JPS6199678A - 表面被覆焼結硬質合金の製造法 - Google Patents
表面被覆焼結硬質合金の製造法Info
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- JPS6199678A JPS6199678A JP22142684A JP22142684A JPS6199678A JP S6199678 A JPS6199678 A JP S6199678A JP 22142684 A JP22142684 A JP 22142684A JP 22142684 A JP22142684 A JP 22142684A JP S6199678 A JPS6199678 A JP S6199678A
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- Japan
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- cutting
- chemical vapor
- coating
- carbonitride
- carbide
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- Pending
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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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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
本発明は切削工具に用いられる表面被覆焼結硬質合金の
改良に関するものである。
改良に関するものである。
発明が解決しようとする問題点
周期律表ＩＶａ、 Ｖａ、 Ｖｌａ 族遷移金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物の１種以上を主として鉄族金属１
種以上で結合した超硬合金にＭ２ｏ３． ＴｉＮ、 Ｔ
ｉＣなどの硬物質を被覆したいわゆるコーティング工具
は耐摩耗性と靭性を兼ねそなえた工具として広く使用さ
れている。コーティング工具の製造法としては種々の方
法が知られているが、ＣＶＤ法（化学蒸着法）とＰＶＤ
法（物理蒸着法）が主流となっている。ＣＶＤ法で製造
されたコーティング工具は旋削の様な連続切削において
は未被覆の工具と比較して工具寿命が３〜５倍程度と著
しく向上するが、フライス切削の様な断続切削において
は短時間で欠損し、工具寿命は逆に低下する。一方ＰＶ
Ｄ法で製造されたコーティング工具は、断続切削におい
ても欠損が生じにくく工具寿命が向上する。
物、窒化物、炭窒化物の１種以上を主として鉄族金属１
種以上で結合した超硬合金にＭ２ｏ３． ＴｉＮ、 Ｔ
ｉＣなどの硬物質を被覆したいわゆるコーティング工具
は耐摩耗性と靭性を兼ねそなえた工具として広く使用さ
れている。コーティング工具の製造法としては種々の方
法が知られているが、ＣＶＤ法（化学蒸着法）とＰＶＤ
法（物理蒸着法）が主流となっている。ＣＶＤ法で製造
されたコーティング工具は旋削の様な連続切削において
は未被覆の工具と比較して工具寿命が３〜５倍程度と著
しく向上するが、フライス切削の様な断続切削において
は短時間で欠損し、工具寿命は逆に低下する。一方ＰＶ
Ｄ法で製造されたコーティング工具は、断続切削におい
ても欠損が生じにくく工具寿命が向上する。
しかしながらＰＶＤ法では蒸着に方向性を持つため、均
一なコーティングを行なうためには基体の回転が必要で
あり、ＣＶＤ法に比較して生産性が低く、従って高価と
なる欠点がある。実際の切削条件は断続切削をともなう
場合が多く、この様な場合には安価で断続切削性能の優
れたコーティング工具の実用化が強く求められていた。
一なコーティングを行なうためには基体の回転が必要で
あり、ＣＶＤ法に比較して生産性が低く、従って高価と
なる欠点がある。実際の切削条件は断続切削をともなう
場合が多く、この様な場合には安価で断続切削性能の優
れたコーティング工具の実用化が強く求められていた。
本発明の目的は安価で断続切削性能の優れた表面被覆焼
結硬質合金の製造法を提供することにある。
結硬質合金の製造法を提供することにある。
問題点を解決するための手段
ＣＶＤ法とＰＶＤ法で製造されたコーティング工具の切
削特性の違いはコーティング工具の強度と密接な関係が
あることが知られている。ＣＶＤ法ではコーティングを
ζよって強度が著しく低下するのに対し、ＰＶＤ法では
強度の低下は認められずむしろ若干上昇する。ＣＶＤ法
で製造したコーティング工具は強度の低下により、衝撃
荷重の加わる断続切削においては刃先の欠損を生じやす
くなり、寿命が低下する。これに対してＰＶＤ法で製造
したコーティング工具では強度の低下がないため、欠損
が生じに＜＜、元来のコーティング層の働きである被削
材の溶着防止効果により寿命が向上する。
削特性の違いはコーティング工具の強度と密接な関係が
あることが知られている。ＣＶＤ法ではコーティングを
ζよって強度が著しく低下するのに対し、ＰＶＤ法では
強度の低下は認められずむしろ若干上昇する。ＣＶＤ法
で製造したコーティング工具は強度の低下により、衝撃
荷重の加わる断続切削においては刃先の欠損を生じやす
くなり、寿命が低下する。これに対してＰＶＤ法で製造
したコーティング工具では強度の低下がないため、欠損
が生じに＜＜、元来のコーティング層の働きである被削
材の溶着防止効果により寿命が向上する。
本発明者らはＣＶＤ法によるコーティング工具の欠点で
ある断続切削性能の改良を計るためにコーテイング後の
強度に注目して鋭意検討と重ねん結果、本発明に至った
のである。即ち蒸着温度の低温化を計ることによって、
コーテイング後の強度の低下の度合を小さくできること
を見い出した。
ある断続切削性能の改良を計るためにコーテイング後の
強度に注目して鋭意検討と重ねん結果、本発明に至った
のである。即ち蒸着温度の低温化を計ることによって、
コーテイング後の強度の低下の度合を小さくできること
を見い出した。
低温ｆヒコーティングが強度の低下を軽減する理由とし
てはコーティングの際に基体とコーティング層との線膨
張係数の差に起因して発生する残留応力が蒸着温度め低
下により軽減されるためだと考えられる。またコーティ
ング層の組織が微細化し、コーティング層自体の強度が
上昇するためとも考えられる。
てはコーティングの際に基体とコーティング層との線膨
張係数の差に起因して発生する残留応力が蒸着温度め低
下により軽減されるためだと考えられる。またコーティ
ング層の組織が微細化し、コーティング層自体の強度が
上昇するためとも考えられる。
本発明者らは低温化コーティングにより、断続切削性能
及び連続切削性能の両方が優れているコーティング工具
を得るためには被覆処理温度が６５０℃以上９５０℃以
下好ましくは８００ ℃以上９００℃以下であること、
被覆層の厚さが０．１μ以上８μ以下好ましくは１．０
μ以上７．０μ以下の限られた条件ｔζあることをさら
に新規に見い出した。被覆処理温度及び被覆層厚さを限
定した理由は以下の通りである。
及び連続切削性能の両方が優れているコーティング工具
を得るためには被覆処理温度が６５０℃以上９５０℃以
下好ましくは８００ ℃以上９００℃以下であること、
被覆層の厚さが０．１μ以上８μ以下好ましくは１．０
μ以上７．０μ以下の限られた条件ｔζあることをさら
に新規に見い出した。被覆処理温度及び被覆層厚さを限
定した理由は以下の通りである。
被覆処理温度は６５０℃以上９５０℃以下であることに
ついては下記による。
ついては下記による。
被覆処理温度が９５０℃よりも高温になるとコーティン
グ工具の強度の低下の度合がＣＶＤ法の場合とほぼ同様
となり、従って断読切削において欠損を生じやすく、断
続切削性能の顕著な向上が認められな（なる。また被覆
処理温度が６５０℃よりも低くなると被覆層が剥離しや
すくなり、切削性能が著しく低下する。
グ工具の強度の低下の度合がＣＶＤ法の場合とほぼ同様
となり、従って断読切削において欠損を生じやすく、断
続切削性能の顕著な向上が認められな（なる。また被覆
処理温度が６５０℃よりも低くなると被覆層が剥離しや
すくなり、切削性能が著しく低下する。
又、被覆層の厚さは０．１μ以上８μ以下であることに
ついては次の通り。
ついては次の通り。
被覆層の厚さが０．１μよりも薄い場合は耐摩耗性向上
の効果が認められない。第１図は被覆層厚さと被覆前に
対する被覆後の相対強度の関係を求めた一例であるが、
強度の低下の度合は膜厚の増加に伴なって大きくなり、
断続切削時に刃先の欠損が生じやすくなり、８μよりも
厚くなると断続切削性能の顕著な改善効果が認められな
くなる。
の効果が認められない。第１図は被覆層厚さと被覆前に
対する被覆後の相対強度の関係を求めた一例であるが、
強度の低下の度合は膜厚の増加に伴なって大きくなり、
断続切削時に刃先の欠損が生じやすくなり、８μよりも
厚くなると断続切削性能の顕著な改善効果が認められな
くなる。
ＣＶＤ法では被覆崩成速度にはに＝Ａｅ （但し、
Ａ：反応係数、Ｅ：活性化エネルギー、Ｔ：反応温度）
で表わされ、反応温度Ｔと被覆層形成速度にと）よ負の
指数関数の関係にあることから反応温度Ｔを下げると、
被覆層形成速度には著しく減少して実用に耐えなくなる
。このため通常９５０℃以上の反応温度が必要とされて
いる。即ちＣＶＤ法で被覆温度の低下を計ることは事実
上不可能である。
Ａ：反応係数、Ｅ：活性化エネルギー、Ｔ：反応温度）
で表わされ、反応温度Ｔと被覆層形成速度にと）よ負の
指数関数の関係にあることから反応温度Ｔを下げると、
被覆層形成速度には著しく減少して実用に耐えなくなる
。このため通常９５０℃以上の反応温度が必要とされて
いる。即ちＣＶＤ法で被覆温度の低下を計ることは事実
上不可能である。
従って本発明では、低温コーティングが可能で、しかも
コーチイブ膜のつき回りが良＜、量産性がＰＶＤ法と比
較して優れており、従って製造コストも安価なプラズマ
ＣＶＤ法を被覆処理法として用いた。しかしながら本発
明の目的から、製造方法としては本発明の指定温度範囲
内で族１計が可能ならば良く、レーザ化学蒸着法、有機
金属便用ｒヒ学蒸着法なども可能であり、プラズマＣＶ
Ｄ法に限定されないことは言うまでもない。
コーチイブ膜のつき回りが良＜、量産性がＰＶＤ法と比
較して優れており、従って製造コストも安価なプラズマ
ＣＶＤ法を被覆処理法として用いた。しかしながら本発
明の目的から、製造方法としては本発明の指定温度範囲
内で族１計が可能ならば良く、レーザ化学蒸着法、有機
金属便用ｒヒ学蒸着法なども可能であり、プラズマＣＶ
Ｄ法に限定されないことは言うまでもない。
次に実施例によって詳細に説明する。
実施例１
市販のＩＳＯＰ−３０超硬合金部材（型番ＳＮＭＧＪ＋
３２ＥＮＺ）を用い、この表面に１３．５６■ｈの高周
波をもちいたプラズマＣＶＤ法を用いてＴｉＣを６３０
℃で５μ蒸着したものをＡ、８００℃で５μ蒸着したも
のをＢ、９００℃で５μ蒸着したものをＣ１比較のため
にＣＶＤ法でＴｉＣを５μ蒸着したものをＤとし、これ
らを準備して第１表に示す条件で旋削試験を行なった。
３２ＥＮＺ）を用い、この表面に１３．５６■ｈの高周
波をもちいたプラズマＣＶＤ法を用いてＴｉＣを６３０
℃で５μ蒸着したものをＡ、８００℃で５μ蒸着したも
のをＢ、９００℃で５μ蒸着したものをＣ１比較のため
にＣＶＤ法でＴｉＣを５μ蒸着したものをＤとし、これ
らを準備して第１表に示す条件で旋削試験を行なった。
第 ｌ 表
その結果は次の通りであった。
Ｂ、Ｃ，Ｄチップは１７分間切削が可能であり、フラン
ク摩耗はＢとＤがほぼ同様の０．１８＋ｕであり、Ｃは
これら２つよりも少ない０．１５ ａｍと耐摩耗性が優
れていた。一方６３０℃で皮覆を行なったＡは皮覆層の
剥離が生じて５分間しか切削できなかった。
ク摩耗はＢとＤがほぼ同様の０．１８＋ｕであり、Ｃは
これら２つよりも少ない０．１５ ａｍと耐摩耗性が優
れていた。一方６３０℃で皮覆を行なったＡは皮覆層の
剥離が生じて５分間しか切削できなかった。
実施例２
実施例１と同じ超硬合金部材（型番ＳＮＭＮ４３２ ）
を用い、この表面にプラズマＣＶＤ法ヲ用いてＴｉＣを
８００℃で５μ蒸着したものをＡ、８００℃で１０μ蒸
着したものをＢ、９００℃で５μ蒸着したものをＣ１比
較のためにＣＶＤでＴｉＣを５μ蒸着したものをＤとし
、これらを準備して第２表に示す条件で７ライス切削試
験を行なった。
を用い、この表面にプラズマＣＶＤ法ヲ用いてＴｉＣを
８００℃で５μ蒸着したものをＡ、８００℃で１０μ蒸
着したものをＢ、９００℃で５μ蒸着したものをＣ１比
較のためにＣＶＤでＴｉＣを５μ蒸着したものをＤとし
、これらを準備して第２表に示す条件で７ライス切削試
験を行なった。
その結果は次の通りであった。
ＣＶＤでＴｉＣを蒸着したＤは刃先に欠損が生じ４分間
しか切削できなかったが、Ａ、Ｃは１２分間可能であり
、Ｃはフランク摩耗が０．１５ ｙｒｍで未だ切削可能
であった。一方ｌＯμのＴｉＣを蒸着したＢは、刃先に
欠損が生じ８分間の切削が限度であった。
しか切削できなかったが、Ａ、Ｃは１２分間可能であり
、Ｃはフランク摩耗が０．１５ ｙｒｍで未だ切削可能
であった。一方ｌＯμのＴｉＣを蒸着したＢは、刃先に
欠損が生じ８分間の切削が限度であった。
実施例３
実施例１と同じ超硬合金部材（型番５ＰＣＨ４２ＴＲ）
を用い、この表面にＩ ３．５６ＭＨｚの高周波にて励
起した。
を用い、この表面にＩ ３．５６ＭＨｚの高周波にて励
起した。
プ５ ス−ｒ ＣＶ］）法にて、ＴｉＮを２ ｔｔ、
８００℃、８５０℃。
８００℃、８５０℃。
８７５℃、９００℃、９２５℃、９５０℃、９７５℃、
１０００℃にて、それぞれ被覆したものをそれぞれ
Ａ、 Ｂ、 Ｃ。
１０００℃にて、それぞれ被覆したものをそれぞれ
Ａ、 Ｂ、 Ｃ。
Ｄ、 Ｅ、 Ｆ、 Ｇ、 Ｈとする。これ等のチップを
準備、第３表に示す条件で７ライス切削試験を行なった
。
準備、第３表に示す条件で７ライス切削試験を行なった
。
１０分間切削したところクランク摩耗はＡが０．０６８
１１゜Ｂが０．０５２１１Ｅ、 Ｃが０．０７２顔、Ｄ
が０．０８８ｍｍ、Ｅが０．０９２ｉｉ＜、Ｆが０．１
２２１１１であったのに比べＧは０．２５５朋、Ｈに至
っては０．４９８ ｓｎであった。
１１゜Ｂが０．０５２１１Ｅ、 Ｃが０．０７２顔、Ｄ
が０．０８８ｍｍ、Ｅが０．０９２ｉｉ＜、Ｆが０．１
２２１１１であったのに比べＧは０．２５５朋、Ｈに至
っては０．４９８ ｓｎであった。
実施例４
実施例１と同様のチップを用い、同様の製造法を用いて
９００℃にて第４表に示す。チップを作成した。
９００℃にて第４表に示す。チップを作成した。
第 ４ 表
これ等のチップを用いて第５表の条件で断読切削試験を
行なった。
行なった。
第 ５ 表
各１分間ずつＩＯ切刃切削を行なったところ、Ａは全切
刃、Ｂは９切刃、Ｃは３切刃、切削可能であったのに比
べＤは、ｌ切刃しか切削出来なかった。
刃、Ｂは９切刃、Ｃは３切刃、切削可能であったのに比
べＤは、ｌ切刃しか切削出来なかった。
なお比較のため市販のＡ−ｇ２０３ ／ Ｔｉｃコーテ
ィングチップ〔住友電気工業株式会社製商品名ＡＣＯ５
）にて同じ試験を行なったところｌ切刃も切削出来なか
った。
ィングチップ〔住友電気工業株式会社製商品名ＡＣＯ５
）にて同じ試験を行なったところｌ切刃も切削出来なか
った。
第１図は、Ｔｉｃ被覆層の厚さと被覆前ｔζ対する被覆
後の相対強度の関係を示す。 ☆ １ 図 Ｔｉｃ棟１１厚之吸）
後の相対強度の関係を示す。 ☆ １ 図 Ｔｉｃ棟１１厚之吸）
Claims (2)
- （１）周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族遷移金属及びＢ、Ｓ
ｉの炭化物、窒化物、炭窒化物の一種又は二種以上を硬
質相とし、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、
Ａｌからなる群より選ばれた一種又は二種以上の金属を
結合相とする焼結合金の表面に、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｚｒ
Ｏ＿２、周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族遷移金属の炭化物
、窒化物、炭窒化物からなる群より選ばれた一種又は二
種以上の薄層を一層もしくは、二層以上で合計厚みで０
．１μ以上８μ以下を被覆した表面被覆焼結硬質合金を
製造するにあたり、被覆処理温度が６５０℃以上９５０
℃以下であることを特徴とする表面被覆焼結硬質合金の
製造法。 - （２）表面被覆層をプラズマ化学蒸着法にて形成せしめ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の表面被
覆焼結硬質合金の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22142684A JPS6199678A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 表面被覆焼結硬質合金の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22142684A JPS6199678A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 表面被覆焼結硬質合金の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199678A true JPS6199678A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16766554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22142684A Pending JPS6199678A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 表面被覆焼結硬質合金の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199678A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360283A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Mitsubishi Metal Corp | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
| JPS6365079A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-23 | Mitsubishi Metal Corp | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
| US5981078A (en) * | 1995-08-19 | 1999-11-09 | Widia Gmbh | Composite body and process for its production |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP22142684A patent/JPS6199678A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6360283A (ja) * | 1986-08-29 | 1988-03-16 | Mitsubishi Metal Corp | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
| JPS6365079A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-23 | Mitsubishi Metal Corp | 耐欠損性のすぐれた切削工具用表面被覆硬質合金 |
| US5981078A (en) * | 1995-08-19 | 1999-11-09 | Widia Gmbh | Composite body and process for its production |
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