JPS6220275B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6220275B2 JPS6220275B2 JP10492679A JP10492679A JPS6220275B2 JP S6220275 B2 JPS6220275 B2 JP S6220275B2 JP 10492679 A JP10492679 A JP 10492679A JP 10492679 A JP10492679 A JP 10492679A JP S6220275 B2 JPS6220275 B2 JP S6220275B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- coated
- carbon
- cemented carbide
- based cemented
- cutting
- 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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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
- 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)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、特に被削材たるAlおよびAl合金
材、非金属材、並びに金属と非金属の複合材など
の切削に用いた場合に、すぐれた切削性能を発揮
する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削
工具に関するものである。
材、非金属材、並びに金属と非金属の複合材など
の切削に用いた場合に、すぐれた切削性能を発揮
する表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削
工具に関するものである。
従来、結合相形成成分としてCoを含有し、残
りが炭化タングステン（以下WCで示す）を主成
分とする分散相形成成分からなる組成を有する
WC基超硬合金基体の表面に、周期律表の4a、5a
および6a族の金属の炭化物、酸化物、および窒化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる群
のうちの１種の単層または２種以上多重層からな
る被覆層を形成し、また必要に応じてその上に
Al2O3の被覆層を形成してなる表面被覆WC基超
硬合金製切削工具が、鋼材切削に用いられてい
る。
りが炭化タングステン（以下WCで示す）を主成
分とする分散相形成成分からなる組成を有する
WC基超硬合金基体の表面に、周期律表の4a、5a
および6a族の金属の炭化物、酸化物、および窒化
物、並びにこれらの２種以上の固溶体からなる群
のうちの１種の単層または２種以上多重層からな
る被覆層を形成し、また必要に応じてその上に
Al2O3の被覆層を形成してなる表面被覆WC基超
硬合金製切削工具が、鋼材切削に用いられてい
る。
上記のように従来表面被覆WC基超硬合金製切
削工具を、鋼材の切削に使用した場合、良好な切
削特性を示すものの、これをAlおよびAl合金
材、非金属材、および金属と非金属の複合材など
の切削に使用した場合には十分に満足する耐摩耗
性を示さないため使用寿命が短かく、したがつ
て、その使用は特定の狭い分野に制限されるとい
う問題点をもつものであつた。
削工具を、鋼材の切削に使用した場合、良好な切
削特性を示すものの、これをAlおよびAl合金
材、非金属材、および金属と非金属の複合材など
の切削に使用した場合には十分に満足する耐摩耗
性を示さないため使用寿命が短かく、したがつ
て、その使用は特定の狭い分野に制限されるとい
う問題点をもつものであつた。
そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、上記従来表面被覆WC基超硬合金製切削工具
のもつ問題点を解決すべく研究を行なつた結果、
上記のWC基超硬合金基体の表面に、相互に隣接
して設けられ、かつ多数の細孔が設けられたパネ
ルによつて仕切られたプラズマ発生室と蒸着室と
からなる炭素イオンビーム蒸着装置を利用するプ
ラズマ化学蒸着法を用い、反応ガスからイオン化
した炭素原子を発生させて、このイオン化した炭
素原子を含む気相より層厚：0.1〜５μｍの炭素
蒸着膜を形成すると、この炭素蒸着膜は、前記炭
素イオンがきわめて大きいエネルギー量をもつこ
とから、WC基超硬合金基体表面に強固に密着
し、かつ高真空で清浄に保たれている蒸着室にお
いて蒸着される、結晶性にすぐれた2.43〜3.10と
いう高屈折率の透明ないし半透明の上記炭素蒸着
膜はきわめて高い硬さを示し、長期に亘つて安定
した切削性能を発揮するという知見を得たのであ
る。
ら、上記従来表面被覆WC基超硬合金製切削工具
のもつ問題点を解決すべく研究を行なつた結果、
上記のWC基超硬合金基体の表面に、相互に隣接
して設けられ、かつ多数の細孔が設けられたパネ
ルによつて仕切られたプラズマ発生室と蒸着室と
からなる炭素イオンビーム蒸着装置を利用するプ
ラズマ化学蒸着法を用い、反応ガスからイオン化
した炭素原子を発生させて、このイオン化した炭
素原子を含む気相より層厚：0.1〜５μｍの炭素
蒸着膜を形成すると、この炭素蒸着膜は、前記炭
素イオンがきわめて大きいエネルギー量をもつこ
とから、WC基超硬合金基体表面に強固に密着
し、かつ高真空で清浄に保たれている蒸着室にお
いて蒸着される、結晶性にすぐれた2.43〜3.10と
いう高屈折率の透明ないし半透明の上記炭素蒸着
膜はきわめて高い硬さを示し、長期に亘つて安定
した切削性能を発揮するという知見を得たのであ
る。
したがつて、この発明は、上記知見にもとづい
てなされたものであつて、結合相形成成分として
Coを含有し、残りが炭化タングステンを主成分
とする分散相形成成分からなる組成を有するWC
基超硬合金基体の表面に、相互に隣接して設けら
れ、かつ多数の細孔が設けられたパネルによつて
仕切られたプラズマ発生室と蒸着室とからなる炭
素イオンビーム蒸着装置を利用するプラズマ化学
蒸着により形成された屈折率：2.43〜3.10を有す
る透明ないし半透明の耐摩耗性にすぐれた炭素蒸
着膜を0.1〜５μｍの層厚で被覆してなる表面被
覆WC基超硬合金製切削工具に特徴を有するもの
である。
てなされたものであつて、結合相形成成分として
Coを含有し、残りが炭化タングステンを主成分
とする分散相形成成分からなる組成を有するWC
基超硬合金基体の表面に、相互に隣接して設けら
れ、かつ多数の細孔が設けられたパネルによつて
仕切られたプラズマ発生室と蒸着室とからなる炭
素イオンビーム蒸着装置を利用するプラズマ化学
蒸着により形成された屈折率：2.43〜3.10を有す
る透明ないし半透明の耐摩耗性にすぐれた炭素蒸
着膜を0.1〜５μｍの層厚で被覆してなる表面被
覆WC基超硬合金製切削工具に特徴を有するもの
である。
なお、この発明の切削工具において、炭素蒸着
膜の層厚を0.1〜５μｍとしたのは、その層厚が
0.1μｍ未満では、所望のすぐれた耐摩耗性を確
保することができず、一方５μｍを越えた層厚に
すると、炭素蒸着膜の剥離やチツピングが起るよ
うになるという理由にもとづいくものである。ま
た、炭素蒸着膜の屈折率は、後述のように経験的
に定めたものであつて、炭素蒸着膜が2.43〜3.10
の屈折率を示す場合にすぐれた耐摩耗性を示すの
である。
膜の層厚を0.1〜５μｍとしたのは、その層厚が
0.1μｍ未満では、所望のすぐれた耐摩耗性を確
保することができず、一方５μｍを越えた層厚に
すると、炭素蒸着膜の剥離やチツピングが起るよ
うになるという理由にもとづいくものである。ま
た、炭素蒸着膜の屈折率は、後述のように経験的
に定めたものであつて、炭素蒸着膜が2.43〜3.10
の屈折率を示す場合にすぐれた耐摩耗性を示すの
である。
つぎに、この発明の切削工具を実施例により具
体的に説明する。
体的に説明する。
実施例 １
相互に隣接して設けたプラズマ発生室と蒸着室
とからなるプラズマ化学蒸着装置としての炭素イ
オンビーム蒸着装置を用意した。前記両室は多数
の細孔を設けたパネルによつて仕切られ、前記プ
ラズマ発生室にはガス導入量調節自在に炭化水素
ダクト、水素ダクト、およびArガスダクトのそ
れぞれが開口すると共に、金属タングステン製電
極からなるプラズマ発生陰極を備え、一方蒸着室
は大容量の排気設備に連結すると共に、室内には
陰極印加の回転支持台が設けられている。
とからなるプラズマ化学蒸着装置としての炭素イ
オンビーム蒸着装置を用意した。前記両室は多数
の細孔を設けたパネルによつて仕切られ、前記プ
ラズマ発生室にはガス導入量調節自在に炭化水素
ダクト、水素ダクト、およびArガスダクトのそ
れぞれが開口すると共に、金属タングステン製電
極からなるプラズマ発生陰極を備え、一方蒸着室
は大容量の排気設備に連結すると共に、室内には
陰極印加の回転支持台が設けられている。
ついで、上記炭素イオンビーム蒸着装置の蒸着
室の支持台上に、基体としてWC：94重量％、
Co：６重量％の組成をもつたWC基超硬合金チツ
プを載置し、 プラズマ発生室内への導入ガス組成： CH4：H2：：Ar：＝１：１：１、 同ガス導入量：それぞれ20c.c.／min、 プラズマ発生室内圧力：10-2mmHg、 プラズマ発生陰極への印加電圧：1.5KV、 蒸着室よりの排気量：50000／min、 蒸着室内の圧力：３×10-4mmHg、 蒸着室の支持台に印加される電圧：300V、 チツプ表面温度：950℃、 処理時間：３時間 の条件で炭素イオンビーム蒸着処理を行ない、前
記WC基超硬合金チツプの表面に層厚1.2μｍの炭
素蒸着膜を形成することによつて本発明表面被覆
WC基超硬合金製切削チツプ（以下本発明被覆チ
ツプという）を製造した。
室の支持台上に、基体としてWC：94重量％、
Co：６重量％の組成をもつたWC基超硬合金チツ
プを載置し、 プラズマ発生室内への導入ガス組成： CH4：H2：：Ar：＝１：１：１、 同ガス導入量：それぞれ20c.c.／min、 プラズマ発生室内圧力：10-2mmHg、 プラズマ発生陰極への印加電圧：1.5KV、 蒸着室よりの排気量：50000／min、 蒸着室内の圧力：３×10-4mmHg、 蒸着室の支持台に印加される電圧：300V、 チツプ表面温度：950℃、 処理時間：３時間 の条件で炭素イオンビーム蒸着処理を行ない、前
記WC基超硬合金チツプの表面に層厚1.2μｍの炭
素蒸着膜を形成することによつて本発明表面被覆
WC基超硬合金製切削チツプ（以下本発明被覆チ
ツプという）を製造した。
なお、この場合上記本発明被覆チツプの炭素蒸
着膜はきわめて薄いため硬さ測定が不可能である
ことから、屈折率を測定する目的で上記蒸着室内
に酸化けい素ガス板を置き、このガラス板にも同
時に炭素蒸着膜を形成した。前記ガラス板上には
黒色ないし褐色がかつた半透明の炭素蒸着膜が
1.1μｍの層厚で形成しされており、Na光源によ
り5893Åの波長をあて、その屈折率を測定したと
ころ2.9を示した。ダイヤモンドの同波長による
屈折率が2.41であることと比較して、上記本発明
被覆チツプの炭素蒸着膜はダイヤモンドにほぼ匹
敵する耐摩耗性をもつことが推察される。
着膜はきわめて薄いため硬さ測定が不可能である
ことから、屈折率を測定する目的で上記蒸着室内
に酸化けい素ガス板を置き、このガラス板にも同
時に炭素蒸着膜を形成した。前記ガラス板上には
黒色ないし褐色がかつた半透明の炭素蒸着膜が
1.1μｍの層厚で形成しされており、Na光源によ
り5893Åの波長をあて、その屈折率を測定したと
ころ2.9を示した。ダイヤモンドの同波長による
屈折率が2.41であることと比較して、上記本発明
被覆チツプの炭素蒸着膜はダイヤモンドにほぼ匹
敵する耐摩耗性をもつことが推察される。
また、上記炭素イオンビーム蒸着による炭素蒸
着膜形成に際して、その条件を種々変化させ、
種々の屈折率をもつた炭素蒸着膜を形成し、その
耐摩耗性を調べたところ屈折率2.43〜3.10をもつ
炭素蒸着膜を被覆した場合にすぐれた耐摩耗性、
すなわち、すぐれた切削性能を示すことが判明し
た。
着膜形成に際して、その条件を種々変化させ、
種々の屈折率をもつた炭素蒸着膜を形成し、その
耐摩耗性を調べたところ屈折率2.43〜3.10をもつ
炭素蒸着膜を被覆した場合にすぐれた耐摩耗性、
すなわち、すぐれた切削性能を示すことが判明し
た。
ついで、本発明被覆チツプについて、
被材：アルミニウム、
切削速度：600ｍ／min、
送り：0.05mm／rev.、
切込み：0.5mm、
の条件で連続切削を行ない、その寿命時間を測定
したところ500時間を示した。
したところ500時間を示した。
なお、比較の目的で上記炭素蒸着膜を形成する
前のWC基超硬合金チツプについて同一条件で切
削試験行なつたところ、上記本発明被覆チツプの
１／５の切削寿命時間しか示さないものであつ
た。
前のWC基超硬合金チツプについて同一条件で切
削試験行なつたところ、上記本発明被覆チツプの
１／５の切削寿命時間しか示さないものであつ
た。
実施例 ２
基体としてWC：94重量％、C0：６重量％の組
成をもつたWC基超硬合金ミニチユアドリルを用
意し、かつプラズマ発生室へのガス導入を、
CH4：H2：Ar＝１：１：１の割合でそれぞれ20
c.c.／minの流量で30秒間行なつた後H2だけを200
c.c.／minの流量で30秒間行なうガス導入を１サイ
クルとし、これを20サイクル行なう以外は実施例
１におけると同一の条件にて本発明表面被覆WC
基超硬合金製ミニチユアドリル（以下本発明被覆
ミニチユアドリルという）を製造した。
成をもつたWC基超硬合金ミニチユアドリルを用
意し、かつプラズマ発生室へのガス導入を、
CH4：H2：Ar＝１：１：１の割合でそれぞれ20
c.c.／minの流量で30秒間行なつた後H2だけを200
c.c.／minの流量で30秒間行なうガス導入を１サイ
クルとし、これを20サイクル行なう以外は実施例
１におけると同一の条件にて本発明表面被覆WC
基超硬合金製ミニチユアドリル（以下本発明被覆
ミニチユアドリルという）を製造した。
この結果得られた本発明被覆ミニチユアドリル
は、層厚0.8μｍにして屈折率2.50を有するほぼ
透明の炭素蒸着膜を有し、これをエポキシ樹脂と
銅の積層からなるIC基板の穴開けに使用したと
ころ使用寿命に達するのに10000穴加工すること
ができた。
は、層厚0.8μｍにして屈折率2.50を有するほぼ
透明の炭素蒸着膜を有し、これをエポキシ樹脂と
銅の積層からなるIC基板の穴開けに使用したと
ころ使用寿命に達するのに10000穴加工すること
ができた。
なお、比較の目的で上記炭素蒸着膜を形成する
前のミニチユアドリルを前記IC基板の穴開けに
使用したところ、上記本発明被覆ミニチユアドリ
ルの１／10で使用寿命に達した。
前のミニチユアドリルを前記IC基板の穴開けに
使用したところ、上記本発明被覆ミニチユアドリ
ルの１／10で使用寿命に達した。
実施例 ３
基体としてWC：92重量％、Co：８重量％の組
成をもつたWC基超硬合金チツプを使用し、かつ
プラズマ発生室のガス導入を、CH4：H2＝１：１
の割合でそれぞれ20c.c.／minの流量で４時間行な
う以外は実施例１におけると同一条件にて本発明
表面被覆WC基超硬合金製切削チツプ（以下本発
明被覆チツプという）を製造した。
成をもつたWC基超硬合金チツプを使用し、かつ
プラズマ発生室のガス導入を、CH4：H2＝１：１
の割合でそれぞれ20c.c.／minの流量で４時間行な
う以外は実施例１におけると同一条件にて本発明
表面被覆WC基超硬合金製切削チツプ（以下本発
明被覆チツプという）を製造した。
この結果得られた本発明被覆チツプは、層厚
1.8μｍにして屈折率3.05を有する黒色がかつた
半透明の炭素蒸着膜を有するものであつた。つい
で本発明被覆チツプを実施例１におけると同一条
件で連続切削を行ないその寿命時間を測定したと
ころ300時間を示した。
1.8μｍにして屈折率3.05を有する黒色がかつた
半透明の炭素蒸着膜を有するものであつた。つい
で本発明被覆チツプを実施例１におけると同一条
件で連続切削を行ないその寿命時間を測定したと
ころ300時間を示した。
なお、比較の目的で上記炭素蒸着膜を形成する
前のWC基超硬合金チツプについて同一条件で切
削試験を行なつたところ、上記本発明被覆チツプ
の１／３の切削寿命時間しか示さないものであつ
た。
前のWC基超硬合金チツプについて同一条件で切
削試験を行なつたところ、上記本発明被覆チツプ
の１／３の切削寿命時間しか示さないものであつ
た。
上述のように、この発明の表面被覆WC基超硬
合金製切削具は、切削工具被覆用材として特に適
している硬質炭素蒸着膜の形成により耐摩耗性が
一段と向上したものになつており、特にAlおよ
びAl合金材、非金属材、および金属と非金属の
複合材などの切削に使用した場合にすぐれた切削
性能を示し、著しく長い使用寿命が確保できるな
ど工業上有用な特性をもつものである。
合金製切削具は、切削工具被覆用材として特に適
している硬質炭素蒸着膜の形成により耐摩耗性が
一段と向上したものになつており、特にAlおよ
びAl合金材、非金属材、および金属と非金属の
複合材などの切削に使用した場合にすぐれた切削
性能を示し、著しく長い使用寿命が確保できるな
ど工業上有用な特性をもつものである。
Claims (1)
- １ 結合相形成成分としてCoを含有し、残りが
炭化タングステンを主成分とする分散相形成成分
からなる組成を有する炭化タングステン基超硬合
金基体の表面に、相互に隣接して設けられ、かつ
多数の細孔が設けられたパネルによつて仕切られ
たプラズマ発生室と蒸着室とからなる炭素イオン
ビーム蒸着装置を利用するプラズマ化学蒸着によ
り形成された屈折率：2.43〜3.10を有する透明な
いし半透明の耐摩耗性にすぐれた炭素蒸着膜を
0.1〜５μｍの層厚で被覆してなる表面被覆炭化
タングステン基超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10492679A JPS5629665A (en) | 1979-08-20 | 1979-08-20 | Surface coated cemented carbide part material for cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10492679A JPS5629665A (en) | 1979-08-20 | 1979-08-20 | Surface coated cemented carbide part material for cutting tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5629665A JPS5629665A (en) | 1981-03-25 |
| JPS6220275B2 true JPS6220275B2 (ja) | 1987-05-06 |
Family
ID=14393698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10492679A Granted JPS5629665A (en) | 1979-08-20 | 1979-08-20 | Surface coated cemented carbide part material for cutting tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5629665A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59159981A (ja) * | 1983-03-02 | 1984-09-10 | Mitsubishi Metal Corp | 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆耐摩耗性部材 |
| JPH0647208B2 (ja) * | 1986-04-03 | 1994-06-22 | 恭伸 秋本 | オ−バ−サイズ切削工具の製造法 |
-
1979
- 1979-08-20 JP JP10492679A patent/JPS5629665A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5629665A (en) | 1981-03-25 |
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