JPH03202469A - 薄刃金属構造と、その耐摩滅性増進法 - Google Patents
薄刃金属構造と、その耐摩滅性増進法Info
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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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〉
二の発明は、金属体の１つ以上の面によって薄刃が決ま
る切削工具のような薄刃金属構造に関する。詳述すれば
、この発明は薄刃金属構造部材の耐摩擦、腐蝕および摩
滅性の改良方法および、改良耐浸蝕と摩滅性を具える薄
刃金属構造に関する。
る切削工具のような薄刃金属構造に関する。詳述すれば
、この発明は薄刃金属構造部材の耐摩擦、腐蝕および摩
滅性の改良方法および、改良耐浸蝕と摩滅性を具える薄
刃金属構造に関する。
（従来の技術）
切削工具のような薄刃金属構造は本体の少くとも１表面
により決まる薄刃が備わる本体から主として成る。たと
えば、パンチには典型的例として円錐面によって決まる
薄刃または鋭い先端部が備わる。他の薄刃は線状または
湾曲状のもので、それによって２つ以上の表面の交差が
決まる。たとえば工具を形成する場合のようないくつか
の事例において、その表面は通常不規則な断面形を有す
るものである。それに対し、ドリルの場合のような他の
事例において、表面は一定の断面形を有することもある
。
により決まる薄刃が備わる本体から主として成る。たと
えば、パンチには典型的例として円錐面によって決まる
薄刃または鋭い先端部が備わる。他の薄刃は線状または
湾曲状のもので、それによって２つ以上の表面の交差が
決まる。たとえば工具を形成する場合のようないくつか
の事例において、その表面は通常不規則な断面形を有す
るものである。それに対し、ドリルの場合のような他の
事例において、表面は一定の断面形を有することもある
。
切削工具の耐用年数の延長に数多くの技術が用いられて
きた。このような技術には寿命の長い材料たとえば高速
度鋼または超硬炭化タングステンからの工具製造が含ま
れる。肌工具の寿命延長の改良に用いられる肌焼きのよ
うな表面硬化技術が通常利用されてきたが、このような
技術は工具の耐用年数の十分な改良を提供して、産業界
の現在のニーズを満たすことはできない。化学的に蒸着
した炭化チタンおよび窒化チタンのような硬質コーチン
グもまた試みられたが、機械的性質の低下と蒸着工程中
使用された高温（９００℃等値〉による部品の変形のた
め成功しなかった。
きた。このような技術には寿命の長い材料たとえば高速
度鋼または超硬炭化タングステンからの工具製造が含ま
れる。肌工具の寿命延長の改良に用いられる肌焼きのよ
うな表面硬化技術が通常利用されてきたが、このような
技術は工具の耐用年数の十分な改良を提供して、産業界
の現在のニーズを満たすことはできない。化学的に蒸着
した炭化チタンおよび窒化チタンのような硬質コーチン
グもまた試みられたが、機械的性質の低下と蒸着工程中
使用された高温（９００℃等値〉による部品の変形のた
め成功しなかった。
アメリカ合衆国特許第４．００８．９７６号記載の熱化
学蒸着したコーチングも同様に工具耐用年数の引延ばし
のため試みられた。前記特許において、非常に厚いコー
チングを工具本体に蒸着させ、その後、蒸着層に機械加
工して切れ刃にする。あいにく、この種の高硬度材料の
機械加工が難しいものであり、多くの場合、工具の価格
を増大させる。
学蒸着したコーチングも同様に工具耐用年数の引延ばし
のため試みられた。前記特許において、非常に厚いコー
チングを工具本体に蒸着させ、その後、蒸着層に機械加
工して切れ刃にする。あいにく、この種の高硬度材料の
機械加工が難しいものであり、多くの場合、工具の価格
を増大させる。
この種類の非常に薄いコーチングが切削工具などにも試
みられてきたが、このようなコーチングは成功しなかっ
た。これは、多くの場合、この種のコーチングには非常
な高温を必要とし、それは、機械的性質の低下と部品の
変形をもたらすためである。支持体とコーチングの間の
熱膨脹率の差異は不良コーチング付着となってあられれ
る。
みられてきたが、このようなコーチングは成功しなかっ
た。これは、多くの場合、この種のコーチングには非常
な高温を必要とし、それは、機械的性質の低下と部品の
変形をもたらすためである。支持体とコーチングの間の
熱膨脹率の差異は不良コーチング付着となってあられれ
る。
アメリカ合衆国特許第４．１６２．３４５号は円柱粒子
がなく、その代り本質的に微細等軸粒子から成る構造を
特徴とする付着層を生成する方法を開示する。これらの
付着層には著しい高硬度と引張強さがある。しかし、前
記アメリカ合衆国特許第４、１６２．３４５号は、６５
０℃乃至ｉ、ｉｏｏ℃の範囲温度の利用を開示するが、
これは機械的性質の低下と金属性支持体の変形（または
機械的ひずみ〉を起こすに十分な高温である。前記アメ
リカ合衆国特許第４．１６２．３４５号は主としてタン
グステンおよび炭素から成る硬質金属合金である。前記
アメリカ合衆国特許第４．１６２．３４５号に示す合金
のＸ線回折分析では、付着層は多分ＷＣの形で非常に微
細な分散カーバイドであることを除き、タングステンに
類似している。
がなく、その代り本質的に微細等軸粒子から成る構造を
特徴とする付着層を生成する方法を開示する。これらの
付着層には著しい高硬度と引張強さがある。しかし、前
記アメリカ合衆国特許第４、１６２．３４５号は、６５
０℃乃至ｉ、ｉｏｏ℃の範囲温度の利用を開示するが、
これは機械的性質の低下と金属性支持体の変形（または
機械的ひずみ〉を起こすに十分な高温である。前記アメ
リカ合衆国特許第４．１６２．３４５号は主としてタン
グステンおよび炭素から成る硬質金属合金である。前記
アメリカ合衆国特許第４．１６２．３４５号に示す合金
のＸ線回折分析では、付着層は多分ＷＣの形で非常に微
細な分散カーバイドであることを除き、タングステンに
類似している。
アメリカ合衆国特許第４．４２７．４４５号も、前記ア
メリカ合衆国特許第４．１６２．３４５号に記載された
温度以下の温度という点を除き熱化学蒸着により生成で
きる硬質微細粒状材料を開示する。このようにして、支
持体材料とコーチング材料の間の熱膨脹率に大差のある
場合、前記アメリカ合衆国特許第４．１６２．３４５号
の方法論は付着問題と、機械的ひずみに関連する問題に
は不合理であることを示す。
メリカ合衆国特許第４．１６２．３４５号に記載された
温度以下の温度という点を除き熱化学蒸着により生成で
きる硬質微細粒状材料を開示する。このようにして、支
持体材料とコーチング材料の間の熱膨脹率に大差のある
場合、前記アメリカ合衆国特許第４．１６２．３４５号
の方法論は付着問題と、機械的ひずみに関連する問題に
は不合理であることを示す。
前記アメリカ合衆国特許第４．４２７．４４５号の材料
が実質的に純粋のタングステンおよびＡＪ、Ｗｌ造の２
相混合物から主として成るタングステン炭素合金である
。
が実質的に純粋のタングステンおよびＡＪ、Ｗｌ造の２
相混合物から主として成るタングステン炭素合金である
。
アメリカ合衆国特許第３．３６８．９１４号は、鋼およ
び他の金属支持体上に相当の厚さの炭化カーバイドの付
着による蒸着法を開示する。この方法は支持体の表面上
に別の金属を最初に拡散する必要がある。その後、前記
拡散面にＣＶＤによりカーバイドコーチングを蒸着させ
る。この方法はカーバイドを支持体中に形成させる金属
の拡散が好ましいものと主張する。特許請求の方法によ
る１つの実施例において、タングステンの薄層を金属表
面上に６００乃至１ｏｏｏ℃の温度を用いて蒸着する。
び他の金属支持体上に相当の厚さの炭化カーバイドの付
着による蒸着法を開示する。この方法は支持体の表面上
に別の金属を最初に拡散する必要がある。その後、前記
拡散面にＣＶＤによりカーバイドコーチングを蒸着させ
る。この方法はカーバイドを支持体中に形成させる金属
の拡散が好ましいものと主張する。特許請求の方法によ
る１つの実施例において、タングステンの薄層を金属表
面上に６００乃至１ｏｏｏ℃の温度を用いて蒸着する。
タングステンをコーチングした後、温度を約１ｏｏｏ乃
至１２００℃に上げて有意の時間それを維持してタング
ステンの前記金属中での拡散を可能にする。その後、前
記拡散面をＷＦ６、ＣＤおよびＨ２を用いて炭化カーバ
イトでコーチングする。別の実施例ではパック拡散技術
がタングステンの金属への拡散達成に用いられる。１０
００乃至１２００℃の範囲の温度がパック拡散工程に用
いられる。拡散金属面をさらに炭化カーバイドでコーチ
ングする。１０００乃至１．２００℃の範囲の温度が工
程中に用いられるので、前記第３．３６８．９１４号特
許の方法は耐蝕耐摩滅性コーチングを種々の金属支持体
上に、それらの機械的性質にひどいひずみを与え低下を
来たすことなく提供するには不適当である。
至１２００℃に上げて有意の時間それを維持してタング
ステンの前記金属中での拡散を可能にする。その後、前
記拡散面をＷＦ６、ＣＤおよびＨ２を用いて炭化カーバ
イトでコーチングする。別の実施例ではパック拡散技術
がタングステンの金属への拡散達成に用いられる。１０
００乃至１２００℃の範囲の温度がパック拡散工程に用
いられる。拡散金属面をさらに炭化カーバイドでコーチ
ングする。１０００乃至１．２００℃の範囲の温度が工
程中に用いられるので、前記第３．３６８．９１４号特
許の方法は耐蝕耐摩滅性コーチングを種々の金属支持体
上に、それらの機械的性質にひどいひずみを与え低下を
来たすことなく提供するには不適当である。
アメリカ合衆国特許第３．３８９．９７７号は金属相の
全くない、Ｗ２Ｃの形の実施的に純粋の炭化タングステ
ンの蒸着法を開示する。純粋ｗ２Ｃを支持体の上にＷＦ
ｓとＣＯを反応させて蒸着する。前記支持体を４００℃
を超える温度に加熱する。Ｗ２Ｃの鋼への付着は表面を
先ず洗浄し、その後、タングステンの薄膜で、そのあと
６００乃至１０００℃の範囲の温度を用いてＷ２Ｃで蒸
着する方法で改良される。タングステンの初期蒸着が６
００℃またはそれ以上の温度で行われるため、前記アメ
リカ合衆国特許第３、３８９．９７７号の方法は耐蝕、
耐摩滅性コーチングを、それらが具える機械的性質のひ
どい低下を与えることなく種々の炭素鋼、ステンレス鋼
、ニッケルおよびチタン合金上に施すには不適当である
。
全くない、Ｗ２Ｃの形の実施的に純粋の炭化タングステ
ンの蒸着法を開示する。純粋ｗ２Ｃを支持体の上にＷＦ
ｓとＣＯを反応させて蒸着する。前記支持体を４００℃
を超える温度に加熱する。Ｗ２Ｃの鋼への付着は表面を
先ず洗浄し、その後、タングステンの薄膜で、そのあと
６００乃至１０００℃の範囲の温度を用いてＷ２Ｃで蒸
着する方法で改良される。タングステンの初期蒸着が６
００℃またはそれ以上の温度で行われるため、前記アメ
リカ合衆国特許第３、３８９．９７７号の方法は耐蝕、
耐摩滅性コーチングを、それらが具える機械的性質のひ
どい低下を与えることなく種々の炭素鋼、ステンレス鋼
、ニッケルおよびチタン合金上に施すには不適当である
。
そのうえ、前記アメリカ合衆国特許第３．３８９．９７
７号が教示するところにより蒸着された純粋Ｗ２Ｃは円
柱状粒子から成る。前記アメリカ合衆国特許第３、３８
９．９７７号には非円柱方式によるＷ２Ｃコーチングの
蒸着法の記述はない。
７号が教示するところにより蒸着された純粋Ｗ２Ｃは円
柱状粒子から成る。前記アメリカ合衆国特許第３、３８
９．９７７号には非円柱方式によるＷ２Ｃコーチングの
蒸着法の記述はない。
アメリカ合衆国特許第３．５７４．６７２号は支持体を
４００乃至１３００℃の温度に加熱することでＷ２Ｃを
蒸着する方法を開示する。この特許で記述される方法は
アメリカ合衆国特許第３．３８９．９７７号に開示され
たものと本質的に同一である。
４００乃至１３００℃の温度に加熱することでＷ２Ｃを
蒸着する方法を開示する。この特許で記述される方法は
アメリカ合衆国特許第３．３８９．９７７号に開示され
たものと本質的に同一である。
アメリカ合衆国特許第３，７２１，５７７号は少くとも
１０５０℃の温度に加熱された第１鉄および非鉄を基材
とする材料上に耐熱金属または炭化カーバイドを蒸着す
る方法を開示する。前記金属のハリド蒸気をメタンと水
素とを一緒に用いて蒸着する。
１０５０℃の温度に加熱された第１鉄および非鉄を基材
とする材料上に耐熱金属または炭化カーバイドを蒸着す
る方法を開示する。前記金属のハリド蒸気をメタンと水
素とを一緒に用いて蒸着する。
アメリカ合衆国特許第３．８１４．６２５号は炭化タン
グステンおよび炭化モリブデンを、ＷＦｂまたはＭＯＦ
Ｂと、ベンゼン、トルエンまたはキシレンおよび水素の
混合物を反応させて生成する方法を開示する。この方法
は大気圧のもと、４００乃至１０００℃の範囲の温度で
行われる。１乃至２の範囲の気体中のＷのＣに対する原
子比率はＷ２Ｃ生成に必要である。いくつかの支持体た
とえば軟鋼には、ニッケルまたはコバルトの層を蒸着さ
せてから炭化タングステンを蒸着させる方がより良好な
付着が得られ有利であることを前記方法が示唆している
。
グステンおよび炭化モリブデンを、ＷＦｂまたはＭＯＦ
Ｂと、ベンゼン、トルエンまたはキシレンおよび水素の
混合物を反応させて生成する方法を開示する。この方法
は大気圧のもと、４００乃至１０００℃の範囲の温度で
行われる。１乃至２の範囲の気体中のＷのＣに対する原
子比率はＷ２Ｃ生成に必要である。いくつかの支持体た
とえば軟鋼には、ニッケルまたはコバルトの層を蒸着さ
せてから炭化タングステンを蒸着させる方がより良好な
付着が得られ有利であることを前記方法が示唆している
。
前記方法はさらに、大きい比率の遊離水素の存在におい
て、タングステンおよび炭化タングステンの混合物が生
成されることを示唆する。前記アメリカ合衆国特許第３
．８１４．６２５号の教示により蒸着されるＷとＷ２Ｃ
混合物のコーチングは円柱状粒子から成る。前記第３．
８１４．６２５号特許には非円柱様式でのＷとＷ２Ｃの
混合物蒸着法の開示はない。
て、タングステンおよび炭化タングステンの混合物が生
成されることを示唆する。前記アメリカ合衆国特許第３
．８１４．６２５号の教示により蒸着されるＷとＷ２Ｃ
混合物のコーチングは円柱状粒子から成る。前記第３．
８１４．６２５号特許には非円柱様式でのＷとＷ２Ｃの
混合物蒸着法の開示はない。
イギリス国特許第１．３２６．７６９号は、炭化タング
ステンを大気圧下、４００乃至１０００℃の範囲の温度
でＷＦｂ 、ベンゼン、トルエンまたはキシレン、およ
び水素の混合物を反応させて生成させる方法を開示する
。この特許で開示された方法はアメリカ合衆国特許第３
．８１４．６２５号に開示されたものと本質的に同一で
ある。
ステンを大気圧下、４００乃至１０００℃の範囲の温度
でＷＦｂ 、ベンゼン、トルエンまたはキシレン、およ
び水素の混合物を反応させて生成させる方法を開示する
。この特許で開示された方法はアメリカ合衆国特許第３
．８１４．６２５号に開示されたものと本質的に同一で
ある。
イギリス国特許第１，５４０，７１８号は、１ｌｌＦ６
、ベンゼン、トルエンもしくはキシレン、および水素の
混合物を減圧下、３５０乃至５００℃の範囲の温度で用
いる生成法を開示する。３乃至６の範囲の気体混合物中
のＷに対するＣの原子比率はＷ３Ｃの生成に必要である
。イギリス国特許第１，５４０，７１８号の教示により
蒸着されたコーチングは円柱状粒子から成る。前記イギ
リス国特許第１．５４０．７１８号には非円柱コーチン
グ蒸着の方法の教示はない。
、ベンゼン、トルエンもしくはキシレン、および水素の
混合物を減圧下、３５０乃至５００℃の範囲の温度で用
いる生成法を開示する。３乃至６の範囲の気体混合物中
のＷに対するＣの原子比率はＷ３Ｃの生成に必要である
。イギリス国特許第１，５４０，７１８号の教示により
蒸着されたコーチングは円柱状粒子から成る。前記イギ
リス国特許第１．５４０．７１８号には非円柱コーチン
グ蒸着の方法の教示はない。
上述に引用したアメリカ合衆国特許第４００８９７６号
および第４１６２３４５号の諸方法はＷと一〇、および
ＷとＡ１７ｓの構造との混合物を含む微細粒子タングス
テン・炭素合金生産に有用であり、また他に引用した諸
特許に記述された諸方法は円柱状Ｗ３ＣもしくはＷ２Ｃ
またはＷとＷ２Ｃの混合物生産に好結果をもたらしたが
、Ｗ２ＣもしくはＷｇＣの形でのタングステンおよび炭
化タングステンの混合物、あるいはＷ２ＣおよびＷ３Ｃ
の混合物を含む実質的に層を成すミクロ構造を具える極
度に硬質で、微細粒子の非円柱状タングステン・炭素合
金の生産法を開示するものは未だにない。非円柱状で、
実質的に層を成すミクロ構造におけるＷ２Ｃまたはくお
よび〉Ｗ３Ｃの存在が前記蒸着材料の硬度と引張強さの
双方に寄与することになるので、この種の合金は特に有
用なものとなる。
および第４１６２３４５号の諸方法はＷと一〇、および
ＷとＡ１７ｓの構造との混合物を含む微細粒子タングス
テン・炭素合金生産に有用であり、また他に引用した諸
特許に記述された諸方法は円柱状Ｗ３ＣもしくはＷ２Ｃ
またはＷとＷ２Ｃの混合物生産に好結果をもたらしたが
、Ｗ２ＣもしくはＷｇＣの形でのタングステンおよび炭
化タングステンの混合物、あるいはＷ２ＣおよびＷ３Ｃ
の混合物を含む実質的に層を成すミクロ構造を具える極
度に硬質で、微細粒子の非円柱状タングステン・炭素合
金の生産法を開示するものは未だにない。非円柱状で、
実質的に層を成すミクロ構造におけるＷ２Ｃまたはくお
よび〉Ｗ３Ｃの存在が前記蒸着材料の硬度と引張強さの
双方に寄与することになるので、この種の合金は特に有
用なものとなる。
（発明が解決しようとする課題）
特願昭６３−２２０２６１号において、非円柱状で微細
粒子から成り、かツＷ２Ｃ、ＷｇＣまたはＷ２ＣとＷ３
Ｃの混合物の形での炭化タングステンの実質的に層を成
すミクロ構造の付着層が具わる方法とコーチングを開示
する。特願平１−２９５７０号において、実質的に純粋
タングステンの中間層を支持体と炭化タングステン外層
との間に用いて、付加耐浸蝕、耐摩耗および耐摩滅特性
を複合コーチングシステムに与えるコーチングを開示す
る。
粒子から成り、かツＷ２Ｃ、ＷｇＣまたはＷ２ＣとＷ３
Ｃの混合物の形での炭化タングステンの実質的に層を成
すミクロ構造の付着層が具わる方法とコーチングを開示
する。特願平１−２９５７０号において、実質的に純粋
タングステンの中間層を支持体と炭化タングステン外層
との間に用いて、付加耐浸蝕、耐摩耗および耐摩滅特性
を複合コーチングシステムに与えるコーチングを開示す
る。
この発明は、このような先述コーチングシステムについ
ての改良であり、そこにおいて、このようなシステムが
低温で薄刃金属構造たとえば切削工具など、それらにゆ
がみ、変形および低下などさせることなしに応用できる
ものである。このようなコーチングシステムの厚さを調
整することで、前記薄刃金属構造の原機械加工組織を有
意に変更することなく応用できることがわかった。また
この種のコーチングシステムが実質的耐摩擦性、耐潰蝕
性および耐摩滅性特性をこのような構造に与えることも
わかった。
ての改良であり、そこにおいて、このようなシステムが
低温で薄刃金属構造たとえば切削工具など、それらにゆ
がみ、変形および低下などさせることなしに応用できる
ものである。このようなコーチングシステムの厚さを調
整することで、前記薄刃金属構造の原機械加工組織を有
意に変更することなく応用できることがわかった。また
この種のコーチングシステムが実質的耐摩擦性、耐潰蝕
性および耐摩滅性特性をこのような構造に与えることも
わかった。
（課題を解決するための手段）
極めて概略的に言えば、この発明は薄刃金属構造、たと
えば切削工具などの耐潰蝕性および耐摩耗摩滅性の改良
にある。薄刃が決まる単数または複数の面に、化学蒸着
中、前記表面の腐蝕を防ぐに足る厚さのある貴金属の基
層を施す。この後、Ｗ２Ｃ 、 Ｗ３ＣもしくはＷ２Ｃ
およびＷ３Ｃの混合物の形でのタングステンと炭化タン
グステンの混合物から成る外コーチングの化学蒸着を施
す。前記外コーチングは微細粒子で非円柱状で、薄刃に
所望の耐浸触性および耐摩擦摩滅性を与える厚さを選択
した実質的に層を成すミクロ構造を具えるかたわら、所
望の鋭さを残す。実質的に純粋なタングステンの中間層
を基層と外コーチングの間に化学蒸着技術により施し、
付着力および性能を改良する。
えば切削工具などの耐潰蝕性および耐摩耗摩滅性の改良
にある。薄刃が決まる単数または複数の面に、化学蒸着
中、前記表面の腐蝕を防ぐに足る厚さのある貴金属の基
層を施す。この後、Ｗ２Ｃ 、 Ｗ３ＣもしくはＷ２Ｃ
およびＷ３Ｃの混合物の形でのタングステンと炭化タン
グステンの混合物から成る外コーチングの化学蒸着を施
す。前記外コーチングは微細粒子で非円柱状で、薄刃に
所望の耐浸触性および耐摩擦摩滅性を与える厚さを選択
した実質的に層を成すミクロ構造を具えるかたわら、所
望の鋭さを残す。実質的に純粋なタングステンの中間層
を基層と外コーチングの間に化学蒸着技術により施し、
付着力および性能を改良する。
添付図面に示された実施例を参照して、この発明をさら
に詳細に理解できるよう説明する。
に詳細に理解できるよう説明する。
（作用）
ここで特に第１図を参照して、たとえばパンチのような
一本切削工具から成る薄刃金属構造を四半分槽断面で示
す。構造には概ね円筒状工具本体１１が備わり、それに
は円錐面１５によって決まる切れ刃または先端１３まで
テーパをもたせである。前記円錐面１５に高耐浸蝕およ
び耐摩擦摩滅性コーチングシステム１７を施す。以下詳
細に説明される前記コーチングシステム１７は前記先端
１３を越えて拡がり、高耐浸蝕および耐摩擦摩滅性の結
果として工具により長い耐用年数を与える。
一本切削工具から成る薄刃金属構造を四半分槽断面で示
す。構造には概ね円筒状工具本体１１が備わり、それに
は円錐面１５によって決まる切れ刃または先端１３まで
テーパをもたせである。前記円錐面１５に高耐浸蝕およ
び耐摩擦摩滅性コーチングシステム１７を施す。以下詳
細に説明される前記コーチングシステム１７は前記先端
１３を越えて拡がり、高耐浸蝕および耐摩擦摩滅性の結
果として工具により長い耐用年数を与える。
第２図を参照して、別の形式の薄刃金属構造を示す。第
２図は切削工具の完全横断面を示し、そこにおいて直線
薄刃２１が工具本体２７の２面の交差平面２３および２
５により決まる。これら２３と２５の両面に高耐浸蝕お
よび耐摩擦性コーチング２９が施され刃２１を蔽い改良
工具寿命を提供する。
２図は切削工具の完全横断面を示し、そこにおいて直線
薄刃２１が工具本体２７の２面の交差平面２３および２
５により決まる。これら２３と２５の両面に高耐浸蝕お
よび耐摩擦性コーチング２９が施され刃２１を蔽い改良
工具寿命を提供する。
特に以下に示された論者から当業者には明白であること
であるが、この発明によるコーチングシステムは、第１
図および第２図に示されたもののほかに、別の形式の薄
刃金属構造に施すこともできる。従って、第１図および
第２図に示された構造はただ説明上のものであって、示
された特定の構成にこの説明を限定しようとするもので
はない。
であるが、この発明によるコーチングシステムは、第１
図および第２図に示されたもののほかに、別の形式の薄
刃金属構造に施すこともできる。従って、第１図および
第２図に示された構造はただ説明上のものであって、示
された特定の構成にこの説明を限定しようとするもので
はない。
この発明は、たとえばドリル類、総形工具類、ナイフ類
、削り刃、鋸刃、リーマ−などの他の形式の薄刃金属構
造に適用できる。
、削り刃、鋸刃、リーマ−などの他の形式の薄刃金属構
造に適用できる。
ここで第３図を参照して、第１図の１７として、また第
２図の２９として示されたコーチングシステムの好まし
い形態を具体的に示す。工具本体を３１で示し、それの
コーチングした面を３３で示す。コーチングシステム全
体を３５で示す。
２図の２９として示されたコーチングシステムの好まし
い形態を具体的に示す。工具本体を３１で示し、それの
コーチングした面を３３で示す。コーチングシステム全
体を３５で示す。
第３図におけるコーチングシステムは貴金属製の基層３
７から成る。前記貴金属は適当なものであればなんでも
よく、たとえばニッケル、コバルト、銅、銀、金、白金
、パラジウム、イリジウムおよびこれらの混合物でよく
、また適当な技術、たとえば電気化学蒸着、無電解メッ
キもしくは陰極スパッターのような物理蒸着での蒸着が
できる。基層３７の厚さは、典型的例として、部品を化
学蒸着工程中に発生する腐蝕性ガスの浸蝕から保護する
に十分であるよう選択される。支持体の種類および化学
蒸着工程に用いられる蒸着条件により必要な厚さを決定
する。
７から成る。前記貴金属は適当なものであればなんでも
よく、たとえばニッケル、コバルト、銅、銀、金、白金
、パラジウム、イリジウムおよびこれらの混合物でよく
、また適当な技術、たとえば電気化学蒸着、無電解メッ
キもしくは陰極スパッターのような物理蒸着での蒸着が
できる。基層３７の厚さは、典型的例として、部品を化
学蒸着工程中に発生する腐蝕性ガスの浸蝕から保護する
に十分であるよう選択される。支持体の種類および化学
蒸着工程に用いられる蒸着条件により必要な厚さを決定
する。
基層３７の生成のあと、外コーチング３９を施す。
ある場合には、コーチング３９を直接前記基層に施すこ
とができる。しかし、その他の場合には、中間層４１を
基層３７と外コーチング３９の間に挿入することもでき
る。
とができる。しかし、その他の場合には、中間層４１を
基層３７と外コーチング３９の間に挿入することもでき
る。
前記中間層は実質的に純粋タングステンから成り、外コ
ーチングと基層の間に良好な付着性を提供し、さらにコ
ーチングシステムの耐浸触性および耐摩擦摩滅性の改良
に資するものである。中間層４１と外コーチング３９と
の双方を化学蒸着で蒸着する。
ーチングと基層の間に良好な付着性を提供し、さらにコ
ーチングシステムの耐浸触性および耐摩擦摩滅性の改良
に資するものである。中間層４１と外コーチング３９と
の双方を化学蒸着で蒸着する。
前記外コーチングはタングステンと炭化タングステンの
混合物から成る。前記炭化タングステンはＷ２Ｃ、Ｗｚ
ＣまたはＷ２ＣおよびＷ３Ｃの混合物であってもよい。
混合物から成る。前記炭化タングステンはＷ２Ｃ、Ｗｚ
ＣまたはＷ２ＣおよびＷ３Ｃの混合物であってもよい。
コーチング３９は微細粒状、非円柱形で、実質的に層を
成すミクロ構造で所望度の耐浸蝕および耐摩擦摩滅性を
具えさせるに足る厚さを有す。この所望度は薄刃金属構
造による構成および薄刃金属構造を用いる用途にも左右
される。前記コーチングシステム３５の厚さは、前記薄
刃の切削性能を損なう厚さ以下にする必要のあることは
もちろんである。
成すミクロ構造で所望度の耐浸蝕および耐摩擦摩滅性を
具えさせるに足る厚さを有す。この所望度は薄刃金属構
造による構成および薄刃金属構造を用いる用途にも左右
される。前記コーチングシステム３５の厚さは、前記薄
刃の切削性能を損なう厚さ以下にする必要のあることは
もちろんである。
このようなコーチングを遠戚する方法は、特願昭６３−
２２０２６１号ならびに特願平１−２９５７０号に詳細
記述されている。それぞれの開示をこの明細書では参考
として組み入れる。
２２０２６１号ならびに特願平１−２９５７０号に詳細
記述されている。それぞれの開示をこの明細書では参考
として組み入れる。
この両場合において、この明細書に記載の形式の複合コ
ーチングシステムを、このようなコーチングが生成され
る方法と共に詳しく示す。
ーチングシステムを、このようなコーチングが生成され
る方法と共に詳しく示す。
前述の通り、コーチングの厚さは、薄刃金属構造を用い
る条件と目的により異なる。
る条件と目的により異なる。
しかし、コーチングシステムが約０．５ミクロン乃至約
２ミクロンの厚さをもつ貴金属の基層と、約１ミクロン
乃至約５ミクロンの厚さの外コーチングから成ることが
好ましい。中間層４１を用いる場合、その厚さが約０．
０５ミクロン乃至約５ミクロンの範囲であることが好ま
しい。
２ミクロンの厚さをもつ貴金属の基層と、約１ミクロン
乃至約５ミクロンの厚さの外コーチングから成ることが
好ましい。中間層４１を用いる場合、その厚さが約０．
０５ミクロン乃至約５ミクロンの範囲であることが好ま
しい。
（実施例〉
この発明をさらに具体的に示すため、次の実施例を提供
する： 実施例１ 鋼製の１／８“”Ｘ１／８”ｘ６’”長さの鉛先端ブレ
ード棒（ｂｌａｄｅ ５ｔｉＣｋ ） ７本に上述の硬
質コーチングシステムを施した。前記棒を初めに電解メ
ッキ工法を用いてニッケルの１μｍ等値厚さの基層でメ
ッキした。その後、気密石英外被の内側の誘導加熱黒鉛
炉に入れて、アルゴンガス流の存在において４６０℃等
値の温度に加熱した。その温度で、１２５ｓｃｃｍのＷ
Ｆｂ 、１，２５０ ＳＣＣｍの水素と１１ 、９００
ｓｅｃｍのアルゴンとの気体混合物を試験片にかかるよ
う５分間前記炉に吸込み、タングステンで試験片のコー
チングを行った。前記試験片を５分間タングステンでの
コーチングの後、３００５ＣＣＩＩＩのＩＩＦｇ 、３
，０００ＳＣＣｍのＨ２，３，５００ｓｅｃｍのアルゴ
ンおよび９５ｓｃｃ＋ｎのＤＨＦ （ジメチルエーテ
ル〉の気体混合物を２０分分間化吸込み、タングステン
・炭化タングステンコーチングを施した。タングステン
はもちろんタングステン・炭化タングステンコーチング
工程中、全圧を４０トルに維持した。
する： 実施例１ 鋼製の１／８“”Ｘ１／８”ｘ６’”長さの鉛先端ブレ
ード棒（ｂｌａｄｅ ５ｔｉＣｋ ） ７本に上述の硬
質コーチングシステムを施した。前記棒を初めに電解メ
ッキ工法を用いてニッケルの１μｍ等値厚さの基層でメ
ッキした。その後、気密石英外被の内側の誘導加熱黒鉛
炉に入れて、アルゴンガス流の存在において４６０℃等
値の温度に加熱した。その温度で、１２５ｓｃｃｍのＷ
Ｆｂ 、１，２５０ ＳＣＣｍの水素と１１ 、９００
ｓｅｃｍのアルゴンとの気体混合物を試験片にかかるよ
う５分間前記炉に吸込み、タングステンで試験片のコー
チングを行った。前記試験片を５分間タングステンでの
コーチングの後、３００５ＣＣＩＩＩのＩＩＦｇ 、３
，０００ＳＣＣｍのＨ２，３，５００ｓｅｃｍのアルゴ
ンおよび９５ｓｃｃ＋ｎのＤＨＦ （ジメチルエーテ
ル〉の気体混合物を２０分分間化吸込み、タングステン
・炭化タングステンコーチングを施した。タングステン
はもちろんタングステン・炭化タングステンコーチング
工程中、全圧を４０トルに維持した。
厚さ３乃至３．５μｍのタングステン中間層のコーチジ
グの後、厚さ４．８乃至５．４の厚手硬質タングステン
・炭化タングステンコーチングを施した。
グの後、厚さ４．８乃至５．４の厚手硬質タングステン
・炭化タングステンコーチングを施した。
それでも、コーチングを施した棒はその薄刃を保持した
。
。
実施例２
実施例１の通すコーチングを施した鉛先端ブレード棒を
２分の１インチ等値長さの数部分に切断した。これら２
分の１インチ長さ部分の４本を製図用船筆削りに用いた
。硬質製図用鉛筆芯の前記鉛筆削りへの送り速度を監視
して刃のとがりを測定した。焼入れをしであるがコーチ
ングを施してない刃の場合、送り速度は２パ長さ硬質芯
の３部分のみの送りで低下した。送り速度の低下は薄刃
の鈍化を示すものであった。コーチングを施した刃の場
合、送り速度の低下は２゛の長さ硬質芯の３部分を送っ
ただけでも観察された。このことは、コーチングが薄刃
のとがりを鈍化しなかったことを示した。それでも、コ
ーチングが薄刃のとがりを比較的長く保持する。
２分の１インチ等値長さの数部分に切断した。これら２
分の１インチ長さ部分の４本を製図用船筆削りに用いた
。硬質製図用鉛筆芯の前記鉛筆削りへの送り速度を監視
して刃のとがりを測定した。焼入れをしであるがコーチ
ングを施してない刃の場合、送り速度は２パ長さ硬質芯
の３部分のみの送りで低下した。送り速度の低下は薄刃
の鈍化を示すものであった。コーチングを施した刃の場
合、送り速度の低下は２゛の長さ硬質芯の３部分を送っ
ただけでも観察された。このことは、コーチングが薄刃
のとがりを鈍化しなかったことを示した。それでも、コ
ーチングが薄刃のとがりを比較的長く保持する。
実施倒ヱ
実施例■でコーチングを施した別の鉛先端ブレード棒を
２分の１インチ等値長さの数部分に切断した。これらの
２分の１インチ長さ部分の４本を製図用船筆削りに用い
て寿命の試験をした。ここでも、数本の２゛長さ硬質鉤
部分を前記鉛筆削りに送って実用的寿命を確めた。試験
の結果はコーチングが刃の寿命を１等級だけ伸ばせるこ
とがわかった。またタングステン・炭化タングステンコ
ーチングは硬質クロムでコーチングした刃の４乃至５倍
だけ寿命を伸ばせることが試験の結果わかった。従って
試験の結果はコーチングした刃が、焼入れしたものおよ
び硬質クロムでコーチングしたものを除き、コーチング
しないものに比較して優れた性能を立証した。
２分の１インチ等値長さの数部分に切断した。これらの
２分の１インチ長さ部分の４本を製図用船筆削りに用い
て寿命の試験をした。ここでも、数本の２゛長さ硬質鉤
部分を前記鉛筆削りに送って実用的寿命を確めた。試験
の結果はコーチングが刃の寿命を１等級だけ伸ばせるこ
とがわかった。またタングステン・炭化タングステンコ
ーチングは硬質クロムでコーチングした刃の４乃至５倍
だけ寿命を伸ばせることが試験の結果わかった。従って
試験の結果はコーチングした刃が、焼入れしたものおよ
び硬質クロムでコーチングしたものを除き、コーチング
しないものに比較して優れた性能を立証した。
寒施倒１
１／８” ｘ １／＆” ｘ Ｂ”長さの鉛先端ブレー
ド棒にこの発明による硬質コーチングを施した。前記ブ
レード棒を初めに電解メッキまたは無電解工法により１
μ−等値厚さのニッケルをメッキする。その後前記棒を
気密石英外被の内側にある誘導加熱黒鉛炉に入れて、ア
ルゴンガス流の存在において４６０℃の等値温度に加熱
した。前記温度で、３００ ｓｃｃｍのＷＦｓ 、３，
０００ ｓｅｃｍの０２．３，５００ ｓｅｃｍのアル
ゴンおよび９５ｓｃｃｍのＤＭＥの気体混合物を２００
分間前記炉通過させて５μｍ等値厚さのタングステン・
炭化タングステンコーチングを施した。コーチング工程
中、全圧を４０トルに維持した。コーチング刃は未コー
チング刃に比較して１等級だけ実用的寿命を伸ばせるも
のと考えられる。
ド棒にこの発明による硬質コーチングを施した。前記ブ
レード棒を初めに電解メッキまたは無電解工法により１
μ−等値厚さのニッケルをメッキする。その後前記棒を
気密石英外被の内側にある誘導加熱黒鉛炉に入れて、ア
ルゴンガス流の存在において４６０℃の等値温度に加熱
した。前記温度で、３００ ｓｃｃｍのＷＦｓ 、３，
０００ ｓｅｃｍの０２．３，５００ ｓｅｃｍのアル
ゴンおよび９５ｓｃｃｍのＤＭＥの気体混合物を２００
分間前記炉通過させて５μｍ等値厚さのタングステン・
炭化タングステンコーチングを施した。コーチング工程
中、全圧を４０トルに維持した。コーチング刃は未コー
チング刃に比較して１等級だけ実用的寿命を伸ばせるも
のと考えられる。
犬施例至
５Ｓ−４２０ステンレス鋼製の多数の手術針を硬質コー
チングで蒸着した。針を電解メッキ工法を用いて１乃至
３μｍ厚さのニッケルでメッキした。
チングで蒸着した。針を電解メッキ工法を用いて１乃至
３μｍ厚さのニッケルでメッキした。
それをその後、気密石英外被の内側にある誘導加熱黒鉛
炉に入れて、アルゴンガス流の存在において４６０℃等
値温度に加熱した。前記温度で、１０１００５ｅの−Ｆ
６．１（＞ＯＯｓｃｃｍのＨ２および１２．２００ｓｅ
ｃｍのアルゴンの気体混合物を試験体に被さるよう７分
間炉を通過させて、タングステン中間層を蒸着した。
炉に入れて、アルゴンガス流の存在において４６０℃等
値温度に加熱した。前記温度で、１０１００５ｅの−Ｆ
６．１（＞ＯＯｓｃｃｍのＨ２および１２．２００ｓｅ
ｃｍのアルゴンの気体混合物を試験体に被さるよう７分
間炉を通過させて、タングステン中間層を蒸着した。
７分間のタングステン蒸着後、３００ ｃｓｓｍのＷＦ
、、３．０００ Ｃ５ＳｍのＨ２，３，２００Ｃ５Ｓｍ
のアルゴンおよび９５ｃｓｓｍのＤＭＥを１５分間炉に
通過させて、タングステン・炭化タングステン外コーチ
ングを施す。タングステンおよびタングステン・炭化タ
ングステンコーチング工程中、全圧を４０トルに維持し
た。針をタングステンの薄手中間層でコーチングした後
、タングステン・炭化タングステン外コーチングを施し
た。優れた耐摩滅性針がこのように生産された。
、、３．０００ Ｃ５ＳｍのＨ２，３，２００Ｃ５Ｓｍ
のアルゴンおよび９５ｃｓｓｍのＤＭＥを１５分間炉に
通過させて、タングステン・炭化タングステン外コーチ
ングを施す。タングステンおよびタングステン・炭化タ
ングステンコーチング工程中、全圧を４０トルに維持し
た。針をタングステンの薄手中間層でコーチングした後
、タングステン・炭化タングステン外コーチングを施し
た。優れた耐摩滅性針がこのように生産された。
実施倒立
５Ｓ−４２０ステンレス鋼製の多数の手術針を硬質コー
チングで蒸着した。前記針を電解メッキまたは無電解メ
ッキ工法により厚さ０．０５乃至１μｍニッケルでメッ
キする。その後それを気密石英外被の内側にある誘導加
熱黒鉛炉に入れ、アルゴンガス流の存在において４６０
℃等値の温度に加熱する。
チングで蒸着した。前記針を電解メッキまたは無電解メ
ッキ工法により厚さ０．０５乃至１μｍニッケルでメッ
キする。その後それを気密石英外被の内側にある誘導加
熱黒鉛炉に入れ、アルゴンガス流の存在において４６０
℃等値の温度に加熱する。
前記温度で、３００ ＳＣＣｍのＷＦ６．３，０００
ｓｃｃｍのＨ２，３２００ＳＣＣｍのアルゴンおよび９
５ＳＣＣｍのＯＮＥの気体混合物を１５分間前記炉に通
過させて、薄手タングステン・炭化タングステンコーチ
ングを施す。コーチング工程中、全圧を４０トルに維持
する。
ｓｃｃｍのＨ２，３２００ＳＣＣｍのアルゴンおよび９
５ＳＣＣｍのＯＮＥの気体混合物を１５分間前記炉に通
過させて、薄手タングステン・炭化タングステンコーチ
ングを施す。コーチング工程中、全圧を４０トルに維持
する。
（発明の効果〉
従って、この発明は薄刃金属構造、たとえば切削工具な
ど、第一鉄と非鉄金属、および合金類の実用的寿命を伸
ばすことがわかる。この発明による、実質的に層を成す
ミクロ構造の具わる硬質、微細粒状、非円柱状炭化タン
グステンコーチングシステムを化学蒸着技術を用いて施
した。薄刃が決まる面をコーチングしても、薄刃は薄刃
である。
ど、第一鉄と非鉄金属、および合金類の実用的寿命を伸
ばすことがわかる。この発明による、実質的に層を成す
ミクロ構造の具わる硬質、微細粒状、非円柱状炭化タン
グステンコーチングシステムを化学蒸着技術を用いて施
した。薄刃が決まる面をコーチングしても、薄刃は薄刃
である。
種々の低荷重用途、たとえばナイフ類、鉛筆削り刃、手
術針、総形工具などに用いられる部品は特にこの発明を
利用する改良に敏感である。
術針、総形工具などに用いられる部品は特にこの発明を
利用する改良に敏感である。
第１図はこの発明が適用できる形式の一本切削工具の四
半分断面図、第２図はこの発明が適用できる別の形式の
切削工具の完全断面図、第３図はこの発明により構成さ
れたコーチングシステムを示す完全断面拡大図である。 １１・・・本体、１３・・・先端、１５・・・円錐面、
１７・・・コーチングシステム、２１・・・直ｉａ薄刃
、２３．２５・・、交差平面、２７・・・工具本体、２
９・・・コーチング、３１・・・本体、３３・・・コー
チ７７面、３５・・・コーチングシステム、３７・・・
基層、３９・・・外コーチング、４１・・・中間層。 ＦＩＧ、Ｊ
半分断面図、第２図はこの発明が適用できる別の形式の
切削工具の完全断面図、第３図はこの発明により構成さ
れたコーチングシステムを示す完全断面拡大図である。 １１・・・本体、１３・・・先端、１５・・・円錐面、
１７・・・コーチングシステム、２１・・・直ｉａ薄刃
、２３．２５・・、交差平面、２７・・・工具本体、２
９・・・コーチング、３１・・・本体、３３・・・コー
チ７７面、３５・・・コーチングシステム、３７・・・
基層、３９・・・外コーチング、４１・・・中間層。 ＦＩＧ、Ｊ
Claims (14)
- （１）切削工具などのような薄刃金属構であって、そこ
において薄刃が少くとも１つの面によつて決まる構造の
耐摩滅性寿命伸長の方法において、貴金属の基層を前記
面に施し、前記基層が前記面を化学蒸着中腐蝕から保護
するだけの厚さをもたせることと、 タングステンおよび炭化タングステンの混合物から成る
外コーチング化学的に蒸着させ、前記炭化タングステン
をＷ＿２Ｃ、Ｗ＿３ＣおよびＷ＿２ＣとＷ＿３Ｃの混合
物から成る群より選択され、前記外コーチングが微細粒
状、非円柱状でありかつ、実質的に層を成すマイクロ構
造と、前記薄刃に所望の耐摩滅度を付与するだけの厚さ
をもたせることから成る方法。 - （２）前記基層の厚さが約０．０５ミクロン乃至２ミク
ロンであることと、前記外コーチングの厚さが約１ミク
ロン乃至約５ミクロンであることを特徴とする請求項１
による方法。 - （３）前記外コーチングの厚さが前記基層の厚さ以上で
あることを特徴とする請求項１による方法。 - （４）前記基層に中間層を蒸着してから前記外コーチン
グを蒸着させることと、前記中間層が実質的に純粋のタ
ングステンから成ることを特徴とする請求項１による方
法。 - （５）前記中間層の厚さが前記外コーチングの厚さの少
くとも約３０％であることを特徴とする請求項４による
方法。 - （６）前記貴金属をニッケル、コバルト、銅、銀、金、
白金、パラジウム、イリジウムおよびそれらの混合物か
ら成る群より選択することを特徴とする請求項１による
方法。 - （７）前記基層を電解メッキまたは無電解メッキ工法に
より蒸着することを特徴とする請求項１による方法。 - （８）薄刃金属構造であって、本体にはその中に形成さ
れた薄刃が備わることと、前記本体の少くとも１つの面
によって前記薄刃が決まることと、前記１つの面に高耐
浸蝕性と耐摩擦摩滅性コーチングシステムが備わること
と、前記コーチングシステムが、前記表面を化学蒸着中
浸蝕から保護するだけの厚さを有する前記表面に貴金属
の基層から成ることと、外コーチングがタングステンお
よび炭化タングステンの混合物から成り、前記炭化タン
グステンをＷ＿２Ｃ、Ｗ＿３ＣおよびＷ＿２ＣおよびＷ
＿３Ｃの混合物から成る群より選択することと、前記外
コーチングが微細粒状、非円柱状で、実質的に層を成す
ミクロ構造と、所望耐浸蝕性と耐摩擦摩滅性とを前記薄
刃金属構造に付与するだけの厚さを有することから成る
薄刃金属構造。 - （９）前記基層の厚さが約０．０５ミクロン乃至約２ミ
クロンであること、また前記外コーチングの厚さが約１
ミクロン乃至約５ミクロンであることを特徴とする請求
項８による金属構造。 - （１０）前記外コーチングには、前記基層と前記外コー
チングの間に中間層と、さらに厚さが前記コーチングの
厚さの少くとも約３０％である実質的に純粋のタングス
テンから成る中間層とが備わることを特徴とする請求項
８による金属構造。 - （１１）前記貴金属をニッケル、コバルト、銅、銀、金
、白金、パラジウム、イリジウムおよびそれらの混合物
から成る群より選択されることを特徴とする請求項８に
よる金属構造。 - （１２）前記中間層の厚さが約０．５ミクロン乃至５ミ
クロンであることを特徴とする請求項８による金属構造
。 - （１３）前記構造が切削工具から成り、そこにおいて前
記薄刃が少くとも２つの交差面により決る切り刃から成
ることを特徴とする請求項８による金属構造。 - （１４）前記薄刃金属構造が切削工具から成り、そこに
おいて前記薄刃が実質的に円錐面により決る先端から成
ることを特徴とする請求項８による金属構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/319,774 US4945640A (en) | 1987-09-03 | 1989-03-07 | Wear resistant coating for sharp-edged tools and the like |
| US319,774 | 1989-03-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03202469A true JPH03202469A (ja) | 1991-09-04 |
Family
ID=23243592
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2051605A Pending JPH03202469A (ja) | 1989-03-07 | 1990-03-02 | 薄刃金属構造と、その耐摩滅性増進法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4945640A (ja) |
| EP (1) | EP0386658A3 (ja) |
| JP (1) | JPH03202469A (ja) |
| KR (1) | KR930008691B1 (ja) |
| BR (1) | BR9001019A (ja) |
| CA (1) | CA2011202A1 (ja) |
| IL (1) | IL93588A (ja) |
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