JPH0456745A - Double boride hard alloy source - Google Patents

Double boride hard alloy source

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JPH0456745A
JPH0456745A JP16401890A JP16401890A JPH0456745A JP H0456745 A JPH0456745 A JP H0456745A JP 16401890 A JP16401890 A JP 16401890A JP 16401890 A JP16401890 A JP 16401890A JP H0456745 A JPH0456745 A JP H0456745A
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boride
hard alloy
source
complex boride
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研一 高木
Tadashi Nemoto
根本 忠志
Tadao Watanabe
忠雄 渡辺
Yoshikazu Kondo
近藤 嘉一
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Toyo Kohan Co Ltd
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Toyo Kohan Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a target or a vapor deposition source for forming a wear resistant and corrosion resistant metallic boride film by a PVD method by incorporating a double boride having a specified compsn. into Fe-group metals, Cr and their alloys. CONSTITUTION:As a vapor deposition source or a target material used at the time of forming a metallic boride thin film excellent in hardness, wear resistance and corrosion resistance at a low temp. on the surface of a substrate such as machine parts, cutting tools and organic materials by a PVD method such as vapor deposition, ion plating and sputtering, a hard alloy of which 40 to 99 wt.% MXNYB type double boride (M denotes Mo or W and N denotes one or more kinds among Fe, Cr, Ni and Co) is incorporated into a matrix of one or more kinds among Fe, Cr, Co and Ni or the alloys is used. In this case, this hard alloy is a double boride one having a compsn. in which the B content is regulated to 2 to 8%, the molar ratio or M denoting Mo or W to B, i.e., M/B is regulated to 0.50 to 1.50 and the balance Fe, Cr, Co and Ni denoted by N.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、蒸着法、イオンブレーティング法およびスッ
パタリング法などのP V D (PhysicalV
apor Deposition)法により、硼素およ
び2種類以上の金属元素を含む耐摩耗性および耐食性に
優れたコーティング薄膜を形成するのに用いる複硼化物
系硬質合金ソース(蒸着源およびターゲット)に関する
Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention is applicable to P V D (Physical V
The present invention relates to a complex boride-based hard alloy source (evaporation source and target) used to form a thin coating film containing boron and two or more metal elements with excellent wear resistance and corrosion resistance by apor deposition method.

[従来の技術] 機械部品、切削工具、有機材料などに、耐摩耗性、耐食
性、耐熱性などを付与する目的で、高硬度を有するTi
Cなとの炭化物、A 1203などの酸化物、TiNな
との窒化物の薄膜を蒸着法、イオンブレーティング法お
よびスッパタリング法などのPVD法、およびCVD 
(Chemical VaporDeposition
)法などにより形成し、表面保護皮膜として用いること
は良く知られている。
[Prior art] Ti, which has high hardness, is used to impart wear resistance, corrosion resistance, heat resistance, etc. to mechanical parts, cutting tools, organic materials, etc.
Thin films of carbides such as carbon, oxides such as A 1203, and nitrides such as TiN can be deposited using PVD methods such as evaporation methods, ion blasting methods and sputtering methods, and CVD methods.
(Chemical Vapor Deposition
) method and use as a surface protective film is well known.

高硬度の耐摩耗性、耐食性、耐熱性を有する物質として
は、炭化物、酸化物、窒化物のほかに硼化物が存在する
。硼化物は、炭化物などに比較して難焼結性であるため
、硼化物のコーティングは、もっばら固体のソースを必
要としないCVD法により行われているのが現状である
。わずかにポットプレス法により作成した焼結体を用い
たPVD法によるコーティングが試みられているが、こ
れもT i B2、ZrB2などの2元硼化物に限られ
、組成的自由度は限られている。
In addition to carbides, oxides, and nitrides, borides are examples of substances that have high hardness, wear resistance, corrosion resistance, and heat resistance. Since borides are more difficult to sinter than carbides and the like, boride coatings are currently mostly carried out by the CVD method, which does not require a solid source. A few attempts have been made to coat a sintered body made by the pot press method using the PVD method, but this is also limited to binary borides such as T i B2 and ZrB2, and the degree of compositional freedom is limited. There is.

[発明が解決しようとする課題] CVD法により硼化物のコーティング薄膜を形成する場
合、基板温度は通常750℃以上の高温が必要なため、
基板の変質を招いたり、耐熱性の乏しい材料、特に有機
材料へのコーティングができないという問題があり、P
VD法により低温基板上にコーティング薄膜の形成が可
能な、固体の硼化物系ソースが望まれている。
[Problems to be Solved by the Invention] When forming a boride coating thin film by the CVD method, the substrate temperature usually needs to be at a high temperature of 750°C or higher.
There are problems with the deterioration of the substrate and the inability to coat materials with poor heat resistance, especially organic materials.
What is desired is a solid boride-based source that allows the formation of thin coatings on low-temperature substrates using the VD method.

近年、耐摩耗性、耐食性を有する複硼化物系硬質材料の
一つとしてMo2FeB2、M 02N I B 2な
どの複硼化物を硬質相とし、これをFe、Niなどの遷
移金属により結合した硬質合金が提案されているが(特
公昭60−57499、特開昭62−196353)、
これらを利用した複硼化物系硬質合金ソース(蒸着源お
よびターゲット)は存在しないため、PVD法ばかりで
なくCVD法によっても、このような複硼化物系硬質合
金ソースを用いたボロンを含むコーティング薄膜を形成
できないという問題点があった。
In recent years, hard alloys in which complex borides such as Mo2FeB2 and M 02N I B 2 are used as a hard phase and bonded with transition metals such as Fe and Ni have been developed as one of complex boride-based hard materials that have wear resistance and corrosion resistance. has been proposed (Japanese Patent Publication No. 60-57499, Japanese Patent Publication No. 62-196353),
Since there are no complex boride-based hard alloy sources (evaporation sources and targets) that utilize these, boron-containing coating thin films using such complex boride-based hard alloy sources can be produced not only by PVD but also by CVD. There was a problem that it could not be formed.

本発明は、主としてPVD法により耐摩耗性および耐食
性に優れたコーティング薄膜を形成するのに用いる、M
xNyB型複硼化物系の硬質相を含み、組成的自由度を
有する、固体の複硼化物系硬質合金ソースを提供するこ
と目的としている。
The present invention mainly focuses on M
The object of the present invention is to provide a solid complex boride hard alloy source that includes an xNyB type complex boride hard phase and has a degree of compositional freedom.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するためには、Fe、Cr。[Means to solve the problem] In order to achieve the above purpose, Fe, Cr.

Co、Niの中から選ばれた1種以上の元素または合金
よりなるマトリックス中に、MxNyB型(以下M、 
 Nは金属、x、yはM、  Nが化合物を形成するに
必要な化学量論的な数値を表す)複硼化物を40〜99
%含む複硼化物系硬質合金ソース(蒸着源およびターゲ
ット)であって、該複硼化物において、MはMoおよび
/またはW、  NはFe、Cr、Co、Niの中から
選ばれた1種以上の元素よりなり、該ソースに対してB
含有量が2〜8%、Moおよび/またはW含有量が、(
Moおよび/またはW)/Bのモル比で0.50〜1.
50を満足する範囲内にあり、残部がFe。
MxNyB type (hereinafter M,
N is a metal;
%, in which M is Mo and/or W, and N is one selected from Fe, Cr, Co, and Ni. It consists of the above elements, and B
The content is 2-8%, the Mo and/or W content is (
Mo and/or W)/B molar ratio of 0.50 to 1.
50, and the remainder is Fe.

Cr、Co、Niの中から選ばれた1種以上の元素また
は合金および不可避的不純物よりなることを特徴とする
複硼化物系硬質合金ソース(以下本硬質合金ソースと呼
ぶ)を用いることが効果的である。
It is effective to use a complex boride-based hard alloy source (hereinafter referred to as the main hard alloy source) characterized by consisting of one or more elements or alloys selected from Cr, Co, and Ni and unavoidable impurities. It is true.

さらに耐摩耗性および耐食性を向上させるためには、4
0〜99%のMxNyB型(MはMoおよび/またはW
とTi、V、Nb、Ta、Hf。
In order to further improve wear resistance and corrosion resistance, 4
0-99% MxNyB type (M is Mo and/or W
and Ti, V, Nb, Ta, Hf.

Zrの中から選ばれた1種以上の元素、NはFe。One or more elements selected from Zr, N is Fe.

Cr、Co、Niの中から選ばれた1種以上の元素)複
硼化物を、Fe、Cr、Co、Niの中から選ばれた1
種以上の元素と、Mo、 W、 Cu。
(one or more elements selected from among Cr, Co, and Ni) complex boride, one or more elements selected from among Fe, Cr, Co, and Ni
Elements more than species, Mo, W, Cu.

Ti、V、Nb、Ta、Hf、Zr、Siの中か9選ば
れた1種以上の元素との合金よりなるマトリックスによ
り結合した硬質合金ソースであり、かつ合金中のCu、
  Ti、  V、  Nb、  Ta、  Hf。
A hard alloy source bonded by a matrix consisting of an alloy with one or more elements selected from among Ti, V, Nb, Ta, Hf, Zr, and Si, and Cu in the alloy,
Ti, V, Nb, Ta, Hf.

Zr、Siの中から選ばれた1種以上の元素の含有量の
合計が0.5〜25%である複硼化物系硬質合金ソース
を用いると一層効果的である。
It is more effective to use a complex boride hard alloy source in which the total content of one or more elements selected from Zr and Si is 0.5 to 25%.

以下本発明の限定理由について詳細に説明する。The reasons for the limitations of the present invention will be explained in detail below.

本硬質合金ソースの硬質相を構成するMxNyB型複硼
化物において、MをMoおよび/またはW、NをFe、
Cr、Co、Niの中から選ばれた1種以上の元素と限
定したのは、(Mo、W)(Fe、Cr、Co、Ni)
 −B系状態図において、高硬度を有するMo2FeB
2、Mo2NjB2、W2N1B2、W2N1B2、M
o2CoB2、W2CoB2、WFeB、MoCoB、
MoCrBなどのr’L N o、 sB 、(M2N
 B 2)およびMNB型複型化硼化物在し、これらの
複硼化物中には、Mo2NiB2、W2N1B2、W2
CoB2など同じ結晶構造を有するものが多く、相互に
固溶しあうと共に、これらの複硼化物をFe、  Cr
、  Co。
In the MxNyB type complex boride constituting the hard phase of the present hard alloy source, M is Mo and/or W, N is Fe,
One or more elements selected from Cr, Co, and Ni are limited to (Mo, W) (Fe, Cr, Co, Ni)
-Mo2FeB with high hardness in the B system phase diagram
2, Mo2NjB2, W2N1B2, W2N1B2, M
o2CoB2, W2CoB2, WFeB, MoCoB,
r'L No, sB, (M2N
B2) and MNB type complex borides, and these complex borides include Mo2NiB2, W2N1B2, W2
Many of them have the same crystal structure, such as CoB2, and they are mutually dissolved, and these complex borides are combined with Fe, Cr.
, Co.

Ni、の中から選ばれた1種以上の元素または合金より
なる結合相により結合した硬質合金ソースは、優れた耐
摩耗性、耐食性と組成的自由度を有するコーティング薄
膜を、PVD法により形成し得るためである。上記M1
No5B、およびMNB型で表される複硼化物は、非化
学量論的化合物であり、ある組成の幅を持つ複硼化物で
あることが知られている。よって(Mo+ W)   
(F e。
A hard alloy source bonded by a binder phase consisting of one or more elements or alloys selected from Ni, can be used to form a coating thin film with excellent wear resistance, corrosion resistance, and compositional freedom by the PVD method. It's to get it. M1 above
It is known that complex borides represented by No5B and MNB types are non-stoichiometric compounds and have a certain range of compositions. Therefore (Mo+W)
(Fe.

Cr、Co、Ni) −B系状態図中に存在する、組成
範囲を有するMINo、581および MNB型複型化
硼化物よびこれら複硼化物の相互に固溶し合ったものを
総称して以下MxNyB型複硼化型上硼化物とにする。
MINo, 581, and MNB type complex borides having a composition range existing in the Cr, Co, Ni) -B system phase diagram and mutual solid solutions of these complex borides are collectively referred to as follows: MxNyB type complex boride superboride.

ここでXおよびyは、ある組成範囲を有するMINo、
581およびMNB型複型化硼化物成する必要から、そ
れぞれ0.5≦X≦1.5.0.25≦y≦1.5、好
ましくは0.6≦X≦1.4.0.3≦y≦1.4とす
る。
Here, X and y are MINo having a certain composition range,
581 and MNB type complex boride, 0.5≦X≦1.5.0.25≦y≦1.5, preferably 0.6≦X≦1.4.0.3, respectively. ≦y≦1.4.

本硬質合金ソースを用いて形成したコーティング薄膜に
、最低限の耐摩耗性を付与するためには、MxNyB型
複硼化物の量は、最低40%必要である。一方コーティ
ング薄膜の耐摩耗性を高めるためには、MxNyB型複
硼化物の量はできるだけ多い方が好ましいが、99%を
越えると本硬質合金ソース自体が脆くなり取扱いが困難
になる。つまり本硬質合金ソースに、取扱い上支障のな
い強度をもたせるためには、少なくとも1%の結合相が
必要である。よって本硬質合金ソース中に占めるMxN
yB型複硼化物の量は40〜99%、好ましくは50〜
98%とする。
In order to impart a minimum wear resistance to the coating thin film formed using the present hard alloy source, the amount of MxNyB type complex boride is required to be at least 40%. On the other hand, in order to improve the wear resistance of the coating thin film, it is preferable that the amount of MxNyB type complex boride be as large as possible, but if it exceeds 99%, the hard alloy source itself becomes brittle and difficult to handle. In other words, at least 1% of the binder phase is required in order to provide the present hard alloy source with strength that does not pose a problem in handling. Therefore, MxN in the present hard alloy source
The amount of yB type complex boride is 40 to 99%, preferably 50 to 99%.
It shall be 98%.

上記(Mo、 W) −(F e、  Cr、 Co、
  N 1)−B系状態図中には、MxNyB型複硼化
物の他にMoB、WB、Fe2B、FeB、Cr2Bな
ど多くのM’zB型(M’はFe、Cr、Co、Ni。
The above (Mo, W) - (Fe, Cr, Co,
In the N1)-B system phase diagram, in addition to the MxNyB type complex boride, there are many M'zB types such as MoB, WB, Fe2B, FeB, and Cr2B (M' is Fe, Cr, Co, and Ni.

Mo、Wの中から選ばれた1種類の元素、2はM′が化
合物を形成するに必要な化学量論的な数値を表す)2元
硼化物が存在する。PVD法により形成されたコーティ
ング薄膜は、薄膜形成時に急冷されるため非晶質あるい
は過飽和固溶体を形成することがしばしば認められる。
There is a binary boride of one type of element selected from Mo and W (2 represents the stoichiometric value necessary for M' to form a compound). It is often observed that coating thin films formed by the PVD method form an amorphous or supersaturated solid solution because they are rapidly cooled during thin film formation.

さらにBは軽元素であるため、他の金属元素に比較して
薄膜形成時の歩留は悪い。よってBは、MxNyB型複
硼化物形成に必要な量よりも過剰に添加する必要がある
場合がある。この場合、本硬質合金ソース中の硼化物相
としては、MxNyB型複硼化物の他にM’zB型硼化
型炉化物されるが、M’zB型硼化型炉化物MxNyB
型複硼化物の置換量が50%未満てあれば、最終的なコ
ーティング薄膜の特性に与える影響は少ない。よって、
本硬質合金ソース中におけるM’zB型硼化型炉化物M
xNyB型複硼化物の置換量は50%未満とする。なお
本硬質合金ソース中にさらにTi、  V、  Nb、
  Ta、  Hf。
Furthermore, since B is a light element, the yield during thin film formation is lower than that of other metal elements. Therefore, B may need to be added in excess of the amount required to form the MxNyB type complex boride. In this case, the boride phase in the present hard alloy source includes an M'zB type boride furnace in addition to the MxNyB type complex boride;
If the amount of type complex boride substitution is less than 50%, it will have little effect on the properties of the final coating film. Therefore,
M'zB type borided furnace compound M in this hard alloy source
The amount of substitution of the xNyB type complex boride is less than 50%. In addition, this hard alloy source further contains Ti, V, Nb,
Ta, Hf.

Zrが添加された場合は、M′がこれらの元素となった
M’zB型硼化型炉化物される場合もある。
When Zr is added, an M'zB type boride-type furnace compound in which M' is one of these elements may be obtained.

硼化物形成元素であるBは、本硬質合金ソース中に複硼
化物を最低40%形成させるために2%、最大99%形
成させるためには8%必要である。
B, which is a boride-forming element, is required to be 2% to form a complex boride of at least 40% in the present hard alloy source, and 8% to form a maximum of 99%.

よって本硬質合金ソース中のB含有量は、2〜8%とす
る。
Therefore, the B content in the present hard alloy source is set to 2 to 8%.

MoおよびWは、B同様MxNyB型複硼化物を形成す
る主要な元素であり、(Moおよび/またはW)/Bの
モル比で0.50〜1.50を満足する範囲内にある時
、MxNyB型複硼化物を主体とする硼化物が形成され
る。よってMoおよび/またはW含有量は、(Moおよ
び/またはW)/Bのモル比で0.50〜】、5o、好
ましくは0.6〜1.4を満足する範囲内とする。
Mo and W, like B, are the main elements forming the MxNyB type complex boride, and when the molar ratio of (Mo and/or W)/B is within the range of 0.50 to 1.50, A boride mainly consisting of MxNyB type complex boride is formed. Therefore, the Mo and/or W content is within a range that satisfies the molar ratio of (Mo and/or W)/B from 0.50 to 5o, preferably from 0.6 to 1.4.

周期律表のIVa族のTi、Zr、HfおよびVa族の
V、Nb、Taの各元素は、MxNyB型複硼化型中硼
化物中よび/またはWの一部と置換し、MxNyB型複
硼化物の硬度上昇に寄与するとともに、一部はマトリク
ラス中にも固溶し、コーティング薄膜の耐摩耗性向上に
つながる。上記効果は、これらの元素の0.5%添加か
ら認められるが、25%以上添加しても添加量はどの効
果は認められなくなる。またこれらの元素は、単独添加
したときばかりでなく、複合添加した場合も同様の効果
を示す。よってTi、  Zr、  Hf、  V。
Each element of Ti, Zr, Hf in group IVa of the periodic table and V, Nb, Ta in group Va is substituted with a part of W in the MxNyB type complex boride and/or a part of W. In addition to contributing to an increase in the hardness of the boride, some of it also dissolves in the matrix, leading to improved wear resistance of the coating thin film. The above effects can be observed from the addition of 0.5% of these elements, but even if 25% or more of these elements are added, no effect can be observed. Furthermore, these elements exhibit similar effects not only when added singly but also when added in combination. Therefore, Ti, Zr, Hf, V.

Nb、Taの添加量は、これらの元素の合計で0.5〜
25%とする。
The amount of Nb and Ta added is 0.5 to 0.5 in total of these elements.
It shall be 25%.

SiおよびCuは、本硬質合金ソースのマトリクラス中
に固溶し、各々、コーティング薄膜の耐酸化性および耐
食性の向上に寄与する。SiおよびCuの添加量は、0
.5%未満では上記効果は認められず、25%を越えて
添加すると耐酸化性および耐食性は向上するものの、コ
ーティング薄膜の脆化を招く。SiおよびCuは、Ti
、Zr。
Si and Cu form a solid solution in the matrix class of the present hard alloy source, and each contribute to improving the oxidation resistance and corrosion resistance of the coating thin film. The amount of Si and Cu added is 0.
.. If it is less than 5%, the above effect will not be observed, and if it is added in excess of 25%, the oxidation resistance and corrosion resistance will improve, but the coating thin film will become brittle. Si and Cu are Ti
, Zr.

Hf、V、Nb、Taと複合添加しても上記効果を有す
る。よってSiおよびCuの添加量は、Ti、  Zr
、  Hf、  V、  Nb、  Tas  Si、
  Cuの合計として0.5〜25%とする。
Even when added in combination with Hf, V, Nb, and Ta, the above effects can be obtained. Therefore, the amounts of Si and Cu added are as follows: Ti, Zr
, Hf, V, Nb, Tas Si,
The total amount of Cu is 0.5 to 25%.

本硬質合金ソース中に含まれる不可避的不純物元素の主
なものは、AI、 Mn、 Mg、  P、  S。
The main unavoidable impurity elements contained in this hard alloy source are AI, Mn, Mg, P, and S.

N、 O,Cであり、これら不純物元素の含有量は極力
少ないことにこしたことはないが、これら不純物元素の
合計が2%以下であれば、最終的なコーティング薄膜の
特性に与える影響は少ない。よって本硬質合金ソース中
に含まれる不可避的不純物元素の含有量は、複数の不純
物元素の合計で2%以下とする。
N, O, and C, and it is best to keep the content of these impurity elements as low as possible, but if the total content of these impurity elements is less than 2%, the effect on the properties of the final coating thin film will be minimal. few. Therefore, the content of unavoidable impurity elements contained in the present hard alloy source is set to 2% or less in total of a plurality of impurity elements.

以下本硬質合金ソースの製造方法について述べる。The method for manufacturing the present hard alloy source will be described below.

本硬質合金ソースは、特公昭60−57499あるいは
特開昭62−196353に開示されているように、ボ
ロン源として、Fe−BまたはFe−B系合金粉末、N
1−BまたはN1−B系合金粉末、Co−BまたはCo
−B系合金粉末、フェロボロン粉末、ニッケルボロン粉
末、Fe。
This hard alloy source uses Fe-B or Fe-B alloy powder, N
1-B or N1-B alloy powder, Co-B or Co
-B alloy powder, ferroboron powder, nickel boron powder, Fe.

Cr、  Co、  Ni、 Mo、 W、  T i
、  V、  Nb。
Cr, Co, Ni, Mo, W, Ti
, V, Nb.

Ta、Hf、Zrの各硼化物粉末、もしくはB単体粉末
を用い、これらの粉末とFe、 Cr、 Co。
Boride powders of Ta, Hf, and Zr, or single B powders are used, and these powders are combined with Fe, Cr, and Co.

Ni、 Mo、 W、  Ti、  V、  Nb、 
 T’a、  Hf。
Ni, Mo, W, Ti, V, Nb,
T'a, Hf.

Zr、Si、Cuの単体金属粉末、もしくはこれらの元
素を2種類以上含む合金粉末とを所定の組成になるよう
に配合し、必要に応じて粉末表面の酸化皮膜還元のため
に少量の炭素粉もしくは炭化物を添加し、これらの混合
粉末を、例えば振動ボールミルを用いて、有機溶媒中で
湿式混合粉砕後、乾燥・造粒・成形を行い、該成形体を
非酸化性雰囲気中で反応焼結を行い、焼結中にMxNy
B型複硼化物を形成させることにより製造される。反応
焼結は通常、900〜1500’Cで1〜120分間行
う。焼結雰囲気としては、粉末の酸化防止のため、真空
、還元ガスあるいは不活性カスなどの非酸化性雰囲気を
用いることが重要である。
Single metal powders of Zr, Si, and Cu or alloy powders containing two or more of these elements are blended to a predetermined composition, and if necessary, a small amount of carbon powder is added to reduce the oxide film on the powder surface. Alternatively, carbide is added, and the mixed powder is wet mixed and pulverized in an organic solvent using, for example, a vibrating ball mill, followed by drying, granulation, and molding, and the molded body is subjected to reaction sintering in a non-oxidizing atmosphere. and MxNy during sintering.
It is manufactured by forming a B-type complex boride. Reactive sintering is typically performed at 900-1500'C for 1-120 minutes. As the sintering atmosphere, it is important to use a non-oxidizing atmosphere such as vacuum, reducing gas, or inert scum to prevent oxidation of the powder.

本硬質合金ソースの焼結後の密度は、均一なコーティン
グ薄膜を得るためにはできるだけ高いことが好ましいが
、真密度の55%以上の密度を有すれば、実用的には取
扱いに支障のない強度を有する。
The density of this hard alloy source after sintering is preferably as high as possible in order to obtain a uniform coating thin film, but if the density is 55% or more of the true density, there will be no practical problem in handling. Has strength.

本硬質合金ソースの製造方法として一般的な焼結法につ
いて述べたが、該目的を達成するためには、熱間静水圧
プレス法、ホットプレス法、通電焼結法など焼結中にM
xNyB型複硼化物の形成反応が生じる焼結法であれば
いずれの焼結法でも差し支えない。
We have described the general sintering method as a manufacturing method for this hard alloy source, but in order to achieve this purpose, M
Any sintering method may be used as long as it causes a reaction to form an xNyB type complex boride.

[実施例] 実施例 I F e −10,9B −14,3Cr合金粉: 18
.1%、MoB粉=40%、純Mo粉:9.2%、カー
ボニルNi粉:8.4%、純Cr粉:1B、7%、カー
ボニルFe粉:5.4%、グラファイト粉:0.2%を
配合し、振動ボールミルによりアセトン中で28時時間
式混合粉砕し、乾燥・造粒・成形後、真空中1275℃
で20分間焼結し、はぼ真密度の合金組成がF e−6
B−45Mo−21,3Cr−8,4Niの、Mo2F
eB2型複硼化物相が約68%と鉄系合金の結合相が約
32%からなる複硼化物系硬質合金ソースを得た。
[Example] Example I Fe -10,9B -14,3Cr alloy powder: 18
.. 1%, MoB powder = 40%, pure Mo powder: 9.2%, carbonyl Ni powder: 8.4%, pure Cr powder: 1B, 7%, carbonyl Fe powder: 5.4%, graphite powder: 0. 2%, mixed and pulverized in acetone for 28 hours using a vibrating ball mill, dried, granulated, and molded, then heated at 1275°C in a vacuum.
After sintering for 20 minutes, the alloy composition of the true density was Fe-6.
B-45Mo-21,3Cr-8,4Ni, Mo2F
A complex boride hard alloy source was obtained which consisted of about 68% eB2 type complex boride phase and about 32% iron-based alloy binder phase.

実施例 2 MoB粉:56.6%、純Mo粉:8%、カーボニルN
j粉:20.4%、純Cr粉:15%を配合し、振動ボ
ールミルによりアセトン中で28時時間式混合粉砕し、
乾燥・造粒・成形後、真空中1275℃で20分間焼結
し、はぼ真密度の合金組成がNi−6B−58,6Mo
−15Crの、Mo2NiB2型複硼化物相が約70%
とニッケル系合金の結合相が約30%からなる複硼化物
系硬質合金ソースを得た。
Example 2 MoB powder: 56.6%, pure Mo powder: 8%, carbonyl N
J powder: 20.4% and pure Cr powder: 15% were blended and mixed and ground in acetone for 28 hours using a vibrating ball mill.
After drying, granulation, and molding, sintering was performed at 1275°C in a vacuum for 20 minutes, and the alloy composition of the true density was Ni-6B-58,6Mo.
-15Cr, Mo2NiB2 type complex boride phase is about 70%
A complex boride-based hard alloy source consisting of about 30% of the binder phase of nickel-based alloy and nickel-based alloy was obtained.

実施例 3 WB粉:60%、純Co粉:25%、純Cr:15%を
配合し、振動ボールミルによりアセトン中で28時時間
式混合粉砕し、乾燥・造粒・成形後、真空中1250°
Cて20分間焼結し、はぼ真密度の合金組成がCo−3
,3B−56゜7W−15CrOWCoB型複硼化物相
が約78%とコバルト系合金の結合相が約22%からな
る複硼化物系硬質合金ソースを得た。
Example 3 WB powder: 60%, pure Co powder: 25%, pure Cr: 15% were blended, mixed and pulverized in acetone for 28 hours using a vibrating ball mill, dried, granulated, and molded, and then heated at 1250 mL in vacuum. °
The alloy composition of the true density was Co-3.
, 3B-56°7W-15CrOW A complex boride hard alloy source consisting of about 78% of the CoB type complex boride phase and about 22% of the cobalt alloy binder phase was obtained.

上記実施例1.2.30本硬質合金ソースを、高周波マ
グネトロンスパッタリング装置のターゲットとして用い
、鋼材、Mo□FeBz系硬質合金、プラスチックフィ
ルムなどの表面にコーティング薄膜を形成させたところ
、耐摩耗、耐食性に優れた、密着性の良いコーティング
薄膜を得ることができた。なお市販のMoB粉100%
を加圧成形後、真空中1400℃で60分間焼結したが
、緻密化せず十分な強度を有する硼化物系ソースを得る
ことはできなかった。
The above Example 1.2.30 hard alloy sources were used as a target in a high frequency magnetron sputtering device to form a coating thin film on the surfaces of steel materials, Mo□FeBz hard alloys, plastic films, etc., resulting in wear and corrosion resistance. We were able to obtain a coating thin film with excellent adhesion. Commercially available MoB powder 100%
After pressure molding, the material was sintered in vacuum at 1400° C. for 60 minutes, but it did not become densified and a boride-based source with sufficient strength could not be obtained.

[発明の効果] 本発明の固体の複硼化物系硬質合金ソースは、工具、機
械部品、精密機械部品、プラスチックフィルJ、などの
表面保護皮膜となる、優れた耐摩耗性、耐食性、耐久性
および組成的自由度を有するコーティング薄膜を、主と
してPVD法により形成するのに用いることができる。
[Effects of the Invention] The solid complex boride hard alloy source of the present invention has excellent wear resistance, corrosion resistance, and durability, and can be used as a surface protective film for tools, machine parts, precision machine parts, plastic film J, etc. and can be used to form coating films with compositional flexibility primarily by PVD methods.

特許出願人  東洋鋼鈑株式会社 代 理 人  小林 正Patent applicant: Toyo Kohan Co., Ltd. Deputy Director Tadashi Kobayashi

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)Fe,Cr,Co,Niの中から選ばれた1種以
上の元素または合金よりなるマトリックス中に、M_x
N_yB型(以下M,Nは金属、x,yはM,Nが化合
物を形成するに必要な化学量論的な数値を表す)複硼化
物を40〜99重量%(以下%は重量%)含む複硼化物
系硬質合金ソース(蒸着源およびターゲット)であって
、該複硼化物において、MはMoおよび/またはW、N
はFe,Cr,Co,Niの中から選ばれた1種以上の
元素よりなり、該ソースに対してB含有量が2〜8%、
Moおよび/またはW含有量が(Moおよび/またはW
)/Bのモル比で0.50〜1.50を満足する範囲内
にあり、残部がFe,Cr,Co,Niの中から選ばれ
た1種以上の元素または合金および不可避的不純物より
なることを特徴とする複硼化物系硬質合金ソース。
(1) M_x in a matrix made of one or more elements or alloys selected from Fe, Cr, Co, and Ni
N_yB type (hereinafter M and N are metals, x and y represent the stoichiometric values necessary for M and N to form a compound) complex boride at 40 to 99% by weight (hereinafter % is weight%) a complex boride-based hard alloy source (evaporation source and target) containing Mo and/or W, N in the complex boride;
is composed of one or more elements selected from Fe, Cr, Co, and Ni, and the B content is 2 to 8% with respect to the source,
Mo and/or W content is (Mo and/or W
)/B molar ratio of 0.50 to 1.50, with the remainder consisting of one or more elements or alloys selected from Fe, Cr, Co, and Ni and unavoidable impurities. A complex boride-based hard alloy source characterized by:
(2)M_xN_yB型複硼化物の50%未満を、M’
_zB型(M’はFe,Cr,Co,Ni,Mo,Wの
中から選ばれた1種類の元素、zはM’が化合物を形成
するに必要な化学量論的な数値を表す)2元硼化物で置
換したことを特徴とする請求項1記載の複硼化物系硬質
合金ソース。
(2) Less than 50% of the M_xN_yB type complex boride is M'
_zB type (M' is one type of element selected from Fe, Cr, Co, Ni, Mo, W, z represents the stoichiometric value necessary for M' to form a compound)2 The complex boride-based hard alloy source according to claim 1, characterized in that the source is substituted with an original boride.
(3)Fe,Cr,Co,Niの中から選ばれた1種以
上の元素と、Mo,W,Cu,Ti,V,Nb,Ta,
Hf,Zr,Siの中から選ばれた1種以上の元素との
合金よりなるマトリックス中に、M_xN_yB型(以
下M,Nは金属、x,yはM,Nが化合物を形成するに
必要な化学量論的な数値を表す)複硼化物を40〜99
重量%含む複硼化物系硬質合金ソース(蒸着源およびタ
ーゲット)であって、該複硼化物において、MはMoお
よび/またはWとTi,V,Nb,Ta,Hf,Zrの
中から選ばれた1種以上の元素とよりなり、NはFe,
Cr,Co,Niの中から選ばれた1種以上の元素より
なり、該ソースに対してB含有量が2〜8%、Moおよ
び/またはW含有量が、(Moおよび/またはW)/B
のモル比で0.50〜1.50を満足する範囲内にあり
、かつCu,Ti,V,Nb,Ta,Hf,Zr,Si
の中から選ばれた1種以上の元素の合計が0.5〜25
%、残部がFe,Cr,Co,Niの中から選ばれた1
種以上の元素または合金および不可避的不純物よりなる
ことを特徴とする複硼化物系硬質合金ソース。
(3) One or more elements selected from Fe, Cr, Co, Ni, and Mo, W, Cu, Ti, V, Nb, Ta,
M_xN_yB type (hereinafter M and N are metals, x and y are M and N necessary to form a compound) in a matrix consisting of an alloy with one or more elements selected from Hf, Zr, and Si. (represents stoichiometric value) complex boride from 40 to 99
A complex boride-based hard alloy source (evaporation source and target) containing % by weight, in which M is selected from Mo and/or W and Ti, V, Nb, Ta, Hf, and Zr. N is composed of one or more elements such as Fe,
Consisting of one or more elements selected from Cr, Co, and Ni, the B content is 2 to 8% with respect to the source, and the Mo and/or W content is (Mo and/or W)/ B
The molar ratio is within the range of 0.50 to 1.50, and Cu, Ti, V, Nb, Ta, Hf, Zr, Si
The total of one or more elements selected from among 0.5 to 25
%, balance 1 selected from Fe, Cr, Co, Ni
A complex boride-based hard alloy source characterized by comprising more than one element or alloy and inevitable impurities.
(4)M_xN_yB型複硼化物の50%未満を、M’
_zB型(M’はFe,Cr,Co,Ni,Mo,W,
Ti,V,Nb,Ta,Hf,Zrの中から選ばれた1
種類の元素、zはM’が化合物を形成するに必要な化学
量論的な数値を表す)2元硼化物で置換したことを特徴
とする請求項3記載の複硼化物系硬質合金ソース。
(4) Less than 50% of the M_xN_yB type complex boride is M'
_zB type (M' is Fe, Cr, Co, Ni, Mo, W,
1 selected from Ti, V, Nb, Ta, Hf, Zr
4. The complex boride-based hard alloy source according to claim 3, characterized in that the element is substituted with a binary boride (M' is a stoichiometric value necessary for forming a compound).
(5)Moおよび/またはW含有量が、(Moおよび/
またはW)/Bのモル比で0.60〜1.40を満足す
る範囲内にあることを特徴とする請求項1または3記載
の複硼化物系硬質合金ソース。
(5) Mo and/or W content is (Mo and/
The complex boride-based hard alloy source according to claim 1 or 3, characterized in that the molar ratio of W)/B is within a range of 0.60 to 1.40.
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JP2006150461A (en) * 2004-11-25 2006-06-15 Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp Surface coated cemented carbide made cutting tool with hard coating layer to display excellent abrasion resistance in high speed cutting work of heat-resistant alloy
CN109553112A (en) * 2018-11-12 2019-04-02 北京工业大学 A kind of preparation method of single-phase WCoB powder
CN114959513A (en) * 2022-06-23 2022-08-30 昆明理工大学 In-situ self-generation M 3 B 2 /FeNi alloy and preparation method thereof

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