表面被覆氮化硼烧结体工具的制作方法_4

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首先,按照与样品1相同的制造方式在基材上形成D层20和B层30。然后,在以 下条件下,在B层30上形成C层40。通过调整气相沉积时间将C层40的厚度设为0. 1μm。
[0153]靶:Ti
[0154] 引入的气体:Ar
[0155] 成膜压力:lPa
[0156] 电弧放电电流:160A
[0157] 基板偏压:_75V
[0158] 旋转台转速:3rpm。
[0159] (A层的形成)
[0160] 形成C层40之后,在以下条件下在C层40上形成A层50。在这种情况下,调整引 入的气体汎和CH4)的流速比,从而在A层50中设为C:N= 1: 1。然后,调整气相沉积时 间,由此获得在每个样品中具有不同厚度的A层50,如表2中A层厚度一栏所示。
[0161]靶:Ti
[0162] 引入的气体:N2、CH4
[0163] 成膜压力:2Pa
[0164] 电弧放电电流:180A
[0165] 基板偏压:-350V
[0166] 旋转台转速:3rpm。
[0167] 如上所述,获得了在基材3上各包括覆膜10的根据样品2至7的被覆cBN工具, 该覆膜10通过依次层叠D层20、B层30、C层40和A层50而获得。
[0168]〈样品8至49的制造〉
[0169] 如表2和表3所示,使用cBN烧结体A至I制造根据样品8至49的被覆cBN工具。 在表2和表3中,左栏标记有符号的各样品表不根据各实施例的被覆cBN工具。
[0170] 如表2所示,对于样品8至12和18至49,不形成C层40而是直接在B层30上形 成A层20。此外,对于这些样品,在以下所述成膜条件的范围内进行适当地调节,从而获得 表2和表3中所不的各层,同时形成覆膜。
[0171](成膜条件)
[0172] 靶:表2和表3中各层组成栏所示的金属元素
[0173] 引入的气体:适当地选择来自Ar、队和CH4中的一种或多种
[0174] 成膜压力:0· IPa至7Pa
[0175] 电弧放电电流:60A至300A
[0176]基板偏压:_7〇OV至_25V
[0177] 旋转台转速:2rpm至lOrpm。
[0178][表 2]
[0179]


[0182] 〈样品8至12的制造〉
[0183] 按照与样品1相同的制造方式使用cBN烧结体D获得基材,然后将各具有如表2 和表3中所示构成的D层和B层依次层叠在该基材上,同时适当地调节成膜条件。对于样 品8至12,以获得具有如表3所示组成的B1化合物层的方式改变各样品的成膜条件,同时 形成B层。
[0184](A层的形成:TiCNw)
[0185] 此外,对于样品8至12,包括TiCN层的A层层叠在B层上,所述TiCN层具有在厚 度方向(从基材侧朝向覆膜表面的方向)上以坡度式的方式变化的C和N组成。在表2中, 为了方便起见,A层的组成以"TiCNw"示出。表4中示出了A层的具体构成。按照以下方 式形成A层。
[0186] 首先,仅使用队作为引入气体,形成0.5 μπι的TiN层。然后,逐渐提高引入气体中 的CH4流速,同时形成具有以坡度式的方式降低的N组成(以坡度式的方式升高的C组成) 的0.5μπι的TiCN层。TiCN层的组成最终为TiCQ.3Na7。然后,在队与014的流速比固定的 状态下,形成〇. 5μm的11(:。.3~7层。以这种方式,获得覆膜,其中包括TiCN层的A层层叠 在B层上,所述TiCN层具有在厚度方向上以坡度式的方式变化的C和N组成。由此,获得 了根据样品8至12的被覆cBN烧结体工具。
[0187][表 4]
[0188]
[0189] 在表中,"TiN-TiCa3Na7"是指组成以坡度式由TiN变为TiCQ.3NQ.7。
[0190]〈样品13至17的制造〉
[0191] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体B获得基材,然后在适当地调节成膜条 件的同时,将分别具有如表2和表3所示构成的D层、B层、C层和A层依次层叠在基材上, 从而形成覆膜。由此,获得了根据样品13至17的被覆cBN工具。此外,对于样品13至17, 以形成B层的层数和B1化合物层的平均厚度tl成为表3中示出的数值的方式改变各样品 的成膜条件,同时形成B层。
[0192] (C层的形成)
[0193]B层形成后,在以下条件下形成C层,使其厚度为0. 03μm。
[0194]靶:Ti(50 原子%)、A1(50 原子%)
[0195] 引入的气体:N2
[0196] 成膜压力:0.2Pa
[0197] 电弧放电电流:150A
[0198] 基板偏压:-80V
[0199] 旋转台转速:8rpm。
[0200] 〈样品18至22的制造〉
[0201] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体C获得基材,然后在适当地调节成膜条 件的同时,将分别具有如表2和表3所示构成的D层、B层和A层依次层叠在该基材上,由 此形成覆膜。
[0202] 在这种情况下,对于样品18至22,改变各样品的成膜条件,从而使B2化合物层具 有如表3所示的组成。此外,将4层具有不同厚度的B1化合物层和4层具有不同厚度的B2 化合物层层叠在一起,由此形成总计8层的B层。该B层具体按照以下方式来形成。
[0203] 形成D层后,形成50nm的B1化合物层,在其上形成150nm的B2化合物层。然后,B1 化合物层(60nm)和B2化合物层(140nm)按顺序层叠在一起,在其上将B1化合物层(90nm) 和B2化合物层(llOnm)按顺序层叠在一起,在其上将B1化合物层(100nm)和B2化合物层 (lOOnm)按顺序层叠在一起,由此形成B层。在该B层中,B1化合物层的平均厚度为75nm, 而B2化合物层的平均厚度为125nm。由此,获得了根据样品18至22的被覆cBN工具。
[0204]〈样品23至27的制造〉
[0205] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体E获得基材,然后在适当地调节成膜条 件的同时,将分别具有如表2和表3所示构成的D层和B层依次层叠在该基材上。此外,对 于样品23至27,以形成B层的层数和B2化合物层的平均厚度t2成为表3中示出的数值的 方式改变各样品的成膜条件,同时形成B层。
[0206] (A层的形成:TiCNw)
[0207] 此外,对于样品23至27,将包括TiCN层的A层层叠在B层上,所述TiCN层具有 在厚度方向上以梯度式的方式变化的C和N组成。在表2中,为了方便起见,A层的组成以 "TiCf2"示出。表4中示出了A层的具体构成。如表4所示,从基材侧(cBN烧结体侧)开 始,对于各规定厚度(步骤),逐渐改变引入气体的组成,同时形成A层。由此获得覆膜,其 中包括TiCN层的A层层叠在B层上,所述TiCN层具有在厚度方向上以梯度式的方式变化 的C和N组成。由此,获得了根据样品23至27的被覆cBN工具。
[0208]〈样品28至33的制造〉
[0209] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体F获得基材,然后在适当地调节成膜条 件的同时将分别具有如表2和表3所示构成的D层、B层和A层依次层叠在该基材上,从而 形成覆膜。由此,获得了根据样品28至33的被覆cBN工具。此外,对于各样品28至33,形 成了如表3所示对于各样品而言由不同层数形成的B层。
[0210] 〈样品34的制造〉
[0211] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体G获得基材,然后在适当地调节成膜条 件的同时将分别具有如表2和表3所示构成的D层、B层和A层依次层叠在该基材上,从而 形成覆膜。由此,获得了根据样品34的被覆cBN工具。
[0212] 〈样品35至38的制造〉
[0213] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体G获得基材,然后在适当地调节成膜条 件的同时将分别具有如表2和表3所示构成的D层和B层依次层叠在该基材上。
[0214] (A层的形成:TiCNw)
[0215] 此外,对于样品35至38,将由TiCN层形成的A层层叠在B层上,所述TiCN层具 有在厚度方向上以梯度式的方式变化的C和N组成,由此形成覆膜。在表2中,为了方便起 见,A层的组成以"TiCf3"示出。表4中示出了A层的具体构成。
[0216] 如表4所示,对于样品35,在步骤1至5中改变引入的气体中的各队与01 4之间的 流速比,并按顺序层叠具有不同组成的层,由此形成总厚度为1. 〇μπι的A层。对于样品36, 按照与样品35相同的方式,层叠根据步骤1至5的层。进一步在步骤6中,停止供应01 4并 且层叠1. 〇ym的TiN层,由此形成总厚度为2. 0μL?的A层。
[0217] 对于样品37,按照与样品36相同的方式,层叠根据步骤1至6的层,在其上进一步 再次层叠根据步骤1至6的层,由此形成总厚度为4μm的A层。在表5中,以这种方式,将 步骤1至6定义为1个周期,将重复该1个周期两次的工序定义为"2个周期"。对于样品 38,同样重复进行了步骤1至6的4个周期,由此形成总厚度为8μπι的A层。按照如上所 述的方式,获得了根据样品35至38的被覆cBN工具。
[0218]〈样品39至47的制造〉
[0219] 按照与样品1相同的方式使用各cBN烧结体A至I获得基材,然后在适当地调节 成膜条件的同时,将分别具有如表2和表3所示构成的D层和B层依次层叠在该基材上。
[0220] (A层的形成:TiCN'
[0221] 此外,对于样品39至47,将包括TiCN层的A层层叠在B层上,所述TiCN层具有 在厚度方向(从基材侧朝向覆膜表面的方向)上以坡度式的方式变化的C和N组成,由此 形成覆膜。在表2中,为了方便起见,A层的组成以"TiCN4"示出。表4中示出了A层的具 体构成。A层按照上述"TiCNw"相同的方式形成,不同之处在于使014流入到引入气体中的 时机(距基材层的距离)按照表4所示进行改变。由此,获得了根据样品39至47的被覆 cBN工具。
[0222] 〈样品48的制造〉
[0223] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体D获得基材,然后在适当地调节成膜条 件的同时,将分别具有如表2和3所示构成的D层和B层依次层叠在该基材上。由此,获得 了根据样品48的被覆cBN工具。
[0224]〈样品49的制造〉
[0225] 按照与样品1相同的方式使用cBN烧结体D获得基材。不形成B层和C层,在适 当地调节成膜条件的同时将分别具有如表2和表3所示构成的D层和A层依次层叠在该基 材上,由此形成覆膜。由此,获得了根据样品49的被覆cBN工具。
[0226]〈〈评价》
[0227] 通过轻断续切削淬火钢,对如上所述获得的根据各样品1至49的被覆cBN工具的 切削性能及表面粗糙度寿命进行了评价。
[0228]〈后刀面磨损量VB和表面粗糙度Rz的测量〉
[0229] 使用各样品的工具,根据以下切削条件下进行切削距离4km的切削加工。然后,用 光学显微镜测定工具的后刀面磨损量VB。此外,根据"JISB0601"测量加工后加工材料的 "十点平均粗糙度(μπι)"(即,Rzjis)并将其定义为表面粗糙度Rz。测量结果在表5中示 出。在表5中,后刀面磨损量VB越小,耐后刀面磨损性越优异。同样地,表5表明Rz越小, 耐边界磨损性越优异,从而可以实施高精度加工。
[0230](切削条件)
[0231] 加工材料:淬火钢SCM415H(HRC60),其外径为Φ100并且具有设有一个V型凹槽 的外径部分。
[0232]切削速度:150m/min
[0233] 进给速率:f=0. 1mm/转
[0234]切削深度:ap = 0· 1mm
[0235] 切削油:无(干式切削)。
[0236]〈
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