JPS6037189B2 - 被覆超硬合金部材 - Google Patents
被覆超硬合金部材Info
- Publication number
- JPS6037189B2 JPS6037189B2 JP10605481A JP10605481A JPS6037189B2 JP S6037189 B2 JPS6037189 B2 JP S6037189B2 JP 10605481 A JP10605481 A JP 10605481A JP 10605481 A JP10605481 A JP 10605481A JP S6037189 B2 JPS6037189 B2 JP S6037189B2
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- JP
- Japan
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- cemented carbide
- alumina
- coated
- tic
- 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.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Organic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
超硬合金にアルミナ被覆したいわゆるアルミナコーティ
ング工具は市場の切刷速度の高速化にともない主力工具
として広く使用されている。
ング工具は市場の切刷速度の高速化にともない主力工具
として広く使用されている。
アルミナコーティング工具はアルミナの持つ高い耐摩耗
性と母村超硬合金の鰯性を併せ持つ現在まで)、は最も
合理的な考え方の工具と言える。しかし超硬合金に直接
アルミナを被覆した場合種々問題があり、Wa,Va,
のa族元素の炭化物、窒化物で被覆した後、その外層に
アルミナを被覆するという考え方が優れていると言える
(袴公昭53一13201号公報)。工業的にはTiの
炭化物や窒化物を使用することが通常行われる化学蒸着
法(以下CVDと略す)を用いる場合には特に有効と考
えられる。
性と母村超硬合金の鰯性を併せ持つ現在まで)、は最も
合理的な考え方の工具と言える。しかし超硬合金に直接
アルミナを被覆した場合種々問題があり、Wa,Va,
のa族元素の炭化物、窒化物で被覆した後、その外層に
アルミナを被覆するという考え方が優れていると言える
(袴公昭53一13201号公報)。工業的にはTiの
炭化物や窒化物を使用することが通常行われる化学蒸着
法(以下CVDと略す)を用いる場合には特に有効と考
えられる。
なぜならTiは供給源としてTIC14という安価で気
化点の物質があるからである。TICを内層として使用
しこれにアルミナを被覆する場合、酸化雰囲気に曝され
るところから、特に被覆初期においてTICが部分的に
侵され、アルミナとTICの界面強度は低下すると考え
られる。
化点の物質があるからである。TICを内層として使用
しこれにアルミナを被覆する場合、酸化雰囲気に曝され
るところから、特に被覆初期においてTICが部分的に
侵され、アルミナとTICの界面強度は低下すると考え
られる。
一方TINを被覆した場合にはTINの耐酸化性はTI
Cに比して優れているので界面が強い力汀iNの高温で
の硬度は低いため、アルミナがはがれた部分での摩耗の
進行は著しく汎用工具としての性能は十分とは言えない
。以上のような理由に鑑みてTi(CN)を内層として
被覆した後アルミナを被覆するという提案もある(特関
昭52−96911号公報)。
Cに比して優れているので界面が強い力汀iNの高温で
の硬度は低いため、アルミナがはがれた部分での摩耗の
進行は著しく汎用工具としての性能は十分とは言えない
。以上のような理由に鑑みてTi(CN)を内層として
被覆した後アルミナを被覆するという提案もある(特関
昭52−96911号公報)。
しかしこの提案は所詮上述のTICとTINの中間的な
考え方を示しているに過ぎない。発明者は、アルミナの
持つ高い耐摩耗性を最下限に引き出し得る内層構造につ
いて種々検討し本発明を得るに至った。
考え方を示しているに過ぎない。発明者は、アルミナの
持つ高い耐摩耗性を最下限に引き出し得る内層構造につ
いて種々検討し本発明を得るに至った。
本発明はTICと棚窒化チタン層の2層をアルミナ層の
内層とすることに特徴がある。
内層とすることに特徴がある。
棚窒化チタン層は、高温硬度が高いため100030付
近の切削工具刃先がさらされる温度においては、AI2
03層直下の領域での微小な塑性変形が少なく、AI2
03層の損傷が極小に抑えることが出来る。
近の切削工具刃先がさらされる温度においては、AI2
03層直下の領域での微小な塑性変形が少なく、AI2
03層の損傷が極小に抑えることが出来る。
さらに、棚窒化チタン層は耐酸化性に優れており、アル
ミナ層を被覆する場合には好適な下地物質と云える。さ
らに、しかし、剛窒化チタンを超硬合金に直接被覆した
場合、超硬合金が主として炭化物で構成されているため
に接着力としては十分でない。
ミナ層を被覆する場合には好適な下地物質と云える。さ
らに、しかし、剛窒化チタンを超硬合金に直接被覆した
場合、超硬合金が主として炭化物で構成されているため
に接着力としては十分でない。
超硬合金に直接隣接する層としてはTICが最も適して
いる。このように超硬合金にTICを被覆しさらに棚窒
化チタンを被覆すれば、さらに外層にアルミナ被覆した
場合最も強固な接着度で切削性能が優れた組合わせがで
きると言える。しかし本発明の構造においても実際の切
削加工において最適な性能とするにはそれぞれの層厚は
きわめて厳密に決定されなくてはならない。
いる。このように超硬合金にTICを被覆しさらに棚窒
化チタンを被覆すれば、さらに外層にアルミナ被覆した
場合最も強固な接着度で切削性能が優れた組合わせがで
きると言える。しかし本発明の構造においても実際の切
削加工において最適な性能とするにはそれぞれの層厚は
きわめて厳密に決定されなくてはならない。
TICは超硬合金との接着のために重要であるので0.
5仏あればその効果を表わすが、9山を越えると工具全
体の強度の低下をきたし欠損しやすくなるので0.5ム
〜9仏がよい。山203は0.5り以下では耐摩耗性の
向上は望めず5仏以上では欠損しやすくなり工具として
の汎用性を損う。
5仏あればその効果を表わすが、9山を越えると工具全
体の強度の低下をきたし欠損しやすくなるので0.5ム
〜9仏がよい。山203は0.5り以下では耐摩耗性の
向上は望めず5仏以上では欠損しやすくなり工具として
の汎用性を損う。
棚窒化チタンは、TINのNを一部をBで置換したもの
で、Tj(B洲,‐x)…と考えられる。
で、Tj(B洲,‐x)…と考えられる。
BはBC13で供給され、B含有量はBC13供給量と
共に増加するがx=0.3を越える組成ではTi(BN
)中に固港せず、即ち、Tj(B幻Nrx),.o膜質
の特徴は、Bの固熔化による高温硬度の向上にあり、T
iB2は高温硬度が優れるも耐酸化性に劣りコーティン
グ膜として好ましくない。腰質の硬度特性を改善するた
めにB量を増すとTiB2とTiBNの混相組織となり
、かような組成、組織の異る膜質上ではその上層のAI
203の核生成、成長が不均一となり、N203膜の密
着性、強度不足をきたす。
共に増加するがx=0.3を越える組成ではTi(BN
)中に固港せず、即ち、Tj(B幻Nrx),.o膜質
の特徴は、Bの固熔化による高温硬度の向上にあり、T
iB2は高温硬度が優れるも耐酸化性に劣りコーティン
グ膜として好ましくない。腰質の硬度特性を改善するた
めにB量を増すとTiB2とTiBNの混相組織となり
、かような組成、組織の異る膜質上ではその上層のAI
203の核生成、成長が不均一となり、N203膜の密
着性、強度不足をきたす。
このため、B含有量はx=0.3が限度であって、又、
B含有量の多い組成で膜厚がIAを越えると、鷹相組織
のため成長速度が異るためこのような棚窒化チタンの表
面性状は極めて不適合であって、釘203下地組織とし
ては不適である。このような理由で、棚窒化チタン中の
B含有量には上限があり、B量は0.3を越えないのが
よいとされてきた。しかし本発明はこのような常識に反
してB量を高めて高温硬度、耐酸化性に優れ、かつ均一
な山203粒核生成、成長しうる棚窒化チタンが下記の
条件下においてのみ生成し得ることを見出したものであ
る。
B含有量の多い組成で膜厚がIAを越えると、鷹相組織
のため成長速度が異るためこのような棚窒化チタンの表
面性状は極めて不適合であって、釘203下地組織とし
ては不適である。このような理由で、棚窒化チタン中の
B含有量には上限があり、B量は0.3を越えないのが
よいとされてきた。しかし本発明はこのような常識に反
してB量を高めて高温硬度、耐酸化性に優れ、かつ均一
な山203粒核生成、成長しうる棚窒化チタンが下記の
条件下においてのみ生成し得ることを見出したものであ
る。
Z8= {BC13/(BC13十TIC14)}ZN
= {N2/(日2十N2)}X2={ZB・ZN/T
IC14(容量%)}×100とおいたとき、5≦×2
≦50の範囲において、Ti(BxN,‐x)zなる化
合物を生成しうろことを見出した。
= {N2/(日2十N2)}X2={ZB・ZN/T
IC14(容量%)}×100とおいたとき、5≦×2
≦50の範囲において、Ti(BxN,‐x)zなる化
合物を生成しうろことを見出した。
この生成物は0.1SxSO.8,1.0ミZ三1.7
の組成である。一方、立方晶Ti(BxN,‐x)とは
B含有量及び結晶構造が異る。又、Ti&と比べると、
Nが多量に固落されており、Ti&とTINとの固溶体
と考えられる。このため1〃以上の膜厚となっても組成
が均一であって、しかも耐酸化性がTiB2に比較して
大中に改善されている。z<1.0では従来のTi(B
N)と同様B含有量が制限される。z>1.7では耐酸
化性が悪化してくる。好ましくは1.0SzSI.5で
ある。又B含有量xがx<0.1ではz>1.0の結晶
構造が維持できず、又x>0.8を越えるとTiB2の
性質が強くなる。好ましくは0.3<×<0.7である
。本発明のTi(BxN,【x)zは上記で示された範
囲でしか生成され得ず、この条件外では立方晶のTi(
BN)単独析出あるいは、Ti(BN)とTiB2の同
時析出が発生する。TIN(B洲,‐x)zのコ‐ティ
ング層をN203層の基板とすれば1ムを越える膜厚で
も均一な組成をもつために、微粒のN203層が得られ
ることを見出した。このTi(B洲,‐x)z層上では
AI203層の粒度はx,zに依存し、x<0.1,z
<1.0では粒度の粗いAI203になりやすく、又、
x>0.8 z>1.7のTi(B洲,‐x)z層では
柱状なAI203が成長しやすい。
の組成である。一方、立方晶Ti(BxN,‐x)とは
B含有量及び結晶構造が異る。又、Ti&と比べると、
Nが多量に固落されており、Ti&とTINとの固溶体
と考えられる。このため1〃以上の膜厚となっても組成
が均一であって、しかも耐酸化性がTiB2に比較して
大中に改善されている。z<1.0では従来のTi(B
N)と同様B含有量が制限される。z>1.7では耐酸
化性が悪化してくる。好ましくは1.0SzSI.5で
ある。又B含有量xがx<0.1ではz>1.0の結晶
構造が維持できず、又x>0.8を越えるとTiB2の
性質が強くなる。好ましくは0.3<×<0.7である
。本発明のTi(BxN,【x)zは上記で示された範
囲でしか生成され得ず、この条件外では立方晶のTi(
BN)単独析出あるいは、Ti(BN)とTiB2の同
時析出が発生する。TIN(B洲,‐x)zのコ‐ティ
ング層をN203層の基板とすれば1ムを越える膜厚で
も均一な組成をもつために、微粒のN203層が得られ
ることを見出した。このTi(B洲,‐x)z層上では
AI203層の粒度はx,zに依存し、x<0.1,z
<1.0では粒度の粗いAI203になりやすく、又、
x>0.8 z>1.7のTi(B洲,‐x)z層では
柱状なAI203が成長しやすい。
0.1Sxミ0.& 1.0Sz≦1.7、好ましくは
0.3Sx≦0.7,1.0SzSI.5の組成のTi
(BxN,‐x)z層上で微粒なAI203層を生成さ
せることが出来る。
0.3Sx≦0.7,1.0SzSI.5の組成のTi
(BxN,‐x)z層上で微粒なAI203層を生成さ
せることが出来る。
この微粒な山203は、接着強度も良好で、耐摩耗性と
鋤性に磯れている。
鋤性に磯れている。
本発明は必ずしもCVD法によらなくてもイオンプレー
テイング、スパッタリング、プラズマCVD等の被覆法
を用いても何ら効果は変りがな〈発明の範囲である。
テイング、スパッタリング、プラズマCVD等の被覆法
を用いても何ら効果は変りがな〈発明の範囲である。
またTIC層中に微量の○またはNを入れることも本発
明の効果は損わない。
明の効果は損わない。
同様にTi(BxN,‐x)z層中に徴量のCまたは0
を入れることも本発明の範囲である。
を入れることも本発明の範囲である。
〔実施例 1〕
ISOP,。
超硬合金(SNMG432)チップをCVD*装置内に
入れ、1000qoに加熱し、TIC14,日2,C比
の混合ガス中で2時間TICを被覆を行ったのち、TI
C14,BC13,日2,N2の各々の混合ガス中で棚
窒化チタンを作成した。これをX線回折及びTINオー
ジェ電子分析器で調べた結果を表1に合せて示す。表
1 これを基板としてAI203の核生成テストを行ったと
ころ、船.3,4が均一な核生成がみられ、2は不均一
核生成、6は表面が一部変化していた。
入れ、1000qoに加熱し、TIC14,日2,C比
の混合ガス中で2時間TICを被覆を行ったのち、TI
C14,BC13,日2,N2の各々の混合ガス中で棚
窒化チタンを作成した。これをX線回折及びTINオー
ジェ電子分析器で調べた結果を表1に合せて示す。表
1 これを基板としてAI203の核生成テストを行ったと
ころ、船.3,4が均一な核生成がみられ、2は不均一
核生成、6は表面が一部変化していた。
〔実施例 2〕実施例1と同様の方法にてISOMIO
超硬合金(形状SNG432)にTICを4仏被覆した
後表2に示す組成のTi(B幻N,‐x)z層を1.5
ム被覆し、実施例1と同様に山203を1仏被覆した。
AIC13,日2,C02の混合ガス中、1000℃で
N203を1ム被覆した。
超硬合金(形状SNG432)にTICを4仏被覆した
後表2に示す組成のTi(B幻N,‐x)z層を1.5
ム被覆し、実施例1と同様に山203を1仏被覆した。
AIC13,日2,C02の混合ガス中、1000℃で
N203を1ム被覆した。
これを下記の条件で切削試験を行った。テストA
テストB 切削方式 旋 削 旋 削 被削材 SCM3 SCM鎌篭材(第3
図)速 度 160机/肌 100/肌切込
み 2柵 1,5肋送 り 0.36肌
/rev o.2仇凧/rev比較法 30分
切削し、逃げ面、すくい面摩耗 を比較 結果を表2に示す。
テストB 切削方式 旋 削 旋 削 被削材 SCM3 SCM鎌篭材(第3
図)速 度 160机/肌 100/肌切込
み 2柵 1,5肋送 り 0.36肌
/rev o.2仇凧/rev比較法 30分
切削し、逃げ面、すくい面摩耗 を比較 結果を表2に示す。
表2
※1:VB・・・フランク摩耗 ※2:KT・・・クレ
−ター摩耗t3’,{4’,【則,(7}のTi(B幻
N,‐x)z層上にコーティングしたN203層粒度は
、平均0.5仏、最大lrであった。
−ター摩耗t3’,{4’,【則,(7}のTi(B幻
N,‐x)z層上にコーティングしたN203層粒度は
、平均0.5仏、最大lrであった。
一方、【2},(5},【8}では平均1〜2仏であり
、{1}では最大山の粒度をもつN203層であつた。
〔実施例 3〕 実施例2と同様にしてISOMI雌超硬合金に表3.に
示す如きTICとTi(氏.6,NO.4),.5とA
I203を被覆して実施例1と同様の切削試験A,Bを
行って比較した。
、{1}では最大山の粒度をもつN203層であつた。
〔実施例 3〕 実施例2と同様にしてISOMI雌超硬合金に表3.に
示す如きTICとTi(氏.6,NO.4),.5とA
I203を被覆して実施例1と同様の切削試験A,Bを
行って比較した。
その結果を表3に示す。表3
Claims (1)
- 1 外層をアルミナ、中間層硼窒化チタン、内層が炭化
チタンを被覆した超硬合金において、該硼窒化チタンを
、Ti(BxN_1_−_x)zで表わした場合、0.
1≦x≦0.8,1.0≦z≦1.7であり、該硼窒化
チタンの結晶構造がTiB_2タイプであつて膜厚が1
.0〜3μ、アルミナ層が0.5〜5μ、炭化チタンが
0.5〜9μであることを特徴とする被覆超硬合金部材
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10605481A JPS6037189B2 (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 被覆超硬合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10605481A JPS6037189B2 (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 被覆超硬合金部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS586970A JPS586970A (ja) | 1983-01-14 |
JPS6037189B2 true JPS6037189B2 (ja) | 1985-08-24 |
Family
ID=14423898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10605481A Expired JPS6037189B2 (ja) | 1981-07-06 | 1981-07-06 | 被覆超硬合金部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6037189B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT387988B (de) * | 1987-08-31 | 1989-04-10 | Plansee Tizit Gmbh | Verfahren zur herstellung mehrlagig beschichteter hartmetallteile |
JP2793696B2 (ja) * | 1990-05-17 | 1998-09-03 | 神鋼コベルコツール株式会社 | 耐摩耗性皮膜 |
DE19543748A1 (de) * | 1995-11-24 | 1997-05-28 | Widia Gmbh | Schneidwerkzeug, Verfahren zur Beschichtung eines Schneidwerkzeuges und Verwendung des Schneidwerkzeuges |
JP4251990B2 (ja) * | 2002-01-18 | 2009-04-08 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
1981
- 1981-07-06 JP JP10605481A patent/JPS6037189B2/ja not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS586970A (ja) | 1983-01-14 |
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