JPH0820871A - 耐摩耗性被覆部材 - Google Patents
耐摩耗性被覆部材Info
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- JPH0820871A JPH0820871A JP18090894A JP18090894A JPH0820871A JP H0820871 A JPH0820871 A JP H0820871A JP 18090894 A JP18090894 A JP 18090894A JP 18090894 A JP18090894 A JP 18090894A JP H0820871 A JPH0820871 A JP H0820871A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温領域から高温領域、切削工具として用い
ている場合においては低速領域から高速領域に至るまで
の広い領域において、耐摩耗性，耐酸化性，耐熱衝撃
性，耐欠損性および耐溶着性にすぐれる耐熱性被覆部品
を提供する。 【構成】 基材上に、金属元素に対して非金属元素が過
剰な非化学量論組成でなるチタン・アルミニウム炭窒化
物の硬質層が被覆した耐摩耗性被覆部材。 【効果】 チタン・アルミニウム窒化物被膜，チタン・
アルミニウム炭窒化物被膜またはチタン炭窒酸化物被膜
が被覆された従来の被覆部材に比べて、耐熱性，耐摩耗
性，耐剥離性にすぐれており、低温領域から高温領域に
至るまで広い領域で長寿命になるというすぐれた効果が
ある。
ている場合においては低速領域から高速領域に至るまで
の広い領域において、耐摩耗性，耐酸化性，耐熱衝撃
性，耐欠損性および耐溶着性にすぐれる耐熱性被覆部品
を提供する。 【構成】 基材上に、金属元素に対して非金属元素が過
剰な非化学量論組成でなるチタン・アルミニウム炭窒化
物の硬質層が被覆した耐摩耗性被覆部材。 【効果】 チタン・アルミニウム窒化物被膜，チタン・
アルミニウム炭窒化物被膜またはチタン炭窒酸化物被膜
が被覆された従来の被覆部材に比べて、耐熱性，耐摩耗
性，耐剥離性にすぐれており、低温領域から高温領域に
至るまで広い領域で長寿命になるというすぐれた効果が
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼，高速度
鋼，ダイス鋼，Ｔｉ合金，Ａｌ合金，耐熱合金に代表さ
れる金属材料、または超硬合金，サーメットに代表され
る焼結合金、もしくはＡｌ2Ｏ3系焼結体，ＺｒＯ2系焼
結体，ＳｉＣ系焼結体，Ｓｉ3Ｎ4系焼結体に代表される
セラミックス焼結体の基材上に、チタン・アルミニウム
炭窒酸化物の硬質層を被覆してなる被覆部材に関し、具
体的には、例えば旋削工具，フライス工具，エンドミ
ル，ドリルに代表される切削工具、スリッター，製缶工
具，金型に代表される耐摩耗工具、または釣具，ゴルフ
クラブ、時計用部品，メガネの枠，タイピン，ブロー
チ，イヤリングに代表されるスポーツ用部材や装飾用部
材として適する耐摩耗性被覆部材に関する。
鋼，ダイス鋼，Ｔｉ合金，Ａｌ合金，耐熱合金に代表さ
れる金属材料、または超硬合金，サーメットに代表され
る焼結合金、もしくはＡｌ2Ｏ3系焼結体，ＺｒＯ2系焼
結体，ＳｉＣ系焼結体，Ｓｉ3Ｎ4系焼結体に代表される
セラミックス焼結体の基材上に、チタン・アルミニウム
炭窒酸化物の硬質層を被覆してなる被覆部材に関し、具
体的には、例えば旋削工具，フライス工具，エンドミ
ル，ドリルに代表される切削工具、スリッター，製缶工
具，金型に代表される耐摩耗工具、または釣具，ゴルフ
クラブ、時計用部品，メガネの枠，タイピン，ブロー
チ，イヤリングに代表されるスポーツ用部材や装飾用部
材として適する耐摩耗性被覆部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属材料，焼結合金またはセラミックス
焼結体の基材上に、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属
の炭化物，窒化物，炭酸化物，窒酸化物およびこれらの
相互固溶体または酸化アルミニウムの中の１種の単層、
もしくは２種以上の複層の被膜を被覆してなる被覆部材
が多数提案されており、これらの中の１部の被覆部材に
ついては、切削工具，耐摩耗工具，スポーツ用部材，装
飾用部材などに実用されている。
焼結体の基材上に、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属
の炭化物，窒化物，炭酸化物，窒酸化物およびこれらの
相互固溶体または酸化アルミニウムの中の１種の単層、
もしくは２種以上の複層の被膜を被覆してなる被覆部材
が多数提案されており、これらの中の１部の被覆部材に
ついては、切削工具，耐摩耗工具，スポーツ用部材，装
飾用部材などに実用されている。
【０００３】これらの従来の被覆部材の内、Ｔｉ化合物
の被膜が被覆された被覆部材は、切削工具や耐摩耗工具
に用いた場合に満足できるような耐摩耗性を示さず、比
較的短時間で寿命に至るという問題があり、この問題を
解決しようとした代表的なものに、特開昭６２−５６５
６５号公報がある。
の被膜が被覆された被覆部材は、切削工具や耐摩耗工具
に用いた場合に満足できるような耐摩耗性を示さず、比
較的短時間で寿命に至るという問題があり、この問題を
解決しようとした代表的なものに、特開昭６２−５６５
６５号公報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】特開昭６２−５６５６
５号公報には、基材の表面にＴｉとＡｌの炭化物，窒化
物，および炭窒化物のうちの１種の単層または２種以上
の複層でなる硬質被覆層を０．５〜１０μｍ厚さで形成
した耐摩耗性にすぐれた表面被覆硬質部材について記載
されている。
５号公報には、基材の表面にＴｉとＡｌの炭化物，窒化
物，および炭窒化物のうちの１種の単層または２種以上
の複層でなる硬質被覆層を０．５〜１０μｍ厚さで形成
した耐摩耗性にすぐれた表面被覆硬質部材について記載
されている。
【０００５】同公報に記載されている表面被覆硬質部材
は、耐摩耗性の向上したすぐれた被覆硬質部材ではある
が、例えば切削工具として用いた場合に、高速切削また
は重切削のように、より高温の条件で使用すると、硬質
被覆層の酸化，摩耗の進行が速く、耐熱衝撃性に劣り、
相手材である被削材との溶着も生じやすくなり短寿命に
なるという問題がある。
は、耐摩耗性の向上したすぐれた被覆硬質部材ではある
が、例えば切削工具として用いた場合に、高速切削また
は重切削のように、より高温の条件で使用すると、硬質
被覆層の酸化，摩耗の進行が速く、耐熱衝撃性に劣り、
相手材である被削材との溶着も生じやすくなり短寿命に
なるという問題がある。
【０００６】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、低温領域から高温領域に至るまで
の広い領域において、耐摩耗性，耐酸化性，耐熱衝撃
性，耐欠損性および耐溶着性に優れる耐摩耗性被覆部材
の提供を目的とする。
もので、具体的には、低温領域から高温領域に至るまで
の広い領域において、耐摩耗性，耐酸化性，耐熱衝撃
性，耐欠損性および耐溶着性に優れる耐摩耗性被覆部材
の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、超硬合金
の基材上にＴｉとＡｌとの化合物の被膜を被覆した被覆
部材が低温領域で使用すると割合にすぐれた効果を発揮
するのに対し、高温領域で使用するとその効果が低減さ
れるという問題を検討していた所、ＴｉとＡｌとの化合
物被膜中に酸素元素を微量含有させると低温領域から高
温領域まで耐摩耗性の低減が生じなく、諸特性がバラン
スよくすぐれて顕著に寿命が向上するという知見を得
て、本発明を完成するに至ったものである。
の基材上にＴｉとＡｌとの化合物の被膜を被覆した被覆
部材が低温領域で使用すると割合にすぐれた効果を発揮
するのに対し、高温領域で使用するとその効果が低減さ
れるという問題を検討していた所、ＴｉとＡｌとの化合
物被膜中に酸素元素を微量含有させると低温領域から高
温領域まで耐摩耗性の低減が生じなく、諸特性がバラン
スよくすぐれて顕著に寿命が向上するという知見を得
て、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】本発明の耐摩耗性被覆部材は、金属材料，
焼結合金またはセラミックス焼結体の基材上に、（Ｔｉ
ａ，Ａｌｂ）（ＣX，ＮY，ＯZ）Rで表わされるチタン・
アルミニウム炭窒酸化物の硬質層が被覆されていること
を特徴とする。〔但し、硬質層を表わす上記式中のＴｉ
はチタン、Ａｌはアルミニウム、Ｃは炭素、Ｎは窒素、
Ｏは酸素を示し、ａおよびｂは金属元素であるＴｉとＡ
ｌのそれぞれの原子比を表わし、Ｘ，ＹおよびＺは非金
属元素であるＣとＮとＯのそれぞれの原子比を表わし、
ＲはＴｉとＡｌとを合計した金属元素に対するＣとＮと
Ｏとを合計した非金属元素の原子比を表わし、それぞれ
はａ＋ｂ＝１、０．９５≧ａ≧０．０５、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝
１、０．８９≧Ｘ≧０．１、０．８９≧Ｙ≧０．１、
０．２５≧Ｚ≧０．０１、１．５０≧Ｒ＞１．１０の関
係にある〕 本発明の被覆部材における基材は、硬質層を被覆すると
きに加熱する温度に耐えることができる金属材料，焼結
合金またはセラミックス焼結体からなり、具体的には例
えばステンレス鋼，高速度鋼，ダイス鋼，，チタン合
金，Ａｌ合金，耐熱合金の金属材料、または超硬合金，
サーメットの焼結合金、Ａｌ2Ｏ3系焼結体，Ｓｉ3Ｎ4系
焼結体，サイアロン系焼結体，ＺｒＯ2系焼結体のセラ
ミックス焼結体を挙げることができる。これらの内、切
削工具または耐摩耗工具として用いる場合には、超硬合
金，窒素含有ＴｉＣ系サーメットもしくはセラミックス
焼結体の基材が特に好ましい。
焼結合金またはセラミックス焼結体の基材上に、（Ｔｉ
ａ，Ａｌｂ）（ＣX，ＮY，ＯZ）Rで表わされるチタン・
アルミニウム炭窒酸化物の硬質層が被覆されていること
を特徴とする。〔但し、硬質層を表わす上記式中のＴｉ
はチタン、Ａｌはアルミニウム、Ｃは炭素、Ｎは窒素、
Ｏは酸素を示し、ａおよびｂは金属元素であるＴｉとＡ
ｌのそれぞれの原子比を表わし、Ｘ，ＹおよびＺは非金
属元素であるＣとＮとＯのそれぞれの原子比を表わし、
ＲはＴｉとＡｌとを合計した金属元素に対するＣとＮと
Ｏとを合計した非金属元素の原子比を表わし、それぞれ
はａ＋ｂ＝１、０．９５≧ａ≧０．０５、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝
１、０．８９≧Ｘ≧０．１、０．８９≧Ｙ≧０．１、
０．２５≧Ｚ≧０．０１、１．５０≧Ｒ＞１．１０の関
係にある〕 本発明の被覆部材における基材は、硬質層を被覆すると
きに加熱する温度に耐えることができる金属材料，焼結
合金またはセラミックス焼結体からなり、具体的には例
えばステンレス鋼，高速度鋼，ダイス鋼，，チタン合
金，Ａｌ合金，耐熱合金の金属材料、または超硬合金，
サーメットの焼結合金、Ａｌ2Ｏ3系焼結体，Ｓｉ3Ｎ4系
焼結体，サイアロン系焼結体，ＺｒＯ2系焼結体のセラ
ミックス焼結体を挙げることができる。これらの内、切
削工具または耐摩耗工具として用いる場合には、超硬合
金，窒素含有ＴｉＣ系サーメットもしくはセラミックス
焼結体の基材が特に好ましい。
【０００９】この基材上に被覆される硬質層は、基材に
直接隣接して被覆させる場合には基材材質により、特に
硬質層中の酸素元素の含有量が変動していることも好ま
しく、具体的には、例えば、焼結合金の基材では、硬質
層の表面から基材側に向って硬質層中の酸素元素が漸減
していることが好ましく、逆にセラミックス焼結体の基
材では、硬質層の表面から基材側に向って硬質層中の酸
素元素が漸増していることが硬質層と基材との密着性の
点で好ましいことである。
直接隣接して被覆させる場合には基材材質により、特に
硬質層中の酸素元素の含有量が変動していることも好ま
しく、具体的には、例えば、焼結合金の基材では、硬質
層の表面から基材側に向って硬質層中の酸素元素が漸減
していることが好ましく、逆にセラミックス焼結体の基
材では、硬質層の表面から基材側に向って硬質層中の酸
素元素が漸増していることが硬質層と基材との密着性の
点で好ましいことである。
【００１０】また、本発明の被覆部材における被膜構成
としては、上述した基材と硬質層との間に、基材と硬質
層との主として密着性を高める内層を介在させることも
好ましく、この内層としては、具体的には、例えばＴ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの金
属，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，
Ｃｒ3Ｃ2，Ｍｏ2Ｃ ，ＷＣ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＣｒＮ，
Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｎ，Ｏ），Ｔ
ｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｚ）
Ｎ，（Ｔｉ，Ｚ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔ
ｉ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）（ＣＮ），（Ｔｉ，Ｔ
ａ，Ｗ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ）Ｃを挙げることがで
きる。これらの内層は、基材の材質によって選定するこ
とが好ましく、基材が焼結合金の場合には、例えばＴｉ
Ｃ，ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ
（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ，
（Ｔｉ，Ｈｆ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｖ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｎｂ）
Ｃ，（Ｔｉ，Ｃｒ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｍｏ）Ｃ，（Ｔｉ，
Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｖ）Ｎ，（Ｔｉ，
Ｃｒ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｚｒ）
（Ｃ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）の１種の単層または２種以上の多層
でなることが基材と硬質層の密着性の媒介性、被覆部材
としての耐摩耗性および耐欠損性から特に好ましいこと
である。
としては、上述した基材と硬質層との間に、基材と硬質
層との主として密着性を高める内層を介在させることも
好ましく、この内層としては、具体的には、例えばＴ
ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの金
属，ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＶＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，
Ｃｒ3Ｃ2，Ｍｏ2Ｃ ，ＷＣ，ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＣｒＮ，
Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｎ，Ｏ），Ｔ
ｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｚ）
Ｎ，（Ｔｉ，Ｚ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔ
ｉ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）（ＣＮ），（Ｔｉ，Ｔ
ａ，Ｗ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ）Ｃを挙げることがで
きる。これらの内層は、基材の材質によって選定するこ
とが好ましく、基材が焼結合金の場合には、例えばＴｉ
Ｃ，ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ
（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ，
（Ｔｉ，Ｈｆ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｖ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｎｂ）
Ｃ，（Ｔｉ，Ｃｒ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｍｏ）Ｃ，（Ｔｉ，
Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｖ）Ｎ，（Ｔｉ，
Ｃｒ）Ｎ，（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｚｒ）
（Ｃ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚｒ）（Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ｚ
ｒ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）の１種の単層または２種以上の多層
でなることが基材と硬質層の密着性の媒介性、被覆部材
としての耐摩耗性および耐欠損性から特に好ましいこと
である。
【００１１】さらに、硬質層に隣接して外層を形成する
被膜構成とすることも好ましく、外層が酸化アルミニウ
ムでなる場合には、高温における耐溶着性，耐酸化性，
耐摩耗性にすぐれることから、好ましいことである。こ
れらの被覆層の最表面、具体的には、硬質層の表面また
は酸化アルミニウムの外層の表面に、さらに窒化チタ
ン，窒酸化チタン，炭窒酸化チタンの外層を被覆する
と、装飾的効果，使用前後の判別の容易性効果または色
むら防止効果にもなって好ましいことである。
被膜構成とすることも好ましく、外層が酸化アルミニウ
ムでなる場合には、高温における耐溶着性，耐酸化性，
耐摩耗性にすぐれることから、好ましいことである。こ
れらの被覆層の最表面、具体的には、硬質層の表面また
は酸化アルミニウムの外層の表面に、さらに窒化チタ
ン，窒酸化チタン，炭窒酸化チタンの外層を被覆する
と、装飾的効果，使用前後の判別の容易性効果または色
むら防止効果にもなって好ましいことである。
【００１２】本発明の被覆部材における被膜構成の内、
硬質層のみの構成でなる場合には、被膜厚さが０．１〜
１５μｍでなることが好ましく、さらに、好ましくは
０．５〜１０μｍ、特に成膜時間などを含めた工業的製
造上から０．５〜８μｍが好ましい。この硬質層の他
に、内層を介在させる構成でなる場合には、内層の厚さ
が０．１〜５μｍであることが好ましく、さらに外層を
形成させる構成でなる場合には、外層の厚さが０．１〜
５μｍであることが好ましく、内層と硬質層または内層
と硬質層と外層という被膜の総厚さが０．５〜１５μｍ
でなることが好ましいことである。
硬質層のみの構成でなる場合には、被膜厚さが０．１〜
１５μｍでなることが好ましく、さらに、好ましくは
０．５〜１０μｍ、特に成膜時間などを含めた工業的製
造上から０．５〜８μｍが好ましい。この硬質層の他
に、内層を介在させる構成でなる場合には、内層の厚さ
が０．１〜５μｍであることが好ましく、さらに外層を
形成させる構成でなる場合には、外層の厚さが０．１〜
５μｍであることが好ましく、内層と硬質層または内層
と硬質層と外層という被膜の総厚さが０．５〜１５μｍ
でなることが好ましいことである。
【００１３】本発明の被覆部材は、市販または従来から
提案されている各種の基材を用いて、従来から行われて
いる化学蒸着法（ＣＶＤ法）や物理蒸着法（ＰＶＤ法）
を応用することにより作製することができる。具体的に
は、ＣＶＤ法の場合には、プラズマＣＶＤ法が好まし
く、このプラズマＣＶＤ法やＰＶＤ法におけるガス圧の
調整、特に酸素元素を供給するためのガス圧の調整が重
要である。また、イオンプレーティング法やスパッタ法
のＰＶＤ法により成膜すると、被膜に大きな圧縮応力を
残留させることができて、耐欠損性が顕著にすぐれるこ
とから好ましいことである。
提案されている各種の基材を用いて、従来から行われて
いる化学蒸着法（ＣＶＤ法）や物理蒸着法（ＰＶＤ法）
を応用することにより作製することができる。具体的に
は、ＣＶＤ法の場合には、プラズマＣＶＤ法が好まし
く、このプラズマＣＶＤ法やＰＶＤ法におけるガス圧の
調整、特に酸素元素を供給するためのガス圧の調整が重
要である。また、イオンプレーティング法やスパッタ法
のＰＶＤ法により成膜すると、被膜に大きな圧縮応力を
残留させることができて、耐欠損性が顕著にすぐれるこ
とから好ましいことである。
【００１４】
【作用】本発明の被覆部材は、基材上に被覆されたチタ
ン・アルミニウム炭窒酸化物の硬質層が耐熱性を高める
作用をし、その結果、高温における耐摩耗性，耐溶着性
および耐酸化性を向上させる作用をしていること、特に
焼結合金の基材でなる場合には、硬質層に大きな圧縮応
力を残留させる作用が生じ、その結果被膜の強度および
耐摩耗性を高める間接的作用となっている。
ン・アルミニウム炭窒酸化物の硬質層が耐熱性を高める
作用をし、その結果、高温における耐摩耗性，耐溶着性
および耐酸化性を向上させる作用をしていること、特に
焼結合金の基材でなる場合には、硬質層に大きな圧縮応
力を残留させる作用が生じ、その結果被膜の強度および
耐摩耗性を高める間接的作用となっている。
【００１５】
【実施例１】イオンプレーティング装置の反応容器内
に、市販の超硬合金（ＪＩＳ規格、Ｐ３０相当材種、Ｓ
ＤＫＮ４２ＺＴＮ形状）の基材を設置した後、加熱工
程、Ａｒのエッチング工程および被覆工程を施して、本
発明品１〜８と比較品１〜３を得た。この内、本発明品
１〜８は、基材を設置した電子加熱式反応容器内を１×
１０-5Ｔｏｒｒの高真空状態まで排気した後、Ａｒガス
を導入し、２×１０-3Ｔｏｒｒの圧力状態とし、出力１
２ｋｗ，６０分間加熱して基材を４２０℃保持による加
熱を行った。次に、反応容器内の圧力を１×１０-3Ｔｏ
ｒｒまで変化させて、基材側に−３００Ｖの電圧を印加
し、反応容器と基材間にグロー放電を発生させて基材表
面を３０分間Ａｒイオンボンバード処理によるＡｒエッ
チングを行った。次いで、表１に示した被覆条件（窒素
ガス純度５Ｎを使用）による被覆を行って、本発明品１
〜８を得た。
に、市販の超硬合金（ＪＩＳ規格、Ｐ３０相当材種、Ｓ
ＤＫＮ４２ＺＴＮ形状）の基材を設置した後、加熱工
程、Ａｒのエッチング工程および被覆工程を施して、本
発明品１〜８と比較品１〜３を得た。この内、本発明品
１〜８は、基材を設置した電子加熱式反応容器内を１×
１０-5Ｔｏｒｒの高真空状態まで排気した後、Ａｒガス
を導入し、２×１０-3Ｔｏｒｒの圧力状態とし、出力１
２ｋｗ，６０分間加熱して基材を４２０℃保持による加
熱を行った。次に、反応容器内の圧力を１×１０-3Ｔｏ
ｒｒまで変化させて、基材側に−３００Ｖの電圧を印加
し、反応容器と基材間にグロー放電を発生させて基材表
面を３０分間Ａｒイオンボンバード処理によるＡｒエッ
チングを行った。次いで、表１に示した被覆条件（窒素
ガス純度５Ｎを使用）による被覆を行って、本発明品１
〜８を得た。
【００１６】一方、比較品１〜３は、基材を設置した抵
抗加熱式反応容器内を１×１０-4Ｔｏｒｒに真空排気し
た後、Ａｒガスを導入し、４×１０-4〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの圧力状態で出力２０ｋｗ，６０分間加熱して基材
を５００℃保持による加熱を行った。次に，反応容器内
の圧力を８×１０-2ＴｏｒｒのＡｒガス中、基材側に直
流電圧−６００Ｖ印加し、基材表面を１０分間Ａｒイオ
ンボンバード処理によるＡｒエッチングを行った。次い
で、表１に示した被覆条件による被覆を行って、比較品
１〜３を得た。
抗加熱式反応容器内を１×１０-4Ｔｏｒｒに真空排気し
た後、Ａｒガスを導入し、４×１０-4〜１×１０-4Ｔｏ
ｒｒの圧力状態で出力２０ｋｗ，６０分間加熱して基材
を５００℃保持による加熱を行った。次に，反応容器内
の圧力を８×１０-2ＴｏｒｒのＡｒガス中、基材側に直
流電圧−６００Ｖ印加し、基材表面を１０分間Ａｒイオ
ンボンバード処理によるＡｒエッチングを行った。次い
で、表１に示した被覆条件による被覆を行って、比較品
１〜３を得た。
【００１７】こうして得た本発明品１〜８および比較品
１〜３のそれぞれの被膜組成成分は、Ｘ線回折装置およ
びグロー放電発光分析装置により解析し、表２に示し
た。また、それぞれの被膜厚さは、走査型電子顕微鏡で
調べ、表２に併記した。
１〜３のそれぞれの被膜組成成分は、Ｘ線回折装置およ
びグロー放電発光分析装置により解析し、表２に示し
た。また、それぞれの被膜厚さは、走査型電子顕微鏡で
調べ、表２に併記した。
【００１８】次に、本発明品１〜８および比較品１〜３
を用いて、被削材：ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４１）、送り：
０．０８ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：Ａｄ＝１２ｍｍ，Ｒｄ
＝０．８ｍｍ、切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、工具形
状：８ｍｍ径の２枚刃エンドミル、水溶性切削による第
１切削条件と、被削材：ＳＵＳ３０４（ＨＢ１８０）、
送り：０．０３ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：Ａｄ＝７ｍｍ，
Ｒｄ＝１ｍｍ、切削速度：３０ｍ／ｍｉｎ、工具形状：
５ｍｍ径の２枚刃エンドミル、水溶性切削による第２切
削条件とでもって切削試験を行い切削長５０ｍ時におけ
る逃げ面摩耗幅を調べて、その結果を表２に併記した。
を用いて、被削材：ＳＫＤ６１（ＨＲＣ４１）、送り：
０．０８ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：Ａｄ＝１２ｍｍ，Ｒｄ
＝０．８ｍｍ、切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、工具形
状：８ｍｍ径の２枚刃エンドミル、水溶性切削による第
１切削条件と、被削材：ＳＵＳ３０４（ＨＢ１８０）、
送り：０．０３ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：Ａｄ＝７ｍｍ，
Ｒｄ＝１ｍｍ、切削速度：３０ｍ／ｍｉｎ、工具形状：
５ｍｍ径の２枚刃エンドミル、水溶性切削による第２切
削条件とでもって切削試験を行い切削長５０ｍ時におけ
る逃げ面摩耗幅を調べて、その結果を表２に併記した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【表２】
【００２１】
【実施例２】市販の超硬合金（ＪＩＳ規格、Ｋ１０相当
材種）の基材を用いた以外は、本発明品９〜１２の硬質
層の形成は、実施例１の本発明品１〜８と略同様にし
（反応ガス組成，ガス圧力を主として調整）、比較品
４，５の硬質層の形成は、実施例１の比較品１〜３と略
同様にして行い、内層の形成は従来から行われているイ
オンプレーティング法の条件でもって行った。（但し、
硬質層の膜厚は７μｍ）本発明品９〜１２および比較品
４，５のそれぞれの被膜組成成分は、実施例１と同様に
して求めて、その結果を表３に示した。表３に示した本
発明品９〜１２および比較品４，５を用いて、被削材：
Ｓ４８Ｃ、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、切込み：１．
５ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切削時間：３０ｍ
ｉｎ、乾式旋削による第３切削条件と、被削材：ＦＣ３
５、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、切込み：１．５ｍ
ｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切削時間：１０ｍｉ
ｎ、乾式旋削による第４切削条件でもって切削試験を行
い、そのときのそれぞれの平均逃げ面摩耗量を求めて、
表３に示した。
材種）の基材を用いた以外は、本発明品９〜１２の硬質
層の形成は、実施例１の本発明品１〜８と略同様にし
（反応ガス組成，ガス圧力を主として調整）、比較品
４，５の硬質層の形成は、実施例１の比較品１〜３と略
同様にして行い、内層の形成は従来から行われているイ
オンプレーティング法の条件でもって行った。（但し、
硬質層の膜厚は７μｍ）本発明品９〜１２および比較品
４，５のそれぞれの被膜組成成分は、実施例１と同様に
して求めて、その結果を表３に示した。表３に示した本
発明品９〜１２および比較品４，５を用いて、被削材：
Ｓ４８Ｃ、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、切込み：１．
５ｍｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切削時間：３０ｍ
ｉｎ、乾式旋削による第３切削条件と、被削材：ＦＣ３
５、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、切込み：１．５ｍ
ｍ、送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切削時間：１０ｍｉ
ｎ、乾式旋削による第４切削条件でもって切削試験を行
い、そのときのそれぞれの平均逃げ面摩耗量を求めて、
表３に示した。
【００２２】
【表３】
【００２３】
【実施例３】市販の超硬合金（ＪＩＳ規格Ｐ３０相当材
種、ＳＤＫＮ４２ＺＴＮ形状）を基材として用いて、基
材上に内層と硬質層と外層とを被覆して本発明品１３〜
１６を作製し、基材上に第１層〜第３層を順次被覆して
比較品６，７を作製した。これらの被膜は、表４に示す
被覆条件でもってイオンプレーティング処理した。
種、ＳＤＫＮ４２ＺＴＮ形状）を基材として用いて、基
材上に内層と硬質層と外層とを被覆して本発明品１３〜
１６を作製し、基材上に第１層〜第３層を順次被覆して
比較品６，７を作製した。これらの被膜は、表４に示す
被覆条件でもってイオンプレーティング処理した。
【００２４】こうして得た本発明品１３〜１６および比
較品６，７のそれぞれの被膜組成成分は、実施例１と同
様にして求めて、その結果を表５に示した。表５に示し
た本発明品１３〜１６および比較品６，７を用いて、被
削材：ＳＣＭ４４０（１５０×１００ｍｍ角）、切削速
度：１６１ｍ／ｍｉｎ、送り：０．２ｍｍ／刃、切込
み：２．０ｍｍ、１５０×１００ｍｍの被削材面積を２
０パスフライス切削後の平均逃げ面摩耗幅を求めて、そ
の結果を表４に併記した。また、本発明品１３〜１６お
よび比較品６，７の被膜表面から引掻き硬さ試験機に相
当する機器でもってスクラッチ強度試験を行い、そのと
きの被膜が剥離しない最大荷重を求めて表５に併記し
た。さらに、本発明品１３〜１６および比較品６，７の
被膜の残留応力をＸ線回折法で求めて、その結果を表５
に併記した。硬質層膜厚さは、本発明品１３が２．０μ
ｍ、本発明品１４が２．１μｍ、本発明品１５が１．２
μｍ、本発明品１６が１．２μｍであった。比較品の
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）層の膜厚さは、比較品６が
１．８μｍ、比較品７が１．５μｍであった。
較品６，７のそれぞれの被膜組成成分は、実施例１と同
様にして求めて、その結果を表５に示した。表５に示し
た本発明品１３〜１６および比較品６，７を用いて、被
削材：ＳＣＭ４４０（１５０×１００ｍｍ角）、切削速
度：１６１ｍ／ｍｉｎ、送り：０．２ｍｍ／刃、切込
み：２．０ｍｍ、１５０×１００ｍｍの被削材面積を２
０パスフライス切削後の平均逃げ面摩耗幅を求めて、そ
の結果を表４に併記した。また、本発明品１３〜１６お
よび比較品６，７の被膜表面から引掻き硬さ試験機に相
当する機器でもってスクラッチ強度試験を行い、そのと
きの被膜が剥離しない最大荷重を求めて表５に併記し
た。さらに、本発明品１３〜１６および比較品６，７の
被膜の残留応力をＸ線回折法で求めて、その結果を表５
に併記した。硬質層膜厚さは、本発明品１３が２．０μ
ｍ、本発明品１４が２．１μｍ、本発明品１５が１．２
μｍ、本発明品１６が１．２μｍであった。比較品の
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）層の膜厚さは、比較品６が
１．８μｍ、比較品７が１．５μｍであった。
【００２５】
【表４】
【００２６】
【表５】
【００２７】
【実施例４】形状がＳＮＭＧ１２０４０８であり、他は
実施例３と同様の基材を用いて、基材上に硬質層、内層
と硬質層、内層と硬質層と外層をそれぞれ被覆して本発
明品１７〜２１および比較品８〜１２を得た。被覆方法
は、従来から行われているプラズマＣＶＤ法でもって、
基材温度７００℃、その他を表６に示す被覆条件で被覆
した。こうして得た本発明品１７〜２１および比較品８
〜１２のそれぞれの被膜組成，膜厚を実施例１で行った
のと同様にして調べて、その結果を表７に示した。本発
明品１７〜２１の硬質層および比較品８〜１２の（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（ＣＮ）層の膜厚さは１〜２μｍであった。
実施例３と同様の基材を用いて、基材上に硬質層、内層
と硬質層、内層と硬質層と外層をそれぞれ被覆して本発
明品１７〜２１および比較品８〜１２を得た。被覆方法
は、従来から行われているプラズマＣＶＤ法でもって、
基材温度７００℃、その他を表６に示す被覆条件で被覆
した。こうして得た本発明品１７〜２１および比較品８
〜１２のそれぞれの被膜組成，膜厚を実施例１で行った
のと同様にして調べて、その結果を表７に示した。本発
明品１７〜２１の硬質層および比較品８〜１２の（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（ＣＮ）層の膜厚さは１〜２μｍであった。
【００２８】次に、本発明品１７〜２１および比較品８
〜１２を用いて、被削材：Ｓ４５Ｃ（ＨＢ１９０）、切
削速度３００ｍ／ｍｉｎ、送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ、
切込み：２．０ｍｍ、切削時間：６０ｍｉｎによる乾式
切削試験を行い、そのときの平均逃げ面摩耗幅を表７に
併記した。
〜１２を用いて、被削材：Ｓ４５Ｃ（ＨＢ１９０）、切
削速度３００ｍ／ｍｉｎ、送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ、
切込み：２．０ｍｍ、切削時間：６０ｍｉｎによる乾式
切削試験を行い、そのときの平均逃げ面摩耗幅を表７に
併記した。
【００２９】
【表６】
【００３０】
【表７】
【００３１】
【発明の効果】本発明の耐摩耗性被覆部材は、チタン・
アルミニウム窒化物被膜，チタン・アルミニウム炭窒化
物被膜またはチタン炭窒酸化物被膜が被覆された従来の
被覆部材に比べて、耐熱性，耐摩耗性，耐剥離性に優れ
ており、特に高温領域において顕著な効果を示し、その
結果、低温領域から高温領域に至るまで広い領域で長寿
命になるというすぐれた効果がある。
アルミニウム窒化物被膜，チタン・アルミニウム炭窒化
物被膜またはチタン炭窒酸化物被膜が被覆された従来の
被覆部材に比べて、耐熱性，耐摩耗性，耐剥離性に優れ
ており、特に高温領域において顕著な効果を示し、その
結果、低温領域から高温領域に至るまで広い領域で長寿
命になるというすぐれた効果がある。
Claims (5)
- 【請求項１】 金属材料，焼結合金またはセラミックス
焼結体の基材上に、次式（Ａ）で表わされるチタン・ア
ルミニウム炭窒酸化物の硬質層が被覆されていることを
特徴とする耐摩耗性被覆部材。 （Ｔｉａ，Ａｌｂ）（ＣX，ＮY，ＯZ）R‥‥‥‥‥（Ａ） 〔但し、（Ａ）式中のＴｉはチタン、Ａｌはアルミニウ
ム、Ｃは炭素、Ｎは窒素、Ｏは酸素を示し、ａおよびｂ
は金属元素であるＴｉとＡｌのそれぞれの原子比を表わ
し、Ｘ，ＹおよびＺは非金属元素であるＣとＮとＯのそ
れぞれの原子比を表わし、ＲはＴｉとＡｌとを合計した
金属元素に対するＣとＮとＯとを合計した非金属元素の
原子比を表わし、それぞれはａ＋ｂ＝１、０．９５≧ａ
≧０．０５、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１、０．８９≧Ｘ≧０．１、
０．８９≧Ｙ≧０．１、０．２５≧Ｚ≧０．０１、１．
５０≧Ｒ＞１．１０の関係にある〕 - 【請求項２】 上記基材と上記（Ａ）式で表わされるチ
タン・アルミニウム炭窒酸化物の硬質層との間に、周期
律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属これらの相互合金，これ
らの炭化物，窒化物，炭酸化物，窒酸化物およびこれら
の相互固溶体の中から選ばれた１種の単層もしくは２種
以上の多層でなる内層が被覆されていることを特徴とす
る請求項１記載の耐摩耗性被覆部材。 - 【請求項３】 上記硬質層は、０．１〜１５μｍの膜厚
さでなることを特徴とする請求項１，または２記載の耐
熱性被覆部材。 - 【請求項４】 上記内層は、Ｔｉの炭化物，窒化物，炭
窒化物，炭酸化物，窒酸化物，炭窒酸化物、またはＺ
ｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの中の少な
くとも１種の元素とＴｉとの複合炭化物，複合窒化物，
複合炭窒化物，複合炭酸化物，複合窒酸化物，複合炭窒
酸化物の中から選ばれた１種の単層または２種以上の多
層でなり、かつ膜厚さが０．１〜５μｍでなることを特
徴とする請求項２または３記載の耐摩耗性被覆部材。 - 【請求項５】 上記硬質層に隣接して酸化アルミニウ
ム，窒化チタン，炭窒化チタン，窒酸化チタン，炭窒酸
化チタンの中の１種の単層または２種以上の多層でなる
外層が被覆されていることを特徴とする請求項１，２，
３または４記載の耐摩耗性被覆部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18090894A JPH0820871A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 耐摩耗性被覆部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18090894A JPH0820871A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 耐摩耗性被覆部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0820871A true JPH0820871A (ja) | 1996-01-23 |
Family
ID=16091406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18090894A Pending JPH0820871A (ja) | 1994-07-08 | 1994-07-08 | 耐摩耗性被覆部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0820871A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1113092A2 (de) * | 1999-12-22 | 2001-07-04 | Walter Ag | Schneidwerkzeug mit mehrlagiger, verschleissfester Beschichtung |
| US6617058B2 (en) * | 2000-01-24 | 2003-09-09 | Walter Ag | Cutting tool with a carbonitride coating |
| JP2007502367A (ja) * | 2003-08-15 | 2007-02-08 | インテル コーポレイション | ゲート電極として使用される遷移金属合金およびこれらの合金を取り入れた装置 |
| US8747990B2 (en) | 2009-11-06 | 2014-06-10 | Tungaloy Corporation | Coated tool |
| WO2019017201A1 (ja) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面切削工具 |
| JP2019084671A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-06-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面切削工具 |
-
1994
- 1994-07-08 JP JP18090894A patent/JPH0820871A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1113092A2 (de) * | 1999-12-22 | 2001-07-04 | Walter Ag | Schneidwerkzeug mit mehrlagiger, verschleissfester Beschichtung |
| EP1113092A3 (de) * | 1999-12-22 | 2002-03-27 | Walter Ag | Schneidwerkzeug mit mehrlagiger, verschleissfester Beschichtung |
| US6436519B2 (en) | 1999-12-22 | 2002-08-20 | Walter Ag | Cutting tool with multilayer, wear-resistant coating |
| US6617058B2 (en) * | 2000-01-24 | 2003-09-09 | Walter Ag | Cutting tool with a carbonitride coating |
| JP2007502367A (ja) * | 2003-08-15 | 2007-02-08 | インテル コーポレイション | ゲート電極として使用される遷移金属合金およびこれらの合金を取り入れた装置 |
| US8747990B2 (en) | 2009-11-06 | 2014-06-10 | Tungaloy Corporation | Coated tool |
| WO2019017201A1 (ja) * | 2017-07-18 | 2019-01-24 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面切削工具 |
| JP2019084671A (ja) * | 2017-07-18 | 2019-06-06 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面切削工具 |
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