超硬工具コーティングの特性と用途

超硬コーティングは主に切削工具に使用され、次のような特徴がある：

コーティングは、超硬合金の耐摩耗性を効果的に高め、被削材と工具表面の摩擦係数を低減し、切削抵抗を低減し、切削温度を低下させる。その結果、工具寿命を損なうことなく、切削速度を向上させることができる。

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コーティング工具は、チタン合金やオーステナイト系ステンレス鋼のような材料の加工には適さない。現在、表面被覆超硬合金は、主に中仕上げ加工や仕上げ加工に使用されている。コーティング技術の発展とプロセスの改善により、これらの合金の適用範囲はさらに拡大すると予想される。

異なるコーティング材料に基づく、 コーティング超硬工具 の4種類に分類される：

TiCコート・インサート；

コーティングの厚さ：5～7μm；
コーティング硬度HV 3200-3250；
特徴初めて登場したコーティングインサートである。コーティングの硬度が高く、基材への拡散性が良いため、コーティングと基材が強固に結合する。しかし、コーティングと基材との間で脱炭が起こり、これはコーティングの厚さとともに増加する。このため、曲げ強度が低下し、脆性が増し、切削時にチッピングが発生しやすくなる。

TiNコーティングインサート；

コーティングの厚さ：8～12μm；
コーティング硬度：TiCより低い；
特徴TiNコーティングはTiCコーティングに比べ硬度が低く、基材との結合力もTiCに劣る。TiNコーティングは良好な熱伝導性を示し、鉄系材料との摩擦係数が低いため、耐エッジ摩耗性が向上する。さらに、TiNコーティングは、コーティングと基材との間に形成される脆性相の影響を受けにくいため、TiCと比較してコーティングを厚くすることができる。

TiN-TiC複合コーティングインサート；

コーティングの厚さ：基板表面の最初の層はTiCで、厚さは約1μm、その後にTiN外層が続く。
特徴最初のTiC層の目的は、強固な結合を達成することである。その後、炭化物と窒化物が相互に浸透した複合皮膜が形成され、外層はTiNとなる。純粋なTiCコーティングと比較して、この複合コーティングの利点には、高い熱伝導性、耐接着摩耗性、基材との強固な結合などがある。言い換えれば、この複合コーティングは、TiNとTiCコーティングの両方の利点を兼ね備えている。

メタルセラミック（Al2O3）コーティングインサートとダブルコーティングインサート；

前者は超硬基材にAl2O3をコーティングするもので、後者はTiCコーティングされたチップにAl2O3をコーティングするものである。ダブルコーティングチップは、鋼や鋳鉄部品の加工に使用でき、切削速度は5～6.7m/s（300～400m/min）、工具寿命は900秒である。

上記の超硬チップをベースとしたコーティングでは、鋼を切削する場合にはK01を基材として使用し、鋳鉄部品を切削する場合にはK20を使用する。

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