JPS59222570A - 複合セラミツクコ−テイング膜の製造法 - Google Patents
複合セラミツクコ−テイング膜の製造法Info
- Publication number
- JPS59222570A JPS59222570A JP9866283A JP9866283A JPS59222570A JP S59222570 A JPS59222570 A JP S59222570A JP 9866283 A JP9866283 A JP 9866283A JP 9866283 A JP9866283 A JP 9866283A JP S59222570 A JPS59222570 A JP S59222570A
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- JP
- Japan
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- composite ceramic
- coating film
- coating
- al2o3
- base material
- Prior art date
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- Pending
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)技術分野
本発明は、耐熱性と靭性に優れた被覆硬質部材の製造法
に関するものである。
に関するものである。
(ロ)技術の背景
超硬合金の表面に耐摩耗性の優れたTiC,TiN。
Al2O3などの硬質物質を1種又は2種以上の単層又
は2層以上被覆した被覆超硬合金は既に実用化されてい
る。その中でもA7203を外層とした二重被覆超硬合
金工具は、Al2O5のもつ耐熱性、耐酸化性等のため
優れた耐摩耗性を示すことが知られている。切削工具に
要求される切削条件は年々過酷になってきており1.切
削速度もろ00”/<ni 11を越える場合も多くな
ってきており、より耐ll11.:耗性の高い切削工具
が要求されろようになってきている。
は2層以上被覆した被覆超硬合金は既に実用化されてい
る。その中でもA7203を外層とした二重被覆超硬合
金工具は、Al2O5のもつ耐熱性、耐酸化性等のため
優れた耐摩耗性を示すことが知られている。切削工具に
要求される切削条件は年々過酷になってきており1.切
削速度もろ00”/<ni 11を越える場合も多くな
ってきており、より耐ll11.:耗性の高い切削工具
が要求されろようになってきている。
これらの要求に対して、A?205膜厚を厚くする方向
がある。しかしながら、従来のCVD法(化学蒸着法)
でA1205膜厚を反応時間を延ばすことによって1μ
から数μにしていくと、刃先部のAl2O5膜が他の部
分よりも異常に厚くなって、コ−ティングチップの靭性
を著しく低下したり、膜のハクリが発生しやすくなる。
がある。しかしながら、従来のCVD法(化学蒸着法)
でA1205膜厚を反応時間を延ばすことによって1μ
から数μにしていくと、刃先部のAl2O5膜が他の部
分よりも異常に厚くなって、コ−ティングチップの靭性
を著しく低下したり、膜のハクリが発生しやすくなる。
このような結果になる理由の1つとして、アルミナ膜の
成長速度が遅く又、反応ガスのチップ間への回り込みが
悪いため、膜厚不均一性が拡大されるためと考えられる
。
成長速度が遅く又、反応ガスのチップ間への回り込みが
悪いため、膜厚不均一性が拡大されるためと考えられる
。
CVD法においてこのような膜厚の不均一性(バラツキ
)は反応雰囲気が高真空になる程、均一になることが知
られるが、一方成長速度が極めて遅くなり通常10〜6
QTorrで行なわれている。しかしAl2O5の場
合、成長速度の関係から、高真空では被覆できなかった
。この解決策の1つとしてAl2O5成長速度を速める
手段として特開昭54−10314号に公知例としてT
i、’lZrおよび/又はHfイオンを0.8〜0.5
容量%ドーピングするというものがある。しかしながら
この方法によっても、膜厚不均一によるコーティングチ
ップの靭性低下や膜ハクリの対策にはなりえない。
)は反応雰囲気が高真空になる程、均一になることが知
られるが、一方成長速度が極めて遅くなり通常10〜6
QTorrで行なわれている。しかしAl2O5の場
合、成長速度の関係から、高真空では被覆できなかった
。この解決策の1つとしてAl2O5成長速度を速める
手段として特開昭54−10314号に公知例としてT
i、’lZrおよび/又はHfイオンを0.8〜0.5
容量%ドーピングするというものがある。しかしながら
この方法によっても、膜厚不均一によるコーティングチ
ップの靭性低下や膜ハクリの対策にはなりえない。
1 (ハ)発明の開示
本発明の要旨は、超硬合金、セラミック、サーメツト9
高速度鋼を母材として、該母材を収容する容器内に水素
と、三塩化アルミニウムと、−酸化炭素と二酸化炭素の
1種以上と、四塩化ジルコニウムと四塩化ハフニウムの
1種以上よりなる混合ガスとを流し、該雰囲気中でプラ
ズマCVD法でAt205と酸化ジルコニウム、 A
bOsと酸化ハフニウム、またはAl2O3と酸化ジル
コニウム・ 酸化ハフニウムよりなる複合セラミックを
被覆することを特徴としている。また四塩化ジルコニウ
ムと四塩化ハフニウムの1種以上よりなるガスと三塩化
アルミニウムの容積比率が0.5〜60であって、雰囲
気中の圧力を0.1〜10Torrであることを特徴と
する。
高速度鋼を母材として、該母材を収容する容器内に水素
と、三塩化アルミニウムと、−酸化炭素と二酸化炭素の
1種以上と、四塩化ジルコニウムと四塩化ハフニウムの
1種以上よりなる混合ガスとを流し、該雰囲気中でプラ
ズマCVD法でAt205と酸化ジルコニウム、 A
bOsと酸化ハフニウム、またはAl2O3と酸化ジル
コニウム・ 酸化ハフニウムよりなる複合セラミックを
被覆することを特徴としている。また四塩化ジルコニウ
ムと四塩化ハフニウムの1種以上よりなるガスと三塩化
アルミニウムの容積比率が0.5〜60であって、雰囲
気中の圧力を0.1〜10Torrであることを特徴と
する。
また本発明は、耐摩耗性と靭性に優れるコーティングチ
ップの製造法に関するものである。本発明の特徴は、コ
ーテイング膜の靭性を改良するために、A7203相に
酸化ジルコニウム及び/又は酸化ハフニウム層を固溶体
もしくは、混合体として存在せしめて、複合セラミック
化して高い靭性と耐摩耗性と耐熱性をもたせたものであ
る。又コーテイング膜の成長速度向上と均一性を改良す
るために、本ブこ明は以下の点を特徴としている。
ップの製造法に関するものである。本発明の特徴は、コ
ーテイング膜の靭性を改良するために、A7203相に
酸化ジルコニウム及び/又は酸化ハフニウム層を固溶体
もしくは、混合体として存在せしめて、複合セラミック
化して高い靭性と耐摩耗性と耐熱性をもたせたものであ
る。又コーテイング膜の成長速度向上と均一性を改良す
るために、本ブこ明は以下の点を特徴としている。
(υ プラズマCVD法で複合セラミック層を生成する
。
。
(2) −三塩化アルミニウムと、四塩化ジルコニウ
ムと四塩化ハフニウムの1秤取」二のガスを(ZrC1
a−1−1−1fC14) / A/C15= 0.2
〜60の比率で反応炉内へ導入する。
ムと四塩化ハフニウムの1秤取」二のガスを(ZrC1
a−1−1−1fC14) / A/C15= 0.2
〜60の比率で反応炉内へ導入する。
(6)反応炉内圧力を0.1〜10Torrとする。
かような方法によって反応ガスがプラズマ化され、散力
臂占性化されると考えられる。プラズマCVD法によっ
て、Al2O3の成長速度が高くなるだけでなく、高真
空下でも高い成長速度が得られるので、膜厚不均一性も
解決される。この原料ガスとしては、。I(2と、CO
とCO2のうちの1種以上と、三塩化アルミニウムと、
四塩化ジルコニウムと四塩化)1フニウムの1種以上の
ガスで、(四塩化ジルコニウム→四塩化ハフニウム)/
三塩化アルミニウムの比率は0,2〜60であるが、好
ましくは、0.2〜20である。0.2以下では、成長
速度向上に余り効果なく又、複合セラミックスとして固
溶又は、混合体となるジルコニウム又はハフニウム量が
少く靭性向上に効果がない。30を越えると、Al2O
5相比率が低くなって、耐摩耗性が低下するので好まし
くない。反応炉内の圧力は0.1〜10T。
臂占性化されると考えられる。プラズマCVD法によっ
て、Al2O3の成長速度が高くなるだけでなく、高真
空下でも高い成長速度が得られるので、膜厚不均一性も
解決される。この原料ガスとしては、。I(2と、CO
とCO2のうちの1種以上と、三塩化アルミニウムと、
四塩化ジルコニウムと四塩化)1フニウムの1種以上の
ガスで、(四塩化ジルコニウム→四塩化ハフニウム)/
三塩化アルミニウムの比率は0,2〜60であるが、好
ましくは、0.2〜20である。0.2以下では、成長
速度向上に余り効果なく又、複合セラミックスとして固
溶又は、混合体となるジルコニウム又はハフニウム量が
少く靭性向上に効果がない。30を越えると、Al2O
5相比率が低くなって、耐摩耗性が低下するので好まし
くない。反応炉内の圧力は0.1〜10T。
rr、好ましくは0.1〜2Torrである。0.1
Torr米満では、プラズマが不安定で、10Torr
を越える ・と膜厚均一化に効果がなくなる。プラ
ズマ13.!5.6MHzの高周波電力等によって発生
出来るが、生成させる複合コーテイング膜質は、反応温
度や高層結晶質が多いほど耐摩耗性に優れ逆にアモルフ
ァスが多くなると、靭性が良くなるので高周波電力と反
応温度を選定することで、任意の膜質が得られる。この
ように、本発明では従来のAj20s半20s単 ては超硬合金のほか、IVa 、 Va 、 Vl a
族元素の炭化物。
Torr米満では、プラズマが不安定で、10Torr
を越える ・と膜厚均一化に効果がなくなる。プラ
ズマ13.!5.6MHzの高周波電力等によって発生
出来るが、生成させる複合コーテイング膜質は、反応温
度や高層結晶質が多いほど耐摩耗性に優れ逆にアモルフ
ァスが多くなると、靭性が良くなるので高周波電力と反
応温度を選定することで、任意の膜質が得られる。この
ように、本発明では従来のAj20s半20s単 ては超硬合金のほか、IVa 、 Va 、 Vl a
族元素の炭化物。
窒化物,炭窒化物等の硬質相からなるサーメット及び、
AI 205を主成分とするセラミックあるいはSac
、 Si3N4のセラミック等の靭性の低い基体にも
応用できる。さらに靭性の高い高速度鋼にも応用できる
。以下実施例にて説明する。
AI 205を主成分とするセラミックあるいはSac
、 Si3N4のセラミック等の靭性の低い基体にも
応用できる。さらに靭性の高い高速度鋼にも応用できる
。以下実施例にて説明する。
に)実施例
実施例1
市販のTiCコーティングチップ、型番SNMN462
にて、以下の条件にて、Al2O5−ZrO2の被覆を
行った。反応温度は950°C反応圧力2Torr13
、56 h(I(zの高周波電力500Wの条件下で5
μ被覆した。
にて、以下の条件にて、Al2O5−ZrO2の被覆を
行った。反応温度は950°C反応圧力2Torr13
、56 h(I(zの高周波電力500Wの条件下で5
μ被覆した。
」−記の切削チップと比較のために市販の6μTiCに
5μA1203をコーティングしたもの(Nα5)で下
記の条件で切削テストを行った。
5μA1203をコーティングしたもの(Nα5)で下
記の条件で切削テストを行った。
被、・削材 S CM435
切削条件 V= 400 mAninf = 0.3
mml rev d=1.5mm 6分間切削したところ、No、 1〜No、 4はフラ
ンク摩耗量が各0.25間、0.27,0.32,0.
45でNα5は0.63 Mmであツタ。
mml rev d=1.5mm 6分間切削したところ、No、 1〜No、 4はフラ
ンク摩耗量が各0.25間、0.27,0.32,0.
45でNα5は0.63 Mmであツタ。
実施例2
10容量%の結合相(C□、Ni)で硬質相が60%T
iC,3%TiN、2%MO2C1WCの組成からなる
サーメット及び95%Aj203−5%TiCのセラミ
ックを基体として、下記の条件で5μのA?20.1+
−Hf02をコーティングした。(反応温度:1000
°C9圧カニ 2torr、300W)第2表(%:体
積%を示す) 比較のために、従来のCVD法で5 tt Al2O5
コーティングしたサーメット (Nα11)、セラミッ
クNα12)を実施例1と同様の条件で切削テストを行
った。この結果フランク摩耗がNo、 6〜No、10
まで各0.211扉、 0.24. 0.36. 0
.16. 0.34であり、NcLll、12では0.
42,0.38であった。
iC,3%TiN、2%MO2C1WCの組成からなる
サーメット及び95%Aj203−5%TiCのセラミ
ックを基体として、下記の条件で5μのA?20.1+
−Hf02をコーティングした。(反応温度:1000
°C9圧カニ 2torr、300W)第2表(%:体
積%を示す) 比較のために、従来のCVD法で5 tt Al2O5
コーティングしたサーメット (Nα11)、セラミッ
クNα12)を実施例1と同様の条件で切削テストを行
った。この結果フランク摩耗がNo、 6〜No、10
まで各0.211扉、 0.24. 0.36. 0
.16. 0.34であり、NcLll、12では0.
42,0.38であった。
実施例6
S K 114に実施例1No、2の反応ガス条件でA
l2O3−ZrO2を550°C9反応圧力1 tor
r 、 IKWの高周波電力下でプラズマ−CVD法で
6μ生成させた。(Nα16)比較のために、5μTi
Cをコーティングしtこコーティングハイス(No、1
4)と、ノhイス(SKH,4)N(L 15を被削材
S CM435を■−40”/m1nt a = 2
1nyn、 f = 0.1 ’)Vrevで60分
間切削したところ、No、13はフランク摩耗が0.0
2ynm、 No、 14が0.16 tnm、 No
、 1’ 5は、15分11で切削不能となった。
l2O3−ZrO2を550°C9反応圧力1 tor
r 、 IKWの高周波電力下でプラズマ−CVD法で
6μ生成させた。(Nα16)比較のために、5μTi
Cをコーティングしtこコーティングハイス(No、1
4)と、ノhイス(SKH,4)N(L 15を被削材
S CM435を■−40”/m1nt a = 2
1nyn、 f = 0.1 ’)Vrevで60分
間切削したところ、No、13はフランク摩耗が0.0
2ynm、 No、 14が0.16 tnm、 No
、 1’ 5は、15分11で切削不能となった。
実施例4
Claims (1)
- (1)超硬合金、老ラミック、サーメット、高速度鋼を
fミJ材として、。該母材を収容する容器内に水素と9
三塩化アルミニウムと、−酸化炭素と二酸化炭素の1種
以」二と、四塩化ジルコニウムと四塩化ハフニウムの1
種以上よりなる混合ガスとを流し、該雰囲気中でプラズ
マCVD法でAl2O3と酸化ジルコニウム、 A−
/203と酸化ハフニウム、またはAl2O3と酸化ジ
ルコニウム・酸化ハフニウム、よりなる複合セラミック
を被覆することを特徴とする複合セラミックコーティン
グ膜の製造法。 ■ 特許請求の範囲第(1)項において四塩化ジルコニ
ウムと四塩化ハフニウムの1種以上よりなるガスと三塩
化アルミニウムの容積比率が0.5〜60であって、雰
囲気中の圧力を01〜’10Tor+−であることを特
徴とする複合セラミックコーティング膜の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9866283A JPS59222570A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 複合セラミツクコ−テイング膜の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9866283A JPS59222570A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 複合セラミツクコ−テイング膜の製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59222570A true JPS59222570A (ja) | 1984-12-14 |
Family
ID=14225722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9866283A Pending JPS59222570A (ja) | 1983-06-01 | 1983-06-01 | 複合セラミツクコ−テイング膜の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS59222570A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0275978A2 (en) * | 1987-01-20 | 1988-07-27 | Valenite Inc. | A method for depositing composite coatings |
EP0275975A2 (en) * | 1987-01-20 | 1988-07-27 | Valenite Inc. | Ultrathin laminated oxide coatings |
US6713199B2 (en) * | 2001-12-31 | 2004-03-30 | Memscap | Multilayer structure used especially as a material of high relative permittivity |
JP2006192544A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
JP2008093769A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Mitsubishi Materials Corp | 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切削工具 |
CN109112501A (zh) * | 2018-08-24 | 2019-01-01 | 贵研铂业股份有限公司 | 一种二氧化铪涂层及其制备方法 |
-
1983
- 1983-06-01 JP JP9866283A patent/JPS59222570A/ja active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0275978A2 (en) * | 1987-01-20 | 1988-07-27 | Valenite Inc. | A method for depositing composite coatings |
EP0275975A2 (en) * | 1987-01-20 | 1988-07-27 | Valenite Inc. | Ultrathin laminated oxide coatings |
US6713199B2 (en) * | 2001-12-31 | 2004-03-30 | Memscap | Multilayer structure used especially as a material of high relative permittivity |
JP2006192544A (ja) * | 2005-01-14 | 2006-07-27 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
JP2008093769A (ja) * | 2006-10-10 | 2008-04-24 | Mitsubishi Materials Corp | 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切削工具 |
CN109112501A (zh) * | 2018-08-24 | 2019-01-01 | 贵研铂业股份有限公司 | 一种二氧化铪涂层及其制备方法 |
CN109112501B (zh) * | 2018-08-24 | 2019-08-30 | 贵研铂业股份有限公司 | 一种二氧化铪涂层及其制备方法 |
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