JPS5959879A - 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】 本デト明は硬質物質を被覆した＋Ａ　ｉｌ’ｌ　、持に
耐１’？　１４１′１、耐欠損性に有効な多層被覆の施
された材料ｄ。

Ｊ、びイの製造法に関りる。

ＷＣＣ超超硬合金ＦＩＣ基リーすッ１−１およびＴｉＮ
基リーすットに硬質物質を被覆しＣ耐摩耗ｆ〕１を向１
−さぜることが従来より行なわれ（きた。

［２かし耐摩耗１′［どいってし、１１１粍は、ノラン
ク部にみられるアブレツシブ摩耗、クレータ一部にみら
れる被削４Δどの化学反応に１ｉ１づ＜１？Ｘ耗、おＪ
、び堤Ｗ淳耗（みられるｇｌＥとして酸化摩耗の３３つ
の１１Ｌ社に人別され、ノノルッシゾ’ｃｉ：摩耗には
硬さの高いしの、クレータ−摩耗には化学的安定ｔ！１
が人さいしの、境界摩耗には耐酸化１’ｌどとｂに熱伝
導１′ｊの６１いものが、それぞれ有効（゛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、 （１）内層と外層の２層、あるいは内層、中間層、タト
層の３層１．二’ｆｉれｅ゛れ異なる性質をもっノ５−
硬貿物質を波黄するｈ払。

（■異なったＭ費を右りる２〜３１Ｊ１の硬質物質の固
溶物質、例えば炭窒化物を′ｆＩＪ！覆づる方法Ｎが耐
摩ネｌ−の改善ｌｊ法として取られ（−きた。

しかし、−１記■の場合には当然のことイｆ　／Ｎ　ｌ
’Ｊ、例えば、外層はフランク部での耐摩耗性は良好だ
／デク１ノータ一部の耐摩１［、Ｍが劣化する、等の規
象が生じるため、飛躍的な耐摩耗性向Ｊ−（３Ｌ望めイ
（い。

また、熱ｒ＃服；Ｉこの異イｉる賀種物質をがイにりの
厚みに被Ｍ？＃るために、熱の変動に弱く切削時に欠に
１しやりい、という欠点はまぬがれない。

二りだ上記■の場合には、一般に異種籾買物貿の固溶１
ホは、硬質物質のぞれぞれの特長／Ｊｃ助長されるより
（ユむしろ欠ｆ−１！が助長される１頃向／′Ｉ（ある
、という問題点がある。

従って一１記イりまたは■の方法は、共に有効な改善方
法であるとはいえながった。

本発明は上記従来技術の欠点を改良し、耐摩社、耐欠損
性に優れたＩ′ｉ規な：二１−−シーイングニＬ具を提
供することを目的とする。

本発明はｗ　Ｃ単用硬合金、ＴｉＣ基リーすッ１−また
（よ丁ｔＮ基→プーメットの大面に、１−１［３Ｎおよ
び−Ｆ’ｉＮよりなる被覆層が、単層の厚さ　１μｍｎ
１ス下、ａｙましりに７１０．５μｍ未満で合１ｔ２−
１５μｍの厚さにＴｉ　ｒ３Ｎ、　−１’ｉ　Ｎヲ交ｌ
ｚニ少＜トモ６Ｆｆｍ以−Ｕ、望ましくは２０層以ｊニ
多重被覆したことを特徴とするｂのζｃｊ＜ｉる。

本発明による月利は、単層の厚さが１μｎｌ以下、りｆ
ましくは０，５μｎ１未満（パあるので、熱膨張係数の
人さい−７−１１３Ｎの欠点をカバーりることが可能と
なり、究搏的に被覆材オ゛す層間の歪が均一（Ｊ分ｊ）
々しく応力集中を（Ｊｌ除し、耐熱沙Ｊ　ｆｉ’　＋ｌ
　（！高めることがＣ゛きる。

Ｊた、丁ｒｒ３Ｎｕ、ＴｉＮに比べＣ１便さか高くかつ
λ：！　ｆｌ／ｉ導ｔ’ｌ−にＩＶれるため、耐フノン
ク厚耗ｆ１のみならずｈ１境Ｗ摩粍性をも著しく改善り
る。また、Ｔｉ１３ＮＩＪ畝系合金どの親１１　ｔ’ｌ
が大きいため、鋼や鋳鉄等を切削した場合、中伸（はク
レータ−摩耗の進行が早い傾向にあるが、本発明にａ３
いては、化学的安定性の高いＴｉＮど交ηに薄層を多重
被覆しくいるので、この欠点は回避できる。

また、本発明において被覆層を車ねる順序は、母材、　
−ｒ’ｉ　ＩＪＮ、　Ｔｉ　Ｎ、　−Ｉ’ｉ　［３Ｎ、
　’Ｉ　ｉ　Ｎ、　−・・・でもよく、Ｌ１祠、　ｌ−
ｉ　Ｎ、　Ｔｉ　ＢＮ、　　ｌ’ｉ　Ｎ。

ｉ　ｉ　ｔ３　Ｎ・・・・・・の順序の回れでも良い。

ネ光明による製造方法、特に被覆層の形成１）法は、化
学気相蒸着法において従来がら用いられ−（いるｌ−ｉ
、１ｌＪ５よびＮを含んだ混合ガス、例えばＴｉ　ｃ１
３．１−１２　およびＮ２の混合ガスに間欠的に８を含
／υだガス、例えばＢＣＩ　　を混入（ることで、簡潔
かつ有効に多重被覆膜形成が可能ど４する。

さらに従来Ｊ、り知られＣいるＪ、うに、化学蒸盾法を
用いる場合、１−ｉＮ被膜形成温度は約９７　（１’Ｃ
１１’１ｒ３Ｎ？ｉ＊膜形成温磨は９２０℃と低い。し
たがっＵ−ｒｉ１３Ｎｍ覆からＴｉＮ被覆へ、あるいは
逆（こ１’ｉＮ被覆から一１川ＩＮＮ被覆へと切ｔ４え
るどきに被覆温度を変更する必要があり、このと５に被
覆粒子の異状成長が生じることが避（づられず、被膜の
性質が劣化Ｊる原因どなつ（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
長速度は荏くなることを児出し、これに基づいて本発明
を完成した。従つ℃、本発明においては、ガスを間欠的
に混入さ）Ｌることが望ましく、これにより、−１１Ｎ
を被覆づる濡麿をＴｉＢＮど同一の温度に選んでも、微
細な粒子を１イることがＣ′きるという優れた効果が得
られる。

この場合、電磁場をか（）でプラズマ状態どして活↑ｌ
ｌ化蒸着を行なうことも、もＪ）ろん可能である。

また、本発明において、多（［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Ｃは前述
した多重波１″ｆ１の効果が十分梵揮でき４ｊい。また
各中層の厚みは、被覆材料肋間の歪を均一に分１１（さ
Ｕるために、１μｍ１１以上好ましくは０．５μｍ１以
上が良い。これは、１μｎ１を越えると耐欠損性が劣化
するためＣある９、 実施例１ ＷＣ−６％ＣＯ超硬合金上に王ｉ　Ｎ、　Ｔ−ｉ　ＢＮ
被膜を交７Ｘｉに各層０．１μｍ１合計６μｍの被膜を
被覆した。このデツプを試別Δどする。

同時に比較量として、上記超硬合金−Ｌに下層に１’　
ｉ　Ｎ　１．１層に１ｆｔ３Ｎをそれぞれ３ｔｚｍずッ
合＃’Ｆ　６７１　Ｉｌｌの膜庁を有す−る被膜を被覆
した。この升ツブを試別１−３とりる。これら２（小の
試別を以下の切削条１１、即ら、 被削１．Ｉ　　　　８０Ｍ３ 切削速度　　２ｏｏｍｙ　ｒａ　ｒ　ｎ送　　　リ　　
　　　　　　０，３ｎ＋Ｍ　ｒｅｖ切り込み　　２ｍｍ にて切削デス１へを（ｊなった。比較量のＢチップは１
３分で′フランク部の摩耗が進行し寿命に至ったのに対
し、水子ご明によるＡデツプは３０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％ｉｉｃ　　８％ＴａＣ−Ｇ％Ｃｏ　ｍＶ金
合金上Ｔｉ　Ｎ、Ｔｉ　ＢＮ被膜を各層０．０５７１ｍ
合４８μｍの被膜を被覆した。このチップを試料Ｏとす
る。同時に比較材として同じ超硬合金十に下層にニーｆ
　ｉ　１３Ｎ、　ＪＪｉに１−ｉＮをそれぞれ３μｍ５
μｍ　１合ル１８μｍの膜厚を右りる被膜を被覆した。

このチップを試料［）とする。

次にこれら２種の試ｒ１を以下の断続切削条件、即ち 切削速度　　　２００ｍ、、’　ｍ　ｉ　＋＋）ス　　
　リ　　　　　　　　　　０．４１１１１ｎ／’　ｒｅ
Ｖ切り込み　　　１．５ｍｍ 被削材　　　　８０Ｍ３ １０　ｍ　１１１幅のｔＭ　ｆ”Ｊき にて切削デス１へを行なった。比較材のＤチップは４０
回の衝撃Ｃ欠損しｌＪが、本発明のＣは９２０回の衝撃
でも欠損に至らなかった。

以上計速した如く、本発明にＪ、れば、−Ｔ’１１３Ｎ
。

１−１Ｎの薄い被膜を交１：ｊに多重被覆づるＣどによ
り、耐摩耗↑（［、耐栴撃牲に冨む被覆超硬合金を１ｑ
ることが（パきるのでその］二業−トの効果は大−Ｃあ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｉ、ｗｃ基超超硬合金ｒｉｃ基リーすツｉ〜、または１
   −ｉＮ基」Ｊ−メツ１−の表面に、−１−！　１３　Ｎ
   お、Ｊ、ぴＴｉ　ＮＪ、リイＴる被覆層が、単層の厚さ
   Ｉ　ｔｌ　ｔｏ以小で゛あつＣ，合５１２〜１５μｎ１
   の厚さに交ｌｉに少くとＬ）８層以−１多小被覆され（
   なることを１ｊ１徴とりる多重被１１′ジ。 ２、十こ１１単層の庁さが０．５μｍ）１以ｌ；（゛あ
   ることを特徴とする特約請求の範囲第１１ｆ４記載の多
   層被覆材料。 ３．１記被１”＋Ｊ層が２０層以」−であることを１！
   １徴とする特９７１請求の範囲第１珀または第２１（’
   ４記載の多重　ン皮　前　４Ａ　利　、。 ４、ＷＣＣ超超硬合金ｒ；ｃ塁す−メツ１〜、または王
   ｉＮ阜す−メツＩ・を基体としＣ−装入し４′ある炉内
   に、Ｔ　ｉ　、　１−１８よびＮを含んだ混合ガスと前
   記ガスに口を含んだガスを、交互に間欠的に導入し、化
   学蒸着法に−Ｕ’ＴｆＢＮとＴｉＮを交７：７にかつ多
   層被覆りることを特徴どりる多１■Ｉ伺わ１の製ｊ６法
   。