JP3249278B2 - 工具用被覆体 - Google Patents
工具用被覆体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、合金またはセラミック
ス焼結体の基材上に、非化学量論組成のセラミックスの
被膜を被覆し、耐摩耗性，高硬度性，耐剥離性，高靭
性，耐食性，装飾性のある構造用工具部材として適する
被覆体に関し、具体的には、例えば旋削工具，フライス
工具，エンドミル，ドリルに代表される切削工具、スリ
ッター，製缶工具，金型に代表される耐摩耗工具または
釣具，時計用部材，メガネの枠，タイピン，ブローチに
代表される装飾用工具部材に適する工具用被覆体に関す
る。
ス焼結体の基材上に、非化学量論組成のセラミックスの
被膜を被覆し、耐摩耗性，高硬度性，耐剥離性，高靭
性，耐食性，装飾性のある構造用工具部材として適する
被覆体に関し、具体的には、例えば旋削工具，フライス
工具，エンドミル，ドリルに代表される切削工具、スリ
ッター，製缶工具，金型に代表される耐摩耗工具または
釣具，時計用部材，メガネの枠，タイピン，ブローチに
代表される装飾用工具部材に適する工具用被覆体に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】合金またはセラミックス焼結体の基材上
に、Ｔｉの炭化物，窒化物，炭窒化物の中の１種の単層
または２種以上の多層でなるチタン化合物被膜を被覆し
た被覆体が多数提案され、その中の１部が実用されてい
る。
に、Ｔｉの炭化物，窒化物，炭窒化物の中の１種の単層
または２種以上の多層でなるチタン化合物被膜を被覆し
た被覆体が多数提案され、その中の１部が実用されてい
る。
【０００３】特開昭５１−１４４３１４号公報に代表さ
れる従来のチタン化合物被膜を被覆した被覆体は、チタ
ン化合物被膜自体が金属元素であるＴｉに対する非金属
元素の比が０．８〜１．０からなる化学量論組成または
化学量論組成近辺の組成からなっており、被膜自体の優
れた耐摩耗性と基材自体の優れた靭性とを有効に利用し
ようとしたものであるが、基材の材質によっては基材と
被膜との付着性に劣ること、多層にすると被膜間の付着
性が劣ること、被膜に引張応力や弱い圧縮応力が残留し
ているにすぎないために被膜自体が脆弱である等、被膜
自体の特性が劣るという問題がある。
れる従来のチタン化合物被膜を被覆した被覆体は、チタ
ン化合物被膜自体が金属元素であるＴｉに対する非金属
元素の比が０．８〜１．０からなる化学量論組成または
化学量論組成近辺の組成からなっており、被膜自体の優
れた耐摩耗性と基材自体の優れた靭性とを有効に利用し
ようとしたものであるが、基材の材質によっては基材と
被膜との付着性に劣ること、多層にすると被膜間の付着
性が劣ること、被膜に引張応力や弱い圧縮応力が残留し
ているにすぎないために被膜自体が脆弱である等、被膜
自体の特性が劣るという問題がある。
【０００４】これらの問題点を解決しようとしたもの
に、特開平２−２２４５４号公報がある。
に、特開平２−２２４５４号公報がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】基材上に、チタン化合
物被膜を被覆した被覆体の内、特開平２−２２４５４号
公報には、超硬合金の基材表面に炭化チタン，窒化チタ
ン，炭窒化チタンの中の１種からなる単層の被膜を被覆
した被覆体における被膜厚さを平均０．１〜１．５μｍ
とした状態でイオン注入し、イオン注入成分を被膜を通
して基材の表面部まで滲透させて、被膜と基材との密着
性および被膜自体の硬さの向上を達成したことが記載さ
れている。
物被膜を被覆した被覆体の内、特開平２−２２４５４号
公報には、超硬合金の基材表面に炭化チタン，窒化チタ
ン，炭窒化チタンの中の１種からなる単層の被膜を被覆
した被覆体における被膜厚さを平均０．１〜１．５μｍ
とした状態でイオン注入し、イオン注入成分を被膜を通
して基材の表面部まで滲透させて、被膜と基材との密着
性および被膜自体の硬さの向上を達成したことが記載さ
れている。
【０００６】同公報に記載の被覆体は、従来の被覆体に
比べて優れた効果を有しているが、イオン注入するため
の装置が非常に高価であること、またイオン注入条件の
設定、別の表現をするとイオンを注入すること、および
イオン注入量等をコントロールすることが容易でなく、
工業製品として実用化していくのが困難であるという問
題がある。
比べて優れた効果を有しているが、イオン注入するため
の装置が非常に高価であること、またイオン注入条件の
設定、別の表現をするとイオンを注入すること、および
イオン注入量等をコントロールすることが容易でなく、
工業製品として実用化していくのが困難であるという問
題がある。
【０００７】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、基材上に非化学量論組成の炭化チ
タン，窒化チタン，炭窒化チタンからなるチタン化合物
被膜を被覆して、硬度，耐摩耗性，耐剥離性，耐熱性お
よび耐欠損性を高めた工具用被覆体の提供を目的とす
る。
もので、具体的には、基材上に非化学量論組成の炭化チ
タン，窒化チタン，炭窒化チタンからなるチタン化合物
被膜を被覆して、硬度，耐摩耗性，耐剥離性，耐熱性お
よび耐欠損性を高めた工具用被覆体の提供を目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、超硬合金ま
たはサーメットの表面上にチタン化合物被膜を被覆した
被覆体の寿命を向上させるための検討を行っていたとこ
ろ、被膜の組成成分、具体的には被膜を構成している金
属元素であるＴｉに対し、非金属元素である窒素および
／または炭素を多くした非化学量論組成の被膜にする
と、被膜に残留する圧縮応力が高く、高硬度な被膜とな
り、かつ基材との付着性にも優れるという知見を得て、
本発明を完成するに至ったものである。
たはサーメットの表面上にチタン化合物被膜を被覆した
被覆体の寿命を向上させるための検討を行っていたとこ
ろ、被膜の組成成分、具体的には被膜を構成している金
属元素であるＴｉに対し、非金属元素である窒素および
／または炭素を多くした非化学量論組成の被膜にする
と、被膜に残留する圧縮応力が高く、高硬度な被膜とな
り、かつ基材との付着性にも優れるという知見を得て、
本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】すなわち、本発明の工具用被覆体は、合金
またはセラミックス焼結体の基材上に、Ｔｉ（ＣX，
ＮY）R（但し、Ｔｉはチタン、Ｃは炭素、Ｎは窒素を示
し、ＸおよびＹは非金属元素である炭素と窒素とのそれ
ぞれの原子比を表わし、Ｒは金属元素であるチタンに対
する炭素と窒素とを合計した非金属元素の原子比を表わ
し、それぞれはＸ＋Ｙ＝１、１≧Ｘ≧０、１．５≧Ｒ≧
１．０１の関係にある）で表わされる非化学量論組成の
炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタンの中の１種の単
層または２種以上の多層でなるチタン化合物被膜が被覆
されていることを特徴とする。
またはセラミックス焼結体の基材上に、Ｔｉ（ＣX，
ＮY）R（但し、Ｔｉはチタン、Ｃは炭素、Ｎは窒素を示
し、ＸおよびＹは非金属元素である炭素と窒素とのそれ
ぞれの原子比を表わし、Ｒは金属元素であるチタンに対
する炭素と窒素とを合計した非金属元素の原子比を表わ
し、それぞれはＸ＋Ｙ＝１、１≧Ｘ≧０、１．５≧Ｒ≧
１．０１の関係にある）で表わされる非化学量論組成の
炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタンの中の１種の単
層または２種以上の多層でなるチタン化合物被膜が被覆
されていることを特徴とする。
【００１０】本発明の被覆体における基材は、具体的に
は、例えばステンレス鋼，高速度鋼，耐熱合金，Ｔｉ合
金，Ａｌ合金，Ｃｕ合金またはサーメットや超硬合金に
代表される焼結合金、Ａｌ2Ｏ3基セラミックス焼結体，
Ｓｉ3Ｎ4基セラミックス焼結体，サイアロン基セラミッ
クス焼結体，ＺｒＯ2基セラミックス焼結体，ＳｉＣ基
セラミックス焼結体，ＡｌＮ基セラミックス焼結体を挙
げることができる。
は、例えばステンレス鋼，高速度鋼，耐熱合金，Ｔｉ合
金，Ａｌ合金，Ｃｕ合金またはサーメットや超硬合金に
代表される焼結合金、Ａｌ2Ｏ3基セラミックス焼結体，
Ｓｉ3Ｎ4基セラミックス焼結体，サイアロン基セラミッ
クス焼結体，ＺｒＯ2基セラミックス焼結体，ＳｉＣ基
セラミックス焼結体，ＡｌＮ基セラミックス焼結体を挙
げることができる。
【００１１】これらの基材上に被覆されるＴｉ（ＣX，
ＮY）Rで表わされるチタン化合物被膜は、具体的には、
ＴｉＣRの炭化チタン、ＴｉＮRの窒化チタン、Ｔｉ
（Ｃ，Ｎ）Rの炭窒化チタンの中の１種の単層または２
種以上の多層でなるものである。このＴｉ（ＣX，ＮY）
Rで表わされるチタン化合物被膜におけるＲが１．０１
未満になると被膜の残留圧縮応力の低下，硬さ低下およ
び耐摩耗性の低下が著しく、逆にＲが１．５を超える値
にするには、製造工程上の困難さがあることから、Ｒは
１．０１〜１．５と定めたものであり、特に高硬度性お
よび優れた耐摩耗性を保持させるために、Ｒは１．０３
〜１．４５でなることが好ましい。
ＮY）Rで表わされるチタン化合物被膜は、具体的には、
ＴｉＣRの炭化チタン、ＴｉＮRの窒化チタン、Ｔｉ
（Ｃ，Ｎ）Rの炭窒化チタンの中の１種の単層または２
種以上の多層でなるものである。このＴｉ（ＣX，ＮY）
Rで表わされるチタン化合物被膜におけるＲが１．０１
未満になると被膜の残留圧縮応力の低下，硬さ低下およ
び耐摩耗性の低下が著しく、逆にＲが１．５を超える値
にするには、製造工程上の困難さがあることから、Ｒは
１．０１〜１．５と定めたものであり、特に高硬度性お
よび優れた耐摩耗性を保持させるために、Ｒは１．０３
〜１．４５でなることが好ましい。
【００１２】このチタン化合物被膜の膜厚さは、基材上
に被覆する被膜の構成および用途や形状等により異な
り、例えば被膜の構成がチタン化合物被膜のみからなる
場合、または被膜へ及ぼす衝撃が弱いような用途の場合
には、チタン化合物被膜の膜厚さを厚くする方向が好ま
しく、逆に被膜の構成がチタン化合物被膜と他の膜質で
なる被膜との組合わせからなる場合、または被膜へ及ぼ
す衝撃が強いような用途の場合には、チタン化合物被膜
の膜厚さを薄くする方向で使い分けることが好ましく、
具体的には、０．５〜１５μｍ厚さのチタン化合物被
膜、好ましくは、１〜１０μｍ厚さのチタン化合物被膜
であり、特に好ましくは、１〜５μｍ厚さのチタン化合
物被膜である。
に被覆する被膜の構成および用途や形状等により異な
り、例えば被膜の構成がチタン化合物被膜のみからなる
場合、または被膜へ及ぼす衝撃が弱いような用途の場合
には、チタン化合物被膜の膜厚さを厚くする方向が好ま
しく、逆に被膜の構成がチタン化合物被膜と他の膜質で
なる被膜との組合わせからなる場合、または被膜へ及ぼ
す衝撃が強いような用途の場合には、チタン化合物被膜
の膜厚さを薄くする方向で使い分けることが好ましく、
具体的には、０．５〜１５μｍ厚さのチタン化合物被
膜、好ましくは、１〜１０μｍ厚さのチタン化合物被膜
であり、特に好ましくは、１〜５μｍ厚さのチタン化合
物被膜である。
【００１３】このチタン化合物被膜は、基材の全面に亘
って同一組成の被膜とすること、または略均一な被膜厚
さとすることも好ましく、逆に基材の一部の面にのみ被
覆すること、もしくは基材の面によって被膜の組成や厚
さを変えて被覆することも好ましいことであり、具体的
には、例えば切削工具として用いる場合に、すくい面は
ＴｉＮRの被膜とし、逃げ面はＴｉＣRの被膜とするこ
と、もしくはすくい面は薄い被膜厚さとし、逃げ面は厚
い被膜厚さとすること、あるいはすくい面の被膜表面は
Ｎ含有量が多く、被膜内部になるほどＮ含有量が漸減し
たＴｉ（ＣＮ）Rの被膜とし、逃げ面の被膜表面はＣ含
有量が多く、被膜内部になるほどＣ含有量が漸減したＴ
ｉ（ＣＮ）Rの被膜とする場合、またはこれらの組合わ
せた被膜構成を挙げることができる。
って同一組成の被膜とすること、または略均一な被膜厚
さとすることも好ましく、逆に基材の一部の面にのみ被
覆すること、もしくは基材の面によって被膜の組成や厚
さを変えて被覆することも好ましいことであり、具体的
には、例えば切削工具として用いる場合に、すくい面は
ＴｉＮRの被膜とし、逃げ面はＴｉＣRの被膜とするこ
と、もしくはすくい面は薄い被膜厚さとし、逃げ面は厚
い被膜厚さとすること、あるいはすくい面の被膜表面は
Ｎ含有量が多く、被膜内部になるほどＮ含有量が漸減し
たＴｉ（ＣＮ）Rの被膜とし、逃げ面の被膜表面はＣ含
有量が多く、被膜内部になるほどＣ含有量が漸減したＴ
ｉ（ＣＮ）Rの被膜とする場合、またはこれらの組合わ
せた被膜構成を挙げることができる。
【００１４】本発明の被覆体は、基材の表面に直接、上
述のチタン化合物被膜を被覆する被膜構成とすることも
好ましく、また例えばセラミックス焼結体の基材の場合
に、基材とチタン化合物被膜との間にＴｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏの中の１種の金属薄膜
を介在させること、もしくはチタン化合物の被膜の表面
に、他の膜質でなる外層を被覆する被膜構成とすること
も好ましいことである。具体的には、基材上にチタン化
合物被膜を被覆し、このチタン化合物被膜の表面に、酸
化アルミニウム，ＴｉとＡｌを含む複合窒化物，Ｔｉと
Ａｌを含む複合窒炭化物，ＴｉとＡｌを含む複合窒酸化
物，ＴｉとＡｌを含む複合窒炭酸化物，ダイヤモンド，
ダイヤモンド状カーボンの中の１種の単層または２種以
上の多層でなる外層が被覆されていると耐摩耗性がさら
に向上し、好ましいことである。この外層は、外層とチ
タン化合物被膜との付着性および被覆体の耐摩耗性か
ら、０．１〜５μｍの厚さに被覆されているのが好まし
い。
述のチタン化合物被膜を被覆する被膜構成とすることも
好ましく、また例えばセラミックス焼結体の基材の場合
に、基材とチタン化合物被膜との間にＴｉ，Ｚｒ，Ｈ
ｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏの中の１種の金属薄膜
を介在させること、もしくはチタン化合物の被膜の表面
に、他の膜質でなる外層を被覆する被膜構成とすること
も好ましいことである。具体的には、基材上にチタン化
合物被膜を被覆し、このチタン化合物被膜の表面に、酸
化アルミニウム，ＴｉとＡｌを含む複合窒化物，Ｔｉと
Ａｌを含む複合窒炭化物，ＴｉとＡｌを含む複合窒酸化
物，ＴｉとＡｌを含む複合窒炭酸化物，ダイヤモンド，
ダイヤモンド状カーボンの中の１種の単層または２種以
上の多層でなる外層が被覆されていると耐摩耗性がさら
に向上し、好ましいことである。この外層は、外層とチ
タン化合物被膜との付着性および被覆体の耐摩耗性か
ら、０．１〜５μｍの厚さに被覆されているのが好まし
い。
【００１５】本発明の被覆体における被膜は、できるだ
け微細粒からなっていることが好ましく、特にチタン化
合物被膜が粒径の微細化の目安となるＸ線回折線の半価
幅、具体的にはＣｕ−Ｋα線による（１１１）および／
または（２００）結晶面の半価幅が０．６以上からなる
ことが好ましい。
け微細粒からなっていることが好ましく、特にチタン化
合物被膜が粒径の微細化の目安となるＸ線回折線の半価
幅、具体的にはＣｕ−Ｋα線による（１１１）および／
または（２００）結晶面の半価幅が０．６以上からなる
ことが好ましい。
【００１６】本発明の被覆体は、従来から市販または提
案されている各種の基材を用いて、従来から行われてい
るＣＶＤ法やＰＶＤ法を応用することにより作製するこ
とができる。具体的には、ＣＶＤ法におけるガス種，ガ
ス圧および励起方法、ＰＶＤ法におけるガス種，ガス
圧，ターゲットの材質および励起方法が重要である。ま
た、イオンプレーティング法やスパッタ法のＰＶＤ法に
より、本発明の被覆体を作製すると、被膜に大きな圧縮
応力を残留させやすく、そうすると、耐欠損性が顕著に
優れることから好ましいことである。
案されている各種の基材を用いて、従来から行われてい
るＣＶＤ法やＰＶＤ法を応用することにより作製するこ
とができる。具体的には、ＣＶＤ法におけるガス種，ガ
ス圧および励起方法、ＰＶＤ法におけるガス種，ガス
圧，ターゲットの材質および励起方法が重要である。ま
た、イオンプレーティング法やスパッタ法のＰＶＤ法に
より、本発明の被覆体を作製すると、被膜に大きな圧縮
応力を残留させやすく、そうすると、耐欠損性が顕著に
優れることから好ましいことである。
【００１７】
【作用】本発明の被覆体は、基材上に被覆されたチタン
化合物被膜のＴｉ元素に対する非金属元素の原子比が被
膜の硬さを高める作用をし、その結果間接的に耐摩耗性
を高める作用となり、特にＰＶＤ法により作製されたチ
タン化合物被膜の場合には、被膜に大きい圧縮応力を残
留させる作用が生じ、その結果被膜の強度および耐摩耗
性を高める間接的作用が強くなる。
化合物被膜のＴｉ元素に対する非金属元素の原子比が被
膜の硬さを高める作用をし、その結果間接的に耐摩耗性
を高める作用となり、特にＰＶＤ法により作製されたチ
タン化合物被膜の場合には、被膜に大きい圧縮応力を残
留させる作用が生じ、その結果被膜の強度および耐摩耗
性を高める間接的作用が強くなる。
【００１８】
【実施例１】市販の超硬合金（ＪＩＳ規格、ＳＮＧＮ１
２０４０８形状、Ｐ３０相当材種）を基材とし、この基
材をスパッター装置の容器内に設置し容器内を５×１０
−６Ｔｏｒｒの真空に排気した後、容器内にＡｒガスを
流入して、２×１０−３Ｔｏｒｒとした。次いで、基材
を５００℃に加熱保持しながら、表１に示したターゲッ
ト板上に５×１０×１ｍｍ形状のカーボン板を表１に示
した個数をそれぞれ設置した状態でイオンビームを照射
して、表１に示した本発明品１〜４および比較品１〜３
を得た。（但し、本発明品１〜４はマグネトロン形スパ
ッター装置を、比較品１〜３は直流二極スパッター装置
を用いた）こうして得た本発明品１〜４および比較品１
〜３のそれぞれの被覆体の被膜組成，膜厚および硬さを
調べて、その結果を表１に併記した。被膜組成はグロー
放電発光分光分析装置（ＧＤＳ）により測定および換算
し、膜厚は金属顕微鏡および走査型電子顕微鏡にて求め
た。
２０４０８形状、Ｐ３０相当材種）を基材とし、この基
材をスパッター装置の容器内に設置し容器内を５×１０
−６Ｔｏｒｒの真空に排気した後、容器内にＡｒガスを
流入して、２×１０−３Ｔｏｒｒとした。次いで、基材
を５００℃に加熱保持しながら、表１に示したターゲッ
ト板上に５×１０×１ｍｍ形状のカーボン板を表１に示
した個数をそれぞれ設置した状態でイオンビームを照射
して、表１に示した本発明品１〜４および比較品１〜３
を得た。（但し、本発明品１〜４はマグネトロン形スパ
ッター装置を、比較品１〜３は直流二極スパッター装置
を用いた）こうして得た本発明品１〜４および比較品１
〜３のそれぞれの被覆体の被膜組成，膜厚および硬さを
調べて、その結果を表１に併記した。被膜組成はグロー
放電発光分光分析装置（ＧＤＳ）により測定および換算
し、膜厚は金属顕微鏡および走査型電子顕微鏡にて求め
た。
【００１９】次に、本発明品１〜４および比較品１〜３
の被覆体を用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ（直径２５０ｍｍ
の丸棒）、切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ、送り：０．３
ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：１．５ｍｍ、切削油：水溶性、
評価：逃げ面摩耗量０．３ｍｍまたはチッピングや剥離
が生じた時点で寿命、という条件により湿式切削試験を
行い、その結果を表１に併記した。
の被覆体を用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ（直径２５０ｍｍ
の丸棒）、切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ、送り：０．３
ｍｍ／ｒｅｖ、切込み：１．５ｍｍ、切削油：水溶性、
評価：逃げ面摩耗量０．３ｍｍまたはチッピングや剥離
が生じた時点で寿命、という条件により湿式切削試験を
行い、その結果を表１に併記した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【実施例２】イオンプレーティング装置の反応容器内
に、市販のＴｉ（ＣＮ）基サーメット（ＪＩＳ規格、Ｓ
ＤＫＮ４２ＺＴＮ形状）の基材を設置した後、加熱工
程、Ａｒのエッチング工程および被覆工程を施して、本
発明品５〜８と比較品４，５を得た。この内、本発明品
５〜８は、基材を設置した電子加熱式反応容器内を１×
１０−５Ｔｏｒｒ真空に排気した後、Ａｒガスを導入
し、２×１０−３Ｔｏｒｒの圧力とし、出力１０ｋｗで
６０分間電子加熱し、基材温度を４５０℃に保持する加
熱工程と、圧力１×１０−３ＴｏｒｒのＡｒガス中、直
流電圧３００Ｖを印加してグロー放電を発生させて、基
材表面を３０分間Ａｒイオンボンバード処理によるＡｒ
のエッチング工程と、表２に示した被覆条件（それぞれ
の容器内圧力は３×１０−３Ｔｏｒｒに保持、窒素ガス
純度５Ｎ使用）による被覆工程により作製した。
に、市販のＴｉ（ＣＮ）基サーメット（ＪＩＳ規格、Ｓ
ＤＫＮ４２ＺＴＮ形状）の基材を設置した後、加熱工
程、Ａｒのエッチング工程および被覆工程を施して、本
発明品５〜８と比較品４，５を得た。この内、本発明品
５〜８は、基材を設置した電子加熱式反応容器内を１×
１０−５Ｔｏｒｒ真空に排気した後、Ａｒガスを導入
し、２×１０−３Ｔｏｒｒの圧力とし、出力１０ｋｗで
６０分間電子加熱し、基材温度を４５０℃に保持する加
熱工程と、圧力１×１０−３ＴｏｒｒのＡｒガス中、直
流電圧３００Ｖを印加してグロー放電を発生させて、基
材表面を３０分間Ａｒイオンボンバード処理によるＡｒ
のエッチング工程と、表２に示した被覆条件（それぞれ
の容器内圧力は３×１０−３Ｔｏｒｒに保持、窒素ガス
純度５Ｎ使用）による被覆工程により作製した。
【００２２】比較品４および５は、基材を設置した抵抗
加熱式反応容器内を１×１０−５Ｔｏｒｒ真空に排気し
た後、Ａｒガスを導入し、４×１０−４〜１×１０−４
Ｔｏｒｒの圧力、出力２０ｋｗ、６０分間加熱により４
５０℃に保持する加熱工程と、圧力８×１０−２Ｔｏｒ
ｒのＡｒガス中、直流電圧６００Ｖを印加して基材表面
を３０分間Ａｒイオンボンバード処理によるＡｒのエッ
チング工程と、表２に示した被覆条件による被覆工程に
より作製した。
加熱式反応容器内を１×１０−５Ｔｏｒｒ真空に排気し
た後、Ａｒガスを導入し、４×１０−４〜１×１０−４
Ｔｏｒｒの圧力、出力２０ｋｗ、６０分間加熱により４
５０℃に保持する加熱工程と、圧力８×１０−２Ｔｏｒ
ｒのＡｒガス中、直流電圧６００Ｖを印加して基材表面
を３０分間Ａｒイオンボンバード処理によるＡｒのエッ
チング工程と、表２に示した被覆条件による被覆工程に
より作製した。
【００２３】こうして得た本発明品５〜８および比較品
４，５の被覆体の被膜組成，膜厚，被膜硬度，チタン化
合物被膜の残留応力，チタン化合物被膜の半価巾を求め
て、表３に示した。被膜組成，膜厚，硬度は、実施例１
で行ったと同様の方法で求め、残留応力についてはＸ線
回折法で求め、半価巾についてはＸ線回折装置によるＣ
ｕターゲットのＫα線におけるチタン化合物膜の（１１
１）面で求めたものである。
４，５の被覆体の被膜組成，膜厚，被膜硬度，チタン化
合物被膜の残留応力，チタン化合物被膜の半価巾を求め
て、表３に示した。被膜組成，膜厚，硬度は、実施例１
で行ったと同様の方法で求め、残留応力についてはＸ線
回折法で求め、半価巾についてはＸ線回折装置によるＣ
ｕターゲットのＫα線におけるチタン化合物膜の（１１
１）面で求めたものである。
【００２４】次に、本発明品５〜８および比較品４，５
の被覆体を用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ：ＳＣＭ４４０
（ＨＢ２５０〜３００）、切削速度：１６１ｍ／ｍｉ
ｎ、送り：０．２ｍｍ／刃、切込み：２．０ｍｍ、切削
条件：９０ｍｉｎによる乾式フライス切削試験を行い、
そのときの平均逃げ面摩耗量を求めて表３に併記した。
尚、本発明品５〜８の切削試験後の摩耗形態は、正常摩
耗であったのに対し、比較品４，５の切削試験後の摩耗
形態は、少し剥離しているものであった。
の被覆体を用いて、被削材：Ｓ４８Ｃ：ＳＣＭ４４０
（ＨＢ２５０〜３００）、切削速度：１６１ｍ／ｍｉ
ｎ、送り：０．２ｍｍ／刃、切込み：２．０ｍｍ、切削
条件：９０ｍｉｎによる乾式フライス切削試験を行い、
そのときの平均逃げ面摩耗量を求めて表３に併記した。
尚、本発明品５〜８の切削試験後の摩耗形態は、正常摩
耗であったのに対し、比較品４，５の切削試験後の摩耗
形態は、少し剥離しているものであった。
【００２５】
【表２】
【００２６】
【表３】
【００２７】
【実施例３】市販の高速度鋼，Ｔｉ合金，窒化ケイ素基
セラミックス，酸化アルミニウム基（Ａｌ2Ｏ3−Ｔｉ
Ｃ）セラミックスの基材をそれぞれ用いて、実施例１に
おける本発明品１と略同様に処理して被覆体を作製し、
それぞれを本発明品９，１０，１１，１２とした。
セラミックス，酸化アルミニウム基（Ａｌ2Ｏ3−Ｔｉ
Ｃ）セラミックスの基材をそれぞれ用いて、実施例１に
おける本発明品１と略同様に処理して被覆体を作製し、
それぞれを本発明品９，１０，１１，１２とした。
【００２８】比較として、本発明品９〜１２で用いた同
一基材を用いて、実施例１における比較品１と略同様に
処理して被覆体を作製し、それぞれを比較品６，７，
８，９とした。
一基材を用いて、実施例１における比較品１と略同様に
処理して被覆体を作製し、それぞれを比較品６，７，
８，９とした。
【００２９】こうして得た本発明品９〜１２と比較品６
〜９の被膜の組成成分および被膜硬さを実施例１で行っ
た方法で調べたところ、本発明品９〜１２は、本発明品
１と略同様で３６００±５０（ＨＶ）の高硬度被膜であ
ったのに対し、比較品６〜９は、比較品１と略同様で被
膜硬さ２７００±５０（ＨＶ）であった。
〜９の被膜の組成成分および被膜硬さを実施例１で行っ
た方法で調べたところ、本発明品９〜１２は、本発明品
１と略同様で３６００±５０（ＨＶ）の高硬度被膜であ
ったのに対し、比較品６〜９は、比較品１と略同様で被
膜硬さ２７００±５０（ＨＶ）であった。
【００３０】
【発明の効果】本発明の被覆体は、化学量論組成に近似
した被膜でなる従来の被覆体に比べて被膜の硬さが約
３．４〜３７．５％高く、被膜の残留圧縮応力が約１
５．５〜４０％高く、切削試験における耐摩耗性が４０
％以上向上し耐剥離性にも優れるという効果があり、特
に非化学量論組成のチタン化合物被膜が最表面層に被覆
された本発明の被覆体の場合には、従来の被覆体に比べ
て、被膜の硬さが約２３〜３７．５％高く、切削試験に
おける寿命が２〜６倍も向上するという顕著な効果があ
る。
した被膜でなる従来の被覆体に比べて被膜の硬さが約
３．４〜３７．５％高く、被膜の残留圧縮応力が約１
５．５〜４０％高く、切削試験における耐摩耗性が４０
％以上向上し耐剥離性にも優れるという効果があり、特
に非化学量論組成のチタン化合物被膜が最表面層に被覆
された本発明の被覆体の場合には、従来の被覆体に比べ
て、被膜の硬さが約２３〜３７．５％高く、切削試験に
おける寿命が２〜６倍も向上するという顕著な効果があ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56 B23B 27/14 C04B 35/42 - 35/51 C01B 21/076
Claims (4)
- 【請求項１】 合金またはセラミックス焼結体の基材上
に、Ｔｉ（ＣX，ＮY）R（但し、Ｔｉはチタン、Ｃは炭
素、Ｎは窒素を示し、ＸおよびＹは非金属元素である炭
素と窒素とのそれぞれの原子比を表わし、Ｒは金属元素
であるチタンに対する炭素と窒素とを合計した非金属元
素の原子比を表わし、それぞれは、Ｘ＋Ｙ＝１、１≧Ｘ
≧０、１．５≧Ｒ≧１．０１の関係にある）で表わされ
る非化学量論組成の炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チ
タンの中の１種の単層または２種以上の多層でなるチタ
ン化合物被膜が被覆されていることを特徴とする工具用
被覆体。 - 【請求項２】 上記のＴｉ（ＣX，ＮY）Rで表わされる
チタン化合物被膜は、該チタン化合物被膜の表面からＣ
ｕーＫα線によりＸ線回折したとき、（１１１）および
／または（２００）結晶面の半価幅が０．６以上である
ことを特徴とする請求項１に記載の工具用被覆体。 - 【請求項３】 合金またはセラミックス焼結体の基材上
に、Ｔｉ（ＣX，ＮY）R（但し、Ｔｉはチタン、Ｃは炭
素、Ｎは窒素を示し、ＸおよびＹは非金属元素である炭
素と窒素とのそれぞれの原子比を表わし、Ｒは金属元素
であるチタンに対する炭素と窒素とを合計した非金属元
素の原子比を表わし、それぞれは、Ｘ＋Ｙ＝１、１≧Ｘ
≧０、１．５≧Ｒ≧１．０１の関係にある）で表わされ
る非化学量論組成の炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チ
タンの中の１種の単層または２種以上の多層でなるチタ
ン化合物被膜が被覆されており、該チタン化合物被膜の
表面に酸化アルミニウム，ＴｉとＡｌを含む複合窒化
物，ＴｉとＡｌを含む複合窒炭化物，ＴｉとＡｌを含む
複合窒酸化物，ＴｉとＡｌを含む複合窒炭酸化物，ダイ
ヤモンド，ダイヤモンド状カーボンの中の１種の単層ま
たは２種以上の多層でなる外層が被覆されていることを
特徴とする工具用被覆体。 - 【請求項４】 上記のＴｉ（ＣX，ＮY）Rで表わされる
チタン化合物被膜は、該チタン化合物被膜の表面からＣ
ｕーＫα線によりＸ線回折したとき、（１１１）および
／または（２００）結晶面の半価幅が０．６以上である
ことを特徴とする請求項３に記載の工具用被覆体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34763293A JP3249278B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 工具用被覆体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34763293A JP3249278B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 工具用被覆体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07180030A JPH07180030A (ja) | 1995-07-18 |
| JP3249278B2 true JP3249278B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=18391536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34763293A Expired - Fee Related JP3249278B2 (ja) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | 工具用被覆体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3249278B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8080324B2 (en) | 2007-12-03 | 2011-12-20 | Kobe Steel, Ltd. | Hard coating excellent in sliding property and method for forming same |
| JP5287395B2 (ja) * | 2009-03-18 | 2013-09-11 | 三菱マテリアル株式会社 | 耐熱性、耐久性に優れる耐摩耗性工具部材 |
| JP7463772B2 (ja) * | 2020-03-12 | 2024-04-09 | 三菱マテリアル株式会社 | 切削工具 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP34763293A patent/JP3249278B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07180030A (ja) | 1995-07-18 |
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