JPH03197663A - 表面被覆超硬合金及びその製造方法 - Google Patents
表面被覆超硬合金及びその製造方法Info
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- JPH03197663A JPH03197663A JP33730889A JP33730889A JPH03197663A JP H03197663 A JPH03197663 A JP H03197663A JP 33730889 A JP33730889 A JP 33730889A JP 33730889 A JP33730889 A JP 33730889A JP H03197663 A JPH03197663 A JP H03197663A
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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、表面被覆超硬合金及びその製造方法に間し、
特に、耐摩耗性、耐酸化性、耐溶着性が要求される切削
用及び耐摩耗部品用に最適な表面被覆超硬合金及びその
製造方法に関する。
特に、耐摩耗性、耐酸化性、耐溶着性が要求される切削
用及び耐摩耗部品用に最適な表面被覆超硬合金及びその
製造方法に関する。
（従来の技術）
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、■、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの
炭化物、窒化物、酸化物の一種またはそれ以上の混合物
もしくは固溶体を主として鉄属金属で結合したいわゆる
超硬合金を母材として、表面に母材より耐摩耗性に富む
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの炭化物、窒化物、炭窒化物を数μｍ
の厚さに被覆したいわゆるコーティングチップは、母材
の靭性と、表面被覆層の耐摩耗性を兼ね備えており、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た事実である。
炭化物、窒化物、酸化物の一種またはそれ以上の混合物
もしくは固溶体を主として鉄属金属で結合したいわゆる
超硬合金を母材として、表面に母材より耐摩耗性に富む
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆの炭化物、窒化物、炭窒化物を数μｍ
の厚さに被覆したいわゆるコーティングチップは、母材
の靭性と、表面被覆層の耐摩耗性を兼ね備えており、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た事実である。
しかし、切削材及び切削方法の進歩にともなって更に高
性能、長寿命化を目的に改良された切削工具が要望され
ている。
性能、長寿命化を目的に改良された切削工具が要望され
ている。
これらの要求に対して、最近、炭化物及び窒化物の単層
膜を用いるのではなく、材料の特徴を活かした使い方が
なされている。例えば、ＴｉＣ被覆は、硬度が高いこと
から耐フランク摩耗はあるが、耐クレータ摩耗に対して
劣る欠点がある。また、Ｔ ｉ Ｎ被膜は、硬度が低い
ことから耐フランク摩耗に対して劣るが、化学的安定性
が大きいことから耐クレータ摩耗に優れている。おのお
のの特徴を活かすため、ＴｉＣ＋ＴｉＮ＋Ｔｉ （Ｃ。
膜を用いるのではなく、材料の特徴を活かした使い方が
なされている。例えば、ＴｉＣ被覆は、硬度が高いこと
から耐フランク摩耗はあるが、耐クレータ摩耗に対して
劣る欠点がある。また、Ｔ ｉ Ｎ被膜は、硬度が低い
ことから耐フランク摩耗に対して劣るが、化学的安定性
が大きいことから耐クレータ摩耗に優れている。おのお
のの特徴を活かすため、ＴｉＣ＋ＴｉＮ＋Ｔｉ （Ｃ。
Ｎ）等の多層膜、複合被膜のコーティング材料が開発さ
れ、市場に出回っている。更に、コーティング材料とし
ては高温において安定なものが要求され、ＴｉＣ被膜の
上にＡｌ２Ｏ３をコーティングしたチップもある。Ｔｉ
Ｎ被膜は物理蒸着、化学蒸着の両方で行われているが、
多層膜、Ａ１□０、のコーティングは化学蒸着で行われ
ている。
れ、市場に出回っている。更に、コーティング材料とし
ては高温において安定なものが要求され、ＴｉＣ被膜の
上にＡｌ２Ｏ３をコーティングしたチップもある。Ｔｉ
Ｎ被膜は物理蒸着、化学蒸着の両方で行われているが、
多層膜、Ａ１□０、のコーティングは化学蒸着で行われ
ている。
（発明が解決しようとする課題）
刃先の鋭い超硬合金は、化学蒸着で被覆すると、刃先に
被膜が厚く付き切削特性を劣化させる原因となる。また
、化学蒸着によるコーティングでは超硬合金チップと被
覆界面に密着力を低下させるη相を作り易いなめ、η相
の析出を抑える組成のチップを用いる必要がある。さら
には、化学蒸着で多層膜、Ａｌ２Ｏ，をコーティングす
るには多数の種類のガスを用いるため、ガス管理、ガス
制御が複雑なものとなる。
被膜が厚く付き切削特性を劣化させる原因となる。また
、化学蒸着によるコーティングでは超硬合金チップと被
覆界面に密着力を低下させるη相を作り易いなめ、η相
の析出を抑える組成のチップを用いる必要がある。さら
には、化学蒸着で多層膜、Ａｌ２Ｏ，をコーティングす
るには多数の種類のガスを用いるため、ガス管理、ガス
制御が複雑なものとなる。
そこで、プロセスが簡単で低温製膜可能なイオンブレー
ティング法を用いて、化学蒸着で製膜される多層膜やＡ
ｌ２Ｏ，と同等な性能を持つ被膜を作ることができれば
、刃先の丸みやη相の析出の問題等を解決することがで
きる。
ティング法を用いて、化学蒸着で製膜される多層膜やＡ
ｌ２Ｏ，と同等な性能を持つ被膜を作ることができれば
、刃先の丸みやη相の析出の問題等を解決することがで
きる。
したがって、本発明の目的は、物理蒸着法によりＴｉＮ
被膜よりも耐摩耗性、耐酸化性に優れた表面被覆超硬合
金及びその製造方法を提供することにある。
被膜よりも耐摩耗性、耐酸化性に優れた表面被覆超硬合
金及びその製造方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段）
前述の目的を達成するために、本発明は、金属クロムを
蒸発源とし、窒素ガス、アンモニアガス、またはこれら
の混合ガスを反応ガスとしてイオンプレーテング法によ
り、超硬合金上に窒化物被膜を製造する方法において、
超硬合金に一３０Ｖ〜−５ｏｏｖのバイアス電圧を印加
し、反応ガスの圧力を１０×１０−３Ｔｏｒｒ以上にし
て製膜を行うことを特徴とする表面被覆超硬合金の製造
方法を採用するものである。
蒸発源とし、窒素ガス、アンモニアガス、またはこれら
の混合ガスを反応ガスとしてイオンプレーテング法によ
り、超硬合金上に窒化物被膜を製造する方法において、
超硬合金に一３０Ｖ〜−５ｏｏｖのバイアス電圧を印加
し、反応ガスの圧力を１０×１０−３Ｔｏｒｒ以上にし
て製膜を行うことを特徴とする表面被覆超硬合金の製造
方法を採用するものである。
イオンプレーテング法を前述の製膜条件下で行うと、Ｃ
ｒＮ単層の析出層から成り、（２２０）面にＸ線回折測
定の最大強度を有する結晶構造をした窒化物被膜により
被覆された表面被覆超硬合金が得られる。
ｒＮ単層の析出層から成り、（２２０）面にＸ線回折測
定の最大強度を有する結晶構造をした窒化物被膜により
被覆された表面被覆超硬合金が得られる。
また、前記窒化クロムの製膜を行う前に、超硬合金上に
Ｖａ族、Ｖａ族、またはＶＩａ族の元素の窒化物、炭化
物、または酸化物から成る被膜を形成し、または、前記
窒化クロムの製膜を行った後に、窒化クロム被膜上にＩ
ｔ／ａ族、Ｖａ族、またはＶＩａ族の元素の窒化物、炭
化物、琥たは酸化物から成る被膜を形成することもでき
る。
Ｖａ族、Ｖａ族、またはＶＩａ族の元素の窒化物、炭化
物、または酸化物から成る被膜を形成し、または、前記
窒化クロムの製膜を行った後に、窒化クロム被膜上にＩ
ｔ／ａ族、Ｖａ族、またはＶＩａ族の元素の窒化物、炭
化物、琥たは酸化物から成る被膜を形成することもでき
る。
このことにより、超硬合金及び前記ＣｒＮ単層被膜の間
、または前記被膜上に、ＩＶａ族、Ｖａ族、またはＶＩ
ａ族の元素の窒化物、炭化物、または酸化物から成る被
膜を得ることができる。
、または前記被膜上に、ＩＶａ族、Ｖａ族、またはＶＩ
ａ族の元素の窒化物、炭化物、または酸化物から成る被
膜を得ることができる。
（作用〉
本発明は、金属クロムを蒸発源とし、窒素ガス、アンモ
ニアガス、またはこれらの混合ガスを反応ガスとしてイ
オンプレーテング法により、超硬合金上に窒化物被膜を
製造する方法において、特定のパラメータ（バイアス電
圧、反応ガス圧力）を成る特定の製膜条件の範囲に設定
して、ＣｒＮ被膜中でのＣｒ２Ｎ及びＣｒの析出を抑制
すると共にこのＣｒＮの方位配列を（２２０＞面とする
ことにより、ＣｒＮ被膜自体が持つ耐酸化性に加えて、
耐摩耗性を向上させるものである。
ニアガス、またはこれらの混合ガスを反応ガスとしてイ
オンプレーテング法により、超硬合金上に窒化物被膜を
製造する方法において、特定のパラメータ（バイアス電
圧、反応ガス圧力）を成る特定の製膜条件の範囲に設定
して、ＣｒＮ被膜中でのＣｒ２Ｎ及びＣｒの析出を抑制
すると共にこのＣｒＮの方位配列を（２２０＞面とする
ことにより、ＣｒＮ被膜自体が持つ耐酸化性に加えて、
耐摩耗性を向上させるものである。
さらに、ＣｒＮ被膜の上、またはこの被膜と超硬合金と
の間に、ＩＶａ族、Ｖａ族、またはＶＩａ族（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ）の元素の窒化物
、炭化物、または酸化物から成る第２の被膜を形成する
ことにより、これらの２つの被膜の重畳効果により耐酸
化性及び耐摩耗性をさらに向上させることができる。
の間に、ＩＶａ族、Ｖａ族、またはＶＩａ族（Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ）の元素の窒化物
、炭化物、または酸化物から成る第２の被膜を形成する
ことにより、これらの２つの被膜の重畳効果により耐酸
化性及び耐摩耗性をさらに向上させることができる。
（実施例）
次に、図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明す
る。
る。
第１図は、本発明に用いたイオンプレーテング装置の概
略図であり、第２図は超硬合金チップを用いた切削性能
試験の結果を示すグラフである。
略図であり、第２図は超硬合金チップを用いた切削性能
試験の結果を示すグラフである。
最初に、本発明の詳細な説明する。
本発明は、要約すると、金属クロムを蒸発源とし、窒素
ガス、アンモニアガス、またはこれらの混合ガスを反応
ガスとしてイオンプレーテング法により、超硬合金上に
窒化物被膜を製造する方法において、特定のパラメータ
（バイアス電圧、反応ガス圧力）を成る特定の製膜条件
の範囲に設定して、ＣｒＮ被膜中でのＣｒ２Ｎ及びＣｒ
の析出を抑制することができると共にこのＣｒＮの方位
配列を（２２０）面とすることにより、ＣｒＮ被膜自体
が持つ耐酸化性に加えて、耐摩耗性を向上させることが
できる事実を見い出しなことに基づくものである。以下
に、ＣｒＮの特性と合わせて、製膜条件の範囲を説明す
る。
ガス、アンモニアガス、またはこれらの混合ガスを反応
ガスとしてイオンプレーテング法により、超硬合金上に
窒化物被膜を製造する方法において、特定のパラメータ
（バイアス電圧、反応ガス圧力）を成る特定の製膜条件
の範囲に設定して、ＣｒＮ被膜中でのＣｒ２Ｎ及びＣｒ
の析出を抑制することができると共にこのＣｒＮの方位
配列を（２２０）面とすることにより、ＣｒＮ被膜自体
が持つ耐酸化性に加えて、耐摩耗性を向上させることが
できる事実を見い出しなことに基づくものである。以下
に、ＣｒＮの特性と合わせて、製膜条件の範囲を説明す
る。
ＣｒＮは耐酸化性が大きい物質であり、したがって、こ
れにより形成された被膜は高温状態での酸化による脆性
化及び摩耗を防止するために優れた効果を発揮するが、
酸化以外の原因による耐摩耗の点では十分であるとは言
えない、これは、ＣｒＮ被膜中におけるＣｒ２Ｎまたは
Ｃｒの析出が強度を低下せしめることによるものであり
、特に本発明において、Ｘ線回折測定によるＣｒ２Ｎま
たはＣｒに帰属する最大の回折強度がＣｒＮに帰属する
最大の回折強度の５％以上になると、被膜強度が著しく
低下することが判明した。かかるＣｒ２ＮまたはＣｒの
析出と製膜条件との関係については以下に通りである。
れにより形成された被膜は高温状態での酸化による脆性
化及び摩耗を防止するために優れた効果を発揮するが、
酸化以外の原因による耐摩耗の点では十分であるとは言
えない、これは、ＣｒＮ被膜中におけるＣｒ２Ｎまたは
Ｃｒの析出が強度を低下せしめることによるものであり
、特に本発明において、Ｘ線回折測定によるＣｒ２Ｎま
たはＣｒに帰属する最大の回折強度がＣｒＮに帰属する
最大の回折強度の５％以上になると、被膜強度が著しく
低下することが判明した。かかるＣｒ２ＮまたはＣｒの
析出と製膜条件との関係については以下に通りである。
例えば、反応ガスの圧力を１０×１０づＴ ｏ ｒｒ未
満及びバイアス電圧を一１００〜８００■とした場合に
は、ＣｒＮ被膜中にＣｒ２Ｎの析出が認められるように
なり、この場合、ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎの混相状態になる
。また、反応ガスを１０ＸＩＯ−３Ｔｏｒｒ未満及びバ
イアス電圧を一１００未満とした場合には、Ｃｒが析出
してＣｒＮ及びＣｒの混相状態になる。さらに、反応ガ
スを１０×１０−３Ｔｏｒｒ以上にした場合であっても
バイアス電圧を一３０Ｖ未満にすると、ＣｒＮ被膜は（
２２０）面以外の方位配列を有する柱状結晶組織になる
結果、被膜の耐摩耗性は劣化してしまう、一方、バイア
ス電圧を一３００Ｖ以上にすると、入射エネルギーが大
き過ぎて、逆に膜質を劣化させてしまう。
満及びバイアス電圧を一１００〜８００■とした場合に
は、ＣｒＮ被膜中にＣｒ２Ｎの析出が認められるように
なり、この場合、ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎの混相状態になる
。また、反応ガスを１０ＸＩＯ−３Ｔｏｒｒ未満及びバ
イアス電圧を一１００未満とした場合には、Ｃｒが析出
してＣｒＮ及びＣｒの混相状態になる。さらに、反応ガ
スを１０×１０−３Ｔｏｒｒ以上にした場合であっても
バイアス電圧を一３０Ｖ未満にすると、ＣｒＮ被膜は（
２２０）面以外の方位配列を有する柱状結晶組織になる
結果、被膜の耐摩耗性は劣化してしまう、一方、バイア
ス電圧を一３００Ｖ以上にすると、入射エネルギーが大
き過ぎて、逆に膜質を劣化させてしまう。
以上の結果から、製膜条件としては、バイアス電圧−５
０〜−５ｏｏｖの範囲及び反応ガスの圧力を１ ｏｘ
１０−’Ｔｏ ｒ ｒ以上ということになる。
０〜−５ｏｏｖの範囲及び反応ガスの圧力を１ ｏｘ
１０−’Ｔｏ ｒ ｒ以上ということになる。
膜厚は、好ましくは、０．２から２０μｍの範囲であれ
ばよい、即ち、０．２未満の膜厚では薄すぎるため十分
な耐摩耗性が確保されず、また２０μｍ以上の膜厚にな
ると、ＣｒＮ被膜内の残留圧縮応力のために割れが発生
し易くなって、やはり耐摩耗性が劣化してしまう。
ばよい、即ち、０．２未満の膜厚では薄すぎるため十分
な耐摩耗性が確保されず、また２０μｍ以上の膜厚にな
ると、ＣｒＮ被膜内の残留圧縮応力のために割れが発生
し易くなって、やはり耐摩耗性が劣化してしまう。
本発明では、かかる製膜条件を設定することにより、Ｃ
ｒＮ被膜中におけるＣｒ２ＮまたはＣｒの析出相を制御
することができると共に、ＣｒＮ析出相を（２２０）面
配向にすることができる。
ｒＮ被膜中におけるＣｒ２ＮまたはＣｒの析出相を制御
することができると共に、ＣｒＮ析出相を（２２０）面
配向にすることができる。
したがって、本発明の製造方法によって得られた被覆超
硬合金は、超硬合金自体の特性を維持したまま耐酸化性
の大きいＣｒＮ被膜の耐牽耗性を著しく改善されている
。
硬合金は、超硬合金自体の特性を維持したまま耐酸化性
の大きいＣｒＮ被膜の耐牽耗性を著しく改善されている
。
なお、蒸発源としての金属クロムを蒸発させる方法とし
ては、抵抗加熱、電子銃等があり、蒸発した金属クロム
をイオン化する方法としては、アーク放電、グロー放電
、高周波放電等のいずれでもよく、反応ガスとしては、
窒素のほかにアンモニアガス、またはこれらの混合ガス
を選択しうる。
ては、抵抗加熱、電子銃等があり、蒸発した金属クロム
をイオン化する方法としては、アーク放電、グロー放電
、高周波放電等のいずれでもよく、反応ガスとしては、
窒素のほかにアンモニアガス、またはこれらの混合ガス
を選択しうる。
次に、真空アーク放電型のイオンプレーテング装置を用
いて、本発明の製造方法による製造、及び製造された表
面被覆超硬合金の例について説明する。
いて、本発明の製造方法による製造、及び製造された表
面被覆超硬合金の例について説明する。
改−」−
第１図は、本発明の製造方法を実施するのに用いた真空
アーク放電型のイオンプレーテング装置を示す。このイ
オンプレーテング装置は、反応容器１０に基板（超硬合
金、または鋼材）１４を取付ける回転可能なターンテー
ブル１２と、反応容器の周囲側壁に設けた蒸発源１６と
、反応ガスの供給口１８と、真空ポンプへのボート２０
と、から成るものである。
アーク放電型のイオンプレーテング装置を示す。このイ
オンプレーテング装置は、反応容器１０に基板（超硬合
金、または鋼材）１４を取付ける回転可能なターンテー
ブル１２と、反応容器の周囲側壁に設けた蒸発源１６と
、反応ガスの供給口１８と、真空ポンプへのボート２０
と、から成るものである。
なお、このイオンプレーテング装置は、以下の例、比較
例の場合のすべてにおいて用いられた。
例の場合のすべてにおいて用いられた。
被覆すべき基板としてＩＳＯＰ−３０型超硬合金チップ
（７２ＷＣ−９Ｃｏ−８ＴｉＣ−１１ＴａＣ）を用いた
。この超硬合金チップを有機溶剤により洗浄後、真空反
応容器内にセットし、この反応容器内の圧力をｌＸｌ０
’−’以上まで真空にしたのち、Ｃｒイオン衝撃による
洗浄、加熱を行って窒化チタン被膜の形成を開始する。
（７２ＷＣ−９Ｃｏ−８ＴｉＣ−１１ＴａＣ）を用いた
。この超硬合金チップを有機溶剤により洗浄後、真空反
応容器内にセットし、この反応容器内の圧力をｌＸｌ０
’−’以上まで真空にしたのち、Ｃｒイオン衝撃による
洗浄、加熱を行って窒化チタン被膜の形成を開始する。
被膜を形成すべき金属の蒸発源としてＣｒを用いるが、
この例１では、反応ガスとして窒素のみを導入し、その
圧力を７０Ｘ１０−３とした。蒸発源に７ＯＡの電流を
流すことにより、Ｃｒターゲットから真空アーク放電に
よりＣｒイオンを放出させ、一方、超硬合金に対して一
５００Ｖのバイアス電圧を印加した。この条件下で超硬
合金表面に窒化クロムを生成させた。この結果、約２時
間の製膜反応により膜厚が５μｍの被膜が得られた。さ
らに、この被膜のＸ線回折測定の結果得られた回折チャ
ートによれば、最大の回折強度を示すピークが被覆結晶
の（２２０）面に存在することが明らかになった。なお
、この測定はグラファイト（００２＞モノクロメータを
備えたデイフラクトメータを用いてＣｕ Ｋａ線によっ
て行った。
この例１では、反応ガスとして窒素のみを導入し、その
圧力を７０Ｘ１０−３とした。蒸発源に７ＯＡの電流を
流すことにより、Ｃｒターゲットから真空アーク放電に
よりＣｒイオンを放出させ、一方、超硬合金に対して一
５００Ｖのバイアス電圧を印加した。この条件下で超硬
合金表面に窒化クロムを生成させた。この結果、約２時
間の製膜反応により膜厚が５μｍの被膜が得られた。さ
らに、この被膜のＸ線回折測定の結果得られた回折チャ
ートによれば、最大の回折強度を示すピークが被覆結晶
の（２２０）面に存在することが明らかになった。なお
、この測定はグラファイト（００２＞モノクロメータを
備えたデイフラクトメータを用いてＣｕ Ｋａ線によっ
て行った。
このように製造した表面被覆超硬合金チップに対して切
削性能試験を行った。切削条件は、以下の通りであった
。
削性能試験を行った。切削条件は、以下の通りであった
。
被剛材 ＳＣＭ３
切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ
送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ切込み
２．０ｍｍ 第２図はこの試験結果を示すものである。第２図は、切
削時間に対するフランク李耗を示すものであり、この図
面から明らかなように、例１で製造された超硬合金チッ
プは後述する比較例１（Ｃｒ２Ｎの析出あり〉、比較例
２（方位配列が（２００）配向）及び比較例３（ＴｉＮ
単相被膜）の試験試験結果より飛躍的に性能が向上して
いる。
２．０ｍｍ 第２図はこの試験結果を示すものである。第２図は、切
削時間に対するフランク李耗を示すものであり、この図
面から明らかなように、例１で製造された超硬合金チッ
プは後述する比較例１（Ｃｒ２Ｎの析出あり〉、比較例
２（方位配列が（２００）配向）及び比較例３（ＴｉＮ
単相被膜）の試験試験結果より飛躍的に性能が向上して
いる。
匠−１
最初に、金属蒸発源としてＴｉを用いて、反応ガスとし
てアンモニアガス圧を３５Ｘ１０””Ｔ。
てアンモニアガス圧を３５Ｘ１０””Ｔ。
ｒｒとしたほか例１と同様な条件で膜厚２μｍのＴｉＮ
被膜を第１被膜として超硬合金表面に形成した。その後
、さらにこのＴｉＮ被膜上に、ターゲットをＣｒとし、
第２被膜とし膜厚が１μｍのＣｒＮ被膜を形成した。こ
の例２の場合には、したがって、ＴｉＮ被膜及びＣｒＮ
被膜から成る複層構造の被覆超硬合金が得られる。得ら
れた・超硬合金チップについて切削試験を行った。第２
図に示すように、例１より、さらによい性能のものが得
られた。
被膜を第１被膜として超硬合金表面に形成した。その後
、さらにこのＴｉＮ被膜上に、ターゲットをＣｒとし、
第２被膜とし膜厚が１μｍのＣｒＮ被膜を形成した。こ
の例２の場合には、したがって、ＴｉＮ被膜及びＣｒＮ
被膜から成る複層構造の被覆超硬合金が得られる。得ら
れた・超硬合金チップについて切削試験を行った。第２
図に示すように、例１より、さらによい性能のものが得
られた。
なお、例２におけるＴｉＮ被膜の代わりに、Ｖａ族、Ｖ
ａ族、ＶＩａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｍｏ、Ｗ）の元素の窒化物、炭化物、または酸化物から
成る第１被膜を形成してもよく、そして、第１被膜と第
２被膜との形成順序を入れ換えて両方の被膜を形成する
こともできる。これらのいずの場合にも例２で製造され
たものと同様な複層構造による効果が得られる。この点
に関して以下の例３、例４で示す。
ａ族、ＶＩａ族（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｍｏ、Ｗ）の元素の窒化物、炭化物、または酸化物から
成る第１被膜を形成してもよく、そして、第１被膜と第
２被膜との形成順序を入れ換えて両方の被膜を形成する
こともできる。これらのいずの場合にも例２で製造され
たものと同様な複層構造による効果が得られる。この点
に関して以下の例３、例４で示す。
匠−１
最初に、金属蒸発源としてＴａを用いて、反応ガスとし
てＮ２ガス圧を２０Ｘ１０−３Ｔｏｒｒとし、蒸発源の
電流を１５ＯＡとしてＴａイオンを放出させる一方、超
硬合金に対して一５００Ｖのバイアス電圧を印加する。
てＮ２ガス圧を２０Ｘ１０−３Ｔｏｒｒとし、蒸発源の
電流を１５ＯＡとしてＴａイオンを放出させる一方、超
硬合金に対して一５００Ｖのバイアス電圧を印加する。
このような条件下で、超硬合金表面上にＴａＮを２μｍ
製膜した。その後、例１と同様な方法でＣｒＮを３μｍ
製膜した。
製膜した。その後、例１と同様な方法でＣｒＮを３μｍ
製膜した。
このようにして得られなＴａＮとＣｒＮの複層構造膜を
有する超硬合金チップの切削試験を行ったところ、６０
分後のフランク摩耗は０．０７ｍｍであった。即ち、例
２とほぼ同様な性能のものが得られた。
有する超硬合金チップの切削試験を行ったところ、６０
分後のフランク摩耗は０．０７ｍｍであった。即ち、例
２とほぼ同様な性能のものが得られた。
匠−支
最初に、金属蒸発源としてＺｒを用いて、反応ガスとし
てメタンガス圧を２０Ｘ１０−３Ｔｏｒｒとし、蒸発源
の電流を９ＯＡとしてＺｒイオンを放出させる一方、超
硬合金に対して一４Ｏ０ｖのバイアス電圧を印加する。
てメタンガス圧を２０Ｘ１０−３Ｔｏｒｒとし、蒸発源
の電流を９ＯＡとしてＺｒイオンを放出させる一方、超
硬合金に対して一４Ｏ０ｖのバイアス電圧を印加する。
このような条件下で、超硬合金表面上にＺｒＣを２μｍ
製膜した。その後、例１と同様な方法でＣｒＮを３μｍ
製膜した。
製膜した。その後、例１と同様な方法でＣｒＮを３μｍ
製膜した。
このようにして得られたＺｒＣとＣｒＮの複層構造膜を
有する超硬合金チップの切削試験を行ったところ、６０
分後のフランク摩耗は０．０６ｍｍであった。即ち、例
２とほぼ同様な性能のものが得られた。
有する超硬合金チップの切削試験を行ったところ、６０
分後のフランク摩耗は０．０６ｍｍであった。即ち、例
２とほぼ同様な性能のものが得られた。
ルｌ」ロー
反応容器内の窒素ガスの圧力を５×１０づＴ。
ｒｒとして行った以外は例１と同様な製膜条件で行った
。形成された被膜のＸ線回折測定の結果によればＣｒ２
Ｎの析出が認められた。得られた超硬合金チップについ
て切削試験を行ったところ、第２図に示すように、性能
は劣っていた。
。形成された被膜のＸ線回折測定の結果によればＣｒ２
Ｎの析出が認められた。得られた超硬合金チップについ
て切削試験を行ったところ、第２図に示すように、性能
は劣っていた。
監１１Ｌ
バイアス電圧を一２３Ｖに設定した以外は例１と全く同
様な製膜条件でＣｒＮを形成したが、この場合のＸ線回
折測定の結果によれば方位配列は（２００）配向になっ
ていた。得られた超硬合金チップについて切削試験を行
ったところ、第２図に示すように、性能は劣っていた。
様な製膜条件でＣｒＮを形成したが、この場合のＸ線回
折測定の結果によれば方位配列は（２００）配向になっ
ていた。得られた超硬合金チップについて切削試験を行
ったところ、第２図に示すように、性能は劣っていた。
例１、比較例１、比較例２の切削試験結果から明らかな
ように、被膜をＣｒＮ単相とし、（２２０）配向になる
ように制御することにより、被膜超硬合金の耐摩耗性は
格段に向上したものになる。
ように、被膜をＣｒＮ単相とし、（２２０）配向になる
ように制御することにより、被膜超硬合金の耐摩耗性は
格段に向上したものになる。
ｍ工
金属蒸発源としてＴｉを用い、反応ガスとして窒素ガス
を用い、圧力を３０Ｘ１０−ＳＴｏｒｒとした以外の製
膜条件は例１と同様な条件で超硬合金表面上にＴｉＮを
５μｍ形成させる。得られた超硬合金チップについて切
削試験を行ったところ、第２図に示す結果となった。
を用い、圧力を３０Ｘ１０−ＳＴｏｒｒとした以外の製
膜条件は例１と同様な条件で超硬合金表面上にＴｉＮを
５μｍ形成させる。得られた超硬合金チップについて切
削試験を行ったところ、第２図に示す結果となった。
例１と比較例３を比較した結果から明らかなように、本
発明の製造方法で得られたＣｒＮ単相膜は従来用いられ
ていたＴｉＮ被膜より優れた性能を示す。
発明の製造方法で得られたＣｒＮ単相膜は従来用いられ
ていたＴｉＮ被膜より優れた性能を示す。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明によれば、被膜超硬
合金の耐摩耗性を大幅に改善できると共に優れた耐酸化
性を保証することができる。
合金の耐摩耗性を大幅に改善できると共に優れた耐酸化
性を保証することができる。
第１図は、本発明に用いたイオンプレーテング装置の概
略図である。 第２図は超硬合金チップを用いた切削性能試験の結果を
示すグラフである。 １０・・・反応容器、 １２・・・ターンテーブル、 １４・・・基板、 １６・・・蒸発源、 １８・・・反応ガス供給口、 ２０・・・真空ポンプへのボート。 第 ■ 図 ２υ 第 図 切削時間（ｍｉｎ）
略図である。 第２図は超硬合金チップを用いた切削性能試験の結果を
示すグラフである。 １０・・・反応容器、 １２・・・ターンテーブル、 １４・・・基板、 １６・・・蒸発源、 １８・・・反応ガス供給口、 ２０・・・真空ポンプへのボート。 第 ■ 図 ２υ 第 図 切削時間（ｍｉｎ）
Claims (5)
- （１） ＣｒＮ単層の析出層から成り、（２２０）面に
Ｘ線回折測定の最大強度を有する結晶構造をした窒化物
被膜により被覆された表面被覆超硬合金。 - （２） 請求項１記載の表面被覆超硬合金において、超
硬合金及び前記ＣｒＮ単層被膜の間、または前記被膜上
に、IVａ族、Ｖａ族、またはVIａ族の元素の窒化物、炭
化物、または酸化物から成る被膜が形成されていること
を特徴とする表面被覆超硬合金。 - （３） 金属クロムを蒸発源とし、窒素ガス、アンモニ
アガス、またはこれらの混合ガスを反応ガスとしてイオ
ンプレーテング法により、超硬合金上に窒化物被膜を製
造する方法において、超硬合金に−５０Ｖ〜−８００Ｖ
のバイアス電圧を印加し、反応ガスの圧力を１０×１０
＾−＾３Ｔｏｒｒ以上にして製膜を行うことを特徴とす
る表面被覆超硬合金の製造方法。 - （４） 請求項３記載の表面被覆超硬合金の製造方法に
おいて、前記窒化クロムの製膜を行う前に、超硬合金上
にIVａ族、Ｖａ族、またはVIａ族の元素の窒化物、炭化
物、または酸化物から成る被膜を形成することを特徴と
する表面被覆超硬合金の製造方法。 - （５） 請求項３記載の表面被覆超硬合金の製造方法に
おいて、前記窒化クロムの製膜を行った後に、窒化クロ
ム被膜上にIVａ族、Ｖａ族、またはVIａ族の元素の窒化
物、炭化物、または酸化物から成る被膜を形成すること
を特徴とする表面被覆超硬合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33730889A JPH0737665B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 表面被覆超硬合金及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33730889A JPH0737665B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 表面被覆超硬合金及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03197663A true JPH03197663A (ja) | 1991-08-29 |
| JPH0737665B2 JPH0737665B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=18307410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33730889A Expired - Lifetime JPH0737665B2 (ja) | 1989-12-26 | 1989-12-26 | 表面被覆超硬合金及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737665B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8580406B2 (en) | 2007-08-02 | 2013-11-12 | Kobe Steel, Ltd. | Hard coating film, material coated with hard coating film and die for cold plastic working and method for forming hard coating film |
-
1989
- 1989-12-26 JP JP33730889A patent/JPH0737665B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8580406B2 (en) | 2007-08-02 | 2013-11-12 | Kobe Steel, Ltd. | Hard coating film, material coated with hard coating film and die for cold plastic working and method for forming hard coating film |
| US8828562B2 (en) | 2007-08-02 | 2014-09-09 | Kobe Steel, Ltd. | Hard coating film, material coated with hard coating film and die for cold plastic working and method for forming hard coating film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0737665B2 (ja) | 1995-04-26 |
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