JPH116056A - Target containing intermetallic compound, and manufacture of hard covered member using it - Google Patents

Target containing intermetallic compound, and manufacture of hard covered member using it

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JPH116056A
JPH116056A JP17113497A JP17113497A JPH116056A JP H116056 A JPH116056 A JP H116056A JP 17113497 A JP17113497 A JP 17113497A JP 17113497 A JP17113497 A JP 17113497A JP H116056 A JPH116056 A JP H116056A
Authority
JP
Japan
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target
intermetallic compound
film
coating
titanium
Prior art date
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Pending
Application number
JP17113497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mamoru Kobata
護 木幡
Toshiyuki Watanabe
敏行 渡辺
Katsuhiko Seki
克彦 関
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Tungaloy Corp
Original Assignee
Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Tungaloy Co Ltd filed Critical Toshiba Tungaloy Co Ltd
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Publication of JPH116056A publication Critical patent/JPH116056A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the target containing the intermetallic compound which is small in secular change of the composition in forming the film, and capable of forming the covering of the (Ti, Al) compound of excellent quality by containing the intermetallic compound of Ti and Al by the prescribed quantity in a diffusion manner, and mainly constituting the balance of Ti and Al. SOLUTION: A target containing the intermetallic compound which consists of the sintered alloy obtained through sintering by the powder metallurgical method, containing >=30 atm.% of the intermetallic compound of Ti and Al with the balance Ti, Al and inevitable impurities, and is capable of forming a hard covering which is small in micro particles, hard in hardness, and uniform, is obtained. In the intermetallic compound, Ti:Al is preferably 50-55:50-45 atomic ratio, or Ti:Al is 48-75:52-25 in the whole target. The inevitable impurities of Si, Fe, B, etc., are preferably limited to <=1%. The covering excellent in the uniformity, peeling resistance, high hardness, and high toughness can be formed by achieving the arc ion plating using the target.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、金属、合金または
セラミックス焼結体の基材上に、物理蒸着法によりチタ
ンとアルミニウムとの窒化物,炭窒化物,窒酸化物,炭
酸化物,炭窒酸化物でなる(Ti,Al)化合物の被膜
を被覆するための蒸発源として最適な金属間化合物含有
ターゲットおよびこのターゲットを用いた硬質被覆部材
の製造方法に関し、具体的には、マイクロパーティクル
の発生を抑制し、被膜の均一性,耐剥離性,高硬度性,
および高靭性にすぐれる(Ti,Al)化合物の被膜を
被覆することが可能な金属間化合物含有ターゲット、お
よびこのターゲットを用いて、旋削工具,フライス工
具,ドリル,エンドミルに代表される切削用工具、スリ
ッタ−などの切断刃,裁断刃とダイス,パンチなどの型
工具やノズルなどの耐腐食耐摩耗部材に代表される耐摩
耗用工具、トンネル掘削用ビット,建築用工具に代表さ
れる土木建設用工具として最適な硬質被覆部材を作製す
るための金属間化合物含有ターゲットおよびこのターゲ
ットを用いた硬質被覆部材の製造方法に関する。
[0001] The present invention relates to a nitride, carbonitride, nitride oxide, carbonate, carbonitride of titanium and aluminum on a substrate of a metal, alloy or ceramics sintered body by physical vapor deposition. The present invention relates to a target containing an intermetallic compound which is optimal as an evaporation source for coating a (Ti, Al) compound film composed of an oxide and a method of manufacturing a hard coating member using the target. Control of film uniformity, peeling resistance, high hardness,
Intermetallic compound-containing target capable of coating a (Ti, Al) compound film with excellent toughness and a cutting tool represented by a turning tool, milling tool, drill, end mill using this target Tools such as cutting blades, slitters, cutting blades and dies, punches and other mold tools and corrosion-resistant and wear-resistant members such as nozzles, tunnel drill bits, and civil engineering construction represented by construction tools. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an intermetallic compound-containing target for producing an optimal hard-coated member as a tool for use, and a method for manufacturing a hard-coated member using the target.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属、合金およびセラミックスの基材上
に厚さが20μm以下のセラミックスの被膜を被覆し、
基材と被膜とのそれぞれの特性を有効に引き出して、長
寿命を達成しようとした被覆部材が多数提案されてい
る。この被覆部材における被膜方法は、大別すると化学
蒸着法(CVD法)とスパッタリング法,イオンプレー
チング法に代表される物理蒸着法(PVD法)とがあ
る。これらのうち、PVD法による被膜の1種として、
1980年代中頃から提案された(Ti,Al)化合物
の被膜に代表される被覆部材に関するものがある。この
(Ti,Al)化合物の被膜は、一般には、Ti元素と
Al元素とを含有したターゲットを蒸発源とするスパッ
タリング法により被覆される。このようなTi元素とA
l元素を含有したターゲットについて開示されているも
のの代表的なものとして、特開昭62−56565号公
報,特開平6−210502号公報,特開平6−210
511号公報および特開平7−197235号公報があ
る。また、金属間化合物の分散したターゲットについて
開示されている代表的なものとして、特開平8−100
255号公報がある。
2. Description of the Related Art Metal, alloy and ceramic substrates are coated with a ceramic film having a thickness of 20 μm or less,
Many coating members have been proposed that attempt to achieve a long life by effectively extracting the characteristics of the substrate and the coating. The coating method of the coating member is roughly classified into a chemical vapor deposition method (CVD method), a physical vapor deposition method represented by a sputtering method and an ion plating method (PVD method). Among these, as one kind of the coating by the PVD method,
There is a cover member represented by a (Ti, Al) compound film proposed in the mid 1980's. The coating of the (Ti, Al) compound is generally applied by a sputtering method using a target containing a Ti element and an Al element as an evaporation source. Such Ti element and A
Representative examples of targets disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Sho 62-56565, Hei 6-210502, and Hei 6-210
511 and JP-A-7-197235. Further, as a representative example of a target in which an intermetallic compound is dispersed, see JP-A-8-100.
No. 255 publication.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】Ti元素とAl元素と
を含有したターゲットについて開示されている先行技術
のうち、特開昭62−56565号公報,特開平6−2
10502号公報および特開平6−210511号公報
には、Ti−Al合金(Al:20%含有)のターゲッ
トについて開示されている。これらの先行技術に開示の
ターゲットは、Ti:Alが4:1の比率の合金である
ことから、合金的にターゲットの作製が困難であるこ
と、ターゲットを作製したとしても、これを蒸発源とし
て用いて被膜を被覆した場合に、被膜にマイクロパーテ
ィクルを発生しやすく、被膜の不均一性,低硬度性およ
び易剥離性の傾向を示し、短寿命になるという問題があ
る。また、特開平7−197235号公報には、AlX
Ti1-X具体的にはAl0.7Ti0.3ターゲットについて
開示されている。同公報に開示のターゲットは、Al元
素とTi元素との混合である場合には、ターゲットの作
製を除いて、上述と同様の問題を包含しており、さらに
AlとTiとの合金である場合には、ターゲットの作製
およびそのターゲットを用いた成膜時において、上述と
同様の問題を包含している。
Among the prior arts disclosed with respect to a target containing a Ti element and an Al element, JP-A-62-56565 and JP-A-6-2565.
Japanese Patent Application No. 10502 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-210511 disclose a target of a Ti-Al alloy (containing 20% of Al). The targets disclosed in these prior arts are alloys in which Ti: Al has a ratio of 4: 1. Therefore, it is difficult to produce a target in terms of alloy. Even if a target is produced, it is used as an evaporation source. When the film is used for coating, there is a problem that microparticles are liable to be generated in the film, the film tends to be non-uniform, low in hardness and easily peelable, and the life is short. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-197235 discloses that Al X
Ti 1-X Specifically, an Al 0.7 Ti 0.3 target is disclosed. When the target disclosed in the publication is a mixture of an Al element and a Ti element, the same problem as described above is included except for the production of the target. Includes the same problems as those described above when producing a target and forming a film using the target.

【0004】一方、金属間化合物の含有したターゲット
として開示されている特開平8−100255号公報に
は、Nb,V,Ti,Zr,Ni,PtおよびWからな
る合金成分の1種以上1〜20wt%と、残りAlと不
可避不純物からなる組成であって、平均粒径30μm以
下のAlと前記合金成分との金属間化合物が素地に分散
している薄膜トランジスタの薄膜形成用スパッタリング
ターゲット材について開示されている。同公報に開示の
ターゲットは、Alを主成分とする2種以上の金属元素
からなる合金であり、薄膜トランジスタ用薄膜を成膜す
るときにはすぐれた薄膜となるのに対し、非金属元素を
含有する化合物薄膜を成膜するときには、上述の先行技
術と同様に被膜にマイクロパーティクルを発生しやす
く、被膜の不均一性,低硬度性および易剥離性の傾向を
示し、短寿命になるという問題がある。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 8-100255, which discloses a target containing an intermetallic compound, discloses one or more alloy components of Nb, V, Ti, Zr, Ni, Pt and W. Disclosed is a sputtering target material for forming a thin film of a thin film transistor in which an intermetallic compound of Al having an average particle diameter of 30 μm or less and an alloy component having a composition of 20 wt%, the remaining Al and unavoidable impurities is dispersed in a base material. ing. The target disclosed in the publication is an alloy composed of two or more metal elements containing Al as a main component, and is excellent when a thin film for a thin film transistor is formed, whereas a compound containing a nonmetallic element is used. When a thin film is formed, there is a problem that microparticles are easily generated in the film as in the above-described prior art, and the film tends to be non-uniform, low in hardness and easily peelable, and has a short life.

【0005】本発明は、上述のような従来のターゲット
およびそのターゲットを用いた成膜方法における問題点
を解決したものであって、具体的には、チタンとアルミ
ニウムとの金属間化合物を30原子%以上均一分散含有
させたターゲットとし、このターゲットを用いて(T
i,Al)化合物の被膜を被覆する場合に、成膜時にお
けるターゲット組成成分の経時変化が生じ難く,被膜表
面のマイクロパーティクルを抑制できること,被膜硬さ
を高め得ること,被膜の結晶成長方向の調整が容易とな
ること,被膜の材質および厚さを均一化しやすいこと、
その結果、長寿命の被覆部材にすることが可能であるタ
ーゲットおよびそれを用いた硬質被覆部材の製造方法の
提供を目的とするものである。
The present invention has solved the above-mentioned problems in the conventional target and the film forming method using the target. Specifically, the present invention is directed to a method in which an intermetallic compound of titanium and aluminum is reduced to 30 atoms. % As a target uniformly dispersed and contained, and using this target (T
When a coating of an (i, Al) compound is applied, it is difficult for the composition of the target to change with time during the film formation, it is possible to suppress microparticles on the coating surface, it is possible to increase the hardness of the coating, Easy adjustment, uniformity of coating material and thickness,
As a result, it is an object of the present invention to provide a target capable of forming a long-life coating member and a method of manufacturing a hard coating member using the target.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、(Ti,
Al)化合物の被膜を作製するために用いられてきた従
来のターゲットは、Ti−Al合金、特にAl含有量の
少ない合金でなること、このターゲットを用いて作製さ
れた被膜は、マイクロパーティクルが発生しやすいこ
と、不均一な被膜になりやすいこと、低硬度の被膜にな
るという問題があることから、長年に亘り検討していた
ところ、詳細な理由は明確ではないが、チタンとアルミ
ニウルとの金属間化合物を30原子%以上含有させたタ
ーゲットを用いて作製された被膜は、上述のような問題
点の解決が可能であ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。
The present inventors have proposed (Ti,
A conventional target used for producing a film of an Al) compound is a Ti-Al alloy, particularly an alloy having a low Al content. The film produced using this target generates microparticles. It has been studied for many years because of the problems of easy coating, uneven coating, and low hardness coating. The film produced using the target containing the inter-compound at 30 atomic% or more has been found to be able to solve the above-mentioned problems, and has completed the present invention.

【0007】本発明のターゲットは、チタンとアルミニ
ウムとの金属間化合物が30原子%以上と、残部がチタ
ン元素とアルミニウム元素と不可避不純物とからなるこ
とを特徴とするものである。
[0007] The target of the present invention is characterized in that the intermetallic compound of titanium and aluminum is at least 30 atomic%, and the balance consists of titanium element, aluminum element and unavoidable impurities.

【0008】この本発明のターゲットにおける金属間化
合物は、具体的には、例えばチタンとアルミニウムとの
金属間化合物であるといわれているTi:Alの原子比
が1:1(TiAl金属間化合物)、3:1(Ti3
l金属間化合物)、1:3(TiA3金属間化合物)の
中の少なくとも1種からなる場合を挙げることができ
る。これらの金属間化合物のうち、Ti:Alの原子比
が1:1に近似したTiAl金属間化合物でなることが
安定したターゲットを作製でき得ること、このターゲッ
トを用いた成膜にはマイクロパーティクルの発生が抑制
されて被膜の特性がすぐれることから好ましく、特にT
i:Alの原子比率が50〜55:50〜45でなる金
属間化合物を多く含有させることが好ましいことであ
る。この金属間化合物は、ターゲット中に均一に分散し
ていることが好ましいことである。
Specifically, the intermetallic compound in the target of the present invention has a Ti: Al atomic ratio of 1: 1 (TiAl intermetallic compound), which is said to be, for example, an intermetallic compound of titanium and aluminum. 3: 1 (Ti 3 A
1 intermetallic compound) and 1: 3 (TiA 3 intermetallic compound). Among these intermetallic compounds, it is possible to produce a stable target to be made of a TiAl intermetallic compound in which the atomic ratio of Ti: Al is close to 1: 1. It is preferable because the generation is suppressed and the characteristics of the coating are excellent.
It is preferable to contain a large amount of an intermetallic compound having an atomic ratio of i: Al of 50 to 55:50 to 45. It is preferable that the intermetallic compound is uniformly dispersed in the target.

【0009】この本発明のターゲットの組成的な構成
は、上述の金属間化合物の他にTi金属とAl金属、T
i−Al合金またはTi−Al合金にTiおよび/また
はAlが混在した状態でなる場合、具体的には、例えば
TiAl金属間化合物+Ti金属および/またはAl金
属からなる第1構成の場合、TiAl金属間化合物+
(Ti−Al)合金からなる第2構成の場合、TiAl
金属間化合物+(Ti−Al)合金+Ti金属および/
またはAl金属からなる第3構成の場合を挙げることが
できる。このターゲットの組成において重要なことは、
ターゲット中に含有する金属間化合物の含有量、ターゲ
ット中に存在するTi元素とAl元素の比率、および上
述した金属間化合物中のTi元素とAl元素の比率であ
る。これらのうち、ターゲット中に存在するTi元素と
Al元素の原子比率は、Ti:Al=48〜75:52
〜25であると膜の特性を向上させることができること
から好ましいことである。
The composition of the target of the present invention is such that, in addition to the above-mentioned intermetallic compound, Ti metal and Al metal, T
In the case where Ti and / or Al are mixed in the i-Al alloy or the Ti-Al alloy, specifically, for example, in the case of the first configuration made of TiAl intermetallic compound + Ti metal and / or Al metal, TiAl metal Compound +
In the case of the second configuration made of (Ti-Al) alloy, TiAl
Intermetallic compound + (Ti-Al) alloy + Ti metal and / or
Alternatively, the case of the third configuration made of Al metal can be cited. What is important in the composition of this target is
The content of the intermetallic compound contained in the target, the ratio of the Ti element and the Al element present in the target, and the ratio of the Ti element and the Al element in the above-mentioned intermetallic compound. Among them, the atomic ratio of the Ti element and the Al element present in the target is Ti: Al = 48 to 75:52.
It is preferable that the ratio is from 25 to 25 since the characteristics of the film can be improved.

【0010】この本発明のターゲットは、従来から合金
の製造方法として知られている粉末冶金法における焼結
法、溶解鋳造法などにより作製することが可能である。
これらのうち、焼結法、特に反応焼結法,高温焼結法に
より作製すると緻密で均一な上述の条件を満たすような
ターゲットを作製することが容易となることから好まし
いことである。
The target of the present invention can be manufactured by a sintering method, a melting casting method, or the like in a powder metallurgy method conventionally known as an alloy manufacturing method.
Of these, sintering, in particular, reaction sintering or high-temperature sintering is preferable because it is easy to manufacture a dense and uniform target satisfying the above-mentioned conditions.

【0011】このターゲットは、ターゲットを作製する
ための出発原料に含有している不可避不純物とターゲッ
トを作製するときに混在してくる不純物がある。これら
の不純物としては、例えばC(炭素),Si,Mn,
V,Fe,Ni,N(窒素),Cr,O(酸素),B
(硼素)を挙げることができる。これらのうち、Si,
Fe,Bの中の1種以上がターゲット全体に対し、1原
子%以下に制限されていることが好ましいことである。
This target has unavoidable impurities contained in a starting material for producing the target and impurities which are mixed when producing the target. As these impurities, for example, C (carbon), Si, Mn,
V, Fe, Ni, N (nitrogen), Cr, O (oxygen), B
(Boron). Of these, Si,
It is preferable that at least one of Fe and B is limited to 1 atomic% or less based on the entire target.

【0012】この本発明のターゲットを用いて、各種の
物理蒸着法(PVD法)によりチタンとアルミニウムと
の窒化物,炭窒化物,窒酸化物,炭酸化物,炭窒酸化物
の中の1種の単層または2種以上の多層でなる硬質膜
を、金属材料,焼結合金,セラミックスの基材上に被覆
することができる。
Using the target of the present invention, one of a nitride, a carbonitride, a nitride oxide, a carbonate and a carbonitride of titanium and aluminum by various physical vapor deposition methods (PVD methods). A hard film consisting of a single layer or two or more layers can be coated on a base material of a metal material, a sintered alloy, or a ceramic.

【0013】この物理蒸着法のうち、本発明の硬質被覆
部材の製造方法は、基材の表面をボンバード処理する第
1工程と、ターゲットから蒸発させた被膜形成材料を該
基材の表面に導いて、チタンとアルミニウムとの窒化
物,炭窒化物,窒酸化物,炭酸化物,炭窒酸化物の中の
1種の単層または2種以上の多層からなる被膜を形成す
る第2工程とを含む物理蒸着法による被膜形成方法であ
って、該第2工程で用いる該ターゲットがチタンとアル
ミニウムとの金属間化合物を30原子%以上含有した金
属間化合物含有ターゲットであることを特徴とする方法
である。
[0013] Among the physical vapor deposition methods, the method for producing a hard coated member according to the present invention comprises a first step of bombarding the surface of a substrate, and introducing a film forming material evaporated from a target to the surface of the substrate. And forming a coating of a single layer or a multilayer of two or more of nitrides, carbonitrides, nitrides, carbonates and carbonitrides of titanium and aluminum. Wherein the target used in the second step is an intermetallic compound-containing target containing at least 30 atomic% of an intermetallic compound of titanium and aluminum. is there.

【0014】本発明の硬質被覆部材の製造方法において
用いる基材は、材質的には、特に制限されることがな
く、被膜を被覆するときに加熱する温度に耐えることが
できる材質、例えば金属部材,焼結合金またはセラミッ
クス焼結体ならば問題がなく、具体的には、例えばステ
ンレス鋼,耐熱合金,高速度鋼,ダイス鋼,Ti合金,
Al合金に代表される金属部材、超硬合金,サ−メッ
ト,粉末ハイスに代表される焼結合金、Al23系焼結
体,Si34系焼結体,サイアロン系焼結体,ZrO2
系焼結体に代表されるセラミックス焼結体を挙げること
ができる。これらのうち、切削用工具または耐摩耗用工
具として用いるときには、超硬合金,窒素含有TiC系
サ−メットもしくはセラミックス焼結体の基材が好まし
い。
The substrate used in the method for producing a hard-coated member of the present invention is not particularly limited in terms of material, and is a material capable of withstanding a heating temperature when coating the film, for example, a metal member. , Sintered alloys or sintered ceramics have no problem. Specifically, for example, stainless steel, heat-resistant alloy, high-speed steel, die steel, Ti alloy,
Metal members typified by Al alloys, cemented carbides, cermets, sintered alloys typified by powdered high-speed steel, Al 2 O 3 based sintered bodies, Si 3 N 4 based sintered bodies, sialon based sintered bodies , ZrO 2
Ceramic sintered bodies typified by system-based sintered bodies can be given. Among these, when used as a cutting tool or a wear-resistant tool, a substrate of a cemented carbide, a nitrogen-containing TiC-based cermet, or a ceramic sintered body is preferable.

【0015】これらの基材表面を洗浄および乾燥した
後、真空およびガス雰囲気調整が可能な物理蒸着装置用
の反応容器内に設置し、従来から行われているようなボ
ンバード処理を行うことができる。特に、このボンバー
ド処理は、10-3Torr以下の圧力の真空中で773
〜1273Kに昇温し、基材に負のバイアス電流を印加
して処理すると、上述のターゲットの有する効果をより
容易に引出し得ることから好ましいことである。
After cleaning and drying the surface of the substrate, the substrate is placed in a reaction vessel for a physical vapor deposition device capable of adjusting the vacuum and gas atmosphere, and a conventional bombarding process can be performed. . In particular, the bombardment treatment is 773 in the following pressure 10 -3 Torr vacuum
It is preferable to increase the temperature to 1273 K and apply a negative bias current to the base material so that the effect of the target can be more easily obtained.

【0016】ボンバード処理後、反応容器内に設置され
た基材表面に、上述のターゲットを蒸発源としてチタン
とアルミニウムとの窒化物,炭窒化物,窒酸化物,炭酸
化物,炭窒酸化物の中の1種の単層または2種以上の多
層からなる被膜を被覆させる第2工程を含む方法であ
る。特に、この第2工程における反応容器内の条件は、
減圧し、773〜1273Kの温度で、窒素ガスおよび
/または窒素供給のための窒素源ガスの流量を300S
CCM以上とし、基材に負のバイアス電流を印加して行
うことが好ましいことである。このときの窒素源ガスと
しては、反応または分解して窒素ガスとなるガスであれ
ばよく、具体的には、例えばアンモニア,アミン系物
質,シアン系物質を挙げることができる。また、第2工
程中における窒素源ガスの流量は、アークイオンプレー
ティング装置で用いる場合について具体的に例示する
と、アーク電流の1アンペア(A)当りに対する窒素源
ガス流量として調整することがより好ましく、その値が
2〜4SCCM/Aであることが好ましいことである
After the bombardment treatment, a nitride, carbonitride, nitride oxide, carbonate, or carbonitride of titanium and aluminum is deposited on the surface of the substrate placed in the reaction vessel using the above-mentioned target as an evaporation source. This is a method including a second step of coating a film composed of one kind of single layer or two or more kinds of multilayers. In particular, the conditions in the reaction vessel in the second step are as follows:
At a temperature of 773 to 1273 K, the flow rate of the nitrogen gas and / or the nitrogen source gas for supplying the nitrogen was set to 300 S
It is preferable to carry out the process by applying a negative bias current to the base material at a CCM or higher. The nitrogen source gas at this time may be any gas that reacts or decomposes into nitrogen gas, and specifically includes, for example, ammonia, amine-based materials, and cyan-based materials. Further, when the flow rate of the nitrogen source gas during the second step is specifically exemplified for use in an arc ion plating apparatus, it is more preferable to adjust the flow rate of the nitrogen source gas per ampere (A) of the arc current. , Whose value is preferably 2-4 SCCM / A.

【0017】この本発明の硬質被覆部材の製造方法にお
ける物理蒸着法は、イオンプレーティング法,スパッタ
リング法またはレーザ蒸着法として用いることも可能で
あるが、特にイオンプレーティング法が好ましく、イオ
ンプレーティング法の中でもアークイオンプレーティン
グ法で行うことが被膜の結晶面を配向することが容易で
あること、被膜の特性をより向上させ得ることから好ま
しいことである。
The physical vapor deposition method in the method for producing a hard coated member of the present invention can be used as an ion plating method, a sputtering method, or a laser vapor deposition method, but the ion plating method is particularly preferable. Of these methods, the arc ion plating method is preferable because the crystal plane of the coating can be easily oriented and the characteristics of the coating can be further improved.

【0018】[0018]

【作用】本発明のターゲットは、ターゲット中に均一に
含有している金属間化合物が成膜時における組成成分の
経時変化を抑制する作用をすること、異物であるマイク
ロパーティクルの発生を抑制させる作用をすること、被
膜の結晶面を配向させることを容易にするという作用を
しているものである。また、本発明の硬質被覆部材の製
造方法は、このターゲットの特徴を発揮しやすくしてい
ること、被膜中へのマイクロパーティクルの抑制、およ
び被膜の結晶面の配向を容易にしていること、その結果
得られる硬質被覆部材における(Ti,Al)化合物の
被膜が被膜硬さを高め、膜全体の破壊靭性値および耐摩
耗性を向上させる作用をし、かつ基材と被膜との界面近
傍に残留する応力を緩和する作用をし、特に超硬合金で
なる基材の場合には、被膜中への残留圧縮応力を高め
て、基材との密着性を高める作用をしているものであ
る。
According to the target of the present invention, the intermetallic compound uniformly contained in the target acts to suppress the temporal change of the composition during film formation, and the action to suppress the generation of microparticles as foreign matter. And facilitates orientation of the crystal plane of the coating. In addition, the method of manufacturing a hard coated member of the present invention facilitates the display of the characteristics of the target, suppresses microparticles in the coating, and facilitates the orientation of the crystal plane of the coating. The coating of the (Ti, Al) compound in the resulting hard coating member increases the coating hardness, acts to improve the fracture toughness and wear resistance of the entire coating, and remains near the interface between the base material and the coating. In particular, in the case of a substrate made of a cemented carbide, it acts to increase the residual compressive stress in the coating and enhance the adhesion to the substrate.

【0019】[0019]

【実施試験1】市販されているスポンジチタンと粒状ア
ルミニウムを原料として鋳造炉を用いて、アルゴン雰囲
気中、1473〜1573Kで溶解および鋳込んだ後、
研磨成形して本発明品1のターゲットを作製した。ま
た、市販されている平均粒径5μmのTi粉末と平均粒
径2μmのAl粉末を用いて、TiAl金属間化合物の
塊状物を作製した後、この塊状物を粉砕してから再度従
来の粉末冶金の工程である混合,成形,焼結(このとき
の焼結温度は、1373K)を経て本発明品2のターゲ
ットを作製した。
[Experimental Test 1] After melting and casting at 1473-1573K in an argon atmosphere using a commercially available sponge titanium and granular aluminum as raw materials in a casting furnace,
The target of the product 1 of the present invention was produced by polishing and molding. Also, after using a commercially available Ti powder having an average particle diameter of 5 μm and an Al powder having an average particle diameter of 2 μm, a lump of TiAl intermetallic compound is produced, and the lump is pulverized and then re-used in a conventional powder metallurgy. After the mixing, molding, and sintering (the sintering temperature at this time was 1373 K), the target of the product 2 of the present invention was produced.

【0020】比較として、TiAl金属間化合物の塊状
物の作製工程を省略し、直接1173Kで焼結した以外
は、本発明品2と同様に行って比較品1のターゲットを
作製した。また、市販のTi板とAl板とのクラッド材
により作製したターゲットを比較品2とした。
As a comparison, a target of a comparative product 1 was prepared in the same manner as the product 2 of the present invention, except that the step of preparing a lump of the TiAl intermetallic compound was omitted and sintering was directly performed at 1173K. In addition, a target made of a clad material of a commercially available Ti plate and an Al plate was used as Comparative Product 2.

【0021】こうして作製した本発明品1,2および比
較品1,2の硬さ(0.05kgf荷重でのビッカース
硬さ)およびターゲット中に含有している金属間化合物
を求めて表1に示した。金属間化合物は、X線回折によ
る回折線の強度比および格子定数から換算したものであ
る。
The hardness (Vickers hardness under a load of 0.05 kgf) of the inventive products 1 and 2 and the comparative products 1 and 2 thus produced and the intermetallic compounds contained in the target were determined and are shown in Table 1. Was. The intermetallic compound is calculated from the intensity ratio of diffraction lines obtained by X-ray diffraction and the lattice constant.

【0022】本発明品1,2および比較品1,2のター
ゲットをそれぞれ蒸発源として、市販されている形状S
NGA120408の超硬合金(JIS規格B4053
のK10相当材質)を基材とし、基材表面を有機溶剤で
洗浄した後、アーク放電プラズマPVD装置のチャンバ
ー内に設置した。このチャンバー内の初期条件を、温
度:600℃,圧力:1×10-4Torrの真空とし、
60分間保持した。次いで、圧力:1×10-3 Torr
の真空とし,アーク電流:60A,基材バイアス:−6
00Vとし、10分の保持時間によりボンバード処理を
施した。その後、圧力:20×10-3Torr,窒素流
量:380SCCM,アーク電流:100A,基材バイ
アス(V):−40(15分間保持)〜−100(1分
間保持)〜−200(1分間保持)〜−300(1分間
保持)〜−40(4分間保持)の条件で、それぞれのタ
ーゲット蒸発源を用いて、基材の表面に被膜を約4μm
厚さに被覆した。こうして得た被覆超硬合金の被膜の硬
さ,スクラッチ強度およびマイクロパーティクルを調べ
て、その結果を表1に併記した。
The products of the present invention 1, 2 and the comparative products 1, 2
Get S as an evaporation source, and a commercially available shape S
Cemented carbide of NGA120408 (JIS standard B4053
Base material) and the surface of the base material with an organic solvent
After cleaning, the chamber of the arc discharge plasma PVD device
It was set up inside. Initial conditions in this chamber are
Degree: 600 ° C, Pressure: 1 × 10-FourTorr vacuum,
Hold for 60 minutes. Then pressure: 1 × 10-3 Torr
Vacuum, arc current: 60 A, substrate bias: -6
00V and a bombard treatment with a holding time of 10 minutes
gave. Then, pressure: 20 × 10-3Torr, nitrogen flow
Amount: 380 SCCM, arc current: 100 A, base material
Ass (V): -40 (hold for 15 minutes) to -100 (1 minute)
Hold) to -200 (1 minute hold) to -300 (1 minute
Hold) to -40 (hold for 4 minutes).
Using a target evaporation source, apply a coating of about 4 μm on the surface of the substrate.
Coated to thickness. The hardness of the coated cemented carbide film thus obtained
Check the scratch strength and microparticles
Table 1 shows the results.

【0023】被膜の硬さ,スクラッチ強度およびマイク
ロパーティクルは、ビッカース硬度測定機,引っ掻き摩
耗試験機に相当する被膜剥離試験機および走査型電子顕
微鏡を用いて測定した。硬度は0.05kgfの荷重、
スクラッチ強度は被膜の耐剥離性として、被膜が剥離さ
れるまでの臨界剥離荷重を求め、マイクロパーティクル
は800倍の走査型電子顕微鏡における1視野当りの個
数を求めて、単位面積当りに換算した。このときのマイ
クロパーティクルは、800倍で確認可能な1μm以上
の大きさのものを対象とした。
The hardness, scratch strength and microparticles of the film were measured using a Vickers hardness tester, a film peeling tester corresponding to a scratch abrasion tester and a scanning electron microscope. Hardness is 0.05kgf load,
For the scratch strength, the critical peeling load until the film was peeled was determined as the peeling resistance of the film, and the number of microparticles per visual field in a scanning electron microscope with a magnification of 800 times was calculated and converted per unit area. The microparticles at this time were those having a size of 1 μm or more, which can be confirmed at 800 times.

【0024】[0024]

【表1】 [Table 1]

【0025】[0025]

【実施試験2】実施試験1の本発明品2のターゲットと
ほぼ同様に作製して、ターゲット中の金属間化合物含有
量を調整した本発明品3〜11および比較品3,4の各
ターゲットを得た。こうして得た本発明品3〜11およ
び比較品3,4の各ターゲットの組成成分を、蛍光X線
分析装置,X線回折装置により測定して、その結果を表
2に示した。
[Test 2] The targets of Inventions 3 to 11 and Comparatives 3 and 4 were prepared in substantially the same manner as the target of Product 2 of the present invention in Experiment 1, and the content of the intermetallic compound in the target was adjusted. Obtained. The composition components of each of the targets of the present invention products 3 to 11 and comparative products 3 and 4 thus obtained were measured with a fluorescent X-ray analyzer and an X-ray diffractometer, and the results are shown in Table 2.

【0026】表2に示した本発明品3〜11および比較
品3,4の各ターゲットを用いて、実施試験1とほぼ同
様にして、基材表面に被膜を被覆した被覆超硬合金を得
た。こうして得た被覆超硬合金の被膜の硬さ,スクラッ
チ強度およびマイクロパーティクルを、実施試験1と同
様にして測定し、その結果を表3に示した。
Using each of the targets of the present invention products 3 to 11 and comparative products 3 and 4 shown in Table 2, a coated cemented carbide having a coating on the substrate surface was obtained in substantially the same manner as in the test 1. Was. The hardness, scratch strength, and microparticles of the coating of the coated cemented carbide thus obtained were measured in the same manner as in the test 1, and the results are shown in Table 3.

【0027】次に、本発明品3〜11および比較品3,
4を用いて得た被覆超硬合金について、以下の旋削試験
を行い、そのときの寿命までの切削時間を求めて表3に
併記した。旋削試験条件は、被削材:S48C(HB2
05〜223)、切削速度150m/min、送り:
0.3mm/rev、切込み:1.5mm、チップ形
状:SNGA120408,乾式切削試験により行い、
被膜の剥離,チッピングまたは平均逃げ面摩耗幅が0.
1mmに達したときを寿命とし、寿命までの切削時間を
求めた。
Next, products 3 to 11 of the present invention and comparative products 3,
The following turning test was performed on the coated cemented carbide obtained using No. 4 and the cutting time up to the life at that time was determined and also shown in Table 3. The turning test conditions were as follows: Work material: S48C (HB2
05-223), cutting speed 150m / min, feed:
0.3 mm / rev, depth of cut: 1.5 mm, chip shape: SNGA120408, performed by dry cutting test,
The peeling, chipping or average flank wear width of the coating is 0.
The life was defined as 1 mm, and the cutting time until the life was calculated.

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明のターゲットは、(Ti,Al)
化合物の被膜を被覆するために用いられてきた従来のタ
ーゲットに対比して、成膜時における組成成分の経時変
化を抑制する効果が高いこと、被膜に発生するマイクロ
パーティクルを抑制する効果が高いこと、被覆された被
膜が高硬度,高靭性,耐摩耗性を有しているというすぐ
れた効果を有している。また、本発明の硬質被覆部材の
製造方法は、被膜の結晶面の配向性が容易であること、
被膜厚さおよび被膜材質のバラツキが少なく均一になる
ことと上述のターゲットの効果が相乗されて、得られる
硬質被覆部材を切削工具として用いた場合に低速切削領
域から高速切削領域に至るまで広い領域で長寿命を達成
できるという優れた効果があること、従来の製造方法に
対比して、特にフライス用切削工具,エンドミルおよび
ドリルとしての回転切削工具として長寿命が期待される
ものである。
The target of the present invention is (Ti, Al)
Compared to conventional targets that have been used for coating compound films, the effect of suppressing the temporal change of the composition during film formation is high, and the effect of suppressing microparticles generated in the film is high. It has an excellent effect that the coated film has high hardness, high toughness and wear resistance. Further, the method for producing a hard coated member of the present invention is such that the orientation of the crystal plane of the coating is easy,
The effect of the target described above is synergistic with the uniformity of the thickness of the coating film and the variation of the coating material being small, and when the obtained hard coated member is used as a cutting tool, a wide area from a low speed cutting area to a high speed cutting area. And a long life is expected especially as a rotary cutting tool as a cutting tool for milling, an end mill and a drill as compared with the conventional manufacturing method.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 チタンとアルミニウムとの金属間化合物
が30原子%以上と、残部がチタン元素とアルミニウム
元素と不可避不純物とからなることを特徴とする金属間
化合物含有ターゲット。
1. A target containing an intermetallic compound, characterized in that the intermetallic compound of titanium and aluminum is at least 30 atomic% and the balance consists of titanium element, aluminum element and unavoidable impurities.
【請求項2】 上記金属間化合物は、Ti元素対Al元
素の原子比率が、50〜55:50〜45であることを
特徴とする請求項1記載の金属間化合物含有ターゲッ
ト。
2. The target containing an intermetallic compound according to claim 1, wherein the intermetallic compound has an atomic ratio of Ti element to Al element of 50 to 55:50 to 45.
【請求項3】 上記ターゲットは、該ターゲット全体に
含有するTi元素対Al元素の原子比率が、48〜7
5:52〜25であることを特徴とする請求項1または
2記載の金属間化合物含有ターゲット。
3. The target has an atomic ratio of Ti element to Al element contained in the entire target of 48 to 7;
The intermetallic compound-containing target according to claim 1 or 2, wherein the ratio is 5:52 to 25.
【請求項4】 上記不可避不純物は、Si,Fe,Bの
中の1種以上が上記金属間化合物ターゲット全体に対し
て1原子%以下に制限されていることを特徴とする請求
項1,2または3記載の金属間化合物含有ターゲット。
4. The unavoidable impurity according to claim 1, wherein at least one of Si, Fe, and B is limited to 1 atomic% or less based on the entire intermetallic compound target. Or the intermetallic compound-containing target according to 3.
【請求項5】 上記ターゲットは、粉末冶金法により焼
結された焼結合金であることを特徴とする請求項1,
2,3または4記載の金属間化合物含有ターゲット。
5. The method according to claim 1, wherein the target is a sintered alloy sintered by a powder metallurgy method.
5. The target containing an intermetallic compound according to 2, 3, or 4.
【請求項6】 基材の表面をボンバード処理する第1工
程と、ターゲットから蒸発させた被膜形成材料を該基材
の表面に導いて、チタンとアルミニウムとの窒化物,炭
窒化物,窒酸化物,炭酸化物,炭窒酸化物の中の1種の
単層または2種以上の多層からなる被膜を形成する第2
工程とを含む物理蒸着法による被膜形成方法において、
該第2工程で用いる該ターゲットは、チタンとアルミニ
ウムとの金属間化合物を30原子%以上含有した金属間
化合物含有ターゲットであることを特徴とする硬質被覆
部材の製造方法。
6. A first step of bombarding a surface of a base material, and introducing a film-forming material evaporated from a target to the surface of the base material to form a nitride, carbonitride, and oxynitride of titanium and aluminum. To form a coating consisting of one single layer or two or more layers of materials, carbonates and carbonitrides
In the method of forming a film by physical vapor deposition including a step,
The method for producing a hard coated member, wherein the target used in the second step is an intermetallic compound-containing target containing 30 atomic% or more of an intermetallic compound of titanium and aluminum.
【請求項7】 上記ボンバード処理は、10-3Torr
以下の圧力でなる真空中、773〜1273Kの温度、
基材に負のバイアス電流を印加して処理されることを特
徴とする請求項5記載の硬質被覆部材の製造方法。
7. The bombardment treatment is performed at 10 −3 Torr.
In a vacuum having the following pressure, a temperature of 773 to 1273K,
6. The method according to claim 5, wherein the substrate is treated by applying a negative bias current to the substrate.
【請求項8】 上記金属間化合物は、Ti元素対Al元
素の原子比率が、50〜55:50〜45であることを
特徴とする請求項5または6記載の硬質被覆部材の製造
方法。
8. The method according to claim 5, wherein the intermetallic compound has an atomic ratio of Ti element to Al element of 50 to 55:50 to 45.
【請求項9】 上記ターゲットは、該ターゲット全体に
対するTi元素対Al元素の原子比率が、48〜75:
52〜25であることを特徴とする請求項5,6または
7記載の硬質被覆部材の製造方法。
9. The target according to claim 1, wherein an atomic ratio of Ti element to Al element with respect to the whole target is 48 to 75:
The method for producing a hard-coated member according to claim 5, wherein the number is 52 to 25.
【請求項10】 上記第2工程は、減圧中、773〜1
273Kの温度、窒素ガスおよび/または窒素供給のた
めの窒素源ガスの流量を300SCCM以上とし、基材
に負のバイアス電流を印加して行われることを特徴とす
る請求項5,6,7または8記載の硬質被覆部材の製造
方法。
10. The method according to claim 10, wherein the second step is performed under reduced pressure.
The method according to claim 5, wherein the temperature is 273K, the flow rate of the nitrogen gas and / or the nitrogen source gas for supplying nitrogen is 300 SCCM or more, and the step is performed by applying a negative bias current to the substrate. 9. The method for producing a hard coated member according to item 8.
【請求項11】 上記物理蒸着法は、アークイオンプレ
ーティング法であることを特徴とする5,6,7,8ま
たは9記載の硬質被覆部材の製造方法。
11. The method according to claim 5, wherein the physical vapor deposition method is an arc ion plating method.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6824601B2 (en) 2000-12-28 2004-11-30 Kobe Steel, Ltd. Hard film for cutting tools, cutting tool coated with hard film, process for forming hard film, and target used to form hard film
EP1722003A1 (en) * 2005-05-12 2006-11-15 Fette GmbH Alloy target for PVD-process, method for producing said alloy target and PVD-proces using said alloy target
JP2011179123A (en) * 2011-04-04 2011-09-15 Toshiba Corp SPUTTERING TARGET, Ti-Al-N FILM USING THE SAME, AND METHOD OF MANUFACTURING ELECTRONIC COMPONENT USING THE SAME
JP2012072496A (en) * 2000-04-20 2012-04-12 Toshiba Corp Sputter target
JP2016069700A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 Jx金属株式会社 Ti-Al alloy sputtering target

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072496A (en) * 2000-04-20 2012-04-12 Toshiba Corp Sputter target
US6824601B2 (en) 2000-12-28 2004-11-30 Kobe Steel, Ltd. Hard film for cutting tools, cutting tool coated with hard film, process for forming hard film, and target used to form hard film
US6919288B2 (en) 2000-12-28 2005-07-19 Kobe Steel, Ltd. Hard film for cutting tools, cutting tool coated with hard film, process for forming hard film, and target used to form hard film
US7186324B2 (en) 2000-12-28 2007-03-06 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho Hard film cutting tools, cutting tool coated with hard film, process for forming hard film and target used to form hard film
EP1722003A1 (en) * 2005-05-12 2006-11-15 Fette GmbH Alloy target for PVD-process, method for producing said alloy target and PVD-proces using said alloy target
JP2011179123A (en) * 2011-04-04 2011-09-15 Toshiba Corp SPUTTERING TARGET, Ti-Al-N FILM USING THE SAME, AND METHOD OF MANUFACTURING ELECTRONIC COMPONENT USING THE SAME
JP2016069700A (en) * 2014-09-30 2016-05-09 Jx金属株式会社 Ti-Al alloy sputtering target
TWI675116B (en) * 2014-09-30 2019-10-21 日商Jx日鑛日石金屬股份有限公司 Ti-Al alloy sputtering target

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