JPS58209554A - 多重被覆材料およびその製造法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は硬質物質を被覆した材料、特に耐摩耗性、耐欠
損性に有効な多重被覆の施された材料およびイの製造法
に関する。

ＷＣＣ超超硬合金ＴｉＣ基ザーメット、およびＴｉＮ褪
サーすッ１〜に硬質物質を被覆して耐摩耗性を向上させ
ることが従来より行なわれてきた。

しかし耐摩耗性といっても、摩耗は、フランク部にみら
れるアブレッシブ摩耗、クレータ一部にみられる被剛材
との化学反応に基づく摩耗−１および境界摩耗でみられ
る主として酸化摩耗の３つの１９耗に大別され、アブレ
ンジブな摩耗には硬さの高いもの、クレータ−摩耗には
化学的安定性が大さいもの、境界摩耗には耐酸化性とと
もに熱伝導Ｆ１の高いもの、などが有効であることが知
られている。

このため従来から、炭化物、窒化物等の単一層を被覆す
るかわりに、 ■内層と外層の２層、あるいは内層、中間層、外層の３
層にそれぞれ・異なる性質をもった硬質物質を被覆する
方法。

■異なった性質を有する２〜３種の硬質物質の固溶物質
、例えば炭窒化物を被覆する方法等が耐摩耗性の改善方
法としで取られてさた。

しかし、上記■の場合には当然のことながら、例えば、
外層はフランク部での耐摩耗性は良好だがクレータ一部
の耐摩耗性が劣化する、等の現象が生じるため、飛貿的
な耐摩耗性向上は望めない。

また、熱膨張率の異なる異種物質をかなりの厚みに被覆
するために、熱の変動に弱く切削時に欠損しやすい、と
いう欠点はまぬがれない。

また上記■の場合には、一般に異種砂質物質の固溶体は
、硬質物質のイれぞれの特長が助長されるよりはむしろ
欠点が助長される傾向がある、という問題点がある。

従って上記■または■の方法は、共に有効な改善方法で
あるとはいえなかった。

本発明は上記従来技術の欠点を改良し、耐摩耗耐欠損性
に優れた新規なコーアイング工具を提供することを目的
とする。

本発明はＷ　Ｃ早起硬合金、ＴｉＣ基サーメット、また
は”丁ＩＮ基す−メツ［・の表面に、ＴｉＮおよび１゛
ＩＢ　よりなる被覆層が、単層の厚さ１μｍ以上、好ま
しくは０．５μｍ未満で合計２〜１５μｍの厚さにＴｉ
　Ｎ、Ｔｉ　Ｂ２を交互に少くとも６層成［、望ましく
は２０層層成多重被覆したことを特徴とり・るｂのであ
る。

本発明による材料は、単層の厚さが１μｍ以下、好まし
くは０．５μｍ未満であるので、熱膨張係数の大きいＴ
ｉＮの欠点をカバーすることが可能となり、究極的に被
覆材料層間の歪が均一に分散して応力集中を排除し、耐
熱衝撃性を高めることがてきる。また、ＴｉＢ２は硬さ
が高くかつ熱伝導性に優れるため、耐フランク摩耗性の
みならず耐境ｉ摩耗性をも著しく改説する。しかし、Ｔ
ｉＢ２は鉄系合金との親和性が大きいため、鋼ヴ鋳鉄等
庖切削した場合、単独ではクレータ−摩耗が進行しやす
い傾向にあるが、本発明においては、薄層を多重被覆し
ているので、この欠点は回避できる。

また、本発明において被覆層を重ねる順序は母材、　Ｔ
Ｉ　Ｎ、　Ｔ＋　Ｂ２　、　Ｔｉ　Ｎ、　Ｔｉ　Ｂ２　
、・・・・・・でもよく、母材、　Ｔｉ　８２　、　Ｔ
Ｉ　Ｎ、　ＴＩ　Ｂ２　。

ＴｉＮ・・・・・・の順序の何れでも良い。

本発明による製造方法、特に被覆層の形成方法は、化学
気相蒸着法により、Ｔｉ　、ＨおよびＮを含んだガス、
例えばＴｉ　Ｃ＋３　、Ｔ２　およびＮ２の混合ガスと
Ｔｉ、ＨおよびＢを含んだガス、例えばＴ１Ｃｌ、Ｈお
よびＢＣＩ　　の混合ガスを交ηに間欠的に導入するこ
とで簡潔かつ有効に多重被覆膜形成が可能である。

さらに、従来より知られているように、化学気相蒸着法
を用いる場合、Ｔｉ　ＮＭ膜形成温度は約９７０℃、Ｔ
ｉＢ２被膜形成温度は９２０℃と低い。

したがってＴｉＮ被覆からＴｉＢ２　被覆へ、あるいは
逆にＴｉＢ２　被覆からＴｉＮ被覆へと切替えるときに
被覆温度を変更する必要があり、このときに被覆粒子の
異状成長が生じることが避けられず、被膜の性質が劣化
する原因となっている。

ところが本願発明者らは、ガスを間欠的に混入した場合
には、気相からの析出粒子の核生成頻度は多くなるが成
長速度は遅くなることを見出し、これに基づいて本発明
を完成した。従って、本発明においては、ガスを間欠的
に混入させることが望ましく、これによりＴｉＢ２　を
被覆する温度をＦｉＮと同一の温度に選んでも、微細な
粒子を得ることができるという優れた効果が得られる。

この場合電磁場をかけてプラズマ状態どして活性化悪名
を行なうことももちろん可能である。

また、本発明において、多重被覆層は少なくとも８層以
上、望ましくは２０層以上が良い。８層未満では前述し
た多重被覆の効果が十分発揮できない。また、各単層の
厚みは、被覆材料層間の歪を均一に分散させるために、
１μｍ以下好ましくは０．５１１ｍ以下が良い。これは
、１μｍを越えると耐欠損性が劣化するためである。

実施例１ Ｗ　Ｃ−６％ＣＯ超硬合金上にＴ＋　Ｎ、ｒ；　Ｂ２被
１９を交ｎに各層０．１μｍ１合計６μｍの被膜を被覆
した。このチップを試料へとする。

同時に比較材として、上記超硬合金上に下層にＴ！　Ｎ
、上層にＴｉＢ２をそれぞれ３μｍずつ合計６μｍの膜
厚を有する被膜を被覆した。このチップを試料Ｂとする
。これら２種の試料を以下の切削条件、即ち、 被削材　　　８０Ｍ３ 切削速度　　２００ｍ／’ｍｉｎ 送　　　リ　　　　　　　　０．３ｍｍ／　ｒｅｖ切り
込み　　２ｍｍ にて切削テストを行なった。比較量のＢチップは１７分
でフランク部の摩耗が進行し寿命に至ったのに対し、本
発明によるＡチップは５５分間の切削でも良好な切削性
能を示した。

実施例２ Ｗ　Ｃ−８％ＴｉＣ−８％ＴａＣ−６％ＣＯ超硬合金土
にＴｉＢ２．ＴｉＮ被膜を各層０．０５１１ｍ合品１８
μｍの被膜を被覆した。このチップを試料Ｃとする。同
時に比較材として同じ超硬合金４−に下層にＴｉＢ　、
土層にＴｉＮをそれぞれ３μ園。

５μｍ　９合□１８μｍの膜厚をイｊする被膜を被覆し
た。このチップを試料［〕とする。

次にこれら２種の試料を以上の断続切削条件叩ら 切削迷電　　　２２０１１’Ｉｎ１ｎ 送　　　リ　　　　　　　　　　０．４１１１１１１７
’　ｒｅｖ切り込み　　　　１．５＋ｎｎ＋ 被削材　　　　８０Ｍ３ １０ｍｍ幅の満（Ｊさ に（切削ｊス］・を行なった。比較材のＤチップは４０
回の衝撃Ｃ′欠損したが、本発明のＣは７００回の１！
Ｉ撃（ｂ欠損に至らなかった。

以１訂述した如く、本発明によれば、Ｔ！　Ｎ。

１１［３２の薄い被膜を交Ｈに多重被覆することに」、
す、耐）？耗竹、耐衝撃↑りに冨む被覆超硬合金をＩ′
すること／Ｊ（（さるのでイの工業上の効果は大である
１、 手続補正書（方式） ％式％ 浦＋ｌを−４る者 どｉ　　＋１　　　・５０８１　１１１“ｌ傘属株式会
社代　　ノイ　　古　　　河　　　野　　　　　　Ｌ１
１！　　　　火成　　　理　　　　人 二

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、”ｖＶＣ基ｉｆ！１映合企、−ｒ’ｉｃ基υ−メツ
   １−１また（よ−「ＩＮ早サすメットの表面に、ＴｉＮ
   　　および１１Ｂ２よりなる被輩層が、中層の厚さ１μ
   ｍ以■・Ｃあって、含み１２〜１１ｊμｍのＩ９ざに交
   Ｔｊに少くとし８に１以ｌ−多重被覆されてなることを
   １８　ｍと・」る多重被覆材料。 ２、［記単層のＪνさが（）、５μｍ以下であることを
   特徴とする特Ｍ’ＩＯ＾求の範囲第１項記載の多重被覆
   材料。 ３．１記被＠層が２０層以↓であることを１．′Ｉ徴と
   りる持許晶求の範囲第１項または第２１ｊｉ記載の多重
   被覆Ｎ斜。 ４、ＷＣ基超硬合仝、１’ｉＣ基サーメット、。したは
   ＴｉＮ基リーすツトを基体どして装入し４ある炉内に、
   ｌ’　ｉ　、　ｔｌおよびＮを１【ん・Ｉｊガスと−［
   １゜Ｈ＆；五〇Ｂを含んだガスを、交互に間欠的に導入
   し、化学蒸も法にてＴｉＮと−ｒｉＢ２　　を交Ｈａか
   つ多層被覆することを特徴とする多重被覆材料の製造法
   。