JPH0335049B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0335049B2 JPH0335049B2 JP22542585A JP22542585A JPH0335049B2 JP H0335049 B2 JPH0335049 B2 JP H0335049B2 JP 22542585 A JP22542585 A JP 22542585A JP 22542585 A JP22542585 A JP 22542585A JP H0335049 B2 JPH0335049 B2 JP H0335049B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hard layer
- tools
- layer
- cutting
- substrate
- 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.)
- Expired
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、基体と硬質層との界面部に欠陥の
ない、すなわち基体表面部に脱窒層やボアの存在
がなく、したがつて基体表面部の靭性低下がな
く、かつ基体表面に対する硬質層の付着強度が著
しく高い表面被覆セラミツクス工具の製造法に関
するものである。 〔従来の技術〕 従来、一般に、結合相として、MgOやY2O3、
さらにランタニド系の希土類元素の酸化物、
Al2O3、AlN、およびSiO2などのうちの１種また
は２種以上を含有し、さらに必要に応じて、分散
相として、例えばTiC、TiN、TiB2、TiCNO、
ZrN、ZrO2、HfC、VC、NbC、TaC、TaN、
Mo2C、およびWCなどの周期律表の4a，5a，お
よび6a族金属の炭化物、窒化物、酸化物、およ
びほう化物、並びにこれらの２種以上の固溶体か
らなる群のうちの１種または２種以上を含有し、
残りの主成分が硬質相としてのSi3N4あるいはサ
イアロン（αサイアロンおよび／またはβサイア
ロンからなる）で構成されたSi3N4基セラミツク
スまたはサイアロン基セラミツクスを基体とし、
この基体の表面に、TiC、TiN、TiCN、TiCO、
TiCNO、Al2O3、およびAlNOのうちの１種の単
層または２種以上の複層からなる硬質層を被覆し
てなる表面被覆セラミツクス工具が、切削工具や
耐摩工具などとして用いられていることは良く知
られるところである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の従来表面被覆セラミツクス工具
は、これを切削工具や耐摩工具などとして実用に
供した場合、硬質層に欠けや剥離を生じ易く、比
較的短時間で使用寿命に至るものであつた。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上記の従来表面被覆セ
ラミツクス工具に着目し、これを切削工具や耐摩
工具として使用した場合、これの使用寿命の延命
化をはかるべく研究を行なつた結果、上記の従来
表面被覆セラミツクス工具において、工具表面部
に欠けや剥離が生じるのは、基体表面に、例えば
化学蒸着法により硬質層を形成する際に、基体表
面部の主成分たるSi3N4あるいはサイアロン（Si
−Al−Ｏ−Ｎ）に分解が起つて、基体表面部に
脱窒層が形成されるようになるばかりでなく、硬
質層との界面にはポアが形成されるようになり、
この結果基体表面部の靭性が低下し、かつ硬質層
の基体表面に対する付着強度が低下するようにな
ることに原因があることが判明し、さらにこれら
の結果をふまえて研究を行なつたところ、基体を
上記のSi3N4基セラミツクスあるいはサイアロン
基セラミツクスに特定すると共に、この表面に被
覆される硬質層をTiC、TiN、TiCN、TiCO、
TiCNO、Al2O3、およびAlNOのうちの１種の単
層または２種以上の複層に特定した表面被覆セラ
ミツクス工具においては、これに、10Kg／cm2以上
の圧力を有するN2雰囲気中、1100〜1650℃の温
度に、５〜60分間保持の条件で熱処理を施すと、
雰囲気中のN2が硬質層を通して基体表面部に拡
散し、基体表面部に存在する遊離Siと反応して
Si3N4を形成するため、脱窒層が消滅し、かつ
Si3N4の形成による体積膨張によつて微細なポア
も消滅し、さらに比較的粗大なポアは雰囲気圧力
によつて消滅するようになることから、基体の表
面部は基体内部のもつ靭性と同等の靭性をもつよ
うになると共に、脱窒層およびポアの消滅によつ
て硬質層の基体表面に対する付着強度が著しく向
上するようになり、この結果切削工具や耐摩工具
として実用に供した場合、欠けや剥離の発生が著
しく抑制されるようになつて、すぐれた耐摩耗性
を示し、著しく長い使用寿命を確保することがで
きるようになるという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、Si3N4基セラミツクスまたはサイア
ロン基セラミツクスの基体表面に、TiC、TiN、
TiCN、TiCO、TiCNO、Al2O3、およびAlNO
のうちの１種の単層または２種以上の複層からな
る硬質層を被覆形成した後、さらにこれに、10
Kg／cm2以上の圧力を有するN2雰囲気中、1100〜
1650℃の温度に、５〜60分保持の条件で熱処理を
施すことによつて、工具表面部における欠けや剥
離の発生を抑制し、もつてすぐれた耐摩耗性を発
揮せしめて、工具寿命の延命化をはかつた点に特
徴を有するものである。 つぎに、この発明の方法において、加熱加圧処
理条件を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) 雰囲気圧力 雰囲気圧力が10Kg／cm2未満では、雰囲気中の
N2の硬質層を通しての基体表面部への拡散が
遅く、脱窒層やポアの消滅をはかるのに著しく
長時間を要し、実用的でないことから、その圧
力を100Kg／cm2以上と定めた。なお、現存する
熱処理装置では2000Kg／cm2までの加圧が可能で
ある。 (b) 加熱温度 その温度が1100℃未満では、雰囲気圧力の場
合と同様に、雰囲気中のN2の硬質層を通して
の拡散が遅く、一方その温度が1650℃を越える
と、N2拡散が活発に起りすぎて硬質層に変質
粗粒化が起り、かえつて耐摩耗性の劣化をまね
くようになることから、その温度を1100〜1650
℃と定めた。 (c) 保持時間 その時間が５分未満では、高温側加熱を行な
つたとしても所望のN2拡散を満足して行なう
ことができず、一方どのような条件下でも60分
の保持時間で十分満足する結果を得ることがで
きることから、その時間を５〜60分と定めた。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 実施例 １ セラミツクス基体として、Si3N4粉末：96.5％、
MgO粉末：３％、SiO2粉末：0.5％からなる配合
組成をもつた混合粉末より、１気圧のN2雰囲気
中、温度：1750℃に１時間保持の条件でホツトプ
レスして製造したSi3N4基セラミツクス切削工具
と、Si3N4粉末：76％、Al2O3粉末：５％、Y2O3
粉末：３％、TiN粉末：15％、AlN粉末：１％
からなる配合組成（以上重量％、以下％は重量％
を示す）をもつた混合粉末より成形した圧粉体
を、１気圧のN2雰囲気中、温度：1800℃に２時
間保持の条件で普通焼結することによつて製造し
たβサイアロン基セラミツクス切削工具とを用意
し、これらセラミツクス基体の表面に、通常の化
学蒸着法を用い、それぞれ第１表に示される組成
および平均層厚の硬質層を形成し、引続いて、こ
れに同じく第１表に示される条件で熱処理を施す
ことによつて本発明法１〜８および比較法１〜４
をそれぞれ実施した。 なお、比較法１は従来製造法に相当する熱処理
を施さない場合を示し、また、比較法２〜４は、
熱処理条件のうちの少なくともいずれかの条件
（第１表に※印を付した条件）がこの発明の範囲
から外れた条件で行なつた場合を示す。 つぎに、上記本発明法１〜８および比較法１〜
４により得られた表面被覆セラミツクス切削工具
を、JIS・SNP432の形状をもつた切削スローア
ウエイチツプとして用い、 被削材：FC25の丸棒、 切削速度：350m／min、 送り：0.35mm／rev、 切込み：２mm、
ない、すなわち基体表面部に脱窒層やボアの存在
がなく、したがつて基体表面部の靭性低下がな
く、かつ基体表面に対する硬質層の付着強度が著
しく高い表面被覆セラミツクス工具の製造法に関
するものである。 〔従来の技術〕 従来、一般に、結合相として、MgOやY2O3、
さらにランタニド系の希土類元素の酸化物、
Al2O3、AlN、およびSiO2などのうちの１種また
は２種以上を含有し、さらに必要に応じて、分散
相として、例えばTiC、TiN、TiB2、TiCNO、
ZrN、ZrO2、HfC、VC、NbC、TaC、TaN、
Mo2C、およびWCなどの周期律表の4a，5a，お
よび6a族金属の炭化物、窒化物、酸化物、およ
びほう化物、並びにこれらの２種以上の固溶体か
らなる群のうちの１種または２種以上を含有し、
残りの主成分が硬質相としてのSi3N4あるいはサ
イアロン（αサイアロンおよび／またはβサイア
ロンからなる）で構成されたSi3N4基セラミツク
スまたはサイアロン基セラミツクスを基体とし、
この基体の表面に、TiC、TiN、TiCN、TiCO、
TiCNO、Al2O3、およびAlNOのうちの１種の単
層または２種以上の複層からなる硬質層を被覆し
てなる表面被覆セラミツクス工具が、切削工具や
耐摩工具などとして用いられていることは良く知
られるところである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の従来表面被覆セラミツクス工具
は、これを切削工具や耐摩工具などとして実用に
供した場合、硬質層に欠けや剥離を生じ易く、比
較的短時間で使用寿命に至るものであつた。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上記の従来表面被覆セ
ラミツクス工具に着目し、これを切削工具や耐摩
工具として使用した場合、これの使用寿命の延命
化をはかるべく研究を行なつた結果、上記の従来
表面被覆セラミツクス工具において、工具表面部
に欠けや剥離が生じるのは、基体表面に、例えば
化学蒸着法により硬質層を形成する際に、基体表
面部の主成分たるSi3N4あるいはサイアロン（Si
−Al−Ｏ−Ｎ）に分解が起つて、基体表面部に
脱窒層が形成されるようになるばかりでなく、硬
質層との界面にはポアが形成されるようになり、
この結果基体表面部の靭性が低下し、かつ硬質層
の基体表面に対する付着強度が低下するようにな
ることに原因があることが判明し、さらにこれら
の結果をふまえて研究を行なつたところ、基体を
上記のSi3N4基セラミツクスあるいはサイアロン
基セラミツクスに特定すると共に、この表面に被
覆される硬質層をTiC、TiN、TiCN、TiCO、
TiCNO、Al2O3、およびAlNOのうちの１種の単
層または２種以上の複層に特定した表面被覆セラ
ミツクス工具においては、これに、10Kg／cm2以上
の圧力を有するN2雰囲気中、1100〜1650℃の温
度に、５〜60分間保持の条件で熱処理を施すと、
雰囲気中のN2が硬質層を通して基体表面部に拡
散し、基体表面部に存在する遊離Siと反応して
Si3N4を形成するため、脱窒層が消滅し、かつ
Si3N4の形成による体積膨張によつて微細なポア
も消滅し、さらに比較的粗大なポアは雰囲気圧力
によつて消滅するようになることから、基体の表
面部は基体内部のもつ靭性と同等の靭性をもつよ
うになると共に、脱窒層およびポアの消滅によつ
て硬質層の基体表面に対する付着強度が著しく向
上するようになり、この結果切削工具や耐摩工具
として実用に供した場合、欠けや剥離の発生が著
しく抑制されるようになつて、すぐれた耐摩耗性
を示し、著しく長い使用寿命を確保することがで
きるようになるという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、Si3N4基セラミツクスまたはサイア
ロン基セラミツクスの基体表面に、TiC、TiN、
TiCN、TiCO、TiCNO、Al2O3、およびAlNO
のうちの１種の単層または２種以上の複層からな
る硬質層を被覆形成した後、さらにこれに、10
Kg／cm2以上の圧力を有するN2雰囲気中、1100〜
1650℃の温度に、５〜60分保持の条件で熱処理を
施すことによつて、工具表面部における欠けや剥
離の発生を抑制し、もつてすぐれた耐摩耗性を発
揮せしめて、工具寿命の延命化をはかつた点に特
徴を有するものである。 つぎに、この発明の方法において、加熱加圧処
理条件を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) 雰囲気圧力 雰囲気圧力が10Kg／cm2未満では、雰囲気中の
N2の硬質層を通しての基体表面部への拡散が
遅く、脱窒層やポアの消滅をはかるのに著しく
長時間を要し、実用的でないことから、その圧
力を100Kg／cm2以上と定めた。なお、現存する
熱処理装置では2000Kg／cm2までの加圧が可能で
ある。 (b) 加熱温度 その温度が1100℃未満では、雰囲気圧力の場
合と同様に、雰囲気中のN2の硬質層を通して
の拡散が遅く、一方その温度が1650℃を越える
と、N2拡散が活発に起りすぎて硬質層に変質
粗粒化が起り、かえつて耐摩耗性の劣化をまね
くようになることから、その温度を1100〜1650
℃と定めた。 (c) 保持時間 その時間が５分未満では、高温側加熱を行な
つたとしても所望のN2拡散を満足して行なう
ことができず、一方どのような条件下でも60分
の保持時間で十分満足する結果を得ることがで
きることから、その時間を５〜60分と定めた。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 実施例 １ セラミツクス基体として、Si3N4粉末：96.5％、
MgO粉末：３％、SiO2粉末：0.5％からなる配合
組成をもつた混合粉末より、１気圧のN2雰囲気
中、温度：1750℃に１時間保持の条件でホツトプ
レスして製造したSi3N4基セラミツクス切削工具
と、Si3N4粉末：76％、Al2O3粉末：５％、Y2O3
粉末：３％、TiN粉末：15％、AlN粉末：１％
からなる配合組成（以上重量％、以下％は重量％
を示す）をもつた混合粉末より成形した圧粉体
を、１気圧のN2雰囲気中、温度：1800℃に２時
間保持の条件で普通焼結することによつて製造し
たβサイアロン基セラミツクス切削工具とを用意
し、これらセラミツクス基体の表面に、通常の化
学蒸着法を用い、それぞれ第１表に示される組成
および平均層厚の硬質層を形成し、引続いて、こ
れに同じく第１表に示される条件で熱処理を施す
ことによつて本発明法１〜８および比較法１〜４
をそれぞれ実施した。 なお、比較法１は従来製造法に相当する熱処理
を施さない場合を示し、また、比較法２〜４は、
熱処理条件のうちの少なくともいずれかの条件
（第１表に※印を付した条件）がこの発明の範囲
から外れた条件で行なつた場合を示す。 つぎに、上記本発明法１〜８および比較法１〜
４により得られた表面被覆セラミツクス切削工具
を、JIS・SNP432の形状をもつた切削スローア
ウエイチツプとして用い、 被削材：FC25の丸棒、 切削速度：350m／min、 送り：0.35mm／rev、 切込み：２mm、
実施例１の第１表に示される結果から、それぞ
れ本発明法１〜８によつて製造された表面被覆セ
ラミツクス切削工具としての切削スローアウエイ
チツプは、いずれも熱処理を行わない比較法１に
よつて製造された切削スローアウエイチツプに比
して、すぐれた耐摩耗性を示すばかりでなく、切
刃における欠けや欠損の発生がなく、耐欠損性に
もすぐれていることが明らかである。 一方比較例２〜４に見られるように、熱処理条
件のうちのいずれかの条件でもこの発明の範囲か
ら外れると、所望のすぐれた耐摩耗性および耐欠
損性を確保することができないものである。 また、実施例２に見られるように、本発明法に
したがつて熱処理を施した表面被覆セラミツクス
耐摩工具としてのプラグは、これを施さないプラ
グに比して、著しく長い使用寿命を示すようにな
ることが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、基体
表面部に脱窒層が存在せず、かつ基体表面に対す
る硬質層の付着強度が良好な表面被覆セラミツク
ス工具を製造することができ、これを切削工具や
耐摩工具などとして実用に供した場合には、欠け
や剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、著
しく長期に亘つてすぐれた性能を発揮するなど工
業上有用な効果がもたらされるのである。
れ本発明法１〜８によつて製造された表面被覆セ
ラミツクス切削工具としての切削スローアウエイ
チツプは、いずれも熱処理を行わない比較法１に
よつて製造された切削スローアウエイチツプに比
して、すぐれた耐摩耗性を示すばかりでなく、切
刃における欠けや欠損の発生がなく、耐欠損性に
もすぐれていることが明らかである。 一方比較例２〜４に見られるように、熱処理条
件のうちのいずれかの条件でもこの発明の範囲か
ら外れると、所望のすぐれた耐摩耗性および耐欠
損性を確保することができないものである。 また、実施例２に見られるように、本発明法に
したがつて熱処理を施した表面被覆セラミツクス
耐摩工具としてのプラグは、これを施さないプラ
グに比して、著しく長い使用寿命を示すようにな
ることが明らかである。 上述のように、この発明の方法によれば、基体
表面部に脱窒層が存在せず、かつ基体表面に対す
る硬質層の付着強度が良好な表面被覆セラミツク
ス工具を製造することができ、これを切削工具や
耐摩工具などとして実用に供した場合には、欠け
や剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を示し、著
しく長期に亘つてすぐれた性能を発揮するなど工
業上有用な効果がもたらされるのである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化けい素基セラミツクスまたはサイアロン
基セラミツクスからなる基体の表面に、 Tiの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、
および炭窒酸化物、並びにAlの酸化物および窒
酸化物のうちの１種の単層または２種以上の複層
からなる硬質層を被覆形成した後、 さらに、これに、 100Kg／cm2以上の圧力を有する窒素雰囲気中、
1100〜1650℃の温度に、 ５〜60分保持、 の条件で熱処理を施すこと、 を特徴とする表面被覆セラミツクス工具の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22542585A JPS6284905A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 表面被覆セラミツクス工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22542585A JPS6284905A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 表面被覆セラミツクス工具の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6284905A JPS6284905A (ja) | 1987-04-18 |
| JPH0335049B2 true JPH0335049B2 (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=16829168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22542585A Granted JPS6284905A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 表面被覆セラミツクス工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6284905A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3691833B2 (ja) * | 2003-07-28 | 2005-09-07 | 株式会社Ｎｅｏｍａｘ | 薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232985A (ja) * | 1983-06-16 | 1984-12-27 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆サイアロン基セラミツクス工具部材 |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP22542585A patent/JPS6284905A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6284905A (ja) | 1987-04-18 |
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