JPH03146667A - 被覆超硬合金工具の製造方法 - Google Patents
被覆超硬合金工具の製造方法Info
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- JPH03146667A JPH03146667A JP28248689A JP28248689A JPH03146667A JP H03146667 A JPH03146667 A JP H03146667A JP 28248689 A JP28248689 A JP 28248689A JP 28248689 A JP28248689 A JP 28248689A JP H03146667 A JPH03146667 A JP H03146667A
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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１
本発明は、表面に硬質膜が形成された、特に切削工具と
して用いられる被覆超硬合金の製造方法に関し、より詳
細には、母材と硬質被覆層との付着強度を向上させた被
覆超硬合金の製造方法に関する。
して用いられる被覆超硬合金の製造方法に関し、より詳
細には、母材と硬質被覆層との付着強度を向上させた被
覆超硬合金の製造方法に関する。
［従来技術］
近年、切削工具として超硬合金から成る母材表面に、化
学気相成長法（ＣＶＤ）により耐摩耗性の優れた硬質膜
を形成したものが知られている。
学気相成長法（ＣＶＤ）により耐摩耗性の優れた硬質膜
を形成したものが知られている。
通常、超硬合金母材は周期律表第４ａ族、第５ａ族、及
び第６８族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のうち１種
又は２種以上と、鉄族金属のうち１種又は２種以上と不
可避不純物とから構成され、硬質膜には周期律表第４８
族、第５８族及び第６８族の炭化物、窒化物、炭窒化物
、炭酸化物、窒酸化物、炭酸窒化物から選ばれる１種又
は２種以上の単層あるいは複層が用いられ、硬質膜は一
般にＣＶＤ等の化学気相合成法によって形成されている
。
び第６８族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のうち１種
又は２種以上と、鉄族金属のうち１種又は２種以上と不
可避不純物とから構成され、硬質膜には周期律表第４８
族、第５８族及び第６８族の炭化物、窒化物、炭窒化物
、炭酸化物、窒酸化物、炭酸窒化物から選ばれる１種又
は２種以上の単層あるいは複層が用いられ、硬質膜は一
般にＣＶＤ等の化学気相合成法によって形成されている
。
［発明が解決しようとする問題点１
しかしながら、これら硬質膜をＣＶＤ法等によって形成
するに際し、母材と硬質膜との界面には低火災化物であ
る脆化層（η相）が形成されやすい。
するに際し、母材と硬質膜との界面には低火災化物であ
る脆化層（η相）が形成されやすい。
これは、コーティング中に母材の炭素が被膜に拡散した
ために生じたものと考えられる。この脆化層の生成によ
って母材と硬質膜との密着強度が低下するため、これを
工具として用いた場合、硬質膜の剥離が生じ、母材であ
る超硬合金が露出して急激に摩耗が進行し、著しく切削
性能、寿命が低下するという欠点を有していた。
ために生じたものと考えられる。この脆化層の生成によ
って母材と硬質膜との密着強度が低下するため、これを
工具として用いた場合、硬質膜の剥離が生じ、母材であ
る超硬合金が露出して急激に摩耗が進行し、著しく切削
性能、寿命が低下するという欠点を有していた。
［発明の目的１
本発明は、上述の問題点を解決することを主たる目的と
するもので、具体的には母材と被膜との付着強度を高め
、耐剥離性に優れた長寿命の被覆超硬合金を得るための
製造方法を提供することを目的とするものである。
するもので、具体的には母材と被膜との付着強度を高め
、耐剥離性に優れた長寿命の被覆超硬合金を得るための
製造方法を提供することを目的とするものである。
［問題を解決するための手段１
本発明者は、上記問題点に対し研究を重ねたところ、被
覆層の形成時、脆化層の生成原因である母材からの炭素
の拡散が低温域では生じにくいことを見出し、超硬合金
母材上に最も近接する被覆層を形成する際、膜厚が１μ
ｍ以上に達するまで該被膜層の最適生成温度より１００
”Ｃ〜５００ ’Ｃ低い温度にて被膜層を形成するこ
とにより、母材から被膜への炭素の拡散並びに脆化層の
形成が抑制され、母材との付着強度の高い硬質膜が形成
されることを知見した。
覆層の形成時、脆化層の生成原因である母材からの炭素
の拡散が低温域では生じにくいことを見出し、超硬合金
母材上に最も近接する被覆層を形成する際、膜厚が１μ
ｍ以上に達するまで該被膜層の最適生成温度より１００
”Ｃ〜５００ ’Ｃ低い温度にて被膜層を形成するこ
とにより、母材から被膜への炭素の拡散並びに脆化層の
形成が抑制され、母材との付着強度の高い硬質膜が形成
されることを知見した。
以下、本発明を詳述する。
通常、周期律表第４ａ族、第５８族及び第６８族金属の
炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、酸窒化物を気相
合成法（ＣＶＤ）によって形成させるには、金属塩化物
をＮ２ガスをキャリアガスとして導き、それにそれぞれ
炭化水素ガス（メタン、プロパン等）、Ｎ２ガス、ＮＨ
３ガス、ＣＯ□ガス又はＨ２Ｏ１気を加えた混合ガスを
高温の超硬合金母材上で反応させることにより達成され
る。
炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、酸窒化物を気相
合成法（ＣＶＤ）によって形成させるには、金属塩化物
をＮ２ガスをキャリアガスとして導き、それにそれぞれ
炭化水素ガス（メタン、プロパン等）、Ｎ２ガス、ＮＨ
３ガス、ＣＯ□ガス又はＨ２Ｏ１気を加えた混合ガスを
高温の超硬合金母材上で反応させることにより達成され
る。
本発明は基本的には上記のような形成方法を用いて、硬
質膜を形成するものであるが、本発明における特徴は母
材表面へ最も近接する第１層を形成させる際、その膜厚
が１μｍ以上に達するまではその被膜の最適生成温度よ
り１００℃〜５００ ’Ｃ低い温度にて被膜層を形成さ
せる点にある。
質膜を形成するものであるが、本発明における特徴は母
材表面へ最も近接する第１層を形成させる際、その膜厚
が１μｍ以上に達するまではその被膜の最適生成温度よ
り１００℃〜５００ ’Ｃ低い温度にて被膜層を形成さ
せる点にある。
なお、この被覆層の成膜温度を最適生成温度から１００
’Ｃ〜５００℃低い温度に設定した理由は、１００℃
未満では十分な炭素拡散抑制効果が得られ難＜、５００
℃を上回ると被膜が生成されなくなったり、成膜速度が
著しく低下し工業上好ましくないためであり、特に最適
生成温度より１５０℃〜３００℃低い範囲が望ましい。
’Ｃ〜５００℃低い温度に設定した理由は、１００℃
未満では十分な炭素拡散抑制効果が得られ難＜、５００
℃を上回ると被膜が生成されなくなったり、成膜速度が
著しく低下し工業上好ましくないためであり、特に最適
生成温度より１５０℃〜３００℃低い範囲が望ましい。
また上記低温で生成する被膜の厚みは１μｍ以上でない
と効果が期待できず、上記条件での被膜の厚みが１ｕｍ
より薄いと後の最適生成温度での成膜において母材から
の炭素の拡散が生じ易くなり、本発明の目的が達成でき
ない。
と効果が期待できず、上記条件での被膜の厚みが１ｕｍ
より薄いと後の最適生成温度での成膜において母材から
の炭素の拡散が生じ易くなり、本発明の目的が達成でき
ない。
次に上記のような硬質膜を形成するための具体的な方法
について説明すると、例えば第１層として炭化チタン膜
を被覆する場合は６００℃〜９００℃の範囲で膜厚が１
μｍ以上になるまで被覆を行った後、最適な生成温度（
９００℃〜１１００℃）範囲に炉内温度を上昇させ被覆
を行うことにより目的とする付着強度の高い被膜が得ら
れる。
について説明すると、例えば第１層として炭化チタン膜
を被覆する場合は６００℃〜９００℃の範囲で膜厚が１
μｍ以上になるまで被覆を行った後、最適な生成温度（
９００℃〜１１００℃）範囲に炉内温度を上昇させ被覆
を行うことにより目的とする付着強度の高い被膜が得ら
れる。
また、複数層形成する場合は、例えばＴｉＣ−Ｔ１ＣＮ
を形成する場合、ＴｉＣ層形成時に６００℃〜９００
’Ｃの低温で１μｍ以上生成した後、Ｔ１ＣＮ層を最適
生成温度で成膜すればよい。
を形成する場合、ＴｉＣ層形成時に６００℃〜９００
’Ｃの低温で１μｍ以上生成した後、Ｔ１ＣＮ層を最適
生成温度で成膜すればよい。
（作用）
上記の構成によれば、母材に近接する被膜の形成温度が
その被膜の最適生成温度より低いために母材から被膜へ
の炭素の拡散がおさえられ、脆化層であるη相の生成を
抑制することができる。
その被膜の最適生成温度より低いために母材から被膜へ
の炭素の拡散がおさえられ、脆化層であるη相の生成を
抑制することができる。
（実施例１）
母材としてｒｓｏ Ｐ２Ｏ（超硬合金、型番ＣＮＭＧ
１２０４０Ｂ）を用い、反応容器内に設置した後、真空
引き、ガス置換後、温度を８００ ’Ｃに上昇させ、８
２９２％、ＴｉＣ１４４％、ＣＨ，４％、炉内圧力５Ｑ
ｍｂａ ｒにてＴｉＣ膜を２μｍ被覆した後、温度を１
０００℃に上昇させ、その他を同一条件とし全膜厚１０
μｍとなる様被覆を行った。
１２０４０Ｂ）を用い、反応容器内に設置した後、真空
引き、ガス置換後、温度を８００ ’Ｃに上昇させ、８
２９２％、ＴｉＣ１４４％、ＣＨ，４％、炉内圧力５Ｑ
ｍｂａ ｒにてＴｉＣ膜を２μｍ被覆した後、温度を１
０００℃に上昇させ、その他を同一条件とし全膜厚１０
μｍとなる様被覆を行った。
上記で得られた３０個のサンプルに対し、下記の条件で
切削試験を行った。
切削試験を行った。
耐剥離テスト
被削材 ＳＣＭ４３５ （１０ｍｍ巾の溝が４本人
ったもの） 速度 １００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ 衝撃回数 約１０００回 上記条件で切削後の刃先被膜の剥離の有無を調べ、剥離
したものの割合を算出したところ、８％と非常に良好で
あった。
ったもの） 速度 １００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２ｍｍ 衝撃回数 約１０００回 上記条件で切削後の刃先被膜の剥離の有無を調べ、剥離
したものの割合を算出したところ、８％と非常に良好で
あった。
（実施例２）
実施例１と同一の母材を用い、反応容器内を同様に真空
引き、ガス置換後、温度を７５０℃に上昇させ、Ｈ，７
０％、ＴｉＣ１４１０％、ＮＨ，２０％、炉内圧力８０
０ｍｂａ ｒにてＴｉＮ膜を２μｍ被覆した後、温度を
１０００℃に上昇させ、その他を同一条件とし全膜厚１
０μｍとなる様被覆を行った。
引き、ガス置換後、温度を７５０℃に上昇させ、Ｈ，７
０％、ＴｉＣ１４１０％、ＮＨ，２０％、炉内圧力８０
０ｍｂａ ｒにてＴｉＮ膜を２μｍ被覆した後、温度を
１０００℃に上昇させ、その他を同一条件とし全膜厚１
０μｍとなる様被覆を行った。
上記で得られた３０個のサンプルに対し、実施例１と同
様の耐剥離テストを行ったところ、剥離率６％と非常に
良好であった。
様の耐剥離テストを行ったところ、剥離率６％と非常に
良好であった。
（実施例３）
実施例１と同一の母材を用い、反応容器内を同様に真空
引き、ガス置換後、温度を８００℃に上昇させ、Ｎ２６
０％、ＴｉＣ１４５％、ＣＨ，５％、Ｎ２３０％の割合
に混合したガスを導入し、炉内圧力８００ｍｂａｒにて
Ｔ１ＣＮ膜を２μｍ被覆した後、温度を１０５０℃に上
昇させ、Ｎ２９２％、ＴｌＣ１４４％、ＣＨ４４％、炉
内圧力６０ｍｂａｒにてＴｉＣ膜を６μｍ、次に同一温
度でＮ２６０％、Ｃ０，１４％、ＨＣｌ５％、ＡＩＣｈ
２０％、炉内圧力５ＱｍｂａｒにしＡｌ２Ｏ３膜２μｍ
被覆し、全膜厚１０μｍのＴ１ＣＮ＋ＴｉＣ＋ Ａｌ．
０□複層膜の作成を行った。
引き、ガス置換後、温度を８００℃に上昇させ、Ｎ２６
０％、ＴｉＣ１４５％、ＣＨ，５％、Ｎ２３０％の割合
に混合したガスを導入し、炉内圧力８００ｍｂａｒにて
Ｔ１ＣＮ膜を２μｍ被覆した後、温度を１０５０℃に上
昇させ、Ｎ２９２％、ＴｌＣ１４４％、ＣＨ４４％、炉
内圧力６０ｍｂａｒにてＴｉＣ膜を６μｍ、次に同一温
度でＮ２６０％、Ｃ０，１４％、ＨＣｌ５％、ＡＩＣｈ
２０％、炉内圧力５ＱｍｂａｒにしＡｌ２Ｏ３膜２μｍ
被覆し、全膜厚１０μｍのＴ１ＣＮ＋ＴｉＣ＋ Ａｌ．
０□複層膜の作成を行った。
上記で得られたサンプルに対し、実施例１と同様の耐剥
離テストを行ったところ、剥離率１０％と良好であった
。
離テストを行ったところ、剥離率１０％と良好であった
。
（比較例）
比較チップとして、実施例１と同一の母材を用い、反応
容器内に設置した後、真空引き、ガス置換後、低温での
被覆を行わず温度を１０００℃に上昇させ、ＩＩｚ９２
％、ＴｉＣ１４４％、ＣＨ４４％、炉内圧力６０ｍｂａ
ｒにてＴｉＣ膜を１０．！／１１被覆を行った。
容器内に設置した後、真空引き、ガス置換後、低温での
被覆を行わず温度を１０００℃に上昇させ、ＩＩｚ９２
％、ＴｉＣ１４４％、ＣＨ４４％、炉内圧力６０ｍｂａ
ｒにてＴｉＣ膜を１０．！／１１被覆を行った。
また、同様に８．７０％、ＴｉＣ１４１０％、ＮＨｆｆ
２０％、炉内圧力８００ｍｂａ ｒにてＴｉＮ膜を１０
μｍとなるよう被覆を行った。
２０％、炉内圧力８００ｍｂａ ｒにてＴｉＮ膜を１０
μｍとなるよう被覆を行った。
上記で得られたサンプルに対し、実施例１と同様の耐剥
離テストを行い、本発明品と比較を行った。その結果、
剥離率は前者が２５％、後者が２０％と剥離が多く認め
られ、いずれも高い付着強度が得られないことが確認さ
れた。
離テストを行い、本発明品と比較を行った。その結果、
剥離率は前者が２５％、後者が２０％と剥離が多く認め
られ、いずれも高い付着強度が得られないことが確認さ
れた。
［発明の効果１
以上詳述した通り、本発明によれば超硬合金上へ硬質膜
の形成するに際し、第１層を１μｍ以上の厚さになるま
で各種被覆の最適生成温度より１００℃〜５００″Ｃ近
い温度にて被覆層を形成することにより、母材からの炭
素の拡散が抑制され、脆化層（η相）の形成が阻止し、
母材との付着強度の強い被膜が得られる。
の形成するに際し、第１層を１μｍ以上の厚さになるま
で各種被覆の最適生成温度より１００℃〜５００″Ｃ近
い温度にて被覆層を形成することにより、母材からの炭
素の拡散が抑制され、脆化層（η相）の形成が阻止し、
母材との付着強度の強い被膜が得られる。
また、低温で被覆を行うことにより、形成される被膜の
結晶粒が微粒となり耐摩耗性も向上する。
結晶粒が微粒となり耐摩耗性も向上する。
よってこれら被覆超硬合金工具を用いることにより、著
しい工具の寿命の向上を得ることができる。
しい工具の寿命の向上を得ることができる。
Claims (1)
- 周期律表第４ａ族、第５ａ族及び第６ａ族金属の炭化物
、窒化物、炭窒化物のうちの１種又は２種以上と鉄族金
属のうち１種又は２種以上と不可避不純物とから成る超
硬合金母材表面に、周期律表第４ａ族、第５ａ族及び第
６ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸炭窒化物あ
るいはＡｌの酸化物から選ばれる１種又は２種以上の単
層あるいは複層を化学気相成長法によって被覆形成して
成る被覆超硬合金において、前記超硬合金母材に最も近
接する被覆層を形成する際、該被覆層の膜厚が１μｍ以
上に達するまで該被覆層の最適生成温度より１００℃〜
５００℃低い温度にて成膜することを特徴とする被覆超
硬合金工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282486A JP2784544B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 被覆超硬合金工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1282486A JP2784544B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 被覆超硬合金工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03146667A true JPH03146667A (ja) | 1991-06-21 |
| JP2784544B2 JP2784544B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=17653067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1282486A Expired - Lifetime JP2784544B2 (ja) | 1989-10-30 | 1989-10-30 | 被覆超硬合金工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2784544B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6147905A (ja) * | 1984-08-16 | 1986-03-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバ余長収納具 |
| JPS6288509A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-23 | Hitachi Carbide Tools Ltd | 表面被覆超硬エンドミル |
| JPS63153273A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属薄膜の選択堆積方法 |
-
1989
- 1989-10-30 JP JP1282486A patent/JP2784544B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6147905A (ja) * | 1984-08-16 | 1986-03-08 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 光フアイバ余長収納具 |
| JPS6288509A (ja) * | 1985-10-11 | 1987-04-23 | Hitachi Carbide Tools Ltd | 表面被覆超硬エンドミル |
| JPS63153273A (ja) * | 1986-12-16 | 1988-06-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属薄膜の選択堆積方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2784544B2 (ja) | 1998-08-06 |
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