JPS58136765A - 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 - Google Patents
切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材Info
- Publication number
- JPS58136765A JPS58136765A JP1815882A JP1815882A JPS58136765A JP S58136765 A JPS58136765 A JP S58136765A JP 1815882 A JP1815882 A JP 1815882A JP 1815882 A JP1815882 A JP 1815882A JP S58136765 A JPS58136765 A JP S58136765A
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- Japan
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、高温耐摩耗性にすぐれた表面硬質層を有し
、特に切削工具および耐摩耗工具用として使用するのに
適した表面被覆超硬質合金部材に関するものである。
、特に切削工具および耐摩耗工具用として使用するのに
適した表面被覆超硬質合金部材に関するものである。
従来、一般に硬質層が、主として元素周期律表の４ａ、
５ａ、および６ａ族の金属の炭化物、窒化物、および炭
窒化物のうちの１種または２種以上からなシ、かつ結合
相が、主として鉄族金属のうちの１種または２種以上、
あるいは鉄族金属のうちの１種または２種以上と、クロ
ム族金属およびＡＱのうちの１種または２種以上からな
る超硬質合金基体の表面に各種材質の表面硬質層を被覆
してなる表面被覆超硬質合金部材が、切削工具や耐摩耗
工具として使用されていることはよく知られるどころで
あるっ しかしながら、これら従来表面被覆超硬質合金部材にお
いては、表面硬質層が十分満足する高温耐摩耗性を備え
たものでないために、必ずしも満足な工具寿命を示さな
いのが現状である。
５ａ、および６ａ族の金属の炭化物、窒化物、および炭
窒化物のうちの１種または２種以上からなシ、かつ結合
相が、主として鉄族金属のうちの１種または２種以上、
あるいは鉄族金属のうちの１種または２種以上と、クロ
ム族金属およびＡＱのうちの１種または２種以上からな
る超硬質合金基体の表面に各種材質の表面硬質層を被覆
してなる表面被覆超硬質合金部材が、切削工具や耐摩耗
工具として使用されていることはよく知られるどころで
あるっ しかしながら、これら従来表面被覆超硬質合金部材にお
いては、表面硬質層が十分満足する高温耐摩耗性を備え
たものでないために、必ずしも満足な工具寿命を示さな
いのが現状である。
そこで、最近、高温耐摩耗性（高温硬さ）にすぐれた炭
化けい素（以下Ｓ ］、 Ｃで示す）を表面硬質層とし
て使用する試みもなされたが、このＳｉＣ層はすぐれた
高温耐摩耗性をもつ反面、脆く、かつ上記超硬質合金基
体に対する密着性の劣るものであり、さらに化学蒸着法
を使用して前記基体表面にＳｉＣ層を形成するに際して
は、Ｓｉが前記基体内に拡散し、鉄族金属と結合して脆
い化合物を形成することから前記基体の靭性が劣化し、
したがってこれを実用に供した場合、欠損や剥離を生じ
、長期に亘る使用は期待できないものであった。
化けい素（以下Ｓ ］、 Ｃで示す）を表面硬質層とし
て使用する試みもなされたが、このＳｉＣ層はすぐれた
高温耐摩耗性をもつ反面、脆く、かつ上記超硬質合金基
体に対する密着性の劣るものであり、さらに化学蒸着法
を使用して前記基体表面にＳｉＣ層を形成するに際して
は、Ｓｉが前記基体内に拡散し、鉄族金属と結合して脆
い化合物を形成することから前記基体の靭性が劣化し、
したがってこれを実用に供した場合、欠損や剥離を生じ
、長期に亘る使用は期待できないものであった。
しかして、本発明者等は、上述のような観点か１
ら、高温耐摩耗性にすぐれたＳｉＣ層を、上記超硬質合
金基体の表面に、密着性よく、かつ靭性も保持した状態
で形成すべく研究を行なった結果、前記基体表面にＳｉ
Ｃ層を形成するに先だって、まず表面硬質層全体に靭性
な付与する目的で、Ｔ１の炭化物、窒化物、および酸化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種の単
層または２１１１”ＪＪ上の複層からなる平均層厚：１
５〜１５μｍの硬質層を形成し、ついで前記硬質層の」
二部層を０５〜５μｍの平均層厚で８１拡散層とし、こ
の状態でＳｉＣ層を形成すると、この１４１０層は１）
１１記Ｓ１拡散層ときわめて強固に密着することから、
この結果の表面被覆超硬質合金部材はすぐれた高温耐摩
耗性と靭性とを兼ね備えたものとなシ、したがって、こ
れを切削工具や耐摩耗工具として使用した場合にはきわ
めて長期に亘ってすぐれた切削および耐摩耗性能を発揮
するという知見を得たのである。
金基体の表面に、密着性よく、かつ靭性も保持した状態
で形成すべく研究を行なった結果、前記基体表面にＳｉ
Ｃ層を形成するに先だって、まず表面硬質層全体に靭性
な付与する目的で、Ｔ１の炭化物、窒化物、および酸化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種の単
層または２１１１”ＪＪ上の複層からなる平均層厚：１
５〜１５μｍの硬質層を形成し、ついで前記硬質層の」
二部層を０５〜５μｍの平均層厚で８１拡散層とし、こ
の状態でＳｉＣ層を形成すると、この１４１０層は１）
１１記Ｓ１拡散層ときわめて強固に密着することから、
この結果の表面被覆超硬質合金部材はすぐれた高温耐摩
耗性と靭性とを兼ね備えたものとなシ、したがって、こ
れを切削工具や耐摩耗工具として使用した場合にはきわ
めて長期に亘ってすぐれた切削および耐摩耗性能を発揮
するという知見を得たのである。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであっ
て、硬質相が、主として元素周期律表の４ａ、５ａ、
および６ａ族の金属の炭化物、窒化物。
て、硬質相が、主として元素周期律表の４ａ、５ａ、
および６ａ族の金属の炭化物、窒化物。
および炭窒化物のうちの１種または２種以上で構成され
、結合相が、主として鉄族金属のうちの１種または２種
以上、あるいは鉄族金属のうちの１種または２種以上と
、クロム族金属およびＡＡのうちの１種または２種以上
で構成された超硬質合金基体の表面に、Ｔｉの炭化物、
窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上の固溶
体のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる平
均層厚：コ〜１０μｍの内層と、前記内層に８１が拡散
したものからなる平均層厚、０５〜５μｍの８１拡散中
間層と、ＳｉＣからなる平均層厚：１〜１０μｍの外層
とで構成された表面硬質層を形成してなる切削工具およ
び耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材に特徴を有する
ものである。
、結合相が、主として鉄族金属のうちの１種または２種
以上、あるいは鉄族金属のうちの１種または２種以上と
、クロム族金属およびＡＡのうちの１種または２種以上
で構成された超硬質合金基体の表面に、Ｔｉの炭化物、
窒化物、および酸化物、並びにこれらの２種以上の固溶
体のうちの１種の単層または２種以上の複層からなる平
均層厚：コ〜１０μｍの内層と、前記内層に８１が拡散
したものからなる平均層厚、０５〜５μｍの８１拡散中
間層と、ＳｉＣからなる平均層厚：１〜１０μｍの外層
とで構成された表面硬質層を形成してなる切削工具およ
び耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材に特徴を有する
ものである。
つぎに、この発明の表面硬質層を構成する内層。
Ｓ１拡散中間層、および外層の平均層厚を上記の通りに
限定した理由を説明する。
限定した理由を説明する。
（ａ） 内層
内層は表面硬質層全体に靭性を付与し、かつこれを基体
表面に強固に密着させる作用をもつが、その平均層厚が
１μｍ未満では前記作用に所望の効果を得ることができ
ず、一方１０μｍを越えた平均層厚にしても前記作用に
より一層の改善効果５− は現われないことから、その平均層厚を１〜］０μｍと
定めた。
表面に強固に密着させる作用をもつが、その平均層厚が
１μｍ未満では前記作用に所望の効果を得ることができ
ず、一方１０μｍを越えた平均層厚にしても前記作用に
より一層の改善効果５− は現われないことから、その平均層厚を１〜］０μｍと
定めた。
（ｂ） Ｓｉ拡散中間層
Ｓ１拡散中間層には、外層としてのＳｉＣ層と強固に結
合する作用があるが、その平均層厚が０５μｍ未満では
外層との間に所望の強固な密着力を確保することができ
ず、一方ｌＯμｍを越えた平均層厚にすると、表面被覆
層全体に脆化傾向が現われるようになることから、その
平均層厚を０．５〜５μｍと定めた。
合する作用があるが、その平均層厚が０５μｍ未満では
外層との間に所望の強固な密着力を確保することができ
ず、一方ｌＯμｍを越えた平均層厚にすると、表面被覆
層全体に脆化傾向が現われるようになることから、その
平均層厚を０．５〜５μｍと定めた。
（Ｃ） 外層
外層としてのＳｉＣ層はきわめてすぐれた高温耐摩耗性
をもつが、その平均層厚が１μｍ未満では所望の高温耐
摩耗性を確保することができず、一方ｌＯμｍを越えた
平均層厚にすると、表面被覆層の靭性がそこなわれるよ
うになって、実用に際して欠けや剥離現象が現われるよ
うになることから、その平均層厚を１〜ｌＯμｍと定め
た。
をもつが、その平均層厚が１μｍ未満では所望の高温耐
摩耗性を確保することができず、一方ｌＯμｍを越えた
平均層厚にすると、表面被覆層の靭性がそこなわれるよ
うになって、実用に際して欠けや剥離現象が現われるよ
うになることから、その平均層厚を１〜ｌＯμｍと定め
た。
つぎに、この発明の表面被覆超硬質合金部材を実施例に
より具体的に説明する。
より具体的に説明する。
６−
実施例 １
超硬質合金基体として、それぞれ第１表に示される成分
組成をもち、かつＪＩＳ・５ＮＰ４３２に規定する形状
をもった切削チップを用意し、これら切削チップの表面
に、化学蒸着法を用いて、同じく第１表に示される条件
にて内層、 Ｓｉ拡散中間層、および外層からなる表面
硬質層を形成することによって本発明被覆切削チップ１
〜８をそれぞれ製造した。この結果得られた本発明被覆
切削チップ１〜８の表面硬質層を構成する内層、 Ｓｉ
拡散中間層、および外層の平均層厚を第２表に表面硬さ
くビッカース硬さ）と共に示した。
組成をもち、かつＪＩＳ・５ＮＰ４３２に規定する形状
をもった切削チップを用意し、これら切削チップの表面
に、化学蒸着法を用いて、同じく第１表に示される条件
にて内層、 Ｓｉ拡散中間層、および外層からなる表面
硬質層を形成することによって本発明被覆切削チップ１
〜８をそれぞれ製造した。この結果得られた本発明被覆
切削チップ１〜８の表面硬質層を構成する内層、 Ｓｉ
拡散中間層、および外層の平均層厚を第２表に表面硬さ
くビッカース硬さ）と共に示した。
ついで、上記本発明被覆切削チップ１〜８を用いて、被
削拐：鋳鉄（１’ｉ″Ｃ２５）、切削速度二ＢＯｍ／ｍ
、送り： ０．２５ ｍｍ／ ｒｅｖ、、切込み１１．
５ｍｍの条件で切削試験を行ない、逃げ面摩耗が０．３
龍に到るまでの切削時間を測定し、この測定結果を第２
表に示した。
削拐：鋳鉄（１’ｉ″Ｃ２５）、切削速度二ＢＯｍ／ｍ
、送り： ０．２５ ｍｍ／ ｒｅｖ、、切込み１１．
５ｍｍの条件で切削試験を行ない、逃げ面摩耗が０．３
龍に到るまでの切削時間を測定し、この測定結果を第２
表に示した。
第２表に示される結果から、本発明被覆切削チップ１〜
８は、いずれもきわめて長い切削寿命を示し、市販の表
面硬質層を有する超硬質合金切削チップが、同一の条件
で通常３０分以下の切削寿命しか示さないのに対して、
本発明被覆切削チップの６０〜９０分間の切削寿命はき
わめてすぐれた値であることが明らかである。
８は、いずれもきわめて長い切削寿命を示し、市販の表
面硬質層を有する超硬質合金切削チップが、同一の条件
で通常３０分以下の切削寿命しか示さないのに対して、
本発明被覆切削チップの６０〜９０分間の切削寿命はき
わめてすぐれた値であることが明らかである。
実施例 ２
実施例１におけると同様に超硬質合金基体として、それ
ぞれ第３表に示される成分組成をもち、かつＪＩＳ−８
ＮＰ４３２に規定する形状をもった切削テップを用意し
、これら切削チップの表面に、化学蒸着法を用いて、同
じく第３表に示される条件にて内層＋ ８１拡散中間層
、および外層からなる表面硬質を形成することによって
本発明被覆切削チップ９〜１３をそれぞれ製造した。こ
の結果得られた本発明被覆切削チップ９〜１３の表面硬
質層を構成する内層、 Ｓｉ拡散中間層、および外層の
平均層厚を第４表に表面硬さくビッカース硬さ）と共に
示した。
ぞれ第３表に示される成分組成をもち、かつＪＩＳ−８
ＮＰ４３２に規定する形状をもった切削テップを用意し
、これら切削チップの表面に、化学蒸着法を用いて、同
じく第３表に示される条件にて内層＋ ８１拡散中間層
、および外層からなる表面硬質を形成することによって
本発明被覆切削チップ９〜１３をそれぞれ製造した。こ
の結果得られた本発明被覆切削チップ９〜１３の表面硬
質層を構成する内層、 Ｓｉ拡散中間層、および外層の
平均層厚を第４表に表面硬さくビッカース硬さ）と共に
示した。
ついで、上記の本発明被覆切削チップ９〜１３について
、被削材：ＡＡ（Ｊ工５ＩＩＯ○）、切削速１０− ９ − 度： １００ ｍ１ｍ１ｎ、送り：Ｏ，，１，ｍｍ ／
ｒｅ’／’ ＋切込み：０．５ ｍｌｌ ＋ 切削時間
：３０分の条件で切削試験を行ない、被剛材表面の表面
粗さを観察したところ、いずれの場合も被削材はきれい
な被削面を小し、Ａｇ、切削における耐溶着性はすぐれ
たものであった。
、被削材：ＡＡ（Ｊ工５ＩＩＯ○）、切削速１０− ９ − 度： １００ ｍ１ｍ１ｎ、送り：Ｏ，，１，ｍｍ ／
ｒｅ’／’ ＋切込み：０．５ ｍｌｌ ＋ 切削時間
：３０分の条件で切削試験を行ない、被剛材表面の表面
粗さを観察したところ、いずれの場合も被削材はきれい
な被削面を小し、Ａｇ、切削における耐溶着性はすぐれ
たものであった。
第 ４ 表
なお、上記実施例では切削工具として用いた場合につい
て述べたが、線引ダイスや軸受などの耐摩耗工具として
用いた場合にも同様にすぐれた耐摩耗性を示すことは勿
論である。
て述べたが、線引ダイスや軸受などの耐摩耗工具として
用いた場合にも同様にすぐれた耐摩耗性を示すことは勿
論である。
１２−
１１−
上述のように、この発明の表面被覆超硬質合金部拐は、
外層としての高温耐摩耗性にすぐれたＳｉＣ層が８１拡
散中間層および内層を介して基体表面に強固に密着した
表面硬質層を有しているので、これを切削工具や耐摩耗
工具として使用した場合にすぐれた高温耐摩耗性を発揮
し、著しく長期に亘る実用が可能となるなどの工業上有
用な効果がもたらされるのである。
外層としての高温耐摩耗性にすぐれたＳｉＣ層が８１拡
散中間層および内層を介して基体表面に強固に密着した
表面硬質層を有しているので、これを切削工具や耐摩耗
工具として使用した場合にすぐれた高温耐摩耗性を発揮
し、著しく長期に亘る実用が可能となるなどの工業上有
用な効果がもたらされるのである。
出願人 三菱金属株式会社
代理人 富 ［Ｉ］ 和 夫
１３−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 硬質相が、主として元素周期律表の４．ａ、５ａ。 および６ａ族の金属の炭化物、窒化物、および炭窒化物
のうちの１種または２種以上で構成され、結合相が、主
として鉄族金属のうちの１種または２種以上、あるいは
鉄族金属のうちの１種または２種以上と、クロム族金属
およびＭのうちの１種または２種以上で構成された超硬
質合金基体の表面に、Ｔｉの炭化物、窒化物、および酸
化物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの１種の
単層または２種以上の複層からなる平均層厚、１〜１０
μｍの内層と、前記内層に８１が拡散したものからなる
平均層厚：０５〜５μｍの８１拡散中間層と、炭化けい
素からなる平均層厚 ］〜１０μｍの外層とで構成され
た表面硬質層を形成してなる切削工具および耐摩耗工具
用表面被覆超硬質合金部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1815882A JPS58136765A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1815882A JPS58136765A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58136765A true JPS58136765A (ja) | 1983-08-13 |
| JPS6136071B2 JPS6136071B2 (ja) | 1986-08-16 |
Family
ID=11963799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1815882A Granted JPS58136765A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58136765A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141406A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | Fuji Die Kk | 皮剥ダイス |
| CN109338195A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-15 | 湖南工业大学 | 一种高耐磨型钻具用硬质合金及其制备方法 |
-
1982
- 1982-02-09 JP JP1815882A patent/JPS58136765A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141406A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | Fuji Die Kk | 皮剥ダイス |
| CN109338195A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-15 | 湖南工业大学 | 一种高耐磨型钻具用硬质合金及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6136071B2 (ja) | 1986-08-16 |
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