JPS62290870A - 被覆硬質部材の製造法 - Google Patents
被覆硬質部材の製造法Info
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- JPS62290870A JPS62290870A JP9554587A JP9554587A JPS62290870A JP S62290870 A JPS62290870 A JP S62290870A JP 9554587 A JP9554587 A JP 9554587A JP 9554587 A JP9554587 A JP 9554587A JP S62290870 A JPS62290870 A JP S62290870A
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Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
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】
3、発明の詳細な説明
〔技術の背景〕
超硬合金の表面により耐摩耗性の侵れたTiC。
TiN、 AlzOsなどの硬質物質を1種又は2秤以
上の単層又は2層以上被覆した被覆超硬合金は既に実用
化されている。その中でもA(lxLを外層とした2重
被覆超硬合金工具はaLO,のもっ耐熱性、耐酸化性等
のため優れた耐摩耗性を示すことが知られている。しか
し^βzOs自体は脆性材料であり靭性が劣るという欠
点があり、コーチングする母材としては靭性の高い超硬
合金を用いる必要があった。
上の単層又は2層以上被覆した被覆超硬合金は既に実用
化されている。その中でもA(lxLを外層とした2重
被覆超硬合金工具はaLO,のもっ耐熱性、耐酸化性等
のため優れた耐摩耗性を示すことが知られている。しか
し^βzOs自体は脆性材料であり靭性が劣るという欠
点があり、コーチングする母材としては靭性の高い超硬
合金を用いる必要があった。
一方切削工具に要求される切削条件は年々苛酷になって
きており切削速度も 200m / miiから300
m/minを越える場合も多くなっており、より高靭性
、耐摩耗性の高い切削工具用合金が要求されており、従
来のAI2.0.外層(その多くは結晶化α−AI22
0.である)の2重被覆超硬合金でも寿命が短くなって
いる。
きており切削速度も 200m / miiから300
m/minを越える場合も多くなっており、より高靭性
、耐摩耗性の高い切削工具用合金が要求されており、従
来のAI2.0.外層(その多くは結晶化α−AI22
0.である)の2重被覆超硬合金でも寿命が短くなって
いる。
本発明の目的の一つは上述の要求に答えてより耐摩耗性
、靭性の優れた被覆硬質部材とその製造法を提供するこ
とにあり、また他の目的は超硬合金以外でも被覆母材と
して使用し得る広範囲の用途に適応し得る安価な被覆硬
質部材とその製造法を提供することにある。そしてこの
被覆硬質部材は切削工具は勿論、耐摩耗性を要求される
各種部材に応用しつるものである。
、靭性の優れた被覆硬質部材とその製造法を提供するこ
とにあり、また他の目的は超硬合金以外でも被覆母材と
して使用し得る広範囲の用途に適応し得る安価な被覆硬
質部材とその製造法を提供することにある。そしてこの
被覆硬質部材は切削工具は勿論、耐摩耗性を要求される
各種部材に応用しつるものである。
本発明の特徴は従来のAl、0.被m層の脆性を改良す
るものであり、被覆層がAff20.を主成分としこの
Al、0.50〜99.9容1%に、’jiC,TiN
、UN。
るものであり、被覆層がAff20.を主成分としこの
Al、0.50〜99.9容1%に、’jiC,TiN
、UN。
ZrN、 5isN4、Tie、 Zr0zから選ばれ
た1種又はそれ以上から構成され、その厚みは1〜20
μmであり、更に被覆する母材表面に隣接する5μ以内
の層のM2O,含有量が0.1〜20容量%であること
である。
た1種又はそれ以上から構成され、その厚みは1〜20
μmであり、更に被覆する母材表面に隣接する5μ以内
の層のM2O,含有量が0.1〜20容量%であること
である。
そして上記の被覆層をプラズマ化学蒸着法に形成するこ
とにより靭性の高い被覆層が得られることを見出したも
のである。
とにより靭性の高い被覆層が得られることを見出したも
のである。
この靭性の高い被覆層であれば母材(基体)として超硬
合金に比較して靭性の低いALO,等のセラミック、T
iC−Ni等のサーメット等も使用でき実用に供し得る
靭性と耐摩耗性の優れた被覆超硬合金及び被覆硬質部材
が得られる。
合金に比較して靭性の低いALO,等のセラミック、T
iC−Ni等のサーメット等も使用でき実用に供し得る
靭性と耐摩耗性の優れた被覆超硬合金及び被覆硬質部材
が得られる。
上記被覆層中のAlxOsの含有量は耐摩耗性の観点か
らは50〜99.9%が好ましい。被覆層の厚みが1μ
m以下では耐摩耗性向上の効果がなく、20μmを越え
ると靭性低下が大きくなるので好ましくない。又この被
覆居中、基体表面に最隣接する5μ以内の層のAl2O
5含有量が0.1〜20%に押えることが望ましい。2
0%以上ALLffiが増えると基体と被覆層界面の強
度が低くなるため剥離しやすくなって好ましくない。又
基体が超硬合金の場合は耐酸化性が低いため基体最隣接
層のM、0.含有量は105以内にするのが好ましい。
らは50〜99.9%が好ましい。被覆層の厚みが1μ
m以下では耐摩耗性向上の効果がなく、20μmを越え
ると靭性低下が大きくなるので好ましくない。又この被
覆居中、基体表面に最隣接する5μ以内の層のAl2O
5含有量が0.1〜20%に押えることが望ましい。2
0%以上ALLffiが増えると基体と被覆層界面の強
度が低くなるため剥離しやすくなって好ましくない。又
基体が超硬合金の場合は耐酸化性が低いため基体最隣接
層のM、0.含有量は105以内にするのが好ましい。
しかし0.1%以下であると彼四層の耐熱性に乏しい。
Al20.量の少い層が5μmを越えるとコーチング膜
の耐熱性が低下するため好ましくない。
の耐熱性が低下するため好ましくない。
本発明の靭性と耐摩耗性に優れる被覆層の形成手段とし
ては、化学蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタ
リング法などがあるが、イオンブレーティング法などの
物理蒸着法では接着強度が低いため余り好ましい方法で
ない。又通常の化学蒸着法では、Al2N、Si、N4
の生成温度が高いため超硬合金を母材とする場合、母材
の変質が生じるため好ましくなく、又TiN、TiC等
は酸化性雰囲気中で容易に酸化物に変化しやすく、粒生
長、ボア生成などによって被覆膜の強度低下を起してし
まう。このような欠点はプラズマ化学蒸着法で解決する
ことができる。このプラズマ化学蒸着法を用いれば通常
の化学蒸着法では高温でないと生成し得ないものが10
00℃以下の低温で生成できる。
ては、化学蒸着法、イオンブレーティング法、スパッタ
リング法などがあるが、イオンブレーティング法などの
物理蒸着法では接着強度が低いため余り好ましい方法で
ない。又通常の化学蒸着法では、Al2N、Si、N4
の生成温度が高いため超硬合金を母材とする場合、母材
の変質が生じるため好ましくなく、又TiN、TiC等
は酸化性雰囲気中で容易に酸化物に変化しやすく、粒生
長、ボア生成などによって被覆膜の強度低下を起してし
まう。このような欠点はプラズマ化学蒸着法で解決する
ことができる。このプラズマ化学蒸着法を用いれば通常
の化学蒸着法では高温でないと生成し得ないものが10
00℃以下の低温で生成できる。
特にALOtは600〜800℃でもTiC、TiN等
と同等以上の生成速度をもち、しかも酸化性雰囲気が緩
やかなためTiC,TiN等の酸化反応が殆ど生じない
ため数密な膜質が得られる。なお、プラズマを発生させ
る方法としては、13.5μ七や23.45 G ll
zの高周波電力、直流電源を用いる。
と同等以上の生成速度をもち、しかも酸化性雰囲気が緩
やかなためTiC,TiN等の酸化反応が殆ど生じない
ため数密な膜質が得られる。なお、プラズマを発生させ
る方法としては、13.5μ七や23.45 G ll
zの高周波電力、直流電源を用いる。
又本発明の破口層中のAl220*は結晶化α−Aβ2
0゜のほか非晶質又は結晶化Aρ20’Jと非晶質AL
Osの混合体でも本発明の効果は同じである。低温で被
覆するほど、非晶質xLOsの量が増える傾向にある。
0゜のほか非晶質又は結晶化Aρ20’Jと非晶質AL
Osの混合体でも本発明の効果は同じである。低温で被
覆するほど、非晶質xLOsの量が増える傾向にある。
さらに又、h120s生戊中に微量のN3等の気体を通
じAlN等が形成せしめることもできる。
じAlN等が形成せしめることもできる。
次に実施例により詳細に説明する。
実施例l
l5OMIO超硬合金を母材として(イ)5%Ti(J
、、10%C1,,85%H2の混合ガス及び(ロ)5
%AlC13,2%C02:93%H3の混合ガスを用
いて、13.5Mlヒの高周波電力を用いたプラズマ化
学蒸着法で反応温度900℃にて、上記混合ガス(イ)
:(ロ)がに〇で1時間及び15時間、引き続いてガス
比1:5で反応温度800℃で1時間、2時間、4時間
被覆した。これで被覆した被覆層中のAl2O3含有量
をX線回折とオージェ分光分析から計算した値を第1表
に示す。又比較のため通常の化学蒸着法にて3μm、5
μmALLを外層に、5μmのTiCを内層に同一超硬
合金母材にm1lHしたチップと共に下記条件にて切削
テストを行った。その結果を第1表に示す。
、、10%C1,,85%H2の混合ガス及び(ロ)5
%AlC13,2%C02:93%H3の混合ガスを用
いて、13.5Mlヒの高周波電力を用いたプラズマ化
学蒸着法で反応温度900℃にて、上記混合ガス(イ)
:(ロ)がに〇で1時間及び15時間、引き続いてガス
比1:5で反応温度800℃で1時間、2時間、4時間
被覆した。これで被覆した被覆層中のAl2O3含有量
をX線回折とオージェ分光分析から計算した値を第1表
に示す。又比較のため通常の化学蒸着法にて3μm、5
μmALLを外層に、5μmのTiCを内層に同一超硬
合金母材にm1lHしたチップと共に下記条件にて切削
テストを行った。その結果を第1表に示す。
切削条件:
被削材:FC25
切削速度 : 300m/min
送 リ : 0,5mm/ rev
切込み: 1.5+nm @1表 実施例2 80%TiC−5% MO2C7,5%Ni−7,5%
COの組成のサーメットを母材とし、(ハ)5%TiC
β4.2%CO2,93%H3の混合ガス及び混合ガス
(ロ)を用いて、混合ガス比(ハ):(U)が5:1で
850℃で1時間プラズマ蒸着法で被覆し、引き続き混
合ガス比2:1.1:1.1:10の比率で850℃で
2時間被覆した。
切込み: 1.5+nm @1表 実施例2 80%TiC−5% MO2C7,5%Ni−7,5%
COの組成のサーメットを母材とし、(ハ)5%TiC
β4.2%CO2,93%H3の混合ガス及び混合ガス
(ロ)を用いて、混合ガス比(ハ):(U)が5:1で
850℃で1時間プラズマ蒸着法で被覆し、引き続き混
合ガス比2:1.1:1.1:10の比率で850℃で
2時間被覆した。
又比較のため、通常の化学蒸着法にて内層に3μmのT
iC、外層に5μmコーチングしたチップと共に次の切
削条件にて切削テストを行った。その結果を第2表に示
す。
iC、外層に5μmコーチングしたチップと共に次の切
削条件にて切削テストを行った。その結果を第2表に示
す。
切削条件:
被削材:SCM435
切削速度 : 350m / min
送 リ : 0.2mm/ rev
切込み: 1.5mm 第 2 表 実施例3 95%Al220.−5%TiCの組成のセラミ・ソク
チ・ノブく形状S N G 432)TiCj! 、及
びAβCj2.を含む実施例1と同組成の混合ガス(イ
)、(ロ)を混合比1:0.1:3.1:1の各比率で
800℃1時間コーチングしたのち、混合比1:10で
2時間コーチングした。
切込み: 1.5mm 第 2 表 実施例3 95%Al220.−5%TiCの組成のセラミ・ソク
チ・ノブく形状S N G 432)TiCj! 、及
びAβCj2.を含む実施例1と同組成の混合ガス(イ
)、(ロ)を混合比1:0.1:3.1:1の各比率で
800℃1時間コーチングしたのち、混合比1:10で
2時間コーチングした。
比較のため市販の95%以上ALLを含むセラミック工
具と共に次の条件で切削テストを行った。
具と共に次の条件で切削テストを行った。
切削条件:
被削材:FC25(黒皮)
切削速度 : 500m/min
送 リ : 0.25mm/ rev
切込み: 2.5mm そのテスト結果を本発明品の被覆層の!戊と厚みと共に
第3表に示す。
切込み: 2.5mm そのテスト結果を本発明品の被覆層の!戊と厚みと共に
第3表に示す。
第 3 表
実施例4
実施例1と同様にして、超硬合金を母材としてA群(T
ic/! 、、 AlIC1−、ZrCl24. S
jCl 、)とB群(N、。
ic/! 、、 AlIC1−、ZrCl24. S
jCl 、)とB群(N、。
No、C02)及びN2からなる気体から這択した混合
ガス(A群を5%、B群5%、残H7の組成)を用いて
第4表に示す被覆層を形成した。実施例1と同じ条件で
切削テストを行い第4表に示す結果を得た。
ガス(A群を5%、B群5%、残H7の組成)を用いて
第4表に示す被覆層を形成した。実施例1と同じ条件で
切削テストを行い第4表に示す結果を得た。
第 4jc
実施例5
ISOMIO超硬合金(形状S N G 432)を母
材とし、800℃、 40tonの雰囲気中で、当初の
1時間はAβCI!、5%、 TiCβ45%、Co、
1%、N240%、残H2の混合ガスを23.450
l(zの高周波電力を用いて、95%TiN −5%A
l2O5の混合体層2μm、引き続いてAflC135
%、 TiCβ45%、C0,10%。
材とし、800℃、 40tonの雰囲気中で、当初の
1時間はAβCI!、5%、 TiCβ45%、Co、
1%、N240%、残H2の混合ガスを23.450
l(zの高周波電力を用いて、95%TiN −5%A
l2O5の混合体層2μm、引き続いてAflC135
%、 TiCβ45%、C0,10%。
N、10%、残H7の混合ガス中で、同様に23.4’
5GHzの高周波電力を用いて750℃、 40Tor
r中で、96%aLL−4%TiN 6 μmを被覆し
た。得られた酸化アルミニウムは非晶質のものと結晶質
のものが混合したものであった。
5GHzの高周波電力を用いて750℃、 40Tor
r中で、96%aLL−4%TiN 6 μmを被覆し
た。得られた酸化アルミニウムは非晶質のものと結晶質
のものが混合したものであった。
これを実施例2と同様の切削条件で切削したところ、5
0ケ/切刃まで切削できた。
0ケ/切刃まで切削できた。
実施例6
ISOMIO超硬合金を母材とし、これを陰極とし、対
抗する平行平板を陽極とし、かかる電極間に200■の
直流電源を付加する真空装置内に、当初1時間は、AR
Cl、5%、 ZrC(245%、CO21%。
抗する平行平板を陽極とし、かかる電極間に200■の
直流電源を付加する真空装置内に、当初1時間は、AR
Cl、5%、 ZrC(245%、CO21%。
N、50%、残トI、の混合ガスを700℃、ITor
r下で反応させ、90%ZrN −10%M20.の混
合体層3μm、引き続いて、Al2Cf、 5%、 Z
r+J、 5%、C0210%、N25%、残H2の混
合ガスを同温度でITorr下で反応させ、95%非晶
質Aff20!−5%ZrNの混合体層を5μm被覆し
た。これを実施例2と同じ切削条件でテストしたところ
、47ケ/切刃まで切削できた。
r下で反応させ、90%ZrN −10%M20.の混
合体層3μm、引き続いて、Al2Cf、 5%、 Z
r+J、 5%、C0210%、N25%、残H2の混
合ガスを同温度でITorr下で反応させ、95%非晶
質Aff20!−5%ZrNの混合体層を5μm被覆し
た。これを実施例2と同じ切削条件でテストしたところ
、47ケ/切刃まで切削できた。
Claims (2)
- (1)超硬合金、サーメット、セラミックを基体として
該基体表面上にAl_2O_3とTiC、TiN、Al
N、ZrN、Si_3N_4、TiO、ZrO_2から
選ばれる1種又はそれ以上からなる厚み1〜20μmの
被覆層を有する被覆硬質部材において、まず基体から5
μm以内にAl_2O_3を0.1〜20重量%含有す
る被覆層をプラズマCVD法で形成せしめ、さらにその
上にプラズマCVD法で被覆層を形成せしめ、被覆層中
のAl_2O_3含有量が全体の50〜99.9重量%
となるよう被覆することを特徴とする被覆硬質部材の製
造法。 - (2)特許請求の範囲第(1)項において、被覆層中の
Al_2O_3の一部または全部が非晶質であることを
特徴とする被覆硬質部材の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9554587A JPS62290870A (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9554587A JPS62290870A (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13544282A Division JPS5925972A (ja) | 1982-08-02 | 1982-08-02 | 被覆硬質部材 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62290870A true JPS62290870A (ja) | 1987-12-17 |
Family
ID=14140539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9554587A Pending JPS62290870A (ja) | 1987-04-17 | 1987-04-17 | 被覆硬質部材の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62290870A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4925346A (en) * | 1987-12-21 | 1990-05-15 | Ford Motor Company | Method of increasing useful life of tool steel cutting tools |
EP0924014A1 (de) * | 1997-12-22 | 1999-06-23 | August Beck GmbH & Co. | Bohrwerkzeug |
WO2000017416A1 (de) * | 1998-09-24 | 2000-03-30 | Widia Gmbh | Verbundwerkstoff-überzug und verfahren zu seiner herstellung |
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