JPS6112029B2 - - Google Patents
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- JPS6112029B2 JPS6112029B2 JP57135913A JP13591382A JPS6112029B2 JP S6112029 B2 JPS6112029 B2 JP S6112029B2 JP 57135913 A JP57135913 A JP 57135913A JP 13591382 A JP13591382 A JP 13591382A JP S6112029 B2 JPS6112029 B2 JP S6112029B2
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Classifications
-
- 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
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/345—Silicon nitride
-
- 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
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- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は硬質物質を被覆した材料、特に耐摩耗
性、耐欠損性に有効な多重被覆の施された材料お
よびその製造法に関する。
性、耐欠損性に有効な多重被覆の施された材料お
よびその製造法に関する。
WC基超硬合金、TiC基サーメツト、および
TiN基サーメツトに硬質物質を被覆して耐摩耗性
を向上させることが従来より行なわれてきた。し
かし耐摩耗性といつても、摩耗は、フランク部に
みられるアブレツシブ摩耗、クレータ部にみられ
る被削材との化学反応に基づく摩耗、および境界
摩耗でみられる主として酸化による摩耗の3つの
摩耗に大別され、アブレツシブな摩耗には炭化
物、クレーター摩耗、境界摩耗には窒化物が有効
であることが知られている。
TiN基サーメツトに硬質物質を被覆して耐摩耗性
を向上させることが従来より行なわれてきた。し
かし耐摩耗性といつても、摩耗は、フランク部に
みられるアブレツシブ摩耗、クレータ部にみられ
る被削材との化学反応に基づく摩耗、および境界
摩耗でみられる主として酸化による摩耗の3つの
摩耗に大別され、アブレツシブな摩耗には炭化
物、クレーター摩耗、境界摩耗には窒化物が有効
であることが知られている。
このため従来から、炭化物、窒化物等の単一層
を被覆するかわりに、 内層に炭化物層、外層に窒化物層の2層を被
覆する方法 炭化物と窒化物の固溶炭窒化物を被覆する方
法 等が採られてきた。
を被覆するかわりに、 内層に炭化物層、外層に窒化物層の2層を被
覆する方法 炭化物と窒化物の固溶炭窒化物を被覆する方
法 等が採られてきた。
しかし、上記の場合にはフランク部での摩耗
の進行が早く、期待されるほどの寿命の延長は実
現されず、またの場合、炭化物、窒化物両者の
特長よりはむしろ欠点が助長される傾向にあり、
共に有効な改善方法であるとはいえなかつた。
の進行が早く、期待されるほどの寿命の延長は実
現されず、またの場合、炭化物、窒化物両者の
特長よりはむしろ欠点が助長される傾向にあり、
共に有効な改善方法であるとはいえなかつた。
本発明は上記従来技術の欠点を改良し、耐摩耗
性、耐欠損性に優れた新規なコーテイング工具を
提供することを目的とする。
性、耐欠損性に優れた新規なコーテイング工具を
提供することを目的とする。
本発明は、上記目的を達成するためにWC基超
硬合金、TiC基サーメツト、またはTiN基サーメ
ツトの表面に、TiCおよびSi3N4よりなる被覆層
が、単層の厚さ1μm以下、好ましくは0.5μm
未満で合計2〜15μmの厚さにTiC、Si3N4を交
互に少くとも8層以上、望ましくは20層以上多重
被覆したことを特徴とするものである。
硬合金、TiC基サーメツト、またはTiN基サーメ
ツトの表面に、TiCおよびSi3N4よりなる被覆層
が、単層の厚さ1μm以下、好ましくは0.5μm
未満で合計2〜15μmの厚さにTiC、Si3N4を交
互に少くとも8層以上、望ましくは20層以上多重
被覆したことを特徴とするものである。
本発明による材料は、単層の厚さが1μm以
下、好ましくは0.5μm未満であるので、異種物
質を被覆したために生ずる熱膨脹係数の違いから
生ずる歪の発生という欠点をカバーすることが可
能となり、究極的に被覆材料層間の歪が均一に分
散して応力集中を排除し、耐熱衝撃性を高めるこ
とができる。
下、好ましくは0.5μm未満であるので、異種物
質を被覆したために生ずる熱膨脹係数の違いから
生ずる歪の発生という欠点をカバーすることが可
能となり、究極的に被覆材料層間の歪が均一に分
散して応力集中を排除し、耐熱衝撃性を高めるこ
とができる。
また、各層の厚みを1μm以下とし、かつ多層
に被覆しているため、常に炭化物、窒化物の特長
が生かされ、耐クレーター摩耗性、耐フランク摩
耗性共に著しく向上する結果となる。また各層は
TiCおよびSi3N4の単層よりなるため炭窒化物の
欠点は回避できる。
に被覆しているため、常に炭化物、窒化物の特長
が生かされ、耐クレーター摩耗性、耐フランク摩
耗性共に著しく向上する結果となる。また各層は
TiCおよびSi3N4の単層よりなるため炭窒化物の
欠点は回避できる。
また、本発明において被覆層を重ねる順序は母
材、TiC、Si3N4、TiC、Si3N4、………でもよ
く、母材、Si3N4、TiC、Si3N4、TiC………の順
序の何れでも良い。
材、TiC、Si3N4、TiC、Si3N4、………でもよ
く、母材、Si3N4、TiC、Si3N4、TiC………の順
序の何れでも良い。
本発明による製造方法、特に被覆層の形成方法
は、化学気相蒸着法において従来から用いられて
いるTiCl4、H2、CH4を含んだ混合ガスに間欠的
にSiおよびNを含んだガスを導入することで簡潔
かつ有効に多重被覆膜形成が可能となる。
は、化学気相蒸着法において従来から用いられて
いるTiCl4、H2、CH4を含んだ混合ガスに間欠的
にSiおよびNを含んだガスを導入することで簡潔
かつ有効に多重被覆膜形成が可能となる。
さらに従来より知られているように、化学気相
蒸着法を用いる場合TiC被膜形成温度は約1025
℃、Si3N4被膜形成温度は1050℃とやや高い。し
たがつてTiC被覆からSi3N4被覆へ、あるいは逆
にSi3N4被覆からTiC被覆へと切替えるときに被
覆温度を変更する必要があり、このときに被覆粒
子の異常成長が生じることを避けられず、被膜の
性質が劣化する原因となつている。
蒸着法を用いる場合TiC被膜形成温度は約1025
℃、Si3N4被膜形成温度は1050℃とやや高い。し
たがつてTiC被覆からSi3N4被覆へ、あるいは逆
にSi3N4被覆からTiC被覆へと切替えるときに被
覆温度を変更する必要があり、このときに被覆粒
子の異常成長が生じることを避けられず、被膜の
性質が劣化する原因となつている。
ところが本願発明者らは、ガスを間欠的に切換
えて導入した場合には、気相からの析出粒子の核
生成頻度は多くなるが成長速度は遅くなることを
見出し、これに基づいて本発明を完成させたもの
である。従つて、本発明においては、ガスを間欠
的に混入させることが望ましく、これによりTiC
を被覆する温度をSi3N4と同一の温度に選んで
も、微細な粒子を得ることができるという優れた
効果が得られる。この場合電磁場をかけてプラズ
マ状態として活性化蒸着を行なうことももちろん
可能である。
えて導入した場合には、気相からの析出粒子の核
生成頻度は多くなるが成長速度は遅くなることを
見出し、これに基づいて本発明を完成させたもの
である。従つて、本発明においては、ガスを間欠
的に混入させることが望ましく、これによりTiC
を被覆する温度をSi3N4と同一の温度に選んで
も、微細な粒子を得ることができるという優れた
効果が得られる。この場合電磁場をかけてプラズ
マ状態として活性化蒸着を行なうことももちろん
可能である。
また、本発明において、多重被覆層は少なくと
も8層以上、望ましくは20層以上が良い。8層未
満では前述した多重被覆の効果が十分発揮できな
い。また各単層の厚みは、被覆材料層間の歪を均
一に分散させるために、1μm以下好ましくは
0.5μm以下が良い。これは、1μmを越えると
耐欠損性が劣化するためである。
も8層以上、望ましくは20層以上が良い。8層未
満では前述した多重被覆の効果が十分発揮できな
い。また各単層の厚みは、被覆材料層間の歪を均
一に分散させるために、1μm以下好ましくは
0.5μm以下が良い。これは、1μmを越えると
耐欠損性が劣化するためである。
実施例 1
WC−6%Co超硬合金上にTiC、Si3N4被膜を
交互に各層0.1μm、合計6μmの被膜を被覆し
た。このチツプを試料Aとする。
交互に各層0.1μm、合計6μmの被膜を被覆し
た。このチツプを試料Aとする。
同時に比較材として、上記超硬合金上に下層に
TiC、上層にSi3N4をそれぞれ3μmずつ合計6
μmの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツプ
を試料Bとする。これら2種の試料を以下の切削
条件、即ち、 被削材 SCM3 切削速度 200m/min 送 り 0.3mm/rev 切り込み 2mm にて切削テストを行なつた。
TiC、上層にSi3N4をそれぞれ3μmずつ合計6
μmの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツプ
を試料Bとする。これら2種の試料を以下の切削
条件、即ち、 被削材 SCM3 切削速度 200m/min 送 り 0.3mm/rev 切り込み 2mm にて切削テストを行なつた。
比較品のBチツプは20分でフランク部の摩耗が
進行し寿命に至つたのに対し、本発明によるAチ
ツプは120分間の切削でも良好な切削性能を示し
た。
進行し寿命に至つたのに対し、本発明によるAチ
ツプは120分間の切削でも良好な切削性能を示し
た。
実施例 2
WC−8%TiC−8%TaC−6%Co超硬合金上
にSi3N4、TiC被膜を各層0.05μm合計8μmの被
膜を被覆した。このチツプを試料Cとする。同時
に比較材として同じ超硬合金上に下層にSi3N4、
上層にTiCをそれぞれ3μm、5μm、合計8μ
mの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツプを
試料Dとする。
にSi3N4、TiC被膜を各層0.05μm合計8μmの被
膜を被覆した。このチツプを試料Cとする。同時
に比較材として同じ超硬合金上に下層にSi3N4、
上層にTiCをそれぞれ3μm、5μm、合計8μ
mの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツプを
試料Dとする。
次にこれら2種の試料を以下の断続切削条件、
即ち 切削速度 200m/min 送 り 0.4mm/rev 切り込み 1.5mm 被削材 SCM3 10mm幅の溝付き にて切削テストを行なつた。
即ち 切削速度 200m/min 送 り 0.4mm/rev 切り込み 1.5mm 被削材 SCM3 10mm幅の溝付き にて切削テストを行なつた。
比較材のDチツプは40回の衝撃で欠損したが、
本発明による試料Cチツプは1050回の衝撃でも欠
損に至らなかつた。
本発明による試料Cチツプは1050回の衝撃でも欠
損に至らなかつた。
以上詳述した如く、本発明によれば、TiC、
Si3N4の薄い被膜を交互に多重被覆することによ
り、耐摩耗性、耐衝撃性に富む被覆超硬合金を得
ることができるのでその工業上の効果は大であ
る。
Si3N4の薄い被膜を交互に多重被覆することによ
り、耐摩耗性、耐衝撃性に富む被覆超硬合金を得
ることができるのでその工業上の効果は大であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 WC基超硬合金、TiC基サーメツト、または
TiN基サーメツトの表面に、TiCおよびSi3N4より
なる被覆層が、単層の厚さ1μm以下であつて、
合計2〜15μmの厚さに交互に少くとも8層以上
多重被覆されてなることを特徴とする多重被覆材
料。 2 上記単層の厚さが0.5μm以下であることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多重被覆
材料。 3 上記被覆層が20層以上であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項または第2項記載の多重
被覆材料。 4 WC基超硬合金、TiC基サーメツト、または
TiN基サーメツトを基体として装入してある炉内
に、Ti、H、Cを含んだ混合ガスとSi、H、Nを
含んだ混合ガスを、それぞれ交互に間欠的に昇温
した基体上に導入し、TiCとSi3N4の被膜を交互
にかつ多重被覆することを特徴とする多重被覆材
料の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13591382A JPS5925968A (ja) | 1982-08-04 | 1982-08-04 | 多重被覆材料およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13591382A JPS5925968A (ja) | 1982-08-04 | 1982-08-04 | 多重被覆材料およびその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5925968A JPS5925968A (ja) | 1984-02-10 |
JPS6112029B2 true JPS6112029B2 (ja) | 1986-04-05 |
Family
ID=15162761
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13591382A Granted JPS5925968A (ja) | 1982-08-04 | 1982-08-04 | 多重被覆材料およびその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5925968A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6316254A (ja) * | 1986-06-02 | 1988-01-23 | Inax Corp | 板状物表面斑点の自動検査方法 |
JPS63307323A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-12-15 | アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー | 色識別法及び色識別装置 |
Families Citing this family (3)
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 |
JP5321360B2 (ja) * | 2009-08-31 | 2013-10-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
DE102010039035A1 (de) | 2010-08-06 | 2012-02-09 | Walter Ag | Schneidwerkzeug mit mehrlagiger Beschichtung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52105396A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-03 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Wear proof damage proof multiilayer coating material |
JPS54158778A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-14 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Compound coated cutting tool |
JPS55137803A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-28 | Mitsubishi Metal Corp | Cutting tool covered with cemented carbide and manufacture thereof |
-
1982
- 1982-08-04 JP JP13591382A patent/JPS5925968A/ja active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52105396A (en) * | 1976-02-28 | 1977-09-03 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Wear proof damage proof multiilayer coating material |
JPS54158778A (en) * | 1978-06-05 | 1979-12-14 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Compound coated cutting tool |
JPS55137803A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-28 | Mitsubishi Metal Corp | Cutting tool covered with cemented carbide and manufacture thereof |
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JPS63307323A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-12-15 | アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー | 色識別法及び色識別装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5925968A (ja) | 1984-02-10 |
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