[go: up one dir, main page]

JPH06262405A - Coating part for tool - Google Patents

Coating part for tool

Info

Publication number
JPH06262405A
JPH06262405A JP4494193A JP4494193A JPH06262405A JP H06262405 A JPH06262405 A JP H06262405A JP 4494193 A JP4494193 A JP 4494193A JP 4494193 A JP4494193 A JP 4494193A JP H06262405 A JPH06262405 A JP H06262405A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tungsten carbide
film
base material
coating
present
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
JP4494193A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Kurita
広明 栗田
Kunio Shibuki
邦夫 渋木
Kenzo Fukuda
健三 福田
Tetsuya Kameyama
哲也 亀山
Akihiro Motoe
秋弘 本江
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.)
Nihon Koshuha Co Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Tungaloy Corp
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Nihon Koshuha Co Ltd
Toshiba Tungaloy Co 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 Agency of Industrial Science and Technology, Nihon Koshuha Co Ltd, Toshiba Tungaloy Co Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP4494193A priority Critical patent/JPH06262405A/en
Publication of JPH06262405A publication Critical patent/JPH06262405A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the adhesive property and the durability of the film, and obtain the excellent surface hardness by forming the film containing cubic tungsten carbide by the specified composition of the specified film thickness on the surface of the base material of grinding and polishing tools. CONSTITUTION:A film containing cubic tungsten carbide with less residual stress is formed on the surface of the base material 8 by preheating the base material 8 in a vapor phase reaction device 1 provided with a plasma generating means (work coil) 6, and cooling means such as a preheating means and a circulating cooling jacket, generating tungsten carbide by the vapor phase reaction in the thermal plasma 7, and executing the rapid cooling. A coating parts excellent in the adhesive property, the durability and the surface hardness can be obtained by containing 30vol.% or more of cubic tungsten carbide in this formed film, and setting the film thickness in the range of 0.5-100mum to form the film on the surface of grinding or polishing tools.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、切削工具用または研磨
工具用の立方晶炭化タングステン被覆部品に関し、さら
に詳しくは、基材の表面に、立方晶炭化タングステンを
含有する被膜を形成した、上記の工具用の被覆部品に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cubic tungsten carbide coated component for a cutting tool or an abrasive tool, and more specifically, a coating containing cubic tungsten carbide is formed on the surface of a substrate. Of coated parts for tools in.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に炭化タングステンは、W−C二元
系平衡状態図によると、WCまたはW2 Cで表される六
方晶炭化タングステンと、限られた領域で存在し、WC
1-x (式中、xは2,380±30℃〜2,747±1
2℃において0.3〜0.4)で表される立方晶炭化タ
ングステンとがある。
2. Description of the Related Art In general, tungsten carbide exists in a limited region with hexagonal tungsten carbide represented by WC or W 2 C according to the W-C binary system equilibrium diagram.
1-x (In the formula, x is 2,380 ± 30 ° C. to 2,747 ± 1
Cubic tungsten carbide represented by 0.3 to 0.4) at 2 ° C.

【0003】前者の六方晶炭化タングステンは、粉末か
ら被膜に至る各種の形態のものがある。このうち、基材
を六方晶炭化タングステンで被覆した工具部品について
は数多くの提案があり、その代表的なものは、特公昭5
9−39242号公報、特公昭59−39243号公報
および特公昭61−46550号公報である。
The former hexagonal tungsten carbide has various forms from powders to coatings. Of these, there are many proposals for tool parts in which the base material is coated with hexagonal tungsten carbide, and a typical one is the Japanese Patent Publication No.
No. 9-39242, Japanese Patent Publication No. 59-39243 and Japanese Patent Publication No. 61-46550.

【0004】これらのうち、特公昭61−46550号
公報は、タングステンおよび炭化タングステンの1種以
上からなる、層厚5〜1,000μm の被覆層を形成し
た被覆工具部品を開示している。
Among these, Japanese Examined Patent Publication No. 61-46550 discloses a coated tool component having a coating layer made of one or more of tungsten and tungsten carbide and having a layer thickness of 5 to 1,000 μm.

【0005】また、特公昭59−39242号公報は炭
化チタン層、特公昭59−39243号公報はニッケル
合金層を中間層として介在させた、同様にタングステン
および炭化タングステンの1種以上からなる、層厚5〜
1,000μm の被覆層を形成した被覆工具部品を開示
している。
Further, Japanese Patent Publication No. 59-39242 discloses a titanium carbide layer and Japanese Patent Publication No. 59-39243 discloses a nickel alloy layer as an intermediate layer. Similarly, a layer made of at least one of tungsten and tungsten carbide is used. Thickness 5
Disclosed is a coated tool part having a coating layer of 1,000 μm.

【0006】これらの被覆工具部品における炭化タング
ステンの被覆層は、ハロゲン化タングステンを用いて、
化学蒸着法により形成したものであり、六方晶炭化タン
グステンからなっている。このような被覆工具部品は、
大気中で数百度に昇温すると、六方晶炭化タングステン
の被覆層が、表面より容易に酸化して剥離するので、工
具としての耐熱性に限界がある。
The coating layer of tungsten carbide in these coated tool parts uses tungsten halide,
It is formed by a chemical vapor deposition method and is made of hexagonal tungsten carbide. Such coated tool parts are
When the temperature is raised to several hundred degrees in the air, the coating layer of hexagonal tungsten carbide is easily oxidized and peeled off from the surface, so that the heat resistance of the tool is limited.

【0007】一方、特開平1−115810号公報は、
立方晶炭化タングステンの微粉末を作製する方法を開示
している。この方法は、酸化タングステン粉末またはタ
ングステンカルボニル粉末を水素と炭化水素の混合ガス
とともにプラズマ中に導入し、気相反応によって高純度
の立方晶炭化タングステン粉末を得る方法である。この
方法によって立方晶炭化タングステンの被膜を基材表面
に形成しようとしても、完全な被膜は形成されず、また
被膜が形成されても、冷却後、被膜と基材の間に残留応
力が生じ、被膜にクラックが入るので、実用的価値に乏
しい。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 1-115810 discloses
A method of making a fine powder of cubic tungsten carbide is disclosed. In this method, a tungsten oxide powder or a tungsten carbonyl powder is introduced into plasma together with a mixed gas of hydrogen and hydrocarbon, and a highly pure cubic tungsten carbide powder is obtained by a gas phase reaction. Even if an attempt is made to form a cubic tungsten carbide coating on the surface of the substrate by this method, a complete coating is not formed, and even if the coating is formed, residual stress occurs between the coating and the substrate after cooling, Since the coating film cracks, it is of little practical value.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような問題点を解決して、付着性および耐久性に優
れ、切削工具用または研磨工具用に適した表面硬さを有
する被膜を基材表面に形成した被覆部品を提供すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a coating having excellent adhesion and durability and having a surface hardness suitable for a cutting tool or an abrasive tool. Is to provide a coated part in which the surface of a substrate is formed.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、各種基材
の表面に立方晶炭化タングステンの被膜を形成する方法
について検討を重ねた結果、プラズマ発生手段、予熱手
段および循環冷却ジャケットのような冷却手段を備えた
気相反応装置中で基材を予熱し、プラズマ中で気相反応
により炭化タングステンを生成させるとともに急冷する
と、基材表面に、残留応力の少ない立方晶炭化タングス
テンを含む被膜を形成すること;また、このようにして
形成された、立方晶炭化タングステンを特定の含有量で
含む、特定の膜厚の被膜を有する複合体が、切削工具用
や研磨工具用の被覆部品として好適な性質を有すること
を見出して、本発明を完成するに至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made extensive studies on a method of forming a film of cubic tungsten carbide on the surface of various base materials, and as a result, the plasma generation means, the preheating means and the circulation cooling jacket have been investigated. A film containing cubic tungsten carbide with little residual stress on the surface of the base material when the base material is preheated in a gas phase reactor equipped with various cooling means, tungsten carbide is generated by a gas phase reaction in plasma, and rapidly cooled. A composite having a coating of a specific film thickness containing cubic tungsten carbide in a specific content, which is formed in this manner, as a coated part for a cutting tool or an abrasive tool. The inventors have found that they have suitable properties and have completed the present invention.

【0010】すなわち、本発明の切削工具用または研磨
工具用被覆部品は、基材の表面に、立方晶炭化タングス
テンを30容量%以上含有する膜厚0.5〜100μm
の被膜が存在することを特徴とする。
That is, the coated part for a cutting tool or polishing tool of the present invention has a film thickness of 0.5 to 100 μm containing 30% by volume or more of cubic tungsten carbide on the surface of the base material.
Is present.

【0011】本発明の被覆部品の基材としては、金属
(半金属を包含する)、合金(サーメットを包含する)
またはセラミックス焼結体のいずれでもよく、1,00
0℃以上の予熱を必要とすることから、1,300℃以
上、好ましくは1,600℃以上の融点を有するものが
用いられる。また、被膜の形成とともに冷却を行う冷却
効率から、熱伝導率の高い物質がとくに好ましい。
The base material of the coated component of the present invention includes metals (including semimetals) and alloys (including cermets).
Alternatively, any of ceramics sintered bodies may be used.
Since a preheat of 0 ° C. or higher is required, one having a melting point of 1,300 ° C. or higher, preferably 1,600 ° C. or higher is used. In addition, a substance having a high thermal conductivity is particularly preferable in terms of cooling efficiency for cooling the film when forming the coating film.

【0012】基材として好ましい金属ないし半金属とし
ては、B、Si、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、
Cr、Mo、W、Re、Th、Ru、Rh、Os、Ir
およびPtのような高融点の金属ないし半金属が例示さ
れ、被膜との密着性が優れていることから、Ti、M
o、Wなどのように、炭化物を形成しやすい金属がとく
に好ましい。
Preferred metals or semimetals for the substrate include B, Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,
Cr, Mo, W, Re, Th, Ru, Rh, Os, Ir
And high melting point metals or semi-metals such as Pt and Ti and M because they have excellent adhesion to the coating film.
Metals that easily form carbides, such as o and W, are particularly preferable.

【0013】基材として好ましい合金ないしサーメット
としては、タングステン系、モリブデン系などの高速度
鋼;WC−Co系、WC−TiC−Co系、WC−Ti
C−TaC−Co系などの超硬合金;およびTiC基、
Ti(C,N)基などのサーメットが例示される。基材
として好ましいセラミックス焼結体としては、Al23
系、ZrO2 系などの酸化物系;およびSi34
系、SiC系などが好ましい。これらのうち、被膜との
密着性が優れていることから、炭化物系、および炭化物
を形成する非化学量論的化合物もしくは非化学量論的化
合物を含有する合金、サーメットおよびセラミックス焼
結体がとくに好ましい。
Preferred alloys or cermets as the base material are high speed steels such as tungsten type and molybdenum type; WC-Co type, WC-TiC-Co type and WC-Ti.
Cemented carbide such as C-TaC-Co system; and TiC group,
Examples include cermets such as Ti (C, N) groups. As a ceramics sintered body preferable as a base material, Al 2 O 3 is used.
System, oxide systems such as ZrO 2 system; and Si 3 N 4
A system, a SiC system, etc. are preferable. Of these, carbide-based and non-stoichiometric compounds that form carbides or alloys containing non-stoichiometric compounds, cermets and ceramics sintered bodies are particularly preferred because of their excellent adhesion to the coating film. preferable.

【0014】本発明の被覆部品の表面に形成される被膜
は、立方晶炭化タングステンを30容量%以上、好まし
くは50容量%以上含有する。立方晶炭化タングステン
の含有量が30容量%未満では、十分な硬さが得られな
い。被膜に含まれる残余の成分は、気相反応の際に副生
する六方晶炭化タングステン(WC、W2 C)、タング
ステン、カーボンの中の少なくとも1種である。被膜の
耐摩耗性を高めるためには、タングステンは10容量%
以下、カーボンは5容量%以下であることが好ましい。
The coating formed on the surface of the coated component of the present invention contains 30% by volume or more, preferably 50% by volume or more of cubic tungsten carbide. If the content of cubic tungsten carbide is less than 30% by volume, sufficient hardness cannot be obtained. The remaining component contained in the coating film is at least one of hexagonal tungsten carbide (WC, W 2 C), tungsten and carbon which are by-produced during the gas phase reaction. To increase the wear resistance of the coating, tungsten is 10% by volume.
Hereinafter, the carbon content is preferably 5% by volume or less.

【0015】膜厚は0.5〜100μm であり、好まし
くは5〜50μm である。膜厚が0.5μm 未満では、
耐摩耗性および工具寿命の向上が得られない。一方、膜
厚が100μm を越えると、その増加に見合うほどの耐
摩耗性および寿命の向上が期待できないうえ、被膜が断
熱層として働くために、被膜の形成時間が長くなり、ま
た高速の切削や研磨の際に複合部品中に熱が蓄積するの
で好ましくないばかりか、被膜の形成コストが上昇す
る。
The film thickness is 0.5 to 100 μm, preferably 5 to 50 μm. If the film thickness is less than 0.5 μm,
No improvement in wear resistance and tool life can be obtained. On the other hand, if the film thickness exceeds 100 μm, the wear resistance and life expectancy corresponding to the increase cannot be expected, and since the film acts as a heat insulating layer, the film formation time becomes long, and high-speed cutting and Not only is heat buildup in the composite part during polishing unfavorable, it also increases the cost of forming the coating.

【0016】本発明の被覆部品は、たとえば、基材が酸
化物系セラミックス焼結体の場合には、基材と被膜との
間の密着性を向上するために、また基材が超硬合金やサ
ーメットの場合には、基材中の結合金属が蒸発するのを
防止するために、必要に応じて、基材と表面被膜との間
に中間層を形成してもよい。中間層としては、該中間層
と表面被膜との接着性を高めるために、炭化物、炭化物
を形成しやすい金属、または炭素と反応しやすい非化学
量論的化合物からなることが好ましい。このような中間
層としては、周期律表4a、5aもしくは6a族の金
属;ケイ素;周期律表4a、5aもしくは6a族の金
属、ケイ素またはアルミニウムの炭化物、窒化物、炭酸
化物、窒酸化物、炭窒化物もしくは炭窒酸化物;あるい
はこれら相互の固溶体が用いられ、具体的にはSi、T
i、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、MoおよびW
のような金属ないし半金属;SiC、TiC、ZrC、
(Ti,Zr)C、HfC、VC、NbC、TaC、C
32 、Mo2 CおよびWC(六方晶炭化タングステ
ン)のような炭化物;AlN、Si34 、TiN、
(Ti,Al)N、ZrN、(Ti,Zr)N、Hf
N、VN、NbNおよびTaNのような窒化物;Ti
(C,O)のような炭酸化物;Ti(N,O)および
(Ti,Al)(N,O)のような窒酸化物;(Ti,
Al)(C,N)のような炭窒化物ならびにTi(C,
N,O)および(Ti,Al)(C,N,O)のような
炭窒酸化物;あるいはこれら相互の固溶体が例示され
る。また、このような中間層は、単層でも複層でも差支
えない。
In the coated component of the present invention, for example, when the base material is an oxide-based ceramics sintered body, in order to improve the adhesion between the base material and the coating, the base material is cemented carbide. In the case of or cermet, an intermediate layer may be formed between the base material and the surface coating, if necessary, in order to prevent the binding metal in the base material from evaporating. The intermediate layer is preferably made of a carbide, a metal that easily forms a carbide, or a non-stoichiometric compound that easily reacts with carbon in order to improve the adhesion between the intermediate layer and the surface coating. Examples of such an intermediate layer include metals of group 4a, 5a or 6a of the periodic table; silicon; Carbonitrides or oxycarbonitrides; or solid solutions of these are used, specifically, Si, T
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo and W
Metal or semi-metal such as; SiC, TiC, ZrC,
(Ti, Zr) C, HfC, VC, NbC, TaC, C
Carbides such as r 3 C 2 , Mo 2 C and WC (hexagonal tungsten carbide); AlN, Si 3 N 4 , TiN,
(Ti, Al) N, ZrN, (Ti, Zr) N, Hf
Nitride such as N, VN, NbN and TaN; Ti
Carbonates such as (C, O); Nitride oxides such as Ti (N, O) and (Ti, Al) (N, O); (Ti,
Carbonitrides such as Al) (C, N) and Ti (C, N)
N, O) and (Ti, Al) (C, N, O) carbonitride oxides; or their solid solutions with each other. Further, such an intermediate layer may be a single layer or a plurality of layers.

【0017】中間層の厚さ(複層の場合は合計の厚さ)
は20μm 以下であり、好ましくは0.5〜10μm で
ある。厚さが20μm を越えると剥離しやすくなるう
え、中間層を設ける前述の効果の向上が期待できず、コ
スト高になる。
Thickness of the intermediate layer (total thickness in the case of multiple layers)
Is 20 μm or less, preferably 0.5 to 10 μm. If the thickness exceeds 20 μm, peeling is likely to occur, and the above-mentioned effects of providing the intermediate layer cannot be expected to be improved, resulting in an increase in cost.

【0018】本発明の被覆部品の形状は、切削工具また
は研磨工具に適するどのような形状であっても差支えな
い。被膜は、その全表面に形成してもよく、一部の面、
または一部の部位に形成してもよい。また、必要に応じ
て設けられる中間層は、被膜を形成するすべての面また
は部位に設けてもよく、一部に設けてもよい。
The shape of the coated part of the present invention can be any shape suitable for a cutting or polishing tool. The coating may be formed on all of its surfaces, some of the surfaces,
Alternatively, it may be formed at a part of the site. Further, the intermediate layer, which is provided as necessary, may be provided on all the surfaces or portions forming the coating film, or may be provided on a part thereof.

【0019】このような被覆部品は、たとえば次のよう
にして製造することができる。すなわち、まず基材、ま
たは必要に応じてあらかじめその上に中間層を形成した
基材を、1,000℃以上、好ましくは1,200〜
1,700℃に予熱する。ついで、該基材を高周波プラ
ズマまたは直流プラズマのような熱プラズマの尾炎部中
に置き、タングステン源と炭化水素とを供給して、気相
反応を行う。プラズマガスとしては、通常、アルゴンを
用いる。プラズマ温度は、通常6,000℃以上、好ま
しくは7,000〜11,000℃である。
Such a coated component can be manufactured, for example, as follows. That is, first, a base material or a base material on which an intermediate layer is previously formed, if necessary, is heated to 1,000 ° C. or higher, preferably from 1,200 to
Preheat to 1,700 ° C. Then, the base material is placed in a tail flame portion of a thermal plasma such as a high frequency plasma or a direct current plasma, a tungsten source and a hydrocarbon are supplied, and a gas phase reaction is performed. Argon is usually used as the plasma gas. The plasma temperature is usually 6,000 ° C or higher, preferably 7,000 to 11,000 ° C.

【0020】タングステン源としては、タングステンの
ほか、三酸化タングステン、六方晶炭化タングステン、
タングステンカルボニルのようなタングステン化合物が
挙げられ、三酸化タングステンが好ましい。またこれら
は、粉末として供給することが好ましい。炭化水素とし
ては、メタン、エタン、プロパン、ブタンのような飽和
炭化水素でも、エチレン、プロピレン、ブチレン、アセ
チレンのような不飽和炭化水素でもよく、これらの混合
物でも差支えない。両者の供給比は、C/W原子比とし
て0.5〜20の範囲が好ましく、1〜10の範囲がよ
り好ましい。
As the tungsten source, in addition to tungsten, tungsten trioxide, hexagonal tungsten carbide,
Mention may be made of tungsten compounds such as tungsten carbonyl, with tungsten trioxide being preferred. It is also preferable that these are supplied as powder. The hydrocarbon may be a saturated hydrocarbon such as methane, ethane, propane or butane, or an unsaturated hydrocarbon such as ethylene, propylene, butylene or acetylene, or a mixture thereof. The supply ratio of both is preferably in the range of 0.5 to 20 as C / W atomic ratio, and more preferably in the range of 1 to 10.

【0021】気相反応生成物が基材の表面に析出すると
ともに、基材を急冷することにより、形成した立方晶炭
化タングステン被膜の分解を防ぐ。冷却速度は、106
〜107 K/s の範囲が好ましい。このような方法で、基
材表面に、30容量%以上の立方晶炭化タングステンを
含む被膜を形成した被覆部品が得られる。
The vapor-phase reaction product is deposited on the surface of the base material, and the base material is rapidly cooled to prevent decomposition of the formed cubic tungsten carbide coating. Cooling rate is 10 6
The range of 10 7 K / s is preferred. By such a method, a coated component having a coating film containing 30% by volume or more of cubic tungsten carbide on the surface of the base material can be obtained.

【0022】[0022]

【実施例】以下、実施例および比較例によって、本発明
をさらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例によ
って限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. The invention is not limited by these examples.

【0023】本発明の被覆部品の製造に用いられる、高
周波熱プラズマを用いる被膜形成装置の縦断面概念図を
図1に示す。反応器1の上部に、原料供給口2とプラズ
マガス導入口3が設けられている。排気系接続孔4より
排気して、1の系内を減圧にした後、プラズマ用ガスを
3より導入して、高周波電源5に接続されたワークコイ
ル6により、熱プラズマ7を形成する。基材8を、該基
材8を7の尾炎部7aの熱によって予熱し、また7a中
に挿入できるような高さ調節装置;ならびに水循環冷却
装置を備えた試料台9に載置する。上記の高さ調節装置
により、8が溶融ないし熱変形しない所望の温度に予熱
されるように、8を7a外の適切な位置に保持して、8
を予熱する。ついで、高さ調節装置によって8を7a中
の適当な位置に挿入し、2より原料を供給して気相反応
を行うとともに、9中の冷却装置により8を冷却し、立
方晶炭化タングステンを含む反応生成物を8の表面に析
出させて、被膜を形成する。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of a vertical cross section of a film forming apparatus using high frequency thermal plasma, which is used for manufacturing the coated part of the present invention. A raw material supply port 2 and a plasma gas introduction port 3 are provided above the reactor 1. After exhausting gas from the exhaust system connection hole 4 to reduce the pressure in the system 1, plasma gas is introduced from 3 and the work plasma 6 connected to the high frequency power source 5 forms the thermal plasma 7. The base material 8 is placed on a sample stage 9 equipped with a height adjusting device for preheating the base material 8 by the heat of the tail flame portion 7a of 7 and inserting it into the 7a; and a water circulation cooling device. The height adjusting device described above holds 8 at a suitable position outside 7a so that it is preheated to a desired temperature without melting or thermal deformation,
Preheat. Then, 8 is inserted into an appropriate position in 7a by a height adjusting device, a raw material is supplied from 2 to perform a gas phase reaction, and 8 is cooled by a cooling device in 9 to contain cubic tungsten carbide. The reaction product is deposited on the surface of 8 to form a film.

【0024】実施例1 試料台9に、基材として市販のSi34 基焼結体(J
IS規格SNMN 120408)を載置し、反応器1を10-3Torr
の減圧にした後、導入口3よりArガスを導入して1気
圧に保持した。全流入速度50リットル/minのArガス
を流入させるとともに、周波数3MHz 、出力10kWの高
周波をかけて、反応器上部のプラズマトーチ部分にプラ
ズマを発生させた。H2 ガスを流入速度2,000ml/m
inで導入するとともに、高周波出力を13kWに増加させ
た。この状態で、基材を1,650℃に予熱し、平均粒
径50μm のWO3 粉末と、CH4 とを、CH4 /WO
3モル比8、WO3 粉末の供給速度200mg/minの条件
で、2より反応器1内に導入し、気相反応させるととも
に、基材8を急冷して、該基材の表面に被膜を形成し
て、本発明品1を作製した。
Example 1 On the sample table 9, a commercially available Si 3 N 4 based sintered body (J
IS standard SNMN 120408) is placed and the reactor 1 is set to 10 -3 Torr.
After the pressure was reduced to 1, Ar gas was introduced through the inlet 3 and the pressure was maintained at 1 atm. Ar gas was introduced at a total inflow rate of 50 liters / min, and a high frequency of 3 MHz and an output of 10 kW was applied to generate plasma in the plasma torch part above the reactor. H 2 gas flow rate of 2,000 ml / m
While introducing in, the high frequency output was increased to 13kW. In this state, the base material is preheated to 1,650 ° C., and WO 3 powder having an average particle size of 50 μm and CH 4 are mixed with CH 4 / WO.
Under the conditions of a 3 molar ratio of 8 and a WO 3 powder supply rate of 200 mg / min, 2 was introduced into the reactor 1 to cause a gas phase reaction and the substrate 8 was rapidly cooled to form a film on the surface of the substrate. Then, the present invention product 1 was produced.

【0025】上記と同じSi34 基焼結体に、WF
6 、CH4 およびキャリヤガスH2 による化学気相蒸着
(CVD)法により六方晶炭化タングステンからなる被
膜を形成して、比較品1を作製した。
WF was added to the same Si 3 N 4 based sintered body as above.
Comparative product 1 was prepared by forming a coating film of hexagonal tungsten carbide by a chemical vapor deposition (CVD) method using 6 , CH 4 and carrier gas H 2 .

【0026】このようにして得られた本発明品1および
比較品1について、以下に示すようにして、被膜の膜厚
の測定、組成比の分析、表面硬さの測定および乾式旋削
試験を行った。
The invention product 1 and the comparative product 1 thus obtained were subjected to film thickness measurement, composition ratio analysis, surface hardness measurement and dry turning test as follows. It was

【0027】(1)膜厚:断面の顕微鏡観察によった。 (2)組成比:X線回折によって結晶構造を解析した。
すなわち、それぞれの結晶の最強ラインの強さと、すべ
ての結晶の最強ラインの強さの合計との比を、その結晶
の比率とした。 (3)硬さ:ビッカース硬度計によって測定した。 (4)乾式旋削試験:表1に示す条件で乾式旋削試験を
行い、平均逃げ面摩耗量が0.3mmになるまでの切削時
間で比較した。
(1) Film thickness: By microscopic observation of the cross section. (2) Composition ratio: The crystal structure was analyzed by X-ray diffraction.
That is, the ratio of the strength of the strongest line of each crystal and the sum of the strength of the strongest line of all the crystals was defined as the ratio of that crystal. (3) Hardness: Measured with a Vickers hardness meter. (4) Dry turning test: A dry turning test was conducted under the conditions shown in Table 1, and the cutting times until the average flank wear amount reached 0.3 mm were compared.

【0028】[0028]

【表1】 [Table 1]

【0029】本発明品1および比較品1について、膜
厚、組成比、硬さおよび乾式旋削試験の結果を表2に示
す。ただし、旋削試験の結果は、上記のようにして得ら
れた比較品1の切削時間を1とした相対比で示す。
Table 2 shows the results of the film thickness, composition ratio, hardness and dry turning test for the product 1 of the present invention and the comparative product 1. However, the results of the turning test are shown as a relative ratio with the cutting time of the comparative product 1 obtained as described above being 1.

【0030】[0030]

【表2】 [Table 2]

【0031】実施例2 基材として市販の超硬合金(JIS規格K10相当品)
を用い、WO3 粉末の供給速度と処理時間を表3に示す
ように変化させた以外は実施例1の本発明品1と同様に
して、基材の表面に被膜を形成して、本発明品2〜10
を作製した。
Example 2 Commercially available cemented carbide as a base material (JIS standard K10 equivalent product)
Was used to form a coating film on the surface of a substrate in the same manner as in the product 1 of the present invention of Example 1 except that the supply rate of WO 3 powder and the treatment time were changed as shown in Table 3. Items 2-10
Was produced.

【0032】比較のために、下記のようにして、比較品
2〜11を作製した。 比較品2:処理時間を5秒とした以外は本発明品2と同
様の条件によった。 比較品3〜11:実施例1の比較品1と同様の条件で、
処理時間を調整して、それぞれ本発明品2〜10の膜厚
にほぼ相当する膜厚を有する、従来法による炭化タング
ステン被膜を形成した。
For comparison, comparative products 2 to 11 were prepared as follows. Comparative product 2: The conditions were the same as those of the product 2 of the present invention except that the treatment time was 5 seconds. Comparative products 3 to 11: Under the same conditions as in Comparative product 1 of Example 1,
The treatment time was adjusted to form a conventional tungsten carbide coating film having a film thickness approximately corresponding to the film thicknesses of the products 2 to 10 of the present invention.

【0033】本発明品2〜10および比較品2、3につ
いて、被膜の形成条件、ならびに実施例1と同様な方法
で求めた膜厚、組成比、硬さおよび乾式旋削試験の結果
を表3に示す。ただし、旋削試験の結果は、上記のよう
にして得られた比較品3の切削時間を1とした相対比で
示す。
For the products 2 to 10 of the present invention and the comparative products 2 and 3, the film forming conditions, and the film thickness, composition ratio, hardness and dry turning test results obtained in the same manner as in Example 1 are shown in Table 3. Shown in. However, the results of the turning test are shown as a relative ratio with the cutting time of the comparative product 3 obtained as described above being 1.

【0034】[0034]

【表3】 [Table 3]

【0035】実施例3 基材として、表4に示すように、いずれも市販されてい
るAl23 基セラミックス焼結体、ZrO2 基セラミ
ックス焼結体、Ti(C,N)基サーメットおよび超硬
合金(JIS規格P30相当品)を用い、それぞれの基
材の表面に、熱プラズマCVD法(実施例1、2におけ
る本発明品1〜10の被膜の形成に用いたもの)、CV
D法およびイオンプレーティング(IP)法により、そ
れぞれ、表4に示す中間層を形成した。このようにして
得られた中間層を形成した基材を用いて、WO3 粉末の
供給速度を120mg/min、処理時間を12分とした以外
は実施例1の本発明品1と同様にして、中間層の表面に
被膜を形成して、本発明品11〜14を作製した。
Example 3 As a base material, as shown in Table 4, commercially available Al 2 O 3 -based ceramic sintered bodies, ZrO 2 -based ceramics sintered bodies, Ti (C, N) -based cermets, and Cemented carbide (JIS standard P30 equivalent product) is used, and the thermal plasma CVD method (used to form the coating of the products 1 to 10 of the present invention in Examples 1 and 2) on the surface of each substrate, CV.
The intermediate layers shown in Table 4 were formed by the D method and the ion plating (IP) method, respectively. Using the substrate thus obtained with the intermediate layer formed, the same procedure as in Example 1 of the present invention 1 except that the WO 3 powder supply rate was 120 mg / min and the treatment time was 12 minutes Then, a coating film was formed on the surface of the intermediate layer to produce the products 11 to 14 of the present invention.

【0036】このようにして得られた本発明品11〜1
4について、実施例1と同様な方法で求めた、中間層お
よび被膜の厚さと組成ならびに被膜の表面硬さを、基材
の材質とともに表4に示す。また、引掻き硬さ試験機に
より、本発明品11〜14のスクラッチ試験を行い、被
膜および/または中間層が剥離しないで耐える最大荷重
を求めた。その結果を表4に示す。
The products 11 to 1 of the present invention thus obtained
Table 4 shows the thickness and composition of the intermediate layer and the coating, and the surface hardness of the coating, which were obtained by the same method as in Example 1 for Sample No. 4. Further, a scratch test of the products 11 to 14 of the present invention was carried out with a scratch hardness tester to determine the maximum load that the coating film and / or the intermediate layer can withstand without peeling. The results are shown in Table 4.

【0037】[0037]

【表4】 [Table 4]

【0038】実施例4 市販のW、MoおよびTiの板材をそれぞれ基材とし、
実施例1の本発明品1と同様にしてプラズマ中で気相反
応を行い、それぞれの基材に立方晶炭化タングステンを
含む被膜を形成して、本発明品15〜17を作製した。
Example 4 Using commercially available W, Mo and Ti plate materials as base materials,
The gas phase reaction was performed in plasma in the same manner as in the product 1 of the present invention of Example 1 to form a coating film containing cubic tungsten carbide on each base material to manufacture products 15 to 17 of the present invention.

【0039】比較のために、同様のW、MoおよびTi
の板材をそれぞれ基材として、実施例1の比較品1と同
様にしてCVDを行い、それぞれの基材に六方晶炭化タ
ングステンの被膜を形成して、比較品12〜14を作製
した。
For comparison, similar W, Mo and Ti
Using each of the plate materials as a base material, CVD was performed in the same manner as in the comparative product 1 of Example 1 to form a hexagonal tungsten carbide coating film on each base material, and comparative products 12 to 14 were manufactured.

【0040】このようにして得られた本発明品15〜1
7および比較品12〜14をそれぞれ研磨加工盤(ラッ
プ盤)に用い、超硬合金を被加工材として研磨試験(ラ
ッピング加工)を行い、本発明品と比較品の寿命を比較
した。本発明品15〜17の基材の材質;被膜の膜厚、
組成比および硬さ;ならびに同一の基材を用いた対応す
る比較品に対する寿命の相対比を表5に示す。
The products 15 to 1 of the present invention thus obtained
7 and comparative products 12 to 14 were each used as a lapping machine (lapping machine), and a polishing test (lapping process) was performed using a cemented carbide as a work material to compare the lives of the product of the present invention and the comparative product. Material of the base material of the products 15 to 17 of the present invention;
Table 5 shows the composition ratio and hardness; and the relative ratio of the lifespan to the corresponding comparative product using the same substrate.

【0041】[0041]

【表5】 [Table 5]

【0042】[0042]

【発明の効果】以上の実施例から明らかに示されるよう
に、本発明によって得られる工具用被覆部品は、立方晶
炭化タングステンの被膜を基材表面に有し、その表面硬
さおよび耐久性が優れているので、切削工具および研磨
工具として、きわめて有用である。
As is apparent from the above examples, the coated parts for tools obtained by the present invention have a cubic tungsten carbide coating on the surface of the base material, and the surface hardness and durability thereof are high. Because it is excellent, it is extremely useful as a cutting tool and an abrasive tool.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例に用いた立方晶炭化タングステン膜製造
装置の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a cubic tungsten carbide film manufacturing apparatus used in an example.

【符号の説明】 1 反応器 2 原料供給口 3 プラズマガス導入口 4 排気系接続口 5 高周波電源 6 ワークコイル 7 熱プラズマ 7a プラズマ尾炎部 8 基材 9 試料台[Explanation of Codes] 1 Reactor 2 Raw material supply port 3 Plasma gas inlet port 4 Exhaust system connection port 5 High frequency power supply 6 Work coil 7 Thermal plasma 7a Plasma tail flame section 8 Base material 9 Sample stage

フロントページの続き (72)発明者 栗田 広明 神奈川県川崎市幸区塚越1丁目7番地 東 芝タンガロイ株式会社内 (72)発明者 渋木 邦夫 神奈川県川崎市幸区塚越1丁目7番地 東 芝タンガロイ株式会社内 (72)発明者 福田 健三 茨城県つくば市東1丁目1番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 亀山 哲也 茨城県つくば市東1丁目1番地 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 本江 秋弘 茨城県つくば市観音台1丁目5の1番地(72) Inventor Hiroaki Kurita 1-7 Tsukagoshi, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture Toshiba Tungaloy Co., Ltd. Company (72) Inventor Kenzo Fukuda 1-1 Higashi, Tsukuba-shi, Ibaraki Institute of Industrial Science and Technology, Institute of Materials Engineering (72) Inventor Tetsuya Kameyama 1-1-1 East, Tsukuba-shi, Ibaraki Institute of Materials Engineering and Technical Research (72) Inventor Akihiro Motoe 1-5-1, Kannondai, Tsukuba City, Ibaraki Prefecture

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材の表面に、立方晶炭化タングステン
を30容量%以上含有する膜厚0.5〜100μm の被
膜が存在することを特徴とする切削工具用または研磨工
具用被覆部品。
1. A coated part for a cutting tool or an abrasive tool, wherein a coating film containing 30% by volume or more of cubic tungsten carbide and having a film thickness of 0.5 to 100 μm is present on the surface of a base material.
【請求項2】 上記基材と上記被膜との間に、周期律表
4a、5aもしくは6a族の金属;ケイ素;周期律表4
a、5aもしくは6a族の金属、ケイ素またはアルミニ
ウムの炭化物、窒化物、炭酸化物、窒酸化物、炭窒化物
もしくは炭窒酸化物;あるいはこれら相互の固溶体の少
なくとも1種からなる単層または複層の、合計の層厚が
20μm 以下の中間層が存在することを特徴とする請求
項1記載の被覆部品。
2. A metal of Group 4a, 5a or 6a of the Periodic Table; Silicon; Periodic Table 4 between the substrate and the coating.
a, 5a or 6a group metal, silicon or aluminum carbide, nitride, carbonate, oxynitride, carbonitride or oxycarbonitride; or a single layer or a multi-layer comprising at least one of solid solutions thereof. 2. The coated component according to claim 1, wherein an intermediate layer having a total layer thickness of 20 μm or less is present.
JP4494193A 1993-03-05 1993-03-05 Coating part for tool Pending JPH06262405A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4494193A JPH06262405A (en) 1993-03-05 1993-03-05 Coating part for tool

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4494193A JPH06262405A (en) 1993-03-05 1993-03-05 Coating part for tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06262405A true JPH06262405A (en) 1994-09-20

Family

ID=12705518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4494193A Pending JPH06262405A (en) 1993-03-05 1993-03-05 Coating part for tool

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06262405A (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09216104A (en) * 1995-12-13 1997-08-19 Kennametal Inc Cutting tool
US20140106177A1 (en) * 2012-02-29 2014-04-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Coated rotary tool and method for manufacturing the same
WO2019181741A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 住友電気工業株式会社 Surface-coated cutting tool
WO2019181742A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 住友電気工業株式会社 Surface-coated cutting tool
WO2019181740A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 住友電気工業株式会社 Surface-coated cutting tool
WO2022130706A1 (en) 2020-12-16 2022-06-23 住友電工ハードメタル株式会社 Cutting tool
CN114945708A (en) * 2020-01-21 2022-08-26 瓦尔特公开股份有限公司 PVD coated cemented carbide cutting tool with improved coating adhesion
JP2024519616A (en) * 2021-05-07 2024-05-20 エービー サンドビック コロマント Cutting tools
JP2024519615A (en) * 2021-05-07 2024-05-20 エービー サンドビック コロマント Cutting tools
JP7544294B1 (en) * 2023-05-17 2024-09-03 住友電気工業株式会社 Cutting Tools

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5339275A (en) * 1976-09-22 1978-04-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Coated super hardmetal and its production
JPS5939242A (en) * 1982-08-27 1984-03-03 Morinaga & Co Ltd Preparation of instant bran-based pickling bed having improved taste and flavor
JPS60187678A (en) * 1984-03-06 1985-09-25 Toshiba Tungaloy Co Ltd Coated sintered alloy tool
JPS6146550A (en) * 1984-08-11 1986-03-06 Fujitsu Ltd Connecting device between busses
JPS62109976A (en) * 1985-11-08 1987-05-21 Toshiba Tungaloy Co Ltd Member covered with cubic boron nitride
JPH0570229A (en) * 1991-09-09 1993-03-23 Agency Of Ind Science & Technol Production and equipment for cubic tungsten carbide film

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5339275A (en) * 1976-09-22 1978-04-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Coated super hardmetal and its production
JPS5939242A (en) * 1982-08-27 1984-03-03 Morinaga & Co Ltd Preparation of instant bran-based pickling bed having improved taste and flavor
JPS60187678A (en) * 1984-03-06 1985-09-25 Toshiba Tungaloy Co Ltd Coated sintered alloy tool
JPS6146550A (en) * 1984-08-11 1986-03-06 Fujitsu Ltd Connecting device between busses
JPS62109976A (en) * 1985-11-08 1987-05-21 Toshiba Tungaloy Co Ltd Member covered with cubic boron nitride
JPH0570229A (en) * 1991-09-09 1993-03-23 Agency Of Ind Science & Technol Production and equipment for cubic tungsten carbide film

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09216104A (en) * 1995-12-13 1997-08-19 Kennametal Inc Cutting tool
US20140106177A1 (en) * 2012-02-29 2014-04-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Coated rotary tool and method for manufacturing the same
US9193007B2 (en) * 2012-02-29 2015-11-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Coated rotary tool and method for manufacturing the same
KR20200131156A (en) 2018-03-19 2020-11-23 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Surface covering cutting tool
JPWO2019181742A1 (en) * 2018-03-19 2020-07-27 住友電気工業株式会社 Surface coated cutting tool
WO2019181740A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 住友電気工業株式会社 Surface-coated cutting tool
CN110691663A (en) * 2018-03-19 2020-01-14 住友电气工业株式会社 Surface-coated cutting tools
CN110691664A (en) * 2018-03-19 2020-01-14 住友电气工业株式会社 Surface-coated cutting tools
CN110709198A (en) * 2018-03-19 2020-01-17 住友电气工业株式会社 Surface-coated cutting tool
JPWO2019181740A1 (en) * 2018-03-19 2020-07-27 住友電気工業株式会社 Surface coated cutting tool
WO2019181742A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 住友電気工業株式会社 Surface-coated cutting tool
JPWO2019181741A1 (en) * 2018-03-19 2020-07-27 住友電気工業株式会社 Surface coated cutting tool
KR20200127840A (en) 2018-03-19 2020-11-11 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Surface covering cutting tool
KR20200131157A (en) 2018-03-19 2020-11-23 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Surface covering cutting tool
WO2019181741A1 (en) 2018-03-19 2019-09-26 住友電気工業株式会社 Surface-coated cutting tool
US11117196B2 (en) 2018-03-19 2021-09-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Surface-coated cutting tool
CN114945708A (en) * 2020-01-21 2022-08-26 瓦尔特公开股份有限公司 PVD coated cemented carbide cutting tool with improved coating adhesion
CN114945708B (en) * 2020-01-21 2023-11-21 瓦尔特公开股份有限公司 PVD coated cemented carbide cutting tool with improved coating adhesion
WO2022130706A1 (en) 2020-12-16 2022-06-23 住友電工ハードメタル株式会社 Cutting tool
CN115666830A (en) * 2020-12-16 2023-01-31 住友电工硬质合金株式会社 cutting tool
EP4144465A4 (en) * 2020-12-16 2023-06-28 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool
JP7119279B1 (en) * 2020-12-16 2022-08-17 住友電工ハードメタル株式会社 Cutting tools
US12371795B2 (en) 2020-12-16 2025-07-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Cutting tool
JP2024519616A (en) * 2021-05-07 2024-05-20 エービー サンドビック コロマント Cutting tools
JP2024519615A (en) * 2021-05-07 2024-05-20 エービー サンドビック コロマント Cutting tools
JP7544294B1 (en) * 2023-05-17 2024-09-03 住友電気工業株式会社 Cutting Tools
WO2024236768A1 (en) * 2023-05-17 2024-11-21 住友電気工業株式会社 Cutting tool
US12350743B2 (en) 2023-05-17 2025-07-08 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Cutting tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2663968B2 (en) Cutting tools
US8293359B2 (en) Multilayer CVD-coating and tool with such a coating
US5145739A (en) Abrasion resistant coated articles
JP3420024B2 (en) Laminated coating member including crystal oriented hard film
JP3384110B2 (en) Coated cutting tool and its manufacturing method
JP4028891B2 (en) Multi-component hard layer manufacturing method and composite
EP3711883A1 (en) Coated cutting tool, and manufacturing method and chemical vapor deposition device for same
JP3416938B2 (en) Laminate
JP3914686B2 (en) Cutting tool and manufacturing method thereof
JPH06262405A (en) Coating part for tool
JP2000129445A (en) Wear-resistant coating, method for producing the same, and wear-resistant member
Archer Chemical vapour deposition
JP3989664B2 (en) Slow-away tip made of surface-coated cemented carbide with excellent chipping resistance
EP3865233A1 (en) Cutting tool and manufacturing method therefor
EP0549801A1 (en) Diamond-covered member and production thereof
JPH06220608A (en) Surface-coated hard member and its production
JPS62133068A (en) Diamond coated member
EP3865234A1 (en) Cutting tool and manufacturing method therefor
JPH10317123A (en) Crystalline oriented hard coated member
JPH09170068A (en) High strength coated member with crystal orientational property
JP3519127B2 (en) High thermal conductive coated tool
CN112805109A (en) Cutting tool and method for manufacturing same
JPH05247652A (en) Manufacture of coating member for diamond or the like
JPH05295517A (en) Multilayer-coated sintered alloy with crystal orientation
JPS61174378A (en) Production of rigid material coated with boron nitride

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19971021