JPS5867860A - 被覆超硬合金およびその製造法 - Google Patents
被覆超硬合金およびその製造法Info
- Publication number
- JPS5867860A JPS5867860A JP16689181A JP16689181A JPS5867860A JP S5867860 A JPS5867860 A JP S5867860A JP 16689181 A JP16689181 A JP 16689181A JP 16689181 A JP16689181 A JP 16689181A JP S5867860 A JPS5867860 A JP S5867860A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cemented carbide
- solid solution
- coated
- type solid
- tin
- Prior art date
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- Pending
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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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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】
本発明は被覆超硬合金部品に関するものである。
超硬合金にＴｉＮ硬質皮膜を被覆した被覆超硬合金は耐
摩耗性、耐溶着性、耐化学反応性にすぐれ広く実用に供
されている。しかし基体と皮膜の接着強度はまだ十分と
はいえず仕上は用に用いられないとか、カッター用には
供せられないなど実用面からは制限も多い。この接層強
度は基体−皮膜物質の物理的・化学的な接合のみならず
、切削時には熱膨張の相違も影響を及ぼす。このため今
日まで種々の界面強度改善案が研究されている。たとえ
ば、基体は従来の超硬合金とはやや組成の異なつたもの
すなわちＣｏ金属の含有量を低減して化学的な接着強度
を増加したり、あるいはＮｂＣ含有量を増加させて基体
とＴｉＮの熱膨張率を近づける、あるいは基体−ＴｉＮ
間にＴｉＣ層を設ける等の方法が用いられている。
摩耗性、耐溶着性、耐化学反応性にすぐれ広く実用に供
されている。しかし基体と皮膜の接着強度はまだ十分と
はいえず仕上は用に用いられないとか、カッター用には
供せられないなど実用面からは制限も多い。この接層強
度は基体−皮膜物質の物理的・化学的な接合のみならず
、切削時には熱膨張の相違も影響を及ぼす。このため今
日まで種々の界面強度改善案が研究されている。たとえ
ば、基体は従来の超硬合金とはやや組成の異なつたもの
すなわちＣｏ金属の含有量を低減して化学的な接着強度
を増加したり、あるいはＮｂＣ含有量を増加させて基体
とＴｉＮの熱膨張率を近づける、あるいは基体−ＴｉＮ
間にＴｉＣ層を設ける等の方法が用いられている。
しかしこれらの方法は十分な効果を得ていないのが実状
である。その理由は基体中のＣｏは靭性上の観点からあ
る量以下に低減できないこと、あるいはＴｉＮの下層に
ＴｉＣ層を設けると処理工程が煩雑になるに加えて基体
表面直下に脱炭相であるイータ相が生じ脆化の原因とな
るなどのためである。
である。その理由は基体中のＣｏは靭性上の観点からあ
る量以下に低減できないこと、あるいはＴｉＮの下層に
ＴｉＣ層を設けると処理工程が煩雑になるに加えて基体
表面直下に脱炭相であるイータ相が生じ脆化の原因とな
るなどのためである。
本発明は上記従来技術の欠点を改良し、超硬母材と皮膜
の接着強度を改善し、熱衝撃性、機械的靭性に優れる新
規な被覆超硬合金を提供することを目的とする。
の接着強度を改善し、熱衝撃性、機械的靭性に優れる新
規な被覆超硬合金を提供することを目的とする。
本発明の特徴は超硬基体表面にＣｏがほとんど存在せず
かつＢ−１型固溶炭化物相が富化された基体を用いその
表面に直接ＴｉＮを被覆する点にある。
かつＢ−１型固溶炭化物相が富化された基体を用いその
表面に直接ＴｉＮを被覆する点にある。
Ｂ−１型固溶体は周期律表の４ａ、５ａおよび６ａ族の
金属の炭化物および窒化物のうちの１種または２種以上
からなるＮａＣｌ型結晶構造化合物である。このような
基体を得る方法はすでに特開昭５５−１５４５６１号公
報等で公知のごとく、焼結雰囲気中のＮ２分圧を調整す
ることによって可能である。すなわち該超硬部材のＢ−
１型固溶体の平衡Ｎ２分圧よりも焼結雰囲気のＮ２分圧
を大きくすることによりＢ−１型固溶体と結合相とのぬ
れ性の関係から表面上にはほとんどＣｏは存在しなくな
り、かつＢ−１型固溶体がほぼ完全に表面をおおってし
まう。
金属の炭化物および窒化物のうちの１種または２種以上
からなるＮａＣｌ型結晶構造化合物である。このような
基体を得る方法はすでに特開昭５５−１５４５６１号公
報等で公知のごとく、焼結雰囲気中のＮ２分圧を調整す
ることによって可能である。すなわち該超硬部材のＢ−
１型固溶体の平衡Ｎ２分圧よりも焼結雰囲気のＮ２分圧
を大きくすることによりＢ−１型固溶体と結合相とのぬ
れ性の関係から表面上にはほとんどＣｏは存在しなくな
り、かつＢ−１型固溶体がほぼ完全に表面をおおってし
まう。
本発明の特徴はこのＢ−１型固溶体が表面に富化された
基体にＴｉＮを被覆することにありＡｌ２Ｏ３またはＺ
ｒＯ２を直接被覆することを特徴とする特開昭５５−１
５４５６１号公報記載の発明と明らかに相違するすぐれ
た点である。
基体にＴｉＮを被覆することにありＡｌ２Ｏ３またはＺ
ｒＯ２を直接被覆することを特徴とする特開昭５５−１
５４５６１号公報記載の発明と明らかに相違するすぐれ
た点である。
まず従来のＴｉＮ被覆超硬合金とくらべて本発明がすぐ
れる理由は、第１に基体表面に富化されたＢ−１型固溶
体はＮが外部より拡散して炭窒化物となっており皮膜と
の接着強度が著しく向上すること。
れる理由は、第１に基体表面に富化されたＢ−１型固溶
体はＮが外部より拡散して炭窒化物となっており皮膜と
の接着強度が著しく向上すること。
第２にＢ−１型固溶体とＴｉＮ皮膜の熱膨張率の差は基
体とＴｉＮ皮膜の熱膨張率よりも小さいため切削中の皮
膜のはく離が少ない。第３に基体−皮膜界面にＣｏが存
在しないために界面強度が上昇すると共に基体から皮膜
へのＣｏの拡散がないために皮膜の耐摩耗性が著しく向
上する等の理由に因る。
体とＴｉＮ皮膜の熱膨張率よりも小さいため切削中の皮
膜のはく離が少ない。第３に基体−皮膜界面にＣｏが存
在しないために界面強度が上昇すると共に基体から皮膜
へのＣｏの拡散がないために皮膜の耐摩耗性が著しく向
上する等の理由に因る。
次に表面にＢ−１型固溶体を富化した基体に直接Ａｌ２
Ｏ３を被覆する場合と比較するとＡｌ２Ｏ３被覆ではＢ
−１型固溶体中のＷとＡｌ２Ｏ３が化学反応をおこし非
常に脆いＷの酸化物が界面に生じることがたしかめられ
界面強度が劣化する。一方ＴｉＮ被覆ではＴｉＮがＢ−
１型固溶体の構成要素であるため脆化反応相は生じない
。この点が先に引用した特開昭５５−１５４５６１号公
報記載の発明からは容易に推考できない技術的事項であ
る。
Ｏ３を被覆する場合と比較するとＡｌ２Ｏ３被覆ではＢ
−１型固溶体中のＷとＡｌ２Ｏ３が化学反応をおこし非
常に脆いＷの酸化物が界面に生じることがたしかめられ
界面強度が劣化する。一方ＴｉＮ被覆ではＴｉＮがＢ−
１型固溶体の構成要素であるため脆化反応相は生じない
。この点が先に引用した特開昭５５−１５４５６１号公
報記載の発明からは容易に推考できない技術的事項であ
る。
ここで基体表面近傍のＢ−１型固溶体の量が少くとも４
０容量％とした理由は４０％未満では化学的被覆処理を
行うとイータ相が発生するおそれがあり、かつ基体と皮
膜の熱膨張差が十分に縮まらず切削時のはく離強度が向
上しない。また基体表面近傍のＣｏ量を超硬合金内部に
おけるＣｏ含有量の２０％以下とした理由は２０％を越
えると皮膜との接着強度が劣化し、かつ皮膜の耐摩耗性
が減ずる。次に表面近傍を「少なくとも１μ」と規定し
た理由はそれ以下ではイータ相、切削時のはく離等が生
じるためである。
０容量％とした理由は４０％未満では化学的被覆処理を
行うとイータ相が発生するおそれがあり、かつ基体と皮
膜の熱膨張差が十分に縮まらず切削時のはく離強度が向
上しない。また基体表面近傍のＣｏ量を超硬合金内部に
おけるＣｏ含有量の２０％以下とした理由は２０％を越
えると皮膜との接着強度が劣化し、かつ皮膜の耐摩耗性
が減ずる。次に表面近傍を「少なくとも１μ」と規定し
た理由はそれ以下ではイータ相、切削時のはく離等が生
じるためである。
尚、基体表面にＢ−１型固溶体を富化するにあたり、Ｎ
２分圧を１〜７００Ｔｏｒｒとした理由は１Ｔｏｒｒ未
満ではその効果が十分でなく７００Ｔｏｒｒを越えた場
合は表面の粗度が悪くなり、ＴｉＮ被覆超硬部材として
は適さない。また温度を１２００℃〜１６００℃に限定
した理由は１６００℃を越える温度下では基体の炭化物
が粒成長し実用に供しないこと、および１２００℃未満
の温度ではＮ２ガスの効果が十分でないことによる。
２分圧を１〜７００Ｔｏｒｒとした理由は１Ｔｏｒｒ未
満ではその効果が十分でなく７００Ｔｏｒｒを越えた場
合は表面の粗度が悪くなり、ＴｉＮ被覆超硬部材として
は適さない。また温度を１２００℃〜１６００℃に限定
した理由は１６００℃を越える温度下では基体の炭化物
が粒成長し実用に供しないこと、および１２００℃未満
の温度ではＮ２ガスの効果が十分でないことによる。
実施例１
７２ＷＣ−１０ＴｉＣ−１０ＴａＣ−８Ｃｏなる組成に
粉末を配合し真空中１４００℃で１時間焼結を行ない、
その後Ｎ２ガスを５Ｔｏｒｒ導入しそのまま冷却し、超
硬合金基体（Ａ）を作製した。同時に比較材としてＮ２
ガスを導入しない基体（Ｂ）を作製した。次にこの基体
上にＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２ガスを用いて化学蒸着処理
を行ないＴｉＮを６μｍの厚さに被覆した。
粉末を配合し真空中１４００℃で１時間焼結を行ない、
その後Ｎ２ガスを５Ｔｏｒｒ導入しそのまま冷却し、超
硬合金基体（Ａ）を作製した。同時に比較材としてＮ２
ガスを導入しない基体（Ｂ）を作製した。次にこの基体
上にＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２ガスを用いて化学蒸着処理
を行ないＴｉＮを６μｍの厚さに被覆した。
これら２種を以下の切削条件、即ち
被削材 ＳＣＭ３
切削速度 ２５０ｍ／ｍｉｎ
送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み １．５ｍｍ
水溶性切削油使用
にて切削テストを行なった。
比較品のＢチップは被覆膜がはく離して１５分間しか切
削できなかったのに対し、本発明のＡチツプは３０分間
の切削でもはく離は発生せず良好な摩耗形態を示した。
削できなかったのに対し、本発明のＡチツプは３０分間
の切削でもはく離は発生せず良好な摩耗形態を示した。
実施例２
７９ＷＣ−３ＴｉＣ−３ＴｉＮ−４ＴａＣ−２ＮｂＣ−
９Ｃｏなる組成に粉末を配合し真空中１４００℃で１時
間焼結を行ない、ひき続きＮ２ガスを１００Ｔｏｏｒ導
入し炉中冷却した超硬合金基体（Ｃ）を作製した。同時
に比較材としてＮ２ガスを導入しない基体（Ｄ）を作製
した。次にこの基体上にＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２ガスを
用いて化学蒸着処理を行ないＴｉＮを６μｍの厚さに被
覆した。
９Ｃｏなる組成に粉末を配合し真空中１４００℃で１時
間焼結を行ない、ひき続きＮ２ガスを１００Ｔｏｏｒ導
入し炉中冷却した超硬合金基体（Ｃ）を作製した。同時
に比較材としてＮ２ガスを導入しない基体（Ｄ）を作製
した。次にこの基体上にＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２ガスを
用いて化学蒸着処理を行ないＴｉＮを６μｍの厚さに被
覆した。
これら２種を以下の断続切削条件、即ち切削速度 ２０
０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 被削材 ＳＣＭ３ １．０ｍｍの溝付き にて切削を行なった。
０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．４ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 被削材 ＳＣＭ３ １．０ｍｍの溝付き にて切削を行なった。
比較品の（Ｄ）チップは１０回の衝撃で欠損したが、本
発明の（Ｃ）は７００回の衝撃でも欠損にいたらなかっ
た。
発明の（Ｃ）は７００回の衝撃でも欠損にいたらなかっ
た。
このように表面のＣｏを減少させ、かつ表面にＢ−１型
固溶体を富化した超硬合金基体上にＴｉＮ被覆すること
により基体と皮膜の界面強度を向上させ熱衝撃、機械的
衝撃に富む被覆超硬合金を得ることができる。
固溶体を富化した超硬合金基体上にＴｉＮ被覆すること
により基体と皮膜の界面強度を向上させ熱衝撃、機械的
衝撃に富む被覆超硬合金を得ることができる。
代理人 田中 寿徳
手続補正書（自発）
ＩＩ叫１１５７ｔ ５．１２ ”
１１１・許庁Ｊ＜ｉ”−’ ｌＩつ
６ｃｕ＋１°′）？°ｆ４゛被稜超硬被合超硬合金の製
造法浦 １１ を −Ｊ−；’、 ｈｒ・ 杓
・５０８・ ｌ１１’ｌ’：傘属性式会月代 ノ
イ 古 河 ！Ｉ！ｉ’ リ
Ｉｔ、 −）え代 川１ 人 居 １す１−４じ：を都丁−代田ト丸（ハ内２１’ｌ
１１番２号浦” ” ”” ′Ｎ、！Ａｈ＊’Ｊ ｒ
８．ｔ’を軸）Ｒ（’ｌ ＊＠ｉ ｊ オＪ： ’ＣＦ
「発明の詳細な説明」の檎 補正の内容 ■ 明細書の「特許請求の範聞」の掴の記載を次の通り
訂正する。
造法浦 １１ を −Ｊ−；’、 ｈｒ・ 杓
・５０８・ ｌ１１’ｌ’：傘属性式会月代 ノ
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Ｉｔ、 −）え代 川１ 人 居 １す１−４じ：を都丁−代田ト丸（ハ内２１’ｌ
１１番２号浦” ” ”” ′Ｎ、！Ａｈ＊’Ｊ ｒ
８．ｔ’を軸）Ｒ（’ｌ ＊＠ｉ ｊ オＪ： ’ＣＦ
「発明の詳細な説明」の檎 補正の内容 ■ 明細書の「特許請求の範聞」の掴の記載を次の通り
訂正する。
「ｈｗａとＢ−１型固浴体とを硬質相とし、これを鉄族
金属で結合したん硬合金にＴｉＮを被覆した被覆超硬合
金において、被覆膜と接する超硬合金の表面から少くと
も１μの深さの部分におけるＯｏ含有量が前記超硬合金
の内部におりる００含有徴とする被覆超硬合金。
金属で結合したん硬合金にＴｉＮを被覆した被覆超硬合
金において、被覆膜と接する超硬合金の表面から少くと
も１μの深さの部分におけるＯｏ含有量が前記超硬合金
の内部におりる００含有徴とする被覆超硬合金。
２−ＷＯとＢ−１型固溶体を硬質相とし、これを鉄族金
桐で結合した超硬合金部品の表面にＴｉ１Ｊの被覆膜を
施すにあたり、予め前記超硬合金部品をＮ、の分圧が１
〜７００ Ｔｏｒｒの雰囲気中１２００Ｃ〜１６００Ｃ
で１ｏ分〜５時間保持することを特徴とする被覆超硬合
金の製造法。」 ｌ 明細書の「発明の詳細な説明」の楠の記載を次のと
おり訂正する。
桐で結合した超硬合金部品の表面にＴｉ１Ｊの被覆膜を
施すにあたり、予め前記超硬合金部品をＮ、の分圧が１
〜７００ Ｔｏｒｒの雰囲気中１２００Ｃ〜１６００Ｃ
で１ｏ分〜５時間保持することを特徴とする被覆超硬合
金の製造法。」 ｌ 明細書の「発明の詳細な説明」の楠の記載を次のと
おり訂正する。
（１） 明細書第５頁第６行の「向上しない。」の後
に「また、８０％未満とした理由はＢ−１型固浴体が本
質的にもろく８０％以上では欠損しやすくなるためであ
る。」を挿入する。
に「また、８０％未満とした理由はＢ−１型固浴体が本
質的にもろく８０％以上では欠損しやすくなるためであ
る。」を挿入する。
（２） 明細誉同頁第７行の「２０」を「４０」に訂
正する。
正する。
（３） 同書同頁第８行の「２０％」を「４０％」に
訂正する。
訂正する。
（４） 同書第６頁第７行の「作製した。」の後に下
記文を挿入する。
記文を挿入する。
記
「表面の各相の容′ｋｋ％は下表の通りであった。
第 １ 表
記
「基体表面の各相の容ｉ１％は下表の通りであった０
第 ２ 表
」
以 上
Claims (1)
- １．ＷＣとＢ−１型固溶体とを硬質相とし、これを鉄族
金属で結合した超硬合金にＴｉＮを被覆した被覆超硬合
金において、被覆膜と按する超硬合金の表面から少くと
も１μの深さの部分におけるＣｏ含有量が前記超硬合金
の内部におけるＣｏ含有量の２０％以下であり、かつＢ
−１固溶体が４０容量％以上含まれていることを特徴と
する被覆超硬合金。 ２、ＷＣとＢ−１型固溶体を硬質相とし、これを鉄族金
属で結合した超硬合金部品の表面にＴｉＮの被覆膜を施
すにあたり、予め前期超硬合金部品をＮ２の分圧が１〜
７００Ｔｏｒｒの雰囲気中１２００℃〜１６００℃で１
０分〜５時間保持することを特徴とする被覆超硬合金の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16689181A JPS5867860A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 被覆超硬合金およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16689181A JPS5867860A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 被覆超硬合金およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5867860A true JPS5867860A (ja) | 1983-04-22 |
Family
ID=15839535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16689181A Pending JPS5867860A (ja) | 1981-10-19 | 1981-10-19 | 被覆超硬合金およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5867860A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154562A (en) * | 1979-05-18 | 1980-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered hard alloy part for base material of surface-covered tool material and their manufacture |
-
1981
- 1981-10-19 JP JP16689181A patent/JPS5867860A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55154562A (en) * | 1979-05-18 | 1980-12-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Sintered hard alloy part for base material of surface-covered tool material and their manufacture |
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