JP3408267B2 - 結晶配向の多層被覆焼結合金 - Google Patents
結晶配向の多層被覆焼結合金Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬合金又はサーメッ
トの基体表面に単層もしくは多層のＢ１型化合物層と酸
化アルミニウム層とでなる被膜を被覆してなる多層被覆
焼結合金に関する。
トの基体表面に単層もしくは多層のＢ１型化合物層と酸
化アルミニウム層とでなる被膜を被覆してなる多層被覆
焼結合金に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超硬合金又はサーメットの焼結合
金の基体表面に、ＣＶＤ法（化学蒸着法）やＰＶＤ法
（物理蒸着法）によりＴｉの炭化物，窒化物又は炭窒化
物等のＢ１型化合物でなる被膜を被覆した被覆焼結合
金、もしくは、基体表面にＢ１型化合物でなる被膜と酸
化アルミニウムの被膜を被覆した多層被覆焼結合金が多
数提案されており、その代表的なものとして、特開昭５
６−１５６７６７号公報，特開平２−１５９３６３号公
報及び特開昭４８−５９１０６号公報がある。
金の基体表面に、ＣＶＤ法（化学蒸着法）やＰＶＤ法
（物理蒸着法）によりＴｉの炭化物，窒化物又は炭窒化
物等のＢ１型化合物でなる被膜を被覆した被覆焼結合
金、もしくは、基体表面にＢ１型化合物でなる被膜と酸
化アルミニウムの被膜を被覆した多層被覆焼結合金が多
数提案されており、その代表的なものとして、特開昭５
６−１５６７６７号公報，特開平２−１５９３６３号公
報及び特開昭４８−５９１０６号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】特開昭５６−１５６７
６７号公報には、超硬合金又はサーメットの基体表面に
被覆させたＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆの炭化物，窒化物，炭窒化
物の被膜の結晶が（２２０）面に強く配向されてなる被
覆焼結合金について記載されている。
６７号公報には、超硬合金又はサーメットの基体表面に
被覆させたＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆの炭化物，窒化物，炭窒化
物の被膜の結晶が（２２０）面に強く配向されてなる被
覆焼結合金について記載されている。
【０００４】また、特開平２−１５９３６３号公報に
は、超硬合金の基体表面にイオンプレーティング法でも
って、Ｔｉの炭化物，窒化物及び炭窒化物のうちの１種
の単層又は２種以上の多層の被膜を被覆してなる被覆超
硬合金における基体の表面と接する少なくとも第１層の
被膜が（１１１）面に強く配向されてなる被覆焼結合金
について記載されている。
は、超硬合金の基体表面にイオンプレーティング法でも
って、Ｔｉの炭化物，窒化物及び炭窒化物のうちの１種
の単層又は２種以上の多層の被膜を被覆してなる被覆超
硬合金における基体の表面と接する少なくとも第１層の
被膜が（１１１）面に強く配向されてなる被覆焼結合金
について記載されている。
【０００５】これら両公報に記載の被覆焼結合金は、Ｂ
１型化合物の被膜の結晶を一定方向に配向させることに
より、被膜の付着性を高めようとしたものであるが、Ｂ
１型化合物の被膜の結晶方向性にのみ注目しているため
に、さらに別の結晶構造の被膜を被覆した多層被覆焼結
合金にすると被膜間の付着性に問題が生じること、及び
基材と被膜間の付着性においても問題がある。
１型化合物の被膜の結晶を一定方向に配向させることに
より、被膜の付着性を高めようとしたものであるが、Ｂ
１型化合物の被膜の結晶方向性にのみ注目しているため
に、さらに別の結晶構造の被膜を被覆した多層被覆焼結
合金にすると被膜間の付着性に問題が生じること、及び
基材と被膜間の付着性においても問題がある。
【０００６】特開昭４８−５９１０６号公報には、超硬
合金の基体表面にＢ１型化合物の被膜と酸化アルミニウ
ムの被膜とを被覆した多層被覆焼結合金について記載さ
れている。同公報の多層被覆焼結合金は、被膜と被膜と
の界面、及び基体と被膜との界面における配慮が行なわ
れていないために、付着性に問題がある。
合金の基体表面にＢ１型化合物の被膜と酸化アルミニウ
ムの被膜とを被覆した多層被覆焼結合金について記載さ
れている。同公報の多層被覆焼結合金は、被膜と被膜と
の界面、及び基体と被膜との界面における配慮が行なわ
れていないために、付着性に問題がある。
【０００７】本発明は、上述の問題を解決したもので、
具体的には超硬合金又はサーメットの焼結合金の基体表
面に結晶構造の異なる被膜を被覆させた被覆焼結合金の
被膜間における適合性を結晶学的及び表面エネルギー的
に最適にし、被膜の耐剥離性，耐摩耗性及び耐欠損性を
高めた多層被覆焼結合金の提供を目的とする。
具体的には超硬合金又はサーメットの焼結合金の基体表
面に結晶構造の異なる被膜を被覆させた被覆焼結合金の
被膜間における適合性を結晶学的及び表面エネルギー的
に最適にし、被膜の耐剥離性，耐摩耗性及び耐欠損性を
高めた多層被覆焼結合金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、超硬合金又
はサーメットの基体表面にＴｉの炭化物，窒化物又は炭
窒化物の被膜と酸化アルミニウムの被膜を被覆した多層
被覆焼結合金における、基体と被膜との付着性につい
て、結晶学的及び表面エネルギの観点から検討していた
所、結晶構造の異なる被膜間、被膜と基体表面との界面
における最適な結晶面の組合わせがあるという知見を得
て、本発明を完成するに至ったものである。
はサーメットの基体表面にＴｉの炭化物，窒化物又は炭
窒化物の被膜と酸化アルミニウムの被膜を被覆した多層
被覆焼結合金における、基体と被膜との付着性につい
て、結晶学的及び表面エネルギの観点から検討していた
所、結晶構造の異なる被膜間、被膜と基体表面との界面
における最適な結晶面の組合わせがあるという知見を得
て、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】すなわち、本発明の結晶配向の多層被覆焼
結合金は、超硬合金又はサーメットでなる焼結合金の基
体表面の１部又は全面に周期律表の４ａ（Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ），５ａ（Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ）族金属の炭化物，窒化
物，酸化物及びこれらの相互固溶体の中の１種以上の単
層もしくは多層のＢ１型化合物層と酸化アルミニウム層
とでなる被膜を被覆してなる多層被覆焼結合金であっ
て、該被膜は、該基体表面に接する第１層が該Ｂ１型化
合物層でなり、かつ該第１層のＢ１型化合物は、Ｃｕ−
ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２θ）間におけ
るＸ線反射回折強度比の８０％以上が（１１１）面でな
り、該酸化アルミニウム層の酸化アルミニウムは、Ｃｕ
−ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ
線反射回折強度比の８０％以上が（０１２）面及び／又
は（１０４）面からなり、かつ該酸化アルミニウム層
は、Ｃｕ−ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２
θ）間におけるＸ線反射回折強度比の８０％以上が（１
１１）面でなるＢ１型化合物層に接して被覆されている
ことを特徴とするものである。
結合金は、超硬合金又はサーメットでなる焼結合金の基
体表面の１部又は全面に周期律表の４ａ（Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ），５ａ（Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ）族金属の炭化物，窒化
物，酸化物及びこれらの相互固溶体の中の１種以上の単
層もしくは多層のＢ１型化合物層と酸化アルミニウム層
とでなる被膜を被覆してなる多層被覆焼結合金であっ
て、該被膜は、該基体表面に接する第１層が該Ｂ１型化
合物層でなり、かつ該第１層のＢ１型化合物は、Ｃｕ−
ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２θ）間におけ
るＸ線反射回折強度比の８０％以上が（１１１）面でな
り、該酸化アルミニウム層の酸化アルミニウムは、Ｃｕ
−ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ
線反射回折強度比の８０％以上が（０１２）面及び／又
は（１０４）面からなり、かつ該酸化アルミニウム層
は、Ｃｕ−ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２
θ）間におけるＸ線反射回折強度比の８０％以上が（１
１１）面でなるＢ１型化合物層に接して被覆されている
ことを特徴とするものである。
【００１０】本発明の多層被覆焼結合金における基体
は、具体的には、例えばＪＩＳ規格のＨ５５０１（超硬
合金），Ｂ４０５３（超硬合金の使用選択基準），Ｍ３
９１６（超硬チップ鉱山工具用）及び従来の技術文献や
特許公報に記載されている超硬合金、もしくはＴｉＣ−
Ｎｉ基サーメット，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｎｉ基サーメット
で代表されている従来の技術文献や特許公報に記載され
ているサーメット、あるいは市販の超硬合金やサーメッ
トを用いることもできる。
は、具体的には、例えばＪＩＳ規格のＨ５５０１（超硬
合金），Ｂ４０５３（超硬合金の使用選択基準），Ｍ３
９１６（超硬チップ鉱山工具用）及び従来の技術文献や
特許公報に記載されている超硬合金、もしくはＴｉＣ−
Ｎｉ基サーメット，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）−Ｎｉ基サーメット
で代表されている従来の技術文献や特許公報に記載され
ているサーメット、あるいは市販の超硬合金やサーメッ
トを用いることもできる。
【００１１】これらの基体は、市販されている超硬合金
又はサーメットをそのまま用いることもできるが、基体
表面に存在する硬質相、具体的には、炭化タングステン
もしくはＢ１型化合物の結晶面を配向させると、基体と
被膜との付着性を顕著に高めることができるので好まし
いことである。基体が超硬合金からなる場合、基体表面
に存在する炭化タングステンの結晶は、Ｃｕ−ＫαХ線
による回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ線反射回折
強度比の８０％以上が（１００）面及び／又は（００
１）面でなることが特に好ましい。また、基体が炭化チ
タン及び／又は炭窒化チタンを含むＢ１型化合物を主成
分とするサーメットの場合、基体表面に存在するＢ１型
化合物の結晶は、Ｃｕ−ＫαХ線による回折角２０°〜
７０°（２θ）間のＸ線反射回折強度比の８０％以上が
（１１１）面でなることが特に好ましい。基体の中に存
在するＢ１型化合物とは、具体的には、例えば炭化チタ
ン，炭窒化チタン，又は炭化チタン，炭窒化チタンと周
期律表の４ａ，５ａ，６ａ（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）族金属の
炭化物，窒化物炭窒化物（炭化チタン，炭窒化チタンを
除く）の中の１種以上との相互固溶体、あるいは、芯部
が炭化チタン，炭窒化チタンでなり、芯部を包囲した周
辺部が周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒
化物の中の２種以上の相互固溶体からなる複合相でなる
ものを挙げることができる。
又はサーメットをそのまま用いることもできるが、基体
表面に存在する硬質相、具体的には、炭化タングステン
もしくはＢ１型化合物の結晶面を配向させると、基体と
被膜との付着性を顕著に高めることができるので好まし
いことである。基体が超硬合金からなる場合、基体表面
に存在する炭化タングステンの結晶は、Ｃｕ−ＫαХ線
による回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ線反射回折
強度比の８０％以上が（１００）面及び／又は（００
１）面でなることが特に好ましい。また、基体が炭化チ
タン及び／又は炭窒化チタンを含むＢ１型化合物を主成
分とするサーメットの場合、基体表面に存在するＢ１型
化合物の結晶は、Ｃｕ−ＫαХ線による回折角２０°〜
７０°（２θ）間のＸ線反射回折強度比の８０％以上が
（１１１）面でなることが特に好ましい。基体の中に存
在するＢ１型化合物とは、具体的には、例えば炭化チタ
ン，炭窒化チタン，又は炭化チタン，炭窒化チタンと周
期律表の４ａ，５ａ，６ａ（Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ）族金属の
炭化物，窒化物炭窒化物（炭化チタン，炭窒化チタンを
除く）の中の１種以上との相互固溶体、あるいは、芯部
が炭化チタン，炭窒化チタンでなり、芯部を包囲した周
辺部が周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒
化物の中の２種以上の相互固溶体からなる複合相でなる
ものを挙げることができる。
【００１２】基体の表面に形成される被膜の内、基体の
表面に接する少なくとも第１層は、周期律表の４ａ，５
ａ，族金属の炭化物，窒化物，酸化物及びこれらの相互
固溶体の中の１種のＢ１型化合物層でなり、この第１層
が（１１１）面に結晶配向されていると共に、この（１
１１）面に結晶配向されたＢ１型化合物層に接して形成
される少なくとももう１つの層である酸化アルミニウム
層は、（０１２）面及び／又は（１０４）面に結晶配向
されていることを特徴とする。この被膜の構成を具体的
に例示すると、上述の第１層に上述の結晶配向の酸化ア
ルミニウム層が形成される第１例、この第１例の酸化ア
ルムニウム層の表面に付着性を重視しない従来のＢ１型
化合物層が形成される第２例、第１例の酸化アルミニウ
ム層の表面に（１１１）面の結晶配向のＢ１型化合物層
が形成される第３例、上述の第１層の表面に単層又は多
層の従来のＢ１型化合物層とその表面に（１１１）面に
結晶配向のＢ１型化合物層とその表面に上述の結晶配向
の酸化アルミニウム層が形成される第４例を挙げること
ができる。
表面に接する少なくとも第１層は、周期律表の４ａ，５
ａ，族金属の炭化物，窒化物，酸化物及びこれらの相互
固溶体の中の１種のＢ１型化合物層でなり、この第１層
が（１１１）面に結晶配向されていると共に、この（１
１１）面に結晶配向されたＢ１型化合物層に接して形成
される少なくとももう１つの層である酸化アルミニウム
層は、（０１２）面及び／又は（１０４）面に結晶配向
されていることを特徴とする。この被膜の構成を具体的
に例示すると、上述の第１層に上述の結晶配向の酸化ア
ルミニウム層が形成される第１例、この第１例の酸化ア
ルムニウム層の表面に付着性を重視しない従来のＢ１型
化合物層が形成される第２例、第１例の酸化アルミニウ
ム層の表面に（１１１）面の結晶配向のＢ１型化合物層
が形成される第３例、上述の第１層の表面に単層又は多
層の従来のＢ１型化合物層とその表面に（１１１）面に
結晶配向のＢ１型化合物層とその表面に上述の結晶配向
の酸化アルミニウム層が形成される第４例を挙げること
ができる。
【００１３】本発明の多層被覆焼結合金を作製する場
合、基体は市販されている従来の超硬合金又はサーメッ
トを用いることができるが、表面の結晶を配向した基体
を用いることが好ましい。超硬合金の基体表面の炭化タ
ングステンを（１００）面に結晶配向させる場合は、例
えば炭化タングスを含有した超硬合金の組成成分からな
る出発原料中に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属のホ
ウ化物粉末、特に好ましくはホウ化タングステンを微量
混在させて、焼結工程時の昇温及び冷却の温度と雰囲気
の制御でもって作製することができる。また、超硬合金
の基体表面の炭化タングステンを（００１）面に結晶配
向させる場合は、例えば周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族
金属の炭化物（但し、炭化タングステンを除く）の１種
以上に炭化タングステンが１８００℃以上の高温で過飽
和に固溶されてなる高温炭化過飽和炭化タングステンの
固溶体粉末を上述の出発原料中に混在させて、従来の粉
末冶金法を応用することにより作製することができる。
さらに、サーメットの基体表面に存在する窒化チタン及
び／又は炭窒化チタンを含むＢ１型化合物を（１１１）
面に結晶配向させる場合は、例えば金属溶液中で炭化チ
タン，炭窒化チタン又は窒化チタンを折出させた粉末
（マッケナ法）を出発原料として用い、これに他の必要
な出発原料粉末とを組合わせて、従来の粉末冶金法を応
用して作製することができる。
合、基体は市販されている従来の超硬合金又はサーメッ
トを用いることができるが、表面の結晶を配向した基体
を用いることが好ましい。超硬合金の基体表面の炭化タ
ングステンを（１００）面に結晶配向させる場合は、例
えば炭化タングスを含有した超硬合金の組成成分からな
る出発原料中に周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属のホ
ウ化物粉末、特に好ましくはホウ化タングステンを微量
混在させて、焼結工程時の昇温及び冷却の温度と雰囲気
の制御でもって作製することができる。また、超硬合金
の基体表面の炭化タングステンを（００１）面に結晶配
向させる場合は、例えば周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族
金属の炭化物（但し、炭化タングステンを除く）の１種
以上に炭化タングステンが１８００℃以上の高温で過飽
和に固溶されてなる高温炭化過飽和炭化タングステンの
固溶体粉末を上述の出発原料中に混在させて、従来の粉
末冶金法を応用することにより作製することができる。
さらに、サーメットの基体表面に存在する窒化チタン及
び／又は炭窒化チタンを含むＢ１型化合物を（１１１）
面に結晶配向させる場合は、例えば金属溶液中で炭化チ
タン，炭窒化チタン又は窒化チタンを折出させた粉末
（マッケナ法）を出発原料として用い、これに他の必要
な出発原料粉末とを組合わせて、従来の粉末冶金法を応
用して作製することができる。
【００１４】これらの基体の表面に接して（１１１）面
に結晶配向されてなるＢ１型化合物の第１層を被覆する
には、具体的には、例えばＣＶＤ法においては、炭化物
の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容器内全ガス量
に対するハロゲン化ガス量の比を０．１〜０．２とし、
窒化物の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容器内全
ガス量に対する窒素ガス及び／又はアンモニアガス量の
比を０．１〜０．２とし、炭酸化物の第１層は、１００
Ｔｏｒｒ以下の反応容器内全ガス量に対するハロゲン化
ガス及び酸化炭素ガスの合計の比を０．１〜０．２と
し、窒酸化物の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容
器内全ガス量に対する窒素ガス及び／又はアンモニアガ
スと酸化炭素ガスとの合計の比を０．１〜０．２とし、
炭窒酸化物の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容器
内全ガス量に対するハロゲン化ガスと窒素ガス及び／又
はアンモニアガスと酸化炭素ガスとの合計の比を０．１
〜０．２とすることにより作製することができる。
に結晶配向されてなるＢ１型化合物の第１層を被覆する
には、具体的には、例えばＣＶＤ法においては、炭化物
の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容器内全ガス量
に対するハロゲン化ガス量の比を０．１〜０．２とし、
窒化物の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容器内全
ガス量に対する窒素ガス及び／又はアンモニアガス量の
比を０．１〜０．２とし、炭酸化物の第１層は、１００
Ｔｏｒｒ以下の反応容器内全ガス量に対するハロゲン化
ガス及び酸化炭素ガスの合計の比を０．１〜０．２と
し、窒酸化物の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容
器内全ガス量に対する窒素ガス及び／又はアンモニアガ
スと酸化炭素ガスとの合計の比を０．１〜０．２とし、
炭窒酸化物の第１層は、１００Ｔｏｒｒ以下の反応容器
内全ガス量に対するハロゲン化ガスと窒素ガス及び／又
はアンモニアガスと酸化炭素ガスとの合計の比を０．１
〜０．２とすることにより作製することができる。
【００１５】この第１層の表面に直接、又は結晶配向さ
れてないＢ１型化合物の単層又は多層を介在させ、次い
で、この表面に（１１１）面に結晶配向されたＢ１型化
合物層を形成した後、結晶配向された酸化アルミニウム
層を形成する。この結晶配向された酸化アルミニウム層
の内、（１０４）面に結晶配向するには、例えばＣＶＤ
法における反応容器内全ガス圧を６００Ｔｏｒｒ〜２気
圧とし、（０１２）面に結晶配向するには、反応容器内
全ガス圧を１０〜１５０Ｔｏｒｒとすることにより作製
することができるここで述べてきた基体表面の結晶配
向、第１層の結晶配向及び酸化アルミニウム層の結晶配
向としての結晶面におけるＣｕ−ＫαХ線による回折角
２０°〜７０°（２θ）間のＸ線反射回折強度比の８０
％以上とは、具体的にはＣｕターゲット、Ｎｉフィルタ
ーを用いたＸ線回折装置で、回折角（２θ）２０°〜７
０°間においてＣｕ−Ｋα線の全反射Ｘ線強度カウント
数の総和に対するそれぞれの結晶配向面の反射Ｘ線強度
カウント数の比が８０％以上からなることを現わしてい
る。
れてないＢ１型化合物の単層又は多層を介在させ、次い
で、この表面に（１１１）面に結晶配向されたＢ１型化
合物層を形成した後、結晶配向された酸化アルミニウム
層を形成する。この結晶配向された酸化アルミニウム層
の内、（１０４）面に結晶配向するには、例えばＣＶＤ
法における反応容器内全ガス圧を６００Ｔｏｒｒ〜２気
圧とし、（０１２）面に結晶配向するには、反応容器内
全ガス圧を１０〜１５０Ｔｏｒｒとすることにより作製
することができるここで述べてきた基体表面の結晶配
向、第１層の結晶配向及び酸化アルミニウム層の結晶配
向としての結晶面におけるＣｕ−ＫαХ線による回折角
２０°〜７０°（２θ）間のＸ線反射回折強度比の８０
％以上とは、具体的にはＣｕターゲット、Ｎｉフィルタ
ーを用いたＸ線回折装置で、回折角（２θ）２０°〜７
０°間においてＣｕ−Ｋα線の全反射Ｘ線強度カウント
数の総和に対するそれぞれの結晶配向面の反射Ｘ線強度
カウント数の比が８０％以上からなることを現わしてい
る。
【００１６】
【作用】本発明の多層被覆焼結合金は、最稠蜜の第１層
が、基体表面との付着性を高める作用をしており、基体
表面が結晶配向されていると、基体表面と第１層の相互
作用でもって付着性を高めており、結晶配向された最稠
密の酸化アルミニウム層と結晶配向された最稠密のＢ１
型化合物層とが相互に付着性を高める作用をし、総合的
に基体と被膜との界面及び被膜と被膜との界面におい
て、結晶学的、表面エネルギー的に、最適に適合し合っ
ているものである。
が、基体表面との付着性を高める作用をしており、基体
表面が結晶配向されていると、基体表面と第１層の相互
作用でもって付着性を高めており、結晶配向された最稠
密の酸化アルミニウム層と結晶配向された最稠密のＢ１
型化合物層とが相互に付着性を高める作用をし、総合的
に基体と被膜との界面及び被膜と被膜との界面におい
て、結晶学的、表面エネルギー的に、最適に適合し合っ
ているものである。
【００１７】
【実施例】市販されている各種の粉末と、２．５ｍｏｌ
％Ｗ2Ｂ5固溶したＷＣ（以下、Ｂ・ＷＣと略記）と４５
ｗｔ％ＷＣ−２２ｗｔ％ＴｉＣ−３３ｗｔ％ＴａＣ組成
を高温炭化過飽和固溶体としたＷＣ（以下、ＷＴＴと略
記）とマッケナ法により作製したＴｉＣ（以下、Ｍ・Ｔ
ｉＣと略記），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）［以下、Ｍ・Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ）と略記］粉末を用いて、表１に示す組成に配合し、
それぞれの配合粉末にアセトンと超硬合金ボールを加え
て混合粉砕及び乾燥後、１ｔ／ｃｍ2の加圧力で成形体
とし、表１に併記した焼結条件でもって成形体を焼結し
て基体を作製した。これらの基体の硬さ，抗折強度を求
め、さらにＣｕターゲット，ＮｉフィルターによるＸ線
回折（２θ＝２０°〜７０°間）を行って、基体表面に
おけるＸ線反射回折強度比を求めて、その結果を表２に
示した。（但し、本発明品１，２及び比較品１は炭化タ
ングステン結晶面、本発明品３，４及び比較品２はＢ１
型化合物結晶面）
％Ｗ2Ｂ5固溶したＷＣ（以下、Ｂ・ＷＣと略記）と４５
ｗｔ％ＷＣ−２２ｗｔ％ＴｉＣ−３３ｗｔ％ＴａＣ組成
を高温炭化過飽和固溶体としたＷＣ（以下、ＷＴＴと略
記）とマッケナ法により作製したＴｉＣ（以下、Ｍ・Ｔ
ｉＣと略記），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）［以下、Ｍ・Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ）と略記］粉末を用いて、表１に示す組成に配合し、
それぞれの配合粉末にアセトンと超硬合金ボールを加え
て混合粉砕及び乾燥後、１ｔ／ｃｍ2の加圧力で成形体
とし、表１に併記した焼結条件でもって成形体を焼結し
て基体を作製した。これらの基体の硬さ，抗折強度を求
め、さらにＣｕターゲット，ＮｉフィルターによるＸ線
回折（２θ＝２０°〜７０°間）を行って、基体表面に
おけるＸ線反射回折強度比を求めて、その結果を表２に
示した。（但し、本発明品１，２及び比較品１は炭化タ
ングステン結晶面、本発明品３，４及び比較品２はＢ１
型化合物結晶面）
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
表２に示した基体表面に表３に示した被覆処理条件でも
って第１層を形成した後、第１層の表面におけるＸ線反
射回折強度比を求めて、その結果を表３に併記した。
って第１層を形成した後、第１層の表面におけるＸ線反
射回折強度比を求めて、その結果を表３に併記した。
【００２０】
【表３】
表３に示した第１層の表面に表４に示した被覆処理条件
でもって酸化アルミニウム層を形成後、酸化アルミニウ
ム層の表面におけるＸ線反射回折強度比を求めて、その
結果を表４に併記した。
でもって酸化アルミニウム層を形成後、酸化アルミニウ
ム層の表面におけるＸ線反射回折強度比を求めて、その
結果を表４に併記した。
【００２１】
【表４】
以上のようにして作製した本発明品１〜４及び比較品１
〜２に、さらに市販のＰ３０相当の超硬合金の表面に本
発明品１と同様にして第１層及び酸化アルミニウム層を
形成した本発明品５を加えて切削試験を行った。切削試
験は、被削材：Ｓ４８Ｃ（ＨＢ２２８），切削速度：２
５０ｍ／ｍｉｎ，切込量：１．５ｍｍ，送り：０．３ｍ
ｍ／ｒｅｖ，チップ形状：ＳＮＰ４３２，切削時間：５
分における乾式旋削試験と被削材：Ｓ５５Ｃ（１００×
１５０ｍｍ角材，ＨＢ２４０），切削速度：１５０ｍ／
ｍｉｎ，切込量：１．５ｍｍ，送り：０．２ｍｍ／刃
（欠損又はチッピングしないときは、０．２５ｍｍ／刃
増加し、欠損又はチッピング時で寿命とした。）チップ
形状：ＴＮＰ４３２における乾式転削試験を行い、その
結果を表５に示した。
〜２に、さらに市販のＰ３０相当の超硬合金の表面に本
発明品１と同様にして第１層及び酸化アルミニウム層を
形成した本発明品５を加えて切削試験を行った。切削試
験は、被削材：Ｓ４８Ｃ（ＨＢ２２８），切削速度：２
５０ｍ／ｍｉｎ，切込量：１．５ｍｍ，送り：０．３ｍ
ｍ／ｒｅｖ，チップ形状：ＳＮＰ４３２，切削時間：５
分における乾式旋削試験と被削材：Ｓ５５Ｃ（１００×
１５０ｍｍ角材，ＨＢ２４０），切削速度：１５０ｍ／
ｍｉｎ，切込量：１．５ｍｍ，送り：０．２ｍｍ／刃
（欠損又はチッピングしないときは、０．２５ｍｍ／刃
増加し、欠損又はチッピング時で寿命とした。）チップ
形状：ＴＮＰ４３２における乾式転削試験を行い、その
結果を表５に示した。
【００２２】
【表５】
【００２３】
【発明の効果】本発明の多層被覆焼結合金は、基体と被
膜の界面、及び被膜と被膜の界面における付着性が優れ
ており、被膜の効果を充分に発揮させることができるも
ので、従来の多層被覆超硬合金に比べて、切削工具とし
て用いた場合、基体表面の結晶配向をしない本発明品が
耐摩耗性において約４０〜４７％向上し、耐欠損性にお
いて約５６％向上し、基体表面の結晶配向をした本発明
品が耐摩耗性において約７５〜１４４％向上し、耐欠損
性において約１１０〜１６７％向上するという効果があ
る。
膜の界面、及び被膜と被膜の界面における付着性が優れ
ており、被膜の効果を充分に発揮させることができるも
ので、従来の多層被覆超硬合金に比べて、切削工具とし
て用いた場合、基体表面の結晶配向をしない本発明品が
耐摩耗性において約４０〜４７％向上し、耐欠損性にお
いて約５６％向上し、基体表面の結晶配向をした本発明
品が耐摩耗性において約７５〜１４４％向上し、耐欠損
性において約１１０〜１６７％向上するという効果があ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭54−26811（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−90575（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−81002（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−155080（ＪＰ，Ａ)
特開 昭48−59106（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−190604（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−103754（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−195260（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 14/00 - 14/58
C23C 16/00 - 16/56
B22F 1/02
C23C 28/04
Claims (3)
- 【請求項１】 超硬合金又はサーメットでなる焼結合金
の基体表面の１部又は全面に周期律表の４ａ，５ａ族金
属の炭化物，窒化物，酸化物及びこれらの相互固溶体の
中の１種以上の単層もしくは多層のＢ１型化合物層と酸
化アルミニウム層とでなる被膜を被覆してなる多層被覆
焼結合金において、 該被膜は、該基体表面に接する第１層が該Ｂ１型化合物
層でなり、かつ該第１層のＢ１型化合物は、Ｃｕ−Ｋα
Х線による回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ線反射
回折強度比の８０％以上が（１１１）面でなり、該酸化
アルミニウム層の酸化アルミニウムは、Ｃｕ−ＫαХ線
による回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ線反射回折
強度比の８０％以上が（０１２）面及び／又は（１０
４）面からなり、かつ該酸化アルミニウム層は、Ｃｕ−
ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ線
反射回折強度比の８０％以上が（１１１）面でなるＢ１
型化合物層に接して被覆されていることを特徴とする結
晶配向の多層被覆焼結合金。 - 【請求項２】 上記基体は、超硬合金からなり、該基体
表面に存在する炭化タングステンは、Ｃｕ−ＫαХ線に
よる回折角２０°〜７０°（２θ）間のＸ線反射回折強
度比の８０％以上が（１００）面及び／又は（００１）
面でなることを特徴とする請求項１記載の結晶配向の多
層被覆焼結合金。 - 【請求項３】 上記基体は、炭化チタン及び／又は炭窒
化チタンを含むＢ１型化合物を主成分とするサーメット
からなり、かつ該基体表面に存在するＢ１型化合物は、
Ｃｕ−ＫαХ線による回折角２０°〜７０°（２θ）間
のＸ線反射回折強度比の８０％以上が（１１１）面でな
ることを特徴とする請求項１記載の結晶配向の多層被覆
焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12555392A JP3408267B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 結晶配向の多層被覆焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12555392A JP3408267B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 結晶配向の多層被覆焼結合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05295517A JPH05295517A (ja) | 1993-11-09 |
| JP3408267B2 true JP3408267B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=14913055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12555392A Expired - Fee Related JP3408267B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 結晶配向の多層被覆焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3408267B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3678924B2 (ja) | 1998-11-05 | 2005-08-03 | 日立ツール株式会社 | 酸化アルミニウム被覆工具 |
| JP2002370105A (ja) * | 2001-06-19 | 2002-12-24 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 酸化アルミニウム被覆工具 |
| JP2003025114A (ja) * | 2001-07-16 | 2003-01-29 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 酸化アルミニウム被覆工具 |
| SE525581C2 (sv) | 2002-05-08 | 2005-03-15 | Seco Tools Ab | Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD |
| SE528432C2 (sv) | 2004-11-05 | 2006-11-14 | Seco Tools Ab | Med aluminiumoxid belagt skärverktygsskär samt metod för att framställa detta |
| SE528430C2 (sv) | 2004-11-05 | 2006-11-14 | Seco Tools Ab | Med aluminiumoxid belagt skärverktygsskär samt metod att framställa detta |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP12555392A patent/JP3408267B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05295517A (ja) | 1993-11-09 |
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