JPH06108258A - 高強度被覆焼結合金 - Google Patents
高強度被覆焼結合金Info
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- JPH06108258A JPH06108258A JP28391092A JP28391092A JPH06108258A JP H06108258 A JPH06108258 A JP H06108258A JP 28391092 A JP28391092 A JP 28391092A JP 28391092 A JP28391092 A JP 28391092A JP H06108258 A JPH06108258 A JP H06108258A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐衝撃性及び耐欠損性を向上させたＣＶＤ法
による被覆焼結合金を提供する。 【構成】 Ｎｉ，Ｃｏ又はＮｉ−Ｃｏ合金を主成分とす
る結合相２〜１２重量％と、残り周期律表の４ａ，５
ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物及びこれらの相互固溶
体の中の少なくとも１種の硬質相からなる焼結合金の基
体表面に化学蒸着法により被膜を被覆してなる被覆焼結
合金であって、該基体の表面部に存在する該硬質相に３
０〜８０ｋｇ／ｍｍ2 の圧縮応力が付与されており、該
被膜に２０ｋｇ／ｍｍ2 以下の圧縮応力又は応力が付与
されてない高強度被覆焼結合金。 【効果】 応力処理をしてない従来の被覆焼結合金に比
べて、耐衝撃性，耐欠損性において約５．９〜７．６倍
も向上し、応力処理した従来の被覆焼結合金に比べて、
バラツキが少なく、品質管理も容易で、しかも耐衝撃
性，耐欠損性において約１２％〜１６．８倍も向上する
という顕著な効果がある。
による被覆焼結合金を提供する。 【構成】 Ｎｉ，Ｃｏ又はＮｉ−Ｃｏ合金を主成分とす
る結合相２〜１２重量％と、残り周期律表の４ａ，５
ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化物及びこれらの相互固溶
体の中の少なくとも１種の硬質相からなる焼結合金の基
体表面に化学蒸着法により被膜を被覆してなる被覆焼結
合金であって、該基体の表面部に存在する該硬質相に３
０〜８０ｋｇ／ｍｍ2 の圧縮応力が付与されており、該
被膜に２０ｋｇ／ｍｍ2 以下の圧縮応力又は応力が付与
されてない高強度被覆焼結合金。 【効果】 応力処理をしてない従来の被覆焼結合金に比
べて、耐衝撃性，耐欠損性において約５．９〜７．６倍
も向上し、応力処理した従来の被覆焼結合金に比べて、
バラツキが少なく、品質管理も容易で、しかも耐衝撃
性，耐欠損性において約１２％〜１６．８倍も向上する
という顕著な効果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、耐衝撃性，耐欠損性に
優れる高強度被覆焼結合金に関し、特に切削工具又は耐
摩耗工具に代表される工具用として最適な高強度被覆焼
結合金に関するものである。
優れる高強度被覆焼結合金に関し、特に切削工具又は耐
摩耗工具に代表される工具用として最適な高強度被覆焼
結合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金及びサーメットに代表される焼
結合金の基体の表面に、高硬質な被膜を被覆してなる被
覆焼結合金は、大別すると、化学蒸着法（ＣＶＤ法）に
よる被覆焼結合金と物理蒸着法（ＰＶＤ法）による被覆
焼結合金がある。これらの被覆焼結合金は、製造条件に
基づく残留応力、又は被膜の材質と基体の材質による熱
膨張係数の差に基づく残留応力が被膜及び基体の表面部
に残在している。
結合金の基体の表面に、高硬質な被膜を被覆してなる被
覆焼結合金は、大別すると、化学蒸着法（ＣＶＤ法）に
よる被覆焼結合金と物理蒸着法（ＰＶＤ法）による被覆
焼結合金がある。これらの被覆焼結合金は、製造条件に
基づく残留応力、又は被膜の材質と基体の材質による熱
膨張係数の差に基づく残留応力が被膜及び基体の表面部
に残在している。
【０００３】被覆焼結合金に内在する残留応力と被覆焼
結合金の諸特性との関係について検討されている代表的
なものとしては、山本らの日本金属学会誌５０（３）
（１９８６）３２０、及び特開昭６４−３１９７２号公
報がある。
結合金の諸特性との関係について検討されている代表的
なものとしては、山本らの日本金属学会誌５０（３）
（１９８６）３２０、及び特開昭６４−３１９７２号公
報がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】山本らの日本金属学会
誌５０（３）（１９８６）３２０によると、ＣＶＤ法に
よる被覆焼結合金は、基体の表面部に存在する硬質相で
ある炭化タングステン及び被膜である窒化チタンの両方
に引張応力が作用していると記載されている。そして、
山本らの同文献には、ＣＶＤ法による被覆焼結合金は、
ＰＶＤ法による被覆焼結合金又は被膜の被覆されてない
焼結合金に比べて、抗折強度及び破壊靭性値が極端に低
下するという問題が記載されている。
誌５０（３）（１９８６）３２０によると、ＣＶＤ法に
よる被覆焼結合金は、基体の表面部に存在する硬質相で
ある炭化タングステン及び被膜である窒化チタンの両方
に引張応力が作用していると記載されている。そして、
山本らの同文献には、ＣＶＤ法による被覆焼結合金は、
ＰＶＤ法による被覆焼結合金又は被膜の被覆されてない
焼結合金に比べて、抗折強度及び破壊靭性値が極端に低
下するという問題が記載されている。
【０００５】また、特開昭６４−３１９７２号公報に
は、ＣＶＤ法による被覆焼結合金の基体表面部に存在す
る硬質相及び／又は被膜に、５０ｋｇ／ｍｍ2以上の圧
縮応力を付与した被覆焼結合金が記載されている。同公
報の被覆焼結合金は、従来のＣＶＤ法による被覆焼結合
金の被膜表面からショットピーニング法又はサンドブラ
スト法等により衝撃力を付加して、基体表面部の硬質相
及び／又は被膜に存在する引張応力を圧縮応力とし、被
覆焼結合金の強度を顕著に高めたという優れた合金であ
るが、基体の結合相量，被膜の厚さ，被膜の膜質及び多
重層被膜によっては、逆に強度低下になるという問題が
ある。
は、ＣＶＤ法による被覆焼結合金の基体表面部に存在す
る硬質相及び／又は被膜に、５０ｋｇ／ｍｍ2以上の圧
縮応力を付与した被覆焼結合金が記載されている。同公
報の被覆焼結合金は、従来のＣＶＤ法による被覆焼結合
金の被膜表面からショットピーニング法又はサンドブラ
スト法等により衝撃力を付加して、基体表面部の硬質相
及び／又は被膜に存在する引張応力を圧縮応力とし、被
覆焼結合金の強度を顕著に高めたという優れた合金であ
るが、基体の結合相量，被膜の厚さ，被膜の膜質及び多
重層被膜によっては、逆に強度低下になるという問題が
ある。
【０００６】本発明は、上述のような従来の問題点を解
決したもので、具体的には、基体表面部の硬質相と被膜
との両方にバランスよく応力を付与し、耐衝撃性及び耐
欠損性を最高に維持できるようにした被覆焼結合金の提
供を目的とするものである。
決したもので、具体的には、基体表面部の硬質相と被膜
との両方にバランスよく応力を付与し、耐衝撃性及び耐
欠損性を最高に維持できるようにした被覆焼結合金の提
供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、被覆焼結
合金の基体表面部の硬質相と被膜とに内在する応力の制
御と、それぞれに付与する応力と切削工具としての性能
との関係について検討していた所、基体表面部の硬質相
と被膜とに付与される最適残留応力は、基体の結合相量
及び被膜の構成により異なり、基体表面部の硬質相には
圧縮応力を、被膜には圧縮応力又は応力がない状態にす
ると耐衝撃性及び耐欠損性が顕著に優れるという知見を
得て、本発明を完成するに至ったものである。
合金の基体表面部の硬質相と被膜とに内在する応力の制
御と、それぞれに付与する応力と切削工具としての性能
との関係について検討していた所、基体表面部の硬質相
と被膜とに付与される最適残留応力は、基体の結合相量
及び被膜の構成により異なり、基体表面部の硬質相には
圧縮応力を、被膜には圧縮応力又は応力がない状態にす
ると耐衝撃性及び耐欠損性が顕著に優れるという知見を
得て、本発明を完成するに至ったものである。
【０００８】すなわち、本発明の高強度被覆焼結合金
は、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化
物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の硬質
相と、Ｎｉ，Ｃｏ又はＮｉ−Ｃｏ合金を主成分とする結
合相からなる焼結合金の基体の表面に化学蒸着法により
被膜を被覆してなる被覆焼結合金であって、該結合相は
２〜１２重量％からなり、該基体の表面部に存在する該
硬質相は３０〜８０ｋｇ／ｍｍ2の圧縮応力が付与され
ており、該被膜は２０ｋｇ／ｍｍ2以下の圧縮応力が付
与されているか、もしくは応力が付与されてない合金で
ある。
は、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物，窒化
物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも１種の硬質
相と、Ｎｉ，Ｃｏ又はＮｉ−Ｃｏ合金を主成分とする結
合相からなる焼結合金の基体の表面に化学蒸着法により
被膜を被覆してなる被覆焼結合金であって、該結合相は
２〜１２重量％からなり、該基体の表面部に存在する該
硬質相は３０〜８０ｋｇ／ｍｍ2の圧縮応力が付与され
ており、該被膜は２０ｋｇ／ｍｍ2以下の圧縮応力が付
与されているか、もしくは応力が付与されてない合金で
ある。
【０００９】本発明の被覆焼結合金における基体は、従
来から公知公用されている超硬合金又はサーメットでな
り、具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，ＷＣ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｍｏ2Ｃ，Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，Ｔｉ
（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）
Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ）
（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）の中の１種
以上の硬質相と、Ｎｉ，Ｃｏ又はＮｉ−Ｃｏ合金、もし
くはこれらに硬質相の元素やＦｅが数％以下固溶してな
る結合相とからなるものである。これらの内、ＷＣをベ
ースとする硬質相でなる超硬合金、又はＴｉＣやＴｉ
（Ｃ，Ｎ）をベースとする硬質相でなるサーメットから
なる基体の場合は、その効果が顕著になることから特に
好ましい。
来から公知公用されている超硬合金又はサーメットでな
り、具体的には、例えばＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｖ
Ｃ，ＮｂＣ，ＴａＣ，ＷＣ，Ｃｒ3Ｃ2，Ｍｏ2Ｃ，Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，ＶＮ，ＮｂＮ，ＴａＮ，Ｔｉ
（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｔａ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）
Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ）Ｃ，（Ｔｉ，Ｔａ）
（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）の中の１種
以上の硬質相と、Ｎｉ，Ｃｏ又はＮｉ−Ｃｏ合金、もし
くはこれらに硬質相の元素やＦｅが数％以下固溶してな
る結合相とからなるものである。これらの内、ＷＣをベ
ースとする硬質相でなる超硬合金、又はＴｉＣやＴｉ
（Ｃ，Ｎ）をベースとする硬質相でなるサーメットから
なる基体の場合は、その効果が顕著になることから特に
好ましい。
【００１０】基体を構成する結合相は、基体全体の２重
量％未満になると、硬質相と被膜とに残存する応力を制
御してもその効果が弱く、逆に基体全体の１２重量％を
超えて多くなると、本発明を構成する残留応力の範囲で
は、その効果が弱くなるために、基体の結合相量を２〜
１２重量％と定めた。結合相は、Ｃｏ又はＣｏを含んだ
合金からなる基体で構成される従来の被覆焼結合金の場
合は、ほぼ１００％が面心立方晶構造の結晶構造である
が、被膜の表面から最適な方法で衝撃力を付加すること
により、基体表面部の結合相の結晶構造が六方晶構造に
変態する。本発明の被覆焼結合金における結合相は、で
きるだけ六方晶構造に変態した状態が好ましく、特に、
Ｘ線回折法において求める基体表面部に存在する結合相
が面心立方晶構造の結合相（Ｆ．Ｃ．Ｃ．）に対する六
方晶構造の結合相（ｈ．Ｃ．Ｐ）の積分強度比で０．２
以上（ｈ．Ｃ．Ｐ／Ｆ．Ｃ．Ｃ．≧０．２）でなると、
耐欠損性に一層優れた効果を発揮するので好ましい。
量％未満になると、硬質相と被膜とに残存する応力を制
御してもその効果が弱く、逆に基体全体の１２重量％を
超えて多くなると、本発明を構成する残留応力の範囲で
は、その効果が弱くなるために、基体の結合相量を２〜
１２重量％と定めた。結合相は、Ｃｏ又はＣｏを含んだ
合金からなる基体で構成される従来の被覆焼結合金の場
合は、ほぼ１００％が面心立方晶構造の結晶構造である
が、被膜の表面から最適な方法で衝撃力を付加すること
により、基体表面部の結合相の結晶構造が六方晶構造に
変態する。本発明の被覆焼結合金における結合相は、で
きるだけ六方晶構造に変態した状態が好ましく、特に、
Ｘ線回折法において求める基体表面部に存在する結合相
が面心立方晶構造の結合相（Ｆ．Ｃ．Ｃ．）に対する六
方晶構造の結合相（ｈ．Ｃ．Ｐ）の積分強度比で０．２
以上（ｈ．Ｃ．Ｐ／Ｆ．Ｃ．Ｃ．≧０．２）でなると、
耐欠損性に一層優れた効果を発揮するので好ましい。
【００１１】本発明の被覆焼結合金における基体の表面
部に存在する硬質相に付与される圧縮応力が３０ｋｇ／
ｍｍ2未満になると、被膜に付与される応力にも影響を
受けるが耐欠損性に対する効果が弱く、逆に８０ｋｇ／
ｍｍ2を超えて多くなると、バラツキが高く、かつ応力
の付与が困難になる。この基体の表面部に存在する硬質
相とは、基体の表面又は表面から基体の内部へ向って約
１０μｍの深さまでに存在する硬質相であって、別の表
現をすると結晶Ｘ線回折装置におけるＸ線が被膜表面か
ら基体内部へ透過検出し得る深さであり、実質的には、
使用Ｘ線ターゲット等の測定条件により深さが異なる。
部に存在する硬質相に付与される圧縮応力が３０ｋｇ／
ｍｍ2未満になると、被膜に付与される応力にも影響を
受けるが耐欠損性に対する効果が弱く、逆に８０ｋｇ／
ｍｍ2を超えて多くなると、バラツキが高く、かつ応力
の付与が困難になる。この基体の表面部に存在する硬質
相とは、基体の表面又は表面から基体の内部へ向って約
１０μｍの深さまでに存在する硬質相であって、別の表
現をすると結晶Ｘ線回折装置におけるＸ線が被膜表面か
ら基体内部へ透過検出し得る深さであり、実質的には、
使用Ｘ線ターゲット等の測定条件により深さが異なる。
【００１２】本発明の被覆焼結合金における被膜は、被
膜材質としては、特に制限を受けないが、基体の熱膨張
係数と被膜材質の熱膨張係数との差が大きい程、その効
果が高く、具体的には、例えば周期律表の４ａ，５ａ，
６ａ族金属の炭化物，窒化物，酸化物，ホウ化物，Ｓｉ
の炭化物，窒化物，Ａｌの酸化物，窒化物及びこれらの
相互固溶体、ダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボン，
立方晶窒化ホウ素を挙げることができる。この被膜の厚
さは、厚くしすぎると剥離しやすくなるために２０μｍ
以下、特に１０μｍ以下でなる場合はバラツキも小さ
く、性能的にも安定し、かつ優れた効果があるので好ま
しい。
膜材質としては、特に制限を受けないが、基体の熱膨張
係数と被膜材質の熱膨張係数との差が大きい程、その効
果が高く、具体的には、例えば周期律表の４ａ，５ａ，
６ａ族金属の炭化物，窒化物，酸化物，ホウ化物，Ｓｉ
の炭化物，窒化物，Ａｌの酸化物，窒化物及びこれらの
相互固溶体、ダイヤモンド，ダイヤモンド状カーボン，
立方晶窒化ホウ素を挙げることができる。この被膜の厚
さは、厚くしすぎると剥離しやすくなるために２０μｍ
以下、特に１０μｍ以下でなる場合はバラツキも小さ
く、性能的にも安定し、かつ優れた効果があるので好ま
しい。
【００１３】また、被膜材質がＴｉの炭化物，窒化物，
炭酸化物，窒酸化物，Ａｌの酸化物及びこれらの相互固
溶体の中の１種以上でなり、かつ２層以上の多重層で形
成されている場合には、被膜に付与された応力及び基体
の表面部に存在する硬質相に付与された応力による耐欠
損性への効果が顕著になることから、好ましい。
炭酸化物，窒酸化物，Ａｌの酸化物及びこれらの相互固
溶体の中の１種以上でなり、かつ２層以上の多重層で形
成されている場合には、被膜に付与された応力及び基体
の表面部に存在する硬質相に付与された応力による耐欠
損性への効果が顕著になることから、好ましい。
【００１４】本発明の被覆焼結合金は、基体の表面部の
硬質相に付与される圧縮応力と、被膜に付与される圧縮
応力又は圧縮や引張りの応力が付与されてない状態の被
膜からなり、この硬質相と被膜とのバランス関係が重要
であり、このとき被膜の総数が多くなればなるほど効果
が高く、特に３層以上の多重層、さらに５層以上の多重
層でなる場合には一層顕著な効果が発揮される。被膜の
全厚さが同一ならば被膜の総数が多いほど本発明におけ
る効果が顕著になり好ましい。
硬質相に付与される圧縮応力と、被膜に付与される圧縮
応力又は圧縮や引張りの応力が付与されてない状態の被
膜からなり、この硬質相と被膜とのバランス関係が重要
であり、このとき被膜の総数が多くなればなるほど効果
が高く、特に３層以上の多重層、さらに５層以上の多重
層でなる場合には一層顕著な効果が発揮される。被膜の
全厚さが同一ならば被膜の総数が多いほど本発明におけ
る効果が顕著になり好ましい。
【００１５】本発明の被覆焼結合金における被膜に付与
される圧縮応力が２０ｋｇ／ｍｍ2を超えて多くなる
と、被膜の剥離が激しく、実質的に安定に２０ｋｇ／ｍ
ｍ2を超えた圧縮応力を被膜に付与するのが困難とな
る。
される圧縮応力が２０ｋｇ／ｍｍ2を超えて多くなる
と、被膜の剥離が激しく、実質的に安定に２０ｋｇ／ｍ
ｍ2を超えた圧縮応力を被膜に付与するのが困難とな
る。
【００１６】本発明の被覆焼結合金は、従来のＣＶＤ法
による被覆焼結合金の表面から最適衝撃力を付加し、被
膜と基体表面部の硬質相に付与される応力を制御するこ
とにより作製することができる。具体的には、例えばシ
ョットピーニング法又はサンドブラスト法でもって、所
定の特性を有する物質を所定速度で被覆焼結合金の被膜
表面に飛翔衝突させることにより作製することができ
る。
による被覆焼結合金の表面から最適衝撃力を付加し、被
膜と基体表面部の硬質相に付与される応力を制御するこ
とにより作製することができる。具体的には、例えばシ
ョットピーニング法又はサンドブラスト法でもって、所
定の特性を有する物質を所定速度で被覆焼結合金の被膜
表面に飛翔衝突させることにより作製することができ
る。
【００１７】さらに、本発明の被覆焼結合金を作製する
方法について、詳細に説明すると、被膜表面から飛翔衝
突させる所定の特性を有する物質（飛翔物質）とは、密
度，ヤング率，ポアソン比及び直径を考慮した球状体の
物質であって、例えば直径０．３〜１ｍｍの鋼球又は直
径０．１〜１ｍｍの超硬合金を挙げることができる。ま
た、この飛翔物質を飛翔させるための所定速度は、例え
ば５〜１００ｍ／ｓを目安とすればよく、飛翔物質が鋼
球の場合は３０〜１００ｍ／ｓ、飛翔物質が超硬合金球
の場合は５〜６０ｍ／ｓ、さらに球状体の大きさが直径
０．１〜０．４ｍｍの場合は６０〜１００ｍ／ｓ、直径
０．４〜０．７ｍｍの場合は３０〜７０ｍ／ｓ、直径
０．７〜１．０ｍｍの場合は５〜４０ｍ／ｓからなるこ
とが好ましい。
方法について、詳細に説明すると、被膜表面から飛翔衝
突させる所定の特性を有する物質（飛翔物質）とは、密
度，ヤング率，ポアソン比及び直径を考慮した球状体の
物質であって、例えば直径０．３〜１ｍｍの鋼球又は直
径０．１〜１ｍｍの超硬合金を挙げることができる。ま
た、この飛翔物質を飛翔させるための所定速度は、例え
ば５〜１００ｍ／ｓを目安とすればよく、飛翔物質が鋼
球の場合は３０〜１００ｍ／ｓ、飛翔物質が超硬合金球
の場合は５〜６０ｍ／ｓ、さらに球状体の大きさが直径
０．１〜０．４ｍｍの場合は６０〜１００ｍ／ｓ、直径
０．４〜０．７ｍｍの場合は３０〜７０ｍ／ｓ、直径
０．７〜１．０ｍｍの場合は５〜４０ｍ／ｓからなるこ
とが好ましい。
【００１８】別の見方をすると、鋼球のように軟質な飛
翔物質でなる場合は、速度を速める方向とし、超硬合金
球のように硬質な飛翔物質の場合は、速度を遅くし、か
つできるだけ微細球のものが好ましい。
翔物質でなる場合は、速度を速める方向とし、超硬合金
球のように硬質な飛翔物質の場合は、速度を遅くし、か
つできるだけ微細球のものが好ましい。
【００１９】
【作用】本発明の被覆焼結合金は、基体の表面部に存在
する硬質相に付与された圧縮応力と、被膜に付与された
圧縮応力又は付与されてない被膜とのバランスでもって
合金全体の耐衝撃性，強度及び耐欠損性を高めており、
特に、前者の圧縮応力を付与された硬質相が被膜形成時
の工程中に被膜内に生じた微少クラック、もしくは応力
を付与するために被膜表面から付加した衝撃力によって
被膜内に生じた微少クラックの基体内部への進展を阻止
する作用をし、後者の被膜が実用時の新たな微少クラッ
クの発生を阻止する作用をし、新たな微少クラックが被
膜内に発生した場合にも、前者の硬質相が微少クラック
の基体内部への進展を阻止する２段防壁作用となってい
るものである。
する硬質相に付与された圧縮応力と、被膜に付与された
圧縮応力又は付与されてない被膜とのバランスでもって
合金全体の耐衝撃性，強度及び耐欠損性を高めており、
特に、前者の圧縮応力を付与された硬質相が被膜形成時
の工程中に被膜内に生じた微少クラック、もしくは応力
を付与するために被膜表面から付加した衝撃力によって
被膜内に生じた微少クラックの基体内部への進展を阻止
する作用をし、後者の被膜が実用時の新たな微少クラッ
クの発生を阻止する作用をし、新たな微少クラックが被
膜内に発生した場合にも、前者の硬質相が微少クラック
の基体内部への進展を阻止する２段防壁作用となってい
るものである。
【００２０】
【実施例１】表１に示した組成成分の超硬合金の基体を
用いて、従来から行われているＣＶＤ法により、基体表
面に被膜を被覆させた。被膜は、表１に示した膜厚及び
膜質からなるもので、基体表面に第１層，第２層，第３
層を順次被覆して被覆焼結合金を得た。
用いて、従来から行われているＣＶＤ法により、基体表
面に被膜を被覆させた。被膜は、表１に示した膜厚及び
膜質からなるもので、基体表面に第１層，第２層，第３
層を順次被覆して被覆焼結合金を得た。
【００２１】表１に示した構成でなる被覆焼結合金の被
膜表面に、表２に示した鋼球の平均直径及び衝突速度か
らなるショットピーニング条件でもって衝撃力を付加し
て、本発明品１〜７及び比較品１〜５を得た。
膜表面に、表２に示した鋼球の平均直径及び衝突速度か
らなるショットピーニング条件でもって衝撃力を付加し
て、本発明品１〜７及び比較品１〜５を得た。
【００２２】こうして得た本発明品１〜７及び比較品１
〜５の被膜表面からＸ線を照射し、Ｘ線回折法による被
膜の残留応力、基体表面部に存在する硬質相であるＷＣ
の残留応力、及び基体表面部に存在する結合相の結晶構
造を調べて、表２に併記した。
〜５の被膜表面からＸ線を照射し、Ｘ線回折法による被
膜の残留応力、基体表面部に存在する硬質相であるＷＣ
の残留応力、及び基体表面部に存在する結合相の結晶構
造を調べて、表２に併記した。
【００２３】残留応力の測定は、結晶Ｘ線回折装置を用
いて、Ｃｕ管球，Ｎｉフィルター，４０ｋｖ電圧，３０
ｍＡ電流の条件により発生させたＸ線で行い、硬質相で
あるＷＣは（３０１）面の結晶面における応力を測定
し、被膜は第１層の（２２４）面の結晶面における応力
を測定して求めたものである。
いて、Ｃｕ管球，Ｎｉフィルター，４０ｋｖ電圧，３０
ｍＡ電流の条件により発生させたＸ線で行い、硬質相で
あるＷＣは（３０１）面の結晶面における応力を測定
し、被膜は第１層の（２２４）面の結晶面における応力
を測定して求めたものである。
【００２４】基体表面の結合相の結晶構造の測定は、ロ
ーターフレックスタイプのＣｕ管球でモノクロメーター
を使用し、６０ｋｖ電圧，３００ｍＡ電流の条件により
発生させたＸ線で行い、Ｆ．Ｃ．ＣについてはＣｏ（１
００）面、ｈ．Ｃ．ＰについてはＣｏ（１００）面の各
ピークのバックグランドを除いた積分強度比を算出して
求めたものである。
ーターフレックスタイプのＣｕ管球でモノクロメーター
を使用し、６０ｋｖ電圧，３００ｍＡ電流の条件により
発生させたＸ線で行い、Ｆ．Ｃ．ＣについてはＣｏ（１
００）面、ｈ．Ｃ．ＰについてはＣｏ（１００）面の各
ピークのバックグランドを除いた積分強度比を算出して
求めたものである。
【００２５】次に、本発明品１〜７及び比較品１〜５を
用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ（４本溝入り）、切削速度：
１５０ｍ／ｍｉｎ、送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、切込
み：１．５ｍｍによる乾式切削試験を行い、欠損又はチ
ッピングが発生して寿命になるまでの溝により生じる衝
撃回数を求めて表２に併記した。
用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ（４本溝入り）、切削速度：
１５０ｍ／ｍｉｎ、送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、切込
み：１．５ｍｍによる乾式切削試験を行い、欠損又はチ
ッピングが発生して寿命になるまでの溝により生じる衝
撃回数を求めて表２に併記した。
【００２６】
【表１】
【００２７】
【表２】
【００２８】
【実施例２】４Ｎｉ−１６Ｃｏ−１０Ｍｏ2Ｃ−１４Ｔ
ａＣ−５６ＴｉＣ（重量％）組成の焼結合金の基体を用
いて、基体表面に従来のＣＶＤ法により膜厚及び膜質が
２μｍＴｉＣ−２μｍＡｌ2Ｏ3−０．５μｍＴｉ（Ｃ，
Ｎ）−２．５μｍＡｌ2Ｏ3−０．５μｍＴｉＮの被膜を
順次被覆した被覆焼結合金を作製した。
ａＣ−５６ＴｉＣ（重量％）組成の焼結合金の基体を用
いて、基体表面に従来のＣＶＤ法により膜厚及び膜質が
２μｍＴｉＣ−２μｍＡｌ2Ｏ3−０．５μｍＴｉ（Ｃ，
Ｎ）−２．５μｍＡｌ2Ｏ3−０．５μｍＴｉＮの被膜を
順次被覆した被覆焼結合金を作製した。
【００２９】この被覆焼結合金の被膜表面にショットピ
ーニング法でもって平均直径０．４ｍｍの鋼球を９０ｍ
／ｓの速度で衝突させて本発明品８を得た。本発明品８
の内、鋼球の平均直径のみ０．５ｍｍとした以外は本発
明品８と同様に処理して、本発明品９を得た。
ーニング法でもって平均直径０．４ｍｍの鋼球を９０ｍ
／ｓの速度で衝突させて本発明品８を得た。本発明品８
の内、鋼球の平均直径のみ０．５ｍｍとした以外は本発
明品８と同様に処理して、本発明品９を得た。
【００３０】次に、比較として、本発明品８の内、鋼球
の平均直径のみ０．１ｍｍとした以外は本発明品８と同
様に処理して比較品６を得た。また、比較品６の内、鋼
球の平均直径のみ０．３ｍｍとした以外は比較品６と同
様に処理して、比較品７を得た。さらに、比較品６の
内、被膜の膜厚及び膜質を７．５μｍＴｉＮの１層と
し、ショットピーニング法における鋼球の平均直径を
０．４ｍｍとした以外は比較品６と同様にして比較品８
を得た。そして、ショットピーニング法による処理を施
さないで比較品６に用いた被覆焼結合金の状態を比較品
９とした。
の平均直径のみ０．１ｍｍとした以外は本発明品８と同
様に処理して比較品６を得た。また、比較品６の内、鋼
球の平均直径のみ０．３ｍｍとした以外は比較品６と同
様に処理して、比較品７を得た。さらに、比較品６の
内、被膜の膜厚及び膜質を７．５μｍＴｉＮの１層と
し、ショットピーニング法における鋼球の平均直径を
０．４ｍｍとした以外は比較品６と同様にして比較品８
を得た。そして、ショットピーニング法による処理を施
さないで比較品６に用いた被覆焼結合金の状態を比較品
９とした。
【００３１】こうして得た本発明品８，９及び比較品６
〜９を実施例１で調査した方法と同様にして、ＴｉＣを
主成分とする固溶体の硬質相は（２２４）面の応力を、
被膜はＴｉＣの（２２４）面の（比較品８はＴｉＮの
（２２４）面について）応力を測定し、結合相の結晶構
造の結果と共に表３に示した。
〜９を実施例１で調査した方法と同様にして、ＴｉＣを
主成分とする固溶体の硬質相は（２２４）面の応力を、
被膜はＴｉＣの（２２４）面の（比較品８はＴｉＮの
（２２４）面について）応力を測定し、結合相の結晶構
造の結果と共に表３に示した。
【００３２】次いで、本発明品８，９及び比較品６〜９
を用いて、被削材：Ｓ４５Ｃ（４本のＶ溝入り）、切削
速度：１５０ｍ／ｓ、送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、切込
み：１．５ｍｍによる乾式切削試験を行い、欠損又はチ
ッピングが発生して寿命になるまでのＶ溝により生じる
衝撃回数を求めて表３に併記した。
を用いて、被削材：Ｓ４５Ｃ（４本のＶ溝入り）、切削
速度：１５０ｍ／ｓ、送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、切込
み：１．５ｍｍによる乾式切削試験を行い、欠損又はチ
ッピングが発生して寿命になるまでのＶ溝により生じる
衝撃回数を求めて表３に併記した。
【００３３】
【表３】
【００３４】
【発明の効果】本発明の高硬度被覆焼結合金は、応力処
理をしてない従来の被覆焼結合金に比べて耐衝撃性，耐
欠損性において約５．９〜７．６倍も向上し、寿命もこ
れに伴って向上するという効果があり、応力処理をした
従来の被覆焼結合金又は本発明の範囲を外れた被覆焼結
合金に比べて、バラツキが少なく、品質管理も容易であ
り、耐衝撃性，耐欠損性において約１２％〜１６．８倍
も向上し、寿命もこれに伴って向上するという顕著な効
果がある。
理をしてない従来の被覆焼結合金に比べて耐衝撃性，耐
欠損性において約５．９〜７．６倍も向上し、寿命もこ
れに伴って向上するという効果があり、応力処理をした
従来の被覆焼結合金又は本発明の範囲を外れた被覆焼結
合金に比べて、バラツキが少なく、品質管理も容易であ
り、耐衝撃性，耐欠損性において約１２％〜１６．８倍
も向上し、寿命もこれに伴って向上するという顕著な効
果がある。
Claims (3)
- 【請求項１】 周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族金属の炭
化物，窒化物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも
１種の硬質相と、Ｎｉ，Ｃｏ又はＮｉ−Ｃｏ合金を主成
分とする結合相からなる焼結合金の基体の表面に化学蒸
着法により被膜を被覆してなる被覆焼結合金において、
該結合相は２〜１２重量％からなり、該基体の表面部に
存在する該硬質相は３０〜８０ｋｇ／ｍｍ2の圧縮応力
が付与されており、該被膜は２０ｋｇ／ｍｍ2以下の圧
縮応力が付与されているか、もしくは応力が付与されて
ないことを特徴とする高強度被覆焼結合金。 - 【請求項２】 上記基体の表面部に存在する上記結合相
は、Ｘ線回折法において求める面心立方晶構造の結合相
（Ｆ．Ｃ．Ｃ）に対する六方晶構造の結合相（ｈ．Ｃ．
Ｐ）の積分強度比が０．２以上（ｈ．Ｃ．Ｐ／Ｆ．Ｃ．
Ｃ≧０．２）からなることを特徴とする請求項１記載の
高強度被覆焼結合金。 - 【請求項３】 上記被膜は、Ｔｉの炭化物，窒化物，炭
酸化物，窒酸化物，Ａｌの酸化物及びこれらの相互固溶
体の中の１種の膜が２層以上の多重層として形成されて
いることを特徴とする高強度被覆焼結合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28391092A JPH06108258A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 高強度被覆焼結合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28391092A JPH06108258A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 高強度被覆焼結合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06108258A true JPH06108258A (ja) | 1994-04-19 |
Family
ID=17671776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28391092A Pending JPH06108258A (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 高強度被覆焼結合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06108258A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1167564A1 (de) * | 2000-06-23 | 2002-01-02 | Linde Gas Aktiengesellschaft | Schneide mit thermisch gespritzter Beschichtung und Verfahren zur Herstellung der Beschichtung |
| JP2010209398A (ja) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Mitsubishi Materials Corp | 耐折損性に優れた超硬合金製ドリル |
| JP2011189505A (ja) * | 2005-03-29 | 2011-09-29 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 刃先交換型切削チップおよびその製造方法 |
| WO2012026098A1 (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-01 | 住友金属工業株式会社 | 切削工具の製造方法 |
| WO2020067138A1 (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆ＴｉＮ基サーメット製切削工具 |
| WO2021157716A1 (ja) | 2020-02-05 | 2021-08-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具の製造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6431972A (en) * | 1987-07-28 | 1989-02-02 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | High-toughness coating material |
| JPH02254144A (ja) * | 1989-03-27 | 1990-10-12 | Nippon Steel Corp | 耐摩耗特性、耐欠損性に優れた被覆切削工具の製造方法 |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP28391092A patent/JPH06108258A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012045661A (ja) * | 2010-08-26 | 2012-03-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 切削工具の製造方法 |
| WO2020067138A1 (ja) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆ＴｉＮ基サーメット製切削工具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970128 |