JPH0225562A - 立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金 - Google Patents
立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金Info
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- JPH0225562A JPH0225562A JP17586288A JP17586288A JPH0225562A JP H0225562 A JPH0225562 A JP H0225562A JP 17586288 A JP17586288 A JP 17586288A JP 17586288 A JP17586288 A JP 17586288A JP H0225562 A JPH0225562 A JP H0225562A
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Landscapes
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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。
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、耐摩工具などの工具材料、摺動部
材に利用される立方晶ホウ素被覆超硬合金に関する。
材に利用される立方晶ホウ素被覆超硬合金に関する。
［従来の技術］
周知の如く、立方晶窒化ホウ素（以下、ＣＢＮと呼ぶ）
は、ダイヤモンドに次ぐ硬さを有する物質である。また
、ＣＢＮは耐熱性、耐酸化性においてはダイヤモンドを
凌ぎ、鉄系材料との親和性も小さいため、単結晶もしく
は焼結体として切削工具等に用いられている。
は、ダイヤモンドに次ぐ硬さを有する物質である。また
、ＣＢＮは耐熱性、耐酸化性においてはダイヤモンドを
凌ぎ、鉄系材料との親和性も小さいため、単結晶もしく
は焼結体として切削工具等に用いられている。
ところで、最近、ホウ素を含む化合物ガスど窒素を含む
化合物ガスの混合ガスをプラズマ中で分解すること（プ
ラズマＣＶＤ法）によって立方晶窒化ホウ素を直接基材
に被覆する技術が開発されている。こうしたことから、
高価な単結晶や焼結体立方晶でなく、超硬合金を基材に
その表面に立方晶窒化ホウ素を被覆した部材で単結晶や
焼結体の代用ができるのではないかと考えられている。
化合物ガスの混合ガスをプラズマ中で分解すること（プ
ラズマＣＶＤ法）によって立方晶窒化ホウ素を直接基材
に被覆する技術が開発されている。こうしたことから、
高価な単結晶や焼結体立方晶でなく、超硬合金を基材に
その表面に立方晶窒化ホウ素を被覆した部材で単結晶や
焼結体の代用ができるのではないかと考えられている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、超硬合金上に直接ＣＢＮ被覆膜を作製し
た場合、次のような問題点がある。
た場合、次のような問題点がある。
即ち、超硬合金はタングステンカーバイド俣コバルトの
粉末の焼結体であるため、多くの欠陥、空孔を持つ。こ
のため、超硬合金基材表面を研磨処理し、仕上げたとし
ても空孔が表面に現われ、この部分が凹部となる。従っ
て、こうした基材にＣＢＮ膜を作製した場合、表面に露
出した空孔や多くの欠陥の存在のため得られた皮膜の平
滑性は非常に悪いものとなる。
粉末の焼結体であるため、多くの欠陥、空孔を持つ。こ
のため、超硬合金基材表面を研磨処理し、仕上げたとし
ても空孔が表面に現われ、この部分が凹部となる。従っ
て、こうした基材にＣＢＮ膜を作製した場合、表面に露
出した空孔や多くの欠陥の存在のため得られた皮膜の平
滑性は非常に悪いものとなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、表面平滑性
に優れた立方品窒化ホウ素被覆超硬合金を提供すること
を目的とする。
に優れた立方品窒化ホウ素被覆超硬合金を提供すること
を目的とする。
［課題を解決するための手段と作用］
本発明は、超硬合金基材上に窒化チタン皮膜を介して立
方晶窒化ホウ素彼覆膜を設けたことを要旨とする。
方晶窒化ホウ素彼覆膜を設けたことを要旨とする。
本発明によれば、超硬合金基材上に形成された窒化チタ
ン皮膜により立方晶全基材表面の空孔。
ン皮膜により立方晶全基材表面の空孔。
欠陥を覆うため、窒化チタン皮膜上に形成する立方晶窒
化ホウ素被覆膜は基材の空孔、欠陥の影響を受けること
なく平滑性に優れた立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金を得
ることができる。
化ホウ素被覆膜は基材の空孔、欠陥の影響を受けること
なく平滑性に優れた立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金を得
ることができる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本発明に係るＣＢＮ被覆超硬合金の断面図で
ある。図中の１は、例えば１５ｍ１Ｘ１５−ｓ■×２ｉ
ｍ（厚さ）の超硬合金基材である。この基材１の表面は
、０．０８ｘ以下の表面粗さ（ＪＩＳ最大高さ）に仕上
げられている。この基材１上には、例えばＨＣＤ （ホ
ロカソード）法イオンブレーティング（条件は下記第１
表）によって厚さ３ｐの窒化チタン皮膜２が形成されて
いる。この窒化チタン皮膜２上には例えば厚さ０．３ｐ
のＣＢＮ被覆１１４３が形成され、ＣＢＮ被覆超硬合金
４が構成されている。
ある。図中の１は、例えば１５ｍ１Ｘ１５−ｓ■×２ｉ
ｍ（厚さ）の超硬合金基材である。この基材１の表面は
、０．０８ｘ以下の表面粗さ（ＪＩＳ最大高さ）に仕上
げられている。この基材１上には、例えばＨＣＤ （ホ
ロカソード）法イオンブレーティング（条件は下記第１
表）によって厚さ３ｐの窒化チタン皮膜２が形成されて
いる。この窒化チタン皮膜２上には例えば厚さ０．３ｐ
のＣＢＮ被覆１１４３が形成され、ＣＢＮ被覆超硬合金
４が構成されている。
第 １ 表
次に、上述した構造のＣＢＮ被覆超硬合金の一部を構成
するＣＢＮ被覆膜の形成装置について第２図を参照して
説明する 図中の１１は、ガス導入管１２を有する反応室である。
するＣＢＮ被覆膜の形成装置について第２図を参照して
説明する 図中の１１は、ガス導入管１２を有する反応室である。
この反応室１１の一端部には真空室１３が接続され、他
端部には導波管１４が接続されている。前記反応室１１
及びガス導入管１２の一部の外周には、磁界印加用コイ
ル１５が設けられている。前記真空室１３内には、その
側端部から反応室１１に向って基板ホルダ１Ｂが突出し
ている。この基板ホルダＩＢの先端部には、被処理物と
しての表面に窒化チタン皮膜２を形成したＣＢＮ被覆超
硬合金基材１が取付けられている。前記基板ホルダｔｏ
には、ヒータ電源１７に接続したヒータ１８が内蔵され
ている。また、基板ホルダ１Ｂには、マツチングボック
ス１９を介して高周波電源２０に接続されている。前記
真空室１１内には、シールド２Ｉが前記基板ホルダ１Ｂ
に対向して設けられている。前記真空室１３内には、真
空ゲージ２２が取付けられている。
端部には導波管１４が接続されている。前記反応室１１
及びガス導入管１２の一部の外周には、磁界印加用コイ
ル１５が設けられている。前記真空室１３内には、その
側端部から反応室１１に向って基板ホルダ１Ｂが突出し
ている。この基板ホルダＩＢの先端部には、被処理物と
しての表面に窒化チタン皮膜２を形成したＣＢＮ被覆超
硬合金基材１が取付けられている。前記基板ホルダｔｏ
には、ヒータ電源１７に接続したヒータ１８が内蔵され
ている。また、基板ホルダ１Ｂには、マツチングボック
ス１９を介して高周波電源２０に接続されている。前記
真空室１１内には、シールド２Ｉが前記基板ホルダ１Ｂ
に対向して設けられている。前記真空室１３内には、真
空ゲージ２２が取付けられている。
次に、＋述した構造のＣＢＮ＠覆超硬合金の一部を構成
するＣＢＮ被覆膜を作製する方法について説明する。
するＣＢＮ被覆膜を作製する方法について説明する。
■まず、ＨＣＤ法イオンブレーティングにより窒化チタ
ン皮膜２をコーティングした超硬合金基材１を、基板ホ
ルダ１８の先端部に取付ける。次に、反応室１１及び真
空室１３内を１０ ｔｏｒｒ以下の減圧状態になるよ
うに予備排気した後、ガス導入管１２から内部にジボラ
ン（８２Ｈ６；Ａｒベース１０％）を１２．６ｓｃｅｍ
、Ｎ２ガスを１ 、５ ｓｅｃｍの流量で導入し、内部
圧力を３ 、８ Ｘ ＬＯ＝ ｔｏｒｒに維持する。
ン皮膜２をコーティングした超硬合金基材１を、基板ホ
ルダ１８の先端部に取付ける。次に、反応室１１及び真
空室１３内を１０ ｔｏｒｒ以下の減圧状態になるよ
うに予備排気した後、ガス導入管１２から内部にジボラ
ン（８２Ｈ６；Ａｒベース１０％）を１２．６ｓｃｅｍ
、Ｎ２ガスを１ 、５ ｓｅｃｍの流量で導入し、内部
圧力を３ 、８ Ｘ ＬＯ＝ ｔｏｒｒに維持する。
次いで、前記基材１の温度が４００℃になるよにヒータ
１８で加熱する。
１８で加熱する。
■次に、磁界印加用コイル１５により反応室１１内に磁
界を印加し、マイクロ波（２，４５ＧＨｚ ）を導波管
１４を介して反応室１１に導入し、電子サイクロトロン
共鳴プラズマを発生させる。また、基板ホルダ１８には
高周波電源２０により高周波電力（１３，５６ＭＨｚ
）を印加し、セルフバイアス（−３０Ｖ ）を発生させ
る。このようにして、超硬合金基材１上に窒化チタン皮
膜２を介して厚さ０．３ｐのＣＢＮ被覆膜３が形成され
る。
界を印加し、マイクロ波（２，４５ＧＨｚ ）を導波管
１４を介して反応室１１に導入し、電子サイクロトロン
共鳴プラズマを発生させる。また、基板ホルダ１８には
高周波電源２０により高周波電力（１３，５６ＭＨｚ
）を印加し、セルフバイアス（−３０Ｖ ）を発生させ
る。このようにして、超硬合金基材１上に窒化チタン皮
膜２を介して厚さ０．３ｐのＣＢＮ被覆膜３が形成され
る。
しかして、本発明に係るＣＢＮ被覆超硬合金によれば、
超硬合金基材１上に窒化チタン皮膜２を介して立方晶窒
化ホウ素被覆膜３が形成されているため、窒化チタン皮
膜２により立方晶全基材表面の空孔、欠陥が覆われ、立
方晶窒化ホウ素彼覆Ｊｌｌｉ３は基材１の空孔、欠陥の
影響を受けることなく、平滑性を向上できる。
超硬合金基材１上に窒化チタン皮膜２を介して立方晶窒
化ホウ素被覆膜３が形成されているため、窒化チタン皮
膜２により立方晶全基材表面の空孔、欠陥が覆われ、立
方晶窒化ホウ素彼覆Ｊｌｌｉ３は基材１の空孔、欠陥の
影響を受けることなく、平滑性を向上できる。
事実、本発明に係るＣＢＮ被覆超硬合金（前者）、及び
比較例として窒化チタン皮膜を被覆しないＣＢＮ被覆超
硬合金（後者）の夫々の表面を走査形電子顕微鏡にて観
察したところ、夫々第３図及び第４図に示す顕微鏡写真
図が得られた。同一より、前者の場合は四部（白い部分
） ３１の領域が小さく、後者の場合は凹部３１の領域
が大きいことが確認できた。つまり、前者の場合は後者
の場合と比べて表面が非常に平滑であることが確認でき
た。これにより、本発明に係るＣＢＮ被覆超硬合金が従
来のそれに比べて優れていることが明らかである。
比較例として窒化チタン皮膜を被覆しないＣＢＮ被覆超
硬合金（後者）の夫々の表面を走査形電子顕微鏡にて観
察したところ、夫々第３図及び第４図に示す顕微鏡写真
図が得られた。同一より、前者の場合は四部（白い部分
） ３１の領域が小さく、後者の場合は凹部３１の領域
が大きいことが確認できた。つまり、前者の場合は後者
の場合と比べて表面が非常に平滑であることが確認でき
た。これにより、本発明に係るＣＢＮ被覆超硬合金が従
来のそれに比べて優れていることが明らかである。
［発明の効果コ
以上詳述した如く本発明によれば、表面平滑性に優れた
立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金を提供できる。
立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金を提供できる。
第１図は本発明の一実施例に係るＣＢＮ被覆超硬合金の
断面図、第２図は同超「合金の一部を構成するＣＢＮ被
覆膜の形成装置の説明図、第３図は本発明に係るＣＢＮ
被覆超硬合金のＣＢＮ被覆膜の表面の粒子構造の顕微鏡
写真図、第４図は従来に係るＣＢＮ被覆超硬合金のＣＢ
Ｎ被覆膜の表面の粒子構造の顕微鏡写真図である。 １・・・超硬合金基材、２・・・窒化チタン基材、３・
・・ＣＢＮ被覆膜、１１・・・反応室、１２・・・ガス
導入管、１３・・・真空室、１４・・・導波管、１５・
・・磁界印加用コイル、１（ｌ・・・基板ホルダ、１７
・・・ヒータ電源、１８・・・ヒータ、１９・・・マツ
チングボックス、２０・・・高周波電源、２１・・・シ
ールド、２２・・・真空ゲージ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武・彦
断面図、第２図は同超「合金の一部を構成するＣＢＮ被
覆膜の形成装置の説明図、第３図は本発明に係るＣＢＮ
被覆超硬合金のＣＢＮ被覆膜の表面の粒子構造の顕微鏡
写真図、第４図は従来に係るＣＢＮ被覆超硬合金のＣＢ
Ｎ被覆膜の表面の粒子構造の顕微鏡写真図である。 １・・・超硬合金基材、２・・・窒化チタン基材、３・
・・ＣＢＮ被覆膜、１１・・・反応室、１２・・・ガス
導入管、１３・・・真空室、１４・・・導波管、１５・
・・磁界印加用コイル、１（ｌ・・・基板ホルダ、１７
・・・ヒータ電源、１８・・・ヒータ、１９・・・マツ
チングボックス、２０・・・高周波電源、２１・・・シ
ールド、２２・・・真空ゲージ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武・彦
Claims (1)
- 超硬合金基材上に窒化チタン皮膜を介して立方晶窒化ホ
ウ素被覆膜を設けたことを特徴とする立方晶窒化ホウ素
被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17586288A JPH0225562A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17586288A JPH0225562A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0225562A true JPH0225562A (ja) | 1990-01-29 |
Family
ID=16003501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17586288A Pending JPH0225562A (ja) | 1988-07-14 | 1988-07-14 | 立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0225562A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5629053A (en) * | 1990-04-06 | 1997-05-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for manufacturing microcrystalline cubic boron-nitride-layers |
| US5948541A (en) * | 1996-04-04 | 1999-09-07 | Kennametal Inc. | Boron and nitrogen containing coating and method for making |
| US5976716A (en) * | 1996-04-04 | 1999-11-02 | Kennametal Inc. | Substrate with a superhard coating containing boron and nitrogen and method of making the same |
| JP2018018627A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109976A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 立方晶窒化ホウ素被覆部材 |
| JPS6428358A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-30 | Kobe Steel Ltd | Hard coated member |
-
1988
- 1988-07-14 JP JP17586288A patent/JPH0225562A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62109976A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 立方晶窒化ホウ素被覆部材 |
| JPS6428358A (en) * | 1987-07-22 | 1989-01-30 | Kobe Steel Ltd | Hard coated member |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5629053A (en) * | 1990-04-06 | 1997-05-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for manufacturing microcrystalline cubic boron-nitride-layers |
| US5948541A (en) * | 1996-04-04 | 1999-09-07 | Kennametal Inc. | Boron and nitrogen containing coating and method for making |
| US5976716A (en) * | 1996-04-04 | 1999-11-02 | Kennametal Inc. | Substrate with a superhard coating containing boron and nitrogen and method of making the same |
| US6086959A (en) * | 1996-04-04 | 2000-07-11 | Kennametal Inc. | Boron and nitrogen containing coating and method for making |
| US6096436A (en) * | 1996-04-04 | 2000-08-01 | Kennametal Inc. | Boron and nitrogen containing coating and method for making |
| US6117533A (en) * | 1996-04-04 | 2000-09-12 | Kennametal Inc. | Substrate with a superhard coating containing boron and nitrogen and method of making the same |
| JP2018018627A (ja) * | 2016-07-26 | 2018-02-01 | 京セラ株式会社 | ヒータ |
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