JPS62109976A - 立方晶窒化ホウ素被覆部材 - Google Patents
立方晶窒化ホウ素被覆部材Info
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- JPS62109976A JPS62109976A JP25040985A JP25040985A JPS62109976A JP S62109976 A JPS62109976 A JP S62109976A JP 25040985 A JP25040985 A JP 25040985A JP 25040985 A JP25040985 A JP 25040985A JP S62109976 A JPS62109976 A JP S62109976A
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- cubic boron
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
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- Organic Chemistry (AREA)
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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】
(産業上の利用分野)
本発明は、切削工具又は耐摩耗工具などの工具部品及び
半導体基板などの電子機器用部品として利用できるt重
病窒化ホウ素被覆部材に関するものである。
半導体基板などの電子機器用部品として利用できるt重
病窒化ホウ素被覆部材に関するものである。
(従来の技術)
立方晶窒化ホウ素は、ダイヤモンドに次ぐ高硬度性、高
熱伝導性及び高゛1[気絶縁性を有し、しかもダイヤモ
ンドよりもすぐれた化学的安定性、耐酸化性、耐熱性及
び#熱的衝撃性を有している。
熱伝導性及び高゛1[気絶縁性を有し、しかもダイヤモ
ンドよりもすぐれた化学的安定性、耐酸化性、耐熱性及
び#熱的衝撃性を有している。
また、ダイヤモンドは、鉄族金属との親和性が高いのに
対して立方晶窒化ホウ素は、鉄族金属との親和性が低い
ことから、例えば鉄族金属材料を切削又は研削するため
の工具材料として注目されている。このように、立方晶
窒化ホウ素は、すぐれた特性を有しているが、脆性材料
であり、しかも難焼結性材料であることから形状及び用
途に制約を受けている。
対して立方晶窒化ホウ素は、鉄族金属との親和性が低い
ことから、例えば鉄族金属材料を切削又は研削するため
の工具材料として注目されている。このように、立方晶
窒化ホウ素は、すぐれた特性を有しているが、脆性材料
であり、しかも難焼結性材料であることから形状及び用
途に制約を受けている。
そこで、立方晶窒化ホウ素を被覆層として基体の表面に
形成してなる被覆部材によって形状及び用途の制約を解
決しようという試みがなされている。その代表例として
、立方晶窒化ホウ素の被覆層を窒化ケイ素焼結体の基体
の表面に直接形成させてなる被覆部材が特開昭57−9
5881号公報に開示されている。
形成してなる被覆部材によって形状及び用途の制約を解
決しようという試みがなされている。その代表例として
、立方晶窒化ホウ素の被覆層を窒化ケイ素焼結体の基体
の表面に直接形成させてなる被覆部材が特開昭57−9
5881号公報に開示されている。
(発明が解決しようとする問題点)
特開昭57−95881号公報に開示の被覆部材は、次
のような問題がある。窒化ケイ素焼結体は、焼結を促進
させるために、例えば A1203 、MgO、Y203 fZど0)、主ト
シテ金属酸化物からなる焼結助剤を含有している。この
ように焼結助剤を含有した窒化ケイ素焼結体の基体の表
面に直接立方晶窒化ホウ素からなる被覆層を形成させて
なる被覆部材は、基体の表面にも焼結助剤が存在し、こ
の焼結助剤が六方晶窒化ホウ素又は非晶質窒化ホウ素な
どの窒化ホウ素の立方晶窒化ホウ素への転換を阻害し、
又、基体と被覆層との付着性を低下させるという問題が
ある。
のような問題がある。窒化ケイ素焼結体は、焼結を促進
させるために、例えば A1203 、MgO、Y203 fZど0)、主ト
シテ金属酸化物からなる焼結助剤を含有している。この
ように焼結助剤を含有した窒化ケイ素焼結体の基体の表
面に直接立方晶窒化ホウ素からなる被覆層を形成させて
なる被覆部材は、基体の表面にも焼結助剤が存在し、こ
の焼結助剤が六方晶窒化ホウ素又は非晶質窒化ホウ素な
どの窒化ホウ素の立方晶窒化ホウ素への転換を阻害し、
又、基体と被覆層との付着性を低下させるという問題が
ある。
本発明は、と述のような問題点を解決したもので、具体
的には、基体と立方晶窒化ホウ素からなる外層との間に
窒化ホウ素の立方晶窒化ホウ素への転換を促進させる効
果があり、しかも高温での安定性及び外層との付着性に
すぐれた中間層を介在させてなる立方晶窒化ホウ素被覆
部材の提供を目的とするものである。
的には、基体と立方晶窒化ホウ素からなる外層との間に
窒化ホウ素の立方晶窒化ホウ素への転換を促進させる効
果があり、しかも高温での安定性及び外層との付着性に
すぐれた中間層を介在させてなる立方晶窒化ホウ素被覆
部材の提供を目的とするものである。
(問題点を解決するための手段)
基体の表面に立方晶窒化ホウ素からなる被覆層が形成さ
れる場合は、2つの形態があり、第1の形態は、立方晶
窒化ホウ素が合成されて、その立方晶窒化ホウ素が被覆
層として基体の表面に付着形成される場合であり、第2
の形態は、非晶質窒化ホウ素又は六方晶窒化ホウ素など
の窒化ホウ素が基体の表面に被覆層として付着形成され
ると同時又は被覆層として形成された後に、窒化ホウ素
が立方晶窒化ホウ素に転換する場合である。この内、第
1の形態に対しては、立方晶窒化ホウ素の付着しやすい
物質が必要であり、第2の形f8に対しては、窒化ホウ
素の立方晶窒化ホウ素への転換にすぐれる物質が必要で
ある0本発明者は、この第1の形態と第2の形態に対し
て必要な物質及び工具部品などのらデ酷な用途に耐える
ことがでjる物質について検討した所、酸素又は酸素含
有化合物は、第1の形態及び第2の形態に対して最も障
害になること、並びに炭素及び炭素含有化合物も第1の
形態及び第2の形態に対して好ましくないということか
ら、更に検討した結果、ケイ素、ケイ素アルミニウム合
金、ケイ素窒化物又はケイ素アルミニウム窒化物がJ:
述の第1の形態及び第2の形態などに対して満足させる
ことができるという知見を得るに至り、本発明を完成し
たものである。
れる場合は、2つの形態があり、第1の形態は、立方晶
窒化ホウ素が合成されて、その立方晶窒化ホウ素が被覆
層として基体の表面に付着形成される場合であり、第2
の形態は、非晶質窒化ホウ素又は六方晶窒化ホウ素など
の窒化ホウ素が基体の表面に被覆層として付着形成され
ると同時又は被覆層として形成された後に、窒化ホウ素
が立方晶窒化ホウ素に転換する場合である。この内、第
1の形態に対しては、立方晶窒化ホウ素の付着しやすい
物質が必要であり、第2の形f8に対しては、窒化ホウ
素の立方晶窒化ホウ素への転換にすぐれる物質が必要で
ある0本発明者は、この第1の形態と第2の形態に対し
て必要な物質及び工具部品などのらデ酷な用途に耐える
ことがでjる物質について検討した所、酸素又は酸素含
有化合物は、第1の形態及び第2の形態に対して最も障
害になること、並びに炭素及び炭素含有化合物も第1の
形態及び第2の形態に対して好ましくないということか
ら、更に検討した結果、ケイ素、ケイ素アルミニウム合
金、ケイ素窒化物又はケイ素アルミニウム窒化物がJ:
述の第1の形態及び第2の形態などに対して満足させる
ことができるという知見を得るに至り、本発明を完成し
たものである。
すなわち、本発明の立方晶窒化ホウ素被覆部材は、基体
の表面に立方晶窒化ホウ素を主成分とする外層を形成し
てなる被W1部材において、前記基体と前記外層との間
に1層又は多層で構成される中間層を介在させ、前記外
層に隣接する該中間層がケイ素、ケイ素アルミニウム合
金、ケイ素アルミニウム窒化物又はケイ素窒化物の中の
少なくとも1種からなるケイ素含有物層によって形成さ
れていることを特徴とするものである。
の表面に立方晶窒化ホウ素を主成分とする外層を形成し
てなる被W1部材において、前記基体と前記外層との間
に1層又は多層で構成される中間層を介在させ、前記外
層に隣接する該中間層がケイ素、ケイ素アルミニウム合
金、ケイ素アルミニウム窒化物又はケイ素窒化物の中の
少なくとも1種からなるケイ素含有物層によって形成さ
れていることを特徴とするものである。
ここで用いる基体は、後述する製造条件に耐えることが
回部な材種ならば特別に制限されるものでなく、例えば
各種の全屈9合金、焼結ハイス。
回部な材種ならば特別に制限されるものでなく、例えば
各種の全屈9合金、焼結ハイス。
超硬合金、サーメット又はセラミックスなどを用途によ
って使い分けることができる。
って使い分けることができる。
立方晶窒化ホウ素を1成分とする外層は、μm屯位の薄
膜状の層からam単位の厚膜状の層として形成すること
ができる。この外層の成分は、立方晶窒化ホウ素又は立
方品窄化ホウ素の他にFe。
膜状の層からam単位の厚膜状の層として形成すること
ができる。この外層の成分は、立方晶窒化ホウ素又は立
方品窄化ホウ素の他にFe。
Ni、Co、A文、Si及び周期律表4a。
5a、6a族金属もしくはAn 、 S iの窒化物あ
るいは周期律表4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化
物、ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも
1種の結合相を含有させたものにすることができる。こ
の内、立方晶窒化ホウ素からなる外層の場合は、立方晶
窒化ホウ素が脆性材料であることから0.1gm以北〜
15ルm以丁の層厚1好ましくは0.5μm以1.−t
o鉢m以下の層厚でなる薄膜状にするのがよく、ケ重病
窒化ホウMの他に結合相を含有した外層の場合は、0.
05m■以と〜0.8一層以下の層厚でなるIγ脱膜状
することもできる。
るいは周期律表4a、5a、6a族金属の炭化物、窒化
物、ホウ化物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも
1種の結合相を含有させたものにすることができる。こ
の内、立方晶窒化ホウ素からなる外層の場合は、立方晶
窒化ホウ素が脆性材料であることから0.1gm以北〜
15ルm以丁の層厚1好ましくは0.5μm以1.−t
o鉢m以下の層厚でなる薄膜状にするのがよく、ケ重病
窒化ホウMの他に結合相を含有した外層の場合は、0.
05m■以と〜0.8一層以下の層厚でなるIγ脱膜状
することもできる。
これらの基体と外層との間に介在させる中間層は、使用
する基体の材種又は本発明の被覆部材の用途もしくは形
状によって各種の41!成にすることができる。
する基体の材種又は本発明の被覆部材の用途もしくは形
状によって各種の41!成にすることができる。
例えば、第1の構成としては、中間層がケイ素、ケイ素
アルミニウム合金、ケイ未アルミニウム窒化物又はケイ
累窒化物の中の少なくとも1種のケイ素含有物層からな
るものである。この場合は、基体と外層との間にケイ素
含有物層が介在しているもので、ケイ素含有物層との付
着性にすぐれている15体、例えばAfLN系セラミッ
クス。
アルミニウム合金、ケイ未アルミニウム窒化物又はケイ
累窒化物の中の少なくとも1種のケイ素含有物層からな
るものである。この場合は、基体と外層との間にケイ素
含有物層が介在しているもので、ケイ素含有物層との付
着性にすぐれている15体、例えばAfLN系セラミッ
クス。
A!Q20]系セラミックス、SiC系セラミックス又
はサイアロンを含めたSi3N+系セラミ。
はサイアロンを含めたSi3N+系セラミ。
クスなどの基体に適用すると外層のすぐれた特性を発揮
することができる。
することができる。
第2の構成としては、中間層がケイ素含有物層と酸化ア
ルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムの
中の少なくとも1種の第1″fF:4補助層とからなる
ものである。この場合は、基体と外層との間に第1fi
着補助層とケイ素含有物層が介在し、基体に第1g着補
助層が隣接し、外層にケイ素含有物層が隣接しているも
ので、第1密着補助層との付着性にすぐれている基体
例えばZr0p系セラミツクス、TiC系セラミックス
又は各種のセラミックスからなる基体に適用すると外層
のすぐれた特性を発揮することがで5るものである。
ルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムの
中の少なくとも1種の第1″fF:4補助層とからなる
ものである。この場合は、基体と外層との間に第1fi
着補助層とケイ素含有物層が介在し、基体に第1g着補
助層が隣接し、外層にケイ素含有物層が隣接しているも
ので、第1密着補助層との付着性にすぐれている基体
例えばZr0p系セラミツクス、TiC系セラミックス
又は各種のセラミックスからなる基体に適用すると外層
のすぐれた特性を発揮することがで5るものである。
第3の構成としては、中間層がケイ素含有物層と第1密
着補助層と周期律表4a、5a、6a族金属の炭化物、
窒化物、酸化物及びこれらの相q固溶体の中の少なくと
も1種の第2v:4補助層とからなるものである。この
場合は、基体と外層との間に:52密着補助層と第1宅
看補助層とケイ素含有物層が介在し、基体に第2密着補
助層が隣接し、外層にケイ素含有物層が隣接し、第2密
着補助層とケイ、ド含有物層との間に第1密着補助層が
介在しているもので、第2密着補助層との付着性にすぐ
れているノ^体、例えば各種の金属又はステルス、高速
度鋼などの[具鋼を含めた各種合金、焼結ハイス、8硬
合金、サーメットなどの基体に適用すると外層のすぐれ
た特性を発揮することができるものである。
着補助層と周期律表4a、5a、6a族金属の炭化物、
窒化物、酸化物及びこれらの相q固溶体の中の少なくと
も1種の第2v:4補助層とからなるものである。この
場合は、基体と外層との間に:52密着補助層と第1宅
看補助層とケイ素含有物層が介在し、基体に第2密着補
助層が隣接し、外層にケイ素含有物層が隣接し、第2密
着補助層とケイ、ド含有物層との間に第1密着補助層が
介在しているもので、第2密着補助層との付着性にすぐ
れているノ^体、例えば各種の金属又はステルス、高速
度鋼などの[具鋼を含めた各種合金、焼結ハイス、8硬
合金、サーメットなどの基体に適用すると外層のすぐれ
た特性を発揮することができるものである。
その他の中間層の構成としては、例えば+i?i述した
第3の構成で、更に基体と第2密着補助層との間に金属
又は合金でなる層の介在したもの、又は中間層をケイ素
含有物層と第2密着補助層との組合わせにすることもで
きる。
第3の構成で、更に基体と第2密着補助層との間に金属
又は合金でなる層の介在したもの、又は中間層をケイ素
含有物層と第2密着補助層との組合わせにすることもで
きる。
L述の如く、中間層は、1層ヌは多層からなる構成にす
ることかで5るが、外層に隣接する中間層は、立方晶窒
化ホウ素との付着性にすぐれるのと、窒化ホウ素のケ重
病窄化ホウ、村への転換作/FJが高いのと、強度及び
化学的安定性にすぐれているということからケイ素含有
物層にすることを特徴とするものである。
ることかで5るが、外層に隣接する中間層は、立方晶窒
化ホウ素との付着性にすぐれるのと、窒化ホウ素のケ重
病窄化ホウ、村への転換作/FJが高いのと、強度及び
化学的安定性にすぐれているということからケイ素含有
物層にすることを特徴とするものである。
これらの中間層を具体的に示すと、ケイ素含有物層とし
ては、例えばSi、5i−A12合金。
ては、例えばSi、5i−A12合金。
(Si、A党)N、Si:Na があり、第1′占着補
助層としては1例えばA立・0〕、A・・QN。
助層としては1例えばA立・0〕、A・・QN。
A文(N 、 O)があり、第2密着補助層としては、
例えばT i C、Z r C、Hf C、V C。
例えばT i C、Z r C、Hf C、V C。
TaC1NbC,Cr3C7、Cr7 C3。
MQ7 C,WC,TiN、ZrN、VN。
TaN、CrN、Tie、TiC2、ZrC1。
Ta、+ 05 、Ti (N、C)。
(Ti−Ta)C,(Ti拳W)C。
Ti (N、O)、Ti (C,N、O)。
(Ti・Ta−W)C,などを挙げることができる。こ
れらの中間層は、化学H,を論的化合物のみでなく、非
化学品論的化合物として形成されることもあり、非化学
r11論的化合物の中でも金属光、Eに対して非金J1
元、ドの比か少なくなった亜化学埴扁重化合物として形
成されていることもある。
れらの中間層は、化学H,を論的化合物のみでなく、非
化学品論的化合物として形成されることもあり、非化学
r11論的化合物の中でも金属光、Eに対して非金J1
元、ドの比か少なくなった亜化学埴扁重化合物として形
成されていることもある。
本発明の立方晶窒化ホウ素被覆部材は1次のような方法
によって製造することができる。まず、基体は、板状体
、塊状体、粉末状又は粉末圧粉体状として用いることが
できる。この内、板状体又は塊状体として用いる場合は
、必要に応じて基体の表面を研摩、洗浄及び乾燥などを
行なうと基体と中間層との付着性がすぐれることから好
ましいことである。
によって製造することができる。まず、基体は、板状体
、塊状体、粉末状又は粉末圧粉体状として用いることが
できる。この内、板状体又は塊状体として用いる場合は
、必要に応じて基体の表面を研摩、洗浄及び乾燥などを
行なうと基体と中間層との付着性がすぐれることから好
ましいことである。
、+1(体の表面に中間層を設ける方法は、CVD法、
PVD法又はプラズマCVD法による方法。
PVD法又はプラズマCVD法による方法。
金属を74看した後浸炭や窒化処理して金属化合物の中
間層とする方法、スプレー、刷毛塗りなどで粉末状とし
て設ける方法1 もしくは加圧成形によって粉末圧粉体
として設ける方法がある。また、)、(体と中間層との
付着性を高めるために、基体の表面に金属又は合金から
なる層を設ける必要がある場合には、蒸若、イオンブレ
ーティング又はスバ、ターのようなPVD法の他にメッ
キによっても形成することができる。
間層とする方法、スプレー、刷毛塗りなどで粉末状とし
て設ける方法1 もしくは加圧成形によって粉末圧粉体
として設ける方法がある。また、)、(体と中間層との
付着性を高めるために、基体の表面に金属又は合金から
なる層を設ける必要がある場合には、蒸若、イオンブレ
ーティング又はスバ、ターのようなPVD法の他にメッ
キによっても形成することができる。
外層の形成方法は、PVD法又はプラズマCVD法の他
に粉末状、粉末圧粉体状もしくはCVD法、PVD法、
プラズマCVD法などによって窒化ホウ素を中間層の表
面に形成した後、立方晶窒化ホウ素の安定な高圧高温条
件によって処理して立方晶窒化ホウ素を主体とする外層
にすることができる。さらに、本発明の被覆部材の製造
方法について具体的に説明すると、第1の方法は、基体
が、例えば線引量、圧延品、鋳造品、鍛造品又は焼結晶
からなる板状体もしくは塊状体である場合、基体の表面
を研摩、洗浄及び乾燥後、CVD法、PVD法又はプラ
ズマCVD法によって中間層を設ける。次いで、高エネ
ルギーを発生し得るPVD法、プラズマCVD法又はレ
ーザ蒸着法などの反応容器内に設置して、中間層の表面
に0.05用m〜20SLm程度の薄膜状の外層を形成
する方法である。
に粉末状、粉末圧粉体状もしくはCVD法、PVD法、
プラズマCVD法などによって窒化ホウ素を中間層の表
面に形成した後、立方晶窒化ホウ素の安定な高圧高温条
件によって処理して立方晶窒化ホウ素を主体とする外層
にすることができる。さらに、本発明の被覆部材の製造
方法について具体的に説明すると、第1の方法は、基体
が、例えば線引量、圧延品、鋳造品、鍛造品又は焼結晶
からなる板状体もしくは塊状体である場合、基体の表面
を研摩、洗浄及び乾燥後、CVD法、PVD法又はプラ
ズマCVD法によって中間層を設ける。次いで、高エネ
ルギーを発生し得るPVD法、プラズマCVD法又はレ
ーザ蒸着法などの反応容器内に設置して、中間層の表面
に0.05用m〜20SLm程度の薄膜状の外層を形成
する方法である。
第2の方法は、第1の方法で用いたと同様の基体の表面
に第1の方法と同様にして中間層を形成した後、中間層
の表面にCVD法、PVD法、プラズマCVD法又はレ
ーザ薄石法によって外層を形成するための、例えば非晶
質窒化ホウ素又は六万品窒化ホウ素からなる薄膜を形成
し1次いでベルト型又はカートル型などの高圧高l!!
装置に設置して父重病窒化ホウ素の安定な高圧高温条件
下で処理する方法である。
に第1の方法と同様にして中間層を形成した後、中間層
の表面にCVD法、PVD法、プラズマCVD法又はレ
ーザ薄石法によって外層を形成するための、例えば非晶
質窒化ホウ素又は六万品窒化ホウ素からなる薄膜を形成
し1次いでベルト型又はカートル型などの高圧高l!!
装置に設置して父重病窒化ホウ素の安定な高圧高温条件
下で処理する方法である。
第3のり1法は、第1の方法で用いたと同様の基体の表
面に第1の方法と同様にして中間層を形成した後1例え
ば0.05+s+s〜0.8霧■程度の厚膜状の外層を
形成する目的で、中間層の表面に外層を形成するための
粉末状又は粉末圧粉体状のものを設け、次いで高圧高温
装置に設こして嶽方晶窒化ホウ素の安定な高圧高温条件
ドで処理する方法である。このとき、厚膜状の外層にす
る場合は、窒化ホウMの他に窒化ホウ素のゲ重病窒化ホ
ウ素への転換のための触媒作用となる、例えば窒化アル
ミニウムなどを含有させておくと 層好ましいことであ
る。
面に第1の方法と同様にして中間層を形成した後1例え
ば0.05+s+s〜0.8霧■程度の厚膜状の外層を
形成する目的で、中間層の表面に外層を形成するための
粉末状又は粉末圧粉体状のものを設け、次いで高圧高温
装置に設こして嶽方晶窒化ホウ素の安定な高圧高温条件
ドで処理する方法である。このとき、厚膜状の外層にす
る場合は、窒化ホウMの他に窒化ホウ素のゲ重病窒化ホ
ウ素への転換のための触媒作用となる、例えば窒化アル
ミニウムなどを含有させておくと 層好ましいことであ
る。
第4の方法は、第1の方法で用いたと同様の基体の表面
に粉末状、粉末圧粉体状又は板状体でなる中間層を設け
た後、この中間層の表面に外層を形成するための粉末状
又は粉末圧粉体状のものを設け、次いで高圧高温装置に
設置してケ重病窒化ホウ素の安定な1り5圧高温条件F
で処理する方法である。
に粉末状、粉末圧粉体状又は板状体でなる中間層を設け
た後、この中間層の表面に外層を形成するための粉末状
又は粉末圧粉体状のものを設け、次いで高圧高温装置に
設置してケ重病窒化ホウ素の安定な1り5圧高温条件F
で処理する方法である。
第5の方法は、基体、中間層及び外層を全て粉末状又は
粉末圧粉体状として設けた後、高圧高温装置に設置して
、立方晶窒化ホウ素の安定な高圧高温条件下で処理する
方法である。
粉末圧粉体状として設けた後、高圧高温装置に設置して
、立方晶窒化ホウ素の安定な高圧高温条件下で処理する
方法である。
このときの立方晶窒化ホウ素の安定な高圧高温条件rと
は、圧力4.5GPa以上、温度700℃で行なうこと
ができるが、特に圧力6.0GPa以上、温度1500
℃以りで行なうのが好ましい。
は、圧力4.5GPa以上、温度700℃で行なうこと
ができるが、特に圧力6.0GPa以上、温度1500
℃以りで行なうのが好ましい。
(作用)
本発明の立方晶窒化ホウ素被覆部材は、外層に隣接する
中間層がケイ素含有物層であることから立方晶窒化ホウ
素からなる外層と中間層との付着性を高めていると共に
、窒化ホウ素のケ重病窒化ホウ素への転換作用を高める
ことかで5るものである。このために、本発明の被覆部
材は、高エネルギーのPVD法又はプラズマCVD法で
もって外層を形成しても立方晶窒化ホウ素の含有量が高
く、緻密で膜状の外層が形成されやすく、又立方晶窒化
ホウ素の安定な高圧高温条件でもって外層を形成しても
立方晶窒化ホウ素の含有量が高く、wI密な外層になっ
ているものである。この結果、本発明の被覆部材は、立
方晶窒化ホウ素自体の有している高硬度性、高熱伝導性
、高電気絶縁性などの諸特性を充分に発揮することがで
きるものである。
中間層がケイ素含有物層であることから立方晶窒化ホウ
素からなる外層と中間層との付着性を高めていると共に
、窒化ホウ素のケ重病窒化ホウ素への転換作用を高める
ことかで5るものである。このために、本発明の被覆部
材は、高エネルギーのPVD法又はプラズマCVD法で
もって外層を形成しても立方晶窒化ホウ素の含有量が高
く、緻密で膜状の外層が形成されやすく、又立方晶窒化
ホウ素の安定な高圧高温条件でもって外層を形成しても
立方晶窒化ホウ素の含有量が高く、wI密な外層になっ
ているものである。この結果、本発明の被覆部材は、立
方晶窒化ホウ素自体の有している高硬度性、高熱伝導性
、高電気絶縁性などの諸特性を充分に発揮することがで
きるものである。
(実施例)
実施例I
S iz Na −8wt%A120z −4wt%Y
2O3組成のセラミックス焼結体で作成した形状寸法1
0φX3mmの基体の表面をダイヤモンド砥石で研摩後
、蒸留水及びエチルアルコールで洗浄及び乾燥した0次
いで、基体をCVD装置の容器内に設置し、10vo文
%5iCua =40va1%NH3−50vou%H
240vo1圧カフ0To r r 、温1f!LL
100℃、保持時間50分にて処理してノ、(体の表面
にケイ素窒化物層を形成させた0次に、容器内のカスを
真空排気した後、1Ovou%BC1= −25vo1
%H7−35voi%NH3−30vo1%Ar雰囲気
中、圧力50Torr、温度1200℃、保持時間12
0分の条件で処理してケイ素窒化物層の表iI′i′i
に窒化ホウ素の層を形成させた。このときの窒化ホウ素
の層は、X線回折により調べた所、非晶質窒化ホウ素を
1体とするものであった。これを高圧高温装置に設置し
て、圧カフ 、0GPa 、温度1600℃の条件で処
理して本発明の被覆部材を得た。
2O3組成のセラミックス焼結体で作成した形状寸法1
0φX3mmの基体の表面をダイヤモンド砥石で研摩後
、蒸留水及びエチルアルコールで洗浄及び乾燥した0次
いで、基体をCVD装置の容器内に設置し、10vo文
%5iCua =40va1%NH3−50vou%H
240vo1圧カフ0To r r 、温1f!LL
100℃、保持時間50分にて処理してノ、(体の表面
にケイ素窒化物層を形成させた0次に、容器内のカスを
真空排気した後、1Ovou%BC1= −25vo1
%H7−35voi%NH3−30vo1%Ar雰囲気
中、圧力50Torr、温度1200℃、保持時間12
0分の条件で処理してケイ素窒化物層の表iI′i′i
に窒化ホウ素の層を形成させた。このときの窒化ホウ素
の層は、X線回折により調べた所、非晶質窒化ホウ素を
1体とするものであった。これを高圧高温装置に設置し
て、圧カフ 、0GPa 、温度1600℃の条件で処
理して本発明の被覆部材を得た。
比較用として、L述した本発明の被覆部材の製造方法か
らケイ素窒化物層の形成丁程を除き1その他の丁程を同
様に行なって比較の被覆部材を得た。
らケイ素窒化物層の形成丁程を除き1その他の丁程を同
様に行なって比較の被覆部材を得た。
こうして得た本発明の被覆部材と比較の被1′a部材の
被覆層をX線回折及び走査型゛重子顕微鏡にて調べた所
、本発明の被覆部材は、外層が厚ざ3μmの緻密な立方
晶窒化ホウ素の層で、中間層がノゾさ2pmの5i3N
a層であり、比較の被覆部材は、被覆層が厚さ3gmで
、ケカ晶窒化ホウ素の含有した六力品窒化ホウ、Vの層
であった0次に、被覆層と基体との付看性を引掻き硬さ
試験機に相当するスクラッチ試験機によって調へた所、
本発明の被覆部材は、lokg荷屯を加えたダイヤモン
ド圧Tで引掻いても被覆層が剥離しなかったのに対し、
比較の被覆部材は、6kg荷玉を加えたダイヤモンド圧
子で引掻いたところ被覆層が剥離した。
被覆層をX線回折及び走査型゛重子顕微鏡にて調べた所
、本発明の被覆部材は、外層が厚ざ3μmの緻密な立方
晶窒化ホウ素の層で、中間層がノゾさ2pmの5i3N
a層であり、比較の被覆部材は、被覆層が厚さ3gmで
、ケカ晶窒化ホウ素の含有した六力品窒化ホウ、Vの層
であった0次に、被覆層と基体との付看性を引掻き硬さ
試験機に相当するスクラッチ試験機によって調へた所、
本発明の被覆部材は、lokg荷屯を加えたダイヤモン
ド圧Tで引掻いても被覆層が剥離しなかったのに対し、
比較の被覆部材は、6kg荷玉を加えたダイヤモンド圧
子で引掻いたところ被覆層が剥離した。
実施例2
Zr07−3wt%MgO組成のセラミックス焼結体で
作成した形状寸法10φX3mmの基体の表面を実施例
1と同様に処理した後、反応容ム内に設置し、5vof
1%AC13−10vou%C0−10vau%CO7
−75vafL%H2雰囲気中、圧力30To r r
、温度1100℃、保持時間120分にて処理して基
体の表面に酸化アルミニウムの層を形成させた。次いで
、容器内のガスを真空真気した後、10vo交%SiC
文、−50vai%NN7−40vo%H2雰囲気中、
圧力50Torr、温度1200℃、保持時間30分に
て処理して酸化アルミニウム層の表面にケイ素窒化物層
を形成させ、 ilfl容度内のカスを真空排気した後
、10vou%BC1+ −’25vou%H、・35
vo、i%NH3−30voQ%Ar雰囲気中、圧力5
0Torr、温度1200℃、保持時間120分の条件
で処理してケイ素窒化物層の表面に窒化ホウ素の層を形
成させた6次に、高圧高温処理に設置して、圧力6.0
GPa 、温度1600℃の条件で処理して本発明品の
被覆部材を得た。
作成した形状寸法10φX3mmの基体の表面を実施例
1と同様に処理した後、反応容ム内に設置し、5vof
1%AC13−10vou%C0−10vau%CO7
−75vafL%H2雰囲気中、圧力30To r r
、温度1100℃、保持時間120分にて処理して基
体の表面に酸化アルミニウムの層を形成させた。次いで
、容器内のガスを真空真気した後、10vo交%SiC
文、−50vai%NN7−40vo%H2雰囲気中、
圧力50Torr、温度1200℃、保持時間30分に
て処理して酸化アルミニウム層の表面にケイ素窒化物層
を形成させ、 ilfl容度内のカスを真空排気した後
、10vou%BC1+ −’25vou%H、・35
vo、i%NH3−30voQ%Ar雰囲気中、圧力5
0Torr、温度1200℃、保持時間120分の条件
で処理してケイ素窒化物層の表面に窒化ホウ素の層を形
成させた6次に、高圧高温処理に設置して、圧力6.0
GPa 、温度1600℃の条件で処理して本発明品の
被覆部材を得た。
比較用として、丘述した本発明の被覆部材の製造方法か
ら酸化アルミニウム層の形成■程及びケイ、に窒化物層
の形1jCI程を除き、)、(体の表面に直接窒化ホウ
、緒の層を形成した後同様に高圧高温処理して比較の被
覆部材を得た。
ら酸化アルミニウム層の形成■程及びケイ、に窒化物層
の形1jCI程を除き、)、(体の表面に直接窒化ホウ
、緒の層を形成した後同様に高圧高温処理して比較の被
覆部材を得た。
こうして得た本発明の被覆部材と比較の被覆部材を実施
例1と同様にして調へた所、本発明の被覆部材は、外層
が厚さ3pmの緻密な立方晶窒化ホウ素の層で、中間層
が厚さIgmのAu203層と厚さ1牌1のSi:Nn
層からなり、比較の被覆部材は、被覆層が厚さ3μmで
、六方晶窒化ホウ素の層であった。
例1と同様にして調へた所、本発明の被覆部材は、外層
が厚さ3pmの緻密な立方晶窒化ホウ素の層で、中間層
が厚さIgmのAu203層と厚さ1牌1のSi:Nn
層からなり、比較の被覆部材は、被覆層が厚さ3μmで
、六方晶窒化ホウ素の層であった。
実施例3
WC−5wt%CO組成の超硬合金で作成した形状す法
10X10X5+smの基体の表面を実施例1と同様に
処理した後、反応容器内に設置し、8voM%T i
Ci4−5voJ1%CHa −87va1%H2雰囲
気中、圧力20Torr、温度1000℃、保持時間3
0分にて処理してチタン炭化物層を形成させた0次いで
、容器内のガスを真空排気した後、5マ0文%AlC1
x −10voJIL%C0−10vou%CO2−7
5vofL%H2雰囲気中、圧力30To r r 、
温度1100℃、保持時間120分にて処理してチタン
炭化物層の表面に酸化アルミニウム層を形成させ、再度
容器内のガスを真空排気した後、10vai%S i
Ala −50vo1%N2−40vou%H2雰囲気
中、圧力50To r r 、温度1200℃、保持時
間30分にて処理して酸化アルミニウム層の表面にケイ
素窒化物層を形成させた。また、容器内のガスを真空排
気した後、高出力可変高周波熱プラズマ発生装置によっ
て容器内にプラズマを発生させ、 20 voJ1%B3 N3 H6−40voi%NH
:l −40マ0文%H2雰囲気中、温度1600℃で
処理してケイ素窒化物層の表面に窒化ホウ素の層を形成
させて本発明品の被覆部材を得た。
10X10X5+smの基体の表面を実施例1と同様に
処理した後、反応容器内に設置し、8voM%T i
Ci4−5voJ1%CHa −87va1%H2雰囲
気中、圧力20Torr、温度1000℃、保持時間3
0分にて処理してチタン炭化物層を形成させた0次いで
、容器内のガスを真空排気した後、5マ0文%AlC1
x −10voJIL%C0−10vou%CO2−7
5vofL%H2雰囲気中、圧力30To r r 、
温度1100℃、保持時間120分にて処理してチタン
炭化物層の表面に酸化アルミニウム層を形成させ、再度
容器内のガスを真空排気した後、10vai%S i
Ala −50vo1%N2−40vou%H2雰囲気
中、圧力50To r r 、温度1200℃、保持時
間30分にて処理して酸化アルミニウム層の表面にケイ
素窒化物層を形成させた。また、容器内のガスを真空排
気した後、高出力可変高周波熱プラズマ発生装置によっ
て容器内にプラズマを発生させ、 20 voJ1%B3 N3 H6−40voi%NH
:l −40マ0文%H2雰囲気中、温度1600℃で
処理してケイ素窒化物層の表面に窒化ホウ素の層を形成
させて本発明品の被覆部材を得た。
比較用として、上述の窒化ホウ素の層を形成させる方法
によって基体の表面に直接窒化ホウ素の層を形成させて
比較の被覆部材を得た。
によって基体の表面に直接窒化ホウ素の層を形成させて
比較の被覆部材を得た。
こうして得た本発明の被覆部材と比較の被覆部材を実施
例1と同様にして調べた所、本発明の被覆部材は、外層
が厚さ2gmの立方晶窒化ホウ十を主体とする層で、中
間層が厚さIgmのTiC層と厚さlJLmのA文20
3層と厚さl終mの5ixNn層からなり、比較の被覆
部材は、所々被層層が付着している程度であった。
例1と同様にして調べた所、本発明の被覆部材は、外層
が厚さ2gmの立方晶窒化ホウ十を主体とする層で、中
間層が厚さIgmのTiC層と厚さlJLmのA文20
3層と厚さl終mの5ixNn層からなり、比較の被覆
部材は、所々被層層が付着している程度であった。
実施例4
Mo板からなる基体の表面にイオンプレーテインクによ
ってSi膜を被覆した後、CVD装置に5没置して、1
0マ0文%BC立3−25マ0立%H2−35van%
NH3−30va1%Ar雰囲気中。
ってSi膜を被覆した後、CVD装置に5没置して、1
0マ0文%BC立3−25マ0立%H2−35van%
NH3−30va1%Ar雰囲気中。
圧力50To r r 、温度1300℃、保持詩間1
20分の条件で、Si層の表面に窒化ホウ素の層を形成
させた。次に、高圧高温装置に設置して、圧力6GPa
、温度1200℃の条件で処理して本発明品の被覆部
材を得た。
20分の条件で、Si層の表面に窒化ホウ素の層を形成
させた。次に、高圧高温装置に設置して、圧力6GPa
、温度1200℃の条件で処理して本発明品の被覆部
材を得た。
比較用として、ト述の窒化ホウ素の層を形成させる方法
によってMo板の基体の表面に直接窒化ホウ素の層を形
成させて比較の被覆部材を得た。
によってMo板の基体の表面に直接窒化ホウ素の層を形
成させて比較の被覆部材を得た。
こうして得た本発明の被覆部材と比較の被覆部材の被覆
層を実施例1と同様にして調べた所1本発明の被覆部材
は、外層が厚さ3μmの立方晶窒化ホウ素の層で、中間
層が厚さ2ルmのSi層からなり、比較の被覆部材は、
被覆層が六方品窒化ホウ素の層であった。
層を実施例1と同様にして調べた所1本発明の被覆部材
は、外層が厚さ3μmの立方晶窒化ホウ素の層で、中間
層が厚さ2ルmのSi層からなり、比較の被覆部材は、
被覆層が六方品窒化ホウ素の層であった。
(発明の効果)
を述の如く1本発明の立方晶窒化ホウ素被覆部材は、基
体と立方晶窒化ホウ素を主成分とする外層との間に中間
層を介在させることによって、被覆層の1耐剥離性が著
しくすぐれると共に緻密でt方晶窒化ホウ素からなる外
層が形成されているものである。このために、従来のケ
重病窒化ホウ素焼結体が用いられている切削工具及び耐
摩耗工具から更には形状及び用途的に制約を受けている
ような工具部材にも応用することができる。また、立方
晶窒化ホウ素からなる外層が緻密でバラツキの少ないも
のであることから立方晶窒化ホウ素の特性を利用して゛
ト導体基板をはじめ各種の電f又は電気部品関係に応用
できる産業h4T用な材料である。
体と立方晶窒化ホウ素を主成分とする外層との間に中間
層を介在させることによって、被覆層の1耐剥離性が著
しくすぐれると共に緻密でt方晶窒化ホウ素からなる外
層が形成されているものである。このために、従来のケ
重病窒化ホウ素焼結体が用いられている切削工具及び耐
摩耗工具から更には形状及び用途的に制約を受けている
ような工具部材にも応用することができる。また、立方
晶窒化ホウ素からなる外層が緻密でバラツキの少ないも
のであることから立方晶窒化ホウ素の特性を利用して゛
ト導体基板をはじめ各種の電f又は電気部品関係に応用
できる産業h4T用な材料である。
Claims (3)
- (1)基体の表面に立方晶窒化ホウ素を主成分とする外
層を形成してなる被覆部材において、前記基体と前記外
層との間に1層又は多層で構成される中間層を介在させ
、前記外層に隣接する該中間層がケイ素、ケイ素アルミ
ニウム合金、ケイ素アルミニウム窒化物又はケイ素窒化
物の中の少なくとも1種からなるケイ素含有物層によっ
て形成されていることを特徴とする立方晶窒化ホウ素被
覆部材。 - (2)上記中間層は、上記外層に隣接するケイ素含有物
層と1層又は多層で構成される密着補助層からなり、前
記ケイ素含有物層に隣接する該密着補助層が酸化アルミ
ニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウムの中の
少なくとも1種からなる第1密着補助層であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の立方晶窒化ホウ素
被覆部材。 - (3)上記中間層において、上記第1密着補助層に隣接
する第2密着補助層が周期律表4a、5a、6a族金属
の炭化物、窒化物、酸化物及びこれらの相互固溶体から
選ばれる1種以上の成分からなることを特徴とする特許
請求の範囲第2項記載の立方晶窒化ホウ素被覆部材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25040985A JPS62109976A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 立方晶窒化ホウ素被覆部材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25040985A JPS62109976A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 立方晶窒化ホウ素被覆部材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62109976A true JPS62109976A (ja) | 1987-05-21 |
JPH0558070B2 JPH0558070B2 (ja) | 1993-08-25 |
Family
ID=17207462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25040985A Granted JPS62109976A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | 立方晶窒化ホウ素被覆部材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62109976A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0225562A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-01-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金 |
JPH06262405A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-20 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 工具用被覆部品 |
WO2011083869A1 (ja) * | 2010-01-11 | 2011-07-14 | 国立大学法人九州大学 | 立方晶窒化ホウ素コーティング法およびそれにより得られる材料 |
JP2012531045A (ja) * | 2009-06-22 | 2012-12-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | ホウ素膜界面技術 |
JP2016078137A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 超硬工具 |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP25040985A patent/JPS62109976A/ja active Granted
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0225562A (ja) * | 1988-07-14 | 1990-01-29 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 立方晶窒化ホウ素被覆超硬合金 |
JPH06262405A (ja) * | 1993-03-05 | 1994-09-20 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 工具用被覆部品 |
JP2012531045A (ja) * | 2009-06-22 | 2012-12-06 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | ホウ素膜界面技術 |
WO2011083869A1 (ja) * | 2010-01-11 | 2011-07-14 | 国立大学法人九州大学 | 立方晶窒化ホウ素コーティング法およびそれにより得られる材料 |
JP5669107B2 (ja) * | 2010-01-11 | 2015-02-12 | 国立大学法人九州大学 | 立方晶窒化ホウ素コーティング法およびそれにより得られる材料 |
JP2016078137A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 超硬工具 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0558070B2 (ja) | 1993-08-25 |
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