JP2985300B2 - 硬質層被覆サーメット - Google Patents
硬質層被覆サーメットInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、硬質被覆層が剥離を
起しにくいため高速切削で優れた耐摩耗性を示し、断続
切削で優れた耐欠損性を示す、硬質層被覆サーメットに
関するものである。
起しにくいため高速切削で優れた耐摩耗性を示し、断続
切削で優れた耐欠損性を示す、硬質層被覆サーメットに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、結合相形成成分がＣｏ，Ｎｉな
どの鉄族金属のうち１種または２緒以上からなり、残り
が、硬質分散相形成成分として、組成式（Ｔｉ，Ｍ1 ）
（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍ1 は、Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，
Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２種以上〕で表さ
れる炭窒化物および不可避不純物からなる組成を有する
サーメット基体表面にＭ2 Ｘ〔ただし、Ｍ2 はＴｉ，Ａ
ｌのうち１種または２種、ＸはＣ，Ｎ，Ｏ，Ｂのうち１
種または２種以上〕のうちの１種の単層または２種以上
の複数層で構成された平均層厚：０．５〜２０μｍを有
する硬質層（以下、硬質層という）を被覆してなる硬質
層被覆サーメットは知られている。
どの鉄族金属のうち１種または２緒以上からなり、残り
が、硬質分散相形成成分として、組成式（Ｔｉ，Ｍ1 ）
（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍ1 は、Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，
Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２種以上〕で表さ
れる炭窒化物および不可避不純物からなる組成を有する
サーメット基体表面にＭ2 Ｘ〔ただし、Ｍ2 はＴｉ，Ａ
ｌのうち１種または２種、ＸはＣ，Ｎ，Ｏ，Ｂのうち１
種または２種以上〕のうちの１種の単層または２種以上
の複数層で構成された平均層厚：０．５〜２０μｍを有
する硬質層（以下、硬質層という）を被覆してなる硬質
層被覆サーメットは知られている。
【０００３】例えば、特開昭５３−１３１９１０号公報
には、上記サーメット基体表面にＴｉＣＯ，ＴｉＣＮＯ
などのＴｉの酸化物を含む化合物とＡｌ2 Ｏ3 のうちの
１種の単層または２種以上の複数層で構成された平均層
厚：０．５〜２０μｍを有する硬質層を被覆してなる硬
質層被覆サーメットが記載されており、特開昭５６−６
２９６０号公報には、上記サーメット基体表面にサーメ
ットの結合相形成成分が分散したＴｉＣ中間層を介して
ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物とＡｌ2 Ｏ3 のう
ちの１種の単層または２種以上の複数層で構成された硬
質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットが記載されて
おり、特開昭６３−１３４６５４号公報には、上記サー
メット基体表面に平均粒径：０．５μｍ以下のＴｉＣ，
ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物のうちの１種また
は２種以上の硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメッ
トが記載されているが、これらの被覆サーメットはいず
れも硬質被覆層の付着強度が低く被覆層が剥離を起しや
すく、寿命が短かいという問題点があった。
には、上記サーメット基体表面にＴｉＣＯ，ＴｉＣＮＯ
などのＴｉの酸化物を含む化合物とＡｌ2 Ｏ3 のうちの
１種の単層または２種以上の複数層で構成された平均層
厚：０．５〜２０μｍを有する硬質層を被覆してなる硬
質層被覆サーメットが記載されており、特開昭５６−６
２９６０号公報には、上記サーメット基体表面にサーメ
ットの結合相形成成分が分散したＴｉＣ中間層を介して
ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物とＡｌ2 Ｏ3 のう
ちの１種の単層または２種以上の複数層で構成された硬
質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットが記載されて
おり、特開昭６３−１３４６５４号公報には、上記サー
メット基体表面に平均粒径：０．５μｍ以下のＴｉＣ，
ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物のうちの１種また
は２種以上の硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメッ
トが記載されているが、これらの被覆サーメットはいず
れも硬質被覆層の付着強度が低く被覆層が剥離を起しや
すく、寿命が短かいという問題点があった。
【０００４】特開平２−４９７２号公報には、表面部が
硬質分散相形成成分だけからなるサーメット基体表面
に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物のう
ちの１種または２種以上の硬質層を被覆してなる硬質層
被覆サーメットが記載されているが、この被覆サーメッ
トは表面に結合相形成成分がないために欠損を起しやす
いという問題点があった。
硬質分散相形成成分だけからなるサーメット基体表面
に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物のう
ちの１種または２種以上の硬質層を被覆してなる硬質層
被覆サーメットが記載されているが、この被覆サーメッ
トは表面に結合相形成成分がないために欠損を起しやす
いという問題点があった。
【０００５】さらに、特開平２−２２４５５号公報に
は、表面部のＣ／Ｃ＋Ｎが内部に比べて高いサーメット
基体表面に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化
合物のうちの１種または２種以上の硬質層を被覆してな
る硬質層被覆サーメットが記載されているが、この被覆
サーメットは、表面部のＣ量が高いために欠損性に劣る
ものであった。
は、表面部のＣ／Ｃ＋Ｎが内部に比べて高いサーメット
基体表面に、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化
合物のうちの１種または２種以上の硬質層を被覆してな
る硬質層被覆サーメットが記載されているが、この被覆
サーメットは、表面部のＣ量が高いために欠損性に劣る
ものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、省力化
および高能率化に対する強い要求から、従来に比べて切
削スピードが向上し、さらに一層苛酷な条件での断続切
削が求められる傾向にあり、従来の硬質層被覆サーメッ
トを用いて高速切削を行うと、耐摩耗性が不足し、さら
に断続切削に際しては刃先部に欠損が生じ、使用寿命が
極端に短くなるという課題があった。
および高能率化に対する強い要求から、従来に比べて切
削スピードが向上し、さらに一層苛酷な条件での断続切
削が求められる傾向にあり、従来の硬質層被覆サーメッ
トを用いて高速切削を行うと、耐摩耗性が不足し、さら
に断続切削に際しては刃先部に欠損が生じ、使用寿命が
極端に短くなるという課題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような課題を解決し、一層苛酷な条件での高速切
削および断続切削に用いた場合にも優れた性能を示す硬
質層被覆サーメットを得るべく研究を行った結果、サー
メット基体の表面に形成される表層部の硬さを、上記表
層部の内側に存在する部分（以下、内部という）の硬さ
よりも高くし、この硬さの高いサーメット基体の表層部
に硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットは、サー
メット基体と硬質被覆層の付着強度が極めて高く、耐欠
損性と耐摩耗性の本来相反する特性を同時に向上させ、
一層苛酷な条件での高速切削および断続切削に用いた場
合でも優れた性能を示すという知見を得たのであるこの
発明は、かかる知見にもとづいて成されたものであっ
て、結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，および
Ａｌのうちの１種または２種以上：５〜３０重量％を含
有し、残りが、硬質分散相形成成分として、組成式（Ｔ
ｉ，Ｍ1 ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍ1 は、Ｔａ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｚｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２種以
上〕で表される炭窒化物および不可避不純物からなる組
成を有するサーメット基体表面に、Ｍ2 Ｘ〔ただし、Ｍ
2 はＴｉ，Ａｌのうち１種または２種、Ｘは、Ｃ，Ｎ，
Ｏ，Ｂのうち１種または２種以上〕のうちの１種の単層
または２種以上の複数層で構成された平均層厚：０．５
〜２０μｍを有する硬質層（以下、硬質層という）を被
覆してなる硬質層被覆サーメットにおいて、上記サーメ
ット基体の表層部は、内部に比べて硬さが高い硬質層被
覆サーメットに特徴を有するものである。
上述のような課題を解決し、一層苛酷な条件での高速切
削および断続切削に用いた場合にも優れた性能を示す硬
質層被覆サーメットを得るべく研究を行った結果、サー
メット基体の表面に形成される表層部の硬さを、上記表
層部の内側に存在する部分（以下、内部という）の硬さ
よりも高くし、この硬さの高いサーメット基体の表層部
に硬質層を被覆してなる硬質層被覆サーメットは、サー
メット基体と硬質被覆層の付着強度が極めて高く、耐欠
損性と耐摩耗性の本来相反する特性を同時に向上させ、
一層苛酷な条件での高速切削および断続切削に用いた場
合でも優れた性能を示すという知見を得たのであるこの
発明は、かかる知見にもとづいて成されたものであっ
て、結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，および
Ａｌのうちの１種または２種以上：５〜３０重量％を含
有し、残りが、硬質分散相形成成分として、組成式（Ｔ
ｉ，Ｍ1 ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍ1 は、Ｔａ，Ｎｂ，
Ｖ，Ｚｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２種以
上〕で表される炭窒化物および不可避不純物からなる組
成を有するサーメット基体表面に、Ｍ2 Ｘ〔ただし、Ｍ
2 はＴｉ，Ａｌのうち１種または２種、Ｘは、Ｃ，Ｎ，
Ｏ，Ｂのうち１種または２種以上〕のうちの１種の単層
または２種以上の複数層で構成された平均層厚：０．５
〜２０μｍを有する硬質層（以下、硬質層という）を被
覆してなる硬質層被覆サーメットにおいて、上記サーメ
ット基体の表層部は、内部に比べて硬さが高い硬質層被
覆サーメットに特徴を有するものである。
【０００８】ここで表層部とは表面から１mm未満の部分
を言い、内部とは表面から１mm以上の部分を言う。表層
部と内部の硬さは各々測定点を決め、ビッカースあるい
はロックウェル硬度計で測定すればよい。
を言い、内部とは表面から１mm以上の部分を言う。表層
部と内部の硬さは各々測定点を決め、ビッカースあるい
はロックウェル硬度計で測定すればよい。
【０００９】この発明の硬質層被覆サーメットは、先
ず、結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，および
Ａｌのうち１種または２種以上の粉末：５〜３０重量％
を含有し、残りが、硬質分散相形成成分として、組成式
（Ｔｉ，Ｍ1 ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍ1 は、Ｔａ，Ｎ
ｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２
種以上〕で表される炭窒化物および不可避不純物からな
る通常の組成を有するサーメット圧粉体を、常温から１
１００〜１４００℃までの範囲の温度に真空雰囲気中に
て加熱し、続いて上記温度以上では窒素ガスを導入し、
サーメット基体の表層部が脱窒する程度の減圧窒素雰囲
気（窒素圧力：５〜１００Torr）で焼結を行ない、焼結
の後半および冷却は真空中で行なうと、サーメット基体
表層部が内部に比べて硬さが高いサーメットが得られ、
この状態でサーメット基体表面にＣＶＤ法やＰＶＤ法で
ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物およびＡ
ｌ2Ｏ3 のうち１種の単層または２種以上の複数層で構
成された硬質層を施すことにより製造される。
ず、結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，および
Ａｌのうち１種または２種以上の粉末：５〜３０重量％
を含有し、残りが、硬質分散相形成成分として、組成式
（Ｔｉ，Ｍ1 ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍ1 は、Ｔａ，Ｎ
ｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２
種以上〕で表される炭窒化物および不可避不純物からな
る通常の組成を有するサーメット圧粉体を、常温から１
１００〜１４００℃までの範囲の温度に真空雰囲気中に
て加熱し、続いて上記温度以上では窒素ガスを導入し、
サーメット基体の表層部が脱窒する程度の減圧窒素雰囲
気（窒素圧力：５〜１００Torr）で焼結を行ない、焼結
の後半および冷却は真空中で行なうと、サーメット基体
表層部が内部に比べて硬さが高いサーメットが得られ、
この状態でサーメット基体表面にＣＶＤ法やＰＶＤ法で
ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物およびＡ
ｌ2Ｏ3 のうち１種の単層または２種以上の複数層で構
成された硬質層を施すことにより製造される。
【００１０】適正に脱窒する減圧窒素雰囲気下で焼結が
行なわれ、冷却が真空中で行なわれた場合は、このサー
メット基体の表層部は、内部に比べて、Ｃｏ，Ｎｉ等鉄
族金属の結合金属の量が少なく、また、硬質分散相形成
成分のうち、ＷあるいはＴａの量が多い構造になる。そ
のため、表層部は硬く、その上に被覆された硬質層との
付着強度が高い硬質層被覆サーメットがえられる。窒素
雰囲気が高いか焼結温度が低い等のサーメットの脱窒が
少ない減圧窒素雰囲気下で焼結が行なわれ、冷却が真空
中で行なわれた場合は、サーメットの表層部のうち、表
面付近１０μｍ以下の深さに周辺組織の存在しない芯部
だけの層が存在することがある。この場合には、この部
分の結合金属相の量は多く、結合金属相の分布は、表面
付近が最も多く、それに続く表層部は最も少なく、内部
で、配合時の結合金属相量に近い値をとる。したがっ
て、硬さの勾配は、厳密には最表面部は低く、それに続
く表層部で最も高く、内部ではサーメットが本来有して
いる硬さをとると思われるが、この場合でも表面から２
０μｍの表層部の硬さが１mmの内部の硬さよりも高けれ
ば、たとえ最表面部に結合金属相が多く、硬さの低い層
があったとしても、層厚が薄いのでこの発明の目的は十
分に達せられる。
行なわれ、冷却が真空中で行なわれた場合は、このサー
メット基体の表層部は、内部に比べて、Ｃｏ，Ｎｉ等鉄
族金属の結合金属の量が少なく、また、硬質分散相形成
成分のうち、ＷあるいはＴａの量が多い構造になる。そ
のため、表層部は硬く、その上に被覆された硬質層との
付着強度が高い硬質層被覆サーメットがえられる。窒素
雰囲気が高いか焼結温度が低い等のサーメットの脱窒が
少ない減圧窒素雰囲気下で焼結が行なわれ、冷却が真空
中で行なわれた場合は、サーメットの表層部のうち、表
面付近１０μｍ以下の深さに周辺組織の存在しない芯部
だけの層が存在することがある。この場合には、この部
分の結合金属相の量は多く、結合金属相の分布は、表面
付近が最も多く、それに続く表層部は最も少なく、内部
で、配合時の結合金属相量に近い値をとる。したがっ
て、硬さの勾配は、厳密には最表面部は低く、それに続
く表層部で最も高く、内部ではサーメットが本来有して
いる硬さをとると思われるが、この場合でも表面から２
０μｍの表層部の硬さが１mmの内部の硬さよりも高けれ
ば、たとえ最表面部に結合金属相が多く、硬さの低い層
があったとしても、層厚が薄いのでこの発明の目的は十
分に達せられる。
【００１１】また、真空での冷却速度を遅くすると、サ
ーメットの表面に、結合金属相が０．５〜３μｍの厚さ
でしみ出すことがある。この場合のＣｏ分布および硬さ
勾配は上記と同様で、この場合も上記同様本発明の目的
は十分に達せられる。また、上記方法で焼結したサーメ
ット基体の表層部を部分的に研摩した後に、ＣＶＤ法や
ＰＶＤ法で硬質層を被覆してもよい。また、ＰＶＤ法で
被覆する場合には、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどの硬
質層を被覆する前に最下層に金属Ｔｉを被覆してもよ
い。ただし、金属Ｔｉ層は、１μｍ以下の薄層であるこ
とが好ましい。また、ＰＶＤ法の場合は上記Ｔｉ化合物
の他に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを被覆するのもよい。ＣＶＤ法
で被覆する場合は、低温で行なうことが望ましい。なぜ
なら高温で被覆するとサーメット基体の結合金属が硬質
被覆層内に拡散し、耐摩耗性を低下させるからである。
ーメットの表面に、結合金属相が０．５〜３μｍの厚さ
でしみ出すことがある。この場合のＣｏ分布および硬さ
勾配は上記と同様で、この場合も上記同様本発明の目的
は十分に達せられる。また、上記方法で焼結したサーメ
ット基体の表層部を部分的に研摩した後に、ＣＶＤ法や
ＰＶＤ法で硬質層を被覆してもよい。また、ＰＶＤ法で
被覆する場合には、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどの硬
質層を被覆する前に最下層に金属Ｔｉを被覆してもよ
い。ただし、金属Ｔｉ層は、１μｍ以下の薄層であるこ
とが好ましい。また、ＰＶＤ法の場合は上記Ｔｉ化合物
の他に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを被覆するのもよい。ＣＶＤ法
で被覆する場合は、低温で行なうことが望ましい。なぜ
なら高温で被覆するとサーメット基体の結合金属が硬質
被覆層内に拡散し、耐摩耗性を低下させるからである。
【００１２】さらに、この発明の硬質層被覆サーメット
において、サーメット基体の結合相形成成分として、Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，およびＡｌのうち１種または２種以上
の粉末：５〜３０重量％を含有することが必要である
が、耐摩耗性と耐欠損性のバランスがとれるためには１
０〜２０重量％が一層好ましい。また、サーメット基体
表層部の上に被覆される硬質層の厚さは、平均層厚：
０．５〜２０μｍであるが２〜１０μｍが一層好まし
い。この硬質層の付着強度は、サーメット基体、特に、
サーメット基体表層部の硬さが影響を及ぼし、サーメッ
ト基体表層部の硬さがＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどの
Ｔｉの化合物およびＡｌ2 Ｏ3 のうちの１種の単層また
は２種以上の複数層で構成された硬質層の硬さとほぼ同
一の硬さを有することが好ましい。サーメット基体表層
部の硬さが低いと、硬質層との間に硬さの不連続部分が
発生し、断続切削などにおいて衝撃を受けた際に、サー
メット基体表層部が変形し、硬質層の剥離が生じ、付着
強度が低下する。また、サーメット基体内部の硬さが高
すぎると、靭性が不足し、クラックが伝播抵抗を低下せ
しめるため、断続切削などの苛酷な切削条件で使用する
欠損が発生するので好ましくない。このため、ＴｉＣ，
ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物およびＡｌ2Ｏ3
のうちの１種の単層または２種以上の複数層で構成され
た硬質層を被覆するこの発明のサーメット基体表層部の
硬さは、荷重１００ｇのビッカース硬さで２０００以
上、内部の硬さは２０００未満であることが好ましい。
また、表層部の硬さの最大値は、表面部から１００μｍ
の間にあることが好ましい。
において、サーメット基体の結合相形成成分として、Ｃ
ｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，およびＡｌのうち１種または２種以上
の粉末：５〜３０重量％を含有することが必要である
が、耐摩耗性と耐欠損性のバランスがとれるためには１
０〜２０重量％が一層好ましい。また、サーメット基体
表層部の上に被覆される硬質層の厚さは、平均層厚：
０．５〜２０μｍであるが２〜１０μｍが一層好まし
い。この硬質層の付着強度は、サーメット基体、特に、
サーメット基体表層部の硬さが影響を及ぼし、サーメッ
ト基体表層部の硬さがＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどの
Ｔｉの化合物およびＡｌ2 Ｏ3 のうちの１種の単層また
は２種以上の複数層で構成された硬質層の硬さとほぼ同
一の硬さを有することが好ましい。サーメット基体表層
部の硬さが低いと、硬質層との間に硬さの不連続部分が
発生し、断続切削などにおいて衝撃を受けた際に、サー
メット基体表層部が変形し、硬質層の剥離が生じ、付着
強度が低下する。また、サーメット基体内部の硬さが高
すぎると、靭性が不足し、クラックが伝播抵抗を低下せ
しめるため、断続切削などの苛酷な切削条件で使用する
欠損が発生するので好ましくない。このため、ＴｉＣ，
ＴｉＮ，ＴｉＣＮなどのＴｉの化合物およびＡｌ2Ｏ3
のうちの１種の単層または２種以上の複数層で構成され
た硬質層を被覆するこの発明のサーメット基体表層部の
硬さは、荷重１００ｇのビッカース硬さで２０００以
上、内部の硬さは２０００未満であることが好ましい。
また、表層部の硬さの最大値は、表面部から１００μｍ
の間にあることが好ましい。
【００１３】
【実施例】つぎに、この発明を実施例に基づいて具体的
に説明する。
に説明する。
【００１４】実施例１ 原料粉末として、いずれも１．５μｍの平均粒径を有す
るＴｉＣＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉
末、ＮｂＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＶＣ粉末、
Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ａｌ粉末、ＮｂＮ粉末およびＴａ
Ｎ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１および
表２に示される配合組成に配合し、ボールミルにて７２
時間湿式混合し、乾燥したのち、１．５ton ／cm2 の圧
力で圧粉体にプレス成型し、この圧粉体を表３および表
４に示される条件にて焼結してサーメット基体ア〜フを
作製した。ついで、このサーメット基体ア〜フの表面に
表５および表６に示される方法で硬質層を被覆し、本発
明硬質層被覆サーメット１〜１４および比較硬質層被覆
サーメット１〜１４を作製した。
るＴｉＣＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＣ粉
末、ＮｂＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＶＣ粉末、
Ｃｏ粉末、Ｎｉ粉末、Ａｌ粉末、ＮｂＮ粉末およびＴａ
Ｎ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１および
表２に示される配合組成に配合し、ボールミルにて７２
時間湿式混合し、乾燥したのち、１．５ton ／cm2 の圧
力で圧粉体にプレス成型し、この圧粉体を表３および表
４に示される条件にて焼結してサーメット基体ア〜フを
作製した。ついで、このサーメット基体ア〜フの表面に
表５および表６に示される方法で硬質層を被覆し、本発
明硬質層被覆サーメット１〜１４および比較硬質層被覆
サーメット１〜１４を作製した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【表３】
【００１８】
【表４】
【００１９】
【表５】
【００２０】
【表６】
【００２１】これら本発明硬質層被覆サーメット１〜１
４および比較硬質層被覆サーメット１〜１４の表面から
２０μｍの表層部と表面から１mmの内部の硬さをビッカ
ース硬さ計１００ｇの荷重で測定し、その結果を表７お
よび表８に示した。
４および比較硬質層被覆サーメット１〜１４の表面から
２０μｍの表層部と表面から１mmの内部の硬さをビッカ
ース硬さ計１００ｇの荷重で測定し、その結果を表７お
よび表８に示した。
【００２２】次に、これら本発明硬質層被覆サーメット
１〜１４および比較硬質層被覆サーメット１〜１４を用
いてＩＳＯ規格のＣＮＭＧ１２０４０８を作製し、これ
ら各種の硬質層被覆サーメットについて、 被削材：ＳＣＭ４１５（ブリネル硬さ：１４０）の丸
棒、 切削速度：３００ｍ／min.、 送り：０．２mm／rev.、 切込み：１．０mm、 切削時間：３０min.、 の条件で高速切削を行い、切り刃の逃げ面摩耗幅を測定
して耐摩耗性を調べ、その結果を表７および表８に示
し、さらに、 被削材：ＳＣＭ４４０（ブリネル硬さ：２２０）の溝付
き丸棒、 切削速度：２２０ｍ／min.、 送り：０．１８mm／rev.、 切込み：１．０mm、 切削時間：３min.、 の条件で高速断続切削を行い、切り刃の欠損割合を測定
して耐欠損性を調べ、その結果を表７および表８に示し
た。
１〜１４および比較硬質層被覆サーメット１〜１４を用
いてＩＳＯ規格のＣＮＭＧ１２０４０８を作製し、これ
ら各種の硬質層被覆サーメットについて、 被削材：ＳＣＭ４１５（ブリネル硬さ：１４０）の丸
棒、 切削速度：３００ｍ／min.、 送り：０．２mm／rev.、 切込み：１．０mm、 切削時間：３０min.、 の条件で高速切削を行い、切り刃の逃げ面摩耗幅を測定
して耐摩耗性を調べ、その結果を表７および表８に示
し、さらに、 被削材：ＳＣＭ４４０（ブリネル硬さ：２２０）の溝付
き丸棒、 切削速度：２２０ｍ／min.、 送り：０．１８mm／rev.、 切込み：１．０mm、 切削時間：３min.、 の条件で高速断続切削を行い、切り刃の欠損割合を測定
して耐欠損性を調べ、その結果を表７および表８に示し
た。
【００２３】
【表７】
【００２４】
【表８】
【００２５】さらに本発明硬質層被覆サーメット３，１
１，１３および比較硬質層被覆サーメット３，１１，１
３について、サーメット基体の表面から２０μｍの表層
部と表面から１mmの内部のＣｏ，Ｎｉ量、Ｗ，Ｔａ量を
測定し、その結果を表９に示した。
１，１３および比較硬質層被覆サーメット３，１１，１
３について、サーメット基体の表面から２０μｍの表層
部と表面から１mmの内部のＣｏ，Ｎｉ量、Ｗ，Ｔａ量を
測定し、その結果を表９に示した。
【００２６】
【表９】
【００２７】また、これらのサーメットの組織を観察し
たところ、本発明硬質層被覆サーメット３については、
硬質被覆層直下すなわち、サーメット基体表面にＣｏ，
Ｎｉからなる結合金属相が１〜２μｍしみ出していた。
硬質分散相は、表層部が内部に比べて、やや粗かった。
本発明硬質層被覆サーメット１１については、表層部の
硬質分散相が内部よりも粗かった。本発明硬質層被覆サ
ーメット１３については、硬質被覆層直下すなわち、サ
ーメット基体表面に、２〜３μｍの厚みで周辺組織の存
在しない芯部だけの層が存在し、その下の硬質分散相は
内部よりも粗かった。一方、比較硬質層被覆サーメット
３，１１，１３については、サーメット基体表面が若干
凹凸があったが、表層部と内部の組織に大きな変化がな
かった。また、これら本発明硬質層被覆サーメット３，
１１，１３と比較硬質層被覆サーメット３，１１，１３
について表面から２mmまでの深さにわたっての硬さの分
布を、荷重１００ｇのビッカース硬さを測定し、図１お
よび図２に示した。ビッカース圧痕の大きさから、表層
部の硬さは、表面から１０μｍの間は測定できず、１０
μｍから２mmまでの硬さ分布を示した。その結果、硬さ
の最大値は、本発明サーメット３では、表面部から１０
μｍの間、本発明サーメット１１では、表面部から１０
μｍの間にあると思われ、本発明サーメット１３では、
表面から１０〜３０μｍの間にあった。比較サーメット
３，１１，１３は、明確な硬さの最大値は存在しなかっ
た。
たところ、本発明硬質層被覆サーメット３については、
硬質被覆層直下すなわち、サーメット基体表面にＣｏ，
Ｎｉからなる結合金属相が１〜２μｍしみ出していた。
硬質分散相は、表層部が内部に比べて、やや粗かった。
本発明硬質層被覆サーメット１１については、表層部の
硬質分散相が内部よりも粗かった。本発明硬質層被覆サ
ーメット１３については、硬質被覆層直下すなわち、サ
ーメット基体表面に、２〜３μｍの厚みで周辺組織の存
在しない芯部だけの層が存在し、その下の硬質分散相は
内部よりも粗かった。一方、比較硬質層被覆サーメット
３，１１，１３については、サーメット基体表面が若干
凹凸があったが、表層部と内部の組織に大きな変化がな
かった。また、これら本発明硬質層被覆サーメット３，
１１，１３と比較硬質層被覆サーメット３，１１，１３
について表面から２mmまでの深さにわたっての硬さの分
布を、荷重１００ｇのビッカース硬さを測定し、図１お
よび図２に示した。ビッカース圧痕の大きさから、表層
部の硬さは、表面から１０μｍの間は測定できず、１０
μｍから２mmまでの硬さ分布を示した。その結果、硬さ
の最大値は、本発明サーメット３では、表面部から１０
μｍの間、本発明サーメット１１では、表面部から１０
μｍの間にあると思われ、本発明サーメット１３では、
表面から１０〜３０μｍの間にあった。比較サーメット
３，１１，１３は、明確な硬さの最大値は存在しなかっ
た。
【００２８】実施例２ 実施例１の表１および表２に示されるサーメット基体
（サ）および（ノ）を用いて、ＩＳＯ規格のＴＮＧＡ１
６０４０８の焼結体を作製し、これらを各々、表１０の
ごとくに研摩してＴＮＧＡ１６０４０８を作製し、その
表面にＰＶＤ法でＴｉＮ（０．５μｍ）−ＴｉＣＮ（３
μｍ）−ＴｉＮ（０．５μｍ）からなる被覆を行ない、
表面から２０μｍの表層部が１mmの内部よりも硬い本発
明硬質層被覆サーメット１５〜１９と表面から２０μｍ
の表層部が１mmの内部とほとんど同じ硬さの比較硬質層
被覆サーメット１５を作製した。これら本発明被覆サー
メット１５〜１９と比較被覆サーメット１５について、
表面から２０μｍの表層部と表面から１mmの内部のビッ
カース硬さ（荷重１００ｇ）測定し、表１０に示した。
次に、これら本発明被覆サーメット１５〜１９と比較被
覆サーメット１５について、実施例１と同一の条件で切
削を行ない、耐摩耗性と耐欠損性を調べ、その結果を表
１０に示した。
（サ）および（ノ）を用いて、ＩＳＯ規格のＴＮＧＡ１
６０４０８の焼結体を作製し、これらを各々、表１０の
ごとくに研摩してＴＮＧＡ１６０４０８を作製し、その
表面にＰＶＤ法でＴｉＮ（０．５μｍ）−ＴｉＣＮ（３
μｍ）−ＴｉＮ（０．５μｍ）からなる被覆を行ない、
表面から２０μｍの表層部が１mmの内部よりも硬い本発
明硬質層被覆サーメット１５〜１９と表面から２０μｍ
の表層部が１mmの内部とほとんど同じ硬さの比較硬質層
被覆サーメット１５を作製した。これら本発明被覆サー
メット１５〜１９と比較被覆サーメット１５について、
表面から２０μｍの表層部と表面から１mmの内部のビッ
カース硬さ（荷重１００ｇ）測定し、表１０に示した。
次に、これら本発明被覆サーメット１５〜１９と比較被
覆サーメット１５について、実施例１と同一の条件で切
削を行ない、耐摩耗性と耐欠損性を調べ、その結果を表
１０に示した。
【００２９】
【表１０】
【００３０】
【発明の効果】表１〜表９に示される結果から、温度：
１１００〜１４００℃に加熱した時点で窒素を導入し、
この窒素の導入量を焼結体表層部が脱窒する程度の減圧
雰囲気（窒素分圧：５〜１００Torr）とし、焼結の後半
あるいは冷却中は真空で焼結を行なうことにより得られ
たサーメット基体ア〜セの表面に表５の硬質層を形成し
た本発明硬質層被覆サーメット１〜１４は、基体内部よ
りも基体表層部の硬さが高く、この条件を満足する本発
明硬質層被覆サーメット１〜１４は、基体表層部と基体
内部の硬さがほとんど同一のサーメット基体ソ〜フの表
面に表６の硬質層を形成した比較硬質層被覆サーメット
１〜１４に比べて連続切削における逃げ面摩耗幅および
断続切削における欠損割合が少ないことがわかる。ま
た、表１０に示される結果から、表層部の一部を研摩し
ても、表面から２０μｍの表層部が表面から１mmの内部
よりも硬い部分が残存している本発明硬質層被覆サーメ
ット１５〜１９は、表層部と内部の硬さがほぼ同一の比
較硬質層被覆サーメット１５に比べて、連続切削におけ
る逃げ面摩耗幅が少ないことがわかる。
１１００〜１４００℃に加熱した時点で窒素を導入し、
この窒素の導入量を焼結体表層部が脱窒する程度の減圧
雰囲気（窒素分圧：５〜１００Torr）とし、焼結の後半
あるいは冷却中は真空で焼結を行なうことにより得られ
たサーメット基体ア〜セの表面に表５の硬質層を形成し
た本発明硬質層被覆サーメット１〜１４は、基体内部よ
りも基体表層部の硬さが高く、この条件を満足する本発
明硬質層被覆サーメット１〜１４は、基体表層部と基体
内部の硬さがほとんど同一のサーメット基体ソ〜フの表
面に表６の硬質層を形成した比較硬質層被覆サーメット
１〜１４に比べて連続切削における逃げ面摩耗幅および
断続切削における欠損割合が少ないことがわかる。ま
た、表１０に示される結果から、表層部の一部を研摩し
ても、表面から２０μｍの表層部が表面から１mmの内部
よりも硬い部分が残存している本発明硬質層被覆サーメ
ット１５〜１９は、表層部と内部の硬さがほぼ同一の比
較硬質層被覆サーメット１５に比べて、連続切削におけ
る逃げ面摩耗幅が少ないことがわかる。
【００３１】上述のように、この発明の硬質層被覆サー
メットは、硬質連続切削および苛酷な条件の断続切削に
用いても、優れた耐摩耗性および耐欠損性を有するの
で、実用に際しては、優れた性能を長期にわたって発揮
することにより工業上優れた効果をもたらすものであ
る。
メットは、硬質連続切削および苛酷な条件の断続切削に
用いても、優れた耐摩耗性および耐欠損性を有するの
で、実用に際しては、優れた性能を長期にわたって発揮
することにより工業上優れた効果をもたらすものであ
る。
【図１】本発明硬質層被覆サーメット３，１１および１
３のサーメット基体表面からの深さに対する硬さの分布
図である。
３のサーメット基体表面からの深さに対する硬さの分布
図である。
【図２】比較硬質層被覆サーメット３，１１および１３
のサーメット基体表面からの深さに対する硬さの分布図
である。
のサーメット基体表面からの深さに対する硬さの分布図
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−15159（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93036（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−254131（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 28/04
Claims (8)
- 【請求項１】 結合相形成成分として、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆ
ｅ，およびＡｌのうち１種または２種以上：５〜３０重
量％を含有し、 残りが、硬質分散相形成成分として、組成式（Ｔｉ，Ｍ
1 ）（Ｃ，Ｎ）〔ただし、Ｍ1 は、Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ，Ｚ
ｒ，Ｗ，ＭｏおよびＣｒのうち１種または２種以上〕で
表される炭窒化物および不可避不純物からなる組成を有
するサーメット基体表面に、 Ｍ2 Ｘ〔ただし、Ｍ2 はＴｉ，Ａｌのうち１種または２
種、Ｘは、Ｃ，Ｎ，Ｏ，Ｂのうち１種または２種以上〕
およびＡｌ2 Ｏ3 のうちの１種の単層または２種以上の
複数層で構成された平均層厚：２〜２０μｍを有する硬
質層（以下、硬質層という）を被覆してなる硬質層被覆
サーメットにおいて、上記サーメット基体は、表面から１ｍｍ未満の表層部と
表面から１ｍｍ以上の内部からなり、 前記表層部は、周辺組織のない芯部だけからなる硬質分
散相が存在しており、硬質層を被覆する前の表層部の表
面は研摩されており、さらに硬さが荷重１００ｇのビッ
カース硬さで２０００以上有しかつ硬さの最大値が表面
から１００μｍの間にあり、 一方、前記内部は荷重１００ｇのビッカース硬さが２０
００未満である ことを特徴とする硬質層被覆サーメッ
ト。 - 【請求項２】 請求項１記載の硬質層被覆サーメットに
おいて、サーメット基体の表層部にサーメットの結合相
形成成分が０．５〜３μｍの厚さでしみ出していること
を特徴とする硬質層被覆サーメット。 - 【請求項３】 請求項１記載の硬質層被覆サーメットに
おいて、サーメット基体のすくい面のみ表層部が研摩さ
れていることを特徴とする硬質層被覆サーメット。 - 【請求項４】 請求項１記載の硬質層被覆サーメットに
おいて、サーメット基体のにげ面のみ表層部が研摩され
ていることを特徴とする硬質層被覆サーメット。 - 【請求項５】 請求項１記載の硬質層被覆サーメットの
硬質層がＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣＯ，ＴｉＣ
ＮＯ，Ａｌ2 Ｏ3 のうちの１種または２種以上からなり
ＣＶＤ法で被覆したことを特徴とする硬質層被覆サーメ
ット。 - 【請求項６】 請求項１記載の硬質層被覆サーメットの
硬質層がＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮのうちの１種または
２種以上からなりＰＶＤ法で被覆したことを特徴とする
硬質層被覆サーメット。 - 【請求項７】 請求項６記載の硬質層被覆サーメットの
硬質層の最下層が金属Ｔｉからなることを特徴とする硬
質層被覆サーメット。 - 【請求項８】 請求項６または７の硬質層被覆サーメッ
トの硬質層が（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎを含むことを特徴とする
硬質層被覆サーメット。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418976A JP2985300B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 硬質層被覆サーメット |
| EP91115416A EP0492059B1 (en) | 1990-12-25 | 1991-09-12 | Surface coated cermet blade member |
| DE69132337T DE69132337T2 (de) | 1990-12-25 | 1991-09-12 | Beschichtete Cermetklinge |
| ES91115416T ES2149755T3 (es) | 1990-12-25 | 1991-09-12 | Componentes de cuchilla de material metaloceramico recubiertos en superficie. |
| US07/761,402 US5296016A (en) | 1990-12-25 | 1991-09-17 | Surface coated cermet blade member |
| KR1019910023627A KR100259259B1 (ko) | 1990-12-25 | 1991-12-20 | 표면피복서어멧블레이드부재 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418976A JP2985300B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 硬質層被覆サーメット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04341580A JPH04341580A (ja) | 1992-11-27 |
| JP2985300B2 true JP2985300B2 (ja) | 1999-11-29 |
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ID=18526715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2418976A Expired - Fee Related JP2985300B2 (ja) | 1990-12-25 | 1990-12-25 | 硬質層被覆サーメット |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5296016A (ja) |
| EP (1) | EP0492059B1 (ja) |
| JP (1) | JP2985300B2 (ja) |
| KR (1) | KR100259259B1 (ja) |
| DE (1) | DE69132337T2 (ja) |
| ES (1) | ES2149755T3 (ja) |
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| KR0165923B1 (ko) * | 1993-05-31 | 1999-01-15 | 하지메 히토추야나기 | 피복 절삭공구 및 그 제조방법 |
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| US6057046A (en) * | 1994-05-19 | 2000-05-02 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitrogen-containing sintered alloy containing a hard phase |
| US5920760A (en) * | 1994-05-31 | 1999-07-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Coated hard alloy blade member |
| KR100250587B1 (ko) * | 1994-10-04 | 2000-04-01 | 구라우치 노리타카 | 피복 경질합금 |
| US5666636A (en) * | 1995-09-23 | 1997-09-09 | Korea Institute Of Science And Technology | Process for preparing sintered titanium nitride cermets |
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| US5766742A (en) * | 1996-07-18 | 1998-06-16 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting blade made of titanium carbonitride-base cermet, and cutting blade made of coated cermet |
| US5976707A (en) * | 1996-09-26 | 1999-11-02 | Kennametal Inc. | Cutting insert and method of making the same |
| JP3418336B2 (ja) * | 1998-03-31 | 2003-06-23 | 日本特殊陶業株式会社 | サーメット工具 |
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| DE59906445D1 (de) * | 1999-11-10 | 2003-09-04 | Graf & Co Ag | Sägezahndraht |
| ATE394523T1 (de) * | 2000-03-09 | 2008-05-15 | Sulzer Metaplas Gmbh | Hartschichten auf komponenten |
| SE520253C2 (sv) * | 2000-12-19 | 2003-06-17 | Sandvik Ab | Belagt hårdmetallskär |
| AT5008U1 (de) | 2001-02-09 | 2002-02-25 | Plansee Tizit Ag | Hartmetallverschleissteil mit mischoxidschicht |
| DE10244955C5 (de) * | 2001-09-26 | 2021-12-23 | Kyocera Corp. | Sinterhartmetall, Verwendung eines Sinterhartmetalls und Verfahren zur Herstellung eines Sinterhartmetalls |
| DE10342364A1 (de) * | 2003-09-12 | 2005-04-14 | Kennametal Widia Gmbh & Co.Kg | Hartmetall-oder Cermetkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
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| US9168664B2 (en) | 2013-08-16 | 2015-10-27 | Kennametal Inc. | Low stress hard coatings and applications thereof |
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|---|---|---|---|---|
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