JPH06262405A - 工具用被覆部品 - Google Patents
工具用被覆部品Info
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- JPH06262405A JPH06262405A JP4494193A JP4494193A JPH06262405A JP H06262405 A JPH06262405 A JP H06262405A JP 4494193 A JP4494193 A JP 4494193A JP 4494193 A JP4494193 A JP 4494193A JP H06262405 A JPH06262405 A JP H06262405A
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- tungsten carbide
- film
- base material
- coating
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 基材の表面に、立方晶炭化タングステン３０
容量％以上含有する膜厚０．５〜１００μm の被膜が存
在することを特徴とする切削工具用または研磨工具用被
覆部品。 【効果】 被膜の硬さと耐久性が優れた被覆部品が得ら
れ、切削工具および研磨工具として有用である。
容量％以上含有する膜厚０．５〜１００μm の被膜が存
在することを特徴とする切削工具用または研磨工具用被
覆部品。 【効果】 被膜の硬さと耐久性が優れた被覆部品が得ら
れ、切削工具および研磨工具として有用である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削工具用または研磨
工具用の立方晶炭化タングステン被覆部品に関し、さら
に詳しくは、基材の表面に、立方晶炭化タングステンを
含有する被膜を形成した、上記の工具用の被覆部品に関
する。
工具用の立方晶炭化タングステン被覆部品に関し、さら
に詳しくは、基材の表面に、立方晶炭化タングステンを
含有する被膜を形成した、上記の工具用の被覆部品に関
する。
【０００２】
【従来の技術】一般に炭化タングステンは、Ｗ−Ｃ二元
系平衡状態図によると、ＷＣまたはＷ2 Ｃで表される六
方晶炭化タングステンと、限られた領域で存在し、ＷＣ
1-x （式中、ｘは２，３８０±３０℃〜２，７４７±１
２℃において０．３〜０．４）で表される立方晶炭化タ
ングステンとがある。
系平衡状態図によると、ＷＣまたはＷ2 Ｃで表される六
方晶炭化タングステンと、限られた領域で存在し、ＷＣ
1-x （式中、ｘは２，３８０±３０℃〜２，７４７±１
２℃において０．３〜０．４）で表される立方晶炭化タ
ングステンとがある。
【０００３】前者の六方晶炭化タングステンは、粉末か
ら被膜に至る各種の形態のものがある。このうち、基材
を六方晶炭化タングステンで被覆した工具部品について
は数多くの提案があり、その代表的なものは、特公昭５
９−３９２４２号公報、特公昭５９−３９２４３号公報
および特公昭６１−４６５５０号公報である。
ら被膜に至る各種の形態のものがある。このうち、基材
を六方晶炭化タングステンで被覆した工具部品について
は数多くの提案があり、その代表的なものは、特公昭５
９−３９２４２号公報、特公昭５９−３９２４３号公報
および特公昭６１−４６５５０号公報である。
【０００４】これらのうち、特公昭６１−４６５５０号
公報は、タングステンおよび炭化タングステンの１種以
上からなる、層厚５〜１，０００μm の被覆層を形成し
た被覆工具部品を開示している。
公報は、タングステンおよび炭化タングステンの１種以
上からなる、層厚５〜１，０００μm の被覆層を形成し
た被覆工具部品を開示している。
【０００５】また、特公昭５９−３９２４２号公報は炭
化チタン層、特公昭５９−３９２４３号公報はニッケル
合金層を中間層として介在させた、同様にタングステン
および炭化タングステンの１種以上からなる、層厚５〜
１，０００μm の被覆層を形成した被覆工具部品を開示
している。
化チタン層、特公昭５９−３９２４３号公報はニッケル
合金層を中間層として介在させた、同様にタングステン
および炭化タングステンの１種以上からなる、層厚５〜
１，０００μm の被覆層を形成した被覆工具部品を開示
している。
【０００６】これらの被覆工具部品における炭化タング
ステンの被覆層は、ハロゲン化タングステンを用いて、
化学蒸着法により形成したものであり、六方晶炭化タン
グステンからなっている。このような被覆工具部品は、
大気中で数百度に昇温すると、六方晶炭化タングステン
の被覆層が、表面より容易に酸化して剥離するので、工
具としての耐熱性に限界がある。
ステンの被覆層は、ハロゲン化タングステンを用いて、
化学蒸着法により形成したものであり、六方晶炭化タン
グステンからなっている。このような被覆工具部品は、
大気中で数百度に昇温すると、六方晶炭化タングステン
の被覆層が、表面より容易に酸化して剥離するので、工
具としての耐熱性に限界がある。
【０００７】一方、特開平１−１１５８１０号公報は、
立方晶炭化タングステンの微粉末を作製する方法を開示
している。この方法は、酸化タングステン粉末またはタ
ングステンカルボニル粉末を水素と炭化水素の混合ガス
とともにプラズマ中に導入し、気相反応によって高純度
の立方晶炭化タングステン粉末を得る方法である。この
方法によって立方晶炭化タングステンの被膜を基材表面
に形成しようとしても、完全な被膜は形成されず、また
被膜が形成されても、冷却後、被膜と基材の間に残留応
力が生じ、被膜にクラックが入るので、実用的価値に乏
しい。
立方晶炭化タングステンの微粉末を作製する方法を開示
している。この方法は、酸化タングステン粉末またはタ
ングステンカルボニル粉末を水素と炭化水素の混合ガス
とともにプラズマ中に導入し、気相反応によって高純度
の立方晶炭化タングステン粉末を得る方法である。この
方法によって立方晶炭化タングステンの被膜を基材表面
に形成しようとしても、完全な被膜は形成されず、また
被膜が形成されても、冷却後、被膜と基材の間に残留応
力が生じ、被膜にクラックが入るので、実用的価値に乏
しい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような問題点を解決して、付着性および耐久性に優
れ、切削工具用または研磨工具用に適した表面硬さを有
する被膜を基材表面に形成した被覆部品を提供すること
である。
のような問題点を解決して、付着性および耐久性に優
れ、切削工具用または研磨工具用に適した表面硬さを有
する被膜を基材表面に形成した被覆部品を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、各種基材
の表面に立方晶炭化タングステンの被膜を形成する方法
について検討を重ねた結果、プラズマ発生手段、予熱手
段および循環冷却ジャケットのような冷却手段を備えた
気相反応装置中で基材を予熱し、プラズマ中で気相反応
により炭化タングステンを生成させるとともに急冷する
と、基材表面に、残留応力の少ない立方晶炭化タングス
テンを含む被膜を形成すること；また、このようにして
形成された、立方晶炭化タングステンを特定の含有量で
含む、特定の膜厚の被膜を有する複合体が、切削工具用
や研磨工具用の被覆部品として好適な性質を有すること
を見出して、本発明を完成するに至った。
の表面に立方晶炭化タングステンの被膜を形成する方法
について検討を重ねた結果、プラズマ発生手段、予熱手
段および循環冷却ジャケットのような冷却手段を備えた
気相反応装置中で基材を予熱し、プラズマ中で気相反応
により炭化タングステンを生成させるとともに急冷する
と、基材表面に、残留応力の少ない立方晶炭化タングス
テンを含む被膜を形成すること；また、このようにして
形成された、立方晶炭化タングステンを特定の含有量で
含む、特定の膜厚の被膜を有する複合体が、切削工具用
や研磨工具用の被覆部品として好適な性質を有すること
を見出して、本発明を完成するに至った。
【００１０】すなわち、本発明の切削工具用または研磨
工具用被覆部品は、基材の表面に、立方晶炭化タングス
テンを３０容量％以上含有する膜厚０．５〜１００μm
の被膜が存在することを特徴とする。
工具用被覆部品は、基材の表面に、立方晶炭化タングス
テンを３０容量％以上含有する膜厚０．５〜１００μm
の被膜が存在することを特徴とする。
【００１１】本発明の被覆部品の基材としては、金属
（半金属を包含する）、合金（サーメットを包含する）
またはセラミックス焼結体のいずれでもよく、１，００
０℃以上の予熱を必要とすることから、１，３００℃以
上、好ましくは１，６００℃以上の融点を有するものが
用いられる。また、被膜の形成とともに冷却を行う冷却
効率から、熱伝導率の高い物質がとくに好ましい。
（半金属を包含する）、合金（サーメットを包含する）
またはセラミックス焼結体のいずれでもよく、１，００
０℃以上の予熱を必要とすることから、１，３００℃以
上、好ましくは１，６００℃以上の融点を有するものが
用いられる。また、被膜の形成とともに冷却を行う冷却
効率から、熱伝導率の高い物質がとくに好ましい。
【００１２】基材として好ましい金属ないし半金属とし
ては、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔｈ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ
およびＰｔのような高融点の金属ないし半金属が例示さ
れ、被膜との密着性が優れていることから、Ｔｉ、Ｍ
ｏ、Ｗなどのように、炭化物を形成しやすい金属がとく
に好ましい。
ては、Ｂ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｔｈ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒ
およびＰｔのような高融点の金属ないし半金属が例示さ
れ、被膜との密着性が優れていることから、Ｔｉ、Ｍ
ｏ、Ｗなどのように、炭化物を形成しやすい金属がとく
に好ましい。
【００１３】基材として好ましい合金ないしサーメット
としては、タングステン系、モリブデン系などの高速度
鋼；ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｔｉ
Ｃ−ＴａＣ−Ｃｏ系などの超硬合金；およびＴｉＣ基、
Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基などのサーメットが例示される。基材
として好ましいセラミックス焼結体としては、Ａｌ2Ｏ3
系、ＺｒＯ2 系などの酸化物系；およびＳｉ3 Ｎ4
系、ＳｉＣ系などが好ましい。これらのうち、被膜との
密着性が優れていることから、炭化物系、および炭化物
を形成する非化学量論的化合物もしくは非化学量論的化
合物を含有する合金、サーメットおよびセラミックス焼
結体がとくに好ましい。
としては、タングステン系、モリブデン系などの高速度
鋼；ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｔｉ
Ｃ−ＴａＣ−Ｃｏ系などの超硬合金；およびＴｉＣ基、
Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基などのサーメットが例示される。基材
として好ましいセラミックス焼結体としては、Ａｌ2Ｏ3
系、ＺｒＯ2 系などの酸化物系；およびＳｉ3 Ｎ4
系、ＳｉＣ系などが好ましい。これらのうち、被膜との
密着性が優れていることから、炭化物系、および炭化物
を形成する非化学量論的化合物もしくは非化学量論的化
合物を含有する合金、サーメットおよびセラミックス焼
結体がとくに好ましい。
【００１４】本発明の被覆部品の表面に形成される被膜
は、立方晶炭化タングステンを３０容量％以上、好まし
くは５０容量％以上含有する。立方晶炭化タングステン
の含有量が３０容量％未満では、十分な硬さが得られな
い。被膜に含まれる残余の成分は、気相反応の際に副生
する六方晶炭化タングステン（ＷＣ、Ｗ2 Ｃ）、タング
ステン、カーボンの中の少なくとも１種である。被膜の
耐摩耗性を高めるためには、タングステンは１０容量％
以下、カーボンは５容量％以下であることが好ましい。
は、立方晶炭化タングステンを３０容量％以上、好まし
くは５０容量％以上含有する。立方晶炭化タングステン
の含有量が３０容量％未満では、十分な硬さが得られな
い。被膜に含まれる残余の成分は、気相反応の際に副生
する六方晶炭化タングステン（ＷＣ、Ｗ2 Ｃ）、タング
ステン、カーボンの中の少なくとも１種である。被膜の
耐摩耗性を高めるためには、タングステンは１０容量％
以下、カーボンは５容量％以下であることが好ましい。
【００１５】膜厚は０．５〜１００μm であり、好まし
くは５〜５０μm である。膜厚が０．５μm 未満では、
耐摩耗性および工具寿命の向上が得られない。一方、膜
厚が１００μm を越えると、その増加に見合うほどの耐
摩耗性および寿命の向上が期待できないうえ、被膜が断
熱層として働くために、被膜の形成時間が長くなり、ま
た高速の切削や研磨の際に複合部品中に熱が蓄積するの
で好ましくないばかりか、被膜の形成コストが上昇す
る。
くは５〜５０μm である。膜厚が０．５μm 未満では、
耐摩耗性および工具寿命の向上が得られない。一方、膜
厚が１００μm を越えると、その増加に見合うほどの耐
摩耗性および寿命の向上が期待できないうえ、被膜が断
熱層として働くために、被膜の形成時間が長くなり、ま
た高速の切削や研磨の際に複合部品中に熱が蓄積するの
で好ましくないばかりか、被膜の形成コストが上昇す
る。
【００１６】本発明の被覆部品は、たとえば、基材が酸
化物系セラミックス焼結体の場合には、基材と被膜との
間の密着性を向上するために、また基材が超硬合金やサ
ーメットの場合には、基材中の結合金属が蒸発するのを
防止するために、必要に応じて、基材と表面被膜との間
に中間層を形成してもよい。中間層としては、該中間層
と表面被膜との接着性を高めるために、炭化物、炭化物
を形成しやすい金属、または炭素と反応しやすい非化学
量論的化合物からなることが好ましい。このような中間
層としては、周期律表４ａ、５ａもしくは６ａ族の金
属；ケイ素；周期律表４ａ、５ａもしくは６ａ族の金
属、ケイ素またはアルミニウムの炭化物、窒化物、炭酸
化物、窒酸化物、炭窒化物もしくは炭窒酸化物；あるい
はこれら相互の固溶体が用いられ、具体的にはＳｉ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷ
のような金属ないし半金属；ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、
（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃ
ｒ3 Ｃ2 、Ｍｏ2 ＣおよびＷＣ（六方晶炭化タングステ
ン）のような炭化物；ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＮ、
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、ＺｒＮ、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ、Ｈｆ
Ｎ、ＶＮ、ＮｂＮおよびＴａＮのような窒化物；Ｔｉ
（Ｃ，Ｏ）のような炭酸化物；Ｔｉ（Ｎ，Ｏ）および
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｎ，Ｏ）のような窒酸化物；（Ｔｉ，
Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のような炭窒化物ならびにＴｉ（Ｃ，
Ｎ，Ｏ）および（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）のような
炭窒酸化物；あるいはこれら相互の固溶体が例示され
る。また、このような中間層は、単層でも複層でも差支
えない。
化物系セラミックス焼結体の場合には、基材と被膜との
間の密着性を向上するために、また基材が超硬合金やサ
ーメットの場合には、基材中の結合金属が蒸発するのを
防止するために、必要に応じて、基材と表面被膜との間
に中間層を形成してもよい。中間層としては、該中間層
と表面被膜との接着性を高めるために、炭化物、炭化物
を形成しやすい金属、または炭素と反応しやすい非化学
量論的化合物からなることが好ましい。このような中間
層としては、周期律表４ａ、５ａもしくは６ａ族の金
属；ケイ素；周期律表４ａ、５ａもしくは６ａ族の金
属、ケイ素またはアルミニウムの炭化物、窒化物、炭酸
化物、窒酸化物、炭窒化物もしくは炭窒酸化物；あるい
はこれら相互の固溶体が用いられ、具体的にはＳｉ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷ
のような金属ないし半金属；ＳｉＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、
（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃ、ＨｆＣ、ＶＣ、ＮｂＣ、ＴａＣ、Ｃ
ｒ3 Ｃ2 、Ｍｏ2 ＣおよびＷＣ（六方晶炭化タングステ
ン）のような炭化物；ＡｌＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ＴｉＮ、
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、ＺｒＮ、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｎ、Ｈｆ
Ｎ、ＶＮ、ＮｂＮおよびＴａＮのような窒化物；Ｔｉ
（Ｃ，Ｏ）のような炭酸化物；Ｔｉ（Ｎ，Ｏ）および
（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｎ，Ｏ）のような窒酸化物；（Ｔｉ，
Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）のような炭窒化物ならびにＴｉ（Ｃ，
Ｎ，Ｏ）および（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）のような
炭窒酸化物；あるいはこれら相互の固溶体が例示され
る。また、このような中間層は、単層でも複層でも差支
えない。
【００１７】中間層の厚さ（複層の場合は合計の厚さ）
は２０μm 以下であり、好ましくは０．５〜１０μm で
ある。厚さが２０μm を越えると剥離しやすくなるう
え、中間層を設ける前述の効果の向上が期待できず、コ
スト高になる。
は２０μm 以下であり、好ましくは０．５〜１０μm で
ある。厚さが２０μm を越えると剥離しやすくなるう
え、中間層を設ける前述の効果の向上が期待できず、コ
スト高になる。
【００１８】本発明の被覆部品の形状は、切削工具また
は研磨工具に適するどのような形状であっても差支えな
い。被膜は、その全表面に形成してもよく、一部の面、
または一部の部位に形成してもよい。また、必要に応じ
て設けられる中間層は、被膜を形成するすべての面また
は部位に設けてもよく、一部に設けてもよい。
は研磨工具に適するどのような形状であっても差支えな
い。被膜は、その全表面に形成してもよく、一部の面、
または一部の部位に形成してもよい。また、必要に応じ
て設けられる中間層は、被膜を形成するすべての面また
は部位に設けてもよく、一部に設けてもよい。
【００１９】このような被覆部品は、たとえば次のよう
にして製造することができる。すなわち、まず基材、ま
たは必要に応じてあらかじめその上に中間層を形成した
基材を、１，０００℃以上、好ましくは１，２００〜
１，７００℃に予熱する。ついで、該基材を高周波プラ
ズマまたは直流プラズマのような熱プラズマの尾炎部中
に置き、タングステン源と炭化水素とを供給して、気相
反応を行う。プラズマガスとしては、通常、アルゴンを
用いる。プラズマ温度は、通常６，０００℃以上、好ま
しくは７，０００〜１１，０００℃である。
にして製造することができる。すなわち、まず基材、ま
たは必要に応じてあらかじめその上に中間層を形成した
基材を、１，０００℃以上、好ましくは１，２００〜
１，７００℃に予熱する。ついで、該基材を高周波プラ
ズマまたは直流プラズマのような熱プラズマの尾炎部中
に置き、タングステン源と炭化水素とを供給して、気相
反応を行う。プラズマガスとしては、通常、アルゴンを
用いる。プラズマ温度は、通常６，０００℃以上、好ま
しくは７，０００〜１１，０００℃である。
【００２０】タングステン源としては、タングステンの
ほか、三酸化タングステン、六方晶炭化タングステン、
タングステンカルボニルのようなタングステン化合物が
挙げられ、三酸化タングステンが好ましい。またこれら
は、粉末として供給することが好ましい。炭化水素とし
ては、メタン、エタン、プロパン、ブタンのような飽和
炭化水素でも、エチレン、プロピレン、ブチレン、アセ
チレンのような不飽和炭化水素でもよく、これらの混合
物でも差支えない。両者の供給比は、Ｃ／Ｗ原子比とし
て０．５〜２０の範囲が好ましく、１〜１０の範囲がよ
り好ましい。
ほか、三酸化タングステン、六方晶炭化タングステン、
タングステンカルボニルのようなタングステン化合物が
挙げられ、三酸化タングステンが好ましい。またこれら
は、粉末として供給することが好ましい。炭化水素とし
ては、メタン、エタン、プロパン、ブタンのような飽和
炭化水素でも、エチレン、プロピレン、ブチレン、アセ
チレンのような不飽和炭化水素でもよく、これらの混合
物でも差支えない。両者の供給比は、Ｃ／Ｗ原子比とし
て０．５〜２０の範囲が好ましく、１〜１０の範囲がよ
り好ましい。
【００２１】気相反応生成物が基材の表面に析出すると
ともに、基材を急冷することにより、形成した立方晶炭
化タングステン被膜の分解を防ぐ。冷却速度は、１０6
〜１０7 K/s の範囲が好ましい。このような方法で、基
材表面に、３０容量％以上の立方晶炭化タングステンを
含む被膜を形成した被覆部品が得られる。
ともに、基材を急冷することにより、形成した立方晶炭
化タングステン被膜の分解を防ぐ。冷却速度は、１０6
〜１０7 K/s の範囲が好ましい。このような方法で、基
材表面に、３０容量％以上の立方晶炭化タングステンを
含む被膜を形成した被覆部品が得られる。
【００２２】
【実施例】以下、実施例および比較例によって、本発明
をさらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例によ
って限定されるものではない。
をさらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例によ
って限定されるものではない。
【００２３】本発明の被覆部品の製造に用いられる、高
周波熱プラズマを用いる被膜形成装置の縦断面概念図を
図１に示す。反応器１の上部に、原料供給口２とプラズ
マガス導入口３が設けられている。排気系接続孔４より
排気して、１の系内を減圧にした後、プラズマ用ガスを
３より導入して、高周波電源５に接続されたワークコイ
ル６により、熱プラズマ７を形成する。基材８を、該基
材８を７の尾炎部７ａの熱によって予熱し、また７ａ中
に挿入できるような高さ調節装置；ならびに水循環冷却
装置を備えた試料台９に載置する。上記の高さ調節装置
により、８が溶融ないし熱変形しない所望の温度に予熱
されるように、８を７ａ外の適切な位置に保持して、８
を予熱する。ついで、高さ調節装置によって８を７ａ中
の適当な位置に挿入し、２より原料を供給して気相反応
を行うとともに、９中の冷却装置により８を冷却し、立
方晶炭化タングステンを含む反応生成物を８の表面に析
出させて、被膜を形成する。
周波熱プラズマを用いる被膜形成装置の縦断面概念図を
図１に示す。反応器１の上部に、原料供給口２とプラズ
マガス導入口３が設けられている。排気系接続孔４より
排気して、１の系内を減圧にした後、プラズマ用ガスを
３より導入して、高周波電源５に接続されたワークコイ
ル６により、熱プラズマ７を形成する。基材８を、該基
材８を７の尾炎部７ａの熱によって予熱し、また７ａ中
に挿入できるような高さ調節装置；ならびに水循環冷却
装置を備えた試料台９に載置する。上記の高さ調節装置
により、８が溶融ないし熱変形しない所望の温度に予熱
されるように、８を７ａ外の適切な位置に保持して、８
を予熱する。ついで、高さ調節装置によって８を７ａ中
の適当な位置に挿入し、２より原料を供給して気相反応
を行うとともに、９中の冷却装置により８を冷却し、立
方晶炭化タングステンを含む反応生成物を８の表面に析
出させて、被膜を形成する。
【００２４】実施例１ 試料台９に、基材として市販のＳｉ3 Ｎ4 基焼結体（Ｊ
ＩＳ規格SNMN 120408)を載置し、反応器１を１０-3Torr
の減圧にした後、導入口３よりＡｒガスを導入して１気
圧に保持した。全流入速度５０リットル/minのＡｒガス
を流入させるとともに、周波数３MHz 、出力１０kWの高
周波をかけて、反応器上部のプラズマトーチ部分にプラ
ズマを発生させた。Ｈ2 ガスを流入速度２，０００ml/m
inで導入するとともに、高周波出力を１３kWに増加させ
た。この状態で、基材を１，６５０℃に予熱し、平均粒
径５０μm のＷＯ3 粉末と、ＣＨ4 とを、ＣＨ4 ／ＷＯ
3モル比８、ＷＯ3 粉末の供給速度２００mg/minの条件
で、２より反応器１内に導入し、気相反応させるととも
に、基材８を急冷して、該基材の表面に被膜を形成し
て、本発明品１を作製した。
ＩＳ規格SNMN 120408)を載置し、反応器１を１０-3Torr
の減圧にした後、導入口３よりＡｒガスを導入して１気
圧に保持した。全流入速度５０リットル/minのＡｒガス
を流入させるとともに、周波数３MHz 、出力１０kWの高
周波をかけて、反応器上部のプラズマトーチ部分にプラ
ズマを発生させた。Ｈ2 ガスを流入速度２，０００ml/m
inで導入するとともに、高周波出力を１３kWに増加させ
た。この状態で、基材を１，６５０℃に予熱し、平均粒
径５０μm のＷＯ3 粉末と、ＣＨ4 とを、ＣＨ4 ／ＷＯ
3モル比８、ＷＯ3 粉末の供給速度２００mg/minの条件
で、２より反応器１内に導入し、気相反応させるととも
に、基材８を急冷して、該基材の表面に被膜を形成し
て、本発明品１を作製した。
【００２５】上記と同じＳｉ3 Ｎ4 基焼結体に、ＷＦ
6 、ＣＨ4 およびキャリヤガスＨ2 による化学気相蒸着
（ＣＶＤ）法により六方晶炭化タングステンからなる被
膜を形成して、比較品１を作製した。
6 、ＣＨ4 およびキャリヤガスＨ2 による化学気相蒸着
（ＣＶＤ）法により六方晶炭化タングステンからなる被
膜を形成して、比較品１を作製した。
【００２６】このようにして得られた本発明品１および
比較品１について、以下に示すようにして、被膜の膜厚
の測定、組成比の分析、表面硬さの測定および乾式旋削
試験を行った。
比較品１について、以下に示すようにして、被膜の膜厚
の測定、組成比の分析、表面硬さの測定および乾式旋削
試験を行った。
【００２７】（１）膜厚：断面の顕微鏡観察によった。 （２）組成比：Ｘ線回折によって結晶構造を解析した。
すなわち、それぞれの結晶の最強ラインの強さと、すべ
ての結晶の最強ラインの強さの合計との比を、その結晶
の比率とした。 （３）硬さ：ビッカース硬度計によって測定した。 （４）乾式旋削試験：表１に示す条件で乾式旋削試験を
行い、平均逃げ面摩耗量が０．３mmになるまでの切削時
間で比較した。
すなわち、それぞれの結晶の最強ラインの強さと、すべ
ての結晶の最強ラインの強さの合計との比を、その結晶
の比率とした。 （３）硬さ：ビッカース硬度計によって測定した。 （４）乾式旋削試験：表１に示す条件で乾式旋削試験を
行い、平均逃げ面摩耗量が０．３mmになるまでの切削時
間で比較した。
【００２８】
【表１】
【００２９】本発明品１および比較品１について、膜
厚、組成比、硬さおよび乾式旋削試験の結果を表２に示
す。ただし、旋削試験の結果は、上記のようにして得ら
れた比較品１の切削時間を１とした相対比で示す。
厚、組成比、硬さおよび乾式旋削試験の結果を表２に示
す。ただし、旋削試験の結果は、上記のようにして得ら
れた比較品１の切削時間を１とした相対比で示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】実施例２ 基材として市販の超硬合金（ＪＩＳ規格Ｋ１０相当品）
を用い、ＷＯ3 粉末の供給速度と処理時間を表３に示す
ように変化させた以外は実施例１の本発明品１と同様に
して、基材の表面に被膜を形成して、本発明品２〜１０
を作製した。
を用い、ＷＯ3 粉末の供給速度と処理時間を表３に示す
ように変化させた以外は実施例１の本発明品１と同様に
して、基材の表面に被膜を形成して、本発明品２〜１０
を作製した。
【００３２】比較のために、下記のようにして、比較品
２〜１１を作製した。 比較品２：処理時間を５秒とした以外は本発明品２と同
様の条件によった。 比較品３〜１１：実施例１の比較品１と同様の条件で、
処理時間を調整して、それぞれ本発明品２〜１０の膜厚
にほぼ相当する膜厚を有する、従来法による炭化タング
ステン被膜を形成した。
２〜１１を作製した。 比較品２：処理時間を５秒とした以外は本発明品２と同
様の条件によった。 比較品３〜１１：実施例１の比較品１と同様の条件で、
処理時間を調整して、それぞれ本発明品２〜１０の膜厚
にほぼ相当する膜厚を有する、従来法による炭化タング
ステン被膜を形成した。
【００３３】本発明品２〜１０および比較品２、３につ
いて、被膜の形成条件、ならびに実施例１と同様な方法
で求めた膜厚、組成比、硬さおよび乾式旋削試験の結果
を表３に示す。ただし、旋削試験の結果は、上記のよう
にして得られた比較品３の切削時間を１とした相対比で
示す。
いて、被膜の形成条件、ならびに実施例１と同様な方法
で求めた膜厚、組成比、硬さおよび乾式旋削試験の結果
を表３に示す。ただし、旋削試験の結果は、上記のよう
にして得られた比較品３の切削時間を１とした相対比で
示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】実施例３ 基材として、表４に示すように、いずれも市販されてい
るＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス焼結体、ＺｒＯ2 基セラミ
ックス焼結体、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基サーメットおよび超硬
合金（ＪＩＳ規格Ｐ３０相当品）を用い、それぞれの基
材の表面に、熱プラズマＣＶＤ法（実施例１、２におけ
る本発明品１〜１０の被膜の形成に用いたもの）、ＣＶ
Ｄ法およびイオンプレーティング（ＩＰ）法により、そ
れぞれ、表４に示す中間層を形成した。このようにして
得られた中間層を形成した基材を用いて、ＷＯ3 粉末の
供給速度を１２０mg/min、処理時間を１２分とした以外
は実施例１の本発明品１と同様にして、中間層の表面に
被膜を形成して、本発明品１１〜１４を作製した。
るＡｌ2 Ｏ3 基セラミックス焼結体、ＺｒＯ2 基セラミ
ックス焼結体、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基サーメットおよび超硬
合金（ＪＩＳ規格Ｐ３０相当品）を用い、それぞれの基
材の表面に、熱プラズマＣＶＤ法（実施例１、２におけ
る本発明品１〜１０の被膜の形成に用いたもの）、ＣＶ
Ｄ法およびイオンプレーティング（ＩＰ）法により、そ
れぞれ、表４に示す中間層を形成した。このようにして
得られた中間層を形成した基材を用いて、ＷＯ3 粉末の
供給速度を１２０mg/min、処理時間を１２分とした以外
は実施例１の本発明品１と同様にして、中間層の表面に
被膜を形成して、本発明品１１〜１４を作製した。
【００３６】このようにして得られた本発明品１１〜１
４について、実施例１と同様な方法で求めた、中間層お
よび被膜の厚さと組成ならびに被膜の表面硬さを、基材
の材質とともに表４に示す。また、引掻き硬さ試験機に
より、本発明品１１〜１４のスクラッチ試験を行い、被
膜および／または中間層が剥離しないで耐える最大荷重
を求めた。その結果を表４に示す。
４について、実施例１と同様な方法で求めた、中間層お
よび被膜の厚さと組成ならびに被膜の表面硬さを、基材
の材質とともに表４に示す。また、引掻き硬さ試験機に
より、本発明品１１〜１４のスクラッチ試験を行い、被
膜および／または中間層が剥離しないで耐える最大荷重
を求めた。その結果を表４に示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】実施例４ 市販のＷ、ＭｏおよびＴｉの板材をそれぞれ基材とし、
実施例１の本発明品１と同様にしてプラズマ中で気相反
応を行い、それぞれの基材に立方晶炭化タングステンを
含む被膜を形成して、本発明品１５〜１７を作製した。
実施例１の本発明品１と同様にしてプラズマ中で気相反
応を行い、それぞれの基材に立方晶炭化タングステンを
含む被膜を形成して、本発明品１５〜１７を作製した。
【００３９】比較のために、同様のＷ、ＭｏおよびＴｉ
の板材をそれぞれ基材として、実施例１の比較品１と同
様にしてＣＶＤを行い、それぞれの基材に六方晶炭化タ
ングステンの被膜を形成して、比較品１２〜１４を作製
した。
の板材をそれぞれ基材として、実施例１の比較品１と同
様にしてＣＶＤを行い、それぞれの基材に六方晶炭化タ
ングステンの被膜を形成して、比較品１２〜１４を作製
した。
【００４０】このようにして得られた本発明品１５〜１
７および比較品１２〜１４をそれぞれ研磨加工盤（ラッ
プ盤）に用い、超硬合金を被加工材として研磨試験（ラ
ッピング加工）を行い、本発明品と比較品の寿命を比較
した。本発明品１５〜１７の基材の材質；被膜の膜厚、
組成比および硬さ；ならびに同一の基材を用いた対応す
る比較品に対する寿命の相対比を表５に示す。
７および比較品１２〜１４をそれぞれ研磨加工盤（ラッ
プ盤）に用い、超硬合金を被加工材として研磨試験（ラ
ッピング加工）を行い、本発明品と比較品の寿命を比較
した。本発明品１５〜１７の基材の材質；被膜の膜厚、
組成比および硬さ；ならびに同一の基材を用いた対応す
る比較品に対する寿命の相対比を表５に示す。
【００４１】
【表５】
【００４２】
【発明の効果】以上の実施例から明らかに示されるよう
に、本発明によって得られる工具用被覆部品は、立方晶
炭化タングステンの被膜を基材表面に有し、その表面硬
さおよび耐久性が優れているので、切削工具および研磨
工具として、きわめて有用である。
に、本発明によって得られる工具用被覆部品は、立方晶
炭化タングステンの被膜を基材表面に有し、その表面硬
さおよび耐久性が優れているので、切削工具および研磨
工具として、きわめて有用である。
【図１】実施例に用いた立方晶炭化タングステン膜製造
装置の概念図である。
装置の概念図である。
【符号の説明】 １ 反応器 ２ 原料供給口 ３ プラズマガス導入口 ４ 排気系接続口 ５ 高周波電源 ６ ワークコイル ７ 熱プラズマ ７ａ プラズマ尾炎部 ８ 基材 ９ 試料台
フロントページの続き (72)発明者 栗田 広明 神奈川県川崎市幸区塚越１丁目７番地 東 芝タンガロイ株式会社内 (72)発明者 渋木 邦夫 神奈川県川崎市幸区塚越１丁目７番地 東 芝タンガロイ株式会社内 (72)発明者 福田 健三 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 亀山 哲也 茨城県つくば市東１丁目１番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 本江 秋弘 茨城県つくば市観音台１丁目５の１番地
Claims (2)
- 【請求項１】 基材の表面に、立方晶炭化タングステン
を３０容量％以上含有する膜厚０．５〜１００μm の被
膜が存在することを特徴とする切削工具用または研磨工
具用被覆部品。 - 【請求項２】 上記基材と上記被膜との間に、周期律表
４ａ、５ａもしくは６ａ族の金属；ケイ素；周期律表４
ａ、５ａもしくは６ａ族の金属、ケイ素またはアルミニ
ウムの炭化物、窒化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒化物
もしくは炭窒酸化物；あるいはこれら相互の固溶体の少
なくとも１種からなる単層または複層の、合計の層厚が
２０μm 以下の中間層が存在することを特徴とする請求
項１記載の被覆部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4494193A JPH06262405A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 工具用被覆部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4494193A JPH06262405A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 工具用被覆部品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06262405A true JPH06262405A (ja) | 1994-09-20 |
Family
ID=12705518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4494193A Pending JPH06262405A (ja) | 1993-03-05 | 1993-03-05 | 工具用被覆部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06262405A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09216104A (ja) * | 1995-12-13 | 1997-08-19 | Kennametal Inc | 切削工具 |
| US20140106177A1 (en) * | 2012-02-29 | 2014-04-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Coated rotary tool and method for manufacturing the same |
| WO2019181741A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| WO2019181742A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| WO2019181740A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| WO2022130706A1 (ja) | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
| CN114945708A (zh) * | 2020-01-21 | 2022-08-26 | 瓦尔特公开股份有限公司 | 具有改善的涂层粘附力的pvd涂覆硬质合金切削工具 |
Citations (6)
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| JPS5339275A (en) * | 1976-09-22 | 1978-04-11 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated super hardmetal and its production |
| JPS5939242A (ja) * | 1982-08-27 | 1984-03-03 | Morinaga & Co Ltd | 香味を増強した糠漬の素の製造法 |
| JPS60187678A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-25 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 被覆焼結合金工具 |
| JPS6146550A (ja) * | 1984-08-11 | 1986-03-06 | Fujitsu Ltd | バス間結合装置 |
| JPS62109976A (ja) * | 1985-11-08 | 1987-05-21 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 立方晶窒化ホウ素被覆部材 |
| JPH0570229A (ja) * | 1991-09-09 | 1993-03-23 | Agency Of Ind Science & Technol | 立方晶炭化タングステン膜の製造方法及び装置 |
-
1993
- 1993-03-05 JP JP4494193A patent/JPH06262405A/ja active Pending
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| JPWO2019181742A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2020-07-27 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| KR20200127840A (ko) | 2018-03-19 | 2020-11-11 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 표면 피복 절삭 공구 |
| WO2019181740A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| CN110691664A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-01-14 | 住友电气工业株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| CN110691663A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-01-14 | 住友电气工业株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| CN110709198A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-01-17 | 住友电气工业株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JPWO2019181741A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2020-07-27 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| WO2019181741A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JPWO2019181740A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2020-07-27 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| WO2019181742A1 (ja) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| KR20200131157A (ko) | 2018-03-19 | 2020-11-23 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 표면 피복 절삭 공구 |
| KR20200131156A (ko) | 2018-03-19 | 2020-11-23 | 스미토모덴키고교가부시키가이샤 | 표면 피복 절삭 공구 |
| US11117196B2 (en) | 2018-03-19 | 2021-09-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cutting tool |
| CN114945708A (zh) * | 2020-01-21 | 2022-08-26 | 瓦尔特公开股份有限公司 | 具有改善的涂层粘附力的pvd涂覆硬质合金切削工具 |
| CN114945708B (zh) * | 2020-01-21 | 2023-11-21 | 瓦尔特公开股份有限公司 | 具有改善的涂层粘附力的pvd涂覆硬质合金切削工具 |
| WO2022130706A1 (ja) | 2020-12-16 | 2022-06-23 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
| JP7119279B1 (ja) * | 2020-12-16 | 2022-08-17 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
| EP4144465A4 (en) * | 2020-12-16 | 2023-06-28 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Cutting tool |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971021 |