JPS59129775A - 被覆硬質部材の製造法 - Google Patents
被覆硬質部材の製造法Info
- Publication number
- JPS59129775A JPS59129775A JP611683A JP611683A JPS59129775A JP S59129775 A JPS59129775 A JP S59129775A JP 611683 A JP611683 A JP 611683A JP 611683 A JP611683 A JP 611683A JP S59129775 A JPS59129775 A JP S59129775A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coating layer
- layer
- inner coating
- hard member
- nitrogen
- Prior art date
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- Granted
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (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】
超硬合金の表面に、これより耐摩耗性に優れたTiO、
TiN 、 A70 などの硬質物質の一種又は二
3 種以上の単層又は複数層を被覆した被覆超硬合金は既に
実用に供されている。その中でもAl2O3を外層とし
た二重被覆超硬合金工具は、AI Oのも 3 つ耐熱性、耐酸化性等のため優れた耐摩耗性を示すこと
が知られている。しかしAlO自体は脆性 3 材料で靭性に劣るという欠点があり、そのため被覆する
母材としては靭性の高い超硬合金を用いる必要があった
。一方切削工具に要求される切削条件は年々荷酷になっ
てきており、切削速度も300m/m i nを超える
場合も多く、より高靭性、耐摩耗性の高い切削工具用部
材が要求されている。
TiN 、 A70 などの硬質物質の一種又は二
3 種以上の単層又は複数層を被覆した被覆超硬合金は既に
実用に供されている。その中でもAl2O3を外層とし
た二重被覆超硬合金工具は、AI Oのも 3 つ耐熱性、耐酸化性等のため優れた耐摩耗性を示すこと
が知られている。しかしAlO自体は脆性 3 材料で靭性に劣るという欠点があり、そのため被覆する
母材としては靭性の高い超硬合金を用いる必要があった
。一方切削工具に要求される切削条件は年々荷酷になっ
てきており、切削速度も300m/m i nを超える
場合も多く、より高靭性、耐摩耗性の高い切削工具用部
材が要求されている。
本発明はこうした要求に答え、より耐摩耗性、靭性の優
れた切削工具用の被覆硬質部材とその製造法を提供する
ことにあり、他の目的は、他の各種の広範囲の用途に使
用しうる安価な被覆硬質部材とその製造法を提供するこ
とにある。
れた切削工具用の被覆硬質部材とその製造法を提供する
ことにあり、他の目的は、他の各種の広範囲の用途に使
用しうる安価な被覆硬質部材とその製造法を提供するこ
とにある。
本発明は」―記の目的を達成するため特許請求の範囲に
記載の被覆硬質部材及びその製造法を構成したことにあ
る。
記載の被覆硬質部材及びその製造法を構成したことにあ
る。
At OとAIHの混合層はAINが含有されること3
によって緻密で密着性がよく、従って靭性もA/!20
3のみからなる被覆層より高い。しかしAlNを含有す
ることによってAIOのみからなる層に比し耐3 摩耗性が若干劣る。本発明は、外側被覆層をAl2O3
のみからなる層とし、基体である硬質部材と外側被覆層
との間にAt203とAINからなる内側被覆層を介在
せしめることにより、AtOのみからなる 3 耐摩耗性に優れた外側被覆層の靭性と密着性を改善した
被覆硬質部材を構成したものである。
3のみからなる被覆層より高い。しかしAlNを含有す
ることによってAIOのみからなる層に比し耐3 摩耗性が若干劣る。本発明は、外側被覆層をAl2O3
のみからなる層とし、基体である硬質部材と外側被覆層
との間にAt203とAINからなる内側被覆層を介在
せしめることにより、AtOのみからなる 3 耐摩耗性に優れた外側被覆層の靭性と密着性を改善した
被覆硬質部材を構成したものである。
外側被覆層の厚みは7〜10μmで耐摩耗性を発揮させ
ることができる。7μm未満では、耐摩耗性を発揮でき
ず、708mを越えると靭性の低下が大きいため好まし
く′ない。内側被覆層の厚みは0.3〜.20μmの範
囲であれば効果が認められるが好ましい範囲は2〜33
mである。
ることができる。7μm未満では、耐摩耗性を発揮でき
ず、708mを越えると靭性の低下が大きいため好まし
く′ない。内側被覆層の厚みは0.3〜.20μmの範
囲であれば効果が認められるが好ましい範囲は2〜33
mである。
At203とAtHの混合層あるいは一固溶体層は、A
lのハロゲン化物と水素と、N 1アンモニアガス等を
用いることによって形成しうるが、層の硬質部材への密
着性が不充分で、多孔質の層を生じたり、層中に塩化ア
ンモニウム等の副生成物を生じ反応を妨害する等の現象
が生じるため好ましい方法ではない。
lのハロゲン化物と水素と、N 1アンモニアガス等を
用いることによって形成しうるが、層の硬質部材への密
着性が不充分で、多孔質の層を生じたり、層中に塩化ア
ンモニウム等の副生成物を生じ反応を妨害する等の現象
が生じるため好ましい方法ではない。
本発明はAlのハロゲン化物と水素と共に一酸化窒素、
二酸化窒素の一方又は両方をグ00〜/ 、200Cで
反応せしめ」二重の問題を解決した内側被覆層を形成す
る際、内側被覆層の硬質部材からSμm以内の厚さの層
を形成する際、前記反応系に窒素、アンモニアの一方又
は両方を窒素供給源として存在させ、内側被覆層の平均
の窒素含有量より50〜90%窒素含有量を富化するこ
とにより、内側被覆層と硬質部材との密着性を著しく向
上できることを見出したものである。このとき窒素の富
化層の窒素富化量が内側被覆層平均の30%未満では密
着性の向上が現われず、90%を越えると耐摩耗性が悪
くなる。
二酸化窒素の一方又は両方をグ00〜/ 、200Cで
反応せしめ」二重の問題を解決した内側被覆層を形成す
る際、内側被覆層の硬質部材からSμm以内の厚さの層
を形成する際、前記反応系に窒素、アンモニアの一方又
は両方を窒素供給源として存在させ、内側被覆層の平均
の窒素含有量より50〜90%窒素含有量を富化するこ
とにより、内側被覆層と硬質部材との密着性を著しく向
上できることを見出したものである。このとき窒素の富
化層の窒素富化量が内側被覆層平均の30%未満では密
着性の向上が現われず、90%を越えると耐摩耗性が悪
くなる。
本発明は、又、内側被覆層の外側被−覆層に最も近いS
μm以内の層をAlのハロゲン化物、水素及び−酸化窒
素、二酸化窒素の一方又は両方を反応させて形成する際
、反応系に一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気のうちの一
つ以上を酸素供給源として存在させ、内側被覆層の平均
の酸素含有量よりり0〜qO%酸素含有量を富化するこ
とにより、内側被覆層と外側被覆層の密着性を向上でき
ることを見出したものである。このとき酸素富化量が3
0%未満では外側被覆層との密着性の゛向上に効果が薄
く、ワO%を越えると、靭性が損なわれるので好ましく
ない。
μm以内の層をAlのハロゲン化物、水素及び−酸化窒
素、二酸化窒素の一方又は両方を反応させて形成する際
、反応系に一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気のうちの一
つ以上を酸素供給源として存在させ、内側被覆層の平均
の酸素含有量よりり0〜qO%酸素含有量を富化するこ
とにより、内側被覆層と外側被覆層の密着性を向上でき
ることを見出したものである。このとき酸素富化量が3
0%未満では外側被覆層との密着性の゛向上に効果が薄
く、ワO%を越えると、靭性が損なわれるので好ましく
ない。
上記窒素含有量は反応系中の一酸化窒素、二酸化窒素、
の比率を、また酸素含有量は一酸化炭素、二酸化炭素、
水蒸気の比率を調整することにより変化させることがで
きる。
の比率を、また酸素含有量は一酸化炭素、二酸化炭素、
水蒸気の比率を調整することにより変化させることがで
きる。
上記被覆層を形成する温度はグθ0〜/200 Cてあ
れば良いが、好ましくは900〜1000 Cである。
れば良いが、好ましくは900〜1000 Cである。
/、2θ0C以上では反応性が高くなり制御が難かしく
、グ00C以下では成長速度が遅すぎる。この被覆層は
化学蒸着法(0−CVD)は勿論のことプラズマ化学蒸
着法(P−CVD)、物理蒸着法でも生成可能である。
、グ00C以下では成長速度が遅すぎる。この被覆層は
化学蒸着法(0−CVD)は勿論のことプラズマ化学蒸
着法(P−CVD)、物理蒸着法でも生成可能である。
上記の被覆層は、従来のAtO単体からなる被 3
電層よりも靭性が高いため、基体の硬質部材としては超
硬合金の他、■a 、 Va 、 ■a族元素の炭−化
物、窒化物、炭窒化物等の硬質相のみからなるサーメッ
ト、及びAt Oを主成分とするセラミック、 3 あるいはSin、SiN のセラミックなど靭性の低
い硬質部材を使用することができる。またこれら硬質相
を70容N%(以下%は容量%を現わす)以下のCo、
Ni、Or、MO,WSFeを結合相として結合した硬
質部材を基体として使用することもできる0この硬質部
材において結合相が70%を越えると靭性が高くなり、
本発明の待機である被覆層の有する高靭性、密着性を発
揮しえなくなる0実施例/ 乙0 % TiC% g % TiN X 、2
% Mo C、,2汐 % wa。
硬合金の他、■a 、 Va 、 ■a族元素の炭−化
物、窒化物、炭窒化物等の硬質相のみからなるサーメッ
ト、及びAt Oを主成分とするセラミック、 3 あるいはSin、SiN のセラミックなど靭性の低
い硬質部材を使用することができる。またこれら硬質相
を70容N%(以下%は容量%を現わす)以下のCo、
Ni、Or、MO,WSFeを結合相として結合した硬
質部材を基体として使用することもできる0この硬質部
材において結合相が70%を越えると靭性が高くなり、
本発明の待機である被覆層の有する高靭性、密着性を発
揮しえなくなる0実施例/ 乙0 % TiC% g % TiN X 、2
% Mo C、,2汐 % wa。
5%C01Ni (Co/N1−))結合相の組成か
らなる硬質部材を基体とし、その表面に3%AlCl3
.90%H,&%Noのガス雰囲気を1000 Cで反
応させ、Sμmの厚さの内側被覆層を形成した。この内
側被覆層を、オージェ外米分析をX線回折で調べたとこ
ろ、I Oに窒素が固溶されていて、一部3 分は酸素を含んだiNも検出された。この外表面にり%
Al0l、 70%co 、、g左%Hのガス雰囲気3
2 2を反
応させ、0.汐、/、左、10.20μmの厚さの外側
被覆層を形成した。別に比較品として上記基体に/、1
0μmのAlO1−0μmの厚さの被覆層を 3 それぞれ一層形成した切削用チップを作り、下記の条件
で切削試験を行なった。その結果を第1表 ゛に
示す。
らなる硬質部材を基体とし、その表面に3%AlCl3
.90%H,&%Noのガス雰囲気を1000 Cで反
応させ、Sμmの厚さの内側被覆層を形成した。この内
側被覆層を、オージェ外米分析をX線回折で調べたとこ
ろ、I Oに窒素が固溶されていて、一部3 分は酸素を含んだiNも検出された。この外表面にり%
Al0l、 70%co 、、g左%Hのガス雰囲気3
2 2を反
応させ、0.汐、/、左、10.20μmの厚さの外側
被覆層を形成した。別に比較品として上記基体に/、1
0μmのAlO1−0μmの厚さの被覆層を 3 それぞれ一層形成した切削用チップを作り、下記の条件
で切削試験を行なった。その結果を第1表 ゛に
示す。
明細書の浄書(内容に変更なし)
切削条件 被削材 1102!r切削速度 4
00 m/mim 送り θ、3tJw/rOv 切り込み /、j;m+++ 第1表 実施例 C01Ni (Co / Ni = 2 )の結合相
が0.10、−0%で、40%’r:tcXg%TiN
% 2MO20z残がweからなる硬質部材を基体と
し、その表面に、S%Alal、s%NO1,2%NO
ζgg%Hのガス雰囲気3
2 2を1000 Cて反応さ
せ、0.汐、51101.30 μmの厚さのAlOと
AINとからなる内側被覆層をそれぞ 3 れに形成した。この内側被覆層の表面に、実施例/と同
様にして3μmの厚さのAIOからなる外側3 被覆層を形成した切削用チップを作った。比較品として
前記基体の表面にA7! Oの3μmの厚さの被3 電層を一層のみ設けた切削用チップを作り、下記の条件
で切削試験を行なった。試験結果を第2表に示す。
00 m/mim 送り θ、3tJw/rOv 切り込み /、j;m+++ 第1表 実施例 C01Ni (Co / Ni = 2 )の結合相
が0.10、−0%で、40%’r:tcXg%TiN
% 2MO20z残がweからなる硬質部材を基体と
し、その表面に、S%Alal、s%NO1,2%NO
ζgg%Hのガス雰囲気3
2 2を1000 Cて反応さ
せ、0.汐、51101.30 μmの厚さのAlOと
AINとからなる内側被覆層をそれぞ 3 れに形成した。この内側被覆層の表面に、実施例/と同
様にして3μmの厚さのAIOからなる外側3 被覆層を形成した切削用チップを作った。比較品として
前記基体の表面にA7! Oの3μmの厚さの被3 電層を一層のみ設けた切削用チップを作り、下記の条件
で切削試験を行なった。試験結果を第2表に示す。
切削条件 被削材 SMCグ3S切削速度 3
00 m/m1n 送す0.2 mQ/rev 切込み /、り朋 明細書の浄書(内容に変更なし) 第2表 内5jQ被8層 結合相量 試り角結果(厚さμm
) (%) (個/切刃)実施例3 93%hto−s%Tioのセラミックからなる硬
3 質部材を基体とし、内側被85層を実施例λと同一条件
で!;/Jraの厚さに形成した。このSμmの厚さの
内側被覆層のうち基体に近い2μmの厚さの層の生成中
に、全ガス流層の3%、70%を窒素、アンモニアを流
して形成し、内側波WA−W形成後、その外側に実施例
/と同様にして5μmの厚さのAl。
00 m/m1n 送す0.2 mQ/rev 切込み /、り朋 明細書の浄書(内容に変更なし) 第2表 内5jQ被8層 結合相量 試り角結果(厚さμm
) (%) (個/切刃)実施例3 93%hto−s%Tioのセラミックからなる硬
3 質部材を基体とし、内側被85層を実施例λと同一条件
で!;/Jraの厚さに形成した。このSμmの厚さの
内側被覆層のうち基体に近い2μmの厚さの層の生成中
に、全ガス流層の3%、70%を窒素、アンモニアを流
して形成し、内側波WA−W形成後、その外側に実施例
/と同様にして5μmの厚さのAl。
a
からなる外側波M層を形成した切削用チップを9種作っ
た。
た。
別に、上記と同じ基体に同厚さの内側被覆層を形成した
。この内側被覆層の表面から2μmの厚さの部分を生成
中に、全ガス流量の夕%のcoXao。
。この内側被覆層の表面から2μmの厚さの部分を生成
中に、全ガス流量の夕%のcoXao。
HOガス、/θ%HOガスを流して形成した。内側2
2被覆層を形
成後、その外側に左μmの厚さのA7!203からなる
外側被覆層を実施例/と同様にして形成した9種の切削
用チップを作った。
2被覆層を形
成後、その外側に左μmの厚さのA7!203からなる
外側被覆層を実施例/と同様にして形成した9種の切削
用チップを作った。
これらデツプの内側被覆層について、オージェ分光分析
、X線回折を行なって組成を分析し、内側被覆層の平均
酸素含有散に対する、内側被覆層中の内側及び外側λμ
m厚層の酸素(窒素)相対比較量を求めたところ第3表
の結果が得られた。
、X線回折を行なって組成を分析し、内側被覆層の平均
酸素含有散に対する、内側被覆層中の内側及び外側λμ
m厚層の酸素(窒素)相対比較量を求めたところ第3表
の結果が得られた。
第3表
特に添加したガス 酸素(窒素)の相対比較用A
、lt%窒素 (/、り)B 3
%アンモニア (/、7)a io%
窒素 (/、g)D 10%ア
ンモニア (/、q)K &%CO
ガス 7.7′F 左%COガス
/、り0 15%HO/、g H/θ%H〇 八ツ上記基体にA
lOを一層のみSμm170μmの厚 3 さに被覆した切削用チップを比較量aXbとして作り、
実施例コと同条件で切削試験を行なった。
、lt%窒素 (/、り)B 3
%アンモニア (/、7)a io%
窒素 (/、g)D 10%ア
ンモニア (/、q)K &%CO
ガス 7.7′F 左%COガス
/、り0 15%HO/、g H/θ%H〇 八ツ上記基体にA
lOを一層のみSμm170μmの厚 3 さに被覆した切削用チップを比較量aXbとして作り、
実施例コと同条件で切削試験を行なった。
試験結果を第9表に示す。
明細書の浄書(内容に変更なし)
第 t 表
個/切刃
出願人、 住友電気工業株式会社
代理人 弁理土中村H成
手続袖正書 (方式)
昭和3g年 特 許 願第00乙//乙号2発明の名
称 被覆硬質部材とその製造法3 補正をする者 事件との関係 出 願 人 4、代理人
称 被覆硬質部材とその製造法3 補正をする者 事件との関係 出 願 人 4、代理人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) IVa族、va族、Via族元素の炭化物、
窒化物、炭窒化物、酸化物、A7!203、Siの炭化
物、窒化物のうちの一種以上からなるか、これらにFe
、Co、N1、Or、W、Moのうちの一種以上を70
容量゛%以下含有する硬質部材の表面に、0.5〜20
μmの厚さのi 0 とAINの混合層と 3 /又は固溶体層からなる内側被覆層と、内側被覆層の外
側に被覆された7〜10μmの厚さのA40 からな
る外側波H層を有することを特徴 3 とする被覆硬質部材。 (2J IVa族、Va族、Vla族元素の炭化物、
窒化物、炭窒化物、酸化物、At’O、Siの炭化物、
3 窒化物のうちの一種以上からなるか、これらにFe、C
o、Ni 、 Or 、 WXMoのうちの一種以上を
70容量%以下含有する硬質部材の表面に、Atのハロ
ゲン化物、水素、および−酸化窒素、二酸化窒素の一方
又は両方を反応せしめて0.5〜.20μmの厚さのA
40 とAINの混合層と/又 3 は固溶体層からなる内側被覆層を形成する際、前記反応
系に窒素アンモニアの一方又は両方を存在させ内側被覆
層の硬質部材から3μm以内の厚さ層の窒素、含有量を
内側被覆層の窒素含有量の平均値よりり0〜90%富化
せしめた内側被覆層を形成し、内側被覆層の外側にAl
のハロゲン化物と水素及び二酸化炭素、水蒸気の一方又
は両方を反応せしめi 0 からなる外側被覆層3 を形成することを特徴とする被覆硬質部材の製造法。 (3) IVa族、va族、■a族元素の炭化物、窒
化物、炭窒化物、酸化物、AI O、Siの炭化物、窒
3 化物のうちの一種以上からなるか、これらにFe 。 00、、Ni、Or、WXMoのうちの一種以上を70
容量%以下含有する硬質部材の表面に、Alのハロゲン
化物、水素、および−酸化窒素、二酸化窒素の一方又は
両方を反応せしめて0.5〜.20μmの厚さのAA
OとAINの混合層と/又は固 3 溶体層からなる内側被覆層を形成する際、前記反応系に
一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気のうちの少なくとも一
つを存在させ、内側被覆層の外側から3 ttm以内の
層の酸素含有量を内側被覆層の酸素含有量、の平均値よ
り30〜70%富化せしめた内側被覆層を形成し、この
外側にA4のハロゲン化物と水素及び二酸化炭素、水蒸
気の一方又は両方を反応せしめてi 0 の被覆層を
3 形成することを特徴とする被覆硬質部材の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP611683A JPS59129775A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP611683A JPS59129775A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59129775A true JPS59129775A (ja) | 1984-07-26 |
JPS6360831B2 JPS6360831B2 (ja) | 1988-11-25 |
Family
ID=11629528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP611683A Granted JPS59129775A (ja) | 1983-01-17 | 1983-01-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59129775A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4840853A (en) * | 1986-03-08 | 1989-06-20 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Surface structure of AlN substrate and a process for producing the same |
US4892792A (en) * | 1987-10-01 | 1990-01-09 | Gte Laboratories Incorporated | A1N coated silicon nitride based cutting tools |
US5712030A (en) * | 1994-12-01 | 1998-01-27 | Sumitomo Electric Industries Ltd. | Sintered body insert for cutting and method of manufacturing the same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5429185A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | High-speed cutting tool |
-
1983
- 1983-01-17 JP JP611683A patent/JPS59129775A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5429185A (en) * | 1977-08-05 | 1979-03-05 | Ngk Spark Plug Co Ltd | High-speed cutting tool |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4840853A (en) * | 1986-03-08 | 1989-06-20 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Surface structure of AlN substrate and a process for producing the same |
US4892703A (en) * | 1986-03-08 | 1990-01-09 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Surface structure of A1N substrate and a process for producing the same |
US4892792A (en) * | 1987-10-01 | 1990-01-09 | Gte Laboratories Incorporated | A1N coated silicon nitride based cutting tools |
US5712030A (en) * | 1994-12-01 | 1998-01-27 | Sumitomo Electric Industries Ltd. | Sintered body insert for cutting and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6360831B2 (ja) | 1988-11-25 |
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