JPS6354495B2 - - Google Patents
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Description
本発明は、耐摩耗性、耐酸化性及び耐溶着性が
要求される超硬合金、高速度鋼などの切削工具に
関するものである。 炭化タングステンを主成分として、主として、
コバルトで結合した超硬合金を母材とし、表面に
母材より耐摩耗性に富む周期率4a〜6a族金属の
炭化物、窒化物及び炭窒化物を一層もしくはそれ
以上の層にして、数ミクロンの厚さに被覆したい
わゆるコーテイングチツプは母材のじん性と表面
被覆層の耐摩耗性をかねそなえており、切削工具
としては従来の超硬合金より優れた切削性能を有
することは広く知られている。 しかし、被削材及び切削方法の進歩に伴つて、
高性能、長寿命化を目的として、高切削特性の切
削工具が要望され、開発がなされている。 これらの対策として、単層膜から多層膜への移
行がそうであり、単層膜の特徴をそれぞれ生かし
た使いかたがなされている。例えば、特開昭49−
3841に示されているTiC＋TiNの２重被覆コーテ
イングチツプがそれである。つまり、TiC皮膜は
硬度が高いことから耐フランク摩耗は有するが、
耐クレータ摩耗に劣る欠点がある。また、TiN
皮膜は硬度が低いことから、耐フランク摩耗は劣
るが、化学的安定性が大きいことから、熱に対し
て安定なため耐クレータ摩耗に優れている。した
がつて、各々の特徴を生かすため、TiC＋TiN、
Ti（Ｃ・Ｎ）のコーテイングチツプが開発され、
単層膜より優れた切削性能を示している。また、
多層膜以外に、特開昭50−56381に示すように、
単一金属の固溶体、例えばTiC−TiN、VC−
VN、ZrC−ZrNを被覆したコーテイングチツプ
が開発されており、これも上述と同じことが言え
る。さらに、最近では耐溶着性を要求される鋳物
切削においては、高温において安定なコーテイン
グ材料が要求され、これに対しては特開昭51−
42029のように、TiC皮膜の上にAl2O3を被覆した
TiC＋Al2O3コーテイングチツプが開発され、既
に発売されている。しかし、TiC＋TiN及びTiC
＋Al2O3などの多層膜は異種の炭化物、窒化物及
び酸化物を積層するために異種層間の密着性が悪
く、切削時に皮膜がはく離しやすく、かつチツピ
ングが起こりやすい問題がある。また、TiC−
TiN、VC−VN固溶体など固溶体皮膜は、単一
金属の炭窒化物のみであつた。これらの固溶体被
覆面では、例えばTi金属のみの特徴しかだせな
い問題があつた。 そこで、本発明者らはコーテイング材料として
要求される(1)高温硬度が高いこと、(2)チツプ母材
の熱膨張率にできるだけ近いこと、(3)化学的安定
性が大きいことなどに注目し、耐摩耗性、耐なく
離性及び耐酸化性に優れるコーテイング材料の探
索をした結果、TiC−HfC、TiN−HfN、TiC−
HfN、TiN−HfC固溶体皮膜がよいことがわか
つた。これらの固溶体皮膜は形成方法が非常に困
難なことから、ほとんどやられていないのが現状
である。ただ特開昭51−151279に超硬合金の上に
Al2O3をコーテイングする場合に、Al2O3の密着
性を向上する手段として、これらの皮膜を酸化処
理して用いた例があるが、形成方法および耐摩耗
性に関してはまつたく述べていない。そこで、本
発明者らは２種金属の炭化物、窒化物を組合せた
固溶体皮膜の形成方法について種々検討した結
果、Ti及びHfヨウ化物を原料ガスとして用いる
ことにより、容易に固溶体皮膜を生成できること
を明らかにした。そこで、これらの固溶体を超硬
合金上に被覆したコーテイングチツプは優れた切
削性能を示すことがわかり、現在特許申請中（特
開昭55−58364号）である。しかし、現在市販さ
れているコーテイングチツプの中で、切削性能す
なわちクレータ摩耗及びフランク摩耗（前境界フ
ランク摩耗、先端フランク摩耗、平均フランク摩
耗、横境界フランク摩耗）に対して、全てが耐摩
耗性を有するものは見当らない。本発明者らは、
開発したTiC−HfC固溶体被覆コーテイングチツ
プはクレータ摩耗及びフランク摩耗の内で先端フ
ランク摩耗、平均フランク摩耗に非常に優れる
が、皮膜組成によつて横境界フランク摩耗及び前
境界フランク摩耗が若干劣ることがわかつた。も
ちろん、ノンコーテイングチツプと比較した場合
は数倍切削性能はよい。このフランク摩耗の中で
両境界フランク摩耗（前境界、横境界）は、特に
切削時の雰囲気の影響を受けやすく、コーテイン
グ皮膜の酸化度合及び生成された酸化物の安定性
に左右される。TiCコーテイングチツプは、クレ
ータ摩耗は劣るが、フランク摩耗に優れることを
先に述べたが、フランク摩耗の中でも特に境界フ
ランク摩耗に優れていることがわかつた。これ
は、境界フランク摩耗部に生成したTiO2が安定
で、かつ被削材の拡散に対するバリヤー効果が大
きいためである。 そこで、本発明者らの目的は、同一反応系内に
おいて、連続的に超硬合金の上にTiC−HfC固溶
体を被覆し、その後さらにTiC皮膜を被覆する２
重被覆コーテイングチツプを開発するところにあ
る。 このようにして開発した（Hf・Ti）Ｃ＋TiC
コーテイングチツプは、（Hf・Ti）Ｃ皮膜の組成
いかんにかかわらず、クレータ摩耗及びフランク
摩耗（前境界フランク摩耗、横境界フランク摩
耗、先端フランク摩耗、平均フランク摩耗）に対
して優れることを見い出した。さらに、（Hf・
Ti）ＣとTiC皮膜とは連続的にコーテイングする
ことから、層間での密着性は良好であり、皮膜が
はく離することはなかつた。本発明はこれらに関
するものである。 本発明の目的は、切削工具の耐摩耗性、耐酸化
性及び耐溶着性を向上させ、切削寿命を延長する
ために、工具表面にチタンとハフニウム固溶体の
炭化物、窒化物及び炭窒化物のいずれかの１種と
TiC皮膜を２重被覆した切削工具を提供するとこ
ろにある。 本発明は、切削工具の表面にTiC、TiNと
HfC、HfNのいずれか１種の固溶体皮膜を被覆
した後、さらにその上にTiC皮膜を連続的に被覆
することにより、クレータ摩耗及びフランク摩耗
に対して優れる２重被覆切削工具を開発したもの
である。 本発明は、切削工具の表面に耐摩耗性に優れた
チタン化合物とハフニウム化合物の固溶体を被覆
し、さらにその上に耐境界摩耗を有する炭化チタ
ン（TiC）を被覆する２重被覆切削工具を提供す
るもので、まず超硬合金上にチタン化合物とハフ
ニウム化合物の固溶体皮膜を形成する工程、次い
でその上にTiC皮膜を形成する工程の２工程に分
けられる。以下では（Ti・Hf）Ｃ＋TiCの２重
被覆コーテイングについて述べる。 本発明の２重被覆皮膜の生成には、炭化物、窒
化物及び酸化物の形成に広く用いられている化学
気相成長法（Chemical Vapor Deposition法、
CVD法）を用いた。さらに、本発明における
CVD法は、皮膜の均一性及び緻密な皮膜を得る
ために減圧下の状態で行つた。なお、形成方法と
しては、CVD法以外にスパツタリング法、真空
蒸着法を用いてもよいが、試料全面に均一コーテ
イングするためにはCVD法が適している。 まず第１工程として（Ti・Hf）Ｃの生成は、
下記に示す反応式で説明される。 Hf＋2I2―――→HfI4 −(1) Ti＋2I2―――→TiI4 −(2) 4HfI4＋4TiI4＋C4H10→４（Hf・Ti）Ｃ ＋10HI＋11I2 −(3) (1)、(2)の反応式において、TiI4、HfI4の生成は
Ti、Hf金属を所定温度に加熱した中に、一定量
のヨウ素蒸気（I2）を送りこんで反応させる。こ
のヨウ化物の生成及びその組成は、金属（Ti、
Hf）の加熱温度によつて左右され、その温度範
囲としては250℃〜350℃が最適である。何故なら
ば、ハフニウムヨウ化物は250℃以上で蒸気圧の
高いHfI4が常に生成されるが、チタンヨウ化物
はTiの加熱温度により、得られるチタンヨウ化
物の組成が異なり、TiI3、TiI2という蒸気圧の低
いものが生成される。蒸気圧の高いTiI4を得るた
めには、250〜350℃が最適温度であることを見い
出し、この加熱温度範囲に設定することにした。
さらに、Ti、Hf金属の形状は好ましくはスポン
ジ状のものがよく、粒度をそろえた方がよい。ヨ
ウ素蒸気量は、ヨウ素を加熱することにより、そ
の蒸気圧をコントロールして、一定量のヨウ素が
Ti、Hf金属中に導入される方法を採用し反応を
寄与する方法をとつた。ヨウ素の加熱温度として
は、20〜35℃が最適である。このヨウ素温度は、
（Hf・Ti）Ｃの生成速度に影響する因子であり、
緻密な皮膜を得る生成速度１〜2μｍ／ｈの条件
として最適である。このようにして生成された
TiI4、HfI4は反応ガス（本実験では、炭化水素
C4H10）と一緒に所定温度に加熱された基体（超
硬合金）上に導びかれ、(3)の反応が起こる。その
際の基体の加熱温度（反応温度）は850〜1250℃
の範囲がよい。反応温度が850℃以下の場合は
（Hf Ti）Ｃが得られるが、耐摩耗性を有する皮
膜が生成されない。1250℃以上の場合は基体
（WC−Co合金）の液相温度が1270℃にあるため、
基体自体の物性が低下し、好ましくない。また、
得られる（Hf Ti）Ｃの結晶粒が粗大化し、切削
時にはチツピングを起こす原因となる。皮膜の生
成反応は減圧下で行うことにより、均一コーテイ
ング及び耐摩耗性を有する緻密な皮膜が得られ
る。得られる（Hf・Ti）Ｃの特性は、反応温度、
反応圧力、反応ガス流量によつて左右されるのは
もちろんであるが、その中でも特にTiI4及びHfI4
の量によつて決定される。すなわち、Ti、Hf金
属に送り込むヨウ素量をコントロールすることに
より、金属ヨウ化物の生成量の比（TiI4／HfI4）を変 え、得られる（Hf・Ti）Ｃ中のHf／Tiの比を調
節することができるためである。 次に、第２工程としては（Hf・Ti）Ｃの上に
TiC皮膜を被覆する工程である。この工程は、
（Hf・Ti）Ｃの生成にたずさわつている、Hf金
属に導入しているヨウ素蒸気の供給をストツプす
るだけでよい。したがつて、この反応式は Ti＋I2→TiI4 (4) 4TiI4＋C4H10→4TiC＋10HI＋3I2 (5) で示される。このTiCの生成条件としては、
（Hf・Ti）Ｃの生成条件がそのまま用いられるこ
とが確認された。したがつて、（Hf・Ti）Ｃをコ
ーテイング後、連続的にTiCのコーテイングに入
れる特徴があり、プロセスしては非常に容易にな
る。さらに、（Hf・Ti）Ｃ皮膜を所望の膜厚にコ
ーテイングした後、Hf金属に導入しているヨウ
素蒸気を除々に減少させることにより、（Hf・
Ti）ＣとTiC皮膜との境界層の組成は除々に変化
し、最後はTiC層のみになる。したがつて、
（Hf・Ti）ＣとTiC皮膜との間の組成は連続的に
変化しているため、密着性は良好であり、従来技
術で問題となつていた異種層間の密着性低下の問
題はない。事実、（Hf・Ti）Ｃ＋TiCコーテイン
グ後、皮膜をダイヤモンドによる引つかき試験し
た結果でははく離はまつたく認められなかつた。 つぎに、本発明のコーテイングチツプの実施例
について述べる。なお、本発明は実施例に限定さ
れるものではない。 実施例 １ 基体として72WC−9Co−8TiC−11Tac（wt％、
P30グレード）よりなる超硬チツプを用いて下記
の条件で（Hf・Ti）Ｃをまず4.0μｍ形成する。 反応温度：950℃ 反応圧力：0.05torr C4H10流量：0.2ml／min Hf・Ti加熱温度：300℃ Hf側I2温度：30℃（I2蒸発量200mg／min） Ti側I2温度：20℃（I2蒸発量５mg／min） この条件による生成速度は1.5μｍ／ｈであり、
かつ得られた皮膜組成は40TiC−60HfC（mol％）
である。ついで、Hf側のヨウ素蒸発量を除々に
さげる。完全にヨウ素蒸発量がストツプさせるま
での時間は10分程度あればよい。つぎに、（Hf・
Ti）Ｃ皮膜の上にTiC皮膜を被覆する工程に入
る。その際のコーテイング条件は、Ti側I2温度以
外は（Hf・Ti）Ｃのコーテイング条件がそのま
まスライドされ、下記のようになる。 反応温度：950℃ 反応圧力：0.05torr C4H10流量：0.2ml／min Ti加熱温度：300℃ Ti側I2温度：30℃（I2蒸発量15mg／min） この条件におけるTiC生成速度は1.7μｍ／ｈで
ある。この条件で、（Hf・Ti）Ｃ皮膜上に2.0μｍ
のTiC皮膜を被覆する。このようにして（Hf・
Ti）Ｃ＋TiC2重被覆コーテイングチツプが得ら
れる。得られた２重被覆層はダイヤモンドによる
引つかき試験では密着性が良好なことを確認し
た。 そこで、本発明品の耐摩耗性を調べるため、乾
式切削試験を行つた。その結果を表１に示す。比
較品として、TiC、TiNコーテイングチツプおよ
び40TiC−60HfCコーテイングチツプを用いた。
切削条件としては、被削材SCM−３（Hs35）、切
削速度140ｍ／min、切込み1.5mm、送り0.3mm／
reVである。なお、摩耗量は切削時間50分後にお
ける値である。
要求される超硬合金、高速度鋼などの切削工具に
関するものである。 炭化タングステンを主成分として、主として、
コバルトで結合した超硬合金を母材とし、表面に
母材より耐摩耗性に富む周期率4a〜6a族金属の
炭化物、窒化物及び炭窒化物を一層もしくはそれ
以上の層にして、数ミクロンの厚さに被覆したい
わゆるコーテイングチツプは母材のじん性と表面
被覆層の耐摩耗性をかねそなえており、切削工具
としては従来の超硬合金より優れた切削性能を有
することは広く知られている。 しかし、被削材及び切削方法の進歩に伴つて、
高性能、長寿命化を目的として、高切削特性の切
削工具が要望され、開発がなされている。 これらの対策として、単層膜から多層膜への移
行がそうであり、単層膜の特徴をそれぞれ生かし
た使いかたがなされている。例えば、特開昭49−
3841に示されているTiC＋TiNの２重被覆コーテ
イングチツプがそれである。つまり、TiC皮膜は
硬度が高いことから耐フランク摩耗は有するが、
耐クレータ摩耗に劣る欠点がある。また、TiN
皮膜は硬度が低いことから、耐フランク摩耗は劣
るが、化学的安定性が大きいことから、熱に対し
て安定なため耐クレータ摩耗に優れている。した
がつて、各々の特徴を生かすため、TiC＋TiN、
Ti（Ｃ・Ｎ）のコーテイングチツプが開発され、
単層膜より優れた切削性能を示している。また、
多層膜以外に、特開昭50−56381に示すように、
単一金属の固溶体、例えばTiC−TiN、VC−
VN、ZrC−ZrNを被覆したコーテイングチツプ
が開発されており、これも上述と同じことが言え
る。さらに、最近では耐溶着性を要求される鋳物
切削においては、高温において安定なコーテイン
グ材料が要求され、これに対しては特開昭51−
42029のように、TiC皮膜の上にAl2O3を被覆した
TiC＋Al2O3コーテイングチツプが開発され、既
に発売されている。しかし、TiC＋TiN及びTiC
＋Al2O3などの多層膜は異種の炭化物、窒化物及
び酸化物を積層するために異種層間の密着性が悪
く、切削時に皮膜がはく離しやすく、かつチツピ
ングが起こりやすい問題がある。また、TiC−
TiN、VC−VN固溶体など固溶体皮膜は、単一
金属の炭窒化物のみであつた。これらの固溶体被
覆面では、例えばTi金属のみの特徴しかだせな
い問題があつた。 そこで、本発明者らはコーテイング材料として
要求される(1)高温硬度が高いこと、(2)チツプ母材
の熱膨張率にできるだけ近いこと、(3)化学的安定
性が大きいことなどに注目し、耐摩耗性、耐なく
離性及び耐酸化性に優れるコーテイング材料の探
索をした結果、TiC−HfC、TiN−HfN、TiC−
HfN、TiN−HfC固溶体皮膜がよいことがわか
つた。これらの固溶体皮膜は形成方法が非常に困
難なことから、ほとんどやられていないのが現状
である。ただ特開昭51−151279に超硬合金の上に
Al2O3をコーテイングする場合に、Al2O3の密着
性を向上する手段として、これらの皮膜を酸化処
理して用いた例があるが、形成方法および耐摩耗
性に関してはまつたく述べていない。そこで、本
発明者らは２種金属の炭化物、窒化物を組合せた
固溶体皮膜の形成方法について種々検討した結
果、Ti及びHfヨウ化物を原料ガスとして用いる
ことにより、容易に固溶体皮膜を生成できること
を明らかにした。そこで、これらの固溶体を超硬
合金上に被覆したコーテイングチツプは優れた切
削性能を示すことがわかり、現在特許申請中（特
開昭55−58364号）である。しかし、現在市販さ
れているコーテイングチツプの中で、切削性能す
なわちクレータ摩耗及びフランク摩耗（前境界フ
ランク摩耗、先端フランク摩耗、平均フランク摩
耗、横境界フランク摩耗）に対して、全てが耐摩
耗性を有するものは見当らない。本発明者らは、
開発したTiC−HfC固溶体被覆コーテイングチツ
プはクレータ摩耗及びフランク摩耗の内で先端フ
ランク摩耗、平均フランク摩耗に非常に優れる
が、皮膜組成によつて横境界フランク摩耗及び前
境界フランク摩耗が若干劣ることがわかつた。も
ちろん、ノンコーテイングチツプと比較した場合
は数倍切削性能はよい。このフランク摩耗の中で
両境界フランク摩耗（前境界、横境界）は、特に
切削時の雰囲気の影響を受けやすく、コーテイン
グ皮膜の酸化度合及び生成された酸化物の安定性
に左右される。TiCコーテイングチツプは、クレ
ータ摩耗は劣るが、フランク摩耗に優れることを
先に述べたが、フランク摩耗の中でも特に境界フ
ランク摩耗に優れていることがわかつた。これ
は、境界フランク摩耗部に生成したTiO2が安定
で、かつ被削材の拡散に対するバリヤー効果が大
きいためである。 そこで、本発明者らの目的は、同一反応系内に
おいて、連続的に超硬合金の上にTiC−HfC固溶
体を被覆し、その後さらにTiC皮膜を被覆する２
重被覆コーテイングチツプを開発するところにあ
る。 このようにして開発した（Hf・Ti）Ｃ＋TiC
コーテイングチツプは、（Hf・Ti）Ｃ皮膜の組成
いかんにかかわらず、クレータ摩耗及びフランク
摩耗（前境界フランク摩耗、横境界フランク摩
耗、先端フランク摩耗、平均フランク摩耗）に対
して優れることを見い出した。さらに、（Hf・
Ti）ＣとTiC皮膜とは連続的にコーテイングする
ことから、層間での密着性は良好であり、皮膜が
はく離することはなかつた。本発明はこれらに関
するものである。 本発明の目的は、切削工具の耐摩耗性、耐酸化
性及び耐溶着性を向上させ、切削寿命を延長する
ために、工具表面にチタンとハフニウム固溶体の
炭化物、窒化物及び炭窒化物のいずれかの１種と
TiC皮膜を２重被覆した切削工具を提供するとこ
ろにある。 本発明は、切削工具の表面にTiC、TiNと
HfC、HfNのいずれか１種の固溶体皮膜を被覆
した後、さらにその上にTiC皮膜を連続的に被覆
することにより、クレータ摩耗及びフランク摩耗
に対して優れる２重被覆切削工具を開発したもの
である。 本発明は、切削工具の表面に耐摩耗性に優れた
チタン化合物とハフニウム化合物の固溶体を被覆
し、さらにその上に耐境界摩耗を有する炭化チタ
ン（TiC）を被覆する２重被覆切削工具を提供す
るもので、まず超硬合金上にチタン化合物とハフ
ニウム化合物の固溶体皮膜を形成する工程、次い
でその上にTiC皮膜を形成する工程の２工程に分
けられる。以下では（Ti・Hf）Ｃ＋TiCの２重
被覆コーテイングについて述べる。 本発明の２重被覆皮膜の生成には、炭化物、窒
化物及び酸化物の形成に広く用いられている化学
気相成長法（Chemical Vapor Deposition法、
CVD法）を用いた。さらに、本発明における
CVD法は、皮膜の均一性及び緻密な皮膜を得る
ために減圧下の状態で行つた。なお、形成方法と
しては、CVD法以外にスパツタリング法、真空
蒸着法を用いてもよいが、試料全面に均一コーテ
イングするためにはCVD法が適している。 まず第１工程として（Ti・Hf）Ｃの生成は、
下記に示す反応式で説明される。 Hf＋2I2―――→HfI4 −(1) Ti＋2I2―――→TiI4 −(2) 4HfI4＋4TiI4＋C4H10→４（Hf・Ti）Ｃ ＋10HI＋11I2 −(3) (1)、(2)の反応式において、TiI4、HfI4の生成は
Ti、Hf金属を所定温度に加熱した中に、一定量
のヨウ素蒸気（I2）を送りこんで反応させる。こ
のヨウ化物の生成及びその組成は、金属（Ti、
Hf）の加熱温度によつて左右され、その温度範
囲としては250℃〜350℃が最適である。何故なら
ば、ハフニウムヨウ化物は250℃以上で蒸気圧の
高いHfI4が常に生成されるが、チタンヨウ化物
はTiの加熱温度により、得られるチタンヨウ化
物の組成が異なり、TiI3、TiI2という蒸気圧の低
いものが生成される。蒸気圧の高いTiI4を得るた
めには、250〜350℃が最適温度であることを見い
出し、この加熱温度範囲に設定することにした。
さらに、Ti、Hf金属の形状は好ましくはスポン
ジ状のものがよく、粒度をそろえた方がよい。ヨ
ウ素蒸気量は、ヨウ素を加熱することにより、そ
の蒸気圧をコントロールして、一定量のヨウ素が
Ti、Hf金属中に導入される方法を採用し反応を
寄与する方法をとつた。ヨウ素の加熱温度として
は、20〜35℃が最適である。このヨウ素温度は、
（Hf・Ti）Ｃの生成速度に影響する因子であり、
緻密な皮膜を得る生成速度１〜2μｍ／ｈの条件
として最適である。このようにして生成された
TiI4、HfI4は反応ガス（本実験では、炭化水素
C4H10）と一緒に所定温度に加熱された基体（超
硬合金）上に導びかれ、(3)の反応が起こる。その
際の基体の加熱温度（反応温度）は850〜1250℃
の範囲がよい。反応温度が850℃以下の場合は
（Hf Ti）Ｃが得られるが、耐摩耗性を有する皮
膜が生成されない。1250℃以上の場合は基体
（WC−Co合金）の液相温度が1270℃にあるため、
基体自体の物性が低下し、好ましくない。また、
得られる（Hf Ti）Ｃの結晶粒が粗大化し、切削
時にはチツピングを起こす原因となる。皮膜の生
成反応は減圧下で行うことにより、均一コーテイ
ング及び耐摩耗性を有する緻密な皮膜が得られ
る。得られる（Hf・Ti）Ｃの特性は、反応温度、
反応圧力、反応ガス流量によつて左右されるのは
もちろんであるが、その中でも特にTiI4及びHfI4
の量によつて決定される。すなわち、Ti、Hf金
属に送り込むヨウ素量をコントロールすることに
より、金属ヨウ化物の生成量の比（TiI4／HfI4）を変 え、得られる（Hf・Ti）Ｃ中のHf／Tiの比を調
節することができるためである。 次に、第２工程としては（Hf・Ti）Ｃの上に
TiC皮膜を被覆する工程である。この工程は、
（Hf・Ti）Ｃの生成にたずさわつている、Hf金
属に導入しているヨウ素蒸気の供給をストツプす
るだけでよい。したがつて、この反応式は Ti＋I2→TiI4 (4) 4TiI4＋C4H10→4TiC＋10HI＋3I2 (5) で示される。このTiCの生成条件としては、
（Hf・Ti）Ｃの生成条件がそのまま用いられるこ
とが確認された。したがつて、（Hf・Ti）Ｃをコ
ーテイング後、連続的にTiCのコーテイングに入
れる特徴があり、プロセスしては非常に容易にな
る。さらに、（Hf・Ti）Ｃ皮膜を所望の膜厚にコ
ーテイングした後、Hf金属に導入しているヨウ
素蒸気を除々に減少させることにより、（Hf・
Ti）ＣとTiC皮膜との境界層の組成は除々に変化
し、最後はTiC層のみになる。したがつて、
（Hf・Ti）ＣとTiC皮膜との間の組成は連続的に
変化しているため、密着性は良好であり、従来技
術で問題となつていた異種層間の密着性低下の問
題はない。事実、（Hf・Ti）Ｃ＋TiCコーテイン
グ後、皮膜をダイヤモンドによる引つかき試験し
た結果でははく離はまつたく認められなかつた。 つぎに、本発明のコーテイングチツプの実施例
について述べる。なお、本発明は実施例に限定さ
れるものではない。 実施例 １ 基体として72WC−9Co−8TiC−11Tac（wt％、
P30グレード）よりなる超硬チツプを用いて下記
の条件で（Hf・Ti）Ｃをまず4.0μｍ形成する。 反応温度：950℃ 反応圧力：0.05torr C4H10流量：0.2ml／min Hf・Ti加熱温度：300℃ Hf側I2温度：30℃（I2蒸発量200mg／min） Ti側I2温度：20℃（I2蒸発量５mg／min） この条件による生成速度は1.5μｍ／ｈであり、
かつ得られた皮膜組成は40TiC−60HfC（mol％）
である。ついで、Hf側のヨウ素蒸発量を除々に
さげる。完全にヨウ素蒸発量がストツプさせるま
での時間は10分程度あればよい。つぎに、（Hf・
Ti）Ｃ皮膜の上にTiC皮膜を被覆する工程に入
る。その際のコーテイング条件は、Ti側I2温度以
外は（Hf・Ti）Ｃのコーテイング条件がそのま
まスライドされ、下記のようになる。 反応温度：950℃ 反応圧力：0.05torr C4H10流量：0.2ml／min Ti加熱温度：300℃ Ti側I2温度：30℃（I2蒸発量15mg／min） この条件におけるTiC生成速度は1.7μｍ／ｈで
ある。この条件で、（Hf・Ti）Ｃ皮膜上に2.0μｍ
のTiC皮膜を被覆する。このようにして（Hf・
Ti）Ｃ＋TiC2重被覆コーテイングチツプが得ら
れる。得られた２重被覆層はダイヤモンドによる
引つかき試験では密着性が良好なことを確認し
た。 そこで、本発明品の耐摩耗性を調べるため、乾
式切削試験を行つた。その結果を表１に示す。比
較品として、TiC、TiNコーテイングチツプおよ
び40TiC−60HfCコーテイングチツプを用いた。
切削条件としては、被削材SCM−３（Hs35）、切
削速度140ｍ／min、切込み1.5mm、送り0.3mm／
reVである。なお、摩耗量は切削時間50分後にお
ける値である。
【表】
本発明品は、比較品に比べていずれの摩耗も少
ないことがわかる。すなわち（Hf・Ti）Ｃ＋
TiCコーテイングチツプは、境界フランク摩耗に
優れるTiC皮膜、平均及び先端フランク摩耗に優
れる（Ti・Hf）Ｃ皮膜の特徴をかねそなえたコ
ーテイングチツプであることがわかる。 実施例 ２ 実施例１と全く同じ超硬合金の上に実施例１と
と同じ生成条件で（Hf・Ti）Ｃ皮膜を4.0μｍ被
覆し、さらにその上に実施例１と同じ条件にて
TiC皮膜を2.0μｍ被覆した。得られた（Hf・Ti）
Ｃ＋TiCコーテイングチツプについて、湿式切削
試験をした。切削条件としては、被削材SCM3
（Hs35）、切削速度160ｍ／min、切込み1.5mm、送
り0.3mm／revである。表２の結果は、切削試験に
おいて被覆層のはく離および摩耗量（フランク摩
耗）が極端に大きくなつた切削時間を示す。
ないことがわかる。すなわち（Hf・Ti）Ｃ＋
TiCコーテイングチツプは、境界フランク摩耗に
優れるTiC皮膜、平均及び先端フランク摩耗に優
れる（Ti・Hf）Ｃ皮膜の特徴をかねそなえたコ
ーテイングチツプであることがわかる。 実施例 ２ 実施例１と全く同じ超硬合金の上に実施例１と
と同じ生成条件で（Hf・Ti）Ｃ皮膜を4.0μｍ被
覆し、さらにその上に実施例１と同じ条件にて
TiC皮膜を2.0μｍ被覆した。得られた（Hf・Ti）
Ｃ＋TiCコーテイングチツプについて、湿式切削
試験をした。切削条件としては、被削材SCM3
（Hs35）、切削速度160ｍ／min、切込み1.5mm、送
り0.3mm／revである。表２の結果は、切削試験に
おいて被覆層のはく離および摩耗量（フランク摩
耗）が極端に大きくなつた切削時間を示す。
【表】
これから明らかなように、本発明品は比較品に
比べて、２倍の切削寿命がある。 上述の２重被覆切削工具は、もつぱら（Hf・
Ti）Ｃ＋TiCについて説明したが、先の出願であ
る特開昭55−58364号からもわかる様に、反応ガ
スとして炭化水素C4H10の代りにNH3を用いれば
（Hf・Ti）Ｎが生成でき、また、C4H10とNH3の
混合ガスを用いることによつて（Hf・Ti）Ｃ・
Ｎを生成でき、これらの皮膜にTiC皮膜を形成す
ることによつて（Hf・Ti）Ｃ＋TiCコーテイン
グチツプと同様な効果を期待できる。
比べて、２倍の切削寿命がある。 上述の２重被覆切削工具は、もつぱら（Hf・
Ti）Ｃ＋TiCについて説明したが、先の出願であ
る特開昭55−58364号からもわかる様に、反応ガ
スとして炭化水素C4H10の代りにNH3を用いれば
（Hf・Ti）Ｎが生成でき、また、C4H10とNH3の
混合ガスを用いることによつて（Hf・Ti）Ｃ・
Ｎを生成でき、これらの皮膜にTiC皮膜を形成す
ることによつて（Hf・Ti）Ｃ＋TiCコーテイン
グチツプと同様な効果を期待できる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 超硬合金、またはサーメツトで製造した材料
の表面にTiCとTiNの２種からなるグループと
HfCとHfNの２種からなるグループにおいて、
前者のグループの中から選ばれた何れかの化合物
の１種と、後者のグループから選ばれた何れかの
化合物の１種との固溶体の被覆層を設け、さらに
その上にTiCの被覆層を設けたことを特徴とする
２重被覆切削工具。 ２ 特許請求の範囲第１項において、固溶体の被
覆層は（Ti、Hf）Ｃ、（Ti、Hf）Ｎ及び（Ti、
Hf）Ｃ・Ｎであることを特徴とする２重被覆切
削工具。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5040679A JPS55144937A (en) | 1979-04-24 | 1979-04-24 | Doubly coated cutting tool |
| US06/053,731 US4264682A (en) | 1978-10-27 | 1979-07-02 | Surface hafnium-titanium compound coated hard alloy material and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5040679A JPS55144937A (en) | 1979-04-24 | 1979-04-24 | Doubly coated cutting tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55144937A JPS55144937A (en) | 1980-11-12 |
| JPS6354495B2 true JPS6354495B2 (ja) | 1988-10-28 |
Family
ID=12857975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5040679A Granted JPS55144937A (en) | 1978-10-27 | 1979-04-24 | Doubly coated cutting tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55144937A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6025605A (ja) * | 1983-07-22 | 1985-02-08 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具用表面被覆サ−メツト部材 |
| US5368938A (en) * | 1984-09-24 | 1994-11-29 | Air Products And Chemicals, Inc. | Oxidation resistant carbon and method for making same |
| BE1008161A3 (fr) * | 1987-10-02 | 1996-02-06 | Air Prod & Chem | Carbone resistant a l'oxydation et procede pour le fabriquer. |
| US6105467A (en) * | 1998-06-26 | 2000-08-22 | Baker; David A. | Method for preparing a cutting edge on an end mill |
| US6655880B2 (en) | 2001-02-15 | 2003-12-02 | Macarthur Mike | End mill |
| US7730708B2 (en) * | 2006-10-05 | 2010-06-08 | Siler M Dan | Mower blade assembly |
| CN103769804A (zh) * | 2013-12-20 | 2014-05-07 | 柳州正菱集团有限公司 | 一种汽车轴承支架两侧端面的加工方法 |
-
1979
- 1979-04-24 JP JP5040679A patent/JPS55144937A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55144937A (en) | 1980-11-12 |
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