JPS5928565A - 被覆超硬合金工具 - Google Patents
被覆超硬合金工具Info
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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
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- C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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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】
０）技術分野
本発明はアルミナ被覆超硬合金工具の改良に関する。
（ロ）背景技術
超硬合金にアルミナを被覆して切削性能を高めたいわゆ
るアルミナコーティング工具は、市場の切削速度の高速
化に伴い主カニ具として広く使用される。しかしながら
直接、超硬合金にアルミナを被覆した場合、その接着性
等、種々問題があυ、これらを解決するために、超硬合
金を周期律表ＩＶａ、Ｖａ、Ｍａ族の炭化物、窒化物等
で被覆しだ後、外層にアルミナを被覆するという方法が
採用されている。
るアルミナコーティング工具は、市場の切削速度の高速
化に伴い主カニ具として広く使用される。しかしながら
直接、超硬合金にアルミナを被覆した場合、その接着性
等、種々問題があυ、これらを解決するために、超硬合
金を周期律表ＩＶａ、Ｖａ、Ｍａ族の炭化物、窒化物等
で被覆しだ後、外層にアルミナを被覆するという方法が
採用されている。
このアルミナは結晶粒度で特性が変化することが知られ
ておシ、切削工具としての性能は微粒の方が良好である
。このアルミナ層の粒度を細かくする方法としては、低
温で反応速度を落とし、粒成長を抑制することが一般的
な方法ではあるが、アルミナは元素、Ｔｉｅ、Ｔｉ／Ｎ
等に比較して成長速度が遅いため、微粒なアルミナ層を
もつコーティング工具は性能は優れるが生産性が劣るの
で、性能を犠牲にして生産性をあげているのが現状であ
る。
ておシ、切削工具としての性能は微粒の方が良好である
。このアルミナ層の粒度を細かくする方法としては、低
温で反応速度を落とし、粒成長を抑制することが一般的
な方法ではあるが、アルミナは元素、Ｔｉｅ、Ｔｉ／Ｎ
等に比較して成長速度が遅いため、微粒なアルミナ層を
もつコーティング工具は性能は優れるが生産性が劣るの
で、性能を犠牲にして生産性をあげているのが現状であ
る。
（う発明の開示
本発明者等は、このアルミナの特性を充分に発揮し、し
かも簡便に製造しうるアルミナ破覆工具を提供すべく研
究を重ねた結果、アルミナとしてアモルファスアルミナ
と結晶化アルミナとが同時に生成されるような栄件下で
得られる、アモルファスアルミナと結晶化アルミナとか
ら構成されるアルミナ膜が、微粒で緻密であり、しかも
生産性が大であることを見出し、本発明に到達したもの
である。
かも簡便に製造しうるアルミナ破覆工具を提供すべく研
究を重ねた結果、アルミナとしてアモルファスアルミナ
と結晶化アルミナとが同時に生成されるような栄件下で
得られる、アモルファスアルミナと結晶化アルミナとか
ら構成されるアルミナ膜が、微粒で緻密であり、しかも
生産性が大であることを見出し、本発明に到達したもの
である。
すなわち、Ａ ｔ Ｏｔ３、Ｈ２、ｃｏ２ もしくはＨ
２０の雰囲気中、ＳＯＵ〜９０ｍＣの低温下でのプラズ
マ化学蒸着法またはＴｉ、Ｚｒの有機化合物、もしくは
ＢＣＬｚ 等の微Ｈのドーピング物質の存在下ての化
学蒸着法によシ、アモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナとが同時に生成され、しかもこのとき０．５ ｐｍ
以下の微粒のアルミナ膜が成長することを見出したもの
である。またアルミナのプラズマ化学蒸着においてドー
ピング剤としてジメチルアミドチタニウム〔Ｔ１（ＮＭ
θ２）４〕、ジメチルアミドジルコニウム（Ｚｒ（ＮＭ
θ２）４〕 等の有機化合物、もしくはＢＣＬｚ 等
を対ｈｔａｔ３流量に対して［１２以下の比率において
存在させれば、アルミナの成長速度が著しく速くなシ生
産性が高くなって有利である。このアルミナ層の粒度お
よびアモルファスアルミナ、ｈｌは、反応温度、反応ノ
ノス租成、プラズマ密度、ドーピング１１１に変化する
が、工Ｊｌ−４料としてはＯ，ａ１〜α５μｍの粒度範
囲で充分な性能を発揮し、またアモルファスアルミナは
結晶化アルミナに比べ硬度が低いため、その量は全アル
ミナ中に６０容量チ以上では耐摩耗性が劣るため好まし
くなく、１０％以下ではアルミナ粒度が微粒になシにく
いので、１０〜６０容Ａ％の範囲が適当である。
２０の雰囲気中、ＳＯＵ〜９０ｍＣの低温下でのプラズ
マ化学蒸着法またはＴｉ、Ｚｒの有機化合物、もしくは
ＢＣＬｚ 等の微Ｈのドーピング物質の存在下ての化
学蒸着法によシ、アモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナとが同時に生成され、しかもこのとき０．５ ｐｍ
以下の微粒のアルミナ膜が成長することを見出したもの
である。またアルミナのプラズマ化学蒸着においてドー
ピング剤としてジメチルアミドチタニウム〔Ｔ１（ＮＭ
θ２）４〕、ジメチルアミドジルコニウム（Ｚｒ（ＮＭ
θ２）４〕 等の有機化合物、もしくはＢＣＬｚ 等
を対ｈｔａｔ３流量に対して［１２以下の比率において
存在させれば、アルミナの成長速度が著しく速くなシ生
産性が高くなって有利である。このアルミナ層の粒度お
よびアモルファスアルミナ、ｈｌは、反応温度、反応ノ
ノス租成、プラズマ密度、ドーピング１１１に変化する
が、工Ｊｌ−４料としてはＯ，ａ１〜α５μｍの粒度範
囲で充分な性能を発揮し、またアモルファスアルミナは
結晶化アルミナに比べ硬度が低いため、その量は全アル
ミナ中に６０容量チ以上では耐摩耗性が劣るため好まし
くなく、１０％以下ではアルミナ粒度が微粒になシにく
いので、１０〜６０容Ａ％の範囲が適当である。
り［層のアモルファスアルミナと結晶化アルミナについ
ては、イオンブレーティング、スパッタリングなどの成
長速度の速い物理蒸着法でも生成されるが、該物理蒸着
法では微粒で緻密な膜質をイ（Ｉることか困秤であるた
め、上記の化学蒸着法によるものが好ましい。
ては、イオンブレーティング、スパッタリングなどの成
長速度の速い物理蒸着法でも生成されるが、該物理蒸着
法では微粒で緻密な膜質をイ（Ｉることか困秤であるた
め、上記の化学蒸着法によるものが好ましい。
アルミナ層の厚みは０．５〜１０μｍが好ましく、０．
５μｍ 以下では耐摩耗性の向上が見られず、Ｉ Ｑ
ｐｍ を越えると靭性が和なわれる。
５μｍ 以下では耐摩耗性の向上が見られず、Ｉ Ｑ
ｐｍ を越えると靭性が和なわれる。
またり１層の密着性については、ｉ層にアモルファスア
ルミナが含有されているため、下地との接着性が結晶化
アルミナ単一層に比較して若干劣る。このため内層とし
ては、Ｔ１、■、Ｏｒ、１咥０、Ｗ、Ｓｉの１鍾以上か
らなる炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物等
を組合せたものが、工具材料として要求される密着性分
満足する。この具体例としては、ＴｉＯ，ＶＣ！。
ルミナが含有されているため、下地との接着性が結晶化
アルミナ単一層に比較して若干劣る。このため内層とし
ては、Ｔ１、■、Ｏｒ、１咥０、Ｗ、Ｓｉの１鍾以上か
らなる炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物等
を組合せたものが、工具材料として要求される密着性分
満足する。この具体例としては、ＴｉＯ，ＶＣ！。
０ｒ７Ｃ３，ＷＣ，Ｍｏ２Ｃ，Ｂｉｂ、 Ｔｉｅ、
Ｓｉ３Ｎ４． Ｔｉ０ＩＪ。
Ｓｉ３Ｎ４． Ｔｉ０ＩＪ。
Ｔ１１３２． Ｔｔ（ｎＮ）等が挙げられるが、例え
ば、ＴｌＣやＴｉＮは１０００℃、５０）−ルでＴｉ０
ｔ４ト（Ｈ４もしくはＮ２ およびＨ２雰囲伝を用い
て通常の化学蒸着法によシ生成させることができる。
ば、ＴｌＣやＴｉＮは１０００℃、５０）−ルでＴｉ０
ｔ４ト（Ｈ４もしくはＮ２ およびＨ２雰囲伝を用い
て通常の化学蒸着法によシ生成させることができる。
膜厚は［１５〜５ｐｍ が最適で、５μｍ以上ではコー
ティングチップとしての靭性が下Ｊ、０．５μｍ以下で
は工具の塑性変形が起こシ易い。
ティングチップとしての靭性が下Ｊ、０．５μｍ以下で
は工具の塑性変形が起こシ易い。
したがって本発明はＴ１、Ｖ、Ｏｒ％ＭＯ１Ｗ１Ｓ１
の１種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼
窒化物の１種以上からなる内層、および［１０１〜［１
，５μｍの粒度のアモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナで構成ネれるアルミナからなるクト層からなる破橢層
を有することをｌ待機とする、被覆超硬合金工具に関す
る。
の１種以上の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼
窒化物の１種以上からなる内層、および［１０１〜［１
，５μｍの粒度のアモルファスアルミナと結晶化アルミ
ナで構成ネれるアルミナからなるクト層からなる破橢層
を有することをｌ待機とする、被覆超硬合金工具に関す
る。
ま−た本発明は、超硬合金を低利とし、該母料表面にＴ
１、■、Ｏｒ、 Ｍｏ、 Ｗ％１３１０１種以上の炭化
物、窒化物、炭窒化物、ｍ１化物、硼窒化物の１種以上
からなる層を被覆し、次いでＡ ＬＯｔ３、Ｈ２、ａｏ
２もしくはａ２Ｏの雰囲気中、５００〜９００℃でプラ
ズマ化学蒸着２行って１１．０１〜０．５μｍ の粒度
のアモルファスアルミナと結晶化アルミナで構成される
層を更に破りすることからなる、被覆超硬合金工具の製
造方法に関する。
１、■、Ｏｒ、 Ｍｏ、 Ｗ％１３１０１種以上の炭化
物、窒化物、炭窒化物、ｍ１化物、硼窒化物の１種以上
からなる層を被覆し、次いでＡ ＬＯｔ３、Ｈ２、ａｏ
２もしくはａ２Ｏの雰囲気中、５００〜９００℃でプラ
ズマ化学蒸着２行って１１．０１〜０．５μｍ の粒度
のアモルファスアルミナと結晶化アルミナで構成される
層を更に破りすることからなる、被覆超硬合金工具の製
造方法に関する。
に）発明を実施するための最良の形態
実施例１
Ｐ−３０超硬合金に内層としてのＴｉｅを化学蒸着法で
５ ｐｍ の厚さで抜僚し、しかる後、７００℃、Ｉ
ｔｏｒｒ 下にて１容ｔ ％ ｈｔａｔ３．１０容量チ
ＣＯ２，８９容量％ Ｈｚ ガス中に１五５６ＭＨｚ
の高周波電力５００Ｗをかけてプラズマを発生させて、
Ａｔ２０３をＣＬｌｌｔｍ、５ｐｍ、 １０μｍ の
厚さに被覆した。とのＡｔ２０３膜の表面を走査型電子
顕微鏡で調べたところ、α１μｍの粒度の緻密な膜であ
り、Ｘ線回折では弱いα−Ａｔ２０３のピークが認めら
れた。
５ ｐｍ の厚さで抜僚し、しかる後、７００℃、Ｉ
ｔｏｒｒ 下にて１容ｔ ％ ｈｔａｔ３．１０容量チ
ＣＯ２，８９容量％ Ｈｚ ガス中に１五５６ＭＨｚ
の高周波電力５００Ｗをかけてプラズマを発生させて、
Ａｔ２０３をＣＬｌｌｔｍ、５ｐｍ、 １０μｍ の
厚さに被覆した。とのＡｔ２０３膜の表面を走査型電子
顕微鏡で調べたところ、α１μｍの粒度の緻密な膜であ
り、Ｘ線回折では弱いα−Ａｔ２０３のピークが認めら
れた。
比較のため、Ｐ−３０超硬合金を化学蒸着により５μＴ
ｉｅで被覆したものの上に、粒度２１１ｍのＡｔ２０３
ｆ ０．１ ｐｍ、 ５ ｐｍ、 １０ ｐｍ
の厚さで被覆したコーティングチップをつくった。
ｉｅで被覆したものの上に、粒度２１１ｍのＡｔ２０３
ｆ ０．１ ｐｍ、 ５ ｐｍ、 １０ ｐｍ
の厚さで被覆したコーティングチップをつくった。
本発明および比較例のチップについて、１’記の条件下
で切削性能テストを行った結果を第１表に示す。
で切削性能テストを行った結果を第１表に示す。
第１表
〔注〕ＫＴ寿命：すくい面摩耗による寿命；ＶＢ摩耗：
逃は面摩耗Ａ、Ｂ、Ｏのチップを１３００℃で熱処理し
たところ、熱処理前に比較して強いα−Ａｔ２０３の回
折ピークが認められ、予め作成していたα−ｈｔ２ｏ３
膜厚とピーク強度との関係からアモルファスＡｔ２０３
の容二ｌＮ ％ ’ｋ ＮｌηするとＡは２０チ、Ｂは
４５チ、Ｃは６０チであった。
逃は面摩耗Ａ、Ｂ、Ｏのチップを１３００℃で熱処理し
たところ、熱処理前に比較して強いα−Ａｔ２０３の回
折ピークが認められ、予め作成していたα−ｈｔ２ｏ３
膜厚とピーク強度との関係からアモルファスＡｔ２０３
の容二ｌＮ ％ ’ｋ ＮｌηするとＡは２０チ、Ｂは
４５チ、Ｃは６０チであった。
実施例２
Ｐ−３０超硬合金に実施例１と同様にしてＶＣをα１μ
ｍ、５μｍ、 １０μｍの各厚およびＣｒ７Ｃ３５μ
ｍ を内層として被稜し、しかるのら１３．５６１ＶＩ
Ｈｚの高周波電力１１ＫＷ、５００ｗ、ｓｏｗｌｔかけ
て１０２μｍ、０．１μｍ、 １μｍの粒度のｈｔ２
ｏ３膜を３ｐｍ厚で被覆した。
ｍ、５μｍ、 １０μｍの各厚およびＣｒ７Ｃ３５μ
ｍ を内層として被稜し、しかるのら１３．５６１ＶＩ
Ｈｚの高周波電力１１ＫＷ、５００ｗ、ｓｏｗｌｔかけ
て１０２μｍ、０．１μｍ、 １μｍの粒度のｈｔ２
ｏ３膜を３ｐｍ厚で被覆した。
これらのチップｆ（１３００℃で熱処理してアモルファ
スＡｔ２０３の容量チを計算し、これらのデータを第２
表にまとめた。
スＡｔ２０３の容量チを計算し、これらのデータを第２
表にまとめた。
また比較のために従来の方式で５μｍのＶＣ。
１０ ｐｍのｖｃ、５ｐｍのＣｒ７ ｃ３ を内層と
し、り１層に２μｍ粒度のＡｔ２０３を３μｍ厚で被覆
したチップを作成し、上記本発明のテップと比較例のチ
ップについて実施例１と同じ栄件で切削テス） （Ｘ行
なった結果会、旭２表にあわ・）主−で示す。
し、り１層に２μｍ粒度のＡｔ２０３を３μｍ厚で被覆
したチップを作成し、上記本発明のテップと比較例のチ
ップについて実施例１と同じ栄件で切削テス） （Ｘ行
なった結果会、旭２表にあわ・）主−で示す。
第 ２ 表
実施例３
第５表に示す内層を１０００℃、５０トールの減圧にお
ける化学蒸着法によυ４μの厚さに生成させた。またこ
の内層の上にα１μｍ粒度、厚さ５μｍで２０容量−の
アモルファスＡｔ２０３を実施例１と同様の条件で作成
しｆｃｏこれらのチップを実施例１に示す切削条件で切
削テストにイで］した。
ける化学蒸着法によυ４μの厚さに生成させた。またこ
の内層の上にα１μｍ粒度、厚さ５μｍで２０容量−の
アモルファスＡｔ２０３を実施例１と同様の条件で作成
しｆｃｏこれらのチップを実施例１に示す切削条件で切
削テストにイで］した。
第 ３ 表
比ｉＩツのために第３表の内層の上に９’ｈ層のＡｔ２
０３を通′１；；の化学薄着法により、１０００℃で４
０トールの減圧下において厚き５７＋ｍ（粒度２ ｐｍ
）生成させて同様の切削条件で切削したところ、本発
明品の約半分以下の時間しか削れなかった。
０３を通′１；；の化学薄着法により、１０００℃で４
０トールの減圧下において厚き５７＋ｍ（粒度２ ｐｍ
）生成させて同様の切削条件で切削したところ、本発
明品の約半分以下の時間しか削れなかった。
代理人 内 １） 明
代理人 萩 原 亮 −
Claims (3)
- （１） Ｔｉ、Ｖ、Ｏｒ、Ｍｏ、Ｗ％Ｓｉの１種以上
の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物の１種
以上からなる内層、およびＱ、０１〜Ｇ、５ｐｍの粒度
のアモルファスアルミナと結晶化アルミナで構成される
アルミナからなる外層からなる被覆層を有することを特
徴とする、被覆超硬合金工具。 - （２） 内層の厚みが０．５〜５μｍ、５’￥層の厚
みがα５〜１０μｍ 、−外層中のアモルファスアルミ
ナ量は１０〜６０容量チである、特許請求の範凹第°１
項記載の被覆超硬合金工具。 - （３）超硬合金分母材とし、該母料表面にＴ１、Ｖ、
Ｏｒ％Ｍｏ、 Ｗ、 Ｓｉ の１穏以上の炭化物、
窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物の１種以上からな
る層を被覆し、次いでＡ ＬＯＡｓ、Ｅ２、ＣＯ，もし
くはＨ２Ｏの雰囲気中、５００〜９００℃でプラズマ化
学蒸着を行ってｃＬ０１〜α５μｍの粒度のアモルファ
スアルミナと結晶化アルミナで構成される層を更に被覆
することからなる、被覆超硬合金工具の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13634782A JPS5928565A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 被覆超硬合金工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13634782A JPS5928565A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 被覆超硬合金工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5928565A true JPS5928565A (ja) | 1984-02-15 |
| JPS6148582B2 JPS6148582B2 (ja) | 1986-10-24 |
Family
ID=15173066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13634782A Granted JPS5928565A (ja) | 1982-08-06 | 1982-08-06 | 被覆超硬合金工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5928565A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61174379A (ja) * | 1985-01-29 | 1986-08-06 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 窒化硅素被覆超硬合金部品およびその製造法 |
| US5587233A (en) * | 1992-03-27 | 1996-12-24 | Widia Gmbh | Composite body and its use |
| WO2010106142A1 (de) * | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Walter Ag | Schneidwerkzeug |
| JP2013193171A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Mitsubishi Materials Corp | 高速断続切削加工においてすぐれた潤滑性、耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2014024163A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を備える表面被覆切削工具 |
| US8828527B2 (en) * | 2009-03-18 | 2014-09-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool |
-
1982
- 1982-08-06 JP JP13634782A patent/JPS5928565A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN102449186A (zh) * | 2009-03-19 | 2012-05-09 | 瓦尔特公开股份有限公司 | 切削工具 |
| JP2012520938A (ja) * | 2009-03-19 | 2012-09-10 | バルター アクチェンゲゼルシャフト | 切削工具 |
| US8691378B2 (en) | 2009-03-19 | 2014-04-08 | Walter Ag | Cutting tool |
| JP2013193171A (ja) * | 2012-03-21 | 2013-09-30 | Mitsubishi Materials Corp | 高速断続切削加工においてすぐれた潤滑性、耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2014024163A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を備える表面被覆切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6148582B2 (ja) | 1986-10-24 |
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