JPH0130905B2 - - Google Patents
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- JPH0130905B2 JPH0130905B2 JP5395580A JP5395580A JPH0130905B2 JP H0130905 B2 JPH0130905 B2 JP H0130905B2 JP 5395580 A JP5395580 A JP 5395580A JP 5395580 A JP5395580 A JP 5395580A JP H0130905 B2 JPH0130905 B2 JP H0130905B2
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- nitrides
- nitriding
- cemented carbide
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Landscapes
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
Description
本発明は優れた切削性能をもつた超硬合金工具
を得るための表面窒化処理技術に関するものであ
る。 従来WC基超硬合金工具の耐摩耗性を高める目
的で、表面に窒化物層を設けるのに、イオン窒化
法があつたが、これは塩素系ガスTiCl4、TaCl5
等を用いるため、有害な塩素ガスが発生し、装置
を腐食するため、装置上の制限があり簡易な装置
で行うことができず、またガスのコストが高い難
があつた。また別にCVD法（化学蒸着法）によ
り、表面に窒化物の薄層を設ける方法もあつた
が、母材と窒化物薄層の間に脱炭層あるいは未接
着部が出来やすく、薄層の接着強度が弱くはがれ
易い問題があり、また装置が高く、蒸着速度が遅
いため、製造コストが高い難があつた。そこで特
開昭48−79737号「切削工具」では炭化チタン系
サーメツトを窒素雰囲気中で加熱処理し、表面に
窒化チタン層を生成させた工具が開示されている
が、母材が炭化チタン系サーメツトであるための
靭性が不満足であつた。 本発明はこれらの問題を解決し、強靭なWC基
超硬合金の表面に硬質でかつはがれ難い窒化物の
薄層を設けることを目的とするもので、その手段
は、周期律表の4a及び／又は5a族金属の窒化物
及び炭窒化物からなる群から選ばれた１種以上10
重量％以下と、残部が、少なくともTiCを含み上
記金属の炭化物（但し、WCは除く）の１種以上
と、WCと鉄族金属とからなるWC基超硬合金を
窒素雰囲気中で温度1000〜1300℃にて加熱窒化
し、表面に１〜10μｍのTiN層を形成することを
特徴とするWC基超硬合金の窒化処理法にある。
この窒化処理工程中表面近傍の硬質相形成のため
の4a又は5a族の金属は表面に移動し、雰囲気中
の窒素原子は内部に向つて拡散移動する。この結
果表面上には炭化物形成金属と、窒素雰囲気から
供給された窒素原子からなる窒化物薄層が生成さ
れる。この場合、窒化処理前のWC基超硬合金中
には、炭化物としてTiC以外のものを選択成分と
して含んでいるにもかかわらず、生成される窒化
物薄層は実質的にTiNのみからなつていた。こ
れは、固相拡散においては原子の質量も大きさも
4a族5a族中で最小のTiが優先的に移動するため、
TiN以外の金属窒化物は微量程度となり、同定
されなかつたものと考えられる。以上のように生
成された窒化物薄層は、内部より供給された金属
を使用するため、母材との接着強度は極めて強
く、CVD法等により生成された窒化物薄層のよ
うな剥離現象が生じない。 なお、母材の窒化物及び炭窒化物は、表面の窒
化物薄層（TiN）と母材との親和性を高め、窒
化物薄層の接着強度を更に高める。但し、この親
和性向上作用は母材中の窒化物等の含有量が多い
程に顕著になるわけではなく、窒化物換算で10重
量％を超えると低下するほか、母材自体の焼結不
十分に起因して母材の強度が劣化する。 また、上記の如く窒化物等を含有するWC基超
硬合金の表面にTiN層を形成する場合、優れた
切削性能を発揮するのに最も有効なTiN層の膜
厚範囲は１〜10μｍであり、1μｍに満たないと効
果に乏しく10μｍを超えると却つてチツピングが
発生しやすくなる。 ここで加熱温度を1000〜1300℃に限定した理由
は、1000℃以下では窒化物生成速度が遅く非能率
的でコスト高となり、1300℃以上では母材及び表
面の窒化物層の結晶粒粗大化や又はバインダーメ
タルが表面に晶出するために切削性能に悪影響を
及ぼすためである。特に母材として4a及び／又
は5a族金属の窒化物を含有するWC基超硬合金を
使用すれば、母材は窒素原子を予め含有している
ため、上記の炭化物形成金属との窒素の相互拡散
移動が促進され、表面の窒化物薄層と4a及び／
又は5a族金属の窒化物の化学的親和性が高いた
め、極めて強固な接着力を有する薄層を得ること
ができかつ窒化物形成速度が高い。また本発明の
窒化処理法は窒素雰囲気中で加熱窒化するだけな
ので、装置はイオン窒化法やCVD法の如き複雑
な装置は必要なく、簡易焼結炉で十分使用できる
他塩素ガス等の有害ガスの発生もない。 以下実施例により一そう具体的に説明するが本
発明は下記実施例に拘束されるものではない。 実施例 第１表の如き組成のWC基超硬合金を窒素中で
第１表に示す時間熱処理して表面に窒化物の薄層
を形成させた。切削テストは下記の条件で行つ
た。 被削材材質 FC20 被削材寸法 直径140mmφ 長さ200mm 切削速度 130ｍ／分 切り込み 1.0mm 送り 0.31mm／rev 工具形状 SNP432 （12.8mm×12.8mm×4.8mm） ノーズＲ 0.8mm
を得るための表面窒化処理技術に関するものであ
る。 従来WC基超硬合金工具の耐摩耗性を高める目
的で、表面に窒化物層を設けるのに、イオン窒化
法があつたが、これは塩素系ガスTiCl4、TaCl5
等を用いるため、有害な塩素ガスが発生し、装置
を腐食するため、装置上の制限があり簡易な装置
で行うことができず、またガスのコストが高い難
があつた。また別にCVD法（化学蒸着法）によ
り、表面に窒化物の薄層を設ける方法もあつた
が、母材と窒化物薄層の間に脱炭層あるいは未接
着部が出来やすく、薄層の接着強度が弱くはがれ
易い問題があり、また装置が高く、蒸着速度が遅
いため、製造コストが高い難があつた。そこで特
開昭48−79737号「切削工具」では炭化チタン系
サーメツトを窒素雰囲気中で加熱処理し、表面に
窒化チタン層を生成させた工具が開示されている
が、母材が炭化チタン系サーメツトであるための
靭性が不満足であつた。 本発明はこれらの問題を解決し、強靭なWC基
超硬合金の表面に硬質でかつはがれ難い窒化物の
薄層を設けることを目的とするもので、その手段
は、周期律表の4a及び／又は5a族金属の窒化物
及び炭窒化物からなる群から選ばれた１種以上10
重量％以下と、残部が、少なくともTiCを含み上
記金属の炭化物（但し、WCは除く）の１種以上
と、WCと鉄族金属とからなるWC基超硬合金を
窒素雰囲気中で温度1000〜1300℃にて加熱窒化
し、表面に１〜10μｍのTiN層を形成することを
特徴とするWC基超硬合金の窒化処理法にある。
この窒化処理工程中表面近傍の硬質相形成のため
の4a又は5a族の金属は表面に移動し、雰囲気中
の窒素原子は内部に向つて拡散移動する。この結
果表面上には炭化物形成金属と、窒素雰囲気から
供給された窒素原子からなる窒化物薄層が生成さ
れる。この場合、窒化処理前のWC基超硬合金中
には、炭化物としてTiC以外のものを選択成分と
して含んでいるにもかかわらず、生成される窒化
物薄層は実質的にTiNのみからなつていた。こ
れは、固相拡散においては原子の質量も大きさも
4a族5a族中で最小のTiが優先的に移動するため、
TiN以外の金属窒化物は微量程度となり、同定
されなかつたものと考えられる。以上のように生
成された窒化物薄層は、内部より供給された金属
を使用するため、母材との接着強度は極めて強
く、CVD法等により生成された窒化物薄層のよ
うな剥離現象が生じない。 なお、母材の窒化物及び炭窒化物は、表面の窒
化物薄層（TiN）と母材との親和性を高め、窒
化物薄層の接着強度を更に高める。但し、この親
和性向上作用は母材中の窒化物等の含有量が多い
程に顕著になるわけではなく、窒化物換算で10重
量％を超えると低下するほか、母材自体の焼結不
十分に起因して母材の強度が劣化する。 また、上記の如く窒化物等を含有するWC基超
硬合金の表面にTiN層を形成する場合、優れた
切削性能を発揮するのに最も有効なTiN層の膜
厚範囲は１〜10μｍであり、1μｍに満たないと効
果に乏しく10μｍを超えると却つてチツピングが
発生しやすくなる。 ここで加熱温度を1000〜1300℃に限定した理由
は、1000℃以下では窒化物生成速度が遅く非能率
的でコスト高となり、1300℃以上では母材及び表
面の窒化物層の結晶粒粗大化や又はバインダーメ
タルが表面に晶出するために切削性能に悪影響を
及ぼすためである。特に母材として4a及び／又
は5a族金属の窒化物を含有するWC基超硬合金を
使用すれば、母材は窒素原子を予め含有している
ため、上記の炭化物形成金属との窒素の相互拡散
移動が促進され、表面の窒化物薄層と4a及び／
又は5a族金属の窒化物の化学的親和性が高いた
め、極めて強固な接着力を有する薄層を得ること
ができかつ窒化物形成速度が高い。また本発明の
窒化処理法は窒素雰囲気中で加熱窒化するだけな
ので、装置はイオン窒化法やCVD法の如き複雑
な装置は必要なく、簡易焼結炉で十分使用できる
他塩素ガス等の有害ガスの発生もない。 以下実施例により一そう具体的に説明するが本
発明は下記実施例に拘束されるものではない。 実施例 第１表の如き組成のWC基超硬合金を窒素中で
第１表に示す時間熱処理して表面に窒化物の薄層
を形成させた。切削テストは下記の条件で行つ
た。 被削材材質 FC20 被削材寸法 直径140mmφ 長さ200mm 切削速度 130ｍ／分 切り込み 1.0mm 送り 0.31mm／rev 工具形状 SNP432 （12.8mm×12.8mm×4.8mm） ノーズＲ 0.8mm
【表】
【表】
第１表より、CVDによりTiN、TiCN、TiCの
薄層を設けたNo.12RはTiN、TiCN、TiC層の剥
離が見られ、窒化物の薄層を設けないNo.13Rは、
すくい面摩耗及び逃げ面摩耗が大きく、母材に窒
化物を含まないNo.1R〜No.4Rはすくい面摩耗が大
きかつた。また、No.14Rは母材中の窒化物量が過
剰のため、すくい面の一部がハクリし、No.15Rは
TiN層の厚みが1μｍに満たないので摩耗量が大
きく、No.16Rは逆にTiN層の厚みが10μｍを超え
ているので逃げ面の一部でチツピングを生じた。
これに対し、本発明によるNo.５〜No.11は、すくい
面摩耗も逃げ面摩耗も小さく良好な切削性能を示
した。
薄層を設けたNo.12RはTiN、TiCN、TiC層の剥
離が見られ、窒化物の薄層を設けないNo.13Rは、
すくい面摩耗及び逃げ面摩耗が大きく、母材に窒
化物を含まないNo.1R〜No.4Rはすくい面摩耗が大
きかつた。また、No.14Rは母材中の窒化物量が過
剰のため、すくい面の一部がハクリし、No.15Rは
TiN層の厚みが1μｍに満たないので摩耗量が大
きく、No.16Rは逆にTiN層の厚みが10μｍを超え
ているので逃げ面の一部でチツピングを生じた。
これに対し、本発明によるNo.５〜No.11は、すくい
面摩耗も逃げ面摩耗も小さく良好な切削性能を示
した。
Claims (1)
- １ 周期律表の4a及び／又は5a族金属の窒化物
及び炭窒化物からなる群から選ばれた１種以上を
窒化物換算で10重量％以下と、残部が、少なくと
もTiCを含み上記金属の炭化物（但しWCは除く）
の１種以上と、WCと、鉄族金属とからなるWC
基超硬合金を窒素雰囲気中で温度1000〜1300℃に
て加熱窒化し、表面に１〜10μｍのTiN層を形成
することを特徴とするWC基超硬合金の窒化処理
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5395580A JPS56150184A (en) | 1980-04-22 | 1980-04-22 | Nitriding treatment of wc base super hard alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5395580A JPS56150184A (en) | 1980-04-22 | 1980-04-22 | Nitriding treatment of wc base super hard alloy |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56150184A JPS56150184A (en) | 1981-11-20 |
| JPH0130905B2 true JPH0130905B2 (ja) | 1989-06-22 |
Family
ID=12957125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5395580A Granted JPS56150184A (en) | 1980-04-22 | 1980-04-22 | Nitriding treatment of wc base super hard alloy |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS56150184A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0621360B2 (ja) * | 1988-03-28 | 1994-03-23 | 東芝タンガロイ株式会社 | 耐剥離性にすぐれたダイヤモンド被覆燒結合金及びその製造方法 |
| JP6569376B2 (ja) * | 2015-08-13 | 2019-09-04 | 日本製鉄株式会社 | 超硬工具及びその製造方法 |
| CN111118441B (zh) * | 2020-01-07 | 2022-02-25 | 汇专科技集团股份有限公司 | 一种硬质合金表面氮化处理的方法 |
-
1980
- 1980-04-22 JP JP5395580A patent/JPS56150184A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56150184A (en) | 1981-11-20 |
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