JPS60502110A - 被膜塗布方法 - Google Patents

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】 被膜塗布方法 産業−１−の利用分野 本発明は一般的金属加工に係り、特に被膜塗布に関する。

背景技術 現代の金属加Ｔは高強度、高耐摩耗及び加二［品の低製造費材料を要望している 。

しかしながら、加工品材料の他の成分は物理的且つ機械的特性に実質的改良をも たらさない。従ってその問題は耐火性で且つ耐摩耗被膜のより進んだ塗布方法に よって解決される。

真空中で炭化物生成材料を蒸発し、ベースの加工表面を加熱し、被膜を形成する 迄その上に蒸発可能な炭化物生成材料を凝縮（凝着）させる方法が知られている （参照Ｖ、　Ｉ　、　Ｋｏ　ｓ　ｔ　１ｋｏｖとＪ、Ａ−Ｓｈｅｓｔｅｒｎｃｖ ＩＩＰｌａｚｍｅｎｎｙｅ　Ｐｏｋｖｙｔｉａ　”　＋　Ｍｅｔａｌｌｎｖｇｉ ａ出版、モスクワ１９７８年、２４ページ） その方法によれば炭化物生成材料の蒸発と基地加工表面加熱が熱的に実施される 。

上記方法の１つの欠点は基地の炭素で蒸発可能々材料の炭化処理が１０００°か ら１６００℃の温度で生じ被膜形成方法を複雑にすることである。

更に、該方法の欠点は蒸発可能な材料は形成被膜の品質に影響を与えるために基 地材料の炭素と完全に反応できないことにある。炭素含有材料の基地を有する切 削工具への被膜塗布の周知方法は真空中でのアーク放電による少なくとも１つの 炭化物生成材料の蒸発と、被加工切削工具に電圧の印加と、被膜が形成される迄 基地の加工面に炭化物生成材料のイオンでの当射によって切削工具の基地の加工 面の浄化と加熱を行々う。その方法によれば炭化物生成材料のイオン凝着前に被 膜が切削工具の基地の加工面に形成される迄、蒸発可能な炭化物生成材料と反応 するガスを真空に導入する。（参照、”　Ｆｉｚｉｋａ　ｉＫｈｉｍｉａ　ｏｂ ｒａｂｏｔｋｉ　ｍａｔｅｒｉａｌｏｖ　”　Ｐｅｒｉｏｄｉｃａｌ；Ａ、Ａ　 −Ａｎｄｒｅｅｖ　ｅｔ　ａｌ　”Ｐｏｋｒｙｔｉａ　ｉｚ　Ｋａｒｂｉｄａ　 ｍｏｌｉｂｄｅｎａ＋ｐｏｌｕｃｈｅｎｎｙｅ　ｍｅｔｏｄｏｍ　ｏｓａｚｈｄ ｅｎｉａ　ｐｌａｚｍｅｎｎｙｋｈｐｏｔｏｋｏｖ　ｖ　ｙａｋｕｕｍｅ”　ｉ ｎ　Ｒｕ５ｓｉａｎ　＋　ｔｈｅ　Ｎａｕｋａ出版、モスクワ茄２　、１．６９ 扱−ジ）しかしながら、ガス混合物の導入は該工程を複雑化し、被膜形成に要す る時間を長くする。

捷だ、本方法によればアーク放電でガス混合物の蒸発過程は不安定で被膜の成分 に連続的変化を招き被膜の所定の成分を再成するのは困難であり、また被膜生成 工程をより複雑化する。

更に、ガス混合物の爆発性ガスの使用は作業者を危険にする。

発明の要旨 本発明は処理される切削工具の基地の加工面の浄化と加熱を行なって被膜形成方 法を単純化しそして爆発の危険を防止する被膜塗布方法の提供に係る。

本発明の目的はアーク放電により真空中で少なくとも１つの炭化物生成材料の蒸 発により切削工具に炭素質材料からなる基地に予め被膜を塗布し、該切削工具に 電圧の印加を行ない、蒸発可能な炭化物生成材料のイオンで陰極当射による該切 削工具の基地の加工面を浄化加熱し、被膜がその上に形成される迄、切削工具の 基地の加工面に次々と凝着させる被膜塗布方法において、該切削工具の材料の基 地の炭素で該蒸発可能炭化物生成材料の炭化処理を引き起す温度になる迄、該切 削工具の基地の加工面の浄化、と加熱を行なうことを特徴とする被膜塗布方法に よって達成される。

炭化が生じる温度が５００℃と５４．０℃の間であり、該切削工具の基地材料と して鋼を用いることが好ましい。

１だ炭化が生じる温度が６２０℃から６８０℃の間であり、硬合金を該切削工具 の基地材料として用いることが好丑しい。

チタンを蒸発可能炭化生成材料として用いることが好捷しい。

窒化チタンを蒸発可能な炭化物生成材料として用いることが好捷しい。

チタン合金を蒸発可能な炭化物生成材料と１〜て用いることが好丑しい。

２つの炭化物生成蒸発可能材料を用いる場合、モリブデンを該１つの炭化物生成 蒸発可能材料として用いることが好ましい。

本発明は塗布被膜の成分を厚さに関して安定化可能でしかもその被膜塗布工程を 容易にする。

更に、本発明の方法は被膜塗布中爆発の危険を防生成材料をスパーク放電で真空 蒸着しそして電圧を切削工具に印加するものである。その後切削工具基地の加工 面を、切削工具の基地の炭素で蒸着せしめられている炭化物生成材料の炭化処理 が生じる温度に炭化物生成材料のイオンでたたくことにより浄化し加熱する。次 に、蒸発可能な炭化物生成材料のイオンが被膜を形成する迄切削工具の基地の加 工面に凝縮することになる。

本提案方法の１つの特徴によれば炭化物処理が行なわれる温度は５００と５４０ ℃の間にあり炭素で形成される被膜を大きく飽和する。鋼は基地材料として利用 される。

５００℃以下の炭化処理の温度で炭素で形成される被膜の飽和が実際発生させる ことが不可能で一方５４０℃を超えた温度で鋼が部分的にその強度を損失し、そ れぞれの場合に切削工具の耐摩耗性に影響を与える。

その代わり、炭素で形成される被膜のより大きな飽和は、提案方法によれば炭化 物処理が行なわれる温度が６２０から６８０℃であり、硬合金が基地材料として 好ましく用いられる。

６２０℃未満と６８０℃を超えた炭化温度で前記と同じ工程が硬合金で行なわれ る。

本発明の他の特徴によればチタンを蒸発用炭化物形成材料として用いられる。

形成される被膜の耐摩耗性を増大するためにチタン合金が蒸発可能な炭化物生成 材料として好ましく用いられる。

本発明の他の１つの特徴によれば、２つの蒸発可能な炭化物生成材料を使用する 場合モリブデンが蒸発可能な他の炭化物形成材料として用いられる。

本発明は以下に示した方法を実施する種々の実施例から十分に理解されよう。

実施例１ 被膜を直径５　ｍｍのねじりドリルに適用した。チタンを、蒸発される炭化物生 成材料として用い、ドリルの基地材料として以下の成分の鋼を用いた。

Ｃ−Ｃｒ　Ｗ　Ｖ　Ｍｏ　Ｆｅ Ｏ，８０−０，８５３，８−４，４５，５−６，５１，７−２−１５，０−５， ５残部浄化したドリルを特定の画室に置き、チタン陰極を設けた真空画室に置い た。真空値が１Ｏ−５Ｐａである時、アーク放電を開始し１５００Ｖの電流をド リルに印加した。それと共にチタンイオンでの陰極をたたいてドリルの加工面を 浄化し±１０℃以内に赤外・母イロメータで５２０℃の温度への加熱を実施した 。その後、゛電流を２５０Ｖに落とし３分間ドリルの加工面にチタンイオンを蒸 着しその除銅の炭素で表面を炭化する。炭化チタン被膜の厚さが２ｍｍになった 時電圧をドリルから除きアーク放電を停止し、その後ドリルを室温に冷却した。

被膜ドリルの摩耗テストを以下の成分の鋼で行なった。

０．４２−０．４９　残部 各被膜パッチからの５本の試験ドリルを以下の条件で試みた。

ドリル速度　Ｖ　＝　３２　ｍ１分　ニトリル送り速度　Ｓ＝０．１２咽／回転 　；ドリル深さ　ｔ＝３　ｄ＝１５論 １本の１゛”ノ″でひ問け　２０５　２０６　２０６　２０６　２０７た穴の数 実施例２ 被膜を切削板に適用した。

その板基地材料として以下の成分の硬合金を使用した。

Ｃｏ　Ｔｉｃ　ＷＣ ６１５残部 チタンを、蒸発材料として用いた。

チタンイオンでの陰極当射による板の加工面浄化が６２０℃の温度に加熱するこ とによってなされることを除いて実施例１に基づいて記載した方法と同じ方法で 被膜を塗布した。

被膜された各々の板から５つの切削板を摩耗用にテストした。テストの条件は以 下の通りであった。

切削速度　Ｖ＝　１６０　ｙｎ１分　；送シ速度　Ｓ　＝　０．３脳／回転　； 切削深さ　ｔ　−＝　１　ｍｍ　ａ テスト結果を第２表に示す。

テスト板のＪｆ６．　１　２　３　４　５１つの板で切削された　。６　２６　 ２５　２６　２７加工片の数 実施例３ 被膜を直径５胡のねじりドリルに塗布した。

窒化チタンを炭化物生成材料として用いた。基地材料は実施例１に引用した材料 とその成分は同じである。

ドリルの加工面を窒化チタンイオンで陰極当射し５１０℃の温度に加熱した。そ の後、鋼の炭素で炭化を伴なうように窒化チタンイオンがドリル加工面に蒸着さ せるため３分間電圧を下げた。窒化炭素チタンの厚さは２論であった。次に電圧 供給をドリルから除きアーク放電を停止した。続いてドリルを室温に冷却し実施 例１に記載した方法でテストした。

テスト結果を第３表に示す。

第　３　表 実施例４ 切削板を被膜した。

窒化チタンを蒸発材料として用いた。板基地材料は実施例２で用いた材料にその 成分が同じであった。

窒化チタンイオンで板の加工面の陰極当射を６３５℃の温度にそれを加熱するこ とによって行なった外、被膜を実施例３に記載したように実施した。

このように被膜された切削板を実施例２に記載したようにテストンた。

テスト結果を第４表に示す。

実施例５ 被膜を直径５胡のねじりドリルに塗布した。

蒸発炭化物生成材料を次の成分のチタン合金が使用された。

５．５−７．０　２．０−３．０　残部基地材料は実施例１に記載した成分の鋼 であった。

チタン、アルミニウム及びモリブデンイオンでの陰極当射によるドリルの加工面 浄化が５２５℃の温度に加熱を伴なった外、実施例１に記載したように被膜を塗 布した。被膜成分は炭化チタン基多合金固溶体（Ｔｉ　、　Ｍｏ　、　Ａｔ’） とである。

このように被膜したドリルを実施例１に記載したようにテストンた。

テスト結果を第５表のように示す。

テストドリルの＆、　１．　２　３　４．　５実施例６ 被膜を切削板に適用した。

チタン合金を蒸発炭化物生成材料として用い、その材料の成分は実施例５に示し た。実施例２に記載した成分を有する硬合金を基地材料として使用した。

チタン、アルミニウム及びモリブデンイオンでの陰極当射によるドリルの加工面 浄化が６５０℃の温度に加熱を伴なった外、実施例２に記載した被膜と同じ被膜 工程であった。

被膜板を実施例２に記載したようにテストンた。

そのテスト結果を第６表に示す。

テスト板の馬　１　２　３　４　５ 実施例７ 直径５　ｍｍのねじりドリルを被膜した。

チタンとモリブデンを炭化物生成蒸発材料として使用した。実施例１に記載した 成分を有する鋼が基地材料として使用された。

浄化板を特定の一ガノンに置き、チタンとモリブデンから作られる２つの陰極を 具備する真空画室内に載置する。

真空が５　Ｘ　１０−５ｍｍＨｇに達した時、１５００Ｖ電流を板に適用し、ア ーク放電を開始した。チタンイオンでの陰極当射による板の加工面の浄化と、同 時に赤外ノぐイロメータで＋１０℃の精度でコントロールされた６８０℃の温度 への加熱が実施された。次に印加電圧を２５０Ｖに減少させた。その後チタンと モリブデン陰極の活性化によってチタン又はモリブデンイオンを３分間蒸着した 。炭化チタン（Ｔ］Ｃ）と炭化モリブデン（Ｍｏ　２　Ｃ）の交互層の多層被膜 を得た。次にドリルへの電圧供給を除き、アーク放電を停止し、その後ドリルを 画室で室温に冷却した。

ドリルテストを実施例１に記載したように実施したＯ テストの結果を第７表に示す 実施例８ 切削板を被膜した。

チタンとモリブデンを蒸発炭化物生成材料として用いた。

チタンとモリブデンで陰極当射による板の加工面の浄化を６８０℃の温度で実施 した外、多層被膜を実施例７に記載したように塗布した。

続いて切削板を実施例２に記載した方法でテストテスト結果を第８表に示す。

テスト板のＡ　１　２　３　４　５ 実施例１から８に記載したテスト結果は被膜塗布工程の単純化がドリルと切削板 の耐摩耗特性を向上し得ることを示す。

本発明に係る方法は０．１−０．７　ｍｋｖ’分の速度で被膜を蒸着可能にし工 程サイクルを短縮する。

産業上の利用可能性 本発明の方法は鋼のよう々炭素含有材料、硬合金、セラミック合金等から作られ た切削及びスタンプ工具に耐摩耗耐火性被膜を得ることが可能である。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の７第１項） 昭和６０年４月２５日 特許庁長官　志　賀　学　殿 １　特許出願の表示 ＰＣＴ／Ｓｉｔ　８３／’ＯＯＯ３０ ２発明の名称 被膜塗布方法 ３　特許出願人 住　所　病、藍咥へシコウリツア公−６ｔメノフスカｊ気惰名　称　フセンユズ ニイ　ナウチノーイ）レドパテルスキイインストルメンタルニイ　インスティテ ユト４代理人 住　所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５　補正書の提出年月日 １９ｇ４−年１０月１λ日（受理日） ６　添付書類の目録 請　求　の　範　囲 から力る基地に予め被膜を塗布し、該切削工具浄化に電圧の印加を行ない、蒸発 可能な炭化物生成材料のイオンで陰極当射による該切削工具の基地の加工面を該 炭化物生成材料が切削工具基地材料と相互作用する温度に加熱し、被膜がその上 に形成される迄、切削工具の基地の加工面に次々と凝着させる被膜塗布方法にお いて、 該炭化物生成材料が該切削工具とその加工面を浄化、加熱する過程で相互作用す る温度が、該切削工具の材料の基地の炭素で該蒸発可能炭化物生成材料の炭化処 理が生じる温度に等しく、一方該炭化物生成材料のイオンが被膜層の厚さを介し て炭素移動の連鎖反応として生じるそれらの炭化物で同時に凝着せしめられるこ とを特徴とする被膜塗布方法。

２　炭化が生じる温度が６２０と６８０℃の間であり、該切削工具の基地材料と して硬合金を用いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。

３、　チタンを蒸発可能炭化生成材料として用いることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の方法。

４、窒化チタンを蒸発可能な炭化物生成材料として用いることを特徴とする請求 の範囲第１項記載の方法。

５、　チタン合金を蒸発可能な炭化物生成材料として用いることを特徴とする請 求の範囲第２項あるいは第３項記載の方法。

６．２つの炭化物生成蒸発可能材料を用いる場合、モリブデンを該１つの炭化物 生成蒸発可能材料として用いることを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　アーク放電により真空中で少なくとも１つの炭化物生成材料の蒸発により 切削工具に炭素質材料からなる基地に主に被膜を塗布し、該切削工具に電圧の印 加を行ない、蒸発可能な炭化物生成材料のイオンで陰極当射による該切削工具の 基地の加工面を浄化加熱し、被膜がその上に形成される迄、切削工具の基地の加 工面に次々と凝着させる被膜塗布方法において、 該切削工具の材料の基地の炭素で該蒸発可能炭化物生成材料の炭化処理を引き起 す温度になる迄、該切削工具の基地の加工面の浄化、と加熱を行なうことを特徴 とする被膜塗布方法。 ２、炭化が生じる温度が５００℃と５４０℃の間であり、該切削工具の基地材料 として鋼を用いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ３、炭化が生じる温度が５００℃と５４０℃の間であり、硬合金を該切削工具の 基地材料として用いることを特徴とする請求の範囲第１項記載の方法。 ４　チタンを蒸発可能炭化生成材料として用いることを特徴とする請求の範囲第 ２項あるいは第３項記載の方法。 ５　窒化チタンを蒸発可能な炭化物生成材料として用いることを特徴とする請求 の範囲第２項あるいは第３項記載の方法。 ６、　チタン合金を蒸発可能な炭化物生成材料として用いることを特徴とする請 求の範囲第２項あるいは第３項記載の方法。 ７．２つの炭化物生成蒸発可能材料を用いる場合、モリブデンを該１つの炭化物 生成蒸発可能材料として用いることを特徴とする請求の範囲第４項記載の方法。 １