JPS6117908B2 - - Google Patents
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- JPS6117908B2 JPS6117908B2 JP7847680A JP7847680A JPS6117908B2 JP S6117908 B2 JPS6117908 B2 JP S6117908B2 JP 7847680 A JP7847680 A JP 7847680A JP 7847680 A JP7847680 A JP 7847680A JP S6117908 B2 JPS6117908 B2 JP S6117908B2
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- Japan
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- cutting
- ticn
- base material
- tic
- layer
- Prior art date
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- Expired
Links
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Classifications
-
- 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
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0209—Pretreatment of the material to be coated by heating
-
- 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
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Description
本発明は優れた切削性能をもつたWC基切削用
コーテイングチツプの製造法に係る。 従来WC基超硬合金の耐摩耗性を高める目的で
TiC、TiN、Al2O3等を気相蒸着法によつて被覆
した切削用コーテイングチツプが知られている
が、気相蒸着の際、WC基超硬合金よりなる母材
に脱炭相が生成し、母材が脆化したり、又は接着
強度を弱め、衝撃を伴う切削でははがれ易い欠点
があつた。 本発明はこれを防ぎ、強い接着強度と耐摩耗性
を併有する切削用コーテイングチツプの製造法を
提供するもので、WCと、TiN、TaN、NbNの１
種以上と結合金属とを含んだWC基超硬合金を、
800〜1300℃の間で窒素含有雰囲気中で熱処理す
ることによつて、表面近傍層のTiN、TaN、NbN
の１種以上を表面に移動させ、上記窒化物を減少
したWCと結合金属との合金層を形成し、その表
面にTiC及び／又はTiCNを被覆することを特徴
とする切削用コーテイングチツプの製造法を提供
するものである。こゝでTiCNのＣはＣ＋Ｎの50
モル％以上であることが望ましい。 本発明は上記のように熱処理により、TiN、
TaN、NbNの１種以上を母材の表面に移動させる
ため、表面より僅か内側の表面近傍は上記窒化物
の乏しくなつたWCと結合金属の強靭な相を生成
し、連続的に表面に向つて窒化物の濃度を高め、
表面はTiN、TaN、NbNの単独又は固溶窒化物と
なる。このように形成される表面の窒化物層は１
〜10μである。こゝで熱処理温度を800〜1300℃
と限定するのは、800℃以下では有効な物質移動
が起らず窒化物が母材表面へ移動するのに長時間
を要し、1300℃を超えると、母材が結晶成長を起
して機械強度を減少するからである。 次にこの母材を気相蒸着のための反応容器中で
公知の化学気相蒸着（以下略して「CVD」と記
す）法により２〜５μのTiC及び／又はTiCNを
被覆した時、表面が窒化物で覆われているため、
脆弱な脱炭層を形成することがなく。極めて強固
なはがれ難い被覆層を形成する。尚本発明の特徴
である母材表面の窒化物は母材がTi、Ta、Nbの
炭化物を含み、窒化物を含まない場合でも生じる
が窒化物の形成される速度は、窒化物の含まれて
いる場合に比べきわめて遅く、工業的でない。又
母材表面に被覆するTiC及び／又はTiCNは、
CVD又はPVD等の公知の方法によつて蒸着され
るが、この表面被覆層が高い耐摩耗性を有するた
めには、TiC又はTiCNのＣはＮ＋Ｃの50モル％
以上であることが望ましい。 実施例 第１表の配合組成のWC基焼結合金チツプ
（JIS SNGN 432TN）を作成し、窒素雰囲気電気
炉で1200℃に２時間保ち、前記説明の如く表面に
窒化物層を１〜５μ形成させた。 該チツプの一部を化学蒸着用ステンレス製反応
客器にセツトし、1100℃に加熱し、30torrのの圧
力で、H287％、CH45％、TiCl48％の混合ガスを
１〜２時間流し、TiCの化学気相蒸着を行つた。 又残りのチツプを同様の反応容器中に入れ、
10-2Torrとし、次に容器内を1000℃に加熱後N2
のTiCl4蒸気で飽和させたH2、CH4を容積比で
１：0.4：0.04に混合したガスを流し、圧力を
550Torrとし、１時間保つことによりTiCNの化
学気相蒸着を行つた。得られたチツプを切断し、
断面を鏡検した処、第２表のように内側に窒化物
層、外側にTiC層又はTiCNが観察された。その
厚さは第２表に示す通りである。母材と窒化物層
の間には空孔はなく、両者の炭窒化物を介して極
めて強固に接合されており、又母材に脱炭相もみ
られなかつた。母材と窒化物層の境界から内側〜
向つて10〜20μの間には、Ti、Ta、Nb成分の殆
ど含まれない層が存在し、この層はTi、Taを含
んだ相より熱伝導率が大きく、強度が大きいため
に、通常の被覆チツプの母材よりも強化されてい
ることが判つた。上記チツプを用いて切削テスト
を行つた結果を第３表に示す。切削テスト条件は
下記のようである。 連続切削テスト条件 被削材 FC20（φ140× 200） 切削速度 130m/min 切り込み、送り 1.0mm、 0.31mm 工具形状（JIS）SNGN 432TN 切削時間10分
コーテイングチツプの製造法に係る。 従来WC基超硬合金の耐摩耗性を高める目的で
TiC、TiN、Al2O3等を気相蒸着法によつて被覆
した切削用コーテイングチツプが知られている
が、気相蒸着の際、WC基超硬合金よりなる母材
に脱炭相が生成し、母材が脆化したり、又は接着
強度を弱め、衝撃を伴う切削でははがれ易い欠点
があつた。 本発明はこれを防ぎ、強い接着強度と耐摩耗性
を併有する切削用コーテイングチツプの製造法を
提供するもので、WCと、TiN、TaN、NbNの１
種以上と結合金属とを含んだWC基超硬合金を、
800〜1300℃の間で窒素含有雰囲気中で熱処理す
ることによつて、表面近傍層のTiN、TaN、NbN
の１種以上を表面に移動させ、上記窒化物を減少
したWCと結合金属との合金層を形成し、その表
面にTiC及び／又はTiCNを被覆することを特徴
とする切削用コーテイングチツプの製造法を提供
するものである。こゝでTiCNのＣはＣ＋Ｎの50
モル％以上であることが望ましい。 本発明は上記のように熱処理により、TiN、
TaN、NbNの１種以上を母材の表面に移動させる
ため、表面より僅か内側の表面近傍は上記窒化物
の乏しくなつたWCと結合金属の強靭な相を生成
し、連続的に表面に向つて窒化物の濃度を高め、
表面はTiN、TaN、NbNの単独又は固溶窒化物と
なる。このように形成される表面の窒化物層は１
〜10μである。こゝで熱処理温度を800〜1300℃
と限定するのは、800℃以下では有効な物質移動
が起らず窒化物が母材表面へ移動するのに長時間
を要し、1300℃を超えると、母材が結晶成長を起
して機械強度を減少するからである。 次にこの母材を気相蒸着のための反応容器中で
公知の化学気相蒸着（以下略して「CVD」と記
す）法により２〜５μのTiC及び／又はTiCNを
被覆した時、表面が窒化物で覆われているため、
脆弱な脱炭層を形成することがなく。極めて強固
なはがれ難い被覆層を形成する。尚本発明の特徴
である母材表面の窒化物は母材がTi、Ta、Nbの
炭化物を含み、窒化物を含まない場合でも生じる
が窒化物の形成される速度は、窒化物の含まれて
いる場合に比べきわめて遅く、工業的でない。又
母材表面に被覆するTiC及び／又はTiCNは、
CVD又はPVD等の公知の方法によつて蒸着され
るが、この表面被覆層が高い耐摩耗性を有するた
めには、TiC又はTiCNのＣはＮ＋Ｃの50モル％
以上であることが望ましい。 実施例 第１表の配合組成のWC基焼結合金チツプ
（JIS SNGN 432TN）を作成し、窒素雰囲気電気
炉で1200℃に２時間保ち、前記説明の如く表面に
窒化物層を１〜５μ形成させた。 該チツプの一部を化学蒸着用ステンレス製反応
客器にセツトし、1100℃に加熱し、30torrのの圧
力で、H287％、CH45％、TiCl48％の混合ガスを
１〜２時間流し、TiCの化学気相蒸着を行つた。 又残りのチツプを同様の反応容器中に入れ、
10-2Torrとし、次に容器内を1000℃に加熱後N2
のTiCl4蒸気で飽和させたH2、CH4を容積比で
１：0.4：0.04に混合したガスを流し、圧力を
550Torrとし、１時間保つことによりTiCNの化
学気相蒸着を行つた。得られたチツプを切断し、
断面を鏡検した処、第２表のように内側に窒化物
層、外側にTiC層又はTiCNが観察された。その
厚さは第２表に示す通りである。母材と窒化物層
の間には空孔はなく、両者の炭窒化物を介して極
めて強固に接合されており、又母材に脱炭相もみ
られなかつた。母材と窒化物層の境界から内側〜
向つて10〜20μの間には、Ti、Ta、Nb成分の殆
ど含まれない層が存在し、この層はTi、Taを含
んだ相より熱伝導率が大きく、強度が大きいため
に、通常の被覆チツプの母材よりも強化されてい
ることが判つた。上記チツプを用いて切削テスト
を行つた結果を第３表に示す。切削テスト条件は
下記のようである。 連続切削テスト条件 被削材 FC20（φ140× 200） 切削速度 130m/min 切り込み、送り 1.0mm、 0.31mm 工具形状（JIS）SNGN 432TN 切削時間10分
【表】
【表】
【表】
【表】
実施例 ２
実施例１のB1、B′、B″及び窒化処理を行なわ
ずに実施例１の条件でTiCをコートしたチツプＢ
を用いて次の条件で切削テストを行なつた結果
を第４表に示す。 機械 フライス盤 カツター ダブル・ネガテイブ型（−６゜、−５
゜） 被削材 SCM4型（HRC33）100×100mm 切削速度 177m/min 切込み ２mm 送り 0.26mm／刃 寿命基準 刃先にチツピングが生じる迄の時間
ずに実施例１の条件でTiCをコートしたチツプＢ
を用いて次の条件で切削テストを行なつた結果
を第４表に示す。 機械 フライス盤 カツター ダブル・ネガテイブ型（−６゜、−５
゜） 被削材 SCM4型（HRC33）100×100mm 切削速度 177m/min 切込み ２mm 送り 0.26mm／刃 寿命基準 刃先にチツピングが生じる迄の時間
【表】
実施例１及び２より判る如く母材を熱処理し、
TiC又はTiCNを被覆した本発明品は従来品に比
しフランク摩耗は一般に小さく、クレータ摩耗も
1/2以下で且つチツピングが生じる迄の時間も長
いがこれは前記した如く接着力の強靭な被覆層を
有するためである。
TiC又はTiCNを被覆した本発明品は従来品に比
しフランク摩耗は一般に小さく、クレータ摩耗も
1/2以下で且つチツピングが生じる迄の時間も長
いがこれは前記した如く接着力の強靭な被覆層を
有するためである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ WCと、TiN、TaN、NbNの１種以上と結合
金属とを含んだWC基超硬合金を、800〜1300℃
の間で窒素含有雰囲気中で熱処理することによつ
て、表面近傍層のTiN、TaN、NbNの１種以上を
表面に移動させ、WCと結合金属との上記窒化物
が減少した合金層を形成し、その表面にTiC及
び／又はTiCNを被覆することを特徴とする切削
用コーテイングチツプの製造法。 ２ 特許請求の範囲第１項に於てTiCNのＣがＣ
＋Ｎの50モル％以上である切削用コーテイングチ
ツプの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7847680A JPS575860A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Preparation of coating tip for cutting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7847680A JPS575860A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Preparation of coating tip for cutting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS575860A JPS575860A (en) | 1982-01-12 |
| JPS6117908B2 true JPS6117908B2 (ja) | 1986-05-09 |
Family
ID=13663059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7847680A Granted JPS575860A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Preparation of coating tip for cutting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS575860A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5111379B2 (ja) * | 2006-08-31 | 2013-01-09 | 京セラ株式会社 | 切削工具及びその製造方法並びに切削方法 |
| CN104988373B (zh) * | 2015-08-06 | 2017-08-08 | 广东工业大学 | 一种表面硬化的梯度硬质合金及其制备方法 |
-
1980
- 1980-06-11 JP JP7847680A patent/JPS575860A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS575860A (en) | 1982-01-12 |
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