JPS5939243B2 - 表面被覆工具部品 - Google Patents
表面被覆工具部品Info
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- JPS5939243B2 JPS5939243B2 JP9539678A JP9539678A JPS5939243B2 JP S5939243 B2 JPS5939243 B2 JP S5939243B2 JP 9539678 A JP9539678 A JP 9539678A JP 9539678 A JP9539678 A JP 9539678A JP S5939243 B2 JPS5939243 B2 JP S5939243B2
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- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
- C23C16/0281—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating of metallic sub-layers
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- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/32—Carbides
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、靭性および耐摩粍性にすぐれ、かつ工具部
品との付着力が強固な被覆層を有し、特に切削用および
耐摩性用などとして使用するのに適した表面被覆工具部
品に関するものである。
品との付着力が強固な被覆層を有し、特に切削用および
耐摩性用などとして使用するのに適した表面被覆工具部
品に関するものである。
従来、一般に、例えば切削用および耐摩性用工具部品が
工具凧 高速度鋼、ダイス鋼、および超硬合金なでの材
料で製造されることは公知であり、さらに特性向上をは
かる目的で、タングステン（Ｗ）およびタングステンカ
ーバイド（以下ＷＣという）のうちの１種または２種か
らなる被覆層を化学蒸着法によつて前記工具部品の表面
に形成することもよく知られるところである。上記従来
表面被覆工具部品における被覆層は、多くの場合層厚５
μｍ以下と比較的薄く、一その平均結晶粒径も１μｍ以
下となつているために、すぐれた靭性および耐摩耗性を
もつものになつている。
工具凧 高速度鋼、ダイス鋼、および超硬合金なでの材
料で製造されることは公知であり、さらに特性向上をは
かる目的で、タングステン（Ｗ）およびタングステンカ
ーバイド（以下ＷＣという）のうちの１種または２種か
らなる被覆層を化学蒸着法によつて前記工具部品の表面
に形成することもよく知られるところである。上記従来
表面被覆工具部品における被覆層は、多くの場合層厚５
μｍ以下と比較的薄く、一その平均結晶粒径も１μｍ以
下となつているために、すぐれた靭性および耐摩耗性を
もつものになつている。
しかし、近年、上記従来表面被覆工具部品に対して、寸
法精度の向上をはかるための被覆層の研削および工具部
品再利用のための被覆層の再研削の必要性が要求される
傾向にあり、これを反映して比較的層厚の厚い、すなわ
ち具体的には層厚５〜１０００μｍ、望ましくは５Ｏｆ
ｔｍ以上の被覆層を有する表面被覆工具部品が求められ
るようになつてきた。
法精度の向上をはかるための被覆層の研削および工具部
品再利用のための被覆層の再研削の必要性が要求される
傾向にあり、これを反映して比較的層厚の厚い、すなわ
ち具体的には層厚５〜１０００μｍ、望ましくは５Ｏｆ
ｔｍ以上の被覆層を有する表面被覆工具部品が求められ
るようになつてきた。
しかしながら、上記の比較的薄い被覆層を有する従来表
面被覆工具部品において、その被覆層を層厚５μｍ以上
に厚くすると、工具部品への前記被覆層の付着力が低下
するようになつて前記被覆層に剥離が生じたり、さらに
前記被覆層の平均結晶粒径を１μｍ以下におさえること
ができなくなＪ つて前記被覆層に靭性および耐摩耗性
の劣化をきたし実用に供し得ないものとなるのが現状で
ある。
面被覆工具部品において、その被覆層を層厚５μｍ以上
に厚くすると、工具部品への前記被覆層の付着力が低下
するようになつて前記被覆層に剥離が生じたり、さらに
前記被覆層の平均結晶粒径を１μｍ以下におさえること
ができなくなＪ つて前記被覆層に靭性および耐摩耗性
の劣化をきたし実用に供し得ないものとなるのが現状で
ある。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、表面被
覆工具部品におけるＷおよびＷＣのうちの１種または２
種からなる被覆層の層厚を、寸法精フ 度の向上および
再使用をはかる目的で５〜１０００μｍと厚くしても、
前記被覆層の工具部品への付着力が強固で、しかもすぐ
れた靭性および耐摩耗性を確保するために前記被覆層の
平均結晶粒径が１μｍ以下の表面被覆工具部品を得べく
研究を行なつた結果、（ａ） ＷおよびＷＣのうちの１
種または２種からなる層厚５〜１０００μｍの厚い被覆
層を工具部品表面に形成するに先だつて、中間層として
層厚０．５〜１００Ｉｔｍ０Ｎｉ：１０〜９９重量％を
含有するＮｉ合金を介在させると、前記被覆層の工具部
品表面への付着力がきわめて強固になること。
覆工具部品におけるＷおよびＷＣのうちの１種または２
種からなる被覆層の層厚を、寸法精フ 度の向上および
再使用をはかる目的で５〜１０００μｍと厚くしても、
前記被覆層の工具部品への付着力が強固で、しかもすぐ
れた靭性および耐摩耗性を確保するために前記被覆層の
平均結晶粒径が１μｍ以下の表面被覆工具部品を得べく
研究を行なつた結果、（ａ） ＷおよびＷＣのうちの１
種または２種からなる層厚５〜１０００μｍの厚い被覆
層を工具部品表面に形成するに先だつて、中間層として
層厚０．５〜１００Ｉｔｍ０Ｎｉ：１０〜９９重量％を
含有するＮｉ合金を介在させると、前記被覆層の工具部
品表面への付着力がきわめて強固になること。
（６）ＷおよびＷＣのうちの１種または２種からなる被
覆層を有する表面被覆工具部品において、前記被覆層に
、フツ素および塩素のうちの１種または２種を、０．０
０５〜１原子％、望ましくは０．１〜０．５原子％含有
させると、前記被覆層の層厚が５〜１０００１ｔｍと厚
くなつても結晶粒成長が抑制されて平均結晶粒径１μｍ
以下の微細組織の被覆層が安定的に得られるようになり
、この結果前記被覆層はすぐれた靭性および耐摩耗性を
有するようになること。
覆層を有する表面被覆工具部品において、前記被覆層に
、フツ素および塩素のうちの１種または２種を、０．０
０５〜１原子％、望ましくは０．１〜０．５原子％含有
させると、前記被覆層の層厚が５〜１０００１ｔｍと厚
くなつても結晶粒成長が抑制されて平均結晶粒径１μｍ
以下の微細組織の被覆層が安定的に得られるようになり
、この結果前記被覆層はすぐれた靭性および耐摩耗性を
有するようになること。
以．Ｊ：Ｉ（ａ）および（ｂ）に示される知見を得たの
である。
である。
この発明は、上記知見にもとづいてなされたもので、以
下に中間層としてのＮｉ合金層のＮｉ含有量およびその
層厚、さらに被覆層におけるフツ素および塩素の含有量
を上記のとおり限定した理由を説明する。（ａ）中間層
のＮｉ含有量 その含有量が１０重量％未満でも、また９９重量％を越
えて含有しても、工具部品表面と被覆層との間に所望の
強固な付着力を確保することができないことが経験的に
確認されたことに基づき、その含有量を１０〜９９重量
％と定めた。
下に中間層としてのＮｉ合金層のＮｉ含有量およびその
層厚、さらに被覆層におけるフツ素および塩素の含有量
を上記のとおり限定した理由を説明する。（ａ）中間層
のＮｉ含有量 その含有量が１０重量％未満でも、また９９重量％を越
えて含有しても、工具部品表面と被覆層との間に所望の
強固な付着力を確保することができないことが経験的に
確認されたことに基づき、その含有量を１０〜９９重量
％と定めた。
なお、この場合、上記Ｎｉ合金中間層を介して工具部品
表面に被覆層を、例えば化学蒸着法により形成するに際
しては、前記工具部品表面が加熱されるため前記Ｎ１合
金中間層を構成する成分の前記工具部品表面への拡散が
生じ、したがつて前記被覆層が形成された後の表面被覆
工具部品の表面部においては、前記中間層構成成分が工
具部品内部へ向つて連続的に減少する濃度分布をもつた
ものになつている。
表面に被覆層を、例えば化学蒸着法により形成するに際
しては、前記工具部品表面が加熱されるため前記Ｎ１合
金中間層を構成する成分の前記工具部品表面への拡散が
生じ、したがつて前記被覆層が形成された後の表面被覆
工具部品の表面部においては、前記中間層構成成分が工
具部品内部へ向つて連続的に減少する濃度分布をもつた
ものになつている。
（５）中間層の層厚
その層厚が０．５μｍ未満では、工具部品表面への被覆
層形成に際して、所望の付着力向上効果が得られず、一
方１００μｍを越えた層厚にすると、使用中に変形を生
じ易くなり、この結果として表面被覆工具部品の使用中
での寸法精度低下をまねくことになることから、その層
厚を０．５〜１００μｍと定めた。
層形成に際して、所望の付着力向上効果が得られず、一
方１００μｍを越えた層厚にすると、使用中に変形を生
じ易くなり、この結果として表面被覆工具部品の使用中
での寸法精度低下をまねくことになることから、その層
厚を０．５〜１００μｍと定めた。
なお、望ましくは５〜５０μｍとするのがよい。（６）
被覆層におけるフツ素および塩素の含有量その含有量が
０．００５原子％未満では、被覆層の層厚が５〜１００
０μｍと厚くなつた場合、所望の結晶粒成長抑制効果を
得ることができず、多くの場合部分的ではあるが、１μ
ｍ以上の粗大化した結晶粒径をもつた領域が現われるよ
うになり、このような粗大化した結晶粒が存在する被覆
層においては、その層厚が１０μｍ以上になると柱状晶
を形成するようになり、所望の靭性および耐摩耗性を確
保することができない。
被覆層におけるフツ素および塩素の含有量その含有量が
０．００５原子％未満では、被覆層の層厚が５〜１００
０μｍと厚くなつた場合、所望の結晶粒成長抑制効果を
得ることができず、多くの場合部分的ではあるが、１μ
ｍ以上の粗大化した結晶粒径をもつた領域が現われるよ
うになり、このような粗大化した結晶粒が存在する被覆
層においては、その層厚が１０μｍ以上になると柱状晶
を形成するようになり、所望の靭性および耐摩耗性を確
保することができない。
一方１原子％を越えて含有させると、被覆層中に、多く
の場合フツ素および塩素のいずれか、あるいは両成分の
濃縮領域が層状に現われるようになり、この層状領域は
脆く、しかも前記層状領域を有する被覆層は全体的に付
着強度が低く、したがつて所望の靭性および耐摩耗性を
確保することができなくなることから、その含有量を０
．００５〜１原子％と定めた。また、この発明の表面被
覆工具部品の製造に際して、中間層としてのＮｌ合金層
は、電気あるいは無電解メツキ、化学的あるいは物理的
蒸着法、およびスパツタリング法などによつて形成する
ことができ、またフツ素および塩素のうちの１種または
２種を含有するＷおよびＷＣのうちの１種または２種か
らなる被覆層は、先に同一出願人が出願した特願昭５３
−５９９０７号（表面被覆工具部品およびその製造法）
に記載される方法によつて形成することができる。
の場合フツ素および塩素のいずれか、あるいは両成分の
濃縮領域が層状に現われるようになり、この層状領域は
脆く、しかも前記層状領域を有する被覆層は全体的に付
着強度が低く、したがつて所望の靭性および耐摩耗性を
確保することができなくなることから、その含有量を０
．００５〜１原子％と定めた。また、この発明の表面被
覆工具部品の製造に際して、中間層としてのＮｌ合金層
は、電気あるいは無電解メツキ、化学的あるいは物理的
蒸着法、およびスパツタリング法などによつて形成する
ことができ、またフツ素および塩素のうちの１種または
２種を含有するＷおよびＷＣのうちの１種または２種か
らなる被覆層は、先に同一出願人が出願した特願昭５３
−５９９０７号（表面被覆工具部品およびその製造法）
に記載される方法によつて形成することができる。
つぎに、この発明の表面被覆工具部品を実施例により説
明する。
明する。
高速度鋼（ＳＫＨ−４）製工具部品表面に、物理蒸着法
により層厚３μＭＯＮｌ層を形成した懺反応容器内に挿
入し、の条件で加熱処理を行ない、反応後、反応容器内
の残留ガスを除去し、冷却することによつて本発明表面
被覆工具部品を製造した。
により層厚３μＭＯＮｌ層を形成した懺反応容器内に挿
入し、の条件で加熱処理を行ない、反応後、反応容器内
の残留ガスを除去し、冷却することによつて本発明表面
被覆工具部品を製造した。
この結果得られた本発明表面被覆工具部品は、Ｎｉ合金
からなる層厚１０μｍの中間層を介して、平均結晶粒径
１μｍ以下を有し、塩素０．１原子％含有のＷ２ＣとＷ
Ｃの混合体からなるタングステンカーバイドで構成され
た層厚３０μｍの被覆層を有し、前記被覆層と前記Ｎｉ
合金層の境界部の組成は、６０（ｆ）Ｎｉ−５％ＣＯ−
２９％Ｆｅ−５％ｗ一１％Ｃｒからなり、また工具部品
表面と前記Ｎｌ合金層の境界部は、１０％Ｎｌ−１４（
！）ＣＯ５５％Ｆｅ−１６％Ｗ−４（ｆ）Ｃｒ−１（ｆ
）（以上重量０！））からなる組成を有するものであつ
た。
からなる層厚１０μｍの中間層を介して、平均結晶粒径
１μｍ以下を有し、塩素０．１原子％含有のＷ２ＣとＷ
Ｃの混合体からなるタングステンカーバイドで構成され
た層厚３０μｍの被覆層を有し、前記被覆層と前記Ｎｉ
合金層の境界部の組成は、６０（ｆ）Ｎｉ−５％ＣＯ−
２９％Ｆｅ−５％ｗ一１％Ｃｒからなり、また工具部品
表面と前記Ｎｌ合金層の境界部は、１０％Ｎｌ−１４（
！）ＣＯ５５％Ｆｅ−１６％Ｗ−４（ｆ）Ｃｒ−１（ｆ
）（以上重量０！））からなる組成を有するものであつ
た。
さらに、上記本発明表面被覆工具部品の破面を観察した
ところ、被覆層と中間層、中間層と工具部品表面との間
には全くクラツクが存在せず、付着力の高いことが確認
された。また、比較の目的で、上記Ｎｌ合金からなる中
間層を形成せず、上記実施例におけると同一の条件で工
具部品表面に直接被覆層を形成した比較表面被覆工具部
品の破面を観察したところ、被覆層と工具部品表面との
間にボード状のクラツタが部分的に存在するのが見られ
た。
ところ、被覆層と中間層、中間層と工具部品表面との間
には全くクラツクが存在せず、付着力の高いことが確認
された。また、比較の目的で、上記Ｎｌ合金からなる中
間層を形成せず、上記実施例におけると同一の条件で工
具部品表面に直接被覆層を形成した比較表面被覆工具部
品の破面を観察したところ、被覆層と工具部品表面との
間にボード状のクラツタが部分的に存在するのが見られ
た。
ついで、上記本発明表面被覆工具部品および比較表面工
具部品について、の条件で湿式切削試験を行なつたとこ
ろ、中間層を有しない比較表面被覆工具部品においては
、切削開始後、２分で被覆層剥離が生じたのに対して、
本発明表面被覆工具部品においては、被覆層に剥離やチ
ツピングの発生が皆無であり、きわめてすぐれた切削性
能を示した。
具部品について、の条件で湿式切削試験を行なつたとこ
ろ、中間層を有しない比較表面被覆工具部品においては
、切削開始後、２分で被覆層剥離が生じたのに対して、
本発明表面被覆工具部品においては、被覆層に剥離やチ
ツピングの発生が皆無であり、きわめてすぐれた切削性
能を示した。
実施例 ２
ダイス鋼（ＳＫＤ−１１）製打ち抜き用金型およびパン
チの表面に、電気メツキ法により層厚７μｍの純Ｎｉ層
を形成した後、反応容器内に挿人し、反応時間を４時間
とする以外は実施例１におけると同一の条件で加熱処理
して被覆層を形成することによつて本発明表面被覆工具
部品としての金型およびパンチ（以下本発明表面被覆金
型という）を製造した。
チの表面に、電気メツキ法により層厚７μｍの純Ｎｉ層
を形成した後、反応容器内に挿人し、反応時間を４時間
とする以外は実施例１におけると同一の条件で加熱処理
して被覆層を形成することによつて本発明表面被覆工具
部品としての金型およびパンチ（以下本発明表面被覆金
型という）を製造した。
この結果得られた本発明表面被覆金型は、Ｎ１合金から
なる層厚３０μｍの中間層を介して、平均結晶粒径１μ
ｍ以下を有し、塩素０．１原子％含有のＷ２ＣとＷＣの
混合体からなるタングステンカーバイドで構成された層
厚３０μｍの被覆層を有し、前記被覆層と前記中間層と
の境界部は、８０％Ｎｉ−１８％Ｆｅ−２％Ｃｒの組成
をもち、また前記中間層と前記金型表面の境界部は、１
０％Ｎｉ−７９（ｆｌ）Ｆｅ−１０％Ｃｒ−１％ＭＯ（
以上重量（ｆ））の組成をもつものであつた。
なる層厚３０μｍの中間層を介して、平均結晶粒径１μ
ｍ以下を有し、塩素０．１原子％含有のＷ２ＣとＷＣの
混合体からなるタングステンカーバイドで構成された層
厚３０μｍの被覆層を有し、前記被覆層と前記中間層と
の境界部は、８０％Ｎｉ−１８％Ｆｅ−２％Ｃｒの組成
をもち、また前記中間層と前記金型表面の境界部は、１
０％Ｎｉ−７９（ｆｌ）Ｆｅ−１０％Ｃｒ−１％ＭＯ（
以上重量（ｆ））の組成をもつものであつた。
一方、比較の目的で、純Ｎｉ層の層厚を１５μｍと厚く
する以外は、上記実施例２におけると同一の条件で加熱
処理して、層厚が本発明範囲から高い方に外れた１２０
μｍの中間層を有し、さらに被覆層と前記中間層の境界
部が９５％ＮＩ一５０Ｉ）Ｆｅの組成を、また金型と前
記中間層の境界部が１０％Ｎｌ−７９％Ｆｅ−１０％Ｃ
ｒ−１％ＭＯ（以上重量０１））からねる組成を有する
比較表面被覆金型を製造した。ついで、上記本発明表面
被覆金型および比較表面被覆金型を、板厚０．５Ｔｒｍ
のけい素鋼板を打ち抜く試験に供したところ、比較表面
被覆金型は２０万シヨツトで塑性変形が大きく、寿命に
達したのに対して、本発明表面被覆金型は５０万シヨツ
ト後でも摩耗量および塑性変形量がきわめて小さく、さ
らに引続いての使用が可能な状態であつた。
する以外は、上記実施例２におけると同一の条件で加熱
処理して、層厚が本発明範囲から高い方に外れた１２０
μｍの中間層を有し、さらに被覆層と前記中間層の境界
部が９５％ＮＩ一５０Ｉ）Ｆｅの組成を、また金型と前
記中間層の境界部が１０％Ｎｌ−７９％Ｆｅ−１０％Ｃ
ｒ−１％ＭＯ（以上重量０１））からねる組成を有する
比較表面被覆金型を製造した。ついで、上記本発明表面
被覆金型および比較表面被覆金型を、板厚０．５Ｔｒｍ
のけい素鋼板を打ち抜く試験に供したところ、比較表面
被覆金型は２０万シヨツトで塑性変形が大きく、寿命に
達したのに対して、本発明表面被覆金型は５０万シヨツ
ト後でも摩耗量および塑性変形量がきわめて小さく、さ
らに引続いての使用が可能な状態であつた。
Claims (1)
- １ Ｎｉ：１０〜９９重量％含有のＮｉ合金からなる層
厚：０．５〜１００μｍの中間層を介して、フッ素およ
び塩素のうちの１種または２種を０．００５〜１原子％
含有するタングステンおよびタングステンカーバイドの
うちの１種または２種からなる層厚：５〜１０００μｍ
の被覆層を形成した表面被覆工具部品にして、前記中間
層によつて前記工具部品と前記被覆層との付着力強化を
はかり、前記フッ素および塩素のいずれか、あるいは両
方の含有によつて前記被覆層の平均結晶粒径を１μｍ以
下として靭性および耐摩耗性の向上をはかつたことを特
徴とする表面被覆工具部品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9539678A JPS5939243B2 (ja) | 1978-08-07 | 1978-08-07 | 表面被覆工具部品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9539678A JPS5939243B2 (ja) | 1978-08-07 | 1978-08-07 | 表面被覆工具部品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5570501A JPS5570501A (en) | 1980-05-28 |
| JPS5939243B2 true JPS5939243B2 (ja) | 1984-09-21 |
Family
ID=14136484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9539678A Expired JPS5939243B2 (ja) | 1978-08-07 | 1978-08-07 | 表面被覆工具部品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5939243B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0323882Y2 (ja) * | 1985-07-23 | 1991-05-24 | ||
| WO2019181740A1 (ja) * | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 住友電気工業株式会社 | 表面被覆切削工具 |
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Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| GB0422608D0 (en) * | 2004-10-12 | 2004-11-10 | Hardide Ltd | Alloyed tungsten produced by chemical vapour deposition |
-
1978
- 1978-08-07 JP JP9539678A patent/JPS5939243B2/ja not_active Expired
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110691663A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-01-14 | 住友电气工业株式会社 | 表面被覆切削工具 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5570501A (en) | 1980-05-28 |
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