JPH08165558A - 窒化硼素被膜含有複合被覆体 - Google Patents
窒化硼素被膜含有複合被覆体Info
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- JPH08165558A JPH08165558A JP33206594A JP33206594A JPH08165558A JP H08165558 A JPH08165558 A JP H08165558A JP 33206594 A JP33206594 A JP 33206594A JP 33206594 A JP33206594 A JP 33206594A JP H08165558 A JPH08165558 A JP H08165558A
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 被膜の密着性が優れており、耐摩耗性および
強度に優れた長寿命の立方晶窒化硼素被膜含有複合被覆
体を提供する。 【構成】 基材上に、実質的に立方晶窒化硼素および／
または硬質窒化硼素の外層と、該基材と該外層との間に
介在してなる中間層とを被覆した窒化硼素被覆体であっ
て、該中間層は該外層に隣接してなる上部中間層がＺ
ｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの硼化物、
炭化硼素およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１
種であることを特徴とする窒化硼素被膜含有複合被覆
体。 【効果】 基材の表面に直接立方晶窒化硼素の被膜を被
覆した従来の被覆体および基材の表面に中間層を介在し
て立方晶窒化硼素の被膜を被覆した従来の被覆体に比べ
て、被膜の耐剥離性が約４倍以上も優れおり、切削試験
における耐摩耗性が約２倍以上も優れるという顕著な効
果がある。
強度に優れた長寿命の立方晶窒化硼素被膜含有複合被覆
体を提供する。 【構成】 基材上に、実質的に立方晶窒化硼素および／
または硬質窒化硼素の外層と、該基材と該外層との間に
介在してなる中間層とを被覆した窒化硼素被覆体であっ
て、該中間層は該外層に隣接してなる上部中間層がＺ
ｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの硼化物、
炭化硼素およびこれらの相互固溶体の中の少なくとも１
種であることを特徴とする窒化硼素被膜含有複合被覆
体。 【効果】 基材の表面に直接立方晶窒化硼素の被膜を被
覆した従来の被覆体および基材の表面に中間層を介在し
て立方晶窒化硼素の被膜を被覆した従来の被覆体に比べ
て、被膜の耐剥離性が約４倍以上も優れおり、切削試験
における耐摩耗性が約２倍以上も優れるという顕著な効
果がある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、実質的に立方晶窒化硼
素（以下ｃ−ＢＮという）および／または硬質窒化硼素
の被膜が被覆された窒化硼素被膜含有複合被覆体に関す
るものである。
素（以下ｃ−ＢＮという）および／または硬質窒化硼素
の被膜が被覆された窒化硼素被膜含有複合被覆体に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】ｃ−ＢＮはダイヤモンドに次ぐ硬さを有
し、鉄系材料との反応性がダイヤモンドに較べ低いこと
から切削用工具や、耐摩耗性用品に用いられている。し
かしｃ−ＢＮの製造には超高圧・高温による合成を必要
とするため、ｃ−ＢＮからなる成形体は量産性が低く、
複雑な形状のものが得にくいほか、製造コストも高くつ
くので、その使用範囲は著しく制限されている。
し、鉄系材料との反応性がダイヤモンドに較べ低いこと
から切削用工具や、耐摩耗性用品に用いられている。し
かしｃ−ＢＮの製造には超高圧・高温による合成を必要
とするため、ｃ−ＢＮからなる成形体は量産性が低く、
複雑な形状のものが得にくいほか、製造コストも高くつ
くので、その使用範囲は著しく制限されている。
【０００３】そこで、基材表面に、ｃ−ＢＮからなる被
覆層を形成することにより、低コストで成形体を得るこ
とが試みられている。この様なｃ−ＢＮによる被覆には
ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などにより、ｃ−ＢＮを基材表面に
析出させることが試みられ、ｃ−ＢＮの気相合成による
被覆が工業的に可能となってきた。
覆層を形成することにより、低コストで成形体を得るこ
とが試みられている。この様なｃ−ＢＮによる被覆には
ＣＶＤ法、ＰＶＤ法などにより、ｃ−ＢＮを基材表面に
析出させることが試みられ、ｃ−ＢＮの気相合成による
被覆が工業的に可能となってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ｃ−ＢＮの被膜は、製
法によらず内部応力が大きく、成膜後剥離が生じること
が多い。そのため、たとえば、特開昭６３ー１９３８３
２号公報等に記載されているような種々の中間層を被覆
することで、ｃ−ＢＮ被膜の内部応力を緩和させるこ
と、また密着性の向上を試みることが行なわれている。
法によらず内部応力が大きく、成膜後剥離が生じること
が多い。そのため、たとえば、特開昭６３ー１９３８３
２号公報等に記載されているような種々の中間層を被覆
することで、ｃ−ＢＮ被膜の内部応力を緩和させるこ
と、また密着性の向上を試みることが行なわれている。
【０００５】しかし、上記公報を含めて、多くの中間層
は、ｃ−ＢＮの被膜との密着性が不十分で膜厚を厚くす
るとその内部応力により剥離してしまい、特開昭６３ー
２３９１０３号公報、特開平４ー３３７０６４号公報に
記載されているような中間層（たとえばＴｉＮ）の組成
とｃ−ＢＮの傾斜組成を持つ中間層であっても本質的に
ｃ−ＢＮと中間層を構成する成分との反応性や濡れ性が
劣るため、切削などの高負荷のかかるような用途の場合
には被膜が剥離しやすいという問題がある。これらの中
間層の他に、硼化物を中間層としているものの代表的な
ものに、特開昭６０−１５２６７７号公報および特開昭
６４−２８３５８号公報があるが、ｃ−ＢＮの被膜との
密着性に乏しく、未だ、実用できるまでには至っていな
いという問題がある。
は、ｃ−ＢＮの被膜との密着性が不十分で膜厚を厚くす
るとその内部応力により剥離してしまい、特開昭６３ー
２３９１０３号公報、特開平４ー３３７０６４号公報に
記載されているような中間層（たとえばＴｉＮ）の組成
とｃ−ＢＮの傾斜組成を持つ中間層であっても本質的に
ｃ−ＢＮと中間層を構成する成分との反応性や濡れ性が
劣るため、切削などの高負荷のかかるような用途の場合
には被膜が剥離しやすいという問題がある。これらの中
間層の他に、硼化物を中間層としているものの代表的な
ものに、特開昭６０−１５２６７７号公報および特開昭
６４−２８３５８号公報があるが、ｃ−ＢＮの被膜との
密着性に乏しく、未だ、実用できるまでには至っていな
いという問題がある。
【０００６】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、ｃ−ＢＮの被膜の密着性およびそれを含めた被
覆体自体の強度が優れており、長寿命化を達成した窒化
硼素被膜含有複合被覆体の提供を目的とするものであ
る。
もので、ｃ−ＢＮの被膜の密着性およびそれを含めた被
覆体自体の強度が優れており、長寿命化を達成した窒化
硼素被膜含有複合被覆体の提供を目的とするものであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために研究を重ねた結果、基材と中間層、お
よび中間層とｃ−ＢＮを含む外層との反応性や濡れ性に
優れ、これら相互間の密着性に優れる中間層および高硬
度性のある中間層として、硼化物をもちいると、密着性
に優れ、かつ高強度、高純度なｃ−ＢＮの外層が形成さ
れること、高強度な被覆体が得られることを見出して、
本発明を完成するに至った。
を達成するために研究を重ねた結果、基材と中間層、お
よび中間層とｃ−ＢＮを含む外層との反応性や濡れ性に
優れ、これら相互間の密着性に優れる中間層および高硬
度性のある中間層として、硼化物をもちいると、密着性
に優れ、かつ高強度、高純度なｃ−ＢＮの外層が形成さ
れること、高強度な被覆体が得られることを見出して、
本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち、本発明の被覆体は、基材上に、
実質的にｃ−ＢＮおよび／または硬質窒化硼素の外層
と、該基材と該外層との間に介在してなる中間層とを被
覆した窒化硼素被覆体であって、該中間層は該外層に隣
接してなる上部中間層がＺｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの硼化物、炭化硼素およびこれらの相互
固溶体の中の少なくとも１種であることを特徴とする。
実質的にｃ−ＢＮおよび／または硬質窒化硼素の外層
と、該基材と該外層との間に介在してなる中間層とを被
覆した窒化硼素被覆体であって、該中間層は該外層に隣
接してなる上部中間層がＺｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの硼化物、炭化硼素およびこれらの相互
固溶体の中の少なくとも１種であることを特徴とする。
【０００９】本発明の被覆体における基材は、その目的
に応じて、例えばステンレス鋼，高速度鋼などの金属材
料、超硬合金，サ−メットなどの焼結合金、酸化アルミ
ニウム基セラミックス，酸化ジルコニウム基セラミック
ス，窒化珪素基セラミックス，炭化ケイ素基セラミック
ス，ダイヤモンド基焼結体，高圧相窒化硼素基焼結体な
どの各種の焼結体を任意に選択できる。これらの内、高
負荷のかかるような切削に使用される、靭性の高い、超
硬合金を選択することが好ましい。
に応じて、例えばステンレス鋼，高速度鋼などの金属材
料、超硬合金，サ−メットなどの焼結合金、酸化アルミ
ニウム基セラミックス，酸化ジルコニウム基セラミック
ス，窒化珪素基セラミックス，炭化ケイ素基セラミック
ス，ダイヤモンド基焼結体，高圧相窒化硼素基焼結体な
どの各種の焼結体を任意に選択できる。これらの内、高
負荷のかかるような切削に使用される、靭性の高い、超
硬合金を選択することが好ましい。
【００１０】基材の形状は、イオンプレーティングなど
の物理蒸着法（ＰＶＤ法）、ブラズマ化学蒸着法を含め
た各種の化学蒸着法（ＣＶＤ法）などによって、表面に
被膜を形成しうる形状であれば、どのような形状でもよ
い。
の物理蒸着法（ＰＶＤ法）、ブラズマ化学蒸着法を含め
た各種の化学蒸着法（ＣＶＤ法）などによって、表面に
被膜を形成しうる形状であれば、どのような形状でもよ
い。
【００１１】この基材上に被覆される外層は、ｃ−ＢＮ
の結晶構造でなる場合、結晶格子の乱れたｃ−ＢＮでな
る場合、ｃ−ＢＮの特性に近似の硬質窒化硼素でなる場
合、またはこれらの窒化硼素に非晶質窒化硼素（ａ−Ｂ
Ｎ）や六方晶窒化硼素（ｈ−ＢＮ）などの他の結晶構造
でなる窒化硼素が１０ｖｏｌ％以下含有している場合が
ある。ここでいう硬質窒化硼素とは、ａ−ＢＮやｈ−Ｂ
Ｎよりは硬さが高く、ｃ−ＢＮの硬さに近い窒化硼素の
ことである。 外層の膜厚は、特に限定されないが、好
ましくは５０μｍ以下であり、０．０５μｍ未満では、
耐摩耗性を向上させる効果が十分ではなく、５０μｍを
超えると、外層の中に生じる内部応力が高くなり、剥離
しやすくなる。
の結晶構造でなる場合、結晶格子の乱れたｃ−ＢＮでな
る場合、ｃ−ＢＮの特性に近似の硬質窒化硼素でなる場
合、またはこれらの窒化硼素に非晶質窒化硼素（ａ−Ｂ
Ｎ）や六方晶窒化硼素（ｈ−ＢＮ）などの他の結晶構造
でなる窒化硼素が１０ｖｏｌ％以下含有している場合が
ある。ここでいう硬質窒化硼素とは、ａ−ＢＮやｈ−Ｂ
Ｎよりは硬さが高く、ｃ−ＢＮの硬さに近い窒化硼素の
ことである。 外層の膜厚は、特に限定されないが、好
ましくは５０μｍ以下であり、０．０５μｍ未満では、
耐摩耗性を向上させる効果が十分ではなく、５０μｍを
超えると、外層の中に生じる内部応力が高くなり、剥離
しやすくなる。
【００１２】基材と外層との間に介在される中間層は、
上述した基材の材質により各種選択することが好まし
く、 外層に隣接する上部中間層がＺｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔ
ａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの硼化物、炭化硼素およびこ
れらの相互固溶体の中の少なくとも１種でなり、具体的
には、例えばＺｒＢ2-x，ＨｆＢ2-x，ＶＢ2-x，ＴａＢ
2-x，ＮｂＢ2-x，ＣｒＢ2-x，ＣｒＢ1-x，Ｍｏ2Ｂ5-x，
ＭｏＢ1-x，Ｍｏ2Ｂ1-x，Ｗ2Ｂ5-x，ＷＢ1-x，Ｗ
2Ｂ1-x，Ｂ4-xＣ（但し、ｘは０以上１未満からなる）
を挙げることができる。ごれらの中でも、上部中間層と
しては、特に炭化硼素を含んでいることが好ましい。こ
の上部中間層は、外層と基材とを密着させる膜厚さであ
ればよく、膜厚さが０．０１〜５μｍでなることが好ま
しく、特に０．１〜２μｍの膜厚さでなることが好まし
い。
上述した基材の材質により各種選択することが好まし
く、 外層に隣接する上部中間層がＺｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔ
ａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの硼化物、炭化硼素およびこ
れらの相互固溶体の中の少なくとも１種でなり、具体的
には、例えばＺｒＢ2-x，ＨｆＢ2-x，ＶＢ2-x，ＴａＢ
2-x，ＮｂＢ2-x，ＣｒＢ2-x，ＣｒＢ1-x，Ｍｏ2Ｂ5-x，
ＭｏＢ1-x，Ｍｏ2Ｂ1-x，Ｗ2Ｂ5-x，ＷＢ1-x，Ｗ
2Ｂ1-x，Ｂ4-xＣ（但し、ｘは０以上１未満からなる）
を挙げることができる。ごれらの中でも、上部中間層と
しては、特に炭化硼素を含んでいることが好ましい。こ
の上部中間層は、外層と基材とを密着させる膜厚さであ
ればよく、膜厚さが０．０１〜５μｍでなることが好ま
しく、特に０．１〜２μｍの膜厚さでなることが好まし
い。
【００１３】高圧相窒化硼素基焼結体のような窒化硼素
を含む基材の場合には、上述の上部中間層のみでなる中
間層でもよいが、他の基材材質、特に各種の金属材料や
焼結合金においては、上部中間層に隣接してなる下部中
間層を介在させることが好ましい。下部中間層として
は、具体的には、例えばＴｉＣ，ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ，
Ｏ），Ｔｉ（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），ＡｌＮ，
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）
を挙げることができる。この下部中間層は、主として上
部中間層と基材とを密着させる役割および基材に含まれ
る金属元素が外層に拡散するのを防止する役割をしてい
るものであり、その膜厚さが０．１〜１０μｍでなるこ
とが好ましく、特に好ましくは０．５〜５μｍの膜厚さ
である。また、例えばセラミックス焼結体の基材でなる
場合には、金属または合金の下地中間層を基材に隣接さ
せて設けることも好ましいことである。この下地中間層
としては、例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの金属、Ｔｉ−Ａｌ，Ｔｉ−Ｎｉ，Ｔｉ
−Ａｌ−Ｎｉの合金を挙げることができる。
を含む基材の場合には、上述の上部中間層のみでなる中
間層でもよいが、他の基材材質、特に各種の金属材料や
焼結合金においては、上部中間層に隣接してなる下部中
間層を介在させることが好ましい。下部中間層として
は、具体的には、例えばＴｉＣ，ＴｉＮ，Ｔｉ（Ｃ，
Ｏ），Ｔｉ（Ｎ，Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），ＡｌＮ，
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ），（Ｔ
ｉ，Ａｌ）（Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）
を挙げることができる。この下部中間層は、主として上
部中間層と基材とを密着させる役割および基材に含まれ
る金属元素が外層に拡散するのを防止する役割をしてい
るものであり、その膜厚さが０．１〜１０μｍでなるこ
とが好ましく、特に好ましくは０．５〜５μｍの膜厚さ
である。また、例えばセラミックス焼結体の基材でなる
場合には、金属または合金の下地中間層を基材に隣接さ
せて設けることも好ましいことである。この下地中間層
としては、例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの金属、Ｔｉ−Ａｌ，Ｔｉ−Ｎｉ，Ｔｉ
−Ａｌ−Ｎｉの合金を挙げることができる。
【００１４】さらに、外層と上部中間層との間に、外層
の組成成分と上部中間層の組成成分とが混在した傾斜成
分層を設けることも両層間の密着性から好ましく、傾斜
成分層は、外層の組成成分が外層に向かって漸増してい
ると、被膜の強度が優れることから特に好ましいことで
ある。
の組成成分と上部中間層の組成成分とが混在した傾斜成
分層を設けることも両層間の密着性から好ましく、傾斜
成分層は、外層の組成成分が外層に向かって漸増してい
ると、被膜の強度が優れることから特に好ましいことで
ある。
【００１５】本発明の被覆体は、市販されている各種の
基材を用いて、従来から行なわれているＰＶＤ法または
ＣＶＤ法により作製することができる。 特に、外層の
成膜は、ＨＣＤイオンプレ−ティング法，熱陰極プラズ
マイオンプレ−ティング法，ア−クプラズマイオンプレ
−ティング法，またはイオンビームデポジション法で行
なうことが好ましい。
基材を用いて、従来から行なわれているＰＶＤ法または
ＣＶＤ法により作製することができる。 特に、外層の
成膜は、ＨＣＤイオンプレ−ティング法，熱陰極プラズ
マイオンプレ−ティング法，ア−クプラズマイオンプレ
−ティング法，またはイオンビームデポジション法で行
なうことが好ましい。
【００１６】
【作用】本発明の被覆体は、上部中間層が外層の反応性
や密着性を高める作用をすること、高純度のｃ−ＢＮの
外層を成膜させる作用をすること、外層の他に上部中間
層に接する例えば下部中間層との密着性を高める作用を
すること、外層内に生じる応力を緩和する作用をするこ
と、および外層が摩滅した場合でも耐摩耗性を高める作
用をし、下部中間層が上部中間層と基材との密着性を高
める作用をすること、および基材に含有する金属元素の
外層への拡散を防止する作用をし、傾斜成分層が外層と
上部中間層との密着性をより一層高める作用をするこ
と、および外層内に生じる応力をより一層緩和する作用
をしているものである。
や密着性を高める作用をすること、高純度のｃ−ＢＮの
外層を成膜させる作用をすること、外層の他に上部中間
層に接する例えば下部中間層との密着性を高める作用を
すること、外層内に生じる応力を緩和する作用をするこ
と、および外層が摩滅した場合でも耐摩耗性を高める作
用をし、下部中間層が上部中間層と基材との密着性を高
める作用をすること、および基材に含有する金属元素の
外層への拡散を防止する作用をし、傾斜成分層が外層と
上部中間層との密着性をより一層高める作用をするこ
と、および外層内に生じる応力をより一層緩和する作用
をしているものである。
【００１７】
【実施例１】市販のＪＩＳ規格Ｂ４０５３におけるＫ１
０相当の超硬合金を基材とし、基材の表面を鏡面加工お
よび洗浄後、ア−クプラズマイオンプレ−ティング装置
内に基材を設置した。そして、基材温度を４００℃に保
持し、Ｔｉを電子銃（６ｋｗ−２００ｍＡ）にて加熱蒸
発させ、直流ア−ク放電（Ａｒ分圧：１×１０-3ｔｏｒ
ｒ）によりＴｉをイオン化させながら、基材に２００Ｗ
のＲＦバイアスを印加し、Ｎ源としてＮ2ガスをチャン
バ−内に導入して（Ｎ2分圧：１．２×１０-3 ｔｏｒ
ｒ）基材表面に窒化チタン（表中、ＴｉＮと記す）の下
部中間層を成膜した。次に、基材には２００ＷのＲＦバ
イアスを印加させながらＢ金属を電子銃（６ｋｗ−３０
０ｍＡ）にて加熱蒸発させ、Ｃ源としてＣ2Ｈ2ガスをチ
ャンバ−内に導入して下部中間層の表面に炭化硼素（表
中、Ｂ4Ｃと記す）の上部中間層を成膜した後、Ｃ2Ｈ2
ガスに変えてＮ2ガスを導入し、（分圧：２．０×１０
-3ｔｏｒｒ）上部中間層の表面に外層を成膜して表１に
示す本発明品１〜１３を得た。
０相当の超硬合金を基材とし、基材の表面を鏡面加工お
よび洗浄後、ア−クプラズマイオンプレ−ティング装置
内に基材を設置した。そして、基材温度を４００℃に保
持し、Ｔｉを電子銃（６ｋｗ−２００ｍＡ）にて加熱蒸
発させ、直流ア−ク放電（Ａｒ分圧：１×１０-3ｔｏｒ
ｒ）によりＴｉをイオン化させながら、基材に２００Ｗ
のＲＦバイアスを印加し、Ｎ源としてＮ2ガスをチャン
バ−内に導入して（Ｎ2分圧：１．２×１０-3 ｔｏｒ
ｒ）基材表面に窒化チタン（表中、ＴｉＮと記す）の下
部中間層を成膜した。次に、基材には２００ＷのＲＦバ
イアスを印加させながらＢ金属を電子銃（６ｋｗ−３０
０ｍＡ）にて加熱蒸発させ、Ｃ源としてＣ2Ｈ2ガスをチ
ャンバ−内に導入して下部中間層の表面に炭化硼素（表
中、Ｂ4Ｃと記す）の上部中間層を成膜した後、Ｃ2Ｈ2
ガスに変えてＮ2ガスを導入し、（分圧：２．０×１０
-3ｔｏｒｒ）上部中間層の表面に外層を成膜して表１に
示す本発明品１〜１３を得た。
【００１８】また、上述した本発明品１〜１３の成膜条
件の内、上部中間層の成膜条件のみを、Ｂ金属に換えて
Ｃｒ，Ｎｂ，Ｗの金属を用いた以外は同条件として表１
に示す本発明品１５〜１７を得、同様に、上述した本発
明品１〜１３における上部中間層と外層との成膜時の間
に、上部中間層の成膜中にＣ2Ｈ2ガスを漸減すると同時
に、Ｎ2ガスを漸増させ、アーク放電によるプラズマを
磁界により励起する条件を付加し、他は同条件にて表１
に示す本発明品１４を得た。（各膜厚は、成膜時間によ
り調整した） 比較として、上述した本発明品１〜１３の成膜条件の
内、上部中間層の成膜条件のみを、基材温度を４００℃
に保持し、Ｔｉ金属を電子銃（６ｋｗ−２００ｍＡ）に
て加熱蒸発させ、直流ア−ク放電（Ａｒ分圧：１×１０
-3ｔｏｒｒ）によりＴｉをイオン化させながら、Ｂ2Ｈ6
ガス（１０％Ｈｅ希釈、分圧：２．０×１０-3ｔｏｒ
ｒ）を導入して硼化チタンの上部中間層を成膜し、他は
同様にして表１に示す比較品１を得た。また、同一基材
を用いて、従来から行なわれているイオンプレ−ティン
グ法により、基材表面にＴｉＮ，Ｔｉ，Ｂ，Ａｌ，（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎの中間層をそれぞれ成膜し、それぞれの中
間層の表面に、本発明品と同様にして外層を成膜し、表
１に示す比較品２〜６を得た。さらに、同一基材の表面
に直接窒化硼素を成膜し、表１に示す比較品７を得た。
件の内、上部中間層の成膜条件のみを、Ｂ金属に換えて
Ｃｒ，Ｎｂ，Ｗの金属を用いた以外は同条件として表１
に示す本発明品１５〜１７を得、同様に、上述した本発
明品１〜１３における上部中間層と外層との成膜時の間
に、上部中間層の成膜中にＣ2Ｈ2ガスを漸減すると同時
に、Ｎ2ガスを漸増させ、アーク放電によるプラズマを
磁界により励起する条件を付加し、他は同条件にて表１
に示す本発明品１４を得た。（各膜厚は、成膜時間によ
り調整した） 比較として、上述した本発明品１〜１３の成膜条件の
内、上部中間層の成膜条件のみを、基材温度を４００℃
に保持し、Ｔｉ金属を電子銃（６ｋｗ−２００ｍＡ）に
て加熱蒸発させ、直流ア−ク放電（Ａｒ分圧：１×１０
-3ｔｏｒｒ）によりＴｉをイオン化させながら、Ｂ2Ｈ6
ガス（１０％Ｈｅ希釈、分圧：２．０×１０-3ｔｏｒ
ｒ）を導入して硼化チタンの上部中間層を成膜し、他は
同様にして表１に示す比較品１を得た。また、同一基材
を用いて、従来から行なわれているイオンプレ−ティン
グ法により、基材表面にＴｉＮ，Ｔｉ，Ｂ，Ａｌ，（Ｔ
ｉ，Ａｌ）Ｎの中間層をそれぞれ成膜し、それぞれの中
間層の表面に、本発明品と同様にして外層を成膜し、表
１に示す比較品２〜６を得た。さらに、同一基材の表面
に直接窒化硼素を成膜し、表１に示す比較品７を得た。
【００１９】こうして得た本発明品１〜１７と比較品１
〜７を用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ，切削速度：２５０ｍ
／ｓ，送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ，切込み：１．５ｍ
ｍ，工具形状：ＳＮＧＡ１２０４０８，切削時間：２０
ｍｉｎの条件で乾式外周連続旋削試験を行ない、このと
きの平均逃げ面摩耗幅（ＶB）を求めて、表１に併記し
た。また、本発明品１〜１７と比較品１〜７の被膜の耐
剥離性試験として、引っ掻き硬さ試験機に相当する試験
機によりスクラッチ試験を行ない、その時の臨界剥離荷
重をもとめて表１に併記した。
〜７を用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ，切削速度：２５０ｍ
／ｓ，送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ，切込み：１．５ｍ
ｍ，工具形状：ＳＮＧＡ１２０４０８，切削時間：２０
ｍｉｎの条件で乾式外周連続旋削試験を行ない、このと
きの平均逃げ面摩耗幅（ＶB）を求めて、表１に併記し
た。また、本発明品１〜１７と比較品１〜７の被膜の耐
剥離性試験として、引っ掻き硬さ試験機に相当する試験
機によりスクラッチ試験を行ない、その時の臨界剥離荷
重をもとめて表１に併記した。
【００２０】
【実施例２】実施例１における本発明品の被膜構成の
内、従来から行われているＰＶＤ法でもって、下部中間
層のみをそれぞれＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｎ，
Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎとした以外は
略同様に処理して本発明品１８〜２２を得た。
内、従来から行われているＰＶＤ法でもって、下部中間
層のみをそれぞれＴｉＣ，Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｎ，
Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎとした以外は
略同様に処理して本発明品１８〜２２を得た。
【００２１】こうして得た本発明品１８〜２２を用いて
実施例１における乾式外周連続旋削試験およびスクラッ
チ試験を行ったところ、それぞれが本発明品１と略同様
な結果であった。
実施例１における乾式外周連続旋削試験およびスクラッ
チ試験を行ったところ、それぞれが本発明品１と略同様
な結果であった。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明の被覆体は、基材の表面に直接立
方晶窒化硼素の被膜を被覆した従来の被覆体および基材
の表面に中間層を介在して立方晶窒化硼素の被膜を被覆
した従来の被覆体に比べて、被膜の耐剥離性が約４倍以
上も優れおり、切削試験における耐摩耗性が約２倍以上
も優れるという顕著な効果がある。このことから、本発
明の被覆体は、切削工具，耐摩耗性部品および各種の機
械部品に代表される構造材料から立方晶窒化硼素の被膜
の優れた特性を利用した機能材料としても実用できるも
のである。
方晶窒化硼素の被膜を被覆した従来の被覆体および基材
の表面に中間層を介在して立方晶窒化硼素の被膜を被覆
した従来の被覆体に比べて、被膜の耐剥離性が約４倍以
上も優れおり、切削試験における耐摩耗性が約２倍以上
も優れるという顕著な効果がある。このことから、本発
明の被覆体は、切削工具，耐摩耗性部品および各種の機
械部品に代表される構造材料から立方晶窒化硼素の被膜
の優れた特性を利用した機能材料としても実用できるも
のである。
【図１】図は、実施例において乾式外周連続旋削試験を
行なったときの本発明品７および８と比較品１および７
の切削時間における平均逃げ面摩耗幅の比較図である。
行なったときの本発明品７および８と比較品１および７
の切削時間における平均逃げ面摩耗幅の比較図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 基材上に、実質的に立方晶窒化硼素およ
び／または硬質窒化硼素の外層と、該基材と該外層との
間に介在してなる中間層とを被覆した窒化硼素被覆体で
あって、該中間層は該外層に隣接してなる上部中間層が
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗの硼化
物、炭化硼素およびこれらの相互固溶体の中の少なくと
も１種であることを特徴とする窒化硼素被膜含有複合被
覆体。 - 【請求項２】 前記基材は、超硬合金でなることを特徴
とする請求項１記載の窒化硼素被膜含有複合被覆体。 - 【請求項３】 前記中間層は、前記上部中間層に隣接し
てなる下部中間層がＴｉの炭化物，窒化物，炭酸化物，
窒酸化物、Ａｌの窒化物及びこれらの相互固溶体の中の
少なくとも１種の単層または多層でなることを特徴とす
る請求項１または２記載の窒化硼素被膜含有複合被覆
体。 - 【請求項４】 前記上部中間層は、被膜厚さが０．０１
〜５μｍからなることを特徴とする請求項１、２または
３記載の窒化硼素被膜含有複合被覆体。 - 【請求項５】 前記外層と前記上部中間層との間には、
該外層の組成成分と該上部中間層の組成成分との混在し
た傾斜成分層が介在され、該傾斜成分層は、該外層の組
成成分が該外層に向って漸増した傾斜組成成分でなるこ
とを特徴とする請求項１、２、３または４記載の窒化硼
素被膜含有複合被覆体。 - 【請求項６】 前記外層は、被膜厚さが５０μｍ以下で
なることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記
載の窒化硼素被膜含有複合被覆体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33206594A JPH08165558A (ja) | 1994-12-12 | 1994-12-12 | 窒化硼素被膜含有複合被覆体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33206594A JPH08165558A (ja) | 1994-12-12 | 1994-12-12 | 窒化硼素被膜含有複合被覆体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08165558A true JPH08165558A (ja) | 1996-06-25 |
Family
ID=18250761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33206594A Withdrawn JPH08165558A (ja) | 1994-12-12 | 1994-12-12 | 窒化硼素被膜含有複合被覆体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08165558A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016078137A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 超硬工具 |
| JP2022117522A (ja) * | 2021-01-30 | 2022-08-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| WO2023157466A1 (ja) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | Ｓｅａｖａｃ株式会社 | 硬質皮膜 |
-
1994
- 1994-12-12 JP JP33206594A patent/JPH08165558A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016078137A (ja) * | 2014-10-10 | 2016-05-16 | 新日鐵住金株式会社 | 超硬工具 |
| JP2022117522A (ja) * | 2021-01-30 | 2022-08-12 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| WO2023157466A1 (ja) * | 2022-02-15 | 2023-08-24 | Ｓｅａｖａｃ株式会社 | 硬質皮膜 |
| JP7372002B1 (ja) * | 2022-02-15 | 2023-10-31 | Ｓｅａｖａｃ株式会社 | 硬質皮膜 |
| US12486561B2 (en) | 2022-02-15 | 2025-12-02 | Seavac, Inc. | Hard coating |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020305 |