JPH0250948A - 複合超硬材料 - Google Patents
複合超硬材料Info
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- JPH0250948A JPH0250948A JP20000188A JP20000188A JPH0250948A JP H0250948 A JPH0250948 A JP H0250948A JP 20000188 A JP20000188 A JP 20000188A JP 20000188 A JP20000188 A JP 20000188A JP H0250948 A JPH0250948 A JP H0250948A
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Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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】
[産業上の利用分野]
本発明は、複合超硬材料に関し、特に超硬合金の母材表
面に硬質の複合化合物層を被覆した切削・耐摩耗工具等
に有用な複合超硬材料に係わる。
面に硬質の複合化合物層を被覆した切削・耐摩耗工具等
に有用な複合超硬材料に係わる。
[従来の技術及び課題]
超硬合金の母材表面に耐摩耗性の優れたTi1Z r
−、Hfの窒化物を被覆した切削・耐摩耗工具は、該母
材のみからなる切削・耐摩耗工具に比べて更に寿命向上
を達成することかできる。しかしながら、工具の使用形
態の多様化等によりその使用条件がより苛酷になるに伴
い、更に高性能化、超寿命化が要望されてきている。
−、Hfの窒化物を被覆した切削・耐摩耗工具は、該母
材のみからなる切削・耐摩耗工具に比べて更に寿命向上
を達成することかできる。しかしながら、工具の使用形
態の多様化等によりその使用条件がより苛酷になるに伴
い、更に高性能化、超寿命化が要望されてきている。
このような要望から、最近、各種の耐摩耗性に富む炭化
物、窒化物及び酸化物の多層膜、複合膜のコーティング
技術か開発されている。その中で、特公昭61−548
72号公報にはHf及びTiの複合化合物(Hf −T
i )C1(Hf −Ti )N。
物、窒化物及び酸化物の多層膜、複合膜のコーティング
技術か開発されている。その中で、特公昭61−548
72号公報にはHf及びTiの複合化合物(Hf −T
i )C1(Hf −Ti )N。
(Hf −Ti )CN(7)被覆層を減圧CVD法で
被覆することが開示されている。しかしながら、かかる
2種金属の窒化物複合被覆層では母材に対する密着性や
耐摩耗性等において必ずしも充分満足するものではなか
った。
被覆することが開示されている。しかしながら、かかる
2種金属の窒化物複合被覆層では母材に対する密着性や
耐摩耗性等において必ずしも充分満足するものではなか
った。
また、特公昭61−57904号公報にはTi 、 Z
r 。
r 。
Hf’等の金属蒸気雰囲気中にて母材表面に窒素イオン
を照射するイオンミキシング手法に似た方法により被膜
を被覆することが開示されている。しかしなから、かか
る公報の実施例には単独の金属の窒化物の事例しかなく
、複数金属の窒化物からなる複合化合物層の形成、及び
その物性については全く記載されていない。
を照射するイオンミキシング手法に似た方法により被膜
を被覆することが開示されている。しかしなから、かか
る公報の実施例には単独の金属の窒化物の事例しかなく
、複数金属の窒化物からなる複合化合物層の形成、及び
その物性については全く記載されていない。
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、高硬質で耐酸化性に優れた三元系金属の窒化物か
らなる複合化合物層が母材としての超硬合金表面に密着
性よく被覆された複合超硬材料を提供しようとするもの
である。
ので、高硬質で耐酸化性に優れた三元系金属の窒化物か
らなる複合化合物層が母材としての超硬合金表面に密着
性よく被覆された複合超硬材料を提供しようとするもの
である。
[課題を解決するための手段]
本発明は、周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物とNI Co及びFBの少な(
とも1種以上とからなる超硬合金の表面にイオンビーム
ミキシング法により下記式(I)にて表わされる複合化
合物層を被覆したことを特徴とする複合超硬材料である
。
化物、窒化物、炭窒化物とNI Co及びFBの少な(
とも1種以上とからなる超硬合金の表面にイオンビーム
ミキシング法により下記式(I)にて表わされる複合化
合物層を被覆したことを特徴とする複合超硬材料である
。
C(Tj ) x (Zr ) y (Hf )
z ) (N) v但し、式中のX、ySZ、vはX
+y+Z =l、0.4 ≦X ≦0.95.0
.05≦y ≦0.5 .0.05≦z ≦0.5
.0.8≦v≦1.0を満足するものである。
z ) (N) v但し、式中のX、ySZ、vはX
+y+Z =l、0.4 ≦X ≦0.95.0
.05≦y ≦0.5 .0.05≦z ≦0.5
.0.8≦v≦1.0を満足するものである。
上記複合化合物層を表わす式(I)中のX、y12及び
Vを限定したのは、次のような理由によるものである。
Vを限定したのは、次のような理由によるものである。
即ち、Xの値を0.4未満にすると耐酸化性の優れた複
合化合物層を得ることができす、かといってXの値が0
.95を越えると複合化合物中の他の金属(Zr SH
f’ )の量が少なくなって硬度等か低下するからであ
る。yの値を0.05未満すると、Zrの固溶における
硬度向上効果が低下し、かといつとyの値か0.5を越
えると耐酸化性や硬度か低下するからである。Zの値を
0.05未満にすると、H「の固溶における硬度向上効
果が低下し、かといつとZの値が0.5を越えると耐酸
化性や硬度が低下するからである。■の値を0.8未滴
にすると、複合化合物層の欠陥量が増大して硬度や靭性
が低下し、かといって■の値が1.0を越えると金属欠
陥による硬度低下を招くからである。
合化合物層を得ることができす、かといってXの値が0
.95を越えると複合化合物中の他の金属(Zr SH
f’ )の量が少なくなって硬度等か低下するからであ
る。yの値を0.05未満すると、Zrの固溶における
硬度向上効果が低下し、かといつとyの値か0.5を越
えると耐酸化性や硬度か低下するからである。Zの値を
0.05未満にすると、H「の固溶における硬度向上効
果が低下し、かといつとZの値が0.5を越えると耐酸
化性や硬度が低下するからである。■の値を0.8未滴
にすると、複合化合物層の欠陥量が増大して硬度や靭性
が低下し、かといって■の値が1.0を越えると金属欠
陥による硬度低下を招くからである。
上記複合化合物層の形成手段としては、■タゲットを用
いてイオンビームスパッタで蒸着と窒素イオンの照射を
同時に行なうイオンミキシング法、■電子ビーム蒸着源
による真空蒸着と窒素イオンの照射を同時に行なうイオ
ンミキシング法を採用することかできる。
いてイオンビームスパッタで蒸着と窒素イオンの照射を
同時に行なうイオンミキシング法、■電子ビーム蒸着源
による真空蒸着と窒素イオンの照射を同時に行なうイオ
ンミキシング法を採用することかできる。
上記■のイオンミキシング法でのイオンビームスパッタ
においては、溶解法や粉末冶金法によりTj SZr、
Hf’を目的とする組成に容易かつ精度よく作製された
ターゲットを使用できるため、前記式(I)にて表わさ
れる複合化合物層を再現性よく形成することが可能とな
る。スパッタ用のイオンビームとしては、通常、Arイ
オンが使用される。また、スパッタイオン源のイオン加
速電圧、イオン電流を制御することにより簡単かつ広範
囲でスパッタ速度を選択することが可能となる。
においては、溶解法や粉末冶金法によりTj SZr、
Hf’を目的とする組成に容易かつ精度よく作製された
ターゲットを使用できるため、前記式(I)にて表わさ
れる複合化合物層を再現性よく形成することが可能とな
る。スパッタ用のイオンビームとしては、通常、Arイ
オンが使用される。また、スパッタイオン源のイオン加
速電圧、イオン電流を制御することにより簡単かつ広範
囲でスパッタ速度を選択することが可能となる。
一方、照射する窒素イオンは独立のイオン源から供給さ
れ、加速電圧、イオン電流の制御により照射量等を広い
範囲で調節することが可能である。
れ、加速電圧、イオン電流の制御により照射量等を広い
範囲で調節することが可能である。
更に、別のイオン源からイオンアシストを行なうこと、
母材である超硬合金を保持するホルダを回転すること、
窒素イオンを該母材に対して所定の角度を持たせて照射
すること等により複合化合物層における柱状結晶の防止
効果、結晶粒の微細化、結晶物性の向上等を達成するこ
とが可能となる。
母材である超硬合金を保持するホルダを回転すること、
窒素イオンを該母材に対して所定の角度を持たせて照射
すること等により複合化合物層における柱状結晶の防止
効果、結晶粒の微細化、結晶物性の向上等を達成するこ
とが可能となる。
上記■のイオンミキシング法での電子ビーム蒸着源によ
る真空蒸着においては、トリプルハース方式で電子ビー
ム溶解することによりTj 、Zr、Hrを目的とする
組成に容易かつ精度よく真空蒸着できるため、前記式(
I)にて表わされる複合化合物層を再現性よく形成する
ことが可能となる。
る真空蒸着においては、トリプルハース方式で電子ビー
ム溶解することによりTj 、Zr、Hrを目的とする
組成に容易かつ精度よく真空蒸着できるため、前記式(
I)にて表わされる複合化合物層を再現性よく形成する
ことが可能となる。
一方、照射する窒素イオンは既述した■の場合と同様で
ある。
ある。
[作用]
本発明によれば、周期律表の■a、Va、Vla族金属
の炭化物、窒化物、炭窒化物とNi 、 C。
の炭化物、窒化物、炭窒化物とNi 、 C。
及びFBの少なくとも1種以上とからなる超硬合金の表
面にイオンビームミキシング法により式(1)にて表わ
される複合化合物層を被覆することによって、高硬質で
耐酸化性に優れた三元系金属の窒化物からなる複合化合
物層が母材としての超硬合金表面に密着性よく被覆され
、切削・耐摩耗工具等に有用な複合超硬材料を得ること
かできる。
面にイオンビームミキシング法により式(1)にて表わ
される複合化合物層を被覆することによって、高硬質で
耐酸化性に優れた三元系金属の窒化物からなる複合化合
物層が母材としての超硬合金表面に密着性よく被覆され
、切削・耐摩耗工具等に有用な複合超硬材料を得ること
かできる。
[実施例]
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例]
まず、wc−e%Co超硬合金の母材をイオンビームス
パッタ蒸着機能を備えたイオン注入装置のチャンバ内に
設置した。つついて、チャンバ内のガスを真空排気して
該チャンバ内をlXl0−’torrの窒素雰囲気とし
、スパッタイオン源よりArイオンを引き出してT j
o、 6 Z ro、 3Hfo1組成のターゲットに
照射して前記母材表面に蒸着速度4.0人/seeでス
パッタ蒸着しながら、別のイオン源から窒素イオンを該
母材表面に照射するイオンミキシングにより母材表面に
複合化合物層を被覆して複合超硬材料を製造した。なお
、前記Arスパッタにあたっては加速電圧3 k V
s ビーム電流2Aの条件で行ない、一方窒素イオンの
照射にあたっては加速電圧10k V、ビーム電流密度
0.25m A / crAの条件で行なった。
パッタ蒸着機能を備えたイオン注入装置のチャンバ内に
設置した。つついて、チャンバ内のガスを真空排気して
該チャンバ内をlXl0−’torrの窒素雰囲気とし
、スパッタイオン源よりArイオンを引き出してT j
o、 6 Z ro、 3Hfo1組成のターゲットに
照射して前記母材表面に蒸着速度4.0人/seeでス
パッタ蒸着しながら、別のイオン源から窒素イオンを該
母材表面に照射するイオンミキシングにより母材表面に
複合化合物層を被覆して複合超硬材料を製造した。なお
、前記Arスパッタにあたっては加速電圧3 k V
s ビーム電流2Aの条件で行ない、一方窒素イオンの
照射にあたっては加速電圧10k V、ビーム電流密度
0.25m A / crAの条件で行なった。
比較例1
まず、WC−6%Co超硬合金の母材をマグネトロンス
パッタ装置のチャンバ内に設置した。つついて、チャン
バ内のガスを真空排気して該チャンバ内をアルゴンと窒
素の混合雰囲気とし、スパッタ電圧800■でT 1o
6Z ro、 3Hfo、 +組成のタゲットを使用し
て前記母材表面にスパッタ蒸着して母材表面に厚さ7μ
mの複合化合物層を被覆して複合超硬材料を製造した。
パッタ装置のチャンバ内に設置した。つついて、チャン
バ内のガスを真空排気して該チャンバ内をアルゴンと窒
素の混合雰囲気とし、スパッタ電圧800■でT 1o
6Z ro、 3Hfo、 +組成のタゲットを使用し
て前記母材表面にスパッタ蒸着して母材表面に厚さ7μ
mの複合化合物層を被覆して複合超硬材料を製造した。
なお、母材の温度は300°Cとした。
しかして、上述した各装置がら取出した本実施例1及び
比較例1の複合超硬材料についてE P M A (E
1ectron probe X −raymycr
oanalyser )により表面の複合化合物層の組
成を定量分析したところ、実施例1では(T jo、
6Z ro、 3Hfo、 +) N O,95、比較
例1では(T io、 6Z ro、 3Hfo、 +
) N o、 erであった。また、各複合超硬材料の
硬さを測定したところ、実施例1ではHv=3800K
g/mm2、比較例1ではHv=2800/(g/ m
m 2であった。更に、本実施例1の複合超硬材料によ
りHB=280のSNCMB鋼をV=180 m/mi
n 、 f =0.25mm/rev St =1.5
mm(1回の切削時での切込み量)の条件で切削した
時の耐摩耗性を調べたところ、10分間でVB−0,1
2mmであった。これに対し、比較例1の複合超硬材料
を用いて同様な耐摩耗性を調べたところ、表面の複合化
合物層が剥離して、その耐摩耗効果を発揮することかで
きなかった。
比較例1の複合超硬材料についてE P M A (E
1ectron probe X −raymycr
oanalyser )により表面の複合化合物層の組
成を定量分析したところ、実施例1では(T jo、
6Z ro、 3Hfo、 +) N O,95、比較
例1では(T io、 6Z ro、 3Hfo、 +
) N o、 erであった。また、各複合超硬材料の
硬さを測定したところ、実施例1ではHv=3800K
g/mm2、比較例1ではHv=2800/(g/ m
m 2であった。更に、本実施例1の複合超硬材料によ
りHB=280のSNCMB鋼をV=180 m/mi
n 、 f =0.25mm/rev St =1.5
mm(1回の切削時での切込み量)の条件で切削した
時の耐摩耗性を調べたところ、10分間でVB−0,1
2mmであった。これに対し、比較例1の複合超硬材料
を用いて同様な耐摩耗性を調べたところ、表面の複合化
合物層が剥離して、その耐摩耗効果を発揮することかで
きなかった。
実施例2
ます、WC−B%Co超硬合金の母材を真空蒸着機能を
有するイオン注入装置のチャンバ内に設置し、真空引き
した後、EB蒸着法のトリプルハス方式により3個のル
ツボからTjを3.3人/seCの蒸着速度で、Zrを
2.2人/seeの蒸着速度でHfを2.1人/sec
の蒸着速度で夫々母材表面に真空蒸着を行ないながら、
イオン源より窒素イオンを引出し該母材表面に照射する
イオンミキシングを行なった。同時に、別のイオン源か
ら窒素イオンを引出しイオンビームアンストを行ない、
母材表面に厚さ7.5μmの複合化合物層を被覆して複
合超硬材料を製造した。なお、前記窒素イオン照射にあ
たっては加速電圧20kV、イオンビム電流密度0.5
mA/cmの条件で行ない、一方窒素イオンビームアシ
ストにあたっては加速電圧200V、ビーム電流密度0
.3mA/crjの条件で行なった。
有するイオン注入装置のチャンバ内に設置し、真空引き
した後、EB蒸着法のトリプルハス方式により3個のル
ツボからTjを3.3人/seCの蒸着速度で、Zrを
2.2人/seeの蒸着速度でHfを2.1人/sec
の蒸着速度で夫々母材表面に真空蒸着を行ないながら、
イオン源より窒素イオンを引出し該母材表面に照射する
イオンミキシングを行なった。同時に、別のイオン源か
ら窒素イオンを引出しイオンビームアンストを行ない、
母材表面に厚さ7.5μmの複合化合物層を被覆して複
合超硬材料を製造した。なお、前記窒素イオン照射にあ
たっては加速電圧20kV、イオンビム電流密度0.5
mA/cmの条件で行ない、一方窒素イオンビームアシ
ストにあたっては加速電圧200V、ビーム電流密度0
.3mA/crjの条件で行なった。
比較例2
まず、WC−G%Co超硬合金の母材を市販のAREイ
オンブレーティング装置のチャンバ内に設置した。つづ
いて、チャンバ内のガスを真空排気し、実施例2と同様
にトリプルハース方式による3個のルツボからTi X
Zr、Hfを蒸着させながら窒素雰囲気中でイオンブレ
ーティングを行なって前記母材表面に厚さ75μmの複
合化合物層を被覆して複合超硬材料を製造した。
オンブレーティング装置のチャンバ内に設置した。つづ
いて、チャンバ内のガスを真空排気し、実施例2と同様
にトリプルハース方式による3個のルツボからTi X
Zr、Hfを蒸着させながら窒素雰囲気中でイオンブレ
ーティングを行なって前記母材表面に厚さ75μmの複
合化合物層を被覆して複合超硬材料を製造した。
しかして、上述した各装置から取出した本実施例2及び
比較例2の複合超硬材料についてEPMAにより表面の
複合化合物層の組成を定量分析したところ、実施例2て
は(T jo6Z ro、 3] 0 Hfo、 +) N O,95比較例2ては(T io
、 6Z ro、 3Hfo、 +) N O,9であ
った。また、各複合超硬材料の硬さを測定したところ、
実施例2ではHv−3850/(9/ mm ” 、比
較例2ではHv = 2500/(g/ mm 2であ
った。更に、本実施例2の複合超硬材料によりHB=2
80のSNCMS鋼をV=180 m/min 。
比較例2の複合超硬材料についてEPMAにより表面の
複合化合物層の組成を定量分析したところ、実施例2て
は(T jo6Z ro、 3] 0 Hfo、 +) N O,95比較例2ては(T io
、 6Z ro、 3Hfo、 +) N O,9であ
った。また、各複合超硬材料の硬さを測定したところ、
実施例2ではHv−3850/(9/ mm ” 、比
較例2ではHv = 2500/(g/ mm 2であ
った。更に、本実施例2の複合超硬材料によりHB=2
80のSNCMS鋼をV=180 m/min 。
f = 0.25mm/ rev 、 t = 1.5
Mの条件で切削した時の耐摩耗性を調べたところ、1
0分間でVB−0,10Mであった。これに対し、比較
例2の複合超硬材料を用いて同様な耐摩耗性を調べたと
ころ、10分間でV B = 0.25mmと耐摩耗性
か劣るばかりか、試験後の複合化合物層の一部に剥離が
認められた。
Mの条件で切削した時の耐摩耗性を調べたところ、1
0分間でVB−0,10Mであった。これに対し、比較
例2の複合超硬材料を用いて同様な耐摩耗性を調べたと
ころ、10分間でV B = 0.25mmと耐摩耗性
か劣るばかりか、試験後の複合化合物層の一部に剥離が
認められた。
[発明の効果]
以上詳述した如く、本発明によれば高硬質で耐酸化性に
優れた三元系金属の窒化物からなる複合化合物層が母材
としての超硬合金表面に密着性よく被覆された切削・耐
摩耗工具等に有用な複合超硬材料を提供できる。
優れた三元系金属の窒化物からなる複合化合物層が母材
としての超硬合金表面に密着性よく被覆された切削・耐
摩耗工具等に有用な複合超硬材料を提供できる。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
] 1
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 周期律表のIVa、Va、VIa族金属の炭化物、窒化物、
炭窒化物とNi、Co及びFeの少なくとも1種以上と
からなる超硬合金の表面にイオンビームミキシング法に
より下記式( I )にて表わされる複合化合物層を被覆
したことを特徴とする複合超硬材料。 〔(Ti)_x(Zr)_y(Hf)_z〕(N)_v
・・・( I ) 但し、式中のx、y、z、vはx+y+z=1、0.4
≦x≦0.95、0.05≦y≦0.5、0.05≦z
≦0.5、0.8≦v≦1.0を満足するものである。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20000188A JPH0250948A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 複合超硬材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20000188A JPH0250948A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 複合超硬材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0250948A true JPH0250948A (ja) | 1990-02-20 |
| JPH0588307B2 JPH0588307B2 (ja) | 1993-12-21 |
Family
ID=16417145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20000188A Granted JPH0250948A (ja) | 1988-08-12 | 1988-08-12 | 複合超硬材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0250948A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5364900A (en) * | 1993-04-08 | 1994-11-15 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Stabilized acetal resin compositions |
| WO2002090859A1 (de) * | 2001-05-08 | 2002-11-14 | Tinox Gmbh | Wärmetauscher-vorrichtung mit einer oberflächenbeschichteten wand, die medium 1 von medium 2 trennt |
| JPWO2009025112A1 (ja) * | 2007-08-22 | 2010-11-18 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
-
1988
- 1988-08-12 JP JP20000188A patent/JPH0250948A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5364900A (en) * | 1993-04-08 | 1994-11-15 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Stabilized acetal resin compositions |
| WO2002090859A1 (de) * | 2001-05-08 | 2002-11-14 | Tinox Gmbh | Wärmetauscher-vorrichtung mit einer oberflächenbeschichteten wand, die medium 1 von medium 2 trennt |
| JPWO2009025112A1 (ja) * | 2007-08-22 | 2010-11-18 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0588307B2 (ja) | 1993-12-21 |
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