JPS5867858A - 被覆超硬合金部材 - Google Patents
被覆超硬合金部材Info
- Publication number
- JPS5867858A JPS5867858A JP16543981A JP16543981A JPS5867858A JP S5867858 A JPS5867858 A JP S5867858A JP 16543981 A JP16543981 A JP 16543981A JP 16543981 A JP16543981 A JP 16543981A JP S5867858 A JPS5867858 A JP S5867858A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- coated
- thickness
- hard alloy
- alumina
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
超硬合金にアルミナ被覆したいわゆるアルミナコーティ
ング工具は市場の切削速度の高速化にともない主カニ具
として広く使用されている。
ング工具は市場の切削速度の高速化にともない主カニ具
として広く使用されている。
アルミナコーティング工具はアルミナの持つ高い耐摩耗
性と母材超硬合金の靭性を併せ持つ現在まででは最も合
理的な考え方の工具と言える。
性と母材超硬合金の靭性を併せ持つ現在まででは最も合
理的な考え方の工具と言える。
しかし超硬合金に直接アルミナを被覆した場合種々問題
があり、■ａ、■ａ、■ａ族元素の炭化物。
があり、■ａ、■ａ、■ａ族元素の炭化物。
窒化物で被覆した後、その外層シてアルミナを被覆する
という考え方が優れていると言える（特公昭５３−１ａ
ｚｏｔ号公報）。
という考え方が優れていると言える（特公昭５３−１ａ
ｚｏｔ号公報）。
工業的にはＴｉの炭化物や窒化物を使用することが通常
行われる化学蒸着法（以下ＣＶＤと略す）を用いる場合
には特に有効と考えられる。なぜならＴｉは供給源とし
てＴｉＣｌ４という安価で気化点の低い物質があるから
である。
行われる化学蒸着法（以下ＣＶＤと略す）を用いる場合
には特に有効と考えられる。なぜならＴｉは供給源とし
てＴｉＣｌ４という安価で気化点の低い物質があるから
である。
ＴｉＣを内層として使用しこれにアルミナを被覆する場
合、酸化雰囲気に曝されるところから、特に被覆初期に
おいてＴｉＣが部分的に侵され、アルミナとＴｉＣの界
面強度は低下すると考えられる。
合、酸化雰囲気に曝されるところから、特に被覆初期に
おいてＴｉＣが部分的に侵され、アルミナとＴｉＣの界
面強度は低下すると考えられる。
一方ＴｉＮを被覆した場合にではＴｉＮの耐酸化性はＴ
ｉＣに比して優れているので界面が強いがＴｉＮの高温
での硬度は低いため、アルミナがはがれた部分での摩耗
の進行は著しく汎用工具としての性能は十分とは言えな
い。
ｉＣに比して優れているので界面が強いがＴｉＮの高温
での硬度は低いため、アルミナがはがれた部分での摩耗
の進行は著しく汎用工具としての性能は十分とは言えな
い。
以上のような理由に鑑みてＴｉ（ＣＮ）を内層として被
覆した後アルミナを被覆するという提案もある（特開昭
５２−９６９１１号公報）。しかしこの提案は所詮上述
のＴｉＣとＴｉＮの中間的な考え方を示ているに過ぎな
い。
覆した後アルミナを被覆するという提案もある（特開昭
５２−９６９１１号公報）。しかしこの提案は所詮上述
のＴｉＣとＴｉＮの中間的な考え方を示ているに過ぎな
い。
発明者は、アルミナの持つ高い耐摩耗性を最大限に引き
出し得る構造について種々検討し本発明を得るに至った
。
出し得る構造について種々検討し本発明を得るに至った
。
本発明はＴｉＣとＴｉ （ＢＮ）層の２層をアルミナ層
の内層とし、Ｔｉ（ＢＮ）をアルミナの外層とすること
に特徴がある。各々の役割について詳述する。
の内層とし、Ｔｉ（ＢＮ）をアルミナの外層とすること
に特徴がある。各々の役割について詳述する。
Ｔｉ （ＢＮ）はＴｉＢ２とＴｉＮの中間的性質ではあ
るが、第１図の如（Ｔｉ （ＣＮ）に比してＢの添加に
よる硬度の上昇は大きい。さらに１０００°Ｃ付近の切
削工具刃先がさらされる温度においてはＢが入っている
ことにより硬度は高くなり、アルミナ直下の領域での微
小な塑性変形が少なく′、アルミナ層の損傷は極小に抑
えることができる。さらにＴｉ （ＢＮ）は第２図に示
す如く耐酸化性能はＢの少ない領域゛ではＴｉＮと同程
度もしくは優れており、アルミナ層を被覆する場合には
好適な下地物質といえる。
るが、第１図の如（Ｔｉ （ＣＮ）に比してＢの添加に
よる硬度の上昇は大きい。さらに１０００°Ｃ付近の切
削工具刃先がさらされる温度においてはＢが入っている
ことにより硬度は高くなり、アルミナ直下の領域での微
小な塑性変形が少なく′、アルミナ層の損傷は極小に抑
えることができる。さらにＴｉ （ＢＮ）は第２図に示
す如く耐酸化性能はＢの少ない領域゛ではＴｉＮと同程
度もしくは優れており、アルミナ層を被覆する場合には
好適な下地物質といえる。
しかしＴｉ （ＢＮ）を超硬合金に直接被覆した場合、
超硬合金が主として炭化物で構成されているために接着
力としては十分でない。超硬合金に直接隣うに超硬合金
にＴｉＣを被覆しさらにＴｉ （ＢＮ）を被覆すれば、
さらに外層にアルミナ被覆した場合液も強固な接着度で
切削性能が優れた組合わせができると言える。
超硬合金が主として炭化物で構成されているために接着
力としては十分でない。超硬合金に直接隣うに超硬合金
にＴｉＣを被覆しさらにＴｉ （ＢＮ）を被覆すれば、
さらに外層にアルミナ被覆した場合液も強固な接着度で
切削性能が優れた組合わせができると言える。
しかし本発明の構造においても実際の切削加工において
最適な性能とするにはそれぞれの層厚はきわめて厳密に
決定されなくてはならない。
最適な性能とするにはそれぞれの層厚はきわめて厳密に
決定されなくてはならない。
ＴｉＣは超硬合金との接着のために重要であるので０．
５μあればその効果を表わすが、９μを越えると工具全
体の強度の低下をきたし欠損しゃすくなるので０．５μ
〜９μがよい。
５μあればその効果を表わすが、９μを越えると工具全
体の強度の低下をきたし欠損しゃすくなるので０．５μ
〜９μがよい。
Ｔｉ （ＢＮ）はＴｉＣをしゃへいするためには０．２
μ以上必要であるが３μ以上になると効果は上昇しなく
なりＴｉＣを厚くした場合と同じとなる。
μ以上必要であるが３μ以上になると効果は上昇しなく
なりＴｉＣを厚くした場合と同じとなる。
Ａｌ２Ｏ８は０．５μ以下では耐摩耗性の向上は望めず
１０μ以上では欠損しゃすくなり工具としての汎用性を
損う。
１０μ以上では欠損しゃすくなり工具としての汎用性を
損う。
またＴｉ（ＢＮ）層はＴＩ （ＢＸ Ｎ１ ｘ）と表わ
せば第１図および第２図で示す如く硬度、耐酸化性はＸ
にょつて変化する。ｘ ４０．０５では硬度が低（Ｔｉ
Ｎと大差のない性能となるがＸ≧０．４では耐酸化性が
乏しくなり不適である。従って０．０５≦Ｘ≦０．４が
適しており０．１５≦Ｘ４０．３０ において効果は一
層顕著である。
せば第１図および第２図で示す如く硬度、耐酸化性はＸ
にょつて変化する。ｘ ４０．０５では硬度が低（Ｔｉ
Ｎと大差のない性能となるがＸ≧０．４では耐酸化性が
乏しくなり不適である。従って０．０５≦Ｘ≦０．４が
適しており０．１５≦Ｘ４０．３０ において効果は一
層顕著である。
次に最外層のＴｉ （ＢＮ）について説明する。
アルミナ層は脆いことはすでに述べた通りでありその欠
点を補うために種々検討した結果、被覆最外層はアルミ
ナより靭性に優れ、且つ耐熱性、耐酸化に優れる材料よ
りなる被覆超硬合金が切削工具としては望ましいことを
見い出した。
点を補うために種々検討した結果、被覆最外層はアルミ
ナより靭性に優れ、且つ耐熱性、耐酸化に優れる材料よ
りなる被覆超硬合金が切削工具としては望ましいことを
見い出した。
Ｔｉ （ＢＸ Ｎ１−ｘ）は第１図、第２図に示したよ
うに０．０５４ｘ ４０．４の範囲が望ましい。
うに０．０５４ｘ ４０．４の範囲が望ましい。
すなわち、最外被覆層としてのＴｉＢＮはその内側の層
であるアルミナのショックアブソーバ−としての役割を
もつと同時に耐摩耗性、耐酸化性、耐熱性に優れるので
、切削工具として極めて好ましい。
であるアルミナのショックアブソーバ−としての役割を
もつと同時に耐摩耗性、耐酸化性、耐熱性に優れるので
、切削工具として極めて好ましい。
厚みは０．２μ以下ではアルミナの保護材としての作用
に乏しく、３μ以上では全体の強度を低下させる。とく
に０，５〜１．５μが最適である。
に乏しく、３μ以上では全体の強度を低下させる。とく
に０，５〜１．５μが最適である。
本発明は必ずしもＣＶＤ法によらなくともイオンブレー
ティング、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等の被覆法
を用いても何ら効果は変りがな〈発明の範囲である。
ティング、スパッタリング、プラズマＣＶＤ等の被覆法
を用いても何ら効果は変りがな〈発明の範囲である。
またＴｉＣ層中に微量の０またはＮを入れることも本発
明の効果は損わない。同様にＴｉ （ＢＮ）層中は微量
のＣまたは０を入れることも本発明の範囲である。
明の効果は損わない。同様にＴｉ （ＢＮ）層中は微量
のＣまたは０を入れることも本発明の範囲である。
以下実施例により説明する。
〔実施例１〕
Ｉ ＳＯＰ ３０超硬合金（形状５ＮＧ４３２）チップ
を公知のＣｖＤ装置に入れ１０００°Ｃに加熱し、Ｔｉ
Ｃ１４。
を公知のＣｖＤ装置に入れ１０００°Ｃに加熱し、Ｔｉ
Ｃ１４。
Ｈｇ、ＣＨ４の混合ガス雰囲気中で２時間のＴｉＣ被覆
を行った。いったん真空にした後同温度にてＴｉＣｌ４
゜Ｈｇ ｌ Ｂ” ８ ＋ Ｎ２の混合ガス雰囲気とし
１時間のＴｉ（ＢＮ）被覆を行った。さら蔭再び真空と
した後９００°Ｃに温度を下げ、ＡｌＣｌ Ｂ 、 Ｈ
ｇ 、 ＣＯ２、Ｃｏの混合ガス雰囲気にて８時間のＡ
１□０８被覆を行った。次に前記Ｔｉ（ＢＮ）と同条件
にてＴｉＢＮを１．５μ被覆した。
を行った。いったん真空にした後同温度にてＴｉＣｌ４
゜Ｈｇ ｌ Ｂ” ８ ＋ Ｎ２の混合ガス雰囲気とし
１時間のＴｉ（ＢＮ）被覆を行った。さら蔭再び真空と
した後９００°Ｃに温度を下げ、ＡｌＣｌ Ｂ 、 Ｈ
ｇ 、 ＣＯ２、Ｃｏの混合ガス雰囲気にて８時間のＡ
１□０８被覆を行った。次に前記Ｔｉ（ＢＮ）と同条件
にてＴｉＢＮを１．５μ被覆した。
以上の被覆工程を終了した後真空で冷却し、表面からの
Ｘ線回折、オージェ電子分析器およびＸ線マイクロアナ
ライザー等によりＴ’ （８０，２５Ｎｏ、７６ ）
１．５μ。
Ｘ線回折、オージェ電子分析器およびＸ線マイクロアナ
ライザー等によりＴ’ （８０，２５Ｎｏ、７６ ）
１．５μ。
Ａｌ２Ｏ３１，２μ＋ Ｔ ｊ （８０，２５Ｎｏ、７
５） １．５μ、 ＴｉＣ４μの被覆層であることが明
らかとなった。
５） １．５μ、 ＴｉＣ４μの被覆層であることが明
らかとなった。
この発明品を表１に示す比較品と切削試験にて比較した
。
。
切削試験は以下のとおりであった。
テストＡ テストＢ
切削方式 旋 削 旋 剤液削材
ＳＣＭ３ ＳＣＭ３溝材（第３図）速
度 １６０ｍ／ｍ １００ｍ／
ｍｉｓ切込み ２航 ｔ、５＝ 送 リ ０．３６ｍ／ｒｅ
ｖ ０．２０＃Ｌｌｌ／ ｒｅｖ
表１に示す結果を得た。
ＳＣＭ３ ＳＣＭ３溝材（第３図）速
度 １６０ｍ／ｍ １００ｍ／
ｍｉｓ切込み ２航 ｔ、５＝ 送 リ ０．３６ｍ／ｒｅ
ｖ ０．２０＃Ｌｌｌ／ ｒｅｖ
表１に示す結果を得た。
表 １
〔実施例２〕
実施例１と同様の方法にてＩＳＯＭＩＯ超硬合金（形状
５ＮＧ４’ｌ ２ ） ！Ｚ ＴｉＣ全４ｐ被覆した後
表２に示す組成のＴｉ （ＢＮ）層を１．５μ被覆し、
実施例１と同様にＡＩ 、Ｏ，を１μさらｔでＴｆ（Ｂ
Ｎ）層を１．５μ被覆しに０ これを実施例１と同様切削試験Ａ、Ｂを行って比較しｋ
。
５ＮＧ４’ｌ ２ ） ！Ｚ ＴｉＣ全４ｐ被覆した後
表２に示す組成のＴｉ （ＢＮ）層を１．５μ被覆し、
実施例１と同様にＡＩ 、Ｏ，を１μさらｔでＴｆ（Ｂ
Ｎ）層を１．５μ被覆しに０ これを実施例１と同様切削試験Ａ、Ｂを行って比較しｋ
。
表 ２
※１：ＶＢ・・・・・・フランク摩耗
※２ ： ＫＴ・・・・・・クレータ−摩耗〔実施例３
〕 ＮＯ，９）を被覆して実施例】と同様の切削試験Ａ、Ｂ
を行って比較した。
〕 ＮＯ，９）を被覆して実施例】と同様の切削試験Ａ、Ｂ
を行って比較した。
表 ３
【図面の簡単な説明】
第１図はＴｉ （ＢＮ） 、 Ｔｉ （ＣＮ）の組成の
変化による硬度の変化を示し、第２図は組成の異なるＴ
ｉ （ＢＮ）を超硬合金上に５０μ被覆し、空気中で９
００°Ｃに加熱した炉に入れ、１０分間放置した後取り
出した時のＴｉ（ＢＮ）、層を表面から酸化された部分
の深さを示す。第３図はテス）Ｂで使用した被削材の断
面形状である。
変化による硬度の変化を示し、第２図は組成の異なるＴ
ｉ （ＢＮ）を超硬合金上に５０μ被覆し、空気中で９
００°Ｃに加熱した炉に入れ、１０分間放置した後取り
出した時のＴｉ（ＢＮ）、層を表面から酸化された部分
の深さを示す。第３図はテス）Ｂで使用した被削材の断
面形状である。
Claims (1)
- （１）４層を被覆してなる超硬合金の内層は０．５〜９
μの炭化チタン、その外層は０．２〜３μの硼窒化チタ
ン、さらにその外層は０．５〜１０μのアルミナ、最外
層は０．２〜３μの硼窒化チタンよりなり前記硼窒化チ
タンはＴｔ （ＢＸＮＩ Ｘ）と表わしたとき０．０５
−４Ｘ４０．４であることを特徴とする被覆超硬合金部
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16543981A JPS5867858A (ja) | 1981-10-15 | 1981-10-15 | 被覆超硬合金部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16543981A JPS5867858A (ja) | 1981-10-15 | 1981-10-15 | 被覆超硬合金部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5867858A true JPS5867858A (ja) | 1983-04-22 |
Family
ID=15812446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16543981A Pending JPS5867858A (ja) | 1981-10-15 | 1981-10-15 | 被覆超硬合金部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5867858A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62150006U (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-22 | ||
| EP0306077A2 (de) * | 1987-08-31 | 1989-03-08 | Plansee Tizit Gesellschaft M.B.H. | Verfahren zur Herstellung mehrlagig beschichteter Hartmetallteile |
| US6790543B2 (en) * | 2001-11-07 | 2004-09-14 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard layer-coated tool |
| EP1473101A1 (en) * | 2002-01-18 | 2004-11-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cutting tool |
| WO2010050877A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | Sandvik Intellectual Property Ab | A coated tool and a method of making thereof |
-
1981
- 1981-10-15 JP JP16543981A patent/JPS5867858A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62150006U (ja) * | 1986-03-13 | 1987-09-22 | ||
| EP0306077A2 (de) * | 1987-08-31 | 1989-03-08 | Plansee Tizit Gesellschaft M.B.H. | Verfahren zur Herstellung mehrlagig beschichteter Hartmetallteile |
| US4895770A (en) * | 1987-08-31 | 1990-01-23 | Schwarzkopf Development Corporation | Process for the manufacture of multi-layered, coated hardmetal parts |
| US6790543B2 (en) * | 2001-11-07 | 2004-09-14 | Hitachi Tool Engineering, Ltd. | Hard layer-coated tool |
| EP1473101A1 (en) * | 2002-01-18 | 2004-11-03 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cutting tool |
| US7087295B2 (en) | 2002-01-18 | 2006-08-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Surface-coated cutting tool |
| CN1319689C (zh) * | 2002-01-18 | 2007-06-06 | 住友电气工业株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| EP1473101A4 (en) * | 2002-01-18 | 2007-10-24 | Sumitomo Electric Industries | SURFACE-FINISHED CUTTING TOOL |
| WO2010050877A1 (en) * | 2008-10-30 | 2010-05-06 | Sandvik Intellectual Property Ab | A coated tool and a method of making thereof |
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