JP7486713B2 - 被覆工具 - Google Patents
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Description
各種の硬質皮膜のなかでもAlTi窒化物およびAlCr窒化物は耐摩耗性と耐熱性に優れる膜種であり被覆金型や被覆切削工具等の被覆工具に広く用いられている。
本発明は、化学蒸着膜であるAlCr窒化物または炭窒化物とAlTi窒化物または炭窒化物の積層皮膜を設けた密着性に優れる被覆工具を得ることを目的とする。
A層は、AlTi、AlCr、AlCrTiの窒化物または炭窒化物から選択して適用することができる。A層とB層を同一組成系とすることで密着性が高まる。A層は耐熱性により優れる窒化物であることが好ましい。A層の平均膜厚は1μm以上10μm以下であることが好ましい。
なお、A層に含有される窒化物、炭窒化物とB層に含有される窒化物、炭窒化物は物質名では重複するものがあるが、両層の界面を境に両層の組成は異なる。
基材として、WC基超硬合金(10質量%のCo、0.6質量%のCr3C2、残部WCおよび不可避的不純物)製のミーリング用インサートを用意した。
まず、下地皮膜としてTi窒化物を形成した。基材20を、図2に示すヒータ3を有するCVD炉1内のチャンバー2の設置板4にセットし、H2ガスを流しながらCVD炉1内の温度を800℃に上昇させた。その後、800℃および12KPaで、予熱チャンバー6のガス導入口からガス経路81を経て、H2ガス、N2ガス、TiCl4ガスからなる混合ガスを予熱室61に導入し、パイプ7の第1のノズル穴83a、83b(83bは図示していない)から反応容器5内に導入して約0.5μm厚のTi窒化物を形成した。
H2ガスを流しながらCVD炉1内の圧力を4KPaに下げた後、図2に示す予熱チャンバー6のガス経路82に、400℃に保温したH2ガスとHClガスの混合ガスを導入した。
800℃に予熱した予熱チャンバー6の塩化Crガス発生室62は、Cr金属フレーク(純度99.99%、サイズ2mm~8mm)が充填されており、ガス経路82より導入したH2ガスとHClガスの混合ガスと反応し、H2ガスと塩化Crガスの混合ガスである混合ガスa1を生成し、混合室63に導入した。
H2ガスと塩化Crガスの混合ガスである混合ガスa1を生成し、混合室63に導入した。予熱チャンバー6のガス導入口からガス経路81を経て、H2ガスとAlCl3ガスを混合した混合ガスa2を予熱室61に導入して予熱した。
そして、混合ガスa1と混合ガスa2を混合室63で混合して予熱室の温度である800℃近傍の温度となっている混合ガスAを得た。そして、得られた混合ガスAを、パイプ7の第1のノズル穴83a、83bから反応容器炉内に導入した。また、ガス経路91にH2ガスとN2ガスおよびNH3ガスからなる混合ガスBを導入し、パイプ7の第2のノズル穴91a、91bから炉内に導入して、約0.5μm厚のAlCr窒化物を被覆した。
H2ガスと塩化Crガスの混合ガスである混合ガスa1を生成し、混合室63に導入した。予熱チャンバー6のガス導入口からガス経路81を経て、H2ガスとAlCl3ガスとTiCl4ガスを混合した混合ガスa2を予熱室61に導入して予熱した。そして、混合ガスa1と混合ガスa2を混合室63で混合して予熱室の温度である800℃近傍の温度となっている混合ガスAを得た。そして、得られた混合ガスAを、パイプ7の第1のノズル穴83a、83bから反応容器炉内に導入した。また、ガス経路91にH2ガスとN2ガスおよびNH3ガスからなる混合ガスBを導入し、パイプ7の第2のノズル穴91a、91bから炉内に導入して、約0.2μm厚のAlCrTi窒化物を被覆した。
予熱チャンバー6のガス導入口からガス経路81を経て、H2ガスとAlCl3ガスとTiCl4ガスを混合した混合ガスa2を予熱室61に導入して予熱した。そして、パイプ7の第1のノズル穴83a、83bから反応容器炉内に導入した。また、ガス経路91にH2ガスとN2ガスおよびNH3ガスからなる混合ガスBを導入し、パイプ7の第2のノズル穴91a、91bから炉内に導入して、約0.5μm厚のAlTi窒化物を被覆した。
その後、AlCr窒化物、AlCrTi窒化物、AlTi窒化物の被覆を数回繰り返して積層皮膜を被覆した。
密着性の改善により基本組成系であるAlCr窒化物とAlTi窒化物の積層皮膜を化学蒸着膜で形成できたことで、被覆工具への適用が見込まれる。
2 チャンバー
3 ヒータ
4 設置板
5 反応容器
5a 反応容器の開口部
6 予熱チャンバー
61 予熱室
62 塩化Crガス発生室
63 混合室
7 パイプ
81 ガス経路
82 ガス経路
83a 第1のノズル穴
91 ガス経路
91a 第2のノズル穴
92b 第2のノズル穴
10 排気パイプ
11 接続流路
20 基材
Claims (1)
- 基材と該基材の表面に硬質皮膜を有する被覆工具であって、前記硬質皮膜は化学蒸着膜であり、前記基材の表面に対して膜厚方向に成長した柱状粒子の集合から構成されるAlと、Cr、Tiの何れかまたは両方を含有する窒化物または炭窒化物のA層と、前記A層の上に配置されるAlCr窒化物または炭窒化物とAlTi窒化物または炭窒化物の積層皮膜からなるB層と、
前記B層のAlCr窒化物または炭窒化物とAlTi窒化物または炭窒化物の間にAlTiCr窒化物または炭窒化物
を有することを特徴とする被覆工具。
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WO2018070195A1 (ja) | 2016-10-11 | 2018-04-19 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
WO2019098130A1 (ja) | 2017-11-16 | 2019-05-23 | 三菱日立ツール株式会社 | 被覆切削工具ならびにその製造方法および化学蒸着装置 |
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