JPH02221382A - 被覆超硬合金系部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は切削工具、機械部品等として好適に用いられる
耐摩耗性に優れた被覆超硬合金系部材の製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

切削工具として超硬合金が使用されているが、耐摩耗性
が十分でないため使用寿命が短く、その使用は特定の分
野に制限されるものであった。このため、超硬合金部材
の表面に、窒化チタン、炭化チタン、炭窒化チタン、ダ
イヤモンドなどの薄膜をコートして耐摩耗性を改善する
方法がとられている。従来、薄膜の形成はＣＶＤ法、イ
オンブレーティング法等により行われていたが、薄膜の
成長速度が遅く、また、設備、原料、連続生産性の点か
らも十分価れた方法とはいえなかった。その上、得られ
た部材も密着性が十分でな（耐摩耗性に優れているとは
いえなかった。

例えば、特開昭５６−３１１７号公報、特開昭６３−２
６３７２号公報には化学蒸着法により超硬合金系部材の
表面に炭化チタン等を被覆する方法が、特開昭５６−２
９６６５号公報には超硬合金糸部材の表面にイオンブレ
ーティング法により炭素を被覆する方法が、特開昭５７
−１００９８９号公報には超硬合金系部材の表面にイオ
ンブレーティング法によりダイアモンドを被覆する方法
が記載されているが、これらの方法には前述したような
問題点がある。

【発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前記事情に基づいてなされたもので、被覆面
の密着性が改善された耐摩耗性に優れた被覆超硬合金系
部材を生産性よく、低コストで製造する方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重
ねた結果、超硬合金系部材にセラミック微粉末を吹き付
けて被覆することにより、低コストで密着性に優れた被
覆超硬合金系部材が得られることを見出し、この知見に
基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、超硬合金系部材にセラミック微粉
末を吹き付けて被覆することを特徴とする被覆超硬合金
系部材の製造方法を提供するものである。

本発明に用いられる超硬合金系部材としては、通常切削
工具等に用いられているものであれば特に限定されない
が、例えばＷＣ系超硬合金、ＴｉＣ系サーメット、Ａｌ
ｔｏｓセラミック、Ｓｔ。

Ｎ４セラミツク及びこれらの焼結体、高速度鋼などが挙
げられる。

セラミック微粉末としては、周期律表の４ａ、５ａ及び
６ａ族の金属、アルミニウム、ケイ素の炭化物、窒化物
、炭窒化物、炭酸化物、炭酸窒化物、並びにアルミニウ
ム、ジルコニウムの酸化物、並びにこれらの２種以上の
固溶体等が挙げられる。

これらのセラミック微粉末としては平均粒子径が好まし
くは５０００Å以下、さらに好ましくは１０００Å以下
のものが用いられる。平均粒子径が５０００人を超える
ものを使用すると十分な密着性が得られないことがある
。

これらセラミック微粉末はプラズマ法、ＣＶＤ法、機械
的粉砕法等により製造することができるが、特にプラズ
マ法により製造された超微粉が好適に用いられる。プラ
ズマ法においては、金属の窒化物、炭化物、酸化物等は
、金属と窒素ガス、アンモニア、炭素、水素ガス、不活
性ガス等とを適宜組み合わせて、プラズマにより反応さ
せることにより目的とする超微粉を得ることができる。

この際用いられるプラズマとしては、アークプラズマ、
プラズマジェット、ＲＦプラズマ等が用いられる。

これらセラミック微粉末のなかでは、窒化チタン、炭化
チタン、炭窒化チタンが得られる被覆超硬合金系部材の
耐摩耗性が良好であることから好ましく用いられる。

超微粉窒化チタンの生成は、窒素ガス、窒素ガスとアン
モニアガスの混合ガス、窒素ガスと不活性ガス（ヘリウ
ム、アルゴン等）との混合ガス、窒素ガスと水素ガスと
の混合ガス、又は窒素ガスと不活性ガスと水素ガスとの
混合ガス中で発生させたアーク又はプラズマジェットに
よりチタンを窒化させ、窒化チタンの超微粉を得ること
によって行われる。この窒化チタンには酸化チタニウム
、酸化ジルコニウム、酸化ルテニウム、酸化ハフニウム
、酸化インジウム、酸化スカンジウム、酸化イツトリウ
ム、窒化カルシウム、フッ化アルミニウム、ホウ化カル
シウム等も２０重量％以下含有させることができる。

本発明においては、次に上記のようにして生成させたセ
ラミック微粉末を窒素、ヘリウム、アルゴン、水素のよ
うな気流を用いて０．４〜２■φのノズルから超硬工具
などの超硬合金系部材の表面に吹き付は堆積させる。吹
き付けは好ましくはガス流速１〜３０１／ｗｉｎでノズ
ルと超硬合金系部材間の距ｊｌｌ〜５ＩＩＩ１１で行わ
れる。このとき超硬合金系部材はノズルの下方に移動可
能に配置しておくことが好ましい。この吹き付けによる
微粉末の超硬合金系部材への衝突により熱が発生し強固
な堆積体となる。これらの操作は減圧下又は前記ガス雰
囲気で外気と接触しないようにして行うことができる。

堆積物は通常厚みが０．１〜５００μｍ１好ましくは０
．２〜２００μｍになるように堆積させる。このセラミ
ック微粉末の基板への堆積は無酸素雰囲気下で行うこと
が好ましい。

このようにして得られた被覆超硬合金系部材はそのまま
でも工具として用いることができるが、これを例えばＨ
Ｉ　Ｐ　（ｈｏｔ　１ｓｏｓｔａｔｉｃ　ｐｒｅｓｓ）
処理などの熱処理を行うことによりさらに密着性の改善
を行うことができる。このＨＩＰ処理は好ましくは、非
大気下で行われる。ここで非大気下とは大気中でないこ
とを意味する。処理は、好ましくは無酸素雰囲気下、特
に好ましくは、１〜２０００気圧の加圧窒素及び／又は
アルゴン雰囲気下で行われる。処理温度は好ましくは１
０００〜２０００℃であり、セラミックの種類により適
宜選定する。

このようにして得られた被覆超硬合金系部材は耐摩耗性
に優れ、使用寿命の長い切削工具、機械部品等として好
適に利用される。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。

実施例１ アークプラズマにより得られた超微粉ＴｉＮ（粒径６５
０人）を直接、内径０．５　ｒｍφのノズルより、Ｗ　
Ｃ−Ｃｏ系の超硬合金基板の上に吹きつけて堆積させた
。この際ノズルと基板間の距離は３■であり、ガス流量
は２０１２　／ｗｉｎであった。

この基板を２０００°Ｃ１２０００気圧（アルゴン雰囲
気）下でＨＩＰ処理を行ったところ、コートしないもの
に比べて寿命が３倍になった。なお、用いた基板は１３
ａｍ角で、基板への堆積速度は２ｇｍ１　ｓ　ｅ　ｃ−
ｔｍ”であり、１分３０秒堆積させた。

実施例２ 実施例１において、ＨＩＰ処理を行わなかった以外は、
実施例１に準じて行った。コートしないものに比べて寿
命は１．５倍になった。

〔発明の効果〕

本発明により密着性の改善され耐摩耗性に優れた被覆超
硬合金系部材を生産性よく低コストで製造することがで
きるようになった。

また、得られた被覆超硬合金系部材は切削工具として使
用した場合優れた切呵性能を示し、著しく長い使用寿命
を確保できるなど、その工業的価値は極めて大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超硬合金系部材にセラミック微粉末を吹き付けて被
   覆することを特徴とする被覆超硬合金系部材の製造方法
   。 ２、超硬合金系部材にセラミック微粉末を吹き付けて被
   覆した後、熱処理することを特徴とする被覆超硬合金系
   部材の製造方法。 ３、セラミック微粉末の平均粒子径が５０００Å以下で
   ある請求項１又は２記載の被覆超硬合金系部材の製造方
   法。