JPS58217479A - 多重被覆材料およびその製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硬質物質を被覆した材料、特に耐摩耗性、耐欠
損性に有効な多重被覆の施された拐Ｆ４およびその製造
法に関−リ′る。

ＷＣＣ超超硬合金ＴｉＣ基サーすッ［・、およびＴｉＮ
基サーメットに硬質物質を被覆して耐摩耗性を向上させ
ることが従来より行なわれてさた。

しかし耐摩耗性といっても、摩耗は、フランク部にみら
れるアブレノシブ摩耗、クレータ一部にみられる被削材
との化学反応に基づく摩耗、および境界摩耗でみられる
主として酸化摩耗の３つの摩耗に大別され、アブレノシ
ブな摩耗には硬さの高いもの、クレータ−摩耗には化学
的安定性が人さいもの、境界摩耗には熱伝導性の高いも
のなどが有効であることが知られている。

このため従来から、炭化物、窒化物等の単一層を被覆す
るかわりに、 ■内層と外層の２層、あるいは内層、中間層、外層の３
層にそれぞれ異なるｔｑ買をもった硬質物質を被覆ず乞
方法。

■異な一フだ性質を有する２・〜３種の硬質物質の固溶
物質、例えば炭窒化物を被覆する方法等が耐摩耗性の改
善方法として取られてさた。

しかし、上記■の場合には当然のことながら、例えば、
外層はフランク部での耐摩耗性は良好だがクレータ一部
の耐摩耗性が劣化する、等の現象が生じるため、飛躍的
な耐摩耗性向上は望めない。

また、熱膨張率の異なる異種物質をかなりの厚みに被覆
するために、熱の変動に弱く切削時に欠損しやすい、と
いう欠点はまぬがれ（２い。

また上記■の場合には、一般に異種硬質物質の固溶体は
、硬質物質の（れぞれの特長が助長されるよりはむしろ
欠点が助長される傾向がある、という問題点がある。

従って上記■または■の方法は、共に有効な改善方法で
あるとはいえなかった。

本発明は上記従来技術の欠点を改良し、耐［Ｖ耗耐欠損
性に優れた新規なコーフイング工具を提供ツることを目
的とする。

本発明はＷ　Ｃ超超硬合金、−Ｉ−ｉＣ基１ノーメノト
、またはＴｉＮ基サーすノ１−の表面に、ＴｉＣおよび
ＴｉＢ　　よりなる被覆層が、ψ層の厚さ　１μｍ以下
、好ましくは０．５μｍ”未満で合計２・〜１５μ１１
の厚さにＴｉ　’Ｃ，Ｔ、ｉ　Ｂ２　を交互に少くとも
６層以上、望ましくは２０層以上多重被覆したことを特
徴とするものである。

本発明による材料は、単層の厚さが１μｍ以下、好まし
くは０．５μｍ未満であるので、熱膨服係数の大きいＴ
ｉＣの欠点をカバーすることが可能となり、究極的に被
覆材料層間の歪が均一に分散して応力集中を排除し、耐
熱衝撃性を高めることができる。また、ＴｉＢ２は硬さ
が高くかつ熱伝導性に優れるため、耐フランク摩耗性の
みならず耐境界摩耗性をも著しく改善するが、一方Ｔ　
＋’　８２は鉄系合金との親和性が大きいため、鋼、鋳
鉄等を切削した場合クレータ−摩耗の進行が早い傾向に
ある。しかし本発明においては、薄層を多重被覆してい
るので、この欠点は回避できる。

また、本発明において被覆層を重ねる順序はｆＪＪ材、
　Ｔｉ　Ｃ，−ｒｉ　１３２　　、　ｌ’ｉ　Ｃ，１−
ｉ　Ｂ２．　・−＝＝でもよく、母１ｊ、　ＴＩ　［３
、’ｌ’ｌ　ｃ、　　丁Ｉ　８２１ｒＩＣ・・・・・・
の順序の何れでも良い。

本発明による製造方法、特に被覆層の形成７ｊ法は、化
学気相蒸着法において従来からｒｒｃｑ）ｃＶ［）被覆
に用いられている−１−　ｉ　、　Ｉ−Ｉ　Ｊ３よびＣ
を含んだガス、例えハＴ　ｉ　Ｃ１４、ｌ−１１３ヨＵ
　ＣＬｌの混合ガスど１−１．ト１およσＢを含んだガ
ス、例エバＴｉ　ＣＩ４　　、　Ｉ−１ｔｊＪ：ヒＢｃ
１３　　ノ混合）Ｊ　スを交ｎに間欠的に導入づ゛るこ
とて簡潔かつ有効に多重被覆膜形成が可能となる。

さらに従来にり知られているように、化学蒸着法を用い
る場合、ＴｉＣ被膜形成温度は約１０２５℃、１　ｉ　
Ｂ２　被膜形成温度は９２０℃と低い。したかってＴｉ
Ｃ？＆覆から丁＋　８２　　被覆へ、あるいは逆にＴｉ
Ｂ２　被覆からＴｉ　Ｃ’ｌ／ｉ覆へと切替えるときに
被覆温度を変更する必要があり１．このときに被覆粒子
の異状成長゛が生じることが避けられず、被膜の性質が
劣・化する原因となっている。

ところが本願発明者らは、ガスを間欠的に混入した場合
には、気相からの析出粒子の核生成頻度は多くなるが成
長速度は遅くなることを見出し、これに基づいて本発明
を完成した。従っ【、本発明においＣは、ガスを間欠的
に混入さＵることが望ましく、これにより−「ｉ　Ｂ２
　　を被覆する温度をＴｉＣと同一の温度に選んでも、
微細な粒子を得ることができるという優れた効果が得ら
れる。このＳ０電磁場をかけてプラズマ状態として活性
化蒸看を行なうことももらろん可能である。

また、本発明において、多重被覆層は少な（とも８層以
上、望ましくは２０層以上が良い。８層未満ては前述し
た多重被覆の効果が十分発揮できない。また各単層の厚
みは、被覆材料層間の歪を均一に分散させるために、１
μｍ以下好ましくは０．５μＩ以下が良い。これは、１
μｍを越えると耐欠損性が劣化するためである。

実施例１ Ｗ　Ｃ−６％Ｃｏ超硬合金上にＴｉ　Ｃ，Ｔ！　Ｂ２被
膜を交互に各層０．７μｍ１合計６μｍの被膜を被覆し
た。このチップを試料Ａとする。

同時に比較材として、上記超硬合金上に下層に１’ｉｃ
、土層にＴｉＢ２　　を（れぞれ３μｍずつ合計６μｍ
の膜厚を右する被膜を被覆した。このデツプを試わＩＢ
どηる。これら２種の試料を以１・の切削条件、叩ら、 被剛材　　　５ＣＮ３ 切削速ｇ　　　２００ｍ／ｍｉｎ 送　　　リ　　　　　　　　０．３ｍｍ／　ｒｅｖ切り
込み　　２ｍｍ にて切削７ストを行なった。比較量のＢチップは１０分
で境界部の摩耗が進行し寿命に至ったのに対し、本発明
によるＡチップは３；１分間の切削でも良好な切削性能
を示した。

実施例２ Ｗ　Ｃ−ｓ％ＴｉＣ−８％Ｔａ（＞６％ＣＯ超硬合金上
にＴｔＢ２．ＴＩＣ被膜を各層０，０５　／ｉｌ１合ｉ
ｔ’ｔ　ａμｍの被ａを被覆した。このチップを試料Ｃ
とする。同時に比較材として同じ超硬合金１に下層にＴ
　ｉ・Ｂ２．上層にＴｉＣ＠（れぞれ３μｍ５μｍ　１
金目　８μｍの膜厚を右する被膜を被覆した。このチッ
プを試料りとする。

次にこれら２種の試料を以下の断続切削条件、即ち 切削速１０　　　２００Ｍ　ｍ　ｉ　ｎ送　　　リ　　
　　　　　　　　０．４ｍ＋＋＋７’ｒｅｖ切り込み　
　　１．５ｍｍ 被削材　　　　Ｓ　ＣＭ　３ １０ｍｍ幅の溝付き に（切削アストを行なつＩζ。比較材のＤチップは２５
回の衝撃て欠損したが、本発明のＣは４００回のｍｉ　
”Ｊ　’Ｃ−も欠損に至らなかった。

以上詳述した如く、本発明によれば、ＴｉＣ１ＴｉＢ２
　の薄い被膜を交互に多重被覆することにより、耐摩耗
性、耐衝撃性に富む被覆超硬合金を得ることができるの
で（の工業上の効果は大である。

手続補正書（方競） 昭和５７年１１′許願第　９８２８０　　　シＪ−補１
１′、をする者 帽１との１ｌｉｌｌ＃、　　特許出願人　−住　　所　
　東京都千代ｕ１区丸の内；ｊ−目１番２号名　４１　
　　制ａ　　１．１　＋’／、金属株式会社代ノ５者河
野　典夫 代　　　岬　　　　人 二 １、Ｉ：　　　所　　　東３ｉ都千代［［１区丸の内分
１１４１番２シン補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＷＣＣ超超硬合金ＴｉＣ基サーすツ１〜、または１
   −ＩＮ基サすメットの表面に、１−ＩＣＪ５Ｊ、び−ｒ
   ｒｓ２　よりなる被覆層が、単層の厚さ１μｍ以−ドで
   あって、合計２−１５μｍの厚さに交互に少くとも８層
   以上多重被覆されてなることを特徴とする多重被覆材料
   。 ２、上記単層の厚さが０．５μｍ以下であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の多重被覆材料。 ３、上記被覆層が２０層以上であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項または第２項記゛載の多重被覆材料
   。 ４、ＷＣＣ超超硬合金ＴｉＣ基−リーメツ１−１または
   ＴｉＮ基サーすッ］・を基体として装入しである炉内に
   、Ｔｉ　、ＨおよびＣを含んだガスとＴＩ。 ＨおよびＢを含んだガスを、交互に間欠的に導入し、化
   学蒸・着払にてＴｉＣとＴ　ｉ　Ｂ２　を交互にかつ多
   層被覆することを特徴とする多重被覆材料の製造法。