JP2545144B2 - 表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の製造方法 - Google Patents
表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の製造方法Info
- Publication number
- JP2545144B2 JP2545144B2 JP1337307A JP33730789A JP2545144B2 JP 2545144 B2 JP2545144 B2 JP 2545144B2 JP 1337307 A JP1337307 A JP 1337307A JP 33730789 A JP33730789 A JP 33730789A JP 2545144 B2 JP2545144 B2 JP 2545144B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- coated
- film
- gas
- evaporation source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、表面被覆超硬合金の製造方法及び表面被覆
鋼材の製造方法に関し、特に、耐摩耗性に優れた被膜に
よって被覆された表面被覆超硬合金の製造方法及び耐摩
耗性に優れた被膜によって被覆された表面被覆鋼材の製
造方法に関する。
鋼材の製造方法に関し、特に、耐摩耗性に優れた被膜に
よって被覆された表面被覆超硬合金の製造方法及び耐摩
耗性に優れた被膜によって被覆された表面被覆鋼材の製
造方法に関する。
（従来の技術） Ti、Zr、Hf、Ｖ、Nb、Ta、Cr、Mo、Ｗの炭化物、窒化
物、酸化物の一種またはそれ以上の混合物もしくは固溶
体を主として鉄属金属で結合したいわゆる超硬合金を母
材として、表面に母材より耐摩耗性に富むTi、Zr、Hfの
炭化物、窒化物、炭窒化物を数μｍの厚さに被覆したい
わゆるコーティングチップは、母材の靱性と、表面被覆
層の耐摩耗性を兼ね備えており、切削工具としては、従
来の超硬合金より優れた切削性能を有することは広く知
られた事実である。
物、酸化物の一種またはそれ以上の混合物もしくは固溶
体を主として鉄属金属で結合したいわゆる超硬合金を母
材として、表面に母材より耐摩耗性に富むTi、Zr、Hfの
炭化物、窒化物、炭窒化物を数μｍの厚さに被覆したい
わゆるコーティングチップは、母材の靱性と、表面被覆
層の耐摩耗性を兼ね備えており、切削工具としては、従
来の超硬合金より優れた切削性能を有することは広く知
られた事実である。
しかし、切削材及び切削方法の進歩にともなって更に
高性能、長寿命化を目的に改良された切削工具が要望さ
れている。
高性能、長寿命化を目的に改良された切削工具が要望さ
れている。
これらの要求に対して、最近、炭化物及び窒化物の単
層膜を用いるのではなく、材料の特徴を活かした使い方
がなされている。例えば、TiC被覆は、硬度が高いこと
から耐フランク摩耗はあるが、耐クレータ摩耗に対して
劣る欠点がある。また、TiN被膜は、硬度が低いことか
ら耐フランク摩耗に対して劣るが、化学的安定性が大き
いことから耐クレータ摩耗に優れている。おのおのの特
徴を活かすため、TiC＋TiN＋Ti（C,N）等の多層膜、複
合被膜のコーティング材料が開発され、市場に出回って
いる。更に、コーティング材料としては高温において安
定なものが要求され、TiC被膜の上にAl2O3をコーティン
グしたチップもある。TiN被膜は物理蒸着、化学蒸着の
両方で行われているが、多層膜、Al2O3のコーティング
は化学蒸着で行われている。
層膜を用いるのではなく、材料の特徴を活かした使い方
がなされている。例えば、TiC被覆は、硬度が高いこと
から耐フランク摩耗はあるが、耐クレータ摩耗に対して
劣る欠点がある。また、TiN被膜は、硬度が低いことか
ら耐フランク摩耗に対して劣るが、化学的安定性が大き
いことから耐クレータ摩耗に優れている。おのおのの特
徴を活かすため、TiC＋TiN＋Ti（C,N）等の多層膜、複
合被膜のコーティング材料が開発され、市場に出回って
いる。更に、コーティング材料としては高温において安
定なものが要求され、TiC被膜の上にAl2O3をコーティン
グしたチップもある。TiN被膜は物理蒸着、化学蒸着の
両方で行われているが、多層膜、Al2O3のコーティング
は化学蒸着で行われている。
一方、超硬合金を母材とするものではなく、鋼材を母
材とした切削工具に関しては、そのような鋼材にセラミ
ック被覆を施した切削工具は、母材の靱性と被膜の耐摩
耗性とにより寿命が著しく向上する。高速度工具鋼、熱
間加工用工具、または冷間加工用工具等においては、PV
D法、特にイオンプレーティング法により鋼材に窒化チ
タン（TiN）被膜を被覆を形成した物がこの種の硬質被
膜として普及している。
材とした切削工具に関しては、そのような鋼材にセラミ
ック被覆を施した切削工具は、母材の靱性と被膜の耐摩
耗性とにより寿命が著しく向上する。高速度工具鋼、熱
間加工用工具、または冷間加工用工具等においては、PV
D法、特にイオンプレーティング法により鋼材に窒化チ
タン（TiN）被膜を被覆を形成した物がこの種の硬質被
膜として普及している。
このような加工技術の分野においても、作業の省力
化、能率化の要請により高速送り、深切込み等による重
切削加工の必要性がますます高くなってきている。
化、能率化の要請により高速送り、深切込み等による重
切削加工の必要性がますます高くなってきている。
（発明が解決しようとする課題） 前者の表面被覆超硬合金の欠点に関して説明すると、
刃先の鋭い超硬合金は、化学蒸着で被覆すると、刃先に
被膜が厚く付き切削特性を劣化させる原因となる。ま
た、化学蒸着によるコーティングでは超硬合金チップと
被覆界面に密着力を低下させるη相を作り易いため、η
相の析出を抑える組成のチップを用いる必要がある。さ
らには、化学蒸着で多層膜、Al2O3をコーティングする
には多数の種類のガスを用いるため、ガス管理、ガス制
御が複雑なものとなる。
刃先の鋭い超硬合金は、化学蒸着で被覆すると、刃先に
被膜が厚く付き切削特性を劣化させる原因となる。ま
た、化学蒸着によるコーティングでは超硬合金チップと
被覆界面に密着力を低下させるη相を作り易いため、η
相の析出を抑える組成のチップを用いる必要がある。さ
らには、化学蒸着で多層膜、Al2O3をコーティングする
には多数の種類のガスを用いるため、ガス管理、ガス制
御が複雑なものとなる。
そこで、刃先の鋭い超硬合金に対するコーティングに
はプロセスが簡単で低温製膜可能なイオンプレーティン
グ法が用いられている。この方法では、TiN膜を被覆し
ているが、従来の膜ではより厳しい切削条件に耐えられ
なくなってきている。
はプロセスが簡単で低温製膜可能なイオンプレーティン
グ法が用いられている。この方法では、TiN膜を被覆し
ているが、従来の膜ではより厳しい切削条件に耐えられ
なくなってきている。
また、後者の表面被覆鋼材の欠点に関して説明する
と、重切削では、加工時の衝撃が大きくなり、これまで
のTiN被覆の場合、耐摩耗性等の工具としての性能は不
十分なものになってしまうという問題があった。
と、重切削では、加工時の衝撃が大きくなり、これまで
のTiN被覆の場合、耐摩耗性等の工具としての性能は不
十分なものになってしまうという問題があった。
したがって、本発明の目的は、TiN被膜を製膜するイ
オンプレーティング法を改良して、前述の欠点を解消し
た、表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の
製造方法、を提供することにある。
オンプレーティング法を改良して、前述の欠点を解消し
た、表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の
製造方法、を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 前述の目的を達成するために、本発明は、金属チタン
を蒸発源とし、窒素ガス、アンモニアガスまたはこれら
の混合ガスを反応ガスとして、真空アークの放電型のイ
オンプレーティング法により基盤の超硬合金上に窒化物
被膜を形成する方法において、蒸発源に供給する電流を
80A以上とし、上記超硬合金に−200V〜−800Vのバイア
ス電圧を印加し、製膜温度を450℃以上に維持し、上記
反応ガスの圧力を10×10-3Torr以上にして行うことを特
徴とする表面被覆超硬合金の製造方法、を採用するもの
である。
を蒸発源とし、窒素ガス、アンモニアガスまたはこれら
の混合ガスを反応ガスとして、真空アークの放電型のイ
オンプレーティング法により基盤の超硬合金上に窒化物
被膜を形成する方法において、蒸発源に供給する電流を
80A以上とし、上記超硬合金に−200V〜−800Vのバイア
ス電圧を印加し、製膜温度を450℃以上に維持し、上記
反応ガスの圧力を10×10-3Torr以上にして行うことを特
徴とする表面被覆超硬合金の製造方法、を採用するもの
である。
イオンプレーティング法を前述の製膜条件下で行う
と、JIS Z8701に規定されるXYZ表色系で0.47≦ｘ≦0.4
9、0.34≦ｙ≦0.36に入る色を有するB1型構造を持つチ
タンの窒化物で被覆された表面被覆超硬合金が得られ
る。なお、この膜の膜厚は、0.2〜20μｍが望ましい。
と、JIS Z8701に規定されるXYZ表色系で0.47≦ｘ≦0.4
9、0.34≦ｙ≦0.36に入る色を有するB1型構造を持つチ
タンの窒化物で被覆された表面被覆超硬合金が得られ
る。なお、この膜の膜厚は、0.2〜20μｍが望ましい。
本発明は、また、金属チタンを蒸発源とし、窒素ガ
ス、アンモニアガスまたはこれらの混合ガスを反応ガス
として、真空アーク放電型のイオンプレーティング法に
より基盤の鋼材上に窒化物被膜を形成する方法におい
て、蒸発源に供給する電流を80A〜150Aとし、上記鋼材
に−200V〜−800Vのバイアス電圧を印加し、製膜温度を
450℃〜550℃に維持し、上記反応ガスの圧力を10×10-3
Torr以上にして行うことを特徴とする表面被覆鋼材の製
造方法、を採用するものである。
ス、アンモニアガスまたはこれらの混合ガスを反応ガス
として、真空アーク放電型のイオンプレーティング法に
より基盤の鋼材上に窒化物被膜を形成する方法におい
て、蒸発源に供給する電流を80A〜150Aとし、上記鋼材
に−200V〜−800Vのバイアス電圧を印加し、製膜温度を
450℃〜550℃に維持し、上記反応ガスの圧力を10×10-3
Torr以上にして行うことを特徴とする表面被覆鋼材の製
造方法、を採用するものである。
イオンプレーティング法を前述の製膜条件下で行う
と、JIS Z8701に規定されるXYZ表色系で0.47≦ｘ≦0.4
9、0.34≦ｙ≦0.36に入る色を有するB1型構造を持つチ
タンの窒化物で被覆された表面被覆鋼材が得られる。な
お、この膜の膜厚は、0.2〜20μｍが望ましい。
と、JIS Z8701に規定されるXYZ表色系で0.47≦ｘ≦0.4
9、0.34≦ｙ≦0.36に入る色を有するB1型構造を持つチ
タンの窒化物で被覆された表面被覆鋼材が得られる。な
お、この膜の膜厚は、0.2〜20μｍが望ましい。
（作用） 本発明は、超硬合金または鋼材を母材としてイオンプ
レーテング法によりTiN被膜をそれらの母材の上に製膜
するのであるが、金属チタンを蒸発源とし、窒素ガス、
アンモニアガスまたはこれらの混合ガスを反応ガスとし
て用いる真空アーク放電型のイオンプレーティング法に
おいて、特定をパラメータ（供給電流、バイアス電圧、
製膜温度、反応ガスの圧力）を或る特定の製膜条件の範
囲に設定して、被膜の格子欠陥等の微小な欠陥を減少さ
せるものである。
レーテング法によりTiN被膜をそれらの母材の上に製膜
するのであるが、金属チタンを蒸発源とし、窒素ガス、
アンモニアガスまたはこれらの混合ガスを反応ガスとし
て用いる真空アーク放電型のイオンプレーティング法に
おいて、特定をパラメータ（供給電流、バイアス電圧、
製膜温度、反応ガスの圧力）を或る特定の製膜条件の範
囲に設定して、被膜の格子欠陥等の微小な欠陥を減少さ
せるものである。
（実施例） 次に、図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明
する。
する。
第１図は、本発明に用いたイオンプレーテング装置の
概略図であり、第２図は、XYZ表色系を示す図であり、
第３図は、超硬チップを用いた切削性能試験の結果を示
すグラフであり、第４図は、鋼材のドリルを用いた切削
性能試験の結果を示すグラフである。
概略図であり、第２図は、XYZ表色系を示す図であり、
第３図は、超硬チップを用いた切削性能試験の結果を示
すグラフであり、第４図は、鋼材のドリルを用いた切削
性能試験の結果を示すグラフである。
最初に、本発明の原理を説明する。
本発明は、超硬合金または鋼材を母材としてイオンプ
レーテング法によりTiN被膜をそれらの母材の上に製膜
する際、金属チタンを蒸発源とし、窒素ガス、アンモニ
アガスまたはこれらの混合ガスを反応ガスとして用いる
真空アーク放電型のイオンプレーティング法において、
特定のパラメータ（供給電流、バイアス電圧、製膜温
度、反応ガスの圧力）を、以下に説明するような或る特
定の製膜条件の範囲に設定して行うと、被膜の格子欠陥
等の微小な欠陥を減少できることを見い出した事実に基
づくものである。なお、ここで言う欠陥は、単にチタン
と窒素の組成のずれによって生じるだけでなく、製膜条
件によって格子の乱れとしても導入されるものである。
そして、これらの欠陥が窒化チタン膜の性能を低下させ
る大きな要因になっている。また欠陥は色調と耐摩耗性
に密接に関連している。即ち、窒化チタン被膜は、一般
に金色を呈するが、この窒化チタン膜の色合いは、膜中
に含まれる欠陥の量により微妙に変化するので、耐摩耗
性の優れた欠陥の少ない膜は、一定の範囲の色調を呈す
る。
レーテング法によりTiN被膜をそれらの母材の上に製膜
する際、金属チタンを蒸発源とし、窒素ガス、アンモニ
アガスまたはこれらの混合ガスを反応ガスとして用いる
真空アーク放電型のイオンプレーティング法において、
特定のパラメータ（供給電流、バイアス電圧、製膜温
度、反応ガスの圧力）を、以下に説明するような或る特
定の製膜条件の範囲に設定して行うと、被膜の格子欠陥
等の微小な欠陥を減少できることを見い出した事実に基
づくものである。なお、ここで言う欠陥は、単にチタン
と窒素の組成のずれによって生じるだけでなく、製膜条
件によって格子の乱れとしても導入されるものである。
そして、これらの欠陥が窒化チタン膜の性能を低下させ
る大きな要因になっている。また欠陥は色調と耐摩耗性
に密接に関連している。即ち、窒化チタン被膜は、一般
に金色を呈するが、この窒化チタン膜の色合いは、膜中
に含まれる欠陥の量により微妙に変化するので、耐摩耗
性の優れた欠陥の少ない膜は、一定の範囲の色調を呈す
る。
したがって、本明細書では、このような欠陥の状態を
XYZ表色系で表現される色調で特定している。
XYZ表色系で表現される色調で特定している。
次に、製膜条件のパラメータについて説明する。
（１） 供給電流：チタンの蒸発源への供給電流は80A
以上に設定する。この理由は、供給電流が80Aより低い
と、欠陥の量が多くなるからである。また、鋼材を母材
として用いる場合には、供給電流は150A以下に設定す
る。供給電流が150Aより大きくなると、製膜中の温度が
上昇し、鋼材が鈍ってしまうからである。なお、超硬合
金を母材として用いる場合には、超硬合金の性質上この
ような制限は不要である。
以上に設定する。この理由は、供給電流が80Aより低い
と、欠陥の量が多くなるからである。また、鋼材を母材
として用いる場合には、供給電流は150A以下に設定す
る。供給電流が150Aより大きくなると、製膜中の温度が
上昇し、鋼材が鈍ってしまうからである。なお、超硬合
金を母材として用いる場合には、超硬合金の性質上この
ような制限は不要である。
（２） バイアス電圧：バイアス電圧は−200V〜−800V
に設定する。この理由は、バイアス電圧が−200Vより低
いと、入射するTiイオンのエネルギーが小さくなり、欠
陥が導入され易くなり、一方−800Vより大きくなると、
Tiイオンの入射エネルギーが大きすぎて、逆に欠陥を導
入してしまうからである。
に設定する。この理由は、バイアス電圧が−200Vより低
いと、入射するTiイオンのエネルギーが小さくなり、欠
陥が導入され易くなり、一方−800Vより大きくなると、
Tiイオンの入射エネルギーが大きすぎて、逆に欠陥を導
入してしまうからである。
（３）製膜温度：製膜温度は450℃以上に設定する。こ
の理由は、製膜温度が450℃より低いと、基板表面上で
のイオンの運動が不十分で欠陥が生じてしまうからであ
る。また、鋼材の場合には、製膜温度は550℃以下に設
定する。この理由は、550℃より低いと、鋼材（基板）
の硬度が低下するからであり、なお、超硬合金の場合に
は、硬度の低下がないので、この制限は不要である。
の理由は、製膜温度が450℃より低いと、基板表面上で
のイオンの運動が不十分で欠陥が生じてしまうからであ
る。また、鋼材の場合には、製膜温度は550℃以下に設
定する。この理由は、550℃より低いと、鋼材（基板）
の硬度が低下するからであり、なお、超硬合金の場合に
は、硬度の低下がないので、この制限は不要である。
（４） 反応ガス圧力：反応ガス圧は10×10-3Torr以上
に設定する。この理由は、反応ガス圧が10×10-3Torrよ
り低いと、未反応Tiが膜中に析出するようになり、耐摩
耗性が著しく低下するからである。
に設定する。この理由は、反応ガス圧が10×10-3Torrよ
り低いと、未反応Tiが膜中に析出するようになり、耐摩
耗性が著しく低下するからである。
次に、真空アーク放電型のイオンプレーテング装置を
用いて、本発明の製造方法（表面被覆超硬合金の製造方
法及び表面被覆鋼材の製造方法）による製造、及び製造
された表面被覆超硬合金及び表面被覆鋼材の例について
説明する。
用いて、本発明の製造方法（表面被覆超硬合金の製造方
法及び表面被覆鋼材の製造方法）による製造、及び製造
された表面被覆超硬合金及び表面被覆鋼材の例について
説明する。
例 １ 第１図は、本発明の製造方法を実施するのに用いた真
空放電型のイオンプレーテング装置を示す。このイオン
プレーテング装置は、反応容器10に取付けられて基板
（超硬合金、または鋼材）14を取付ける回転可能なター
ンテーブル12と、反応容器の周囲側壁に設けた蒸発源16
と、反応ガスの供給口18と、真空ポンプへのポート20
と、から成るものである。
空放電型のイオンプレーテング装置を示す。このイオン
プレーテング装置は、反応容器10に取付けられて基板
（超硬合金、または鋼材）14を取付ける回転可能なター
ンテーブル12と、反応容器の周囲側壁に設けた蒸発源16
と、反応ガスの供給口18と、真空ポンプへのポート20
と、から成るものである。
なお、このイオンプレーテング装置は、以下の例、比
較例の場合のすべてにおいて用いられた。
較例の場合のすべてにおいて用いられた。
被覆すべき基板としてP30型超硬合金チップ（72WC−9
Co−8TiC−11TaC）を用いた。この超硬合金チップを有
機溶剤により洗浄後、真空反応容器内にセットし、この
反応容器内の圧力を１×10-5以上まで真空にしたのち、
Tiイオン衝撃による洗浄、加熱を行って窒化チタン被膜
の形成を開始する。被膜を形成すべき金属の蒸発源とし
てTiを用いるが、この例１では、反応ガスとして窒素の
みを導入し、その圧力を30×10-3とした。蒸発源に90A
の電流を流すことにより、Tiターゲットから真空アーク
放電によりTiイオンを放出させ、一方、チップに対して
−300Vのバイアス電圧を印加した。この条件下でチップ
表面に窒化チタンを生成させた。この結果、約１時間の
製膜反応により膜厚が３μｍの被膜が得られた。このよ
うにして得られた被膜をJIS Z8701に規定されるXYZ表
色系で測定したところ、ｘ＝0.4769、ｙ＝0.3488であっ
た。この値はXYZ表色系を示す第２図の●印に該当し、
□で示した範囲（0.47≦ｘ≦0.49、0.34≦ｙ≦0.36）に
入るものであった。
Co−8TiC−11TaC）を用いた。この超硬合金チップを有
機溶剤により洗浄後、真空反応容器内にセットし、この
反応容器内の圧力を１×10-5以上まで真空にしたのち、
Tiイオン衝撃による洗浄、加熱を行って窒化チタン被膜
の形成を開始する。被膜を形成すべき金属の蒸発源とし
てTiを用いるが、この例１では、反応ガスとして窒素の
みを導入し、その圧力を30×10-3とした。蒸発源に90A
の電流を流すことにより、Tiターゲットから真空アーク
放電によりTiイオンを放出させ、一方、チップに対して
−300Vのバイアス電圧を印加した。この条件下でチップ
表面に窒化チタンを生成させた。この結果、約１時間の
製膜反応により膜厚が３μｍの被膜が得られた。このよ
うにして得られた被膜をJIS Z8701に規定されるXYZ表
色系で測定したところ、ｘ＝0.4769、ｙ＝0.3488であっ
た。この値はXYZ表色系を示す第２図の●印に該当し、
□で示した範囲（0.47≦ｘ≦0.49、0.34≦ｙ≦0.36）に
入るものであった。
このように製造した表面被覆超硬合金チップに対して
切削性能試験を行った。切削条件は、以下の通りであっ
た。
切削性能試験を行った。切削条件は、以下の通りであっ
た。
被削材 SCM3 切削速度 180m/min 送り 0.3mm/rev 切込み 2.0mm 第３図はこの試験結果を示すものである。第３図は、
切削時間に対するフランク摩耗を示すものであり、この
図面から明らかなように、後述する従来の窒化チタンチ
ップを代表する比較例１の試験試験結果より飛躍的に性
能が向上している。
切削時間に対するフランク摩耗を示すものであり、この
図面から明らかなように、後述する従来の窒化チタンチ
ップを代表する比較例１の試験試験結果より飛躍的に性
能が向上している。
例 ２ 反応ガスとして、アンモニアガスを45×10-3Torr導入
した以外は例１と同様な手順で窒化チタン膜の製膜を行
った。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、ｘ
＝0.4880、ｙ＝0.3527であり、第２図の□の範囲内に入
るものであった。この例２の場合も、第３図に示す切削
性能試験の結果は、例１と同様に良好なものであった。
した以外は例１と同様な手順で窒化チタン膜の製膜を行
った。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、ｘ
＝0.4880、ｙ＝0.3527であり、第２図の□の範囲内に入
るものであった。この例２の場合も、第３図に示す切削
性能試験の結果は、例１と同様に良好なものであった。
比較例１ 蒸発源への供給電流を50A、バイアス電圧を−400Vと
した以外は例１と同様な製膜条件で窒化チタン膜を形成
した。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、ｘ
＝0.4433、ｙ＝0.3839であり、第２図の□の範囲外にあ
った。切削性能試験の結果は、従来通りであった。
した以外は例１と同様な製膜条件で窒化チタン膜を形成
した。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、ｘ
＝0.4433、ｙ＝0.3839であり、第２図の□の範囲外にあ
った。切削性能試験の結果は、従来通りであった。
例 １′ 第１図に示すイオンプレーテング装置をやはり使用
し、また、被覆すべき基板としてSKH51材質の6mm径ドリ
ルを用いた。このドリルを有機溶剤により洗浄後、真空
反応容器内にセットし、この反応容器内の圧力を１×10
-5以上まで真空にしたのち、Tiイオン衝撃による洗浄、
加熱を行って窒化チタン被膜の形成を開始する。被膜を
形成すべき金属の蒸発源としてTiを用いるが、この例
１′では、反応ガスとして窒素のみを導入し、その圧力
を30×10-3とした。蒸発源に90Aの電流を流すことによ
り、Tiターゲットから真空アーク放電によりTiイオンを
放出させ、一方、ドリルに対して−300Vのバイアス電圧
を印加した。この条件下でチップ表面に窒化チタンを生
成させた。この結果、約１時間の製膜反応により膜厚が
３μｍの被膜が得られた。このようにして得られた被膜
をJIS Z8701に規定されるXYZ表色系で測定したとこ
ろ、ｘ＝0.4772、ｙ＝0.3481であった。この値はXYZ表
色系を示す第２図の□で示した範囲（0.47≦ｘ≦0.49、
0.34≦ｙ≦0.36）に入るものであった。得られたドリル
について切削性能試験を行った。切削条件は、以下の通
りであった。
し、また、被覆すべき基板としてSKH51材質の6mm径ドリ
ルを用いた。このドリルを有機溶剤により洗浄後、真空
反応容器内にセットし、この反応容器内の圧力を１×10
-5以上まで真空にしたのち、Tiイオン衝撃による洗浄、
加熱を行って窒化チタン被膜の形成を開始する。被膜を
形成すべき金属の蒸発源としてTiを用いるが、この例
１′では、反応ガスとして窒素のみを導入し、その圧力
を30×10-3とした。蒸発源に90Aの電流を流すことによ
り、Tiターゲットから真空アーク放電によりTiイオンを
放出させ、一方、ドリルに対して−300Vのバイアス電圧
を印加した。この条件下でチップ表面に窒化チタンを生
成させた。この結果、約１時間の製膜反応により膜厚が
３μｍの被膜が得られた。このようにして得られた被膜
をJIS Z8701に規定されるXYZ表色系で測定したとこ
ろ、ｘ＝0.4772、ｙ＝0.3481であった。この値はXYZ表
色系を示す第２図の□で示した範囲（0.47≦ｘ≦0.49、
0.34≦ｙ≦0.36）に入るものであった。得られたドリル
について切削性能試験を行った。切削条件は、以下の通
りであった。
被削材 SCM440 回転数 1500rpm 送り速度 0.15mm/rev 切込み深さ 20mm 第４図はこの試験結果を示すものである。第４図は、
切削可能回数を示すものであり、この図面から明らかな
ように、後述する従来の窒化チタンドリルを代表する比
較例１′の試験試験結果より５倍から６倍も向上してい
る。
切削可能回数を示すものであり、この図面から明らかな
ように、後述する従来の窒化チタンドリルを代表する比
較例１′の試験試験結果より５倍から６倍も向上してい
る。
例 ２′ 反応ガスとして、アンモニアガスを45×10-3Torr導入
した以外は例１′と同様な手順で窒化チタン膜の製膜を
行った。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、
ｘ＝0.4881、ｙ＝0.3509であり、第２図の□の範囲内に
入るものであった。この例２′の場合も、第３図に示す
切削性能試験の結果は、例１′と同様に良好なものであ
った。
した以外は例１′と同様な手順で窒化チタン膜の製膜を
行った。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、
ｘ＝0.4881、ｙ＝0.3509であり、第２図の□の範囲内に
入るものであった。この例２′の場合も、第３図に示す
切削性能試験の結果は、例１′と同様に良好なものであ
った。
比較例１′ 蒸発源への供給電流を50A、バイアス電圧を−400Vと
した以外は例１′と同様な製膜条件で窒化チタン膜を形
成した。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、
ｘ＝0.4433、ｙ＝0.3839であり、第２図の□の範囲外に
あった。切削性能試験の結果は、従来通りであった。
した以外は例１′と同様な製膜条件で窒化チタン膜を形
成した。得られた被膜をXYZ表色系で測定したところ、
ｘ＝0.4433、ｙ＝0.3839であり、第２図の□の範囲外に
あった。切削性能試験の結果は、従来通りであった。
（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、表面被覆超硬
合金及び表面被覆鋼材の耐摩耗性を大幅に改善すること
ができ、より厳しい環境に耐えうる窒化チタン被膜を得
ることができる。
合金及び表面被覆鋼材の耐摩耗性を大幅に改善すること
ができ、より厳しい環境に耐えうる窒化チタン被膜を得
ることができる。
第１図は、本発明に用いたイオンプレーテング装置の概
略図である。 第２図は、XYZ表色系を示す図である。 第３図は、超硬チップを用いた切削性能試験の結果を示
すグラフである。 第４図は、鋼材のドリルを用いた切削性能試験の結果を
示すグラフである。 10……反応容器、 12……ターンテーブル、 14……基板、 16……蒸発源、 18……反応ガス供給口、 20……真空ポンプへのポート。
略図である。 第２図は、XYZ表色系を示す図である。 第３図は、超硬チップを用いた切削性能試験の結果を示
すグラフである。 第４図は、鋼材のドリルを用いた切削性能試験の結果を
示すグラフである。 10……反応容器、 12……ターンテーブル、 14……基板、 16……蒸発源、 18……反応ガス供給口、 20……真空ポンプへのポート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−195260（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−72866（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−149159（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−35269（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭59−38442（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (2)
- 【請求項１】金属チタンを蒸発源とし、窒素ガス、アン
モニアガスまたはこれらの混合ガスを反応ガスとして、
真空アーク放電型のイオンプレーティング法により基盤
の超硬合金上に窒化物被膜を形成する方法において、蒸
発源に供給する電流を80A以上とし、上記超硬合金に−2
00V〜−800Vのバイアス電圧を印加し、製膜温度を450℃
以上に維持し、上記反応ガスの圧力を10×10-3Torr以上
にして行うことを特徴とする表面被覆超硬合金の製造方
法。 - 【請求項２】金属チタンを蒸発源とし、窒素ガス、アン
モニアガスまたはこれらの混合ガスを反応ガスとして、
真空アーク放電型のイオンプレーティング法により基盤
の鋼材上に窒化物被膜を形成する方法において、蒸発源
に供給する電流を80A〜150Aとし、上記鋼材に−200V〜
−800Vのバイアス電圧を印加し、製膜温度を450℃〜550
℃に維持し、上記反応ガスの圧力を10×10-3Torr以上に
して行うことを特徴とする表面被覆鋼材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337307A JP2545144B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1337307A JP2545144B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197662A JPH03197662A (ja) | 1991-08-29 |
| JP2545144B2 true JP2545144B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=18307399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1337307A Expired - Lifetime JP2545144B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2545144B2 (ja) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52149159A (en) * | 1976-06-07 | 1977-12-12 | Tsuneo Nishida | Outer accessory for watch |
| JPS5938442U (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-10 | 深水 正元 | スライドマガジン |
| JPS6135269A (ja) * | 1984-07-27 | 1986-02-19 | Toshiba Corp | 画像形成装置 |
| JPS6196721A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | 被膜形成方法 |
| JPS6372866A (ja) * | 1986-09-16 | 1988-04-02 | Nippon Steel Corp | 窒化チタンの装飾性コ−テイング方法 |
| JPS63195260A (ja) * | 1987-02-06 | 1988-08-12 | Nissin Electric Co Ltd | 被覆材料とその製造方法 |
| JP2590349B2 (ja) * | 1987-11-18 | 1997-03-12 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐摩耗性膜被覆方法 |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP1337307A patent/JP2545144B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03197662A (ja) | 1991-08-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110200806A1 (en) | Protective alumina film and production method thereof | |
| JPH06136514A (ja) | 耐摩耗性多層型硬質皮膜構造 | |
| KR101616141B1 (ko) | 산화 금속 코팅을 갖는 공구 | |
| CN101517127A (zh) | 涂覆的切削工具 | |
| CN102534493A (zh) | 一种纳米复合结构的V-Al-N硬质涂层及其制备方法 | |
| JP2901043B2 (ja) | 耐摩耗性・耐溶着性硬質皮膜被覆工具およびその製法 | |
| JP3480086B2 (ja) | 硬質層被覆切削工具 | |
| JP3962300B2 (ja) | 酸化アルミニウム被覆工具 | |
| JP3291775B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP3989664B2 (ja) | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ | |
| JP3277558B2 (ja) | 被覆切削チップの製造方法 | |
| JPH08267306A (ja) | 硬質層被覆切削工具およびその製造方法 | |
| JP2545144B2 (ja) | 表面被覆超硬合金の製造方法、及び表面被覆鋼材の製造方法 | |
| JPH04297568A (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆部材及び皮膜形成方法 | |
| JPH0762542A (ja) | 表面被覆切削工具の製造法 | |
| JP2009166193A (ja) | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
| JP2982476B2 (ja) | 硬質被覆層の密着性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
| JPS6354495B2 (ja) | ||
| JPH04221057A (ja) | 耐摩耗性硬質皮膜及びその形成方法と、耐摩耗性硬質皮膜被覆工具 | |
| KR100305885B1 (ko) | 절삭공구/내마모성 공구용 표면 피복 경질합금 | |
| JP3358696B2 (ja) | 高強度被覆体 | |
| JP2002239807A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性を有する表面被覆サーメット製切削工具 | |
| JP3109272B2 (ja) | 耐欠損性および耐摩耗性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 | |
| JPH11310867A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を有する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH0737665B2 (ja) | 表面被覆超硬合金及びその製造方法 |