(57)【要約】【課題】本発明は結合相と被膜を含むサーメットボディの切削工具インサートに関する。【解決手段】サーメットボディは、Ｃｏ及びＮｉの結合相と、ＣＶＤ−及びＭＹＣＶＤ−方法によって炭化物、窒化物または酸化物を単層として或いは複層及び交番層として堆積した被膜と、を含んでなる。この被膜は、インサートが単なるチップブレーカの有無に関らず、平らなすくい面を備え且つＣｏ結合相を有する場合、２１〜５０μｍの厚みを有し、或いはインサートがすくい面に対して１００〜３００μｍの幅で１０〜２５°の角度を備えるすくい面ランドと、Ｃｏ及びＮｉの結合相と、を備える場合、１０〜５０μｍの厚みを有する。サーメットボディは、５０ｖｏｌ％Ｔｉ基炭窒化物と、１５ｗｔ％未満６ｗｔ％を越えるＣｏ及び／またはＮｉの結合相とを含み、且つ前記サーメットボディは、３ｋｇの荷重で１６５０ＨＶ３を越えるＨＶ３のビッカース硬さで測定した硬さを備える。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ及び／またはＮｉの結合相と、ＣＶＤ及び／またはＭＴＣＶＤ方法により堆積した炭化物、窒化物または酸化物が単層、複層及び／または交番層として堆積した被膜と、を含んで成るサーメットボディを含む切削工具インサートであって、
前記サーメットボディが、５０ｖｏｌ％を超えるＴｉ基炭窒化物と、１５ｗｔ％未満、好ましく１３ｗｔ％未満、最も好ましくは１０ｗｔ％未満であるが、６ｗｔ％を超えるＣｏ及び／またはＮｉの結合相と、を含んでなり、
前記サーメットボディが、３ｋｇの荷重でビッカース硬さとして測定された硬さ１６５０を超えるＨＶ３、好ましくは１７５０を超えるＨＶ３、最も好ましくは１７７５を超えるＨＶ３を有し、且つ
前記被膜は、
−  前記インサートが、単なるチップブレーカの有無に関らず、平らなすくい面を備え且つＣｏ結合相を有する場合は、２１〜５０μｍ、好ましくは２５〜５０μｍ、さらに好ましくは３０〜５０μｍ、最も好ましくは３５〜５０μｍの厚みを有し、または
−  前記インサートが、すくい面に対して、１００〜３００μｍの幅で１０〜２５°の角度を備えるすくい面ランドと、Ｃｏ及び／またはＮｉの結合相と、を備える場合、１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜５０μｍ、さらに好ましくは２１〜５０μｍ、最も好ましくは３５〜５０μｍの厚みを有する、
ことを特徴とするサーメットボディを含む切削工具インサート。
【請求項２】
前記Ｔｉ基炭窒化物の相の粒子径が、０．５〜４μｍ、好ましくは１〜３μｍである請求項１に記載の切削工具インサート。
【請求項３】
前記被膜が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つ以上またはそれらの混合物の炭化物、炭窒化物、または炭素酸化窒化物の少なくとも１層と、アルミナ、好ましくはαアルミナの少なくとも１層と、を含んで成る請求項１または２に記載の切削工具インサート。
【請求項４】
４〜４４μｍ、好ましくは５〜２５μｍ、最も好ましくは１５〜２５μｍのＡｌ２Ｏ３の頂部層を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削工具インサート。
【請求項５】
前記被膜は、前記サーメットボディに隣接してなり、
６μｍを越え、好ましくは１０μｍを越え、最も好ましくは２０μｍを越えるが、４５μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満の第１の相が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つ以上またはそれらの混合物の炭化物、窒化物、炭窒化物含み、且つ
４μｍを越え、好ましくは５μｍを越え、最も好ましくは１５μｍを越えるが、４４μｍ未満、好ましくは２５μｍ未満を有する第２のαＡｌ２Ｏ３の層が、前記第１の層に隣接することを特徴とする請求項３に記載の切削工具インサート。
【請求項６】
前記第１の層が、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）を含んで成ることを特徴とする請求項５に記載の切削工具インサート。
【請求項７】
前記被膜は、
前記サーメットボディに隣接する第１の層であり、ＴｉまたはＺｒまたはＨｆの炭化物、窒化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物を含み、且つ６〜３０μｍ、好ましくは６〜１５μｍの厚みを有する第１の層、
５〜３０μｍ、好ましくは５〜５０μｍの厚みを有する前記第１の層に隣接するαアルミナ層、
前記アルミナ層に隣接する追加層であり、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つ以上金属またはそれらの混合物の炭化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物を含み、且つ５〜３０μｍ、好ましくは４〜１５μｍの厚みを有する追加層、及び
前記追加層に隣接し、５〜３０μｍ、好ましくは５〜１５μｍの厚みを有する追加αアルミナ層、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の切削工具インサート。
【請求項８】
２μｍを越えるＴｉＮの頂部層を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の切削工具インサート。
【請求項９】
薄い前記ＴｉＮの層が逃げ面上の最外層であり、且つすくい面上の最外層がＡｌ２Ｏ３であることを特徴とする請求項８に記載の切削工具インサート。
【請求項１０】
ノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）、可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）及び鼠鋳鉄（ＧＣＩ）のような鋳鉄加工部材を、３００ｍ／分を超え、好ましくは４００〜１０００ｍ／分、最も好ましくは６００〜９００ｍ／分の切削速度と、２〜８ｍｍの切り込み深さと、０．２〜０．７ｍｍ／回転で機械加工するための請求項１〜９に記載の被覆切削工具の用途。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）、可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）、及び鼠鋳鉄（ＧＣＩ）のような鋳鉄加工部材を高切削速度で機械加工するために特に有益な被覆切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーメット工具は、鋼の仕上げ作業において良好な結果を備えて使用されるが、それらの脆性のために、サーメット工具は、靭性の増加が要求される大きな切り込み深さと高送り速度での高生産性の機械加工作業においては使用されない。さらに、サーメット工具は、鋳鉄の機械加工に使用されず、特に、中加工作業から粗加工作業においては使用されない。
【０００３】
種々の等級の鋳鉄は、化学蒸着（ＣＶＤ）で被覆した超硬合金切削工具インサートを用いて機械加工される。また、鼠鋳鉄は、窒化珪素基のセラミック切削工具で機械加工される。しかしながら、セラミック工具は、高製造価格のために、高価である。したがって、セラミック工具を高価でない工具に交換可能であるならば、交換が望まれる。窒化珪素を基本とするようなセラミック工具は、鼠鋳鉄において十分機能するが、しかしながら、ノジュラー鋳鉄においては限られた工具寿命を示す。すなわち、従来の被覆超硬合金工具が、ノジュラー鋳鉄の領域において使用されている。
【０００４】
しかしながら、多くの機械加工工業界から、従来の被覆超硬合金で得られるものよりも高い生産性と長い工具寿命を備える工具の要求がある。
【０００５】
種々の形式の硬質ＣＶＤ層で被覆した超硬合金切削工具は、長年商業的に入手可能である。一般的に、このような工具被膜は、一つのＴｉ（Ｃ、Ｎ）及び一つのＡｌ２Ｏ３硬質層によって作られ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）は超硬合金に隣り合う最内層である。個々の層の厚みは、種々の切削作業と加工部材、例えば鋳鉄と種々の等級の鋼に適するために、注意深く選ばれる。被覆超硬合金工具インサートは、種々のタイプの鋼と鋳鉄の連続及び断続の切削作業に適用することができる。
【０００６】
米国特許第６，００７，９０９号は、Ｔｉ基炭窒化物サーメットボディ上にＣＶＤの１〜２０μｍの厚みの被膜を含む被覆切削工具を開示し、この工具は比較的浅い切り込み深さの仕上げ作業のような鋼の切削に使用される。この被膜は１００〜８００ｍＰＡの圧縮残留ひずみを備える必要がある。
【０００７】
米国特許第６，１８３，８４６号は、超硬合金またはサーメットの基材表面上に硬質被膜を有する被覆切削工具を開示する。この硬質被膜は、基材上に内層を、内層上に中間層を、及び中間層上に外層を含む。０．１〜５μｍの厚みを有する内層は、炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭素酸化窒化物(cardo-oxinitride)、またはＴｉのホウ素窒化物を含む。中間層は、５〜５０μｍの厚みを有するＡｌ２Ｏ３、または０．５〜２０μｍの厚みを有するＺｒＯ２を含む。５〜１００μｍの厚みを備える外側層は、炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭素酸化窒化物、またはＴｉのホウ素窒化物を含む。
【０００８】
ヨーロッパ特許出願第１６４３０１２−Ａ号は、被覆超硬合金切削工具で、８００〜１５００ｍ／分の切削速度、２〜４ｍｍの切り込み深さ、及び０．３〜０．７ｍｍ／回転で、金属加工部材の高速機械加工のための方法を開示する。この切削工具は、２５〜７５μｍの合計厚みの単層または複層としての被膜と、１６００ＨＶ３を超え、好ましくは１７００ＨＶ３を超える硬さを備える超硬合金ボディと、を含んで成る。最良の効果は、鼠鋳鉄の機械加工で達成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、したがって、ノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）及び可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）の高効率の切削において優れた切削工具インサートを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
厚い被膜とサーメットボディを含む切削工具インサートが、ノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）、可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）及び鼠鋳鉄（ＧＣＩ）のような種々の鋳鉄、好ましくはノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）及び可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）機械加工で、高効率の切削において優れているという驚くべきここと此処で判明した。被膜は公知で通常のＣＶＤ（化学蒸着）またはＭＴ−ＣＶＤ（中温化学蒸着）技術を用いて堆積される。
【００１１】
図２及び３において、ＡはＡｌ２Ｏ３であり、Ｂは結合及び遷移の層を含むＴｉ（Ｃ、Ｎ）層であり、Ｃはサーメットボディであり、且つＤはサーメットボディである。
本発明は、Ｃｏ及び／またはＮｉの結合相中にＴｉ基炭窒化物と、被膜とを含んでなるサーメットボディを備えた切削工具インサートに関し、この被膜は、単層または複層及び／または交番層として堆積し、炭化物、窒化物または酸化物または固溶体またはそれらの混合物であり、ＣＶＤ及び／またはＭＴＣＶＤ方法により堆積する。この被膜は、インサートが単なるチップブレーカの有無に関らず、Ｃｏ結合相を有する平らなすくい面を備える場合、２１〜５０μｍ、好ましくは２５〜５０μｍ、さらに好ましくは３０〜５０μｍ、最も好ましくは３５〜５０μｍの厚みを有し、或いは、インサートが、すくい面に対して、１００〜３００μｍの幅で１０〜２５°の角度ですくい面ランドと、Ｃｏ及び／またはＮｉの結合相と、を有する場合、１０〜５０μｍ、好ましくは１５〜５０μｍ、さらに好ましくは２１〜５０μｍ、最も好ましくは３５〜５０μｍの厚みを有する。
【００１２】
本発明のサーメットボディは、立方晶Ｔｉ基炭窒化物相上の５０ｖｏｌ％を越える従来のサーメットボディと、Ｃｏ及び／またはＮｉ、好ましくはＣｏの結合相と、ＷまたはＭｏの少なくとも１種を含む。このサーメットボディに存在できる追加的元素は、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｃｒのようなサーメット切削工具に従来使用されたそれらである。この結合相の含有量は、１５ｗｔ％未満、好ましくは１３ｗｔ％未満、最も好ましくは１０ｗｔ％未満であるが、６．０ｗｔ％を越える。Ｔｉを含む炭窒化物相の粒子径は、０．５〜４μｍ、好ましくは１〜３μｍである。サーメットボディは、１６５０ＨＶ３を超え、好ましくは１７５０ＨＶ３を超え、最も好ましくは１７７５ＨＶ３を超える硬さを有する。硬さＨＶ３は、３ｋｇの錘で測定したビッカース硬さを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
一つの実施態様において、被膜は、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種以上或いはそれらの混合物の炭化物、窒化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物の少なくとも１層と、いずれの組み合わせにおいてもアルミナ、好ましくはαアルミナの少なくとも１層を含んで成る。
【００１４】
一つの実施態様において、被膜は、６μｍを越え、好ましくは１０μｍを越え、最も好ましくは２０μｍを越えるが、４５μｍ未満、好ましくは３０μｍ未満の厚みであり、サーメットボディに隣接していて且つＴｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種以上或いはそれらの混合物の炭化物、窒化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物の少なくとも１層を含んでいる第１の層と、４μｍを越え、好ましくは５μｍを越え、最も好ましくは１５μｍを越えるが、４４μｍ未満、好ましくは２５μｍ未満の厚みであり且つ第１の層に隣接しているＡｌ２Ｏ３の第２の層とを含む。
【００１５】
さらに好ましい実施態様において、この被膜は、次の４つの層を含む。
−  サーメットボディに隣接していて、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種以上或いはそれらの混合物の炭化物、窒化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物を含んでいて、６〜３０μｍ、好ましくは６〜１５μｍの厚みを備える第１の層、
−  上記第１の層に隣接していて、５〜３０μｍ、好ましくは５〜１５μｍの厚みを備えるαアルミナの層、
−  上記アルミナ層に隣接していて、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの１種以上或いはそれらの混合物の炭化物、窒化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物を含くむ追加層或いはそれらの多層であって、３〜３０μｍ、好ましくは４〜１５μｍの厚みを有する追加層或いはそれらの多層、及び
−  上記追加層に隣接していて、３〜４０μｍ、好ましくは４〜２０μｍの厚みを有する追加αアルミナ層、好ましくは柱状晶の構造を備えたＴｉ（Ｃ、Ｎ）を含む上記第１の層及び／または上記追加層。
【００１６】
ここで使用される全ての厚みの値は、薄い従来の推移、及び結合相或いはＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）、Ｔｉ（Ｃ、Ｏ）、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ、Ｏ）及びＴｉ（Ｎ、Ｏ）のような頂部の表面層、及び／または接着を促進する層、及び／またはその後堆積される層の相制御、を含む。
【００１７】
サーメットボディの中にＮｉが存在する場合、このサーメットボディに近接したＴｉ（Ｃ、Ｏ）を含む薄い内層有することが適切であり、被膜へのＮｉの拡散を停止するために、２μｍ未満の厚みとする。
【００１８】
好ましくは頂部の層は、４〜４４μｍ、好ましくは５〜２５μｍの厚いＡｌ２Ｏ３−層、または２μｍを越える厚いＴｉＮ−層である。このＴｉＮ−層は、公知の技術によって機械的にすくい面から除去することができる。このような場合において、すくい面上のこの最外層は、Ａｌ２Ｏ３であり、且つ逃げ面上はＴｉＮである。ＴｉＮ−層の機械的除去は、硬質粒子を使用する吹き付け処理のような既知の方法によって実行される。
【００１９】
幾つかの特別な実施態様において、タングステン及び／またはモリブデンの硫化物の層のような摩擦を減少させる一つ以上の層が、最外層の層として添付される。
【００２０】
また、本発明は、ノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）、可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）及び鼠鋳鉄（ＧＣＩ）のような鋳鉄加工部材を、３００ｍ／分を超え、好ましくは４００〜１０００ｍ／分、最も好ましくは６００〜１０００ｍ／分の切削速度と、２〜８ｍｍの切り込み深さと、０．２〜０．７ｍｍ／回転で機械加工するため、上記にしたがう被覆切削工具インサートの用途に関する。切り込み深さの大きさは、切削インサートの大きさに関連して選択される。さらに小さなインサートに対しては、切り込み深さは、２〜４ｍｍであり、且つ大きなインサートに対しては２〜８ｍｍである。
【実施例】
【００２１】
実施例１
表１にしたがう化学組成を有するサーメトと超硬合金基材とのＡ〜Ｄが、粉末から従来の方法で製造され、この粉末は、ＩＳＯ標準のＣＮＭＡ１２０４１６  Ｔ０２０２０、ＣＮＭＡ１２０４１６−ＫＲ、ＣＮＭＡ１６０６１６  Ｔ０２５２０及びＣＮＭＡ１６０６１６−ＫＲにインサートの形に研削するかしないかに関係なく、混練と加圧成形と焼結がなされた。さらに、このインサートは、機械的な刃のホーニング処理を行った。
【００２２】
その後、このインサートは洗浄され、且つ既知の方法で被覆した。被膜組成と厚みは、表２に示される。Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）及びα−Ａｌ２Ｏ３を含んでなる２層または４層が、堆積された。Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）は、その層の柱状粒の組織が達成できるように堆積された。これは既知のＭＴ−ＣＶＤ（ＭＴ：中温、ＣＶＤ：化学気相蒸着）方法を用いて行い、他のガスのほかに、アセトニトリル、ＣＨ３ＣＮが窒素と炭素の源として使用された。頂部のアルミニウム層は、ＴｉＮ層で被覆された。
【００２３】
被覆工程の開始において、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）とＡｌ２Ｏ３との層の遷移領域で、且つＡｌ２Ｏ３被覆工程の最後に、従来の方法がさらに用いられた。これらの従来の方法は、２μｍを越える厚い遷移域、すなわち、ＴｉＮ、Ｔｉ（Ｃ、Ｏ）及び／またはＴｉ（Ｃ、Ｎ、Ｏ）の結合相または最外層の形成をもたらした。
【００２４】
この最外層の被膜は、２μｍを越える厚いＴｉＮの層であり、この層は、既知のＡｌ２Ｏ３粒子吹き付け技術によって、インサートのすくい面から機械的に除去される。すなわち、すくい面上の最外層はＡｌ２Ｏ３であり、且つ逃げ面ではＴｉＮである。さらにその上に、この吹き付け処理は、処理した面上に滑らかな表面形態をもたらす。
【００２５】
表１  基材グレードの化学組成、ｗｔ％
基材
グレード    Co    Cr    Ta      Nb    Ti    W     C     N     硬さ、HV(3kg)
Ａ          9.4   −    −      8.8   48.2  18.1  9.1   6.4       1800
Ｂ          12.9  −    18.3    −    40.1  15.5  7.7   5.5       1730
Ｃ          5.2   0.2   −      −    −    88.7  5.9   −        1775
Ｄ          17.9  −    −      9.9   42.2  16.2  5.7   8.1       1575
【００２６】
表２  層の化学組成と厚み
被膜Ｎｏ    CVD層*      CVDα     CVD           CVDα    合計厚み***
Ti(C,N)**   Al2O3     Ti(C,N)**     Al2O3
μｍ        μｍ      μｍ          μｍ      μｍ
１          7.5         11.1      7.6           9.0       35.2
２          24.0        6.0       −            −        30.0
３          10.0        20.4      −            −        30.4
４          40.5        6.1       −            −        46.6
５          8.0         7.0       −            −        15.0
＊−基材に最も近いＣＶＤ層
＊＊−結合相と遷移層、ＴｉＮ、ＴｉＣｏの厚みの含むＴｉ（Ｃ、Ｎ）の層
＊＊＊−Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）及びＡｌ２Ｏ３の層、結合層、遷移層及び頂部層を含む合計被膜厚み
【００２７】
実施例２
２００μｍの幅とすくい面に対して２０°の角度を有するすくい面ランドと、３０μｍのホーニング加工の刃（被覆していないインサート上で測定した場合）と、を備えていて、且つＡ／１、Ａ／２、Ａ／３、Ａ／４、Ａ５、Ｂ５、Ｃ／２、Ｃ／３、Ｄ５と設定される基材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと被膜１、２、３、４、５とを備えている、型式ＣＮＭＡ１２０４１６  Ｔ０２０２０のインサートは、切削試験、すなわち、鋳物肌を含むノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）の４枚の盤のパッケージより成る外面の旋削加工作業でなされた。この盤は、２５０ｍｍの直径を有し、それらは、繰返し工程によって１２０ｍｍの直径に機械加工された。３２枚の盤のパッケージの機械加工後の切れ刃の逃げ面摩耗の幅が測定された。また、参照例としては、商業的に入手可能であり同一形状のＳｉ３Ｎ４セラミックインサートを用いた。
【００２８】
機械加工資料
加工部材    ：ＳＳ０７２７、ノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）
作業の様式  ：外面の旋削作業
切削速度    ：６００ｍ／分
切り込み深さ：３ｍｍ
送り        ：０．３５ｍｍ／回転
冷却剤      ：乾式操作
【００２９】
結果
インサート        盤パッケージＮｏ．    摩耗（Ｖｂ−ｍｍ）    コメント    
Ａ／１、本発明    ３２                  ０．２７              均一摩耗
Ａ／２、本発明    ３２                  ０．３０              均一摩耗
Ａ／３、本発明    ３２                  ０．３７              均一摩耗
Ａ／４、本発明    ３２                  ０．２３              均一摩耗
Ａ／５、本発明    ３２                  ０．４３              均一摩耗
Ｂ／１、本発明    ３２                  ０．４６              均一摩耗
Ｃ／２、従来例    ３２                  ０．６６              不均一摩耗
Ｃ／３、従来例    １７                  ０．５５              チッピング
Ｄ／５、比較例    １２                  ０．７５              塑性変形
Ｓｉ３Ｎ４セラ    ２０                  ０．８２              不均一摩耗
ミック、従来例
【００３０】
実施例３
実施例３は、実施例２のそれと同じ方法で製造されたインサートＡ／３、Ａ／４、Ｃ／３、Ｄ５で実施された。このインサートの形状は、ＣＮＭＡ１２０４１６−ＫＲであり、４０μｍのホーニング加工した（被覆していないインサート上で測定した場合）刃を備えた平らなすくい面を有する。切削試験は、２５０ｍｍの直径を有する４枚の盤のパッケージを含む鼠鋳鉄の外面旋削作業を含み、繰返し工程によって１２０ｍｍの直径に機械加工された。３２枚の盤のパッケージの機械加工後の切れ刃の逃げ面摩耗の幅が測定された。また、参照例としては、商業的に入手可能であり同一形状のＳｉ３Ｎ４セラミックインサートを用いた。
【００３１】
切削資料
加工部材    ：ＳＳ０１２５、鼠鋳鉄（ＧＣＩ）
作業の様式  ：外面の旋削作業
切削速度    ：８５０ｍ／分
切り込み深さ：３ｍｍ
送り        ：０．３５ｍｍ／回転
冷却剤      ：乾式操作
【００３２】
結果
インサート        盤パッケージＮｏ．    摩耗（Ｖｂ−ｍｍ）    コメント    
Ａ／３、本発明    ３２                  ０．４０              均一摩耗
Ａ／４、本発明    ３２                  ０．２６              均一摩耗
Ｃ／３、従来例    ２５                  ０．６１              不均一摩耗
Ｄ／５、比較例    ８                    ０．８０              塑性変形
Ｓｉ３Ｎ４セラ    ３２                  ０．２３              均一摩耗
ミック、従来例
【００３３】
実施例４は、実施例２のそれと同じ方法で製造された且つ同じ形状を備えるインサートＡ／２、Ａ／３、Ａ／４、Ｃ／３、Ｂ５、Ｄ５で実施された。切削試験は、２５０ｍｍの直径を有する４枚の盤のパッケーを含む可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）の外面旋削作業を含み、繰返し工程によって１２０ｍｍの直径に機械加工された。３２枚の盤のパッケージの機械加工後の切れ刃の逃げ面摩耗の幅が測定された。
【００３４】
切削資料
加工部材    ：可鍛黒鉛鋳鉄（ＣＧＩ）
作業の様式  ：外面の旋削作業
切削速度    ：７００ｍ／分
切り込み深さ：３ｍｍ
送り        ：０．３５ｍｍ／回転
冷却剤      ：乾式操作
【００３５】
結果
インサート        盤パッケージＮｏ．    摩耗（Ｖｂ−ｍｍ）    コメント    
Ａ／２、本発明    ３２                  ０．３２              均一摩耗
Ａ／３、本発明    ３２                  ０．３９              均一摩耗
Ａ／４、本発明    ３２                  ０．２９              均一摩耗
Ｂ／５、本発明    ３２                  ０．４８              均一摩耗
Ｃ／３、従来例    ２３                  ０．６０              不均一摩耗
Ｄ／５、比較例    １０                  ０．７０              塑性変形
【００３６】
実施例５
２５０μｍの幅とすくい面に対して２０°の角度を有するすくい面ランドと、３０μｍのホーニング加工の刃（被覆していないインサート上で測定した場合）と、を備えていて、且つＡ／２、Ａ／３、Ａ／４、Ａ５、Ｂ５、Ｃ／２、Ｄ５と設定される基材Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄと被膜１、２、３、４、５とを備えている、型式ＣＮＭＡ１６０６１６  Ｔ０２５２０のインサートは、切削試験、すなわち、鋳物肌を含むノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）の４枚の盤のパッケージより成る外面の旋削加工作業でなされた。この盤は、２５０ｍｍの直径を有し、それらは、繰返し工程によって１２０ｍｍの直径に機械加工された。４８枚の盤のパッケージの機械加工後の切れ刃の逃げ面摩耗の幅が測定された。また、参照例としては、商業的に入手可能であり同一形状のＳｉ３Ｎ４セラミックインサートを用いた。
【００３７】
機械加工資料
加工部材    ：ＳＳ０７２７、ノジュラー鋳鉄（ＮＣＩ）
作業の様式  ：外面の旋削作業
切削速度    ：６００ｍ／分
切り込み深さ：６ｍｍ
送り        ：０．４０ｍｍ／回転
冷却剤      ：乾式操作
【００３８】
結果
インサート        盤パッケージＮｏ．    摩耗（Ｖｂ−ｍｍ）    コメント    
Ａ／２、本発明    ４８                  ０．３２              均一摩耗
Ａ／３、本発明    ４８                  ０．３６              均一摩耗
Ａ／４、本発明    ４８                  ０．２６              均一摩耗
Ａ／５、本発明    ４８                  ０．４２              均一摩耗
Ｂ／５、本発明    ４８                  ０．４５              均一摩耗
Ｃ／２、従来例    ４８                  ０．６６              不均一摩耗
Ｄ／５、比較例    ２２                  ０．８０              塑性変形
Ｓｉ３Ｎ４セラ    １８                  ０．７４              不均一摩耗
ミック、従来例
【００３９】
実施例２〜５から、サーメットボディ中のＣｏ含有量が（Ｄ／５）のようにあまりにも多い場合、切削作業の際に切れ刃の塑性変形が生じ、工具の性のマイナスの影響を及ぼすことが明白である。
【００４０】
実施例２のＷＣ−Ｃｏ基超硬合金ボディに被膜を備えるインサートのＣ／３（従来例）で観察されたチッピング（切欠け）は、暇苦衷に存在するＣＶＤ冷却クラックに関連すると思われる。このような割れは、加工部材と超硬合金との間の早期の反応で生じる被膜の剥離に関連して、局部的クラックを引き起こす場合がある。ＣＶＤ冷却クラックは、サーメットボディ上の被膜には存在しない。
【００４１】
また、実施例２〜４から、サーメットボディ上の薄いＣＶＤ被膜に比較してサーメットボディ上の厚いＣＶＤ被膜は、切削工具の耐摩耗性を増加させることが明白である。
【００４２】
既知のサーメットの脆性にもかかわらず、厚いＣＶＤ被膜が強い刃形状を備えるサーメットボディに使用できること、すなわち、刃の破損無しに大きな切り込み深さと高生産性の機械加工作業において工具の耐摩耗性を改良できること、は驚くべきことである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の被膜から得られた横断面におけるインサートの刃を示す。
【図２】図２は、本発明の被膜及び隣接するサーメットボディを拡大図で示す。
【図３】図３は、本発明のサーメットボディの顕微鏡組織を拡大図で示す。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ    Ａｌ２Ｏ３
Ｂ    結合及び遷移の層を含むＴｉ（Ｃ、Ｎ）層
Ｃ    サーメットボディ
Ｄ    サーメットボディ
【図１】
2007237391.tif 000002
【図２】
2007237391.tif 000003
【図３】
2007237391.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月24日(2007.5.24)
【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】
Ｃｏ及び／またはＮｉの結合相と、化学蒸着法及び中温化学蒸着法の少なくとも一つにより堆積した炭化物、窒化物または酸化物が単層、複層及び交番層の少なくとも一つとして堆積した被膜と、を含んで成るサーメットボディを含む切削工具インサートであって、
前記サーメットボディが、５０ｖｏｌ％を超えるＴｉ基炭窒化物と、１５ｗｔ％未満であるが、６ｗｔ％を超えるＣｏ及びＮｉの少なくとも一つの結合相と、を含んでなり、
前記サーメットボディが、３ｋｇの荷重でビッカース硬さとして測定された硬さ１６５０を超えるＨＶ３を有し、且つ
前記被膜は、
−  前記インサートが、単なるチップブレーカの有無に関らず、平らなすくい面を備え且つＣｏ結合相を有する場合は、２１〜５０μｍの厚みを有し、または
−  前記インサートが、すくい面に対して、１００〜３００μｍの幅で１０〜２５°の角度を備えるすくい面ランドと、Ｃｏ及びＮｉの少なくとも一つの結合相と、を備える場合、１０〜５０μｍの厚みを有する、
ことを特徴とするサーメットボディを含む切削工具インサート。
【請求項２】
前記Ｔｉ基炭窒化物の相の粒子径が、０．５〜４μｍである請求項１に記載の切削工具インサート。
【請求項３】
前記被膜が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つ以上またはそれらの混合物の炭化物、炭窒化物、または炭素酸化窒化物の少なくとも１層と、アルミナ層の少なくとも１層と、を含んで成る請求項１または２に記載の切削工具インサート。
【請求項４】
４〜４４μｍのＡｌ２Ｏ３の頂部層を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の切削工具インサート。
【請求項５】
前記被膜は、前記サーメットボディに隣接してなり、
６μｍを超えるが、４５μｍ未満の第１の相が、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つ以上またはそれらの混合物の炭化物、窒化物、炭窒化物含み、且つ
４μｍを超えるが、４４μｍ未満を有する第２のαＡｌ２Ｏ３の層が、前記第１の層に隣接することを特徴とする請求項３に記載の切削工具インサート。
【請求項６】
前記第１の層が、Ｔｉ（Ｃ、Ｎ）を含んで成ることを特徴とする請求項５に記載の切削工具インサート。
【請求項７】
前記被膜は、
前記サーメットボディに隣接する第１の層であり、ＴｉまたはＺｒまたはＨｆの炭化物、窒化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物を含み、且つ６〜３０μｍの厚みを有する第１の層、
５〜３０μｍの厚みを有する前記第１の層に隣接するαアルミナ層、
前記アルミナ層に隣接する追加層であり、Ｔｉ、Ｚｒ及びＨｆの一つ以上金属またはそれらの混合物の炭化物、炭窒化物または炭素酸化窒化物を含み、且つ５〜３０μｍの厚みを有する追加層、及び
前記追加層に隣接し、５〜３０μｍの厚みを有する追加αアルミナ層、
を含むことを特徴とする請求項５に記載の切削工具インサート。
【請求項８】
２μｍを超えるＴｉＮの頂部層を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の切削工具インサート。
【請求項９】
薄い前記ＴｉＮの層が逃げ面上の最外層であり、且つすくい面上の最外層がＡｌ２Ｏ３であることを特徴とする請求項８に記載の切削工具インサート。
【請求項１０】
ノジュラー鋳鉄、可鍛黒鉛鋳鉄及び鼠鋳鉄のような鋳鉄加工部材を、３００〜１０００ｍ／分の切削速度と、２〜８ｍｍの切り込み深さと、０．２〜０．７ｍｍ／回転で機械加工するための請求項１〜９に記載の被覆切削工具。