JPH0417662A - 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 - Google Patents
耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材Info
- Publication number
- JPH0417662A JPH0417662A JP11919090A JP11919090A JPH0417662A JP H0417662 A JPH0417662 A JP H0417662A JP 11919090 A JP11919090 A JP 11919090A JP 11919090 A JP11919090 A JP 11919090A JP H0417662 A JPH0417662 A JP H0417662A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wear resistance
- cutting
- layer
- hard
- hard member
- 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
Links
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 14
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 10
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 29
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 229910004191 HfTi Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 101100008046 Caenorhabditis elegans cut-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910001029 Hf alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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、切削工具や耐摩工具等の硬質部材の表面に硬
質被覆層を設け、耐摩耗性を改善向上させた表面被覆硬
質部材に関する。
質被覆層を設け、耐摩耗性を改善向上させた表面被覆硬
質部材に関する。
切削工具や耐摩工具をはじめ、各種の耐摩部品等の硬質
部材は、一般に炭化タングステン（ｗｅ）基等の超硬合
金、炭化チタン（Ｔｉｅ）系等の各種サーメット、並び
に高速度鋼等の鋼や硬質合金で構成されている。
部材は、一般に炭化タングステン（ｗｅ）基等の超硬合
金、炭化チタン（Ｔｉｅ）系等の各種サーメット、並び
に高速度鋼等の鋼や硬質合金で構成されている。
又、かかる硬質部材の耐摩耗性を改善向上させるために
、その表面に硬質被覆層としてＰＶＤ法やＣＶＤ法によ
りＴｉ、 Ｈｆ、 Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物
、若しくはＡｌの酸化物を単層に又は複層に形成した表
面被覆硬質部材が開発され、最近では広く実用に供され
ている。
、その表面に硬質被覆層としてＰＶＤ法やＣＶＤ法によ
りＴｉ、 Ｈｆ、 Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物
、若しくはＡｌの酸化物を単層に又は複層に形成した表
面被覆硬質部材が開発され、最近では広く実用に供され
ている。
しかし、上記の表面被覆硬質部材においても耐摩耗性が
充分とは云い難く、特にエンドミルやスローアウェイチ
ップ等の切削工具や耐摩工具としては、摩耗により早期
に寿命に至っていた。
充分とは云い難く、特にエンドミルやスローアウェイチ
ップ等の切削工具や耐摩工具としては、摩耗により早期
に寿命に至っていた。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、従来よりも優れた耐
摩耗性を有し、特に切削工具や耐摩工具として好適な、
表面被覆硬質部材を提供することを目的とする。
摩耗性を有し、特に切削工具や耐摩工具として好適な、
表面被覆硬質部材を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の表面被覆硬質部材は
、硬質部材からなる基材の表面に、ＨｆとＴｉの合金の
炭化物、窒化物及び炭窒化物のうちの少なくとも１種か
らなる層厚０．５〜１０μｍの硬質被覆層を有すること
を特徴とする。
、硬質部材からなる基材の表面に、ＨｆとＴｉの合金の
炭化物、窒化物及び炭窒化物のうちの少なくとも１種か
らなる層厚０．５〜１０μｍの硬質被覆層を有すること
を特徴とする。
従来から硬質被覆層として用いられていたＴｉの炭化物
、窒化物及び炭窒化物は、基材である硬質部材との付着
強度が高く、耐酸化性にも優れているが、高温強度及び
耐摩耗性はさほど高くないことが知られている。一方、
Ｈｆの炭化物、窒化物及び炭窒化物は高温強度に優れて
いるが、基材との付着強度の点でで１の炭化物、窒化物
及び炭窒化物より劣っている。
、窒化物及び炭窒化物は、基材である硬質部材との付着
強度が高く、耐酸化性にも優れているが、高温強度及び
耐摩耗性はさほど高くないことが知られている。一方、
Ｈｆの炭化物、窒化物及び炭窒化物は高温強度に優れて
いるが、基材との付着強度の点でで１の炭化物、窒化物
及び炭窒化物より劣っている。
然るに、硬質部材に対する各種の硬質被覆層について耐
摩耗性や付着強度等の研究を行なった結果、ＨｆとＴｉ
の合金の炭化物、窒化物及び炭窒化物は、Ｈｆ単独の炭
化物、窒化物及び炭窒化物に比べて硬質部材への付着強
度が大幅に改善され、同時にＴｉ単独の炭化物、窒化物
及び炭窒化物よりも優れた耐酸化性と高温強度を示し、
この硬質被覆層を有する表面被覆硬質部材は極めて優れ
た耐摩耗性を発揮することが判った。
摩耗性や付着強度等の研究を行なった結果、ＨｆとＴｉ
の合金の炭化物、窒化物及び炭窒化物は、Ｈｆ単独の炭
化物、窒化物及び炭窒化物に比べて硬質部材への付着強
度が大幅に改善され、同時にＴｉ単独の炭化物、窒化物
及び炭窒化物よりも優れた耐酸化性と高温強度を示し、
この硬質被覆層を有する表面被覆硬質部材は極めて優れ
た耐摩耗性を発揮することが判った。
ＨｆとＴｉの合金の炭化物、窒化物及び炭窒化物からな
る硬質被覆層は、単層であっても複層であっても良いが
、層厚が０．５μｍ未満では耐摩耗性の向上が殆ど見ら
れず、又１０μｍを超えると層中の残留応力が大きくな
り、付着強度が低下するので、層厚を０．５〜１０μｍ
の範囲とする。
る硬質被覆層は、単層であっても複層であっても良いが
、層厚が０．５μｍ未満では耐摩耗性の向上が殆ど見ら
れず、又１０μｍを超えると層中の残留応力が大きくな
り、付着強度が低下するので、層厚を０．５〜１０μｍ
の範囲とする。
更に、上記の硬質被覆層と基材との間に、Ｔｉの炭化物
、窒化物及び炭窒化物のうちの少なくとも１種からなる
付着強化層を基材表面に直接形成すれば、基材表面に硬
質被覆層を直接形成した場合よりも付着強度が更に向上
する。この場合、付着強化層の層厚が０．５μｍ未満で
は付着強度の向上が見られず、逆に５μｍを超えても付
着強度が更に向上することは無い。
、窒化物及び炭窒化物のうちの少なくとも１種からなる
付着強化層を基材表面に直接形成すれば、基材表面に硬
質被覆層を直接形成した場合よりも付着強度が更に向上
する。この場合、付着強化層の層厚が０．５μｍ未満で
は付着強度の向上が見られず、逆に５μｍを超えても付
着強度が更に向上することは無い。
又、高温での耐酸化性が要求される場合には、上記の硬
質被覆層の表面に、Ｔｉの炭化物、窒化物及び炭窒化物
のうちの少なくとも１種からなる表面層を形成すること
によって、高温において優れた耐酸化性が得られ且つ耐
摩耗性も向上する。
質被覆層の表面に、Ｔｉの炭化物、窒化物及び炭窒化物
のうちの少なくとも１種からなる表面層を形成すること
によって、高温において優れた耐酸化性が得られ且つ耐
摩耗性も向上する。
この表面層の層厚が０．５μｍ未満では耐酸化性の向上
が殆ど認められず、又２μｍを超えても耐酸化性の向上
は見られなくなる。
が殆ど認められず、又２μｍを超えても耐酸化性の向上
は見られなくなる。
尚、硬質被覆層、付着強化層及び表面層の各被覆層の形
成は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等の従来公知の方法を利用出
来るが、スパッタリング法、イオンブレーティング法等
のＰＶＤ法が基材の強度や靭性を容易に維持できる点で
好ましい。
成は、ＰＶＤ法やＣＶＤ法等の従来公知の方法を利用出
来るが、スパッタリング法、イオンブレーティング法等
のＰＶＤ法が基材の強度や靭性を容易に維持できる点で
好ましい。
基材として、組成がＪ工Ｓ規格Ｐ３０ （具体的にはＷ
Ｃ−２０ｗｔ％Ｔｉｅ −１０ｗｔ％ＣＯ）、形状がＪ
工５ＳＮＧ４３２の超硬合金製切削チップを用意し、そ
の表面に下記の如く真空アーク放電を用いたイオンブレ
ーティング法により、下記第１表に示す被覆層を形成し
て本発明例の表面被覆切削チップ試料とした。
Ｃ−２０ｗｔ％Ｔｉｅ −１０ｗｔ％ＣＯ）、形状がＪ
工５ＳＮＧ４３２の超硬合金製切削チップを用意し、そ
の表面に下記の如く真空アーク放電を用いたイオンブレ
ーティング法により、下記第１表に示す被覆層を形成し
て本発明例の表面被覆切削チップ試料とした。
即ち、成膜装置内に上記切削チップと、ターゲットとし
てＴｉ、 ＨｆＴｉ又はＨｆ Ｔｉを配置し、成膜装置
内を真空度Ｉ Ｘ １０−”ｔｏｒｒのＡｒガス雰囲気
に保持し、切削チップに−２０００Ｖの電圧をかけて洗
浄を行ない、５００ Ｃ”まで加熱した後、Ａｒガスを
排気した。次に、成膜装置内にＮ ガスとｃＨガスの一
方又は両方を３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入しなが
ら、真空アーク放電により、Ｔｉ、 ＨｆＴｉ又はＨｆ
Ｔｉターゲットを蒸発、イオン化させることにより、
切削チップ表面に第１表に示す各被覆層を形成した。
てＴｉ、 ＨｆＴｉ又はＨｆ Ｔｉを配置し、成膜装置
内を真空度Ｉ Ｘ １０−”ｔｏｒｒのＡｒガス雰囲気
に保持し、切削チップに−２０００Ｖの電圧をかけて洗
浄を行ない、５００ Ｃ”まで加熱した後、Ａｒガスを
排気した。次に、成膜装置内にＮ ガスとｃＨガスの一
方又は両方を３００ ｃｃ／ｍｉｎの割合で導入しなが
ら、真空アーク放電により、Ｔｉ、 ＨｆＴｉ又はＨｆ
Ｔｉターゲットを蒸発、イオン化させることにより、
切削チップ表面に第１表に示す各被覆層を形成した。
又、比較のために、上記と同一の成膜装置を使用して真
空アーク放電を用いたイオンブレーティング法により、
同じ組成と形状の切削チップの表面ニＴｉＣ，ＴｉＮ、
ＴｉＣＮを単独又は組合せてなる被覆層を形成するこ
とにより、下記第１表に示す従来例の表面被覆切削チッ
プ試料を製造した。
空アーク放電を用いたイオンブレーティング法により、
同じ組成と形状の切削チップの表面ニＴｉＣ，ＴｉＮ、
ＴｉＣＮを単独又は組合せてなる被覆層を形成するこ
とにより、下記第１表に示す従来例の表面被覆切削チッ
プ試料を製造した。
次に、上記の如く製造した各表面被覆切削チップ試料に
ついて、下記条件による連続切削試験と断続切削試験を
行ない、前者については切刃の逃げ面摩耗幅及びすくい
面摩耗深さを測定し且つ摩耗状態を観察し、後者につい
ては送り限界を測定した。
ついて、下記条件による連続切削試験と断続切削試験を
行ない、前者については切刃の逃げ面摩耗幅及びすくい
面摩耗深さを測定し且つ摩耗状態を観察し、後者につい
ては送り限界を測定した。
切削条件
連続切削試験 断続切削試験
被削材 ８０Ｍ４３５ 被削材 ＳＣＭ４３５切削
速度１６０ ｍ／ｍｉｎ 切削速度２１６Ｒ／ｍｉ
ｎ送 リ ０．３７ １１１Ｒ／ ｒｅ
ｖ。
速度１６０ ｍ／ｍｉｎ 切削速度２１６Ｒ／ｍｉ
ｎ送 リ ０．３７ １１１Ｒ／ ｒｅ
ｖ。
切込み ２．ＯＢ 切込み ２．０酩切削時間１
５ ｍｉｎ 上記の各切削試験の結果を第２表に示す。
５ ｍｉｎ 上記の各切削試験の結果を第２表に示す。
上記の結果から、本発明例の表面被覆切削チップ試料１
〜２２は、連続切削及び断続切削め両方において、従来
の表面被覆切削チップ試料２３〜２６よりも優れた耐摩
耗性を有し、基材の靭性が維持されるため刃先の耐欠損
性も優れていることが判る。
〜２２は、連続切削及び断続切削め両方において、従来
の表面被覆切削チップ試料２３〜２６よりも優れた耐摩
耗性を有し、基材の靭性が維持されるため刃先の耐欠損
性も優れていることが判る。
特に試料７〜２２は硬質被覆層が基材と高い付着強度を
有し、試料１４〜２２は表面層の高い耐酸化性により耐
摩耗性が一層向上している。
有し、試料１４〜２２は表面層の高い耐酸化性により耐
摩耗性が一層向上している。
本発明によれば、新しい硬質被覆層を有することによっ
て、従来よりも優れた耐摩耗性を有する表面被覆硬質部
材を提供することが出来る。
て、従来よりも優れた耐摩耗性を有する表面被覆硬質部
材を提供することが出来る。
従って、本発明の表面被覆硬質部材を切削工具や耐摩工
具として使用した場合、長期に亘って良好な切削性能を
維持することが出来る。
具として使用した場合、長期に亘って良好な切削性能を
維持することが出来る。
（自発）
事件の表示
平成
年特 許 鵬第１１９１９０号
２発明の名称
耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材
＆ 補正をする者
事件との関係
Claims (3)
- （１）硬質部材からなる基材の表面に、ＨｆとＴｉの合
金の炭化物、窒化物及び炭窒化物のうちの少なくとも１
種からなる層厚０．５〜１０μｍの硬質被覆層を有する
ことを特徴とする耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材。 - （２）上記硬質被覆層と基材との間に、基材表面に直接
形成された、Ｔｉの炭化物、窒化物及び炭窒化物のうち
の少なくとも１種からなる層厚０．５〜５μｍの付着強
化層を有することを特徴とする、請求項（１）記載の耐
摩耗性に優れた表面被覆硬質部材。 - （３）上記硬質被覆層の表面に、Ｔｉの炭化物、窒化物
及び炭窒化物のうちの少なくとも１種からなる層厚０．
５〜２μｍの表面層を有することを特徴とする、請求項
（１）又は（２）記載の耐摩耗性に優れた表面被覆硬質
部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11919090A JPH0417662A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11919090A JPH0417662A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0417662A true JPH0417662A (ja) | 1992-01-22 |
Family
ID=14755146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11919090A Pending JPH0417662A (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0417662A (ja) |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP11919090A patent/JPH0417662A/ja active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6737178B2 (en) | Coated PCBN cutting tools | |
| JPS6256565A (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆硬質部材 | |
| EP0446375B1 (en) | Surface-coated hard member for cutting and abrasion-resistant tools | |
| WO1991005075A1 (en) | Surface-coated hard member for cutting and abrasion-resistant tools | |
| JP2926883B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 | |
| JP2926882B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 | |
| JP2917312B2 (ja) | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 | |
| JP2867605B2 (ja) | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 | |
| JP3360565B2 (ja) | 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH11172464A (ja) | 高速切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH0417662A (ja) | 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 | |
| JPS62270764A (ja) | 表面被覆硬質部材 | |
| JPH1158104A (ja) | 耐欠損性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH03120352A (ja) | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 | |
| JP2913763B2 (ja) | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 | |
| JP2001322003A (ja) | 物理蒸着硬質被覆層がすぐれた耐欠損性を有する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具 | |
| JP2861113B2 (ja) | 切削・耐摩工具用表面被覆超硬部材 | |
| JP3109272B2 (ja) | 耐欠損性および耐摩耗性にすぐれた表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 | |
| JPH01252304A (ja) | 表面被覆硬質材料製切削工具 | |
| JP3985413B2 (ja) | 耐摩耗性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 | |
| JPH1018024A (ja) | 被覆硬質部材 | |
| JP2890671B2 (ja) | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 | |
| JP2867604B2 (ja) | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 | |
| JPH0938806A (ja) | 硬質被覆層がすぐれた密着接合性を有する表面被覆炭窒化チタン基サーメット製切削工具 | |
| JPH0421763A (ja) | 耐摩耗性に優れた表面被覆硬質部材 |