JPH07205362A - 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 - Google Patents
耐摩耗性に優れた表面被覆部材Info
- Publication number
- JPH07205362A JPH07205362A JP513294A JP513294A JPH07205362A JP H07205362 A JPH07205362 A JP H07205362A JP 513294 A JP513294 A JP 513294A JP 513294 A JP513294 A JP 513294A JP H07205362 A JPH07205362 A JP H07205362A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hard coating
- nitride
- carbide
- cutting
- film
- 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.)
- Granted
Links
Abstract
がら形成でき、しかも、耐摩耗性だけでなく靱性も兼ね
備えている硬質被膜を持ち、切削工具などとして使用す
るのに好適な表面被覆部材を提供する。 【構成】 母材表面に設ける硬質被膜を、IVa、Va、
VIa族金属元素およびAl、Siから選んだ2種以上の
元素の窒化物、酸化物、炭化物、炭窒化物或いはホウ化
物を0.4nm〜50nmの周期で組成を図4のように
連続的に変化させて全体の膜厚が0.5〜10μmとな
るように組合わせた構造の膜となした。この被膜は大き
な歪を有しており、優れた耐摩耗性及び靱性を示す。
Description
メット、セラミックス等を母材とし、その母材の表面に
硬質物質を特殊な層構成にして被覆することにより、母
材の耐欠損性を維持しながら耐摩耗性を向上させた表面
被覆部材に関する。なお、この部材の代表的な用途とし
ては切削工具や耐摩工具が挙げられる。
せるため、これ等の工具の母材表面にPVD法やCVD
法によりTi、Hf、Zrの炭化物、窒化物、炭窒化物
やAlの酸化物から成る単層又は複層の被覆膜を設ける
ことは既に一般化している。この硬質被膜をもつ表面被
覆部材の中でも特に、硬質被膜をPVD法で形成するも
のは、母材強度の劣化なしに耐摩耗性を向上できるとい
う特長があり、ドリル、エンドミル、フライス切削用ス
ローアウェイチップなど強度の要求される切削用途に適
応されている。
耐摩耗性に関して非常に好ましいものであるが、PVD
法ではこのAlの酸化膜を安定して被覆するのが難し
く、母材強度の面からPVD法を用いる部材については
このAlの酸化被膜は実用化に至っていない。
f、Zr等の窒化物の被膜である。ところが、この種の
被膜は、特に、高速切削用途での耐摩性が不足し、早期
に寿命に至っている。
能であり、しかも従来のPVD法による被膜に比べて格
段に優れている被膜をもった表面被覆部材を提供しよう
とするものである。
め、本発明においては、母材表面に設ける硬質被膜を、
IVa、Va、VIa族金属元素およびAl、Siから選ん
だ2種以上の元素の窒化物、酸化物、炭化物、炭窒化物
或いはホウ化物を0.4nm〜50nmの周期で組成を
連続的に変化させて全体の膜厚が0.5〜10μmとな
るように組合わせた構造の膜となしたのである。
して利用する場合の母材材料は、WC基超硬合金、サー
メット、セラミックスなどが適している。
と硬質被膜との界面及び/若しくは硬質被膜の表面にIV
族金属元素の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸化物の少な
くとも1種から成る中間層や表層膜を配することも有効
なことである。この中間層や表層膜は、Tiの窒化物、
炭化物、炭窒化物、又はそれ等の積層物が特に好まし
い。
べる。
Siの中から選ばれた2種類以上の金属からなる合金の
窒化物、酸化物、炭化物、炭窒化物及びホウ化物の被膜
を形成した表面被覆硬質部材は、優れた切削工具、耐摩
工具となり得ることがこれまでに良く知られているが、
発明者らはこれらの膜について、形成された膜の微視的
な構造とその特徴を研究していくうちに以下のような重
大な知見を得るに至った。
物、炭窒化物及びホウ化物のうち2種以上の化合物の均
一な混合物で硬質膜を構成したり(図2)化合物の多層
の薄膜として硬質膜を形成する(図3)のではなく、1
種の純粋な化合物の層から別の純粋な化合物の層との間
で例えばTiとAlが徐々に置換されて連続的に組成が
変化する構造(図4)をもった硬質膜を形成すると、こ
の膜が優れた耐摩耗性および靱性を示すというものであ
る。これは、層と層の間で組成が連続的に、かつ急激に
変わるため、大きな歪が蓄積されるためであると考えら
れる。
の2種類の薄膜を積層させていくにあたり積層周期(2
種の薄膜1層ずつの和、図4においては、たとえばAl
Nから始まってTiNに変わり再びAlNに戻るまでの
範囲を云う)が100nm以上あるとその間に多数の転
位が導入されてしまうために歪が緩和されてしまい、硬
質膜としての優れた性質を失う。図4における濃淡はA
l又はTiの濃度分布を示すもので、TiN層にはAl
が、AlN層にはTiが各中心部に向かって相互に変化
する状態を示すものである。
ることは製造技術上困難である。
積層周期全域にわたって組成を傾斜させることも可能で
あるし、積層周期の一部にわたって実施することも可能
である。傾斜させる組成に関しても2種の材料の濃度を
自由に設定することができる。例えばTiN→TiAl
N→TiNというようにTiNとTi50%、Al50
%の窒化物の間で傾斜させてもよい。さらにくわえてこ
の多層膜を形成する際、硬質被膜と母材の界面、また
は、硬質被膜の最表面にIV族金属元素の窒化物、炭窒化
物、炭化物、酸化物を形成しておくと、さらに良好な耐
摩耗性を得ることができるという知見を得た。
する際の母材は、勿論高速度鋼等であってもよい。
の製造方法について説明する。
合金と、サーメットと、セラミックスを用意した。母材
の形状はJIS・SNG432の切削チップである。こ
の切削チップを、公知の真空アーク蒸着法によりターゲ
ットとしてTiとAl、ZrとHf、およびTiとHf
の3種の組合せを用いて被覆を行なった。
Tiターゲット2を設置し、その向い側にAlターゲッ
ト3を設置し、その中央でターンテーブル4上の切削チ
ップTAが一分間に50回転するように調節した後、炉
内をArガス1×10-2Torrの真空度に保ち、切削
チップに−2000Vの電圧をかけて洗浄を行い、さら
に、500℃まで加熱した後、Arを排気してN2 ガス
を300CC/minの割合で導入した。ここで真空ア
ーク放電によりTiターゲット、Alターゲットを蒸
発、イオン化させることにより、切削チップがTiとA
lの混合蒸気の中を通過することになる。このとき、被
覆対象の切削チップを回転させることで表面にAlNか
らAlの濃度が下がり、逆にTiの濃度が増してTiA
lN、そしてTiNへ、更にTiNからTiの濃度が下
がり、Alの濃度が増して再びAlNへと連続的に組成
の変化する組成変化の繰り返し層を持った膜を形成する
ことができた。全体の層厚は被覆時間によって制御し
た。
質被膜層を形成することにより、本発明の表面被覆切削
チップを製造した(実施例I)。同様にターゲットとし
てZrとHf、反応ガスとしてCH4 を使用し、連続的
に組成が変化してZrCとHfCになる膜を形成した
(実施例II)。また、ターゲットとしてTiとHf、反
応ガスとしてCH4 を用い連続的に組成が変化してTi
CとHfCになる膜を形成した(実施例III )。
じ装置にて表面にTiおよびAlの窒化物、炭化物、炭
窒化物のうちの1種類の単層、もしくは2種類以上の複
層を形成した表面被覆切削チップA〜Cをそれぞれ製造
し、通常良く用いられているCVD法にてコーティング
した表面被覆切削チップD、Eも用意した。また、Fと
して、通常良く知られている合金の蒸発源を使用して作
製したTiAlN膜被覆の切削チップを用意した。ま
た、Gとして組成が連続的に変わるのではなく、図3の
ように2種類の層が断続的に入れ変わるTiNとAlN
の積層膜を形成した表面被覆切削チップを用意した。ま
た、ZrHfCおよびTiHfCについても同様な層構
成をもつ表面被覆切削チップを用意した。これらをまと
めて表1、表2、表3、表4に示す。
ついて、連続切削試験、および断続切削試験を表5に示
した条件にて行ない、切れ刃の逃げ面摩耗量を測定し
た。その結果を表1〜表4に併せて示す。
うに、本発明の表面被覆切削チップは、いずれも従来の
被覆切削チップA〜Fと同様の材料で硬質被膜を形成し
たにも拘らず、従来チップに比べてはるかに優れた耐欠
損性と耐摩耗性を発揮する。
材は、所定周期で連続的に組成を変化させて構成した硬
質被膜が、優れた耐摩耗性、溶着防止特性、耐酸化性、
摺動特性、耐マイクロチッピング性を有し、従来の被膜
と同等以上の硬さを持ちながら靱性も兼ね備えている
上、その被膜をPVD法で形成できるため、切削工具や
耐摩工具として用いると、長期に渡って良好な工具性能
を維持し続けると言う効果が得られる。
具はもとより、表面の摩滅防止が要求される摺動部品等
に利用しても寿命延長の効果がある。
線図
Claims (7)
- 【請求項1】 IVa、Va、VIa族金属元素およびA
l、Siから選んだ2種以上の元素の窒化物、酸化物、
炭化物、炭窒化物或いはホウ化物を0.4nm〜50n
mの周期で組成を連続的に変化させて全体の膜厚が0.
5〜10μmとなるように組合わせた硬質被膜を母材表
面に持つことを特徴とする耐摩耗性に優れた表面被覆部
材。 - 【請求項2】 WC基超硬合金、サーメット又はセラミ
ックスから成る母材の表面に請求項1記載の硬質被膜を
設けてある切削工具又は耐摩工具。 - 【請求項3】 前記母材と硬質被膜との界面にIV族金属
元素の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸化物の少なくとも
1種から成る中間層を配してある請求項2記載の切削工
具又は耐摩工具。 - 【請求項4】 前記中間層がTiの窒化物、炭化物、炭
窒化物、又はそれ等の積層物である請求項3記載の切削
工具又は耐摩工具。 - 【請求項5】 前記硬質被膜の表面に、Tiの窒化物、
炭化物、炭窒化物、もしくはそれ等の積層物から成る表
層膜を配した請求項2、3又は4記載の切削工具又は耐
摩工具。 - 【請求項6】 前記硬質被膜として、50nm以下の周
期でTiとAlの濃度が連続的に変化する窒化物被膜を
有している請求項2記載の切削工具又は耐摩工具。 - 【請求項7】 前記母材と硬質被膜との界面にTiの窒
化物からなる中間層を有している請求項6記載の切削工
具又は耐摩工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00513294A JP3460288B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00513294A JP3460288B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07205362A true JPH07205362A (ja) | 1995-08-08 |
JP3460288B2 JP3460288B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=11602793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00513294A Expired - Lifetime JP3460288B2 (ja) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3460288B2 (ja) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003061884A1 (fr) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation | Element d'outil de coupe a surface munie d'un revetement comportant une couche de revetement dur manifestant une excellente resistance a l'abrasion dans le decoupage haute vitesse, et procede pour former ladite couche de revetement dur sur la surface d'un outil de coupe |
WO2003064085A1 (fr) * | 2002-01-31 | 2003-08-07 | Mitsubishi Materials Corporation | Element d'outil de coupe revetu a couche de revetement dure et procede de formation de la couche de revetement dure sur l'outil de coupe |
WO2004000494A1 (ja) * | 2002-06-25 | 2003-12-31 | Mitsubishi Materials Corporation | 被覆切削工具部材 |
WO2007029290A1 (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Osg Corporation | 硬質積層被膜、および硬質積層被膜被覆工具 |
JP2007126705A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜および硬質皮膜形成用スパッタリングターゲット材 |
US7354640B2 (en) | 2004-06-18 | 2008-04-08 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard coating and its production method |
KR100821535B1 (ko) * | 2007-01-17 | 2008-04-14 | 오에스지 가부시키가이샤 | 경질 다층 코팅 및 이를 포함하는 경질 다층 코팅 공구 |
US7368182B2 (en) | 2004-02-12 | 2008-05-06 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard coating and its formation method, and hard-coated tool |
JP2008202087A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Onward Giken:Kk | 金属化合物膜と、その成膜方法、成膜装置 |
WO2009119682A1 (ja) | 2008-03-26 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
US7939186B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-05-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting tool made of surface-coated cubic boron nitride-based ultra-high-pressure sintered material |
US8017225B2 (en) | 2005-12-22 | 2011-09-13 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting tool made of surface-coated cubic boron nitride-based ultrahigh pressure sintered material |
JP2011256424A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Citizen Holdings Co Ltd | 硬質装飾部材 |
WO2014103507A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆部材およびその製造方法 |
WO2014103533A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆部材およびその製造方法 |
US9994958B2 (en) | 2016-01-20 | 2018-06-12 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Coating, cutting tool, and method of manufacturing coating |
-
1994
- 1994-01-21 JP JP00513294A patent/JP3460288B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7094479B2 (en) | 2002-01-21 | 2006-08-22 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation | Surface-coated cutting tool member having hard coating layer exhibiting superior wear resistance during high speed cutting operation and method for forming hard coating layer on surface of cutting tool |
WO2003061884A1 (fr) * | 2002-01-21 | 2003-07-31 | Mitsubishi Materials Kobe Tools Corporation | Element d'outil de coupe a surface munie d'un revetement comportant une couche de revetement dur manifestant une excellente resistance a l'abrasion dans le decoupage haute vitesse, et procede pour former ladite couche de revetement dur sur la surface d'un outil de coupe |
CN100408237C (zh) * | 2002-01-21 | 2008-08-06 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | 表面被覆切削工具部件和在切削工具表面形成硬质被覆层的方法 |
WO2003064085A1 (fr) * | 2002-01-31 | 2003-08-07 | Mitsubishi Materials Corporation | Element d'outil de coupe revetu a couche de revetement dure et procede de formation de la couche de revetement dure sur l'outil de coupe |
US7144639B2 (en) | 2002-01-31 | 2006-12-05 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool member having hard coating layer and method for forming the hard coating layer on surface of cutting tool |
WO2004000494A1 (ja) * | 2002-06-25 | 2003-12-31 | Mitsubishi Materials Corporation | 被覆切削工具部材 |
CN100439016C (zh) * | 2002-06-25 | 2008-12-03 | 三菱麻铁里亚尔株式会社 | 包覆切削工具部件和在切削工具基体表面上形成硬质包覆层的方法 |
US7258933B2 (en) | 2002-06-25 | 2007-08-21 | Mitsubishi Materials Corporation | Coated cutting tool member |
US7368182B2 (en) | 2004-02-12 | 2008-05-06 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard coating and its formation method, and hard-coated tool |
US7354640B2 (en) | 2004-06-18 | 2008-04-08 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard coating and its production method |
WO2007029290A1 (ja) * | 2005-09-01 | 2007-03-15 | Osg Corporation | 硬質積層被膜、および硬質積層被膜被覆工具 |
US7713612B2 (en) | 2005-09-01 | 2010-05-11 | Osg Corporation | Hard multilayer coating, and hard multilayer coated tool including the hard multilayer coating |
JP2007126705A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜および硬質皮膜形成用スパッタリングターゲット材 |
US8017225B2 (en) | 2005-12-22 | 2011-09-13 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting tool made of surface-coated cubic boron nitride-based ultrahigh pressure sintered material |
US7939186B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-05-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Cutting tool made of surface-coated cubic boron nitride-based ultra-high-pressure sintered material |
KR100821535B1 (ko) * | 2007-01-17 | 2008-04-14 | 오에스지 가부시키가이샤 | 경질 다층 코팅 및 이를 포함하는 경질 다층 코팅 공구 |
JP2008202087A (ja) * | 2007-02-19 | 2008-09-04 | Onward Giken:Kk | 金属化合物膜と、その成膜方法、成膜装置 |
WO2009119682A1 (ja) | 2008-03-26 | 2009-10-01 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
US8236411B2 (en) | 2008-03-26 | 2012-08-07 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
JP2011256424A (ja) * | 2010-06-08 | 2011-12-22 | Citizen Holdings Co Ltd | 硬質装飾部材 |
WO2014103507A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆部材およびその製造方法 |
WO2014103533A1 (ja) | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆部材およびその製造方法 |
JP2014128848A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆部材およびその製造方法 |
KR20150101449A (ko) | 2012-12-28 | 2015-09-03 | 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 | 표면 피복 부재 및 그 제조 방법 |
US20150345013A1 (en) * | 2012-12-28 | 2015-12-03 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface coated member and method for manufacturing same |
KR20170034451A (ko) | 2012-12-28 | 2017-03-28 | 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 | 표면 피복 부재 및 그 제조 방법 |
US9777367B2 (en) | 2012-12-28 | 2017-10-03 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface coated member and method for manufacturing same |
EP3336218A1 (en) | 2012-12-28 | 2018-06-20 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface coated member |
US11591695B2 (en) | 2012-12-28 | 2023-02-28 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface coated member and method for manufacturing same |
US9994958B2 (en) | 2016-01-20 | 2018-06-12 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Coating, cutting tool, and method of manufacturing coating |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3460288B2 (ja) | 2003-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102268364B1 (ko) | 표면 피복 절삭 공구 및 그 제조 방법 | |
JP6854241B2 (ja) | 多層pvdコーティングを有する切削工具 | |
US8173278B2 (en) | Coated body | |
CN101842179B (zh) | 表面被涂敷的切削工具 | |
JP3460288B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 | |
JP2009034781A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP4398224B2 (ja) | 耐摩耗性部材 | |
JP2006181706A (ja) | 表面被覆切削工具およびその製造方法 | |
JP3460287B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた表面被覆部材 | |
JP2004100004A (ja) | 被覆超硬合金およびその製造方法 | |
CN111270202B (zh) | 一种切削刀具用成分结构双梯度功能涂层及其制备方法 | |
JP2979922B2 (ja) | 超薄膜積層部材 | |
JP3572728B2 (ja) | 硬質層被覆切削工具 | |
JP2010188460A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP3341328B2 (ja) | 表面被覆硬質部材 | |
CN114761606B (zh) | 其上形成有硬质涂膜的切削工具 | |
JPH07133111A (ja) | 超薄膜積層体 | |
JP5267365B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP3572732B2 (ja) | 硬質層被覆切削工具 | |
US9126273B2 (en) | Tool for the cutting machining of workpieces and process for coating substrate bodies | |
JP5376375B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
JP2867605B2 (ja) | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 | |
JP2861113B2 (ja) | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 | |
JP3337884B2 (ja) | 多層膜被覆部材 | |
KR102172847B1 (ko) | 절삭공구용 경질피막 및 이의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 5 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 6 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100815 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110815 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815 Year of fee payment: 10 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |