JP3242133B2 - 高密着性被覆部材及びその製造方法 - Google Patents
高密着性被覆部材及びその製造方法Info
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- JP3242133B2 JP3242133B2 JP32652991A JP32652991A JP3242133B2 JP 3242133 B2 JP3242133 B2 JP 3242133B2 JP 32652991 A JP32652991 A JP 32652991A JP 32652991 A JP32652991 A JP 32652991A JP 3242133 B2 JP3242133 B2 JP 3242133B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗性，耐食性，耐
熱性及び耐剥離性に優れる被覆部材に関し、具体的に
は、切削工具，耐摩耗工具，機械部品，電気部品等に適
する高密着性被覆部材及びその製造方法に関する。
熱性及び耐剥離性に優れる被覆部材に関し、具体的に
は、切削工具，耐摩耗工具，機械部品，電気部品等に適
する高密着性被覆部材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から超硬合金，サーメット，高速度
鋼等の基材の表面に化学蒸着法（ＣＶＤ法）や物理蒸着
法（ＰＶＤ法）でもってセラミックスの被膜を被覆した
被覆材料が実用されている。これらの被覆材料は、基材
の表面に耐摩耗性の優れた被膜を被覆し、被膜の効果を
最大限に発揮させようとしたものである。この被覆材料
に関する提案が多数あり、その代表的なものに特開昭５
９−１１０７７６号公報及び特開昭５９−２５９７２号
公報がある。
鋼等の基材の表面に化学蒸着法（ＣＶＤ法）や物理蒸着
法（ＰＶＤ法）でもってセラミックスの被膜を被覆した
被覆材料が実用されている。これらの被覆材料は、基材
の表面に耐摩耗性の優れた被膜を被覆し、被膜の効果を
最大限に発揮させようとしたものである。この被覆材料
に関する提案が多数あり、その代表的なものに特開昭５
９−１１０７７６号公報及び特開昭５９−２５９７２号
公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開昭５９−１１０７
７６号公報には、Ｔｉと、周期律表４ａ（Ｔｉは除
く），５ａ，６ａ族金属の一種以上の炭窒化物を硬質相
とし、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ａｌ
の一種以上の金属を結合相とする窒素含有サーメットの
表面に直接Ａｌ2Ｏ3及び／又はＺｒＯ2からなる厚み
０．１〜２０μｍの被膜を被覆した表面被覆焼結硬質合
金が記載されている。
７６号公報には、Ｔｉと、周期律表４ａ（Ｔｉは除
く），５ａ，６ａ族金属の一種以上の炭窒化物を硬質相
とし、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ａｌ
の一種以上の金属を結合相とする窒素含有サーメットの
表面に直接Ａｌ2Ｏ3及び／又はＺｒＯ2からなる厚み
０．１〜２０μｍの被膜を被覆した表面被覆焼結硬質合
金が記載されている。
【０００４】同公報に記載の表面被覆焼結硬質合金は、
窒素含有サーメットでなる基材の表面に直接Ａｌ2Ｏ3及
び／又はＺｒＯ2からなる被膜を被覆し、被膜の優れた
耐摩耗性の効果を発揮させようとしたものであるが、基
材と被膜との密着性が劣るために耐摩耗性の向上が期待
できないという問題がある。
窒素含有サーメットでなる基材の表面に直接Ａｌ2Ｏ3及
び／又はＺｒＯ2からなる被膜を被覆し、被膜の優れた
耐摩耗性の効果を発揮させようとしたものであるが、基
材と被膜との密着性が劣るために耐摩耗性の向上が期待
できないという問題がある。
【０００５】特開昭５９−２５９７２号公報には、超硬
合金，サーメット，セラミックスの基材の表面に、Ａｌ
2Ｏ3とＴｉＣ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，ＺｒＮ，Ｓｉ3Ｎ4，Ｔ
ｉＯ，ＺｒＯ2から選ばれる１種又はそれ以上からなる
厚み１〜２０μｍの被覆層があり、被覆層中のＡｌ2Ｏ3
含有量が全体の５０〜９９．９％であり、基材に隣接す
る５μｍ以内のＡｌ2Ｏ3含有量が０．１〜２０％である
被覆硬質部材が記載されている。
合金，サーメット，セラミックスの基材の表面に、Ａｌ
2Ｏ3とＴｉＣ，ＴｉＮ，ＡｌＮ，ＺｒＮ，Ｓｉ3Ｎ4，Ｔ
ｉＯ，ＺｒＯ2から選ばれる１種又はそれ以上からなる
厚み１〜２０μｍの被覆層があり、被覆層中のＡｌ2Ｏ3
含有量が全体の５０〜９９．９％であり、基材に隣接す
る５μｍ以内のＡｌ2Ｏ3含有量が０．１〜２０％である
被覆硬質部材が記載されている。
【０００６】同公報に記載の被覆硬質部材は、基材の表
面に直接金属酸化物の被膜を形成させずに、基材側の被
膜にはＡｌ2Ｏ3の含有量を少なくし、被膜の表面側には
Ａｌ2Ｏ3の含有量を多くし、基材と被膜との密着性並び
に被加工材と接触する被膜の表面側の耐摩耗性を考慮し
たものであるが、被膜の組成成分の制御が困難であるこ
と、被膜の厚さ制御が困難であること、及び基材と被膜
との密着性の向上が満足できるまで達してないという問
題がある。
面に直接金属酸化物の被膜を形成させずに、基材側の被
膜にはＡｌ2Ｏ3の含有量を少なくし、被膜の表面側には
Ａｌ2Ｏ3の含有量を多くし、基材と被膜との密着性並び
に被加工材と接触する被膜の表面側の耐摩耗性を考慮し
たものであるが、被膜の組成成分の制御が困難であるこ
と、被膜の厚さ制御が困難であること、及び基材と被膜
との密着性の向上が満足できるまで達してないという問
題がある。
【０００７】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、超硬合金，サーメット，高速度鋼
等のように金属又は合金でなる金属相を含む基材の表面
層における金属相中に金属間化合物を混存させ、この基
材の表面層上にセラミックスの被膜を被覆させて耐剥離
性，耐摩耗性及び強度に優れるようにした高密着性被覆
部材及びその製造方法の提供を目的とする。
もので、具体的には、超硬合金，サーメット，高速度鋼
等のように金属又は合金でなる金属相を含む基材の表面
層における金属相中に金属間化合物を混存させ、この基
材の表面層上にセラミックスの被膜を被覆させて耐剥離
性，耐摩耗性及び強度に優れるようにした高密着性被覆
部材及びその製造方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、被覆材料の
強度を低下させずに被膜と基材との密着性を高めること
について検討していた所、超硬合金やサーメットの基材
を構成しているＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏを主成分とする金属相
中に金属間化合物を混在させると、基材とセラミックス
の被膜、特に金属酸化物の被膜との密着性が向上するこ
と、被膜が緻密に形成されること、並びに金属相中に金
属間化合物を混在させる場所は、基材の表面層の部分と
することにより被覆材料の強度低下が生じないという知
見を得た。本発明は、この知見に基づいて完成したもの
である。
強度を低下させずに被膜と基材との密着性を高めること
について検討していた所、超硬合金やサーメットの基材
を構成しているＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏを主成分とする金属相
中に金属間化合物を混在させると、基材とセラミックス
の被膜、特に金属酸化物の被膜との密着性が向上するこ
と、被膜が緻密に形成されること、並びに金属相中に金
属間化合物を混在させる場所は、基材の表面層の部分と
することにより被覆材料の強度低下が生じないという知
見を得た。本発明は、この知見に基づいて完成したもの
である。
【０００９】本発明の高密着性被覆部材は、金属又は合
金でなる金属相を含む基材にセラミックスの被膜を被覆
してなる被覆部材であって、該基材の表面から内部へ向
かって少なくとも０．１μｍの厚さでなる表面層にＮｉ
Ｓｉ2，ＣｏＳｉ2，ＴｉＳｉ2，ＭｏＳｉ2，ＷＳｉ2，
Ｆｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，Ｎｉ3Ｎｂ，ＡｌＣ
ｏ，Ａｌ5Ｃｏ2，Ａｌ9Ｃｏ2，Ａｌ13Ｃｏ4，Ｃｏ3Ｔ
ｉ，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3Ｓｉ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2
（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡｌ，Ｎｂ3Ａｌ，Ｖ3Ｓｉの中の
少なくとも１種でなる金属間化合物が混在されているこ
とを特徴とする。
金でなる金属相を含む基材にセラミックスの被膜を被覆
してなる被覆部材であって、該基材の表面から内部へ向
かって少なくとも０．１μｍの厚さでなる表面層にＮｉ
Ｓｉ2，ＣｏＳｉ2，ＴｉＳｉ2，ＭｏＳｉ2，ＷＳｉ2，
Ｆｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌ，Ｎｉ3Ｎｂ，ＡｌＣ
ｏ，Ａｌ5Ｃｏ2，Ａｌ9Ｃｏ2，Ａｌ13Ｃｏ4，Ｃｏ3Ｔ
ｉ，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3Ｓｉ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2
（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡｌ，Ｎｂ3Ａｌ，Ｖ3Ｓｉの中の
少なくとも１種でなる金属間化合物が混在されているこ
とを特徴とする。
【００１０】本発明の被覆部材における基材は、具体的
には、例えばＣｏ及び／又はＮｉ、もしくはＣｏやＮｉ
の合金を金属相として含む超硬合金，サーメット、ま
た、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒの合金を金属相として含む
ステンレス，高速度鋼、及びハステロイやインコネル等
の耐熱合金、さらにＡｌ，Ｓｉの合金を金属相とするＡ
ｌ合金を挙げることができる。これらの内、好ましい基
材は、勿論用途により異なるが表面層の形成の容易性か
ら超硬合金，サーメット，ステンレス，ハイス又は耐熱
合金である。
には、例えばＣｏ及び／又はＮｉ、もしくはＣｏやＮｉ
の合金を金属相として含む超硬合金，サーメット、ま
た、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｒの合金を金属相として含む
ステンレス，高速度鋼、及びハステロイやインコネル等
の耐熱合金、さらにＡｌ，Ｓｉの合金を金属相とするＡ
ｌ合金を挙げることができる。これらの内、好ましい基
材は、勿論用途により異なるが表面層の形成の容易性か
ら超硬合金，サーメット，ステンレス，ハイス又は耐熱
合金である。
【００１１】これらの基材の表面部に形成される表面層
は、基材の材質と被膜の材質及び膜厚との関係、並びに
用途や形状により異なるが、被膜との密着性から基材の
表面から内部へ向って少なくとも０．１μｍの厚さから
なるもので、基材と被膜との安定した密着性及び基材の
強度低下の防止から、特に０．２〜１０μｍ厚さでなる
ことが好ましい。
は、基材の材質と被膜の材質及び膜厚との関係、並びに
用途や形状により異なるが、被膜との密着性から基材の
表面から内部へ向って少なくとも０．１μｍの厚さから
なるもので、基材と被膜との安定した密着性及び基材の
強度低下の防止から、特に０．２〜１０μｍ厚さでなる
ことが好ましい。
【００１２】この表面層中に混在させる金属間化合物
は、具体的には、例えばＮｉＳｉ2，ＣｏＳｉ2，ＴｉＳ
ｉ2，ＭｏＳｉ2，ＷＳｉ2，Ｆｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ
3Ａｌ，Ｎｉ3Ｎｂ，ＡｌＣｏ，Ａｌ5Ｃｏ2，Ａｌ9Ｃ
ｏ2，Ａｌ13Ｃｏ4，Ｃｏ3Ｔｉ，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3Ｓ
ｉ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡ
ｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａｌ，Ｖ3Ｓｉを挙げることがで
きる。この金属間化合物は、基材の材質と被膜の材質を
考慮して選定することが好ましく、その中でも基材を構
成している金属相の元素が金属間化合物の構成元素とな
ることが特に好ましく、具体的には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｓｉの中の少なくとも２
種からなる金属間化合物である。
は、具体的には、例えばＮｉＳｉ2，ＣｏＳｉ2，ＴｉＳ
ｉ2，ＭｏＳｉ2，ＷＳｉ2，Ｆｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ
3Ａｌ，Ｎｉ3Ｎｂ，ＡｌＣｏ，Ａｌ5Ｃｏ2，Ａｌ9Ｃ
ｏ2，Ａｌ13Ｃｏ4，Ｃｏ3Ｔｉ，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3Ｓ
ｉ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡ
ｌ，ＴｉＡｌ3，Ｎｂ3Ａｌ，Ｖ3Ｓｉを挙げることがで
きる。この金属間化合物は、基材の材質と被膜の材質を
考慮して選定することが好ましく、その中でも基材を構
成している金属相の元素が金属間化合物の構成元素とな
ることが特に好ましく、具体的には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｓｉの中の少なくとも２
種からなる金属間化合物である。
【００１３】この表面層の表面に形成される被膜は、具
体的には、例えば周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭
化物，窒化物，酸化物，硼化物，Ａｌの窒化物，酸化
物，硼化物，Ｓｉの炭化物，窒化物，酸化物，立方晶窒
化硼素，六方晶窒化硼素，二硫化タングステン，二硫化
モリブデン及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１
種の単層もしくは複層でなる被膜を挙げることができ
る。この被膜の厚さは、被膜の材質及びその構成、並び
に被覆部材の用途や形状により異なるが、０．１〜２０
μｍ厚さ、特に好ましくは０．５〜１０μｍ厚さであ
る。
体的には、例えば周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭
化物，窒化物，酸化物，硼化物，Ａｌの窒化物，酸化
物，硼化物，Ｓｉの炭化物，窒化物，酸化物，立方晶窒
化硼素，六方晶窒化硼素，二硫化タングステン，二硫化
モリブデン及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１
種の単層もしくは複層でなる被膜を挙げることができ
る。この被膜の厚さは、被膜の材質及びその構成、並び
に被覆部材の用途や形状により異なるが、０．１〜２０
μｍ厚さ、特に好ましくは０．５〜１０μｍ厚さであ
る。
【００１４】本発明の被覆部材は、従来から行われてい
る電解メッキ，無電解メッキ，ＣＶＤ法，ＰＶＤ法等の
方法と必要に応じて加熱処理による金属間化合物の形成
工程との組合わせによって作製することができるが、次
の方法により行うと、バラツキが少なく、安定した特性
を有する被覆部材を得ることができる。
る電解メッキ，無電解メッキ，ＣＶＤ法，ＰＶＤ法等の
方法と必要に応じて加熱処理による金属間化合物の形成
工程との組合わせによって作製することができるが、次
の方法により行うと、バラツキが少なく、安定した特性
を有する被覆部材を得ることができる。
【００１５】本発明の被覆部材の製造方法は、金属又は
合金でなる金属相を含む基材の表面にＰＶＤ法もしくは
ＣＶＤ法でもって金属膜を形成及び加熱し、該基材の表
面から内部へ向かって少なくとも０．１μｍの厚さでな
る表面層に該金属膜を拡散させて、該金属相中の元素と
該金属膜中の元素とでなる金属間化合物を該表面層中に
形成させた後、該表面層の表面にセラミックスの被膜を
被覆させることを特徴とする方法である。
合金でなる金属相を含む基材の表面にＰＶＤ法もしくは
ＣＶＤ法でもって金属膜を形成及び加熱し、該基材の表
面から内部へ向かって少なくとも０．１μｍの厚さでな
る表面層に該金属膜を拡散させて、該金属相中の元素と
該金属膜中の元素とでなる金属間化合物を該表面層中に
形成させた後、該表面層の表面にセラミックスの被膜を
被覆させることを特徴とする方法である。
【００１６】本発明の製造方法における表面層の形成工
程は、基材の表面を研摩及び洗浄した後、従来のＰＶＤ
法又はＣＶＤ法でもって金属膜を形成すると同時に金属
膜を基材の表面層内に拡散させて、金属膜の元素と表面
層中に存在する金属相の元素でもって金属間化合物を形
成させる場合、又は金属膜のを形成した後、金属膜の基
材の表面層内への拡散及び金属膜の元素と表面層中に存
在する金属相の元素とによる金属間化合物の形成のため
の加熱処理を施す方法である。
程は、基材の表面を研摩及び洗浄した後、従来のＰＶＤ
法又はＣＶＤ法でもって金属膜を形成すると同時に金属
膜を基材の表面層内に拡散させて、金属膜の元素と表面
層中に存在する金属相の元素でもって金属間化合物を形
成させる場合、又は金属膜のを形成した後、金属膜の基
材の表面層内への拡散及び金属膜の元素と表面層中に存
在する金属相の元素とによる金属間化合物の形成のため
の加熱処理を施す方法である。
【００１７】表面層の形成された後に、この表面にセラ
ミックスの被膜を被覆させる工程は、従来から行われて
ＰＶＤ法又はＣＶＤ法でもって施す方法である。
ミックスの被膜を被覆させる工程は、従来から行われて
ＰＶＤ法又はＣＶＤ法でもって施す方法である。
【００１８】
【作用】本発明の高密着性被覆部材は、基材の表面層に
混在している金属間化合物が被膜を被覆させる工程時に
おいてそのときの気相成分との反応の抑制作用をしてい
ること、基材の表面の酸化防止作用をしていること、並
びに基材表面に形成されるセラミックスの被膜の粒成長
抑制及び異常成長抑制作用をしているものである。
混在している金属間化合物が被膜を被覆させる工程時に
おいてそのときの気相成分との反応の抑制作用をしてい
ること、基材の表面の酸化防止作用をしていること、並
びに基材表面に形成されるセラミックスの被膜の粒成長
抑制及び異常成長抑制作用をしているものである。
【００１９】
【実施例１】市販されているＳＮＧＮ１２０４１２形状
のサーメット（ＴｉＣ−ＴａＣ−ＷＣ−Ｎｉ−Ｍｏ組
成）の基材を用いて、下記の（Ａ）条件のアルミナイズ
処理を施した後、（Ｂ）条件の被膜形成処理を行って本
発明品１を得た。 （Ａ）アルミナイズ処理条件 温度：１０５０℃，圧力：１００Ｔｏｒｒ，時間：２０
ｍｉｎ，雰囲気：４ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−９６ｖｏｌ％
Ｈ2 （Ｂ）被膜形成処理条件 温度：１０５０℃，圧力：１００Ｔｏｒｒ，時間：４０
ｍｉｎ，雰囲気：４ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−８７ｖｏｌ％
Ｈ2−５ｖｏｌ％Ｃｏ−４ｖｏｌ％ＨＣｌ 比較として、上記（Ａ）アルミナイズ処理のみ施さない
で、他は本発明品１と同様にして比較品１を得た。
のサーメット（ＴｉＣ−ＴａＣ−ＷＣ−Ｎｉ−Ｍｏ組
成）の基材を用いて、下記の（Ａ）条件のアルミナイズ
処理を施した後、（Ｂ）条件の被膜形成処理を行って本
発明品１を得た。 （Ａ）アルミナイズ処理条件 温度：１０５０℃，圧力：１００Ｔｏｒｒ，時間：２０
ｍｉｎ，雰囲気：４ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−９６ｖｏｌ％
Ｈ2 （Ｂ）被膜形成処理条件 温度：１０５０℃，圧力：１００Ｔｏｒｒ，時間：４０
ｍｉｎ，雰囲気：４ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−８７ｖｏｌ％
Ｈ2−５ｖｏｌ％Ｃｏ−４ｖｏｌ％ＨＣｌ 比較として、上記（Ａ）アルミナイズ処理のみ施さない
で、他は本発明品１と同様にして比較品１を得た。
【００２０】こうして得た本発明品１及び比較品１を光
学顕微鏡及びＸ線回拆法で調べた所、本発明品１は、基
材の表面から内部へ向って約１μｍの厚さの表面層にＮ
ｉＡｌの金属間化合物が混在し、その表面に４μｍ厚さ
のＡｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。一方比較品１は、表
面層が存在せず基材表面に直接４μｍ厚みのＡｌ2Ｏ3被
膜が形成されていた。
学顕微鏡及びＸ線回拆法で調べた所、本発明品１は、基
材の表面から内部へ向って約１μｍの厚さの表面層にＮ
ｉＡｌの金属間化合物が混在し、その表面に４μｍ厚さ
のＡｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。一方比較品１は、表
面層が存在せず基材表面に直接４μｍ厚みのＡｌ2Ｏ3被
膜が形成されていた。
【００２１】この本発明品１と比較品１の被膜の剥離臨
界荷重（先端径０．２ｍｍＲのダイヤモンドコーンによ
るスクラッチ試験）を行った結果、本発明品１は、８．
０ｋｇ荷重まで被膜の剥離が生じなかったのに対し、比
較品１は、３．０ｋｇ荷重で被膜の剥離が生じた。
界荷重（先端径０．２ｍｍＲのダイヤモンドコーンによ
るスクラッチ試験）を行った結果、本発明品１は、８．
０ｋｇ荷重まで被膜の剥離が生じなかったのに対し、比
較品１は、３．０ｋｇ荷重で被膜の剥離が生じた。
【００２２】次いで、本発明品１及び比較品１を用い
て、下記（Ｃ）条件により切削試験を行った。 （Ｃ）外周連続切削試験条件（ｄｒｙ） 被削材：Ｓ４８Ｃ，切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ，切込
み：１．５ｍｍ，送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ，切削時
間：３０ｍｉｎ 切削試験の結果、本発明品１は、平均逃げ面摩耗量（Ｖ
B）：０．２５ｍｍ，クレーター摩耗量（ＫT）：０．０
２ｍｍであったのに対し、比較品１は、平均逃げ面摩耗
量（ＶB）：０．３ｍｍ，クレーター摩耗量（ＫT）：
０．０６ｍｍであった。
て、下記（Ｃ）条件により切削試験を行った。 （Ｃ）外周連続切削試験条件（ｄｒｙ） 被削材：Ｓ４８Ｃ，切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ，切込
み：１．５ｍｍ，送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ，切削時
間：３０ｍｉｎ 切削試験の結果、本発明品１は、平均逃げ面摩耗量（Ｖ
B）：０．２５ｍｍ，クレーター摩耗量（ＫT）：０．０
２ｍｍであったのに対し、比較品１は、平均逃げ面摩耗
量（ＶB）：０．３ｍｍ，クレーター摩耗量（ＫT）：
０．０６ｍｍであった。
【００２３】
【実施例２】基材にインコネル（ＩＮ７１８，約１３×
１３×５ｍｍ形状）を用いて、下記の（Ｄ）条件のアル
ミナイズ処理を施した後、（Ｅ）条件の被膜形成処理を
行って本発明品２を得た。 （Ｄ）アルミナイズ処理条件 温度：１０８０℃，圧力：大気圧，時間：６０ｍｉｎ，
雰囲気：５．７ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−８．６ｖｏｌ％Ｈ2
−８５．７ｖｏｌ％Ａｒ （Ｅ）被膜形成処理条件 温度：９００℃，圧力：１６０Ｔｏｒｒ，時間：２１０
ｍｉｎ，雰囲気：３．９ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−９１ｖｏ
ｌＨ2−５．１ｖｏｉ％ＣＯ2 比較として、上記（Ｅ）アルミナイズ処理のみ施さない
で、他は本発明品２と同様に処理して比較品２を得た。
１３×５ｍｍ形状）を用いて、下記の（Ｄ）条件のアル
ミナイズ処理を施した後、（Ｅ）条件の被膜形成処理を
行って本発明品２を得た。 （Ｄ）アルミナイズ処理条件 温度：１０８０℃，圧力：大気圧，時間：６０ｍｉｎ，
雰囲気：５．７ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−８．６ｖｏｌ％Ｈ2
−８５．７ｖｏｌ％Ａｒ （Ｅ）被膜形成処理条件 温度：９００℃，圧力：１６０Ｔｏｒｒ，時間：２１０
ｍｉｎ，雰囲気：３．９ｖｏｌ％ＡｌＣｌ3−９１ｖｏ
ｌＨ2−５．１ｖｏｉ％ＣＯ2 比較として、上記（Ｅ）アルミナイズ処理のみ施さない
で、他は本発明品２と同様に処理して比較品２を得た。
【００２４】こうして得た本発明品２及び比較品２を実
施例１の本発明品１と同様にしてべた所、本発明品２
は、基材の表面から内部へ向って９μｍの厚さの表面層
にＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌと判断できる金属間化合物が混
在し、その表面に６μｍ厚さのＡｌ2Ｏ3被膜が形成され
ていた。一方、比較品２は、表面層が存在せず基材表面
に直接６μｍ厚みのＡｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。
施例１の本発明品１と同様にしてべた所、本発明品２
は、基材の表面から内部へ向って９μｍの厚さの表面層
にＮｉＡｌ，Ｎｉ3Ａｌと判断できる金属間化合物が混
在し、その表面に６μｍ厚さのＡｌ2Ｏ3被膜が形成され
ていた。一方、比較品２は、表面層が存在せず基材表面
に直接６μｍ厚みのＡｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。
【００２５】この本発明品２と比較品２を用いて、実施
例１で行ったスクラッチ試験でもって被膜の剥離臨界荷
重を求めた結果、本発明品２は、１ｋｇ荷重まで被膜の
剥離が生じなかったのに対し、比較品２は、布でこすり
つけるとほぼ全面に亘って剥離した。
例１で行ったスクラッチ試験でもって被膜の剥離臨界荷
重を求めた結果、本発明品２は、１ｋｇ荷重まで被膜の
剥離が生じなかったのに対し、比較品２は、布でこすり
つけるとほぼ全面に亘って剥離した。
【００２６】
【実施例３】ＳＮＧＡ１２０４０８形状の超硬合金（Ｗ
Ｃ−２％ＴｉＣ−２％Ｔａｃ−６％Ｃｏ組成成分）を基
材として用いて、実施例１の（Ａ）条件でもってアルミ
ナイズ処理を施した後、実施例２の（Ｅ）条件でもって
被膜形成処理を施して本発明品３を得た。
Ｃ−２％ＴｉＣ−２％Ｔａｃ−６％Ｃｏ組成成分）を基
材として用いて、実施例１の（Ａ）条件でもってアルミ
ナイズ処理を施した後、実施例２の（Ｅ）条件でもって
被膜形成処理を施して本発明品３を得た。
【００２７】比較として、実施例１の（Ａ）条件による
アルミナイズ処理のみ施さないで、他は本発明品３と同
様に処理して比較品３を得た。
アルミナイズ処理のみ施さないで、他は本発明品３と同
様に処理して比較品３を得た。
【００２８】こうして得た本発明品３及び比較品３を実
施例１の本発明品１と同様に調べた所、本発明品３は、
基材の表面から内部に向って２μｍ厚さの表面層にＡｌ
Ｃｏと判断できる金属間化合物が混在し、その表面に５
μｍ厚さのＡｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。一方、比較
品３は、表面層が存在せず基材表面に直接５μｍ厚みの
Ａｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。
施例１の本発明品１と同様に調べた所、本発明品３は、
基材の表面から内部に向って２μｍ厚さの表面層にＡｌ
Ｃｏと判断できる金属間化合物が混在し、その表面に５
μｍ厚さのＡｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。一方、比較
品３は、表面層が存在せず基材表面に直接５μｍ厚みの
Ａｌ2Ｏ3被膜が形成されていた。
【００２９】本発明品３と比較品３を用いて、実施例１
で行ったスクラッチ試験でもって被膜の剥離臨界荷重を
求めた結果、本発明品３は８．４ｋｇ、比較品３は０．
１ｋｇであった。
で行ったスクラッチ試験でもって被膜の剥離臨界荷重を
求めた結果、本発明品３は８．４ｋｇ、比較品３は０．
１ｋｇであった。
【００３０】
【発明の効果】本発明の高密着性被覆部材は、従来の被
覆部材に比べて被膜の耐剥離性が２．７〜８４倍も向上
すること、切削試験における平均逃げ面摩耗量が８３％
及びクレーター摩耗量が３３％に減少するという効果が
ある。
覆部材に比べて被膜の耐剥離性が２．７〜８４倍も向上
すること、切削試験における平均逃げ面摩耗量が８３％
及びクレーター摩耗量が３３％に減少するという効果が
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 C23C 16/00 - 16/56 B23P 15/28
Claims (6)
- 【請求項１】 金属又は合金でなる金属相を含む基材に
セラミックスの被膜を被覆してなる被覆部材において、
該基材の表面から内部へ向かって少なくとも０．１μｍ
の厚さでなる表面層にＮｉＳｉ2，ＣｏＳｉ2，ＴｉＳｉ
2，ＭｏＳｉ2，ＷＳｉ2，Ｆｅ3Ａｌ，ＮｉＡｌ，Ｎｉ3
Ａｌ，Ｎｉ3Ｎｂ，ＡｌＣｏ，Ａｌ5Ｃｏ2，Ａｌ9Ｃ
ｏ2，Ａｌ13Ｃｏ4，Ｃｏ3Ｔｉ，Ｚｒ3Ａｌ，Ｎｉ3Ｓ
ｉ，Ｎｉ3（Ａｌ，Ｗ），Ｎｉ2（Ａｌ，Ｔｉ），ＴｉＡ
ｌ，Ｎｂ3Ａｌ，Ｖ3Ｓｉの中の少なくとも１種でなる金
属間化合物が混在されていることを特徴とする高密着性
被覆部材。 - 【請求項２】 金属又は合金でなる金属相を含む基材に
セラミックスの被膜を被覆してなる被覆部材において、
該基材の表面から内部へ向かって少なくとも０．１μｍ
の厚さでなる表面層にＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｏ，Ｃｒ，
Ｔｉ，Ｓｉの中の少なくとも２種からなる金属間化合物
が混在されていることを特徴とする高密着性被覆部材。 - 【請求項３】 上記基材は、超硬合金，サーメット，ス
テンレス，ハイス又は耐熱合金からなることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の高密着性被覆部材。 - 【請求項４】 上記被膜は、周期律表４ａ，５ａ，６ａ
族金属の炭化物，窒化物，酸化物，硼化物，Ａｌの窒化
物，酸化物，硼化物，Ｓｉの炭化物，窒化物，酸化物及
びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の単層もし
くは複層でなることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の高密着性被覆部材。 - 【請求項５】 上記表面層は、０．２〜５μｍ厚さであ
ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載
の高密着性被覆部材。 - 【請求項６】 金属又は合金でなる金属相を含む基材の
表面に物理蒸着法もしくは化学蒸着法でもって金属膜を
形成及び加熱し、該基材の表面から内部へ向かって少な
くとも０．１μｍの厚さでなる表面層に該金属膜を拡散
させて、該金属相中の元素と該金属膜中の元素とでなる
金属間化合物を該表面層中に形成させた後、該表面層の
表面にセラミックスの被膜を被覆させることを特徴とす
る高密着性被覆部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32652991A JP3242133B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 高密着性被覆部材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32652991A JP3242133B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 高密着性被覆部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05140729A JPH05140729A (ja) | 1993-06-08 |
| JP3242133B2 true JP3242133B2 (ja) | 2001-12-25 |
Family
ID=18188855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32652991A Expired - Fee Related JP3242133B2 (ja) | 1991-11-14 | 1991-11-14 | 高密着性被覆部材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3242133B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100425391C (zh) | 2001-06-11 | 2008-10-15 | 三菱综合材料株式会社 | 表面被覆硬质合金刀具 |
| WO2021193875A1 (ja) * | 2020-03-27 | 2021-09-30 | 京セラ株式会社 | 被覆工具および切削工具 |
| CN114700812B (zh) * | 2022-04-19 | 2023-01-31 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种消除刀具磨损对封严齿齿厚影响的方法 |
-
1991
- 1991-11-14 JP JP32652991A patent/JP3242133B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05140729A (ja) | 1993-06-08 |
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