JP3379868B2 - Manufacturing method of chip saw - Google Patents

Manufacturing method of chip saw

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JP3379868B2
JP3379868B2 JP02461896A JP2461896A JP3379868B2 JP 3379868 B2 JP3379868 B2 JP 3379868B2 JP 02461896 A JP02461896 A JP 02461896A JP 2461896 A JP2461896 A JP 2461896A JP 3379868 B2 JP3379868 B2 JP 3379868B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、鋼板や鋼管を切断
するのに用いるチップソーに関し、特に耐久性の向上を
めざして改善されたチップソーに関するものである。 【0002】 【従来の技術】鋼板や鋼管の切断作業に、図1に示すよ
うな円板状の丸鋸が用いられている。この丸鋸として
は、超硬チップ1を刃先にろう付けしたチップソー2が
一般に用いられている。このチップソー2は、図2に示
すように、超硬チップ1のフランク摩耗量3が多くなる
と切断抵抗が増大するので耐用限度(寿命)となるが、
この寿命が短いと、交換頻度が増えて作業効率が低下す
るため、できるだけ寿命は長いことが好ましい。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】このような鋼板や鋼管
を切断するチップソーの寿命は、チップの摩耗量とチッ
プ先端の欠損の発生とによって決まるが、耐摩耗性を向
上しようとしてチップの硬度を高めると、靭性が低下し
て欠損し易くなるという問題が生じる。 【0004】本発明は、このような従来技術の不都合を
解消するべく案出されたものであり、本発明の目的は、
耐摩耗性を高めると共に刃先の欠損が生じ難くなるよう
に改善された長寿命のチップソーを効率的に製造する製
造方法を提供することにある。 【0005】 【課題を解決するための手段】このような目的は、本発
明によれば、刃先にろう付けされる超硬チップの表面
に、Ti、Al、Hf及びZrのうちいずれか1種若し
くは2種以上を成分とする炭化物、窒化物、または炭窒
化物からなる膜厚1μm以上10μm以下のセラミック
ス皮膜を成膜するチップソーの製造方法において、イオ
ンプレーティング法を用い、基材温度を100℃以上4
00℃以下に設定すると共に、基材表面へのイオン密度
を、成膜初期の10秒以上15分以内は3A/m以上
5A/m以下、その後は1A/m以上3A/m
下に調整して成膜することを特徴とするチップソーの製
造方法を提供することにより達成される。 【0006】 【発明の実施の形態】以下に本発明について詳細に説明
する。 【0007】チップソーの寿命は、前記のようにチップ
の摩耗とチップ先端の欠損とで決まるが、耐摩耗性の向
上を図るべく硬度を上げると、靭性が犠牲になって欠損
が発生し易くなる。そこで、靭性は基材である超硬チッ
プで保ち、耐摩耗性はセラミックスコーティングを表面
に施すことで向上させるものとする。超硬チップ基材と
しては、ビッカース硬度が800〜1600Hv(荷重
50g)で、靭性の指標となる抗折力が1〜4Gaで
ある焼結合金が適当であり、Coを10%含むWC超硬
合金を使用する。 【0008】また、硬度が高くても、鋼との凝着を起こ
すと耐摩耗性が低下するので、鋼との凝着を起こし難い
皮膜を選ぶことが重要である。そこで、Ti、Al、H
f、Zrの炭化物、窒化物、または炭窒化物からなるセ
ラミックスの皮膜を超硬チップの表面に成膜するものと
する。これらのセラミックス皮膜は、硬度が高く、鋼と
凝着し難く、耐磨耗性に優れている。例えば、TiC
N、TiAlCN、ZrC、HfCは、ビッカース硬度
でそれぞれ2500〜4000、2000〜2700、
2600〜2800、2600〜3200となり、超硬
チップ基材が800〜1200であるのに比べて高硬度
である。このように硬度が1600以上であると、特に
鋼に対する耐磨耗性に優れている。 【0009】さらに、皮膜の厚さは、1μmより薄いと
耐磨耗性が十分でなく、10μmより厚いと成膜処理時
間が長くなる上に皮膜剥離といった問題を引き起こすこ
とから、1μm以上10μm以下とする。 【0010】特に、耐久性の高いチップソーを得るに
は、セラミックス皮膜を3層構造にすることが好まし
い。つまり、チップソーの表面に、Ti及びTiの窒化
物のうちいずれか1種若しくは2種以上を主成分とする
内層と、Tiの炭化物及びTiの炭窒化物のうちいずれ
か1種若しくは2種以上を主成分とする中間層と、Ti
の窒化物及びTiの炭窒化物のうちいずれか1種若しく
は2種以上を主成分とする外層とを順次積層するものと
する。 【0011】まず、皮膜と基材との十分な密着性を確保
するためには、両者の界面にTi及び/またはTiの窒
化物を施すことが効果的である。これは、皮膜中に炭素
が含有すると、鉄鋼をべースとした基材との密着性が劣
ることによる。次いで、皮膜の硬度を上げるために、T
iの炭化物及び/または炭窒化物からなる中間層を成膜
する。このように皮膜中の炭素含有量を大きくすると、
皮膜を高硬度化することができる。そして、外層には、
耐食性、耐酸化性といった化学的に安定な特性が必要で
あることから、Tiの窒化物及び/またはTiの炭窒化
物が適当である。なお、このように多層膜化すること
で、皮膜中の結晶粒の粗大化を防ぐと共に欠陥の連続性
を絶つことができ、耐久性が向上するといった利点があ
る。 【0012】ところで、前記のように靱性を確保すべき
超硬チップにおいてはその抗折力が問題となるが、この
抗折力は、皮膜の残留応力によって左右される。この皮
膜の残留応力は、0.5Ga以上4Ga以下の圧縮
応力となるようにするのが望ましい。このようにする
と、コーティングされた超硬チップの抗折力が高まり、
超硬チップの耐欠損性を向上させることができる。0.
5Gaに満たない圧縮応力では抗折力を高める効果が
でなく、逆に4Gaを越える圧縮応力では、皮膜剥離
が起こりやすくなり好ましくない。一方、引張応力では
抗折力を下げるので適当でない。実際に、膜厚5.2μ
mで1.5Gaの圧縮応力を有するTiC皮膜がコー
ティングされた超硬合金では、15%の抗折力の向上が
見られた。 【0013】このように皮膜中に圧縮応力を残留させる
には、基材温度を400℃以下とするイオンプレーティ
ングが効果的である。皮膜内残留応力(internal stres
s)は、図3に示すように、成膜時に格子間に押し込ま
れた原子が安定位置に戻ろうとする時に発生する応力、
すなわち真性応力(intrinsic stress)と、基材と皮膜
との熱膨張係数の違いによって発生する応力、すなわち
熱応力(thermal stress)との和であり、イオンプレー
ティングのような低温成膜では熱応力の寄与が少なく、
真性応力の影響が大きい。したがって、低温で成膜する
ほど圧縮残留応力が高くなるが、基材の温度が低く過ぎ
ると圧縮応力が著しく高くなり皮膜剥離を起こし易くな
る。 【0014】例えば、WC超硬基材に温度200℃でT
iNを3μm成膜した場合、真性応力が2.7Ga、
熱応力が0.8Gaであり、これらの和である皮膜内
残留応力は3.5Gaであった.一方、基材温度を5
00℃として成膜した場合は、真性応力が0.2G
a、熱応力が2.2Gaで、皮膜内残留応力は2.4
aとなり、真性応力が低い。 【0015】この残留応力の測定は、X線応力測定法:
2θ−sinψ法と基板の変形量から求める方法とを
併用した(測定法は例えば以下の文献に記載されてい
る:西田典秀、岡田光正、本田和男、川崎仁土、細川智
生/表面技術、vol.40、No.2、(1989)、p.332)。基
板の変形から求める場合は、基板として厚さ0.3mm
で直径30mmのSUS304円板を使用し、成膜前後
の基板の反りを表面粗さ計で測定した。 【0016】Ti、Al、Hf、Zrの炭化物、窒化
物、または炭窒化物からなるセラミックスの皮膜は、い
ずれもプラズマを媒体とし、金属蒸気あるいは金属蒸気
とガスとをイオン化して成膜するイオンプレーティング
法で得ることができる。すなわち、金属蒸発源としての
Ti、Al、Hf、Zrを1×10−3Torr以下の
高真空下で電子銃によって溶解し、これを、電子銃蒸発
源の上部に設置されたイオン化電極に正の直流バイアス
を印加することで発生させた直流プラズマ中で活性化さ
せて得られる。コーティング中は、負の直流バイアスを
基材に印加すると共に、窒素ガスやアセチレンガスを反
応ガスとして基材付近に導入する。 【0017】なお、成膜方法としてはこの他に溶射法、
CVD法並びにスパッタリング法があるが、溶射法で
は、窒化物、炭化物の高純度の緻密皮膜は得られ難く、
CVD法では、高温成膜のために結晶粒が粗大化し、あ
るいは熱によるチップソーの変形を招き、スパッタリン
グ法では、密着性のある厚膜が得られ難いので不適当で
ある。 【0018】皮膜の密着性は、例えば、LEVETES
Tのスクラッチテスター(詳細は例えば次の文献に記
載:山口隆洋/材料試験技術、Vol.32、No.3、(198
2)、p.229.)で測定した臨界剥離荷重値が20N以上
であることが望ましい。このスクラッチテスターは、皮
膜を引っ掻くダイヤモンド圧子とそれに取り付けられた
AE(acoustic emission)センサーとからなってい
る。圧子は、ロックウエルC型の円錐形ダイヤモンドで
あり、圧子先端の半径は0.2mm、頂角は120°で
ある。負荷速度は100N/minで、試料送り速度は
10mm/minとした。 【0019】均質な皮膜を得るには、チップソーを蒸発
源上に配置し、蒸発源とチップソー中心とを結ぶ線に直
交する軸を中心に回転させて成膜することが望ましい。
皮膜表面粗度も10μm程度であれば、基材とほぼ同じ
粗度に成膜できるので再研磨の必要がなく、回転させな
がら成膜することが容易である。 【0020】成膜時のチップソーの温度は、温度による
変形を避けるため、通常のイオンプレーティング(基材
温度500℃程度)より低温で成膜する必要があるが、
低温成膜では、皮膜密着性が劣るため改善が必要であ
る。以下に、その方法を説明する。 【0021】まず、成膜時のチップソーの温度は、10
0℃以上400℃以下とする。400℃を越えると、1
時間程度の保持で、チップソーの温度による変形が生じ
て2/100mm以上の面振れが発生し、チップソーの
使用寿命を著しく悪化させる。一方、チップソーの温度
が100℃未満では、密着性のある硬質皮膜が形成でき
ない。 【0022】このように低い基材温度でのコーティング
は、前記のように皮膜内の圧縮残留応力を高め、被覆超
硬合金の抗折力を高めるのにも効果的であるが、イオン
プレーティングでは、基材温度が低いほど、皮膜の密着
性が劣る。 【0023】この皮膜の密着性を向上させるには、超硬
合金表面に0.01μm以上0.1μm以下のイオン衝
撃による反応層を形成した上でセラミックス皮膜を成膜
するのが効果的である。このイオン衝撃による反応層
は、透過型電子顕微鏡で観察可能であり、多くの格子欠
陥が高密度で観察される。実際に、基材の成膜温度を2
00℃として2μmのTiNを成膜した場合、イオン衝
撃による反応層がないと臨界剥離荷重値が11Nと実用
レベル(20N)に達しないのに対して、図4に示すよ
うに、0.05μmのイオン衝撃による反応層が観察さ
れた試料では、臨界剥離荷重値が25Nを示し、密着性
が大きく改善された。 【0024】このイオン衝撃による反応層は、成膜初期
に基材に高いバイアスを印加してイオン衝撃を行うこと
で得られる。このとき、基材へのイオン密度は、成膜初
期15分以内に3A/m以上5A/m以下とする。
15分より長い時間に渡るイオン衝撃や、5A/m
り大きいイオン密度では、400℃以上の基材の温度上
昇を容易に招くので好ましくない。また、3A/m
満のイオン密度では反応層が形成されない。 【0025】 【実施例】以上のようにしてイオンプレーティング法に
より成膜した皮膜の特性を表1に示す。試料番号1〜8
が本発明による実施例であり、試料番号9〜12が在来
品を用いた比較例である。なお、皮膜の化学組成は、G
DS(Glow Discharged Spectroscopy)法により決定し
た。 【0026】このときのイオンプレーティングでは、金
属蒸発源にTi、Al、Hf、Zrを使い、これを電子
銃で溶解した上で直流プラズマ中で活性化させた。反応
ガスとしては、窒素並びにアセチレンを用いた。また、
コーティング中は、いずれも300Vの直流バイアスを
印加し、圧力を4×10−4Torrとした。 【0027】耐久性の比較は、超硬チップを刃先に50
個ろう付けされたチップソーを使用し、チップ刃先のフ
ランク摩耗3が幅0.5mmとなるまでに切断し得た1
枚当たりの切断面積で行った。この超硬チップは、すく
い角15°、逃げ角8°で取り付けられ、組成がWC7
2%、Co10%、TiC+TaC18%で、ビッカー
ス硬度が990(荷重50g)である。サイズは、外径
280mm、厚さ3.7mmである。切削条件は、周速
200m/min、送り速度0.06mm/刃とした。
被切断材4は、外径340mm、肉厚10mmで、強度
(Ts)0.71Pa(70kg/mm)の硬質油井
管である。 【0028】 【表1】 【0029】切断面積を比較すると明らかなように、膜
厚1μm以上10μm以下のセラミックス皮膜を基材表
面に成膜することで、在来品(比較例)に比して2倍以
上の耐久性が得られることが分かる。特に、基材表面に
TiN、TiC0.60.4、TiNの順に成膜した
3層膜構造のもの(試料番号1)が、最も優れた特性を
有している。なお、コーティングを施さない場合の切断
面積は0.7m/枚程度である。 【0030】 【発明の効果】このように本発明によれば、チップソー
の耐久性を向上するうえに多大な効果を奏することがで
きる。すなわち、Ti、Al、Hf、Zrの炭化物、窒
化物、または炭窒化物からなるセラミックス皮膜は、硬
度が高く、鋼と凝着しにくく、耐摩耗性に優れている。
これらセラミックス皮膜を靭性に富むチップ基材の表面
に施すことにより、耐摩耗性と耐欠損性とが共に向上
し、チップソーの耐久性が高められる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to cutting steel plates and steel pipes.
Especially for the durability of the tip saw used for
It relates to an improved tip saw. [0002] 2. Description of the Related Art As shown in FIG.
A circular disc-shaped circular saw is used. As this circular saw
Is a tip saw 2 in which a carbide tip 1 is brazed to the cutting edge.
It is commonly used. This tip saw 2 is shown in FIG.
As described above, the flank wear amount 3 of the carbide tip 1 increases.
And the cutting resistance increases, so the service life (lifetime) will be limited.
If this life is short, the replacement frequency increases and the work efficiency decreases.
Therefore, it is preferable that the life is as long as possible. [0003] Problems to be Solved by the Invention Such steel plates and steel pipes
The life of the tip saw is determined by the amount of tip wear and chip
Depends on the occurrence of chipping at the tip of the
Increasing the hardness of the chip in an attempt to improve
This causes a problem that the chip is easily lost. The present invention addresses these disadvantages of the prior art.
It was devised to be resolved,The present inventionThe purpose of
Increases wear resistance and reduces the risk of chipping
Improved long-lasting tipso-Efficient manufacturing
It is to provide a manufacturing method. [0005] SUMMARY OF THE INVENTION Such an object is achieved by the present invention.
According to Ming,bladeSurface of carbide tip to be brazed first
One of Ti, Al, Hf and Zr
Or carbides, nitrides, or carbonitrides containing two or more
With a film thickness of 1 μm or more and 10 μm or less
In the method of manufacturing a chip saw for forming a
Using a plating method, set the substrate temperature to 100 ° C or higher4
Set below 00 ° C and ion density on substrate surface
3 A / m for 10 seconds or more and 15 minutes or less at the beginning of film formation2that's all
5A / m2Hereinafter, 1 A / m23A / m or more2Less than
A tip saw made by adjusting the film thickness below
This is achieved by providing a fabrication method. [0006] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below.
I do. [0007] The life of the tip saw is
Is determined by the wear of the tip and the chip tip loss.
Increasing the hardness to achieve the top results in loss of toughness at the expense of toughness
Is more likely to occur. Therefore, the toughness of the carbide chip
The ceramic coating on the surface for wear resistance.
To improve it. Carbide chip substrate and
The Vickers hardness is 800 to 1600 Hv (load
50 g) and the transverse rupture strength as an index of toughness is 1 to 4 GPin a
Certain sintered alloy is suitable, WC carbide containing 10% Co
Use alloy. [0008] Even if the hardness is high, adhesion to steel may occur.
Wear resistance decreases, so it is difficult to cause adhesion with steel
It is important to choose a film. Therefore, Ti, Al, H
f, Zr carbide, nitride or carbonitride
Lamix coating on the surface of carbide tips
I do. These ceramic films have high hardness and
It does not adhere easily and has excellent wear resistance. For example, TiC
N, TiAlCN, ZrC, HfC are Vickers hardness
At 2500 to 4000, 2000 to 2700, respectively.
2600-2800, 2600-3200, carbide
High hardness compared to 800-1200 chip base
It is. When the hardness is 1600 or more, in particular,
Excellent wear resistance to steel. Further, if the thickness of the film is less than 1 μm,
When the abrasion resistance is not enough and it is thicker than 10 μm,
This can cause problems such as film peeling as well as
From this, the thickness is set to 1 μm or more and 10 μm or less. In particular, to obtain a highly durable tip saw
It is preferable that the ceramic film has a three-layer structure
No. In other words, Tias well asNitriding of Ti
One or more of the main components
Inner layer and any one of Ti carbide and Ti carbonitride
Or an intermediate layer mainly composed of one or two or more kinds;
One of nitrides of Ti and carbonitrides of Ti
Is to sequentially laminate two or more types of outer layers
I do. First, ensure sufficient adhesion between the film and the substrate
In order to achieve this, Ti and / or Ti
It is effective to apply a compound. This is because carbon in the film
Contains poor adhesion to steel-based substrates
It depends. Then, in order to increase the hardness of the film, T
Forming an intermediate layer made of carbide and / or carbonitride of i
I do. When the carbon content in the film is increased in this way,
The coating can be hardened. And in the outer layer,
Chemically stable properties such as corrosion resistance and oxidation resistance are required
Because of this, nitride of Ti and / or carbonitriding of Ti
Things are appropriate. In addition, it is necessary to make a multilayer film like this.
To prevent coarsening of crystal grains in the film and to maintain defect continuity.
Benefits such as improved durability.
You. By the way, toughness should be ensured as described above.
With a carbide tip, its bending strength is a problem.
The transverse strength depends on the residual stress of the film. This skin
The residual stress of the film is 0.5GP4G or morePCompression below a
It is desirable to make it stress. Do this
And, the bending strength of the coated carbide tip increases,
The chip resistance of the carbide tip can be improved. 0.
5GPWith compressive stress less than a
Not conversely, 4GPAt compressive stress exceeding a, film peeling
Is likely to occur, which is not preferable. On the other hand, in tensile stress
It is not suitable because it lowers the bending strength. Actually, the film thickness is 5.2 μm.
1.5G at mPThe TiC film having the compressive stress a
15% increase in transverse rupture strength of cemented carbide
Was seen. Thus, the compressive stress remains in the film.
In order to reduce the temperature of the substrate to 400 ° C or less,
Is effective. Residual stress in the film (internal stres
s) is, as shown in FIG.
Stress that occurs when a trapped atom attempts to return to a stable position,
In other words, intrinsic stress, substrate and film
Stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between
It is the sum of thermal stress and thermal stress.
In low-temperature film forming such as filming, the contribution of thermal stress is small,
Influence of intrinsic stress is large. Therefore, film formation at low temperature
The higher the compressive residual stress, the lower the substrate temperature
, The compressive stress becomes remarkably high and the film is easily peeled.
You. For example, at 200 ° C., T
When iN is formed in a thickness of 3 μm, the intrinsic stress is 2.7 GPa,
Thermal stress is 0.8GPa in the film which is the sum of
Residual stress is 3.5GPa. On the other hand, when the substrate temperature is 5
When the film is formed at 00 ° C., the intrinsic stress is 0.2 GP
a, Thermal stress is 2.2GPa, the residual stress in the film is 2.4
GPa, and the intrinsic stress is low. The measurement of the residual stress is performed by an X-ray stress measurement method as follows:
2θ-sin2と method and the method to obtain from the deformation amount of the substrate
(The measurement method is described in the following literature, for example.)
R: Norihide Nishida, Mitsumasa Okada, Kazuo Honda, Hitoshi Kawasaki, Satoshi Hosokawa
Raw / Surface Technology, vol. 40, No. 2, (1989), p. 332). Base
When obtaining from the deformation of the plate, the thickness of the substrate is 0.3 mm
Before and after film formation using a SUS304 disk with a diameter of 30 mm
Of the substrate was measured by a surface roughness meter. [0016] Carbides and nitrides of Ti, Al, Hf, Zr
Ceramics made of materials or carbonitrides
Displacement also uses plasma as a medium, metal vapor or metal vapor
Plating for ionizing gas and gas to form a film
Can be obtained by law. That is, as a metal evaporation source
1 × 10 for Ti, Al, Hf and Zr-3Torr or less
Dissolved by an electron gun under high vacuum and evaporate it
Positive DC bias on the ionization electrode located above the source
Activated in a DC plasma generated by applying
Obtained. Negative DC bias during coating
Apply nitrogen gas and acetylene gas while applying
It is introduced near the substrate as a reactive gas. In addition, as a film forming method, other than the above, a thermal spraying method,
There are CVD method and sputtering method.
Is difficult to obtain a high-purity dense film of nitride and carbide,
In the CVD method, crystal grains become coarse due to high-temperature film formation, and
Or the tip saw is deformed by heat,
It is difficult to obtain a thick film with adhesion
is there. The adhesion of the film is determined, for example, by using LEVETES
T scratch tester (for details, see, for example,
Published by Takahiro Yamaguchi / Material Testing Technology, Vol.32, No.3, (198
2) The critical peeling load value measured in p.229.) Is 20N or more.
It is desirable that This scratch tester
Diamond indenter scratching the membrane and attached to it
Consists of an AE (acoustic emission) sensor
You. The indenter is a Rockwell C type conical diamond
Yes, the radius of the tip of the indenter is 0.2mm, the apex angle is 120 °
is there. The load speed is 100 N / min and the sample feed speed is
It was 10 mm / min. To obtain a homogeneous film, the tip saw is evaporated.
And place it directly on the line connecting the evaporation source and the center of the tip saw.
It is desirable that the film be formed by rotating about an intersecting axis.
If the film surface roughness is also about 10 μm, it is almost the same as the substrate
Since the film can be formed to a roughness, there is no need for repolishing,
It is easy to form a film. The temperature of the tip saw during film formation depends on the temperature.
To avoid deformation, use normal ion plating (substrate
It is necessary to form the film at a lower temperature than
In low-temperature film formation, improvement is necessary due to poor film adhesion.
You. The method will be described below. First, the temperature of the tip saw during film formation is 10
The temperature is set to 0 ° C or more and 400 ° C or less. If it exceeds 400 ° C, 1
Deformation due to temperature of tip saw due to holding for about time
Surface runout of 2 / 100mm or more
The service life is significantly deteriorated. Meanwhile, the temperature of the tip saw
If the temperature is lower than 100 ° C., a hard film with adhesiveness cannot be formed.
Absent. Coating at such a low substrate temperature
Increases the compressive residual stress in the coating as described above,
It is also effective in increasing the bending strength of hard alloys,
In plating, the lower the substrate temperature, the closer the coating
Poor nature. In order to improve the adhesion of this film, a superhard
Ion impact of 0.01 μm to 0.1 μm on the alloy surface
A ceramic layer is formed after forming a reaction layer by impact
It is effective to do. Reaction layer by this ion bombardment
Can be observed with a transmission electron microscope and many lattice defects
Depressions are observed at high density. Actually, the deposition temperature of the substrate is set to 2
When a 2 μm TiN film is formed at 00 ° C.,
Critical peeling load value is 11N without reaction layer due to impact
Although it does not reach the level (20N), it is shown in FIG.
The reaction layer was observed by the ion bombardment of 0.05 μm.
Sample showed a critical peeling load value of 25N,
Has been greatly improved. The reaction layer due to the ion bombardment is formed at the initial stage of film formation.
Impact by applying high bias to the substrate
Is obtained. At this time, the ion density on the substrate
3A / m within 15 minutes25A / m or more2The following is assumed.
Ion bombardment for more than 15 minutes or 5A / m2Yo
For higher ion densities, the substrate temperature above 400 ° C
It is not preferable because it easily causes ascent. 3A / m2Not yet
At a full ion density, no reaction layer is formed. [0025] EXAMPLE As described above, the ion plating method was used.
Table 1 shows the properties of the films formed. Sample number 1-8
Are examples according to the present invention, and sample numbers 9 to 12 are
It is a comparative example using a product. The chemical composition of the film is G
Determined by DS (Glow Discharged Spectroscopy) method
Was. In the ion plating at this time, gold
Using Ti, Al, Hf, Zr as the evaporation source
After melting with a gun, it was activated in a DC plasma. reaction
Nitrogen and acetylene were used as the gas. Also,
During coating, a DC bias of 300 V
Apply pressure 4 × 10-4Torr. For comparison of durability, a cemented carbide tip was added to the cutting edge by 50%.
Using a brazed tip saw, insert the tip
1 that could be cut until rank wear 3 became 0.5 mm in width
The cutting was performed with a cut area per sheet. This carbide tip
Attached at 15 ° angle and 8 ° clearance angle, the composition is WC7
2%, Co10%, TiC + TaC18%, Vicker
Hardness is 990 (50 g load). Size is outer diameter
It is 280 mm and 3.7 mm thick. Cutting conditions are peripheral speed
The speed was 200 m / min and the feed rate was 0.06 mm / blade.
The material to be cut 4 has an outer diameter of 340 mm, a thickness of 10 mm, and a strength.
(Ts) 0.71 Pa (70 kg / mm2) Hard oil well
Tube. [0028] [Table 1] As apparent from the comparison of the cut areas, the film
A ceramic coating with a thickness of 1 μm or more and 10 μm or less
More than twice as much as conventional products (comparative example)
It can be seen that the above durability can be obtained. Especially on the substrate surface
TiN, TiC0.6N0.4, TiN
The three-layer film structure (Sample No. 1) has the best properties
Have. Cutting without coating
The area is 0.7m2Per sheet. [0030] As described above, according to the present invention, the tip saw
Has a great effect on improving the durability of
Wear. That is, carbides of Ti, Al, Hf, and Zr, nitrides
Ceramic film made of carbide or carbonitride
High degree of adhesion, hardly adheres to steel, and excellent wear resistance.
These ceramic films are coated on the surface of a tough chip substrate.
To improve both wear resistance and fracture resistance
In addition, the durability of the tip saw is enhanced.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明が適用されるチップソーの部分的な概念
図。 【図2】超硬チップの部分的拡大図。 【図3】成膜時の基盤温度と残留応力との関係を概念的
に示すグラフ。 【図4】超硬チップとセラミック皮膜との界面における
イオン衝撃による反応層を示す透過電子顕微鏡による金
属組織写真。 【符号の説明】 1 超硬チップ 2 チップソー 3 フランク摩耗量 4 被切断材
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a partial conceptual view of a tip saw to which the present invention is applied. FIG. 2 is a partially enlarged view of a carbide tip. FIG. 3 is a graph conceptually showing a relationship between a substrate temperature and a residual stress during film formation. FIG. 4 is a metallographic photograph by a transmission electron microscope showing a reaction layer due to ion bombardment at an interface between a carbide tip and a ceramic film. [Description of Signs] 1 Carbide tip 2 Tip saw 3 Flank wear 4 Material to be cut

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−126528(JP,A) 特開 平5−38621(JP,A) 特開 平8−1412(JP,A) 特開 平5−285740(JP,A) 特開 昭63−65079(JP,A) 特開 平3−32516(JP,A) 特開 平6−316756(JP,A) 特公 平6−74497(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23D 63/00 B23D 61/00 B23P 15/28 Continuation of front page (56) References JP-A-6-126528 (JP, A) JP-A-5-38621 (JP, A) JP-A-8-1412 (JP, A) JP-A-5-285740 (JP) JP-A-63-65079 (JP, A) JP-A-3-32516 (JP, A) JP-A-6-316756 (JP, A) JP-B-6-74497 (JP, B2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23D 63/00 B23D 61/00 B23P 15/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 刃先にろう付けされる超硬チップの表
面に、Ti、Al、Hf及びZrのうちいずれか1種若
しくは2種以上を成分とする炭化物、窒化物、または炭
窒化物からなる膜厚1μm以上10μm以下のセラミッ
クス皮膜を成膜するチップソーの製造方法において、 イオンプレーティング法を用い、基材温度を100℃以
上400℃以下に設定すると共に、基材表面へのイオン
密度を、成膜初期の10秒以上15分以内は3A/m
以上5A/m 以下、その後は1A/m 以上3A/m
以下に調整して成膜することを特徴とするチップソー
の製造方法。
(57) [Claims] [Claim 1] Table of carbide tips brazed to the cutting edge
Any one of Ti, Al, Hf and Zr
Or carbides, nitrides, or charcoals containing two or more
Ceramics with a film thickness of 1 μm or more and 10 μm or less made of nitride
In the method for manufacturing a chip saw for forming a coating film, a substrate temperature is set to 100 ° C. or lower by using an ion plating method.
Set to 400 ° C or lower and ion
Density is 3 A / m 2 for 10 seconds or more and 15 minutes or less at the beginning of film formation.
Not less than 5 A / m 2 and not more than 1 A / m 2 and not less than 3 A / m 2
Tip saw characterized in that the film is formed by adjusting the thickness to 2 or less.
Manufacturing method.
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