JPS6136071B2 - - Google Patents
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- JPS6136071B2 JPS6136071B2 JP1815882A JP1815882A JPS6136071B2 JP S6136071 B2 JPS6136071 B2 JP S6136071B2 JP 1815882 A JP1815882 A JP 1815882A JP 1815882 A JP1815882 A JP 1815882A JP S6136071 B2 JPS6136071 B2 JP S6136071B2
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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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Description
この発明は、高温耐摩耗性にすぐれた表面硬質
層を有し、特に切削工具および耐摩耗工具用とし
て使用するのに適した表面被覆超硬質合金部材に
関するものである。 従来、一般に硬質層が、主として元素周期律表
の4a，5a，および6a族の金属の炭化物、窒化物、
および炭窒化物のうちの１種または２種以上から
なり、かつ結合相が、主として鉄族金属のうちの
１種または２種以上、あるいは鉄族金属のうちの
１種または２種以上とクロム族金属およびAlの
うちの１種または２種以上からなる超硬質合金基
体の表面に各種材質の表面硬質層を被覆してなる
表面被覆超硬質合金部材が、切削工具や耐摩耗工
具として使用されていることはよく知られるとこ
ろである。 しかしながら、これら従来表面被覆超硬質合金
部材においては、表面硬質層が十分満足する高温
耐摩耗性を備えたものでないために、必ずしも満
足な工具寿命を示さないのが現状である。 そこで、最近、高温耐摩耗性（高温硬さ）にす
ぐれた炭化けい素（以下SiCで示す）を表面硬質
層として使用する試みもなされたが、このSiC層
はすぐれた高温耐摩耗性をもつ反面、脆く、かつ
上記超硬質合金基体に密着性の劣るものであり、
さらに化学蒸着法を使用して前記基体表面にSiC
層を形成するに際しては、Siが前記基体内に拡散
し、鉄族金属と結合して脆い化合物を形成するこ
とから前記基体の靭性が劣化し、したがつてこれ
を実用に供した場合、欠損や剥離を生じ、長期に
亘る使用は期待できないものであつた。 しかして、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高温耐摩耗性にすぐれたSiC層を、上記超硬
質合金基体の表面に、密着性よく、かつ靭性も保
持した状態で形成すべく研究を行なつた結果、前
記基体表面にSiC層を形成するに先だつて、まず
表面硬質層全体に靭性を付与する目的で、Tiの
炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの
２種以上の固溶体のうちの１種の単層または２種
以上の複層からなる平均層厚：1.5〜15μｍの硬
質層を形成し、ついで前記硬質層の上部層を0.5
〜５μｍの平均層厚でSi拡散層とし、この状態で
SiC層を形成すると、このSiC層は前記Si拡散層
ときわめて強固に密着することから、この結果の
表面被覆超硬質合金部材はすぐれた高温耐摩耗性
と鞁性とを兼ね備えたものとなり、したがつて、
これを切削工具や耐摩耗工具として使用した場合
にはきわめて長期に亘つてすぐれた切削および耐
摩耗性能を発揮するという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、硬質相が、主として元素周律表の
4a，5a，および6a族の金属の炭化物、窒化物、お
よび炭窒化物のうちの１種または２種以上で構成
され、結合相が、主として鉄族金属のうちの１種
または２種以上、あるいは鉄族金属のうちの１種
または２種以上と、クロム族金属およびAlのう
ちの１種または２種以上で構成された超硬質合金
基体の表面に、Tiの炭化物、窒化物、および酸
化物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの
１種の単層または２種以上の複層からなる平均層
厚：１〜10μｍの内層と、前記内層にSiが拡散し
たものからなる平均層厚：0.5〜５μｍのSi拡散
中間層と、SiCからなる平均層厚：１〜10μｍの
外層とで構成された表面硬質層を形成してなる切
削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部
材に特徴を有するものである。 つぎに、この発明の表面硬質層を構成する内
層、Si拡散中間層、および外層の平均層厚を上記
の通りに限定した理由を説明する。 (a) 内層 内層は表面硬質層全体に靭性を付与し、かつ
これを基体表面に強固に密着させる作用をもつ
が、その平均層厚が１μｍ未満では前記作用に
所望の効果を得ることができず、一方10μｍを
越えた平均層厚にしても前記作用により一層の
改善効果は現われないことから、その平均層厚
を１〜10μｍと定めた。 (b) Si拡散中間層 Si拡散中間層には、外層としてのSiC層と強
固に結合する作用があるが、その平均層厚が
0.5μｍ未満では外層との間に所望の強固な密
着力を確保することができず、一方10μｍを越
えた平均層厚にすると、表面被覆層全体に脆化
傾向が現われるようになることから、その平均
層厚を0.5〜５μｍと定めた。 (c) 外層 外層としてのSiC層はきわめてすぐれた高温
耐摩耗性をもつが、その平均層厚が１μｍ未満
では所望の高温耐摩耗性を確保することができ
ず、一方10μｍを越えた平均層厚にすると、表
面被覆層の靭性がそこなわれるようになつて、
実用に際して欠けや剥離現象が現われるように
なることから、その平均層厚を１〜10μｍと定
めた。 つぎに、この発明の表面被覆超硬質合金部材を
実施例により具体的に説明する。 実施例 １ 超硬質合金基体として、それぞれ第１表に示さ
れる成分組成をももち、かつJIS・SNP432に規定
する形状をもつた切削チツプを用意し、これら切
削チツプの表面に、化学蒸着法を用いて、同じく
第１表に示される条件にて内層、Si拡散中間層、
および外層からなる表面硬質層を形成することに
よつて本発明被覆切削チツプ１〜８をそれぞれ製
造した。この結果得られた本発明被覆切削チツプ
１〜８の表面硬質層を構全成する内層、Si拡散中
間層、および外層の平均層厚を第２表に表面硬さ
（ビツカース硬さ）と共に示した。 ついで、上記本発明被覆切削チツプ１〜８を用
いて、被削材：鋳鉄（FC25）、切削速度：80ｍ／
mm、送り：0.25mm／rev.、切込み：1.5mmの条件で
切削試験を行ない、逃げ面摩耗が0.3mmに到るま
での切削時間を測定し、この測定結果を第２表に
示した。
層を有し、特に切削工具および耐摩耗工具用とし
て使用するのに適した表面被覆超硬質合金部材に
関するものである。 従来、一般に硬質層が、主として元素周期律表
の4a，5a，および6a族の金属の炭化物、窒化物、
および炭窒化物のうちの１種または２種以上から
なり、かつ結合相が、主として鉄族金属のうちの
１種または２種以上、あるいは鉄族金属のうちの
１種または２種以上とクロム族金属およびAlの
うちの１種または２種以上からなる超硬質合金基
体の表面に各種材質の表面硬質層を被覆してなる
表面被覆超硬質合金部材が、切削工具や耐摩耗工
具として使用されていることはよく知られるとこ
ろである。 しかしながら、これら従来表面被覆超硬質合金
部材においては、表面硬質層が十分満足する高温
耐摩耗性を備えたものでないために、必ずしも満
足な工具寿命を示さないのが現状である。 そこで、最近、高温耐摩耗性（高温硬さ）にす
ぐれた炭化けい素（以下SiCで示す）を表面硬質
層として使用する試みもなされたが、このSiC層
はすぐれた高温耐摩耗性をもつ反面、脆く、かつ
上記超硬質合金基体に密着性の劣るものであり、
さらに化学蒸着法を使用して前記基体表面にSiC
層を形成するに際しては、Siが前記基体内に拡散
し、鉄族金属と結合して脆い化合物を形成するこ
とから前記基体の靭性が劣化し、したがつてこれ
を実用に供した場合、欠損や剥離を生じ、長期に
亘る使用は期待できないものであつた。 しかして、本発明者等は、上述のような観点か
ら、高温耐摩耗性にすぐれたSiC層を、上記超硬
質合金基体の表面に、密着性よく、かつ靭性も保
持した状態で形成すべく研究を行なつた結果、前
記基体表面にSiC層を形成するに先だつて、まず
表面硬質層全体に靭性を付与する目的で、Tiの
炭化物、窒化物、および酸化物、並びにこれらの
２種以上の固溶体のうちの１種の単層または２種
以上の複層からなる平均層厚：1.5〜15μｍの硬
質層を形成し、ついで前記硬質層の上部層を0.5
〜５μｍの平均層厚でSi拡散層とし、この状態で
SiC層を形成すると、このSiC層は前記Si拡散層
ときわめて強固に密着することから、この結果の
表面被覆超硬質合金部材はすぐれた高温耐摩耗性
と鞁性とを兼ね備えたものとなり、したがつて、
これを切削工具や耐摩耗工具として使用した場合
にはきわめて長期に亘つてすぐれた切削および耐
摩耗性能を発揮するという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、硬質相が、主として元素周律表の
4a，5a，および6a族の金属の炭化物、窒化物、お
よび炭窒化物のうちの１種または２種以上で構成
され、結合相が、主として鉄族金属のうちの１種
または２種以上、あるいは鉄族金属のうちの１種
または２種以上と、クロム族金属およびAlのう
ちの１種または２種以上で構成された超硬質合金
基体の表面に、Tiの炭化物、窒化物、および酸
化物、並びにこれらの２種以上の固溶体のうちの
１種の単層または２種以上の複層からなる平均層
厚：１〜10μｍの内層と、前記内層にSiが拡散し
たものからなる平均層厚：0.5〜５μｍのSi拡散
中間層と、SiCからなる平均層厚：１〜10μｍの
外層とで構成された表面硬質層を形成してなる切
削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部
材に特徴を有するものである。 つぎに、この発明の表面硬質層を構成する内
層、Si拡散中間層、および外層の平均層厚を上記
の通りに限定した理由を説明する。 (a) 内層 内層は表面硬質層全体に靭性を付与し、かつ
これを基体表面に強固に密着させる作用をもつ
が、その平均層厚が１μｍ未満では前記作用に
所望の効果を得ることができず、一方10μｍを
越えた平均層厚にしても前記作用により一層の
改善効果は現われないことから、その平均層厚
を１〜10μｍと定めた。 (b) Si拡散中間層 Si拡散中間層には、外層としてのSiC層と強
固に結合する作用があるが、その平均層厚が
0.5μｍ未満では外層との間に所望の強固な密
着力を確保することができず、一方10μｍを越
えた平均層厚にすると、表面被覆層全体に脆化
傾向が現われるようになることから、その平均
層厚を0.5〜５μｍと定めた。 (c) 外層 外層としてのSiC層はきわめてすぐれた高温
耐摩耗性をもつが、その平均層厚が１μｍ未満
では所望の高温耐摩耗性を確保することができ
ず、一方10μｍを越えた平均層厚にすると、表
面被覆層の靭性がそこなわれるようになつて、
実用に際して欠けや剥離現象が現われるように
なることから、その平均層厚を１〜10μｍと定
めた。 つぎに、この発明の表面被覆超硬質合金部材を
実施例により具体的に説明する。 実施例 １ 超硬質合金基体として、それぞれ第１表に示さ
れる成分組成をももち、かつJIS・SNP432に規定
する形状をもつた切削チツプを用意し、これら切
削チツプの表面に、化学蒸着法を用いて、同じく
第１表に示される条件にて内層、Si拡散中間層、
および外層からなる表面硬質層を形成することに
よつて本発明被覆切削チツプ１〜８をそれぞれ製
造した。この結果得られた本発明被覆切削チツプ
１〜８の表面硬質層を構全成する内層、Si拡散中
間層、および外層の平均層厚を第２表に表面硬さ
（ビツカース硬さ）と共に示した。 ついで、上記本発明被覆切削チツプ１〜８を用
いて、被削材：鋳鉄（FC25）、切削速度：80ｍ／
mm、送り：0.25mm／rev.、切込み：1.5mmの条件で
切削試験を行ない、逃げ面摩耗が0.3mmに到るま
での切削時間を測定し、この測定結果を第２表に
示した。
【表】
【表】
【表】
第２表に示される結果から、本発明被覆切削チ
ツプ１〜８は、いずれもきわめて長い切削寿命を
示し、市販の表面硬質層を有する超硬質合金切削
チツプが、同一の条件で通常30分以下の切削寿命
しか示さないのに対して、本発明被覆切削チツプ
の60〜90分間の切削寿命はきわめてすぐれた値で
あることが明らかである。 実施例 ２ 実施例１におけると同様に超硬質合金基体とし
て、それぞれ第３表に示される成分組成をもち、
かつJIS・SNP432に規定する形状をもつた切削チ
ツプを用意し、これら切削チツプの表面に、化学
蒸着法を用いて、同じく第３表に示される条件に
て内層、Si拡散中間層、および外層からなる表面
硬質を形成することによつて本発明被覆切削チツ
プ９〜13をそれぞれ製造した。この結果得られた
本発明被覆切削チツプ９〜13の表面硬質層を構成
する内層、Si拡散中間層、および外層の平均層厚
を第４表に表面硬さ（ビツカース硬さ）と共に示
した。
ツプ１〜８は、いずれもきわめて長い切削寿命を
示し、市販の表面硬質層を有する超硬質合金切削
チツプが、同一の条件で通常30分以下の切削寿命
しか示さないのに対して、本発明被覆切削チツプ
の60〜90分間の切削寿命はきわめてすぐれた値で
あることが明らかである。 実施例 ２ 実施例１におけると同様に超硬質合金基体とし
て、それぞれ第３表に示される成分組成をもち、
かつJIS・SNP432に規定する形状をもつた切削チ
ツプを用意し、これら切削チツプの表面に、化学
蒸着法を用いて、同じく第３表に示される条件に
て内層、Si拡散中間層、および外層からなる表面
硬質を形成することによつて本発明被覆切削チツ
プ９〜13をそれぞれ製造した。この結果得られた
本発明被覆切削チツプ９〜13の表面硬質層を構成
する内層、Si拡散中間層、および外層の平均層厚
を第４表に表面硬さ（ビツカース硬さ）と共に示
した。
【表】
【表】
ついで、上記の本発明被覆切削チツプ９〜13に
ついて、被削材：Al（JIS1100）、切削速度：100
ｍ／min、送り：0.1mm／rev.、切込み：0.5mm、
切削時間：30分の条件で切削試験を行ない、被削
材表面の表面粗さを観察したところ、いずれの場
合も被削材はきれいな被削面を示し、Al切削に
おける耐溶着性はすぐれたものであつた。
ついて、被削材：Al（JIS1100）、切削速度：100
ｍ／min、送り：0.1mm／rev.、切込み：0.5mm、
切削時間：30分の条件で切削試験を行ない、被削
材表面の表面粗さを観察したところ、いずれの場
合も被削材はきれいな被削面を示し、Al切削に
おける耐溶着性はすぐれたものであつた。
【表】
なお、上記実施例では切削工具として用いた場
合について述べたが、線引ダイスや軸受などの耐
摩耗工具として用いた場合にも同様にすぐれた耐
摩耗性を示すことは勿論である。 上述のように、この発明の表面被覆超硬質合金
部材は、外層としての高温耐摩耗性にすぐれた
SiC層がSi拡散中間層および内層を介して基体表
面に強固に密着した表面硬質層を有しているの
で、これを切削工具や耐摩耗工具として使用した
場合にすぐれた高温耐摩耗性を発揮し、著しく長
期に亘る実用が可能となるなどの工業上有用な効
果がもたらされるのである。
合について述べたが、線引ダイスや軸受などの耐
摩耗工具として用いた場合にも同様にすぐれた耐
摩耗性を示すことは勿論である。 上述のように、この発明の表面被覆超硬質合金
部材は、外層としての高温耐摩耗性にすぐれた
SiC層がSi拡散中間層および内層を介して基体表
面に強固に密着した表面硬質層を有しているの
で、これを切削工具や耐摩耗工具として使用した
場合にすぐれた高温耐摩耗性を発揮し、著しく長
期に亘る実用が可能となるなどの工業上有用な効
果がもたらされるのである。
Claims (1)
- １ 硬質相が、主として元素周期律表の4a，5aお
よび6a族の金属の炭化物、窒化物、および炭窒化
物のうちの１種または２種以上で構成され、結合
相が、主として鉄族金属のうちの１種または２種
以上、あるいは鉄族金属のうちの１種または２種
以上と、クロム族金属およびAlのうちの１種ま
たは２種以上で構成された超硬質合金基体の表面
に、Tiの炭化物、窒化物、および酸化物、並び
にこれらの２種以上の固溶体のうちの１種の単層
または２種以上の複層からなる平均層厚：１〜10
μｍの内層と、前記内層にSiが拡散したものから
なる平均層厚：0.5〜５μｍのSi拡散中間層と、
炭化けい素からなる平均層厚：１〜10μｍの外層
とで構成された表面硬質層を形成してなる切削工
具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1815882A JPS58136765A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1815882A JPS58136765A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58136765A JPS58136765A (ja) | 1983-08-13 |
| JPS6136071B2 true JPS6136071B2 (ja) | 1986-08-16 |
Family
ID=11963799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1815882A Granted JPS58136765A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆超硬質合金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58136765A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141406A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-26 | Fuji Die Kk | 皮剥ダイス |
| CN109338195A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-15 | 湖南工业大学 | 一种高耐磨型钻具用硬质合金及其制备方法 |
-
1982
- 1982-02-09 JP JP1815882A patent/JPS58136765A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58136765A (ja) | 1983-08-13 |
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