JPS60159171A - 被覆硬質部材の製造方法 - Google Patents

被覆硬質部材の製造方法

Info

Publication number
JPS60159171A
JPS60159171A JP1351184A JP1351184A JPS60159171A JP S60159171 A JPS60159171 A JP S60159171A JP 1351184 A JP1351184 A JP 1351184A JP 1351184 A JP1351184 A JP 1351184A JP S60159171 A JPS60159171 A JP S60159171A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
coated
hard member
substrate
coating layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1351184A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Nakano
稔 中野
Masaaki Tobioka
正明 飛岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP1351184A priority Critical patent/JPS60159171A/ja
Publication of JPS60159171A publication Critical patent/JPS60159171A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)技術分野 本発明は、耐摩耗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。
(ロ)技術の背景 超硬合金の表面に耐摩耗性の優れたTiC。
TiN、 Al2O,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/V!203を外層とした二
重被覆超硬合金工具は、Al2O3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
ておシ、切削速度も500 m/min を越える場合
も多くなってきておシ、よシ耐摩耗性の高い切削工具が
要求されるようになってきている。これらの要求に対し
て% M2O5膜厚を厚くする方向がある。
しかしながら、M2O3自体は脆性材料のため、厚膜化
することは靭性低下につなかっ、耐摩耗性と靭性を兼ね
そなえる汎用工具としては、靭性向で不満足のものであ
る。このような靭性向の改良方法として、Al203 
とTiCやTiNをり互に繰シ返してなる多重層コーテ
ィングも開発さilてはいるが、依然としてAJ!20
. とTiCの二重コーティングによるものの性能領域
を大巾に越えるものではなく、Al403 の金側膜厚
が大きくなれば、靭性低下するので、即層のM2O3と
比較しても大巾な性能向上はみられない。
C→ 発明の目的 本発明は、上記の困難を解消し、耐摩耗性と靭性に優れ
た新規な被覆硬質部材の製造方法を提供することを目的
とする。
に)発明の構成 すなわち本発明は、水素および塩化アルミニウムと一酸
化窒奏および/又は二酸化窒素からなる混合気体を用い
て、超硬合金、サーメット、セラミックスから遇ばれる
基体上に酸窒化アルミニウムの被覆層を形成することを
特徴とする被覆硬質部材の製造方法。
超硬合金、ザーメット、セラミックスから選ばれる基体
上に、該基体に接する内層としてAeN、 TiN、 
TiC,TiC0,TiCN0 よりなる群から選ばれ
る1種以上の化合物からなる被覆層を形成した後に、外
層として、水素および塩化アルミニウムと一酸化窒素お
よび/又は二酸化窒素からなる混合気体を用いて、酸蟹
化アルミニウムの被覆層を形成することを特徴とする被
覆硬質部材の製造方法。
超硬合金、サーメット、セラミックスから選はれる基体
上に、該基体に接する内層としてAεN、 TiN、 
’H,C,TiC0,TiCN0 よシなる群から選r
J:れる1種以上の化合物からなる被覆層を形成した後
に、中間層として水素および塩化アルミニウムと一酸化
窒素および/又は二酸化窒素からなる混合気体を用いて
酸窒化アルミニウム被覆層を形成し、さらに外層として
酸化アルミニウムの被覆層を形成することを特徴とする
被覆硬質部材の製造方法に関するものである0 ここで酸窒化アルミニウムとは化学式、QONで表わさ
れるもので、AiNに酸素が固溶したもの、あるいはA
g2O,に窒素が固溶したものとも考えられている0 本発明の特徴は、被覆膜の靭性を改良するためにA11
ON あるいは、MONとM2O3の混合体の複合セラ
ミックとして高い靭性と耐摩耗性と耐熱性をもた老たと
ころにあるO従来AP、ON を生成させる手段として
は、MCL3 、 H2、CO2、Co’ ガスの混合
ガス中に窒素ガス等を添加していたが、単体の窒素ガス
は不活性であって、Al0N を生成できず、本発明の
ような固溶体化、複合化は不可能であった〇 本発明者らは、上記従来法の単体の窒素ガス使用とは異
な勺、4ON の酸素源、窒素源としてNOおよび/又
はNO2を用い、酸素と窒素を同時供給することによっ
て、Al0N あるいはAg0NとM2O3の混合体と
して存在せしめ、目的とする酸窒化アルミ複合相を得る
ことにより、高い靭性と耐摩耗性と耐熱性を有する新規
な被覆硬質部材の製法を見出した0本発明の方法により
A10N あるいはAQONとN、zOB の混合相を
得る反応の詳細は未だ不明であるが、下記の化学反応式
(1)〜(3)のような反応によっていると考えられる
OA9.C1,+ No ’+ −u、→MON + 
5 EICL ・・・(1)NO2+H2→ No +
H20・・・ (2ンAj4Ct3 + 3 H2O→
AA203+5Hα・・・(3)即ち、NOガス単体使
用の場合V?−ハ上記(1)式によりAi!ON が生
成される。また、No、ガスを用いれば上記(2)式に
よシ生成したNOガスにより(1)式に従ってAl0N
 が生成され、一方(2)式により生成したN20ガス
により(3)式に従ってAI203が生成されると考え
られる。
窒素、酸素源としては、No ガス単体、もしくはNO
2ガス単体、または両者の混合体のいずれを供給しても
、本発明の目的は達成し得る。一般的な傾向としては、
NOガスを用いれば窒素含有量が増し、N02ガスを用
いれば、M2O3成分の多い混合体層が得られる。
また、酸素源として、Co、 CO2ガスのような酸素
を含むガスを同時に、No および/又はNO2とは別
個に、添加することもできる。
ACON の固溶体相もしくはAAz Os −M O
Nの混合体が生成することに起因して、硬質部材が高い
靭性と耐摩耗性、耐熱性を有するという効果を奏すると
考えられる。A1.−Cj−Hの固溶体層、もしくはA
t!−2011−A20N の混合体層は、単体の/u
203 膜よりは若干耐摩耗性耐熱性が劣るがやはり高
い耐摩耗性耐熱性をもち、一方、靭性については大巾に
向上することができる。
なお、本発明のd −0−N 固溶体、もしくはAlz
 Oa −AI ONの混合体層は、化学蒸着法(C,
V、D法)のほか、プラズマCVD法、イオンブレーテ
ィング等の物理蒸着法でも形成きせることかできる。
本発明の被覆層の基体としては、超硬合金。
サーメットは勿論、脆性材料であるセラミックの上に被
覆しても、効果がある。
さらに、A10−N 固溶体層もしくは、Aez 03
− An ON 固溶体と基体との接着性改善のために
内層として、AAN、 TiN、 TiC,TiC0゜
TiCN0を用いれば、本発明の被覆層と基体との接着
性が向上できることも見い出した。ヌ、これらの2重層
の表面にAI2 o3単相を被覆して、耐摩耗性をさら
に向上させることもできるQ (ホ)実施例 以下本発明を実施例によ勺さらに具体的に説明する。
実施例1 市販のコーティングチップ(型番SNMN432)を基
材としてCVD法によや本発明の被覆硬質部材を製造し
た。該基材を収容する容器内にAg2Ct32容量係、
No ガス5容量係、残部上2ガスよシなる混合ガスを
温度1000℃、圧力20 torr にて反応させ被
覆膜を形成した。
(実施例1−1) 得られた膜質をX線解析、及びオージェ分光分析で解析
したところ、AQ (OQ5 No、5)の組成?もつ
酸望化アルミニウム(5μ厚さ)が得られているとわか
った0 また混合ガス組成を第1表に示すように変えた以外は上
記の同条件にて被覆膜を形成したとき得られた膜質の分
析結果についても・実施例1−2. 1−1−、比較例
1−1として第1表にまとめて示す。
さらに得られたそれぞれの被覆されたコーティングチッ
プと、同じ基材について5μA120315μTiCの
2重層被覆したものを用いて、下記の条件で切削したと
ころ、第1表に示すような結果が得らhた。
切削速度(v) 300 m/min 送 リ(f ) 0.56 am/ reV 、0.6
 m/ reV切 込((1) 2 m/reV 被削材 80M435■(HB=280)切削時間 1
0min 窒素の固溶していないAl2O3は例えば0.6■/r
sV といった高速ルのような靭性の要求される条件下
では使用に勘え得なかった。
(実施例2) 10容蓋係の相合相(C”o、Ni)と硬質相(T1.
 Ta、 Mo、 w) (ON) とからなるサーメ
ット、および70重量係MzOa −50重量係TiC
よシなるセラミックを基材とし’−cCVD法によル、
反応温度1000C,反応圧力2゜torr 、Noガ
ス2.5容ii%、NO?ガス2.5容量係、 A12
C132谷量係、残部H2よルなる混合ガス中で、65
容量係のM (Oo、s No、s )と55容量係の
AP、203 の混合体層を5μ厚となるようコーティ
ングした。
これらのチップと従来の方法で作成した5μ厚Alt2
03 コーティングのものとについて、実施例1の切削
条件(f=o、3b ) で切削テストを行ったところ
、本発明によるものは、それぞれ、フランク摩耗蓋がL
l、25. 0.2’Owであったのに対し、従来品は
、切削時間8分。
6分でそれぞれ欠損した。
(実施例3) 5.5重量%co−94−s重量% WCの超硬合金に
、CVD法により内層として、それぞれ、5μ厚のTi
N、 AゑN、 TiC0,TiCN0を被覆した後、
実施例1と同様に、1000℃、20torrにて、N
Q ガス4容量%、N02ガス1容量優。
MC132容量係、残部H2よりなる混合ガス中で、9
0容童係のA1.(Oo、5No、5)と10容量係の
Al1203 の混合体層を2μ厚にコーティングした
。(実施例5−1〜3−4) 比較のために外層のみをM2O32μをコーティングし
たものを作成した。(比較例3−1〜3−4) これらのチップについて実施例1の切削条件(f=o、
b)で切削テストを行った。結果を第2表に示す。
第2表 (実施例4) 5.5重量%Co−94,5重量%we の超硬合金に
CVD法によ勺、内層に3μのTiC、中11↓層とし
て、実施例1の実1−1と同条件にて3μ厚のAt!(
Oo、s No、s )外層として1μ厚のM2O3を
被覆した。(実施例4−1)比較のために同じ超硬合金
について、内層3μTiC1外層4μのo2os を被
覆した。(比較例4−1)以上により得られた夫々の被
覆コーティングチップを用いて実施例1と同じ切削条件
で切削テストを行った。テスト結果を第3表に示す。
(へ)発明の効果 以上詳述したところおよび実施例、比較例の結果から明
らかなように、本発明の被覆硬質部材の製造方法は、高
度の耐摩耗性と靭性を兼ね備え、耐熱性にも優れた被覆
硬質部材を作製し得る新規な方法である。
代理人 内 1) 明 代理人 萩 原 亮 −

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 水素および塩化アルミニウムと一酸化窒素およ
    び/ヌは二酸化窒素からなる混合気体を用いて、超硬合
    金、サーメット、セラミックスから選ばれる基体上に酸
    窒化アルミニウムの被覆層を形成することを特徴とする
    被覆硬質部材の製造方法。
  2. (2)超硬合金、サーメット、セラミックスから選ばり
    、る基体上に、該基体に接する内層としてAlN、 T
    iN、 TiC,TiC0,’l[’icN○ よりな
    る群から選ばれる1種以上の化合物からなる被覆層を形
    成した後に、外層として、水素および塩化アルミニウム
    と一酸化窒素および/Xは二酸化窒素からなる混合気体
    を用いて、酸窒化アルミニウムの被覆層を形成すること
    を特徴とする被覆硬質部材の製造方法。
  3. (3)超硬合金、サーメット、セラミックスから選ばれ
    る基体上に、該基体に接する内層としてAAN、 Ti
    N、 TiC,TiC0,TiCN0 よ勺なる群から
    選ばれる1種以上の化合物からなる被覆層を形成した後
    に、中間層として水素および塩化アルミニウムと一酸化
    窒素および/スは二酸化窒素からなる混合気体を用いて
    酸窒化アルミニウム被覆層を形成し、さらに外層として
    酸化アルミニウムの被覆層を形成することを特徴とする
    被覆硬質部材の製造方法。
JP1351184A 1984-01-30 1984-01-30 被覆硬質部材の製造方法 Pending JPS60159171A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1351184A JPS60159171A (ja) 1984-01-30 1984-01-30 被覆硬質部材の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1351184A JPS60159171A (ja) 1984-01-30 1984-01-30 被覆硬質部材の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60159171A true JPS60159171A (ja) 1985-08-20

Family

ID=11835166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1351184A Pending JPS60159171A (ja) 1984-01-30 1984-01-30 被覆硬質部材の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60159171A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328375A (ja) * 1989-06-26 1991-02-06 Kyocera Corp 被覆超硬合金
JPH03281779A (ja) * 1990-01-09 1991-12-12 Alps Electric Co Ltd 酸窒化アルミニウムの合成方法
EP0784103A1 (en) * 1996-01-10 1997-07-16 Mitsubishi Materials Corporation Method of manufacturing coated cutting tools

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0328375A (ja) * 1989-06-26 1991-02-06 Kyocera Corp 被覆超硬合金
JPH03281779A (ja) * 1990-01-09 1991-12-12 Alps Electric Co Ltd 酸窒化アルミニウムの合成方法
EP0784103A1 (en) * 1996-01-10 1997-07-16 Mitsubishi Materials Corporation Method of manufacturing coated cutting tools
US5770261A (en) * 1996-01-10 1998-06-23 Mitsubishi Materials Corporation Method of manufacturing coated cutting tool and coated cutting tool made from

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4284687A (en) Compound body
KR100190443B1 (ko) 코팅된 절삭인서트
JPS6389666A (ja) 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPH0929512A (ja) 切削工具植刃
JPH044395B2 (ja)
JPH06158325A (ja) 硬質被覆層の耐摩耗性が向上した表面被覆サーメット製切削工具
JPH03226576A (ja) 耐摩耗性に優れたコーティングサーメットの製造法
JPH068008A (ja) 耐チッピング性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JP2003117706A (ja) 被覆工具
JPS62146264A (ja) 被覆された成形体の製造法
JP3291775B2 (ja) 表面被覆切削工具
JPS60159171A (ja) 被覆硬質部材の製造方法
JPS586969A (ja) 切削工具用表面被覆超硬合金部材
JPS6135271B2 (ja)
JPS6119777A (ja) 耐摩、耐熱性被覆超硬合金部材
JPS5844149B2 (ja) 耐摩耗性および耐酸化性を有する表面被覆超硬合金製品
JPS5935872B2 (ja) 被覆超硬合金部品
JPS5824501B2 (ja) タングステンカ−バイド被膜層の製造方法
JPH0515786B2 (ja)
JPS6274076A (ja) 多重層被覆硬質合金の製造法
JPS59129775A (ja) 被覆硬質部材の製造法
JPS6214220B2 (ja)
JPS6123871B2 (ja)
JPS62290870A (ja) 被覆硬質部材の製造法
JPH10263903A (ja) 炭化チタン被覆工具