JPS6036635A - 被覆炭化物切削工具インサート - Google Patents
被覆炭化物切削工具インサートInfo
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- JPS6036635A JPS6036635A JP59084199A JP8419984A JPS6036635A JP S6036635 A JPS6036635 A JP S6036635A JP 59084199 A JP59084199 A JP 59084199A JP 8419984 A JP8419984 A JP 8419984A JP S6036635 A JPS6036635 A JP S6036635A
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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
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
-
- 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
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (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】
本発明は、被覆炭化物切削Ｔ貝インサー１〜の改良に関
し、特に］コバルト焼結炭化物インサートにＳ】パル１
〜富化領域を設けて少なくとも１層が肉厚の硬い耐摩耗
性炭化物である多層被覆を支持するように構成した炭化
物イン４ノートの改良に関する、発 明 の 背 頭 被覆された焼結炭化物インサー１へが長年の間、多数の
金属加工作業に効果的に使用されてきた。
し、特に］コバルト焼結炭化物インサートにＳ】パル１
〜富化領域を設けて少なくとも１層が肉厚の硬い耐摩耗
性炭化物である多層被覆を支持するように構成した炭化
物イン４ノートの改良に関する、発 明 の 背 頭 被覆された焼結炭化物インサー１へが長年の間、多数の
金属加工作業に効果的に使用されてきた。
基本的には、被覆焼結炭化物は、化学白魚＠（ＣＶＤ）
法により形成された複合相別であり、化学的蒸着法によ
り硬質金属基体、例えば焼結炭化物（ＷＣ）の表面に、
硬質耐摩耗性被覆、例えば炭化チタン（Ｔｉ Ｃ）の薄
層を設ける。場合によっては、Ｔｉ Ｃ層の前に下層、
例えば窒化チタン（ＴｉＮ）の層おＪ：び」二層、例え
ばＴｉＮ、酸化アルミニウム（／Ｖ２Ｏ３）などの層を
設ける。長岡インＦｊ゛−１−は広い範囲の金属切削用
途に用いられてぎた。種々の圓およびそのＩＪ １１１
は金属切除用途に適合するように選べばよい。
法により形成された複合相別であり、化学的蒸着法によ
り硬質金属基体、例えば焼結炭化物（ＷＣ）の表面に、
硬質耐摩耗性被覆、例えば炭化チタン（Ｔｉ Ｃ）の薄
層を設ける。場合によっては、Ｔｉ Ｃ層の前に下層、
例えば窒化チタン（ＴｉＮ）の層おＪ：び」二層、例え
ばＴｉＮ、酸化アルミニウム（／Ｖ２Ｏ３）などの層を
設ける。長岡インＦｊ゛−１−は広い範囲の金属切削用
途に用いられてぎた。種々の圓およびそのＩＪ １１１
は金属切除用途に適合するように選べばよい。
口上
被覆焼結炭化物工具およびインサートの製造には、多数
の化学的および物理的必要条件がある。
の化学的および物理的必要条件がある。
使用する被覆層は種々の金属切削および摩耗操作におい
て、化学的に安定で物理的に摩耗に強くなければならな
い。これらの被覆が簡単に剥離したりひび割れたりし−
Ｃは困るので被覆の組成と厚さは非常に重要である。し
かし、さらに重要なことは、被覆をインサー１へ基体に
より一体的に支持しかつ基体にしつかり結合することで
ある。炭化チタン−１窒化チタン岡、炭窒化チタン（Ｔ
ｉＣＮ）層および酸化アルミニウム（＃２０ｇ）層が多
数の組合せ、構造および積層順序についで当業界で知ら
れている。しかし、炭化チタンＴ＋ Ｃが摩耗表面とし
て卓越していることが明らかになり、従って、炭化チタ
ン層を種々の基体上に多数の方法により堆積して硬い耐
摩耗表面としている。
て、化学的に安定で物理的に摩耗に強くなければならな
い。これらの被覆が簡単に剥離したりひび割れたりし−
Ｃは困るので被覆の組成と厚さは非常に重要である。し
かし、さらに重要なことは、被覆をインサー１へ基体に
より一体的に支持しかつ基体にしつかり結合することで
ある。炭化チタン−１窒化チタン岡、炭窒化チタン（Ｔ
ｉＣＮ）層および酸化アルミニウム（＃２０ｇ）層が多
数の組合せ、構造および積層順序についで当業界で知ら
れている。しかし、炭化チタンＴ＋ Ｃが摩耗表面とし
て卓越していることが明らかになり、従って、炭化チタ
ン層を種々の基体上に多数の方法により堆積して硬い耐
摩耗表面としている。
異質な層が２つ以上ある場合、多重層と焼結炭化物基体
との間の支持関係が構造上の観点からもっとも重要であ
り、またＴｉ Ｃが重要な層であるので、Ｔｉ Ｃ層の
焼結炭化物基体との関係および結合が臨界的である。こ
の理由から、Ｔｉ Ｃ層は通常基体に隣接しでおり、こ
れら２つの炭化物の親和性から一体的構造支持に関づる
利点がもたらされる。
との間の支持関係が構造上の観点からもっとも重要であ
り、またＴｉ Ｃが重要な層であるので、Ｔｉ Ｃ層の
焼結炭化物基体との関係および結合が臨界的である。こ
の理由から、Ｔｉ Ｃ層は通常基体に隣接しでおり、こ
れら２つの炭化物の親和性から一体的構造支持に関づる
利点がもたらされる。
前述した通りＴｉ Ｃ層が申越した硬い耐摩耗性層とし
て優れているので、もつと厚いＴｉ Ｃ層およびＴ＋３
− Ｃ層の効果に寄与する他の材お１の個別層を追加して用
いる方法と手段に注意が払われてきた。肉厚の層を用い
ると構造が弱体化するのが一般的な結果である。
て優れているので、もつと厚いＴｉ Ｃ層およびＴ＋３
− Ｃ層の効果に寄与する他の材お１の個別層を追加して用
いる方法と手段に注意が払われてきた。肉厚の層を用い
ると構造が弱体化するのが一般的な結果である。
硬い耐摩耗性外層を焼結炭化物基体に適正に支持づるこ
と、また複数の肉厚な層を効果的に支持することに関す
る最近の改良案の１つとして、層の接合部で冶金的な段
階移行をつ【プ、それにより各隣接層からの成分を取込
んだ遷移領域を画定する方法がある。コバルト焼結炭化
物基体の場合、この段階移行は、焼結炭化物中の残りの
部分で見出されるのより高い平均濃度のコバルトを含有
するという意味でコバルト富化された基体の表面領域に
関与する。このコバルト富化領域を用いて、その上の被
覆の切刃に一層高い靭性を与えるとともに、Ｔｉ Ｎや
Ｔｉ Ｃのような被覆を堆積するのに適切な表面を提供
する。しかし、この富化を達成するのに用いる方法は複
雑で、比較的高価で、炭化物製造過程とは別の工程であ
り、コバルトをもつとも望ましい個所に正確に分布させ
るのがむずか４− しい。
と、また複数の肉厚な層を効果的に支持することに関す
る最近の改良案の１つとして、層の接合部で冶金的な段
階移行をつ【プ、それにより各隣接層からの成分を取込
んだ遷移領域を画定する方法がある。コバルト焼結炭化
物基体の場合、この段階移行は、焼結炭化物中の残りの
部分で見出されるのより高い平均濃度のコバルトを含有
するという意味でコバルト富化された基体の表面領域に
関与する。このコバルト富化領域を用いて、その上の被
覆の切刃に一層高い靭性を与えるとともに、Ｔｉ Ｎや
Ｔｉ Ｃのような被覆を堆積するのに適切な表面を提供
する。しかし、この富化を達成するのに用いる方法は複
雑で、比較的高価で、炭化物製造過程とは別の工程であ
り、コバルトをもつとも望ましい個所に正確に分布させ
るのがむずか４− しい。
発 明 の 要 旨
本発明は、炭化物製造方法と組合せてコバルト焼結炭化
物にコバルトの段階移行領域を設ける改良方法を提供す
る。このコバルト領域により、ＴｌＣが第１層ではない
多層被覆を含めて、硬い耐摩耗性材料の一層肉厚な多層
被覆を一層効果的に支持することができる。
物にコバルトの段階移行領域を設ける改良方法を提供す
る。このコバルト領域により、ＴｌＣが第１層ではない
多層被覆を含めて、硬い耐摩耗性材料の一層肉厚な多層
被覆を一層効果的に支持することができる。
発 明 の 詳 述
本発明の１好適例においては、焼結炭化物製造過程の焼
結サイクル中に窒素ガスを制御しながら注入して、得ら
れる焼結炭化物基体に異なるコバルト富化度を与える。
結サイクル中に窒素ガスを制御しながら注入して、得ら
れる焼結炭化物基体に異なるコバルト富化度を与える。
この手段により、後で硬質耐摩耗性層を堆積するのに都
合のよい優れたコバルト富化領域および優れた表面が得
られる。
合のよい優れたコバルト富化領域および優れた表面が得
られる。
切削工具の改良に寄与する重要な相関因子が３つある。
このような切削工具の１例は、（ａ）強度目的のコバル
ト富化焼結炭化物基体、（ｂ）コバルトが適切に分散お
よび富化された外表面、および（Ｃ） Ｔｉ Ｎ 、
Ｔｉ ＣおよびＴｉ Ｎなどを含む硬質材料層を組合せ
た多層被覆からなる。本発明の焼結炭化物基体には種々
の組成の焼結炭化物基体の多数が含まれるが、次の一般
組成：２−５重量％Ｔｉｃ、５１０重量％ＴａＣｌ５−
１０重量％ωおよび残部ＷＣの］パル１ル焼結炭化タン
グステン基体が好ま【ノい。このような物品を、普通の
粉末冶金法により、粉末をミリングし、圧縮成形体にし
、これをコバルト相の融点より高い温度で焼結づること
によって製造する。
ト富化焼結炭化物基体、（ｂ）コバルトが適切に分散お
よび富化された外表面、および（Ｃ） Ｔｉ Ｎ 、
Ｔｉ ＣおよびＴｉ Ｎなどを含む硬質材料層を組合せ
た多層被覆からなる。本発明の焼結炭化物基体には種々
の組成の焼結炭化物基体の多数が含まれるが、次の一般
組成：２−５重量％Ｔｉｃ、５１０重量％ＴａＣｌ５−
１０重量％ωおよび残部ＷＣの］パル１ル焼結炭化タン
グステン基体が好ま【ノい。このような物品を、普通の
粉末冶金法により、粉末をミリングし、圧縮成形体にし
、これをコバルト相の融点より高い温度で焼結づること
によって製造する。
本発明の基体には、その外表面にまたは外表面近くに］
パルＩ・富化領域を設ける。従来のコバルト富化の例が
Ｇｏｅｔｚｅｌの米国特許第２，６１２，４４２号およ
び本出願人に譲渡されたｌ−１８ｌ ８の米国特許出願
第１１８９．２１３７号に見出せる。１例では、］バル
ト焼結炭化物インサートを基体中のコバル１〜の融点よ
り高い温度に加熱して、コバルトを表面領域に移行また
は拡散させる。コバルト富化表面領域は多層被覆インサ
ートの構造的一体性を得る」二で重要な要因である。コ
バルト富化領域は基体と隣接被覆との間の界面の硬さ特
性を変え、一層強靭な表面を与える。
パルＩ・富化領域を設ける。従来のコバルト富化の例が
Ｇｏｅｔｚｅｌの米国特許第２，６１２，４４２号およ
び本出願人に譲渡されたｌ−１８ｌ ８の米国特許出願
第１１８９．２１３７号に見出せる。１例では、］バル
ト焼結炭化物インサートを基体中のコバル１〜の融点よ
り高い温度に加熱して、コバルトを表面領域に移行また
は拡散させる。コバルト富化表面領域は多層被覆インサ
ートの構造的一体性を得る」二で重要な要因である。コ
バルト富化領域は基体と隣接被覆との間の界面の硬さ特
性を変え、一層強靭な表面を与える。
コバルト富化領域は、切削工具業界において、高温拡散
や、もっと高温でのコバルト溶融およびコバルトの表面
への移行を含めて種々の方法により形成されてきた。し
かし、すべてのコバルト富化表面が切削工具インサート
に同一の最終結果をもたらすわけではない。コバルト富
化の種類とすぐ隣りの表面の種類が非常に重要である。
や、もっと高温でのコバルト溶融およびコバルトの表面
への移行を含めて種々の方法により形成されてきた。し
かし、すべてのコバルト富化表面が切削工具インサート
に同一の最終結果をもたらすわけではない。コバルト富
化の種類とすぐ隣りの表面の種類が非常に重要である。
例えば、基体が被覆層と接合状態となる、基体の最外面
の全域にわたるコバルト層は望ましくなく、このような
コバルト層は形成１べぎてないか、もしくはその後、被
覆層をｌｆｔ積Ｊ−る前に除去しなければならない。さ
らに、用途によっては、富化領域中の一］パルｌ〜含吊
が基体中の」パル１〜の平均量の約２倍以上でなければ
ならない。
の全域にわたるコバルト層は望ましくなく、このような
コバルト層は形成１べぎてないか、もしくはその後、被
覆層をｌｆｔ積Ｊ−る前に除去しなければならない。さ
らに、用途によっては、富化領域中の一］パルｌ〜含吊
が基体中の」パル１〜の平均量の約２倍以上でなければ
ならない。
コバルト富化領域を形成する方法の１つでは、最初の焼
結炭化物粉末混合物にその圧縮成形および焼結前に種々
の化合物を添加する。これらの化合物が反応して炭化タ
ングステン（ＷＣ）およびコバルｌ−の表面層を形成す
るとともに、Ｂ−１型７− 固溶体硬質相と【ノて定義され、普通周期律表中のＩＶ
族−Ｖ族遷移金属の炭窒化物、例えば（Ｔ＋、Ｗ）（Ｃ
，Ｎ）の面心立方構造を有する部分をＷＣおよびらに加
えて含有する内側硬質層領域を形成Ｊ−る。Ｔｏｂｉｏ
ｋａの米国特許第４，１５０，１９５号および同第４，
２７７．２８３＠参照。例えば、固溶体としてのＴ＋（
ＣＮ）で焼結炭化物組成中のＴ＋ Ｃを置換する。
結炭化物粉末混合物にその圧縮成形および焼結前に種々
の化合物を添加する。これらの化合物が反応して炭化タ
ングステン（ＷＣ）およびコバルｌ−の表面層を形成す
るとともに、Ｂ−１型７− 固溶体硬質相と【ノて定義され、普通周期律表中のＩＶ
族−Ｖ族遷移金属の炭窒化物、例えば（Ｔ＋、Ｗ）（Ｃ
，Ｎ）の面心立方構造を有する部分をＷＣおよびらに加
えて含有する内側硬質層領域を形成Ｊ−る。Ｔｏｂｉｏ
ｋａの米国特許第４，１５０，１９５号および同第４，
２７７．２８３＠参照。例えば、固溶体としてのＴ＋（
ＣＮ）で焼結炭化物組成中のＴ＋ Ｃを置換する。
真空中で焼結すると、このような材料は所謂Ｂ−１立方
相が乏しくなり、その結果コバルトおよびＷＣが濃くな
った表面領域を生じる。この機構はＴ＋（ＣＮ）を含む
Ｂ−１固溶体相が真空中で分解してチタンを形成し、そ
のチタンが液体コバルトに可溶であり、基体の内部に移
送されるど考えられる。
相が乏しくなり、その結果コバルトおよびＷＣが濃くな
った表面領域を生じる。この機構はＴ＋（ＣＮ）を含む
Ｂ−１固溶体相が真空中で分解してチタンを形成し、そ
のチタンが液体コバルトに可溶であり、基体の内部に移
送されるど考えられる。
本発明の改良法においては、インサー１−をその製造過
程の焼結操作中に窒素で処理して、インサー１〜に含ま
れた＜Ｗ、Ｔ＋）Ｃを窒化する。焼結サイクルの加熱工
程、特に約１２００℃〜１３００’Ｃの温度に約２０〜
約１８０分間保持する保温期間中に、窒素ガスを焼結炉
内に注入する。窒素中での高温保持８− を、最初の１２００℃〜１３００℃保温の後に入れるの
がよい。インサートをこの焼結工程中、窒素注入後に真
空条件下に置いて部品から窒素の拡散が促進される。こ
うして窒素勾配を導入し、この窒素勾配によりコバルト
富化領域を設定する。窒素圧が、保持渇ｍおにび保持時
間の条例を変えると、得られるＢ−１相の欠乏深度なら
びにコバルト富化の度合と深度が変わる。深さ４０ミク
ロンまでの領域および約１５％のレベルまでの］パル１
〜富化（公称６％Ｃｏｌ１成物の場合）を達成した。
程の焼結操作中に窒素で処理して、インサー１〜に含ま
れた＜Ｗ、Ｔ＋）Ｃを窒化する。焼結サイクルの加熱工
程、特に約１２００℃〜１３００’Ｃの温度に約２０〜
約１８０分間保持する保温期間中に、窒素ガスを焼結炉
内に注入する。窒素中での高温保持８− を、最初の１２００℃〜１３００℃保温の後に入れるの
がよい。インサートをこの焼結工程中、窒素注入後に真
空条件下に置いて部品から窒素の拡散が促進される。こ
うして窒素勾配を導入し、この窒素勾配によりコバルト
富化領域を設定する。窒素圧が、保持渇ｍおにび保持時
間の条例を変えると、得られるＢ−１相の欠乏深度なら
びにコバルト富化の度合と深度が変わる。深さ４０ミク
ロンまでの領域および約１５％のレベルまでの］パル１
〜富化（公称６％Ｃｏｌ１成物の場合）を達成した。
次に本発明の方法の特定実施例を示す。
実施例 １
重量割合で８３．０％ＷＣ，６％ＴａＣ，６％らおよび
５．０％（ＷＯ，！’ｉ Ｔ＋０．５ ） Ｃよりなる
圧縮成形した粉末複合体、即ちイン）ナートを、真空焼
結炉内の炭素被覆黒鉛棚にのせた。部品を通常の方法で
加熱してワックスを除去し、次いで１２６０℃に加熱し
た。部品を１２６０℃に保持している間、窒素ガスを３
β／分の流量で圧力６００トルまで導入した。
５．０％（ＷＯ，！’ｉ Ｔ＋０．５ ） Ｃよりなる
圧縮成形した粉末複合体、即ちイン）ナートを、真空焼
結炉内の炭素被覆黒鉛棚にのせた。部品を通常の方法で
加熱してワックスを除去し、次いで１２６０℃に加熱し
た。部品を１２６０℃に保持している間、窒素ガスを３
β／分の流量で圧力６００トルまで導入した。
この処理を４５分間行った後、窒素を排気し、炉温を１
４４５℃に上げて １００分間にわたり焼結を行った。
４４５℃に上げて １００分間にわたり焼結を行った。
圧力２１〜ルのアルゴンを注入して窒素をイン＋ｊ−−
１〜から拡散さｔ！ると同時にコバル１−の損失を軽減
した。次にイン４）−１−を自然な冷加速度（２０〜ｂ
鏡写真Ｃある第１図は、］パル１〜１１度の増加した深
ざ３０ミク］二１ンの１３−１相の欠乏した層を示して
いる。第２図は、走査型電子顕微鏡でエネルギー分散形
Ｘ線分析によって測定した、表面からの深さに対ηる」
バルトおよびチタン３茄を示すグラフである。＝１バル
トは、チタン（Ｂ−１相）が欠乏した領域で、１０％の
ピーク濃度にまで富化さねでいる。
１〜から拡散さｔ！ると同時にコバル１−の損失を軽減
した。次にイン４）−１−を自然な冷加速度（２０〜ｂ
鏡写真Ｃある第１図は、］パル１〜１１度の増加した深
ざ３０ミク］二１ンの１３−１相の欠乏した層を示して
いる。第２図は、走査型電子顕微鏡でエネルギー分散形
Ｘ線分析によって測定した、表面からの深さに対ηる」
バルトおよびチタン３茄を示すグラフである。＝１バル
トは、チタン（Ｂ−１相）が欠乏した領域で、１０％の
ピーク濃度にまで富化さねでいる。
実施例 ■
実施例■と同じ組成の圧縮成形した粉末複合体、即ちイ
ンｉＪ−−１−を真空焼結炉内の黒鉛棚にのせた。
ンｉＪ−−１−を真空焼結炉内の黒鉛棚にのせた。
部品を通常の方法で加熱してワックスを除去した。
脱ワツクス後、窒素ガスを４５０℃で３ρ／分の流量に
Ｃ圧力２０１−ルまで導入した。温度を１２６０℃に上
げ、４５分間保持し、次いで４５分間で１４８０℃に饗
濡した。次に窒素ガスを排気し、次いでアルゴンを圧力
２トルまで再充填した。温度を１４４５℃に下げ、４５
分間保持した。次にイン４ｊ−−１〜を自然な冷即速ｍ
（２０〜ｂ 面構造には、１４．７％のピークｍ度を有するコバルｌ
−濃度の増大した深ざ２５ミク［］ンの１３−１相欠乏
層が見出された。
Ｃ圧力２０１−ルまで導入した。温度を１２６０℃に上
げ、４５分間保持し、次いで４５分間で１４８０℃に饗
濡した。次に窒素ガスを排気し、次いでアルゴンを圧力
２トルまで再充填した。温度を１４４５℃に下げ、４５
分間保持した。次にイン４ｊ−−１〜を自然な冷即速ｍ
（２０〜ｂ 面構造には、１４．７％のピークｍ度を有するコバルｌ
−濃度の増大した深ざ２５ミク［］ンの１３−１相欠乏
層が見出された。
実施例 ■
６４％ＷＣ，１Ｂ、０％Ｗ ０ 、５Ｔｔ Ｏ，５Ｃ１
１１，５％−ＦａＣおよび８．５％らよりなる圧縮成形
した粉末複合体、即ちイン＋Ｖ−トを真空焼結炉内の炭
素被覆思鉛棚にのせた。部品を通常の方法で加熱してワ
ックスを除去した。脱ワツクス後、窒素を４５０℃で圧
力６００トルまで導入し、次いで部品を１２６０℃に加
熱し、この温度に４５分間保持した。次に温度を１４８
０℃に上げ、この温度に４５分間保持した。窒素を排気
し、温度を１４４５℃に下げた。この温度でアルゴンを
圧力２トルまで導入してコバルト損失を緩和し、この温
度を４５分間保持した。次にインサートを自然な冷却速
度で冷却した。第３図かられ−１１〜 かるように、得られた表面領域は深さ１５ミクロンの８
−１相欠乏コバルト富化領域を示した。第４図の］バル
トおよびチタン含量のグラフは、コバル１へ富化ビーク
が表面で２１．８％のレベルに達していることを示して
いる。
１１，５％−ＦａＣおよび８．５％らよりなる圧縮成形
した粉末複合体、即ちイン＋Ｖ−トを真空焼結炉内の炭
素被覆思鉛棚にのせた。部品を通常の方法で加熱してワ
ックスを除去した。脱ワツクス後、窒素を４５０℃で圧
力６００トルまで導入し、次いで部品を１２６０℃に加
熱し、この温度に４５分間保持した。次に温度を１４８
０℃に上げ、この温度に４５分間保持した。窒素を排気
し、温度を１４４５℃に下げた。この温度でアルゴンを
圧力２トルまで導入してコバルト損失を緩和し、この温
度を４５分間保持した。次にインサートを自然な冷却速
度で冷却した。第３図かられ−１１〜 かるように、得られた表面領域は深さ１５ミクロンの８
−１相欠乏コバルト富化領域を示した。第４図の］バル
トおよびチタン含量のグラフは、コバル１へ富化ビーク
が表面で２１．８％のレベルに達していることを示して
いる。
窒素注入の温度範囲を１２００〜１４８０℃の範囲で変
えたが、総じて上下限を多少拡げることもできる。
えたが、総じて上下限を多少拡げることもできる。
窒素を最初液相線湿度（約１３００℃）以下で導入して
、焼結の早期段階の間に気孔の閉じる前に窒素ガスを侵
入さけるのが好適である。焼結温度で窒素だけを注入す
ると得られる領域が浅くなることを確かめた。同等の窒
化を達成するには保持時間を長くする必要がある。この
ことは予め焼結され粉砕されたインサートを処理するの
に必要である。
、焼結の早期段階の間に気孔の閉じる前に窒素ガスを侵
入さけるのが好適である。焼結温度で窒素だけを注入す
ると得られる領域が浅くなることを確かめた。同等の窒
化を達成するには保持時間を長くする必要がある。この
ことは予め焼結され粉砕されたインサートを処理するの
に必要である。
窒素を最初に１３００℃以下で導入する場合、第２窒素
保持温度を上げると領域深度とコバルト富化が増加する
。窒素圧力は約６〜約６００トルの範囲で使用し１〔。
保持温度を上げると領域深度とコバルト富化が増加する
。窒素圧力は約６〜約６００トルの範囲で使用し１〔。
窒素処理「保持」時間は領域深度にほとんど影響しなか
ったが、９０分までの時間延長によりコバルト富化が向
上した。他方、焼結保持時１２− 間の長さが４５分を越えても］バルト富化にほとんど影
響しないが、時間を長くすると領域の深度が増加した。
ったが、９０分までの時間延長によりコバルト富化が向
上した。他方、焼結保持時１２− 間の長さが４５分を越えても］バルト富化にほとんど影
響しないが、時間を長くすると領域の深度が増加した。
組成物の炭素含量は領域の深度とコバルト富化に影響し
、領域の深度とコバルト富化が炭素ｍの増加につれて最
大値に達し、その接下ってくる。炭素が余りに多いと（
鱗片状炭素の代りに球状炭素を生じるレベルで存在する
と）、領域形成が総じて阻止される。
、領域の深度とコバルト富化が炭素ｍの増加につれて最
大値に達し、その接下ってくる。炭素が余りに多いと（
鱗片状炭素の代りに球状炭素を生じるレベルで存在する
と）、領域形成が総じて阻止される。
本発明の１つの利点は、富化領域を焼結工程だけぐ生成
でき、］３−１相欠乏深度とコバルト富化とを別々に制
御できることである。また、窒素処理法は後で設りられ
る被覆の接着を妨害する純コバルト表面層の形成を回避
できる。本発明では、外表面にコバルトのたまりや実質
的にコバルトだけの大きな区域がない。コバルト分布は
、第１図の顕微鏡写真に示されているように、外表面で
もその下でも本質的に同じである。表面は通常の焼結技
術により形成された表面と同様に滑らかで均一であり、
現行の焼結操作とよく適合する。
でき、］３−１相欠乏深度とコバルト富化とを別々に制
御できることである。また、窒素処理法は後で設りられ
る被覆の接着を妨害する純コバルト表面層の形成を回避
できる。本発明では、外表面にコバルトのたまりや実質
的にコバルトだけの大きな区域がない。コバルト分布は
、第１図の顕微鏡写真に示されているように、外表面で
もその下でも本質的に同じである。表面は通常の焼結技
術により形成された表面と同様に滑らかで均一であり、
現行の焼結操作とよく適合する。
コバルト富化基体を使用することにより幾つかの多層被
覆の使用が容易になる。これらの多層被覆イン与−１−
には、基体上に１つ以上のＴ： Ｎ 、 ＴｉＣおよび
Ｔ’ｉ ＮまたはＡｔ！２０３層状被覆を種々の組合せ
または段階移行で設（Ｊたものが含まれる。好適なイン
＋Ｙ−トの具体例として、本発明の二１バルト冨化基体
をＴｔ Ｎ 、 ＴＩＣそして酸化アルミニウム（／Ｖ
２Ｏ３）層上の最終Ｔｉ Ｎ層で順次被覆したものが挙
げられる。このような組合けでもつとも重曹な層はＴｉ
ＣＦａである。関与する作用の大部分を行う層はこの
Ｔｉ ０層である。これはもつとも硬い耐摩耗性層であ
り、切削Ｔ具インサー１〜業界において必須の層である
ことが知られている。従って、Ｔｉ ０層がひきるだ（
Ｊ厚く、１３体の構造的一体性と適合りることが望まし
い、ということになる。本発明Ｃは、構造上の改良をま
ヂコバル］〜富化領域にＪ、っＣ達成する。本発明によ
り製造されたインリー１〜の］パルｌ−富化領域を有利
に用いて種々の多層被覆を支持することになる。その１
例が前述したｌ−１ａ ｌ ｅの米国特許出願に開示さ
れた被覆である。ｌ−１ａ ｌ ｅの特許出願では、Ｔ
ｉ Ｎの第１層をコバルト富化表面に蒸盾して、富化領
域と次のＴｉ Ｃｋ’ｉとの関係を改良づる。Ｔｉ Ｎ
／ 、：］バルト領域関係が構造上も結合上も一体的
であるので、はるかに厚いＴｉ ０層を有効に使用する
ことができる。
覆の使用が容易になる。これらの多層被覆イン与−１−
には、基体上に１つ以上のＴ： Ｎ 、 ＴｉＣおよび
Ｔ’ｉ ＮまたはＡｔ！２０３層状被覆を種々の組合せ
または段階移行で設（Ｊたものが含まれる。好適なイン
＋Ｙ−トの具体例として、本発明の二１バルト冨化基体
をＴｔ Ｎ 、 ＴＩＣそして酸化アルミニウム（／Ｖ
２Ｏ３）層上の最終Ｔｉ Ｎ層で順次被覆したものが挙
げられる。このような組合けでもつとも重曹な層はＴｉ
ＣＦａである。関与する作用の大部分を行う層はこの
Ｔｉ ０層である。これはもつとも硬い耐摩耗性層であ
り、切削Ｔ具インサー１〜業界において必須の層である
ことが知られている。従って、Ｔｉ ０層がひきるだ（
Ｊ厚く、１３体の構造的一体性と適合りることが望まし
い、ということになる。本発明Ｃは、構造上の改良をま
ヂコバル］〜富化領域にＪ、っＣ達成する。本発明によ
り製造されたインリー１〜の］パルｌ−富化領域を有利
に用いて種々の多層被覆を支持することになる。その１
例が前述したｌ−１ａ ｌ ｅの米国特許出願に開示さ
れた被覆である。ｌ−１ａ ｌ ｅの特許出願では、Ｔ
ｉ Ｎの第１層をコバルト富化表面に蒸盾して、富化領
域と次のＴｉ Ｃｋ’ｉとの関係を改良づる。Ｔｉ Ｎ
／ 、：］バルト領域関係が構造上も結合上も一体的
であるので、はるかに厚いＴｉ ０層を有効に使用する
ことができる。
本発明を」−配実施例に関し−で説明したが、上述した
教示内容に照らして当業者には多くの変史例、絹合せお
よび改変が明らかである。本発明の実施に当っては本発
明は他の炭化物材料および他の結合材料、例えば鉄およ
びニッケルで使用覆ることができる。従って本発明の特
定実施例に種々の変更がｒぎ、それらも本発明の要旨の
範囲内に包含される。
教示内容に照らして当業者には多くの変史例、絹合せお
よび改変が明らかである。本発明の実施に当っては本発
明は他の炭化物材料および他の結合材料、例えば鉄およ
びニッケルで使用覆ることができる。従って本発明の特
定実施例に種々の変更がｒぎ、それらも本発明の要旨の
範囲内に包含される。
第１図は本発明のインサートの一実施例の顕微鏡写真で
、］パル１〜富化を示し、 第２図は第１図の富化領域におけるコバルト分布を示す
グラフ、 第３図は実施例■のインサートの顕微鏡写真、そして 第４図は実施例■のインナートのコバルト分布１５− を示すグラフである。 特許出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代理人 （７６
３０） 生 沼 徳 二１６− ＦＩＧ、ｌ。 ＦＩＧ、３゜ 手続ネ市正１１（方式） １、事件の表示 昭和５９年持重１願第０８４１９９＠ ２、発明の名称 被覆炭化物切削■貝インリ゛−ト ３、補正をする者 事件との関係 出願人 住 所 アメリカ合衆国、１２３０５、ニコーヨーク州
、スケネクタデイ、リバーロード、１番 名 称 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代表者
サムソン・ヘルツボッ１へ ４、代理人 住 所 １０７東京都港区赤坂１丁目１４番１４号第３
５興和ビル ４階 日本ゼネラル・エレクトリック株式会社・極東特許部内
電話（５８８）５２００−５２０７ ７、補正の内容 明細書１６頁１４＝１５行の記載を「第１図は本発明に
従う実施例■のインサートの金属組織を示づ一顕微鏡写
真、」と訂正する。 明ｔｌＩ書１６頁１８行の記載を［第３図は実施例■の
インサートの金属組織を示す顕微鏡写真、」と訂正する
。
、］パル１〜富化を示し、 第２図は第１図の富化領域におけるコバルト分布を示す
グラフ、 第３図は実施例■のインサートの顕微鏡写真、そして 第４図は実施例■のインナートのコバルト分布１５− を示すグラフである。 特許出願人 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代理人 （７６
３０） 生 沼 徳 二１６− ＦＩＧ、ｌ。 ＦＩＧ、３゜ 手続ネ市正１１（方式） １、事件の表示 昭和５９年持重１願第０８４１９９＠ ２、発明の名称 被覆炭化物切削■貝インリ゛−ト ３、補正をする者 事件との関係 出願人 住 所 アメリカ合衆国、１２３０５、ニコーヨーク州
、スケネクタデイ、リバーロード、１番 名 称 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ代表者
サムソン・ヘルツボッ１へ ４、代理人 住 所 １０７東京都港区赤坂１丁目１４番１４号第３
５興和ビル ４階 日本ゼネラル・エレクトリック株式会社・極東特許部内
電話（５８８）５２００−５２０７ ７、補正の内容 明細書１６頁１４＝１５行の記載を「第１図は本発明に
従う実施例■のインサートの金属組織を示づ一顕微鏡写
真、」と訂正する。 明ｔｌＩ書１６頁１８行の記載を［第３図は実施例■の
インサートの金属組織を示す顕微鏡写真、」と訂正する
。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、（ａ）炭化タングステン、コバルトおよびＴＩＣを
含む［３−１固溶体相形成性炭化物成分よりなる圧縮成
形した複合混合物を炉内で加熱する工程と、 （ｌ＋）上記複合物を別に窒素含有材料と接触させて、
Ｂ−１相を窒化するとともに、その後の上記複合物の焼
結中に］バルトを表面領域に移行させるＴ稈とよりなる
コバルト焼結炭化物物品にコバル１〜富化領域を設ける
方法。 ２、後続の加熱を真空下焼結湿度付近またはそれ以下の
高温で行う特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、上記窒素含有材料が窒素ガスである特許請求の範囲
第２１ｉｉ記載の方法。 ４、窒素ガスを１２００℃〜１５００℃の範囲で存在さ
せる特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５、上記複合物のまわりの雰囲気が実質的に窒素である
特ｉ′［請求の範囲第４項記載の方法。 ６．１記窒素雰囲気が大気圧より低い特許請求の範囲第
５項記載の方法。 ７、上記窒素を長期間にわたって導入し、しかる後複合
物の温度を真空下で約１４００℃以上のその焼結温ｍに
上げるか下げる特許請求の範囲第６項記載の方法。 ８、処理後使い耐摩耗性月利で被覆されＩＣ特許請求の
範囲第７項記載の複合物。 ９、少なくとも被覆の第１願がＴＩＮである特許請求の
範囲第８項記載の複合物。 １０、次の１対の層がＴｉ ＣおよびＡｌ２Ｏ２よりな
る特許請求の範囲第９項記載の複合物。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US489286 | 1983-04-28 | ||
| US06/489,286 US4548786A (en) | 1983-04-28 | 1983-04-28 | Coated carbide cutting tool insert |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6036635A true JPS6036635A (ja) | 1985-02-25 |
Family
ID=23943198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59084199A Pending JPS6036635A (ja) | 1983-04-28 | 1984-04-27 | 被覆炭化物切削工具インサート |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4548786A (ja) |
| JP (1) | JPS6036635A (ja) |
| AU (1) | AU568538B2 (ja) |
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