JPH0615717B2 - 高靱性被覆材料及びその製造方法 - Google Patents
高靱性被覆材料及びその製造方法Info
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- JPH0615717B2 JPH0615717B2 JP62188592A JP18859287A JPH0615717B2 JP H0615717 B2 JPH0615717 B2 JP H0615717B2 JP 62188592 A JP62188592 A JP 62188592A JP 18859287 A JP18859287 A JP 18859287A JP H0615717 B2 JPH0615717 B2 JP H0615717B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、切削工具材料，耐摩耗工具材料，耐衝撃工具
材料又は耐食性材料などの主として構造用材料に適する
高靭性被覆材料及びその製造方法に関するものである。
材料又は耐食性材料などの主として構造用材料に適する
高靭性被覆材料及びその製造方法に関するものである。
（従来の技術） 一般に、超硬合金又はサーメットなどの燒結合金に被膜
を形成してなる被覆燒結合金は、被膜の形成方法の違い
により、化学蒸着法（CVD法）による被覆燒結合金と物
理蒸着法（PVD法）による被覆燒結合金に大別されてい
る。これらの被覆燒結合金は、被膜の形成方法、又は被
膜の熱膨張係数と燒結合金の熱膨張係数との差により被
膜及び燒結合金の表面部に残留応力が生じている。この
残留応力の影響により被覆燒結合金の強度が異なってい
る。実際に、CVD法による被覆燒結合金は、PVD法による
被覆燒結合金に比較して被膜と燒結合金との密着力が高
いのに対し、強度が低い傾向にある。これらの被覆燒結
合金における残留応力及び強度などの関係を検討したも
のの代表例としては、山本らの日本金属学会誌50(3)(19
86)320がある。
を形成してなる被覆燒結合金は、被膜の形成方法の違い
により、化学蒸着法（CVD法）による被覆燒結合金と物
理蒸着法（PVD法）による被覆燒結合金に大別されてい
る。これらの被覆燒結合金は、被膜の形成方法、又は被
膜の熱膨張係数と燒結合金の熱膨張係数との差により被
膜及び燒結合金の表面部に残留応力が生じている。この
残留応力の影響により被覆燒結合金の強度が異なってい
る。実際に、CVD法による被覆燒結合金は、PVD法による
被覆燒結合金に比較して被膜と燒結合金との密着力が高
いのに対し、強度が低い傾向にある。これらの被覆燒結
合金における残留応力及び強度などの関係を検討したも
のの代表例としては、山本らの日本金属学会誌50(3)(19
86)320がある。
（発明が解決しようとする問題点） 山本らの日本金属学会誌50(3)(1986)320によると、CVD
法による被覆燒結合金は、燒結合金の表面部の硬質相で
あるWC及び被膜であるTiNの両方に引張応力が作用して
いると記載されている。また、山本らの上記文献にも記
載されているように、燒結合金の表面部の硬質相と被膜
の両方に引張応力が作用してなるCVD法による被覆燒結
合金は、PVD法による被覆燒結合金や被膜の形成されて
いない燒結合金に比較して抗折力強度及び破壊靭性値が
低く、そのために耐欠損性が低下するという問題があ
る。
法による被覆燒結合金は、燒結合金の表面部の硬質相で
あるWC及び被膜であるTiNの両方に引張応力が作用して
いると記載されている。また、山本らの上記文献にも記
載されているように、燒結合金の表面部の硬質相と被膜
の両方に引張応力が作用してなるCVD法による被覆燒結
合金は、PVD法による被覆燒結合金や被膜の形成されて
いない燒結合金に比較して抗折力強度及び破壊靭性値が
低く、そのために耐欠損性が低下するという問題があ
る。
本発明は、上述のような問題点を解決したもので、具体
的には、CVD法による被覆燒結合金の被膜及び／又は燒
結合金の表面部の硬質相に圧縮応力を付与して強度及び
耐欠損性を高め、しかも被膜と燒結合金との密着性にす
ぐれるという従来のPVD法による被覆燒結合金の長所と
従来のCVD法による被覆燒結合金の長所を兼備した高靭
性被覆材料及びその製造方法の提供を目的としたもので
ある。
的には、CVD法による被覆燒結合金の被膜及び／又は燒
結合金の表面部の硬質相に圧縮応力を付与して強度及び
耐欠損性を高め、しかも被膜と燒結合金との密着性にす
ぐれるという従来のPVD法による被覆燒結合金の長所と
従来のCVD法による被覆燒結合金の長所を兼備した高靭
性被覆材料及びその製造方法の提供を目的としたもので
ある。
（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、CVD法による被覆燒結合金の強度を高め
ることを検討していた所、被覆燒結合金の被膜表面から
衝撃を加えることにより、被膜及び／又は燒結合金の表
面部の硬質相に圧縮応力を付与できるという第１の知見
と、さらにこの圧縮応力を一定以上付与したCVD法によ
る被覆燒結合金は、強度及び耐欠損性が向上するという
第２の知見とを得たものである。この第１と第２の知見
に基づいて本発明を完成するに至ったものである。
ることを検討していた所、被覆燒結合金の被膜表面から
衝撃を加えることにより、被膜及び／又は燒結合金の表
面部の硬質相に圧縮応力を付与できるという第１の知見
と、さらにこの圧縮応力を一定以上付与したCVD法によ
る被覆燒結合金は、強度及び耐欠損性が向上するという
第２の知見とを得たものである。この第１と第２の知見
に基づいて本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明の高靭性被覆材料は、周期律表4a,5a,
6a族金属の炭化物，窒化物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ
化物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の硬
質相とNi及び／又はCoを主成分とする結合相と不可避不
純物とからなる燒結合金の表面に化学蒸着法により被膜
を形成してなる被覆燒結合金において、前記燒結合金の
表面部に存在する前記硬質相及び／又は前記被膜が50kg
/mm2以上の圧縮応力を有していることを特徴とするもの
である。
6a族金属の炭化物，窒化物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ
化物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の硬
質相とNi及び／又はCoを主成分とする結合相と不可避不
純物とからなる燒結合金の表面に化学蒸着法により被膜
を形成してなる被覆燒結合金において、前記燒結合金の
表面部に存在する前記硬質相及び／又は前記被膜が50kg
/mm2以上の圧縮応力を有していることを特徴とするもの
である。
本発明の高靭性被覆材料における燒結合金は、例えば、
WC，Mo2C，Cr3C2，VC，NbC，TaC，TiC，ZrC，HfC，Ti
N，ZrN，HfN，TaN，NbN，VN，CrN，Ti(C,O)，Zr(C,O)，
Ti(C,O)，Zr(C,O)，TiB2，ZrB2，HfB2，(W,Ti)C，(W,T
a,Ti)C，(W,Ta,Nb,Ti)C，(W,Ti)(C,N)，(W,Ta,Ti)(C,
N)，(W,Ta,Nb,Ti)(C,N)などを代表例とする硬質相の中
の少なくとも１種と、Ni，Co，Ni・Co合金もしくはNi及
び／又はCoに周期律表4a,5a,6a族金属の少なくとも１種
が固溶している結合相とからなるもである。
WC，Mo2C，Cr3C2，VC，NbC，TaC，TiC，ZrC，HfC，Ti
N，ZrN，HfN，TaN，NbN，VN，CrN，Ti(C,O)，Zr(C,O)，
Ti(C,O)，Zr(C,O)，TiB2，ZrB2，HfB2，(W,Ti)C，(W,T
a,Ti)C，(W,Ta,Nb,Ti)C，(W,Ti)(C,N)，(W,Ta,Ti)(C,
N)，(W,Ta,Nb,Ti)(C,N)などを代表例とする硬質相の中
の少なくとも１種と、Ni，Co，Ni・Co合金もしくはNi及
び／又はCoに周期律表4a,5a,6a族金属の少なくとも１種
が固溶している結合相とからなるもである。
この燒結合金の表面に化学蒸着法により形成させる被膜
は、特に制限されないが、燒結合金の熱膨張係数よりも
大きい熱膨張係数を有するような被膜の場合に、特に効
果が著しいので好ましいものである。例えば、周期律表
4a,5a,6a族金属の炭化物，窒化物、酸化物，硫化物、ホ
ウ化物及びこれらの相互固溶体又は酸化アルミニウムの
中の少なくとも１種からなるものである。これらの他
に、燒結合金の熱膨張係数と殆んど同等か又は逆に小さ
い熱膨張係数を有する、例えば炭化ケイ素，窒化ケイ
素、窒化タンタル，窒化アルミニウム，立方晶窒化ホウ
素，ダイヤモンド，サイアロンの中の少なくとも１種か
らなる被膜でもよい。これらの被膜は、単層又は多層か
らなる場合、例えば燒結合金の表面の中間層が炭化タン
グステンで、この中間層の表面の外層がダイヤモンドで
あるような多層、又はTiC-TiN，AlN-CBN（立方晶窒化ホ
ウ素），TiC-Al2O3，TiC-TiN-Al2O3などの組合わせでな
る多層であってもよい。また、金属や合金からなる中間
層を介在させて、外層に上述の被膜を形成させてなる多
層、例えば中間層がＷで、外層がダイヤモンドであるよ
うな多層であってもよい。
は、特に制限されないが、燒結合金の熱膨張係数よりも
大きい熱膨張係数を有するような被膜の場合に、特に効
果が著しいので好ましいものである。例えば、周期律表
4a,5a,6a族金属の炭化物，窒化物、酸化物，硫化物、ホ
ウ化物及びこれらの相互固溶体又は酸化アルミニウムの
中の少なくとも１種からなるものである。これらの他
に、燒結合金の熱膨張係数と殆んど同等か又は逆に小さ
い熱膨張係数を有する、例えば炭化ケイ素，窒化ケイ
素、窒化タンタル，窒化アルミニウム，立方晶窒化ホウ
素，ダイヤモンド，サイアロンの中の少なくとも１種か
らなる被膜でもよい。これらの被膜は、単層又は多層か
らなる場合、例えば燒結合金の表面の中間層が炭化タン
グステンで、この中間層の表面の外層がダイヤモンドで
あるような多層、又はTiC-TiN，AlN-CBN（立方晶窒化ホ
ウ素），TiC-Al2O3，TiC-TiN-Al2O3などの組合わせでな
る多層であってもよい。また、金属や合金からなる中間
層を介在させて、外層に上述の被膜を形成させてなる多
層、例えば中間層がＷで、外層がダイヤモンドであるよ
うな多層であってもよい。
本発明の高靭性被覆材料は、燒結合金の表面部の硬質相
及び／又は被膜に50kg/mm2以上の圧縮応力を有している
必要があるが、さらに強度を高めるためには100kg/mm2
以上の圧縮応力を有していることが好ましいものであ
る。また、燒結合金の表面部の硬質相と被膜の両方に10
0kg/mm2以上の圧縮応力が付与されている場合は、強度
及び耐欠損性にすぐれるので最も好ましいことである。
ここで述べている燒結合金の表面部とは、圧縮応力を測
定できる燒結合金の表面からの内部への深さを示し、特
別に制限を必要とする深さではなく、例えばＸ線の侵入
する深さである燒結合金の表面から数10μｍ深さの内部
までを少なくとも示しているものである。
及び／又は被膜に50kg/mm2以上の圧縮応力を有している
必要があるが、さらに強度を高めるためには100kg/mm2
以上の圧縮応力を有していることが好ましいものであ
る。また、燒結合金の表面部の硬質相と被膜の両方に10
0kg/mm2以上の圧縮応力が付与されている場合は、強度
及び耐欠損性にすぐれるので最も好ましいことである。
ここで述べている燒結合金の表面部とは、圧縮応力を測
定できる燒結合金の表面からの内部への深さを示し、特
別に制限を必要とする深さではなく、例えばＸ線の侵入
する深さである燒結合金の表面から数10μｍ深さの内部
までを少なくとも示しているものである。
本発明の高靭性被覆材料の製造方法は、被膜の剥離又は
微少欠損が生じないようにして、従来のCVD法による被
覆燒結合金の被膜の表面からできるだけ強い衝撃力を加
えるという方法がある。
微少欠損が生じないようにして、従来のCVD法による被
覆燒結合金の被膜の表面からできるだけ強い衝撃力を加
えるという方法がある。
CVD法による被覆燒結合金の被膜の表面からできるだけ
強い衝撃力を加えるとは、例えばサンドブラスト法又は
ショットピーニング法を利用すればよく、具体的には、
金属粉末，セラミックス粉末又は金属製、合金製，ガラ
ス製，プラスチック製もしくはセラミック製のボールを
含めた塊状物をCVD法による被覆燒結合金の表面から衝
突させる方法、あるいは水や液体状有機化合物をCVD法
による被覆燒結合金の表面から衝突させる方法などによ
る機械的方法がある。また、他の方法としては、被膜の
成分に影響を与えないようなガスを用いて、このガスを
イオン化してCVD法による被覆焼結合金の表面に衝突さ
せる、例えばイオン注入法を応用するような物理的方法
がある。これらの方法の内、作業性の容易さから機械的
方法が好ましいものである。
強い衝撃力を加えるとは、例えばサンドブラスト法又は
ショットピーニング法を利用すればよく、具体的には、
金属粉末，セラミックス粉末又は金属製、合金製，ガラ
ス製，プラスチック製もしくはセラミック製のボールを
含めた塊状物をCVD法による被覆燒結合金の表面から衝
突させる方法、あるいは水や液体状有機化合物をCVD法
による被覆燒結合金の表面から衝突させる方法などによ
る機械的方法がある。また、他の方法としては、被膜の
成分に影響を与えないようなガスを用いて、このガスを
イオン化してCVD法による被覆焼結合金の表面に衝突さ
せる、例えばイオン注入法を応用するような物理的方法
がある。これらの方法の内、作業性の容易さから機械的
方法が好ましいものである。
（作用） 本発明の高靭性被覆材料は、CVD法による被覆燒結合金
における燒結合金の表面部及び／又は被覆に50kg/mm2以
上の圧縮応力が付与してあるために、クラックの発生を
阻止する作用があり、しかも被膜形成時の工程から生じ
た微少クラックが残存している場合又は外部の衝撃によ
り表面に微少クラックが発生する場合においてもクラッ
クの進展を阻止する作用がある。
における燒結合金の表面部及び／又は被覆に50kg/mm2以
上の圧縮応力が付与してあるために、クラックの発生を
阻止する作用があり、しかも被膜形成時の工程から生じ
た微少クラックが残存している場合又は外部の衝撃によ
り表面に微少クラックが発生する場合においてもクラッ
クの進展を阻止する作用がある。
（実施例） 実施例１ JIS規格P30用超硬合金の焼肌の表面にCVD法により約７
μｍ厚さのTiC被膜を形成させた被覆燒結合金を比較品
１とし、この比較品１と同様の被覆燒結合金の被膜の表
面に平均粒径0.5mmのアルミナ製ボールを約5.0kg/cm2の
圧縮空気で衝突させて本発明品１を得た。
μｍ厚さのTiC被膜を形成させた被覆燒結合金を比較品
１とし、この比較品１と同様の被覆燒結合金の被膜の表
面に平均粒径0.5mmのアルミナ製ボールを約5.0kg/cm2の
圧縮空気で衝突させて本発明品１を得た。
この比較品１及び本発明品１のそれぞれの被膜及び燒結
合金の表面部の硬質相（WC）に残留している応力をＸ線
応力測定装置により調べて、その結果を第１表に示し
た。また、比較品１及び本発明品１の抗折力強度を測定
した結果も第１表に併記した。さらに、比較品１及び本
発明品１を次の切削試験条件でもって耐欠損性試験を行
い、その結果も第１表に併記した。
合金の表面部の硬質相（WC）に残留している応力をＸ線
応力測定装置により調べて、その結果を第１表に示し
た。また、比較品１及び本発明品１の抗折力強度を測定
した結果も第１表に併記した。さらに、比較品１及び本
発明品１を次の切削試験条件でもって耐欠損性試験を行
い、その結果も第１表に併記した。
切削試験条件 被削材 S48C（４本溝付の断続切削） 切削速度 100m/min 切り込み量 1.5mm 判定方法 0.15mm/revの送りで4000回断続切削した
後、欠損しない場合は、順次送り量増加し、欠損時の送
り量で比較。
後、欠損しない場合は、順次送り量増加し、欠損時の送
り量で比較。
実施例２ WC-10wt％Co超硬合金の研摩面にCVD法により約７μｍ厚
さのTiC被膜を形成させた被覆燒結合金を比較品２と
し、この比較品２と同様の被覆燒結合金を用いて実施例
１と同様に処理して本発明品２を得た。この比較品２及
び本発明品２のそれぞれの残留応力及び抗折力強度を実
施例１と同様にして調べ、その結果を第２表に示した。
さのTiC被膜を形成させた被覆燒結合金を比較品２と
し、この比較品２と同様の被覆燒結合金を用いて実施例
１と同様に処理して本発明品２を得た。この比較品２及
び本発明品２のそれぞれの残留応力及び抗折力強度を実
施例１と同様にして調べ、その結果を第２表に示した。
実施例３ 実施例１の比較品１と同様の被覆燒結合金及び実施例２
の比較品２と同様の被覆燒結合金をそれぞれ用いて実施
例１と同様にして、これらの被覆燒結合金の被膜の表面
からφ0.5のガラスビーズを衝突させて、前者を本発明
品３，後者を本発明品４として得た。この本発明品３及
び本発明品４のそれぞれの残留応力及び抗折力強度を実
施例１と同様にして調べ、さらに本発明品３のみ実施例
１の切削試験と同様の試験を行い、その結果を第３表に
示した。
の比較品２と同様の被覆燒結合金をそれぞれ用いて実施
例１と同様にして、これらの被覆燒結合金の被膜の表面
からφ0.5のガラスビーズを衝突させて、前者を本発明
品３，後者を本発明品４として得た。この本発明品３及
び本発明品４のそれぞれの残留応力及び抗折力強度を実
施例１と同様にして調べ、さらに本発明品３のみ実施例
１の切削試験と同様の試験を行い、その結果を第３表に
示した。
（発明の効果） 本発明の高靭性被覆材料は、従来のCVD法による被覆燒
結合金に比較して抗折力強度で約15％〜80％も向上し、
耐欠損性では１〜３ランク向上するという効果を有する
ものである。このことから、本発明の高靭性被覆材料及
びその製造方法は、従来のCVD法による被覆燒結合金の
使用領域から、さらに耐衝撃性を必要とする領域にまで
応用することができるもので、産業上有用な材料及びそ
の製造方法である。
結合金に比較して抗折力強度で約15％〜80％も向上し、
耐欠損性では１〜３ランク向上するという効果を有する
ものである。このことから、本発明の高靭性被覆材料及
びその製造方法は、従来のCVD法による被覆燒結合金の
使用領域から、さらに耐衝撃性を必要とする領域にまで
応用することができるもので、産業上有用な材料及びそ
の製造方法である。
Claims (4)
- 【請求項１】周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，窒化
物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及びこれらの相互固
溶体の中の少なくとも１種の硬質相とNi及び／又はCoを
主成分とする結合相と不可避不純物とからなる燒結合金
の表面に化学蒸着法により被膜を形成してなる被覆燒結
合金において、前記燒結合金の表面部に存在する前記硬
質相及び／又は前記被膜が50kg/mm2以上の圧縮応力を有
していることを特徴とする高靭性被覆材料。 - 【請求項２】上記被覆燒結合金は、上記燒結合金の表面
部に存在する前記硬質相と上記被膜の両方に100Kg/mm2
以上の圧縮応力を有していることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の高靭性被覆材料。 - 【請求項３】周期律表4a,5a,6a族金属の炭化物，窒化
物，炭酸化物，窒酸化物，ホウ化物及びこれらの相互固
溶体の中の少なくとも１種の硬質相とNi及び／又はCoを
主成分とする結合相と不可避不純物とからなる燒結合金
の表面に化学蒸着法により被膜を形成してなる被覆燒結
合金の該被膜の表面から衝撃力を加えることを特徴とす
る高靭性被覆材料の製造方法。 - 【請求項４】上記衝撃力は、サンドブラスト法又はショ
ットピーニング法により処理されることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の高靭性被覆材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62188592A JPH0615717B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 高靱性被覆材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62188592A JPH0615717B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 高靱性被覆材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6431972A JPS6431972A (en) | 1989-02-02 |
| JPH0615717B2 true JPH0615717B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=16226358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62188592A Expired - Lifetime JPH0615717B2 (ja) | 1987-07-28 | 1987-07-28 | 高靱性被覆材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615717B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011189505A (ja) * | 2005-03-29 | 2011-09-29 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 刃先交換型切削チップおよびその製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH0392204A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-04-17 | Nippon Steel Corp | 耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
| JPH0392205A (ja) * | 1989-09-04 | 1991-04-17 | Nippon Steel Corp | 耐欠損性に優れる表面被覆サーメット切削工具 |
| JPH076066B2 (ja) * | 1989-11-09 | 1995-01-25 | 新日本製鐵株式会社 | 耐摩耗性、耐欠損性に優れる表面被覆超硬合金切削工具 |
| JPH06108258A (ja) * | 1992-09-29 | 1994-04-19 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 高強度被覆焼結合金 |
| JP2006192544A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
| JP2009095907A (ja) | 2007-10-15 | 2009-05-07 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 刃先交換型切削チップ |
| DE102008009487B4 (de) * | 2008-02-15 | 2022-09-22 | Walter Ag | Strahlbehandelter Schneideinsatz und Verfahren |
| JP2012045661A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 切削工具の製造方法 |
| DE102011053705A1 (de) | 2011-09-16 | 2013-03-21 | Walter Ag | Schneideinsatz und Verfahren zu dessen Herstellung |
| WO2019181790A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 京セラ株式会社 | インサート及びこれを備えた切削工具 |
| WO2019181786A1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-09-26 | 京セラ株式会社 | 被覆工具及びこれを備えた切削工具 |
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1987
- 1987-07-28 JP JP62188592A patent/JPH0615717B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6431972A (en) | 1989-02-02 |
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