JPS6142789B2 - - Google Patents
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- JPS6142789B2 JPS6142789B2 JP56157129A JP15712981A JPS6142789B2 JP S6142789 B2 JPS6142789 B2 JP S6142789B2 JP 56157129 A JP56157129 A JP 56157129A JP 15712981 A JP15712981 A JP 15712981A JP S6142789 B2 JPS6142789 B2 JP S6142789B2
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- coated
- cemented carbide
- amorphous
- alumina
- cutting
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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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
本発明は特に優れた切削性能を示すいわゆるア
ルミナ被覆工具の改良に関する。 現在、１種又は２種以上の炭化物、窒化物、炭
窒化物及び炭酸窒化物を鉄族金属で結合した超硬
合金に、炭化物、窒化物等の硬質層を被覆した被
覆超硬合金は切削工具として優れた耐摩耗性と靭
性を有し機械加工分野で多量に用いられている。 更に、上記超硬合金にAl2O3を被覆部の一部と
して用いたアルミナコーチング工具は、セラミツ
クとしてのAl2O3の持つ耐摩耗性が生かされ、前
述の被覆超硬工具に較べて更に高い切削性能を有
することも知られている。 この後者のAl2O3層に関しては従来、α型結晶
やＫ（カツパー）型結晶にすることが提案されて
いる。そしてこのAl2O3結晶被覆はいずれも化学
蒸着法（CVD法）を念頭においてなされたもの
である。公知のようにα型Al2O3は1000℃以上の
高温安定相であり、Ｋ型Al2O3はそれ以下の温度
域で生成されるが反応速度との関係で800〜1000
℃がＫ―Al2O3の生成域と見られる。 一般にセラミツクは結晶粒の粒子径に反比例し
て強度が決る為により結晶粒を小さくすることが
重要とされている。結晶粒を小さくする為には低
温での生成のみならず母材表面の平滑度が大きな
問題となる。 発明者らはこれ等Al2O3結晶膜の生成機構とそ
の性質について種々検討した結果本発明に至つた
ものである。即ち本発明はAl2O3を非晶質のもの
とすることにより従来のアルミナコーチングに較
べて靭性及び耐摩耗性の優れた被覆超硬合金を提
供するものである。 非晶質アルミナは粒界を持つていないので下地
の状態に拘らず生成した膜は一定以上の強度をも
つていて靭性も優れていることを見出したのであ
る。又更に工具として使用するとき摩耗する場合
でも従来のように結晶粒子単位で離脱するような
現象も皆無であり耐摩耗性のすぐれていることを
見出した。 この非晶質Al2O3の被覆厚は切削工具用の場
合、0.5μ以下では耐摩耗性の点でAl2O3の効果が
なく、10μ以上になると工具としての靭性が満足
されない。 この非晶質アルミナは直接超硬合金に被覆して
も効果を発揮するが、公知のTiC，TiN等の硬質
化合物を超硬合金に被覆し、その上に非晶質アル
ミナを被覆した方が更に切削特性が改善される。 しかし、被覆層全体の厚みは総和で20μ以下で
あることが工具の靭性上好ましい。 さてこの非晶質Al2O3を生成する方法としては
イオンスパツタリング等の物理蒸着法（PVD）
や通常のCVD法、プラズマCVD等いずれの場合
でも本発明の効果は同じである。 以下実施例によつて説明する。 実施例 １ ISO M10超硬合金（形状SNG432）の表面に公
知CVD法にて２μのα型Al2O3を被覆した従来品
と、イオンプレーテイング法にて非晶質Al2O3を
２μ被覆した本発明品を下記条件で切削テストを
行つた。 条件；被削材 FCD―40 切削速度 200ｍ／min 切り込み ２mm 送 り 0.25mm／rev その結果、従来品は８分切削でＶB摩耗が0.3mm
に達し寿命と判定されたのに対し、本発明品は30
分切削後もＶBは0.25mmであつた。 実施例 ２ ISO P30超硬合金（形状SNG432）の表面に公
知のCVD法でTiCを被覆し、その上にプラズマ
CVD法で非晶質Al2O3を被覆した。各被覆厚は第
１表に示す通りである。 これ等の試料で下記２種の切削テストを行つ
た。その結果を第１表に示す。
ルミナ被覆工具の改良に関する。 現在、１種又は２種以上の炭化物、窒化物、炭
窒化物及び炭酸窒化物を鉄族金属で結合した超硬
合金に、炭化物、窒化物等の硬質層を被覆した被
覆超硬合金は切削工具として優れた耐摩耗性と靭
性を有し機械加工分野で多量に用いられている。 更に、上記超硬合金にAl2O3を被覆部の一部と
して用いたアルミナコーチング工具は、セラミツ
クとしてのAl2O3の持つ耐摩耗性が生かされ、前
述の被覆超硬工具に較べて更に高い切削性能を有
することも知られている。 この後者のAl2O3層に関しては従来、α型結晶
やＫ（カツパー）型結晶にすることが提案されて
いる。そしてこのAl2O3結晶被覆はいずれも化学
蒸着法（CVD法）を念頭においてなされたもの
である。公知のようにα型Al2O3は1000℃以上の
高温安定相であり、Ｋ型Al2O3はそれ以下の温度
域で生成されるが反応速度との関係で800〜1000
℃がＫ―Al2O3の生成域と見られる。 一般にセラミツクは結晶粒の粒子径に反比例し
て強度が決る為により結晶粒を小さくすることが
重要とされている。結晶粒を小さくする為には低
温での生成のみならず母材表面の平滑度が大きな
問題となる。 発明者らはこれ等Al2O3結晶膜の生成機構とそ
の性質について種々検討した結果本発明に至つた
ものである。即ち本発明はAl2O3を非晶質のもの
とすることにより従来のアルミナコーチングに較
べて靭性及び耐摩耗性の優れた被覆超硬合金を提
供するものである。 非晶質アルミナは粒界を持つていないので下地
の状態に拘らず生成した膜は一定以上の強度をも
つていて靭性も優れていることを見出したのであ
る。又更に工具として使用するとき摩耗する場合
でも従来のように結晶粒子単位で離脱するような
現象も皆無であり耐摩耗性のすぐれていることを
見出した。 この非晶質Al2O3の被覆厚は切削工具用の場
合、0.5μ以下では耐摩耗性の点でAl2O3の効果が
なく、10μ以上になると工具としての靭性が満足
されない。 この非晶質アルミナは直接超硬合金に被覆して
も効果を発揮するが、公知のTiC，TiN等の硬質
化合物を超硬合金に被覆し、その上に非晶質アル
ミナを被覆した方が更に切削特性が改善される。 しかし、被覆層全体の厚みは総和で20μ以下で
あることが工具の靭性上好ましい。 さてこの非晶質Al2O3を生成する方法としては
イオンスパツタリング等の物理蒸着法（PVD）
や通常のCVD法、プラズマCVD等いずれの場合
でも本発明の効果は同じである。 以下実施例によつて説明する。 実施例 １ ISO M10超硬合金（形状SNG432）の表面に公
知CVD法にて２μのα型Al2O3を被覆した従来品
と、イオンプレーテイング法にて非晶質Al2O3を
２μ被覆した本発明品を下記条件で切削テストを
行つた。 条件；被削材 FCD―40 切削速度 200ｍ／min 切り込み ２mm 送 り 0.25mm／rev その結果、従来品は８分切削でＶB摩耗が0.3mm
に達し寿命と判定されたのに対し、本発明品は30
分切削後もＶBは0.25mmであつた。 実施例 ２ ISO P30超硬合金（形状SNG432）の表面に公
知のCVD法でTiCを被覆し、その上にプラズマ
CVD法で非晶質Al2O3を被覆した。各被覆厚は第
１表に示す通りである。 これ等の試料で下記２種の切削テストを行つ
た。その結果を第１表に示す。
【表】
表でわかる如く非晶質Al2O3 0.5μ以上で耐摩
耗性が向上し寿命が長くなる。しかし被覆層の全
体厚が20μを越すと切削寿命は長いが欠損率が急
に高くなり工具の靭性が低下することがわかる。 以上実施例では非晶質Al2O3を１層被覆した場
合、TiC層の上に非晶質Al2O3を被覆した例を示
したが、超硬合金上にTiCを被覆し、その上に非
晶質Al2O3を被覆し、更にその上にTiNを被覆し
た３層被覆した場合も上述実施例２に示したよう
な本発明の効果は同じであつた。
耗性が向上し寿命が長くなる。しかし被覆層の全
体厚が20μを越すと切削寿命は長いが欠損率が急
に高くなり工具の靭性が低下することがわかる。 以上実施例では非晶質Al2O3を１層被覆した場
合、TiC層の上に非晶質Al2O3を被覆した例を示
したが、超硬合金上にTiCを被覆し、その上に非
晶質Al2O3を被覆し、更にその上にTiNを被覆し
た３層被覆した場合も上述実施例２に示したよう
な本発明の効果は同じであつた。
【表】
実施例 ３
ISO、P10型超硬合金（形状SNG432）の表面に
公知CVD法でTiCNを被覆し、その後低温CVD法
で非晶質アルミナを被覆した。また比較品として
CVD法でTiCNの上にｋ型アルミナを被覆した超
硬合金を試作した。この両者にPVD法にてTiNを
最外層に被覆した。TiCNの膜厚はいずれも５
μ、アルミナの膜厚はいずれも３μ、TiNは２μ
であつた。 この両者を被削材：SCM435鋼材、切削速度
300ｍ／min、切込み1.5min、送り0.35mm／revの
条件で切削テストを行つた。その結果、比較品は
５分間の切削でチツピングが発生し切削不能とな
つたのに対し、本発明品は20分切削後も摩耗は正
常でありVB＝0.29mmであつた。 実施例 ４ ISO、P30超硬合金（形状SNMG432）の表面に
スパツタリング法により、各種の被覆層を形成し
た。その層組成を第２表に記す。更にその後同じ
くスパツタリング法により非晶質アルミナを被覆
した。これに対し、アルミナ層を被覆しないも
の、あるいは結晶質アルミナを被覆したものを比
較品として作成した。これらを切削テストに供し
た時の寿命を第２表にあわせて記す。 切削条件 被削材：SCM 415 速 度：300ｍ／min 切込み：２mm 送 り：0.40mm／rev 判 定：VB＝0.2mmで寿命と判定（分）
公知CVD法でTiCNを被覆し、その後低温CVD法
で非晶質アルミナを被覆した。また比較品として
CVD法でTiCNの上にｋ型アルミナを被覆した超
硬合金を試作した。この両者にPVD法にてTiNを
最外層に被覆した。TiCNの膜厚はいずれも５
μ、アルミナの膜厚はいずれも３μ、TiNは２μ
であつた。 この両者を被削材：SCM435鋼材、切削速度
300ｍ／min、切込み1.5min、送り0.35mm／revの
条件で切削テストを行つた。その結果、比較品は
５分間の切削でチツピングが発生し切削不能とな
つたのに対し、本発明品は20分切削後も摩耗は正
常でありVB＝0.29mmであつた。 実施例 ４ ISO、P30超硬合金（形状SNMG432）の表面に
スパツタリング法により、各種の被覆層を形成し
た。その層組成を第２表に記す。更にその後同じ
くスパツタリング法により非晶質アルミナを被覆
した。これに対し、アルミナ層を被覆しないも
の、あるいは結晶質アルミナを被覆したものを比
較品として作成した。これらを切削テストに供し
た時の寿命を第２表にあわせて記す。 切削条件 被削材：SCM 415 速 度：300ｍ／min 切込み：２mm 送 り：0.40mm／rev 判 定：VB＝0.2mmで寿命と判定（分）
【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金を母材とし、１層または２層以上の
被覆層を有する被覆超硬合金において、その被覆
層の少なくとも１層が0.5〜10μの厚みをもつ非
晶質アルミナであり、２層以上の被覆層を有する
場合他の被覆層としては、IVa，Va，VIa族金属
の炭化物、窒化物、酸化物、ホウ化物およびその
複合体のうち１種又は２種以上で、その厚みは
0.1〜10μでありまた全体の被覆層厚みが0.5〜20
μであることを特徴とする被覆超硬合金。 ２ 特許請求の範囲第１項において、最外層が非
晶質アルミナであることを特徴とする被覆超硬合
金。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56157129A JPS5858273A (ja) | 1981-10-01 | 1981-10-01 | 被覆超硬合金 |
| US06/419,498 US4474849A (en) | 1981-10-01 | 1982-09-17 | Coated hard alloys |
| DE19823234943 DE3234943A1 (de) | 1981-10-01 | 1982-09-21 | Ueberzogenes hartmetall und seine verwendung als material fuer schneidwerkzeuge |
| GB08227891A GB2109415B (en) | 1981-10-01 | 1982-09-30 | Wear resistant amorphous alumina coating for hard alloys |
| FR8216486A FR2516551B1 (fr) | 1981-10-01 | 1982-09-30 | Alliages durs revetus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56157129A JPS5858273A (ja) | 1981-10-01 | 1981-10-01 | 被覆超硬合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5858273A JPS5858273A (ja) | 1983-04-06 |
| JPS6142789B2 true JPS6142789B2 (ja) | 1986-09-24 |
Family
ID=15642835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56157129A Granted JPS5858273A (ja) | 1981-10-01 | 1981-10-01 | 被覆超硬合金 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4474849A (ja) |
| JP (1) | JPS5858273A (ja) |
| DE (1) | DE3234943A1 (ja) |
| FR (1) | FR2516551B1 (ja) |
| GB (1) | GB2109415B (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3152742C2 (de) * | 1981-02-23 | 1985-06-27 | Vsesojuznyj naučno-issledovatel'skij instrumental'nyj institut, Moskva | Werkzeug für die spanabhebende Bearbeitung mit einem mehrschichtigen Überzug |
| JPS58107482A (ja) * | 1981-12-22 | 1983-06-27 | Ayao Wada | アモルフアス金属薄膜を有する加工および切削用工具、金型、機械部品その他の金属製品 |
| JPS58144467A (ja) * | 1982-02-22 | 1983-08-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金工具 |
| US4468309A (en) * | 1983-04-22 | 1984-08-28 | White Engineering Corporation | Method for resisting galling |
| DE3318999A1 (de) * | 1983-05-25 | 1984-11-29 | M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8000 München | Beschichteter metallischer gegenstand sowie verfahren zu dessen herstellung |
| GB2140460B (en) * | 1983-05-27 | 1986-06-25 | Dowty Electronics Ltd | Insulated metal substrates |
| US4985313A (en) * | 1985-01-14 | 1991-01-15 | Raychem Limited | Wire and cable |
| JPS6082366A (ja) * | 1983-10-14 | 1985-05-10 | Toshiba Corp | サ−マルヘツド |
| JPS6089574A (ja) * | 1983-10-21 | 1985-05-20 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆焼結硬質合金部材 |
| EP0160202A3 (en) * | 1984-04-30 | 1988-09-21 | Ovonic Synthetic Materials Company, Inc. | Microwave plasma deposition of coatings and the microwave plasma applied coatings applied thereby |
| JPS61174128A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | レンズ成形用型 |
| US4731261A (en) * | 1985-02-27 | 1988-03-15 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd. | Method for coating a metal covered with metal oxide film with refractory metal oxide |
| JPS61221369A (ja) * | 1985-03-27 | 1986-10-01 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆超硬合金部材 |
| CH664377A5 (de) * | 1986-01-16 | 1988-02-29 | Balzers Hochvakuum | Dekorative schwarze verschleissschutzschicht. |
| US4696352A (en) * | 1986-03-17 | 1987-09-29 | Gte Laboratories Incorporated | Insert for a drilling tool bit and a method of drilling therewith |
| US5165981A (en) * | 1987-03-20 | 1992-11-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Ceramic substrate and preparation of the same |
| SE464818B (sv) * | 1989-06-16 | 1991-06-17 | Sandvik Ab | Belagt skaer foer skaerande bearbetning |
| GB9006311D0 (en) * | 1990-03-17 | 1990-05-16 | Atomic Energy Authority Uk | Surface protection of titanium |
| US5920760A (en) * | 1994-05-31 | 1999-07-06 | Mitsubishi Materials Corporation | Coated hard alloy blade member |
| US5879823A (en) * | 1995-12-12 | 1999-03-09 | Kennametal Inc. | Coated cutting tool |
| EP1266980B1 (en) * | 2001-06-11 | 2005-11-02 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated carbide alloy tool |
| SE526337C2 (sv) * | 2002-07-16 | 2005-08-23 | Seco Tools Ab | PVD-belagt skärverktyg med åtminstone ett skikt av (Ti, A1) (O, N) samt metod för att framställa detsamma |
| US20060165994A1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-07-27 | General Electric Company | Protective coating on a substrate and method of making thereof |
| US20070078521A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Depuy Products, Inc. | Aluminum oxide coated implants and components |
| WO2011052767A1 (ja) | 2009-10-30 | 2011-05-05 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具 |
| JP5935562B2 (ja) * | 2012-07-13 | 2016-06-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP7121234B2 (ja) * | 2018-07-10 | 2022-08-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層が優れた耐チッピング性を発揮する表面切削工具 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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