JPS5918475B2 - 被覆高速度鋼 - Google Patents
被覆高速度鋼Info
- Publication number
- JPS5918475B2 JPS5918475B2 JP51110535A JP11053576A JPS5918475B2 JP S5918475 B2 JPS5918475 B2 JP S5918475B2 JP 51110535 A JP51110535 A JP 51110535A JP 11053576 A JP11053576 A JP 11053576A JP S5918475 B2 JPS5918475 B2 JP S5918475B2
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- Japan
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- speed steel
- coated
- ion plating
- plating method
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- 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.)
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B15/00—Layered products comprising a layer of metal
- B32B15/18—Layered products comprising a layer of metal comprising iron or steel
Landscapes
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は被覆高速度鋼に関するものである。
高速度鋼、ＷＣ基超硬合金を母材とし、その表面にＩＶ
−ａ族金属（チタン、ジルコニウム、ノ、、フニウム）
の炭化物、窒化物、あるいは炭窒化物（いずれの場合も
酸素を含んでいても良い）を数ミクロンの厚さに被覆し
たいわゆるコーティングチップは、母材の靭性と、皮膜
の耐摩耗性を兼備しており、切削工具として従来の未被
覆の高速度鋼、ＷＣ基超硬合金よりも優れた特性を示す
事は広く知られている。本発明の目的は、この様な被覆
高速度鋼の特性を一段と向上させたものを提供する事に
ある。
−ａ族金属（チタン、ジルコニウム、ノ、、フニウム）
の炭化物、窒化物、あるいは炭窒化物（いずれの場合も
酸素を含んでいても良い）を数ミクロンの厚さに被覆し
たいわゆるコーティングチップは、母材の靭性と、皮膜
の耐摩耗性を兼備しており、切削工具として従来の未被
覆の高速度鋼、ＷＣ基超硬合金よりも優れた特性を示す
事は広く知られている。本発明の目的は、この様な被覆
高速度鋼の特性を一段と向上させたものを提供する事に
ある。
一般にＸ線回折により、物質の結晶構造等を分析する方
法が行なわれているが、Ｘ線回折曲線の半価幅がいかな
る意味を持つかは異論のあるところである。一説による
と、試料中のディスロケーション密度によるとされてお
り、半価幅の広いもの程、ディスロケーション密度は高
いとされている。そこで、発明者らは、被覆高速度鋼の
皮膜中のディスロケーション密度が高いと、切削時に工
具切刃の皮膜に発生する摩耗及び亀裂の進行による皮膜
の剥離及び母材の損傷はおさえられると考えた。このよ
うな考えに従つて形成した一定以上の半価幅を示す被覆
高速度鋼は、通常の被覆高速度鋼と比較すると、予想ど
おり非常に優れた靭性と耐摩耗性を示すことが判明した
。第１図は、本発明の被覆高速度鋼を作成する為に用い
たイオンブレーティング装置の概略を示す。
法が行なわれているが、Ｘ線回折曲線の半価幅がいかな
る意味を持つかは異論のあるところである。一説による
と、試料中のディスロケーション密度によるとされてお
り、半価幅の広いもの程、ディスロケーション密度は高
いとされている。そこで、発明者らは、被覆高速度鋼の
皮膜中のディスロケーション密度が高いと、切削時に工
具切刃の皮膜に発生する摩耗及び亀裂の進行による皮膜
の剥離及び母材の損傷はおさえられると考えた。このよ
うな考えに従つて形成した一定以上の半価幅を示す被覆
高速度鋼は、通常の被覆高速度鋼と比較すると、予想ど
おり非常に優れた靭性と耐摩耗性を示すことが判明した
。第１図は、本発明の被覆高速度鋼を作成する為に用い
たイオンブレーティング装置の概略を示す。
図において１は真空槽であつて、排気管２により排気さ
れる。前記真空槽１内には、基板電源３により負の電圧
が印加される基板４と、イオン化電源５により正の電圧
がかけられるイオン化電極６と、反応ガス導入パイプ７
と、電子ビームにより加熱される蒸発源８が配置されて
いる。いま電子ビームを蒸発源８に照射し、これを溶解
・蒸発させると、金属蒸気はイオン化電極６との間でイ
オン化して正イオンとなり、負の高電圧のかかつた基板
に向かい、反応ガスと反応しながら基板に支持された高
速度鋼に付着して被膜を形成するのである。
れる。前記真空槽１内には、基板電源３により負の電圧
が印加される基板４と、イオン化電源５により正の電圧
がかけられるイオン化電極６と、反応ガス導入パイプ７
と、電子ビームにより加熱される蒸発源８が配置されて
いる。いま電子ビームを蒸発源８に照射し、これを溶解
・蒸発させると、金属蒸気はイオン化電極６との間でイ
オン化して正イオンとなり、負の高電圧のかかつた基板
に向かい、反応ガスと反応しながら基板に支持された高
速度鋼に付着して被膜を形成するのである。
なお２θを０．Ｃ以上に限定した理由は、２θが０．４
以下の場合には工具としての耐摩耗性が不十分であり、
実用上有効でなく、２θが０．４゜以上特に０．５゜以
上で優れた切削性能を示すためである。
以下の場合には工具としての耐摩耗性が不十分であり、
実用上有効でなく、２θが０．４゜以上特に０．５゜以
上で優れた切削性能を示すためである。
以下に実施例を示す。
なお実施例中の半価幅は、銅ターゲツト、ニツケルフイ
ルタを用いたデイフラクトメータによりＣｕ−Ｋα線の
回折曲線を測定し、この回析曲線のバツクグランドとピ
ークとの１／２の高さの部分の回折曲線の幅をもつてし
た。第２図は本発明品のＴｉ礪（２００）面からの回折
曲線の例であり、第３図は「般的なＣＶＤ法によるＴｌ
Ｃ膜の回折曲線の例である。
ルタを用いたデイフラクトメータによりＣｕ−Ｋα線の
回折曲線を測定し、この回析曲線のバツクグランドとピ
ークとの１／２の高さの部分の回折曲線の幅をもつてし
た。第２図は本発明品のＴｉ礪（２００）面からの回折
曲線の例であり、第３図は「般的なＣＶＤ法によるＴｌ
Ｃ膜の回折曲線の例である。
第２図及び第３図共に横軸は回折角度（２θ）であり、
１目盛りは０．２はである。
１目盛りは０．２はである。
縦軸は回折強度を示し、無次元である。第２図の本発明
品の半価幅は０．８゜、第３図の一般的なＣＶＤ法によ
るものの半価幅は０．２５゜となつている。
品の半価幅は０．８゜、第３図の一般的なＣＶＤ法によ
るものの半価幅は０．２５゜となつている。
実施例 １
高速度鋼（材質ＳＫＨ４）を型番ＳＮｕ４３２に加工し
、第１図に示すイオンプレーテイング装置により、電子
ビームにて加熱蒸発せしめたチタンをイオン化電圧＋６
０Ｖでイオン化し、−１ＫＶの基板電圧をかけ、アセチ
レンガス雰囲気中４Ｘ１０−４Ｔ０ｒｒにて２時間保持
した。
、第１図に示すイオンプレーテイング装置により、電子
ビームにて加熱蒸発せしめたチタンをイオン化電圧＋６
０Ｖでイオン化し、−１ＫＶの基板電圧をかけ、アセチ
レンガス雰囲気中４Ｘ１０−４Ｔ０ｒｒにて２時間保持
した。
得られたチツプを切断して調べたところ５μの炭化チタ
ンが被覆されており、母材の硬度はＨＲＣ＝６５．２と
殆んどなまつていなかつた。このチツプの被覆膜（２０
０）面からのＣｕ−Ｋａ線による回折曲線は半価幅２θ
で０．６ｕであつた。比較例として同じく高速度鋼（材
質ＳＫＨ４）のなま材を型番ＳＮｕ４３２に加工し、通
常の化学蒸着法により炭化チタンを被覆し、熱処理した
。
ンが被覆されており、母材の硬度はＨＲＣ＝６５．２と
殆んどなまつていなかつた。このチツプの被覆膜（２０
０）面からのＣｕ−Ｋａ線による回折曲線は半価幅２θ
で０．６ｕであつた。比較例として同じく高速度鋼（材
質ＳＫＨ４）のなま材を型番ＳＮｕ４３２に加工し、通
常の化学蒸着法により炭化チタンを被覆し、熱処理した
。
得られたチツプを切断して調べたところ母材の硬度はＨ
Ｃ＝６５．５であり、炭化チタン膜の厚みは５μであつ
た。また皮膜の（２００）面からのＣｕ−Ｋａ線による
回折曲線は半価幅２θで０．２゜であつた。本発明のチ
ツプと前記した通常の被覆高速度鋼のチツプの両者を用
い、外径２００１１の被削材（ＳＣＭ３）を切削速度４
０ｍ／Ｍｉｎｌ切込２１も送り０．３６１１／Ｒｅｖで
４０分間切削したところ、本発明のチツプの逃げ面摩耗
は０．２２１１１クレータ摩耗は０．０５１！であつた
。
Ｃ＝６５．５であり、炭化チタン膜の厚みは５μであつ
た。また皮膜の（２００）面からのＣｕ−Ｋａ線による
回折曲線は半価幅２θで０．２゜であつた。本発明のチ
ツプと前記した通常の被覆高速度鋼のチツプの両者を用
い、外径２００１１の被削材（ＳＣＭ３）を切削速度４
０ｍ／Ｍｉｎｌ切込２１も送り０．３６１１／Ｒｅｖで
４０分間切削したところ、本発明のチツプの逃げ面摩耗
は０．２２１１１クレータ摩耗は０．０５１！であつた
。
一方通常の被覆高速度鋼チツプは逃げ面摩耗０．４０１
！１１クレータ摩耗は０．１５龍であり、本発明のチツ
プが一段と優れた耐摩耗性を示した。実施例 ２ 高速度鋼（材質ＳＫＨ９）を型番ＳＮｕ４３２に加工し
、第１図に示すイオンプレーテイング装置により、電子
ビームにて加熱蒸発せしめたチタンをイオン化電圧＋５
０Ｖでイオン化し、−０．９ＫＶの基板電圧を印加し、
窒素ガス雰囲気中６×１０−４Ｔ０ｒｒにて３時間保持
した。
！１１クレータ摩耗は０．１５龍であり、本発明のチツ
プが一段と優れた耐摩耗性を示した。実施例 ２ 高速度鋼（材質ＳＫＨ９）を型番ＳＮｕ４３２に加工し
、第１図に示すイオンプレーテイング装置により、電子
ビームにて加熱蒸発せしめたチタンをイオン化電圧＋５
０Ｖでイオン化し、−０．９ＫＶの基板電圧を印加し、
窒素ガス雰囲気中６×１０−４Ｔ０ｒｒにて３時間保持
した。
得られたチツプを切断して調べたところ８μの窒化チタ
ンが被覆されており、母材の硬度はＨＢＣ−６４．２と
殆んどなまつていなかつた。このチツプの被覆膜（（２
００）面からのＣｕ−Ｋα線による回折曲線は半価幅２
θで０．６゜であつた。比較例として同じく高速度鋼（
材質ＳＫＨ４）のなま材を型番ＳＮｕ４３２に加工し、
通常の化学蒸着法により窒化チタンを被覆し、熱処理し
た。
ンが被覆されており、母材の硬度はＨＢＣ−６４．２と
殆んどなまつていなかつた。このチツプの被覆膜（（２
００）面からのＣｕ−Ｋα線による回折曲線は半価幅２
θで０．６゜であつた。比較例として同じく高速度鋼（
材質ＳＫＨ４）のなま材を型番ＳＮｕ４３２に加工し、
通常の化学蒸着法により窒化チタンを被覆し、熱処理し
た。
得られたチツプを切断して調べたところ母材の硬度はＨ
Ｂ，Ｃ＝６４．６であり、窒化チタン膜の厚みは８μで
あつた。また皮膜の（２００）面からのＣｕ−Ｋａ線に
よる回折曲線は半価幅２θで０．２みであつた。本発明
のチツプと前記の通常の被覆高速度鋼のチツプの両者を
用い、被削材ＳＣＭ３に対するフライス耐摩耗性を調べ
た。切削条件は切削速度３０ｍ／Ｍｉｎ，切込２１』送
り０．１６９ｎ／Ｒｅｖｌ切削時間３０とした。その結
果本発明のチツプのブランク摩耗は０．１０詣であつた
のに対し、通常の被覆高速度鋼のチツプのブランク摩耗
は０．２０ｊＥ１であり、本発明のチツプが一段と優れ
た耐摩耗性を示した。実施例 ３ 高速度鋼ＳＫＨ４（硬度ＨＲＣ６５．ｌ）を型番ＳＮＵ
４３２に加工し第１図に示すイオンプレーテイング装置
に更に基板加熱ヒーターを追加したものを用いて第１表
に示す条件で被覆し、実施例１と同じ切削試験を行つた
結果を第１表に示す。
Ｂ，Ｃ＝６４．６であり、窒化チタン膜の厚みは８μで
あつた。また皮膜の（２００）面からのＣｕ−Ｋａ線に
よる回折曲線は半価幅２θで０．２みであつた。本発明
のチツプと前記の通常の被覆高速度鋼のチツプの両者を
用い、被削材ＳＣＭ３に対するフライス耐摩耗性を調べ
た。切削条件は切削速度３０ｍ／Ｍｉｎ，切込２１』送
り０．１６９ｎ／Ｒｅｖｌ切削時間３０とした。その結
果本発明のチツプのブランク摩耗は０．１０詣であつた
のに対し、通常の被覆高速度鋼のチツプのブランク摩耗
は０．２０ｊＥ１であり、本発明のチツプが一段と優れ
た耐摩耗性を示した。実施例 ３ 高速度鋼ＳＫＨ４（硬度ＨＲＣ６５．ｌ）を型番ＳＮＵ
４３２に加工し第１図に示すイオンプレーテイング装置
に更に基板加熱ヒーターを追加したものを用いて第１表
に示す条件で被覆し、実施例１と同じ切削試験を行つた
結果を第１表に示す。
尚、基板に加速電圧を印加した場合の測温は測定装置の
機構上不可能であつた。本発明である試料腐１，５，６
，７，８，１０は本発明に属さない試料腐２，３，４，
９，１１に比較してすぐれた切削性能を示すことがわか
る。以上の各実施例における様に本発明の被覆高速度鋼
は優れた耐摩耗性を示すことが分つたが、このことは高
速度鋼に限られるものではなく、炭素鋼、合金鋼等の各
種鋼種においても同様である。
機構上不可能であつた。本発明である試料腐１，５，６
，７，８，１０は本発明に属さない試料腐２，３，４，
９，１１に比較してすぐれた切削性能を示すことがわか
る。以上の各実施例における様に本発明の被覆高速度鋼
は優れた耐摩耗性を示すことが分つたが、このことは高
速度鋼に限られるものではなく、炭素鋼、合金鋼等の各
種鋼種においても同様である。
従つて本発明の説明は一般の鋼種を対象とするものであ
る。尚、何れの材料に被覆した場合においても被覆膜（
２００）面からのＣｕ−Ｋａ線による回折曲線の半価幅
が、２θで０．４゜以下になれば従来品との比較におけ
る靭性と耐摩耗性の向上は見られなかつた。上記実施例
においては何れもイオンプレーテイング法による場合を
示したが、この方法によらなくても低い温度で高いエネ
ルギーの粒子で蒸着出来ればよいので、物理蒸着法であ
れば他の方法によつても実施出来る。
る。尚、何れの材料に被覆した場合においても被覆膜（
２００）面からのＣｕ−Ｋａ線による回折曲線の半価幅
が、２θで０．４゜以下になれば従来品との比較におけ
る靭性と耐摩耗性の向上は見られなかつた。上記実施例
においては何れもイオンプレーテイング法による場合を
示したが、この方法によらなくても低い温度で高いエネ
ルギーの粒子で蒸着出来ればよいので、物理蒸着法であ
れば他の方法によつても実施出来る。
なお本発明は、実施例と異なる組成の被覆膜を有するも
の、或は被覆膜が多重層の場合にも適用できることはい
うまでもない。
の、或は被覆膜が多重層の場合にも適用できることはい
うまでもない。
本発明によれば、以上の様に、被覆高速度鋼における被
覆膜（２００）面からのＣｕ−Ｋα線による回折曲線の
半価幅が２θで０．４゜以上のものを形成することによ
り、従来のものよりも優れた靭性を示す被覆高速度鋼を
得ることができたのである。
覆膜（２００）面からのＣｕ−Ｋα線による回折曲線の
半価幅が２θで０．４゜以上のものを形成することによ
り、従来のものよりも優れた靭性を示す被覆高速度鋼を
得ることができたのである。
第１図はイオンブレーテイング装置を示す線図第２図及
び第３図はＣｕ−Ｋａ線図による回折曲線を示すグラフ
。 １・・・・・・真空槽、３・・・・・・基板電源、４・
・・・・・基板、５・・・・・・イオン化電源、６・・
・・・・イオン化電極、７・・・・・・反応ガス導入パ
イプ、８・・・・・・蒸発源。
び第３図はＣｕ−Ｋａ線図による回折曲線を示すグラフ
。 １・・・・・・真空槽、３・・・・・・基板電源、４・
・・・・・基板、５・・・・・・イオン化電源、６・・
・・・・イオン化電極、７・・・・・・反応ガス導入パ
イプ、８・・・・・・蒸発源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高速度鋼の表面をイオンプレーティング法によつて
被覆した高速度鋼において、イオンプレーティング法が
反応性イオンプレーティング法であつて、蒸着物質中の
金属元素成分のイオン化が主として金属元素蒸着自身の
放電によつてなされ、反応ガスの分圧が１×１０＾−＾
４〜９×１０＾−＾４Ｔｏｒｒの範囲内で生成されたも
のであり、被覆膜の組成が主としてＭ（Ｃｕ，Ｎｖ，Ｏ
Ｗ）ｚ（但し、ＭはIV−ａ族金属（チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム）、Ｃ、Ｎ、Ｏは夫々炭素、窒素、酸素
を示し、ｕ、ｖ、ｗは夫々Ｃ、Ｎ、Ｏの原子比を示し、
かつｕ＋ｖ＋ｗ＝１、ｕ、ｖ、ｗ≧０であり、ｚは金属
成分に対する非金属成分の化学量論比を示しｚ≦１であ
る。 ）なるＢ I 型固溶体の被覆膜の（２００）面からのＣ
ｕ−Ｋα線による回折曲線の半価幅が２θで０．４゜以
上である事を特徴とする被覆鋼。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51110535A JPS5918475B2 (ja) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | 被覆高速度鋼 |
| KR7801099A KR820000249B1 (ko) | 1976-09-13 | 1978-04-15 | 경질물질로 피복된 공구 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP51110535A JPS5918475B2 (ja) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | 被覆高速度鋼 |
| KR7801099A KR820000249B1 (ko) | 1976-09-13 | 1978-04-15 | 경질물질로 피복된 공구 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5334813A JPS5334813A (en) | 1978-03-31 |
| JPS5918475B2 true JPS5918475B2 (ja) | 1984-04-27 |
Family
ID=26450144
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP51110535A Expired JPS5918475B2 (ja) | 1976-09-13 | 1976-09-13 | 被覆高速度鋼 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918475B2 (ja) |
| KR (1) | KR820000249B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170165A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-14 | Nippon Plast Co Ltd | ステアリングコラムカバ− |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS546876A (en) * | 1977-06-17 | 1979-01-19 | Shinko Seiki | Method of forming colored coat over metal surface |
| JPH0780083B2 (ja) * | 1986-09-30 | 1995-08-30 | 三菱マテリアル株式会社 | 安定した使用寿命を示す表面被覆硬質合金製切削工具 |
| JPH01255657A (ja) * | 1988-04-02 | 1989-10-12 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 被覆硬質合金およびその製造方法 |
| JP6026157B2 (ja) * | 2012-07-06 | 2016-11-16 | トーヨーエイテック株式会社 | 硬質皮膜の成膜方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107287A (ja) * | 1975-03-18 | 1976-09-22 | Fujikoshi Kk | Koshitsuhimakukeiseisochi |
| JPS52130488A (en) * | 1976-04-27 | 1977-11-01 | Ulvac Corp | Evaporation of titanium carbide on tip |
| JPS5333984A (en) * | 1976-09-10 | 1978-03-30 | Hitachi Metals Ltd | Process for coating cemented carbide alloy with film |
-
1976
- 1976-09-13 JP JP51110535A patent/JPS5918475B2/ja not_active Expired
-
1978
- 1978-04-15 KR KR7801099A patent/KR820000249B1/ko not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63170165A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-14 | Nippon Plast Co Ltd | ステアリングコラムカバ− |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5334813A (en) | 1978-03-31 |
| KR820000249B1 (ko) | 1982-03-10 |
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