JPH05253708A - 複合硬質膜被覆切削工具 - Google Patents
複合硬質膜被覆切削工具Info
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- JPH05253708A JPH05253708A JP8597092A JP8597092A JPH05253708A JP H05253708 A JPH05253708 A JP H05253708A JP 8597092 A JP8597092 A JP 8597092A JP 8597092 A JP8597092 A JP 8597092A JP H05253708 A JPH05253708 A JP H05253708A
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- Japan
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- film
- cbn
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- coated cutting
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ダイヤモンド膜を下地層とすることによりｃ
ＢＮ膜の基体に対する密着性を向上させる。 【構成】 ＷＣ基超硬合金基体表面に、ｃＢＮ膜が最外
面となるように、ｃＢＮ膜およびダイヤモンド膜からな
る複合膜またはｃＢＮ膜とダイヤモンド膜の間にｃＢＮ
とダイヤモンドの混合膜を介在させてなる複合膜を被覆
してなるｃＢＮおよびダイヤモンドからなる複合硬質膜
被覆切削工具。
ＢＮ膜の基体に対する密着性を向上させる。 【構成】 ＷＣ基超硬合金基体表面に、ｃＢＮ膜が最外
面となるように、ｃＢＮ膜およびダイヤモンド膜からな
る複合膜またはｃＢＮ膜とダイヤモンド膜の間にｃＢＮ
とダイヤモンドの混合膜を介在させてなる複合膜を被覆
してなるｃＢＮおよびダイヤモンドからなる複合硬質膜
被覆切削工具。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、普通鋼、ステンレス
鋼、鋳鋼などの鉄系合金を切削することができる最表面
に立方晶窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと記す）膜を被覆し
てなる複合硬質膜被覆切削工具に関するものである。
鋼、鋳鋼などの鉄系合金を切削することができる最表面
に立方晶窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと記す）膜を被覆し
てなる複合硬質膜被覆切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ｃＢＮは結晶構造がダイヤモン
ドに近似し、硬い物質であるところから焼結基体に被覆
するなどして切削工具として用いられている。このｃＢ
Ｎ被覆切削工具は、ｃＢＮ自体がダイヤモンドのように
高温で鉄と反応することがないので、鉄系合金の切削に
使用することができるなどの利点をもっている。
ドに近似し、硬い物質であるところから焼結基体に被覆
するなどして切削工具として用いられている。このｃＢ
Ｎ被覆切削工具は、ｃＢＮ自体がダイヤモンドのように
高温で鉄と反応することがないので、鉄系合金の切削に
使用することができるなどの利点をもっている。
【０００３】上記ｃＢＮ被覆切削工具としてはすでにい
ろいろなものが開示されており、特開昭５７−９５８８
１号公報には超硬合金基体表面にｃＢＮ膜を被覆したｃ
ＢＮ被覆切削工具が記載されており、さらに特開昭６１
−４１７６８号公報には、超硬合金基体の表面にｃＢＮ
を主体とし、これに六方晶窒化ホウ素、非晶質窒化ホウ
素、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物、窒化
物、ホウ化物およびＡｌ2 Ｏ3 の少なくとも１種を混合
してなるｃＢＮ混合膜を被覆した切削工具が開示されて
いる。
ろいろなものが開示されており、特開昭５７−９５８８
１号公報には超硬合金基体表面にｃＢＮ膜を被覆したｃ
ＢＮ被覆切削工具が記載されており、さらに特開昭６１
−４１７６８号公報には、超硬合金基体の表面にｃＢＮ
を主体とし、これに六方晶窒化ホウ素、非晶質窒化ホウ
素、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物、窒化
物、ホウ化物およびＡｌ2 Ｏ3 の少なくとも１種を混合
してなるｃＢＮ混合膜を被覆した切削工具が開示されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ｃＢＮは一般
に超硬合金に対する密着性が低いところから、上記公知
のｃＢＮ膜またはｃＢＮを主体とする混合膜を被覆した
切削工具は切削中に膜の剥離を起しやすく長期の使用に
耐えることができないために実用に供することができな
かった。
に超硬合金に対する密着性が低いところから、上記公知
のｃＢＮ膜またはｃＢＮを主体とする混合膜を被覆した
切削工具は切削中に膜の剥離を起しやすく長期の使用に
耐えることができないために実用に供することができな
かった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は、従
来よりも長期間使用することのできるｃＢＮ膜被覆切削
工具を得るべく研究を行った結果、（１） ｃＢＮ膜は
ダイヤモンドに対する密着性が優れており、基体となる
超硬合金に対してはｃＢＮ膜よりもダイヤモンド膜の方
が密着性が優れているところから、超硬合金基体表面に
気相合成法によりダイヤモンド膜を被覆し、ついで上記
ダイヤモンド膜の上にｃＢＮ膜を被覆してなる複合硬質
膜被覆切削工具は、ダイヤモンド膜を下地層とすること
によりｃＢＮ膜の基体に対する密着性が大幅に向上し、
耐剥離性および耐摩耗性が大幅に向上する、（２） こ
の場合、ｃＢＮ膜とダイヤモンド膜の間にｃＢＮとダイ
ヤモンドの混合膜を介在させることによりダイヤモンド
膜とｃＢＮ膜の強度が向上するとともに耐剥離性および
耐摩耗性が一層向上する、などの知見を得たのである。
来よりも長期間使用することのできるｃＢＮ膜被覆切削
工具を得るべく研究を行った結果、（１） ｃＢＮ膜は
ダイヤモンドに対する密着性が優れており、基体となる
超硬合金に対してはｃＢＮ膜よりもダイヤモンド膜の方
が密着性が優れているところから、超硬合金基体表面に
気相合成法によりダイヤモンド膜を被覆し、ついで上記
ダイヤモンド膜の上にｃＢＮ膜を被覆してなる複合硬質
膜被覆切削工具は、ダイヤモンド膜を下地層とすること
によりｃＢＮ膜の基体に対する密着性が大幅に向上し、
耐剥離性および耐摩耗性が大幅に向上する、（２） こ
の場合、ｃＢＮ膜とダイヤモンド膜の間にｃＢＮとダイ
ヤモンドの混合膜を介在させることによりダイヤモンド
膜とｃＢＮ膜の強度が向上するとともに耐剥離性および
耐摩耗性が一層向上する、などの知見を得たのである。
【０００６】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、通常のＷＣ基超硬合金基体表面に、
ｃＢＮ膜が最外面となるように、ｃＢＮ膜およびダイヤ
モンド膜からなる複合膜またはｃＢＮ膜とダイヤモンド
膜の間にｃＢＮとダイヤモンドの混合膜を介在させてな
る複合膜を被覆してなるｃＢＮおよびダイヤモンドから
なる複合硬質膜被覆切削工具に特徴を有するものであ
る。
れたものであって、通常のＷＣ基超硬合金基体表面に、
ｃＢＮ膜が最外面となるように、ｃＢＮ膜およびダイヤ
モンド膜からなる複合膜またはｃＢＮ膜とダイヤモンド
膜の間にｃＢＮとダイヤモンドの混合膜を介在させてな
る複合膜を被覆してなるｃＢＮおよびダイヤモンドから
なる複合硬質膜被覆切削工具に特徴を有するものであ
る。
【０００７】上記ｃＢＮとダイヤモンドの混合膜は、ｃ
ＢＮとダイヤモンドの濃度分布が均一であってもよい
が、濃度傾斜がある方が一層好ましい。
ＢＮとダイヤモンドの濃度分布が均一であってもよい
が、濃度傾斜がある方が一層好ましい。
【０００８】次に、この発明のｃＢＮおよびダイヤモン
ドからなる複合硬質膜被覆切削工具の製造法を図１にも
とづいて具体的に説明する。
ドからなる複合硬質膜被覆切削工具の製造法を図１にも
とづいて具体的に説明する。
【０００９】図１において、１は超硬合金基体、２は基
体支持台、３は石英管、４はタングステンフィラメン
ト、５はＲＦプラズマコイル、６はホウ素イミドＢ
2 （ＮＨ）3 を充填したボンベ、７はメタンを、８はＨ
2 はそれぞれ充填したボンベを示す。
体支持台、３は石英管、４はタングステンフィラメン
ト、５はＲＦプラズマコイル、６はホウ素イミドＢ
2 （ＮＨ）3 を充填したボンベ、７はメタンを、８はＨ
2 はそれぞれ充填したボンベを示す。
【００１０】図１に示された装置において、タングステ
ンフィラメント４を加熱しておくと共に基体支持台２を
加熱することにより支持台２上の基体１を加熱してお
き、さらにＲＦプラズマコイル５により基体１に高周波
プラズマが印加される状態にしておく。かかる状態にお
いてボンベ７および８を開放し、ＣＨ4 およびＨ2 を石
英管３内に導入するとＣＨ4 ガスは励起され、基体１の
表面にダイヤモンド膜を形成する。
ンフィラメント４を加熱しておくと共に基体支持台２を
加熱することにより支持台２上の基体１を加熱してお
き、さらにＲＦプラズマコイル５により基体１に高周波
プラズマが印加される状態にしておく。かかる状態にお
いてボンベ７および８を開放し、ＣＨ4 およびＨ2 を石
英管３内に導入するとＣＨ4 ガスは励起され、基体１の
表面にダイヤモンド膜を形成する。
【００１１】ついでボンベ７のバルブ７′を締め、ボン
ベ６が開放されるように切換えると、ホウ素イミドは石
英管３内にてＢ2 （ＮＨ）3 →２ＢＮ＋ＮＨ3 の如く分
解され、上記ダイヤモンド膜の上にｃＢＮ膜が形成され
る。
ベ６が開放されるように切換えると、ホウ素イミドは石
英管３内にてＢ2 （ＮＨ）3 →２ＢＮ＋ＮＨ3 の如く分
解され、上記ダイヤモンド膜の上にｃＢＮ膜が形成され
る。
【００１２】また、ボンベ６，７および８のバルブ
６′，７′および８′を同時に開放すると、ダイヤモン
ドとｃＢＮの混合膜が形成される。
６′，７′および８′を同時に開放すると、ダイヤモン
ドとｃＢＮの混合膜が形成される。
【００１３】上記ｃＢＮ膜の生成は赤外線吸収スペクト
ルの吸収ピークを測定することにより判定される。
ルの吸収ピークを測定することにより判定される。
【００１４】
【実施例】 実施例１ 図１の支持台２にＩＳＯ規格ＴＮＧＮ１６０４０８の形
状を有するＷＣ基超硬合金製チップを基体１として載置
し、上記チップを温度：８００℃に加熱し、タングステ
ンフィラメント４を温度：２０００℃に加熱しながらＲ
Ｆプラズマコイル５に３００Ｗの電力を供給した。
状を有するＷＣ基超硬合金製チップを基体１として載置
し、上記チップを温度：８００℃に加熱し、タングステ
ンフィラメント４を温度：２０００℃に加熱しながらＲ
Ｆプラズマコイル５に３００Ｗの電力を供給した。
【００１５】ついで、石英管５内にメタンガスおよび水
素ガスを ＣＨ4 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように流し、チップ表面に厚さ：３μｍのダイヤ
モンド膜を形成し、さらに、上記メタンガスの供給を停
止し、ホウ素イミドガスおよび水素ガスを石英管５に、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように供給することにより上記ダイヤモンド膜の
上に厚さ：２μｍのｃＢＮ膜を形成し、全体の膜厚が５
μｍの複合硬質膜を形成し、本発明複合硬質膜被覆チッ
プ（以下、本発明チップ）１を作製した。
素ガスを ＣＨ4 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように流し、チップ表面に厚さ：３μｍのダイヤ
モンド膜を形成し、さらに、上記メタンガスの供給を停
止し、ホウ素イミドガスおよび水素ガスを石英管５に、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように供給することにより上記ダイヤモンド膜の
上に厚さ：２μｍのｃＢＮ膜を形成し、全体の膜厚が５
μｍの複合硬質膜を形成し、本発明複合硬質膜被覆チッ
プ（以下、本発明チップ）１を作製した。
【００１６】上記本発明チップ１を用い、 被削材：ＳＵＳ３０４の丸棒、 切削速度：１００ｍ／min.、 送り：０．１mm／rev.、 切込み：０．０５mm、 切削時間：２０分、 なる条件で連続切削試験し、チップの逃げ面摩耗幅を測
定したところ０．０５mmであった。
定したところ０．０５mmであった。
【００１７】実施例２ 実施例１で用意したＩＳＯ規格ＴＮＧＮ１６０４０８の
形状を有するＷＣ基超硬合金製チップの表面に実施例１
と同一条件で厚さ：５μｍのダイヤモンド膜を形成し、
さらにホウ素イミドガス、メタンガスおよび水素ガスを Ｂ2 （ＮＨ）3 ：５cc／min.、 ＣＨ4 ：５cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように供給し、それにより厚さ：３μｍのダイヤ
モンドとｃＢＮの混合比が１：１の混合膜を形成した。
形状を有するＷＣ基超硬合金製チップの表面に実施例１
と同一条件で厚さ：５μｍのダイヤモンド膜を形成し、
さらにホウ素イミドガス、メタンガスおよび水素ガスを Ｂ2 （ＮＨ）3 ：５cc／min.、 ＣＨ4 ：５cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように供給し、それにより厚さ：３μｍのダイヤ
モンドとｃＢＮの混合比が１：１の混合膜を形成した。
【００１８】上記ダイヤモンドとｃＢＮの混合膜を形成
したのち、メタンガスの供給を停止し、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように流すことにより厚さ：２μｍのｃＢＮ膜を
形成し、全体の膜厚が１０μｍの複合硬質膜を形成し、
本発明チップ２を作製した。このようにして作製された
本発明チップ２についても実施例１と同一条件の連続切
削試験を行ない、チップの逃げ面摩耗幅を測定したとこ
ろ、０．０３mmであった。 実施例３ 実施例２において、混合膜を形成するに際し、ホウ素イ
ミドおよびメタンの流量を、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：０cc／min.→１０cc／min.、 ＣＨ4 ：１０cc／min.→０cc／min.、 となるように変化させながら供給し、同時に水素ガスを Ｈ2 ：１０００cc／min.（一定）、 となるように供給することにより、ダイヤモンドとｃＢ
Ｎの混合割合が膜厚方向に変化する厚さ：８μｍの混合
膜を形成し、それ以外は実施例２と同一条件でダイヤモ
ンド膜およびｃＢＮ膜を形成し、全体の膜厚が１５μｍ
となる複合硬質膜を有する本発明チップ３を作製した。
したのち、メタンガスの供給を停止し、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように流すことにより厚さ：２μｍのｃＢＮ膜を
形成し、全体の膜厚が１０μｍの複合硬質膜を形成し、
本発明チップ２を作製した。このようにして作製された
本発明チップ２についても実施例１と同一条件の連続切
削試験を行ない、チップの逃げ面摩耗幅を測定したとこ
ろ、０．０３mmであった。 実施例３ 実施例２において、混合膜を形成するに際し、ホウ素イ
ミドおよびメタンの流量を、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：０cc／min.→１０cc／min.、 ＣＨ4 ：１０cc／min.→０cc／min.、 となるように変化させながら供給し、同時に水素ガスを Ｈ2 ：１０００cc／min.（一定）、 となるように供給することにより、ダイヤモンドとｃＢ
Ｎの混合割合が膜厚方向に変化する厚さ：８μｍの混合
膜を形成し、それ以外は実施例２と同一条件でダイヤモ
ンド膜およびｃＢＮ膜を形成し、全体の膜厚が１５μｍ
となる複合硬質膜を有する本発明チップ３を作製した。
【００１９】この本発明チップ３についても実施例１に
示した条件と同一条件の連続切削試験を行ない、逃げ面
摩耗幅を測定したところ、０．０３mmであった。
示した条件と同一条件の連続切削試験を行ない、逃げ面
摩耗幅を測定したところ、０．０３mmであった。
【００２０】従来例１ 実施例１で用意したＩＳＯ規格ＴＮＧＮ１６０４０８の
形状を有するＷＣ基超硬合金製チップを基体とし、ホウ
素イミドガスおよび水素ガスを石英管に、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように供給し、厚さ：１０μｍのｃＢＮ単層膜を
形成することにより従来チップ１を作製した。
形状を有するＷＣ基超硬合金製チップを基体とし、ホウ
素イミドガスおよび水素ガスを石英管に、 Ｂ2 （ＮＨ）3 ：１０cc／min.、 Ｈ2 ：１０００cc／min.、 となるように供給し、厚さ：１０μｍのｃＢＮ単層膜を
形成することにより従来チップ１を作製した。
【００２１】この従来チップ１についても実施例１で行
った連続切削試験と同一の条件で切削試験したところ、
１０分でチッピングが発生し、それ以降は切削すること
ができなかった。
った連続切削試験と同一の条件で切削試験したところ、
１０分でチッピングが発生し、それ以降は切削すること
ができなかった。
【００２２】以上の実施例１〜３および従来例１で得ら
れた本発明チップ１〜３および従来チップ１の硬質膜お
よび連続切削試験結果をまとめると表１の如くなる。
れた本発明チップ１〜３および従来チップ１の硬質膜お
よび連続切削試験結果をまとめると表１の如くなる。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【発明の効果】表１に示される結果から、本発明チップ
１〜３は、従来チップ１と比較して耐摩耗性に優れてい
ると共に長期間の使用に耐えることができ、この発明の
切削工具を用いることにより、従来よりもチップの交換
回数を減らすことができ、産業上すぐれた効果をもたら
すものである。
１〜３は、従来チップ１と比較して耐摩耗性に優れてい
ると共に長期間の使用に耐えることができ、この発明の
切削工具を用いることにより、従来よりもチップの交換
回数を減らすことができ、産業上すぐれた効果をもたら
すものである。
【図１】この発明で使用する装置の概略図である。
１ 基体 ２ 基体支持台 ３ 石英管 ４ タングステンフィラメント ５ ＲＦプラズマコイル ６ Ｂ2 （ＮＨ）3 ボンベ ７ ＣＨ4 ボンベ ８ Ｈ2 ボンベ ６′ バルブ ７′ バルブ ８′ バルブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ３０Ｂ 25/02 9040−4Ｇ 29/04 7821−4Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 通常の超硬合金基体の表面に、ダイヤモ
ンド膜および立方晶窒化ホウ素（以下、ｃＢＮと記す）
膜からなる複合硬質膜を上記ｃＢＮ膜が最外面となるよ
うに被覆してなることを特徴とする複合硬質膜被覆切削
工具。 - 【請求項２】 上記複合硬質膜は、ダイヤモンド膜、ダ
イヤモンドとｃＢＮの混合膜およびｃＢＮ膜からなり、
上記混合膜はダイヤモンド膜とｃＢＮ膜の間に介在して
いることを特徴とする請求項１記載の複合硬質膜被覆切
削工具。 - 【請求項３】 上記混合膜は、ダイヤモンド膜方向に向
ってダイヤモンド濃度が増加し、ｃＢＮ膜方向に向って
ｃＢＮ濃度が増加している傾斜濃度を有することを特徴
とする請求項２記載の複合硬質膜被覆切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4085970A JP2990936B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 複合硬質膜被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4085970A JP2990936B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 複合硬質膜被覆切削工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05253708A true JPH05253708A (ja) | 1993-10-05 |
| JP2990936B2 JP2990936B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=13873588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4085970A Expired - Fee Related JP2990936B2 (ja) | 1992-03-09 | 1992-03-09 | 複合硬質膜被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2990936B2 (ja) |
-
1992
- 1992-03-09 JP JP4085970A patent/JP2990936B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2990936B2 (ja) | 1999-12-13 |
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