JP3045184B2 - 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 - Google Patents
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Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は耐摩耗性及び密着性の優
れた硬質皮膜とその形成方法、及び耐摩耗性硬質皮膜が
形成された工具に関するものである。
れた硬質皮膜とその形成方法、及び耐摩耗性硬質皮膜が
形成された工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高速度工具鋼や超硬合金工具鋼等を製作
する場合は、耐摩耗性等の性能をより優れたものとする
ことを目的として、工具基材の表面にＴｉ等の窒化物や
炭化物よりなる耐摩耗性皮膜を形成することが行なわれ
ている。
する場合は、耐摩耗性等の性能をより優れたものとする
ことを目的として、工具基材の表面にＴｉ等の窒化物や
炭化物よりなる耐摩耗性皮膜を形成することが行なわれ
ている。
【０００３】上記耐摩耗性皮膜を形成する方法として
は、従来よりＣＶＤ法（化学的蒸着法）及びＰＶＤ法
（物理的蒸着法）が知られている。但し前者の方法では
母材が高温処理に曝されて母材特性が劣化するおそれが
あることから、母材特性も重要視される工具の場合では
後者の方法が好まれており、中でも比較的低温条件でコ
ーティング処理できるイオンプレーティング法等による
ＴｉＮ皮膜等の形成が汎用されている。
は、従来よりＣＶＤ法（化学的蒸着法）及びＰＶＤ法
（物理的蒸着法）が知られている。但し前者の方法では
母材が高温処理に曝されて母材特性が劣化するおそれが
あることから、母材特性も重要視される工具の場合では
後者の方法が好まれており、中でも比較的低温条件でコ
ーティング処理できるイオンプレーティング法等による
ＴｉＮ皮膜等の形成が汎用されている。
【０００４】該ＴｉＮ皮膜はＴｉＣ皮膜に比べて耐熱性
が良好であって、切削時の加工熱や摩擦熱による工具す
くい面のクレータ摩耗を抑制する機能を発揮する。しか
しながらＴｉＮ皮膜はＴｉＣ皮膜に比べると硬度が低い
為被削材と接する逃げ面に発生するフランク摩耗に対し
ては脆弱であり、フランク摩耗に対してはむしろＴｉＣ
皮膜の方が高い耐久性を示す。
が良好であって、切削時の加工熱や摩擦熱による工具す
くい面のクレータ摩耗を抑制する機能を発揮する。しか
しながらＴｉＮ皮膜はＴｉＣ皮膜に比べると硬度が低い
為被削材と接する逃げ面に発生するフランク摩耗に対し
ては脆弱であり、フランク摩耗に対してはむしろＴｉＣ
皮膜の方が高い耐久性を示す。
【０００５】そこで耐熱性や硬度が共に優れた皮膜とし
て、イオンプレーティング法やスパッタリング法等のＰ
ＶＤ法によるＴｉＡｌＮ，ＴｉＡｌＣまたはＴｉＡｌＣ
Ｎ等（以下ＴｉＡｌＮ等ということがある）の皮膜が提
案されている［特開昭６２−５６５６５、ジャーナル・
バキューム・ソサエティ・テクノロジー(J. Vac.Sci.Te
chnol.) Ａ第４（６）巻，1986年，第2717頁、ジャーナ
ル・オブ・ソリッド・ステート・ケミストリー(J. of S
olid State Chemistry),70,1987 年，第 318〜322
頁］。
て、イオンプレーティング法やスパッタリング法等のＰ
ＶＤ法によるＴｉＡｌＮ，ＴｉＡｌＣまたはＴｉＡｌＣ
Ｎ等（以下ＴｉＡｌＮ等ということがある）の皮膜が提
案されている［特開昭６２−５６５６５、ジャーナル・
バキューム・ソサエティ・テクノロジー(J. Vac.Sci.Te
chnol.) Ａ第４（６）巻，1986年，第2717頁、ジャーナ
ル・オブ・ソリッド・ステート・ケミストリー(J. of S
olid State Chemistry),70,1987 年，第 318〜322
頁］。
【０００６】ところで上記ＰＶＤ法はイオンのエネルギ
ーを利用するコーティング法であり、低温状態で蒸着が
おこなわれることから、ＣＶＤ法に見られるような母材
特性の劣化は招かないものの、母材とコーティング皮膜
との間に熱による拡散層が形成されないので、密着性に
関してはＰＶＤコーティング膜はＣＶＤコーティング膜
に劣るのが一般的である。
ーを利用するコーティング法であり、低温状態で蒸着が
おこなわれることから、ＣＶＤ法に見られるような母材
特性の劣化は招かないものの、母材とコーティング皮膜
との間に熱による拡散層が形成されないので、密着性に
関してはＰＶＤコーティング膜はＣＶＤコーティング膜
に劣るのが一般的である。
【０００７】また前記ＴｉＡｌＮ等の皮膜自体もＴｉＮ
に比べて密着性が低いので、前記ＴｉＡｌＮ等の皮膜が
有する耐摩耗性や高硬度という本来の機能も十分発揮さ
れていない。
に比べて密着性が低いので、前記ＴｉＡｌＮ等の皮膜が
有する耐摩耗性や高硬度という本来の機能も十分発揮さ
れていない。
【０００８】尚、イオンプレーティング法に関しては、
例えば特公昭５９−１８４７４号公報や特公昭５９−１
８４７５号公報に開示されており、金属元素成分のイオ
ン化が主として金属元素蒸気自身の放電によってなされ
るタイプのものであって、反応ガスの分圧を１×10-4〜
９×10-4Torrの高真空度とすることによって密着性の高
い被覆鋼や被覆超硬合金を得ようとする手法が提案され
ている。
例えば特公昭５９−１８４７４号公報や特公昭５９−１
８４７５号公報に開示されており、金属元素成分のイオ
ン化が主として金属元素蒸気自身の放電によってなされ
るタイプのものであって、反応ガスの分圧を１×10-4〜
９×10-4Torrの高真空度とすることによって密着性の高
い被覆鋼や被覆超硬合金を得ようとする手法が提案され
ている。
【０００９】しかしながら、上記イオンプレーティング
法は高真空度を前提とするものであることから窒素導入
ガスの量も制限され、反応速度及び成膜速度が遅くなっ
て逆に膜組成の均一性の点で安定を欠くという問題を有
している。
法は高真空度を前提とするものであることから窒素導入
ガスの量も制限され、反応速度及び成膜速度が遅くなっ
て逆に膜組成の均一性の点で安定を欠くという問題を有
している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、耐摩耗性及び密着性に優
れた硬質皮膜と、上記硬質皮膜が形成された工具、並び
に上記硬質皮膜を効率よく形成することのできる皮膜形
成方法を提供しようとするものである。
目してなされたものであって、耐摩耗性及び密着性に優
れた硬質皮膜と、上記硬質皮膜が形成された工具、並び
に上記硬質皮膜を効率よく形成することのできる皮膜形
成方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決する為の手段】上記目的を達成した本発明
の耐摩耗性硬質皮膜とは、基材表面に形成される硬質皮
膜であって、 （Ｖx Ｔｉ1-x)( Ｎy Ｃ1-y ） 但し 0.25≦ｘ≦0.75 0.6 ≦ｙ≦１ で示される化学組成からなることを要旨とするものであ
り、皮膜の厚さは0.8 〜１０μｍであることが推奨され
る。
の耐摩耗性硬質皮膜とは、基材表面に形成される硬質皮
膜であって、 （Ｖx Ｔｉ1-x)( Ｎy Ｃ1-y ） 但し 0.25≦ｘ≦0.75 0.6 ≦ｙ≦１ で示される化学組成からなることを要旨とするものであ
り、皮膜の厚さは0.8 〜１０μｍであることが推奨され
る。
【００１２】また上記硬質皮膜は、１×10-3〜５×10-2
Torrの真空条件下で、蒸発源としてカソードを用いるア
ーク放電方式により基材表面に形成することが望まし
く、上記基材として工具を用いれば、耐摩耗性硬質皮膜
被覆工具を得ることができ、上記基材として耐摩耗性が
要求される部材を用いれば、耐摩耗性硬質皮膜被覆部材
を得ることができる。
Torrの真空条件下で、蒸発源としてカソードを用いるア
ーク放電方式により基材表面に形成することが望まし
く、上記基材として工具を用いれば、耐摩耗性硬質皮膜
被覆工具を得ることができ、上記基材として耐摩耗性が
要求される部材を用いれば、耐摩耗性硬質皮膜被覆部材
を得ることができる。
【００１３】
【作用】本発明者らは、耐摩耗性及び密着性に優れた硬
質皮膜の開発を目的として、鋭意研究を重ねた結果、皮
膜の組成を （Ｖx Ｔｉ1-x)( Ｎy Ｃ1-y ） 但し 0.25≦ｘ≦0.75 0.6 ≦ｙ≦１ とすることにより、耐摩耗性及び密着性を同時に優れた
ものにすることができることを見出した。尚、ｘの値
は、0.25≦ｘ≦0.75であることが必要であり、0.3≦ｘ
≦0.7 であると好ましく、0.4 ≦ｘ≦0.6 であるとより
望ましい。
質皮膜の開発を目的として、鋭意研究を重ねた結果、皮
膜の組成を （Ｖx Ｔｉ1-x)( Ｎy Ｃ1-y ） 但し 0.25≦ｘ≦0.75 0.6 ≦ｙ≦１ とすることにより、耐摩耗性及び密着性を同時に優れた
ものにすることができることを見出した。尚、ｘの値
は、0.25≦ｘ≦0.75であることが必要であり、0.3≦ｘ
≦0.7 であると好ましく、0.4 ≦ｘ≦0.6 であるとより
望ましい。
【００１４】図１は超硬母材上に（Ｖx Ｔｉ1-x ）Ｎ
［但しｘ＝0.2 ，0.4 ，0.6 ，0.8 ］および（Ａｌ0.6
Ｔｉ0.4 ）Ｎをイオンプレーティング法により３μｍ形
成したものについて、マイクロビッカースによる硬度を
測定した結果を示すグラフである。これより（Ｖx Ｔｉ
1-x ）Ｎの場合は0.4 ≦ｘ≦0.6 の範囲において従来の
（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎコーティングより高硬度な膜が得られ
ることがわかる。
［但しｘ＝0.2 ，0.4 ，0.6 ，0.8 ］および（Ａｌ0.6
Ｔｉ0.4 ）Ｎをイオンプレーティング法により３μｍ形
成したものについて、マイクロビッカースによる硬度を
測定した結果を示すグラフである。これより（Ｖx Ｔｉ
1-x ）Ｎの場合は0.4 ≦ｘ≦0.6 の範囲において従来の
（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎコーティングより高硬度な膜が得られ
ることがわかる。
【００１５】図２は同上コーティング膜の密着性をスク
ラッチテストにより評価した結果を示すグラフである。
上記スクラッチテストは粒径0.2mm の球状のダイヤモン
ド圧子を試料表面に押しつけ、定速で荷重を加えながら
ひっかき、膜のはがれはじめる荷重を臨界荷重として読
みとり、密着性を評価した。
ラッチテストにより評価した結果を示すグラフである。
上記スクラッチテストは粒径0.2mm の球状のダイヤモン
ド圧子を試料表面に押しつけ、定速で荷重を加えながら
ひっかき、膜のはがれはじめる荷重を臨界荷重として読
みとり、密着性を評価した。
【００１６】これより（Ｖx Ｔｉ1-x ）Ｎの場合、ｘが
0.8 以上の範囲では従来の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎコーティン
グより高い密着性が得られず、ｘは0.6 以下の範囲が好
ましいことがわかる。
0.8 以上の範囲では従来の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎコーティン
グより高い密着性が得られず、ｘは0.6 以下の範囲が好
ましいことがわかる。
【００１７】切削工具等にコーティングを施して耐摩耗
性を向上させるには、コーティング膜の硬度が高くかつ
母材との密着性が良好であることが必要である。図１，
２より、従来の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎコーティングより硬度
及び密着性がいずれも優れた皮膜を得るには（Ｖx Ｔｉ
1-x ）Ｎにおいて0.25≦ｘ≦0.75とすべきであることが
わかる。
性を向上させるには、コーティング膜の硬度が高くかつ
母材との密着性が良好であることが必要である。図１，
２より、従来の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎコーティングより硬度
及び密着性がいずれも優れた皮膜を得るには（Ｖx Ｔｉ
1-x ）Ｎにおいて0.25≦ｘ≦0.75とすべきであることが
わかる。
【００１８】また本発明では炭窒化物を形成することに
よってＴｉＣの高硬度性（常温硬度Ｈｖ：約３２００kg
/mm2）を発揮させるものである。即ち本発明に係る組成
式におけるｙの値が減少すると、それに応じて硬度は大
となり耐摩耗性が向上する。図３は、超硬チップ（ＷＣ
−１０％Ｃｏを主成分とする）に（Ｖ0.6 Ｔｉ0.4 ）
（Ｎy Ｃ1-y ）［但しｙ＝0.4 ，0.6 ，0.8 ，１］を３
μｍ厚で被覆し、被削材Ｓ５０Ｃ（ＨB ：１８０〜２０
０）を切削速度１７０m/min ，送り速度0.25mm/rev，切
り込み0.1mm で切削した時の１５分後のクレータ摩耗量
を測定した結果を示す。この結果にみられるように、ｙ
が0.6 未満になると耐酸化性が低下してクレータ摩耗を
起こし易くなるのでｙは0.6 以上であることが必要であ
る。
よってＴｉＣの高硬度性（常温硬度Ｈｖ：約３２００kg
/mm2）を発揮させるものである。即ち本発明に係る組成
式におけるｙの値が減少すると、それに応じて硬度は大
となり耐摩耗性が向上する。図３は、超硬チップ（ＷＣ
−１０％Ｃｏを主成分とする）に（Ｖ0.6 Ｔｉ0.4 ）
（Ｎy Ｃ1-y ）［但しｙ＝0.4 ，0.6 ，0.8 ，１］を３
μｍ厚で被覆し、被削材Ｓ５０Ｃ（ＨB ：１８０〜２０
０）を切削速度１７０m/min ，送り速度0.25mm/rev，切
り込み0.1mm で切削した時の１５分後のクレータ摩耗量
を測定した結果を示す。この結果にみられるように、ｙ
が0.6 未満になると耐酸化性が低下してクレータ摩耗を
起こし易くなるのでｙは0.6 以上であることが必要であ
る。
【００１９】尚、後述する実施例及び比較例に示す様
に、膜厚が0.8 μｍ未満の場合は耐摩耗性が不十分とな
り、一方１０μｍを超えると膜自体にクラックが入り易
く、強度が不十分となる。従って本発明に係る耐摩耗性
硬質皮膜の膜厚は0.8 μｍ以上１０μｍ以下に限定し
た。
に、膜厚が0.8 μｍ未満の場合は耐摩耗性が不十分とな
り、一方１０μｍを超えると膜自体にクラックが入り易
く、強度が不十分となる。従って本発明に係る耐摩耗性
硬質皮膜の膜厚は0.8 μｍ以上１０μｍ以下に限定し
た。
【００２０】本発明の耐摩耗性皮膜は、カソードを蒸発
源とするアーク放電によって金属成分をイオン化するこ
とにより形成されるものであって、イオンプレーティン
グ法やスパッタリング法等に代表されるＰＶＤ法を採用
することが望ましい。以下では基材表面に形成すること
ができる。上記ＰＶＤ法のうちイオンプレーティング法
で皮膜を形成する場合を代表的に取り上げて説明する。
源とするアーク放電によって金属成分をイオン化するこ
とにより形成されるものであって、イオンプレーティン
グ法やスパッタリング法等に代表されるＰＶＤ法を採用
することが望ましい。以下では基材表面に形成すること
ができる。上記ＰＶＤ法のうちイオンプレーティング法
で皮膜を形成する場合を代表的に取り上げて説明する。
【００２１】まずイオンプレーティング時のガス分圧
は、皮膜を効率良く形成すると共に、硬質皮膜を結晶質
とし、耐摩耗性などの工具としての切削性能を向上させ
る上で、１×10-3〜５×10-2Torrとすることが望まし
い。上記ガス分圧が低すぎると成膜速度が遅くなって効
率よく皮膜を形成することができず、しかも結晶質の硬
質皮膜を得ることができない。一方高すぎると化学組成
中のＮが増加して皮膜の靭性が劣化して望ましくない。
は、皮膜を効率良く形成すると共に、硬質皮膜を結晶質
とし、耐摩耗性などの工具としての切削性能を向上させ
る上で、１×10-3〜５×10-2Torrとすることが望まし
い。上記ガス分圧が低すぎると成膜速度が遅くなって効
率よく皮膜を形成することができず、しかも結晶質の硬
質皮膜を得ることができない。一方高すぎると化学組成
中のＮが増加して皮膜の靭性が劣化して望ましくない。
【００２２】イオンプレーティングにより皮膜を形成す
るにあたっては、カソードを蒸発源とするアーク放電に
よってイオン化させた金属成分を、Ｎ2 雰囲気又はＮ2
／ＣＨ4 雰囲気中で反応させ、目的の化学組成からなる
皮膜を形成する。上記カソードとしてはＶ及びＴｉをそ
れぞれ個別に用いてもよいが、目的組成と同一組成から
なるＶx Ｔｉ1-x をターゲットとすれば、下記の理由に
よって皮膜組成のコントロールが容易であり好ましい。
即ち本発明方法においては、各合金成分の蒸発が数十ア
ンペア以上の大電流域で行なわれるため、カソード物質
の組成ずれが殆んど生じないからである。さらにイオン
化効率を高くすることや反応性を高めること、基板にバ
イアス電圧を印加すること等によって一層密着性の優れ
た皮膜を得ることができる。
るにあたっては、カソードを蒸発源とするアーク放電に
よってイオン化させた金属成分を、Ｎ2 雰囲気又はＮ2
／ＣＨ4 雰囲気中で反応させ、目的の化学組成からなる
皮膜を形成する。上記カソードとしてはＶ及びＴｉをそ
れぞれ個別に用いてもよいが、目的組成と同一組成から
なるＶx Ｔｉ1-x をターゲットとすれば、下記の理由に
よって皮膜組成のコントロールが容易であり好ましい。
即ち本発明方法においては、各合金成分の蒸発が数十ア
ンペア以上の大電流域で行なわれるため、カソード物質
の組成ずれが殆んど生じないからである。さらにイオン
化効率を高くすることや反応性を高めること、基板にバ
イアス電圧を印加すること等によって一層密着性の優れ
た皮膜を得ることができる。
【００２３】尚、本発明は皮膜を形成する基材を限定す
るものではなく、ＷＣ基超硬合金やサーメットあるいは
高速度鋼等、耐摩耗性が要求される工具や部材の用途に
応じて適宜選択すればよい。
るものではなく、ＷＣ基超硬合金やサーメットあるいは
高速度鋼等、耐摩耗性が要求される工具や部材の用途に
応じて適宜選択すればよい。
【００２４】
【実施例】［Ｉ］ まず、超硬合金製チップへの適用例
を以下に示す。 ・実施例１ Ｖ0.6 Ｔｉ0.4 をカソード電極とするカソードアーク方
式イオンプレーティング装置の基板ホルダーに超硬合金
製チップ（ＷＣ−１０％Ｃｏを主成分とする）を取付け
た。尚本装置には、耐摩耗性皮膜形成状態の均一性を確
保する為の基材回転機構及びヒータを設置した。
を以下に示す。 ・実施例１ Ｖ0.6 Ｔｉ0.4 をカソード電極とするカソードアーク方
式イオンプレーティング装置の基板ホルダーに超硬合金
製チップ（ＷＣ−１０％Ｃｏを主成分とする）を取付け
た。尚本装置には、耐摩耗性皮膜形成状態の均一性を確
保する為の基材回転機構及びヒータを設置した。
【００２５】成膜にあたっては、ヒータによって基材温
度を４００℃に加熱保持したまま、基材に−７０Ｖのバ
イアス電圧を印加すると共に、装置内に高純度Ｎ2 ガス
を７×10-3Torrまで導入してアーク放電を行い基材表面
に膜厚４μｍの皮膜を形成した。尚、膜厚は、基板ホル
ダーに同時に取り付けた基材の内の１個を破断し、膜断
面を走査型電子顕微鏡で観察して測定したものである。
また、皮膜組成の定量分析は、同じく同時に取り付けた
基材につきオージェ分光分析法により膜深さ方向の分析
を行なった。その結果、膜厚さ方向にはＶ，Ｔｉ，Ｎの
濃度変化がなく一定であり、各成分元素のピーク高さか
ら膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）Ｎと同定した。従って、
膜中の金属成分比Ｔｉ／Ｖはカソード成分比とずれがな
く殆んど同一といえる。
度を４００℃に加熱保持したまま、基材に−７０Ｖのバ
イアス電圧を印加すると共に、装置内に高純度Ｎ2 ガス
を７×10-3Torrまで導入してアーク放電を行い基材表面
に膜厚４μｍの皮膜を形成した。尚、膜厚は、基板ホル
ダーに同時に取り付けた基材の内の１個を破断し、膜断
面を走査型電子顕微鏡で観察して測定したものである。
また、皮膜組成の定量分析は、同じく同時に取り付けた
基材につきオージェ分光分析法により膜深さ方向の分析
を行なった。その結果、膜厚さ方向にはＶ，Ｔｉ，Ｎの
濃度変化がなく一定であり、各成分元素のピーク高さか
ら膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）Ｎと同定した。従って、
膜中の金属成分比Ｔｉ／Ｖはカソード成分比とずれがな
く殆んど同一といえる。
【００２６】・実施例２ Ｖ0.5 Ｔｉ0.5 カソードを用いた以外は、実施例１と同
一条件で成膜を行なった。膜厚は3.5 μｍであり、膜組
成は（Ｖ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｎであった。
一条件で成膜を行なった。膜厚は3.5 μｍであり、膜組
成は（Ｖ0.5 Ｔｉ0.5 ）Ｎであった。
【００２７】・実施例３ 反応性ガスとしてＮ2 ／ＣＨ4 混合ガスを用いた以外は
実施例２と同一条件で成膜を行なった。膜厚は4.1 μｍ
であり、膜組成は（Ｖ0.51Ｔｉ0.49）（Ｎ0.7Ｃ0.3 ）
であった。また比較の為に次の超硬合金製チップを用意
した。
実施例２と同一条件で成膜を行なった。膜厚は4.1 μｍ
であり、膜組成は（Ｖ0.51Ｔｉ0.49）（Ｎ0.7Ｃ0.3 ）
であった。また比較の為に次の超硬合金製チップを用意
した。
【００２８】・比較例１ 実施例１の超硬合金製チップに皮膜を形成しないもの。
【００２９】・比較例２ Ｔｉカソードを用いてＮ2 ガスを７×10-3Torrまで導入
し実施例１と同一条件で超硬合金製チップにＴｉＮの成
膜を行なった。膜厚は4.2 μｍであった。
し実施例１と同一条件で超硬合金製チップにＴｉＮの成
膜を行なった。膜厚は4.2 μｍであった。
【００３０】・比較例３ Ａｌ0.6 Ｔｉ0.4 カソードを用いた以外は実施例１と同
一条件で成膜を行なった。膜厚は4.3 μｍであり、膜組
成は（Ａｌ0.61Ｔｉ0.39）Ｎであった。
一条件で成膜を行なった。膜厚は4.3 μｍであり、膜組
成は（Ａｌ0.61Ｔｉ0.39）Ｎであった。
【００３１】・比較例４ 膜厚が0.7 μｍとなるように成膜した以外は実施例１と
同様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）
Ｎであった。
同様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）
Ｎであった。
【００３２】・比較例５ 膜厚が１２μｍとなるように成膜した以外は実施例１と
同様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.6 Ｔｉ0.4 ）
Ｎであった。
同様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.6 Ｔｉ0.4 ）
Ｎであった。
【００３３】実施例１〜３及び比較例１〜５によって得
られた超硬合金製チップを、下記切削条件により１０分
間の切削試験に供したフランク摩耗幅及びクレータ摩耗
深さを表１に示す。 切削条件： 被削材 Ｓ５０Ｃ（ＨB：180 〜200) 切削速度 １７０m/min 送り速度 0.25 mm/rev 切り込み １ mm
られた超硬合金製チップを、下記切削条件により１０分
間の切削試験に供したフランク摩耗幅及びクレータ摩耗
深さを表１に示す。 切削条件： 被削材 Ｓ５０Ｃ（ＨB：180 〜200) 切削速度 １７０m/min 送り速度 0.25 mm/rev 切り込み １ mm
【００３４】
【表１】
【００３５】比較例１は硬質皮膜が形成されていない従
来例であり、いずれの摩耗量も多い。比較例２，３は硬
質皮膜の成分組成が本発明と異なる従来例であり、比較
例１と比べると耐摩耗性は改善されているものの、実施
例１〜３と比べると、耐摩耗性は十分でない。比較例
４，５は硬質皮膜の膜厚が薄過ぎるか、厚過ぎる場合の
比較例であり、試験中に欠損した。これに対して、実施
例１〜３は、いずれもフランク摩耗量が少なく、クレー
タ摩耗深さも浅く、非常に耐摩耗性が優れていることが
分かる。
来例であり、いずれの摩耗量も多い。比較例２，３は硬
質皮膜の成分組成が本発明と異なる従来例であり、比較
例１と比べると耐摩耗性は改善されているものの、実施
例１〜３と比べると、耐摩耗性は十分でない。比較例
４，５は硬質皮膜の膜厚が薄過ぎるか、厚過ぎる場合の
比較例であり、試験中に欠損した。これに対して、実施
例１〜３は、いずれもフランク摩耗量が少なく、クレー
タ摩耗深さも浅く、非常に耐摩耗性が優れていることが
分かる。
【００３６】［II］ 次に超硬ドリルへの適用例を以下
に示す。 ・実施例４ ６mmφの超硬ドリル（ＷＣ−８％Ｃｏを主成分とする）
に実施例１と同一条件にて成膜を行なった。膜厚は4.5
μｍであり膜組成は（Ｖ0.65Ｔｉ0.35）Ｎであった。
に示す。 ・実施例４ ６mmφの超硬ドリル（ＷＣ−８％Ｃｏを主成分とする）
に実施例１と同一条件にて成膜を行なった。膜厚は4.5
μｍであり膜組成は（Ｖ0.65Ｔｉ0.35）Ｎであった。
【００３７】・比較例６ ６mmφの超硬ドリルに比較例２と同一条件でＴｉＮを成
膜した。膜厚は4.4 μｍであった。
膜した。膜厚は4.4 μｍであった。
【００３８】・比較例７ ６mmφの超硬ドリルに比較例３と同一条件にて成膜を行
なった。膜厚は4.3 μｍであり、膜組成は（Ａｌ0.61Ｔ
ｉ0.39）Ｎであった。
なった。膜厚は4.3 μｍであり、膜組成は（Ａｌ0.61Ｔ
ｉ0.39）Ｎであった。
【００３９】・比較例８ ６mmφの超硬ドリルに実施例４と同一条件で成膜を形成
した。膜厚は0.7 μｍであり、膜組成は（Ｖ0.6 Ｔｉ
0.4 ）Ｎであった。
した。膜厚は0.7 μｍであり、膜組成は（Ｖ0.6 Ｔｉ
0.4 ）Ｎであった。
【００４０】・比較例９ ６mmφの超硬ドリルに実施例４と同一条件にて成膜を行
なった。膜厚は１２μｍであり、膜組成は（Ｖ0.6 Ｔｉ
0.4 ）Ｎであった。
なった。膜厚は１２μｍであり、膜組成は（Ｖ0.6 Ｔｉ
0.4 ）Ｎであった。
【００４１】上記実施例４と比較例６〜９の硬質皮膜被
覆超硬ドリルに対して、下記の切削条件で行なった穴明
け個数の結果を表２に示す。 切削条件： 被削材 Ｓ５０Ｃ，１３mmt （貫通穴加工） 切削速度 ５０ m/min 送り速度 0.2 mm/rev 潤 滑 エマルジョンによる
覆超硬ドリルに対して、下記の切削条件で行なった穴明
け個数の結果を表２に示す。 切削条件： 被削材 Ｓ５０Ｃ，１３mmt （貫通穴加工） 切削速度 ５０ m/min 送り速度 0.2 mm/rev 潤 滑 エマルジョンによる
【００４２】
【表２】
【００４３】表２より明らかな様に本発明方法で得られ
た工具は、比較例に比べて加工個数の大幅な増加が認め
られ、しかも耐摩耗性が良好であった。
た工具は、比較例に比べて加工個数の大幅な増加が認め
られ、しかも耐摩耗性が良好であった。
【００４４】［III ］ 更にハイスドリルへの適用例を
以下に示す。 ・実施例５ ６mmφハイスドリルに実施例１と同一条件にて成膜を行
った。膜厚は5.5 μｍであり、膜組成は（Ｖ0.63Ｔｉ
0.37）Ｎであった。
以下に示す。 ・実施例５ ６mmφハイスドリルに実施例１と同一条件にて成膜を行
った。膜厚は5.5 μｍであり、膜組成は（Ｖ0.63Ｔｉ
0.37）Ｎであった。
【００４５】・比較例１０ ６mmφハイスドリルに比較例２と同一条件でＴｉＮを成
膜した。膜厚は4.2 μｍであった。
膜した。膜厚は4.2 μｍであった。
【００４６】・比較例１１ ６mmφハイスドリルに比較例３と同一条件にて成膜を行
った。膜厚を4.0 μｍであり膜組成は（Ａｌ0.60Ｔｉ
0.40）Ｎでぁった。
った。膜厚を4.0 μｍであり膜組成は（Ａｌ0.60Ｔｉ
0.40）Ｎでぁった。
【００４７】・比較例１２ 膜厚が0.7 μｍとなる様に成膜した以外は実施例１と同
様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）Ｎ
であった。
様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）Ｎ
であった。
【００４８】・比較例１３ 膜厚が１２μｍとなる様に成膜した以外は実施例１と同
様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）Ｎ
であった。
様にして成膜を行った。膜組成は（Ｖ0.61Ｔｉ0.39）Ｎ
であった。
【００４９】上記実施例５と比較例１０〜１３の硬質皮
膜被覆ハイスドリルに対して、下記の切削条件で行なっ
た穴明け個数の結果を表３に示す。 切削条件： 被削材 Ｓ５０Ｃ，１０ mmt 切削速度 ３０ m/min 送り速度 0.15 mm/rev 潤 滑 エマルジョンによる
膜被覆ハイスドリルに対して、下記の切削条件で行なっ
た穴明け個数の結果を表３に示す。 切削条件： 被削材 Ｓ５０Ｃ，１０ mmt 切削速度 ３０ m/min 送り速度 0.15 mm/rev 潤 滑 エマルジョンによる
【００５０】
【表３】
【００５１】表３より明らかな様に本発明に係る硬質皮
膜被覆工具は、比較例に比べて加工個数の大幅な増加が
みられ、しかも耐摩耗性が良好であった。
膜被覆工具は、比較例に比べて加工個数の大幅な増加が
みられ、しかも耐摩耗性が良好であった。
【００５２】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、耐摩耗性及び密着性に優れた硬質皮膜と、上記硬質
皮膜が形成された工具、並びに上記硬質皮膜を効率よく
形成する皮膜形成方法が提供できることとなった。
で、耐摩耗性及び密着性に優れた硬質皮膜と、上記硬質
皮膜が形成された工具、並びに上記硬質皮膜を効率よく
形成する皮膜形成方法が提供できることとなった。
【図１】 本発明に係る（Ｖx Ｔｉ1-x ）Ｎ組成（窒化
物で代表）と硬度の関係を示すグラフである。
物で代表）と硬度の関係を示すグラフである。
【図２】 本発明に係る（Ｖx Ｔｉ1-x ）Ｎと臨界荷重
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図３】 （Ｖ0.6 Ｔｉ0.4 ）（Ｎy Ｃ1-y ）において
ｙを変化させた時の超硬チップの切削時のクレータ摩耗
量を示すグラフである。
ｙを変化させた時の超硬チップの切削時のクレータ摩耗
量を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 B23P 15/28 C04B 35/56 - 35/58
Claims (4)
- 【請求項１】 基材表面に形成される硬質皮膜であっ
て、 （Ｖx Ｔｉ1-x)( Ｎy Ｃ1-y ） 但し 0.25≦ｘ≦0.75 0.6 ≦ｙ≦１ で示される化学組成からなることを特徴とする耐摩耗性
硬質皮膜。 - 【請求項２】 皮膜の厚さが0.8 〜１０μｍである請求
項１に記載の硬質皮膜。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の硬質皮膜が、
１×10 -3 〜５×10 -2 Torrの真空条件下で、蒸発源として
カソードを用いるアーク放電方式により基材表面に形成
されてなることを特徴とする耐摩耗性硬質皮膜被覆工
具。 - 【請求項４】 請求項１または２に記載の硬質皮膜を、
１×10 -3 〜５×10 -2 Torrの真空条件下で、蒸発源として
カソードを用いるアーク放電方式により基材表面に形成
することを特徴とする耐摩耗性硬質皮膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2413405A JP3045184B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2413405A JP3045184B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 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 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04221057A JPH04221057A (ja) | 1992-08-11 |
| JP3045184B2 true JP3045184B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=18522057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2413405A Expired - Lifetime JP3045184B2 (ja) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045184B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69730576T2 (de) * | 1996-12-04 | 2005-02-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Beschichtetes Werkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung |
| JP4528373B2 (ja) * | 1997-02-20 | 2010-08-18 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 被覆工具およびその製造方法 |
| JP3165658B2 (ja) * | 1997-04-10 | 2001-05-14 | 三菱重工業株式会社 | 歯車加工方法 |
| TW542761B (en) * | 1997-07-07 | 2003-07-21 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gear shaper cutting method and apparatus |
| BR9906311A (pt) | 1998-04-01 | 2000-07-11 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Processo e aparelho para fresar engrenagens para gerar uma engrenagem cÈnica, e, ferramenta de fresa de engrenagens cÈnicas em espiral |
| KR100633286B1 (ko) | 1998-10-27 | 2006-10-11 | 미츠비시 마테리알 고베 툴스 가부시키가이샤 | 내마모성이 우수한 경질피막 피복부재 |
| GB2425780B (en) * | 2005-04-27 | 2007-09-05 | Univ Sheffield Hallam | PVD coated substrate |
-
1990
- 1990-12-21 JP JP2413405A patent/JP3045184B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04221057A (ja) | 1992-08-11 |
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