JPH11246961A - 積層被覆工具及びその製造法 - Google Patents
積層被覆工具及びその製造法Info
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- JPH11246961A JPH11246961A JP6473098A JP6473098A JPH11246961A JP H11246961 A JPH11246961 A JP H11246961A JP 6473098 A JP6473098 A JP 6473098A JP 6473098 A JP6473098 A JP 6473098A JP H11246961 A JPH11246961 A JP H11246961A
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- Japan
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- film
- laminated
- laminated film
- compressive stress
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 物理蒸着法において、超格子までしないでも
十分に厚膜化を図り、かつ、残留応力の低減された積層
被膜を提供し、十分な耐摩耗性を付与する切削工具を提
供することを目的とする。 【構成】 １０層〜数千層被覆してなる積層被覆工具に
おいて、少なくとも用いる金属成分がＴｉとＡｌの２
つ、ガス成分が２種であり、更に、前記ガス成分の１つ
を間欠的に流し成膜することを特徴とする積層被覆工具
の製造法である。
十分に厚膜化を図り、かつ、残留応力の低減された積層
被膜を提供し、十分な耐摩耗性を付与する切削工具を提
供することを目的とする。 【構成】 １０層〜数千層被覆してなる積層被覆工具に
おいて、少なくとも用いる金属成分がＴｉとＡｌの２
つ、ガス成分が２種であり、更に、前記ガス成分の１つ
を間欠的に流し成膜することを特徴とする積層被覆工具
の製造法である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた耐摩耗性を有す
る積層被覆硬質工具に関する。
る積層被覆硬質工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】積層被覆は一般的に厚膜を得るため、そ
の金属成分を変化させ、ガス成分を固定して製作されて
いるのが通常である。金属成分は多様な組み合わせが可
能であるが、ガス成分は雰囲気制御が必要なため短時間
に変化させることが難しく、また均一性に欠けたものと
なってしまうため検討されることは無かった。イオンプ
レーティング被膜において厚膜化を図ると、被膜は結晶
成長において優先成長方位を有し、その結果、柱状の結
晶構造を持つ皮膜が形成される。１つ柱状の結晶粒子を
取り出してみれば、一定方位に強い結晶成長が認められ
る単結晶であり、内部欠陥は極めて少ない。このような
結晶を連続して成膜することと皮膜の厚さの増加に伴い
残留圧縮応力が増加する原因である。そのためには、１
つの層の厚さを薄くすれば良いわけであるが、他の金属
成分との組み合わせには限界がある。金属成分の組み合
わせの例としてはＴｉＮ、ＡｌＮを組み合わせた特開平
７−９７６７９号公報があり、超格子膜として、その特
性、特に硬さの向上が図られている。
の金属成分を変化させ、ガス成分を固定して製作されて
いるのが通常である。金属成分は多様な組み合わせが可
能であるが、ガス成分は雰囲気制御が必要なため短時間
に変化させることが難しく、また均一性に欠けたものと
なってしまうため検討されることは無かった。イオンプ
レーティング被膜において厚膜化を図ると、被膜は結晶
成長において優先成長方位を有し、その結果、柱状の結
晶構造を持つ皮膜が形成される。１つ柱状の結晶粒子を
取り出してみれば、一定方位に強い結晶成長が認められ
る単結晶であり、内部欠陥は極めて少ない。このような
結晶を連続して成膜することと皮膜の厚さの増加に伴い
残留圧縮応力が増加する原因である。そのためには、１
つの層の厚さを薄くすれば良いわけであるが、他の金属
成分との組み合わせには限界がある。金属成分の組み合
わせの例としてはＴｉＮ、ＡｌＮを組み合わせた特開平
７−９７６７９号公報があり、超格子膜として、その特
性、特に硬さの向上が図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
に記した超格子膜はその特性が著しく変わるため、特に
前記超格子膜は硬さが改善されるものの、残留する応力
が高く、切削工具として用いたときには層間で剥離を生
じたりして性能的に満足するものではなかった。
に記した超格子膜はその特性が著しく変わるため、特に
前記超格子膜は硬さが改善されるものの、残留する応力
が高く、切削工具として用いたときには層間で剥離を生
じたりして性能的に満足するものではなかった。
【０００４】
【本発明の目的】このように、超格子までしないでも十
分に厚膜化を図り、かつ、残留応力の低減された積層被
膜を提供し、十分な耐摩耗性を付与する切削工具を提供
することを目的とする。
分に厚膜化を図り、かつ、残留応力の低減された積層被
膜を提供し、十分な耐摩耗性を付与する切削工具を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、イオンプ
レーティング皮膜において、残留圧縮応力を低減し、厚
膜化を実現し、その結果として耐摩耗性の向上を計るた
め、同金属、異ガス成分の積層による２種以上の皮膜を
被覆することにより、残留圧縮応力は増加することな
く、厚膜化が実現できるという知見を得るに至った。そ
のため、本発明では、１０層〜数千層被覆してなる積層
被覆工具において、少なくとも用いる金属成分がＴｉと
Ａｌの２つ、ガス成分が２種であり、かつ、前記積層被
膜の残留圧縮応力が３ＧＰａ以下であることを特徴とす
る積層被覆工具であり、より詳細には、前記ガス成分が
窒素、酸素との組み合わせや、窒素、炭素と組み合わせ
たものである。更に、前記ガス成分の１つを間欠的に流
し成膜することを特徴とする積層被覆工具の製造法であ
り、Ｔｉ、Ａｌの化合物はそれぞれ炭化物、窒化物、酸
化物、硼化物等を形成し、またその中間組成の化合物も
同様に生成することができ、しかもその結晶構造は類似
しているため超格子のような著しい特性変化はないもの
の、層と層の密着性に優れているおり、特に、ガス系を
変化させる場合には、ガス成分は瞬時に置き換わること
がなく、言い換えれば中間的な化合物層が極薄く生成さ
れるため層と層の密着性に優れているのである。
レーティング皮膜において、残留圧縮応力を低減し、厚
膜化を実現し、その結果として耐摩耗性の向上を計るた
め、同金属、異ガス成分の積層による２種以上の皮膜を
被覆することにより、残留圧縮応力は増加することな
く、厚膜化が実現できるという知見を得るに至った。そ
のため、本発明では、１０層〜数千層被覆してなる積層
被覆工具において、少なくとも用いる金属成分がＴｉと
Ａｌの２つ、ガス成分が２種であり、かつ、前記積層被
膜の残留圧縮応力が３ＧＰａ以下であることを特徴とす
る積層被覆工具であり、より詳細には、前記ガス成分が
窒素、酸素との組み合わせや、窒素、炭素と組み合わせ
たものである。更に、前記ガス成分の１つを間欠的に流
し成膜することを特徴とする積層被覆工具の製造法であ
り、Ｔｉ、Ａｌの化合物はそれぞれ炭化物、窒化物、酸
化物、硼化物等を形成し、またその中間組成の化合物も
同様に生成することができ、しかもその結晶構造は類似
しているため超格子のような著しい特性変化はないもの
の、層と層の密着性に優れているおり、特に、ガス系を
変化させる場合には、ガス成分は瞬時に置き換わること
がなく、言い換えれば中間的な化合物層が極薄く生成さ
れるため層と層の密着性に優れているのである。
【０００６】
【作用】金属成分としてＴｉとＡｌを用いたのは、現在
ＴｉＡｌＮ膜等に汎用的に用いられている成分である
が、従来例のように各々の化合物ではなく、金属固溶体
の化合物として用いる。また、ガス成分として、２種以
上としたのは、積層するためには何らかの類似した特性
が必要なため、周期律表で隣り合う元素である硼素と炭
素、炭素と窒素、窒素と酸素のような組み合わせが良
い。また、本発明による積層皮膜は、前述のごとく残留
圧縮応力が極めて小さいため、高速度鋼、及びサーメッ
ト合金に対しても極めて高い密着性を示すものである。
一般的にイオンプレーティングの皮膜は、コーティング
中に圧縮応力が発生する。また、高速度鋼やサーメット
合金は、熱膨張係数が皮膜よりも大きいため、コーティ
ング後の冷却工程において皮膜には更に圧縮応力が付加
される。その結果、室温に取り出した時、超硬合金基体
の場合よりも非常に高い圧縮応力を有し、結果、密着性
が著しく悪くなる。このような問題点も本発明積層皮膜
は、解決するものである。
ＴｉＡｌＮ膜等に汎用的に用いられている成分である
が、従来例のように各々の化合物ではなく、金属固溶体
の化合物として用いる。また、ガス成分として、２種以
上としたのは、積層するためには何らかの類似した特性
が必要なため、周期律表で隣り合う元素である硼素と炭
素、炭素と窒素、窒素と酸素のような組み合わせが良
い。また、本発明による積層皮膜は、前述のごとく残留
圧縮応力が極めて小さいため、高速度鋼、及びサーメッ
ト合金に対しても極めて高い密着性を示すものである。
一般的にイオンプレーティングの皮膜は、コーティング
中に圧縮応力が発生する。また、高速度鋼やサーメット
合金は、熱膨張係数が皮膜よりも大きいため、コーティ
ング後の冷却工程において皮膜には更に圧縮応力が付加
される。その結果、室温に取り出した時、超硬合金基体
の場合よりも非常に高い圧縮応力を有し、結果、密着性
が著しく悪くなる。このような問題点も本発明積層皮膜
は、解決するものである。
【０００７】更に、積層膜により、切削中に皮膜表面に
発生したクラックは、被膜の界面においてその伝播が抑
制される傾向にあり、つまり、クラック先端に発生する
応力集中を界面の多数の格子欠陥が緩和し、クラックの
伝播に対し高い抵抗を示す。同時にクラックは、更に進
展する場合、界面に沿って伝播し基体への伝播、それに
起因する刃先の欠損を大巾に抑制するものである。従っ
て、本発明のよる積層被覆硬質工具は、厚膜化により高
い耐摩耗性を有すると共に、クラックが伝播し難いた
め、同時に高い靱性を有するものである。よって、皮膜
が厚い時のみならず、比較的薄い場合においても工具寿
命を向上させることは言うまでもない。
発生したクラックは、被膜の界面においてその伝播が抑
制される傾向にあり、つまり、クラック先端に発生する
応力集中を界面の多数の格子欠陥が緩和し、クラックの
伝播に対し高い抵抗を示す。同時にクラックは、更に進
展する場合、界面に沿って伝播し基体への伝播、それに
起因する刃先の欠損を大巾に抑制するものである。従っ
て、本発明のよる積層被覆硬質工具は、厚膜化により高
い耐摩耗性を有すると共に、クラックが伝播し難いた
め、同時に高い靱性を有するものである。よって、皮膜
が厚い時のみならず、比較的薄い場合においても工具寿
命を向上させることは言うまでもない。
【０００８】以下、数値を限定した理由について述べ
る。積層の層の数としては１０層以上設けないと各層の
厚さが厚くなりすぎるため応力、クラック等の効果が十
分でなく、また、工具として用いるには１〜１０ミクロ
ン程度の厚さが実用的に用いられており０．１ミクロン
未満の間隔で交互に積層させることが望ましい。その厚
さは１０ｎｍ未満の様に薄すぎるとガス系が完全に切り
替わらず被膜そのものの特性が中間的なものとなり積層
の効果が発揮されず、また１００ｎｍを超えると単層と
しての厚さが厚くなりすぎるため１０〜１００ｎｍとし
た。
る。積層の層の数としては１０層以上設けないと各層の
厚さが厚くなりすぎるため応力、クラック等の効果が十
分でなく、また、工具として用いるには１〜１０ミクロ
ン程度の厚さが実用的に用いられており０．１ミクロン
未満の間隔で交互に積層させることが望ましい。その厚
さは１０ｎｍ未満の様に薄すぎるとガス系が完全に切り
替わらず被膜そのものの特性が中間的なものとなり積層
の効果が発揮されず、また１００ｎｍを超えると単層と
しての厚さが厚くなりすぎるため１０〜１００ｎｍとし
た。
【０００９】また、残理由圧縮応力が３ＧＰａを超える
と、切削時の負荷によりチッピング、剥離等の欠損が生
じやすくなるため、残留する圧縮応力は３ＧＰａ以下と
した。また、ターゲット材料等に第３の金属元素を様々
な目的で添加すると、その特性を改善することができ有
用である。例えば、被膜自体の硬さを向上させるにはＳ
ｉ、Ｚｒ等の添加が有効であり、酸化に対する抵抗を高
めるためにはＹ、Ｎｄ等を添加すると改善される。以
下、実施例に基づいて本発明を説明する。
と、切削時の負荷によりチッピング、剥離等の欠損が生
じやすくなるため、残留する圧縮応力は３ＧＰａ以下と
した。また、ターゲット材料等に第３の金属元素を様々
な目的で添加すると、その特性を改善することができ有
用である。例えば、被膜自体の硬さを向上させるにはＳ
ｉ、Ｚｒ等の添加が有効であり、酸化に対する抵抗を高
めるためにはＹ、Ｎｄ等を添加すると改善される。以
下、実施例に基づいて本発明を説明する。
【００１０】
【実施例】超硬合金ＪＩＳ Ｐ３０相当の合金を用いた
スローアウエイチップに、小型アークイオンプレーティ
ング装置を用いて、本発明例、比較例のコーティングを
行い被覆超硬合金製スローアウェイチップを製作した。
尚、本発明例としてはスローアウエィチップを用いて説
明するが、これはスローアウェイチップがエンドミル、
ドリル等に比較して径が大きいため切削速度を上げるこ
とができるためであり、ソリッドのドリル、エンドミル
等においても十分な効果を有する。また、蒸着時のコー
ティングパラメーターは、バイアス電圧−３００Ｖ、反
応ガス圧力４×１０-2ｍｂｒとし、ターゲットにはＴｉ
５０％、Ａｌ５０％の焼結ターゲットを用い、反応系ガ
スとしは、窒化物成膜時の窒素ガス、炭化物成膜時にメ
タンガス、酸化物成膜時の酸素ガス又は水蒸気含有量を
コントロールしたガス等を主として用いるが、炭窒化物
成膜時には１酸化炭素ガス、窒化炭素ガスを、硼化物成
膜時にジボラン等を用いるか、または前掲のガスを組み
合わせて行うことができ、例えば、窒素ガスを一定量と
し、間欠的に他の複合系のガスを短時間流すことにより
成膜した。まず、窒素ガスと酸素ガスとを用いて、酸素
ガスを間欠的に一定時間流し、その流量を変化させるこ
とにより、Ｎ：Ｏの比率を様々に変化させた試料を作成
した。その結果を表１に示す。
スローアウエイチップに、小型アークイオンプレーティ
ング装置を用いて、本発明例、比較例のコーティングを
行い被覆超硬合金製スローアウェイチップを製作した。
尚、本発明例としてはスローアウエィチップを用いて説
明するが、これはスローアウェイチップがエンドミル、
ドリル等に比較して径が大きいため切削速度を上げるこ
とができるためであり、ソリッドのドリル、エンドミル
等においても十分な効果を有する。また、蒸着時のコー
ティングパラメーターは、バイアス電圧−３００Ｖ、反
応ガス圧力４×１０-2ｍｂｒとし、ターゲットにはＴｉ
５０％、Ａｌ５０％の焼結ターゲットを用い、反応系ガ
スとしは、窒化物成膜時の窒素ガス、炭化物成膜時にメ
タンガス、酸化物成膜時の酸素ガス又は水蒸気含有量を
コントロールしたガス等を主として用いるが、炭窒化物
成膜時には１酸化炭素ガス、窒化炭素ガスを、硼化物成
膜時にジボラン等を用いるか、または前掲のガスを組み
合わせて行うことができ、例えば、窒素ガスを一定量と
し、間欠的に他の複合系のガスを短時間流すことにより
成膜した。まず、窒素ガスと酸素ガスとを用いて、酸素
ガスを間欠的に一定時間流し、その流量を変化させるこ
とにより、Ｎ：Ｏの比率を様々に変化させた試料を作成
した。その結果を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】得られた被覆ＴＡチップを用いて残留応力
を測定した後、耐酸化性を試験するため、大気中１００
０度Ｃで所定時間保持し、その破面を観察した。その結
果も表１に併記する。表１より明らかなように、積層さ
せた例（試料番号１〜８）では残留応力はＴｉＮ単層膜
と同程度まで減少させることができ、また、酸化の進展
状態が全く異なり、前者では最表面の酸化は進むものの
膜の内側にはほとんど酸化されておらず、熱による影響
が観察されるのみであったのに対し、後者ではほぼ半分
まで酸化による膜質の変化が観察された。
を測定した後、耐酸化性を試験するため、大気中１００
０度Ｃで所定時間保持し、その破面を観察した。その結
果も表１に併記する。表１より明らかなように、積層さ
せた例（試料番号１〜８）では残留応力はＴｉＮ単層膜
と同程度まで減少させることができ、また、酸化の進展
状態が全く異なり、前者では最表面の酸化は進むものの
膜の内側にはほとんど酸化されておらず、熱による影響
が観察されるのみであったのに対し、後者ではほぼ半分
まで酸化による膜質の変化が観察された。
【００１３】更に、実施例と同様に、表２に示すコーテ
ュングパラメーターで同様に試験を実施し、メタンガス
と窒素ガスを用いて行った。その結果を表２に示す。
ュングパラメーターで同様に試験を実施し、メタンガス
と窒素ガスを用いて行った。その結果を表２に示す。
【００１４】
【表２】
【００１５】得られた被覆ＴＡチップを用いて残留応力
を測定した後、マイクロビッカース硬さを測定した。そ
の結果も表１に併記する。表１より明らかなように、積
層させた例（試料番号１１〜１８）では残留応力はＴｉ
ＣＮ単層膜と同程度まで減少させることができ、また、
ビッカース硬さは３０００近い値でまで向上させること
ができた。
を測定した後、マイクロビッカース硬さを測定した。そ
の結果も表１に併記する。表１より明らかなように、積
層させた例（試料番号１１〜１８）では残留応力はＴｉ
ＣＮ単層膜と同程度まで減少させることができ、また、
ビッカース硬さは３０００近い値でまで向上させること
ができた。
【００１６】次に、本発明例の試料番号１、４、５、１
４、１６及び１７と比較例の試料番号１０、１８及び２
０を用いて、次の切削諸元で切削を行い、１０ｍ切削後
の逃げ面摩耗量を測定した。被削材はＳＫＤ６１（ＨＲ
Ｃ４２で、巾１００ｍｍ×長さ２５０ｍｍ）、切削速度
２００ｍ／ｍｉｎ、送り量０．１５ｍ／刃、切込み量
１．５ｍｍで行った。その結果、本発明例の６試料は、
１０分切削後の逃げ面平均摩耗量が０．１８ｍｍ〜０．
２ｍｍで皮膜のチッピング、剥離等は観察されなかった
のに対し、比較例の試料番号１０は０．４ｍｍを超え、
同１８は剥離・チッピングにより０．６ｍｍと大きな値
となった。また、同２０は摩耗量が０．３８ｍｍと大き
かった。
４、１６及び１７と比較例の試料番号１０、１８及び２
０を用いて、次の切削諸元で切削を行い、１０ｍ切削後
の逃げ面摩耗量を測定した。被削材はＳＫＤ６１（ＨＲ
Ｃ４２で、巾１００ｍｍ×長さ２５０ｍｍ）、切削速度
２００ｍ／ｍｉｎ、送り量０．１５ｍ／刃、切込み量
１．５ｍｍで行った。その結果、本発明例の６試料は、
１０分切削後の逃げ面平均摩耗量が０．１８ｍｍ〜０．
２ｍｍで皮膜のチッピング、剥離等は観察されなかった
のに対し、比較例の試料番号１０は０．４ｍｍを超え、
同１８は剥離・チッピングにより０．６ｍｍと大きな値
となった。また、同２０は摩耗量が０．３８ｍｍと大き
かった。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、同種金属のタ−ゲツト
を用いて、異なるガス系で蒸着し積層することにより、
各層間の密着性が著しく改善され、また、膜の積層化に
よりクラック伝搬の経路を異なり、被覆層が破壊、剥離
しにくい長寿命の被覆工具とすることができる。
を用いて、異なるガス系で蒸着し積層することにより、
各層間の密着性が著しく改善され、また、膜の積層化に
よりクラック伝搬の経路を異なり、被覆層が破壊、剥離
しにくい長寿命の被覆工具とすることができる。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年５月２６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、イオンプ
レーティング皮膜において、残留圧縮応力を低減し、厚
膜化を実現し、その結果として耐摩耗性の向上を計るた
め、同金属、異ガス成分の積層による２種以上の皮膜を
被覆することにより、残留圧縮応力は増加することな
く、厚膜化が実現できるという知見を得るに至った。そ
のため、本発明では、１０層〜数千層被覆してなる積層
被覆工具において、少なくとも用いる金属成分がＴｉと
Ａｌの２つ、反応性ガス成分が２種であり、かつ、前記
積層被膜の残留圧縮応力がＴｉＮ、ＴｉＣＮと同等又は
それ以下であることを特徴とする積層被覆工具であり、
より詳細には、前記反応性ガス成分が窒素、酸素との組
み合わせや、窒素、炭素と組み合わせたものである。更
に、前記反応性ガス成分の１つを間欠的に流し成膜する
ことを特徴とする積層被覆工具の製造法であり、Ｔｉ、
Ａｌの化合物はそれぞれ炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物等を形成し、またその中間組成の化合物も同様に生成
することができ、しかもその結晶構造は類似しているた
め超格子のような著しい特性変化はないものの、層と層
の密着性に優れているおり、特に、反応性ガス系を変化
させる場合には、反応性ガス成分は瞬時に置き換わるこ
とがなく、言い換えれば中間的な化合物層が極薄く生成
されるため層と層の密着性に優れているのである。
レーティング皮膜において、残留圧縮応力を低減し、厚
膜化を実現し、その結果として耐摩耗性の向上を計るた
め、同金属、異ガス成分の積層による２種以上の皮膜を
被覆することにより、残留圧縮応力は増加することな
く、厚膜化が実現できるという知見を得るに至った。そ
のため、本発明では、１０層〜数千層被覆してなる積層
被覆工具において、少なくとも用いる金属成分がＴｉと
Ａｌの２つ、反応性ガス成分が２種であり、かつ、前記
積層被膜の残留圧縮応力がＴｉＮ、ＴｉＣＮと同等又は
それ以下であることを特徴とする積層被覆工具であり、
より詳細には、前記反応性ガス成分が窒素、酸素との組
み合わせや、窒素、炭素と組み合わせたものである。更
に、前記反応性ガス成分の１つを間欠的に流し成膜する
ことを特徴とする積層被覆工具の製造法であり、Ｔｉ、
Ａｌの化合物はそれぞれ炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物等を形成し、またその中間組成の化合物も同様に生成
することができ、しかもその結晶構造は類似しているた
め超格子のような著しい特性変化はないものの、層と層
の密着性に優れているおり、特に、反応性ガス系を変化
させる場合には、反応性ガス成分は瞬時に置き換わるこ
とがなく、言い換えれば中間的な化合物層が極薄く生成
されるため層と層の密着性に優れているのである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】
【作用】金属成分としてＴｉとＡｌを用いたのは、現在
ＴｉＡｌＮ膜等に汎用的に用いられている成分である
が、従来例のように各々の化合物ではなく、金属固溶体
の化合物として用いる。また、反応性ガス成分として、
２種以上としたのは、積層するためには何らかの類似し
た特性が必要なため、周期律表で隣り合う元素である硼
素と炭素、炭素と窒素、窒素と酸素のような組み合わせ
が良い。また、本発明による積層皮膜は、前述のごとく
残留圧縮応力が極めて小さいため、高速度鋼、及びサー
メット合金に対しても極めて高い密着性を示すものであ
る。一般的にイオンプレーティングの皮膜は、コーティ
ング中に圧縮応力が発生する。また、高速度鋼やサーメ
ット合金は、熱膨張係数が皮膜よりも大きいため、コー
ティング後の冷却工程において皮膜には更に圧縮応力が
付加される。その結果、室温に取り出した時、超硬合金
基体の場合よりも非常に高い圧縮応力を有し、結果、密
着性が著しく悪くなる。このような問題点も本発明積層
皮膜は、解決するものである。
ＴｉＡｌＮ膜等に汎用的に用いられている成分である
が、従来例のように各々の化合物ではなく、金属固溶体
の化合物として用いる。また、反応性ガス成分として、
２種以上としたのは、積層するためには何らかの類似し
た特性が必要なため、周期律表で隣り合う元素である硼
素と炭素、炭素と窒素、窒素と酸素のような組み合わせ
が良い。また、本発明による積層皮膜は、前述のごとく
残留圧縮応力が極めて小さいため、高速度鋼、及びサー
メット合金に対しても極めて高い密着性を示すものであ
る。一般的にイオンプレーティングの皮膜は、コーティ
ング中に圧縮応力が発生する。また、高速度鋼やサーメ
ット合金は、熱膨張係数が皮膜よりも大きいため、コー
ティング後の冷却工程において皮膜には更に圧縮応力が
付加される。その結果、室温に取り出した時、超硬合金
基体の場合よりも非常に高い圧縮応力を有し、結果、密
着性が著しく悪くなる。このような問題点も本発明積層
皮膜は、解決するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】また、残理由圧縮応力がＴｉＮ、ＴｉＣＮ
のそれを超えると、切削時の負荷によりチッピング、剥
離等の欠損が生じやすくなるため、残留する圧縮応力は
ＴｉＮ、ＴｉＣＮと同等又はそれ以下とした。また、タ
ーゲット材料等に第３の金属元素を様々な目的で添加す
ると、その特性を改善することができ有用である。例え
ば、被膜自体の硬さを向上させるにはＳｉ、Ｚｒ等の添
加が有効であり、酸化に対する抵抗を高めるためには
Ｙ、Ｎｄ等を添加すると改善される。以下、実施例に基
づいて本発明を説明する。
のそれを超えると、切削時の負荷によりチッピング、剥
離等の欠損が生じやすくなるため、残留する圧縮応力は
ＴｉＮ、ＴｉＣＮと同等又はそれ以下とした。また、タ
ーゲット材料等に第３の金属元素を様々な目的で添加す
ると、その特性を改善することができ有用である。例え
ば、被膜自体の硬さを向上させるにはＳｉ、Ｚｒ等の添
加が有効であり、酸化に対する抵抗を高めるためには
Ｙ、Ｎｄ等を添加すると改善される。以下、実施例に基
づいて本発明を説明する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】得られた被覆ＴＡチップを用いて残留応力
を測定した後、耐酸化性を試験するため、大気中１００
０度Ｃで所定時間保持し、その破面を観察した。その結
果も表１に併記する。積層させた例（試料番号１〜８）
では残留応力はＴｉＮ単層膜と同程度まで減少させるこ
とができ、また、酸化の進展状態が全く異なり、前者で
は最表面の酸化は進むものの膜の内側にはほとんど酸化
されておらず、熱による影響が観察されるのみであった
のに対し、後者ではほぼ半分まで酸化による膜質の変化
が観察された。
を測定した後、耐酸化性を試験するため、大気中１００
０度Ｃで所定時間保持し、その破面を観察した。その結
果も表１に併記する。積層させた例（試料番号１〜８）
では残留応力はＴｉＮ単層膜と同程度まで減少させるこ
とができ、また、酸化の進展状態が全く異なり、前者で
は最表面の酸化は進むものの膜の内側にはほとんど酸化
されておらず、熱による影響が観察されるのみであった
のに対し、後者ではほぼ半分まで酸化による膜質の変化
が観察された。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１５】得られた被覆ＴＡチップを用いて残留応力
を測定した後、マイクロビッカース硬さを測定した。そ
の結果も表２に併記する。積層させた例（試料番号１１
〜１８）では残留応力はＴｉＣＮ単層膜と同程度まで減
少させることができ、また、表２より明らかなように、
ビッカース硬さは３０００近い値でまで向上させること
ができた。
を測定した後、マイクロビッカース硬さを測定した。そ
の結果も表２に併記する。積層させた例（試料番号１１
〜１８）では残留応力はＴｉＣＮ単層膜と同程度まで減
少させることができ、また、表２より明らかなように、
ビッカース硬さは３０００近い値でまで向上させること
ができた。
Claims (4)
- 【請求項１】 １０層〜数千層被覆してなる積層被覆工
具において、少なくとも用いる金属成分がＴｉとＡｌの
２つ、ガス成分が２種であり、かつ、前記積層被膜の残
留圧縮応力が３ＧＰａ以下であることを特徴とする積層
被覆工具。 - 【請求項２】 請求項１乃至２記載の積層被覆硬質工具
において、前記ガス成分が窒素、酸素であることを特徴
とする積層硬被覆質工具。 - 【請求項３】 １０層〜数千層被覆してなる積層被覆工
具において、少なくとも用いる金属成分がＴｉとＡｌの
２つ、ガス成分が２種であり、かつ、前記ガス成分の１
つを間欠的に流し成膜することを特徴とする積層被覆工
具の製造法。 - 【請求項４】 請求項３記載の積層硬被覆質工具におい
て、前記ガス成分が窒素、炭素であることを特徴とする
積層硬被覆質工具の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6473098A JPH11246961A (ja) | 1998-02-28 | 1998-02-28 | 積層被覆工具及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6473098A JPH11246961A (ja) | 1998-02-28 | 1998-02-28 | 積層被覆工具及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11246961A true JPH11246961A (ja) | 1999-09-14 |
Family
ID=13266571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6473098A Pending JPH11246961A (ja) | 1998-02-28 | 1998-02-28 | 積層被覆工具及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11246961A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005271133A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 被覆切削工具 |
| JP2009120912A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材 |
| JP2010236092A (ja) * | 2010-04-22 | 2010-10-21 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材およびその製造方法 |
| JP2010280941A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Nikon Corp | 被膜形成物および被膜形成物の製造方法 |
| CN114807871A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-29 | 东莞理工学院 | 一种抗硅中毒铝合金晶粒细化剂的制备方法及应用 |
-
1998
- 1998-02-28 JP JP6473098A patent/JPH11246961A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005271133A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 被覆切削工具 |
| JP2009120912A (ja) * | 2007-11-15 | 2009-06-04 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材 |
| JP2010280941A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Nikon Corp | 被膜形成物および被膜形成物の製造方法 |
| JP2010236092A (ja) * | 2010-04-22 | 2010-10-21 | Kobe Steel Ltd | 硬質皮膜を備えた耐摩耗性部材およびその製造方法 |
| CN114807871A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-29 | 东莞理工学院 | 一种抗硅中毒铝合金晶粒细化剂的制备方法及应用 |
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