层叠型硬质皮膜和成形用模具制造技术

本发明专利技术提供一种组成不同的层A和层B交替层叠而成的层叠型硬质皮膜，其中，层A由(Ti

Hard film and laminated molding

The present invention provides a composition layer A and layer B formed by alternately laminating different laminated hard film, which consists of A layer (Ti

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】层叠型硬质皮膜和成形用模具
本专利技术涉及发挥着优异的耐磨耗性和韧性的层叠型硬质皮膜，和在基材表面具有上述层叠型硬质皮膜的成形用模具。
技术介绍
历来，以提高超硬合金、金属陶瓷、高速工具钢或合金工具钢等为基材的工卡模具的耐磨耗性为目的，进行的是在基材表面涂覆TiN、TiCN、TiAlN等的硬质皮膜。但是，伴随被削材的高硬度化和切削速度的高速度化，就要求实现耐磨耗性更高的硬质皮膜。本专利技术者提出一种例如专利文献1所示这样的，在成形高张力钢所代表的钢铁材料的模具的基材表面，层叠有满足规定的组成比的皮膜层的硬质皮膜。通过上述技术的开发，能够实现相比以往使用的以单层形成TiN、TiCN、TiAlN等的硬质皮膜，耐磨耗性和耐氧化性更优异的硬质皮膜。但是，希望实现韧性得到提高而进一步改善了耐久性的硬质皮膜。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本国专利第4668214号公报
技术实现思路
本专利技术鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供使耐磨耗性和韧性进一步提高的层叠型硬质皮膜、和成形用模具。能够解决上述课题的本专利技术的所谓层叠型硬质皮膜，是组成不同的层A和层B层叠而成的层叠型硬质皮膜，其特征在于，上述层A由(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)构成，设Ti、Cr、Al、Si和C的原子比分别为a、b、c、d和x时，满足0≤a≤0.10、0.10≤b≤0.50、0.50≤c≤0.90、0≤d≤0.05、a+b+c+d＝1、0≤x≤0.5的关系，上述层B由(CreSi1－e)(CyN1－y)构成，设Cr和C的原子比分别为e和y时，满足0.90≤e≤1.0、0≤y≤0.5的关系，或者，由(AlfSi1－f)(CzN1－z)构成，设Al和C的原子比分别为f和z时，满足0.90≤f≤1.0、0≤z≤0.5的关系，所述层A和层B的厚度各自为2～100nm，分别交替层叠。所述层A和所述层B的Ti、Cr、Al、Si的合计量中Al所占的原子比优选处于0.20～0.60的范围。在本专利技术的层叠型硬质皮膜中，以Zr置换所述层A中的Ti的至少一部分也有用。通过在基材表面具有上述这样的层叠型硬质皮膜，能够实现耐磨耗性和韧性进一步提高的成形用模具。在上述成形用模具中，还优选在所述层叠型硬质皮膜与所述基材之间，具有厚度3～10μm的CrN的中间层的成形用模具。另外，这样的成形用模具，不仅在室温下，即使在400～500℃左右的高温下仍发挥出特性，因此作为用于钢铁材料的热成形的模具特别有用。根据本专利技术，通过形成显出有良好的耐磨耗性的层A，和显示出高韧性的层B加以层叠的层叠型硬质皮膜，能够使耐磨耗性和韧性比现有的单层型硬质皮膜进一步提高。具体实施方式本专利技术的硬质皮膜，其特征在于，是将显示出良好的耐磨耗性的层A，和显示出高韧性的层B分别交替层叠而成的层叠型硬质皮膜。构成本专利技术的层叠型硬质皮膜的层A，由(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)构成，设Ti、Cr、Al、Si和C的原子比分别为a、b、c、d和x时，满足下述的关系。0≤a≤0.10，0.10≤b≤0.50，0.50≤c≤0.90，0≤d≤0.05，a+b+c+d＝1，0≤x≤0.5上述层A通过含有规定量的Al，从而发挥与钢铁材料的滑动特性，特别是在高温的热成形区域，在表面生成有氧化皮的钢铁材料成形时发挥着优异的耐磨耗性。为了使这样的特性发挥，需要使Al的原子比为0.50以上，即设(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)所表示的层A中的Ti、Cr、Al和Si的金属元素的原子比合计为a+b+c+d＝1时，需要使c的值为0.50以上。优选c的值为0.60以上，更优选为0.65以上。但是，若Al量变得过剩，则耐磨耗性和韧性降低，因此Al的原子比，即c的值需要为0.90以下。优选c的值为0.85以下，更优选为0.80以下。上述层A中的Ti，在皮膜中也可以不包含，但通过使Ti含有，会使皮膜的硬度上升，耐磨耗性进一步提高。从这一观点出发，Ti的原子比，即a的值优选为0.01以上，更优选为0.02以上。但是，若Ti量变得过剩，则特别是热态的成形中层A的耐氧化性变低。因此Ti的原子比，即a的值需要为0.10以下。优选a的值为0.08以下，更优选为0.05以下。上述层A中的Cr，使皮膜的硬度上升，使耐磨耗性提高。从这一观点出发，Cr的原子比，即b的值需要为0.10以上。优选b的值为0.15以上，更优选为0.20以上。但是，若Cr量变得过剩，则层A的耐氧化性降低，因此Cr的原子比，即b的值需要为0.50以下。优选b的值为0.45以下，更优选为0.40以下。上述层A中的Ti、Cr和Al以外的金属元素是Si。Si使皮膜的硬度上升，在使耐磨耗性提高上是有效的元素，根据需要而含有。从这一观点出发，Si的原子比，即d的值优选为0.01以上，更优选为0.02以上。但是，若Si量变得过剩，则层A的耐氧化性变低，因此Si的原子比，即d的值需要为0.05以下。优选d的值为0.04以下，更优选为0.03以下。上述层A基本以氮化物为基础。即，由(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)表示的层A中，x＝0时是氮化物。但是，皮膜中有作为杂质而含有碳C的情况，这种情况下会形成一部分碳化物。但是，若C量过剩，碳化物量变多，则层A的耐磨耗性降低。从这一观点出发，C的原子比，即x的值需要为0.5以下。优选x的值为0.3以下，更优选为0.1以下。另一方面，构成本专利技术的层叠型硬质皮膜的层B，由(CreSi1－e)(CyN1－y)构成，设Cr和C的原子比分别为e和y时，满足下述的关系，0.90≤e≤1.0，0≤y≤0.5或者，由(AlfSi1－f)(CzN1－z)构成，设Al和C的原子比分别为f和z时，满足下述的关系。0.90≤f≤1.0，0≤z≤0.5上述层B中，作为金属元素而含有Cr或Al，因此显示出高韧性。具体来说，就是发挥着在高载荷下难以发生皮膜的碎裂这样的特性。为了发挥该特性，Cr或Al的原子比，即e或f的值均需要为0.90以上。e或f的值均优选为0.93以上，更优选为0.95以上。上述层B可以只由Cr或Al构成，但也可以将Cr或Al的一部分置换成Si。Si在使皮膜的硬度上升而提高耐磨耗性上是有效的元素，根据需要而含有。但是，若Si量变得过剩，则Cr或Al的含量相对不足，层B的韧性降低，并且硬度降低而耐磨耗性降低，因此Si的原子比，即1－e或1－f的值均需要在0.10以下。1－e或1－f的值均优选为0.07以下，更优选为0.05以下。上述层B与所述层A同样，基本上以氮化物为基础。即，由(CreSi1－e)(CyN1－y)或(AlfSi1－f)(CzN1－z)表示的层B，在y＝0或z＝0时是氮化物。但是，存在皮膜中作为杂质而含有碳C的情况，这种情况下形成一部分碳化物。但是，若C量变得过剩，碳化物量变多，则层B的韧性降低。从这一观点出发，C的原子比，即y或z的值需要为0.5以下。y或z的值优选为0.3以下，更优选为0.1以下。如上述这样将耐磨耗性优异的层A和韧性优异的层B分别交替层叠，则能够实现优异的耐磨耗性和韧性并立的硬质皮膜。为了使上述的层A和层B各自的功能有效发挥，不是层A、层B的组成混合的状态，而是需要使层A、层B本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层叠型硬质皮膜，其特征在于，为组成不同的层A和层B层叠而成的层叠型硬质皮膜，所述层A由(Ti

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.24 JP 2014-193885;2014.12.26 JP 2014-266481.一种层叠型硬质皮膜，其特征在于，为组成不同的层A和层B层叠而成的层叠型硬质皮膜，所述层A由(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)构成，设Ti、Cr、Al、Si和C的原子比分别为a、b、c、d和x时，满足0≤a≤0.10，0.10≤b≤0.50，0.50≤c≤0.90，0≤d≤0.05，a+b+c+d＝1，0≤x≤0.5，的关系，并且，所述层B由(CreSi1－e)(CyN1－y)构成，设Cr和C的原子比分别为e和y时，满足0.90≤e≤1.0，0≤y≤0.5的关系，或者，由(AlfSi1－f)(CzN1－z)构成，设Al和C的原子比分别为f和z时，满足0.90≤f≤1.0，0≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本兼司，
申请(专利权)人：株式会社神户制钢所，
类型：发明
国别省市：日本,JP