JPS6141768A - 複合硬質膜被覆工具 - Google Patents
複合硬質膜被覆工具Info
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- JPS6141768A JPS6141768A JP16268284A JP16268284A JPS6141768A JP S6141768 A JPS6141768 A JP S6141768A JP 16268284 A JP16268284 A JP 16268284A JP 16268284 A JP16268284 A JP 16268284A JP S6141768 A JPS6141768 A JP S6141768A
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- Japan
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- particles
- tool
- film coated
- cubic
- hard film
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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
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
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- Metallurgy (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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、焼結体を基体としてその表面に被覆を施した
高速切削用の工具に関する。
高速切削用の工具に関する。
超硬合金を基体として、母材表面にTiO、T1CN。
TiN、 At O等を単層または複r&層を被覆した
被覆超硬合金は、基体の靭性と、表面層の硬質層のもつ
耐摩耗性、耐熱性、耐化学反応性を兼備しており、工具
材料として優れた性能を有している。
被覆超硬合金は、基体の靭性と、表面層の硬質層のもつ
耐摩耗性、耐熱性、耐化学反応性を兼備しており、工具
材料として優れた性能を有している。
この工具を用いて例えば炭素鋼を切削速度が300Tr
v′−以上の高速で切削すると、刃先温度が1000
t:’をはるかに超えるため、基体の塑性変形を生じ、
表面層がこの塑性変形に追従できず、膜ハクリ、チッピ
ングを生じることから急速な摩耗が生じ、又、このよう
な温度下では、これら妻面層の硬度も低くなっているた
め耐摩耗性の低下を助長し、短寿命となっている。この
ため、いかにkl、 OやTiCの膜厚を厚くしても、
その効果は余り期待できないのが現状である。このため
に、より耐熱性の優れる、サーメットや、セラミックス
を基体とする被覆工具材料も開発されてきている。
v′−以上の高速で切削すると、刃先温度が1000
t:’をはるかに超えるため、基体の塑性変形を生じ、
表面層がこの塑性変形に追従できず、膜ハクリ、チッピ
ングを生じることから急速な摩耗が生じ、又、このよう
な温度下では、これら妻面層の硬度も低くなっているた
め耐摩耗性の低下を助長し、短寿命となっている。この
ため、いかにkl、 OやTiCの膜厚を厚くしても、
その効果は余り期待できないのが現状である。このため
に、より耐熱性の優れる、サーメットや、セラミックス
を基体とする被覆工具材料も開発されてきている。
しかしながら、新設サーメットやセラミックスの靭性は
、超硬合金に比較すればはるかに低く、汎用工具として
は使用に耐えない。300 m/minを超える高速切
削においては、AIOやAlo −TiC系の、セラ
ミックス工具が使用されるが、それらは主として、送り
や切り込みの小さい仕上切削加工においてである。これ
らの工具材料は、送りや切込量が大きくなると靭性が不
足して使用に耐えない。
、超硬合金に比較すればはるかに低く、汎用工具として
は使用に耐えない。300 m/minを超える高速切
削においては、AIOやAlo −TiC系の、セラ
ミックス工具が使用されるが、それらは主として、送り
や切り込みの小さい仕上切削加工においてである。これ
らの工具材料は、送りや切込量が大きくなると靭性が不
足して使用に耐えない。
また最近、SiN系の工具材料も開発されているが、S
iN は鋼との反応性が高いため、通常の一般鋼切削
においては使用に耐えない。このSiN を基体として
、表面にAIOを被覆した工具も提供されているが、満
足された工具とは云い難い。
iN は鋼との反応性が高いため、通常の一般鋼切削
においては使用に耐えない。このSiN を基体として
、表面にAIOを被覆した工具も提供されているが、満
足された工具とは云い難い。
従来、また焼結立方晶BN (以下OBNと称す)工具
が高硬度材料、難削材料などの切削に用いられてきた。
が高硬度材料、難削材料などの切削に用いられてきた。
これら焼結OBN工具は、WO、(!o%あるいはセラ
ミックスを結合材として超高圧、高温でCBN粉末を焼
結したもので、該CBN焼結体N層を超硬合金を基体と
してロウ付けさせて使用されている。
ミックスを結合材として超高圧、高温でCBN粉末を焼
結したもので、該CBN焼結体N層を超硬合金を基体と
してロウ付けさせて使用されている。
このような焼結体は、CBN粒子と結合材との結合力が
弱く、又、結合材粒子も粗いため結合材の強度も弱く、
鋼などの高速切削では必ずしも充分な性能でなく、又ロ
ウ付は部からの欠落といったような欠点や、超高圧を必
要とすることから高価であるなどの理由で、高速粗切削
用途には殆んど用いられていない。
弱く、又、結合材粒子も粗いため結合材の強度も弱く、
鋼などの高速切削では必ずしも充分な性能でなく、又ロ
ウ付は部からの欠落といったような欠点や、超高圧を必
要とすることから高価であるなどの理由で、高速粗切削
用途には殆んど用いられていない。
近時、切削速度の高速化によって、工具材料等にはより
高度の耐摩耗性が要求されてきており、しかも、汎用性
を損われていない工具材料の開発が望まれている。
高度の耐摩耗性が要求されてきており、しかも、汎用性
を損われていない工具材料の開発が望まれている。
本発明は、高速切削において安定して使用でき、しかも
靭性が従来のコーティング工具と同等である工具を提供
することを目的としている。
靭性が従来のコーティング工具と同等である工具を提供
することを目的としている。
本発明はこの目的を達するために、硬質合金、サーメツ
ト、セラミックスのうちの何れか少なくとも一つからな
る基体と、基体表面に0.1〜10μmの高さに点在し
て生長せしめられた粒径0.1〜10μmの立方晶BN
粒子と、該BN粒子間の空隙を埋めたrVa 、 Va
、 VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、
硼窒化物、酸化物、炭酸化物、酸窒化物、六方晶BN
、アモルファスBN % hl Oのうちの少なくとも
1種、混合体、固溶体とからなる複合硬質膜被覆工具を
構成したものである。
ト、セラミックスのうちの何れか少なくとも一つからな
る基体と、基体表面に0.1〜10μmの高さに点在し
て生長せしめられた粒径0.1〜10μmの立方晶BN
粒子と、該BN粒子間の空隙を埋めたrVa 、 Va
、 VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、
硼窒化物、酸化物、炭酸化物、酸窒化物、六方晶BN
、アモルファスBN % hl Oのうちの少なくとも
1種、混合体、固溶体とからなる複合硬質膜被覆工具を
構成したものである。
OEMはプラズマOVD法で、Bを含む水素化合物とN
2を含む化合物で合成させる。この場合、反応温度を比
較的高く、SOO〜1100 Cで反応ガス中のB濃度
を低くすれば、微粒なOEMが部分的に核生成して成長
し、反応圧力を1〜5 torrより数十torrへと
高めることで、このOBN粒子が優先的に生長し% O
BN粒子が点在しうる。
2を含む化合物で合成させる。この場合、反応温度を比
較的高く、SOO〜1100 Cで反応ガス中のB濃度
を低くすれば、微粒なOEMが部分的に核生成して成長
し、反応圧力を1〜5 torrより数十torrへと
高めることで、このOBN粒子が優先的に生長し% O
BN粒子が点在しうる。
しかるのち、プラズマO’VD法、あるいはOVD法で
At203、Tj、0 % TiN −、TiB2、T
iBN % Ti0ONTiN0 、BMなどを引続い
てコーティングすると、OBN粒子を覆いながら最終的
にはその空隙を埋めていく。この場合、反応圧力は10
torr以下の比較的真空度の高い条件下が好ましい
。即ち、反応圧力が高いと、ガスの平均自由行程が短が
くなり、OBN粒子間隔が10μm近くであると・CB
N粒子の先端と根底でのセラミックスの成長が異なり、
根底でボアが生成して密着性が低下して好ましくない。
At203、Tj、0 % TiN −、TiB2、T
iBN % Ti0ONTiN0 、BMなどを引続い
てコーティングすると、OBN粒子を覆いながら最終的
にはその空隙を埋めていく。この場合、反応圧力は10
torr以下の比較的真空度の高い条件下が好ましい
。即ち、反応圧力が高いと、ガスの平均自由行程が短が
くなり、OBN粒子間隔が10μm近くであると・CB
N粒子の先端と根底でのセラミックスの成長が異なり、
根底でボアが生成して密着性が低下して好ましくない。
又、CBN粒子は必ずしも、基板より膜表面まで連続す
る必要なく、途中にて中断され、CBN粒子がセラミッ
クス中に浮遊する状態であっても、効果がある。
る必要なく、途中にて中断され、CBN粒子がセラミッ
クス中に浮遊する状態であっても、効果がある。
本発明者等は、コーテイング膜の高温硬度や室温硬度の
点ではAtOよりも立方晶BNが優れることから、コー
テイング膜としてcBNを採用し基体塑性変形による膜
ハクリの対応策として、緻密で一様なCBN膜ではなく
、膜中にOBN粒子が魚在し、その粒子間を比較的塑性
変形容易で耐熱性に優れ、基体との接着性の高い材料で
埋めた複合構造からなるコーテイング膜とすれば良いと
考えた。
点ではAtOよりも立方晶BNが優れることから、コー
テイング膜としてcBNを採用し基体塑性変形による膜
ハクリの対応策として、緻密で一様なCBN膜ではなく
、膜中にOBN粒子が魚在し、その粒子間を比較的塑性
変形容易で耐熱性に優れ、基体との接着性の高い材料で
埋めた複合構造からなるコーテイング膜とすれば良いと
考えた。
高速切削では03M粒子が耐摩耗性を維持し、基体変形
に対しては、基体変形に追従しゃすい比較的靭性の高い
セラミックを存在させれば、膜ハクリも起こり難く、微
粒なCBNがこのセラミックで覆われているため、OB
N粒子の脱落も防止し得ると考えた。
に対しては、基体変形に追従しゃすい比較的靭性の高い
セラミックを存在させれば、膜ハクリも起こり難く、微
粒なCBNがこのセラミックで覆われているため、OB
N粒子の脱落も防止し得ると考えた。
OBN粒子の径は0.1〜10 Amであって、0.1
Am未満ではOBNの耐摩耗性向上の効果が出す、]0
μmを超えると、いかに靭性の高いセラミックスで覆っ
ても、耐剥離性に効果がなくなる。CBN粒子の長さに
ついても同様である。又、CBN粒子の形状は、柱状、
粒状、ホイスカー状であっても良い。
Am未満ではOBNの耐摩耗性向上の効果が出す、]0
μmを超えると、いかに靭性の高いセラミックスで覆っ
ても、耐剥離性に効果がなくなる。CBN粒子の長さに
ついても同様である。又、CBN粒子の形状は、柱状、
粒状、ホイスカー状であっても良い。
OBN粒子間を埋める’I’iN % Ti0XTiB
2、TiBN %Ti0O、TiN0 、などの■a
、 VIL 、 ■a族の炭化物、窒化物、炭窒化物、
硼化物・硼窒化物1酸化物・炭酸化物、酸窒化物及びB
N (六方晶又はアモルファス)又はkl Oの1種以
上からなる化合物又は混合体あるいは固溶体が耐摩耗性
ではCBNに劣るも、耐酸化性、基体の密着性、靭性で
は優れる。
2、TiBN %Ti0O、TiN0 、などの■a
、 VIL 、 ■a族の炭化物、窒化物、炭窒化物、
硼化物・硼窒化物1酸化物・炭酸化物、酸窒化物及びB
N (六方晶又はアモルファス)又はkl Oの1種以
上からなる化合物又は混合体あるいは固溶体が耐摩耗性
ではCBNに劣るも、耐酸化性、基体の密着性、靭性で
は優れる。
このため、基体変形に伴なって発生する応力を、これら
介在物が緩和、吸収しうる。
介在物が緩和、吸収しうる。
本発明に用いられる基体は超硬合金に限らず、若干靭性
面の低下はあるものの高靭性のサーメット、セラミック
スを用いても、当然同じ効果が得られる。
面の低下はあるものの高靭性のサーメット、セラミック
スを用いても、当然同じ効果が得られる。
実施例
実施例I
WO−5重量%Oo合金に、プラズマOVD法で、90
0C中、0.1容1%BHと1容fit%NHと残H2
1torrガス雰囲気中、2.Φ5 GHzのマイクロ
波プラズマ中、100W(7)ii方力下、OBN粒子
を核生成したるのち、引続いて100OCに温度を高め
たのち・10 torr 、 200 W下で、OBN
粒子を生長させた。
0C中、0.1容1%BHと1容fit%NHと残H2
1torrガス雰囲気中、2.Φ5 GHzのマイクロ
波プラズマ中、100W(7)ii方力下、OBN粒子
を核生成したるのち、引続いて100OCに温度を高め
たのち・10 torr 、 200 W下で、OBN
粒子を生長させた。
この時点で観察したところ、OBN粒子は0.2μmの
粒径で柱状化し、高さが5μmのものが1μm間隔で点
在していた。しかる後、1ケは10αOCにて1通常の
OvD法でTi0t、 OH、N 、 Hの反応ガス中
5 torrの圧力下でこのOBN粒子間をTic!N
で埋めた。(4) 又、もう1ケは1000 CiCて、Tiot%N、H
の雰囲気中での反応ガス中、1 torrでTiNを生
成したるのち、更にhtat 、 oo 、00s H
中でAt0で残る空隙を埋めた。(B) 更にもう1ケは1000[にて、BOI % NH%
l’J中、1 torrでBNを生成し、しがるのち
、Ti0j 。
粒径で柱状化し、高さが5μmのものが1μm間隔で点
在していた。しかる後、1ケは10αOCにて1通常の
OvD法でTi0t、 OH、N 、 Hの反応ガス中
5 torrの圧力下でこのOBN粒子間をTic!N
で埋めた。(4) 又、もう1ケは1000 CiCて、Tiot%N、H
の雰囲気中での反応ガス中、1 torrでTiNを生
成したるのち、更にhtat 、 oo 、00s H
中でAt0で残る空隙を埋めた。(B) 更にもう1ケは1000[にて、BOI % NH%
l’J中、1 torrでBNを生成し、しがるのち
、Ti0j 。
BOI3、N2、H2中でTiBNを被覆した。 (C
)これらのチップを、下記の条件で切削テストを行なっ
た。
)これらのチップを、下記の条件で切削テストを行なっ
た。
切削条件
被削材50M415 HB 150 切削時間1
0分切削速度 v500I71/min 送 リ f O,3
0w/rev切込み d 1,51Ls 又、比較のため、Tie 3μms At0 3μmの
コーティングチップを入れた。テスト結果を表1に示す
。
0分切削速度 v500I71/min 送 リ f O,3
0w/rev切込み d 1,51Ls 又、比較のため、Tie 3μms At0 3μmの
コーティングチップを入れた。テスト結果を表1に示す
。
表 1
実施例2
10容ffi%の結合相(co、Ni)で硬質相が60
重f!に%Ti(:!、8重二型皿I’iN、2創!t
%Moc、残wCの組成からなるサーメット及び0.5
型皿%Al。
重f!に%Ti(:!、8重二型皿I’iN、2創!t
%Moc、残wCの組成からなるサーメット及び0.5
型皿%Al。
一5%Tieのセラミックを基体として、OBN粒子0
.5μmの粒径に成長させた。このOBN空隙を、Ti
NとA40 で埋めた。(D、K)これを切削速度70
0rn/−で実施例1の切削条件で切削した。比較のた
めに、5μ+nAl0 .3μmTiCをコーティング
したサーメット(F)、セラミック (G)を比較に入
れた。
.5μmの粒径に成長させた。このOBN空隙を、Ti
NとA40 で埋めた。(D、K)これを切削速度70
0rn/−で実施例1の切削条件で切削した。比較のた
めに、5μ+nAl0 .3μmTiCをコーティング
したサーメット(F)、セラミック (G)を比較に入
れた。
Dは0.35鴎、Eは0.28鴎であったが、Fは6分
後、Gは30秒後に欠損した。
後、Gは30秒後に欠損した。
本発明によれば、高速切削において安定して使用でき、
しかも靭性が従来の被覆工具と同等である工具を提供で
きる。
しかも靭性が従来の被覆工具と同等である工具を提供で
きる。
代理人 弁理土中村勝成:・、1.1 ・□ぐ之二ノ
Claims (1)
- (1)硬質合金、サーメット、セラミックスのうちの何
れか少なくとも一つからなる基体と、基体表面に0.1
〜10μmの高さに点在して生長せしめられた粒径0.
1〜10μmの立方晶BN粒子と、該BN粒子間の空隙
を埋めたIVa、Va、VIa族の炭化物、窒化物、炭窒化
物、硼化物、硼窒化物、酸化物、炭酸化物、酸窒化物、
六方晶BN、アモルファスBN、Al_2O_3のうち
の少なくとも1種、これらの混合体、固溶体とからなる
複合硬質膜被覆工具。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59162682A JPH0623436B2 (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 複合硬質膜被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59162682A JPH0623436B2 (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 複合硬質膜被覆工具 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6141768A true JPS6141768A (ja) | 1986-02-28 |
JPH0623436B2 JPH0623436B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=15759289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59162682A Expired - Lifetime JPH0623436B2 (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 複合硬質膜被覆工具 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0623436B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0480878A2 (en) * | 1990-10-12 | 1992-04-15 | Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique S.A. | Cubic boron nitride (CBN) abrasive tool |
JPH06184750A (ja) * | 1992-12-24 | 1994-07-05 | Kyocera Corp | 複合体およびその製法 |
JPH08227990A (ja) * | 1995-12-27 | 1996-09-03 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
US5607264A (en) * | 1991-08-14 | 1997-03-04 | Widia Gmbh | Tool with diamond cutting edge having vapor deposited metal oxide layer and a method of making and using such tool |
US6047978A (en) * | 1997-02-27 | 2000-04-11 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Wheel suspension by trailing arms and torsion beam assembled by welding with means for relieving weld seam from high stress |
EP1310580A2 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-14 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard layer-coated tool |
US7267701B2 (en) * | 2002-05-21 | 2007-09-11 | Walter Aktiengesellschaft | TiBN coating |
JP2010228088A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
JP2013248691A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6037113B2 (ja) * | 2012-11-13 | 2016-11-30 | 三菱マテリアル株式会社 | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5775744A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Tool containing and coated with dispersed material |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP59162682A patent/JPH0623436B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5775744A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-12 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | Tool containing and coated with dispersed material |
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US5607264A (en) * | 1991-08-14 | 1997-03-04 | Widia Gmbh | Tool with diamond cutting edge having vapor deposited metal oxide layer and a method of making and using such tool |
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JPH08227990A (ja) * | 1995-12-27 | 1996-09-03 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
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EP1310580A2 (en) * | 2001-11-07 | 2003-05-14 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard layer-coated tool |
EP1310580A3 (en) * | 2001-11-07 | 2004-02-04 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard layer-coated tool |
US7267701B2 (en) * | 2002-05-21 | 2007-09-11 | Walter Aktiengesellschaft | TiBN coating |
JP2010228088A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
JP2013248691A (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-12 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0623436B2 (ja) | 1994-03-30 |
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