JPS61170559A - 被覆超硬合金 - Google Patents

被覆超硬合金

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JPS61170559A
JPS61170559A JP60009754A JP975485A JPS61170559A JP S61170559 A JPS61170559 A JP S61170559A JP 60009754 A JP60009754 A JP 60009754A JP 975485 A JP975485 A JP 975485A JP S61170559 A JPS61170559 A JP S61170559A
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ticn
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    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0635—Carbides
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）技術分野 本発明は主として切削工具として使用される超硬合金の
耐摩耗性を向上させ、かつ良好な靭性を保持せしめるに
最適な硬質波−膜構造を有する被覆超硬合金に関するも
のである。
（２）技術の背景 切削工具に用いられる超硬合金に対する耐摩耗性向上の
要求は年々強くなっており、従来既にこのために超硬合
金の表面に化学蒸着法（具ＴＣＶＤ法を略す）によって
ＴｉＣ、　ＴｉＣＮ、　ＴｉＮ、　Ａ−４！？２０３等
を単層或いは多層に被覆した被覆超硬合金が開発されて
おり例えば特公昭５１−２４９８２号公報に開示されて
いる。
又同様に超硬合金の表面に物理蒸着法（以ＴＰＶＤ法と
略す）によってＴｉＣ，ＴｉＣＮ、　ＴｉＮを単層或い
は多層に被覆することも公知であり例えば特公昭５９−
１８４７４号公報に開示されている。
しかしながら、これら被覆超硬合金は表面に母材の超硬
合金（例えばＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ　）より高硬度である
が脆い硬質物質が被覆されているため全体としては靭性
が低下し、切削工具として用いた場合に負荷応力の変動
等により切刃が欠損し易いという問題がある。父母材と
被覆膜との接着強度が強い方が靭性低下が大きいことも
知られている。
一般にＣＶＤ法による被覆超硬合金は被覆温度が通常的
１０００°Ｃと高いため母材と被覆膜との反応や膜自身
の粒度の粗大化等により靭性の低下が大である。これに
対しＰＶＤ法による被覆超硬合金は被覆温度がＣＶＤ法
より低温（例えば２００℃〜７００℃）、で被覆が可能
なため被覆膜との反応が抑えられることや膜自身の粒度
が微粒なことによりＣＶＤ法の場合に較べて靭性の低下
が少ないことから断続の激しいフライス切削加工用の工
具等にはＰＶＤ法たよるものが多く使用されている。
ＰＶＤ法による被覆超硬合金としてＴｉＮのみを被覆し
たものはＴｉＮ自身がＴｉＣに較べて硬度が低いため逃
げ面摩耗に劣り、又ＴｉＣのみを被覆したものは逃げ面
摩耗には優れるが耐化学反応性に劣るためクレータ摩耗
に弱いという欠点がある。そこでＴｉＣとＴｉＮの中間
的性質を持ったＴｉＣＮを被覆したり、これらの物質を
多層に被覆してこれらの物質の長所のみを生かす努力も
行はれている。多層に被覆する場合、ＴｉＮはその優れ
た被削材との耐化学反応性を利用するために被削材に直
接液する位置、すなわち被覆最外層に置くことが望まし
く、逃げ面摩耗に優れるＴｉＣ層はその内層に置くこと
が望ましいとされている。又ＴｉＣＮ層を設ける場合は
ＴｉＣ層と最外層のＴｉＮ層との間に置くことが望まし
い。
これはＴｉＣＮの物性がＴｉＣとＴｉＮの中間的なもの
であり最外層のＴｉＮの効果を保持するためには最外層
より内側でなければならず、またＴｉＣＮＱＴｉＮ的性
質の効果を発性質せるにはＴｉＣ層より外側に置くこと
が望ましいからである。この様な理由から、逃げ面摩耗
およびクレータ−摩耗に対する抵抗を付与するには超硬
合金／ＴｉＣ／ＴｉＮ又は超硬合金／　ＴｉＣ／ＴｉＣ
Ｎ／ＴｉＮという膜構造が適してＣ）るとされていたが
本発明者らはこの膜構造では工具としてもう一つの重要
な特性すなわち靭性において問題があることを見出した
。すなわち、超硬合金の母材とＴｉＣ層が接していると
ＣＶＤ法より低温で被覆が可能なＰＶＤ法であっても母
材中に含まれるＷＣと被覆層であるＴｉＣとの間で拡散
が起って接着強度が強くなるが工具として靭性が低下し
、負荷変動の激しい条件下での使用で欠損が大きいとい
う問題があるのである。
（３）発明の開示 本発明は耐摩耗性（逃げ面摩耗、クレータ−摩耗）に優
れてかつ良好な靭性を有する被覆超硬合金を提供するも
のであり、この目的を達するためにはＰＶＤ法による被
覆膜の形成において母材に接ゴ する第１層にＴｉＮを０．１〜１μを形成せさることを
特徴とするものである。
本発明者らは種々検討の結果、超硬合金母材とＴｉＣ層
との間に最外層のＴｉＮとは違った目的、すなわち母材
との接着強度を適度に下げる為にＴｉＮ層を界在させれ
ば工具の靭性が飛躍的に向上することを見出したのであ
る。この効果はＴｉＮがＴｉＣと異なり母材中のＷＣと
の反応が弱いことにテ起因すると現状では考えられる。
この超硬合金とＴｉＣ層との間にＴｉＮを界在させるこ
とはＣＶＤ法による場合は例えば米国特許３６４０６銀 ８９号　公法で公知である。この中ではＰＶＤ法は膜／
質の点で適さないとの記載があるが、本発明者らは長年
の研究により逆にＰＶＤ法によるＴｉＮ層の界在に新た
な効果を見出したのである。この場合、第１層のＴｉＮ
はその膜自身の耐摩耗性を利用するためではなく、超硬
合金母材と第２層以上の被覆層の間の接着強度を制御す
る目的で設けられたものであるため、厚く被覆する必要
はなく薄くて効果があることが特徴である。
本発明において、第１層（母材に隣接する最内層）のＴ
ｉＮの膜厚は０．１μ以下では接着強度を適度に下げる
効果が無く、又実質的に連続的な膜と認められない。又
１μ以上ではＴｉＮ自身の膜質の影響が出て来て逃げ面
摩耗性に劣るため好ましくない。
上記第１層に隣接する第２層のＴｉＣ又はＴｉＣＮの膜
厚は０．１μ以下では逃げ面摩耗を改善する効果がなく
、又５μ以上では工具全体が脆くなるので本発明の目的
から適さない。
第２層にＴｉＣを被覆し更に第３層にＴｉＣＮを被覆す
る場合のＴｉＣＮ層は５μ以上では工具が脆くなるため
に好ましくない。
又最外層にＴｉＮ層を被覆する場合、ＴｉＮ層の膜厚は
０．３μ以下ではクレータ−摩耗を改善する効果がなく
５μ以上では耐摩耗性に劣るため適さない。
、　また、被覆膜の厚さ合計が１μ以下では耐摩耗性の
改善に効果がなく、１０μ以上では工具が脆くなるので
好ましくない。
本発明で用いる被覆法はＰＶＤ法であることが特徴であ
るが、ＰＶＤ法としては例えば蒸発源として電子ビーム
やホロカソードガン、アーク放電等を用いるイオンブレ
ーティング法やスパッタリング法、真空蒸着法およびこ
れらの組合せた方法等、ＰＶＤ法として広い意味で分類
されるいずれの方法でも効果は同じである。
以下実施例により本発明の効果を詳しく述べる。
実施例１゜ 超硬合金（ＩＳＯ，Ｐ２Ｏ）を５ＰＧ４２２の形状のス
ローアウェイチップに加工し、イオンブレーティング法
により第１表に示す各種被覆超硬合金を作成被覆面の断
面をラッピングしＥＰＭＡおよび光学顕微鏡観察はより
測定した。
こうして得た被覆超硬合金を用いてフライス耐摩耗試験
と第１図に示すフライス重切削（１２５ｆｌφ）による
靭性試験を行い第１表の結果を得た。第２表はこの時の
切削条件を示す。第１図は被削材でＡが１５０ｆｌ、Ｂ
がＩＱＱ＋ｍ１切溝Ｃが１０ａｍである。
本実施例により本発明品である試料ｌおよび２が耐摩耗
性とともに靭性（破損率）にも非常た優れたものである
ことがわかる。
第２表 実施例２ 実施例１と同様の方法で第２表に示す被覆超硬合金を作
成し、やはり実施例１と同様の方法、条件で耐摩耗性及
び靭性の試験を行いその結果を第３表に示す。本実施例
により本発明品ｌ６２１〜２５が耐摩耗性、靭性共に非
常に優れたものであることがわかる。
実施例３ 市販の超硬合金製エンドミルにスパッタリング法により
ＴｉＣＮを約３μの厚さに被覆する際に、予め０．３μ
のＴｉＮを被覆したものはＴｉＣＮ　１層のみのものに
較べて耐摩耗性は同等であったが欠損が尾と少く靭性が
優れていた。
【図面の簡単な説明】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）超硬合金を基体としてその表面にＰＶＤ法により
    ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮを多層膜に被覆した被覆超硬
    合金において、基体に隣接する最内層を０．１μ以上１
    μ以下のＴｉＮとすることを特徴とする被覆超硬合金。
  2. （２）多層膜の最内層に隣接する第２層を０．５μ〜５
    μのＴｉＣ又はＴｉＣＮとすることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の被覆超硬合金。
  3. （３）最外層に０．３μ〜５μのＴｉＮを被覆すること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の被覆超硬合金
    。
  4. （４）多層膜全体の合計厚さが１μ〜１０μであること
    を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項
    記載の被覆超硬合金。
JP60009754A 1985-01-21 1985-01-21 被覆超硬合金 Granted JPS61170559A (ja)

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