル
参照のインサート：                ５メートル    ７メートル        ９メートル
後工具破損    後工具破損        後工具破損
【００３０】
実施例８
実施例２のインサートを試験し、短穴加工作業における靭性に関してSandvik商用品質等級４０２４製のインサートと比較した。試験したインサートは、ドリルヘッドの周囲で機械的に挟持した。中央では、Sandvik商用品質等級１０４４を使用した。
工具寿命基準：クレータ摩耗、可塑変形、側面摩耗または割れ＞０．２５ｍｍ
材料：ステンレス鋼ＳＳ２３４３、１６０ＨＢ
エマルジョン：Blasocut ＢＣ２５、８％
作業：貫通穴、５０ｍｍ
切削速度：１８０ｍ／分
送り速度：０．１３ｍｍ／回転
ドリル：直径１８ｍｍ、３×Ｄ
インサート様式：CoroDrill ８８０−０３０３Ｗ０６Ｈ−Ｐ、ＬＭ
【００３１】
結果：靭性挙動における改善が見られた。本発明に従ったインサートは、引用例のインサートに比べてはるかに改善された靭性を示した。
工具寿命における穴加工済み長さ
本発明のインサート：２０メートル超
引用例のインサート：１７メートル後工具破損
【００３２】
実施例９
実施例２及び実施例４のインサートを試験し、短穴加工作業における靭性に関してSandvik商用品質等級４０２４製のインサートと比較した。試験したインサートは、ドリルヘッドの周囲で機械的に挟持した。中央では、Sandvik商用品質等級１０４４を使用した。
工具寿命基準：クレータ摩耗、可塑変形、側面摩耗または割れ＞０．２５ｍｍ
材料：低合金鋼ＳＳ２５４１−０３、２８５ＨＢ
エマルジョン：Blasocut ＢＣ２５、８％
作業：貫通穴、４５ｍｍ
切削速度：２４０ｍ／分
送り速度：０．１０ｍｍ／回転
ドリル：直径１５ｍｍ、３×Ｄ
インサート様式：CoroDrill ８８０−０２０２Ｗ０５Ｈ−Ｐ、ＧＲ
【００３３】
結果：靭性挙動の著しい差異が見られた。実施例４のインサートは、インサートの半分に貫入する大きな亀裂とそれに隣接するエッジ破壊の発生のため破損したが一方実施例２のインサートでは側面摩耗の制御が得られた。
工具寿命における穴加工済み長さ：
本発明のインサート：２０メートル
引用例のインサート：９メートル後工具破損
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】最上層（金の）がクリアランス面（Ａ）で無傷であり、一方すくい面（Ｂ）ではそれが全面的に除去されていることを示す光学顕微鏡写真である。
【図２】エッジ（Ｃ）近くの区域におけるアルミナ層（暗色コントラスト）の除去に起因して第２のＴｉＣｘＮｙＯｚ層（明色コントラスト）が露出されていることを示すＳＥＭ後方散乱電子顕微鏡写真である。
【図３】第２のＴｉＣｘＮｙＯｚ層がすくい面の大部分において露出されていることを示す、後方散乱電子を用いたＳＥＭ顕微鏡写真である。
【図１】
2008207317.tif 000003
【図２】
2008207317.tif 000004
【図３】
2008207317.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年5月28日(2008.5.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般鋼において靭性を必要とする短い穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性を備える基材及び被膜を含んで成る超硬合金インサートにおいて、
前記基材が、０．５〜１．５μｍの平均粒子径を有するＷＣ、８〜１１重量％のＣｏ、及び０．２〜０．５重量％のＣｒを含み、且つコバルト結合剤相が０．８０〜０．９０のＣＷ比を有し、且つ
前記被膜が、
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、且つ０．５μｍ未満の粒径の等軸結晶粒と、１．５μｍ未満の合計厚みと、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの第１の最も内側の層、
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、且つ１〜８μｍの厚みと、柱状結晶粒と、５μｍ未満の平均直径と、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの層、
−  基本的に０．５〜５μｍの厚みを備えるκ−相からなり、結晶粒径約０．５〜２μｍの平滑できめの細かい粒径のＡｌ２Ｏ３層、及び
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、厚み１μｍ未満のさらなるＴｉＣｘＮｙＯｚ層、
を含み、且つ、
すくい面において、最も外側のＴｉＣｘＮｙＯｚ層及びＡｌ２Ｏ３層が、エッジラインに対し垂直な方向で内向きに１００μｍのところとエッジラインの間のすくい面表面積の少なくとも８０％にわたり全面的または部分的に欠如していることを特徴とする基材及び被膜を含んで成る超硬合金インサート。
【請求項２】
すくい面の第２のＴｉＣｘＮｙＯｚ層が、５００〜２５００ＭＰａの圧縮応力状態を有することを特徴とする、請求項１に記載の超硬合金インサート。
【請求項３】
一般鋼において靭性を必要とする短い穴加工向けに特に有用である優れた靭性特性を備える被覆された超硬合金インサートの製造方法において、
焼結インサート内で０．８０〜０．９０のＣＷ比を得るため、プレス加工剤を含む粉末及びスラリーの純タングステン粉末の少量添加物を、湿式ブラスティングし、スラリーを粉末まで乾燥させ、圧密し、且つ焼結することにより、０．５〜１．５μｍの平均結晶粒径をもつＷＣ、８〜１１重量％のＣｏ、及び０．２〜０．５重量％のＣｒを含む超硬合金の基材を提供すること、及び
従来の焼結後処理の後に、
−  既知のＣＶＤ方法を用いて、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、且つ０．５μｍ未満の粒径の等軸結晶粒と、１．５μｍ未満の合計厚みと、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの第１の最内側層、
−  ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、且つ１．８μｍの厚みと、柱状結晶粒と、５μｍ未満の平均直径と、を有するＴｉＣｘＮｙＯｚの層、
−  既知のＣＶＤ方法を用いた、基本的に０．５〜５μｍの厚みを備えるκ−相から成る平滑できめの細かい結晶粒径約０．５〜２μｍのＡｌ２Ｏ３層、
−  既知のＣＶＤ方法を用いた、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であり、且つ厚み１μｍ未満のさらなるＴｉＣｘＮｙＯｚ層、
を含む被膜を堆積させること、及び
−  きめの細かい４００〜１５０メッシュのアルミナ粉末で、被覆された表面を湿式ブラスティングすることにより、エッジラインに対し垂直な方向で内向きに１００μｍのところとエッジラインの間のすくい面表面積の少なくとも８０％上で最も外側のＴｉＣｘＮｙＯｚ層及びＡｌ２Ｏ３層を全面的にまたは部分的に除去すること、
を特徴とする被覆された超硬合金インサートの製造方法。
【外国語明細書】
2008207317000001.pdf