JPH09117806A - 複合多層被覆工具 - Google Patents
複合多層被覆工具Info
- Publication number
- JPH09117806A JPH09117806A JP7302268A JP30226895A JPH09117806A JP H09117806 A JPH09117806 A JP H09117806A JP 7302268 A JP7302268 A JP 7302268A JP 30226895 A JP30226895 A JP 30226895A JP H09117806 A JPH09117806 A JP H09117806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- layer
- ticn
- base material
- tool
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】高速度工具を母材としその表面にＴｉＣＮ系高
硬度硬質複合被膜の多層膜を形成することにより母材と
の密着性を高め、膜応力を緩和して工具切削中の欠損を
引き起こさないような高い靭性を有しかつ耐摩耗性に優
れる被膜を提供。 【構成】高速度工具鋼を母材とし、膜の多層構成が１０
層以上の構造からなり、被覆膜の全体の膜厚が２．０μ
ｍ〜６．０μｍであり、膜厚が０．２μｍ〜０．９μｍ
のＴｉＮ又はＴｉＣＮの均一組織を前記母材に接する最
下層として第１層に成膜し、さらにその上にいずれも膜
厚が０．１μｍ〜０．５μｍの第２層としてＴｉＣＮ及
びその上に第３層としてＴｉＮ又はＴｉＣＮを積層し、
以後いずれも膜厚が０．１μｍ〜０．５μｍの前記第２
層及び前記第３層の成分の膜を順次少なくとも３回以上
繰り返して積層し、そして最上層に膜厚が０．２μｍ〜
１．０μｍのＴｉＣＮを積層して、全体の層数が１０層
〜２０層とする。
硬度硬質複合被膜の多層膜を形成することにより母材と
の密着性を高め、膜応力を緩和して工具切削中の欠損を
引き起こさないような高い靭性を有しかつ耐摩耗性に優
れる被膜を提供。 【構成】高速度工具鋼を母材とし、膜の多層構成が１０
層以上の構造からなり、被覆膜の全体の膜厚が２．０μ
ｍ〜６．０μｍであり、膜厚が０．２μｍ〜０．９μｍ
のＴｉＮ又はＴｉＣＮの均一組織を前記母材に接する最
下層として第１層に成膜し、さらにその上にいずれも膜
厚が０．１μｍ〜０．５μｍの第２層としてＴｉＣＮ及
びその上に第３層としてＴｉＮ又はＴｉＣＮを積層し、
以後いずれも膜厚が０．１μｍ〜０．５μｍの前記第２
層及び前記第３層の成分の膜を順次少なくとも３回以上
繰り返して積層し、そして最上層に膜厚が０．２μｍ〜
１．０μｍのＴｉＣＮを積層して、全体の層数が１０層
〜２０層とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切削工具の寿命向
上を目的として高速度工具鋼を母材とする工具本体に複
合多層被覆を施した複合多層被覆工具に関するものであ
る。
上を目的として高速度工具鋼を母材とする工具本体に複
合多層被覆を施した複合多層被覆工具に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の物理蒸着法による被覆工具はＴｉ
Ｎを中心に各種の切削工具に応用されている。物理蒸着
法ではイオンプレ−ティングやスパッタリングが用いら
れ、低温（〜６００℃）での被覆が可能なため高速度工
具鋼やダイス鋼を母材にした工具に適用されている。Ｔ
ｉＮは比較的靭性に富む被覆膜であるがＴｉ系ではこの
他にＴｉＣ、ＴｉＣＮ膜が良く知られている。
Ｎを中心に各種の切削工具に応用されている。物理蒸着
法ではイオンプレ−ティングやスパッタリングが用いら
れ、低温（〜６００℃）での被覆が可能なため高速度工
具鋼やダイス鋼を母材にした工具に適用されている。Ｔ
ｉＮは比較的靭性に富む被覆膜であるがＴｉ系ではこの
他にＴｉＣ、ＴｉＣＮ膜が良く知られている。
【０００３】ＴｉＣＮは非常に硬度が高く、耐摩耗性に
優れているが炭素成分と窒素成分の比率により特性が変
化して、代表的な５０％窒素５０％炭素近傍のＴｉＣＮ
を被覆した工具、特にフライス工具などは刃先に欠損を
生じるため使用されない場合があった。これは硬度が上
昇することにより耐摩耗性が向上する反面、強度が低く
衝撃に弱いため切削工具として適用するには高硬度とし
ての特性が欠点となるからである。この欠点を補うべく
例えば特公昭６２−４２９９５号公報では、最初に膜厚
が０．５μｍ〜１．０μｍのＴｉＮ膜を被覆した後に少
なくとも膜厚が１．０μｍ以上のＴｉＣ膜又はＴｉＣＮ
膜を被覆して２層構造としているが、このような膜厚が
１．０μｍ以上のＴｉＣ膜又はＴｉＣＮ膜を積層する方
法では被膜強度が十分に確保できず層間剥離を生ずる場
合があった。また特開平６−１０１０１８号公報では、
最初に膜厚が０．１μｍ〜３．０μｍのＴｉＮ膜を被覆
した後にＴｉＮ膜とＴｉＣＮ膜を３層積層する方法によ
り被膜強度の改善を図っているが、膜厚が１．０μｍ以
上のＴｉＣ膜では被膜強度が十分に確保できず層間剥離
を生ずる場合があり、このような４層構造では多層効果
が発揮されず十分な靭性を得ることができなかった。
優れているが炭素成分と窒素成分の比率により特性が変
化して、代表的な５０％窒素５０％炭素近傍のＴｉＣＮ
を被覆した工具、特にフライス工具などは刃先に欠損を
生じるため使用されない場合があった。これは硬度が上
昇することにより耐摩耗性が向上する反面、強度が低く
衝撃に弱いため切削工具として適用するには高硬度とし
ての特性が欠点となるからである。この欠点を補うべく
例えば特公昭６２−４２９９５号公報では、最初に膜厚
が０．５μｍ〜１．０μｍのＴｉＮ膜を被覆した後に少
なくとも膜厚が１．０μｍ以上のＴｉＣ膜又はＴｉＣＮ
膜を被覆して２層構造としているが、このような膜厚が
１．０μｍ以上のＴｉＣ膜又はＴｉＣＮ膜を積層する方
法では被膜強度が十分に確保できず層間剥離を生ずる場
合があった。また特開平６−１０１０１８号公報では、
最初に膜厚が０．１μｍ〜３．０μｍのＴｉＮ膜を被覆
した後にＴｉＮ膜とＴｉＣＮ膜を３層積層する方法によ
り被膜強度の改善を図っているが、膜厚が１．０μｍ以
上のＴｉＣ膜では被膜強度が十分に確保できず層間剥離
を生ずる場合があり、このような４層構造では多層効果
が発揮されず十分な靭性を得ることができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、高速
度工具鋼を母材とする工具の表面にＴｉＣＮ系高硬度硬
質複合被膜の多層膜を形成することにより母材との密着
性を高め、膜応力を緩和して工具切削中の欠損を引き起
こさないような高い靭性を有し、かつ耐摩耗性に優れる
被膜を提供することにある。
度工具鋼を母材とする工具の表面にＴｉＣＮ系高硬度硬
質複合被膜の多層膜を形成することにより母材との密着
性を高め、膜応力を緩和して工具切削中の欠損を引き起
こさないような高い靭性を有し、かつ耐摩耗性に優れる
被膜を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、高速
度工具鋼を母材とする工具において次の（ａ）から
（ｃ）の条件を満足させた； （ａ）被覆膜の成分がＴｉ、Ｃ、Ｎよりなる複合膜であ
り、（ｂ）膜の多層構成が１０層以上の構造からなり、
被覆膜の全体の膜厚が２．０μｍ〜６．０μｍであり、
その被覆膜の構成が原子比炭素比率＝Ｃ／（Ｃ＋Ｎ）＝
ｔとして膜厚が０．２μｍ〜０．９μｍのＴｉＮ又はＴ
ｉＣＮ（０≦ｔ≦０．２）の均一組織を前記母材に接す
る最下層として第１層に成膜し、さらにその上にいずれ
も膜厚が０．１〜０．５μｍの第２層としてＴｉＣＮ
（０．３≦ｔ≦０．７）及びその上に第３層としてＴｉ
Ｎ又はＴｉＣＮ（０≦ｔ≦０．２）を積層し、以後いず
れも膜厚が０．１〜０．５μｍの前記第２層及び前記第
３層の成分の膜を順次少なくとも３回以上繰り返して積
層し、そして最上層に膜厚が０．２μｍ〜１．０μｍの
ＴｉＣＮ（０．３≦ｔ≦０．７）を積層して、全体の層
数が１０層〜２０層であることを特徴とし、（ｃ）その
被覆工具もしくはそれと同時処理した同母材種のテスト
ピ−スが工具部材の機能要部と同等の被覆が施されてい
る部分の特性が、（１）母材は６０ＨＲＣ以上の硬度を
有し、５０ｇのマイクロビッカ−ス硬度計で１９００以
上、４０００ＨＶ以下、Ｒｙ５μｍ以下の面粗さであ
り、（２）前記被覆膜に通常のＣスケ−ルロックウェル
硬度計を押圧した場合に生じる圧痕を１００倍の倍率で
観察した結果、圧痕の外側周囲１ｍｍ以上の範囲で膜の
剥離が認められない。高速度工具鋼を母材とする工具に
おいて次の（ａ）から（ｃ）の条件を満足させた、こと
を特徴とする複合多層被覆工具を提供することで従来技
術の課題を解決した。
度工具鋼を母材とする工具において次の（ａ）から
（ｃ）の条件を満足させた； （ａ）被覆膜の成分がＴｉ、Ｃ、Ｎよりなる複合膜であ
り、（ｂ）膜の多層構成が１０層以上の構造からなり、
被覆膜の全体の膜厚が２．０μｍ〜６．０μｍであり、
その被覆膜の構成が原子比炭素比率＝Ｃ／（Ｃ＋Ｎ）＝
ｔとして膜厚が０．２μｍ〜０．９μｍのＴｉＮ又はＴ
ｉＣＮ（０≦ｔ≦０．２）の均一組織を前記母材に接す
る最下層として第１層に成膜し、さらにその上にいずれ
も膜厚が０．１〜０．５μｍの第２層としてＴｉＣＮ
（０．３≦ｔ≦０．７）及びその上に第３層としてＴｉ
Ｎ又はＴｉＣＮ（０≦ｔ≦０．２）を積層し、以後いず
れも膜厚が０．１〜０．５μｍの前記第２層及び前記第
３層の成分の膜を順次少なくとも３回以上繰り返して積
層し、そして最上層に膜厚が０．２μｍ〜１．０μｍの
ＴｉＣＮ（０．３≦ｔ≦０．７）を積層して、全体の層
数が１０層〜２０層であることを特徴とし、（ｃ）その
被覆工具もしくはそれと同時処理した同母材種のテスト
ピ−スが工具部材の機能要部と同等の被覆が施されてい
る部分の特性が、（１）母材は６０ＨＲＣ以上の硬度を
有し、５０ｇのマイクロビッカ−ス硬度計で１９００以
上、４０００ＨＶ以下、Ｒｙ５μｍ以下の面粗さであ
り、（２）前記被覆膜に通常のＣスケ−ルロックウェル
硬度計を押圧した場合に生じる圧痕を１００倍の倍率で
観察した結果、圧痕の外側周囲１ｍｍ以上の範囲で膜の
剥離が認められない。高速度工具鋼を母材とする工具に
おいて次の（ａ）から（ｃ）の条件を満足させた、こと
を特徴とする複合多層被覆工具を提供することで従来技
術の課題を解決した。
【０００６】ＴｉＮ又はＴｉＣＮの原子比炭素比率＝ｔ
を第１層で０≦ｔ≦０．２としたのは母材との密着性を
高め、膜応力の上昇を極力押えるためには高速度工具鋼
に対して密着力の高いＴｉＮ（ｔ＝０）または炭素濃度
の低いＴｉＣＮ（０＜ｔ≦０．２）のが望ましいからで
あり、第２層でＴｉＣＮ（０．３≦ｔ≦０．７）とした
のは図２に示すＴｉＣＮ被覆膜の炭素濃度と硬さの関係
から、耐摩耗性を確保するためにはＴｉＣＮ被覆膜は最
も被膜が硬くかつ被膜組織が緻密であることが必要であ
り、ｔ＜０．３では被膜の硬さが十分ではなく、ｔ＞
０．７では被膜の硬さは高いが組織が緻密でなくなる欠
点を持っていることにより上記範囲に限定した。また積
層を図１に示すように１０層以上にしたのは、１０層以
下では耐欠損性に対する多層効果が顕著でなくなるから
であり、２０層以上では１層あたりの膜自身のもつ強度
が不足するためである。そして最上層を第２層のＴｉＣ
Ｎ（０．３≦ｔ≦０．７）としたのは、工具最表面を高
硬度被膜にすることで切削の切削抵抗を低減させること
ができるからである。また、この発明の複合多層膜工具
の各層の膜厚を０．１μｍ〜０．９μｍとしたのは、膜
厚が０．１μｍ未満では優れた耐溶着性を確保すること
ができず、一方で膜厚が０．９μｍを越えると被膜強度
が十分に確保できず層間剥離を生ずる場合があるからで
ある。さらに全体の膜厚を２．０μｍ〜６．０μｍとし
たのは、膜厚が２．０μｍ未満では優れた耐摩耗性を確
保することができず、一方で膜厚が６．０μｍを越える
と刃先が欠損しやすくなることによる。
を第１層で０≦ｔ≦０．２としたのは母材との密着性を
高め、膜応力の上昇を極力押えるためには高速度工具鋼
に対して密着力の高いＴｉＮ（ｔ＝０）または炭素濃度
の低いＴｉＣＮ（０＜ｔ≦０．２）のが望ましいからで
あり、第２層でＴｉＣＮ（０．３≦ｔ≦０．７）とした
のは図２に示すＴｉＣＮ被覆膜の炭素濃度と硬さの関係
から、耐摩耗性を確保するためにはＴｉＣＮ被覆膜は最
も被膜が硬くかつ被膜組織が緻密であることが必要であ
り、ｔ＜０．３では被膜の硬さが十分ではなく、ｔ＞
０．７では被膜の硬さは高いが組織が緻密でなくなる欠
点を持っていることにより上記範囲に限定した。また積
層を図１に示すように１０層以上にしたのは、１０層以
下では耐欠損性に対する多層効果が顕著でなくなるから
であり、２０層以上では１層あたりの膜自身のもつ強度
が不足するためである。そして最上層を第２層のＴｉＣ
Ｎ（０．３≦ｔ≦０．７）としたのは、工具最表面を高
硬度被膜にすることで切削の切削抵抗を低減させること
ができるからである。また、この発明の複合多層膜工具
の各層の膜厚を０．１μｍ〜０．９μｍとしたのは、膜
厚が０．１μｍ未満では優れた耐溶着性を確保すること
ができず、一方で膜厚が０．９μｍを越えると被膜強度
が十分に確保できず層間剥離を生ずる場合があるからで
ある。さらに全体の膜厚を２．０μｍ〜６．０μｍとし
たのは、膜厚が２．０μｍ未満では優れた耐摩耗性を確
保することができず、一方で膜厚が６．０μｍを越える
と刃先が欠損しやすくなることによる。
【０００７】本発明は高硬度のＴｉＣＮ膜の特性を切削
工具に最大限利用しようとするために被膜の複合多層構
成を考案したものであり、上述した特公昭６２−４２９
９５号公報及び特開平６−１０１０１８号公報とは多層
膜の構成主旨から全く異るものである。すなわちＴｉＣ
Ｎはイオンプレ−ティング等で成膜される場合には組織
は微細となり、膜応力が大きいことが知見として得られ
ている。（日本機械学会発行『日本機械学会第７０回通
常総会講演会講演論文集』〔1993.3.31〜4.2八王子〕33
1頁、332頁）。またＴｉＣＮ膜の硬さも炭素濃度の増加
に伴って高硬度化することも図２に示した。したがって
ＴｉＣＮ膜を工具へ適用する場合は高硬度のＴｉＣＮ層
を厚くすると膜応力が大きくなり母材との応力状態のギ
ャップから膜自体が破壊することが推定される。そこ
で、本発明では母材の表面に膜厚が０．２μｍ〜０．９
μｍのＴｉＮまたは炭素成分の低いＴｉＣＮ層を配置す
ることによって密着性を高め、かつ膜厚が０．１μｍ〜
０．５μｍの炭素を多く含んだ高硬度のＴｉＣＮ層との
交互の積層により断続的に炭素成分を分配することで膜
応力の増加を極力押え、靭性を損なうことなくＴｉＣＮ
膜を工具に被覆できた。
工具に最大限利用しようとするために被膜の複合多層構
成を考案したものであり、上述した特公昭６２−４２９
９５号公報及び特開平６−１０１０１８号公報とは多層
膜の構成主旨から全く異るものである。すなわちＴｉＣ
Ｎはイオンプレ−ティング等で成膜される場合には組織
は微細となり、膜応力が大きいことが知見として得られ
ている。（日本機械学会発行『日本機械学会第７０回通
常総会講演会講演論文集』〔1993.3.31〜4.2八王子〕33
1頁、332頁）。またＴｉＣＮ膜の硬さも炭素濃度の増加
に伴って高硬度化することも図２に示した。したがって
ＴｉＣＮ膜を工具へ適用する場合は高硬度のＴｉＣＮ層
を厚くすると膜応力が大きくなり母材との応力状態のギ
ャップから膜自体が破壊することが推定される。そこ
で、本発明では母材の表面に膜厚が０．２μｍ〜０．９
μｍのＴｉＮまたは炭素成分の低いＴｉＣＮ層を配置す
ることによって密着性を高め、かつ膜厚が０．１μｍ〜
０．５μｍの炭素を多く含んだ高硬度のＴｉＣＮ層との
交互の積層により断続的に炭素成分を分配することで膜
応力の増加を極力押え、靭性を損なうことなくＴｉＣＮ
膜を工具に被覆できた。
【０００８】日本工業出版が1993年10月に発行した『新
素材』Vol.4 NO.10 37頁〜41頁に記載するように経験
的であるが工具に被覆する膜については請求項１（ｃ）
に示すロックウェルの圧痕法による剥離判定がひとつの
目安となる。図３は高速度工具鋼エンドミルについてそ
れぞれ膜構成で示す、本発明、単層及び２層の場合の各
膜の比較を示す。膜厚が３．０μｍのＴｉＣＮ単層及び
膜厚が３．０μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣＮ積層膜の場合はロ
ックウェル圧子の進入により膜破壊が生じているが、膜
厚が３．０μｍの１２層の本発明品は剥離は生じておら
ず微小亀裂のみ発生するに留まっている。
素材』Vol.4 NO.10 37頁〜41頁に記載するように経験
的であるが工具に被覆する膜については請求項１（ｃ）
に示すロックウェルの圧痕法による剥離判定がひとつの
目安となる。図３は高速度工具鋼エンドミルについてそ
れぞれ膜構成で示す、本発明、単層及び２層の場合の各
膜の比較を示す。膜厚が３．０μｍのＴｉＣＮ単層及び
膜厚が３．０μｍのＴｉＮ＋ＴｉＣＮ積層膜の場合はロ
ックウェル圧子の進入により膜破壊が生じているが、膜
厚が３．０μｍの１２層の本発明品は剥離は生じておら
ず微小亀裂のみ発生するに留まっている。
【０００９】本発明の作用は、図２の炭素を多く含んだ
高硬度のＴｉＣＮ膜を、靭性の高いＴｉＮ又は炭素濃度
の低い複合膜ＴｉＣＮとの組み合せで膜厚が０．１μｍ
〜０．５μｍの多層膜にすることによつて高硬度でかつ
靭性の高い複合多層被膜を実現することにより、これを
切削工具に適用することによって、これまで困難とされ
ていた高硬度材料や高速条件での切削を可能にした。
高硬度のＴｉＣＮ膜を、靭性の高いＴｉＮ又は炭素濃度
の低い複合膜ＴｉＣＮとの組み合せで膜厚が０．１μｍ
〜０．５μｍの多層膜にすることによつて高硬度でかつ
靭性の高い複合多層被膜を実現することにより、これを
切削工具に適用することによって、これまで困難とされ
ていた高硬度材料や高速条件での切削を可能にした。
【００１０】
（実施例１）本発明の実施例として、高速度工具鋼を母
材とするエンドミルをイオンプレ−ティングにより表１
に示す膜構成に成膜した。イオンプレ−ティング装置を
１０-2Ｐａまで排気し、処理物を電子照射加熱により４
００〜５００℃まで加熱した。その後アルゴンイオンボ
ンバ−ドにより処理物表面のクリ−ニングを行ってから
コ−ティング処理をした。コ−ティングはＴｉの蒸発源
に対し窒素およびアセチレンを導入して行い、その際窒
素を導入してＴｉＮ層を形成し、その後窒素を減少させ
ながらアセチレンを増加させＴｉＣＮ層を形成し、以後
所望の層数だけこれを繰り返し行い、これら２種類の反
応ガスの混合比率の切り替および２種類の反応ガスの開
閉の切り替の組み合せることにより各層を成膜した。こ
のようにこのようにして、本発明品のＴｉＣＮの複合多
層膜と、比較のための各種類似した膜構成のもの１１種
類を、高速度工具鋼エンドミルと同母材種のテストピ−
スに成膜した。同時処理した同母材種のテストピ−スを
圧痕剥離法で調べたところ、No.10 はＴｉＮ層とＴｉＣ
Ｎ層で剥離が確認されたが、それ以外は圧痕の外周１ｍ
ｍ以上の範囲で膜の剥離は認められなかった。切削試験
の結果から本発明品は他の比較品と較べて逃げ面摩耗と
コ−ナ摩耗に著しい摩耗の減少が確認された。
材とするエンドミルをイオンプレ−ティングにより表１
に示す膜構成に成膜した。イオンプレ−ティング装置を
１０-2Ｐａまで排気し、処理物を電子照射加熱により４
００〜５００℃まで加熱した。その後アルゴンイオンボ
ンバ−ドにより処理物表面のクリ−ニングを行ってから
コ−ティング処理をした。コ−ティングはＴｉの蒸発源
に対し窒素およびアセチレンを導入して行い、その際窒
素を導入してＴｉＮ層を形成し、その後窒素を減少させ
ながらアセチレンを増加させＴｉＣＮ層を形成し、以後
所望の層数だけこれを繰り返し行い、これら２種類の反
応ガスの混合比率の切り替および２種類の反応ガスの開
閉の切り替の組み合せることにより各層を成膜した。こ
のようにこのようにして、本発明品のＴｉＣＮの複合多
層膜と、比較のための各種類似した膜構成のもの１１種
類を、高速度工具鋼エンドミルと同母材種のテストピ−
スに成膜した。同時処理した同母材種のテストピ−スを
圧痕剥離法で調べたところ、No.10 はＴｉＮ層とＴｉＣ
Ｎ層で剥離が確認されたが、それ以外は圧痕の外周１ｍ
ｍ以上の範囲で膜の剥離は認められなかった。切削試験
の結果から本発明品は他の比較品と較べて逃げ面摩耗と
コ−ナ摩耗に著しい摩耗の減少が確認された。
【００１１】
【表１】
【００１２】（実施例２）高速度工具鋼を母材とするド
リルの切削試験の結果を表２に示す。ドリルはいずれも
イオンプレ−ティングで実施例１と同様な方法で６種類
を成膜した。その結果本発明の１０層以上のＴｉＣＮ多
層膜被覆ドリルの穴明け数は比較品より著しく向上して
いることが確認できた。
リルの切削試験の結果を表２に示す。ドリルはいずれも
イオンプレ−ティングで実施例１と同様な方法で６種類
を成膜した。その結果本発明の１０層以上のＴｉＣＮ多
層膜被覆ドリルの穴明け数は比較品より著しく向上して
いることが確認できた。
【００１３】
【表２】
【００１４】（実施例３）高速度工具鋼を母材とする歯
切り工具ホブの実施例を示す。イオンプレ−ティングを
用いて、本発明品のＴｉＣＮ複合多層膜と従来品である
ＴｉＮ被覆とＴｉＮ＋ＴｉＣＮ被覆を、それぞれ施した
ホブを作成して切削試験した結果を図４に示す。それぞ
れ膜厚が３．０μｍの単層のＴｉＮと１．５μｍのＴｉ
Ｎ＋１．５μｍのＴｉＣＮ（ただし(C/C+N)=0.3 ）２層
のを被覆したホブはいずれも早期に摩耗が増加するのに
対して、０．２μｍのＴｉＮと各膜厚が０．２μｍの
（ＴｉＮ＋ＴｉＣＮ（ただし(C/C+N)=0.3 ））８層＋
０．２μｍのＴｉＣＮ（ただし(C/C+N)=0.3 ）を被覆し
た本発明品は１．５〜２．０倍の耐摩耗性の改善が見ら
れた。
切り工具ホブの実施例を示す。イオンプレ−ティングを
用いて、本発明品のＴｉＣＮ複合多層膜と従来品である
ＴｉＮ被覆とＴｉＮ＋ＴｉＣＮ被覆を、それぞれ施した
ホブを作成して切削試験した結果を図４に示す。それぞ
れ膜厚が３．０μｍの単層のＴｉＮと１．５μｍのＴｉ
Ｎ＋１．５μｍのＴｉＣＮ（ただし(C/C+N)=0.3 ）２層
のを被覆したホブはいずれも早期に摩耗が増加するのに
対して、０．２μｍのＴｉＮと各膜厚が０．２μｍの
（ＴｉＮ＋ＴｉＣＮ（ただし(C/C+N)=0.3 ））８層＋
０．２μｍのＴｉＣＮ（ただし(C/C+N)=0.3 ）を被覆し
た本発明品は１．５〜２．０倍の耐摩耗性の改善が見ら
れた。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、高速度工具鋼を母材とす
る切削工具に対して、炭素を多く含んだ高硬度ではある
が反面靭性の低いＴｉＣＮ膜の特性を効果的に利用する
ため、比較的靭性の高いＴｉＮまたは炭素濃度の低いＴ
ｉＣＮとの組み合せで膜厚が０．１μｍ〜０．５μｍの
複合多層の構成方法を提供することにより、母材との密
着性を確保するとともに皮膜の内部応力を押えてること
が可能となり、工具切削中の欠落および欠損現象を引き
起こさないで耐摩耗性を向上させることができた。
る切削工具に対して、炭素を多く含んだ高硬度ではある
が反面靭性の低いＴｉＣＮ膜の特性を効果的に利用する
ため、比較的靭性の高いＴｉＮまたは炭素濃度の低いＴ
ｉＣＮとの組み合せで膜厚が０．１μｍ〜０．５μｍの
複合多層の構成方法を提供することにより、母材との密
着性を確保するとともに皮膜の内部応力を押えてること
が可能となり、工具切削中の欠落および欠損現象を引き
起こさないで耐摩耗性を向上させることができた。
【図１】本発明品の複合多層被覆工具の構成を示す説明
図。
図。
【図２】ＴｉＣＮ皮膜の炭素濃度と５０ｇのマイクロビ
ッカ−ス硬さとの関係を示すグラフ。
ッカ−ス硬さとの関係を示すグラフ。
【図３】工具に被覆する膜についてのロックウェルの圧
痕法による剥離判定結果を示す説明図で、高速度工具鋼
エンドミルについてそれぞれ膜構成で示す、本発明、単
層及び２層の場合の各膜の比較を示す。
痕法による剥離判定結果を示す説明図で、高速度工具鋼
エンドミルについてそれぞれ膜構成で示す、本発明、単
層及び２層の場合の各膜の比較を示す。
【図４】本発明品のＴｉＣＮ複合多層膜と従来品である
ＴｉＮ被覆とＴｉＮ＋ＴｉＣＮ被覆を、それぞれ施した
ホブを作成した切削試験結果を示すグラフ。
ＴｉＮ被覆とＴｉＮ＋ＴｉＣＮ被覆を、それぞれ施した
ホブを作成した切削試験結果を示すグラフ。
Claims (1)
- 【請求項１】高速度工具鋼を母材とする工具において次
の（ａ）から（ｃ）の条件を満足させたことを特徴とす
る複合多層被覆工具； （ａ）被覆膜の成分がＴｉ、Ｃ、Ｎよりなる複合膜であ
り、 （ｂ）膜の多層構成が１０層以上の構造からなり、被覆
膜の全体の膜厚が２．０μｍ〜６．０μｍであり、その
被覆膜の構成が原子比炭素比率＝Ｃ／（Ｃ＋Ｎ）＝ｔと
して膜厚が０．２μｍ〜０．９μｍのＴｉＮ又はＴｉＣ
Ｎ（０≦ｔ≦０．２）の均一組織を前記母材に接する最
下層として第１層に成膜し、さらにその上にいずれも膜
厚が０．１μｍ〜０．５μｍの第２層としてＴｉＣＮ
（０．３≦ｔ≦０．７）及びその上に第３層としてＴｉ
Ｎ又はＴｉＣＮ（０≦ｔ≦０．２）を積層し、以後いず
れも膜厚が０．１μｍ〜０．５μｍの前記第２層及び前
記第３層の成分の膜を順次少なくとも３回以上繰り返し
て積層し、そして最上層に膜厚が０．２μｍ〜１．０μ
ｍのＴｉＣＮ（０．３≦ｔ≦０．７）を積層して、全体
の層数が１０層〜２０層であることを特徴とし、 （ｃ）その被覆工具もしくはそれと同時処理した同母材
種のテストピ−スが工具部材の機能要部と同等の被覆が
施されている部分の特性が、 （１）母材は６０ＨＲＣ以上の硬度を有し、５０ｇのマ
イクロビッカ−ス硬度計で１９００以上、４０００ＨＶ
以下、Ｒｙ５μｍ以下の面粗さであり、 （２）前記被覆膜に通常のＣスケ−ルロックウェル硬度
計を押圧した場合に生じる圧痕を１００倍の倍率で観察
した結果、圧痕の外側周囲１ｍｍ以上の範囲で膜の剥離
が認められない。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30226895A JP3705632B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 複合多層被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30226895A JP3705632B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 複合多層被覆工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09117806A true JPH09117806A (ja) | 1997-05-06 |
| JP3705632B2 JP3705632B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=17906973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30226895A Expired - Lifetime JP3705632B2 (ja) | 1995-10-27 | 1995-10-27 | 複合多層被覆工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3705632B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012144574A1 (ja) * | 2011-04-20 | 2012-10-26 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| CN103052456A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-04-17 | 株式会社图格莱 | 被覆工具 |
| JP2019038097A (ja) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| JP2019171546A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具及びその製造方法 |
| JP2019171547A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具及びその製造方法 |
| CN116356255A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-30 | 东北大学 | 一种基于高功率脉冲磁控溅射技术的TiCN涂层及其制备方法 |
| JP2023128173A (ja) * | 2022-03-03 | 2023-09-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP2023173288A (ja) * | 2022-05-25 | 2023-12-07 | トーヨーエイテック株式会社 | 硬質被膜及びプレス用金型並びに硬質被膜の製造方法 |
-
1995
- 1995-10-27 JP JP30226895A patent/JP3705632B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103052456A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-04-17 | 株式会社图格莱 | 被覆工具 |
| WO2012144574A1 (ja) * | 2011-04-20 | 2012-10-26 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| JPWO2012144574A1 (ja) * | 2011-04-20 | 2014-07-28 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| JP2019038097A (ja) * | 2017-08-24 | 2019-03-14 | 株式会社タンガロイ | 被覆切削工具 |
| US10814402B2 (en) | 2017-08-24 | 2020-10-27 | Tungaloy Corporation | Coated cutting tool |
| JP2019171546A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具及びその製造方法 |
| JP2019171547A (ja) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具及びその製造方法 |
| JP2023128173A (ja) * | 2022-03-03 | 2023-09-14 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP2023173288A (ja) * | 2022-05-25 | 2023-12-07 | トーヨーエイテック株式会社 | 硬質被膜及びプレス用金型並びに硬質被膜の製造方法 |
| CN116356255A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-06-30 | 东北大学 | 一种基于高功率脉冲磁控溅射技术的TiCN涂层及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3705632B2 (ja) | 2005-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3031907B2 (ja) | 多層膜被覆部材 | |
| KR101820165B1 (ko) | 다층 코팅된 절삭 공구 | |
| US8092922B2 (en) | Layered coating and method for forming the same | |
| KR101194206B1 (ko) | 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트 및 이의 제조 방법 | |
| KR101313360B1 (ko) | Ｐｖｄ 코팅된 절삭 공구 | |
| JP2002363750A (ja) | Ａｌ２Ｏ３−Ｔｉの多層を有する被覆ボディ | |
| JP3719731B2 (ja) | 被覆切削工具・被覆耐摩工具 | |
| CN1576387A (zh) | 高耐磨硬质薄膜 | |
| SE528377C2 (sv) | Flerskiktsfilm på ett substrat av hårdmetall, kermet, keramiskt material eller snabbverktygsstål samt förfarande för framställning därav | |
| JP7384620B2 (ja) | 硬質被膜を備えた切削工具 | |
| US10309017B2 (en) | Laminated hard film and cutting tool | |
| EP0191554B2 (en) | Coated cemented carbides and manufacture thereof | |
| JP3705632B2 (ja) | 複合多層被覆工具 | |
| CN106065448B (zh) | 化学汽相淀积涂层切削刀片及其制造方法 | |
| KR950034677A (ko) | 플라즈마 금속식각 시스템에서의 상호연결선 절단방지구조 | |
| KR20070029589A (ko) | Ｐｖｄ 코팅된 절삭 공구 | |
| JPH081412A (ja) | 積層被覆工具 | |
| RU2260632C1 (ru) | Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента | |
| JPH11222665A (ja) | 強靱性複合多層被覆工具 | |
| EP3153258B1 (en) | Method for producing a tool for machining, and tool for machining | |
| KR880001381B1 (ko) | 표면 피복 고속도강 부재 | |
| JPS6191354A (ja) | 耐摩耗性多層膜付き母材 | |
| CN112323024A (zh) | 一种高强抗氧化涂层及其制备方法和应用 | |
| JP4252154B2 (ja) | 多層膜被覆部材 | |
| JP3705381B2 (ja) | 多層被覆硬質工具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040701 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041124 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041216 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050510 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050527 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050719 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050726 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090805 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090805 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100805 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100805 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110805 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110805 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120805 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120805 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130805 Year of fee payment: 8 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |