JPS5928565A - 被覆超硬合金工具 - Google Patents
被覆超硬合金工具Info
- Publication number
- JPS5928565A JPS5928565A JP13634782A JP13634782A JPS5928565A JP S5928565 A JPS5928565 A JP S5928565A JP 13634782 A JP13634782 A JP 13634782A JP 13634782 A JP13634782 A JP 13634782A JP S5928565 A JPS5928565 A JP S5928565A
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- Japan
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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
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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】
0)技術分野
本発明はアルミナ被覆超硬合金工具の改良に関する。
(ロ)背景技術
超硬合金にアルミナを被覆して切削性能を高めたいわゆ
るアルミナコーティング工具は、市場の切削速度の高速
化に伴い主カニ具として広く使用される。しかしながら
直接、超硬合金にアルミナを被覆した場合、その接着性
等、種々問題があυ、これらを解決するために、超硬合
金を周期律表IVa、Va、Ma族の炭化物、窒化物等
で被覆しだ後、外層にアルミナを被覆するという方法が
採用されている。
るアルミナコーティング工具は、市場の切削速度の高速
化に伴い主カニ具として広く使用される。しかしながら
直接、超硬合金にアルミナを被覆した場合、その接着性
等、種々問題があυ、これらを解決するために、超硬合
金を周期律表IVa、Va、Ma族の炭化物、窒化物等
で被覆しだ後、外層にアルミナを被覆するという方法が
採用されている。
このアルミナは結晶粒度で特性が変化することが知られ
ておシ、切削工具としての性能は微粒の方が良好である
。このアルミナ層の粒度を細かくする方法としては、低
温で反応速度を落とし、粒成長を抑制することが一般的
な方法ではあるが、アルミナは元素、Tie、Ti/N
等に比較して成長速度が遅いため、微粒なアルミナ層を
もつコーティング工具は性能は優れるが生産性が劣るの
で、性能を犠牲にして生産性をあげているのが現状であ
る。
ておシ、切削工具としての性能は微粒の方が良好である
。このアルミナ層の粒度を細かくする方法としては、低
温で反応速度を落とし、粒成長を抑制することが一般的
な方法ではあるが、アルミナは元素、Tie、Ti/N
等に比較して成長速度が遅いため、微粒なアルミナ層を
もつコーティング工具は性能は優れるが生産性が劣るの
で、性能を犠牲にして生産性をあげているのが現状であ
る。
(う発明の開示
本発明者等は、このアルミナの特性を充分に発揮し、し
かも簡便に製造しうるアルミナ破覆工具を提供すべく研
究を重ねた結果、アルミナとしてアモルファスアルミナ
と結晶化アルミナとが同時に生成されるような栄件下で
得られる、アモルファスアルミナと結晶化アルミナとか
ら構成されるアルミナ膜が、微粒で緻密であり、しかも
生産性が大であることを見出し、本発明に到達したもの
である。
かも簡便に製造しうるアルミナ破覆工具を提供すべく研
究を重ねた結果、アルミナとしてアモルファスアルミナ
と結晶化アルミナとが同時に生成されるような栄件下で
得られる、アモルファスアルミナと結晶化アルミナとか
ら構成されるアルミナ膜が、微粒で緻密であり、しかも
生産性が大であることを見出し、本発明に到達したもの
である。
すなわち、A t Ot3、H2、co2 もしくはH
20の雰囲気中、SOU〜90mCの低温下でのプラズ
マ化学蒸着法またはTi、Zrの有機化合物、もしくは
BCLz 等の微Hのドーピング物質の存在下ての化
学蒸着法によシ、アモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナとが同時に生成され、しかもこのとき0.5 pm
以下の微粒のアルミナ膜が成長することを見出したもの
である。またアルミナのプラズマ化学蒸着においてドー
ピング剤としてジメチルアミドチタニウム〔T1(NM
θ2)4〕、ジメチルアミドジルコニウム(Zr(NM
θ2)4〕 等の有機化合物、もしくはBCLz 等
を対htat3流量に対して[12以下の比率において
存在させれば、アルミナの成長速度が著しく速くなシ生
産性が高くなって有利である。このアルミナ層の粒度お
よびアモルファスアルミナ、hlは、反応温度、反応ノ
ノス租成、プラズマ密度、ドーピング111に変化する
が、工Jl−4料としてはO,a1〜α5μmの粒度範
囲で充分な性能を発揮し、またアモルファスアルミナは
結晶化アルミナに比べ硬度が低いため、その量は全アル
ミナ中に60容量チ以上では耐摩耗性が劣るため好まし
くなく、10%以下ではアルミナ粒度が微粒になシにく
いので、10〜60容A%の範囲が適当である。
20の雰囲気中、SOU〜90mCの低温下でのプラズ
マ化学蒸着法またはTi、Zrの有機化合物、もしくは
BCLz 等の微Hのドーピング物質の存在下ての化
学蒸着法によシ、アモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナとが同時に生成され、しかもこのとき0.5 pm
以下の微粒のアルミナ膜が成長することを見出したもの
である。またアルミナのプラズマ化学蒸着においてドー
ピング剤としてジメチルアミドチタニウム〔T1(NM
θ2)4〕、ジメチルアミドジルコニウム(Zr(NM
θ2)4〕 等の有機化合物、もしくはBCLz 等
を対htat3流量に対して[12以下の比率において
存在させれば、アルミナの成長速度が著しく速くなシ生
産性が高くなって有利である。このアルミナ層の粒度お
よびアモルファスアルミナ、hlは、反応温度、反応ノ
ノス租成、プラズマ密度、ドーピング111に変化する
が、工Jl−4料としてはO,a1〜α5μmの粒度範
囲で充分な性能を発揮し、またアモルファスアルミナは
結晶化アルミナに比べ硬度が低いため、その量は全アル
ミナ中に60容量チ以上では耐摩耗性が劣るため好まし
くなく、10%以下ではアルミナ粒度が微粒になシにく
いので、10〜60容A%の範囲が適当である。
り[層のアモルファスアルミナと結晶化アルミナについ
ては、イオンブレーティング、スパッタリングなどの成
長速度の速い物理蒸着法でも生成されるが、該物理蒸着
法では微粒で緻密な膜質をイ(Iることか困秤であるた
め、上記の化学蒸着法によるものが好ましい。
ては、イオンブレーティング、スパッタリングなどの成
長速度の速い物理蒸着法でも生成されるが、該物理蒸着
法では微粒で緻密な膜質をイ(Iることか困秤であるた
め、上記の化学蒸着法によるものが好ましい。
アルミナ層の厚みは0.5〜10μmが好ましく、0.
5μm 以下では耐摩耗性の向上が見られず、I Q
pm を越えると靭性が和なわれる。
5μm 以下では耐摩耗性の向上が見られず、I Q
pm を越えると靭性が和なわれる。
またり1層の密着性については、i層にアモルファスア
ルミナが含有されているため、下地との接着性が結晶化
アルミナ単一層に比較して若干劣る。このため内層とし
ては、T1、■、Or、1咥0、W、Siの1鍾以上か
らなる炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物等
を組合せたものが、工具材料として要求される密着性分
満足する。この具体例としては、TiO,VC!。
ルミナが含有されているため、下地との接着性が結晶化
アルミナ単一層に比較して若干劣る。このため内層とし
ては、T1、■、Or、1咥0、W、Siの1鍾以上か
らなる炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物等
を組合せたものが、工具材料として要求される密着性分
満足する。この具体例としては、TiO,VC!。
0r7C3,WC,Mo2C,Bib、 Tie、
Si3N4. Ti0IJ。
Si3N4. Ti0IJ。
T1132. Tt(nN)等が挙げられるが、例え
ば、TlCやTiNは1000℃、50)−ルでTi0
t4ト(H4もしくはN2 およびH2雰囲伝を用い
て通常の化学蒸着法によシ生成させることができる。
ば、TlCやTiNは1000℃、50)−ルでTi0
t4ト(H4もしくはN2 およびH2雰囲伝を用い
て通常の化学蒸着法によシ生成させることができる。
膜厚は[15〜5pm が最適で、5μm以上ではコー
ティングチップとしての靭性が下J、0.5μm以下で
は工具の塑性変形が起こシ易い。
ティングチップとしての靭性が下J、0.5μm以下で
は工具の塑性変形が起こシ易い。
したがって本発明はT1、V、Or%MO1W1S1
の1種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼
窒化物の1種以上からなる内層、および[101〜[1
,5μmの粒度のアモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナで構成ネれるアルミナからなるクト層からなる破橢層
を有することをl待機とする、被覆超硬合金工具に関す
る。
の1種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼
窒化物の1種以上からなる内層、および[101〜[1
,5μmの粒度のアモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナで構成ネれるアルミナからなるクト層からなる破橢層
を有することをl待機とする、被覆超硬合金工具に関す
る。
ま−た本発明は、超硬合金を低利とし、該母料表面にT
1、■、Or、 Mo、 W%13101種以上の炭化
物、窒化物、炭窒化物、m1化物、硼窒化物の1種以上
からなる層を被覆し、次いでA LOt3、H2、ao
2もしくはa2Oの雰囲気中、500〜900℃でプラ
ズマ化学蒸着2行って11.01〜0.5μm の粒度
のアモルファスアルミナと結晶化アルミナで構成される
層を更に破りすることからなる、被覆超硬合金工具の製
造方法に関する。
1、■、Or、 Mo、 W%13101種以上の炭化
物、窒化物、炭窒化物、m1化物、硼窒化物の1種以上
からなる層を被覆し、次いでA LOt3、H2、ao
2もしくはa2Oの雰囲気中、500〜900℃でプラ
ズマ化学蒸着2行って11.01〜0.5μm の粒度
のアモルファスアルミナと結晶化アルミナで構成される
層を更に破りすることからなる、被覆超硬合金工具の製
造方法に関する。
に)発明を実施するための最良の形態
実施例1
P−30超硬合金に内層としてのTieを化学蒸着法で
5 pm の厚さで抜僚し、しかる後、700℃、I
torr 下にて1容t % htat3.10容量チ
CO2,89容量% Hz ガス中に1五56MHz
の高周波電力500Wをかけてプラズマを発生させて、
At203をCLlltm、5pm、 10μm の
厚さに被覆した。とのAt203膜の表面を走査型電子
顕微鏡で調べたところ、α1μmの粒度の緻密な膜であ
り、X線回折では弱いα−At203のピークが認めら
れた。
5 pm の厚さで抜僚し、しかる後、700℃、I
torr 下にて1容t % htat3.10容量チ
CO2,89容量% Hz ガス中に1五56MHz
の高周波電力500Wをかけてプラズマを発生させて、
At203をCLlltm、5pm、 10μm の
厚さに被覆した。とのAt203膜の表面を走査型電子
顕微鏡で調べたところ、α1μmの粒度の緻密な膜であ
り、X線回折では弱いα−At203のピークが認めら
れた。
比較のため、P−30超硬合金を化学蒸着により5μT
ieで被覆したものの上に、粒度211mのAt203
f 0.1 pm、 5 pm、 10 pm
の厚さで被覆したコーティングチップをつくった。
ieで被覆したものの上に、粒度211mのAt203
f 0.1 pm、 5 pm、 10 pm
の厚さで被覆したコーティングチップをつくった。
本発明および比較例のチップについて、1’記の条件下
で切削性能テストを行った結果を第1表に示す。
で切削性能テストを行った結果を第1表に示す。
第1表
〔注〕KT寿命:すくい面摩耗による寿命;VB摩耗:
逃は面摩耗A、B、Oのチップを1300℃で熱処理し
たところ、熱処理前に比較して強いα−At203の回
折ピークが認められ、予め作成していたα−ht2o3
膜厚とピーク強度との関係からアモルファスAt203
の容二lN % ’k NlηするとAは20チ、Bは
45チ、Cは60チであった。
逃は面摩耗A、B、Oのチップを1300℃で熱処理し
たところ、熱処理前に比較して強いα−At203の回
折ピークが認められ、予め作成していたα−ht2o3
膜厚とピーク強度との関係からアモルファスAt203
の容二lN % ’k NlηするとAは20チ、Bは
45チ、Cは60チであった。
実施例2
P−30超硬合金に実施例1と同様にしてVCをα1μ
m、5μm、 10μmの各厚およびCr7C35μ
m を内層として被稜し、しかるのら13.561VI
Hzの高周波電力11KW、500w、sowltかけ
て102μm、0.1μm、 1μmの粒度のht2
o3膜を3pm厚で被覆した。
m、5μm、 10μmの各厚およびCr7C35μ
m を内層として被稜し、しかるのら13.561VI
Hzの高周波電力11KW、500w、sowltかけ
て102μm、0.1μm、 1μmの粒度のht2
o3膜を3pm厚で被覆した。
これらのチップf(1300℃で熱処理してアモルファ
スAt203の容量チを計算し、これらのデータを第2
表にまとめた。
スAt203の容量チを計算し、これらのデータを第2
表にまとめた。
また比較のために従来の方式で5μmのVC。
10 pmのvc、5pmのCr7 c3 を内層と
し、り1層に2μm粒度のAt203を3μm厚で被覆
したチップを作成し、上記本発明のテップと比較例のチ
ップについて実施例1と同じ栄件で切削テス) (X行
なった結果会、旭2表にあわ・)主−で示す。
し、り1層に2μm粒度のAt203を3μm厚で被覆
したチップを作成し、上記本発明のテップと比較例のチ
ップについて実施例1と同じ栄件で切削テス) (X行
なった結果会、旭2表にあわ・)主−で示す。
第 2 表
実施例3
第5表に示す内層を1000℃、50トールの減圧にお
ける化学蒸着法によυ4μの厚さに生成させた。またこ
の内層の上にα1μm粒度、厚さ5μmで20容量−の
アモルファスAt203を実施例1と同様の条件で作成
しfcoこれらのチップを実施例1に示す切削条件で切
削テストにイで]した。
ける化学蒸着法によυ4μの厚さに生成させた。またこ
の内層の上にα1μm粒度、厚さ5μmで20容量−の
アモルファスAt203を実施例1と同様の条件で作成
しfcoこれらのチップを実施例1に示す切削条件で切
削テストにイで]した。
第 3 表
比iIツのために第3表の内層の上に9’h層のAt2
03を通′1;;の化学薄着法により、1000℃で4
0トールの減圧下において厚き57+m(粒度2 pm
)生成させて同様の切削条件で切削したところ、本発
明品の約半分以下の時間しか削れなかった。
03を通′1;;の化学薄着法により、1000℃で4
0トールの減圧下において厚き57+m(粒度2 pm
)生成させて同様の切削条件で切削したところ、本発
明品の約半分以下の時間しか削れなかった。
代理人 内 1) 明
代理人 萩 原 亮 −
Claims (3)
- (1) Ti、V、Or、Mo、W%Siの1種以上
の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物の1種
以上からなる内層、およびQ、01〜G、5pmの粒度
のアモルファスアルミナと結晶化アルミナで構成される
アルミナからなる外層からなる被覆層を有することを特
徴とする、被覆超硬合金工具。 - (2) 内層の厚みが0.5〜5μm、5’¥層の厚
みがα5〜10μm 、−外層中のアモルファスアルミ
ナ量は10〜60容量チである、特許請求の範凹第°1
項記載の被覆超硬合金工具。 - (3)超硬合金分母材とし、該母料表面にT1、V、
Or%Mo、 W、 Si の1穏以上の炭化物、
窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物の1種以上からな
る層を被覆し、次いでA LOAs、E2、CO,もし
くはH2Oの雰囲気中、500〜900℃でプラズマ化
学蒸着を行ってcL01〜α5μmの粒度のアモルファ
スアルミナと結晶化アルミナで構成される層を更に被覆
することからなる、被覆超硬合金工具の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13634782A JPS5928565A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 被覆超硬合金工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13634782A JPS5928565A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 被覆超硬合金工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5928565A true JPS5928565A (ja) | 1984-02-15 |
JPS6148582B2 JPS6148582B2 (ja) | 1986-10-24 |
Family
ID=15173066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13634782A Granted JPS5928565A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 被覆超硬合金工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5928565A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61174379A (ja) * | 1985-01-29 | 1986-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化硅素被覆超硬合金部品およびその製造法 |
US5587233A (en) * | 1992-03-27 | 1996-12-24 | Widia Gmbh | Composite body and its use |
WO2010106142A1 (de) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Walter Ag | Schneidwerkzeug |
JP2013193171A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Mitsubishi Materials Corp | 高速断続切削加工においてすぐれた潤滑性、耐チッピング性、耐摩耗性を発揮す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 |
US8828527B2 (en) * | 2009-03-18 | 2014-09-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool |
-
1982
- 1982-08-06 JP JP13634782A patent/JPS5928565A/ja active Granted
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61174379A (ja) * | 1985-01-29 | 1986-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化硅素被覆超硬合金部品およびその製造法 |
US5587233A (en) * | 1992-03-27 | 1996-12-24 | Widia Gmbh | Composite body and its use |
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CN102449186A (zh) * | 2009-03-19 | 2012-05-09 | 瓦尔特公开股份有限公司 | 切削工具 |
JP2012520938A (ja) * | 2009-03-19 | 2012-09-10 | バルター アクチェンゲゼルシャフト | 切削工具 |
US8691378B2 (en) | 2009-03-19 | 2014-04-08 | Walter Ag | Cutting tool |
JP2013193171A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Mitsubishi Materials Corp | 高速断続切削加工においてすぐれた潤滑性、耐チッピング性、耐摩耗性を発揮す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 |
---|---|
JPS6148582B2 (ja) | 1986-10-24 |
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