JPH0417663A - 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 - Google Patents
切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材Info
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- JPH0417663A JPH0417663A JP2119191A JP11919190A JPH0417663A JP H0417663 A JPH0417663 A JP H0417663A JP 2119191 A JP2119191 A JP 2119191A JP 11919190 A JP11919190 A JP 11919190A JP H0417663 A JPH0417663 A JP H0417663A
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Landscapes
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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、切削工具や耐摩工具からなる母材の表面に硬
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。
従来、切削工具や耐摩工具は、一般に炭化タングステン
（ｗＣ）等を基とする超硬合金、炭化チタン（Ｔｉｅ）
糸等の各種サーメット、高速度工具鋼等の鋼や硬質合金
、炭化珪素や窒化珪素等のセラミックスから構成されて
いる。
（ｗＣ）等を基とする超硬合金、炭化チタン（Ｔｉｅ）
糸等の各種サーメット、高速度工具鋼等の鋼や硬質合金
、炭化珪素や窒化珪素等のセラミックスから構成されて
いる。
又、これら切削工具や耐摩工具の耐摩耗性を改善向上さ
せるため、その表面に硬質被覆層としてＰＶＤ法やＣＶ
Ｄ法によりＴｉ、 Ｈｆ、 Ｚｒ （７）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。特にＰＶＤ法により形成した硬
質被覆層は、母材の強度を劣化させずに耐摩耗性を向上
させることが出来るので、ドリル、エンドミル、フライ
ス切削用スローアウェイチップ等の強度の要求される切
削用途に適している。
せるため、その表面に硬質被覆層としてＰＶＤ法やＣＶ
Ｄ法によりＴｉ、 Ｈｆ、 Ｚｒ （７）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。特にＰＶＤ法により形成した硬
質被覆層は、母材の強度を劣化させずに耐摩耗性を向上
させることが出来るので、ドリル、エンドミル、フライ
ス切削用スローアウェイチップ等の強度の要求される切
削用途に適している。
しかし、ＰＶＤ法が母材強度の劣化なしに硬質被覆層を
形成できる点でＣＶＤ法より優れているとは云え、ＰＶ
Ｄ法ではＡｌの酸化物を安定して形成することが困難で
あるため、ＰＶＤ法で形成したＡＩ酸化物からなる硬質
被覆層は実用化に至っていない。又、現状のＰＶＤ法で
形成出来るＴｉ。
形成できる点でＣＶＤ法より優れているとは云え、ＰＶ
Ｄ法ではＡｌの酸化物を安定して形成することが困難で
あるため、ＰＶＤ法で形成したＡＩ酸化物からなる硬質
被覆層は実用化に至っていない。又、現状のＰＶＤ法で
形成出来るＴｉ。
Ｈｆ、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物の硬質被積層
は、耐摩耗性が充分とは云い難く、特に高速切削におい
ては耐摩耗性の不足により、早期に寿命に至るものが多
かった。
は、耐摩耗性が充分とは云い難く、特に高速切削におい
ては耐摩耗性の不足により、早期に寿命に至るものが多
かった。
本発明はかかる従来の事情に鑑み、切削工具や耐摩工具
の母材強度を維持しつつ、同時に従来よりも優れた耐摩
耗性を有し、特に高速切削における耐摩耗性に優れた切
削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供することを
目的とする。
の母材強度を維持しつつ、同時に従来よりも優れた耐摩
耗性を有し、特に高速切削における耐摩耗性に優れた切
削工具・耐摩工具用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、本発明の切削工具・耐摩工具
用表面被覆硬質部材は、切削工具又は耐摩工具からなる
母材の表面に、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物から
なる層とＡ４の炭化物、窒化物又は炭窒化物からなる層
とを、夫々０．０１〜０．２μｍの層厚で交互に１０層
以上積層して全体の層厚を０．５〜１０μｍとした硬質
被覆層を有することを特徴とする。
用表面被覆硬質部材は、切削工具又は耐摩工具からなる
母材の表面に、Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物から
なる層とＡ４の炭化物、窒化物又は炭窒化物からなる層
とを、夫々０．０１〜０．２μｍの層厚で交互に１０層
以上積層して全体の層厚を０．５〜１０μｍとした硬質
被覆層を有することを特徴とする。
尚、上記硬質被覆層は、母材である切削工具や耐摩工具
の全表面に設けても又は切刃部分の表面にのみ設けても
よい。又、硬質被覆層の形成方法としては従来公知の方
法を利用出来るが、スパッタリング法やイオンブレーテ
ィング法等のＰｖ羽法が母材強度を容易に維持出来る点
で好ましい。
の全表面に設けても又は切刃部分の表面にのみ設けても
よい。又、硬質被覆層の形成方法としては従来公知の方
法を利用出来るが、スパッタリング法やイオンブレーテ
ィング法等のＰｖ羽法が母材強度を容易に維持出来る点
で好ましい。
本発明の表面被覆硬質部材においては、硬質被覆層が薄
いＺｒＣ！、 ＺｒＮ又はＺｒ０Ｎの層と薄いＡｌｃ
。
いＺｒＣ！、 ＺｒＮ又はＺｒ０Ｎの層と薄いＡｌｃ
。
Ａ／Ｎ又はＡ１０Ｎの層とを交互に積層して構成されて
いるので、切削工具や耐摩工具として使用した場合に、
優れた耐摩耗性、耐溶着性並びに耐欠損性を兼ね備え、
長期に亘り優れた切削性能を維持することが出来る。
いるので、切削工具や耐摩工具として使用した場合に、
優れた耐摩耗性、耐溶着性並びに耐欠損性を兼ね備え、
長期に亘り優れた切削性能を維持することが出来る。
即ち、多層からなる硬質被覆層を構成する各層のうち、
Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物は母材との付着強度
を高めると共に、硬質被覆層の硬度を高める。一方、Ａ
ノの炭化物、窒化物又は炭窒化物は硬質被覆層の耐欠損
性を改善し、同時にＺｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物
の層中に固溶することによって結晶粒を微細化させる。
Ｚｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物は母材との付着強度
を高めると共に、硬質被覆層の硬度を高める。一方、Ａ
ノの炭化物、窒化物又は炭窒化物は硬質被覆層の耐欠損
性を改善し、同時にＺｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物
の層中に固溶することによって結晶粒を微細化させる。
従って、積層されたこれらの層の相乗的な作用によって
、硬質被覆層全体としての耐摩耗性、耐溶着性、耐欠損
性が改善向上される。
、硬質被覆層全体としての耐摩耗性、耐溶着性、耐欠損
性が改善向上される。
しかも、上記硬質被覆層を備えた切削工具又は耐摩工具
としての表面被覆硬質部材は、切削時における刃先温度
の上昇により、硬質被覆層中に極めて高温硬度の高いＡ
／ ＯやＺｒＯが微量ながら生成することが認められ、
このため高速切削においても良好な耐摩耗性を示すこと
が判った。
としての表面被覆硬質部材は、切削時における刃先温度
の上昇により、硬質被覆層中に極めて高温硬度の高いＡ
／ ＯやＺｒＯが微量ながら生成することが認められ、
このため高速切削においても良好な耐摩耗性を示すこと
が判った。
硬質被覆層の層厚に関しては、全体の層厚が０．５μｍ
未満では耐摩耗性の向上が殆ど見られず、逆に１０ ｔ
Ｉｍを超えると層中の残留応力が大きくなり、母材との
付着強度が低下するため、全体の層厚を０．５〜１０μ
ｍの範囲とする。
未満では耐摩耗性の向上が殆ど見られず、逆に１０ ｔ
Ｉｍを超えると層中の残留応力が大きくなり、母材との
付着強度が低下するため、全体の層厚を０．５〜１０μ
ｍの範囲とする。
又、交互に積層されるＺｒの炭化物、窒化物又は炭窒化
物からなる層とｋｌの炭化物、窒化物又は炭窒化物から
なる層の層厚は、０．０１μｍより薄く形成することが
難しいうえ、０．０１μｍ未満では積層した硬質被覆層
全体が脆くなって耐摩耗性が低下し、！！１５ｙｉが０
．２μｍを超テると各々の層が厚い為に前記した層間の
固溶が生じなくなり、相乗的作用による耐摩耗性、耐溶
着性、耐欠損性の向上が得られないので、上記各層の層
厚は夫々０．０１〜０．２μｍの範囲とする。更に、上
記各層の層厚が０．０１〜０．２μｍの範囲であっても
交互に積層した層数が１０層未満の場合には、やはり全
体として優れた耐摩耗性、耐溶着性、耐欠損性を兼ね備
えた硬質被覆層を構成することが困難である。
物からなる層とｋｌの炭化物、窒化物又は炭窒化物から
なる層の層厚は、０．０１μｍより薄く形成することが
難しいうえ、０．０１μｍ未満では積層した硬質被覆層
全体が脆くなって耐摩耗性が低下し、！！１５ｙｉが０
．２μｍを超テると各々の層が厚い為に前記した層間の
固溶が生じなくなり、相乗的作用による耐摩耗性、耐溶
着性、耐欠損性の向上が得られないので、上記各層の層
厚は夫々０．０１〜０．２μｍの範囲とする。更に、上
記各層の層厚が０．０１〜０．２μｍの範囲であっても
交互に積層した層数が１０層未満の場合には、やはり全
体として優れた耐摩耗性、耐溶着性、耐欠損性を兼ね備
えた硬質被覆層を構成することが困難である。
母材として、組成がＪＩＳ規格Ｐ３０ （具体的にはｗ
ｅ −２０ｗｔ％Ｔｉ（！ −１０ｗｔ％ＣＯ）、形状
がＪ工Ｓ ５ＮＧ４３２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公知の真空アーク放電による
イオンブレーティング法を用いて第１表に示す硬質被覆
層を形成し、本発明例の表面被覆切削チップ試料１〜４
とした。
ｅ −２０ｗｔ％Ｔｉ（！ −１０ｗｔ％ＣＯ）、形状
がＪ工Ｓ ５ＮＧ４３２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公知の真空アーク放電による
イオンブレーティング法を用いて第１表に示す硬質被覆
層を形成し、本発明例の表面被覆切削チップ試料１〜４
とした。
即ち、成膜装置内にＺｒターゲットとＡ！ターゲットと
を対向させて配置し、両ターゲットの中間点を中心とし
て両ターゲットの間で回転する母材保持具に上記切削チ
ップを装着し、切削チップが１分間に２０回転するよう
に母材保持Ｖの回転速度を調整した。その後、成膜装置
内を真空度１×１Ｏ−２ｔｏｒｒ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、５００Ｃ’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Ｚｒターゲットとｋｌターゲットを
蒸発、イオン化させることにより、回転する切削チップ
がＺｒターゲットの近くを通過する間にＺｒの炭化物、
窒化物又は炭窒化物を被覆させ、Ａ／ターゲットの近く
を通過する間にＡＩの炭化物、窒化物又は炭窒化物を被
覆させて、各層を交互に積層させた。交互に形成するＺ
ｒとＡｌの炭化物、窒化物又は炭窒化物の各層の層厚は
照射電子ビーム量を調整することにより制御し、全体の
層厚は被覆時間により制御した。
を対向させて配置し、両ターゲットの中間点を中心とし
て両ターゲットの間で回転する母材保持具に上記切削チ
ップを装着し、切削チップが１分間に２０回転するよう
に母材保持Ｖの回転速度を調整した。その後、成膜装置
内を真空度１×１Ｏ−２ｔｏｒｒ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、５００Ｃ’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Ｚｒターゲットとｋｌターゲットを
蒸発、イオン化させることにより、回転する切削チップ
がＺｒターゲットの近くを通過する間にＺｒの炭化物、
窒化物又は炭窒化物を被覆させ、Ａ／ターゲットの近く
を通過する間にＡＩの炭化物、窒化物又は炭窒化物を被
覆させて、各層を交互に積層させた。交互に形成するＺ
ｒとＡｌの炭化物、窒化物又は炭窒化物の各層の層厚は
照射電子ビーム量を調整することにより制御し、全体の
層厚は被覆時間により制御した。
又、比較のために第１表に示す従来例の表面被覆切削チ
ップ試料も用意した。即ち、試料５〜９は通常の成膜装
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、上記と同じ組成と形状の切削チップの表
面にＴｌｃ、Ｔ１Ｎ及ヒＴ１ＣＮを単独又は組合わせて
なる硬質被覆層を被覆して製造し、試料８及び９は通常
のＣＶＤ法により同じ組成と形状の切削チップの表面に
ＴｉＣ！ 。
ップ試料も用意した。即ち、試料５〜９は通常の成膜装
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、上記と同じ組成と形状の切削チップの表
面にＴｌｃ、Ｔ１Ｎ及ヒＴ１ＣＮを単独又は組合わせて
なる硬質被覆層を被覆して製造し、試料８及び９は通常
のＣＶＤ法により同じ組成と形状の切削チップの表面に
ＴｉＣ！ 。
ＴｉＮ及びＡＩ、Ｏ，を組合わせてなる硬質被覆層を形
成することにより製造した。
成することにより製造した。
第 １ 表
（註）表中の×印は従来例である
（以下同じ）
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、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
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、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
切削条件
第 ２ 表
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、従来の表面被覆切削チップ試料のうち
硬質被覆層をＰＶＤ法で形成した試料５〜７は耐摩耗性
に劣り、又ＣＶＤ法で形成した試料８及び９は母材の靭
性劣化により刃先の耐欠損性が低下したのに対し、本発
明例の表面被覆切削チ゛；・ブ試料１〜４は連続切削及
び断続切削の両方において優れた耐摩耗性を有すると同
時に、硬質被覆層をＰＶＤ法で形成したので母材の靭性
が維持され優れた耐欠損性を備えることが判る。
硬質被覆層をＰＶＤ法で形成した試料５〜７は耐摩耗性
に劣り、又ＣＶＤ法で形成した試料８及び９は母材の靭
性劣化により刃先の耐欠損性が低下したのに対し、本発
明例の表面被覆切削チ゛；・ブ試料１〜４は連続切削及
び断続切削の両方において優れた耐摩耗性を有すると同
時に、硬質被覆層をＰＶＤ法で形成したので母材の靭性
が維持され優れた耐欠損性を備えることが判る。
尚、交互に積層する各層は実施例に挙げたＺｒＮとＡｔ
Ｎのように全てを炭化物同士、窒化物同士、又は炭窒化
物同士とする組合せ、及びＺｒＮとＡｌＣＮの組合せの
他、任意に組合せることができ、例えばＺｒ系とＡｌ系
の各層自体についても積層の途中で炭化物、窒化物及び
炭窒化物の間で適宜変更しても良い。
Ｎのように全てを炭化物同士、窒化物同士、又は炭窒化
物同士とする組合せ、及びＺｒＮとＡｌＣＮの組合せの
他、任意に組合せることができ、例えばＺｒ系とＡｌ系
の各層自体についても積層の途中で炭化物、窒化物及び
炭窒化物の間で適宜変更しても良い。
本発明によれば、切削工具や耐摩工具の母材強度を維持
しつつ、同時に従来よりも優れた耐摩耗性を有し、特に
高速切削においても切削工具や耐摩工具として長期に亘
って良好な切削性能を維持することが出来る切削工具・
耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供出来る。
しつつ、同時に従来よりも優れた耐摩耗性を有し、特に
高速切削においても切削工具や耐摩工具として長期に亘
って良好な切削性能を維持することが出来る切削工具・
耐摩工具用表面被覆硬質部材を提供出来る。
１゜
手続補正書（自発）
事件の表示
平成 ２ 年 特 許 ｌｊｌ第１１９１９１号３、補
正をする者 事件との関係
正をする者 事件との関係
Claims (1)
- （１）切削工具又は耐摩工具からなる母材の表面に、Ｚ
ｒの炭化物、窒化物又は炭窒化物からなる層とＡｌの炭
化物、窒化物又は炭窒化物からなる層とを、夫々０．０
１〜０．２μｍの層厚で交互に１０層以上積層して全体
の層厚を０．５〜１０μｍとした硬質被覆層を有するこ
とを特徴とする切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材
。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11919190A JP2867604B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 |
| US07/691,020 US5266389A (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Surface-coated hard material for cutting tools or wear resistance tools |
| DE69008511T DE69008511T2 (de) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Oberflächenbeschichtete hartwerkstoffe für schneidende und verschleissfeste werkzeuge. |
| EP90914429A EP0446375B1 (en) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Surface-coated hard member for cutting and abrasion-resistant tools |
| PCT/JP1990/001258 WO1991005076A1 (fr) | 1989-09-29 | 1990-09-28 | Element dur revêtu en surface pour outils de coupe et pour outils resistant a l'abrasion |
| KR9170538A KR940002749B1 (en) | 1989-09-29 | 1991-05-29 | Surface-coated hard member for cutting and abrasion-resistant tods |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11919190A JP2867604B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-09 | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0417663A true JPH0417663A (ja) | 1992-01-22 |
| JP2867604B2 JP2867604B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=14755173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11919190A Expired - Lifetime JP2867604B2 (ja) | 1989-09-29 | 1990-05-09 | 切削工具・耐摩工具用表面被覆硬質部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2867604B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115584470A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-10 | 安徽工业大学 | 一种通过Zr/Zr2N/ZrN多层涂层提高钛合金表面耐腐蚀磨损性能的方法 |
-
1990
- 1990-05-09 JP JP11919190A patent/JP2867604B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115584470A (zh) * | 2022-10-24 | 2023-01-10 | 安徽工业大学 | 一种通过Zr/Zr2N/ZrN多层涂层提高钛合金表面耐腐蚀磨损性能的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2867604B2 (ja) | 1999-03-08 |
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