JPH0649687A - 耐摩耗性表面被覆材 - Google Patents
耐摩耗性表面被覆材Info
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- JPH0649687A JPH0649687A JP20360692A JP20360692A JPH0649687A JP H0649687 A JPH0649687 A JP H0649687A JP 20360692 A JP20360692 A JP 20360692A JP 20360692 A JP20360692 A JP 20360692A JP H0649687 A JPH0649687 A JP H0649687A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面硬度が高く、優れた切削性を示し、しか
も研削部等に生じる摩擦熱のこもりがなくて旋削寿命に
優れた耐摩耗性部材を得ること。 【構成】 硬度がＨｖ1000以上である硬質基材の表面
に、硬度がＨｖ2000以上である緻密な金属ほう化物より
なる硬質で熱伝導性の優れた皮膜を、非水電解法によっ
て形成する。
も研削部等に生じる摩擦熱のこもりがなくて旋削寿命に
優れた耐摩耗性部材を得ること。 【構成】 硬度がＨｖ1000以上である硬質基材の表面
に、硬度がＨｖ2000以上である緻密な金属ほう化物より
なる硬質で熱伝導性の優れた皮膜を、非水電解法によっ
て形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面硬度が高く且つ熱
伝導性が良好で摩擦熱の逃げがよく、研磨材や切削材等
として優れた性能を示す耐摩耗性表面被覆材の改良に関
するものであり、この表面被覆材は、スローアウエイチ
ップ、ドリル、エンドミル等の切削工具あるいは金型等
の耐摩耗性部材として有用である。
伝導性が良好で摩擦熱の逃げがよく、研磨材や切削材等
として優れた性能を示す耐摩耗性表面被覆材の改良に関
するものであり、この表面被覆材は、スローアウエイチ
ップ、ドリル、エンドミル等の切削工具あるいは金型等
の耐摩耗性部材として有用である。
【０００２】
【従来の技術】工具や耐摩耗製品に用いられる硬質材料
としては、高速度鋼、超硬合金、サーメット、セラミッ
クス、ＣＢＮ、ダイヤモンド等が知られており、耐摩耗
性を決定する材料の硬度はこの順に高くなる。反面、硬
くなるほど強度や靭性が悪くなることは硬質材料の宿命
である。
としては、高速度鋼、超硬合金、サーメット、セラミッ
クス、ＣＢＮ、ダイヤモンド等が知られており、耐摩耗
性を決定する材料の硬度はこの順に高くなる。反面、硬
くなるほど強度や靭性が悪くなることは硬質材料の宿命
である。
【０００３】そこで母材によって強度と靭性を持たせ、
その表面に、より硬質の材料をコーティングすることに
よって耐摩耗性を高める方法が採用されている。そして
現在最も優れた耐摩耗性を有するものとして汎用されて
いるのは、超硬合金（硬度：Ｈｖ1800程度）よりなる母
材の表面にＰＶＤ法やＣＶＤ法によってＴｉＮ，Ｔｉ
Ｃ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ａｌ2 Ｏ3 等よりなる硬質コーテ
ィング層（硬度：Ｈｖ2000〜3000程度）を形成したもの
であるが、これらの硬質コーティング材は超硬合金母材
に比べて熱伝導率が小さく、切削時における刃先部から
の熱の逃げが悪いという欠点がある。
その表面に、より硬質の材料をコーティングすることに
よって耐摩耗性を高める方法が採用されている。そして
現在最も優れた耐摩耗性を有するものとして汎用されて
いるのは、超硬合金（硬度：Ｈｖ1800程度）よりなる母
材の表面にＰＶＤ法やＣＶＤ法によってＴｉＮ，Ｔｉ
Ｃ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ａｌ2 Ｏ3 等よりなる硬質コーテ
ィング層（硬度：Ｈｖ2000〜3000程度）を形成したもの
であるが、これらの硬質コーティング材は超硬合金母材
に比べて熱伝導率が小さく、切削時における刃先部から
の熱の逃げが悪いという欠点がある。
【０００４】即ち切削加工等においては刃先部に高い摩
擦熱が発生して切削性を著しく悪化させるので、摩擦熱
をすみやかに母材方向に逃がしてやる必要があるが、上
記の硬質コーティング材は熱伝導率が小さいため刃先部
に熱がこもり、高レベルの切削性を維持できなくなる。
擦熱が発生して切削性を著しく悪化させるので、摩擦熱
をすみやかに母材方向に逃がしてやる必要があるが、上
記の硬質コーティング材は熱伝導率が小さいため刃先部
に熱がこもり、高レベルの切削性を維持できなくなる。
【０００５】これに対しＴｉＢ2 やＺｒＢ2 などの金属
ほう化物は硬度がＨｖ2300〜3400と非常に高く、しかも
熱伝導率も金属並みに大きいので熱のこもりも少なく、
耐摩耗性向上のための表面被覆材として優れた性能を示
すものと思われる。しかしながら金属ほう化物はＰＶＤ
法やＣＶＤ法による皮膜形成が困難であるため、耐摩耗
部材の表面コーティング材として実用化されていない。
ほう化物は硬度がＨｖ2300〜3400と非常に高く、しかも
熱伝導率も金属並みに大きいので熱のこもりも少なく、
耐摩耗性向上のための表面被覆材として優れた性能を示
すものと思われる。しかしながら金属ほう化物はＰＶＤ
法やＣＶＤ法による皮膜形成が困難であるため、耐摩耗
部材の表面コーティング材として実用化されていない。
【０００６】他方、非水電解法とは、無機質溶融塩や有
機質溶剤を媒体として基材表面に電解質物質を電解析出
させる方法であり、通常のＰＶＤ法やＣＶＤ法では製膜
の困難な金属ほう化物であっても、比較的簡単且つ安価
に製膜し得ることが確認されている。たとえば非水電解
法を利用して金属基材上にほう化物皮膜を形成したもの
としては、モリブデンまたはインコネル基板にＴｉＢ2
皮膜を形成した例（M.Galopin ,et al.: Electrodep. &
Surf. Treat,Vol.3(1975),P.1）、および銅、ニッケ
ル、黒鉛、ステンレス鋼等の基板上にＺｒＢ2 皮膜を形
成した例（G.W.Mellors，et al.: J.Electrochem. So
c., Vol.118,No.2,P.220) が知られている。
機質溶剤を媒体として基材表面に電解質物質を電解析出
させる方法であり、通常のＰＶＤ法やＣＶＤ法では製膜
の困難な金属ほう化物であっても、比較的簡単且つ安価
に製膜し得ることが確認されている。たとえば非水電解
法を利用して金属基材上にほう化物皮膜を形成したもの
としては、モリブデンまたはインコネル基板にＴｉＢ2
皮膜を形成した例（M.Galopin ,et al.: Electrodep. &
Surf. Treat,Vol.3(1975),P.1）、および銅、ニッケ
ル、黒鉛、ステンレス鋼等の基板上にＺｒＢ2 皮膜を形
成した例（G.W.Mellors，et al.: J.Electrochem. So
c., Vol.118,No.2,P.220) が知られている。
【０００７】しかしながらこれらはいずれも非水電解法
によりほう化物皮膜が形成できることを確認しただけの
ものであって、表面被覆材としてどの様な特性が発揮さ
れるかといった性能評価はもとより、超硬合金等の硬質
材料に皮膜形成して耐摩耗性を評価した例はない。
によりほう化物皮膜が形成できることを確認しただけの
ものであって、表面被覆材としてどの様な特性が発揮さ
れるかといった性能評価はもとより、超硬合金等の硬質
材料に皮膜形成して耐摩耗性を評価した例はない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の様な事
情に着目してなされたものであって、その目的は、非水
電解法を利用した金属ほう化物皮膜形成技術を耐摩耗性
材料の改質にうまく活用し、硬質でしかも研削・切削時
等における摩擦熱のこもりが少なく、優れた研削・切削
性を持続し得る様な耐摩耗性表面被覆材を提供しようと
するものである。
情に着目してなされたものであって、その目的は、非水
電解法を利用した金属ほう化物皮膜形成技術を耐摩耗性
材料の改質にうまく活用し、硬質でしかも研削・切削時
等における摩擦熱のこもりが少なく、優れた研削・切削
性を持続し得る様な耐摩耗性表面被覆材を提供しようと
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る耐摩耗性表面被覆材の構成は、硬
度（Ｈｖ）1000以上の導電性硬質基材表面に、非水電解
法によって硬度（Ｈｖ）2000以上の緻密な金属ほう化物
皮膜を形成してなるところに要旨が存在する。尚硬質基
材がアルミナ系セラミックスの様に非導電性である場合
は、該非導電性硬質基材の表面に導電性下地層を形成し
てから非水電解を行なうことによって金属ほう化物皮膜
を形成することができる。
のできた本発明に係る耐摩耗性表面被覆材の構成は、硬
度（Ｈｖ）1000以上の導電性硬質基材表面に、非水電解
法によって硬度（Ｈｖ）2000以上の緻密な金属ほう化物
皮膜を形成してなるところに要旨が存在する。尚硬質基
材がアルミナ系セラミックスの様に非導電性である場合
は、該非導電性硬質基材の表面に導電性下地層を形成し
てから非水電解を行なうことによって金属ほう化物皮膜
を形成することができる。
【００１０】また上記金属ほう化物皮膜の表面をＴｉ化
合物皮膜で被覆しておけば、切削時等の摩擦熱で金属ほ
う化物皮膜が酸化されるのが防止されると共に焼付きも
抑えられ、耐摩耗材としての寿命を一層延長することが
できるので好ましい。
合物皮膜で被覆しておけば、切削時等の摩擦熱で金属ほ
う化物皮膜が酸化されるのが防止されると共に焼付きも
抑えられ、耐摩耗材としての寿命を一層延長することが
できるので好ましい。
【００１１】
【作用】上記の様に本発明では、通常のＰＶＤ法やＣＶ
Ｄ法に代わる硬質皮膜形成法として非水電解法を利用す
ることによって、金属ほう化物の有する高硬度・高熱伝
導度という特性を耐摩耗材の表面改質に有効に活用でき
る様にしたものであり、ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ），Ａｌ2 Ｏ3 等の硬質皮膜を利用した従来の耐摩耗
性部品に対して摩擦熱の逃げが非常に優れたものである
から、切削・研削の持続性が良好であると共に工具とし
ての寿命も大幅に延長することができ、チップ、ドリ
ル、ミル等の切削工具や金型等の耐摩耗性部材として卓
越した性能を発揮する。
Ｄ法に代わる硬質皮膜形成法として非水電解法を利用す
ることによって、金属ほう化物の有する高硬度・高熱伝
導度という特性を耐摩耗材の表面改質に有効に活用でき
る様にしたものであり、ＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，
Ｎ），Ａｌ2 Ｏ3 等の硬質皮膜を利用した従来の耐摩耗
性部品に対して摩擦熱の逃げが非常に優れたものである
から、切削・研削の持続性が良好であると共に工具とし
ての寿命も大幅に延長することができ、チップ、ドリ
ル、ミル等の切削工具や金型等の耐摩耗性部材として卓
越した性能を発揮する。
【００１２】本発明において基材となる硬質材料は、金
属ほう化物皮膜の支持母材となると共に工具等としての
強度および靭性を確保するものであり、導電性でＨｖ10
00以上の高硬度材料が使用される。導電性であることを
必須と定めたのは非水電解法によって金属ほう化物皮膜
を形成する際の通電性を確保するためであるが、非導電
性のものであってもその表面にＣｏ，Ｎｉ，ＴｉＮ等の
導電性材料からなる下地層を形成しておけば、非水電解
法を支障なく実施することができる。
属ほう化物皮膜の支持母材となると共に工具等としての
強度および靭性を確保するものであり、導電性でＨｖ10
00以上の高硬度材料が使用される。導電性であることを
必須と定めたのは非水電解法によって金属ほう化物皮膜
を形成する際の通電性を確保するためであるが、非導電
性のものであってもその表面にＣｏ，Ｎｉ，ＴｉＮ等の
導電性材料からなる下地層を形成しておけば、非水電解
法を支障なく実施することができる。
【００１３】また材料硬度をＨｖ1000以上と定めたの
は、Ｈｖ2000以上といった硬質の金属ほう化物皮膜を支
持するための最低限の硬度を確保するための要件として
定めたものであり、Ｈｖ1000未満になると金属ほう化物
皮膜の支持力が不十分になって、摩擦力等によってほう
化物皮膜が割れたり、あるいは該皮膜が母材層を伴なっ
て剥離するといった現象を起こし易くなる。
は、Ｈｖ2000以上といった硬質の金属ほう化物皮膜を支
持するための最低限の硬度を確保するための要件として
定めたものであり、Ｈｖ1000未満になると金属ほう化物
皮膜の支持力が不十分になって、摩擦力等によってほう
化物皮膜が割れたり、あるいは該皮膜が母材層を伴なっ
て剥離するといった現象を起こし易くなる。
【００１４】こうした要求特性を満たす導電性硬質材料
の具体例としては、ＷＣ−Ｃｏ系，ＷＣ−ＴｉＣ−Ｔａ
Ｃ−Ｃｏ系等の超硬合金や高速度鋼、サーメット、Ａｌ
2 Ｏ 3 −ＴｉＣ系等の導電性セラミックス等が挙げら
れ、また導電性下地層を形成することによって使用され
る非導電性硬質材料としてはアルミナ系，ジルコニア
系，窒化珪素系のセラミックス等が挙げられる。また導
電性下地層の構成材としては、たとえばＣｏ，Ｎｉ，Ｔ
ｉＣ，ＴｉＮ等が例示され、これらは電解めっき法，蒸
着めっき法，ＰＶＤ法，ＣＶＤ法等によって非導電性皮
膜表面に形成される。尚この導電性下地層は非水電解の
ための通電性を与えるために設けられるものであるか
ら、厚みは１０μｍ程度で十分にその目的を果たすこと
ができる。
の具体例としては、ＷＣ−Ｃｏ系，ＷＣ−ＴｉＣ−Ｔａ
Ｃ−Ｃｏ系等の超硬合金や高速度鋼、サーメット、Ａｌ
2 Ｏ 3 −ＴｉＣ系等の導電性セラミックス等が挙げら
れ、また導電性下地層を形成することによって使用され
る非導電性硬質材料としてはアルミナ系，ジルコニア
系，窒化珪素系のセラミックス等が挙げられる。また導
電性下地層の構成材としては、たとえばＣｏ，Ｎｉ，Ｔ
ｉＣ，ＴｉＮ等が例示され、これらは電解めっき法，蒸
着めっき法，ＰＶＤ法，ＣＶＤ法等によって非導電性皮
膜表面に形成される。尚この導電性下地層は非水電解の
ための通電性を与えるために設けられるものであるか
ら、厚みは１０μｍ程度で十分にその目的を果たすこと
ができる。
【００１５】上記硬質材料表面に形成される金属ほう化
物皮膜は、耐摩耗性部材本来の要求特性である表面硬度
を確保するために設けられるものであり、ＴｉＢ2 ，Ｚ
ｒＢ 2 ，ＨｆＢ2 ，ＷＢ，ＭｏＢ等が挙げられ、これら
は単独もしくは２種以上を複合したものであってもよい
が、少なくともＨｖ2000以上、より好ましくはＨｖ2500
以上の硬度を有するものでなければならず、Ｈｖ2000未
満の硬度のものでは、硬質皮膜としての性能が不十分に
なる。その肉厚は特に限定されないが、研削性や耐摩耗
材としての寿命あるいは経済性等を総合的に考えて好ま
しいのは１〜15μm より好ましくは２〜８μm の範囲で
ある。
物皮膜は、耐摩耗性部材本来の要求特性である表面硬度
を確保するために設けられるものであり、ＴｉＢ2 ，Ｚ
ｒＢ 2 ，ＨｆＢ2 ，ＷＢ，ＭｏＢ等が挙げられ、これら
は単独もしくは２種以上を複合したものであってもよい
が、少なくともＨｖ2000以上、より好ましくはＨｖ2500
以上の硬度を有するものでなければならず、Ｈｖ2000未
満の硬度のものでは、硬質皮膜としての性能が不十分に
なる。その肉厚は特に限定されないが、研削性や耐摩耗
材としての寿命あるいは経済性等を総合的に考えて好ま
しいのは１〜15μm より好ましくは２〜８μm の範囲で
ある。
【００１６】上記硬質材料表面に金属ほう化物皮膜を形
成する方法として、本発明では非水電解法を採用する。
非水電解法とは、前述の如く無機質溶融塩もしくは有機
質溶媒中で金属ほう酸塩等を電解し、硬質材料表面に金
属ほう化物を析出させる方法であり、最も一般的なのは
Ｔｉ等の金属ほう酸溶融塩中で電解する方法、具体的に
は、たとえば、Ｔｉ製るつぼ内にほう素化合物を含む溶
融塩を入れて該溶融塩浴中に被めっき母材を浸漬し、Ｔ
ｉ製るつぼを（＋）、母材を（−）にして通電する方
法、あるいは耐熱性るつぼ内のほう素化合物含有溶融塩
に、Ｔｉ材と被めっき母材を浸漬し、Ｔｉ材を（＋），
母材を（−）として通電する方法である。この方法によ
って得られる製膜速度は100 μm ／分以上であり、ＰＶ
Ｄ法やＣＶＤ法に比べて約10倍以上の速度で製膜するこ
とができ、しかも非常に緻密で均一な皮膜を形成するこ
とができる。
成する方法として、本発明では非水電解法を採用する。
非水電解法とは、前述の如く無機質溶融塩もしくは有機
質溶媒中で金属ほう酸塩等を電解し、硬質材料表面に金
属ほう化物を析出させる方法であり、最も一般的なのは
Ｔｉ等の金属ほう酸溶融塩中で電解する方法、具体的に
は、たとえば、Ｔｉ製るつぼ内にほう素化合物を含む溶
融塩を入れて該溶融塩浴中に被めっき母材を浸漬し、Ｔ
ｉ製るつぼを（＋）、母材を（−）にして通電する方
法、あるいは耐熱性るつぼ内のほう素化合物含有溶融塩
に、Ｔｉ材と被めっき母材を浸漬し、Ｔｉ材を（＋），
母材を（−）として通電する方法である。この方法によ
って得られる製膜速度は100 μm ／分以上であり、ＰＶ
Ｄ法やＣＶＤ法に比べて約10倍以上の速度で製膜するこ
とができ、しかも非常に緻密で均一な皮膜を形成するこ
とができる。
【００１７】非水電解法によって形成される金属ほう化
物皮膜は上記の様に非常に緻密且つ硬質であるばかりで
なく、熱伝導度も金属並みに優れたものであり、しかも
硬質材料は前述の如く導電性を有するものであって熱伝
導性も良好であるから、摩擦熱は切削部等からすみやか
に母材方向へ逃げるため熱のこもりがなく、高レベルの
切削性が持続されると共に切削部の摩耗も抑えられ、寿
命延長が達成される。
物皮膜は上記の様に非常に緻密且つ硬質であるばかりで
なく、熱伝導度も金属並みに優れたものであり、しかも
硬質材料は前述の如く導電性を有するものであって熱伝
導性も良好であるから、摩擦熱は切削部等からすみやか
に母材方向へ逃げるため熱のこもりがなく、高レベルの
切削性が持続されると共に切削部の摩耗も抑えられ、寿
命延長が達成される。
【００１８】ところで金属ほう化物皮膜は前述の如く硬
質で耐摩耗性の優れたものであるが、あまり高温になる
と徐々に酸化分解を起こす傾向があり、被切削材の種類
によっては切削部の摩擦熱が過度に上昇して切削持続性
や刃先部の寿命に悪影響が表われてくる可能性がある。
従ってこうした問題を回避するため、該金属ほう化物皮
膜の表面に耐高温酸化性に優れたＴｉ化合物皮膜を形成
しておくことは、金属ほう化物皮膜の熱劣化を防止する
うえで極めて有効である。ここで使用されるＴｉ化合物
としてはＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ（Ａ
ｌ，Ｎ）等が例示されるが、これらは概して熱伝導性が
悪く、刃先部からの摩擦熱の逃げを悪化させる恐れがあ
るもので、その厚さは３μm 程度以下に抑えることが望
まれる。
質で耐摩耗性の優れたものであるが、あまり高温になる
と徐々に酸化分解を起こす傾向があり、被切削材の種類
によっては切削部の摩擦熱が過度に上昇して切削持続性
や刃先部の寿命に悪影響が表われてくる可能性がある。
従ってこうした問題を回避するため、該金属ほう化物皮
膜の表面に耐高温酸化性に優れたＴｉ化合物皮膜を形成
しておくことは、金属ほう化物皮膜の熱劣化を防止する
うえで極めて有効である。ここで使用されるＴｉ化合物
としてはＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ（Ａ
ｌ，Ｎ）等が例示されるが、これらは概して熱伝導性が
悪く、刃先部からの摩擦熱の逃げを悪化させる恐れがあ
るもので、その厚さは３μm 程度以下に抑えることが望
まれる。
【００１９】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施すること
はいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更して実施すること
はいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２０】実施例１ 超硬合金Ｐ３０（組成：ＷＣ−８％ＴｉＣ−１０％Ｔａ
Ｃ−１０％Ｃｏ：Ｈｖ1500）からなるスローアウェイチ
ップの表面に、非水電解法によってＴｉＢ2 よりなる厚
さ約５μm の硬質皮膜を形成した。尚非水電解法として
は、Ｔｉ製るつぼ内に下記組成のフラックスを入れて加
熱溶融させ、これに上記のスローアウェイチップを浸漬
してＴｉ製るつぼをプラス極、スローアウェイチップを
マイナス極として９００℃で２０分間通電（電流密度：
７２５ｍＡ／ｃｍ2 ）した。（フラックス組成：重量
％）Ｎａ2 Ｏ：24.0％，Ｂ2 Ｏ3 ：59.0％，Ｌｉ2 Ｏ：
15.0％，ＴｉＯ2 ：2.0 ％得られた硬質皮膜は非常に緻
密なものであり、Ｘ線回折によりＴｉＢ2 であることを
確認した。またこの皮膜の表面硬度はＨｖ3300であり、
純粋なＴｉＢ2 単結晶の表面硬度（Ｈｖ3300）と一致し
た。また比較のため上記と同じ超硬合金Ｐ30製スローア
ウェイチップの表面にＰＶＤ法によって厚さ約５μm の
ＴｉＮ皮膜を形成した。
Ｃ−１０％Ｃｏ：Ｈｖ1500）からなるスローアウェイチ
ップの表面に、非水電解法によってＴｉＢ2 よりなる厚
さ約５μm の硬質皮膜を形成した。尚非水電解法として
は、Ｔｉ製るつぼ内に下記組成のフラックスを入れて加
熱溶融させ、これに上記のスローアウェイチップを浸漬
してＴｉ製るつぼをプラス極、スローアウェイチップを
マイナス極として９００℃で２０分間通電（電流密度：
７２５ｍＡ／ｃｍ2 ）した。（フラックス組成：重量
％）Ｎａ2 Ｏ：24.0％，Ｂ2 Ｏ3 ：59.0％，Ｌｉ2 Ｏ：
15.0％，ＴｉＯ2 ：2.0 ％得られた硬質皮膜は非常に緻
密なものであり、Ｘ線回折によりＴｉＢ2 であることを
確認した。またこの皮膜の表面硬度はＨｖ3300であり、
純粋なＴｉＢ2 単結晶の表面硬度（Ｈｖ3300）と一致し
た。また比較のため上記と同じ超硬合金Ｐ30製スローア
ウェイチップの表面にＰＶＤ法によって厚さ約５μm の
ＴｉＮ皮膜を形成した。
【００２１】得られた夫々の硬質皮膜形成チップについ
て、スクラッチテストにより皮膜密着性を測定すると共
に、表面硬度および旋削試験を行なった。硬質皮膜を形
成しておらない素材ままのものも含めて結果を表１に示
す。
て、スクラッチテストにより皮膜密着性を測定すると共
に、表面硬度および旋削試験を行なった。硬質皮膜を形
成しておらない素材ままのものも含めて結果を表１に示
す。
【００２２】（スラッチテスト）ダイヤモンド製の圧子
でチップ表面を引掻いて膜と母材の密着性を調べ、膜が
剥離したときの荷重を（Ｎ：ニュートン）で表わす。大
きいほど密着性が良好であることを意味する。 （旋削試験） 被削材 ：Ｓ５０Ｃ 切削速度：100 m ／min 送り ：0.25 m 切込み ：1.0 判定 ：前逃げ面摩耗が0.2mm に達するまでの寿命と
する。
でチップ表面を引掻いて膜と母材の密着性を調べ、膜が
剥離したときの荷重を（Ｎ：ニュートン）で表わす。大
きいほど密着性が良好であることを意味する。 （旋削試験） 被削材 ：Ｓ５０Ｃ 切削速度：100 m ／min 送り ：0.25 m 切込み ：1.0 判定 ：前逃げ面摩耗が0.2mm に達するまでの寿命と
する。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１からも明らかである様に、本発明の硬
質皮膜形成チップは、素材ままのものはもとよりＴｉＮ
皮膜を形成したものに比べても表面硬度、旋削寿命のい
ずれにおいても格段に優れたものであり、また硬質皮膜
の密着性も良好であることが分かる。
質皮膜形成チップは、素材ままのものはもとよりＴｉＮ
皮膜を形成したものに比べても表面硬度、旋削寿命のい
ずれにおいても格段に優れたものであり、また硬質皮膜
の密着性も良好であることが分かる。
【００２５】また図１は上記で得たＴｉＢ2 皮膜形成チ
ップとＴｉＮ皮膜形成チップおよび素材ままのチップを
用いた場合のフランク摩耗と切削時間の関係を示したも
のであり、この図からも本発明チップは優れた耐摩耗性
を有していることが分かる。又表２は、同様にＴｉＢ2
皮膜を形成したものについて、ＴｉＢ2 が緻密であるも
のと芝生状の粗めなものであるものについて、未研磨状
態でのスクラッチテスト結果を示したものであり、同じ
ＴｉＢ2 皮膜であっても緻密であるか否かによって基材
との密着性は著しく変わってくるので、ＴｉＢ2 皮膜は
できるだけ緻密なものとすることが望まれる。但し上記
で用いた芝生状の粗めのＴｉＢ2 皮膜は、フラックス中
のＴｉＯ2 量が３％以上になる様に予備電解した後皮膜
形成したものである。尚、緻密なＴｉＢ2 皮膜とは、ス
クラッチテストで好ましくは応力Ｎが４０以上のもので
あり、この様な皮膜はフラックス中のＴｉＯ2 量を１〜
３％、望ましくは1.5 〜2.5 ％とすることによって容易
に得ることができる。
ップとＴｉＮ皮膜形成チップおよび素材ままのチップを
用いた場合のフランク摩耗と切削時間の関係を示したも
のであり、この図からも本発明チップは優れた耐摩耗性
を有していることが分かる。又表２は、同様にＴｉＢ2
皮膜を形成したものについて、ＴｉＢ2 が緻密であるも
のと芝生状の粗めなものであるものについて、未研磨状
態でのスクラッチテスト結果を示したものであり、同じ
ＴｉＢ2 皮膜であっても緻密であるか否かによって基材
との密着性は著しく変わってくるので、ＴｉＢ2 皮膜は
できるだけ緻密なものとすることが望まれる。但し上記
で用いた芝生状の粗めのＴｉＢ2 皮膜は、フラックス中
のＴｉＯ2 量が３％以上になる様に予備電解した後皮膜
形成したものである。尚、緻密なＴｉＢ2 皮膜とは、ス
クラッチテストで好ましくは応力Ｎが４０以上のもので
あり、この様な皮膜はフラックス中のＴｉＯ2 量を１〜
３％、望ましくは1.5 〜2.5 ％とすることによって容易
に得ることができる。
【００２６】
【表２】
【００２７】実施例２ 上記実施例１で得た緻密なＴｉＢ2 皮膜形成チップ表面
にＴｉＮからなる厚さ約３μm の皮膜をＰＶＤ法によっ
て形成し、同様にして旋削試験を行なった。このチップ
の表面硬度はＨｖ2600であり、実施例１のＴｉＢ2 皮膜
形成チップに比べて硬度は若干低くなっているが、旋削
寿命は図２に示す如く切削速度２００m/min の値で８分
から１６分に延長しており、ＴｉＮ皮膜によって被削材
との反応性が低下すると共にＴｉＢ2 皮膜の高温酸化が
防止され、寿命延長に好結果をもたらしていることが分
かる。
にＴｉＮからなる厚さ約３μm の皮膜をＰＶＤ法によっ
て形成し、同様にして旋削試験を行なった。このチップ
の表面硬度はＨｖ2600であり、実施例１のＴｉＢ2 皮膜
形成チップに比べて硬度は若干低くなっているが、旋削
寿命は図２に示す如く切削速度２００m/min の値で８分
から１６分に延長しており、ＴｉＮ皮膜によって被削材
との反応性が低下すると共にＴｉＢ2 皮膜の高温酸化が
防止され、寿命延長に好結果をもたらしていることが分
かる。
【００２８】実施例３ スローアウェイチップとして非導電性のアルミナ系セラ
ミックスによって作製したものを使用し、その表面にＰ
ＶＤ法によってＴｉＮからなる厚さ２μm の導電性皮膜
を形成した後、以下、前記実施例１と同様にして、Ｔｉ
Ｂ2 よりなる緻密な硬質皮膜の形成、スクラッチテスト
による密着性試験および旋削試験を行なった。その結
果、スクラッチテスト結果は６０Ｎであって、導電性チ
ップを用いた場合とほぼ同様の皮膜密着性が得られると
共に、表面硬度はＨｖ3200であった。また図３のフラン
ク摩耗試験結果に示した様に、切削速度（Ｖ）１００m/
minのときの旋削寿命は６１分であり、実施例１で得た
ＴｉＢ2 被覆チップと同等の性能を有していたが、切削
速度を２００m/min に高めたときの旋削寿命は、ＴｉＢ
2 被覆チップの約２倍に延長することが確認された。
ミックスによって作製したものを使用し、その表面にＰ
ＶＤ法によってＴｉＮからなる厚さ２μm の導電性皮膜
を形成した後、以下、前記実施例１と同様にして、Ｔｉ
Ｂ2 よりなる緻密な硬質皮膜の形成、スクラッチテスト
による密着性試験および旋削試験を行なった。その結
果、スクラッチテスト結果は６０Ｎであって、導電性チ
ップを用いた場合とほぼ同様の皮膜密着性が得られると
共に、表面硬度はＨｖ3200であった。また図３のフラン
ク摩耗試験結果に示した様に、切削速度（Ｖ）１００m/
minのときの旋削寿命は６１分であり、実施例１で得た
ＴｉＢ2 被覆チップと同等の性能を有していたが、切削
速度を２００m/min に高めたときの旋削寿命は、ＴｉＢ
2 被覆チップの約２倍に延長することが確認された。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、硬
質基材の表面に非水電解法を利用して金属ほう化物より
なる超硬質で且つ熱伝導性の優れた皮膜を形成すること
によって、高レベルの耐摩耗性を示すと共に摩擦熱発生
部からの熱の逃げが良好で熱のこもりが少なく、旋削寿
命の卓越した耐摩耗性部材を提供し得ることになった。
質基材の表面に非水電解法を利用して金属ほう化物より
なる超硬質で且つ熱伝導性の優れた皮膜を形成すること
によって、高レベルの耐摩耗性を示すと共に摩擦熱発生
部からの熱の逃げが良好で熱のこもりが少なく、旋削寿
命の卓越した耐摩耗性部材を提供し得ることになった。
【図１】ＴｉＢ2 皮膜またはＴｉＮ皮膜を形成したチッ
プと皮膜形成していない素材ままのチップとの切削（フ
ランク摩耗）試験結果を対比して示すグラフである。
プと皮膜形成していない素材ままのチップとの切削（フ
ランク摩耗）試験結果を対比して示すグラフである。
【図２】切削速度と工具寿命の関係について、本発明材
と比較材を対比して示すグラフである。
と比較材を対比して示すグラフである。
【図３】ＴｉＢ2 被覆アルミナチップと未被覆アルミナ
チップとの切削（フランク摩耗）試験結果を対比して示
すグラフである。
チップとの切削（フランク摩耗）試験結果を対比して示
すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 貢基 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 吉松 史朗 東京都千代田区丸の内１丁目８番２号 株 式会社神戸製鋼所東京本社内 (72)発明者 石井 照朗 兵庫県神戸市中央区脇浜町１丁目３番18号 株式会社神戸製鋼所神戸本社内
Claims (3)
- 【請求項１】 硬度（Ｈｖ）1000以上である導電性硬質
基材表面が、非水電解法によって形成された硬度（Ｈ
ｖ）2000以上の緻密な金属ほう化物膜で被覆されたもの
であることを特徴とする耐摩耗性表面被覆材。 - 【請求項２】 硬度（Ｈｖ）が1000以上である非導電性
硬質基材の表面が、導電性下地層を介して硬度（Ｈｖ）
2000以上である緻密な金属ほう化物膜で被覆されたもの
であることを特徴とする耐摩耗性表面被覆材。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載された表面被覆
における金属ほう化物被膜上に、Ｔｉ化合物皮膜が形成
されていることを特徴とする耐摩耗性表面被覆材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20360692A JPH0649687A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 耐摩耗性表面被覆材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20360692A JPH0649687A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 耐摩耗性表面被覆材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0649687A true JPH0649687A (ja) | 1994-02-22 |
Family
ID=16476830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20360692A Withdrawn JPH0649687A (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 耐摩耗性表面被覆材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649687A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1151890A (ja) * | 1997-08-08 | 1999-02-26 | Saginomiya Seisakusho Inc | 導電率計 |
| CN104451810A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-25 | 中南大学 | 一种低温电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺 |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP20360692A patent/JPH0649687A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1151890A (ja) * | 1997-08-08 | 1999-02-26 | Saginomiya Seisakusho Inc | 導電率計 |
| CN104451810A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-03-25 | 中南大学 | 一种低温电解渗硼用渗硼剂及渗硼工艺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19991005 |