JPS6312940B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPS6312940B2 JPS6312940B2 JP15320080A JP15320080A JPS6312940B2 JP S6312940 B2 JPS6312940 B2 JP S6312940B2 JP 15320080 A JP15320080 A JP 15320080A JP 15320080 A JP15320080 A JP 15320080A JP S6312940 B2 JPS6312940 B2 JP S6312940B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dispersion
- coated tool
- tool
- powder
- chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 33
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 29
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 18
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 6
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910001315 Tool steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 2
- 239000011195 cermet Substances 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 25
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 102220033831 rs145989498 Human genes 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 229940057995 liquid paraffin Drugs 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000009503 electrostatic coating Methods 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
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
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は加工用工具、特に切削工具または耐摩
耗工具に使用される被覆工具に関する。 従来、超硬合金に代表される焼結合金や高速度
鋼に代表される工具鋼の寿命向上を目的として
4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、
酸窒化物、酸炭窒化物または酸化アルミニウムの
うちの１種から成る単層または２種以上の複層か
ら成る被覆工具がある。これら従来の被覆工具
は、主として炭化チタン、窒化チタン、酸化アル
ミニウムから成る被覆層のものが実用化されてい
るがそれぞれ問題点を内在している。 例えば、被覆層が炭化チタンから成る被覆工具
を切削工具として使用すると、炭化チタンがマイ
クロビツカース硬度3000Kg／mm2と硬く、且つこす
り摩耗に強いと云う特徴があるために逃げ面に於
ける耐摩耗性が良好であるのに対し、窒化チタン
や酸化アルミニウムに比べて炭化チタンは化学的
にやゝ不安定で耐熱性、耐酸化性にやゝ劣るため
に高速切削ではすくい面摩耗が生じ易いと云う欠
点がある。これに対して被覆層が窒化チタンや酸
化アルミニウムから成る被覆工具を切削工具とし
て使用すると、炭化チタンに比べて化学的に安定
なために耐すくい面摩耗性に優れているのに対
し、窒化チタンは炭化チタンに比べて硬さが低
く、酸化アルミニウムはこすり摩耗に対しやゝ劣
るために逃げ面に於ける耐摩耗性が劣ると云う欠
点がある。 このように被覆層の材料特性が工具面に於ける
耐摩耗性として現われ寿命低下となつている。こ
のために被覆層の組合せ例えば、被覆層を
TiCN、TiCO、TiCNO等の固溶体にしたり、
TiC−TiN、TiC−TiCN−TiN、TiC−Al2O3等
の積層から成る多重層にする方法が検討されてい
るがこれらはそれぞれの材料の特徴を兼ね備えて
おり、１つの材料の短所は或る程度他の材料が補
つて全体として向上するが逆に１つの材料の長所
が最大に発揮されなくなると云う欠点が出てく
る。このような問題点を解決するために超硬スロ
ーアウエイチツプの逃げ面に炭化チタンを主成分
とする被覆層を、そのすくい面に酸化アルミニウ
ムを主成分とする被覆層を形成した被覆工具が提
案されているが同一炉回で逃げ面とすくい面の被
覆層を形成するのではなく、煩雑な作業工程が必
要なために工業的には無理が有り殆んど実用化さ
れていない。 本発明の被覆工具は上記のような問題点を解決
すると共に一般に化学蒸着法や物理蒸着法によつ
て得ることが工業上大変困難とされている材料、
例えばダイヤモンド、CBN、WBN、B4C、
Si3N4、SiC等を含有する被覆層が容易に工業化
出来るようにしたものである。 即ち、本発明の分散物含有被覆工具は超硬合
金、サーメツト、セラミツクスまたは工具鋼から
成る基体の表面に高硬度粉末、例えばダイヤモン
ド、立方晶窒化硼素、ウルツ型窒化硼素、炭化硼
素、窒化硅素、炭化硅素、酸化アルミニウムおよ
び4a族、5a族、6a族金属の炭化物、窒化物、硼
化物等から成る高硬度粉末のうちの１種または２
種以上を流動パラフインまたは有機溶剤等で混合
分散し、これを羽毛、噴霧器または粉体塗装法等
によつて塗布する。このように高硬度粉末から成
る分散物を基体の表面に塗布した後炉体内に設置
して、炉内温度と炉内雰囲気を調整した状態で化
学蒸着法によつて成る蒸着物を基体表面に被覆す
る。この結果高硬度粉末から成る分散物が蒸着物
によつて基体表面に固着した被覆工具ができる。 こゝで高硬度粉末を基体表面に固着させるため
の蒸着物は熱分解法、水素還元法、反応蒸着法、
置換反応法及びこれらの方法をプラズマ状態で行
う、所謂プラズマ化学蒸着法を含めた化学蒸着法
と、スパツタリング及びイオンプレーテイングに
代表される物理蒸着法とが考えられる。この内、
分散物が蒸着物により基体表面に固着する固着強
度や蒸着物のまわり込みの関係から蒸着物は、化
学蒸着法によつて成る蒸着物が望ましいものであ
る。 又、蒸着物は分散物と基体との固着強度の高い
ことが望まれるが更に蒸着物自体も高温特性の優
れていることが望ましい。 以上のような本発明の分散物含有被覆工具にす
ると例えば、切削工具に使用する場合すくい面に
酸化アルミニウム粉末、窒化チタン粉末、CBN
粉末、TiB2粉末等から成る分散物を塗布して後
基体全面を炭化チタンで被覆すると、すくい面は
上記分散物を含有した炭化チタン被覆層によつて
耐すくい面摩耗性が向上し、逃げ面は炭化チタン
の被覆層によつて耐逃げ面摩耗性が最大に発揮さ
れる。このように基体の全面でも一部分の面でも
高硬度分散物を塗布して後その基体全面を蒸着物
によつて被覆すると工具寿命が著しく向上するこ
とが確認できた。 次に本発明の高硬度粉末から成る分散物含有被
覆工具を実施例に従つて具体的に説明する。 実施例 １ 市販のISO PlO用超硬合金SNPA432型チツプ
のすくい面及び逃げ面に高級アルコールで分散さ
せた平均２〜5μｍのCBN粉末を約6μｍ厚さに塗
布した後、33体積％H2−67体積％N2の混合ガス
中で、試料の周囲ガス圧力800mmHgの雰囲気中で
850℃迄加熱した。次に炉内を５×10-2mmHgの真
空度迄排気した後、66体積％H2−30体積％N2−
３体積％TiCl4−１体積％BCl3組成から成る混合
ガスを炉内に導入し、試料の周囲ガス圧力を50mm
Hgにして３時間保持し、チタン硼化物含有窒化
チタンをチツプ表面に析出させた。このようにし
て得たチツプの被覆層厚さは約8μｍから成り、
この被覆層内部には２〜5μｍのCBN粒子が分散
し、CBN粒子が被覆層全体の約35体積％を占め
ていた。析出したチタン硼化物含有窒化チタンは
CBN粒子間をほゞ完全に埋めて、しかも母材の
超硬合金とも強固に結合していた。この本発明
CBNの分散物含有被覆工具をＡとする。 Ａと同一形状で同じ超硬合金P10材種を母材と
して、CBN粉末を塗布せずにチタン硼化物含有
窒化チタンをＡと同一方法によつて約8μｍ厚さ
に被覆した被覆工具をＢとする。本発明の分散物
含有被覆工具Ａと比較用被覆工具Ｂを下記の条件
で旋削による切削試験を行つた。この切削試験結
果を表１に示した。 切削試験条件 被削材 S48C（HB250） 切削速度 180ｍ／min 切り込み 1.5mm 送 り 0.2mm／rev 切削時間 15min
耗工具に使用される被覆工具に関する。 従来、超硬合金に代表される焼結合金や高速度
鋼に代表される工具鋼の寿命向上を目的として
4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、
酸窒化物、酸炭窒化物または酸化アルミニウムの
うちの１種から成る単層または２種以上の複層か
ら成る被覆工具がある。これら従来の被覆工具
は、主として炭化チタン、窒化チタン、酸化アル
ミニウムから成る被覆層のものが実用化されてい
るがそれぞれ問題点を内在している。 例えば、被覆層が炭化チタンから成る被覆工具
を切削工具として使用すると、炭化チタンがマイ
クロビツカース硬度3000Kg／mm2と硬く、且つこす
り摩耗に強いと云う特徴があるために逃げ面に於
ける耐摩耗性が良好であるのに対し、窒化チタン
や酸化アルミニウムに比べて炭化チタンは化学的
にやゝ不安定で耐熱性、耐酸化性にやゝ劣るため
に高速切削ではすくい面摩耗が生じ易いと云う欠
点がある。これに対して被覆層が窒化チタンや酸
化アルミニウムから成る被覆工具を切削工具とし
て使用すると、炭化チタンに比べて化学的に安定
なために耐すくい面摩耗性に優れているのに対
し、窒化チタンは炭化チタンに比べて硬さが低
く、酸化アルミニウムはこすり摩耗に対しやゝ劣
るために逃げ面に於ける耐摩耗性が劣ると云う欠
点がある。 このように被覆層の材料特性が工具面に於ける
耐摩耗性として現われ寿命低下となつている。こ
のために被覆層の組合せ例えば、被覆層を
TiCN、TiCO、TiCNO等の固溶体にしたり、
TiC−TiN、TiC−TiCN−TiN、TiC−Al2O3等
の積層から成る多重層にする方法が検討されてい
るがこれらはそれぞれの材料の特徴を兼ね備えて
おり、１つの材料の短所は或る程度他の材料が補
つて全体として向上するが逆に１つの材料の長所
が最大に発揮されなくなると云う欠点が出てく
る。このような問題点を解決するために超硬スロ
ーアウエイチツプの逃げ面に炭化チタンを主成分
とする被覆層を、そのすくい面に酸化アルミニウ
ムを主成分とする被覆層を形成した被覆工具が提
案されているが同一炉回で逃げ面とすくい面の被
覆層を形成するのではなく、煩雑な作業工程が必
要なために工業的には無理が有り殆んど実用化さ
れていない。 本発明の被覆工具は上記のような問題点を解決
すると共に一般に化学蒸着法や物理蒸着法によつ
て得ることが工業上大変困難とされている材料、
例えばダイヤモンド、CBN、WBN、B4C、
Si3N4、SiC等を含有する被覆層が容易に工業化
出来るようにしたものである。 即ち、本発明の分散物含有被覆工具は超硬合
金、サーメツト、セラミツクスまたは工具鋼から
成る基体の表面に高硬度粉末、例えばダイヤモン
ド、立方晶窒化硼素、ウルツ型窒化硼素、炭化硼
素、窒化硅素、炭化硅素、酸化アルミニウムおよ
び4a族、5a族、6a族金属の炭化物、窒化物、硼
化物等から成る高硬度粉末のうちの１種または２
種以上を流動パラフインまたは有機溶剤等で混合
分散し、これを羽毛、噴霧器または粉体塗装法等
によつて塗布する。このように高硬度粉末から成
る分散物を基体の表面に塗布した後炉体内に設置
して、炉内温度と炉内雰囲気を調整した状態で化
学蒸着法によつて成る蒸着物を基体表面に被覆す
る。この結果高硬度粉末から成る分散物が蒸着物
によつて基体表面に固着した被覆工具ができる。 こゝで高硬度粉末を基体表面に固着させるため
の蒸着物は熱分解法、水素還元法、反応蒸着法、
置換反応法及びこれらの方法をプラズマ状態で行
う、所謂プラズマ化学蒸着法を含めた化学蒸着法
と、スパツタリング及びイオンプレーテイングに
代表される物理蒸着法とが考えられる。この内、
分散物が蒸着物により基体表面に固着する固着強
度や蒸着物のまわり込みの関係から蒸着物は、化
学蒸着法によつて成る蒸着物が望ましいものであ
る。 又、蒸着物は分散物と基体との固着強度の高い
ことが望まれるが更に蒸着物自体も高温特性の優
れていることが望ましい。 以上のような本発明の分散物含有被覆工具にす
ると例えば、切削工具に使用する場合すくい面に
酸化アルミニウム粉末、窒化チタン粉末、CBN
粉末、TiB2粉末等から成る分散物を塗布して後
基体全面を炭化チタンで被覆すると、すくい面は
上記分散物を含有した炭化チタン被覆層によつて
耐すくい面摩耗性が向上し、逃げ面は炭化チタン
の被覆層によつて耐逃げ面摩耗性が最大に発揮さ
れる。このように基体の全面でも一部分の面でも
高硬度分散物を塗布して後その基体全面を蒸着物
によつて被覆すると工具寿命が著しく向上するこ
とが確認できた。 次に本発明の高硬度粉末から成る分散物含有被
覆工具を実施例に従つて具体的に説明する。 実施例 １ 市販のISO PlO用超硬合金SNPA432型チツプ
のすくい面及び逃げ面に高級アルコールで分散さ
せた平均２〜5μｍのCBN粉末を約6μｍ厚さに塗
布した後、33体積％H2−67体積％N2の混合ガス
中で、試料の周囲ガス圧力800mmHgの雰囲気中で
850℃迄加熱した。次に炉内を５×10-2mmHgの真
空度迄排気した後、66体積％H2−30体積％N2−
３体積％TiCl4−１体積％BCl3組成から成る混合
ガスを炉内に導入し、試料の周囲ガス圧力を50mm
Hgにして３時間保持し、チタン硼化物含有窒化
チタンをチツプ表面に析出させた。このようにし
て得たチツプの被覆層厚さは約8μｍから成り、
この被覆層内部には２〜5μｍのCBN粒子が分散
し、CBN粒子が被覆層全体の約35体積％を占め
ていた。析出したチタン硼化物含有窒化チタンは
CBN粒子間をほゞ完全に埋めて、しかも母材の
超硬合金とも強固に結合していた。この本発明
CBNの分散物含有被覆工具をＡとする。 Ａと同一形状で同じ超硬合金P10材種を母材と
して、CBN粉末を塗布せずにチタン硼化物含有
窒化チタンをＡと同一方法によつて約8μｍ厚さ
に被覆した被覆工具をＢとする。本発明の分散物
含有被覆工具Ａと比較用被覆工具Ｂを下記の条件
で旋削による切削試験を行つた。この切削試験結
果を表１に示した。 切削試験条件 被削材 S48C（HB250） 切削速度 180ｍ／min 切り込み 1.5mm 送 り 0.2mm／rev 切削時間 15min
【表】
表１の結果から本発明の被覆工具Ａは、比較用
被覆工具Ｂに比べて耐逃げ面摩耗性も向上し、し
かも耐すくい面摩耗性が著しく向上したことが確
認できた。 実施例 ２ 市販のISO P30用超硬合金SNPA432G型のブ
レーカ付チツプを使用して、平均４〜6μｍの
CBN粉末と平均１〜2μｍのTiB2粉末に流動パラ
フインを加えて混合し、この混合物をチツプブレ
ーカー面に6μｍ厚さ塗布し、この粉末を塗布し
たチツプをH2ガス炉内に設置し、チツプ周囲圧
力800mmHgの雰囲気中で1000℃迄加熱した。次に
炉内を89体積％H2−８体積％CH4−３体積％
TiCl4から成る混合ガスを導入し、チツプ周囲圧
力を50mmHgにして６時間保持し、炭化チタンを
チツプ表面に析出させた。 このようにして得たチツプの被覆層は、ブレー
カー面がCBNとTiB2混合粉末を含有した炭化チ
タン層で約8μｍ厚さであり、ブレーカ以外の面
には炭化チタン層で約6μｍ厚さであつた。この
本発明の分散物含有被覆工具をＣとする。Ｃと同
一形状で同じ超硬合金P30材種を母材として、
CBNとTiB2の混合粉末を塗布せずにチツプ表面
全面に炭化チタンを約6μｍ厚さ析出させた被覆
工具をＤとする。本発明の分散物含有被覆工具Ｃ
と比較用被覆工具Ｄを下記の条件で旋削による切
削試験を行つた。この試験結果を表２に示した。 切削試験条件 被削材 S48C（HB250） 切削速度 130ｍ／min 切り込み 1.5mm 送 り 0.3mm／rev 切削時間 30min
被覆工具Ｂに比べて耐逃げ面摩耗性も向上し、し
かも耐すくい面摩耗性が著しく向上したことが確
認できた。 実施例 ２ 市販のISO P30用超硬合金SNPA432G型のブ
レーカ付チツプを使用して、平均４〜6μｍの
CBN粉末と平均１〜2μｍのTiB2粉末に流動パラ
フインを加えて混合し、この混合物をチツプブレ
ーカー面に6μｍ厚さ塗布し、この粉末を塗布し
たチツプをH2ガス炉内に設置し、チツプ周囲圧
力800mmHgの雰囲気中で1000℃迄加熱した。次に
炉内を89体積％H2−８体積％CH4−３体積％
TiCl4から成る混合ガスを導入し、チツプ周囲圧
力を50mmHgにして６時間保持し、炭化チタンを
チツプ表面に析出させた。 このようにして得たチツプの被覆層は、ブレー
カー面がCBNとTiB2混合粉末を含有した炭化チ
タン層で約8μｍ厚さであり、ブレーカ以外の面
には炭化チタン層で約6μｍ厚さであつた。この
本発明の分散物含有被覆工具をＣとする。Ｃと同
一形状で同じ超硬合金P30材種を母材として、
CBNとTiB2の混合粉末を塗布せずにチツプ表面
全面に炭化チタンを約6μｍ厚さ析出させた被覆
工具をＤとする。本発明の分散物含有被覆工具Ｃ
と比較用被覆工具Ｄを下記の条件で旋削による切
削試験を行つた。この試験結果を表２に示した。 切削試験条件 被削材 S48C（HB250） 切削速度 130ｍ／min 切り込み 1.5mm 送 り 0.3mm／rev 切削時間 30min
【表】
表２の結果から本発明の被覆工具Ｃは、比較用
被覆工具Ｄに比べて耐逃げ面摩耗性は変らないが
CBNとTiB2混合粉末から成る分散物が存在する
すくい面では耐摩耗性が著しく向上したことが確
認できた。 代表例として、本発明の被覆工具Ｃの被覆層状
態を走査型顕微鏡にて観察し、その結果を第１図
に示した。 実施例 ３ 市販のISO P40用超硬合金SPP42Z型チツプの
逃げ面及びホーニング部分に0.3〜0.5μｍのCBN
粉末を約２〜3μｍ厚さに塗布し、このCBN粉末
を塗布したチツプをH2雰囲気中の炉内で1050℃
迄加熱し、次いで２体積％HfI4−65体積％H2−
25体積％N2−８体積％CH4混合ガスを炉内に導
入しつゝ排気してチツプの周囲圧力を25mmHgに
して10分間保持し、Hf（CN）をチツプ表面に析
出させた。このようにして得たチツプのすくい面
には約4μｍ厚さのHf（CN）被覆層を形成し、逃
げ面にはCBN粉末を含有したHf（CN）被覆層が
総厚さで約６〜7μｍの被覆工具であつた。この
本発明のCBN分散物含有被覆工具をＥとする。 Ｅと同一形状で同じ超硬合金P40材種を母材と
して、CBN粉末を塗布せずにＥと同一被覆工程
を経てチツプ表面に約4μｍ厚さのHf（CN）被覆
層の存在する比較用被覆工具をＦとする。 本発明の分散物含有被覆工具Ｅと比較用被覆工
具Ｆを下記の条件でフライスによる切削試験を行
つた。この切削試験結果を表３に示した。 切削試験条件 被削材 FCG25（HB200〜240） 100×200面を切削 切削速度 148ｍ／min 切り込み 2.0mm 送 り 0.5min／刃 切削時間 100×200面を１刃当り15回切削
被覆工具Ｄに比べて耐逃げ面摩耗性は変らないが
CBNとTiB2混合粉末から成る分散物が存在する
すくい面では耐摩耗性が著しく向上したことが確
認できた。 代表例として、本発明の被覆工具Ｃの被覆層状
態を走査型顕微鏡にて観察し、その結果を第１図
に示した。 実施例 ３ 市販のISO P40用超硬合金SPP42Z型チツプの
逃げ面及びホーニング部分に0.3〜0.5μｍのCBN
粉末を約２〜3μｍ厚さに塗布し、このCBN粉末
を塗布したチツプをH2雰囲気中の炉内で1050℃
迄加熱し、次いで２体積％HfI4−65体積％H2−
25体積％N2−８体積％CH4混合ガスを炉内に導
入しつゝ排気してチツプの周囲圧力を25mmHgに
して10分間保持し、Hf（CN）をチツプ表面に析
出させた。このようにして得たチツプのすくい面
には約4μｍ厚さのHf（CN）被覆層を形成し、逃
げ面にはCBN粉末を含有したHf（CN）被覆層が
総厚さで約６〜7μｍの被覆工具であつた。この
本発明のCBN分散物含有被覆工具をＥとする。 Ｅと同一形状で同じ超硬合金P40材種を母材と
して、CBN粉末を塗布せずにＥと同一被覆工程
を経てチツプ表面に約4μｍ厚さのHf（CN）被覆
層の存在する比較用被覆工具をＦとする。 本発明の分散物含有被覆工具Ｅと比較用被覆工
具Ｆを下記の条件でフライスによる切削試験を行
つた。この切削試験結果を表３に示した。 切削試験条件 被削材 FCG25（HB200〜240） 100×200面を切削 切削速度 148ｍ／min 切り込み 2.0mm 送 り 0.5min／刃 切削時間 100×200面を１刃当り15回切削
【表】
表３の結果から本発明の被覆工具Ｅは比較用被
覆工具Ｆに比べてCBN分散物の存在する逃げ面
に於ける耐摩耗性が優れていることが確認でき
た。 代表例として、本発明の被覆工具Ｅの被覆層状
態を走査型電子顕微鏡にて観察し、その結果を第
２図に示した。 実施例 ４ 高速度鋼（SKH−９）から成るSPP422型チツ
プの表面を0.5〜1μｍ厚さにNiメツキし、このメ
ツキしたチツプ表面に１〜3μｍのダイヤモンド
粉末を約4μｍ厚さに静電塗布し、このダイヤモ
ンド粉末を塗布したチツプをH2ガス雰囲気炉内
で500℃迄加熱した。次いで炉内を３×10-3mmHg
迄真空排気しながら30分保持後97体積％H2−３
体積％WF6の組成を有する混合ガスを２／min
の割合で導入し、チツプ周囲圧力を60mmHgに排
気しながら20分間保持した。このようにして得た
チツプ被覆層は１〜3μｍのダイヤモンド粉末と
Ｗとから成り、その被覆総厚さは約8μｍであつ
た。この被覆層はダイヤモンドが65体積％を占め
ており、ダイヤモンド粒間は不純物程度にフツ素
を含有する金属タングステンが充填しており、殆
んど巣孔が認められなかつた。 この本発明のダイヤモンド分散物を含有する被
覆工具をＧとする。 Ｇと同じ高速度鋼で同一形状のチツプを使用し
て、ダイヤモンドの静電塗布をしないでＧと同一
条件にてタングステンをチツプ表面に約8μｍ厚
さ析出させた被覆工具をＨとする。本発明の分散
物含有被覆工具Ｇと比較用被覆工具Ｈを使用して
下記に示す旋削による切削試験を行つた。 切削試験条件 被削材 S48C（HB250） 切削速度 35ｍ／min 切り込み 1.5mm 送 り 0.3mm／rev 切削時間 ノーズの摩耗量がVc＝１mmを寿命と
した。 この切削試験の結果本発明のダイヤモンド分散
物含有被覆工具Ｇは22分で寿命となつたのに対
し、比較用の被覆工具Ｈは７分で寿命となり、本
発明の分散物含有被覆工具Ｇは比較用の被覆工具
Ｈの約３倍の寿命であつた。 実施例 ５ 硬銅線の線引き作業で、硬銅線直径5.8mmのも
のを5.0mmに引落す工程に於て、φ20×φ5.01×14
寸法の超硬合金を鋼で固定したダイスにて行うの
に下記の３種類のダイスを使用して比較試験を行
つた。 (1) 市販のJIS V2超硬合金φ20×φ5.01×14寸法
に１〜3μｍのダイヤモンド粉末を静電塗布し
て、このダイヤモンド粉末を塗布したチツプを
H2ガス炉内に設置し、チツプ周囲圧力800mm
Hgの雰囲気中で1000℃迄加熱した。次に炉内
を89体積％CH4−３体積％TiCl4から成る混合
ガスを導入して、チツプ周囲圧力を50mmHgに
して６時間保持し、炭化チタンをチツプ表面に
析出させた。このようにして得たチツプの被覆
層は、ダイヤモンド粉末を約4μｍ厚さ含有し
た炭化チタン層で、その総厚さは約8μｍであ
つた。この本発明のダイヤモンド分散物を含有
した被覆工具を使用したダイスをＩとする。 (2) (1)で使用した同じ市販のJIS V2超硬合金φ20
×φ5.01×14寸法にダイヤモンドを塗布しない
で(1)と同一条件にて炭化チタンの被覆層約6μ
ｍ厚さ析出させた被覆工具を使用したダイスを
Ｊとする。 (3) (1)で使用した同じ市販のJIS V2超硬合金φ20
×φ5.01×14寸法に表面処理を全々行わないで
研摩状態のものを使用したダイスをＫとする。 以上Ｉ、Ｊ、Ｋのダイスにて上記硬銅線を潤滑
剤の存在のもとで線引きした伸線量をＫのダイス
で伸線した伸線量に対するＩ、Ｊのダイスの伸線
量として現わすと、Ｋが１に対してＩは14.6、Ｊ
は9.8となりＪはＫの約10倍、ＩはＪの約1.5倍と
本発明のダイヤモンド分散物含有被覆工具は寿命
向上していることが確認できた。 以上実施例１、２、３、４、５から判断できる
ように、本発明の分散物含有被覆工具は工具の必
要な表面に、その工具の用途に適した特性をもつ
た高硬度粉末から成る分散物を存在させて、この
分散物を更に用途に適した蒸着物で基体に固着す
ることにより工具寿命が顕著に向上したものであ
る。本発明の分散物含有被覆工具の用途は、切削
工具や耐摩耗工具のみでなくダイヤモンド工具で
使用されている研削工具やコンクリート、磁器等
の切断工具と応用範囲が広く工業上有用なもので
ある。
覆工具Ｆに比べてCBN分散物の存在する逃げ面
に於ける耐摩耗性が優れていることが確認でき
た。 代表例として、本発明の被覆工具Ｅの被覆層状
態を走査型電子顕微鏡にて観察し、その結果を第
２図に示した。 実施例 ４ 高速度鋼（SKH−９）から成るSPP422型チツ
プの表面を0.5〜1μｍ厚さにNiメツキし、このメ
ツキしたチツプ表面に１〜3μｍのダイヤモンド
粉末を約4μｍ厚さに静電塗布し、このダイヤモ
ンド粉末を塗布したチツプをH2ガス雰囲気炉内
で500℃迄加熱した。次いで炉内を３×10-3mmHg
迄真空排気しながら30分保持後97体積％H2−３
体積％WF6の組成を有する混合ガスを２／min
の割合で導入し、チツプ周囲圧力を60mmHgに排
気しながら20分間保持した。このようにして得た
チツプ被覆層は１〜3μｍのダイヤモンド粉末と
Ｗとから成り、その被覆総厚さは約8μｍであつ
た。この被覆層はダイヤモンドが65体積％を占め
ており、ダイヤモンド粒間は不純物程度にフツ素
を含有する金属タングステンが充填しており、殆
んど巣孔が認められなかつた。 この本発明のダイヤモンド分散物を含有する被
覆工具をＧとする。 Ｇと同じ高速度鋼で同一形状のチツプを使用し
て、ダイヤモンドの静電塗布をしないでＧと同一
条件にてタングステンをチツプ表面に約8μｍ厚
さ析出させた被覆工具をＨとする。本発明の分散
物含有被覆工具Ｇと比較用被覆工具Ｈを使用して
下記に示す旋削による切削試験を行つた。 切削試験条件 被削材 S48C（HB250） 切削速度 35ｍ／min 切り込み 1.5mm 送 り 0.3mm／rev 切削時間 ノーズの摩耗量がVc＝１mmを寿命と
した。 この切削試験の結果本発明のダイヤモンド分散
物含有被覆工具Ｇは22分で寿命となつたのに対
し、比較用の被覆工具Ｈは７分で寿命となり、本
発明の分散物含有被覆工具Ｇは比較用の被覆工具
Ｈの約３倍の寿命であつた。 実施例 ５ 硬銅線の線引き作業で、硬銅線直径5.8mmのも
のを5.0mmに引落す工程に於て、φ20×φ5.01×14
寸法の超硬合金を鋼で固定したダイスにて行うの
に下記の３種類のダイスを使用して比較試験を行
つた。 (1) 市販のJIS V2超硬合金φ20×φ5.01×14寸法
に１〜3μｍのダイヤモンド粉末を静電塗布し
て、このダイヤモンド粉末を塗布したチツプを
H2ガス炉内に設置し、チツプ周囲圧力800mm
Hgの雰囲気中で1000℃迄加熱した。次に炉内
を89体積％CH4−３体積％TiCl4から成る混合
ガスを導入して、チツプ周囲圧力を50mmHgに
して６時間保持し、炭化チタンをチツプ表面に
析出させた。このようにして得たチツプの被覆
層は、ダイヤモンド粉末を約4μｍ厚さ含有し
た炭化チタン層で、その総厚さは約8μｍであ
つた。この本発明のダイヤモンド分散物を含有
した被覆工具を使用したダイスをＩとする。 (2) (1)で使用した同じ市販のJIS V2超硬合金φ20
×φ5.01×14寸法にダイヤモンドを塗布しない
で(1)と同一条件にて炭化チタンの被覆層約6μ
ｍ厚さ析出させた被覆工具を使用したダイスを
Ｊとする。 (3) (1)で使用した同じ市販のJIS V2超硬合金φ20
×φ5.01×14寸法に表面処理を全々行わないで
研摩状態のものを使用したダイスをＫとする。 以上Ｉ、Ｊ、Ｋのダイスにて上記硬銅線を潤滑
剤の存在のもとで線引きした伸線量をＫのダイス
で伸線した伸線量に対するＩ、Ｊのダイスの伸線
量として現わすと、Ｋが１に対してＩは14.6、Ｊ
は9.8となりＪはＫの約10倍、ＩはＪの約1.5倍と
本発明のダイヤモンド分散物含有被覆工具は寿命
向上していることが確認できた。 以上実施例１、２、３、４、５から判断できる
ように、本発明の分散物含有被覆工具は工具の必
要な表面に、その工具の用途に適した特性をもつ
た高硬度粉末から成る分散物を存在させて、この
分散物を更に用途に適した蒸着物で基体に固着す
ることにより工具寿命が顕著に向上したものであ
る。本発明の分散物含有被覆工具の用途は、切削
工具や耐摩耗工具のみでなくダイヤモンド工具で
使用されている研削工具やコンクリート、磁器等
の切断工具と応用範囲が広く工業上有用なもので
ある。
第１図及び第２図は本発明の分散物含有被覆工
具の被覆層状態の走査型電子顕微鏡写真である。 図中、１……分散物、２……蒸着物、３……基
体（超硬合金）。
具の被覆層状態の走査型電子顕微鏡写真である。 図中、１……分散物、２……蒸着物、３……基
体（超硬合金）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金、サーメツト、セラミツクスまたは
工具鋼から成る基体の表面を高硬度粉末の分散物
と化学蒸着法によつて成る蒸着物とで被覆した分
散物含有被覆工具。 ２ 上記分散物がダイヤモンド、立方晶窒化硼
素、ウルツ型窒化硼素、炭化硼素、窒化硅素、炭
化硅素、酸化アルミニウムおよび4a族、5a族、
6a族金属の炭化物、窒化物、硼化物のうちの１
種または２種以上からなる粉末である特許請求の
範囲第１項記載の分散物含有被覆工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15320080A JPS5775744A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Tool containing and coated with dispersed material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15320080A JPS5775744A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Tool containing and coated with dispersed material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5775744A JPS5775744A (en) | 1982-05-12 |
| JPS6312940B2 true JPS6312940B2 (ja) | 1988-03-23 |
Family
ID=15557223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15320080A Granted JPS5775744A (en) | 1980-10-31 | 1980-10-31 | Tool containing and coated with dispersed material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5775744A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS598679A (ja) * | 1982-07-07 | 1984-01-17 | 住友電気工業株式会社 | 被覆硬質焼結体 |
| JPS5993869A (ja) * | 1982-11-19 | 1984-05-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ダイヤモンドを含有する硬質層被覆構造物 |
| JPS59145101A (ja) * | 1983-02-08 | 1984-08-20 | 旭ダイヤモンド工業株式会社 | 耐摩耗鋸 |
| JPS60141406A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | Fuji Die Kk | 皮剥ダイス |
| JPS60152677A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 立方晶窒化硼素被覆硬質体の製造方法 |
| JPH0623436B2 (ja) * | 1984-07-31 | 1994-03-30 | 住友電気工業株式会社 | 複合硬質膜被覆工具 |
| CN1060146C (zh) * | 1992-04-21 | 2001-01-03 | 中国科学院金属研究所 | 高韧性耐磨损陶瓷复合刀具材料 |
-
1980
- 1980-10-31 JP JP15320080A patent/JPS5775744A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5775744A (en) | 1982-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH08512362A (ja) | ダイヤモンド被覆物品 | |
| JPH0566349B2 (ja) | ||
| JP3250134B2 (ja) | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH11124672A (ja) | 被覆超硬合金 | |
| JP2002543997A (ja) | Ａｌ２Ｏ３でコーティングされた切削工具 | |
| JP2002543997A5 (ja) | ||
| JP3914687B2 (ja) | 切削工具とその製造方法 | |
| JPS6312940B2 (ja) | ||
| JPH0623436B2 (ja) | 複合硬質膜被覆工具 | |
| JP3250414B2 (ja) | チタンの炭窒酸化物層表面被覆切削工具の製造方法 | |
| JPH0583634B2 (ja) | ||
| JPS59229479A (ja) | 切削工具用表面被覆超硬質焼結部材の製造法 | |
| JPH09262705A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた靭性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
| JP3419140B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP2794111B2 (ja) | ダイヤモンド被覆切削工具 | |
| JP4004026B2 (ja) | 希土類酸化物を含有する硬質膜を被覆した被覆部材 | |
| JP2864798B2 (ja) | 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具部材 | |
| RU2018411C1 (ru) | Изделие, преимущественно режущий инструмент, содержащее спеченную основу из карбида вольфрама и алмазное покрытие | |
| JP4484500B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JPH0542509B2 (ja) | ||
| CA1173704A (en) | Boride coated cemented carbide | |
| JPH08187604A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた層間密着性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
| JPH07314207A (ja) | 表面被覆ｗｃ基超硬合金製切削工具 | |
| JP3994592B2 (ja) | 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JP3994591B2 (ja) | 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |