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JPH06173009A - 耐摩耗性に優れた被覆超硬合金及びその製造方法 - Google Patents

耐摩耗性に優れた被覆超硬合金及びその製造方法

Info

Publication number
JPH06173009A
JPH06173009A JP35097992A JP35097992A JPH06173009A JP H06173009 A JPH06173009 A JP H06173009A JP 35097992 A JP35097992 A JP 35097992A JP 35097992 A JP35097992 A JP 35097992A JP H06173009 A JPH06173009 A JP H06173009A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
cemented carbide
base material
coating
carbide
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.)
Pending
Application number
JP35097992A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisanori Ohara
久典 大原
Masuo Nakado
益男 中堂
Nobuyuki Kitagawa
信行 北川
Takeshi Yoshioka
剛 吉岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP35097992A priority Critical patent/JPH06173009A/ja
Publication of JPH06173009A publication Critical patent/JPH06173009A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被覆層が厚膜化によっても靭性の低下を招か
ず且つ超硬合金母材との密着性に優れ、従来の被覆超硬
合金を遥かに越える寿命を達成し、従来の被覆超硬合金
では使用できなかった過酷な条件下でも使用可能な、新
しい被覆超硬合金を提供する。 【構成】 ＷＣを主成分とする硬質相をＣｏを主成分と
する結合相で焼結した超硬合金母材の表面に、Ｗのフッ
化物を用いた熱ＣＶＤ法により形成したＷＣ皮膜と、Ｗ
Ｃ皮膜上に設けたセラミックス皮膜とを備え、コバルト
が超硬合金母材からＷＣ皮膜中に深さ５μｍ以上にわた
り拡散浸透している被覆超硬合金。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、切削工具や金型のほ
か、耐摩耗部品、構造材料として使用するのに適した、
耐摩耗性のセラミック皮膜を表面に施した被覆超硬合
金、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超硬合金は、炭化タングステン（α−Ｗ
Ｃ）を主成分とする硬質相を、コバルト（Ｃｏ）を主成
分とする結合相で焼結した複合合金であり、切削工具や
金型のみならず、メカニカルシールやダイス等の耐摩耗
性を必要とする各種治具ないし機械部品、構造材料とし
て幅広い分野で活用されている。
【０００３】また最近では、使用される環境が益々過酷
になるのに伴い、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、有機
金属化合物を原料とするＭＯ−ＣＶＤ法等のＣＶＤ法
（化学蒸着法又は化学気相析出法）や、真空蒸着法、イ
オンプレーティング法、スパッタリング法等のＰＶＤ法
（物理蒸着法又は物理気相析出法）を利用して、超硬合
金の表面に耐摩耗性のセラミック皮膜を形成した、いわ
ゆる被覆超硬合金が広く利用されている。
【０００４】かかるセラミック皮膜の実例としては、主
に炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、アル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）等が用いられている。これらのセラミ
ック皮膜を超硬合金の表面に単層又は複層に設けること
によって、超硬合金の耐摩耗性が向上するだけでなく、
切削工具として使用する場合に被削材と超硬合金の反応
を防止でき、結果的に工具寿命の向上が図れることは良
く知られている。
【０００５】しかし、現実の切削工具や金型等の損傷を
詳しく調べると、摩耗痕の深さがセラミック皮膜の厚み
を大きく越えている場合が殆どである。つまり、セラミ
ック皮膜が期待どおりの耐摩耗性を発揮しているのは摩
耗のごく初期のみであり、摩耗深さがセラミック皮膜の
膜厚を越えた後は、セラミック皮膜のエッジが摩耗の進
行を抑えているに過ぎない。従って、セラミック皮膜が
摩耗して超硬合金母材が露出した後は、超硬合金自身の
持つ耐摩耗性によって被覆超硬合金工具の耐摩耗性が左
右される。
【０００６】この様な観点から、セラミック皮膜の膜厚
を厚くすれば被覆超硬合金工具の耐摩耗性が向上するこ
とが期待されるが、実際にはセラミックの脆さ故に、セ
ラミック皮膜の膜厚が１０μｍ以上になると靭性が低下
し、かえって被覆超硬合金工具の寿命を短くすることが
知られ、これ以上の膜厚のセラミック皮膜を有する被覆
超硬合金が実用化されていない現状である。即ち、Ｔｉ
Ｃ、ＴｉＮ、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックは母材の超硬合金
よりも熱膨張係数が大きいため、成膜後のセラミック皮
膜中に引張応力が残留し、これがセラミック皮膜にクラ
ックを生成させて靭性を低下させるものと考えられてい
る。
【０００７】そこで、ＴｉＣ等の従来用いられていたセ
ラミックの代わりに、熱膨張係数が母材である超硬合金
とほぼ同じか又は若干低めである炭化タングステン（Ｗ
Ｃ）を被覆層として用いれば、成膜後のＷＣ皮膜には熱
応力による残留応力が殆ど生じないか或は若干の圧縮応
力が残留するのみである。従って、ＷＣ皮膜を超硬合金
表面に形成してもクラックを生じることがなく、ＷＣ皮
膜の靭性を低下させずに厚膜化が可能となり、しかもＷ
Ｃ皮膜は結合相を含まないため超硬合金より硬度が高い
から、被覆超硬合金工具の耐摩耗性の向上が期待でき
る。
【０００８】この考えに沿って、特公昭５９−３９２４
２号公報や特公昭６１−４６５５０号公報には、工具部
品の表面に最外層として、フッ素又は塩素を所定量含有
することによって結晶粒径を１μｍ以下としたタングス
テン（Ｗ）又はタングステンカーバイト（ＷＣ）の被覆
層を形成した表面被覆工具部品が提案されている。しか
しながら、ＷＣ皮膜は結晶粒径を１μｍ以下としても靭
性の点で超硬合金を凌ぐことはできず、又ＷＣ皮膜と工
具母材との密着性についても問題があるため、特に過酷
な条件下では満足すべき工具寿命を得るに至っていな
い。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の事情に鑑み、被覆層が厚膜化によっても靭性の低下を
招かず且つ超硬合金母材との密着性に優れ、従来の被覆
超硬合金を遥かに越える寿命を達成し得るのみならず、
従来の被覆超硬合金では使用できなかった過酷な条件下
でも使用可能な、新しい被覆超硬合金を提供することを
目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明が提供する被覆超硬合金は、炭化タングステ
ンを主成分とする硬質相をコバルトを主成分とする結合
相で焼結した超硬合金母材と、その表面に形成した炭化
タングステン皮膜と、炭化タングステン皮膜上に設けた
耐摩耗性に優れたセラミックス皮膜とを備え、結合相で
あるコバルトが超硬合金母材から炭化タングステン皮膜
中に深さ５μｍ以上にわたり拡散浸透していることを特
徴とする。
【００１１】上記被覆超硬合金の製造方法においては、
超硬合金の母材温度５００〜９００℃で反応ガスとして
タングステンのフッ化物と炭化水素と水素を用いた熱Ｃ
ＶＤ法により、超硬合金母材の表面に炭化タングステン
皮膜を形成し、その後この炭化タングステン皮膜の上に
熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯ−ＣＶＤ法等のＣ
ＶＤ法や、イオンプレーティング法等のＰＶＤ法によ
り、セラミック皮膜を母材温度４５０〜１２００℃で形
成する。
【００１２】その際に、超硬合金母材から炭化タングス
テン皮膜中に深さ５μｍ以上のコバルトの拡散浸透を得
るため、炭化タングステン皮膜を有する超硬合金母材が
９５０〜１２００℃で５時間以上加熱されることが必要
である。この加熱条件を満たすためには、セラミック皮
膜の形成に先立って又はセラミック皮膜の形成後に９５
０〜１２００℃で５時間以上の拡散焼鈍を行うか、又は
セラミック皮膜の成膜時の熱履歴を利用して母材温度９
５０〜１２００℃及び成膜時間５時間以上の条件で成膜
すれば良いが、拡散焼鈍とセラミック皮膜の成膜時の加
熱の両方により合計で９５０〜１２００℃で５時間以上
の加熱条件を達成しても良い。
【００１３】
【作用】本発明においては、従来から被覆超硬合金に用
いられているセラミック皮膜、例えばＴｉＣ、ＴｉＮ、
Ｔｉ(ＣＮ)、ＨｆＮ、ＨｆＣ、Ｈｆ(ＣＮ)、ＺｒＮ、Ｚ
ｒＣ、Ｚｒ(ＣＮ)、ＴｉＢＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2、Ｚ
ｒＯ2等の下地層として、セラミックの１種である炭化
タングステン（ＷＣ）の厚膜を用い、更に超硬合金の結
合相であるコバルトを母材からＷＣ皮膜中に５μｍ以上
の深さにわたって積極的に拡散浸透させることにより、
被覆層の厚膜化にも拘らずＷＣ皮膜の靭性が向上し且つ
硬度の低下も殆ど起こらないばかりか、母材との密着性
も著しく改善されることが判明し、もって被覆超硬合金
の耐摩耗性を著しく向上させることができた。
【００１４】ＷＣ皮膜の膜厚は、切削工具や金型、治具
等として使用される環境や設定された寿命、寸法精度等
により左右されるが、一般的には５〜１００μｍの範囲
であることが好ましい。膜厚が５μｍ未満では、ＷＣ皮
膜の形成及びＣｏの拡散による耐摩耗性向上の効果が殆
どみられず、又１００μｍを越えるとＷＣ皮膜が比較的
脆くなり、被覆超硬合金の靭性が低下するだけでなく、
成膜に長時間を要するため製造コストが増大するからで
ある。
【００１５】かかるＷＣ皮膜の形成方法としては、タン
グステンの塩化物やカルボニルを用いた熱ＣＶＤ法、金
属タングステンを用いたイオンプレーティング法やスパ
ッタリング法等のＰＶＤ法が考えられる。しかし、本発
明では比較的厚いＷＣ皮膜を得るために、経済的にも１
０μｍ／時以上の成膜速度が必要であるが、ＰＶＤ法で
は高融点金属であるタングステンの供給速度を上げるこ
とが困難であるため、成膜速度はせいぜい１μｍ／時と
極めて遅い。又、従来の熱ＣＶＤ法では、原料であるタ
ングステンの塩化物やカルボニルの蒸気圧が低いため、
５μｍ／時以上の成膜速度を得ることは難しい。
【００１６】そこで検討の結果、タングステンのフッ化
物（例えばＷＦ6）を用いた熱ＣＶＤ法によれば、フッ
化物ガスの高速供給が可能であり、これをＣ3Ｈ8やＣ6
Ｈ6等の炭化水素ガス及び水素ガスと反応させること
で、ＷＣ皮膜を極めて高速で成膜できることが判った。
ただし、超硬合金の母材温度が５００℃未満では、１０
μｍ／時以上の成膜速度を達成できないばかりか、得ら
れるＷＣ皮膜中の炭素含有率が低く、皮膜構成相がＷ3
Ｃの単一相となるため、極めて脆いＷＣ皮膜しか得られ
ない。逆に、母材温度が９００℃を越えると、原料ガス
が気相中で反応してしまい、粉末状の生成物しか得られ
ない。
【００１７】次に、このＷＣ皮膜の上に、ＴｉＣ、Ｔｉ
Ｎ、Ｔｉ(ＣＮ)、ＨｆＮ、ＨｆＣ、Ｈｆ(ＣＮ)、Ｚｒ
Ｎ、ＺｒＣ、Ｚｒ(ＣＮ)、ＴｉＢＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ
2、ＺｒＯ2等のセラミック皮膜を被覆する。その形成方
法としては、熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、ＭＯ−Ｃ
ＶＤ法等のＣＶＤ法や、イオンプレーティング法等のＰ
ＶＤ法を利用できるが、母材温度を４５０〜１２００℃
にする必要がある。その理由は、母材温度が４５０℃未
満ではセラミック皮膜の密着性が低く、後工程での熱履
歴に耐えられずに皮膜が剥離する危険があり、一方１２
００℃を越えると母材である超硬合金の組織に変化が生
じ、本来の超硬合金の性能が損なわれるからである。
【００１８】更に本発明においては、超硬合金の結合相
をなすＣｏが、母材からＷＣ皮膜中に深さ５μｍ以上拡
散浸透していることを要するが、そのためには９５０〜
１２００℃で５時間以上の加熱処理が必要であることが
判明した。温度が９５０℃未満又は加熱時間が５時間未
満では、ＣｏがＷＣ皮膜中に５μｍ以上の深さに拡散さ
れず、又温度が１２００℃を越えると、母材である超硬
合金の組織に変化が生じ、本来の超硬合金の性能が損な
われる。
【００１９】このＣｏの拡散浸透を得るための加熱方法
としては、セラミック皮膜の形成に先立って又はセラ
ミック皮膜の形成後に９５０〜１２００℃で５時間以上
の拡散焼鈍を行うか、又はセラミック皮膜の成膜時の
熱履歴を利用して、母材温度９５０〜１２００℃で５時
間以上かけて成膜する方法があるが、上記拡散焼鈍と
セラミック皮膜の成膜時の加熱の両方を合わせて上記９
５０〜１２００℃で５時間以上の加熱条件を満たすよう
にしても良い。
【００２０】以上のＷＣ皮膜の形成、拡散焼鈍、及びセ
ラミック皮膜の形成の各工程は、それぞれ別の成膜装置
や熱処理炉で行っても良いが、できれば同一の成膜装置
内で大気にさらすことなく、連続的に処理することが好
ましい。被処理物が移動の際に大気に触れると、表面が
大気中の酸素や水分によって汚染され、後工程の処理に
悪影響を及ぼす恐れがあるからである。又、各工程毎に
別々の装置を使用すると、装置から装置への移動等の段
取り時間が余分に発生し、製造コストを上昇させる原因
にもなる。
【００２１】しかしながら、セラミック皮膜の形成をイ
オンプレーティング法等のＰＶＤ法により実施する場合
には、ＷＣ皮膜の形成がＣＶＤ法によるため必ずしも同
一装置を使用できないので、ＷＣ皮膜の成膜及び必要に
応じて拡散焼鈍をＣＶＤ法の成膜装置内で行い、母材を
大気中に取り出した後、洗浄してからＰＶＤ法の成膜装
置内に取付てセラミック皮膜を形成することが好まし
い。
【００２２】
【実施例】実施例１ ＷＣ：８５重量％、Ｃｏ：１０重量％、及びＴｉＣ：５
重量％からなる組成を持つ超硬合金工具を、耐熱合金製
の成膜装置内部に設置し、次の反応条件の熱ＣＶＤ法に
より、 (１)反応ガス条件； ＷＦ6 １モル％ Ｃ6Ｈ6 ５モル％ Ｈ2 １０モル％ (２)反応ガス流量； １.６リットル／分 (３)母 材 温 度 ； ８００℃ (４)反 応 時 間 ； ３０分 表面にＷＣ皮膜を形成した。
【００２３】得られたＷＣ皮膜は、Ｘ線回折によりα−
ＷＣで構成されていることが確認できた。又、ＷＣ皮膜
の膜厚は７μｍであり、成膜速度は１４μｍ／時である
ことが分かった。このＷＣ皮膜の断面硬度をヌープ硬度
計（荷重５０ｇ）で測定したところ、ＷＣ皮膜の硬度と
して約２４００ｋｇ／ｍｍ2の値が得られた。更に、Ｗ
Ｃ皮膜の密着強度を引掻き式密着強度測定機を用いて評
価したところ、２５Ｎ（ニュートン）で皮膜の剥離が生
じた。
【００２４】このＷＣ被覆超硬合金工具を、再度同じ成
膜装置内部に設置し、通常の熱ＣＶＤ法により、母材温
度９８０℃のもとで反応時間３時間を要してＴｉＣ皮膜
を形成し、更にその上に母材温度１０００℃のもとで反
応時間５時間を要してＡｌ2Ｏ3皮膜を形成した（本発明
例１）。得られた本発明例１の被覆超硬合金工具断面の
金属組織の写真を図１に示した。この断面観察により、
ＴｉＣ皮膜とＡｌ2Ｏ3皮膜の合計膜厚は６μｍであっ
て、母材からＷＣ皮膜中にほぼ７μｍの深さまでＣｏが
拡散浸透していることが確認できた。
【００２５】又、皮膜の密着強度を上記と同様に測定し
たところ、ＷＣ皮膜とＴｉＣ皮膜との界面での剥離は認
められず、ＷＣ皮膜と母材との界面での剥離は９５Ｎで
発生し、ＷＣ皮膜のみの場合よりも遥かに密着強度が向
上していることが分かった。更に、上記と同じヌープ硬
度計で測定した被覆超硬合金工具の厚さ方向の断面硬度
を図２に示した。
【００２６】比較のために、上記と同様にＷＣ皮膜を形
成したＷＣ被覆超硬合金工具の表面に、ＴｉＣ皮膜とＡ
ｌ2Ｏ3皮膜をプラズマＣＶＤ法を用いて母材温度９００
℃で形成した（比較例１）。得られた比較例１の被覆超
硬合金工具の断面を観察したところ、ＴｉＣ皮膜とＡｌ
2Ｏ3皮膜の合計膜厚は５μｍであり、母材とＷＣ皮膜と
の間でＣｏの拡散は全く認められなかった。又、上記と
同様に皮膜の密着強度を測定したところ、母材とＷＣ皮
膜との界面での剥離は３０Ｎでおこり、密着強度は本発
明例１に比べ極めて低かった。
【００２７】実施例２ 上記実施例１と同様にＷＣ皮膜（膜厚７μｍ）を形成し
たＷＣ被覆超硬合金工具を、１０５０℃で５時間焼鈍し
た後、このＷＣ皮膜の上に下記のセラミック皮膜を形成
し、本発明例２〜５の被覆超硬合金工具を得た； 本発明例２：ＴｉＣ皮膜とＴｉＢＮ皮膜とＡｌ2Ｏ3皮膜
を積層した合計膜厚６μｍのセラミック皮膜（プラズマ
ＣＶＤ法；母材温度９００℃） 本発明例３：ＨｆＯ2皮膜とＡｌ2Ｏ3皮膜を積層した合
計膜厚７μｍのセラミック皮膜（金属アルコキシドを用
いたＭＯ−ＣＶＤ法；母材温度７００℃） 本発明例４：ＨｆＮ皮膜とＨｆＣ皮膜を積層した合計膜
厚６μｍのセラミック皮膜（イオンプレーティング法；
母材温度６００℃） 本発明例５：ＺｒＮ皮膜とＺｒ(ＣＮ)皮膜とＺｒＣ皮膜
を積層した合計膜厚７μｍのセラミック皮膜（イオンプ
レーティング法；母材温度６００℃）
【００２８】本発明例２〜５の各被覆超硬合金工具の断
面を観察したところ、いずれも母材から膜厚７μｍのＷ
Ｃ皮膜中に深さ６μｍにわたってＣｏが拡散しており、
ＷＣ皮膜の密着強度は本発明例２で９５Ｎ、本発明例３
で９３Ｎ、本発明例４で９２Ｎ、及び本発明例５で９４
Ｎと、いずれも実施例１で求めたこのＷＣ皮膜単独での
密着強度２５Ｎより大幅に改善されていた。
【００２９】比較のために、同じＷＣ皮膜（膜厚７μ
ｍ）を形成したＷＣ被覆超硬合金工具を、１０００℃で
２時間焼鈍した後、このＷＣ皮膜の上にＴｉＣ皮膜、Ｔ
ｉＢＮ皮膜、及びＡｌ2Ｏ3皮膜を積層した合計膜厚６μ
ｍのセラミック皮膜を、プラズマＣＶＤ法を用いて母材
温度９００℃で形成した（比較例２）。この比較例２の
工具断面を観察したところ、母材からＷＣ皮膜へのＣｏ
の拡散浸透はわずか２μｍ程度に止まり、ＷＣ皮膜の密
着強度は４０Ｎであった。
【００３０】実施例３ 上記実施例１及び実施例２で作製した本発明例１〜５
と、比較例１〜２について、下記条件による切削試験を
行った。尚、ＷＣ皮膜を形成しない以外は実施例１と同
様にして、超硬合金工具表面に合計膜厚６μｍのＴｉＣ
皮膜とＡｌ2Ｏ3皮膜を形成した被覆超硬合金工具（比較
例３）についても、同様に下記条件による切削試験を行
った。
【００３１】 切削条件：被 削 材 ＳＣＭ４３５ 切削速度 ２５０ｍ／ｍｉｎ 送 り ０.３ｍｍ／ｒｅｖ． 切り込み ２ｍｍ 切削時間 ２０分
【００３２】上記切削試験によりフランク摩耗及びクレ
ータ摩耗を測定し、結果を各被覆超硬合金工具の積層皮
膜の構成、ＷＣ皮膜中へのＣｏ拡散浸透の深さと共に、
下記表１に示した；
【表１】 Co拡散深さ フランク クレータ 工具試料 積層皮膜の構成 (μｍ) 摩耗(ｍｍ) 摩耗(μｍ) 本発明例１ WC−TiC−Al2O3 7 0.09 11 本発明例２ WC−TiC−TiBN−Al2O3 6 0.10 12 本発明例３ WC−HfO2−Al2O3 6 0.12 15 本発明例４ WC−HfN−HfC 6 0.11 14 本発明例５ WC−ZrN−Zr(CN)−ZrC 6 0.12 13 比 較 例１ WC−TiC−Al2O3 0 欠損 欠損 比 較 例２ WC−TiC−TiBN−Al2O3 2 0.32(剥離) 20 比 較 例３ TiC−Al2O3 − 0.28 25 （注）比較例２では切削中に皮膜の一部に剥離が発生した。
【００３３】上記表１の結果から、ＷＣ皮膜中へのＣｏ
の拡散浸透が少ない比較例１と２、及びＷＣ皮膜を有し
ない比較例３に比べて、本発明例の被覆超硬合金工具は
いずれも優れた耐摩耗性を示し、Ｃｏの拡散したＷＣ皮
膜の耐摩耗性向上に与える効果が顕著であることが明白
である。又、ＷＣ皮膜へのＣｏの拡散については、拡散
の深さを支配する拡散焼鈍やセラミック皮膜成膜時の温
度と時間の履歴が重要であることが判る。
【００３４】実施例４ ＷＣ：９０重量％とＣｏ：１０重量％からなる超硬合金
金型の成型部表面に、実施例１と同様の方法により、成
膜時間のみを３時間に変えてＷＣ皮膜を形成した。次
に、このＷＣ皮膜の上に同じ成膜装置内で連続して、熱
ＣＶＤ法により母材温度１０００℃及び成膜時間７時間
の条件で、ＴｉＣ皮膜＋Ｔｉ(ＣＮ)皮膜＋ＴｉＮ皮膜を
順次積層してセラミック皮膜を形成した。
【００３５】得られた本発明例の被覆超硬合金金型の断
面を観察したところ、ＷＣ皮膜の膜厚が５５μｍ、及び
セラミック皮膜の合計膜厚が６μｍであり、超硬合金の
結合相であるＣｏが母材である超硬合金からＷＣ皮膜中
に深さ８μｍにわたり拡散浸透していることが確認でき
た。
【００３６】比較のために、ＷＣ皮膜を設けることな
く、同じ超硬合金金型の表面にＴｉＣ皮膜＋Ｔｉ(ＣＮ)
皮膜＋ＴｉＮ皮膜を積層してなるセラミック皮膜を直接
形成した金型を作製した。この比較例と上記本発明例の
被覆超硬合金金型を用いて、自動車部品の冷間鍛造を実
施し、各金型の寿命評価を行った。その結果、本発明例
の金型は３０万ショットで寿命に達したのに対し、比較
例の金型はわずか５万ショットと極めて短い寿命であっ
た。又、損傷した金型を観察すると、損傷の最も激しい
金型先端のコーナー部において、本発明例の金型ではＷ
Ｃ皮膜が残存していたのに対して、比較例の金型では下
地の超硬合金が露出していた。
【００３７】実施例５ ＷＣ：９０重量％とＣｏ：１０重量％からなる超硬合金
製メカニカルシールの表面に、実施例１と同様の方法に
より膜厚８０μｍのＷＣ皮膜を形成し、次に１２００℃
で６時間の拡散焼鈍を施した。その後、このＷＣ皮膜の
上に同じ成膜装置内で、プラズマＣＶＤ法により母材温
度７００℃で膜厚５μｍのＴｉＮ皮膜を形成した。
【００３８】この本発明例の被覆超硬合金製メカニカル
シールの断面を観察したところ、超硬合金の結合相であ
るＣｏが、母材である超硬合金からＷＣ皮膜中に深さ２
０μｍにわたり拡散浸透していた。比較のために、ＷＣ
皮膜を設けることなく、同じ超硬合金製メカニカルシー
ルの表面にＴｉＮ皮膜を直接形成したメカニカルシール
を作製した。これらの被覆超硬合金製メカニカルシール
を、同じ形式のスラリー用ポンプに組み付けて、耐久性
評価試験を実施した。
【００３９】その結果、本発明例では２万時間経過後も
焼き付きや摩耗が生ぜず、なお問題なく使用できたのに
対して、比較例では５０００時間でシール部からスラリ
ーの漏れが生じて寿命に達した。試験後、メカニカルシ
ールを調査したところ、比較例のものはＴｉＮ皮膜が摩
耗して下地の超硬合金が露出していただけでなく、超硬
合金の腐食も観察され、深さ１００μｍを越える摩耗痕
も認められたが、本発明例のものはＷＣ皮膜が５μｍの
深さまで摩耗しているだけで、腐食の兆候は全く認めら
れなかった。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、被覆層の厚膜化によっ
ても靭性の低下を招かず且つ被覆層と超硬合金母材との
密着性に優れ、切削工具や金型、耐摩治具、機械部品、
構造材料等として使用したとき、従来を遥かに越える寿
命を達成し得るのみならず、従来使用できなかった過酷
な条件下での使用も可能な、新しい被覆超硬合金を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１で作製した本発明例の被覆超硬合金工
具における断面の金属組織を示す写真である。
【図２】実施例１で作製した本発明例の被覆超硬合金工
具の厚さ方向における断面硬度を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 吉岡 剛 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
    をコバルトを主成分とする結合相で焼結した超硬合金母
    材と、その表面に形成した炭化タングステン皮膜と、炭
    化タングステン皮膜上に設けた耐摩耗性に優れたセラミ
    ックス皮膜とを備え、結合相であるコバルトが超硬合金
    母材から炭化タングステン皮膜中に深さ５μｍ以上にわ
    たり拡散浸透していることを特徴とする耐摩耗性に優れ
    た被覆超硬合金。
  2. 【請求項２】 炭化タングステン皮膜の膜厚が５〜１０
    ０μｍであることを特徴とする、請求項１に記載の耐摩
    耗性に優れた被覆超硬合金。
  3. 【請求項３】 セラミック皮膜が、ＴｉＣ、ＴｉＮ、Ｔ
    ｉ(ＣＮ)、ＨｆＮ、ＨｆＣ、Ｈｆ(ＣＮ)、ＺｒＮ、Ｚｒ
    Ｃ、Ｚｒ(ＣＮ)、ＴｉＢＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＨｆＯ2又はＺ
    ｒＯ2の少なくとも１層からなり、その膜厚が１〜１５
    μｍであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の
    耐摩耗性に優れた被覆超硬合金。
  4. 【請求項４】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
    をコバルトを主成分とする結合相で焼結した超硬合金母
    材の表面に、超硬合金母材の母材温度５００〜９００℃
    にて、反応ガスとしてタングステンのフッ化物と炭化水
    素と水素を用いた熱ＣＶＤ法により炭化タングステン皮
    膜を形成し、次にセラミック皮膜を母材温度９５０〜１
    ２００℃及び成膜時間５時間以上にてＣＶＤ法又はＰＶ
    Ｄ法により形成することを特徴とする耐摩耗性に優れた
    被覆超硬合金の製造方法。
  5. 【請求項５】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
    をコバルトを主成分とする結合相で焼結した超硬合金母
    材の表面に、超硬合金母材の母材温度５００〜９００℃
    にて反応ガスとしてタングステンのフッ化物と炭化水素
    と水素を用いた熱ＣＶＤ法により炭化タングステン皮膜
    を形成し、この炭化タングステン皮膜の上にセラミック
    皮膜を母材温度４５０℃以上９５０℃未満にてＣＶＤ法
    又はＰＶＤ法により形成し、当該セラミック皮膜の形成
    に先立って又はその形成後に９５０〜１２００℃で５時
    間以上の拡散焼鈍を施すことを特徴とする耐摩耗性に優
    れた被覆超硬合金の製造方法。
  6. 【請求項６】 炭化タングステンを主成分とする硬質相
    をコバルトを主成分とする結合相で焼結した超硬合金母
    材の表面に、超硬合金母材の母材温度５００〜９００℃
    にて、反応ガスとしてタングステンのフッ化物と炭化水
    素と水素を用いた熱ＣＶＤ法により炭化タングステン皮
    膜を形成し、この炭化タングステン皮膜の上にセラミッ
    ク皮膜を母材温度９５０〜１２００℃にてＣＶＤ法又は
    ＰＶＤ法により形成し、当該セラミック皮膜の形成に先
    立って又はその形成後に９５０〜１２００℃で５時間以
    上の拡散焼鈍を施し、前記拡散焼鈍時間とセラミック皮
    膜の成膜時間の合計を５時間以上とすることを特徴とす
    る耐摩耗性に優れた被覆超硬合金の製造方法。
  7. 【請求項７】 炭化タングステン皮膜の形成からセラミ
    ック皮膜の形成又は拡散焼鈍までの全ての工程を、同一
    成膜装置内において大気にさらすことなく連続的に実施
    することを特徴とする、請求項４〜６のいずれかに記載
    の耐摩耗性に優れた被覆超硬合金の製造方法。
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Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000355705A (ja) * 1999-06-10 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 複合材製金型
JP2000355701A (ja) * 1999-06-10 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 複合材製コーティング部材
JP2001098306A (ja) * 1999-09-24 2001-04-10 Honda Motor Co Ltd 複合材製金型
JP2001515791A (ja) * 1997-09-10 2001-09-25 ヴェファ・ヴェルクツォイクファブリック・ジンゲン・ゲー・エム・ベー・ハー 押出し金型とその製造法
KR100381743B1 (ko) * 2000-05-06 2003-05-01 정용훈 실내 위치 측정장치 및 방법
US6800383B1 (en) * 1999-02-11 2004-10-05 Hardide Limited Tungsten carbide coating and method for producing the same
US7022403B1 (en) * 2000-03-15 2006-04-04 Hardide Limited Adhesive composite coating for diamond and diamond-containing materials and method for producing said coating
JP2007331032A (ja) * 2006-06-12 2007-12-27 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2007331033A (ja) * 2006-06-12 2007-12-27 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2008000881A (ja) * 2006-05-25 2008-01-10 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が難削材の高速切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2008000882A (ja) * 2006-05-25 2008-01-10 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が難削材の高速切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2008006511A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2009125902A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Mitsubishi Materials Corp 重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
JP2010017791A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Mitsubishi Materials Corp ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具
US8043692B2 (en) * 2004-10-12 2011-10-25 Hardide Coatings Limited Alloyed tungsten produced by chemical vapour deposition
CN104087806A (zh) * 2014-06-23 2014-10-08 西安交通大学 热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料及其制备方法
CN104884200A (zh) * 2012-12-28 2015-09-02 住友电工硬质合金株式会社 表面被覆部件及其制造方法
JP2016181687A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ハードマスクのための金属誘電体膜の蒸着
JP2021000668A (ja) * 2019-06-19 2021-01-07 住友電気工業株式会社 表面被覆切削工具
JP2021000667A (ja) * 2019-06-19 2021-01-07 住友電気工業株式会社 表面被覆切削工具

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001515791A (ja) * 1997-09-10 2001-09-25 ヴェファ・ヴェルクツォイクファブリック・ジンゲン・ゲー・エム・ベー・ハー 押出し金型とその製造法
US6800383B1 (en) * 1999-02-11 2004-10-05 Hardide Limited Tungsten carbide coating and method for producing the same
JP2000355701A (ja) * 1999-06-10 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 複合材製コーティング部材
JP2000355705A (ja) * 1999-06-10 2000-12-26 Honda Motor Co Ltd 複合材製金型
JP2001098306A (ja) * 1999-09-24 2001-04-10 Honda Motor Co Ltd 複合材製金型
US7022403B1 (en) * 2000-03-15 2006-04-04 Hardide Limited Adhesive composite coating for diamond and diamond-containing materials and method for producing said coating
JP4653922B2 (ja) * 2000-03-15 2011-03-16 ハーダイド・リミテツド ダイアモンドまたはダイアモンド含有材料で構成されている基質に被膜を付着させる方法
KR100381743B1 (ko) * 2000-05-06 2003-05-01 정용훈 실내 위치 측정장치 및 방법
US8043692B2 (en) * 2004-10-12 2011-10-25 Hardide Coatings Limited Alloyed tungsten produced by chemical vapour deposition
JP2008000881A (ja) * 2006-05-25 2008-01-10 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が難削材の高速切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2008000882A (ja) * 2006-05-25 2008-01-10 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が難削材の高速切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2007331032A (ja) * 2006-06-12 2007-12-27 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2007331033A (ja) * 2006-06-12 2007-12-27 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2008006511A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP2009125902A (ja) * 2007-11-27 2009-06-11 Mitsubishi Materials Corp 重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
JP2010017791A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Mitsubishi Materials Corp ダイヤモンド被覆超硬合金製切削工具
CN104884200A (zh) * 2012-12-28 2015-09-02 住友电工硬质合金株式会社 表面被覆部件及其制造方法
US9777367B2 (en) 2012-12-28 2017-10-03 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface coated member and method for manufacturing same
CN104884200B (zh) * 2012-12-28 2019-08-16 住友电工硬质合金株式会社 表面被覆部件及其制造方法
CN104087806A (zh) * 2014-06-23 2014-10-08 西安交通大学 热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料及其制备方法
CN104087806B (zh) * 2014-06-23 2016-01-13 西安交通大学 热防护用SiC-Cu复相发汗冷却材料及其制备方法
JP2016181687A (ja) * 2015-03-24 2016-10-13 ラム リサーチ コーポレーションＬａｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ハードマスクのための金属誘電体膜の蒸着
JP2021000668A (ja) * 2019-06-19 2021-01-07 住友電気工業株式会社 表面被覆切削工具
JP2021000667A (ja) * 2019-06-19 2021-01-07 住友電気工業株式会社 表面被覆切削工具

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