JPS5940223B2 - 被覆超硬合金部材 - Google Patents
被覆超硬合金部材Info
- Publication number
- JPS5940223B2 JPS5940223B2 JP13378277A JP13378277A JPS5940223B2 JP S5940223 B2 JPS5940223 B2 JP S5940223B2 JP 13378277 A JP13378277 A JP 13378277A JP 13378277 A JP13378277 A JP 13378277A JP S5940223 B2 JPS5940223 B2 JP S5940223B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- titanium
- aluminum oxide
- layer
- cemented carbide
- thickness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｇ、Ｗ、Ｍｏの一
種もしくはそれ以上の炭化物および／又は炭窒化物を主
として鉄族金属の一種もしくはそれ以上で結合したいわ
ゆる超硬合金部材の表面に、より耐摩耗性のある炭化チ
タン、窒化チタン、炭窒化チタンの薄層を被覆した被覆
超硬合金部材は、母材の強靭性と表面の耐摩耗性を兼ね
そなえており、従来からの超硬合金部材より優れた切削
工具として広く実用されている。
種もしくはそれ以上の炭化物および／又は炭窒化物を主
として鉄族金属の一種もしくはそれ以上で結合したいわ
ゆる超硬合金部材の表面に、より耐摩耗性のある炭化チ
タン、窒化チタン、炭窒化チタンの薄層を被覆した被覆
超硬合金部材は、母材の強靭性と表面の耐摩耗性を兼ね
そなえており、従来からの超硬合金部材より優れた切削
工具として広く実用されている。
しかしながら炭化チタン、窒化チタン、炭窒化チタン等
は耐酸化性に欠ける為、いわゆる耐熱性に劣り、したが
つて、高速高送り切削時、特に鋳鉄切削時にクレーター
摩耗が著しく進行する為、あまり好結果が得られていな
い。その為に耐酸化性に富んだ酸化物を被覆すれば良い
との考えより酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムを被
覆することが提案されている。（特公昭５０−１４２３
７）又、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムを直接超
硬合金部材に被覆すると超硬合金部材中のコバルト及び
炭素が原因で、酸化物層が異状粒成長してしまい好まし
くない為、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＴａの炭化物および
／又は窒化物を被覆したのち酸化アルミニウム、酸化ジ
ルコニウムを被覆するとＴｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＴａの
炭化物および／又は窒化物がコバルトおよび炭素のバリ
ヤーとなるので酸化物層の異状粒成長が見られず、非常
に好都合であるということも提案されており（特公昭５
２−１３２０１）既に一部実用に供している。本発明の
目的はこの酸化物／炭化物及び酸化物／窒化物及び酸化
物／炭化物・窒化物二重被覆超硬合金部材の切削特性特
に耐摩耗性を著しく向上させたものを提供することにあ
る。
は耐酸化性に欠ける為、いわゆる耐熱性に劣り、したが
つて、高速高送り切削時、特に鋳鉄切削時にクレーター
摩耗が著しく進行する為、あまり好結果が得られていな
い。その為に耐酸化性に富んだ酸化物を被覆すれば良い
との考えより酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムを被
覆することが提案されている。（特公昭５０−１４２３
７）又、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムを直接超
硬合金部材に被覆すると超硬合金部材中のコバルト及び
炭素が原因で、酸化物層が異状粒成長してしまい好まし
くない為、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＴａの炭化物および
／又は窒化物を被覆したのち酸化アルミニウム、酸化ジ
ルコニウムを被覆するとＴｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＴａの
炭化物および／又は窒化物がコバルトおよび炭素のバリ
ヤーとなるので酸化物層の異状粒成長が見られず、非常
に好都合であるということも提案されており（特公昭５
２−１３２０１）既に一部実用に供している。本発明の
目的はこの酸化物／炭化物及び酸化物／窒化物及び酸化
物／炭化物・窒化物二重被覆超硬合金部材の切削特性特
に耐摩耗性を著しく向上させたものを提供することにあ
る。
特公昭５２１３２０１によると被覆外層たる酸化物層の
厚さは０．２〜２０μ好ましくは０．５〜５μと規定さ
れている。しかるに現在実用に供している酸化アルミニ
ウム／炭化チタンニ重被覆超硬合金部品はことごとく酸
化アルミニウム層が１μ前後炭化チタン層が４〜７μと
いう構成である。即ち、従来から広く使われてきた炭化
チタン被覆超硬合金部品に１μの酸化アルミニウムを被
覆したものといえよう。このわずか１μの酸化アルミニ
ウムを炭化チタン被覆超硬合金部材に被覆することによ
つて格段の耐摩耗性が向上するからには、さらに酸化ア
ルミニウム層の厚みを増加させれば一層の耐摩耗性が獲
得しうるとの考えのもとに発明者は公知の化学蒸着法を
用いて種々炭化チタン被覆超硬合金部材に酸化アルミニ
ウムを１μ以上２０μにわたるまで被覆してみた。しか
しながら得られた酸化アルミニウム層はすべて巨大な柱
状結晶で（膜と直交する方向に粒生長しているもの。）
かつ膜厚が厚くなるにつれて膜の上部は空粗になるとい
う被膜しか得られず、このチツプにて実際に切削したと
ころ著しく強靭性に欠けまつたく実用に供しうるもので
はなかつた。そこで発明者は、化学蒸着法による酸化ア
ルミニウムの被覆に関し詳しく検討した結果公知の被覆
条件では酸化アルミニウムは非常に単結晶化しやすい条
件にあるので炭化チタン被覆層上に一度酸化アルミニウ
ムの核を形成してしまうと事後はその核を基点として上
方へ柱状結晶として粒生長し、酸化アルミニウム上には
新らたに酸化アルミニウムの核は形成し得ないと考えた
。これを解決する為には酸化アルミニウムの核形成を活
発化させる被覆条件を選ぶ必要があると考えた。被覆条
件としては被覆温度を下げる。もしくは反応ガス中のア
ルミニウムもしくは酸素の過飽和度を上げることが考え
られるもののいずれも工業上かなり困難と考えられる。
そこで発明者は以下のごとく考えた。即ち公知の酸化ア
ルミニウム被覆条件では炭化チタン層上には酸化アルミ
ニウムが核形成をするので、炭化チタン上に酸化アルミ
ニウムを実用上問題のない厚さ（実験の結果２．０μよ
り厚い場合には柱状結晶化による靭性の低下が著しい。
）被覆したのち再度炭化チタンを被覆し、その上にさら
に酸化アルミニウムを被覆すれば炭化チタン被覆層上に
は酸化アルミニウムの核形成が行なわれる為に緻密な酸
化アルミニウム層が被覆しうると考えた。この操作を交
互に繰り返すことによつて所望する厚さの酸化アルミニ
ウム／炭化チタン積層被覆が得られると考えた。なお、
炭化チタンに関しては２μより厚い場合には、酸化アル
ミニウムの耐熱効果を発揮し得なくなる故好ましくない
。又、炭化チタン層に関しては前後の酸化アルミニウム
層との接着性を考えると酸素を含有した酸炭化チタンの
方がより好ましい。又、この酸化アルミニウム、酸炭化
チタン積層被覆層に関しては２０μより厚い場合には靭
性の低下により、又１．０μ未満では耐摩耗性が何等改
善されず効果が認められないのでいずれも好ましくない
。又超硬合金部材に接する被覆最内層に関しては、発明
者は既にＴｌ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂの一種もしくはそ
れ以上の炭化物および／又は炭窒化物が超硬合金部品と
の接着強度上好ましく工業上では常温で液体の塩化物が
存在するＴｉの炭化物および／又は炭窒化物が最も好ま
しいことを提案しており、被覆外層として前記積層被覆
層を、被覆又層としてＴｌ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂの一
種もしくはそれ以上の炭化物および／又は炭窒化物を被
覆することにより、より一層の効果が見出いだされた。
以上酸炭化チタンについて述べてきたが酸窒化チタン、
酸炭窒化チタンでも、もちろん同様である。
厚さは０．２〜２０μ好ましくは０．５〜５μと規定さ
れている。しかるに現在実用に供している酸化アルミニ
ウム／炭化チタンニ重被覆超硬合金部品はことごとく酸
化アルミニウム層が１μ前後炭化チタン層が４〜７μと
いう構成である。即ち、従来から広く使われてきた炭化
チタン被覆超硬合金部品に１μの酸化アルミニウムを被
覆したものといえよう。このわずか１μの酸化アルミニ
ウムを炭化チタン被覆超硬合金部材に被覆することによ
つて格段の耐摩耗性が向上するからには、さらに酸化ア
ルミニウム層の厚みを増加させれば一層の耐摩耗性が獲
得しうるとの考えのもとに発明者は公知の化学蒸着法を
用いて種々炭化チタン被覆超硬合金部材に酸化アルミニ
ウムを１μ以上２０μにわたるまで被覆してみた。しか
しながら得られた酸化アルミニウム層はすべて巨大な柱
状結晶で（膜と直交する方向に粒生長しているもの。）
かつ膜厚が厚くなるにつれて膜の上部は空粗になるとい
う被膜しか得られず、このチツプにて実際に切削したと
ころ著しく強靭性に欠けまつたく実用に供しうるもので
はなかつた。そこで発明者は、化学蒸着法による酸化ア
ルミニウムの被覆に関し詳しく検討した結果公知の被覆
条件では酸化アルミニウムは非常に単結晶化しやすい条
件にあるので炭化チタン被覆層上に一度酸化アルミニウ
ムの核を形成してしまうと事後はその核を基点として上
方へ柱状結晶として粒生長し、酸化アルミニウム上には
新らたに酸化アルミニウムの核は形成し得ないと考えた
。これを解決する為には酸化アルミニウムの核形成を活
発化させる被覆条件を選ぶ必要があると考えた。被覆条
件としては被覆温度を下げる。もしくは反応ガス中のア
ルミニウムもしくは酸素の過飽和度を上げることが考え
られるもののいずれも工業上かなり困難と考えられる。
そこで発明者は以下のごとく考えた。即ち公知の酸化ア
ルミニウム被覆条件では炭化チタン層上には酸化アルミ
ニウムが核形成をするので、炭化チタン上に酸化アルミ
ニウムを実用上問題のない厚さ（実験の結果２．０μよ
り厚い場合には柱状結晶化による靭性の低下が著しい。
）被覆したのち再度炭化チタンを被覆し、その上にさら
に酸化アルミニウムを被覆すれば炭化チタン被覆層上に
は酸化アルミニウムの核形成が行なわれる為に緻密な酸
化アルミニウム層が被覆しうると考えた。この操作を交
互に繰り返すことによつて所望する厚さの酸化アルミニ
ウム／炭化チタン積層被覆が得られると考えた。なお、
炭化チタンに関しては２μより厚い場合には、酸化アル
ミニウムの耐熱効果を発揮し得なくなる故好ましくない
。又、炭化チタン層に関しては前後の酸化アルミニウム
層との接着性を考えると酸素を含有した酸炭化チタンの
方がより好ましい。又、この酸化アルミニウム、酸炭化
チタン積層被覆層に関しては２０μより厚い場合には靭
性の低下により、又１．０μ未満では耐摩耗性が何等改
善されず効果が認められないのでいずれも好ましくない
。又超硬合金部材に接する被覆最内層に関しては、発明
者は既にＴｌ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂの一種もしくはそ
れ以上の炭化物および／又は炭窒化物が超硬合金部品と
の接着強度上好ましく工業上では常温で液体の塩化物が
存在するＴｉの炭化物および／又は炭窒化物が最も好ま
しいことを提案しており、被覆外層として前記積層被覆
層を、被覆又層としてＴｌ，Ｚｒ，ＨｆおよびＮｂの一
種もしくはそれ以上の炭化物および／又は炭窒化物を被
覆することにより、より一層の効果が見出いだされた。
以上酸炭化チタンについて述べてきたが酸窒化チタン、
酸炭窒化チタンでも、もちろん同様である。
なお、本発明は全て化学蒸着法によることはいうまでも
ない。以下、実施例にて詳しく説明する。
ない。以下、実施例にて詳しく説明する。
実施例 １
１ＳＯＰ３Ｏ超硬合金部品（遊離炭素０．０３重量％析
出）型番ＳＮＵ４３２を水素、四塩化チタン、メタン混
合気流中にて通常の化学蒸着法により、炭化チタンを５
μ被覆したのち、水素、三塩化アルミニウム、二酸化炭
紫、混合気流中にて通常の化学蒸着法により酸化アルミ
ニウムを１μ被覆さらに水素、四塩化チタン、メタン、
一酸化炭素、二酸化炭素混合気流中にて通常の化学蒸着
法により酸炭化チタン１μ被覆した。
出）型番ＳＮＵ４３２を水素、四塩化チタン、メタン混
合気流中にて通常の化学蒸着法により、炭化チタンを５
μ被覆したのち、水素、三塩化アルミニウム、二酸化炭
紫、混合気流中にて通常の化学蒸着法により酸化アルミ
ニウムを１μ被覆さらに水素、四塩化チタン、メタン、
一酸化炭素、二酸化炭素混合気流中にて通常の化学蒸着
法により酸炭化チタン１μ被覆した。
同様の操作を繰り返すことによつてさらに酸化アルミニ
ウムをこの上へ１μ被覆した。比較に同一母材を用いて
同様の工程にて炭化チタンを５μ被覆したのち酸化アル
ミニウムを１μ被覆したものを、以下の条件にて切削試
験を行なつた。本発明のチツプは５２分間切削可能であ
つたのに比して比較チツプはクレータ一寿命の為３１分
間しか切削出来なかつた。
ウムをこの上へ１μ被覆した。比較に同一母材を用いて
同様の工程にて炭化チタンを５μ被覆したのち酸化アル
ミニウムを１μ被覆したものを、以下の条件にて切削試
験を行なつた。本発明のチツプは５２分間切削可能であ
つたのに比して比較チツプはクレータ一寿命の為３１分
間しか切削出来なかつた。
切削条件（２）
本発明のチツプは１６５分間切削可能であつたのに比し
て比較チツプはブランク摩耗の為１２９分しか切削出来
なかつた。
て比較チツプはブランク摩耗の為１２９分しか切削出来
なかつた。
実施例 ２
実施例１と同様の工程にて酸化アルミニウム／酸炭化チ
タン積層被覆をそれぞれ２５μ，５μ，０．５μ炭化チ
タン被覆超硬合金部品上に致覆した。
タン積層被覆をそれぞれ２５μ，５μ，０．５μ炭化チ
タン被覆超硬合金部品上に致覆した。
三者にて実施例１中の切削条件（２）と同様の切削条件
にて鋳鉄切削を行なつたところ２５μのもので１分、５
μのもので１４９分、０．５μのもので６分間切削可能
であつた。実施例 ３ 実施例１と全く同じ母材に水素、窒素、メタン、四塩化
チタン混合気流中にて通常の化学蒸着法にて炭窒化チタ
ンを４μ被覆した。
にて鋳鉄切削を行なつたところ２５μのもので１分、５
μのもので１４９分、０．５μのもので６分間切削可能
であつた。実施例 ３ 実施例１と全く同じ母材に水素、窒素、メタン、四塩化
チタン混合気流中にて通常の化学蒸着法にて炭窒化チタ
ンを４μ被覆した。
さらに実施例１と同じ工程にて酸化アルミニウムを１μ
被覆後、水累、窒素、メタン、四塩化チタン、一酸化チ
タン、二酸化チタン混合気流中にて通常の酸炭窒化チタ
ンを１μ被覆した。
被覆後、水累、窒素、メタン、四塩化チタン、一酸化チ
タン、二酸化チタン混合気流中にて通常の酸炭窒化チタ
ンを１μ被覆した。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 厚さ２．０μ以下の酸化アルミニウム層と厚さ２．
０μ以下の酸化化チタン層、酸窒化チタン層、および／
又は酸炭窒化チタン層とが交互に積層された最外層が酸
化アルミニウムから成る厚さ１．０μ〜２０μの積層被
覆層を被覆層として、又は被覆外層として被覆されてい
ることを特徴とする被覆超硬合金部材。 ２ 厚さ２．０μを以下の酸化アルミニウム層と厚さ２
．０μ以下の酸炭化チタン層、酸窒化チタン層、および
／又は酸炭窒化チタン層とが交互に積層された最外層が
酸化アルミニウムから成る厚さ１．０μ〜２０μの積層
被覆層を被覆外層とし、Ｔｉ、Ｚｒ、ＨｆおよびＮｂの
一種もしくはそれ以上の炭化物および／又は炭窒化物を
被覆内層とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の被覆超硬合金部材。 ３ 被覆内層がＴｉの炭化物および／又は炭窒化物であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の被覆超
硬合金部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13378277A JPS5940223B2 (ja) | 1977-11-07 | 1977-11-07 | 被覆超硬合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13378277A JPS5940223B2 (ja) | 1977-11-07 | 1977-11-07 | 被覆超硬合金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5466912A JPS5466912A (en) | 1979-05-29 |
| JPS5940223B2 true JPS5940223B2 (ja) | 1984-09-28 |
Family
ID=15112858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13378277A Expired JPS5940223B2 (ja) | 1977-11-07 | 1977-11-07 | 被覆超硬合金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5940223B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL63802A (en) * | 1981-09-11 | 1984-10-31 | Iscar Ltd | Sintered hard metal products having a multi-layer wear-resistant coating |
| US4490191A (en) * | 1981-12-16 | 1984-12-25 | General Electric Company | Coated product and process |
| JPS60238481A (ja) * | 1984-05-14 | 1985-11-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 多重層被覆超硬合金 |
| JP5099500B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2012-12-19 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
1977
- 1977-11-07 JP JP13378277A patent/JPS5940223B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5466912A (en) | 1979-05-29 |
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