JPS5873764A - 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
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- JPS5873764A JPS5873764A JP17333181A JP17333181A JPS5873764A JP S5873764 A JPS5873764 A JP S5873764A JP 17333181 A JP17333181 A JP 17333181A JP 17333181 A JP17333181 A JP 17333181A JP S5873764 A JPS5873764 A JP S5873764A
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Classifications
-
- 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/40—Oxides
- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
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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。
超硬合金に硬質皮膜を被憧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**強度はまだT分とはいえ
ず、仕上げ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。この接着強度は
基体−皮験竺質の物理的・化学的な接合のみならず、切
削時には熱膨張の相違も彰響を及ぼす。また特に表面被
覆法として化学蒸着法を用いた場合は皮膜直下の基体に
イータ相と称する脱炭相が組じ、界面強度を低下させる
ことになる。このため今aまで櫨々の界面強度改善案が
研究されている。たとえに、2基体は従来の超硬合金と
はやや組成の異なったもの、すなわちOo金金属含有量
を低減して化学的な接着強度を増加したり、あるいはM
l)O含有量を増加させて基体と皮膜の熱膨張率を近づ
けるなどの試みがなされている。また、イータ相の発生
に関しては、例えに浸炭処理と称し被覆処理の前にOH
a+11、の混合ガス等により基体表面よりOを拡散さ
せイータ相の発生を防止する方法が用いられる。
、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**強度はまだT分とはいえ
ず、仕上げ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。この接着強度は
基体−皮験竺質の物理的・化学的な接合のみならず、切
削時には熱膨張の相違も彰響を及ぼす。また特に表面被
覆法として化学蒸着法を用いた場合は皮膜直下の基体に
イータ相と称する脱炭相が組じ、界面強度を低下させる
ことになる。このため今aまで櫨々の界面強度改善案が
研究されている。たとえに、2基体は従来の超硬合金と
はやや組成の異なったもの、すなわちOo金金属含有量
を低減して化学的な接着強度を増加したり、あるいはM
l)O含有量を増加させて基体と皮膜の熱膨張率を近づ
けるなどの試みがなされている。また、イータ相の発生
に関しては、例えに浸炭処理と称し被覆処理の前にOH
a+11、の混合ガス等により基体表面よりOを拡散さ
せイータ相の発生を防止する方法が用いられる。
しかし、これらの方法は十分な効果を得ていないのが実
情である。その理由は基体中の00は靭性上の観点から
1あるf1鬼下に低減できないこと、あるいは浸炭処理
の場合、処理時間が2〜4時間と長いことに加え基体の
含有aiiにより0の浸炭量を調整する必要があるが実
際上はむずかしい等のためである。
情である。その理由は基体中の00は靭性上の観点から
1あるf1鬼下に低減できないこと、あるいは浸炭処理
の場合、処理時間が2〜4時間と長いことに加え基体の
含有aiiにより0の浸炭量を調整する必要があるが実
際上はむずかしい等のためである。
本発明は上記従来技袷の欠点を改良し、超硬母材と皮膜
の接着強度を改善し、熱衝撃性、機械的靭性にすぐれる
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、機械的靭性にすぐれる
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00がほとんど存在せ
ず、かつB−1型固浴炭イε物相が、富化された基体を
用いその表面に下層にFifO、上層に賄Osを被覆す
る点にある。B−1型固溶体は周期律表の4&5aおよ
び6a族の金属の炭化物および菫化物のうちの1種また
は2t!以上がらな岑:・11aOj型結晶構造化合物
である。このような基体1″を櫓る方法はすでに特FI
NE 55−154561で公知の如く、焼結雰囲気中
の1分圧を―整することによって可能である。
ず、かつB−1型固浴炭イε物相が、富化された基体を
用いその表面に下層にFifO、上層に賄Osを被覆す
る点にある。B−1型固溶体は周期律表の4&5aおよ
び6a族の金属の炭化物および菫化物のうちの1種また
は2t!以上がらな岑:・11aOj型結晶構造化合物
である。このような基体1″を櫓る方法はすでに特FI
NE 55−154561で公知の如く、焼結雰囲気中
の1分圧を―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−1m固溶体の平衡N1分圧よ
りも焼結雰囲気のN3分圧を大きくすることによりB−
151固溶体と績金相とのぬれ性の関係から表面上には
はとんど00は存在しなくなりかつ1−1型固溶体かは
は完全に表面をおおってしまう◇、本発明の重要な点は
このB−1型固溶体が表面に富化された基体に下層にH
fa、上層にAtomを被覆する点で、これがAt5O
Iまたはzro@を直接被櫨することを持重とした先述
の特−1fi 5+5−154561と区別されるべき
すぐれた点である。
りも焼結雰囲気のN3分圧を大きくすることによりB−
151固溶体と績金相とのぬれ性の関係から表面上には
はとんど00は存在しなくなりかつ1−1型固溶体かは
は完全に表面をおおってしまう◇、本発明の重要な点は
このB−1型固溶体が表面に富化された基体に下層にH
fa、上層にAtomを被覆する点で、これがAt5O
Iまたはzro@を直接被櫨することを持重とした先述
の特−1fi 5+5−154561と区別されるべき
すぐれた点である。
まず従来の、炭化物被覆超硬合金とくらべて本発明がす
ぐれる理由は、第1に化学蒸着処理を行なった場合嶋脆
化相であるイータ相が生じないことにある◎蛸覆処理の
初期段階では基体から被層表面0が拡−す仝ため、従来
の炭化物被覆超硬合金では、イiり相の□発生はさけら
れない。ところが□、・′] 本発明では基体表1″1.面にB−1型固溶体が富化さ
れており、n−xm固溶体は0の結合比率の巾が大きい
ためB−4相中のOが皮膜へ拡散しても脱炭相であるイ
ータ相は発生しない。Al2に!I−XI(固溶体と炭
化物皮膜の熱膨張率の差は基体と炭化物皮膜の熱膨張率
よりも小さいため切削中の皮膜の剥離が少ない。第3に
基体−皮膜界面にOo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OOの拡散がないために
皮膜の耐摩耗性が著した向上する。
ぐれる理由は、第1に化学蒸着処理を行なった場合嶋脆
化相であるイータ相が生じないことにある◎蛸覆処理の
初期段階では基体から被層表面0が拡−す仝ため、従来
の炭化物被覆超硬合金では、イiり相の□発生はさけら
れない。ところが□、・′] 本発明では基体表1″1.面にB−1型固溶体が富化さ
れており、n−xm固溶体は0の結合比率の巾が大きい
ためB−4相中のOが皮膜へ拡散しても脱炭相であるイ
ータ相は発生しない。Al2に!I−XI(固溶体と炭
化物皮膜の熱膨張率の差は基体と炭化物皮膜の熱膨張率
よりも小さいため切削中の皮膜の剥離が少ない。第3に
基体−皮膜界面にOo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OOの拡散がないために
皮膜の耐摩耗性が著した向上する。
次に表面にB−1型固溶体を富化した基体に直fil
At5Osを被着する場合と比−較するとAj103被
曹ではs−1型固溶体中のWとAl40 m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かた
しかめられ界i10強度が劣化する。一方下層G1:H
fOを被覆した場合では脆化反応相は生じない。この点
で先に引用した特翔昭55−154561と区別、せら
れるべきである。
At5Osを被着する場合と比−較するとAj103被
曹ではs−1型固溶体中のWとAl40 m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かた
しかめられ界i10強度が劣化する。一方下層G1:H
fOを被覆した場合では脆化反応相は生じない。この点
で先に引用した特翔昭55−154561と区別、せら
れるべきである。
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2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剥鳩強度が向上
しない。また基体表面近傍のOo量を十分内部における
Oo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す
る。次に表面近傍を「少くとも1μ」と規定した理由は
それ以下ではイータ相の切削時の剥離が生じるためであ
る。
0容量2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剥鳩強度が向上
しない。また基体表面近傍のOo量を十分内部における
Oo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す
る。次に表面近傍を「少くとも1μ」と規定した理由は
それ以下ではイータ相の切削時の剥離が生じるためであ
る。
なお基体表面に1−11Ji固溶体を富化するにあたり
N3分圧を1〜’700Torrとした理由はl To
rr未満ではその効果が十分でな(’700Torrを
越えた場合は表面の粗度が悪くなり、被筒超硬部材とし
ては適さない。また温度を1!00 CN1600 C
に限定した理由は、1600c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1go
oC未満の温度ではN、ガスの効果が十分でないことに
よる。
N3分圧を1〜’700Torrとした理由はl To
rr未満ではその効果が十分でな(’700Torrを
越えた場合は表面の粗度が悪くなり、被筒超硬部材とし
ては適さない。また温度を1!00 CN1600 C
に限定した理由は、1600c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1go
oC未満の温度ではN、ガスの効果が十分でないことに
よる。
実施例1
ワJi!WO−10TiO−ICfhO−80ciなる
組成に粉末を配合し、真空中1400 Cで1時間焼結
を行ない、その後H1ガスを5 Torr導入しそのま
ま冷却し、超硬合金基体(4)を件数した。次にこの基
体上にHf工4.04111゜ガスを用いて化学蒸着処
理を行ないBfOを6μmの厚さに被覆後、さらにAI
Dk 、Ha 、00mの混合ガスを用いてAl40−
を2μmの厚さに被覆した。これら21mを以下の切削
条件即ち 被削材 50M3 切削速度 250 m/m i n 送 リ α4富−/r e
V切り込み L5mLII 水溶性切削油使用 にて切削テストを打なった。
組成に粉末を配合し、真空中1400 Cで1時間焼結
を行ない、その後H1ガスを5 Torr導入しそのま
ま冷却し、超硬合金基体(4)を件数した。次にこの基
体上にHf工4.04111゜ガスを用いて化学蒸着処
理を行ないBfOを6μmの厚さに被覆後、さらにAI
Dk 、Ha 、00mの混合ガスを用いてAl40−
を2μmの厚さに被覆した。これら21mを以下の切削
条件即ち 被削材 50M3 切削速度 250 m/m i n 送 リ α4富−/r e
V切り込み L5mLII 水溶性切削油使用 にて切削テストを打なった。
比較品のBチップは被m膜が剥離して15分間しか切削
できなかったのに対し、本発明のムチツブ好 は35分間の切削でも剥離は発生せず良枕な摩耗形態を
示した。
できなかったのに対し、本発明のムチツブ好 は35分間の切削でも剥離は発生せず良枕な摩耗形態を
示した。
実施例2
79WO−3TiO−3Tili −4TaO−2Mb
O−990なる組成に粉末を配合し真空中1400 C
〜で1時間焼結を行ない、ひき続きN、ガスを1oOT
orr4人し、炉中冷却した超硬合金基体(0)を作振
した0同時に比較材としてMlガスを導入しない基体中
)を、件部した0次にこの基体上にHyIm、0aHz
oガスを翔パいて化学蒸着処理を行ないHfOを4μm
の厚さに被覆後、さらμα1.15、Oo廊のガスを用
いjkA、o 、も2μmの厚さに被憶した。
O−990なる組成に粉末を配合し真空中1400 C
〜で1時間焼結を行ない、ひき続きN、ガスを1oOT
orr4人し、炉中冷却した超硬合金基体(0)を作振
した0同時に比較材としてMlガスを導入しない基体中
)を、件部した0次にこの基体上にHyIm、0aHz
oガスを翔パいて化学蒸着処理を行ないHfOを4μm
の厚さに被覆後、さらμα1.15、Oo廊のガスを用
いjkA、o 、も2μmの厚さに被憶した。
次にこれら2IIの断面をIk察したところ(0)には
まつたくイータ相が認められなかったが(D)には基体
の表面直下に2〜3μmの厚遇にわたってイータ相が観
察された。また、これら2槙を以下の断続切削条件即ち 切削速度 2oom/win 送 リ αam/r・V切榛み
LB簡 被−材 80M3 10mlの溝付き にて切削を行なった。
まつたくイータ相が認められなかったが(D)には基体
の表面直下に2〜3μmの厚遇にわたってイータ相が観
察された。また、これら2槙を以下の断続切削条件即ち 切削速度 2oom/win 送 リ αam/r・V切榛み
LB簡 被−材 80M3 10mlの溝付き にて切削を行なった。
比較品Q (D)チップは20回の衝撃で欠損したが、
本発明の四は700@の衝撃でも欠損にいたらなかった
O このように表面のOo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1体上に下層に11fO・
上層に祷OI−着することにより、イータ相の幌::。
本発明の四は700@の衝撃でも欠損にいたらなかった
O このように表面のOo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1体上に下層に11fO・
上層に祷OI−着することにより、イータ相の幌::。
発生を防出し、熱衝撃5ell械的衝撃に冨む被覆超硬
合金を得ることができる。
合金を得ることができる。
手続補正書(自発)
巾flの人7jζ
昭和56年1旨’rJ&(i第 173331 汗1
61111 (7) E 94: 被板超硬合金お
よびその製造法−袖)1をすると ?、!1 ・sogIII亀’f金属株式会社代表
者河野 典夫 代 理 人 ・・: 所 重工;ミ都f−代III区丸の内2
F’l11番2シj111°f↑属抹式升社内覧話鯨2
84−464+および「発明の詳細な説明」の榴 浦II゛、の内容 別紙のとおり 補正の内容 l 明細書の「特許請求の範囲 の通り訂正する。
61111 (7) E 94: 被板超硬合金お
よびその製造法−袖)1をすると ?、!1 ・sogIII亀’f金属株式会社代表
者河野 典夫 代 理 人 ・・: 所 重工;ミ都f−代III区丸の内2
F’l11番2シj111°f↑属抹式升社内覧話鯨2
84−464+および「発明の詳細な説明」の榴 浦II゛、の内容 別紙のとおり 補正の内容 l 明細書の「特許請求の範囲 の通り訂正する。
「L WO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下層にHfO、上層にju
moaを被験した被覆超硬合金において被筒合金の十分
内部におけるOO含有量の20%以下であり、かつB−
1型固溶体か40容置%以上、朋容it%未満含まれる
ことを特徴とする被板超硬合金。
族金属で結合した超硬合金に下層にHfO、上層にju
moaを被験した被覆超硬合金において被筒合金の十分
内部におけるOO含有量の20%以下であり、かつB−
1型固溶体か40容置%以上、朋容it%未満含まれる
ことを特徴とする被板超硬合金。
2、WOとB−1型固浩体を硬質相とし、これを鉄族全
編で結合した超硬合金部品の表面に下層にHfO,上層
にhL2(%の被&膜を施こすあたり、予め前記超硬合
金部品をM.の分圧が1〜700 Torrの雰囲気中
、1200 t:’ 〜1600 C T 10分〜5
Rfil保持することを特徴とする被板超硬合金の製
造法。」璽 明細書の「発明の詳細な説明」の橋の記載
を次の通り訂正する。
編で結合した超硬合金部品の表面に下層にHfO,上層
にhL2(%の被&膜を施こすあたり、予め前記超硬合
金部品をM.の分圧が1〜700 Torrの雰囲気中
、1200 t:’ 〜1600 C T 10分〜5
Rfil保持することを特徴とする被板超硬合金の製
造法。」璽 明細書の「発明の詳細な説明」の橋の記載
を次の通り訂正する。
ロ) 明細曹第5頁第18行の「向上しない。」の後に
「また、80容lit%以上ではB−1型固溶体か本質
的にWOより劣るため脆化が1しく望ましくない。」挿
入する。
「また、80容lit%以上ではB−1型固溶体か本質
的にWOより劣るため脆化が1しく望ましくない。」挿
入する。
(2) 同書第6貴第16行の「作製した。」の後に
下記文を押入する。
下記文を押入する。
記
「 陶時に比較材としてM、を導入しない超硬合金基体
(紛を作製した。
(紛を作製した。
K者の表面の各相の構成比は下表の通、・りであった〇
(3) 同書第7負第15行の「イy1..::一シ
た・」の後に下記文を挿入する。
た・」の後に下記文を挿入する。
記
「両者の表面の各相の構成比は下表の通りであったO
第2表
以上
□
、、、1.、
□、。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 L WOとB−1型m浴体とを硬質相とし、これを鉄族
金属で結合した超硬合金に下層にHfO2上層にkl漏
0Bを被覆した被覆超硬合金において被I11展と接す
る超硬合金の表面から少なくとも1μの深さにおける部
分において、00含有勉が該超me金の十分内部におけ
るOo含有量の20%以下であり、かつB−III−固
港体が40容量z以上含まれることを特徴とする被覆超
硬合金。 & WOとB−1型固溶体を硬質相とし9、これを鉄
族金属で結合した超硬合金部品の表面に下層&:J1f
O上層にAIBOBの被al展を施こすあたり、予め前
記超硬合金部品をM、の分圧が1〜700Torrの雰
囲気中、1200 CN1600 CでlO分〜6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 |
---|---|---|---|
JP17333181A JPS5873764A (ja) | 1981-10-29 | 1981-10-29 | 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 |
---|---|---|---|
JP17333181A JPS5873764A (ja) | 1981-10-29 | 1981-10-29 | 被覆超硬合金およびその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5873764A true JPS5873764A (ja) | 1983-05-04 |
Family
ID=15958444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17333181A Pending JPS5873764A (ja) | 1981-10-29 | 1981-10-29 | 被覆超硬合金およびその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5873764A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62246429A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 強靭セラミツクス工具の製造方法 |
JPS63169356A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-13 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 表面調質焼結合金及びその製造方法 |
JPH03190604A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-20 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製工具部材 |
-
1981
- 1981-10-29 JP JP17333181A patent/JPS5873764A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62246429A (ja) * | 1986-04-18 | 1987-10-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 強靭セラミツクス工具の製造方法 |
JPS63169356A (ja) * | 1987-01-05 | 1988-07-13 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 表面調質焼結合金及びその製造方法 |
JPH03190604A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-20 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製工具部材 |
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