JP2964669B2

JP2964669B2 - 窒化ホウ素被覆硬質材料

Info

Publication number: JP2964669B2
Application number: JP4360691A
Authority: JP
Inventors: 直也大森; 俊雄野村
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 1999-10-18
Anticipated expiration: 2014-10-18
Also published as: JPH04280974A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基材との高い密着強度
を持った窒化ホウ素被覆層を有する窒化ホウ素被覆硬質
材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】窒化ホウ素（ＢＮ）は六方晶窒化ホウ
素、立方晶窒化ホウ素（以下ＣＢＮとも呼ぶ）などの結
晶構造を持つことが知られており、そのうちのＣＢＮは
ダイヤモンドに次ぐ常温硬度をもち、またダイヤモンド
に比べて高温で安定であり、強度も高いことが知られて
いる。このため、ＣＢＮ、又はＣＢＮを含む被覆層を切
削工具、耐摩工具その他の機械部品の表面に被覆した場
合、良好な耐磨耗性が期待できる。特に、被加工物や被
削材が鋼および鋳鉄である、ロール、ガイドローラー、
シールリング、ロッカーアームチップ、ノズル類および
ダイス、金型類などの耐摩工具、切削工具の表面に被覆
層として用いた場合、良好な耐摩耗性が期待できる。そ
して実際にＣＢＮを金属やセラミックで接合した切削工
具、耐摩工具は実用されている。

【０００３】そして、人工窒化ホウ素の製造法のうち、
気相より窒化ホウ素被覆層を形成する方法としては、プ
ラズマＣＶＤ法、イオンプレーティング法、スパッタ
法、イオンビーム支援真空蒸着法など、種々の方法が知
られており、窒化ホウ素被覆材料製造の有利な方法であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、窒化ホウ素
被覆硬質材料の多くは基材と窒化ホウ素被覆層の密着強
度が不足しているため、特に切削工具などの過酷な条件
下での使用に適用した場合、窒化ホウ素被覆層が剥離す
ることにより寿命にいたる場合が多い。この大きな原因
として、他の物質との中間相を持たないことが考えられ
る。高い密着強度をもつ窒化ホウ素被覆硬質材料を得る
べく、基材と窒化ホウ素被覆層との間に中間層を設け
る、といった多くの試みがなされている（例えば特開昭
６０−２０４６８７号公報、特開昭６３−２０４４６号
公報、特開昭６３−３５７７４号公報、特開昭６３−２
３９１０３号公報等）。しかし未だ良好な密着強度を持
つ窒化ホウ素被覆層は実現できてはいない。また、Ａｒ
やＨ₂などのプラズマで基板を処理し、表面の不純物を
除去し、これにより得られた清浄表面上に窒化ホウ素被
覆層を成膜することで基材との密着強度を確保するとい
う方法も提案されている。しかしこの方法でも、充分な
密着強度は得られていない。本発明はこれらの問題点を
解消し、優れた密着強度をもつ窒化ホウ素被覆硬質材料
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は硬質材料の表面
に、窒化ホウ素被覆層を形成してなる被覆硬質材料にお
いて、基材表面と窒化ホウ素被覆層の間に１層以上の中
間層が存在し、中間層再表面の面粗度がＲmax にて０．
５μｍ以上であることを特徴とする窒化ホウ素被覆硬質
材料を提供するものである。さらに本発明は硬質材料の
表面に、窒化ホウ素被覆層を形成してなる被覆硬質材料
において、基材表面と窒化ホウ素被覆層の間に１層以上
の中間層が存在し、（１）微視的凹凸が存在し、（２）
基準長さを５０μｍとしたとき、この基準長さ内の面粗
度がＲmax にて０．５〜３０μｍであることを特徴とす
る窒化ホウ素被覆硬質材料を提供するものである。

【０００６】前述した通り、窒化ホウ素は極めて化学的
に安定しているため、あらゆる物質と中間化合物を作ら
ない。このため、優れた密着強度を持つ窒化ホウ素被覆
硬質材料を作製する場合、窒化ホウ素被覆層と基材がな
んらかの物理的な強い力にて接合されている状態を作り
出さねばならない。本発明者は、これを実現するため、
基材表面に、基材と高い密着強度をもち、窒化ホウ素と
の濡れ性がよい中間層を少なくとも１層以上設け、その
中間層最外表面の面粗度が、（１）巨視的にその面粗度
がＲmax にて０．５μｍ以上である場合、および／また
は（２）微視的凹凸が存在し、中間層−窒化ホウ素被覆
層界面における基準長さを５０μｍとし、この基準長さ
内の面粗度がＲmax にて０．５μｍ〜３０μｍで、凸部
が窒化ホウ素被覆中に侵入した状態となっている場合、
窒化ホウ素被覆層の物理的発着力が高まり、窒化ホウ素
被覆層と基材との密着強度が非常に高くなることを発見
した。これは、まず中間層と基材は、化学的または／お
よび機械的に結合するものを選択することで、非常に高
い密着強度となる。また、窒化ホウ素被覆層と中間層と
の接触面積は、粗面とすることにより増大し、物理的な
高い密着強度を持つためである。さらに微小な凹凸が窒
化ホウ素被覆層のアンカー作用を持ち、窒化ホウ素被覆
層が剥がれにくくなったためと考えられる。

【０００７】ここで述べる面粗度とは、（１）ダイヤモ
ンド砥石、（２）ダイヤモンド砥粒による傷つけ処理、
などにより形成される面粗度計にて測定可能な巨視的に
みた面粗度のみならず、微小区間内における凹凸の存在
による面粗度も含む。微小区間における面粗度とは、窒
化ホウ素被覆層−中間層最外表面界面において、基準長
さを５０μｍなどの微小区間とした、この基準長さ内に
おける面粗度のことである。本発明者たちは種々の面粗
度状態を作り出した結果、５０μｍの基準長さ内におい
て、基材界面での面粗度が、Ｒmax にて、０．５〜３０
μｍである状態が、密着強度が高くなることを発見し
た。この最外表面面粗度は、窒化ホウ素被覆後の基材の
断面をラッピング後観察し、写真撮影を行ない、窒化ホ
ウ素被覆層と中間層最外表面との界面の境界線をもって
被覆後の基材の表面面粗度（Ｒmax ）とする。但し、こ
の際、巨視的なうねりは直線近似して計算する。

【０００８】本発明による窒化ホウ素被覆層−中間層界
面の状態を模式的に示すと図１のようになる。すなわ
ち、該界面には巨視的なうねりが認められるが、図２の
ようにこれを擬似的に直線とみなしＲmax を算出する。

【０００９】窒化ホウ素を被覆する面を粗面とする具体
的方法としては、砥石等による傷つけ処理中間層表面に柱状晶および／または針状晶となる、ま
たはこれらを含む物質を被覆する方法。中間層表面をエッチングにより粗面とする中間層最外表面にマスクを施してからエッチングし、
その後マスクを取り除く方法レーザー、ブラシ、砥石等による物理的加工による方
法粒の粗い粒子を基材の一部に被覆する方法基材表面において、被覆する部分と、被覆しない部分
を設ける等、基材に応じて適当な方法を選択する。の方法は、
中間層最外表面をダイヤモンド、ＢＮ砥粒を用いたレジ
ンボンド砥石、メタルボンド砥石、電着砥石などにより
加工する方法であり、例えば図３に示すような粗面が得
られる。は一般に行われているＣＶＤ法、プラズマＣ
ＶＤ法、ＲＦＣＶＤ法などにより、中間層最外表面に針
状または／および柱状晶の窒化珪素、炭化珪素、酸化ア
ルミニウムなどの結晶を析出させる方法であり、例えば
図４に示すような粗面が得られる。はチタンの炭化
物、窒化物および炭窒化物等を最外表面として、王水な
どの酸にてエッチングして表面を粗面とする方法であ
り、例えば図５に示すような粗面が得られる。の方法
はホトマスクを用い任意のパターンにマスクを設けた
後、エッチング等によりマスクを取り除く方法であり、
例えば図６に示すような粗面が得られる。図６において
中間層の最外表面の平坦部がマスクされていた部分であ
る。はアルゴンレーザー等により中間層最外表面に溝
入れ加工したり、ダイヤモンドブラシや各種砥石にて溝
入れ加工するなどの方法であり、例えば図７に示すよう
な粗面が得られる。、はイオンプレーティング法な
どにより、基材表面に粗粒のタングステン、モリブデ
ン、チタンおよび／またはこれらの窒化物、炭化物、炭
窒化物を被覆する、あるいは一般に行われているＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法、ＲＦＣＶＤ法等で核発生をコン
トロールし膜厚分布の不均一な被覆層を設ける方法であ
る。図８は中間層最外表面が微粒の集合体からなり、基
材の全面を被覆した状態を示す。図９は中間層最外表面
が粗粒からなり、基材の全面を被覆した状態を示す。図
１０は微粒の集合体で基材を部分的に被覆した状態を示
す。図１１は粗粒により基材を部分的に被覆した状態を
示す。

【００１０】いずれにしても、このようにして形成され
る中間層最外表面は、窒化ホウ素被覆層−中間層界面に
おいて、基準長さを５０μｍとした時、この基準長さ内
において、基材界面での面粗度が、Ｒmax にて、０．５
〜３０μｍにあることが必要で、凸部が窒化ホウ素被覆
層中に侵入長さ０．２μｍ以上を以って侵入しているこ
とが好ましい。基材界面での面粗さが、Ｒmax にて、
０．５μｍ未満の場合、密着強度の向上は見られず、３
０μｍを越えると逆に密着強度の低下が見られた。ま
た、凸部の最大侵入深さが０．２μｍ未満の場合、密着
強度はほぼ変わらない。

【００１１】そして、基材そのものを粗面とした場合に
比べると、中間層を全面に被覆した場合、表面状態が均
一となるため、核発生が均一に起こり、均質な膜が得ら
れることも判った。

【００１２】また、ここで述べる中間層は、窒化ホウ素
が被覆される全表面に対して少なくとも１０％の面積以
上被覆されれば、密着強度の向上が見られることも判っ
た。つまり、面積の９０％は基材むき出しでも効果があ
り、前記の手段による場合（図１０、図１１）に対応
する。

【００１３】さらに、中間層最外表面が、アスペクト比
１．５以上の柱状結晶を含む物質である場合や、針状結
晶を含む物質である場合、さらに密着強度が高くなるこ
とも判った。

【００１４】中間層を構成する材料としては、、窒化珪
素、窒化珪素を含む物質、サイアロン、サイアロンを含
む物資、炭化珪素、炭化珪素を含む物質、酸化アルミニ
ウム、酸化アルミニウムを含む物質、IVａ族、Ｖａ族、
VIａ族、VII ａ族の中から選ばれる少なくとも１種以上
の金属、これらの合金、これらの炭化物、窒化物および
／または炭窒化物、例えばチタン、チタンの炭化物もし
くは炭窒化物、チタンと他の１種もしくは２種以上の金
属の炭化物または炭窒化物およびこれらを含む物質、タ
ングステン、タングステンの炭化物もしくは炭窒化物、
タングステンと他の１種もしくは２種以上の金属の炭化
物または炭窒化物およびこれらを含む物質等、からなる
群から選ばれる。そしてこれらから構成された中間層最
外表面は、巨視的粗面または微視的な凹凸が存在する粗
面が望ましい。ここでサイアロン（Ｓｉａｌｏｎ）は、
窒化珪素結晶のＳｉおよびＮの一部がそれぞれＡｌとＯ
で置換されたものであり、α−サイアロン、β−サイア
ロンがある。

【００１５】中間層は１層であっても２層以上の多層構
造であってもよい。中間層が多層構造の場合、基材と接
する層として基材との密着強度が高い材料を選択し、ま
た窒化ホウ素被覆層と接する層つまり最外表面を構成す
る層としては窒化ホウ素との密着強度の高い材料を選択
することが好ましい。中間層が１層でも多層であって
も、中間層全体の平均層厚に関しては、０．２μｍ未満
で、被覆面積が１０％未満の場合、中間層による密着強
度の向上が認められず、また３００μｍを越える中間層
を形成した場合、逆に密着強度が低くなるため、平均層
厚は０．２μｍ〜３００μｍが望ましい。本発明の中間
層は、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、スパッタリング法など、公
知のどのような方法で形成してよく、いずれも本発明の
効果を奏する。

【００１６】基材は、超硬合金、サーメット、Ａｌ₂Ｏ
₃、窒化珪素、炭化珪素など各種セラミックを始めとす
る硬質材料であれば何でも可能である。この中で、特
に、窒化珪素、炭化珪素、炭化チタン、窒化チタン、炭
窒化チタンのようなチタンの化合物および／またはチタ
ンの化合物を含む物質、タングステンの炭化物および／
またはタングステン合金の炭化物および／またはこれら
を含む物質による凹凸が存在する場合、高い密着強度を
示すことも判った。

【００１７】なお、窒化ホウ素被覆層の平均層厚は、
０．１μｍ未満では被覆層による耐磨耗性など諸性能の
向上が認められず、また３００μｍを越える被覆層を形
成した場合でも、もはや大きな性能の向上が認められな
いため、平均層厚０．１μｍ〜３００μｍが望ましい。

【００１８】また、窒化ホウ素被覆層として上記では窒
化ホウ素一般について説明したが、これはすべてＣＢＮ
でなくとも実用上問題はない。少なくとも１容量％以上
のＣＢＮを含み、その他の部分が他結晶型の窒化ホウ素
あるいはホウ素、炭素、酸素、鉄またはコバルトなどの
他元素であっても被覆層の存在による耐摩耗性の向上が
認められる。さらにまた、六方晶窒化ホウ素などの他の
結晶型をした窒化ホウ素を被覆した後、なんらかの熱処
理を行い、これらの被覆層の結晶構造などに変化を起こ
した場合でも、本発明は密着強度向上の効果が認められ
る。また、これらの単層または多層以上で構成されてい
るものでも同様の効果が認められる。次に本発明を実施
例により具体的に説明する。

【００１９】

【実施例】実施例１母材として、Ｋ１０超硬合金（具体
的にはＷＣ−１．５ｗｔ％ＮｂＣ−５％Ｃｏ）および窒
化珪素基のセラミック（具体的にはＳｉ₃Ｎ₄−４ｗｔ
％Ａｌ₂Ｏ ₃−４ｗｔ％ＺｒＯ₂−３ｗｔ％Ｙ₂Ｏ₃）
で形状がＳＰＧ４２２のスローアウェイチップを作製し
た。本チップ表面に、公知の気相合成法を用いて、（１）Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ被覆層を、３μｍの平均層厚
にて形成（超硬母材）（２）Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ被覆層を、３．５μｍの平均
層厚にて形成（セラミック母材）（３）ＴｉＮ被覆層を、２．５μｍの平均層厚にて形成
（超硬母材）（４）ＴｉＮ被覆層を、４．０μｍの平均層厚にて形成
（セラミック母材）（５）ＳｉＣ被覆層を、３．５μｍの平均層厚にて形成
（超硬母材）（６）Ｓｉ₃Ｎ₄被覆層を、３．０μｍの平均層厚にて
形成（超硬母材）（７）ＳｉＣ被覆層を、３０μｍの平均層厚にて形成
（超硬母材）（８）ＳｉＣ被覆層を、１００μｍの平均層厚にて形成
（超硬母材）（９）Ｓｉ₃Ｎ₄被覆層を、１５μｍの平均層厚にて形
成（超硬母材）（10）Ｓｉ₃Ｎ₄被覆層を、８０μｍの平均層厚にて形
成（超硬母材）した。チップ最外表面には、（１）、（２）には、短径１．０
μｍ、長径１０μｍのα−Ａｌ₂Ｏ₃を析出させた。（３）、（４）には、短径２．０μｍ、長径５．０μｍ
の針状窒化珪素を析出させた。（５）には、短径１．５μｍ、長径９．０μｍのＳｉＣ
ウイスカーを析出させた。（６）には、短径２．０μｍ、長径６．０μｍのＳｉ₃
Ｎ₄柱状晶を析出させた。（７）、（８）には、短径１．５μｍ、長径１０μｍの
ウイスカーを最外表面に形成し、（９）、（10）には、
短径１．５μｍ、長径５μｍのＳｉＮ₄柱状晶を最外表
面に析出させた。それぞれの表面面粗度は、Ｒmaxにて
３〜５μｍであった。このようにして作製したチップ
を、公知のＲＦプラズマＣＶＤ法セチイテ、基板温度を
５００℃とし、ジボランガス：Ｎ₂ガス＝１：２の比に
て０．０５Ｔｏｒｒまで導入し、切削チップの切れ刃近
傍で３．０μｍの平均層厚を持つ本発明の窒化ホウ素被
覆切削チップ（１）〜（10）を作製した。また、比較の
ため、同一形状、同一組成で、中間層を被覆しなかった
チップ（比較チップ１：超硬合金母材）と、この中間層
なしのチップにも同じ条件で窒化ホウ素被覆層を設けた
比較チップ２（超硬合金母材）も準備した。なお、本試
験において、基材の表面に析出した被覆層は、赤外線吸
収分析、オージェ分析、透過電子線回折法によって、Ｃ
ＢＮを１容量％以上含む窒化ホウ素被覆層であることを
確認した。

【００２０】これらの切削チップを用いて、被削材：Ｈ２３０を有するＦＣ３０の丸棒切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．切込み：１．５ｍｍ切削油：エマルジョンタイプの条件にて湿式連続切削を行い、使用寿命とされる切れ
刃の逃げ面摩耗量が０．１ｍｍに至るまでの切削時間を
調べたところ、本発明切削チップが１８〜２２分であっ
たのに対して、比較チップ１は２分、比較チッフ２は
３．５分であり、窒化ホウ素被覆層が大きく剥離してい
るのが観察できた。

【００２１】切削試験後のチップを切断、ラッピング
後、中間層最外表面−ダイヤモンド被覆層界面を光学顕
微鏡にて観察したところ、本発明切削チップ（１）、
（２）においてはα−Ａｌ₂Ｏ₃が、（３）、（４）に
おいては針状ＴｉＮが、（５）、（７）、（８）におい
てはＳｉＣウイスカーが、（６）、（９）、（10）にお
いては窒化珪素柱状晶が、窒化ホウ素被覆層に最大２μ
ｍ〜４μｍの深さにて侵入しており、中間層最外表面−
窒化ホウ素被覆層界面において５０μｍ基準長さにおけ
る微視的面粗度は、Ｒmax にて３μｍ〜４μｍであっ
た。また、比較チップ１、２においては、基材への窒化
ホウ素被覆層中への侵入は観察されなかった。

【００２２】実施例２母材として、Ｋ１０超硬合金（具体的にはＷＣ−５％Ｃ
ｏ）および窒素含有サーメット（具体的には３８ｗｔ％
ＴｉＣ−１２ｗｔ％ＴｉＮ−１０ｗｔ％ＴａＮ−１０ｗ
ｔ％Ｍｏ₂Ｃ−１５ｗｔ％ＷＣ−５ｗｔ％Ｎｉ−１０ｗ
ｔ％Ｃｏ）で形状がＳＰＧ４２２のスローアウェイチッ
プを作製した。本チップ表面に、公知のイオンプレーテ
ィング法を用いて、（１）粒径０．５μｍのＷ切れ刃近傍における被覆面
積３０％（超硬母材）（２）粒径１μｍのＷ切れ刃近傍における被覆面
積６０％（超硬母材）（３）粒径１．２μｍのＷ切れ刃近傍における被覆面
積１００％（超硬母材）（４）粒径１μｍのＷ切れ刃近傍における被覆面積６
０％（サーメット母材）（５）粒径１μｍのＴｉ切れ刃近傍における被覆面
積６０％（超硬母材）（６）粒径１．５μｍのＴｉ切れ刃近傍における被覆
面積６０％（サーメット母材）（７）粒径２．０μｍのＭｏ切れ刃近傍における被覆
面積６０％（超硬母材）（８）粒径２．５μｍのＭｏ切れ刃近傍における被覆
面積１00％（超硬母材）をそれぞれ中間層として被覆し
た。これらのチップ表面面粗度は（３）を除くとＲmax にて
２μｍ〜２．５μｍとなった。（３）はＲmax にて０．
７μｍであった。また、比較のため、これらの中間層を
設けなかった比較チップ１（超硬合金）、２（サーメッ
ト）を準備した。比較チップも含めたこれらのチップ
に、公知の高周波スパッタリング法により、ターゲット
とては六方晶ＢＮターゲットを用い、基本加熱温度２０
０〜５００としー、雰囲気Ｎ₂／Ａｒ比が１／１０、雰
囲気圧力０．０１Ｔｏｒｒ、バイアス電圧１００Ｖ、反
応温度１０時間にて、層厚５μｍの窒化ホウ素被覆切削
チップ１〜６（以下本発明切削チップ１〜６と呼ぶ）、
比較チップ１、２を作製した。なお、本試験において基
材の表面に析出した被覆層は、赤外線吸収分析、オージ
ェ分析、透過電子線回折法によって、ＣＢＮを１容量％
以上含む窒化ホウ素被覆層あることを確認した。

【００２３】これらの切削チップを用いて、被削材：Ｈ２３０を有するＦＣ３０の丸棒切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．切込み：１．５ｍｍ切削油：エマルジョンタイプの条件にて湿式連続切削を行い、使用寿命とされる切れ
刃の逃げ面摩耗量が０．１ｍｍに至るまでの切削時間を
調べたところ、本発明切削チップで（３）を除いたもの
は２２〜２４分、比較チップ１は２分、比較チップ２は
３分であり、被覆層が大きく剥離しているのが観察でき
た。本発明チップ（３）は１８分で、窒化ホウ素被覆層
が若干剥離しているのが観察できた。

【００２４】切削試験後のチップを切断、ラッピング
後、基材−窒化ホウ素被覆層界面を光学顕微鏡にて観察
したところ、本発明切削チップにおいては、Ｗ粒または
Ｔｉ粒が窒化ホウ素被覆層に最大２．０μｍの深さにて
侵入しており、５０μｍの基準長さ内における表面面粗
度は、Ｒmax にて１．５μｍ〜２．５μｍであった。な
お（３）は微視的Ｒmax ０．４μｍであった。

【００２５】

【発明の効果】本発明窒化ホウ素被覆硬質材料において
は、いずれも従来の窒化ホウ素被覆硬質材料と比べる
と、良好な耐剥離性を持つことがわかる。本実施例は超
硬合金、窒化珪素基セラミック、窒素含有サーメットを
基材として、切削工具に適用した場合に付いて示した
が、炭化珪素、Ａｌ₂Ｏ₃を主体とした各種セラミック
など、各種硬質材料を基材とした場合も、良好な結果が
得られることは十分予想できる。また、ＴＡＢツールな
どの耐摩工具や機械部品に応用した場合も、良好な結果
が得られることは、十分予想できる。そのほか、エンド
ミル、ドリル、プリント基板穴あけ用ドリル、リーマー
にも応用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の中間層−窒化ホウ素被覆層界面の状態
を模式的に示す概念図である。

【図２】図１に示される状態を直線に擬似化した説明図
である。

【図３】本発明において、砥石等の傷つけ処理により粗
面とした例の説明図である。

【図４】本発明において、中間層表面に柱状晶および／
または針状晶を被覆して粗面とした例の説明図である。

【図５】本発明において、中間層表面をエッチングして
粗面とした例の説明図である。

【図６】本発明において、中間層最外表面にマスクを施
してからエッチングして粗面といた例の説明図である。

【図７】本発明において、レーザー等による物理的加工
により粗面とした例の説明図である。

【図８】本発明において、微粒の集合体を基材の全面に
被覆した例の説明図である。

【図９】本発明において、粗粒を基材の前面に被覆した
例の説明図である。

【図１０】本発明において、微粒の集合体を基材に部分
被覆した例の説明図である。

【図１１】本発明において、粗粒を基材に部分被覆した
例の説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C23C 14/00 - 14/58 C04B 41/87 - 41/89

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】硬質材料の表面に、窒化ホウ素被覆層を
形成してなる被覆硬質材料において、基材表面と窒化ホ
ウ素被覆層の間に１層以上の中間層が存在し、中間層最
外表面の面粗度がＲmax にて０．５μｍ以上であること
を特徴とする窒化ホウ素被覆硬質材料。
【請求項２】硬質材料の表面に、窒化ホウ素被覆層を
形成してなる被覆硬質材料において、基材表面と窒化ホ
ウ素被覆層の間に１層以上の中間層が存在し、中間層最
外表面−窒化ホウ素被覆層界面において、（１）微視的
凹凸が存在し、（２）基準長さを５０μｍとしたとき、
この基準長さ内の面粗度がＲmax にて０．５〜３０μｍ
であることを特徴とする窒化ホウ素被覆硬質材料。
【請求項３】中間層の被覆面積が、窒化ホウ素が被覆
される面積の１０％以上であることを特徴とする請求項
１または２記載の窒化ホウ素被覆硬質材料。
【請求項４】中間層最外表面が、窒素珪素、窒化珪素
を含む物質、サイアロン、サイアロンを含む物質および
またはこれらを含む物質からなる群れから選ばれるもの
で構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れかに
記載の窒化ホウ素被覆硬質材料。
【請求項５】中間層最外表面が、炭化珪素および／ま
たは炭化珪素を含む物質で構成されることを特徴とする
請求項１〜３の何れかに記載の窒化ホウ素被覆硬質材
料。
【請求項６】中間層最外表面が、酸化アルミニウムお
よび／または酸化アルミニウムを含む物質で構成される
ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の窒化ホ
ウ素被覆硬質材料。
【請求項７】中間層最外表面が、（１）IVａ族、Ｖａ
族、VIａ族、VII ａ族の中から選ばれる少なくとも１種
以上の金属および／またはこれらの合金、（２）これら
の炭化物、窒化物および／または炭窒化物からなる群か
ら選ばれる少なくとも１種の材料で構成されることを特
徴とする請求項１〜３の何れかに記載の窒化ホウ素被覆
硬質材料。
【請求項８】中間層最外表面が、（１）チタン、
（２）チタンの炭化物または炭窒化物、（３）チタンと
他の１種または２種以上の金属の炭化物または炭窒化物
および（４）これらを含む物質からなる群から選ばれる
少なくとも１種の材料で構成されることを特徴とする請
求項７記載の窒化ホウ素被覆硬質材料。
【請求項９】中間層最外表面が、（１）タングステ
ン、（２）タングステンの炭化物または炭窒化物、
（３）タングステンと他の１種または２種以上の金属の
炭化物または炭窒化物および（４）これらを含む物質か
らなる群から選ばれる少なくとも１種の材料で構成され
ることを特徴とする請求項７記載の窒化ホウ素被覆硬質
材料。
【請求項１０】中間層の最外表面に、アスペクト比が
１．５以上の柱状形状の物質が存在することを特徴とす
る請求項１〜９の何れかに記載の窒化ホウ素被覆硬質材
料。
【請求項１１】中間層の最外表面に、針状形状である
物質が存在することを特徴とする請求項１〜９の何れか
に記載の窒化ホウ素被覆硬質材料。
【請求項１２】硬質材料が、（１）超硬合金、（２）
サーメット、（３）Ａｌ₂Ｏ₃、窒化珪素、炭化珪素な
どの各種セラミック、または（４）これらの複合材料で
あることを特徴とする請求項１〜１１の何れかに記載の
窒化ホウ素被覆硬質材料。
【請求項１３】中間層全体の平均層厚が、０．２μｍ
〜３００μｍであることを特徴とする請求項１〜１２の
何れかに記載の窒化ホウ素被覆硬質材料。