JPH0582471B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0582471B2 JPH0582471B2 JP59104222A JP10422284A JPH0582471B2 JP H0582471 B2 JPH0582471 B2 JP H0582471B2 JP 59104222 A JP59104222 A JP 59104222A JP 10422284 A JP10422284 A JP 10422284A JP H0582471 B2 JPH0582471 B2 JP H0582471B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating layer
- titanium
- tantalum
- hard alloy
- coated hard
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 73
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 43
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 30
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 29
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 16
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 15
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 15
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims description 15
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 15
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 8
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 8
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 6
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 5
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- -1 carbonitrides Chemical class 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 101100008044 Caenorhabditis elegans cut-1 gene Proteins 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 102220259718 rs34120878 Human genes 0.000 description 1
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013020 steam cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- FOZHTJJTSSSURD-UHFFFAOYSA-J titanium(4+);dicarbonate Chemical compound [Ti+4].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O FOZHTJJTSSSURD-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000005019 vapor deposition process Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/308—Oxynitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/36—Carbonitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔技術分野〕
本発明は、超硬合金、又は鉄系材料の表面に硬
質の複合化合物からなる単層もしくは多重層の被
覆層を形成した表面被覆硬質合金及びその製造方
法に関する。 〔背景技術〕 従来、超硬合金又は高速度鋼の基材表面に周期
律表4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化物、酸化
物、ケイ化物、硫化物及びこれらの相互固溶対並
びに酸化アルミニウムのうちの少なくとも１種の
単層又は２種以上からなる多重層の被覆層を形成
してなる被覆硬質合金が多数提案され、その１部
は広く実用化されている。実際に被覆層として実
用化されているのは、主として炭化チタン、窒化
チタン、酸化アルミニウムからなるものが多く、
この内、炭化チタンを被覆層とする被覆硬質合金
は、例えば切削工具として使用したときに逃げ面
に生ずる機械的な耐摩耗性にすぐれる反面、すく
い面に生ずる熱的な耐摩耗性に劣るという問題が
ある。逆に、窒化チタンを被覆層とする被覆硬質
合金は、例えば切削工具として使用するときにす
くい面に生ずる熱的な耐摩耗性にすぐれる反面、
逃げ面に生ずる機械的な耐摩耗性に劣るという問
題がある。このような問題を改良したものの１つ
として、すくい面側に窒化チタンを被覆し、逃げ
面側に炭化チタンを被覆した被覆硬質合金が提案
されている。しかし、１つの焼結合金のすくい面
と逃げ面によつて被覆層の成分が異なるのは、製
造工程の煩雑さが生じて実用的でないという欠点
がある。又、炭化チタンと窒化チタンの性能の特
徴を組合わせた炭窒化チタンの複合化合物からな
る被覆層もしくは酸素を含有した炭酸化チタン、
窒酸化チタン、炭窒酸化チタンの複合化合物から
なる被覆層を有する被覆硬質合金が提案されてい
る。しかし、これらの複合化合物からなる被覆層
の被覆硬質合金は、その組合せに問題があるため
か、又は被覆層の成分組成に問題があるためか、
機械的な耐摩耗性が向上すると熱的な耐摩耗性が
低下したり、逆に熱的な耐摩耗性が向上すると機
械的な耐摩耗性が低下したり、もしくは被覆層と
硬質合金基材との付着性が悪くて使用中に被覆層
の剥離が生じて寿命が短かくなるという問題があ
る。 〔発明の目的〕 本発明は、上記のような従来の被覆硬質合金の
問題点及び欠点を解決したもので、具体的には機
械的な耐摩耗性及び熱的な耐摩耗性にすぐれると
共に耐微少欠損性及び耐剥離性にもすぐれた高信
頼性のある品質の安定した被覆硬質合金の提供を
目的とする。 〔発明の開示〕 本発明は、被覆硬質合金を切削工具として使用
したときに被覆層の成分組成と工具の耐摩耗性と
の関係を追究した結果、チタンに周期律表5a、
6a族金属を微量含有させた炭化物、窒化物、炭
窒化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物からな
る被覆層が工具寿命を高めることを確認すること
によつて完成したものである。 すなわち、本発明の表面被覆硬質合金は、チタ
ン95重量％〜99.5重量％とタンタル、ニオブ、バ
ナジウム、タングステン、モリブデン及びクロム
の中の少なくとも１種0.5重量％〜５重量％とで
なる炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、窒酸
化物又は炭窒酸化物の中の１種の単層もしくは２
種以上からなる多重層の被覆層を超硬合金、又は
鉄系材料からなる基材の表面に形成したものであ
る。このように被覆層がチタンを主体にして、こ
のチタンにタンタル、ニオブ、バナジウム、タン
グステン、モリブデン及びクロムの中の少なくと
も１種を微量含有した複合化合物、例えば（Ti、
Ｍ）Ｃ、（Ti、Ｍ）Ｎ、（Ti、Ｍ）CN、（Ti、Ｍ）
CO、（Ti、Ｍ）No、（Ti、Ｍ）CNO（Ｍは、タン
タル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モリ
ブデン及びクロムの中の少なくとも１種を表わ
す）のような結晶構造にすることによつて被覆層
内の結晶粒子が微細化して緻密な組織になる。こ
の被覆層内の結晶粒子の微細化が被覆層内の結合
強度を高めて被覆層の靭性を向上し、しかも高硬
度な被覆層にしている。又、被覆層がチタンとタ
ンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モ
リブデン及びクロムの中の少なくとも１種とを合
計した金属げ素１モルに対して炭素、窒素及び酸
素の少なくとも１種の非金属元素の合計が0.7〜
１モルの比率になると化学的安定性が高くなつ
て、耐食性、耐酸化性及び耐拡散性にすぐれた被
覆層となる。特に、チタンに0.5重量％〜５重量
％のタンタルを含有したチタンとタンタルとの窒
酸化物からなる被覆層の場合は、（Ti、Ta）NO
中の非金属元素である窒素(N)と酸素(O)のモル比率
が窒素0.7〜0.99に対して酸素0.01〜0.3にするこ
とによつて被覆層中の結晶粒子を一層微細化し、
高温での硬さ、強度及び靭性の低下を防ぎ、その
被覆層厚さを0.1μｍ〜10μｍの単層もしくは多重
層にすることによつて超硬合金、及び鉄系材料か
らなる基材との付着性にすぐれた耐剥離性のよい
被覆層となる。このチタンとタンタルとの窒酸化
物からなる被覆層が単層の場合は、TiとTaの比
率及びＮとＯの比率が殆んど一定の組成からなる
0.1μｍ〜10μｍ層厚の被覆層になり、多重層の場
合は、TiとTaの比率又はＮとＯの比率の異なつ
た組成の層が積層状に重なつて全体で0.1μｍ〜
10μｍ層厚の被覆層になつているものである。こ
のときチタンとタンタルの窒酸化物からなる被覆
層は、基材の表面で多重層として形成すると耐衝
撃性にすぐれる傾向があり望ましい。 本発明の表面被覆硬質合金は、チタンを主体に
した中にタンタル、ニオブ、バナジウム、タング
ステン、モリブデン、及びクロムの中の少なくと
も１種を0.5重量％〜５重量％含有させた炭化物、
窒化物、炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物又は炭窒
酸化物からなる被覆層であるために、炭化チタ
ン、窒化チタンのようなチタンの化合物からなる
被覆層に比較して超硬合金、又は工具鋼のような
鉄系材料からなる基材との付着性にすぐれてお
り、特に炭化タングステン及び炭化タンタルなど
を含んだ超硬合金が基材の場合は、基材と被覆層
との付着強度がすぐれた被覆硬質合金になる。基
材の表面に形成する被覆層は、厚くしすぎると被
覆層の剥離又は微少欠損が起こりやすくなり、逆
に薄くしすぎると耐摩耗性、耐食性、耐酸化性及
び耐熱性などの被覆層を形成することによつて生
ずる効果が弱くなるために単層又は多重層の被覆
層厚さは、共に0.1〜20μｍ程度が好ましく、切削
工具のような苛酷な条件で使用する場合には、被
覆層厚さを0.1〜10μｍにするのが好ましく、特に
ドリル、エンドミル、リーマなどのように切刃の
シヤープな基材に被覆層を形成する場合には、被
覆層厚さを0.1〜5μｍ、望ましくは0.5〜3μｍにす
るのが好ましい。 基材としては、超硬合金、の他に普通鋼、構造
用鋼、耐熱鋼、特殊鋼又は工具鋼のような鉄系材
料を使用でき、特に工具用として応用するときに
は、超硬合金、又は工具鋼としての炭素工具鋼、
合金工具鋼、ダイス鋼、高速度鋼、ステンレスを
含めた刃物鋼、鍛造用型鋼などが使用できる。 本発明の表面被覆硬質合金の被覆層成分は、チ
タンにタンタル、ニオブ、バナジウム、タングス
テン、モリブデン及びクロムの中の少なくとも１
種を0.5重量％未満含有した複合化合物からなる
被覆層では、被覆層の結晶粒子を微細にする効果
が弱く、又高温での硬さ及び靭性の低下が著しく
なるために高温側での耐摩耗性、耐欠損性及び耐
剥離性が劣る傾向になり、逆に、チタンにタンタ
ル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モリブ
デン及びクロムの中の少なくとも１種を５重量％
を超えて多く含有した複合化合物からなる被覆層
では、被覆層の結晶粒子が粗大化して、硬さも低
下するために低温側での耐摩耗性が劣る傾向にな
る。このためにチタン95重量％〜99.5重量％とタ
ンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モ
リブデン及びクロムの中の少なくとも１種を0.5
重量％〜５重量％とからなる炭化物、窒化物、炭
窒化物、炭酸化物、窒酸化物又は炭窒酸化物など
の複合化合物からなる被覆層の成分組成に定めた
ものである。 本発明の表面被覆硬質合金は、化学蒸着法又は
物理蒸着法によつて製造することができる。化学
蒸着法によつて製造する場合は、チタン、タンタ
ル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モリブ
デン及びクロムのハロゲン化物、例えばTiCl4、
TaCl5、WCl6などから選定したものとCH4、
NH4、H2、N2、C2H2、H2O、CO2、CO、O2な
どから選定したガス中で被覆層を形成することが
できる。一般に化学蒸着法によつて被覆層を形成
する場合は、800℃〜1100℃と割合高温で処理す
る必要があるために基材表面付近に脱炭層などの
変質層が生じたり、特に鉄系材料を基材として使
用する場合には、寸法変化が起こつたたり、又は
焼きが戻るために被覆層形成後に再熱処理をする
必要が生ずる。このために化学蒸着法よりも低温
で処理できるイオンプレーテイング、スパツタリ
ング又はプラズマ化学蒸着法によつて製造するこ
とが望ましい。 特に、本発明の表面被覆効果合金の製造方法
は、グロー放電を発生させた容器内でチタンとタ
ンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モ
リブデン及びクロムの中の少なくとも１種とから
なる混合物又は合金を蒸発イオン化させた後、こ
の容器内に不活性ガス、H2、N2、NH4、C2H2、
N2O、CH2、H2O、CO2、CO、CO、O2の少なく
とも１種のガスを導入して、この導入したガス圧
力を10-1〜10-6Torr、好ましくは10-3〜
10-5Torrにして温度100〜650℃、好ましくは200
〜550℃に保持して超硬合金、又は鉄系材料から
なる基材の表面にチタン95重量％〜99.5重量％と
タンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、
モリブデン及びクロムの中の少なくとも１種0.5
重量％〜５重量％とからなる炭化物、窒化物、炭
窒化物、炭酸化物、窒酸化物又は炭窒酸化物の中
の１の単層もしくは２種以上の多重層の被覆層を
形成する方法が望ましい。このような物理蒸着法
による製造方法は、特にイオンプレーテイングに
よる方法が基材と被覆層との付着強度向上から望
ましい。 本発明の表面被覆硬質合金の製造方法におい
て、基材の前処理として、例えば被覆層を形成さ
せる基材表面は、研摩しておくことが望ましく、
その研摩した面は、有機溶剤、中性洗剤及び水な
どで繰り返し洗浄したり、蒸気洗浄や超音波洗浄
を行なうことにより、研摩面に付着しているダス
トや油脂類の汚れを完全に除去しておくことが基
材と被覆層との付着強度向上から望ましい。 〔本発明の代表的な実施形態〕 実施例 １ CIS規格P30相当の超硬合金で作成した
SDCN42ZTN形状の基材を洗浄などの前処理を
行なつてからイオンプレーテイング装置の反応容
器内に設置し、この反応容器内を真空排気し、
500℃に昇温して0.15TorrでArボンバードを10分
間行ない、次いで蒸発材料として３重量％Taを
含有したTiインゴツトをEBガンで6Kv、0.4Aの
条件で蒸発イオン化させ、反応ガスとしてN2ガ
スを9.5×10-4Torrまで導入し、基材に100Vの負
のバイアス電圧をかけて25分間蒸着を行なつて本
発明の試料１を得た。この試料１と同条件で、反
応ガスのみN2 -5体積％O2混合ガスで9.5×
10-4Torr導入して本発明の試料２を得た。次に、
試料１と同条件で、蒸発材料のみTiインゴツト
を使用して比較品１を得た。こうして得た試料
１、２及び比較品１をオージエ分析装置及び走査
型顕微鏡にて観察した所、試料１は、1.9μｍ膜厚
で（Ti−３重量％Ta）Ｎからなる被覆層のもの
であり、試料２は1.8μｍ膜厚で（Ti−３重量％
Ta）N0,97O0,33からなる被覆層のもので、比較品
１は、2.2μｍ膜厚でTiNからなる被覆層のもので
あつた。 この試料１、２及び比較品１を被削材
SUS304、切削速度150ｍ／min、送り速度0.22
mm／min、切込み2.0mm／の切削条件で旋削試験
した所、試料１が45分、試料２が51分、比較品１
が25分で寿命になつた。 実施例 ２ CIS規格K10相当の超硬合金で作成した
SNPA432形状の基材を実施例１と同様にして、
イオンプレーテイングの反応容器内を真空排気
し、500℃に昇温して0.05TorrのArガスで５分間
ボンバードした。次いで蒸発材料として５重量％
Taを含有したTiインゴツトをEBガンで5Kv、
0.6Aの条件で蒸発イオン化させ、反応ガスとし
てN2ガスを７×10-4Torrになるまで導入し、基
材に500Vの負のバイアス電圧をかけて35分間蒸
着を行なつて本発明の試料３を得た。比較として
試料３と同条件で蒸発材料のみTiインゴツトを
使用した比較品２を得た。この試料３及び比較品
２をオージエ分析装置及び走査型顕微鏡にて観察
した所、試料３は、2.5μｍ膜厚で（Ti−５重量％
Ta）Ｎからなる被覆層のものであり、比較品２
は、3.3μｍ膜厚でTiNからなる被覆層のものであ
つた。 この試料３及び比較品２を被削材FC35、切削
速度160ｍ／min、送り速度0.3mm／rev、切込み
2.0mm、切削時間20minの切削条件で旋削試験し
た所、試料３の平均逃げ面摩耗量が0.11mmに対し
て比較品２の平均逃げ面摩耗量が0.24mmであつ
た。 実施例 ３ SKH9種相当の高速度鋼からなるφ6で４枚刃の
エンドミルを洗浄後HCD型イオンプレーテイン
グ装置の反応容器内にセツトし、その容器内を真
空排気後480℃に加熱した。次いで容器内をArガ
スで0.2Torrとし、基材を500Vの負のバイアス電
圧、1Aの条件で７分間ボンバードした。HCD型
EBガンにより35V、450Aで２重量％Taを含有し
たTiインゴツトからなる蒸発材料を蒸発イオン
化させ、反応ガスとしN2−10体積O2を導入し、
9.5×10-4Torrの圧力のもとで基材に20Vの負の
バイアス電圧をかけながら15分間蒸着して本発明
の試料４を得た。なお蒸着処理中ガス圧は、2.5
×10-3〜6.5×10-4Torrに変動させた。比較用と
して、試料４とほぼ同条件で反応ガスのみN2に
して同形状のエンドミルからなる比較品３を得
た。 この試料４、比較品３及び未処理の高速度鋼を
被削材S55C、切削速度41ｍ／min、送り速度0.09
mm／rev、切込み深さ９mm、切込み幅0.6mmの条件
で乾式切削した。その結果、未処理の高速度鋼は
25分で切屑が赤色となり切削困難であつた。又、
比較品３は、30分切削で被覆層の剥離から刃先摩
耗を生じて工具先端が溶解状の折損になつたのに
対し、試料４は120分切削後も逃げ面摩耗量が
0.13mmで正常摩耗であつた。試料後、オージエ分
析装置及び走査型顕微鏡にて観察した所、試料４
は、（Ti−２重量％Ta）NO被覆層が15層に分か
れた多重層で、全膜厚が1.9μｍであつた。比較品
３はTiN被覆層で膜圧が2μｍであつた。 実施例 ４ CIS規格K10相当の超硬合金で作成したミクロ
ンドリル（ネジレ負30°、先端角120°、刃先直径
0.50ψmm）を基材にして蒸発材料に５重量％Taを
含んだTiインゴツト、反応ガスにN2を７×
10-4Torrからなる条件以外は、実施例１の試料
１と同条件で基材表面に被覆層を形成した本発明
の試料５を得た。比較用として、同じミクロンド
リルを基材として実施例１の比較品１と同条件で
基材表面に被覆層を形成した比較品４を得た。 この試料５と比較品４を使用して、被削材が銅
板とエポキシ板からなる多層基板（厚さ16mm）を
３枚重ねて、切削速度200ｍ／min、送り速度
0.05mm／rev乾式で穴あけ加工試験を行なつた結
果、試料５は、52000個の穴あけ加工ができたの
に対し、比較品４は39000個の穴あけ加工で寿命
になつた。 実施例 ５ CIS規格P30相当の超硬合金で作成した
SNP432形状の基板を実施例と同様にして、蒸発
材料、反応ガス、蒸着時間を第１表のようにして
基材表面に被覆層を形成させた。こうして得た被
覆硬質合金の被覆層をオージエ分析装置及び走査
型顕微鏡で観察した結果を第２表に示した。又、
これらの被覆硬質合金を被削材S45C、切削速度
160ｍ／min、送り速度0.35mm／rev、切込み１〜
３mm、切削時間30minの条件で乾式切削によりシ
ヤフトの外径倣い切削を行ない、その結果を第２
表に示した。
質の複合化合物からなる単層もしくは多重層の被
覆層を形成した表面被覆硬質合金及びその製造方
法に関する。 〔背景技術〕 従来、超硬合金又は高速度鋼の基材表面に周期
律表4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化物、酸化
物、ケイ化物、硫化物及びこれらの相互固溶対並
びに酸化アルミニウムのうちの少なくとも１種の
単層又は２種以上からなる多重層の被覆層を形成
してなる被覆硬質合金が多数提案され、その１部
は広く実用化されている。実際に被覆層として実
用化されているのは、主として炭化チタン、窒化
チタン、酸化アルミニウムからなるものが多く、
この内、炭化チタンを被覆層とする被覆硬質合金
は、例えば切削工具として使用したときに逃げ面
に生ずる機械的な耐摩耗性にすぐれる反面、すく
い面に生ずる熱的な耐摩耗性に劣るという問題が
ある。逆に、窒化チタンを被覆層とする被覆硬質
合金は、例えば切削工具として使用するときにす
くい面に生ずる熱的な耐摩耗性にすぐれる反面、
逃げ面に生ずる機械的な耐摩耗性に劣るという問
題がある。このような問題を改良したものの１つ
として、すくい面側に窒化チタンを被覆し、逃げ
面側に炭化チタンを被覆した被覆硬質合金が提案
されている。しかし、１つの焼結合金のすくい面
と逃げ面によつて被覆層の成分が異なるのは、製
造工程の煩雑さが生じて実用的でないという欠点
がある。又、炭化チタンと窒化チタンの性能の特
徴を組合わせた炭窒化チタンの複合化合物からな
る被覆層もしくは酸素を含有した炭酸化チタン、
窒酸化チタン、炭窒酸化チタンの複合化合物から
なる被覆層を有する被覆硬質合金が提案されてい
る。しかし、これらの複合化合物からなる被覆層
の被覆硬質合金は、その組合せに問題があるため
か、又は被覆層の成分組成に問題があるためか、
機械的な耐摩耗性が向上すると熱的な耐摩耗性が
低下したり、逆に熱的な耐摩耗性が向上すると機
械的な耐摩耗性が低下したり、もしくは被覆層と
硬質合金基材との付着性が悪くて使用中に被覆層
の剥離が生じて寿命が短かくなるという問題があ
る。 〔発明の目的〕 本発明は、上記のような従来の被覆硬質合金の
問題点及び欠点を解決したもので、具体的には機
械的な耐摩耗性及び熱的な耐摩耗性にすぐれると
共に耐微少欠損性及び耐剥離性にもすぐれた高信
頼性のある品質の安定した被覆硬質合金の提供を
目的とする。 〔発明の開示〕 本発明は、被覆硬質合金を切削工具として使用
したときに被覆層の成分組成と工具の耐摩耗性と
の関係を追究した結果、チタンに周期律表5a、
6a族金属を微量含有させた炭化物、窒化物、炭
窒化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒酸化物からな
る被覆層が工具寿命を高めることを確認すること
によつて完成したものである。 すなわち、本発明の表面被覆硬質合金は、チタ
ン95重量％〜99.5重量％とタンタル、ニオブ、バ
ナジウム、タングステン、モリブデン及びクロム
の中の少なくとも１種0.5重量％〜５重量％とで
なる炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、窒酸
化物又は炭窒酸化物の中の１種の単層もしくは２
種以上からなる多重層の被覆層を超硬合金、又は
鉄系材料からなる基材の表面に形成したものであ
る。このように被覆層がチタンを主体にして、こ
のチタンにタンタル、ニオブ、バナジウム、タン
グステン、モリブデン及びクロムの中の少なくと
も１種を微量含有した複合化合物、例えば（Ti、
Ｍ）Ｃ、（Ti、Ｍ）Ｎ、（Ti、Ｍ）CN、（Ti、Ｍ）
CO、（Ti、Ｍ）No、（Ti、Ｍ）CNO（Ｍは、タン
タル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モリ
ブデン及びクロムの中の少なくとも１種を表わ
す）のような結晶構造にすることによつて被覆層
内の結晶粒子が微細化して緻密な組織になる。こ
の被覆層内の結晶粒子の微細化が被覆層内の結合
強度を高めて被覆層の靭性を向上し、しかも高硬
度な被覆層にしている。又、被覆層がチタンとタ
ンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モ
リブデン及びクロムの中の少なくとも１種とを合
計した金属げ素１モルに対して炭素、窒素及び酸
素の少なくとも１種の非金属元素の合計が0.7〜
１モルの比率になると化学的安定性が高くなつ
て、耐食性、耐酸化性及び耐拡散性にすぐれた被
覆層となる。特に、チタンに0.5重量％〜５重量
％のタンタルを含有したチタンとタンタルとの窒
酸化物からなる被覆層の場合は、（Ti、Ta）NO
中の非金属元素である窒素(N)と酸素(O)のモル比率
が窒素0.7〜0.99に対して酸素0.01〜0.3にするこ
とによつて被覆層中の結晶粒子を一層微細化し、
高温での硬さ、強度及び靭性の低下を防ぎ、その
被覆層厚さを0.1μｍ〜10μｍの単層もしくは多重
層にすることによつて超硬合金、及び鉄系材料か
らなる基材との付着性にすぐれた耐剥離性のよい
被覆層となる。このチタンとタンタルとの窒酸化
物からなる被覆層が単層の場合は、TiとTaの比
率及びＮとＯの比率が殆んど一定の組成からなる
0.1μｍ〜10μｍ層厚の被覆層になり、多重層の場
合は、TiとTaの比率又はＮとＯの比率の異なつ
た組成の層が積層状に重なつて全体で0.1μｍ〜
10μｍ層厚の被覆層になつているものである。こ
のときチタンとタンタルの窒酸化物からなる被覆
層は、基材の表面で多重層として形成すると耐衝
撃性にすぐれる傾向があり望ましい。 本発明の表面被覆硬質合金は、チタンを主体に
した中にタンタル、ニオブ、バナジウム、タング
ステン、モリブデン、及びクロムの中の少なくと
も１種を0.5重量％〜５重量％含有させた炭化物、
窒化物、炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物又は炭窒
酸化物からなる被覆層であるために、炭化チタ
ン、窒化チタンのようなチタンの化合物からなる
被覆層に比較して超硬合金、又は工具鋼のような
鉄系材料からなる基材との付着性にすぐれてお
り、特に炭化タングステン及び炭化タンタルなど
を含んだ超硬合金が基材の場合は、基材と被覆層
との付着強度がすぐれた被覆硬質合金になる。基
材の表面に形成する被覆層は、厚くしすぎると被
覆層の剥離又は微少欠損が起こりやすくなり、逆
に薄くしすぎると耐摩耗性、耐食性、耐酸化性及
び耐熱性などの被覆層を形成することによつて生
ずる効果が弱くなるために単層又は多重層の被覆
層厚さは、共に0.1〜20μｍ程度が好ましく、切削
工具のような苛酷な条件で使用する場合には、被
覆層厚さを0.1〜10μｍにするのが好ましく、特に
ドリル、エンドミル、リーマなどのように切刃の
シヤープな基材に被覆層を形成する場合には、被
覆層厚さを0.1〜5μｍ、望ましくは0.5〜3μｍにす
るのが好ましい。 基材としては、超硬合金、の他に普通鋼、構造
用鋼、耐熱鋼、特殊鋼又は工具鋼のような鉄系材
料を使用でき、特に工具用として応用するときに
は、超硬合金、又は工具鋼としての炭素工具鋼、
合金工具鋼、ダイス鋼、高速度鋼、ステンレスを
含めた刃物鋼、鍛造用型鋼などが使用できる。 本発明の表面被覆硬質合金の被覆層成分は、チ
タンにタンタル、ニオブ、バナジウム、タングス
テン、モリブデン及びクロムの中の少なくとも１
種を0.5重量％未満含有した複合化合物からなる
被覆層では、被覆層の結晶粒子を微細にする効果
が弱く、又高温での硬さ及び靭性の低下が著しく
なるために高温側での耐摩耗性、耐欠損性及び耐
剥離性が劣る傾向になり、逆に、チタンにタンタ
ル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モリブ
デン及びクロムの中の少なくとも１種を５重量％
を超えて多く含有した複合化合物からなる被覆層
では、被覆層の結晶粒子が粗大化して、硬さも低
下するために低温側での耐摩耗性が劣る傾向にな
る。このためにチタン95重量％〜99.5重量％とタ
ンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モ
リブデン及びクロムの中の少なくとも１種を0.5
重量％〜５重量％とからなる炭化物、窒化物、炭
窒化物、炭酸化物、窒酸化物又は炭窒酸化物など
の複合化合物からなる被覆層の成分組成に定めた
ものである。 本発明の表面被覆硬質合金は、化学蒸着法又は
物理蒸着法によつて製造することができる。化学
蒸着法によつて製造する場合は、チタン、タンタ
ル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モリブ
デン及びクロムのハロゲン化物、例えばTiCl4、
TaCl5、WCl6などから選定したものとCH4、
NH4、H2、N2、C2H2、H2O、CO2、CO、O2な
どから選定したガス中で被覆層を形成することが
できる。一般に化学蒸着法によつて被覆層を形成
する場合は、800℃〜1100℃と割合高温で処理す
る必要があるために基材表面付近に脱炭層などの
変質層が生じたり、特に鉄系材料を基材として使
用する場合には、寸法変化が起こつたたり、又は
焼きが戻るために被覆層形成後に再熱処理をする
必要が生ずる。このために化学蒸着法よりも低温
で処理できるイオンプレーテイング、スパツタリ
ング又はプラズマ化学蒸着法によつて製造するこ
とが望ましい。 特に、本発明の表面被覆効果合金の製造方法
は、グロー放電を発生させた容器内でチタンとタ
ンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モ
リブデン及びクロムの中の少なくとも１種とから
なる混合物又は合金を蒸発イオン化させた後、こ
の容器内に不活性ガス、H2、N2、NH4、C2H2、
N2O、CH2、H2O、CO2、CO、CO、O2の少なく
とも１種のガスを導入して、この導入したガス圧
力を10-1〜10-6Torr、好ましくは10-3〜
10-5Torrにして温度100〜650℃、好ましくは200
〜550℃に保持して超硬合金、又は鉄系材料から
なる基材の表面にチタン95重量％〜99.5重量％と
タンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、
モリブデン及びクロムの中の少なくとも１種0.5
重量％〜５重量％とからなる炭化物、窒化物、炭
窒化物、炭酸化物、窒酸化物又は炭窒酸化物の中
の１の単層もしくは２種以上の多重層の被覆層を
形成する方法が望ましい。このような物理蒸着法
による製造方法は、特にイオンプレーテイングに
よる方法が基材と被覆層との付着強度向上から望
ましい。 本発明の表面被覆硬質合金の製造方法におい
て、基材の前処理として、例えば被覆層を形成さ
せる基材表面は、研摩しておくことが望ましく、
その研摩した面は、有機溶剤、中性洗剤及び水な
どで繰り返し洗浄したり、蒸気洗浄や超音波洗浄
を行なうことにより、研摩面に付着しているダス
トや油脂類の汚れを完全に除去しておくことが基
材と被覆層との付着強度向上から望ましい。 〔本発明の代表的な実施形態〕 実施例 １ CIS規格P30相当の超硬合金で作成した
SDCN42ZTN形状の基材を洗浄などの前処理を
行なつてからイオンプレーテイング装置の反応容
器内に設置し、この反応容器内を真空排気し、
500℃に昇温して0.15TorrでArボンバードを10分
間行ない、次いで蒸発材料として３重量％Taを
含有したTiインゴツトをEBガンで6Kv、0.4Aの
条件で蒸発イオン化させ、反応ガスとしてN2ガ
スを9.5×10-4Torrまで導入し、基材に100Vの負
のバイアス電圧をかけて25分間蒸着を行なつて本
発明の試料１を得た。この試料１と同条件で、反
応ガスのみN2 -5体積％O2混合ガスで9.5×
10-4Torr導入して本発明の試料２を得た。次に、
試料１と同条件で、蒸発材料のみTiインゴツト
を使用して比較品１を得た。こうして得た試料
１、２及び比較品１をオージエ分析装置及び走査
型顕微鏡にて観察した所、試料１は、1.9μｍ膜厚
で（Ti−３重量％Ta）Ｎからなる被覆層のもの
であり、試料２は1.8μｍ膜厚で（Ti−３重量％
Ta）N0,97O0,33からなる被覆層のもので、比較品
１は、2.2μｍ膜厚でTiNからなる被覆層のもので
あつた。 この試料１、２及び比較品１を被削材
SUS304、切削速度150ｍ／min、送り速度0.22
mm／min、切込み2.0mm／の切削条件で旋削試験
した所、試料１が45分、試料２が51分、比較品１
が25分で寿命になつた。 実施例 ２ CIS規格K10相当の超硬合金で作成した
SNPA432形状の基材を実施例１と同様にして、
イオンプレーテイングの反応容器内を真空排気
し、500℃に昇温して0.05TorrのArガスで５分間
ボンバードした。次いで蒸発材料として５重量％
Taを含有したTiインゴツトをEBガンで5Kv、
0.6Aの条件で蒸発イオン化させ、反応ガスとし
てN2ガスを７×10-4Torrになるまで導入し、基
材に500Vの負のバイアス電圧をかけて35分間蒸
着を行なつて本発明の試料３を得た。比較として
試料３と同条件で蒸発材料のみTiインゴツトを
使用した比較品２を得た。この試料３及び比較品
２をオージエ分析装置及び走査型顕微鏡にて観察
した所、試料３は、2.5μｍ膜厚で（Ti−５重量％
Ta）Ｎからなる被覆層のものであり、比較品２
は、3.3μｍ膜厚でTiNからなる被覆層のものであ
つた。 この試料３及び比較品２を被削材FC35、切削
速度160ｍ／min、送り速度0.3mm／rev、切込み
2.0mm、切削時間20minの切削条件で旋削試験し
た所、試料３の平均逃げ面摩耗量が0.11mmに対し
て比較品２の平均逃げ面摩耗量が0.24mmであつ
た。 実施例 ３ SKH9種相当の高速度鋼からなるφ6で４枚刃の
エンドミルを洗浄後HCD型イオンプレーテイン
グ装置の反応容器内にセツトし、その容器内を真
空排気後480℃に加熱した。次いで容器内をArガ
スで0.2Torrとし、基材を500Vの負のバイアス電
圧、1Aの条件で７分間ボンバードした。HCD型
EBガンにより35V、450Aで２重量％Taを含有し
たTiインゴツトからなる蒸発材料を蒸発イオン
化させ、反応ガスとしN2−10体積O2を導入し、
9.5×10-4Torrの圧力のもとで基材に20Vの負の
バイアス電圧をかけながら15分間蒸着して本発明
の試料４を得た。なお蒸着処理中ガス圧は、2.5
×10-3〜6.5×10-4Torrに変動させた。比較用と
して、試料４とほぼ同条件で反応ガスのみN2に
して同形状のエンドミルからなる比較品３を得
た。 この試料４、比較品３及び未処理の高速度鋼を
被削材S55C、切削速度41ｍ／min、送り速度0.09
mm／rev、切込み深さ９mm、切込み幅0.6mmの条件
で乾式切削した。その結果、未処理の高速度鋼は
25分で切屑が赤色となり切削困難であつた。又、
比較品３は、30分切削で被覆層の剥離から刃先摩
耗を生じて工具先端が溶解状の折損になつたのに
対し、試料４は120分切削後も逃げ面摩耗量が
0.13mmで正常摩耗であつた。試料後、オージエ分
析装置及び走査型顕微鏡にて観察した所、試料４
は、（Ti−２重量％Ta）NO被覆層が15層に分か
れた多重層で、全膜厚が1.9μｍであつた。比較品
３はTiN被覆層で膜圧が2μｍであつた。 実施例 ４ CIS規格K10相当の超硬合金で作成したミクロ
ンドリル（ネジレ負30°、先端角120°、刃先直径
0.50ψmm）を基材にして蒸発材料に５重量％Taを
含んだTiインゴツト、反応ガスにN2を７×
10-4Torrからなる条件以外は、実施例１の試料
１と同条件で基材表面に被覆層を形成した本発明
の試料５を得た。比較用として、同じミクロンド
リルを基材として実施例１の比較品１と同条件で
基材表面に被覆層を形成した比較品４を得た。 この試料５と比較品４を使用して、被削材が銅
板とエポキシ板からなる多層基板（厚さ16mm）を
３枚重ねて、切削速度200ｍ／min、送り速度
0.05mm／rev乾式で穴あけ加工試験を行なつた結
果、試料５は、52000個の穴あけ加工ができたの
に対し、比較品４は39000個の穴あけ加工で寿命
になつた。 実施例 ５ CIS規格P30相当の超硬合金で作成した
SNP432形状の基板を実施例と同様にして、蒸発
材料、反応ガス、蒸着時間を第１表のようにして
基材表面に被覆層を形成させた。こうして得た被
覆硬質合金の被覆層をオージエ分析装置及び走査
型顕微鏡で観察した結果を第２表に示した。又、
これらの被覆硬質合金を被削材S45C、切削速度
160ｍ／min、送り速度0.35mm／rev、切込み１〜
３mm、切削時間30minの条件で乾式切削によりシ
ヤフトの外径倣い切削を行ない、その結果を第２
表に示した。
【表】
以上の説明から、本発明の表面被覆硬質合金
は、機械的な耐摩耗性及び熱的な耐摩耗性にすぐ
れると共に被覆層で生ずるような耐微少チツピン
グ性にもすぐれ、しかも基材と被覆層との付着強
度の高い被覆硬質合金であることからスリツタ
ー、裁断刃のような切断工具、ダイ、パンチのよ
うな剪断工具、ワークレスト、ガイドブツシユな
どの機械部品治工具、バルブ、メカニカルシート
などの耐摩、耐食性部品といつた広い範囲の耐摩
耗用工具、並びに旋削工具、フライス工具及びエ
ンドミル、リーマ、ドリルなどの穴あけ工具とい
つた切削工具として適用できる産業上有用な材料
及びその製造方法である。
は、機械的な耐摩耗性及び熱的な耐摩耗性にすぐ
れると共に被覆層で生ずるような耐微少チツピン
グ性にもすぐれ、しかも基材と被覆層との付着強
度の高い被覆硬質合金であることからスリツタ
ー、裁断刃のような切断工具、ダイ、パンチのよ
うな剪断工具、ワークレスト、ガイドブツシユな
どの機械部品治工具、バルブ、メカニカルシート
などの耐摩、耐食性部品といつた広い範囲の耐摩
耗用工具、並びに旋削工具、フライス工具及びエ
ンドミル、リーマ、ドリルなどの穴あけ工具とい
つた切削工具として適用できる産業上有用な材料
及びその製造方法である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金、又は鉄系材料からなる基材の表面
に被覆層を形成してなる被覆硬質合金において、 前記被覆層は95重量％〜99.5重量％のチタンと
タンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、
モリブデン及びクロムの中の少なくとも１種0.5
〜５重量％とでなる炭化物、窒化物、炭窒化物、
炭酸化物、窒酸化物又は炭窒酸化物の中の１種の
単層もしくは２種以上の多重層であることを特徴
とする表面被覆硬質合金。 ２ 上記被覆層はチタンとタンタル、ニオブ、バ
ナジウム、タングステン、モリブデン及びクロム
の中の少なくとも１種とを合計した金属元素１モ
ルに対して炭素、窒素及び酸素の少なくとも１種
の非金属元素の合計が0.7〜１モルの比率にある
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表
面被覆硬質合金。 ３ 上記被覆層はチタンとタンタルとの窒酸化物
からなる0.1〜10μｍ層厚の単層もしくは多重層
で、かつ前記窒酸化物中の非金属元素のモル比率
が窒素0.7〜0.99対酸素0.01〜0.3であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項の記載
の表面被覆硬質合金。 ４ グロー放電を発生させた容器内でチタンとタ
ンタル、ニオブ、バナジウム、タングステン、モ
リブデン及びクロムの中の少なくとも１種とから
なる混合物又は合金を蒸発イオン化させた後、前
記容器内に不活性ガス、H2、NH4、C2H2、
N2O、CH4、H2O、CO2、CO、O2の少なくとも
１種のガスを導入して、該ガスの圧力10-1〜
10-6Torr温度100〜650℃で超硬合金、又は鉄系
材料からなる基材の表面にチタン95重量％〜99.5
重量％とタンタル、ニオブ、バナジウム、タング
ステン、モリブデン及びクロムの中の少なくとも
１種0.5重量％〜５重量％とからなる炭化物、窒
化物、炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物又は炭窒酸
化物の中の１種の単層もしくは２種以上の多重層
の被覆層を形成することを特徴とする表面被覆硬
質合金の製造方法。 ５ 上記グロー放電を発生させた容器がイオンブ
レーテイング装置であることを特徴とする特許請
求の範囲第４項記載の表面被覆硬質合金の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10422284A JPS60248879A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 表面被覆硬質合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10422284A JPS60248879A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 表面被覆硬質合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60248879A JPS60248879A (ja) | 1985-12-09 |
| JPH0582471B2 true JPH0582471B2 (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=14374931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10422284A Granted JPS60248879A (ja) | 1984-05-23 | 1984-05-23 | 表面被覆硬質合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60248879A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE453369C (sv) * | 1986-05-28 | 1989-08-08 | Vni Instrument Inst | Slitbestaendig belaeggning foer skaerverktyg och foerfarande foer paafoerande av belaeggningen |
| JPH0788569B2 (ja) * | 1986-09-04 | 1995-09-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
| US5135801A (en) * | 1988-06-13 | 1992-08-04 | Sandvik Ab | Diffusion barrier coating material |
| SE8901788L (sv) * | 1988-06-14 | 1989-12-15 | Gte Laboratories Inc | Sammansatta belaeggningar paa eldfasta substrat och belaeggningsfoerfarande |
| JPH02200783A (ja) * | 1989-01-30 | 1990-08-09 | Daido Steel Co Ltd | 表面硬化した金型材 |
| EP0846784B1 (en) * | 1996-12-04 | 2004-09-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated tool and method of manufacturing the same |
| US6296928B1 (en) | 1998-10-27 | 2001-10-02 | Mmc Kobelco Tool Co., Ltd. | Hard coating coated member having excellent wear resistance |
| SE0004203D0 (sv) * | 2000-11-16 | 2000-11-16 | Haakan Hugosson | A surface coating |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58120434A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-18 | Mitsubishi Metal Corp | 表面反応層を有する切削用サ−メツトチツプおよびその製造法 |
-
1984
- 1984-05-23 JP JP10422284A patent/JPS60248879A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58120434A (ja) * | 1982-01-14 | 1983-07-18 | Mitsubishi Metal Corp | 表面反応層を有する切削用サ−メツトチツプおよびその製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60248879A (ja) | 1985-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2636764B1 (en) | Nanolaminated coated cutting tool | |
| JP5662680B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| CN102597324A (zh) | 具有铂族金属浓度梯度的涂层切削工具及相关方法 | |
| JPS6334227B2 (ja) | ||
| JP3248898B2 (ja) | 硬質皮膜被覆工具 | |
| US5266389A (en) | Surface-coated hard material for cutting tools or wear resistance tools | |
| JPH0582471B2 (ja) | ||
| JP5995091B2 (ja) | 付着強度と耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 | |
| KR102353655B1 (ko) | 피복 절삭 공구 | |
| JPH04297568A (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆部材及び皮膜形成方法 | |
| JP2011104737A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JPH1121651A (ja) | 耐熱衝撃性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP3419140B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP3358696B2 (ja) | 高強度被覆体 | |
| JP5234332B2 (ja) | 高速高送り切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
| JP2007030100A (ja) | 難削材の重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP2005028474A (ja) | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP4844879B2 (ja) | 耐熱合金の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 | |
| JP3333080B2 (ja) | 整合性界面を有した高強度被覆部材 | |
| JP3679076B2 (ja) | 硬質皮膜被覆工具 | |
| JP2009285764A (ja) | 高速高送り切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
| JP2007030098A (ja) | 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP2006015451A (ja) | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具の製造方法 | |
| JPS6256231B2 (ja) | ||
| JP5287383B2 (ja) | 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |