JPS6112030B2 - - Google Patents
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- JPS6112030B2 JPS6112030B2 JP57135914A JP13591482A JPS6112030B2 JP S6112030 B2 JPS6112030 B2 JP S6112030B2 JP 57135914 A JP57135914 A JP 57135914A JP 13591482 A JP13591482 A JP 13591482A JP S6112030 B2 JPS6112030 B2 JP S6112030B2
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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
-
- 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
- C23C16/325—Silicon carbide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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基サーメツトに炭化物あるいは窒化物を被覆
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
ター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基サーメツトに炭化物あるいは窒化物を被覆
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
ター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、外層に窒化物の２層を被覆す
る方法 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、外層に窒化物の２層を被覆す
る方法 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
性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
性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、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。
耗、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、SiCおよび
TiN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SiC、TiNを交互に少くとも６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。
またはTiN基サーメツトの表面に、SiCおよび
TiN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SiC、TiNを交互に少くとも６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
SiCおよびTiN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
SiCおよびTiN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、SiC、TiN、SiC、TiN、………でもよく、母
材、TiN、SiC、TiN、SiC………の順序の何れで
も良い。
材、SiC、TiN、SiC、TiN、………でもよく、母
材、TiN、SiC、TiN、SiC………の順序の何れで
も良い。
本発明において、被膜としてSiCおよびTiCを
選んだ理由は、SiCは熱伝導性に富み硬さが高い
が、被削材との科学的な反応が特にFe基材料に
おいて生じやすい。一方TiNは熱伝導性がやや悪
く硬さがやや低いが、科学的な安定性が高いこ
と、従つてSiC、TiN両者が相互の性質を補完す
る働きをするためである。
選んだ理由は、SiCは熱伝導性に富み硬さが高い
が、被削材との科学的な反応が特にFe基材料に
おいて生じやすい。一方TiNは熱伝導性がやや悪
く硬さがやや低いが、科学的な安定性が高いこ
と、従つてSiC、TiN両者が相互の性質を補完す
る働きをするためである。
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SiCのCVD
被覆に用いられているTiおよびＮを含んだ混合
ガスとSiおよびＣを含んだガスを交互に間欠的に
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SiCのCVD
被覆に用いられているTiおよびＮを含んだ混合
ガスとSiおよびＣを含んだガスを交互に間欠的に
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SiC被膜形成温度は約1300
℃、TiN被膜形成温度は970℃と低い。したがつ
てSiC被覆からTiN被覆へ、あるいは逆にTiN被
覆からSiC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状成
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SiC被膜形成温度は約1300
℃、TiN被膜形成温度は970℃と低い。したがつ
てSiC被覆からTiN被覆へ、あるいは逆にTiN被
覆からSiC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状成
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したもので
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TiNを
被覆する温度をSiC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したもので
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TiNを
被覆する温度をSiC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SiC、TiN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。
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
SiC、上層にTiNをそれぞれ３μｍずつ合計６μ
ｍ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。
SiC、上層にTiNをそれぞれ３μｍずつ合計６μ
ｍ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40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80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80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TiN、SiC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TiN、上
層にSiCをそれぞれ３μｍ、５μｍ、合計８μｍ
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TiN、SiC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TiN、上
層にSiCをそれぞれ３μｍ、５μｍ、合計８μｍ
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 220m/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 220m/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15回の衝撃で欠損したが、
本発明による試料Ｃチツプは270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270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、SiC、
TiN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。
TiN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、SiCおよびTiN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、SiC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およびＮを含んだ混合ガスとSiおよびＣを
含んだ混合ガスを、交互に間欠的に導入し、化学
蒸着法にてSiCとTiN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 |
|---|---|---|---|
| JP13591482A JPS5925973A (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 |
|---|---|---|---|
| JP13591482A JPS5925973A (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 |
|---|---|
| JPS5925973A JPS5925973A (ja) | 1984-02-10 |
| JPS6112030B2 true JPS6112030B2 (ja) | 1986-04-05 |
Family
ID=15162784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13591482A Granted JPS5925973A (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) | JPS5925973A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0649645A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-02-22 | Yoshida Kogyo Kk <Ykk> | 硬質多層膜形成体およびその製造方法 |
| KR20120106984A (ko) * | 2009-12-21 | 2012-09-27 | 회가내스 아베 | 변조 극기용 회전자 |
Citations (2)
| 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 |
| 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 JP13591482A patent/JPS5925973A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| 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 |
| JPS55137803A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-28 | Mitsubishi Metal Corp | Cutting tool covered with cemented carbide and manufacture thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5925973A (ja) | 1984-02-10 |
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