JPH03111572A - 被覆セラミック工具の製造方法 - Google Patents
被覆セラミック工具の製造方法Info
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- JPH03111572A JPH03111572A JP24985089A JP24985089A JPH03111572A JP H03111572 A JPH03111572 A JP H03111572A JP 24985089 A JP24985089 A JP 24985089A JP 24985089 A JP24985089 A JP 24985089A JP H03111572 A JPH03111572 A JP H03111572A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明はセラミック工具の改良に関するものである。詳
細には、耐摩耗性を向上した被覆工具の応用範囲の拡大
に関する。
細には、耐摩耗性を向上した被覆工具の応用範囲の拡大
に関する。
［従来の技術］
本発明はＡ１基、Ｚｒ基セラミック工具を基体とした被
覆層を有する工具に関するものである。
覆層を有する工具に関するものである。
硬質相が酸化アルミニウム、ジルコニア等からなるセラ
ミック工具は、高速切削等の分野において長寿命の切削
工具として実用に供せられている。
ミック工具は、高速切削等の分野において長寿命の切削
工具として実用に供せられている。
しかし、強度的に劣るため被覆に関してはほとんど検討
されていなかった。ただ、Ｓｉ基セラミックが鋼切削に
応用した場合鋼との溶着を防止するため、酸化アルミニ
ウム等の被覆が行われている。
されていなかった。ただ、Ｓｉ基セラミックが鋼切削に
応用した場合鋼との溶着を防止するため、酸化アルミニ
ウム等の被覆が行われている。
また、基体には超硬合金と異なり結合金属を含有しない
ため硬質相またはガラス相と称される相に蒸着しなくて
はならないため密着性を向上させる必要が有った。
ため硬質相またはガラス相と称される相に蒸着しなくて
はならないため密着性を向上させる必要が有った。
上記の様に従来の超硬合金と異なり基体の表面部に耐摩
耗性の高い膜を施し効果を上げるには、緻密で微細な膜
を生成する必要がある。また、その反面、成膜時に基体
と皮膜界面に生ずる脆弱な脱炭層がなく強度的には劣化
が少ないというメリットもある。
耗性の高い膜を施し効果を上げるには、緻密で微細な膜
を生成する必要がある。また、その反面、成膜時に基体
と皮膜界面に生ずる脆弱な脱炭層がなく強度的には劣化
が少ないというメリットもある。
まず物理蒸着法（ＰＶＤ）の特長を生かして、低温にて
成膜を試みたが密着性に乏しく、一応成膜は出来るが切
削工具としては適用できなかった。
成膜を試みたが密着性に乏しく、一応成膜は出来るが切
削工具としては適用できなかった。
さらに、化学蒸着法（ＣＶＤ）では、成膜時の温度が高
く、蒸着初期において粒子の成長が有り、厚くして行く
にしたがい粒子が粗くなった。
く、蒸着初期において粒子の成長が有り、厚くして行く
にしたがい粒子が粗くなった。
そのためＣＶＤ法のの低温化を検討した。
通常行われている化学蒸着法は１０００°Ｃ〜１０５０
°Ｃでカーボン源としてメタンガス、窒素源として窒素
ガス、Ｔｉ源としてハロゲン化チタンを用いて、Ｔ１Ｃ
Ｎを成膜する（以後高温化学蒸着法ＨＴ −ＣＶ Ｄと
称す）が、低温化にはより反応性の高いガスが必要であ
り、カーボン源、窒素源として有機ＣＮ化合物系のガス
、Ｔｉｉ＃としてハロゲン化チタンを用いて、Ｔ ｉ
ＣＮを成膜する（以後中温化学蒸着法ＭＴ−ＣＶＤと称
す）ものである。またＴｉＮの成膜は、その生成エネル
ギーが低いため、９００°Ｃ以下でも十分成膜可能であ
る。低温化により、粒子の成長が抑えられ緻密で微細な
Ｍ質が得られる。
°Ｃでカーボン源としてメタンガス、窒素源として窒素
ガス、Ｔｉ源としてハロゲン化チタンを用いて、Ｔ１Ｃ
Ｎを成膜する（以後高温化学蒸着法ＨＴ −ＣＶ Ｄと
称す）が、低温化にはより反応性の高いガスが必要であ
り、カーボン源、窒素源として有機ＣＮ化合物系のガス
、Ｔｉｉ＃としてハロゲン化チタンを用いて、Ｔ ｉ
ＣＮを成膜する（以後中温化学蒸着法ＭＴ−ＣＶＤと称
す）ものである。またＴｉＮの成膜は、その生成エネル
ギーが低いため、９００°Ｃ以下でも十分成膜可能であ
る。低温化により、粒子の成長が抑えられ緻密で微細な
Ｍ質が得られる。
またＭＴ−ＣＶＤ法の特長としてＴ１ＣＮ基合金におい
ても同様に成膜できるため、サーメットへの応用も十分
に可能である。
ても同様に成膜できるため、サーメットへの応用も十分
に可能である。
［作用〕
以上のごとく、本発明は周期律表の４ ａ、 ５ ａ
１６ａ族の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種以上と、酸
化アルミニウム、シリコン化合物の１種以上よりなる超
硬質合金を基体とし、基体上に、 １．０−１０ミクロ
ンのＭＴ−ＣＶＤ法による炭化チタン、窒化チタン、炭
窒化チタンの１種または２種以上、オヨび０．５−５ミ
クロン（７） ＨＴ −ＣＶ Ｄ法による酸化アルミニ
ウムまたは／および窒化チタンを被覆したことを特徴と
する被覆セラミック工具である。
１６ａ族の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種以上と、酸
化アルミニウム、シリコン化合物の１種以上よりなる超
硬質合金を基体とし、基体上に、 １．０−１０ミクロ
ンのＭＴ−ＣＶＤ法による炭化チタン、窒化チタン、炭
窒化チタンの１種または２種以上、オヨび０．５−５ミ
クロン（７） ＨＴ −ＣＶ Ｄ法による酸化アルミニ
ウムまたは／および窒化チタンを被覆したことを特徴と
する被覆セラミック工具である。
本発明による被覆工具の膜は以下の理由により限定され
る。
る。
１ ）ＭＴ−ＣＶＤ法 １．０〜１０ミクロン窒化チタ
ン及び／叉は炭窒化チタンの１種または２種以上 ＭＴ−ＣＶＤ法の膜厚が１．０ミクロン未満では充分な
耐摩耗性を付与することが出来ず、 １０ミクロンをこ
えると剥離を生じ易くなるため、 １゜０〜１０ミクロ
ンとした・ ２）ＨＴ−ＣＶＤ法 ０． ５〜５ミク０ン酸化アルミ
ニウム及び／または窒化チタンｆ■Ｔ −ＣＶ Ｄ法の
膜厚が０．５ミクロン未満では充分な耐摩耗性を付与す
ることが出来ず、５ミクロンをこえると剥離を生じ易く
なるため、０゜５〜５ミクロンとした。
ン及び／叉は炭窒化チタンの１種または２種以上 ＭＴ−ＣＶＤ法の膜厚が１．０ミクロン未満では充分な
耐摩耗性を付与することが出来ず、 １０ミクロンをこ
えると剥離を生じ易くなるため、 １゜０〜１０ミクロ
ンとした・ ２）ＨＴ−ＣＶＤ法 ０． ５〜５ミク０ン酸化アルミ
ニウム及び／または窒化チタンｆ■Ｔ −ＣＶ Ｄ法の
膜厚が０．５ミクロン未満では充分な耐摩耗性を付与す
ることが出来ず、５ミクロンをこえると剥離を生じ易く
なるため、０゜５〜５ミクロンとした。
以下、本発明に関し具体的に説明する。
［実施例１〕
平均粒径０．１μｍ、純度９９．９％のα酸化アルミニ
ウム、Ｚ ｒ Ｏ２粉末（同１． ０μｍ）および結晶
粒微細化の効果を検討するためにＭｇＯ粉末（１，０μ
ｍ）を使用して、Ａ ｌ ２０３−３０％Ｚｒ０２−０
．５％ＭｇＯのセラミツクを通常の粉末冶金法で製作し
た。切削試験用にの５ＮＰ４３２の形状に加工した。ま
た、このチップをＣＶＤ反応炉中に設置し、Ｈ２ガスを
流しながら、８００°Ｃまで昇温した。 ８００°Ｃよ
りＴｉＣ１，２％、ＣＨ３ＣＮ ２％、Ｈ２残からな
る混合気体を流量７ ￥Ｋ ／ ｍ ｉ ｎ 圧力４
０ ｍ ｍ Ｈｇの条件で供給し０．５時間反応させ基
体上にＴ１ＣＮを２ミクロン被覆した。そのチップを、
さらに１０００°Ｃまで昇温し、混合気体をＴｉＣｌ２
２％、Ｎ。
ウム、Ｚ ｒ Ｏ２粉末（同１． ０μｍ）および結晶
粒微細化の効果を検討するためにＭｇＯ粉末（１，０μ
ｍ）を使用して、Ａ ｌ ２０３−３０％Ｚｒ０２−０
．５％ＭｇＯのセラミツクを通常の粉末冶金法で製作し
た。切削試験用にの５ＮＰ４３２の形状に加工した。ま
た、このチップをＣＶＤ反応炉中に設置し、Ｈ２ガスを
流しながら、８００°Ｃまで昇温した。 ８００°Ｃよ
りＴｉＣ１，２％、ＣＨ３ＣＮ ２％、Ｈ２残からな
る混合気体を流量７ ￥Ｋ ／ ｍ ｉ ｎ 圧力４
０ ｍ ｍ Ｈｇの条件で供給し０．５時間反応させ基
体上にＴ１ＣＮを２ミクロン被覆した。そのチップを、
さらに１０００°Ｃまで昇温し、混合気体をＴｉＣｌ２
２％、Ｎ。
２％の組成に変え６時間反応させ基体上にＴｊＮを４ミ
クロン形成させた。次に混合気体をＣＯ２％ ＡｌＣｌ
３２％ Ｈ２残からなる混合気体を流１ｉ ７１Ｋ ／
ｍ ｉ ｎ圧力４０ ｍ ｍ Ｈｇの条件で供給し４
時間反応させ基体上にＡ １．０３を２ミクロン被覆し
た。
クロン形成させた。次に混合気体をＣＯ２％ ＡｌＣｌ
３２％ Ｈ２残からなる混合気体を流１ｉ ７１Ｋ ／
ｍ ｉ ｎ圧力４０ ｍ ｍ Ｈｇの条件で供給し４
時間反応させ基体上にＡ １．０３を２ミクロン被覆し
た。
このチップを基体のみ、市販のコーティングチップ（基
体−超硬合金−ＴｉＣ６ミクロン−Ａ１２０３２ミクロ
ン）で切削試験を以下の条件で実施した。
体−超硬合金−ＴｉＣ６ミクロン−Ａ１２０３２ミクロ
ン）で切削試験を以下の条件で実施した。
切削速度 ２００ｍ／ｍｊｎ
送り ０． ２ｍｍ／ｒｅｖ
切込み ２．０ｍｍ
被削材 Ｆｅ１２
寿命判定 ＶＢ＝０．２ｍｍ
その結果、本発明の被覆工具は８０分切削出来しかも、
正常な摩耗を示したのに対し、市販のコ−ティングチッ
プは４０分程度で寿命に達した。
正常な摩耗を示したのに対し、市販のコ−ティングチッ
プは４０分程度で寿命に達した。
また基体のみは５０分程度で寿命に達した。
さらにセラミックの特長である高速切削での耐摩耗性を
比較するため切削速度を５５０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ以
外は同様な切削条件で行った結果、寿命まで本発明は８
分、基体のみは５分と長寿命化を達成でき た。
比較するため切削速度を５５０ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ以
外は同様な切削条件で行った結果、寿命まで本発明は８
分、基体のみは５分と長寿命化を達成でき た。
［実施例２〕
ホットプレスして、相対密度が９９．５％であるφ５０
のＳｉ３Ｎ、焼結体５ＮＧＮ４３２チツプに加工しこの
チップを実施例１と同様なＣＶＤ炉中において、成膜詩
の混合気体の成分、流盪、反応時間を種々変化させ第１
表に示す膜質、膜厚のチップを作成した。
のＳｉ３Ｎ、焼結体５ＮＧＮ４３２チツプに加工しこの
チップを実施例１と同様なＣＶＤ炉中において、成膜詩
の混合気体の成分、流盪、反応時間を種々変化させ第１
表に示す膜質、膜厚のチップを作成した。
実施例１と同様な切削条件でテストした結果について第
１表に併記した。
１表に併記した。
第１表の結果より、耐摩耗性にかんしては耐溶着性が改
善され皮膜が有る程度までは摩耗をカバーするため大幅
に改善される。また複層の皮膜を生成し膜の微細化を計
り、さらに最外層に窒化チタンを成膜する等、 膜質により 向上させることも 可能である。
善され皮膜が有る程度までは摩耗をカバーするため大幅
に改善される。また複層の皮膜を生成し膜の微細化を計
り、さらに最外層に窒化チタンを成膜する等、 膜質により 向上させることも 可能である。
第
表
＊、ＭＴ−ＣＶＤ法
〔発明の効果〕
本発明の工具はセラミック基体表面に緻密で微細な膜質
なＴ１ＣＮ等を成膜する事により耐摩耗性をより向上さ
せ、溶着性、刃先強度を増したものであり、被覆セラミ
ック基具の特長をより生かした被覆工具を提供するもの
である。
なＴ１ＣＮ等を成膜する事により耐摩耗性をより向上さ
せ、溶着性、刃先強度を増したものであり、被覆セラミ
ック基具の特長をより生かした被覆工具を提供するもの
である。
Claims (1)
- 周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族の炭化物、窒化物、炭窒
化物の１種以上と、酸化アルミニウム、シリコン化合物
の１種以上よりなる超硬質合金を基体とし、基体上に、
１．０−１０ミクロンのＭＴ−ＣＶＤ法による炭化チタ
ン、窒化チタン、炭窒化チタンの１種または２種以上、
および０．５−５ミクロンのＨＴ−ＣＶＤ法による酸化
アルミニウムまたは／および窒化チタンを被覆したこと
を特徴とする被覆セラミック工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249850A JPH0819525B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 被覆セラミック工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1249850A JPH0819525B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 被覆セラミック工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03111572A true JPH03111572A (ja) | 1991-05-13 |
| JPH0819525B2 JPH0819525B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=17199115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1249850A Expired - Lifetime JPH0819525B2 (ja) | 1989-09-26 | 1989-09-26 | 被覆セラミック工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0819525B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213430A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-22 | ユニオン・カ−バイド・コ−ポレ−シヨン | 加硫可能なシラン末端ポリウレタンポリマ− |
| JPS6244572A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-26 | Hitachi Carbide Tools Ltd | 表面被覆工具 |
| JPS6355181A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-09 | 住友電気工業株式会社 | 被覆セラミツクス工具 |
-
1989
- 1989-09-26 JP JP1249850A patent/JPH0819525B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213430A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-22 | ユニオン・カ−バイド・コ−ポレ−シヨン | 加硫可能なシラン末端ポリウレタンポリマ− |
| JPS6244572A (ja) * | 1985-08-21 | 1987-02-26 | Hitachi Carbide Tools Ltd | 表面被覆工具 |
| JPS6355181A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-09 | 住友電気工業株式会社 | 被覆セラミツクス工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0819525B2 (ja) | 1996-02-28 |
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