JPS5925970A - 被覆超硬合金 - Google Patents
被覆超硬合金Info
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- JPS5925970A JPS5925970A JP13595482A JP13595482A JPS5925970A JP S5925970 A JPS5925970 A JP S5925970A JP 13595482 A JP13595482 A JP 13595482A JP 13595482 A JP13595482 A JP 13595482A JP S5925970 A JPS5925970 A JP S5925970A
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- chemical vapor
- al2o3
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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
- 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
- C23C16/40—Oxides
- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- 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
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】
（イ）技術分野
本発明は切削工具、耐摩部品に用いられる被覆超硬合金
の改良に関するものである。
の改良に関するものである。
（ロ）背景技術
超硬合金を母材として内層にＴ ｉＣ＋ Ｔ Ｉ Ｎ
を被覆したのち外層として１〜８μのｋｌｓＯＢを被
覆したコーティング工具は表面の耐摩耗性と母材の強靭
性を兼ねそなえており優れた切削工具として広く使用さ
れている。しかしながら要求される切削条件は年々苛酷
になっており切削速度で２０，０１ｎ／ｍｉｎ、 か
ら３００ｍ／ｍｉｎ、を越える場合も多ズなっている。
を被覆したのち外層として１〜８μのｋｌｓＯＢを被
覆したコーティング工具は表面の耐摩耗性と母材の強靭
性を兼ねそなえており優れた切削工具として広く使用さ
れている。しかしながら要求される切削条件は年々苛酷
になっており切削速度で２０，０１ｎ／ｍｉｎ、 か
ら３００ｍ／ｍｉｎ、を越える場合も多ズなっている。
このような高速切削域では上記のアルミナコーティング
工具でも寿命が短く、より高性能のアルミナコーティン
グ工具が要求されるようになっている。この高性能化の
ためには表面層のアルミナ膜厚をより厚膜化することに
よりＡＡ’ ｓｏ ｓの耐酸化性、耐熱性、耐摩耗性の
特性を充分に生かすことによって達成し得ることが考え
られる。しかし通常の化学蒸着法ではＡｆ２０Ｂ膜の成
長速度が遅く良質の厚膜Ａｌ２Ｏ５層は得られにくいの
が現状である。化学蒸着法で成長速度を高めるためには
温度を上げるかドーピング剤を添加するなどの手法が用
いられるがＡｌ２Ｏ５粒度が粗くなる、ＡＩ！２０ａ膜
純度が低不純度能が劣化するなどの欠点があり好ましく
ない。
工具でも寿命が短く、より高性能のアルミナコーティン
グ工具が要求されるようになっている。この高性能化の
ためには表面層のアルミナ膜厚をより厚膜化することに
よりＡＡ’ ｓｏ ｓの耐酸化性、耐熱性、耐摩耗性の
特性を充分に生かすことによって達成し得ることが考え
られる。しかし通常の化学蒸着法ではＡｆ２０Ｂ膜の成
長速度が遅く良質の厚膜Ａｌ２Ｏ５層は得られにくいの
が現状である。化学蒸着法で成長速度を高めるためには
温度を上げるかドーピング剤を添加するなどの手法が用
いられるがＡｌ２Ｏ５粒度が粗くなる、ＡＩ！２０ａ膜
純度が低不純度能が劣化するなどの欠点があり好ましく
ない。
また、スパッタリング等の物理蒸着法及びプラズマ化学
蒸着法は結晶成長速度は高いが接着強度が低く、高速切
削用工具には適さない。
蒸着法は結晶成長速度は高いが接着強度が低く、高速切
削用工具には適さない。
（ハ）発明の開示
本発明は以上述べた問題点を解消し、高速切削用に性能
の良好な厚膜アルミナコーティング工具用被覆超硬合金
を提供するものである。
の良好な厚膜アルミナコーティング工具用被覆超硬合金
を提供するものである。
本発明品の特徴は超硬合金の母材表面に内層としてＴｉ
の炭化物、窒化物、炭窒化物、Ｓ ＩＣ＋及びＳｉ３Ｎ
４ の１種または２種以上被覆され、その上に外層と
して２μまで微粒の結晶化ｋｌ ２０ ａを化学蒸着法
で被覆し、更にその表面にはプラズマ化学蒸着法と化学
蒸着法とを繰返すことによって非晶質Ａｌ２Ｏ５または
非晶質ＡＪ２０．と結晶化Ａｌ２Ｏ５の混合層と結晶化
！’Ｌ１２０Ｂのみの層との積層構造の被覆を施したコ
ーティング工具である。被覆厚みは内層は１〜１０μ、
外層のＡＪ ２０ ｓ層は全体で３〜１０μであって外
層の内層に隣接する２μまでが化学蒸着法による微結晶
化Ａｌ２Ｏ８でありそれ以上の“ ニー−−−−、
ＡＩ！ｇＯａ最外層（１〜８μ）は非晶質Ａｌ！ｇＯｓ
と結晶化Ａｌ ｓｏ ｇとの積層になっているのが特徴
である。
の炭化物、窒化物、炭窒化物、Ｓ ＩＣ＋及びＳｉ３Ｎ
４ の１種または２種以上被覆され、その上に外層と
して２μまで微粒の結晶化ｋｌ ２０ ａを化学蒸着法
で被覆し、更にその表面にはプラズマ化学蒸着法と化学
蒸着法とを繰返すことによって非晶質Ａｌ２Ｏ５または
非晶質ＡＪ２０．と結晶化Ａｌ２Ｏ５の混合層と結晶化
！’Ｌ１２０Ｂのみの層との積層構造の被覆を施したコ
ーティング工具である。被覆厚みは内層は１〜１０μ、
外層のＡＪ ２０ ｓ層は全体で３〜１０μであって外
層の内層に隣接する２μまでが化学蒸着法による微結晶
化Ａｌ２Ｏ８でありそれ以上の“ ニー−−−−、
ＡＩ！ｇＯａ最外層（１〜８μ）は非晶質Ａｌ！ｇＯｓ
と結晶化Ａｌ ｓｏ ｇとの積層になっているのが特徴
である。
内層に最隣接するアルミナ膜は化学蒸着法で生成するア
ルミナであるため密着強度が高く、引き続き行われるプ
ラズマ化学蒸着法で生成するアルミナは成長速度が高い
ため７Ｖ２０３膜厚を厚くすることができる。又外層の
ｋ１２０ｓの内層に最隣接するＡｌｇＯｓと外表部のＡ
ＪａＱＢとは極めて接着性が良く、従来のプラズマ化学
蒸着法のみによる場合の下層との剥離等の現象が全くみ
られなかった。
ルミナであるため密着強度が高く、引き続き行われるプ
ラズマ化学蒸着法で生成するアルミナは成長速度が高い
ため７Ｖ２０３膜厚を厚くすることができる。又外層の
ｋ１２０ｓの内層に最隣接するＡｌｇＯｓと外表部のＡ
ＪａＱＢとは極めて接着性が良く、従来のプラズマ化学
蒸着法のみによる場合の下層との剥離等の現象が全くみ
られなかった。
又、ＡＩ！ｐＯａ膜厚が数μ以上の厚膜Ａ７７２０ｇ
ニー ティング工具は耐摩耗性は優れるが、Ａ１２ｏ３
膜が脆性材料であるため刃先強度が低く、刃先部の欠損
、チッピング等による工具寿命の問題があったが、本発
明はこの問題を解消するため、化学蒸着法とプラズマ化
学蒸着法を交互に繰返すことによって被覆層とすること
によって刃先強度を著しく高めることに成功したのであ
る。
ニー ティング工具は耐摩耗性は優れるが、Ａ１２ｏ３
膜が脆性材料であるため刃先強度が低く、刃先部の欠損
、チッピング等による工具寿命の問題があったが、本発
明はこの問題を解消するため、化学蒸着法とプラズマ化
学蒸着法を交互に繰返すことによって被覆層とすること
によって刃先強度を著しく高めることに成功したのであ
る。
又、外表部のアルミナは非晶質もしくは非晶質と結晶化
アルミナの混合にすることによって１μ以下の微細なＡ
Ｉ！２０ａ層が得られることを見出した。
アルミナの混合にすることによって１μ以下の微細なＡ
Ｉ！２０ａ層が得られることを見出した。
プラズマ化学蒸着法においてもある条件化では結晶質Ａ
Ｉ！２０ｇが得られるが、全て結晶化アルミナであると
粗粒の膜質となって耐摩耗性が若干力るがアルミナのも
つ耐熱性、化学的安定性は損なわれず本発明の範囲に入
る。
Ｉ！２０ｇが得られるが、全て結晶化アルミナであると
粗粒の膜質となって耐摩耗性が若干力るがアルミナのも
つ耐熱性、化学的安定性は損なわれず本発明の範囲に入
る。
内層はアルミナよりも超硬合金母材との密着性の良い物
質としてＴｉＣ，Ｔｉｌ”Ｌ Ｔ１Ｃｌ’Ｌ ＳｉＣ＋
５ｉｓＮ４が選択された。その膜厚は１〜１０μであ
り、１μ以下では密着性の向上は難かしく、ｌＯμ以上
では密着性の向上には効果がない。又外層のＡ７？２０
３ は１０μを越えると靭性が低下し、３μ以下では
本発明の化学蒸着法とプラズマ化学蒸着法との連続プロ
七スを用いることの利点が失われ、また高速切削用工具
として性能が発揮できない。
質としてＴｉＣ，Ｔｉｌ”Ｌ Ｔ１Ｃｌ’Ｌ ＳｉＣ＋
５ｉｓＮ４が選択された。その膜厚は１〜１０μであ
り、１μ以下では密着性の向上は難かしく、ｌＯμ以上
では密着性の向上には効果がない。又外層のＡ７？２０
３ は１０μを越えると靭性が低下し、３μ以下では
本発明の化学蒸着法とプラズマ化学蒸着法との連続プロ
七スを用いることの利点が失われ、また高速切削用工具
として性能が発揮できない。
又内層に最隣接する化学蒸着法によるアルミナ膜厚が２
μ以上では高速切削に耐えうる接着性が得られない。
μ以上では高速切削に耐えうる接着性が得られない。
以下実施例によって説明する。
実施例１゜
ＩＳＯ，Ｐ３０超硬合金の表面に化学蒸着法でＴ１ＣＮ
を３μ被覆した。この表面に同じく化学蒸着法で９５０
°Ｃにてｋｌ ２０８を１μ被覆し、引き続き５％ｋｌ
ｃｌｓ、 ５％ＣＯ２，９０％Ｈ２１２Ｔｏｒｒ の減
圧下にて、１８．５６ ＭＨｚ の高周波電力２００
Ｗで３０分間かけたのち、高周波電力を切って反応圧力
３０ Ｔｏｒｒ で２時間保持してから再度２００Ｗ
の高周波電力をかけて３０分間保持した。得られた被覆
超硬合金の被覆層をＸ線解析及び組織観察したところ、
外表部から２ μノアモル７７スｋｌＱ０８１１ μｔ
７）α−ＡＪ２０ａ１２ ｐｔ７）７モルフ７ｙ、ｋｌ
ｐ、ｏｓ＊ １ μノα−ＡＺ２０ａ＋ ３ ｐのＴ１
ＣＮ が生成していた。これをＡとする。
を３μ被覆した。この表面に同じく化学蒸着法で９５０
°Ｃにてｋｌ ２０８を１μ被覆し、引き続き５％ｋｌ
ｃｌｓ、 ５％ＣＯ２，９０％Ｈ２１２Ｔｏｒｒ の減
圧下にて、１８．５６ ＭＨｚ の高周波電力２００
Ｗで３０分間かけたのち、高周波電力を切って反応圧力
３０ Ｔｏｒｒ で２時間保持してから再度２００Ｗ
の高周波電力をかけて３０分間保持した。得られた被覆
超硬合金の被覆層をＸ線解析及び組織観察したところ、
外表部から２ μノアモル７７スｋｌＱ０８１１ μｔ
７）α−ＡＪ２０ａ１２ ｐｔ７）７モルフ７ｙ、ｋｌ
ｐ、ｏｓ＊ １ μノα−ＡＺ２０ａ＋ ３ ｐのＴ１
ＣＮ が生成していた。これをＡとする。
又、３％ＡＩＩＣｊ？ａ、 ｌ ０％ＣＯ２，８７％Ｈ
２１２Ｔｏｒｒ中で、同様に高周波電力４ｏｏｗを３０
分間、電力を切って２時間、さらに２００Ｗの電力で３
０分間保持した。どの方法で得た被覆層は外表部から、
２μのＡＩ！！２０８ （うち８０％がアモルファスに
１２０ Ｂ ） ＋１μのα−ＡＡ’２０ｇ＋ ２μの
Ａ１２０３（２０％がアモルファスＡｌ２Ｏ５） 、１
．５のα−Ａｊ’２０ｇ、３μのＴ１ＣＮてあった。こ
れをＢとする。
２１２Ｔｏｒｒ中で、同様に高周波電力４ｏｏｗを３０
分間、電力を切って２時間、さらに２００Ｗの電力で３
０分間保持した。どの方法で得た被覆層は外表部から、
２μのＡＩ！！２０８ （うち８０％がアモルファスに
１２０ Ｂ ） ＋１μのα−ＡＡ’２０ｇ＋ ２μの
Ａ１２０３（２０％がアモルファスＡｌ２Ｏ５） 、１
．５のα−Ａｊ’２０ｇ、３μのＴ１ＣＮてあった。こ
れをＢとする。
比較のために５μのα−Ａ１２０Ｂ を外層とし、３
μのＴ１ＣＮ を内層とする全て通常の化学蒸着法で作
成した被覆超硬合金（母材は上記と同じ）をＣとする。
μのＴ１ＣＮ を内層とする全て通常の化学蒸着法で作
成した被覆超硬合金（母材は上記と同じ）をＣとする。
上記の試料を次の切削条件にてテストした結果を第１表
に示す。
に示す。
被削材 ： Ｆｅ１２
切削速度 ： ３００ｍ／ｍｉｎ。
切り込み ：０．５収
送 リ ；０．４ 乳尻／ ｒ
ｅ Ｖ。
ｅ Ｖ。
ａ−Ａ７！２０ｇはアモルファスＡＪ２０ｓを示す。
実施例２゜
ＩＳＯ，Ｍ］、Ｏ超硬合金の表面に化学蒸着法で３μの
ＳｉＣを生成させ、その表面に化学蒸着法で０．５μの
α−ＡＡ’ ２０８を被覆した。更にこの上に実施ｌと
同じ要領によって、外表部から１μのアモルファスＡ１
ｇＯｓ＋ ２ ／’のＡｌＱＯａ （２０％ ａ−ＡＪ
ｇＯａ＋ ８０％α−ＡｌｓＯ３） の積層被覆（Ｄ
とする）及び外表部が３μのアモルファスＡ、／２０ｓ
被覆（Ｅとする〕を行った。又比較材として３．５μの
α−Ａ１２０Ｂを外層とし、３μのＳｉＣを内層とする
ものＣＦ）を化学蒸着法で作製し、実施例Ｊと同じ切削
条件でテストした。結果を第２表に示す。
ＳｉＣを生成させ、その表面に化学蒸着法で０．５μの
α−ＡＡ’ ２０８を被覆した。更にこの上に実施ｌと
同じ要領によって、外表部から１μのアモルファスＡ１
ｇＯｓ＋ ２ ／’のＡｌＱＯａ （２０％ ａ−ＡＪ
ｇＯａ＋ ８０％α−ＡｌｓＯ３） の積層被覆（Ｄ
とする）及び外表部が３μのアモルファスＡ、／２０ｓ
被覆（Ｅとする〕を行った。又比較材として３．５μの
α−Ａ１２０Ｂを外層とし、３μのＳｉＣを内層とする
ものＣＦ）を化学蒸着法で作製し、実施例Ｊと同じ切削
条件でテストした。結果を第２表に示す。
Claims (1)
- （１）超硬合金を母材とし、外層がＡＡ’ ｎｏ ｓ
＋ 内層がＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、ＳｉＣ
＋ ５ｉｓＮｎの１種または２種以上からなり、外層の
内層に最隣接する２μ以下のＡｌ２Ｏ８層は化学蒸着法
で生成されてなる結晶化ＡＪ？ ２０ ａであり、外層
の２μ以上の層は化学蒸着法とプラズマ化学蒸着法を繰
返して積層のＡ７？２０ａであることを特徴とする被覆
超硬合金。 （２、特許請求の範囲第（１）項において、内層の厚み
が１〜ｌＯμであり、外層のＡＪｇＯｓ層は全体の厚み
が３〜１０μであって、内層に最隣接する２μを越える
外層が非晶質Ａｊ＋２０ｇ又は非晶質ｋｌ ２０８と結
晶化ＡｌｊｚＯｓの混合層と結晶化Ａｊ’ ｎｏ ａ層
との積層となっていることを特徴とする被覆超硬合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13595482A JPS5925970A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 被覆超硬合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13595482A JPS5925970A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 被覆超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5925970A true JPS5925970A (ja) | 1984-02-10 |
| JPS6229507B2 JPS6229507B2 (ja) | 1987-06-26 |
Family
ID=15163720
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13595482A Granted JPS5925970A (ja) | 1982-08-03 | 1982-08-03 | 被覆超硬合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5925970A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60177179A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | Toshiba Corp | 黒色装飾品 |
| US5693408A (en) * | 1992-11-21 | 1997-12-02 | Widia Gmbh | Tool and process for coating a basic tool component |
| DE19815677A1 (de) * | 1998-04-08 | 1999-10-14 | Dresden Ev Inst Festkoerper | Verbundkörper und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP2013184230A (ja) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐欠損性を備える表面被覆切削工具 |
| JP2014024163A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を備える表面被覆切削工具 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57135441A (en) * | 1981-02-13 | 1982-08-21 | Sony Corp | Magnetic recording medium |
-
1982
- 1982-08-03 JP JP13595482A patent/JPS5925970A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57135441A (en) * | 1981-02-13 | 1982-08-21 | Sony Corp | Magnetic recording medium |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60177179A (ja) * | 1984-02-23 | 1985-09-11 | Toshiba Corp | 黒色装飾品 |
| JPH029671B2 (ja) * | 1984-02-23 | 1990-03-02 | Tokyo Shibaura Electric Co | |
| US5693408A (en) * | 1992-11-21 | 1997-12-02 | Widia Gmbh | Tool and process for coating a basic tool component |
| DE19815677A1 (de) * | 1998-04-08 | 1999-10-14 | Dresden Ev Inst Festkoerper | Verbundkörper und Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE19815677C2 (de) * | 1998-04-08 | 2002-02-07 | Dresden Ev Inst Festkoerper | Verbundkörper und Verfahren zu dessen Herstellung |
| JP2013184230A (ja) * | 2012-03-06 | 2013-09-19 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐欠損性を備える表面被覆切削工具 |
| JP2014024163A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を備える表面被覆切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6229507B2 (ja) | 1987-06-26 |
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