JPS6196072A - 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サ−メツト部材 - Google Patents
切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サ−メツト部材Info
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- JPS6196072A JPS6196072A JP59217539A JP21753984A JPS6196072A JP S6196072 A JPS6196072 A JP S6196072A JP 59217539 A JP59217539 A JP 59217539A JP 21753984 A JP21753984 A JP 21753984A JP S6196072 A JPS6196072 A JP S6196072A
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- coating layer
- titanium
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/02—Making ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C33/0257—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements
- C22C33/0278—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5%
- C22C33/0292—Making ferrous alloys by powder metallurgy characterised by the range of the alloying elements with at least one alloying element having a minimum content above 5% with more than 5% preformed carbides, nitrides or borides
-
- 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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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〕
この発明は、切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サー
メット部材に関し、特に、マルテンサイト型組織を有す
る結合合金中にチタン化合物とバナジウム化合物の微細
な粒子が硬質分散相として含まれているサーメット表面
に、チタン化合物からなる超硬質被積層を設けてなる、
工具寿命が著しく改善された切削工具および耐摩耗工具
用表面被覆サーメット部材に関するものである。
メット部材に関し、特に、マルテンサイト型組織を有す
る結合合金中にチタン化合物とバナジウム化合物の微細
な粒子が硬質分散相として含まれているサーメット表面
に、チタン化合物からなる超硬質被積層を設けてなる、
工具寿命が著しく改善された切削工具および耐摩耗工具
用表面被覆サーメット部材に関するものである。
従来、高速度鋼（以下、ハイスという）は高い硬さとす
ぐれた靭性な有するので、切削工具だけでなく、耐摩耗
性を必要とする各種の耐摩耗工具の素材としても広く使
用されているが、さらＫこれら工具の寿命を延ばすため
、最近では耐摩耗性の向上に寄与する種々の金属の炭化
物や窒化物を焼結法によってハイス中に分散させたサー
メットが開発されており、一方ハイス表面にチタン化合
物からなる超硬質被覆層を設けると、それＫよって耐溶
着性と耐焼付性が向上し、工具寿命が２〜１０倍延びる
ところから、このような被覆層をハイス表面に設けるこ
とも工業的に広く採用されている。
ぐれた靭性な有するので、切削工具だけでなく、耐摩耗
性を必要とする各種の耐摩耗工具の素材としても広く使
用されているが、さらＫこれら工具の寿命を延ばすため
、最近では耐摩耗性の向上に寄与する種々の金属の炭化
物や窒化物を焼結法によってハイス中に分散させたサー
メットが開発されており、一方ハイス表面にチタン化合
物からなる超硬質被覆層を設けると、それＫよって耐溶
着性と耐焼付性が向上し、工具寿命が２〜１０倍延びる
ところから、このような被覆層をハイス表面に設けるこ
とも工業的に広く採用されている。
そして上記金属炭化物の代表的なものである炭化チタン
は、焼結時にはサーメットの焼結性を向上させるととも
に、焼結後はサーメットの組織中に分散残存してその耐
摩耗性を向上させる作用を有し、また上記金属窒化物の
代表的なものである窒化チタンは、焼結後サーメット組
織中に分散残存してサーメットの耐溶着性と耐焼付性を
向上させる作用を有するが、この窒化チタンを結合金属
中に多賛に分散させるとサーメットの靭性が低下するの
で、その添加量には限度があり、したがって窒化チタン
による上記の耐浴着性と耐焼付性の改善には自づから限
界があった。
は、焼結時にはサーメットの焼結性を向上させるととも
に、焼結後はサーメットの組織中に分散残存してその耐
摩耗性を向上させる作用を有し、また上記金属窒化物の
代表的なものである窒化チタンは、焼結後サーメット組
織中に分散残存してサーメットの耐溶着性と耐焼付性を
向上させる作用を有するが、この窒化チタンを結合金属
中に多賛に分散させるとサーメットの靭性が低下するの
で、その添加量には限度があり、したがって窒化チタン
による上記の耐浴着性と耐焼付性の改善には自づから限
界があった。
一方、上記の超硬質層の被覆によっても、工具寿命の延
長は、下記の理由により、必ずしも満足できるものでは
なかった。
長は、下記の理由により、必ずしも満足できるものでは
なかった。
（１）上記被覆層の被覆処理はノ・イスの焼戻し温度以
下、すなわち、通常５００℃附近の温度で行なわれるが
、従来のこのような被覆処理だけでは基体と被覆層との
間に十分な付着力が得られず。
下、すなわち、通常５００℃附近の温度で行なわれるが
、従来のこのような被覆処理だけでは基体と被覆層との
間に十分な付着力が得られず。
この被覆層を設けた工具を使用すると、被覆層が剥離し
やすい。
やすい。
に） また上記工具は或程度使用した後にも、その一部
を再研摩して繰返し使用されるが、その場合残存してい
る被覆層は工具寿命を延ばすのに役立つので、この再研
摩を施してもその被覆ハイス工具の寿命は被覆しなかっ
たハイス工具に比べて改善されるけれども、再研摩で被
覆層が失なわれることによって露出した母材表面の耐摩
耗性が結局工具寿命を左右するので、超硬質被覆層によ
る工具寿命改善の効果は個々の実作業において一定しな
い。
を再研摩して繰返し使用されるが、その場合残存してい
る被覆層は工具寿命を延ばすのに役立つので、この再研
摩を施してもその被覆ハイス工具の寿命は被覆しなかっ
たハイス工具に比べて改善されるけれども、再研摩で被
覆層が失なわれることによって露出した母材表面の耐摩
耗性が結局工具寿命を左右するので、超硬質被覆層によ
る工具寿命改善の効果は個々の実作業において一定しな
い。
したがって、このような超硬質被覆層によって工具寿命
を延ばそうとしても、その効果は不安定で予測できない
ため、実作業では個々の例について効果を確かめながら
、その応用をはかつているのが現状である。
を延ばそうとしても、その効果は不安定で予測できない
ため、実作業では個々の例について効果を確かめながら
、その応用をはかつているのが現状である。
そこで本発明者等は、上述のような観点から。
マルテンサイト型組織を有するハイス母合金中に硬質粒
子が分散しているサーメット表面に超硬質層が被覆され
ている。切削工具および耐摩耗工具用の表面被覆部材の
工具寿命を改善すべく、種々研究を重ねた結果、下記の
知見、すなわち、（１） 約５００℃という被覆温度
では、被覆物質の蒸着時における原子の拡散距離がきわ
めて短かい上に、チタン原子は鉄基基体中に拡散し忙く
いため、チタン化合物からなる被覆層と鉄基基体との間
には強い付着力が得られないのに対し、この基体中にチ
タン化合物からなる分散相が存在すると、その分散相と
被覆層との接合面においてチタン原子の再配列が起きて
チタン分散相と被覆層とがチタン原子を介して一体とな
った構造、−ｆなわち被覆層が基体中に根な下した構造
が形成され、それによって被覆層と基体との間に強い結
合力を生じ、その結合力を接合面全体に強く発揮させる
ためには、チタン化合物の含有量をサーメット中で５重
量％以上にしなければならないこと、（ｕｌ 結合合
金中に分散させる窒化チタン（以下ＴｉＮで示す）およ
び／またはＴｉＣｘＮｙ（ただしＸ〈ｙ）粒子の平均粒
径な５μｍ以下とすると焼結性が改善されるので、これ
を５〜２０容量倦と多量に含有させてもサーメットの靭
性が低下しないこと。
子が分散しているサーメット表面に超硬質層が被覆され
ている。切削工具および耐摩耗工具用の表面被覆部材の
工具寿命を改善すべく、種々研究を重ねた結果、下記の
知見、すなわち、（１） 約５００℃という被覆温度
では、被覆物質の蒸着時における原子の拡散距離がきわ
めて短かい上に、チタン原子は鉄基基体中に拡散し忙く
いため、チタン化合物からなる被覆層と鉄基基体との間
には強い付着力が得られないのに対し、この基体中にチ
タン化合物からなる分散相が存在すると、その分散相と
被覆層との接合面においてチタン原子の再配列が起きて
チタン分散相と被覆層とがチタン原子を介して一体とな
った構造、−ｆなわち被覆層が基体中に根な下した構造
が形成され、それによって被覆層と基体との間に強い結
合力を生じ、その結合力を接合面全体に強く発揮させる
ためには、チタン化合物の含有量をサーメット中で５重
量％以上にしなければならないこと、（ｕｌ 結合合
金中に分散させる窒化チタン（以下ＴｉＮで示す）およ
び／またはＴｉＣｘＮｙ（ただしＸ〈ｙ）粒子の平均粒
径な５μｍ以下とすると焼結性が改善されるので、これ
を５〜２０容量倦と多量に含有させてもサーメットの靭
性が低下しないこと。
（ｍｌ １．たがって、サーメットの靭性な低下させ
ることな（、ＴｉＮおよびＴｉＣｘＮｙ （ｘ＜ｙ ）
（’）含有量を増大できて、これらが元来備えている耐
溶着性および耐焼付性をｉ力に発揮できるため、使用中
の工具の一部を再研摩することによ、って基体が工具表
面に露出しても、その基体自体が従来のノ蔦イスやサー
メットと比べて耐溶着性と耐焼付性にすぐれ、ひいては
その耐摩耗性が向上して、被覆層のすぐれた耐摩耗性と
十分釣合がとれるので、結局工具全体として安定した工
具寿命が得られること。
ることな（、ＴｉＮおよびＴｉＣｘＮｙ （ｘ＜ｙ ）
（’）含有量を増大できて、これらが元来備えている耐
溶着性および耐焼付性をｉ力に発揮できるため、使用中
の工具の一部を再研摩することによ、って基体が工具表
面に露出しても、その基体自体が従来のノ蔦イスやサー
メットと比べて耐溶着性と耐焼付性にすぐれ、ひいては
その耐摩耗性が向上して、被覆層のすぐれた耐摩耗性と
十分釣合がとれるので、結局工具全体として安定した工
具寿命が得られること。
な見出した。
この発明は、上記知見に基いて発明されたものであって
、 平均粒径Ｓ５μｍ以下のＴｉＮおよびＴｉＣｘＮｙ（た
だしｘ＜ｙ）のうちの１糧または２種の粒子である第一
の粒子：Ｄｌおよび同５μｍ以下の炭化バナジウム（以
下ＶＣで示す）および（Ｖｘ、Ｍｙ）Ｃ（ただしＭはＴ
ｉ ｔ’ Ｚｒ、 Ｈｆ、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｃｒ、
Ｍｏ。
、 平均粒径Ｓ５μｍ以下のＴｉＮおよびＴｉＣｘＮｙ（た
だしｘ＜ｙ）のうちの１糧または２種の粒子である第一
の粒子：Ｄｌおよび同５μｍ以下の炭化バナジウム（以
下ＶＣで示す）および（Ｖｘ、Ｍｙ）Ｃ（ただしＭはＴ
ｉ ｔ’ Ｚｒ、 Ｈｆ、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｃｒ、
Ｍｏ。
Ｗのうちから選ばれた１ａ！または２種以上の元素であ
り、かつｘ＞ｙ）のうちの１種または２ａｉの粒子であ
る第二の粒子：Ｄ２からなる分散相と。
り、かつｘ＞ｙ）のうちの１種または２ａｉの粒子であ
る第二の粒子：Ｄ２からなる分散相と。
Ｃｒ：３．５〜６％、 Ｗ＋Ｍｏ：４〜２０％。
■：３〜６％、 ＣｏまたはＣｏ ＋ Ｎｉ
（ただしＮｉ ／Ｃｏ ＋Ｎｉ ： ３％以下）：２〜
１５％、 Ｃ：０．５〜２．０％、およびＦｅ十不可
避不純物：残り。
（ただしＮｉ ／Ｃｏ ＋Ｎｉ ： ３％以下）：２〜
１５％、 Ｃ：０．５〜２．０％、およびＦｅ十不可
避不純物：残り。
からなる組成を有する（以上重量％）、焼入れおよび焼
戻しの熱処理を受けたマルテンサイト型組織を有する結
合相、とからなるサーメットであって、そのＤＩ、Ｄ２
および結合相に関する組成が。
戻しの熱処理を受けたマルテンサイト型組織を有する結
合相、とからなるサーメットであって、そのＤＩ、Ｄ２
および結合相に関する組成が。
Ｄｌ：５〜２０容量％、Ｄ２：５〜３０容量チおよび結
合相：残り、である前記サーメットを基体とし、 その基体表面にＴ１、一窒化二チタン（以下Ｔｉ２Ｎで
示す）、ＴｉＮおよびＴｉＣｘＮｙ（ただしｘ＜ｙ）の
うちの、いずれか１種からなる単一層（ただしＴｉの場
合は除＜）、またはいずれか２ａｉ以上からなる複合層
、あるいはこれらの単一層と複合層とを各１層以上組合
せた多重層からなるビッカース硬さＨｖ： ２０００に
９／−以上を有する厚み：１〜１０μｍの超硬質被覆層
を設けてなる。切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サ
ーメット部材、を提供するものである。
合相：残り、である前記サーメットを基体とし、 その基体表面にＴ１、一窒化二チタン（以下Ｔｉ２Ｎで
示す）、ＴｉＮおよびＴｉＣｘＮｙ（ただしｘ＜ｙ）の
うちの、いずれか１種からなる単一層（ただしＴｉの場
合は除＜）、またはいずれか２ａｉ以上からなる複合層
、あるいはこれらの単一層と複合層とを各１層以上組合
せた多重層からなるビッカース硬さＨｖ： ２０００に
９／−以上を有する厚み：１〜１０μｍの超硬質被覆層
を設けてなる。切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サ
ーメット部材、を提供するものである。
つぎに、この発明において、成分組成範囲１粒子寸法、
被覆層のビッカース硬さおよび層厚な上記のとおりに限
定した理由を述べる。
被覆層のビッカース硬さおよび層厚な上記のとおりに限
定した理由を述べる。
へ基体
（ａｌ 結合相
結合相を形成する母合金は、粉末状のハイスを焼結する
ことによって得られる。 Ｃｒ ： ３．５〜６％。
ことによって得られる。 Ｃｒ ： ３．５〜６％。
Ｗ＋Ｍｏ ：４〜２０ ’１６． Ｖ ： ３〜６％
、 ＣｏまたＣｏ＋Ｎｉ（ただしＮｉ ／Ｃｏ ＋
Ｎｉ ： ３％以下）：２〜１５％、 Ｃ： ０．５
〜２．０％、およびＦｅ十不可避不純物：残り、という
組成な有しく以上重量％〕、これら佃ｈハ欝へぬ釦膚絡
囲り奇ハスブシ１イハ瀉とし廖えた範囲であるが、その
うちＣｏＫついては、その３重量％以下なＮｉで置換す
ることができる。Ｎｉは熱処理後の残留オーステナイト
量を増やす働きな有するが、この発明では分散相が十分
な硬さと耐摩耗性を発揮するために、結合相を構成する
合金自体の硬さが熱処理を受けた通常のノ・イスの硬さ
より僅かに低下することはれ容される。この結合母合金
は焼入れ、焼戻しされたマルテンサイト型の組織を有し
、その他に微細なＭ６ Ｃ型炭化物、および場合により
（特にＮｉを含む場合）若干の残留オーステナイト組織
を含むものである。
、 ＣｏまたＣｏ＋Ｎｉ（ただしＮｉ ／Ｃｏ ＋
Ｎｉ ： ３％以下）：２〜１５％、 Ｃ： ０．５
〜２．０％、およびＦｅ十不可避不純物：残り、という
組成な有しく以上重量％〕、これら佃ｈハ欝へぬ釦膚絡
囲り奇ハスブシ１イハ瀉とし廖えた範囲であるが、その
うちＣｏＫついては、その３重量％以下なＮｉで置換す
ることができる。Ｎｉは熱処理後の残留オーステナイト
量を増やす働きな有するが、この発明では分散相が十分
な硬さと耐摩耗性を発揮するために、結合相を構成する
合金自体の硬さが熱処理を受けた通常のノ・イスの硬さ
より僅かに低下することはれ容される。この結合母合金
は焼入れ、焼戻しされたマルテンサイト型の組織を有し
、その他に微細なＭ６ Ｃ型炭化物、および場合により
（特にＮｉを含む場合）若干の残留オーステナイト組織
を含むものである。
（ｂｌ 分散相 Ｄｌ
窒化チタン： Ｔｉ Ｎおよび炭窒化チタン： Ｔｉ
ＣｘＮｙは、本来各種工具に高い硬さと耐摩耗性を付与
するのに有効な成分であるとともに、これら化合物中に
含まれるＴｉが、既に述べたとおり、基体と被覆層との
接合面において、被覆層成分中のＴｉと再配列を起こし
て基体と被覆層との間の結合を強めるので、チタン化合
物からなる被覆層を基体上に強固に付着させる重要な役
割も担う成分であるが。
ＣｘＮｙは、本来各種工具に高い硬さと耐摩耗性を付与
するのに有効な成分であるとともに、これら化合物中に
含まれるＴｉが、既に述べたとおり、基体と被覆層との
接合面において、被覆層成分中のＴｉと再配列を起こし
て基体と被覆層との間の結合を強めるので、チタン化合
物からなる被覆層を基体上に強固に付着させる重要な役
割も担う成分であるが。
これら化合物からなる分散相の量が５容量も未満になる
と、上記結合を強く保つことができず、一方それが２０
容量係を越えると基体全体の靭性が低下するところから
、その含有量を５〜２０容量係と定めた。また、これら
化合物の粒子の平均粒径が５μｍを越えると、基体の靭
性が低下するのでそれを５μｍ以下と定め、さらにＴｉ
ＣｘＮｙによつ【基体に十分な耐溶着性と耐焼付性を与
えるためには、その組成において窒素成分が炭素成分よ
りも（原子比で）多く含まれていなければならないとこ
ろから、ｘ＜ｙと定めた。
と、上記結合を強く保つことができず、一方それが２０
容量係を越えると基体全体の靭性が低下するところから
、その含有量を５〜２０容量係と定めた。また、これら
化合物の粒子の平均粒径が５μｍを越えると、基体の靭
性が低下するのでそれを５μｍ以下と定め、さらにＴｉ
ＣｘＮｙによつ【基体に十分な耐溶着性と耐焼付性を与
えるためには、その組成において窒素成分が炭素成分よ
りも（原子比で）多く含まれていなければならないとこ
ろから、ｘ＜ｙと定めた。
（ｃｌ 分散相 Ｄ２
炭化バナジウム：ｖＣおよびバナジウムとＴｉ。
Ｚｒ、 Ｈｆ、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｃｒ、 Ｍｏ、 Ｗ
のうちの１種または２種以上の金属との複合炭化物：（
Ｖｘ、Ｍｙ）Ｃ（ただしＭは前記金属を表わし、かつｘ
＞ｙ）は。
のうちの１種または２種以上の金属との複合炭化物：（
Ｖｘ、Ｍｙ）Ｃ（ただしＭは前記金属を表わし、かつｘ
＞ｙ）は。
本来各種工具に高い硬さと耐摩耗性を付与するのに有効
な成分であるとともに、これら炭化物中に含まれるＶが
結合母合金中のＶと相互に拡散し合い、もって炭化物と
結合母合金との界面強度を高めて靭性な向上させる作用
も有するが、上記複合炭化物の場合、■以外の金属Ｍの
割合が■の割合を越えると（原子比で）、その炭化物と
結合相との界面強度が弱まって基体の靭性が低下すると
ころから、（Ｖｘ、 Ｍｙ ） Ｃにおいてｘ＞ｙと定
めた。
な成分であるとともに、これら炭化物中に含まれるＶが
結合母合金中のＶと相互に拡散し合い、もって炭化物と
結合母合金との界面強度を高めて靭性な向上させる作用
も有するが、上記複合炭化物の場合、■以外の金属Ｍの
割合が■の割合を越えると（原子比で）、その炭化物と
結合相との界面強度が弱まって基体の靭性が低下すると
ころから、（Ｖｘ、 Ｍｙ ） Ｃにおいてｘ＞ｙと定
めた。
また、これら炭化物粒子の平均粒径が５βｍを越えると
、基体の靭性が低下するので、それを５μｍ以下と定め
、さらにこれら炭化物からなる分散相の量が５容量％未
溝になると、炭化物による上記耐摩耗性向上効果が期待
できず、−万それが３０容量％を越えると、基体の靭性
および耐酸化性が低下するところから、その含有量を５
〜３０容量係と定めた。
、基体の靭性が低下するので、それを５μｍ以下と定め
、さらにこれら炭化物からなる分散相の量が５容量％未
溝になると、炭化物による上記耐摩耗性向上効果が期待
できず、−万それが３０容量％を越えると、基体の靭性
および耐酸化性が低下するところから、その含有量を５
〜３０容量係と定めた。
Ｂ 超硬質被覆層の層厚および硬さ
被覆層は、前述のとおり、Ｔｉ２ Ｎ、 Ｔｉ Ｎ、お
よびＴｉＣｘＮｙ （ｘ ＜ ｙ ）からなるチタン化
合物のいずれか１ｍ以上またはこれらチタン化合物とＴ
ｉを構成成分としており、これらチタン化合物は超硬質
層を形成し、一方Ｔｉは、それのみでは、すなわちＴｉ
の単一層という形では、超硬質の被覆層な形成すること
ができないが、これらチタン化合物各層の間またはこれ
ら各層と基体との間に介在すると。
よびＴｉＣｘＮｙ （ｘ ＜ ｙ ）からなるチタン化
合物のいずれか１ｍ以上またはこれらチタン化合物とＴ
ｉを構成成分としており、これらチタン化合物は超硬質
層を形成し、一方Ｔｉは、それのみでは、すなわちＴｉ
の単一層という形では、超硬質の被覆層な形成すること
ができないが、これらチタン化合物各層の間またはこれ
ら各層と基体との間に介在すると。
これら相互間の付着力を高める作用があり、そして炭窒
化チタンＴｉＣｘＮｙＶｃおいてｘ＜ｙと定めた理由は
前記Ａの（ｃｌ項で述べたとおりである。ここで複合層
とは、例えばＴｉ Ｎ ＋ Ｔｉ ＣＮまたはＴｉＮ＋
Ｔｉ＋Ｔ１ＣＮからなる層のような、すべての層が互に
異なる２種以上の成分からなる層を意味し、多重層とは
、例えばＴｉＮ単一層とＴｉ ＣＮ＋ Ｔｉ Ｎ複合層
とを重ね合わせたＴｉ Ｎ＋Ｔｉ ＋Ｔｉ Ｎ層のよう
な。
化チタンＴｉＣｘＮｙＶｃおいてｘ＜ｙと定めた理由は
前記Ａの（ｃｌ項で述べたとおりである。ここで複合層
とは、例えばＴｉ Ｎ ＋ Ｔｉ ＣＮまたはＴｉＮ＋
Ｔｉ＋Ｔ１ＣＮからなる層のような、すべての層が互に
異なる２種以上の成分からなる層を意味し、多重層とは
、例えばＴｉＮ単一層とＴｉ ＣＮ＋ Ｔｉ Ｎ複合層
とを重ね合わせたＴｉ Ｎ＋Ｔｉ ＋Ｔｉ Ｎ層のよう
な。
或１種以上の成分からなる層が２回以上繰返して重ね合
わされる。全体として２種以上の成分からなり、かつ３
層以上の層から構成される層を意味する。
わされる。全体として２種以上の成分からなり、かつ３
層以上の層から構成される層を意味する。
そして上記被覆層の層厚が１μｍ以下では十分な耐摩耗
性の同上が得られず、一方これが１０μｍを越えても耐
摩耗性の向上は少なく、むしろ部材全体の切性劣化が著
しくなるので、七〇層厚を１〜１０μｍと定めた。また
、被覆層のマイクロビッカース１７ ＩＦ １ｉＨ−π
よム硬丸ｈ’−’） ｎ ｎ ｎｋＱ／ｖノでは所望の
耐摩耗性を確保することができないところから、その硬
さを２０００ｋＩＩ／−と定めた。
性の同上が得られず、一方これが１０μｍを越えても耐
摩耗性の向上は少なく、むしろ部材全体の切性劣化が著
しくなるので、七〇層厚を１〜１０μｍと定めた。また
、被覆層のマイクロビッカース１７ ＩＦ １ｉＨ−π
よム硬丸ｈ’−’） ｎ ｎ ｎｋＱ／ｖノでは所望の
耐摩耗性を確保することができないところから、その硬
さを２０００ｋＩＩ／−と定めた。
なお、この発明の表面被覆サーメット部材は、ハイス粉
末を窒化物粉末および炭化物粉末と混合し、混合粉末を
加圧成形して圧粉体にした後、それを真空中または非酸
化性雰囲気中で焼結し、さらに必要に応じてＨＩＰ処理
によって残存空孔を除去してから焼入れおよび焼戻しを
行ない、さらに研摩加工によって所定寸法の基体とした
後、通常の化学蒸着法または物理蒸着法によってチタン
化合物またはそれとチタンとを基体表面にａＭさせるこ
とによって得られる。
末を窒化物粉末および炭化物粉末と混合し、混合粉末を
加圧成形して圧粉体にした後、それを真空中または非酸
化性雰囲気中で焼結し、さらに必要に応じてＨＩＰ処理
によって残存空孔を除去してから焼入れおよび焼戻しを
行ない、さらに研摩加工によって所定寸法の基体とした
後、通常の化学蒸着法または物理蒸着法によってチタン
化合物またはそれとチタンとを基体表面にａＭさせるこ
とによって得られる。
つぎに、この発明の表面被覆サーメット部材を実施例に
よって具体的に説明する。
よって具体的に説明する。
実施例Ｉ
Ｃｒ：４．０％、Ｖ：３．２％、Ｍｏ：５．０％、Ｗ：
５．０％、 Ｃｏ： ９．０ ％、 Ｃ： １．１％お
よびＦｅ十不可避不純物：残りからなる組成（以上重量
％）からなる組成を有する、アトマイズで調整された平
均粒径：５μｍのハイス粉末９０容量幅、同１．０μ＠
ｆ）ＴｉＮ粉末５容ｔ％および同１．１ Ａ ｍの（Ｖ
ｏ、５ｓｐＴｉｏ、ｏｓ ）Ｃ粉末５容ｔ％の配合割合
で、これら原料粉末を配合し、ボールミルにて２４時時
間式混合粉砕し、乾燥した後、プレス圧力３．０ｔｏｎ
／−にてプレス成形して圧粉体とし、ついで真空中、温
度：１２７０℃において１時間保持する条件で圧粉体を
焼結した後、さらＫこれに１０００気圧のアルゴン中、
温度：１２３０℃に保持する条件でＨＩＰ処理を施すこ
とによって緻密なサーメットを得た。
５．０％、 Ｃｏ： ９．０ ％、 Ｃ： １．１％お
よびＦｅ十不可避不純物：残りからなる組成（以上重量
％）からなる組成を有する、アトマイズで調整された平
均粒径：５μｍのハイス粉末９０容量幅、同１．０μ＠
ｆ）ＴｉＮ粉末５容ｔ％および同１．１ Ａ ｍの（Ｖ
ｏ、５ｓｐＴｉｏ、ｏｓ ）Ｃ粉末５容ｔ％の配合割合
で、これら原料粉末を配合し、ボールミルにて２４時時
間式混合粉砕し、乾燥した後、プレス圧力３．０ｔｏｎ
／−にてプレス成形して圧粉体とし、ついで真空中、温
度：１２７０℃において１時間保持する条件で圧粉体を
焼結した後、さらＫこれに１０００気圧のアルゴン中、
温度：１２３０℃に保持する条件でＨＩＰ処理を施すこ
とによって緻密なサーメットを得た。
このサーメットを組織観察したところ、ＴｉＮ含有量は
５．１容、量チ、バナジウム主体の炭化物：（Ｖｏ、９
５ ｐ Ｔｉｏ、ｏｓ ） Ｃ＊は５．２容量係であす
、 、：（７）ｊ５に、焼結後の実測は配合値と近似し
た。
５．１容、量チ、バナジウム主体の炭化物：（Ｖｏ、９
５ ｐ Ｔｉｏ、ｏｓ ） Ｃ＊は５．２容量係であす
、 、：（７）ｊ５に、焼結後の実測は配合値と近似し
た。
つぎに、このサーメットを、温度：１２６０℃から油焼
入れし、さらに同５５０℃で２回焼戻ししてそのロック
ウェル硬さＣスケールＨＲＣを６７とした後、サーメッ
トを研摩して、寸法８×１２ｘ ４．８ ＊ｔｘを有す
るサイドカッター用のスローアウェイチップを製造した
。
入れし、さらに同５５０℃で２回焼戻ししてそのロック
ウェル硬さＣスケールＨＲＣを６７とした後、サーメッ
トを研摩して、寸法８×１２ｘ ４．８ ＊ｔｘを有す
るサイドカッター用のスローアウェイチップを製造した
。
このスローアウェイチップ、並びに比較の目的で、溶製
法で造られた市販の５ＫＨ−９種のハイスから切り出し
て用意した上記と同寸法のスローアウェイチップに、イ
オンブレーティング法により、ビッカース硬さ２２００
ｋｇ／ｌｌＩ、ｌ、厚さ３μｍを有するＴｉＮ単一層
を５００℃において被覆し、本発明被覆切削チップ１お
よび比較被覆切削チップ１を製造した。
法で造られた市販の５ＫＨ−９種のハイスから切り出し
て用意した上記と同寸法のスローアウェイチップに、イ
オンブレーティング法により、ビッカース硬さ２２００
ｋｇ／ｌｌＩ、ｌ、厚さ３μｍを有するＴｉＮ単一層
を５００℃において被覆し、本発明被覆切削チップ１お
よび比較被覆切削チップ１を製造した。
そこでこれら切削チップの表面に２０ｋｇの荷重でビッ
カース硬度計の圧子を打込んだところ、比較被覆切削チ
ップ１には四角の圧痕の角にＴｉＮ層の剥離が観察され
たのに対して、本発明被覆切削チップには剥離が全くみ
られなかった。
カース硬度計の圧子を打込んだところ、比較被覆切削チ
ップ１には四角の圧痕の角にＴｉＮ層の剥離が観察され
たのに対して、本発明被覆切削チップには剥離が全くみ
られなかった。
また、これら切削チップにおいて、チップの半数はすく
い面を研摩して、逃げ面だけ被覆層が残る状態のものと
し、上記研摩をしないものとともに、サイドカッターに
よる、 被削材：ＪＩＳ＠ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ２７０）の
丸棒 切削速度： １００ ｒｒＬ／ｍｉｎ。
い面を研摩して、逃げ面だけ被覆層が残る状態のものと
し、上記研摩をしないものとともに、サイドカッターに
よる、 被削材：ＪＩＳ＠ＳＮＣＭ−８（硬さ：ＨＢ２７０）の
丸棒 切削速度： １００ ｒｒＬ／ｍｉｎ。
送り ：０．３朋／ ｒｅｖ 、ｅ
切込み：５ｍ。
の条件での鋼連続切削試験を行ない、逃げ面摩耗量の測
定を行ない、その値が０．３ ｖｍに達した時を工具の
寿命基準として、各切削チップの工具寿命を測定し、そ
の結果を第１表に示した。
定を行ない、その値が０．３ ｖｍに達した時を工具の
寿命基準として、各切削チップの工具寿命を測定し、そ
の結果を第１表に示した。
第１表
実施例２
各種金属の酸化物と炭素との混合物を水素で共還元する
公知の方法によって製造された。 Ｃｒ ａ４、θ％、
Ｖ：３．０％、 Ｍｏ ： ８．０％、Ｃｏ：１０％。
公知の方法によって製造された。 Ｃｒ ａ４、θ％、
Ｖ：３．０％、 Ｍｏ ： ８．０％、Ｃｏ：１０％。
Ｃ：０．８５％およびＦｅ十不可避不純物：残η、から
なる組成を有する（以上重量％）平均粒径：３．０μｍ
のハイス粉末、同３μｍおよび同６．２μｍのＴｉＮ粉
末、同２． Ｏｌｉ ｍ ｆ）Ｔｉ Ｃｇ、Ｉ ＮＯ，
ｇ粉末−同２、Ｏ＃ｍｆ）ＶＣ粉末、同１．８ μｍの
（Ｖｏ、９７ｒｒｏ、ｓ ）Ｃ粉末、同２．１μｍの（
Ｖｏ、ｓｓｔ Ｈｆｏ、ｏｓ ）Ｃ粉末、同２．０μｍ
の（ｖｏ、９ｔ Ｎｂｏ、１ ）Ｃ粉末、同１．５μｍ
の（Ｖｏ、９５ ＊ Ｔａｏ、ｏｓ ）Ｃ粉末、同１．
３ ｆｉ ｍの（Ｖｏ、８ 、ＷＱ、２ ）Ｃ粉末、
、 １←痴Ｔ←−Ｖｉｐ−１ｉ−、同１．５
μｍの（■０．７ ｍ ＭＯ□、３ ） Ｃ粉末および
同１．３μｍの（ｖｏ、８Ｉ Ｃｒ Ｏ，２） Ｃ粉末
を用意し、これら原料粉末をそれぞれ所定の配合組成に
配合し、ボールミルにて２４時時間式混合粉砕し、乾燥
した後、プレス圧力２．ｏｔｏｎ／−にてプレス成形し
て圧粉体とし、ついで真空中、＠度：１２８０℃に１時
間保持する条件で各圧粉体を焼結した後、さらにこれら
に１０００気圧のアルゴン中、温度：１２５０℃に保持
する条件のＨＩＰ処理を施すことによって、第２表に示
されるような成分組成を有するサーメット部材を製造し
、引続いてこれらに温度：１２５０℃の焼入れおよび同
５４０℃の焼戻しを施した後。
なる組成を有する（以上重量％）平均粒径：３．０μｍ
のハイス粉末、同３μｍおよび同６．２μｍのＴｉＮ粉
末、同２． Ｏｌｉ ｍ ｆ）Ｔｉ Ｃｇ、Ｉ ＮＯ，
ｇ粉末−同２、Ｏ＃ｍｆ）ＶＣ粉末、同１．８ μｍの
（Ｖｏ、９７ｒｒｏ、ｓ ）Ｃ粉末、同２．１μｍの（
Ｖｏ、ｓｓｔ Ｈｆｏ、ｏｓ ）Ｃ粉末、同２．０μｍ
の（ｖｏ、９ｔ Ｎｂｏ、１ ）Ｃ粉末、同１．５μｍ
の（Ｖｏ、９５ ＊ Ｔａｏ、ｏｓ ）Ｃ粉末、同１．
３ ｆｉ ｍの（Ｖｏ、８ 、ＷＱ、２ ）Ｃ粉末、
、 １←痴Ｔ←−Ｖｉｐ−１ｉ−、同１．５
μｍの（■０．７ ｍ ＭＯ□、３ ） Ｃ粉末および
同１．３μｍの（ｖｏ、８Ｉ Ｃｒ Ｏ，２） Ｃ粉末
を用意し、これら原料粉末をそれぞれ所定の配合組成に
配合し、ボールミルにて２４時時間式混合粉砕し、乾燥
した後、プレス圧力２．ｏｔｏｎ／−にてプレス成形し
て圧粉体とし、ついで真空中、＠度：１２８０℃に１時
間保持する条件で各圧粉体を焼結した後、さらにこれら
に１０００気圧のアルゴン中、温度：１２５０℃に保持
する条件のＨＩＰ処理を施すことによって、第２表に示
されるような成分組成を有するサーメット部材を製造し
、引続いてこれらに温度：１２５０℃の焼入れおよび同
５４０℃の焼戻しを施した後。
雰囲気ガスを種々変化させた５００℃におけるイオンブ
レーティング法によって、同じく第２表に示される組成
と平均層厚をもった表面被覆層を形成させることによっ
てＪ Ｉ ８．ＳＮＭＮ４３２の形状をもった表面被覆
サーメット部材としての本発明核種切削チップ２〜１１
および比較被覆切削チップ２〜７をそれぞれ製造した。
レーティング法によって、同じく第２表に示される組成
と平均層厚をもった表面被覆層を形成させることによっ
てＪ Ｉ ８．ＳＮＭＮ４３２の形状をもった表面被覆
サーメット部材としての本発明核種切削チップ２〜１１
および比較被覆切削チップ２〜７をそれぞれ製造した。
なお、比較被覆切削チップ２〜７は、いずれもサーメッ
ト（基体）部材の構成成分のうちのいずれかの成分含有
量または分散相のチタン化合物粒子Ｄ１の平均粒径、ま
たは被覆層の層厚がこの発明の範囲から外れたもの（い
ずれも第２表中に壷印で示す）である。
ト（基体）部材の構成成分のうちのいずれかの成分含有
量または分散相のチタン化合物粒子Ｄ１の平均粒径、ま
たは被覆層の層厚がこの発明の範囲から外れたもの（い
ずれも第２表中に壷印で示す）である。
つぎに、この結果得られた切削チップについて実施例１
と同一条件下で切削試験を実施して、それぞれの工具寿
命を評価するとともに、サーメット部材の抗折力を測定
し、これらの結果を第２表に示した。
と同一条件下で切削試験を実施して、それぞれの工具寿
命を評価するとともに、サーメット部材の抗折力を測定
し、これらの結果を第２表に示した。
実施例３
各種金属の酸化物と炭素との混合物を水素で共還元する
公知の方法によって製造された。 Ｃｒ ：４．０％、
ｔ’：：３．ｏ％、Ｗ：５．０％、Ｍｏ：５．０％。
公知の方法によって製造された。 Ｃｒ ：４．０％、
ｔ’：：３．ｏ％、Ｗ：５．０％、Ｍｏ：５．０％。
Ｃｏ ： ｌ ０％、Ｎｉ：１．０％、Ｃ：１．１％お
よびＦｅ＋１．８μｍのＴＩ Ｃｏ、４ Ｎｏ６粉末５
容量優オヨび同２．０μｍのＶＣ粉末１０容′ｉｋ％の
配合割合で、これら原料粉末を配合した後、実施例１と
同じ条件でサーメットを製造した。
よびＦｅ＋１．８μｍのＴＩ Ｃｏ、４ Ｎｏ６粉末５
容量優オヨび同２．０μｍのＶＣ粉末１０容′ｉｋ％の
配合割合で、これら原料粉末を配合した後、実施例１と
同じ条件でサーメットを製造した。
得られたサーメット中における分散相の第一の粒子Ｄ１
、すなわちＴＩ Ｃｏ、４ Ｎ０４の組成を有する粒子
の含有量は５，２容量係であり、同第二の粒子Ｄ２．す
なわちＶＣ粒子の含有量は１０．２容量係であった。
、すなわちＴＩ Ｃｏ、４ Ｎ０４の組成を有する粒子
の含有量は５，２容量係であり、同第二の粒子Ｄ２．す
なわちＶＣ粒子の含有量は１０．２容量係であった。
このサーメットに実施例１と同じ条件の熱処理を施して
得たＨＲＣ硬さ６５を有するサーメット。
得たＨＲＣ硬さ６５を有するサーメット。
並びに比較の目的で、実施例１で使用したのと同一のハ
イスかも実施例１と同様な本発明被覆切削チップ１２お
よび比較被覆切削チップ１０を製造した。
イスかも実施例１と同様な本発明被覆切削チップ１２お
よび比較被覆切削チップ１０を製造した。
ついで、これら切削チップについて実施例１と同じ切削
試験を施して、その工具寿命を測定した。
試験を施して、その工具寿命を測定した。
その結果な第３表に示す。
第３表
〔発明の効果〕
実施例の結果によると、この発明のサーメット部材はＴ
ｉＮおよび／またはＴｉＣｘＮｙ粒子を含むためにチタ
ン化合物からなる硬質被覆層をその表面に強固に付着で
きるとともＩｃ（実施例１）、上記チタン化合物粒子の
粒度な小さくすることによって、サーメット部材の靭性
な低下させることなく（第２表の比較被嶺切削チップ５
と本発明被覆切削チップ２〜１１を参照）これらチタン
化合物粒子の含有ｌ’に増大させ、もって基体自体の耐
摩耗性を向上させることができたので１表面核種サーメ
ット部材の工具寿命を著しく延長できた（第１表〜第３
表）ことがわかる。
ｉＮおよび／またはＴｉＣｘＮｙ粒子を含むためにチタ
ン化合物からなる硬質被覆層をその表面に強固に付着で
きるとともＩｃ（実施例１）、上記チタン化合物粒子の
粒度な小さくすることによって、サーメット部材の靭性
な低下させることなく（第２表の比較被嶺切削チップ５
と本発明被覆切削チップ２〜１１を参照）これらチタン
化合物粒子の含有ｌ’に増大させ、もって基体自体の耐
摩耗性を向上させることができたので１表面核種サーメ
ット部材の工具寿命を著しく延長できた（第１表〜第３
表）ことがわかる。
上述のように、この発明の表面被覆サーメット部材は、
すぐれた耐摩耗性と耐剥離性を備えているために工具寿
命が著しく改善され、したがって切削工具および耐摩耗
工具として用いた場合、長期に亘ってすぐれた切削性能
を安定に維持することができるという１産業上すぐれた
効果を発揮するものである。
すぐれた耐摩耗性と耐剥離性を備えているために工具寿
命が著しく改善され、したがって切削工具および耐摩耗
工具として用いた場合、長期に亘ってすぐれた切削性能
を安定に維持することができるという１産業上すぐれた
効果を発揮するものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 平均粒径：５μｍ以下の窒化チタンおよびＴｉＣｘＮｙ
（ただしｘ＜ｙ）のうちの１種または２種の粒子である
第一の粒子：Ｄ１および同５μｍ以下の炭化バナジウム
および（Ｖｘ、Ｍｙ）Ｃ（ただしＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ
、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた１種
または２種以上の金属であり、かつｘ＞ｙ）のうちの１
種または２種の粒子である第二の粒子：Ｄ２からなる分
散相と、 Ｃｒ：３．５〜６％、Ｗ＋Ｍｏ：４〜２０％、Ｖ：３〜
６％、ＣｏまたはＣｏ＋Ｎｉ（ただしＮｉ／Ｃｏ＋Ｎｉ
：３％以下）：２〜１５％、Ｃ：０．５〜２．０％、Ｆ
ｅ＋不可避不純物：残り、からなる組成を有する（以上
重量％）、焼入れおよび焼戻しの熱処理を受けたマルテ
ンサイト型組織を有する結合相、とからなるサーメット
であつて、そのＤ１、Ｄ２および結合相に関する組成が
、Ｄ１：５〜２０容量％、Ｄ２：５〜３０容量％および
結合相：残り、である前記サーメットを基体とし、 その基体表面にチタン、一窒化二チタン、窒化チタンお
よびＴｉＣｘＮｙ（ただしｘ＜ｙ）のうちの、いずれか
１種からなる単一層（ただしチタンの場合は除く）、ま
たはいずれか２種以上からなる複合層、あるいはこれら
の単一層と複合層とを各１層以上組合せた多重層からな
るビッカース硬さＨｖ：２０００ｋｇ／ｍｍ＾２以上を
有する厚み：１〜１０μｍの超硬質被覆層を設けてなる
、切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サーメット部材
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217539A JPS6196072A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サ−メツト部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59217539A JPS6196072A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サ−メツト部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6196072A true JPS6196072A (ja) | 1986-05-14 |
| JPH0312144B2 JPH0312144B2 (ja) | 1991-02-19 |
Family
ID=16705837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59217539A Granted JPS6196072A (ja) | 1984-10-17 | 1984-10-17 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆サ−メツト部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6196072A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0592304A (ja) * | 1991-05-21 | 1993-04-16 | Nachi Fujikoshi Corp | 複層コーテイング工具 |
| EP1024207A1 (en) * | 1999-01-29 | 2000-08-02 | Seco Tools Ab | Cemented carbide with a hardenable binder phase |
-
1984
- 1984-10-17 JP JP59217539A patent/JPS6196072A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0592304A (ja) * | 1991-05-21 | 1993-04-16 | Nachi Fujikoshi Corp | 複層コーテイング工具 |
| EP1024207A1 (en) * | 1999-01-29 | 2000-08-02 | Seco Tools Ab | Cemented carbide with a hardenable binder phase |
| US6258147B1 (en) | 1999-01-29 | 2001-07-10 | Seco Tools Ab | Cemented carbide with a hardenable binder phase |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0312144B2 (ja) | 1991-02-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |