JPH0615714B2 - 焼結硬質金属製品 - Google Patents

焼結硬質金属製品

Info

Publication number
JPH0615714B2
JPH0615714B2 JP57156880A JP15688082A JPH0615714B2 JP H0615714 B2 JPH0615714 B2 JP H0615714B2 JP 57156880 A JP57156880 A JP 57156880A JP 15688082 A JP15688082 A JP 15688082A JP H0615714 B2 JPH0615714 B2 JP H0615714B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
carbide
aluminum oxide
titanium
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 - Lifetime
Application number
JP57156880A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5867861A (ja
Inventor
ル−ベン・ポラト
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iscar Ltd
Original Assignee
Iscar Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iscar Ltd filed Critical Iscar Ltd
Publication of JPS5867861A publication Critical patent/JPS5867861A/ja
Publication of JPH0615714B2 publication Critical patent/JPH0615714B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36—Carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善された表面被覆層を有するかつ改善された
耐摩耗性と硬度および比較的高い強度を有する焼結硬質
金属製品に関する。
焼結炭化物合金という名称で知られている焼結硬質金属
は、主としてタングステン、チタン、タンタルまたはニ
オブの炭化物の１種またはそれ以上と、多くの場合コバ
ルトであるが場合により、ニツケルまたはコバルトとニ
ツケルとの混合物でもあり得る結合剤金属との混合物か
らなる。これらの焼結硬質金属は、大きな表面硬度、耐
摩耗性および強度を有するため、鋼およびその他の金属
を機械加工するための切削工具等として工業的用途に広
く使用されている。
カツテイングインサート（切削用埋め金，cutting inse
rt）のごとき硬質金属製品の耐摩耗性および他の所望の
機械的性質を増大させその結果、その有効寿命を増大さ
せるために、近年、極めて多数の方法が提案されてい
る。すなわち例えば、硬質金属製品に、ある種の金属、
特にチタンの炭化物、窒化物または炭窒化物(carbonitr
ide)およびこれらの化合物の組合せからなる非常に薄い
表面被覆を施すことが知られている。また、上記炭化物
および窒化物化合物の異つた層の２層またはそれ以上か
らなりかつ、一つの層が他方の層の上に施されている被
覆層を使用することにより、別の利点が得られることも
知られている。
更に、焼結金属製品の、慣用の炭化物、窒化物または炭
窒化物被覆化合物からなる１種またはそれ以上の内部層
の上に、主として酸化アルミニウムからなる非常に薄い
耐摩耗性のセラミツク被覆を、数ミクロンの厚さの単一
層として、あるいは０．２〜２０ミクロンの厚さの外部
被覆層として被覆することも知られている。
被覆焼結硬質金属製品の主要な利点の一つは、被覆イン
サートについては、大きな機械加工速度が得られること
であり、このことにより、金属加工機械および従つて加
工時間が比較的高価なものであるということを考慮に入
れると、大きな経済的利点が提供される。現在、工業的
には、今日入手し得る被覆工具において可能な加工速度
より更に大きな加工速度で操作を行い得る新しい加工機
械を製造することが可能であるが、炭化物工具の機械加
工速度は依然として制限されている；その理由は工具中
に生ずる高温により塑性変形が生じ、その結果、工具に
著しい摩耗が生ずる以前においても、工具が破損するこ
とがあるからである。従つて、大きな切削加工速度にも
耐えることができる焼結硬質金属切削工具が要求されて
いる。
実際には、前記した既知の被覆硬質金属製品は、主とし
て、種々の摩耗に対しては耐久性を示すように設計され
ているが、被覆物が機械加工の際に生ずる高温から工具
自体を保護する働きをするということについては、明ら
かに殆んど考慮されていない。
低い熱伝導性を有する工具を使用することにより大きな
加工速度で操作を行い得ることおよび上記工具において
はクレーター状の摩耗（crater wear）が抑制され、工
具上に加わる力が小さいことが知られている〔A.Ber,
“SME Paper”No.72WA Prod.24(1972);M.Y.Friedman，
E.Lenz，“Wear”25(1973)；およびM.Y.Friedman，E.Le
nz，“CIRP”，vol XVIV(1979)参照〕。また、低い熱伝
導性を有する工具を使用することにより、チツプ形成工
程が変化し、チツプと工具とが接触する長さが減少しそ
して生じた熱が工具からチツプ剪断帯域へ移行しその結
果、ある加工速度に到達した場合、工具の温度が低下
し、約３００ｍ／分の加工速度で一定となる。更に、約
１μより厚い、低熱伝導性材料の層で被覆された切削工
具は、その切削性能に関しては、あたかも工具全体が低
熱伝導性の被覆材料から構成されているごとき挙動をす
ることも知られている〔E.Lenz,O.Pnuelli,L.Rozeana,
“Wear”53(1979)参照〕。
上述したごとき従来技術が存在するにも拘わらず、被覆
焼結炭化物工具が高い機械加工温度で使用するのに適当
なものであるためには、上記工具が工具基体と加工物
（workpiece）との間で熱絶縁を行い得るものであり、
その結果、工具の塑性変形による破壊が防止されること
が必要であるということは従来知られていなかつた。
従つて本発明の目的は、被覆焼結硬質金属製品であつ
て、かつ、その被覆層が下記のごときもの、すなわち、
上記被覆製品を極めて大きな機械加工速度で使用するこ
とを可能にし、しかも全ての摩耗機構に対してすぐれた
耐摩耗性を保持しており、一方、焼結硬質金属工具用材
料が大きな強度を有するという利点を失わないように特
に設計されている被覆層を有する被覆焼結硬質金属製品
を提供することにある。
従つて本発明によれば、焼結金属炭化物基体と、化学的
蒸着（chemical vapour deposition）により一方が他方
の上に被覆されている、組成の異る多数の被覆層からな
る薄い耐摩耗性表面被覆層とからなる焼結硬質金属製品
において、上記表面被覆層が、 a) 前記金属炭化物基体に直接結合されている、かつ、
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，ＡｌおよびＳｉの
炭化物、窒化物および炭窒化物から選ばれた少なくとも
１種の材料からなる最内部層； b) 上記最内部層上に直接施されたかつ、主として酸化
アルミニウムからなる、約１〜約３μの厚さを有する第
２層； c) 上記酸化アルミニウム層上に施された、炭化チタ
ン、窒化チタンおよび炭窒化チタンの二次層（sub-laye
r）の一層またはそれ以上からなる第３層；および d) 主として酸化アルミニウムからなｒかつ約０．４〜
約２０ミクロンの厚さを有する最外部層；からなること
を特徴とする、焼結硬質金属製品が提供される。
本発明による被覆層の全体の厚さは約２０ミクロンを越
えるべきではない。
本発明によれば、前記したごとき多層被覆を有する焼結
硬質金属製品は、その機械加工性能、特に非常に高い温
度での機械加工性能という点で従来、入手される焼結硬
質金属製品よりすぐれており、従つて、塑性変形により
慣用の焼結炭化物工具の破損を生ぜしめる、従来は到達
し得なかつた機械加工速度で使用し得ることが認められ
た。
本発明の被覆焼結硬質金属製品は、主として、前記した
ごとき酸化アルミニウムからなる第２層が存在するとい
う点で従来の被覆製品と区別される。本発明の金属製品
中のこの層の役割は単に耐摩耗性被覆としての働きをす
ることではなく、主として作動帯域において生ずる非常
に高い温度から基体を絶縁するのに適合する低熱伝導性
の熱遮断層としての働きをすることであり、それにより
前記の利点が達成される。本発明は、酸化アルミニウム
の熱伝導性は焼結炭化物製品を被覆するのに慣用されて
いる他の化合物（例えばTiC，TiCNおよびTiN）と異り、
温度が上昇するにつれて減少するという、酸化アルミニ
ウムの独特な熱的性質を利用している。上記金属化合物
の熱伝導性と温度との関係を示すグラフが図面に示され
ている。酸化アルミニウムのこの性質により、本発明に
よる前記第２被覆層の利点は加工工具の温度が上昇する
につれて、次第に増大する；換言すれば、温度が高くな
ればなるほど、加工速度を増大させることができる。よ
り大きな加工速度においては、酸化アルミニウム層は、
その熱伝導性が小さいため、すぐれた熱絶縁体として働
き、工具基材内で比較的低温状態を保持し、かくして、
大きな加工速度において工具の機械的性質を保護する。
上記のことは本発明の態様に従つて被覆層中に場合によ
り設けられる最外部酸化アルミニウム層にもあてはま
る。この最外部被覆層は断熱層として且つ耐摩耗層とし
ての２つの働きをする。
本発明による最内部被覆層、すなわち、基体に直接結合
されている第１層は、この層が窒化チタンから構成され
ている場合には、この窒化チタンの熱伝導性は図面から
明らかな通り全ての温度において炭化チタンまたは炭窒
化チタンの熱伝導性よりも小さいという点で第２の熱絶
縁遮断層としての働きをする。しかしながら、最内部窒
化チタン層のこの性質は、この材料の熱伝導性が最も小
さい、より低い温度においてより明らかに発揮される。
しかしながら、本発明による第１の最内部被覆層の主な
機能は、この層の上に化学的蒸着により均一にかつ制御
された方法で第２層の酸化アルミニウム層を生長させ、
焼結金属基体からなる下層物体に強力に接着した均一で
かつ微粒子状の酸化アルミニウム層を形成させることで
ある。このような結果は焼結炭化物基体の、いわゆる予
備“不動態化”（“passivation”）により好都合に達
成されることが認められた；この不動態化は、最初、基
体上にTi，Zr，Hf，Ｖ，Nb，Ta，AlおよびSiの窒化物、
炭化物または炭窒化物から選ばれた材料の比較的薄い層
を形成させることからなる。“不動態化層”（“passiv
ating layer”）を形成させる材料としては、前記した
ごとく、上昇温度において小さい熱伝導性を有するとい
う理由から、窒化チタンがしばしば好ましい材料であ
る。他の適当な材料は窒化アルミニウムである。
本発明による種々の被覆層は例えば米国特許第3.836,39
2号、第3.914,473号、第3.977,061号、第3.837,896号、
第4.035,541号および第4.052,530号明細書に記載される
ごとき既知の化学的蒸着法により連続的に基体の表面お
よび他の層上に施される。この化学的蒸着法の種種のパ
ラメーターは、本発明による個々の層について所望の組
成、稠度（consistency）および厚さが得られるよう
に、被覆工程の各工程において選択される。密度の高
い、均質なかつ微細な結晶構造の酸化アルミニウム層を
得るためには、第２の酸化アルミニウム層の沈着および
最外部酸化アルミニウム層の沈着に関して種々のパラメ
ーターを選択することが特に重要である。これらの所望
の性質を有する酸化アルミニウム層は、７００〜1200
℃，好ましくは、927〜1127℃の温度に加熱された加熱
炉中のガス相からの沈着により得られる。化学的蒸着を
行う圧力は沈着させた酸化アルミニウム層の品質と構造
とに対して全く臨界的であることが認められた。所望の
密度を有する薄層は、減圧下で沈着を行つて厚さを制御
することにより得られる；圧力が低ければ低い程、沈着
速度は遅くかつ得られる層の構造（structure）はより
密度の高いものとなることが認められた。例えばアルミ
ニウム層の形成に対しては加熱炉内の好ましい圧力範囲
は１０〜１００トルである。これに対して、本発明の態
様に従つて最外部酸化アルミニウム層を沈着させる場合
には２０〜２００トルの圧力も使用し得る。更に、酸化
アルミニウム層の化学的蒸着を約２００トルより高い圧
力で行つた場合には、得られる層は多孔質であり、より
密度の低い構造を有することが認められた。密度の大き
い酸化アルミニウム層は、この層の上に引き続いて、同
様の密度のかつ微細な結晶構造を有する外部層を沈着さ
せることを可能にするという別の利点を有する。
本発明による第３の被覆層、すなわち、第２の酸化アル
ミニウム層の上に施される層の特殊な性質に関して、お
よび、この第３層が多数の層からなる場合には、これら
の二次層（sub-layer）の数と順序に関して、本発明に
よれば種々の変法と組合せを行うことが可能であり、こ
の場合、各々の層により被覆製品に所望の物理的特性と
耐摩耗性との特殊な組合せが付与される。本発明の好ま
しい一態様によれば、前記第３層は、第２の酸化アルミ
ニウム層から外側に向けて次ぎの順序、すなわち、TiN-
TiCN-TiCの順序で設けられた３種の二次層から構成され
る。
前記したごとく、本発明の態様によれば、被覆層は、主
として酸化アルミニウムからなりかつ約０．４〜約２０
ミクロンの厚さを有する最外部耐摩耗性表面被覆層を有
する。前記したごとく、かかる最外部酸化アルミニウム
層は、本発明による被覆層の全ての中での必須の層であ
る第２の酸化アルミニウム層に対して補助的に熱絶縁遮
断層として働き得る。更に、かかる最外部酸化アルミニ
ウム層により、他の被覆材料とは異り、既知のセラミッ
ク被覆硬質金属製品について従来から知られている全て
の利点、すなわち、高温における酸化アルミニウムの安
定性に基づく、高温における大きな耐摩耗性，酸化の抑
制および温度の上昇に伴う硬度の減少〔いわゆる“高温
硬度”（“hot-hardness”）〕の防止等の利点が提供さ
れる。かかる外部酸化アルミニウム層の使用により、高
温においても摩損（abrasive wear）から保護され；高
温においても酸化アルミニウムの構造安定性が保持され
そして更に、被覆から材料粒子が脱離することに基づく
接着摩耗(adhesive wear)が防止される。更に、被覆層
中に酸化アルミニウムの最外部層を存在させることによ
り、機械加工に適合させるための工具中にクレーター
（陥没部）が形成されることが防止される；その理由
は、この外部層が工具とチツプとの間で遮断層として働
き、通常、クレーター摩耗（crater wear）を促進す
る、被覆層と基体からチツプへの炭素原子の、拡散摩耗
（diffusional wear）による損失が防止されるからであ
る。
以下に本発明の実施例を示す。
実施例 １ 被覆試験を行うために、（国際ＩＳＯ分類に従つて）IS
O Ｍ１５の用途範囲に適する焼結炭化物カツテイング
インサートを選択した。この炭化物基体はつぎの組成と
機械的性質を有していた： 上記したごとき種類の焼結硬質金属カツテイングインサ
ート（例えばTNMG 432およびTNMA 432インサート）を真
空ポンプに連結されたガス入口とガス出口とを備えた加
熱炉に装入した。この加熱炉を1027℃に加熱しついで種
々のガス混合物を以下に示すごとき種々の圧力および流
率条件下で、連続的に供給した： 工程Ａ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ７０％ 四塩化チタン（TiCl4） ５％ 窒 素 ２５％ 圧 力−大気圧 供給速度 １００ＮＬ／分 被覆時間 ６０分 工程Ｂ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ９０％ 塩化アルミニウム（AlCl3） ４％ 二酸化炭素 ６％ 圧 力 ５０トル 供給速度 ５０ＮＬ／分 被覆時間 ７５分 工程Ｃ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ７０％ TiCl4 ５％ 窒 素 ２５％ 圧 力 ５０トル 供給速度 １００ＮＬ／分 被覆時間 ６０分 工程Ｄ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ７９％ TiCl4 ５％ メタン ３．５％ 窒 素 １２．５％ 圧 力 ５０トル 供給速度 ９０ＮＬ／分 被覆時間 ２５分 工程Ｅ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ８８％ TiCl4 ５％ メタン ７％ 圧 力 ５０トル 供給速度 ８０ＮＬ／分 被覆時間 １２０分 工程Ｆ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ９０％ AlCl3 ４％ 二酸化炭素 ６％ 圧 力 １００トル 供給速度 ７０ＮＬ／分 被覆時間 １８０分 ついで加熱炉を周囲温度に冷却しかつ炉内の圧力を大気
圧と等しくした。
基体から外側へつぎの順序で被覆された６層の薄層を有
する焼結硬質金属インサートが得られた： 1) 基体からTiN層への炭素の拡散のために、次第に窒
化チタンに移行している炭窒化チタンTiCNからなる第１
最内部層。厚さ１．５〜２μ。
2) １〜１．５μの厚さを有する酸化アルミニウムAl2O
3からなる第２層。
3) ２〜２．５μの厚さを有する窒化チタンTiNからな
る第３層。
4) １〜１．５μの厚さを有する炭窒化チタンTiCNから
なる第４層。
5) ３．５〜４μの厚さを有する炭化チタンTiCからな
る第５層。
6) ２〜２．５μの厚さを有する酸化アルミニウムから
なる第６の最外部層。
実施例 ２ 実施例１で使用したものと同一の焼結炭化物インサート
を実施例１で述べたものと同一の加熱炉に装入し、この
加熱炉を1027℃に加熱しついで種々のガス混合物を以下
に示すごとき種々の圧力および流率条件下で、連続的に
供給した： 工程Ａ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ７６％ AlCl3 ４％ 窒 素 ２０％ 圧 力 ２００トル 供給速度 ６０ＮＬ／分 被覆時間 ６０分 工程Ｂ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ９０％ AlCl3 ４％ 二酸化炭素 ６％ 圧 力 ５０トル 供給速度 ５０ＮＬ／分 被覆時間 ７５分 工程Ｃ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ７０％ TiCl4 ５％ 窒 素 ２５％ 圧 力 ５０トル 供給速度 １００ＮＬ／分 被覆時間 ６０分 工程Ｄ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ７９％ TiCl4 ５％ メタン ３．５％ 窒 素 １２．５％ 圧 力 ５０トル 供給速度 ９０ＮＬ／分 被覆時間 ２５分 工程Ｅ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ８８％ TiCl4 ５％ メタン ７％ 圧 力 ５０トル 供給速度 ８０ＮＬ／分 被覆時間 １２０分 工程Ｆ： ガス混合物の組成（容量％） 水 素 ９０％ AlCl3 ４％ 二酸化炭素 ６％ 圧 力 １００トル 供給速度 ７０ＮＬ／分 被覆時間 １８０分 ついで加熱炉を周囲温度に冷却しかつ炉内の圧力を大気
圧と等しくした。
基体から外側へつぎの順序で被覆された６層の薄層を有
する焼結硬質金属インサートが得られた： 1) １〜１．５μの厚さを有する窒化アルミニウムAlN
からなる第１最内部層。
2) １〜１．５μの厚さを有する酸化アルミニウウAl2O
3からなる第２層。
3) ２〜２．５μの厚さを有する窒化チタンTiNからな
る第３層。
4) １〜１．５μの厚さを有する炭窒化チタンTiCNから
なる第４層。
5) ３．５〜４μの厚さを有する炭化チタンTiCからな
る第５層。
6) ２〜２．５μの厚さを有する酸化アルミニウムから
なる第６の最外部層。
実施例 ３ 実施例１および２で製造した被覆カツテイングインサー
トの金属切削性能を炭素鋼および鋳鉄について下記の方
法により試験し、慣用の商業的に入手される被覆カツテ
イングインサートの性能と比較した： 1.鋼の機械加工試験 この試験は炭素鋼AISI 1050について、230ｍ／分と350
ｍ／分の機械加工速度において、１回転当り０．２５mm
の一定の供給速度で２．５mmの切削深さで行つた。カツ
テイングインサートとしてTNMG 432型のものを使用し、
工具寿命はVb＝０．２５mmの摩耗が生ずるまで行つた。
2.鋳鉄の機械加工試険 この試験はグレイ（grey）鋳鉄について、130ｍ／分と2
00ｍ／分の機械加工速度において、０．２５ｍ／分の一
定供給速度と２．５mmの切断深さで行つた。カツテイン
グインサートとしてTNMA型のものを使用し、工具寿命は
Vb＝０．２５mmの摩耗が生ずるまで行つた。
試験１および２の性能試験の結果を第１表に示す。
第１表に示す結果から、試験No４および５で使用された
本発明に従つて被覆した焼結炭化物インサートは、鋼お
よび鋳鉄の両者について試験した全ての機械加工速度に
おいてより長い工具寿命を示すことが判る。工具寿命は
鋼については350ｍ／分また鋳鉄については２００ｍ／
分のより大きな加工速度において特に増大する。
【図面の簡単な説明】
図面は酸化アルミニウム，窒化チタン，炭窒化チタンお
よび炭化チタンの熱伝導性と温度との関係を示すグラフ
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−28316（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−79180（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−100376（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−32518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−145165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−64513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−94812（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】焼結金属炭化物基体と、化学的蒸着により
    一方が他方の上に被覆されている、組成の異る多数の被
    覆層からなる薄い耐摩耗性表面被覆層とからなる焼結硬
    質金属製品において、上記表面被覆層が、 a)前記金属炭化物基体に直接結合されている、かつ、Ｔ
    ｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，ＡｌおよびＳｉの炭
    化物、窒化物および炭窒化物から選ばれた少なくとも１
    種の材料からなる最内部層； b) 上記最内部層上に直接施されたかつ、主として酸化
    アルミニウムからなる、１〜３μの厚さを有する第２
    層； c) 上記酸化アルミニウム層上に施されたかつ炭化チタ
    ン、窒化チタンおよび炭窒化チタンの二次層の一層また
    はそれ以上からなる第３層；および d) 主として酸化アルミニウムからなりかつ０．４〜２
    ０μの厚さを有する最外部層； からなることを特徴とする、焼結硬質金属製品。
  2. 【請求項２】前記基体に直接結合している最内部層が全
    体的あるいは部分的に窒化チタンからなる、特許請求の
    範囲第１項記載の製品。
  3. 【請求項３】前記基体に直接結合している最内部層が全
    体的に、あるいは部分的に窒化アルミニウムからなる、
    特許請求の範囲第１項記載の製品。
  4. 【請求項４】第３層が、（基体から外側へ向つて）下記
    の順に設けられている３種の二次層；窒化チタン−炭窒
    化チタン−炭化チタンからなる、特許請求の範囲第１項
    〜第３項のいずれかに記載の製品。
  5. 【請求項５】焼結炭化物基体が、炭化タングステン、炭
    化タンタル、炭化ニオブおよび場合により炭化チタン
    と、これらを含有するコバルトマトリツクスとからな
    る、特許請求の範囲第１項〜第４項のいずれかに記載の
    製品。
  6. 【請求項６】金属または他の材料を機械加工するのに使
    用するための消耗型カツテイングインサートの形を有す
    る、特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の
    製品。
  7. 【請求項７】被覆層全体の厚さが２０ミクロン以下であ
    る、特許請求の範囲第１項〜第６項のいずれかに記載の
    製品。
JP57156880A 1981-09-11 1982-09-10 焼結硬質金属製品 Expired - Lifetime JPH0615714B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL63802 1981-09-11
IL63802A IL63802A (en) 1981-09-11 1981-09-11 Sintered hard metal products having a multi-layer wear-resistant coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5867861A JPS5867861A (ja) 1983-04-22
JPH0615714B2 true JPH0615714B2 (ja) 1994-03-02

Family

ID=11052911

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57156880A Expired - Lifetime JPH0615714B2 (ja) 1981-09-11 1982-09-10 焼結硬質金属製品

Country Status (5)

Country Link
US (1) US4525415A (ja)
EP (1) EP0074759A3 (ja)
JP (1) JPH0615714B2 (ja)
IL (1) IL63802A (ja)
ZA (1) ZA826363B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010658A1 (en) * 1994-10-04 1996-04-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Coated hard alloy

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4463062A (en) * 1983-03-25 1984-07-31 General Electric Company Oxide bond for aluminum oxide coated cutting tools
US4594294A (en) * 1983-09-23 1986-06-10 Energy Conversion Devices, Inc. Multilayer coating including disordered, wear resistant boron carbon external coating
US4574459A (en) * 1983-12-23 1986-03-11 Corning Glass Works Extrusion die manufacture
JPS60238481A (ja) * 1984-05-14 1985-11-27 Sumitomo Electric Ind Ltd 多重層被覆超硬合金
IT1184921B (it) * 1985-03-22 1987-10-28 Cselt Centro Studi Lab Telecom Procedimento per il trattamento su perficiale dell elemento riscaldante di forni per la filatura di fibre ottiche
JPS61221369A (ja) * 1985-03-27 1986-10-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 被覆超硬合金部材
JPS61223182A (ja) * 1985-03-29 1986-10-03 Mitsubishi Metal Corp 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
US4767666A (en) * 1985-05-23 1988-08-30 The Regents Of The University Of California Wafer base for silicon carbide semiconductor device
JPS6271042A (ja) * 1985-09-24 1987-04-01 Sharp Corp 光メモリ素子
US4895765A (en) * 1985-09-30 1990-01-23 Union Carbide Corporation Titanium nitride and zirconium nitride coating compositions, coated articles and methods of manufacture
US4929322A (en) * 1985-09-30 1990-05-29 Union Carbide Corporation Apparatus and process for arc vapor depositing a coating in an evacuated chamber
US4839245A (en) * 1985-09-30 1989-06-13 Union Carbide Corporation Zirconium nitride coated article and method for making same
US4705123A (en) * 1986-07-29 1987-11-10 Strata Bit Corporation Cutting element for a rotary drill bit and method for making same
US4803110A (en) * 1986-09-15 1989-02-07 International Business Machines Corporation Coated mask for photolithographic construction of electric circuits
US4751109A (en) * 1987-01-20 1988-06-14 Gte Laboratories Incorporated A process for depositing a composite ceramic coating on a hard ceramic substrate
DE3811907C1 (ja) * 1988-04-09 1989-08-03 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe, De
US5135801A (en) * 1988-06-13 1992-08-04 Sandvik Ab Diffusion barrier coating material
US5304417A (en) * 1989-06-02 1994-04-19 Air Products And Chemicals, Inc. Graphite/carbon articles for elevated temperature service and method of manufacture
WO1991005076A1 (fr) * 1989-09-29 1991-04-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Element dur revêtu en surface pour outils de coupe et pour outils resistant a l'abrasion
JPH0649645A (ja) * 1992-07-31 1994-02-22 Yoshida Kogyo Kk <Ykk> 硬質多層膜形成体およびその製造方法
SE514737C2 (sv) * 1994-03-22 2001-04-09 Sandvik Ab Belagt skärverktyg av hårdmetall
JP2793773B2 (ja) * 1994-05-13 1998-09-03 神鋼コベルコツール株式会社 耐摩耗性に優れた硬質皮膜、硬質皮膜被覆工具及び硬質皮膜被覆部材
SE509201C2 (sv) 1994-07-20 1998-12-14 Sandvik Ab Aluminiumoxidbelagt verktyg
JP3866305B2 (ja) * 1994-10-27 2007-01-10 住友電工ハードメタル株式会社 工具用複合高硬度材料
DE69721600T2 (de) * 1996-01-24 2004-04-08 Mitsubishi Materials Corp. Beschichtetes Schneidwerkzeug
JP3064287U (ja) * 1996-10-09 2000-01-07 ヴィディア ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 複合体、該複合体の製造法及び該複合体の使用法
US6447890B1 (en) 1997-06-16 2002-09-10 Ati Properties, Inc. Coatings for cutting tools
EP1049544A4 (en) * 1998-01-19 2004-08-25 Medquest Products Inc METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING CONDUCTIVE, AMORPHOUS NON-ADHESIVE COATINGS
DE19962056A1 (de) * 1999-12-22 2001-07-12 Walter Ag Schneidwerkzeug mit mehrlagiger, verschleissfester Beschichtung
US7581906B2 (en) * 2004-05-19 2009-09-01 Tdy Industries, Inc. Al2O3 ceramic tools with diffusion bonding enhanced layer
US8440328B2 (en) 2011-03-18 2013-05-14 Kennametal Inc. Coating for improved wear resistance
US9650713B2 (en) * 2015-03-12 2017-05-16 Kennamtetal Inc. PVD-coated cutting tools and method for making the same

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3914473A (en) * 1971-05-26 1975-10-21 Gen Electric Method of making a coated cemented carbide product
SE357984B (ja) * 1971-11-12 1973-07-16 Sandvik Ab
SE367217B (ja) * 1973-09-17 1974-05-20 Sandvik Ab
JPS52100376A (en) * 1976-02-20 1977-08-23 Mitsubishi Metal Corp Coated cutting tip of sintered hard alloy
JPS5428316A (en) * 1977-08-03 1979-03-02 Sumitomo Electric Industries Wearr and heatt resistant coated super hard alloy members
JPS5927382B2 (ja) * 1977-08-05 1984-07-05 日本特殊陶業株式会社 高速切削用工具
JPS5432518A (en) * 1977-08-17 1979-03-09 Ngk Spark Plug Co Surface coated super hard alloy
JPS5940223B2 (ja) * 1977-11-07 1984-09-28 住友電気工業株式会社 被覆超硬合金部材
ATA62178A (de) * 1978-01-30 1979-03-15 Ver Edelstahlwerke Ag Hartmetallverschleissteil und verfahren zu seiner herstellung
CH632944A5 (fr) * 1978-06-22 1982-11-15 Stellram Sa Piece d'usure en metal dur.
DE2917348C2 (de) * 1979-04-28 1984-07-12 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Verschleißfester Verbundkörper
IL58548A (en) * 1979-10-24 1983-07-31 Iscar Ltd Sintered hard metal products having a multi-layer wearresistant coating
DE3069238D1 (en) * 1979-12-28 1984-10-25 Ver Edelstahlwerke Ag Hard body, especially hard metal wearing part, and process for its production
JPS57120667A (en) * 1981-01-17 1982-07-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Lamination coating material

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010658A1 (en) * 1994-10-04 1996-04-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Coated hard alloy

Also Published As

Publication number Publication date
IL63802A0 (en) 1981-12-31
EP0074759A2 (en) 1983-03-23
JPS5867861A (ja) 1983-04-22
IL63802A (en) 1984-10-31
EP0074759A3 (en) 1984-02-22
ZA826363B (en) 1983-07-27
US4525415A (en) 1985-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0615714B2 (ja) 焼結硬質金属製品
US4686156A (en) Coated cemented carbide cutting tool
US4268582A (en) Boride coated cemented carbide
US6358428B1 (en) Method of etching
JP5269066B2 (ja) セラミック被覆を有する切削インサート
US4357382A (en) Coated cemented carbide bodies
KR960015546B1 (ko) 확산방지 피막물질
EP0196201B1 (en) A surface-coated cemented carbide article or part
JPH0576546B2 (ja)
WO1994028191A1 (en) Coated cutting tool and method for producing the same
EP0549584A1 (en) Cvd and pvd coated cutting tools
JPH11124672A (ja) 被覆超硬合金
JP3341328B2 (ja) 表面被覆硬質部材
JPH0230406A (ja) 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JP2660180B2 (ja) 被覆超硬工具
JP3235259B2 (ja) 被覆超硬合金部材およびその製造方法
JP2974285B2 (ja) 被覆超硬工具の製造法
EP1192050B1 (en) Substrate treatment method
JP3115247B2 (ja) 被覆超硬合金製スローアウェイチップ
JP2974284B2 (ja) 被覆超硬工具の製造法
JP3115246B2 (ja) 旋削用被覆超硬工具
JP2000024808A (ja) 被覆超硬合金切削工具
JP2611360B2 (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐衝撃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
JPH0120227B2 (ja)
JPH05279855A (ja) 人工ダイヤモンド層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具