JPS5974274A - 切削植刃 - Google Patents

切削植刃

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JPS5974274A
JPS5974274A JP58169485A JP16948583A JPS5974274A JP S5974274 A JPS5974274 A JP S5974274A JP 58169485 A JP58169485 A JP 58169485A JP 16948583 A JP16948583 A JP 16948583A JP S5974274 A JPS5974274 A JP S5974274A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、セラミック酸化物を必須的に有して成る切削
植刃、特にシアロンを含む植刃で薄い極端に微細な粒状
の表面被覆を有する切削植刃に関する。シアロン（５ｉ
ａｌｏｎ　）は次式で表される硬物質である。５ｉ６−
ｚんｆ、１・Ｏｉ　穐−ｚ但し、ｚ　−’、０−？４≠
嚇≠マこれは良好な強靭性と温度変化に対する特に断続
的使用において満足な耐抗性を発揮する工具材料として
良好な品質を有するものである。
しかしながら、シアロンの使用は、セラミックスや被覆
された超硬質合金と比較して耐摩耗性が低いために、制
約されている。被覆超硬質合金グレードと較べ、シアロ
ンは強靭性も限定されている。
これは、なかでも、切刃にとって好ましくない耐摩耗性
として、特にスチール工作において、現われる。
米国特許第３．９７７．０６１号には、この問題がセラ
ミ、り材料の表面層、例えば、Ａｔ２０３　にセラミッ
ク材料の物ｆｆ（１種又は接種の硬炭化物、窒化物等、
例えばオキシ炭化物、オキシ窒化物、炭窒化物と混合し
た酸化物、或いは結合剤金属と混和した酸化物）をＯＶ
Ｄ法（化学蒸着法）で以って被覆することで解決される
。
しかしながら、このようにシアロンにセラミ。
り被覆を施こすと、しばしば困難、特に沈積したセラミ
、り層の層厚が強加すればそれだけ増加する傾向のある
接着上の難点があることがこれまでに見い出されている
。
当該特許には、化合物の中でもＴｉＮとＴｉＯの中間層
を利用することの利点が開示されている。
シアロンの場合、ＴｉＮは良い選択である。それはＴｉ
Ｎはシアロンの、窒素を含有する基体に対し、良好な結
合が期待されるからである。
本発明の目的は、上記現状において、現状の問題点を解
決する改良された切削植刃を提供することにある。
現今、まったくもって驚くべきことは、本発明者が周期
律表のＩＩＩ　−Ｖｉ中のｔ族元素の硬質ホウ化物の層
が、少くともＴｉＨの場合に得られるのと同じく良好な
特性改良を、特に鋳鉄の切削において、もたらし得るこ
とを発見したことである。シアロンとは違ったタイプの
セラミ、クスの特性もホウ化物層によって改良される。
これらの特性は、炭化イツトリウム及び／或いは窒化物
の中間層、或いは硬質ケイ化物層の中間層によっても改
良される。
本発明による中間層は、極端に薄く、例えば、約１０Ａ
にすることができるし、例えば約１昨ｍまでの肉厚にも
することができる。セラミ、り外層、これは適用や色付
けに関係した利点をもたらすために設ける追加の外層の
ための電槽１も成り得るものであり、０．５−１００μ
ｍ１好ましくは１−８μｍの肉Ｊ９”を有している。
従って、ホウ化物、ケイ化物或いはＹＯ及び／或いはＹ
Ｎの第一層に、多重層、即ち、炭化物、酸化物、窒化物
及びホウ化物の種々の層順で以って、しかも適用によっ
て変える種々の肉厚で以って施こすことが可能である。
普通の金属ハロゲン化物、ＢＯ１４又は他のハロゲン化
ホウ素の他にホウ化物とケイ化物をＯＶＤ法により沈積
するために、揮発性のポラン等→及び５１ａｔ４を夫々
そのための気化性物質として使用できる。ＹＮＪｐＹＯ
の層の形成にはＹ工３を、又より高い温度では気化し得
る他のハロゲン化イツトリウムを使用できる。
ＯＶＤ法での７００−１３０ＤＣの適当な温度範囲にお
いて、９００−１２００１：１好ましいものとして選定
し、それにより熱処理に対する基体と層の耐抗性を考慮
しなければならない。
本発明による被覆植刃は、このようにして、公知の方法
そのもので製造し得る。基体は加圧焼結法により通常製
造されるし、表面Ｉ曽は気相からの沈積によって施こさ
れる。
セラミック層は、ｈｔ２　ｏ　３の他に、Ｚｒ、　Ｓｉ
、　Ｏａ。
Ｍｙ　、　Ｔｉ、　Ｙ及び／或いはＨｆの酸化物から成
り得る。
本発明によるセラミック切削植刃の製作に用いる方法は
、以下の実施例と、添付図面を参照して説明される。
第１図の装置は、気体源、例えは水素と三塩化ホウ素を
夫々供給するガスボンベ１，２を有シテいる。導管６を
通じて水素が容器６に導かれる。
こ＼ではハロゲン化金属（例えばＴｉＯ４４又はＹ１５
）を加熱して蒸発し、結、果の構成ガスとＢＯ１５を次
に夫々導管９と４によって反応器１１に導く。混合ガス
はＴｉ０ｔ４を気体に保つためにサーモスフ。
ト８により制御される熱交換器を通過する。反応器１１
には被覆のために基体が定置されている。
この反応器１１から、ガスが吸引されて、弁装備の導管
１２と冷却トラ、プ１３を通過する。
この反応系からのガスの排出は、出口１６を有する真空
ポンプ１５により導管１４を通じて行われる。（図面上
では、ガスの清浄装置が省略されている。） 第２図に示す装置は、Ａｔの、例えば粒状アルミニウム
の塩素化のための塩素化反応器２５の使用を示している
。このために、ガス源１からの水素を、供給源１７から
の塩素（或いは塩化水素）と導管１９．２０によって混
合し、この混合ガスを導管２１を通じて塩素化反応器２
５に導く。反応器２５からの混合気を次に水素、−酸化
炭素、（これは選択的に供給）及び炭酸ガスとボンベ１
゜１８．２８から夫々供給して混合する。結果の混合気
は次に弁装備の導管２７によって被覆反応器１１に導か
れる。
ＹＴ３（又はＹＯ１３）　　の場合には、反応器に通じ
る導管を加熱してＹ工、（ｙａｚ３）の沈積を阻止する
ようにしなければならない。このような導管にあっては
、弁を省略するのが必要になり得し、高温度での使用に
耐える導管材質やその他の条件を選択するのが必要にな
り得る。Ｂａｔ５とホウ素はガスボンベから通常の仕方
で加えることができる。
以下の実施例１〜４では、本発明のセラミ、り植刃を製
造するための諸条件が与えられる。
例１５％のｈｔ２ｏ５と６％のＹ２Ｏ５（重量％）を有
するシアロンの従来の切削植刃をＴｉＨの２μｍ厚の中
間層で被覆した。沈積用ガス（５％のＴ１０ｔ４，３０
％のＮ２及び６５％のＮ２（体積％）の混合気から成る
）を公知の方法で調製した。反応器の圧力は１５トルに
維持し、１ｍ／秒のガス線速度を供給時に保った。この
処理を１０５０Ｃの温度で３時間続行し、結果として約
２μｍ厚になる微細粒状の稠密なＴｉＮ層を植刃上に得
た。
次に、第二段階の処理として、この植刃を８２％Ｎ２，
５％のＯｏ２．Ｅ３％のＣＯ及び５％のＡｔｏｔ３の組
成になるガスで処理した。基体温度は１１００Ｃで、圧
力は１５トルであった。ガス線速度は６．５ｍ／秒にし
た。３時間の被覆処理の後、２μｍ厚のＡｔ２０３層が
ＴｉＮ被敬柚刃上に得られた。
他のシアロン植刃を４μｍ厚のＡｚ２ｏ３層のみで被覆
した。又あるシアン植刃は２μｍ厚のＡｔ２０５層のみ
で被覆した。
得られた植刃は先行技術の技術レベルを表わすものであ
る。
例２　例１と同じタイプのシアロン植刃に次の工程条件
下で、２μｍ厚のＴｉＢ２層を初めに被覆した。
ガス組成　：　　ガス線速度＋０．５ｍ／秒ＢＯ４３４
％　　　　　　圧力１　６．７　　ＫＰα　　（与Ｏト
ル）ＴｉＯｔ４８％　　　温度１１０３０ｔ：’Ｈ２残
り　　　　時間：６時間 得られた植刃に次に例１の方法で２μｍ厚のｈｔ２　ｏ
　Ｂ　　層を被覆した。
例３　例１と同一タイプのシア四ン基体を例２の通りに
被覆処理したが、この場合は、ＴｉＢ２層の代りＹＮの
層が１％−のＹ工、、４０％のＮ２及び残余％のＮ２　
から成る混合気を用いて生成された。
温度を１０８０ｔ：’にして２μｍ厚のＹＮ層＋２μｍ
厚のＡＬ２０ｓＭＩを得た。
追加のシアロン基体の被覆を基本的には前記米国特許第
３．９７７．０６１号中の例乙の通りに実行した。しか
し被覆工程は、上記のものに従って１μｍ厚のＹＮの沈
積から始めた（それ故に、この沈積時間は５０％だけ短
縮された。）。その後に、上記米国、特許の例乙に従っ
て１μｍ厚のＴ１０層を沈積生成した。即ち、以下の工
程条件下で実施された。
ガス組成：　Ｔｉ０ｔ４１０％、０Ｈ３８％、Ｈ２８２
％圧カニ１５トル 温度＝１ｏｏｏＣ ガス線速度富１ｍ／秒 時間１１５分 例４　　Ａｚ２ｏ５にＭｇＯを添加して成るセラミック
植刃に、以下のα）ｔ　　ｂ）、　　Ｃ）の層を順次積
層して被覆した。
α）米国特許第３．９７７．０６１号中の例２の下記条
件に従って得られた２μｍ厚のＡｔ２０３層、ガス組成
：００２５％、ｏｏ４％、　Ａｔａｔ３ｓ％。
Ｈ２８６％ 温度：１１００ｔｒ 圧カニ１５ドル ガス線速度＝６．５ｍ／秒 時間：３時間 ｈ）上記の例１に従って得られたＴｉＮ　＋Ａｚ２ｏ５
の層（２＋２μｍ） Ｃ）上記の例２に従って、ＺｒＢ２　＋Ａｌ２Ｏ５の層
（２＋２μｍ）を得た。但しＺｒＢ２の層を得るため例
２のＴ　ｉ　０１４　　に代え１０％のＺｒ０４４を用
いた。
例５ 鋳鉄〔Ｓ工Ｓ（スウェーデン規格）０１２５）の連続切
削を、次の条件を用いて実行した。
工作物：Ｓ工Ｓ　０１２５ 切削速度：３ＤＯｍ／分 送り速度？０．３０那／回 切削深さ：２．ＯＩＩｍ 植刃形式：　５ＮＧＮ１２０４１（Ｓ −次うンドｊＯ，２０朋×２０゜ 植刃の寿命に関する結果は、試験に使用した異なる植刃
品目につき、以下の通りになった。
１、均質シアロン：６．３分 ２、Ａｔ２０３（２μＦＭ）−シアロン上に（例１）−
：Ｚｏ分３、　　Ａｔ２０５（４μｍ）−シアロン上に
（例１　）　−！　１０．０分４、　　ＴＩＮ十Ａｔ２
ｏ５（２＋２μｍ）−シアロン上に（例１１）−１１０
，５分 ５、　　ＴｉＮ＋Ａｔ２０３（２＋２μｍ）−シアロン
上に（本発明の例２）−：１２．０分 ６、　　ＹＮ＋Ａｔ２０３（２＋２μｍ）−シアロン上
に（本発明の例３）−：１２．２分 ７、　　ＹＮ＋Ｔ１０＋Ａｔ２０３（１＋１＋２μｍ）
−シアロン士別の切削試験を、異なる植刃の品目を用い
、下記の条件で鋳鉄の断続切削として実行した。
工作物：Ｓ工Ｓ　　０１２５ 切削速度２６００ＦＭ／分 送り速度：　Ｑ、２０ＴＮＲ／回 切削深さ：１．０酩 植刃形式：　５ＮＧＮ　　１２０４１６−次ランド＝　
［１，２０＋ｕＸ２０゜これら植刃の寿命は次の通りで
あった。
植刃品目　　　　　　　寿命（ｖＢ＝０．４０龍）１、
例５の品目１に対応する品目：６．７分２、例５の品目
２に対応する品目：５．５分３、例５の品目６に対応す
る品目＝　　　　７レーキンク４、例５の品目４に対応
する品目：６．７分５　例５の品目５に対応する品目（
本発明品）ニア、３分６　例５の品目乙に対応する品目
（本発明品）！７．８分例７ 相−１刃の切削試トｐを以下の条件で行った。
ブレークドラムの回転（７ランジのＬ＋ｑソ）材質：硬
度ＨＥ１８０のスチール 工具富柚刃ホルダー「Ｔ　−ｍ＆ｘ　Ｊ第１ム月形式＝
　［５ＮａＮ　１２０８１２Ｊ切削データ：切削速度：
３００ｍ／分 送り速度＝０．５鶴／回 切削深さ：３ＷＩｌ 結果： 植刃品目　　　　　　　　　　　　寿命無被験セラミッ
クス（非シアロン）：　　　　６１分セラミックス（非
シアロン）の例４αによる２μｍ厚のＡｔ２０３層を被
覆したもの：　　　１１７分セラミ、クス（非シアロン
）の例４ｈによるＴｉＮ　＋　ＡＬ２０ｓ　（２＋２μ
ｍ）の層を被験したもの：１４０分 セラミックス（非シアロン）の例４ｃによるＺｒＢ２−
１−Ａｔ２０５（２＋２μｍ）の層を被覆したもの：１
４９分
【図面の簡単な説明】
第１図は表面層をＯＶＤ法で沈積させる装置を示す説明
図、及び第２図は同じ目的のために採用し得る第１１ｉ
４のものとは別の装置を示す説明図である。 図において１１はＯＶＤ用反応器、 １．２，１８．２８は原料ガスボンベ、２５は塩素化反
応器。 特許出願人 サントレード　リミティド 特許出顧代理人 弁理士　青　木　　　朗 弁理士西舘和之 弁理士山口昭之 弁理士西山雅也

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、　少くとも１種のセラミ、り酸化物或いは１種又は
    接種の硬質炭化物及び／或いは１種又は接種の窒化物及
    び／或いは結合剤金属と混合された少くとも１種のセラ
    ミ、り酸化物のセラミック基体又は芯；該基体を覆う少
    くとも１つの薄い中間層；及びセラミック酸化物の少く
    とも１つの薄い表面層を含んで成り、該被覆層が気相か
    ら沈積されて該基体の粒子サイズより小さい平均粒子サ
    イズを有している切削植刃において、該中間層が周期律
    表のｍ−ｖ旅中のｔ板元素の１種又は接種の硬質ホウ化
    物或いは硬質イツトリウム化合物を含んで成ることを特
    徴とする切削植刃。 ２、該中間層が約１０Ａ〜１０μｍ厚であることを特徴
    とする特許請求の範囲第１項に記載の切削植刃。 ６、該表面層の層厚が０．５〜１０μｍであることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項と第２項のいづれか一項
    に記載の切削植刃。 ４、該表面層の層厚が１−８μｍであることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項〜第５項のいづれか一項に記載
    の切削植刃。 ５、該表面層がＡｔ、　Ｚｒ、　Ｓｉ、　Ｏα、　Ｍｙ
    、　Ｔｉ、　Ｈｆ及び／或いはＹの酸化物を含んで成る
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第４項のいづ
    れか一項に記載の切削植刃。 ＆　該イツ）　ＩＪウム化合物が炭化物及び／或いは窒
    化物を含んで成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項〜第５項のいづれか一項に記載の切削植刃。 ｌ　該基体がシアロンから成ることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項〜第６項のいづれか一項に記載の切削植
    刃。
JP58169485A 1982-09-15 1983-09-16 切削植刃 Pending JPS5974274A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE82052747 1982-09-15
SE8205274A SE8205274L (sv) 1982-09-15 1982-09-15 Sker samt metod for tillverkning av detsamma

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