[发明专利]表面改性WC基超硬合金部件、硬质皮膜被覆WC基超硬合金部件以及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高皮膜密合性，适于硬质皮膜被覆工具的硬质皮膜被覆WC基超硬合金部件、及用于其的表面改性WC基超硬合金部件、以及它们的制造方法。

背景技术

当使用物理蒸镀法在WC基超硬合金基材表面形成硬质皮膜时，要求硬质皮膜相对于基材具有高密合强度。为了提高基材与硬质皮膜的密合强度，已经提出了多种方法。日本特公平6-74497号中，公开了一种在真空中对基材表面实施金属离子轰击、然后通过熔融蒸镀法形成陶瓷硬质膜的方法。此外，日本专利第4535249号和日本专利第4590940号中，公开了在真空中对切削工具用超硬合金基材的表面进行Cr离子轰击处理、然后被覆规定的硬质皮膜的方法。但是，就在真空中轰击金属离子的上述方法而言，虽然获得了一定程度的皮膜密合强度，但仍然无法满足对于切削工具等的性能来说日益提高的要求，还需要进一步的改善。

日本特开2009-220260号中，公开了通过在以Ar或N₂为主体的气氛中对WC基超硬合金基材的表面进行金属Ti的离子轰击而形成W改性相、直接在其上形成碳化物相、再直接在该碳化物相上被覆硬质皮膜的被覆工具制造方法。然而，就Ti的离子轰击而言，在改性相下形成了脱碳相，硬质皮膜的密合强度不足。此外，在改性相上形成的TiC对于冲击来说较弱，导致密合强度的下降。

发明内容

发明所要解决的课题

因此，本发明的目的在于，提供一种未形成脱碳相而提高了硬质皮膜的密合性的长寿命的硬质皮膜被覆WC基超硬合金部件、及用于其的表面改性WC基超硬合金部件、以及它们的制造方法。

解决问题的方法

本发明的表面改性WC基超硬合金部件的特征在于，在WC基超硬合金基材的表面形成有具有bcc结构的改性相，所述改性相除了不可避免的杂质以外，具有下述通式：

W_100-x-yM_xCo_y（质量%）

[其中，M为选自Cr、V、Ni、Fe和Mn中的至少一种元素，Cr为必含元素且为M元素总体的70质量%以上，并且表示W、M元素和Co含量（质量%）的（100-x-y）、x和y分别为满足80≤100-x-y≤95、5≤x≤20、和0.1≤y≤3的条件的数]所表示的金属组成。

本发明的硬质皮膜被覆WC基超硬合金部件的特征在于，隔着具有bcc结构的改性相在WC基超硬合金基材的表面形成至少含有Cr的硬质皮膜，所述改性相除了不可避免的杂质以外，具有下述通式：

W_100-x-yM_xCo_y（质量%）

[其中，M为选自Cr、V、Ni、Fe和Mn中的至少一种元素，Cr为必含元素且为M元素总体的70质量%以上，并且表示W、M元素和Co含量（质量%）的（100-x-y）、x和y分别为满足80≤100-x-y≤95、5≤x≤20、和0.1≤y≤3的条件的数]所表示的金属组成。

通过在WC基超硬合金基材的表面形成改性相，从而WC基超硬合金基材与至少含有Cr的硬质皮膜的密合强度提高，由此硬质皮膜不易剥离，可以得到长寿命且适于切削工具的硬质皮膜被覆WC基超硬合金部件。

所述改性相的晶格条纹与所述WC基超硬合金基材的晶格条纹在两者界面中至少部分地连续（外延生长）。因此，所述改性相相对于所述基材具有高密合强度。该效果在M元素仅由Cr构成时特别显著。

本发明的表面改性WC基超硬合金部件的制造方法的特征在于，使用氮气或氮气与不活泼气体的混合气体（将氮气的流量设为所述混合气体的流量的50%以上），在将所述气体的压力设为0.03～2Pa、将所述基材的温度设为650～850℃的条件下，对所述WC基超硬合金基材的表面进行M元素（选自Cr、V、Ni、Fe和Mn中的至少一种元素，Cr为必含元素且为M元素总体的70质量%以上）的离子轰击处理，由此形成具有bcc结构的改性相

本发明的硬质皮膜被覆WC基超硬合金部件的制造方法的特征在于，（1）使用氮气或氮气与不活泼气体的混合气体（将氮气的流量设为所述混合气体的流量的50%以上），在将所述气体的压力设为0.03～2Pa、将所述基材的温度设为650～850℃的条件下，对所述WC基超硬合金基材的表面进行M元素（选自Cr、V、Ni、Fe和Mn中的至少一种元素，Cr为必含元素且为M元素总体的70质量%以上。）的离子轰击处理，由此制造形成了具有bcc结构的改性相的表面改性WC基超硬合金部件，（2）在所述改性相的表面形成至少含有Cr的硬质皮膜。