JPH0112835B2 - - Google Patents
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- JPH0112835B2 JPH0112835B2 JP55107605A JP10760580A JPH0112835B2 JP H0112835 B2 JPH0112835 B2 JP H0112835B2 JP 55107605 A JP55107605 A JP 55107605A JP 10760580 A JP10760580 A JP 10760580A JP H0112835 B2 JPH0112835 B2 JP H0112835B2
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- Japan
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- layer
- cemented carbide
- alumina
- coated
- tic
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- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
超硬合金にアルミナ被覆したいわゆるアルミナ
コーテイング工具は市場の切削速度の高速化にと
もない主力工具として広く使用されている。 アルミナコーテイング工具はアルミナの持つ高
い耐摩耗性と母材超硬合金の靭性を併せ持つ現在
までゞは最も合理的な考え方の工具と言える。 しかし超硬合金に直接アルミナを被覆した場合
種々問題があり、ａ，ａ，ａ族元素の炭化
物、窒化物で被覆した後、その外層にアルミナを
被覆するという考え方が優れていると言える（特
公昭53−13201号公報）。 工業的にはTiの炭化物や窒化物を使用するこ
とが通常行われる化学蒸着法（以下CVDと略す）
を用いる場合には特に有効と考えられる。なぜな
らTiは供給源としてTiCl4という安価で気化点の
低い物質があるからである。 TiCを内層として使用しこれにアルミナを被覆
する場合、酸化雰囲気に曝されるところから、特
に被覆初期においてTiCが部分的に侵され、アル
ミナとTiCの界面強度は低下すると考えられる。 一方TiNを被覆した場合にはTiNの耐酸化性
はTiCに比して優れているので界面が強いがTiN
の高温での硬度は低いため、アルミナがはがれた
部分での摩耗の進行は著しく汎用工具としての性
能は十分とは言えない。 以上のような理由に鑑みてTi（CN）を内層と
して被覆した後アルミナを被覆するという提案も
ある（特開昭52−96911号公報）。しかしこの提案
は所詮上述のTiCとTiNの中間的な考え方を示し
ているに過ぎない。 発明者は、アルミナの持つ高い耐摩耗性を最上
限に引き出し得る内層構造について種々検討し本
発明を得るに至つた。 本発明はTiCとTi（BN）層の２層をアルミナ
層の内層とすることに特徴がある。各々の役割に
ついて詳述する。Ti（BN）はTiB2とTiNの中間
的物質ではあるが、第１図の如くTi（CN）に比
してＢを添加する硬度の上昇は大きい。さらに
1000℃付近の切削工具刃先が曝される温度におい
てはＢが入つていることにより硬度は高くなり、
従つてAl2O3直下の領域での微小な塑性変形が少
なく、Al2O3層の損傷は極小に抑えることができ
る。さらにTi（BN）は第２図に示す如く耐酸化
性能はＢの少ない領域ではTiNと同程度、もし
くは優れており、アルミナ層を被覆する場合には
好適な下地物質と云える。 しかしTi（BN）を超硬合金に直接被覆した場
合、超硬合金が主として炭化物で構成されている
ために接着力としては十分でない。超硬合金に直
接隣接する層としてはTiCが最も適している。こ
のように超硬合金にTiCを被覆しさらにTi（BN）
を被覆すれば、さらに外層にアルミナ被覆した場
合最も強固な接着度で切削性能が優れた組合わせ
ができると言える。 しかし本発明の構造においても実際の切削加工
において最適な性能とするにはそれぞれの層厚は
きわめて厳密に決定されなくてはならない。 TiCは超硬合金との接着のために重要であるの
で0.5μあればその効果を表わすが、9μを越えると
工具全体の強度の低下をきたし欠損しやすくなる
ので0.5μ〜9μがよい。 Ti（BN）はTiCをしやへいするためには0.2μ以
上必要であるが3μ以上になると効果は上昇しな
くなりTiCを厚くした場合と同じとなる。 Al2O3は0.5μ以下では耐摩耗性の向上は望めず
2μ以上では欠損しやすくなり工具としての汎用
性を損う。 またTi（BN）層はTi（BxN1-x）と表わせば第
１図および第２図で示す如く硬度、耐酸化性はｘ
によつて変化する。ｘ＜0.1では硬度が低くTiN
と大差のない性能となるがｘ＞0.35では耐酸化性
が乏しくなり不適である。従つて0.1≦ｘ≦0.35
が適しており0.15≦ｘ≦0.30において効果は一層
顕著である。 本発明は必ずしもCVD法によらなくともイオ
ンプレーテイング、スパツタリング、プラズマ
CVD等の被覆法を用いても何ら効果は変りがな
く発明の範囲である。 またTiC層中に微量のＯまたはＮを入れること
も本発明の効果は損わない。同様にTi（BN）層
中に微量のＣまたはＯを入れることも本発明の範
囲である。 以下実施例により説明する。 〔実施例 １〕 ISOP30超硬合金（形状SNG432）チツプを公
知のCVD装置に入れ1000℃に加熱し、TiCl4，
H2，CH4の混合ガス雰囲気中で２時間のTiC被
覆を行つた。いつたん真空にした後同温度にて
TiCl4，H2，BCl3，N2の混合ガス雰囲気とし１
時間のTi（BN）被覆を行つた。さらに再び真空
とした後900℃に温度を下げ、AlCl3，H2，CO2，
COの混合ガス雰囲気にて８時間のAl2O3被覆を
行つた。以上の被覆工程を終了した後真空で冷却
し、表面からのＸ線回折、オージエ電子分析器お
よびＸ線マイクロアナライザー等により
Al2O31.2μ，Ti（B0.25N0.75）1.5μ，TiC4μの被覆
層であることが明らかとなつた。 この発明品を表１に示す比較品と切削試験にて
比較した。 切削試験は以下のとおりであつた。
コーテイング工具は市場の切削速度の高速化にと
もない主力工具として広く使用されている。 アルミナコーテイング工具はアルミナの持つ高
い耐摩耗性と母材超硬合金の靭性を併せ持つ現在
までゞは最も合理的な考え方の工具と言える。 しかし超硬合金に直接アルミナを被覆した場合
種々問題があり、ａ，ａ，ａ族元素の炭化
物、窒化物で被覆した後、その外層にアルミナを
被覆するという考え方が優れていると言える（特
公昭53−13201号公報）。 工業的にはTiの炭化物や窒化物を使用するこ
とが通常行われる化学蒸着法（以下CVDと略す）
を用いる場合には特に有効と考えられる。なぜな
らTiは供給源としてTiCl4という安価で気化点の
低い物質があるからである。 TiCを内層として使用しこれにアルミナを被覆
する場合、酸化雰囲気に曝されるところから、特
に被覆初期においてTiCが部分的に侵され、アル
ミナとTiCの界面強度は低下すると考えられる。 一方TiNを被覆した場合にはTiNの耐酸化性
はTiCに比して優れているので界面が強いがTiN
の高温での硬度は低いため、アルミナがはがれた
部分での摩耗の進行は著しく汎用工具としての性
能は十分とは言えない。 以上のような理由に鑑みてTi（CN）を内層と
して被覆した後アルミナを被覆するという提案も
ある（特開昭52−96911号公報）。しかしこの提案
は所詮上述のTiCとTiNの中間的な考え方を示し
ているに過ぎない。 発明者は、アルミナの持つ高い耐摩耗性を最上
限に引き出し得る内層構造について種々検討し本
発明を得るに至つた。 本発明はTiCとTi（BN）層の２層をアルミナ
層の内層とすることに特徴がある。各々の役割に
ついて詳述する。Ti（BN）はTiB2とTiNの中間
的物質ではあるが、第１図の如くTi（CN）に比
してＢを添加する硬度の上昇は大きい。さらに
1000℃付近の切削工具刃先が曝される温度におい
てはＢが入つていることにより硬度は高くなり、
従つてAl2O3直下の領域での微小な塑性変形が少
なく、Al2O3層の損傷は極小に抑えることができ
る。さらにTi（BN）は第２図に示す如く耐酸化
性能はＢの少ない領域ではTiNと同程度、もし
くは優れており、アルミナ層を被覆する場合には
好適な下地物質と云える。 しかしTi（BN）を超硬合金に直接被覆した場
合、超硬合金が主として炭化物で構成されている
ために接着力としては十分でない。超硬合金に直
接隣接する層としてはTiCが最も適している。こ
のように超硬合金にTiCを被覆しさらにTi（BN）
を被覆すれば、さらに外層にアルミナ被覆した場
合最も強固な接着度で切削性能が優れた組合わせ
ができると言える。 しかし本発明の構造においても実際の切削加工
において最適な性能とするにはそれぞれの層厚は
きわめて厳密に決定されなくてはならない。 TiCは超硬合金との接着のために重要であるの
で0.5μあればその効果を表わすが、9μを越えると
工具全体の強度の低下をきたし欠損しやすくなる
ので0.5μ〜9μがよい。 Ti（BN）はTiCをしやへいするためには0.2μ以
上必要であるが3μ以上になると効果は上昇しな
くなりTiCを厚くした場合と同じとなる。 Al2O3は0.5μ以下では耐摩耗性の向上は望めず
2μ以上では欠損しやすくなり工具としての汎用
性を損う。 またTi（BN）層はTi（BxN1-x）と表わせば第
１図および第２図で示す如く硬度、耐酸化性はｘ
によつて変化する。ｘ＜0.1では硬度が低くTiN
と大差のない性能となるがｘ＞0.35では耐酸化性
が乏しくなり不適である。従つて0.1≦ｘ≦0.35
が適しており0.15≦ｘ≦0.30において効果は一層
顕著である。 本発明は必ずしもCVD法によらなくともイオ
ンプレーテイング、スパツタリング、プラズマ
CVD等の被覆法を用いても何ら効果は変りがな
く発明の範囲である。 またTiC層中に微量のＯまたはＮを入れること
も本発明の効果は損わない。同様にTi（BN）層
中に微量のＣまたはＯを入れることも本発明の範
囲である。 以下実施例により説明する。 〔実施例 １〕 ISOP30超硬合金（形状SNG432）チツプを公
知のCVD装置に入れ1000℃に加熱し、TiCl4，
H2，CH4の混合ガス雰囲気中で２時間のTiC被
覆を行つた。いつたん真空にした後同温度にて
TiCl4，H2，BCl3，N2の混合ガス雰囲気とし１
時間のTi（BN）被覆を行つた。さらに再び真空
とした後900℃に温度を下げ、AlCl3，H2，CO2，
COの混合ガス雰囲気にて８時間のAl2O3被覆を
行つた。以上の被覆工程を終了した後真空で冷却
し、表面からのＸ線回折、オージエ電子分析器お
よびＸ線マイクロアナライザー等により
Al2O31.2μ，Ti（B0.25N0.75）1.5μ，TiC4μの被覆
層であることが明らかとなつた。 この発明品を表１に示す比較品と切削試験にて
比較した。 切削試験は以下のとおりであつた。
【表】
を比較
表１に示す結果を得た。
表１に示す結果を得た。
実施例１と同様の方法にてISOM10超硬合金
（形状SNG432）にTiCを4μ被覆した後表２に示
す組成のTi（BN）層を1.5μ被覆し、実施例１と
同様にAl2O3を1μ被覆した。 これを実施例１と同様切削試験Ａ，Ｂを行つて
比較した。
（形状SNG432）にTiCを4μ被覆した後表２に示
す組成のTi（BN）層を1.5μ被覆し、実施例１と
同様にAl2O3を1μ被覆した。 これを実施例１と同様切削試験Ａ，Ｂを行つて
比較した。
実施例１と同様にしてISOM10超硬合金に表３
に示す如きTiCとTi（B0.25N0.75）とAl2O3を被覆
して実施例１と同様の切削試験Ａ，Ｂを行つて比
較した。
に示す如きTiCとTi（B0.25N0.75）とAl2O3を被覆
して実施例１と同様の切削試験Ａ，Ｂを行つて比
較した。
【表】
第１図はTi（BN），Ti（CN）の組成の変化によ
る硬度の変化を示し、第２図は組成の異なるTi
（BN）を超硬合金上に50μ被覆し、空気中で900
℃に加熱した炉に入れ、10分間放置した後取り出
した時のTi（BN）層を表面から酸化された部分
の深さを示す。第３図はテストＢで使用した被削
材の断面形状である。
る硬度の変化を示し、第２図は組成の異なるTi
（BN）を超硬合金上に50μ被覆し、空気中で900
℃に加熱した炉に入れ、10分間放置した後取り出
した時のTi（BN）層を表面から酸化された部分
の深さを示す。第３図はテストＢで使用した被削
材の断面形状である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ３層を被覆してなる超硬合金の内層は炭化チ
タン、その外層はTi（BxN1-x）と表わしたとき、
0.1ｘ0.35であり、かつ0.2〜3μｍの厚さの硼
窒化チタン、最外層はアルミナであることを特徴
とする被覆超硬合金部材。 ２ 炭化チタン層が0.5〜9μｍの厚さである特許
請求の範囲第１項記載の被覆超硬合金部材。 ３ アルミナ層が0.5〜2μｍの厚さである特許請
求の範囲第１項、または第２項記載の被覆超硬合
金部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10760580A JPS5732366A (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Coated superhard alloy member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10760580A JPS5732366A (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Coated superhard alloy member |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5732366A JPS5732366A (en) | 1982-02-22 |
| JPH0112835B2 true JPH0112835B2 (ja) | 1989-03-02 |
Family
ID=14463402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10760580A Granted JPS5732366A (en) | 1980-08-04 | 1980-08-04 | Coated superhard alloy member |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5732366A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59219122A (ja) * | 1983-05-27 | 1984-12-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金工具及びその製造法 |
| AT387988B (de) * | 1987-08-31 | 1989-04-10 | Plansee Tizit Gmbh | Verfahren zur herstellung mehrlagig beschichteter hartmetallteile |
| US6790543B2 (en) * | 2001-11-07 | 2004-09-14 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard layer-coated tool |
| JP4251990B2 (ja) * | 2002-01-18 | 2009-04-08 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441211A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Covered superhard alloy parts |
-
1980
- 1980-08-04 JP JP10760580A patent/JPS5732366A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5441211A (en) * | 1977-09-09 | 1979-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Covered superhard alloy parts |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5732366A (en) | 1982-02-22 |
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