JPS62146264A - 被覆された成形体の製造法 - Google Patents

被覆された成形体の製造法

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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】 産業上の利用分野 本発明は、金属基体上に、元素チタン、ジルコニウム、
ハフニウム、バナジウム、ラオプおよび／またはタンタ
ルの炭化物、窒化物および／または炭素窒化物からなる
少なくとも１つの硬物質層を、ＣＶＤ法（化学蒸着法ン
にょシ反応性ガス相から析出させる、被覆され大成形体
の製造法に関する。この種の成形体は、良好な耐摩耗性
を有し、したがって殊に金属工作物の切削および非切削
成形のための工具として使用される。
従来の技術 スイス国特許第５０７０９４号明７刑書から、硬質金属
基体上よび少なくとも１つの硬物質Ｊ・１からなる成形
体が公知であシ、その際硬質金属基板は１つまたは複数
の硬物質および少なくとも１つのパインディングメタル
から構成されて訃シ、また硬物質層が硬い炭化物または
窒化物を含有する。この種の成形体は、切削および非切
削成形の工具に使用することができる。その理由は、こ
のものが良好な耐摩耗性を有するからである。公知の成
形体は、たとえばスイス国特許第４５２２０５号明細書
に記載されているようなＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ−ｐｒｏｚｅβ）に
従って辺遺される。今日、よく使わｔている被覆方法の
１つであるｃｖＤ−法においては、たいてい６００〜１
２００°Ｃの温度を有する反応性ガス雰囲気から、基体
上に表面層が析出さする。ガス雰囲気は、反応温度で互
いに反応し、かつ表面層中に存在する物質を形成する複
数の化合物を含有する。たとえば一般に、金属基体全炭
化物、窒化物または炭素窓化物からなる硬物質層で被覆
し、その際ガス雰囲気が周律表第１〜■族の元素のハロ
ケ９ン化物および窒素含有化合物ないしは炭素含有化合
物を含有するのが普通である。それで、硬質金属基体上
に、炭化チタン層が約１０００℃で、四１化チタンおよ
びメタンを含有するガス雰囲気から析出される。炭素含
有化合物としては、殊にガス秋炭化水素が使用され、窒
素含有化合物としてはＮ２、ＮＨ３またはアミンが使用
される。
硬い炭化物、窒化物および炭素窒化物を金属基体上にＣ
ＶＤ法に従い析出させるのは、析出速度が約１〜２μｍ
　／　ｈであるので、極めて長い反応時間を必要とし、
かつ硬物質層が粗大な粒構造を有し、これがその付着強
度および耐摩耗性を減少させることが判明した。硬物質
層はたいてい８〜１２μｍの厚さと有しなければならな
いので、硬物質層は細粒伏構造を有することが必要であ
る。
発明が解決しようとする問題点 したがって本発明の根底をなす課題は、一方では公知の
ａｖｎ法に比べて短縮された被覆時間を必要とし、他方
では極めて、刑粒状の硬物質層を生じる、被覆された成
形体の製造法を提供することである。
問題点を解決するための手段 本発明の根底をなす課題は、ガス雰囲気が三塩化アルミ
ニウム、三臭化アルミニウムまたは塩化マグネシウムを
チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブおよび／ま
たはタンタルて対してモル比ｏ、ｉ　：　ｉ〜５：１で
含有することにより解決される。すなわち意外にも、こ
れらの化合物が被覆速度を顕著に高めることが判明した
。さらに、これらの化合物の存在で形成される層は、極
めて＠に田な構造を有する。本発明による方法に従い製
造される硬物質層は、高い付着強度および耐摩耗性を有
し、このことは殊に層の細粒性に帰因される。
さらに本発明に従えば、金属基体が硬質金属からなるこ
とが配、慮されている。それというのｄ、ｒ？ＩイＬ円
ＥＩｆｒｌ＞ｆ’ＲＴＩｋｒ！！ｍ（ｎＪＴＩ＋Ｋ１１
ｈｎ〒ＩＦ二ｍ八Ｌ−な、特に耐摩耗性の成形体を製造
しうるからである。
本発明の他の実施態様においては、ＣＶＤ法を８００〜
１１００°Ｃで実施することが配慮されている。この温
度範囲内で、析出過程は有利に調節される。それという
のも低い温度でも十分に高い析出速度が生じ、高い温度
では細粒状組織が生じるからである。
次に本発明の対象を、実施例によシ詳説する。
実施例 耐熱性鋼からなる電気的に加熱された反応容器中に、Ｗ
　８２．５％、（Ｔｉ　、　Ｔａ　、　Ｎｂ）　０１１
９６分よびＣｏ　６．５％（質量％）の組成を有する硬
質金属からなる回転切削板と入社た。この回転切削板を
９０分の時間内に不活性ガス雰囲気中で温度１０口５°
Ｃに加熱した。このａ度に達した後に、圧力全はじめの
１０００００　Ｐａｓ。
がら５００００　Ｐａｓ、に低下させ、Ｔｉｃｉ４ｏ、
９チ、ＡノＣノ３１．５係、Ｎ２２７チおよびＮ２７０
．６チ（、原子φンからなるガス混合物を回転切削折上
へ通した。１６５分間の経過後に、析出過程を終らせ、
被覆された回転切削板を水素雰囲気中で室温に冷却した
。回転切削板上に析出された硬物質層は１７μｍまでの
厚さ金有し、このことは特に驚異的であった。それとい
うのも、経験によシ、同様の条件下にＡｊＣノ３の添加
なしでは約６〜８μｍの層厚しか期待できないことが知
られているからである。被覆層は金色光沢のある色を有
し、このことは高い表面品質に帰因できる。被覆さハた
回転切削板の１つを破断し、その後、破断面の組織を走
査電子顕微鏡を用いて検査した。この破断面組織の写真
図（第１図）は、硬物質層が極めて密に成長した細粒状
物質からなることを示す。
ｘ線回折検査によシ、硬物質層の物質がａ−ｘＯ−４２
４２ｎｍの格子定数を有する多結晶窒化チタンからなる
ことが判明した。他の相を確認することはできなかった
。硬物質層の粒小硬度ＨＶＱ、口５は、２２００〜２６
００の範囲内であった。硬物質層の付着強度の試験から
も平均以上の高い値が得られた。電子ビームマイクロプ
ローブ寂よびＸ線螢光装置を用いる分析によシ１．装置
の検出範囲内でば（０，０５買４ｔチよシも小さいＡ４
　）アルミニウムを検出することはできなかった。この
結果も、供給されたＡｊＡノ。
量を考えると驚異的である。全ての結果は、塩化アルミ
ニウムが、９化チタンの析出に有利な触媒作用を有する
ことを示す。析出の際に、アルミニウムは窒化チタン層
中に堆積しない。塩化アルミニウムは、反応器金去った
後に塩基性洗浄液中で酸化アルミニウムとして沈殿させ
る。
本発明による方法を数回繰シ返し、その際塩化アルミニ
ウムのα度、析出温度および被覆時間の変更も行なった
。全ての場合に、析出速度の促進全観察することができ
た。
本発明による方法に従い被覆された回転切削板に、平滑
な断面での鋼０６ＯＮの旋削による比較剪断抗力検査を
行なった。比較基準としては、炭化チタン、炭素り化チ
タンおよび窒化チタンからなる合計１′５μｍの厚さの
多重層で核覆さｔた市販の回転切削板５ＮＵＮ　１２０
４０８金使用した。比較−回転切削板の被覆時間は３０
０分間であった。こうして被覆された回転切削板は、機
械製作工業において鉄材料を平均ないし高い切削速度お
よび大きい切削断面で切削するために大規模に使用され
る。これらの剪断抗力検査の結果は、第２図に示さｎて
いる。
耐摩耗性を評価するために、旋削加工後にクレータ−摩
耗ＫＴおよび自由面摩耗ＶＢ全測定した。鋼０６ＯＮの
旋削加工を次の条件下に行った： 旋削時間ｔ０−１０分 切削速度Ｖ。＝２２０ｍ／分 切削断面ａｐｘｆ　＝１．５　×０．２８　ｆＩＪ２／
回転数。
本発明による方法に従い被覆さｎた回転切ｉ！ｉｌｌ板
ＴｉＮ−工は、９．２μｍのわずかな層厚にもかかわら
ず、１３μｍの厚さのＴｉ０ｅＴｉ（Ｃ，Ｎ）ｅＴｉＮ
　層で！覆された公知技術に属する回転切削板よりも著
しく低いクレータ−摩耗および自由面摩耗転切削板Ｔｉ
Ｎ−工の良好な摩耗特性値はなお、硬物質層が１５μｍ
の厚さを有する本発明による方法に従い得られた回転切
削板ＴｉＮ−ｎによシ凌駕される。
他の検査において、ＡノＣノ３添加物の触媒作用が、炭
化チタン層および炭素窒化チタン層および窒化ジルコニ
ウム層の析出の際にも存在することが見い出された。成
長速度に関して、最大作用は窒化物および窒素富有炭素
窒化物の析出の際に確認さｎた。三臭化アルミニウムお
よび塩化マグネシウムの使用も、炭化物層、炭素全化物
層および窒化物層の析出の際に成長速度の増加を惹起す
る。
【図面の簡単な説明】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、金属基体上に、元素チタン、ジルコニウム、ハフニ
    ウム、バナジウム、ニオブおよび／またはタンタルの炭
    化物、窒化物および／または炭素窒下物からなる少なく
    とも１つの硬物質層を、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　
    Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　Ｐｒｏｚｅβ）に
    より、元素チタン、ジルコニウム、ハフニウム、ニオブ
    および／またはタンタルの少なくとも１つのハロゲン化
    物、窒素含有化合物および／または炭素含有化合物を含
    有し、酸素ならびに酸素含有化合物を含有しない反応性
    ガス相から析出させる、被覆された成形体の製造法にお
    いて、ガス相が、三塩化アルミニウム、三臭化アルミニ
    ウムまたは塩化マグネシウムを、チタン、ジルコニウム
    、ハフニウム、ニオブおよび／またはタンタルのハロゲ
    ン化物に対してモル比０．１：１〜５：１で含有するこ
    とを特徴とする被覆された成形体の製造法。 ２、金属基体が硬質金属からなる特許請求の範囲第１項
    記載の方法。 ３、ＣＶＤ法を、８００〜１１００℃で実施する特許請
    求の範囲第１項または第２項記載の方法。
JP61299059A 1985-12-19 1986-12-17 被覆された成形体の製造法 Expired - Lifetime JPH0765178B2 (ja)

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