JPS6146436B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6146436B2 JPS6146436B2 JP57098280A JP9828082A JPS6146436B2 JP S6146436 B2 JPS6146436 B2 JP S6146436B2 JP 57098280 A JP57098280 A JP 57098280A JP 9828082 A JP9828082 A JP 9828082A JP S6146436 B2 JPS6146436 B2 JP S6146436B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tic
- coating
- layers
- tib
- coated
- Prior art date
- 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.)
- Expired
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- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は硬質物質を被覆した材料、特に耐摩耗
性、耐欠損性に有効な多重被覆の施された材料お
よびその製造法に関する。
性、耐欠損性に有効な多重被覆の施された材料お
よびその製造法に関する。
WC基超硬合金、TiC基サーメツト、および
TiN基サーメツトに硬質物質を被覆して耐摩耗性
を向上させることが従来より行なわれてきた。
TiN基サーメツトに硬質物質を被覆して耐摩耗性
を向上させることが従来より行なわれてきた。
しかし耐摩耗性といつても、摩耗は、フランク
部にみられるアブレツシブ摩耗、クレーター部に
みられる被削材との化学反応に基づく摩耗、およ
び境界摩耗でみられる主として酸化摩耗の３つの
摩耗に大別され、アブレツシブな摩耗には硬さの
高いもの、クレーター摩耗には化学的安定性が大
きいもの、境界摩耗には熱伝導性の高いものなど
が有効であることが知られている。
部にみられるアブレツシブ摩耗、クレーター部に
みられる被削材との化学反応に基づく摩耗、およ
び境界摩耗でみられる主として酸化摩耗の３つの
摩耗に大別され、アブレツシブな摩耗には硬さの
高いもの、クレーター摩耗には化学的安定性が大
きいもの、境界摩耗には熱伝導性の高いものなど
が有効で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、 内層と外層の２層、あるいは内層、中間層、
外層の３層にそれぞれ異なる性質をもつた硬質
物質を被覆する方法。
を被覆するかわりに、 内層と外層の２層、あるいは内層、中間層、
外層の３層にそれぞれ異なる性質をもつた硬質
物質を被覆する方法。
異なつた性質を有する２〜３種の硬質物質の
固溶物質、例えば炭窒化物を被覆する方法。
固溶物質、例えば炭窒化物を被覆する方法。
等が耐摩耗性の改善方法として取られてきた。
しかし、上記の場合には当然のことながら、
例えば、外層はフランク部での耐摩耗性は良好だ
がクレーター部の耐摩耗性が劣化する、等の現象
が生じるため、飛躍的な耐摩耗性向上は望めな
い。また、熱膨張率の異なる異種物質をかなりの
厚みに被覆するために、熱の変動に弱く切削時に
欠損しやすい、という欠点はまぬがれない。
例えば、外層はフランク部での耐摩耗性は良好だ
がクレーター部の耐摩耗性が劣化する、等の現象
が生じるため、飛躍的な耐摩耗性向上は望めな
い。また、熱膨張率の異なる異種物質をかなりの
厚みに被覆するために、熱の変動に弱く切削時に
欠損しやすい、という欠点はまぬがれない。
また上記の場合には、一般に異種硬質物質の
固溶体は、硬質物質のそれぞれの特長が助長され
るよりはむしろ欠点が助長される傾向がある、と
いう問題点がある。
固溶体は、硬質物質のそれぞれの特長が助長され
るよりはむしろ欠点が助長される傾向がある、と
いう問題点がある。
従つて上記またはの方法は、共に有効な改
善方法であるとはいえなかつた。
善方法であるとはいえなかつた。
本発明は上記従来技術の欠点を改良し、耐摩
耗、耐欠損性に優れた新規なコーテイング工具を
提供することを目的とする。
耗、耐欠損性に優れた新規なコーテイング工具を
提供することを目的とする。
本発明はWC基超硬合金、TiC基サーメツト、
またはTiN基サーメツトの表面に、TiCおよび
TiBよりなる被覆層が、単層の厚さ１μｍ以下、
好ましくは0.5μｍ未満で合計２〜15μｍの厚さ
にTiCTiB2を交互に少くとも６層以上、望ましく
は20層以上多重被覆したことを特徴とするもので
ある。
またはTiN基サーメツトの表面に、TiCおよび
TiBよりなる被覆層が、単層の厚さ１μｍ以下、
好ましくは0.5μｍ未満で合計２〜15μｍの厚さ
にTiCTiB2を交互に少くとも６層以上、望ましく
は20層以上多重被覆したことを特徴とするもので
ある。
本発明による材料は、単層の厚さが１μｍ以
下、好ましくは0.5μｍ未満であるので、熱膨張
係数の大きいTiCの欠点をカバーすることが可能
となり、究極的に被覆材料層間の歪が均一に分散
して応力集中を排除し、耐熱衝撃性を高めること
ができる。また、TiB2は硬さが高くかつ熱伝導
性に優れるため、、耐フランク摩耗性のみならず
耐境界摩耗性をも著しく改善するが、一方TiB2
は鉄系合金との親和性が大きいため、鋼，鋳鉄等
を切削した場合クレーター摩耗の進行が早い傾向
にある。しかし本発明においては、薄層を多重被
覆しているので、この欠点は回避できる。
下、好ましくは0.5μｍ未満であるので、熱膨張
係数の大きいTiCの欠点をカバーすることが可能
となり、究極的に被覆材料層間の歪が均一に分散
して応力集中を排除し、耐熱衝撃性を高めること
ができる。また、TiB2は硬さが高くかつ熱伝導
性に優れるため、、耐フランク摩耗性のみならず
耐境界摩耗性をも著しく改善するが、一方TiB2
は鉄系合金との親和性が大きいため、鋼，鋳鉄等
を切削した場合クレーター摩耗の進行が早い傾向
にある。しかし本発明においては、薄層を多重被
覆しているので、この欠点は回避できる。
また、本発明において被覆層を重ねる順序は母
材，TiC，TiB2，TiC，TiB2，……でもよく、母
材，TiB2，TiC，TiB2，TiC……の順序の何れで
も良い。
材，TiC，TiB2，TiC，TiB2，……でもよく、母
材，TiB2，TiC，TiB2，TiC……の順序の何れで
も良い。
本発明による製造方法、特に被覆層の形成方法
は、化学気相蒸着法において従来からTiCのCVD
被覆に用いられているTi，ＨおよびＣを含んだ
ガス、例えばTiCI4，ＨおよびCHの混合ガスと
Ti，ＨおよびＢを含んだガス、例えばTiCI4，Ｈ
およびBCI3の混合ガスを交互に間欠的に導入す
ることで簡潔かつ有効に多重被覆膜形成が可能と
なる。
は、化学気相蒸着法において従来からTiCのCVD
被覆に用いられているTi，ＨおよびＣを含んだ
ガス、例えばTiCI4，ＨおよびCHの混合ガスと
Ti，ＨおよびＢを含んだガス、例えばTiCI4，Ｈ
およびBCI3の混合ガスを交互に間欠的に導入す
ることで簡潔かつ有効に多重被覆膜形成が可能と
なる。
さらに従来より知られているように、化学蒸着
法を用いる場合、TiC被膜形成温度は約1025℃、
TiB2被膜形成温度は920℃と低い。したがつて
TiC被覆からTiB2被覆へ、あるいは逆にTiB2被覆
からTiC被覆へと切替えるときに被覆温度を変更
する必要があり、このときに被覆粒子の異状成長
が生じることが避けられず、被膜の性質が劣化す
る原因となつている。
法を用いる場合、TiC被膜形成温度は約1025℃、
TiB2被膜形成温度は920℃と低い。したがつて
TiC被覆からTiB2被覆へ、あるいは逆にTiB2被覆
からTiC被覆へと切替えるときに被覆温度を変更
する必要があり、このときに被覆粒子の異状成長
が生じることが避けられず、被膜の性質が劣化す
る原因となつている。
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遅くなることを見出し、
これに基づいて本発明を完成した。従つて、本発
明においては、ガスを間欠的に混入させることが
望ましく、これによりTiB2を被覆する温度をTiC
と同一の温度に選んでも、微細な粒子を得ること
ができるという優れた効果が得られる。この場合
電磁場をかけてプラズマ状態として活性化蒸着を
行なうことももちろん可能である。
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遅くなることを見出し、
これに基づいて本発明を完成した。従つて、本発
明においては、ガスを間欠的に混入させることが
望ましく、これによりTiB2を被覆する温度をTiC
と同一の温度に選んでも、微細な粒子を得ること
ができるという優れた効果が得られる。この場合
電磁場をかけてプラズマ状態として活性化蒸着を
行なうことももちろん可能である。
また、本発明において、多重被覆層は少なくと
も８層以上、望ましくは20層以上が良い。８層未
満では前述した多重被覆の効果が十分発揮できな
い。また各単層の厚みは、被覆材料層間の歪を均
一に分散させるために、１μｍ以下少くとも0.5
μｍ以下が良い。これは、１μｍを越えると耐欠
損性が劣化するためである。
も８層以上、望ましくは20層以上が良い。８層未
満では前述した多重被覆の効果が十分発揮できな
い。また各単層の厚みは、被覆材料層間の歪を均
一に分散させるために、１μｍ以下少くとも0.5
μｍ以下が良い。これは、１μｍを越えると耐欠
損性が劣化するためである。
実施例 １
WC−６％Co超硬合金上にTiC，TiB2被膜を交
互に各層0.1μｍ，合計６μｍの被膜を被覆し
た。このチツプを試料Λとする。
互に各層0.1μｍ，合計６μｍの被膜を被覆し
た。このチツプを試料Λとする。
同時に比較材として、上記超硬合金上に下層に
TiC，上層にTiB2をそれぞれ３μｍずつ合計６μ
ｍの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツプを
試料Ｂとする。これら２種の試料を以下の切削条
件、即ち、 被削材 SCN3 切削速度 200ｍ／min 送 り 0.3mm／rev 切り込み ２mm にて切削テストを行なつた。比較品のＢチツプは
10分で境界部の摩耗が進行し寿命に至つたのに対
し、本発明によるＡチツプは35分間の切削でも良
好な切削性能を示した。
TiC，上層にTiB2をそれぞれ３μｍずつ合計６μ
ｍの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツプを
試料Ｂとする。これら２種の試料を以下の切削条
件、即ち、 被削材 SCN3 切削速度 200ｍ／min 送 り 0.3mm／rev 切り込み ２mm にて切削テストを行なつた。比較品のＢチツプは
10分で境界部の摩耗が進行し寿命に至つたのに対
し、本発明によるＡチツプは35分間の切削でも良
好な切削性能を示した。
実施例 ２
WC−８％TiC−８％TaC−６％Co超硬合金上
にTiB2，TiC被膜を各層0.05μｍ，合計８μｍの
被膜を被覆した。このチツプを試料Ｃとする。同
時に比較材として同じ超硬合金上に下層に
TiB2，上層にTiCをそれぞれ３μｍ５μｍ，合計
８μｍの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツ
プを試料Ｄとする。
にTiB2，TiC被膜を各層0.05μｍ，合計８μｍの
被膜を被覆した。このチツプを試料Ｃとする。同
時に比較材として同じ超硬合金上に下層に
TiB2，上層にTiCをそれぞれ３μｍ５μｍ，合計
８μｍの膜厚を有する被膜を被覆した。このチツ
プを試料Ｄとする。
次にこれら２種の試料を以下の断続切削条件、
即ち 切削速度 200ｍ／min 送 り 0.4mm／rev 切り込み 1.5mm 被削材 SCN3 10mm幅の溝付き にて切削テストを行なつた。比較材のＤチツプは
25回の衝撃で欠損したが、本発明のＣは400回の
衝撃でも欠損に至らなかつた。
即ち 切削速度 200ｍ／min 送 り 0.4mm／rev 切り込み 1.5mm 被削材 SCN3 10mm幅の溝付き にて切削テストを行なつた。比較材のＤチツプは
25回の衝撃で欠損したが、本発明のＣは400回の
衝撃でも欠損に至らなかつた。
以上詳述した如く、本発明によれば、TiC，
TiB2の薄い被膜を交互に多重被覆することによ
り、耐摩耗性、耐衝撃性に富む被覆超硬合金を得
ることができるのでその工業上の効果は大であ
る。
TiB2の薄い被膜を交互に多重被覆することによ
り、耐摩耗性、耐衝撃性に富む被覆超硬合金を得
ることができるのでその工業上の効果は大であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ WC基超硬合金、TiC基サーメツト、または
TiN基サーメツトの表面に、TiCおよびTiB2より
なる被覆層が、単層の厚さ１μｍ以下であつて、
合計２〜15μｍの厚さに交互に少くとも８層以上
多重被覆されてなることを特徴とする多重被覆材
料。 ２ 上記単層の厚さが0.5μｍ以下であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多重被覆
材料。 ３ 上記被覆層が20層以上であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項または第２項記載の多重
被覆材料。 ４ WC基超硬合金、TiC基サーメツト、または
TiN基サーメツトを基体として装入してある炉内
に、Ti，ＨおよびＣを含んだガスとTi，Ｈおよ
びＢを含んだガスを、交互に間欠的に導入し、化
学蒸着法にてTiCとTiB2を交互にかつ多層被覆す
ることを特徴とする多重被覆材料の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9828082A JPS58217479A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 多重被覆材料およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9828082A JPS58217479A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 多重被覆材料およびその製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58217479A JPS58217479A (ja) | 1983-12-17 |
| JPS6146436B2 true JPS6146436B2 (ja) | 1986-10-14 |
Family
ID=14215515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9828082A Granted JPS58217479A (ja) | 1982-06-08 | 1982-06-08 | 多重被覆材料およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58217479A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2308133B (en) * | 1995-12-13 | 2000-06-21 | Kennametal Inc | Cutting tool for machining titanium and titanium alloys |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6059300B2 (ja) * | 1976-02-28 | 1985-12-24 | 東芝タンガロイ株式会社 | 耐摩耗耐欠損性多層被覆材料 |
| JPS5948864B2 (ja) * | 1978-07-05 | 1984-11-29 | 住友電気工業株式会社 | 被覆超硬合金部材の製造法 |
-
1982
- 1982-06-08 JP JP9828082A patent/JPS58217479A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58217479A (ja) | 1983-12-17 |
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