JP3460287B2 - 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 - Google Patents

耐摩耗性に優れた表面被覆部材

Info

Publication number
JP3460287B2
JP3460287B2 JP00509994A JP509994A JP3460287B2 JP 3460287 B2 JP3460287 B2 JP 3460287B2 JP 00509994 A JP00509994 A JP 00509994A JP 509994 A JP509994 A JP 509994A JP 3460287 B2 JP3460287 B2 JP 3460287B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cutting
hard coating
tool
base material
wear resistant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP00509994A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07205361A (ja
Inventor
泰久 橋本
一夫 山縣
晄徳 小林
誠 瀬戸山
明 中山
剛 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=11601937&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP3460287(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP00509994A priority Critical patent/JP3460287B2/ja
Publication of JPH07205361A publication Critical patent/JPH07205361A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3460287B2 publication Critical patent/JP3460287B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、WC基超硬合金、サー
メット、セラミックス等を母材とし、その母材の表面に
特定の硬質物質を被覆することにより、母材の耐欠損性
を維持しながら耐摩耗性を向上させた表面被覆部材に関
する。なお、この部材の代表的な用途としては切削工具
や耐摩工具が挙げられる。
【0002】
【従来の技術】切削工具、耐摩工具の耐摩耗性を向上さ
せるため、これ等の工具の母材表面にPVD法やCVD
法によりTi、Hf、Zrの炭化物、窒化物、炭窒化物
やAlの酸化物から成る単層又は複層の被覆膜を設ける
ことは既に一般化している。この硬質被膜をもつ表面被
覆部材の中でも特に、硬質被膜をPVD法で形成するも
のは、母材強度の劣化なしに耐摩耗性を向上できるとい
う特長があり、ドリル、エンドミル、フライス切削用ス
ローアウェイチップなど強度の要求される切削用途に適
応されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】Alの酸化物被膜は、
耐摩耗性に関して非常に好ましいものであるが、PVD
法ではこのAlの酸化膜を安定して被覆するのが難し
く、母材強度の面からPVD法を用いる部材については
このAlの酸化被膜は実用化に至っていない。
【0004】現在実用化されているものは、Ti、H
f、Zr等の窒化物の被膜である。ところが、この種の
被膜は、特に、高速切削用途での耐摩性が不足し、早期
に寿命に至っている。
【0005】そこで、本発明は、PVD法での形成が可
能であり、しかも耐摩耗性が従来のPVD法による被膜
に比べて格段に優れている被膜をもった表面被覆部材を
提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、母材表面に設ける硬質被膜を、
IVa、Va、VIa族金属元素或いはAl、Siの窒化
物、酸化物、炭化物、炭窒化物、ホウ化物の中から選ん
だ1つ以上の化合物と、IVa、Va、VIa族金属元素お
よびAl、Siのうちの2種の金属元素の合金の窒化
物、酸化物、炭化物、炭窒化物及び/若しくはホウ化物
を積層周期0.4nm〜50nmで積層し、全体の膜厚
を0.5〜10μmとした構造の膜となしたのである。
【0007】この表面被覆部材を切削工具や耐摩工具と
して利用する場合の母材材料は、WC基超硬合金、サー
メット、セラミックスなどが適している。
【0008】また、切削用途、耐摩用途では特に、母材
と硬質被膜との界面及び/若しくは硬質被膜の表面にIV
族金属元素の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸化物の少な
くとも1種から成る中間層や表層膜を配することも有効
なことである。この中間層や表層膜は、Tiの窒化物、
炭化物、炭窒化物、又はそれ等の積層物が特に好まし
い。
【0009】以下、本発明の構成について更に詳細に述
べる。
【0010】IVa、Va、VIa族金属元素およびAl、
Siの中から選ばれた2種類以上の金属からなる合金の
窒化物、酸化物、炭化物、炭窒化物及びホウ化物の被膜
を形成した表面被覆硬質部材は、優れた切削工具、耐摩
工具となり得ることがこれまでに良く知られているが、
発明者らはこれらの膜の特徴を研究していくうちに以下
のような知見を得るに至った。
【0011】いままでに上記金属の窒化物、炭化物、炭
窒化物及びホウ化物のうち2つ以上の化合物を層厚0.
2〜10nmで積層すると良好な耐摩耗性を示す硬質膜
が得られることが知られている(特願平4−27294
6)。しかし、このときIVa、Va、VIa族金属元素お
よびAl、Siから選んだ金属の窒化物、炭化物、炭窒
化物及びホウ化物のうち2種類を交互に積層した場合、
各々の界面で剥離が起きることがあり、結果的に摩耗が
早くなり実際の使用にあたって問題となることがあっ
た。
【0012】そこで片方の化合物を上記金属元素のうち
2つ以上からなる合金の窒化物、炭化物、炭窒化物或い
はホウ化物としたところ、界面の整合性が良くなり、結
果的に優れた耐摩耗性を示す硬質膜を得ることができ
た。
【0013】この硬質膜はいままで知られていた積層膜
よりも高い硬度をもつこともわかった。この理由として
は以下のことがあげられる。
【0014】IVa、Va、VIa族金属元素およびAl、
Siから選んだ2つ以上の元素から成る合金の窒化物、
炭化物、炭窒化物又はホウ化物は、その硬度がIVa、V
a、VIa族金属元素およびAl、Siの窒化物、炭化
物、炭窒化物或いはホウ化物よりも増すことが知られて
いる。この硬度の高い合金の窒化物、炭化物、炭窒化物
或いはホウ化物と、IVa、Va、VIa族金属元素および
Al、Siから選んだ金属の窒化物、炭化物、炭窒化物
もしくはホウ化物を層厚0.2〜10nmで積層すると
前者の化合物の特性が生かされ、非合金化合物どうしを
積層した場合よりも硬度が上がるのである。
【0015】さらにくわえてこの多層膜を形成する際、
硬質被膜と母材の界面または、硬質被膜の最表面にIV族
の金属元素の窒化物、炭窒化物、炭化物、酸化物を形成
しておくと、さらに良好な耐摩耗性を得ることができる
という知見をえた。
【0016】この硬質膜で被覆された切削工具はとくに
鋼の切削において優れた切削性能を示すが、鋳鉄切削で
も良好な性能を示す。また、この硬質被膜をもつ切削工
具はフライス切削において優れた性能を示すことが多い
が、旋削においても良い性能を示す。さらに、従来の硬
質膜が低送りおよび微小送りにおいて十分な性能を示せ
なかったのに対し、本発明の工具の硬質膜はこれらの膜
に大きな負担がかかる切削においても良好な耐摩耗性を
示す。
【0017】なお、本発明の表面被覆部材を切削工具や
耐摩工具として用いる場合の母材は、勿論、高速度鋼等
であってもよい。
【0018】
【実施例】以下に、本発明の表面被覆部材の具体例とそ
の製造方法について述べる。
【0019】基板母材として、JIS規格P30の超硬
合金と、サーメットと、セラミックスを用意した。母材
の形状はJIS・SNG432の切削チップである。こ
の切削チップを、公知の真空アーク蒸着法によりターゲ
ットとしてTiとAl、ZrとHf、およびTiとHf
の3種の組合せを用いて被覆を行なった。
【0020】図1に示すように、蒸着装置1内の一方に
Tiターゲット2を設置し、その向い側にTiAlター
ゲット3を設置し、その中央でターンテーブル4上の切
削チップTAが一分間に50回転するように調節した
後、炉内をArガス1×10-2Torrの真空度に保
ち、切削チップに−2000Vの電圧をかけて洗浄を行
い、さらに、500℃まで加熱した後、Arを排気して
2 ガスを300CC/minの割合で導入した。ここ
で真空アーク放電によりTiターゲット、TiAlター
ゲットを蒸発、イオン化させることにより、切削チップ
がTiとTiAlの蒸気の中を交互に通過することにな
る。このとき被覆対象の切削チップを回転させることで
表面にTiAlNとTiNを交互に積層した構成の硬質
被膜を形成することができた。全体の層厚は被覆時間に
よって制御した。
【0021】以上の方法にて表1に示される層構成の硬
質被膜層を形成することにより、本発明の表面被覆切削
チップを製造した(実施例I)。同様に、ターゲットと
してZrとZrHf、反応ガスとしてCH4 を用い、Z
rCとZrHfCの積層膜を形成した(実施例II)。ま
たターゲットとしてTiとTiHf、反応ガスとしてC
4 を用い、TiCとTiHfCの積層膜を形成した
(実施例III )。
【0022】所期の積層構造となっていることはEPM
A、オージェ、TEMといった分析法によって確認でき
る。
【0023】また、比較のため、同じ切削チップを同じ
装置にて表面にTiおよびAlの窒化物、炭化物、炭窒
化物のうちの1種類の単層、もしくは2種類以上の複層
を形成した表面被覆切削チップA〜Cをそれぞれ製造
し、通常良く用いられているCVD法にてコーティング
した表面被覆切削チップD、Eも用意した。またFとし
て、通常良く知られている合金の蒸発源を使用して作製
したTiAlN膜被覆の切削チップを用意した。さら
に、Gとして、TiNとAlN膜を形成した表面被覆切
削チップを用意した。また、ZrHfC、TiHfCに
ついても同様な層構成をもつ表面被覆切削チップを用意
した。これらをまとめて表1、表2、表3、表4に示
す。
【0024】次に、これらの試作表面被覆切削チップに
ついて、連続切削試験、および断続切削試験を表5に示
した条件にて行ない、切れ刃の逃げ面摩耗量を測定し
た。その結果を表1〜表4に併せて示す。
【0025】
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】
【表4】
【0030】表1〜表4に示す切削実験結果から判るよ
うに、本発明の表面被覆切削チップは、いずれも従来の
被覆切削チップA〜Fと同様の材料で硬質被膜を形成し
たにも拘らず、従来チップに比べてはるかに優れた耐欠
損性と耐摩耗性を発揮する。
【0031】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の表面被覆部
材は、母材表面に、単元素の化合物と合金の化合物を積
層した構造の硬質被膜を有するため、優れた耐熱性、溶
着防止特性、耐酸化性、摺動特性、耐マイクロチッピン
グ性を有し、PVD法で形成できるその硬質被膜が従来
の被膜と同等以上の硬さを持ちながら靱性も兼ね備えて
いるため、切削工具や耐摩工具として用いると、長期に
渡って良好な工具性能を維持し続けると言う効果が得ら
れる。
【0032】なお、本発明の部材は、切削工具、耐摩工
具はもとより、表面の摩滅防止が要求される摺動部品等
に利用しても寿命延長の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の表面被覆部材の製造方法の一例を示す
線図
【符号の説明】
1 真空アーク蒸着装置 2、3 ターゲット 4 ターンテーブル TA 切削チップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C23C 14/06 C23C 14/06 C H 14/08 14/08 A H 14/18 14/18 (72)発明者 瀬戸山 誠 伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友電気 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 中山 明 伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友電気 工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 吉岡 剛 伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友電気 工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 昭58−115081(JP,A) 特開 昭54−23608(JP,A) 特開 昭54−17914(JP,A) 特開 昭61−26786(JP,A) 特開 昭55−145165(JP,A) 特開 昭48−59106(JP,A) 特開 昭61−99678(JP,A) 特開 昭49−108111(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B32B 9/00 B23B 27/14 B23P 15/28 - 15/52 C23C 14/06

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 IVa、Va、VIa族金属元素或いはA
    l、Siの窒化物、酸化物、炭化物、炭窒化物、ホウ化
    物の中から選んだ1つ以上の化合物と、IVa、Va、VI
    a族金属元素およびAl、Siのうちの2種の金属元素
    の合金の窒化物、酸化物、炭化物、炭窒化物及び/若し
    くはホウ化物を積層周期0.4nm〜50nmで積層
    し、全体の膜厚を0.5〜10μmとした構成の硬質被
    膜を母材表面にもつことを特徴とする耐摩耗性に優れた
    表面被覆部材。
  2. 【請求項2】 WC基超硬合金、サーメット又はセラミ
    ックスから成る母材の表面に請求項1記載の硬質被膜を
    設けてある切削工具又は耐摩工具。
  3. 【請求項3】 前記母材と硬質被膜との界面にIV族金属
    元素の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸化物の少なくとも
    1種から成る中間層を配してある請求項2記載の切削工
    具又は耐摩工具。
  4. 【請求項4】 前記中間層がTiの窒化物、炭化物、炭
    窒化物、又はそれ等の積層物である請求項3記載の切削
    工具又は耐摩工具。
  5. 【請求項5】 前記硬質被膜の表面に、Tiの窒化物、
    炭化物、炭窒化物、もしくはそれ等の積層物から成る表
    層膜を配した請求項2、3又は4記載の切削工具又は耐
    摩工具。
  6. 【請求項6】 前記硬質被膜として、TiNとTiAl
    Nを0.4〜50nmの周期で積層したものを備えてい
    る請求項2記載の切削工具又は耐摩工具。
  7. 【請求項7】 前記母材と硬質被膜との界面にTiの窒
    化物からなる中間層を有している請求項6記載の切削工
    具又は耐摩工具。
JP00509994A 1994-01-21 1994-01-21 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 Expired - Lifetime JP3460287B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00509994A JP3460287B2 (ja) 1994-01-21 1994-01-21 耐摩耗性に優れた表面被覆部材

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP00509994A JP3460287B2 (ja) 1994-01-21 1994-01-21 耐摩耗性に優れた表面被覆部材

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07205361A JPH07205361A (ja) 1995-08-08
JP3460287B2 true JP3460287B2 (ja) 2003-10-27

Family

ID=11601937

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP00509994A Expired - Lifetime JP3460287B2 (ja) 1994-01-21 1994-01-21 耐摩耗性に優れた表面被覆部材

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3460287B2 (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4824163B2 (ja) * 1998-06-11 2011-11-30 エリコン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト,トリュープバッハ 硬質材層を除去するための方法
SE528671C2 (sv) * 2005-01-31 2007-01-16 Sandvik Intellectual Property Hårdmetallskär för seghetskrävande korthålsborrning samt förfarande för att framställa detsamma
US7537822B2 (en) 2005-05-26 2009-05-26 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Hard-coated member
WO2009037776A1 (ja) 2007-09-20 2009-03-26 Osg Corporation 硬質積層被膜、硬質積層被膜被覆工具、および被膜形成方法
KR101616600B1 (ko) * 2009-11-12 2016-04-28 오에스지 가부시키가이샤 경질 피막 피복 공구
CN103339282A (zh) 2011-02-01 2013-10-02 Osg株式会社 硬质层叠被膜
JP5734318B2 (ja) 2011-02-01 2015-06-17 オーエスジー株式会社 硬質積層被膜
US20130309470A1 (en) 2011-02-01 2013-11-21 Osg Corporation Hard laminar coating
EP2628826A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-21 Sandvik Intellectual Property AB Coated cutting tool and method for making the same
IN2015DN01818A (ja) 2012-08-10 2015-05-29 Tungaloy Corp
CN106132603B (zh) 2014-03-27 2018-01-26 株式会社泰珂洛 包覆工具
WO2015156383A1 (ja) 2014-04-10 2015-10-15 株式会社タンガロイ 被覆工具
EP3195959B1 (en) 2014-08-01 2020-11-25 Tungaloy Corporation Coated cutting tool

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07205361A (ja) 1995-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1174528B1 (en) Multilayer-coated cutting tool
JP6222675B2 (ja) 表面被覆切削工具、およびその製造方法
EP1842610B1 (en) Surface-coated cutting tool and process for producing the same
EP1382709B1 (en) Coated tool
JP4373897B2 (ja) 硬質皮膜被覆部材及びその被覆方法
JP3488526B2 (ja) 耐摩耗性に優れた硬質皮膜および硬質皮膜被覆部材
JP3460288B2 (ja) 耐摩耗性に優れた表面被覆部材
JP4707541B2 (ja) 硬質皮膜被覆部材
JP3460287B2 (ja) 耐摩耗性に優れた表面被覆部材
JP2009034781A (ja) 表面被覆切削工具
JP2018536765A (ja) ダイヤモンド層及び硬質材料層を有するボデーのコーティング
CN114761606B (zh) 其上形成有硬质涂膜的切削工具
JP2013124405A (ja) 多層硬質皮膜
JP5376375B2 (ja) 表面被覆切削工具
EP1757388B1 (en) Surface-coated cutware and process for producing the same
JPH04297568A (ja) 耐摩耗性のすぐれた表面被覆部材及び皮膜形成方法
JP6273161B2 (ja) 耐摩耗性に優れた積層皮膜
JP5681094B2 (ja) 積層硬質皮膜
KR101727420B1 (ko) 내마모성이 우수한 적층 피막
JP5376374B2 (ja) 表面被覆切削工具
JP3337884B2 (ja) 多層膜被覆部材
JP3822655B2 (ja) 耐摩耗性に優れた硬質皮膜および硬質皮膜被覆部材
JP2861113B2 (ja) 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材
JP5050277B2 (ja) 表面被覆切削工具
JP2005213613A (ja) 高機能カーボン被覆膜

Legal Events

Date Code Title Description
S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815

Year of fee payment: 10

EXPY Cancellation because of completion of term