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
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- 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
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- Japan
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- coated
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- coating layer
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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
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- Organic Chemistry (AREA)
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
− 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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)
- (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)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)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。
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)
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 |
-
1984
- 1984-01-30 JP JP1351184A patent/JPS60159171A/ja active Pending
Cited By (4)
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 |
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