JPH0397848A - 窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法 - Google Patents
窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法Info
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- JPH0397848A JPH0397848A JP1233764A JP23376489A JPH0397848A JP H0397848 A JPH0397848 A JP H0397848A JP 1233764 A JP1233764 A JP 1233764A JP 23376489 A JP23376489 A JP 23376489A JP H0397848 A JPH0397848 A JP H0397848A
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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〕
この発明は、窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製
造方法に関するものである． 〔従来の技術〕 高速切削として優れた硬度と靭性を有し、切削工具の素
材として広く用いられているものに高速度鋼がある．近
年この高速度鋼の表面に硬質の炭化チタンｒＩｉＭや窒
化チタン’ｉＲＨを設け、高速度鋼工具の耐焼付性およ
び耐摩耗性を向上させて工具寿命の延長を図る試みが、
工業的に盛んに行われるようになった．このｆＷＩＩＱ
コーティングによる工具寿命の延長は、高硬度の工具表
面の薄膜による工具の機械的なｉｔ摩耗性の向上に大き
く関与し、その他工具表面の薄膜の高温下での化学的安
定性の向上にも関与している． この薄膜コーティングが急速に普及しつつある工具分野
において、さらにその特性を向上させるため、従来から
用いられている炭化チタンや窒化チタン等の薄膜に代わ
るものとして、立方晶窒化ホウ素（以下ｒｃ−ＢＮＪと
いう．）Ｆ［が注目されている．これはｃ−ＢＮが炭化
チタンや窒化チタンよりも高硬度の特性を有し、さらに
耐熱性および化学的安定性に極めて優れているためであ
る．したがってこのｃ −ＢＮ自身またはｃ． − Ｂ
Ｎを含有する物質を工只表面に被覆することができれ
ば、現在実用化されている薄膜コーティングエ只の工具
メ１命を這かに凌ぐ高寿命丁臭が実現されることになる
。
造方法に関するものである． 〔従来の技術〕 高速切削として優れた硬度と靭性を有し、切削工具の素
材として広く用いられているものに高速度鋼がある．近
年この高速度鋼の表面に硬質の炭化チタンｒＩｉＭや窒
化チタン’ｉＲＨを設け、高速度鋼工具の耐焼付性およ
び耐摩耗性を向上させて工具寿命の延長を図る試みが、
工業的に盛んに行われるようになった．このｆＷＩＩＱ
コーティングによる工具寿命の延長は、高硬度の工具表
面の薄膜による工具の機械的なｉｔ摩耗性の向上に大き
く関与し、その他工具表面の薄膜の高温下での化学的安
定性の向上にも関与している． この薄膜コーティングが急速に普及しつつある工具分野
において、さらにその特性を向上させるため、従来から
用いられている炭化チタンや窒化チタン等の薄膜に代わ
るものとして、立方晶窒化ホウ素（以下ｒｃ−ＢＮＪと
いう．）Ｆ［が注目されている．これはｃ−ＢＮが炭化
チタンや窒化チタンよりも高硬度の特性を有し、さらに
耐熱性および化学的安定性に極めて優れているためであ
る．したがってこのｃ −ＢＮ自身またはｃ． − Ｂ
Ｎを含有する物質を工只表面に被覆することができれ
ば、現在実用化されている薄膜コーティングエ只の工具
メ１命を這かに凌ぐ高寿命丁臭が実現されることになる
。
しかしながら、前記ｃ−ＢＮは、千数百度および数ＧＰ
ａという高温高圧条件下で合威されるものであるため、
このｃ ＢＮを工具分野に応用しようとｔるならば、
高温高圧下で粒または粉の形で合成されたｃ−ＢＮを工
具表面へ分敗させたり、ｃ−ＢＮ扮宋焼結体を工具表面
に接合させたりして応用するしかなく、この際の製造王
程の複雑さとコストの高さ等の理由により、ｃＢＮを応
用した工具が、炭化チタンや窒化チタン等の薄膜コーテ
ィング工具以上に昔及するには至っていない。
ａという高温高圧条件下で合威されるものであるため、
このｃ ＢＮを工具分野に応用しようとｔるならば、
高温高圧下で粒または粉の形で合成されたｃ−ＢＮを工
具表面へ分敗させたり、ｃ−ＢＮ扮宋焼結体を工具表面
に接合させたりして応用するしかなく、この際の製造王
程の複雑さとコストの高さ等の理由により、ｃＢＮを応
用した工具が、炭化チタンや窒化チタン等の薄膜コーテ
ィング工具以上に昔及するには至っていない。
捉来の炭化チタンや窒化チタン等による薄膜コーティン
グ工具のように、工具表面をｃ ＢＮあるいはｃ−Ｂ
Ｎを含有ずる物質で薄膜被覆できれば、ｃ−ＢＮが飛
躍的に工具分野へ応用されることは間違いない． （−ＢＮ薄膜の製造力法としては、例えば化？′的薄着
法（ＣＶＤ法）がある．このＣＶＤ法は、基体を反応室
に入れて原糾ガスを供給し、加黙さた前記基体上で前記
ガスを反応させて窒化ホウ素薄膜を形成するものである
． しかし、高速度鋼の焼き戻し温度は、、５ ０ ０ ’
Ｃ〜６５０’Ｃ付近であるため、これ以上の温度に高速
度調をさらすと軟化してしまう。したがってＣＶＤ法に
より窒化ホウ素薄膜を高速度鋼基体上に形成するために
は、５００゜Ｃ〜６００℃以下の温度で基体を加熱する
必要があるが、現在この温度でｃ−ＢＮを含有する窒化
ホウ素薄膜をＣＶＤ法で形威することはできない。
グ工具のように、工具表面をｃ ＢＮあるいはｃ−Ｂ
Ｎを含有ずる物質で薄膜被覆できれば、ｃ−ＢＮが飛
躍的に工具分野へ応用されることは間違いない． （−ＢＮ薄膜の製造力法としては、例えば化？′的薄着
法（ＣＶＤ法）がある．このＣＶＤ法は、基体を反応室
に入れて原糾ガスを供給し、加黙さた前記基体上で前記
ガスを反応させて窒化ホウ素薄膜を形成するものである
． しかし、高速度鋼の焼き戻し温度は、、５ ０ ０ ’
Ｃ〜６５０’Ｃ付近であるため、これ以上の温度に高速
度調をさらすと軟化してしまう。したがってＣＶＤ法に
より窒化ホウ素薄膜を高速度鋼基体上に形成するために
は、５００゜Ｃ〜６００℃以下の温度で基体を加熱する
必要があるが、現在この温度でｃ−ＢＮを含有する窒化
ホウ素薄膜をＣＶＤ法で形威することはできない。
上記理由によりＣ−ＢＮを含有する窒化ホウ素薄膜を高
速度四基体上に形成する際、専ら物理蒸着法（ＰＶＤ法
）が試みられているが、ｃ−ＢＮは化学的安定性が高く
、そのため基体との密着性が著しく悪いため、工業的に
は広く普及していないのが現状である． 上述の問題を解決する方法として、例えば特公昭６０−
６３３７２号や特公昭６０−１８１２６２号に開示され
た方法がある．この方法は、イオン照射法をＪｌｉ．膜
プロセスに取り入れることによって、謂着物質が照射イ
オンと衝突．反跳して基体内部に侵入し、基体と蒸着物
質と照射イオンとの｛・１Ｌ合１を形威して、基体との
優れた密着性を有する窒化ホウ素３朕を形成する方法で
ある．［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上述の方法によっても、基体を高速度坊と
した場合、特に前記基体とｃ ＢＮを含４ｉずる窒化
ホウ素簿膜との浅川性が悪いことにより、工具として用
いられるのにｆ一分な密着性を有する窒化ホウ素薄膜は
得られないという問題がある。
速度四基体上に形成する際、専ら物理蒸着法（ＰＶＤ法
）が試みられているが、ｃ−ＢＮは化学的安定性が高く
、そのため基体との密着性が著しく悪いため、工業的に
は広く普及していないのが現状である． 上述の問題を解決する方法として、例えば特公昭６０−
６３３７２号や特公昭６０−１８１２６２号に開示され
た方法がある．この方法は、イオン照射法をＪｌｉ．膜
プロセスに取り入れることによって、謂着物質が照射イ
オンと衝突．反跳して基体内部に侵入し、基体と蒸着物
質と照射イオンとの｛・１Ｌ合１を形威して、基体との
優れた密着性を有する窒化ホウ素３朕を形成する方法で
ある．［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上述の方法によっても、基体を高速度坊と
した場合、特に前記基体とｃ ＢＮを含４ｉずる窒化
ホウ素簿膜との浅川性が悪いことにより、工具として用
いられるのにｆ一分な密着性を有する窒化ホウ素薄膜は
得られないという問題がある。
この発明の目的は上述問題に鑑み、高速度鋼と窒化ホウ
素３膜、特にｃ−ＢＮｆ：含有ずる硬質の窒化ホウ素薄
膜との密着性を格段に向上させることができる窒化ホウ
素３膜被覆高速度鋼切削工只の製造方法を提供するもの
である． ［課題を解決するための手段］ 請求項（１）記載の窒化ホウ素薄膜の形或方法は、高速
度鋼基体表面に窒素イオンを注大ずる第１工程と、ホウ
素を含む物質の蒸着と、窒素イオンを含むイオン種の照
射とを併用する第２工程とを経て、窒化ホウ素薄膜を形
威することを特徴とする。
素３膜、特にｃ−ＢＮｆ：含有ずる硬質の窒化ホウ素薄
膜との密着性を格段に向上させることができる窒化ホウ
素３膜被覆高速度鋼切削工只の製造方法を提供するもの
である． ［課題を解決するための手段］ 請求項（１）記載の窒化ホウ素薄膜の形或方法は、高速
度鋼基体表面に窒素イオンを注大ずる第１工程と、ホウ
素を含む物質の蒸着と、窒素イオンを含むイオン種の照
射とを併用する第２工程とを経て、窒化ホウ素薄膜を形
威することを特徴とする。
請求項（２）記載の窒化ホウ素薄膜の形戊方法：よ、前
記第１工程での窒素イオンの注入エネルギーを５００ｅ
Ｖ〜４０ｋｅＶの範囲内とし、前記窒素イオンの注入量
をＩＸＩＯ”個／ｄ〜ＩＸＩＯ”個／ｃｍ２の範囲内と
することを特徴とする。
記第１工程での窒素イオンの注入エネルギーを５００ｅ
Ｖ〜４０ｋｅＶの範囲内とし、前記窒素イオンの注入量
をＩＸＩＯ”個／ｄ〜ＩＸＩＯ”個／ｃｍ２の範囲内と
することを特徴とする。
第１図はこの発明の実施のために用いられる薄膜形成装
置の概念図である。
置の概念図である。
窒化ホウ素薄膜を形威すべき高速度鋼基体２はホルダ１
に固定される．この高速度ａ基体２に対向してイオン源
３および蒸着源４が配置される。
に固定される．この高速度ａ基体２に対向してイオン源
３および蒸着源４が配置される。
ホルダ１，イオン源３，および蒸１｛４などは図示しな
い真空容器内に収められており、このｎ空容２＝は威膜
に適した圧力に保たれる。
い真空容器内に収められており、このｎ空容２＝は威膜
に適した圧力に保たれる。
なお実施例のイオンａ３は、プラズマ閉し込め用に多極
磁場を用いるバケント型イオン源であり、イオン源内に
供給されたガスをイオン化して均一で大面積のイオンビ
ームを高速度鋼基体２の表面に照射させることができる
が、この発明では上記パケット型イオン源に限らず、カ
ウフマン型等の他のイオン源を用いることができる． このような薄膜形威装置を用いて、先ず真空容器内を例
えば１０−Ｓ〜１０−”Ｔｏｒｒに排気した後、イオン
Ｉ！Ｘ３により窒素ガスをイオン化し加速して高速度畑
基体２に窒素イオンを注入する（第１工程）． 前記窒素イオンの注入エネルギーは、１００ｅ■〜ｌｏ
ｏｋｅＶの範囲内で適宜選沢することができるが、窒素
イオンの高速度鋼基体２中での飛程を考慮すると、５０
０ｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲内で選択することが望ましい
． また上記窒素イオンの注入量は、ＩＸＩＯ”個／ ｃ＋
Ｊ〜ＩＸＩＯ”個／ｄの範囲内で適宜選択することがで
きるが、高速度鋼基体２自身の耐摩耗性を考慮すると、
ＩＸＩＯ．”個／ｃ＋１−Ｉ Ｘ １ ０ ”個／ｄの
範囲内で選択することが望ましい．次に高速度鋼基体２
の表面に、蒸着源４によりホウ素を含有する化合物また
はホウ素単体の蒸着材料５を蒸着させ、これと同時また
は交互にイオン源３により窒素イオンを含むイオン種を
照射して高速度ｆｉ１基体２上にｃ−ＢＮを含む窒化ホ
ウ素薄膜を形威する（第２工程）． 前記窒素イオンを含むイオン種を照射するためにイオン
源３に供給するガスは、窒素ガスまたは窒素含有ガス（
例えばアンモニア等）を用いることができる． また前記ガスに添加ガスとして不活性ガスまたは水素ガ
スのうちの少なくとも１種を添加したガスを用いること
もできる． またイオン７！ｇ３に窒素ガスまたは窒素含有ガスと上
記添加ガスとを供給する場合、このガスの供給の割合は
、特に限定されないが、上記添加ガスの分圧が、窒素ガ
スまたは窒素含有ガスの分圧以下に抑えられることが好
ましい．この範囲を逸脱すると、形成した窒化ホウ素薄
膜中のｃ−ＢＮ含有量が少なくなり、硬質な窒化ホウ素
薄膜を得ることができない． また高速度鋼基体２上に形或する窒化ホウ素薄膜を硬質
なものとするためには、第２工程のイオン源３から照射
されるイオンの工不ルギーは、２００ｅＶ〜４０ｋｅＶ
の範囲内に選択することが好ましく、また高速度鋼基体
２に到達するホウ素原子と窒素原子との比（Ｂ／Ｎ）は
０．５〜４０の範囲内に選沢することが好ましい．この
範囲を逸脱すると、形威した窒化ホウ素ｙｔｌｌｉ中の
ｃ−ＢＮ含有量が少なくなり、硬質な窒化ホウ素Ｆ！膜
を得ることができない． また窒化ホウ素薄膜の厚みは、窒化ホウ素薄膜コーティ
ングによる特性を十分引き出すため、１μｍ以上が好ま
しい。
磁場を用いるバケント型イオン源であり、イオン源内に
供給されたガスをイオン化して均一で大面積のイオンビ
ームを高速度鋼基体２の表面に照射させることができる
が、この発明では上記パケット型イオン源に限らず、カ
ウフマン型等の他のイオン源を用いることができる． このような薄膜形威装置を用いて、先ず真空容器内を例
えば１０−Ｓ〜１０−”Ｔｏｒｒに排気した後、イオン
Ｉ！Ｘ３により窒素ガスをイオン化し加速して高速度畑
基体２に窒素イオンを注入する（第１工程）． 前記窒素イオンの注入エネルギーは、１００ｅ■〜ｌｏ
ｏｋｅＶの範囲内で適宜選沢することができるが、窒素
イオンの高速度鋼基体２中での飛程を考慮すると、５０
０ｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲内で選択することが望ましい
． また上記窒素イオンの注入量は、ＩＸＩＯ”個／ ｃ＋
Ｊ〜ＩＸＩＯ”個／ｄの範囲内で適宜選択することがで
きるが、高速度鋼基体２自身の耐摩耗性を考慮すると、
ＩＸＩＯ．”個／ｃ＋１−Ｉ Ｘ １ ０ ”個／ｄの
範囲内で選択することが望ましい．次に高速度鋼基体２
の表面に、蒸着源４によりホウ素を含有する化合物また
はホウ素単体の蒸着材料５を蒸着させ、これと同時また
は交互にイオン源３により窒素イオンを含むイオン種を
照射して高速度ｆｉ１基体２上にｃ−ＢＮを含む窒化ホ
ウ素薄膜を形威する（第２工程）． 前記窒素イオンを含むイオン種を照射するためにイオン
源３に供給するガスは、窒素ガスまたは窒素含有ガス（
例えばアンモニア等）を用いることができる． また前記ガスに添加ガスとして不活性ガスまたは水素ガ
スのうちの少なくとも１種を添加したガスを用いること
もできる． またイオン７！ｇ３に窒素ガスまたは窒素含有ガスと上
記添加ガスとを供給する場合、このガスの供給の割合は
、特に限定されないが、上記添加ガスの分圧が、窒素ガ
スまたは窒素含有ガスの分圧以下に抑えられることが好
ましい．この範囲を逸脱すると、形成した窒化ホウ素薄
膜中のｃ−ＢＮ含有量が少なくなり、硬質な窒化ホウ素
薄膜を得ることができない． また高速度鋼基体２上に形或する窒化ホウ素薄膜を硬質
なものとするためには、第２工程のイオン源３から照射
されるイオンの工不ルギーは、２００ｅＶ〜４０ｋｅＶ
の範囲内に選択することが好ましく、また高速度鋼基体
２に到達するホウ素原子と窒素原子との比（Ｂ／Ｎ）は
０．５〜４０の範囲内に選沢することが好ましい．この
範囲を逸脱すると、形威した窒化ホウ素ｙｔｌｌｉ中の
ｃ−ＢＮ含有量が少なくなり、硬質な窒化ホウ素Ｆ！膜
を得ることができない． また窒化ホウ素薄膜の厚みは、窒化ホウ素薄膜コーティ
ングによる特性を十分引き出すため、１μｍ以上が好ま
しい。
このようにして、第１工程では、高速度鋼基体２にイオ
ン源３により窒素イオンを注入し、第２工程では、蒸着
源４から蒸発されるホウ素を含む物質の蒸着と、イオン
源３から窒素イオンを含むイオン種の照射とを併用する
ことによって高速度鋼基体２上にｃ−ＢＮを含む窒化ホ
ウ素薄膜を形威する． 〔作用〕 請求項（１）記載の窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工
具の製造方法は、その第１工程でイオンａ３により窒素
ガスをイオン化し加速して高速度ｇ３体２に窒素イオン
を注入することによってこの窒素イオンが高速度鋼基体
２の表面を窒化する．これにより、高速度鋼基体２自身
の表面の硬度を高め、また前記高速度鋼基体２と第２工
程で形威されるｃ−ＢＮを含む窒化ホウ素膜との親和性
を高めることができる． 次に、高速度調基体２では、ｆ発源４から蒸発されるホ
ウ素を含む物質が、イオン源３からの窒素イオンを含む
イオン種によって高速度鋼基体２の内部に押し込まれ、
またさらに前記イオン種が高速度鋼基体２に侵入して高
速度鋼基体２と蒸発源４から蒸発される前記物質と前記
イオン種との混合層が形成され、高速度鋼基体２上に密
着性の高い窒化ホウ素薄膜が形威される．この際、第１
工程おいて高速度ｗ４基体２の表面が窒化されているた
め、高速度Ｅ’Ｊ体２とｃ ＢＮを含む窒化ホウ素′
３膜との親和性がより高いものとなる。
ン源３により窒素イオンを注入し、第２工程では、蒸着
源４から蒸発されるホウ素を含む物質の蒸着と、イオン
源３から窒素イオンを含むイオン種の照射とを併用する
ことによって高速度鋼基体２上にｃ−ＢＮを含む窒化ホ
ウ素薄膜を形威する． 〔作用〕 請求項（１）記載の窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工
具の製造方法は、その第１工程でイオンａ３により窒素
ガスをイオン化し加速して高速度ｇ３体２に窒素イオン
を注入することによってこの窒素イオンが高速度鋼基体
２の表面を窒化する．これにより、高速度鋼基体２自身
の表面の硬度を高め、また前記高速度鋼基体２と第２工
程で形威されるｃ−ＢＮを含む窒化ホウ素膜との親和性
を高めることができる． 次に、高速度調基体２では、ｆ発源４から蒸発されるホ
ウ素を含む物質が、イオン源３からの窒素イオンを含む
イオン種によって高速度鋼基体２の内部に押し込まれ、
またさらに前記イオン種が高速度鋼基体２に侵入して高
速度鋼基体２と蒸発源４から蒸発される前記物質と前記
イオン種との混合層が形成され、高速度鋼基体２上に密
着性の高い窒化ホウ素薄膜が形威される．この際、第１
工程おいて高速度ｗ４基体２の表面が窒化されているた
め、高速度Ｅ’Ｊ体２とｃ ＢＮを含む窒化ホウ素′
３膜との親和性がより高いものとなる。
請求項（２）記載の窒化ホウ素薄脱被覆高辻度口切削工
具の製造方法は、イオンｄｑ３から照射される窒素イＡ
゛ンの注入エネルギーを５００ｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲
内とし、前記窒素・イオンの注入量をｉｘｉｏ”個／ｃ
４〜Ｉ Ｘ ｌ． ０ ”個，，，／ ｃｄの範囲内と
する。
具の製造方法は、イオンｄｑ３から照射される窒素イＡ
゛ンの注入エネルギーを５００ｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲
内とし、前記窒素・イオンの注入量をｉｘｉｏ”個／ｃ
４〜Ｉ Ｘ ｌ． ０ ”個，，，／ ｃｄの範囲内と
する。
窒素イオンの冫土人エネノレギーを５ ０ ０ ｅ Ｖ
〜４０ｋｅＶの範囲内とすることによって、前記窒素イ
すンが、高速度蚤基体２上で衝突，反跳し、，７５速度
ｔ４苓体２内部に侵入する際の前記高速度口基体２に写
えるｍ傷を軽減し、高速度畑基体２の温度上昇を抑える
ことができる。
〜４０ｋｅＶの範囲内とすることによって、前記窒素イ
すンが、高速度蚤基体２上で衝突，反跳し、，７５速度
ｔ４苓体２内部に侵入する際の前記高速度口基体２に写
えるｍ傷を軽減し、高速度畑基体２の温度上昇を抑える
ことができる。
窒素イオンの注入量をＩＸＩＯ”個／ｃｍ２〜１×１０
１Ａ個／１−ｄの範囲内とすることによ．って、高速度
列基体２の表面の窒化による高速度鋼基体２自身の耐摩
耗性を向上させ、さらに第２工程で形威される窒化ホウ
素薄膜と高速度洞基体２との親和性を向−１させること
ができる． これは窒化による高速度畑基体２と窒化ホウ累薄膜との
親和性向上のためには、１ｉ１記注入量はＩＸＩＯ１個
／／（ｌδ以上が望ましく、また前記注入量がＩＸＩＯ
”個／ ｃｄ からＩＸＩＯ１６個／（ボー、と増加
するに征って高速度鋼基体２自身の１′．ｌｌ′ｌＩ耗
性も向上する傾１ｉｉ１があるが、ＩＸＩＯ”個／（１
を超えると今度は逆に耐摩耗性が劣化する傾向にあるた
め、窒化による高速度洞基体２自身の耐摩耗性向上のた
めには、ＩＸＩＯ”個／ ｃｄ未満であることが望まし
いためである． なお前記高速度鋼基体２の耐摩耗性の劣化は、窒素イオ
ンによる照射Ｉ員傷や熱的損傷、および窒化物生戒の割
合等に関連していると思われる。
１Ａ個／１−ｄの範囲内とすることによ．って、高速度
列基体２の表面の窒化による高速度鋼基体２自身の耐摩
耗性を向上させ、さらに第２工程で形威される窒化ホウ
素薄膜と高速度洞基体２との親和性を向−１させること
ができる． これは窒化による高速度畑基体２と窒化ホウ累薄膜との
親和性向上のためには、１ｉ１記注入量はＩＸＩＯ１個
／／（ｌδ以上が望ましく、また前記注入量がＩＸＩＯ
”個／ ｃｄ からＩＸＩＯ１６個／（ボー、と増加
するに征って高速度鋼基体２自身の１′．ｌｌ′ｌＩ耗
性も向上する傾１ｉｉ１があるが、ＩＸＩＯ”個／（１
を超えると今度は逆に耐摩耗性が劣化する傾向にあるた
め、窒化による高速度洞基体２自身の耐摩耗性向上のた
めには、ＩＸＩＯ”個／ ｃｄ未満であることが望まし
いためである． なお前記高速度鋼基体２の耐摩耗性の劣化は、窒素イオ
ンによる照射Ｉ員傷や熱的損傷、および窒化物生戒の割
合等に関連していると思われる。
（実施例〕
久施例」２
第１図に示す３膜形成２置において、図示し５ない真空
容器を真空度ＩＸＩＯ−’Ｔｏｒｒに排気した後、第１
工程として純度９ ９． ９ ９ ９％の窒素ガスを供
給し、１０ｋｅＶの工不ルギーで注入ｆｆｉｌ×１０１
個／ ｃｄの窒素イオンを高速度ｚｌ体２に照１・ナし
た。
容器を真空度ＩＸＩＯ−’Ｔｏｒｒに排気した後、第１
工程として純度９ ９． ９ ９ ９％の窒素ガスを供
給し、１０ｋｅＶの工不ルギーで注入ｆｆｉｌ×１０１
個／ ｃｄの窒素イオンを高速度ｚｌ体２に照１・ナし
た。
そし、て第２工程として、高速度鋼基体２に蒸発５４よ
り純度９９％のホつ素を蒸発させると同時ζこエネルギ
ー１０ｋｅＶの窒素イオンを照射した。
り純度９９％のホつ素を蒸発させると同時ζこエネルギ
ー１０ｋｅＶの窒素イオンを照射した。
この際、高速度ｒ」基体２上のホウ素原子と窒素卯子の
比（Ｂ／Ｎ）は】．５となるように調整し、厚み１μｍ
の窒化ホウ素簿膜を形成した．なお上記高速度Ｐｉ Ｗ
体２は、ＳＫＨ２の高速度ｔ１を焼き戻し温度５ ７
０ ’Ｃで焼き戻すことによって得られた硬さＨ Ｒ
Ｃ ６ ．１を有するＴＰＰ３２２のスローアウェイチ
，！ブである。
比（Ｂ／Ｎ）は】．５となるように調整し、厚み１μｍ
の窒化ホウ素簿膜を形成した．なお上記高速度Ｐｉ Ｗ
体２は、ＳＫＨ２の高速度ｔ１を焼き戻し温度５ ７
０ ’Ｃで焼き戻すことによって得られた硬さＨ Ｒ
Ｃ ６ ．１を有するＴＰＰ３２２のスローアウェイチ
，！ブである。
比較例１−
第１工程のイオ〉′源３による高速度鋼基体２−・の窒
素イオンの注入量をｉｘｉｏ”個／ ｃｄとして、他は
実施例１と同様の条件およびプロセスを経て高速度日法
体２−Ｌに窒化ホウ素薄膜を形威した。
素イオンの注入量をｉｘｉｏ”個／ ｃｄとして、他は
実施例１と同様の条件およびプロセスを経て高速度日法
体２−Ｌに窒化ホウ素薄膜を形威した。
比較例−２−
第１丁程のイオンｔＡ３による高速度ＢＷ体２−・の窒
素イオンの注入量をＩＸＩＯ”個／Ｃ艷として、他はプ
で施例ｌと同１ｔの条件およびプロセスを経て高速度鋼
基体２上に窒化″Ｌウ素３膜を形威した。
素イオンの注入量をＩＸＩＯ”個／Ｃ艷として、他はプ
で施例ｌと同１ｔの条件およびプロセスを経て高速度鋼
基体２上に窒化″Ｌウ素３膜を形威した。
止較斑主
第ｌ工程を省き、他は実施例１と同し，条件おｊ、びブ
ｏセスを経て高速度ｒ１基体２上に窒化ホウ素簿膜を形
成した． このようにして作製した実施例１，比較例ｌ比較例２．
比較例３の試料によー，で、工具寿命を評価するために
切削試験を行い、各試料の逃げ面摩耗量を測定し，た． この切削試験の条件は、被削材としてＳ Ｃ Ｍ ４１
５，硬さＨ Ｃ Ｒ ４ ５の丸捧状のもの、切削速度
２ ６． ７ ｍ ，／ｓｉｎ 、送り０． ２ ５
ｍｍ ／ ｖｅｖ 、切り込み２闇、主軸回転数１５２
ｒｐ＋ｍ、切削長１００ｍである． この切削試験の結果、各試料の逃げ面摩耗量は以下のよ
うになった． 大施１の試料の逃げ面摩耗量はＯ。１閾、１３；Ｕξｍ
上の試料の逃げ面摩耗量は０． ３ ｍ、几較例２−の
試料の逃げ面摩耗量はＯ、４肋、比一較ｆｉ旦一の試ｔ
ｉの逃げ面摩耗董は０．６鴫となった。
ｏセスを経て高速度ｒ１基体２上に窒化ホウ素簿膜を形
成した． このようにして作製した実施例１，比較例ｌ比較例２．
比較例３の試料によー，で、工具寿命を評価するために
切削試験を行い、各試料の逃げ面摩耗量を測定し，た． この切削試験の条件は、被削材としてＳ Ｃ Ｍ ４１
５，硬さＨ Ｃ Ｒ ４ ５の丸捧状のもの、切削速度
２ ６． ７ ｍ ，／ｓｉｎ 、送り０． ２ ５
ｍｍ ／ ｖｅｖ 、切り込み２闇、主軸回転数１５２
ｒｐ＋ｍ、切削長１００ｍである． この切削試験の結果、各試料の逃げ面摩耗量は以下のよ
うになった． 大施１の試料の逃げ面摩耗量はＯ。１閾、１３；Ｕξｍ
上の試料の逃げ面摩耗量は０． ３ ｍ、几較例２−の
試料の逃げ面摩耗量はＯ、４肋、比一較ｆｉ旦一の試ｔ
ｉの逃げ面摩耗董は０．６鴫となった。
また比較例ｌ，比較例２および比較例３の試料は、切削
中に窒化ホウ素薄膜の剥離か氾められたのに対し、実施
例ｌの試料の窒化ホウ素薄膜は、切削中剥離することが
なかった。
中に窒化ホウ素薄膜の剥離か氾められたのに対し、実施
例ｌの試料の窒化ホウ素薄膜は、切削中剥離することが
なかった。
また比較のため、ＣＶＤ法によって高速度＆！！基体上
に窒化チタンをコーティングした市販品を用いて上記切
削試験を行ったところ、逃げ摩擦量は０．２５ｍｇ＋で
あった。
に窒化チタンをコーティングした市販品を用いて上記切
削試験を行ったところ、逃げ摩擦量は０．２５ｍｇ＋で
あった。
この結果から明らかなように、この発明の方法による実
施例１の試料は、他の比較例に比べ耐摩耗性に優れてい
ることがわかる。
施例１の試料は、他の比較例に比べ耐摩耗性に優れてい
ることがわかる。
請求項（１）記載の窒化ホウ素薄Ｖ被覆高速度鋼切削工
具の製造方法は、第２工程のホウ素を含む物質の蒸着と
、窒素イオンを含むイオン種の照射とを併用して、高速
度鋼基体表面に窒化ホウ素薄膜を形成することの前処理
として、第１工程で高速度綱基体表崩に窒素イオンを注
入することによって、この窒素イオンが高速度鋼基体の
表面を窒化するため、高速度鋼基体自身の表面の硬度を
高めることかでき、また前記高速度鋼基体と第２工程で
形威されるｃ−ＢＮを含む窒化ホウ素膜との親和性を高
めることができる．その結果、高速度胸基体とｃ−ＢＮ
を含む窒化ホウ素薄膜との密着性を著しく向上させるこ
とができ、切削性能および工具寿命の極めて優れた窒化
ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具を製造することができ
る。
具の製造方法は、第２工程のホウ素を含む物質の蒸着と
、窒素イオンを含むイオン種の照射とを併用して、高速
度鋼基体表面に窒化ホウ素薄膜を形成することの前処理
として、第１工程で高速度綱基体表崩に窒素イオンを注
入することによって、この窒素イオンが高速度鋼基体の
表面を窒化するため、高速度鋼基体自身の表面の硬度を
高めることかでき、また前記高速度鋼基体と第２工程で
形威されるｃ−ＢＮを含む窒化ホウ素膜との親和性を高
めることができる．その結果、高速度胸基体とｃ−ＢＮ
を含む窒化ホウ素薄膜との密着性を著しく向上させるこ
とができ、切削性能および工具寿命の極めて優れた窒化
ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具を製造することができ
る。
請求項（２）記載の窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工
具の製造方法は、第１工程における窒素イオンの注入エ
ネルギーを５００ｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲内とすること
によって、前記窒素イオンによる高速度鋼基体に与える
撰傷を軽減し、高速度鋼基体の温度上昇を抑えることが
でき、前記窒素イオンの注入量をＩＸＩＯ”個／ｃｌ−
Ｉ Ｘ １ ０ ”個／ｄの範囲内とすることによって
、高速度鋼基体の表面の窒化による高速度鋼基体自身の
硬度の向上および高速度鋼基体とｃ−ＢＮを含む窒化ホ
ウ素ｙｔ膜との親和性の向上への効果を絶大なものとす
ることができる．その結果、高速度鋼基体と窒化ホウ素
薄膜との密着性を著しく向上させることができ、切削性
能および工具寿命の極めて優れた窒化ホウ素薄膜被覆高
速度鋼切削工具を製造することができる．
具の製造方法は、第１工程における窒素イオンの注入エ
ネルギーを５００ｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲内とすること
によって、前記窒素イオンによる高速度鋼基体に与える
撰傷を軽減し、高速度鋼基体の温度上昇を抑えることが
でき、前記窒素イオンの注入量をＩＸＩＯ”個／ｃｌ−
Ｉ Ｘ １ ０ ”個／ｄの範囲内とすることによって
、高速度鋼基体の表面の窒化による高速度鋼基体自身の
硬度の向上および高速度鋼基体とｃ−ＢＮを含む窒化ホ
ウ素ｙｔ膜との親和性の向上への効果を絶大なものとす
ることができる．その結果、高速度鋼基体と窒化ホウ素
薄膜との密着性を著しく向上させることができ、切削性
能および工具寿命の極めて優れた窒化ホウ素薄膜被覆高
速度鋼切削工具を製造することができる．
第ｌ図はこの発明の実施のために用いられる薄膜形成装
置の｛既念図である． ２・・・高速度口基体、３・・・イオン源、４・・・蒸
発源第１図 Ｘ４期影
置の｛既念図である． ２・・・高速度口基体、３・・・イオン源、４・・・蒸
発源第１図 Ｘ４期影
Claims (2)
- （１） 高速度鋼基体表面に窒素イオンを注入する第１
工程と、ホウ素を含む物質の蒸着と、窒素イオンを含む
イオン種の照射とを併用する第２工程とを経て、窒化ホ
ウ素薄膜を形成することを特徴とする窒化ホウ素薄膜被
覆高速度鋼切削工具の製造方法。 - （２） 前記第１工程での窒素イオンの注入エネルギー
を５００ｅＶ〜４０ｋｅＶの範囲内とし、前記窒素イオ
ンの注入量を１×１０＾１＾４個／ｃｍ＾２〜１×１０
＾１＾６個／ｃｍ＾２の範囲内とする請求項（１）記載
の窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233764A JP2850396B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1233764A JP2850396B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0397848A true JPH0397848A (ja) | 1991-04-23 |
| JP2850396B2 JP2850396B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=16960207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1233764A Expired - Fee Related JP2850396B2 (ja) | 1989-09-07 | 1989-09-07 | 窒化ホウ素薄膜被覆高速度鋼切削工具の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850396B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60169559A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 高硬度窒化ホウ素膜の製法 |
| JPS6219503B2 (ja) * | 1982-04-14 | 1987-04-28 | Sumitomo Electric Industries | |
| JPS62103368A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-13 | Toshiba Corp | セラミツクコ−テイング金属 |
-
1989
- 1989-09-07 JP JP1233764A patent/JP2850396B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6219503B2 (ja) * | 1982-04-14 | 1987-04-28 | Sumitomo Electric Industries | |
| JPS60169559A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-03 | Agency Of Ind Science & Technol | 高硬度窒化ホウ素膜の製法 |
| JPS62103368A (ja) * | 1985-10-31 | 1987-05-13 | Toshiba Corp | セラミツクコ−テイング金属 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2850396B2 (ja) | 1999-01-27 |
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