JPS59219463A - Ａｌ２Ｏ３コーティング膜を有する切削工具の製造法 - Google Patents
Ａｌ２Ｏ３コーティング膜を有する切削工具の製造法Info
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- JPS59219463A JPS59219463A JP9474483A JP9474483A JPS59219463A JP S59219463 A JPS59219463 A JP S59219463A JP 9474483 A JP9474483 A JP 9474483A JP 9474483 A JP9474483 A JP 9474483A JP S59219463 A JPS59219463 A JP S59219463A
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- coating film
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-
- 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
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）技術分野
本発明は、耐熱性に優れた被覆硬質部材の製造法に関す
るものである。
るものである。
０）技術の背景
超硬合金の表面に耐摩耗性の優れたＴｉＣ，ＴｉＮ。
ＡＴ０５などの硬質物質の一種又は二種以上を、一層又
は二層以上被覆した被覆超硬合金部材は、従来の超硬合
金に比べて、より優れた切削工具材料として広く実用に
供している。そのなかでもＡｌ２Ｏ３をもちいた二重被
覆超硬合金部材は、ＡｈＯｓのもつ優れた耐熱性、耐酸
化性等のため、特に優れた切削工具材料として知られて
いる。近年切削工具材料に要求される切削条件は、年々
苛酷になってきており切削速度も３００ｍ／ｒｎｔｎ
ヲ越エル場合も多くなってきており、より耐摩耗性に富
む切削工具材料が要求されてきている。これ等の要求＋
ｒ対し、Ａｌ２Ｏ５被覆層の膜厚を厚くする方向が知ら
れている。しかしながらＡ、ｈＯ３の被覆法として知ら
れているＣＶＤ法（化学蒸着法。以下ＣＶＤ法と称す。
は二層以上被覆した被覆超硬合金部材は、従来の超硬合
金に比べて、より優れた切削工具材料として広く実用に
供している。そのなかでもＡｌ２Ｏ３をもちいた二重被
覆超硬合金部材は、ＡｈＯｓのもつ優れた耐熱性、耐酸
化性等のため、特に優れた切削工具材料として知られて
いる。近年切削工具材料に要求される切削条件は、年々
苛酷になってきており切削速度も３００ｍ／ｒｎｔｎ
ヲ越エル場合も多くなってきており、より耐摩耗性に富
む切削工具材料が要求されてきている。これ等の要求＋
ｒ対し、Ａｌ２Ｏ５被覆層の膜厚を厚くする方向が知ら
れている。しかしながらＡ、ｈＯ３の被覆法として知ら
れているＣＶＤ法（化学蒸着法。以下ＣＶＤ法と称す。
）においては、Ａｂ ０３の成長速度がＴｉＣ。
ＴｉＮと比べ１／１ｏ〜ｉ、１５と極めて遅く、厚膜化
を図ることが工業生産ト、著しく困難であること。ヌＡ
ｔ２０５の成長速度が極めて遅いため、その反応雰囲気
は通常１ＱＴｎ ｒ ｒ以に、好ましくは２０Ｔｏｒｒ
〜６０Ｔ。
を図ることが工業生産ト、著しく困難であること。ヌＡ
ｔ２０５の成長速度が極めて遅いため、その反応雰囲気
は通常１ＱＴｎ ｒ ｒ以に、好ましくは２０Ｔｏｒｒ
〜６０Ｔ。
ｒｒで行なわれ、それ以−ドにすると、工業−１−１・
分な成長速度がｔ！）らオ］ない。ＣＶＤ法において、
膜厚のバラツキは、反応雰囲気が高真空である程均−に
なることが知られているがＡｌ２Ｏ３の場合、その成長
速度の関係から、十分な高真空で被覆が行なえないため
、膜厚のバラツキが大きく、工業生産」―歩留りの低下
が著しく好ましくなかった。
分な成長速度がｔ！）らオ］ない。ＣＶＤ法において、
膜厚のバラツキは、反応雰囲気が高真空である程均−に
なることが知られているがＡｌ２Ｏ３の場合、その成長
速度の関係から、十分な高真空で被覆が行なえないため
、膜厚のバラツキが大きく、工業生産」―歩留りの低下
が著しく好ましくなかった。
ぐタ 発明の開示
本発明は厚膜Ａｌ２Ｏ３被覆膜を、−Ｌ業生産」二好ま
しい、改善された成長速度でかつ、歩留りの著しく改善
された製造法を提供するものである。従来のＣＶＤ法で
、改善された成長速度をもつＡｈ、Ｏｓ又ハＣｏ 、
Ｈ２）に１″ｃｃ、Ｚｒおよび７・／又はＨｆイオンを
０．０８〜Ｏ４５容量％添加する方法が開示されでいる
。しかしながらこの方法は、ｊコしかにＡｌ２Ｏ５被覆
膜の成長速度に関しては、改善されるものの、膜厚のバ
ラツギには何の改善ももたらすものではたかった。
しい、改善された成長速度でかつ、歩留りの著しく改善
された製造法を提供するものである。従来のＣＶＤ法で
、改善された成長速度をもつＡｈ、Ｏｓ又ハＣｏ 、
Ｈ２）に１″ｃｃ、Ｚｒおよび７・／又はＨｆイオンを
０．０８〜Ｏ４５容量％添加する方法が開示されでいる
。しかしながらこの方法は、ｊコしかにＡｌ２Ｏ５被覆
膜の成長速度に関しては、改善されるものの、膜厚のバ
ラツギには何の改善ももたらすものではたかった。
未発明の特徴を要約すると下記の通りである。
（１） プラズマによって活性化された、いわゆるプ
ラズマＣＶＤ法でＡｌ２Ｏ５膜を生成する。
ラズマＣＶＤ法でＡｌ２Ｏ５膜を生成する。
ｃ？） Ａ？Ｃ１３ト”ＴｉＣｌ４を・容量テ０．２
” ３０の比率で反応ガスとして用いる。
” ３０の比率で反応ガスとして用いる。
プラズマによって活性化されたプラズマＣＶＤ法では、
その反応速度が母材の温度に依存するというよりは、プ
ラズマの電子温度（通常数千度といわれる。）に依存す
るといわれ、従来のＣＶＤ法に比べ、同一母材温度では
、著しくその成長速度が改善されることが知られでいる
。さらに加えてＴｉのイオンを反応ガスに添加すると、
生成したＡ１２ＣＢ中にＴｉの酸化物が固溶し、Ａｔイ
オンの表面拡１１々速度を向上させるため、さらに成長
速度が改善される。又本発明では、Ａｌ２Ｏ３の成長速
度が十分に改善されているため、反応雰囲気を高真空に
しても、工業生ｕＭＬ、適した成長速度が得られるため
、膜厚のバラツキについても著シック改善（）塩化アル
ミニウムの比率は０２〜ろ０であるが、好まし２くは０
２〜２０である。０．２以下では成長速度の向−にに余
り効果なく５０を越えるとＴｉの酸化物の析出物を牛じ
１゛ｉの酸化物はＡｆｚｏｓに比し耐摩耗性で劣るため
好ましくない。（反応炉内の圧力は、０１〜１０ＴＯｒ
ｒ好ましくは、０．１〜２Ｔｏｒｒである。）Ｑ、 １
Ｔｏｒｒ未満ではプラズマ発生が不安定で、１０Ｔｏｒ
ｒを越えると膜厚均一性に効果がなくなる。ブラスマを
発生させるには、１５．５６ Ｍｌ（ｚの高周波電力の
ほかマイクロ波を用いたものでも当然のことながら効果
は同じである。１３．５６ ＭＩ−ＮＺの高周波電力を
用いる場合、５００〜８００’Ｃでは１００Ｗ〜３ＫＷ
、８００〜１１］ ００°Ｃ間では２００〜１旧］ＯＷ
。
その反応速度が母材の温度に依存するというよりは、プ
ラズマの電子温度（通常数千度といわれる。）に依存す
るといわれ、従来のＣＶＤ法に比べ、同一母材温度では
、著しくその成長速度が改善されることが知られでいる
。さらに加えてＴｉのイオンを反応ガスに添加すると、
生成したＡ１２ＣＢ中にＴｉの酸化物が固溶し、Ａｔイ
オンの表面拡１１々速度を向上させるため、さらに成長
速度が改善される。又本発明では、Ａｌ２Ｏ３の成長速
度が十分に改善されているため、反応雰囲気を高真空に
しても、工業生ｕＭＬ、適した成長速度が得られるため
、膜厚のバラツキについても著シック改善（）塩化アル
ミニウムの比率は０２〜ろ０であるが、好まし２くは０
２〜２０である。０．２以下では成長速度の向−にに余
り効果なく５０を越えるとＴｉの酸化物の析出物を牛じ
１゛ｉの酸化物はＡｆｚｏｓに比し耐摩耗性で劣るため
好ましくない。（反応炉内の圧力は、０１〜１０ＴＯｒ
ｒ好ましくは、０．１〜２Ｔｏｒｒである。）Ｑ、 １
Ｔｏｒｒ未満ではプラズマ発生が不安定で、１０Ｔｏｒ
ｒを越えると膜厚均一性に効果がなくなる。ブラスマを
発生させるには、１５．５６ Ｍｌ（ｚの高周波電力の
ほかマイクロ波を用いたものでも当然のことながら効果
は同じである。１３．５６ ＭＩ−ＮＺの高周波電力を
用いる場合、５００〜８００’Ｃでは１００Ｗ〜３ＫＷ
、８００〜１１］ ００°Ｃ間では２００〜１旧］ＯＷ
。
１０００°Ｃ〜１２００°Ｃでは５００Ｗ以下の電力が
好ましい。、析出するＡ／′２０５膜の特性は反応温度
が低く高周波電力が低いほど、アモルファスあるし）は
、結晶質との混合相のものが得られ、又高電力、高温度
になるにつれ、アモルファス’ｔ Ｋ Ｉα−（１）
Ａｄ２かあるいは混合相にするん〉によって任意の膜質
が得られる。本条件外では温度、高周波電力が高い値の
ところでは粗粒化（−５・、低い値のとこ、ろでは、充
分な成長速度が得ら第１ない。
好ましい。、析出するＡ／′２０５膜の特性は反応温度
が低く高周波電力が低いほど、アモルファスあるし）は
、結晶質との混合相のものが得られ、又高電力、高温度
になるにつれ、アモルファス’ｔ Ｋ Ｉα−（１）
Ａｄ２かあるいは混合相にするん〉によって任意の膜質
が得られる。本条件外では温度、高周波電力が高い値の
ところでは粗粒化（−５・、低い値のとこ、ろでは、充
分な成長速度が得ら第１ない。
上記したように、本発明では従来のＡｌ２Ｏ５Ｂｔ体よ
りも靭性の高い膜質が得られるため、基体としでは、超
硬合金のはか１Ｖａ−、”Ｖａ 、 ＶＩａ族元素の炭
化物。
りも靭性の高い膜質が得られるため、基体としでは、超
硬合金のはか１Ｖａ−、”Ｖａ 、 ＶＩａ族元素の炭
化物。
窒化物、炭窒化物等の硬質相からなるサーメット及びＡ
ｌ２Ｏ５を主成分とするセラミックあるいはＳｉＣ。
ｌ２Ｏ５を主成分とするセラミックあるいはＳｉＣ。
５１３Ｎ４のセラミック等の靭性の低い基体にも応用で
きる。又当然のことながら高速度鋼のような靭性の高い
母材にも応用できる。以下実施例にて説明する。
きる。又当然のことながら高速度鋼のような靭性の高い
母材にも応用できる。以下実施例にて説明する。
実施例１
市販のＴｉＣコーティングチップ（商品名ＡＣ７２０）
型番ＳＮＭＮ４３２に酸化アルミニウムを被覆した。な
お酸化アルミニウムの被覆条件は以下の通りであった。
型番ＳＮＭＮ４３２に酸化アルミニウムを被覆した。な
お酸化アルミニウムの被覆条件は以下の通りであった。
反応気体組成 Ｈ２９Ｑ容量％
Ａｌ２Ｏ３，３／／
ＣＯ２ｔ５ ／／
ＴｉＣ？４０．５ ７／
■ ０．５〃
反応気体流速 ２ｍ／秒
反応気体圧力 ２Ｔｏｒｒ
温 度 ９００．１０００°Ｃ反応時間
５〜１０時間 又、この条件にて１６．５６ ＭＩ（ｚの高周波電力５
００ＷでＡ７ｚ０３をコーチイブした。これらの結果か
ら単位時間当りの成長速度を第１図に示した。従来の方
法での活性化エネルギーは、５ ’ｌ ｋｃａ？／ｍｏ
ｆｆ。
５〜１０時間 又、この条件にて１６．５６ ＭＩ（ｚの高周波電力５
００ＷでＡ７ｚ０３をコーチイブした。これらの結果か
ら単位時間当りの成長速度を第１図に示した。従来の方
法での活性化エネルギーは、５ ’ｌ ｋｃａ？／ｍｏ
ｆｆ。
本発明では７ ｋｃａ？／ ｍｏｌであり、温度変化に
よる膜厚分布のバラツキが少なくなっている。本条件に
おいての０．１Ｔｏｒｒではプラズマが不安定で１０Ｔ
ｏｒｒをこえると膜厚分布が大きくなった。
よる膜厚分布のバラツキが少なくなっている。本条件に
おいての０．１Ｔｏｒｒではプラズマが不安定で１０Ｔ
ｏｒｒをこえると膜厚分布が大きくなった。
実施例２
市販のＴｉＣコーティングチップ、型番Ｓ ＮＭＮ ４
６２にて以下の条件にてＡｌ２Ｏ５の被覆を行った。な
なお反応ガスの組成以外は実施例１の条件（高周波電力
５００Ｗ）と同じである。（反応時間５Ｈｒ）上記の切
削チップと比較のために、市販の６μＴｉＣに５μＡ１
２ｏｓをコーティングしたもので（歯５）下記の条件で
切削テストを行った。
６２にて以下の条件にてＡｌ２Ｏ５の被覆を行った。な
なお反応ガスの組成以外は実施例１の条件（高周波電力
５００Ｗ）と同じである。（反応時間５Ｈｒ）上記の切
削チップと比較のために、市販の６μＴｉＣに５μＡ１
２ｏｓをコーティングしたもので（歯５）下記の条件で
切削テストを行った。
被削材 ＳＣＭ４３５
切削条件 Ｖ ＝ ４００ ｍ／ｍ１ｎｒ ＝ ０．
３″’％’ｒｅｖ ｄ−１５朋 ６分間切削したところ、Ｎｏ、 ’Ｉ〜Ｎα６はフラン
ク摩耗が、０．２５〜０．２８ ｙｎｒｎで切削可能で
あった。隅４゜歯５嘴、Ｑ、３９ｗｎ、 ０．３１ ｔ
ｌノｎであった。
３″’％’ｒｅｖ ｄ−１５朋 ６分間切削したところ、Ｎｏ、 ’Ｉ〜Ｎα６はフラン
ク摩耗が、０．２５〜０．２８ ｙｎｒｎで切削可能で
あった。隅４゜歯５嘴、Ｑ、３９ｗｎ、 ０．３１ ｔ
ｌノｎであった。
実施例６
１０容量％の結合相（Ｃｏ、Ｎｉ）で、硬質相が６０％
ＴｉＣ，８％ＴｉＮ、 ２％Ｍｏ２Ｃ，残ＷＣの組成
からなるサーメット及び９５％Ａ６０５−５％ＴｉＣセ
ララミックを基体として、実施例１と同様の反応ガス組
成で表２の条件でＡＪ２０３を５μコーテイングしｔこ
。
ＴｉＣ，８％ＴｉＮ、 ２％Ｍｏ２Ｃ，残ＷＣの組成
からなるサーメット及び９５％Ａ６０５−５％ＴｉＣセ
ララミックを基体として、実施例１と同様の反応ガス組
成で表２の条件でＡＪ２０３を５μコーテイングしｔこ
。
比較のために従来のＣＶＤ法で５μＡｔ２ｏｓコーテイ
ングしたサーメット（Ｎｏ１２）、セラミック （歯１
６）を実施例２の切削条件で切削テストを行った（切削
時間５分）フランク摩耗を測定したところ第６表の結果
が得られた。
ングしたサーメット（Ｎｏ１２）、セラミック （歯１
６）を実施例２の切削条件で切削テストを行った（切削
時間５分）フランク摩耗を測定したところ第６表の結果
が得られた。
を示しており、Ａは本発明、Ｂは従来のドーピングのみ
による効果を示す。
による効果を示す。
著１目
Ａｌ２０３Ａ長速じ焚と夾Ｉ（馨温度乙のＩｉ圭−Ｉ”
Ａゾじ？山＋ Ｅｉ”：？（／ｊｚＯ■、串１′１の
表示 昭和５１３年 １旨′１願第 ９４７７Ｉ４吋２、発明
の名相、 Ａｌ２ＵＪ コーー７２インク膜の製造ン去：３．ｌ
ｌＩｉｔ１ｇをＪる者 出汁との関係 特、８＋１出ＩＱｆｉ人住 所
大阪山中１メ北ン！（５Ｊ’ｌｌ ｔ ｓ番地
名 称（２Ｉ（） 住友市気土、Ｙ１株式会社社長
川−（（、＋ｉ部 ／１１代理人 １１− １９Ｅ 人１：Ｒ市此花区Ｊニー５１
−尼１１’ｌ１１番３号（ｌ、友屯気１業株式会社 ｃ＋、１ｌＩｉ正の対象 図面 ７、補正の内容 図面中説明文を削除した第１図を別紙の如く１に出しま
ず許１１￥］ Ｌ疵・温度（０Ｃ） べ 長 止 交
Ａゾじ？山＋ Ｅｉ”：？（／ｊｚＯ■、串１′１の
表示 昭和５１３年 １旨′１願第 ９４７７Ｉ４吋２、発明
の名相、 Ａｌ２ＵＪ コーー７２インク膜の製造ン去：３．ｌ
ｌＩｉｔ１ｇをＪる者 出汁との関係 特、８＋１出ＩＱｆｉ人住 所
大阪山中１メ北ン！（５Ｊ’ｌｌ ｔ ｓ番地
名 称（２Ｉ（） 住友市気土、Ｙ１株式会社社長
川−（（、＋ｉ部 ／１１代理人 １１− １９Ｅ 人１：Ｒ市此花区Ｊニー５１
−尼１１’ｌ１１番３号（ｌ、友屯気１業株式会社 ｃ＋、１ｌＩｉ正の対象 図面 ７、補正の内容 図面中説明文を削除した第１図を別紙の如く１に出しま
ず許１１￥］ Ｌ疵・温度（０Ｃ） べ 長 止 交
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）超硬合金、高速度鋼、セラミック、サーメットを
母材として該母材」―に水素９三塩化アルミニウム、−
酸化炭素と／又は二酸化炭素及び四塩化チタンの混合ガ
スを流し、該雰囲気中でプラズマＣＶＤ法でＡｈ０３膜
を被覆することを特徴とす、５ＡＤＯ３コーテイング膜
の製造法。 の 特許請求の範囲第（１）項において、四塩化チタン
と三塩化アルミニウムの比率（容積）が、０．２〜３０
であって、雰囲気中の圧力が、０．１〜１ＱｔＯＮであ
ることを特徴とするＡｌ２Ｏ３コーテイング膜の製造法
。 （３）特許請求の範囲第（１）及び第Ｃ）項において、
プラズマ化学蒸着法を、１３．５６ＭＨｚ、、の高周波
電力によって行い、かかる電力が反応温度５００〜８０
０°Ｃ未満においては、１００Ｗ〜３ＫＷ、８００〜１
０００°Ｃ未満では、ｚｏｏｗ〜１０００Ｗ、１０００
’Ｃ〜１２００°Ｃでは、高周波電力が、５００Ｗ以下
の条件下で、Ｍｏ２膜を被覆することを特徴とするＡｌ
２Ｏ５コーテイング膜の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9474483A JPS59219463A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | Ａｌ２Ｏ３コーティング膜を有する切削工具の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9474483A JPS59219463A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | Ａｌ２Ｏ３コーティング膜を有する切削工具の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59219463A true JPS59219463A (ja) | 1984-12-10 |
| JPH0468388B2 JPH0468388B2 (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=14118630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9474483A Granted JPS59219463A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | Ａｌ２Ｏ３コーティング膜を有する切削工具の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59219463A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5011360A (ja) * | 1973-05-30 | 1975-02-05 | ||
| JPS5128600A (ja) * | 1974-09-05 | 1976-03-10 | Kitasato Gakuen | Kayoseipurushianburuunoseizohoho |
| JPS5410314A (en) * | 1977-06-09 | 1979-01-25 | Sandvik Ab | Coated sintered carbide body and method of making same |
-
1983
- 1983-05-27 JP JP9474483A patent/JPS59219463A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5011360A (ja) * | 1973-05-30 | 1975-02-05 | ||
| JPS5128600A (ja) * | 1974-09-05 | 1976-03-10 | Kitasato Gakuen | Kayoseipurushianburuunoseizohoho |
| JPS5410314A (en) * | 1977-06-09 | 1979-01-25 | Sandvik Ab | Coated sintered carbide body and method of making same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0468388B2 (ja) | 1992-11-02 |
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