JPS6242995B2 - - Google Patents
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- JPS6242995B2 JPS6242995B2 JP10265980A JP10265980A JPS6242995B2 JP S6242995 B2 JPS6242995 B2 JP S6242995B2 JP 10265980 A JP10265980 A JP 10265980A JP 10265980 A JP10265980 A JP 10265980A JP S6242995 B2 JPS6242995 B2 JP S6242995B2
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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
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
従来、高速度鋼に対してチタンの炭化物、窒化
物または炭窒化物を被覆し、耐摩耗性の向上をは
かる事が行われているが、その手段としては
CVD法（化学蒸着法）が用いられてきた。しか
しながらCVD法は、900〜1100℃の高温にて反応
させなければならない事から、高速度鋼が焼鈍さ
れてしまい、被覆後に焼入れ、焼戻しを行う必要
があつた。そのため、被覆膜に亀裂を生じたり、
剥離したり、寸法が変化したりする事があり、安
定した精度の良い製品を製造する事が困難であつ
た。またCVD法は反応の際に高速度鋼表層の炭
素を被覆膜中に奪う現象があり、高速度鋼自体の
性能を損う事なく被覆膜を形成する事は極めて困
難であつた。
物または炭窒化物を被覆し、耐摩耗性の向上をは
かる事が行われているが、その手段としては
CVD法（化学蒸着法）が用いられてきた。しか
しながらCVD法は、900〜1100℃の高温にて反応
させなければならない事から、高速度鋼が焼鈍さ
れてしまい、被覆後に焼入れ、焼戻しを行う必要
があつた。そのため、被覆膜に亀裂を生じたり、
剥離したり、寸法が変化したりする事があり、安
定した精度の良い製品を製造する事が困難であつ
た。またCVD法は反応の際に高速度鋼表層の炭
素を被覆膜中に奪う現象があり、高速度鋼自体の
性能を損う事なく被覆膜を形成する事は極めて困
難であつた。
この現象も同じく反応温度が高いため、炭素原
子の拡散速度が大きくなる事に起因している。こ
れらの欠点があるためにCVD法による高速度鋼
への炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタンの被
覆の実用化は難しかつた。
子の拡散速度が大きくなる事に起因している。こ
れらの欠点があるためにCVD法による高速度鋼
への炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタンの被
覆の実用化は難しかつた。
そこで次に考えられたのがPVD法（物理蒸着
法）である。炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チ
タンのPVD法には反応スパツタリング法、ARE
法（活性化反応蒸着法）、反応イオンプレーテイ
ング法などがある。これらのPVD法によれば高
速度鋼が焼鈍する600℃以下の低い温度で被覆膜
を形成する事が可能になる。中でも反応イオンプ
レーテイング法が他の方法にくらべ最も密着強度
も強く、切削性能も安定し、性能もいいことがわ
かつたので実施例は全てこの方法によつた。
法）である。炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チ
タンのPVD法には反応スパツタリング法、ARE
法（活性化反応蒸着法）、反応イオンプレーテイ
ング法などがある。これらのPVD法によれば高
速度鋼が焼鈍する600℃以下の低い温度で被覆膜
を形成する事が可能になる。中でも反応イオンプ
レーテイング法が他の方法にくらべ最も密着強度
も強く、切削性能も安定し、性能もいいことがわ
かつたので実施例は全てこの方法によつた。
高速度鋼に対する最適被覆膜について述べる。
高速度鋼はその用途が切削条件の変動が大きく且
つ低速重切削の分野である。このためこすり摩耗
及び溶着に強い被覆膜が適し、この点で炭化チタ
ン及び炭窒化チタンが優れている。窒化チタンは
耐溶着性には最も優れているが、通常の高速度鋼
使用条件においては炭化チタン及び炭窒化チタン
との差は認められず、こすり摩耗に弱いので適さ
ない。
高速度鋼はその用途が切削条件の変動が大きく且
つ低速重切削の分野である。このためこすり摩耗
及び溶着に強い被覆膜が適し、この点で炭化チタ
ン及び炭窒化チタンが優れている。窒化チタンは
耐溶着性には最も優れているが、通常の高速度鋼
使用条件においては炭化チタン及び炭窒化チタン
との差は認められず、こすり摩耗に弱いので適さ
ない。
さて、以上述べた様に前述のPVD法を用いて
高速度鋼に最適な炭化チタンまたは炭窒化チタン
を被覆するのが最も性能向上を達成する上で最良
である事が明きらかであるが、しかしながら高速
度鋼が焼鈍されない200〜600℃の温度範囲に於い
て炭化チタンまたは炭窒化チタンを被覆した場合
高速度鋼と被覆膜の接着強度が工具用としては不
充分である事が試験の結果判明した。しかるに、
試験の過程に於いて、窒化チタンの場合は600℃
以下の低温でも、実用に耐える接着強度を有する
事を発見した。ここで、窒化チタンと炭窒化チタ
ンまたは炭化チタン界面の接着強度もまた大き
く、また窒化チタンから炭窒化チタンを経て炭化
チタンまで連続に組成を変化させる事も、反応ガ
ス組成を連続に変化させる事が容易に実施でき
る。
高速度鋼に最適な炭化チタンまたは炭窒化チタン
を被覆するのが最も性能向上を達成する上で最良
である事が明きらかであるが、しかしながら高速
度鋼が焼鈍されない200〜600℃の温度範囲に於い
て炭化チタンまたは炭窒化チタンを被覆した場合
高速度鋼と被覆膜の接着強度が工具用としては不
充分である事が試験の結果判明した。しかるに、
試験の過程に於いて、窒化チタンの場合は600℃
以下の低温でも、実用に耐える接着強度を有する
事を発見した。ここで、窒化チタンと炭窒化チタ
ンまたは炭化チタン界面の接着強度もまた大き
く、また窒化チタンから炭窒化チタンを経て炭化
チタンまで連続に組成を変化させる事も、反応ガ
ス組成を連続に変化させる事が容易に実施でき
る。
即ち高速度鋼にチタン化合物を被覆し、有効な
性能を得るにおいて、本発明によりまず高速度鋼
上に0.01〜２μ望ましくは0.5〜１μの極めて薄
い窒化チタン膜を形成し、その上に炭化チタンま
たは窒化チタンの皮膜を１μ〜10μ望ましくは２
μ〜４μの厚みに被覆する事が必要となる。
性能を得るにおいて、本発明によりまず高速度鋼
上に0.01〜２μ望ましくは0.5〜１μの極めて薄
い窒化チタン膜を形成し、その上に炭化チタンま
たは窒化チタンの皮膜を１μ〜10μ望ましくは２
μ〜４μの厚みに被覆する事が必要となる。
ここで第一層の窒化チタン膜の厚みが２μを越
えると耐摩耗性の向上の寄与よりも靭性の劣化が
大きくなるので不適当であり、また第二層の炭化
チタンまたは炭窒化チタン膜の厚みが１μを下回
ると耐摩耗性が不充分となり、10μを越えると靭
性の劣化が甚しく、やはり不適当である。
えると耐摩耗性の向上の寄与よりも靭性の劣化が
大きくなるので不適当であり、また第二層の炭化
チタンまたは炭窒化チタン膜の厚みが１μを下回
ると耐摩耗性が不充分となり、10μを越えると靭
性の劣化が甚しく、やはり不適当である。
また本発明に於いて、被覆膜が第一層と第二層
の組合せの多重層であつても、被覆膜中に少量の
鉄族金属が含まれても良いのは勿論である。
の組合せの多重層であつても、被覆膜中に少量の
鉄族金属が含まれても良いのは勿論である。
以下に実施例を記す。
実施例 １
高速度鋼（SKH4A）をSNP432の形状に加工
し、第１図に示す反応イオンプレーテイング装置
を用いて、電子ビームにて加熱蒸発せしめたチタ
ンをイオン化電圧＋60Vでイオン化し、−0.5KV
の基板電圧を印加した。ここで試料No.１は窒素ガ
ス雰囲気中３×10-4Torrにて14分間保持し次に
アセチレンガス雰囲気中４×10-4Torrにて90分
間保持した所、高速度鋼に焼鈍は起きておらず、
TiN層0.5μ、TiC層4.5μの被覆膜を得た。
し、第１図に示す反応イオンプレーテイング装置
を用いて、電子ビームにて加熱蒸発せしめたチタ
ンをイオン化電圧＋60Vでイオン化し、−0.5KV
の基板電圧を印加した。ここで試料No.１は窒素ガ
ス雰囲気中３×10-4Torrにて14分間保持し次に
アセチレンガス雰囲気中４×10-4Torrにて90分
間保持した所、高速度鋼に焼鈍は起きておらず、
TiN層0.5μ、TiC層4.5μの被覆膜を得た。
次に試料No.２としてアセチレンガス雰囲気中４
×10-4Torrにて100分間保持したところ、高速度
鋼に焼鈍は起きておらず、TiC層５μの被覆膜を
得た。また被覆していない高速度鋼を試料No.３と
して旋削耐摩耗性試験を行つた。被削材SCM3工
具FN11R−44Aを用い、切削速度30ｍ／min、切
込２mm、送り0.1mm／revの条件で試験したところ
第２図の結果を得た。
×10-4Torrにて100分間保持したところ、高速度
鋼に焼鈍は起きておらず、TiC層５μの被覆膜を
得た。また被覆していない高速度鋼を試料No.３と
して旋削耐摩耗性試験を行つた。被削材SCM3工
具FN11R−44Aを用い、切削速度30ｍ／min、切
込２mm、送り0.1mm／revの条件で試験したところ
第２図の結果を得た。
試料No.２は10分間切削後被覆膜が剥離してしま
い、20分後には試料No.３の高速度鋼そのものの性
能になつてしまつたが、本発明の被覆高速度鋼で
ある試料No.１は優れた耐摩耗性を維持している。
い、20分後には試料No.３の高速度鋼そのものの性
能になつてしまつたが、本発明の被覆高速度鋼で
ある試料No.１は優れた耐摩耗性を維持している。
実施例 ２
実施例１において、同じくSKH4Aを用い試料
No.４として窒素ガス雰囲気中３×10-4Torrにて
20分間保持した後、窒素ガス分圧１×10-4Torr
アセチレンガス分圧３×10-4Torrの雰囲気中に
て80分間保持したところ、高速度鋼に焼鈍は起き
ておらず、TiN層１μ、Ti（CN）層４μの被覆
膜を得た。
No.４として窒素ガス雰囲気中３×10-4Torrにて
20分間保持した後、窒素ガス分圧１×10-4Torr
アセチレンガス分圧３×10-4Torrの雰囲気中に
て80分間保持したところ、高速度鋼に焼鈍は起き
ておらず、TiN層１μ、Ti（CN）層４μの被覆
膜を得た。
この試料No.４を実施例１の切削条件で試験した
結果も第２図に示す様に優れたものであつた。
結果も第２図に示す様に優れたものであつた。
第１図は本発明の実施例方法を示す説明図で、
図中１は真空槽、２は排気管、３は基板電源、４
は基板、５はイオン化電源、６はイオン化電極、
７は反応ガス導入パイプ、８は蒸発源、９は試料
を示す。 第２図は切削試験結果を示す図表である。
図中１は真空槽、２は排気管、３は基板電源、４
は基板、５はイオン化電源、６はイオン化電極、
７は反応ガス導入パイプ、８は蒸発源、９は試料
を示す。 第２図は切削試験結果を示す図表である。
Claims (1)
- １ 高速度鋼に対しPVD法によりチタンの炭化
物もしくは炭窒化物の被覆膜を形成せしめるに際
し、予め600℃以下の温度でチタンの窒化物を0.1
μ以上２μ以下の厚みに被覆した後、600℃以下
の温度でチタンの炭化物もしくは炭窒化物を被覆
する事を特徴とする被覆高速度鋼の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265980A JPS5629670A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Preparation of coated high speed steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10265980A JPS5629670A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Preparation of coated high speed steel |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15913276A Division JPS5382672A (en) | 1976-12-28 | 1976-12-28 | Coated high speed steel and its manufacture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5629670A JPS5629670A (en) | 1981-03-25 |
| JPS6242995B2 true JPS6242995B2 (ja) | 1987-09-10 |
Family
ID=14333351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10265980A Granted JPS5629670A (en) | 1980-07-25 | 1980-07-25 | Preparation of coated high speed steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5629670A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0639398U (ja) * | 1992-10-30 | 1994-05-24 | ぺんてる株式会社 | 紙束の穿孔装置 |
| JPH0639396U (ja) * | 1992-10-30 | 1994-05-24 | ぺんてる株式会社 | 紙束穿孔装置の穿孔刃 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4670172A (en) * | 1985-03-29 | 1987-06-02 | Borg-Warner Corporation | Process and kit for working metals |
| FR2596775B1 (fr) * | 1986-04-07 | 1992-11-13 | Univ Limoges | Revetement dur multicouches elabore par depot ionique de nitrure de titane, carbonitrure de titane et i-carbone |
| PT1598456E (pt) * | 2004-05-17 | 2008-12-29 | Braecker Ag | Viajante e processo para a sua produção |
| CN103158296B (zh) * | 2013-03-15 | 2014-10-15 | 烟台鲁东泵业有限公司 | 一种碳化钛/氮化钛纳米多层涂层叶轮及其制备方法 |
-
1980
- 1980-07-25 JP JP10265980A patent/JPS5629670A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0639398U (ja) * | 1992-10-30 | 1994-05-24 | ぺんてる株式会社 | 紙束の穿孔装置 |
| JPH0639396U (ja) * | 1992-10-30 | 1994-05-24 | ぺんてる株式会社 | 紙束穿孔装置の穿孔刃 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5629670A (en) | 1981-03-25 |
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