JPS5925968A - 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ｉｌＩ摩耗性、
耐欠損性に有効な多重被覆の施された材）’３１　Ｊ３
Ｊ：びその製造法に関する・。

ＷＣＣ超超硬合金ＴｉＣ基ザーメット、およびＴｉＮ基
ザーメットに硬質物質を被覆して耐摩耗性を向上さぜる
ことが従来Ｊ：り行なわれてきた。

しかし耐摩耗性どいフても、摩耗は、フランク部にみら
れるアブレツシブ摩耗、クレータ一部にみられる被削祠
どの化学反応に基づく摩耗、Ｊ３↓び境界摩耗でみられ
る主として酸化による摩耗の３つの摩耗に大別され、ア
ブレツシブな１ｆ耗には炭化−物、クレータ−摩耗、境
界摩耗には窒化物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り
°るかわりに、 ■内層に炭化物層、外層に窒化物層の２層を被覆す“る
方法 ■１シＪ化物と窒化物の固溶炭窒化物を被覆りるｌｊ　
Ｐ）、等が採られＣきた。

しかし、上記■の場合にはフランク部での塵耗の進行が
早く、期待されるほどのＸテ命の延長（，１実現されず
、また■の場合、炭化物、窒化物両者の１−°Ｊ艮Ｊ、
りはむしろ欠点が助長される傾向にあり、共に有効な改
善方法であるとはいえながった。

本発明は上記従来技術の欠点を改良し、耐厚耗性、耐欠
損性に濠れた新規なコーディング■貝を捉供りることを
目的どする。

本発明は、−に配回的を達成するためにｗｃ基超超硬合
金Ｔ−ｉＣＣソリ−メツ１、Ｊ、たＬＪ、Ｔｉｌ刈阜リ
ーすッＩ−の表面に、ＴｉＣおよびｓｌ、３Ｎ４よりな
る被覆層が、単層の厚さ　１μｍ　Ｉメ下、好ましくは
０、．５μｍ未１ｉｋＴｈ−Ｃ合＋ｉｌ’　２　”□　
１５７１　ｍのＪワさに−Ｔ’ｉＣ。

５１３Ｎ／Ｉ　を交Ｈに少くども８層以上、望Ｊ、しく
は２０層以」−多重被覆したことを特徴どりるものであ
る。

木ざで明による祠オ′８１は、単層の厚さが１ｊＪｍ以
下、ａｒ　；ｊ　ｔ、　＜は０，５μ０１未満であるの
−Ｃ１異種物質を被覆したために生ずる熱膜１ｊｌ係数
の）ａいから牛り゛る歪の発生という欠１ｊａをカバー
することか１Ｊ能どなり、究極的に被覆（Ａお１層間の
歪が均一に分１）（シて応力集中を排除し、耐熱ｔＪｉ
ｉ塑性を高めることができる。

Ｊ、た、各層の厚みを゛１μＩｌ＋以下とし、かつ多層
に被覆しているため、常に炭化物、窒化物の特長が生か
され、耐クレーター摩耗性、耐フランク１ｆ粍性共に著
しく向上する結果となる。Ｊ：た各層は１−１（’；ａ
、りにびｓ　’３Ｎ、Ｉ　の単層Ｊ：りなるため炭窒化
物の欠点は回避できる。

まｌこ、本ブで明に（ｊ３いて被覆層を重ねるｊｌｊｌ
序は１（」イＡ、Ｔ！　　Ｃ，Ｓ！３Ｎ４．、Ｔ！　　
Ｃ，Ｓ！３Ｎ４　　、　　・・・・・・−Ｃ′ｂＪ、く
、母（Δ、　ｓ　ｉ’ｑＮ４　　、−ｒ　ｉｃ　、　ｓ
　ｉ３Ｎ４．　。

１’ｉＣ・・・・・・の順序の何れでも良い。

本発明にＪ、る製造方法、１・°目こ被覆層の形成方法
は、化学気相蒸着法にＪ３いて従来から用いられＣいる
−１−ｉ　ｃｌ、Ｉ、　ｌ−ｌ　　、　ＣＩｌ、Ｉを含
／υたンＩへ合ガスに間欠的に５ｉＪ３よぴＮを含んだ
カスを導入りること−Ｃ簡潔かつ有効に多重被覆＋１６
＋形成か７ｊＪ　１１１：どイｆる。

さらに従来にり知られているＪ、うに、化学気相蒸着法
を用いる場合１−ｉＣ被膜形成温度は約１０２５’Ｃ、
Ｓ　ｉ３Ｎ／１被膜形成流度は１０５　（１’Ｃど−（
ｂや高い。

したかって−ｒ−ｉｃ被被覆らＳｉ３Ｎ／１．被覆へ、
あるい（ま逆に３ｉ３Ｎイ被覆からＴｉＣ被覆へど切替
えるどきに被覆温度を変更り−る必要かあり、このとき
に被δ′７粒子の異状成長が生じることを避りられり゛
、被膜の性質が劣化りる原因どなっている。

どころか木願発明者らは、ガスを間欠的に切換えて導入
した場合に（ｊ５、気相からの析出粒子の核生成頻度は
多り４するが成長速度は）ｌ￥くなることを児出し、こ
れに基づいて本発明を完成したちので（Ｉする。従つ乙
、本発明においては、カスを間欠的に？昆人さけること
が望Ｊ：シク、これによりＴ　ｉ　（／をン皮舅りる）
晶１哀をＳｉ３Ｎ、と同一の温度に選／υでも、微細な
オ）“Ｉ了を得ることができるという鰯れたｆＡｊ果が
１′、Ｉられる。この場合雷磁揚をかりでブラスマ状態
どし−Ｃ）１５性化蒸着を行なうことしもちろｌυ可１
１ヒＣある。

また、木花明にａ３いて、多重被覆層（よ少４１りとも
８層以上、望ましくは２０層以−にが良い。ε３層未満
では前述した多重被覆の効果が十分発揮Ｃさない。また
各単層の厚みは、被”；Ｂ、　ＪＡ利層間の歪を均一に
分１１９．さμるために、１μｍ１１以下好ましく＋、
ａＯ６５μＩ１１以下が良い。これは、ｌｌ１ｍを越え
ると耐欠損性が劣化覆るためである。

実施例Ｉ Ｗ　Ｃ−６％ＣＯ超硬合金上に１−　ｉ　Ｃ、Ｓ　ｉ３
Ｎ４被膜を交互に各層０．１μｍ１１合口　６μロ１の
被膜を被覆した。このデツプを試別Ａどりる。

同時に比較月どして、上記超）四合金上に小１？Ｉ′ｉ
Ｌこ−ｒ’ｉｃ、上層にｓ　’３Ｎ４−をそれぞれ３μ
口ｌづ゛つ含ｙＬ　Ｇμｎ１の膜厚を右りる被ＩＱを被
覆した、１このブップを試１１１１３とりる。これら２
種の試オニＩをｊメ小の切削条＋１　、［＋ＩＩら、 被削月　　　３０Ｍ３ 切削ｊ朱度　　２００ｍ／ｍｉｎ １ｍ　　　　リ　　　　　　　　０．３ｍｍ／　ｒｅｖ
切り込み　　２ｍ口１ にてり削テス１へを行なった。

比較量のＢチップは２０分でフランク部の厚耗が進行し
スｒ命に至ったのに対し、本発明によるΔチン１１４１
２０分間の切削でも良りｒな切削性能を示した。

実施例２ ＷＣ−Ｏ％ｒｉＣ−８％ＴａＣ−６％ＣＯ超硬合金」二
にＳｉＮ、ＴｉＣ被膜を各層０．０５　μｍ４− 合Ｋｌ’（１Ｊ４ｍの被膜を被覆した。このチップを試
わＩＣと覆る。同時に比較量どして同じ超硬合金」二に
下層にＳ　ｉ３Ｎ４　、１層にｒｒｃをそれぞれ３μｍ
。

５Ｊ１ｍ、合泪　８μＩｌｌの膜厚を有づ−る被膜を被
覆した。このデツプを試！ＩＷＩ　Ｄとする。

次にこれら２種の試わ１を以下の断続切削条件、即ら 切削法１３ｊ　　　　２２０ｍ／＋＋＋ｉｎ送　　　リ
　　　　　　　　　　０．４ｍｍ／　ｌ゛ＯＶ切り込み
　　　１　、５　ｍ　ｍ 被削４Ｊ　　　　　Ｓ　ＣＭ　３ １０ｍｍ幅の溝イリき （ごて切削テス１〜を行なった。

比較量のＤチップは４０回の衝撃で欠＋ｆｉ　Ｌだが、
木光明による試ｘ′３１Ｃチップは１０５０回の衝゛Ｊ
Ｆで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、ｌｉｃ。

Ｓ；、ｔ＜４の薄い被膜を交Ｈに多重被覆づることにに
す、耐摩耗性、劇画撃性に畠°む被覆超硬合金を得るこ
とができるのでその工業上の効果は大である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ＷＣＣ超超硬合金ＴｉＣ基サーメット、またはＴｉ
   ＮＷザーメットの表面に、ＴｉＣおＪ：びＳ　ｉ３Ｎ　
   ４　Ｊ：りなる被覆層が、単層の厚さ１μＩｌｌ以下で
   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わ１
   ０ ４、ＷＣＣ超超硬合金ＴＩＣ基サーすツ１〜、またはＴ
   ｉＮ基リーすツ１−を基体として装入しである炉内に、
   Ｔｉ　、　ｌ−１，Ｃを含ｌυだ混合ガスと３ｉ。 １−１．Ｎを含んだ混合ガスを、それぞれ交Ｈに間欠的
   に昇温した基体上に導入し、ｉ−；ｃとＳ　’３Ｎ４の
   被膜を交互にかつ多層液′ｒＲＳｌ−ることを特徴と覆
   る多重被覆材わ１の製造法。