JP2015160270A - 超硬工具およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超硬工具1aは、超硬合金からなる基材2と、基材2上に形成され、3.0μm以上の厚さを有し、金属窒化物からなる保護膜3aと、を備える。保護膜3aは、金属窒化膜31aと、金属窒化膜32aと、金属窒化膜33aとを含む。金属窒化膜31aは、基材2上に形成され、0.5〜3.0μmの厚さを有し、基材2の線熱膨張係数よりも大きい線熱膨張係数を有する。金属窒化膜32aは、金属窒化膜31a上に形成され、0.5〜3.0μmの厚さを有し、金属窒化膜31aの線熱膨張係数よりも小さい線熱膨張係数を有する。金属窒化膜33aは、金属窒化膜32a上に形成され、0.5〜3.0μmの厚さを有し、金属窒化膜32aの線熱膨張係数よりも大きい線熱膨張係数を有する。
【選択図】図1
Description
以下、図面を参照し、本発明の第1の実施形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
以下、超硬工具1aの製造方法の一例を説明する。
本発明の第1の実施形態による超硬工具1aの効果を説明する。
上記第1の実施形態による超硬工具1aは、線熱膨張係数の関係において、β1がβ0よりも大きく、β2がβ1よりも小さく、β3がβ2よりも大きい保護膜3aを備えているが、図4に示すように、第2の実施形態による超硬工具1bは、この保護膜3aに代えて、β1がβ0よりも小さく、β2がβ1よりも大きく、β3がβ2よりも小さい保護膜3bを備えていてもよい。
スクラッチ試験法を用いて、各試料番号における密着力(単位:N)を評価した。より具体的には、ダイアモンド製の径0.2mm、先端角120degの先端針を用いて、保護膜と基材との界面における密着力の測定を行った。測定条件は、室温で、100N/分、10mm/分、最大荷重105Nとした。密着力の判定基準は、F≧80Nを満たすこととした。密着力の判定時点は、基材の表層が露出したことを光学顕微鏡で識別した時点、または先端針が異常機械振動(AE信号)を検知した時点とした。
ナノインデンターを用いて、各試料番号における保護膜のナノ硬度H(単位;GPa)を評価した。より具体的には、三角錐の形状を有するダイアモンド製バーコビッチ型の圧子を使用し、連続剛性方式(周波数;45Hz、振幅;2nm)により、圧子を保護膜の深さ1.0μmまで押し込む形式とした。測定条件は、室温で、最表層膜の表面から深さ0.5μmの範囲とした。ナノ硬度の判定基準は、H≧30GPaを満たすこととした。
表1に示すように、本発明の実施例のサンプルでは、密着力Fが80N以上であって、かつ、ナノ硬度Hが30GPa以上であり、密着力およびナノ硬度の条件を同時に満たした。
2:基材
3a、3b:保護膜
31a、31b:最下層の金属窒化膜
32a、32b:中間層の金属窒化膜
33a、33b:最表層の金属窒化膜
Claims (4)
- 超硬合金からなる基材と、
前記基材上に形成され、3.0μm以上の厚さを有し、金属窒化物からなる保護膜と、を備え、
前記保護膜は、
前記基材上に形成され、0.5〜3.0μmの厚さを有し、前記基材の線熱膨張係数よりも大きい又は小さい線熱膨張係数を有する第1の金属窒化膜と、
前記第1の金属窒化膜上に形成され、0.5〜3.0μmの厚さを有し、前記第1の金属窒化膜の線熱膨張係数よりも小さい又は大きい線熱膨張係数を有する第2の金属窒化膜と、
前記第2の金属窒化膜上に形成され、0.5〜3.0μmの厚さを有し、前記第2の金属窒化膜の線熱膨張係数よりも大きい又は小さい線熱膨張係数を有する第3の金属窒化膜と、を含む、超硬工具。 - 請求項1に記載の超硬工具であって、
前記第1の金属窒化膜は、TiN、TiAlN、AlN、CrN、ZrN、VN、及びNbNからなる群から選択される1種からなり、
前記第2の金属窒化膜は、前記群から選択される別の1種からなり、
前記第3の金属窒化膜は、前記群から選択されるさらに別の1種からなる、超硬工具。 - 超硬合金からなる基材上に、3.0μm以上の厚さを有し、金属窒化物からなる保護膜を形成する工程を備え、
前記工程は、
前記基材上に、0.5〜3.0μmの厚さを有し、前記基材の線熱膨張係数よりも大きい又は小さい線熱膨張係数を有する第1の金属窒化膜を形成する工程と、
前記第1の金属窒化膜上に、0.5〜3.0μmの厚さを有し、前記第1の金属窒化膜の線熱膨張係数よりも小さい又は大きい線熱膨張係数を有する第2の金属窒化膜を形成する工程と、
前記第2の金属窒化膜上に、0.5〜3.0μmの厚さを有し、前記第2の金属窒化膜の線熱膨張係数よりも大きい又は小さい線熱膨張係数を有する第3の金属窒化膜を形成する工程と、を含む、超硬工具の製造方法。 - 請求項3に記載の超硬工具の製造方法であって、
前記第1の金属窒化膜は、TiN、TiAlN、AlN、CrN、ZrN、VN、及びNbNからなる群から選択される1種からなり、
前記第2の金属窒化膜は、前記群から選択される別の1種からなり、
前記第3の金属窒化膜は、前記群から選択されるさらに別の1種からなる、超硬工具の製造方法。
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