含非晶碳被膜制造技术

本发明专利技术的课题是提供一种含非晶碳被膜，其是高硬度且具有与基材的高密合力、能够大幅提升加工用工具和机械部件的寿命且实用性极为优秀的含非晶碳被膜。本发明专利技术涉及一种含非晶碳被膜，其是在基材上形成的含非晶碳被膜，其中，膜厚分别为0.05μm以上的非晶碳被膜层[A]和非晶碳被膜层[B]按照所述非晶碳被膜层[A]配置在基材侧、所述非晶碳被膜层[B]配置在表层侧的方式层积构成，该含非晶碳被膜整体的膜厚设定为0.1μm以上且1.5μm以下，所述非晶碳被膜层[A]和所述非晶碳被膜层[B]具有规定的膜质。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术的课题是提供一种含非晶碳被膜，其是高硬度且具有与基材的高密合力、能够大幅提升加工用工具和机械部件的寿命且实用性极为优秀的含非晶碳被膜。本专利技术涉及一种含非晶碳被膜，其是在基材上形成的含非晶碳被膜，其中，膜厚分别为0.05μm以上的非晶碳被膜层和非晶碳被膜层按照所述非晶碳被膜层配置在基材侧、所述非晶碳被膜层配置在表层侧的方式层积构成，该含非晶碳被膜整体的膜厚设定为0.1μm以上且1.5μm以下，所述非晶碳被膜层和所述非晶碳被膜层具有规定的膜质。【专利说明】含非晶碳被膜
本专利技术涉及被覆于软金属、非铁金属或有机材料等的加工用工具或作为机械部件 的滑动部件的含非晶碳被膜。
技术介绍
使用由超硬合金或工具钢等钢铁、金属陶瓷或陶瓷制作的切削工具，对铝或铜等 软金属、钛或镁等非铁金属或者树脂等有机材料等被切削材料进行切削加工时，存在如下 问题：不仅由于切削工具材料不是高硬度而得不到令人满意的寿命，而且因为切屑粘附于 切削工具的刃尖而使切削阻力提高从而缩短了该切削工具的寿命或者使得实施了切削加 工的加工面的表面粗糙度变差。 另外，存在如下问题：以上述软金属、非铁金属或有机材料作为成型材料，使用由 超硬合金、模具用钢等钢铁制作的模具进行锻造加工时，成型材料在模具表面粘附而缩短 了模具的寿命，并且利用上述模具对上述成型材料进行铸造加工时，由于润滑性差而使成 型品难以从模具脱离、即所谓的脱模性差（下面，上述切削工具和上述模具统称为加工用 工具，上述被切削材料和上述成型材料统称为被加工材料。）。 对于这种由软金属、非铁金属或有机材料等构成的加工用工具的表面处理而言， 针对被加工材料的耐粘附性成为重要因素。 需要说明的是，非晶碳被膜由于与金属材料和有机材料的亲和性低，耐粘附性、耐 烧结性和润滑性优异，因此适合作为面向软金属、非铁金属或有机材料等被加工材料的加 工用工具的表面处理，一直以来得到了广泛利用。 另外，近年来，在对软金属、非铁金属或有机材料等被加工材料的切削加工中，要 求超硬合金及钢铁制工具的长寿命化和进一步提高加工面品质。另外，除了有助于加工用 工具的长寿命化和提高加工面品质的耐粘附性以外，还需要有助于长寿命化的耐磨损性、 高密合性。 例如专利文献1中公开了在表面形成具有耐磨损性和耐粘附性的非晶碳被膜的 工具。然而，即便使用专利文献1中公开的方法，对工具被覆非晶碳被膜而进行高速切削试 验，有时也无法得到令人满意的工具寿命和加工面品质。具体来说，对被覆专利文献1中公 开的非晶碳被膜时的工具寿命和加工面品质进行了研究，结果发现，并非是超硬合金及钢 铁制的工具的切削刃的尖端发生磨损，而是在非晶碳被膜发生剥离而使基材暴露的部分粘 附有被切削材料而使得加工面品质下降，并且切削阻力由于被切削材料的粘附而增大，从 而导致切削刃尖端破损而使工具寿命缩短。 另外，以汽车部件为代表，在信息设备、家电制品、产业机械的领域中，从防止全球 变暖、保护环境的观点出发要求降低能源消耗和减少润滑油、润滑脂的使用。作为解决该问 题的一种手段，包括降低滑动部件的磨擦的方法。非晶碳被膜的表面平滑性和高硬度这样 的性质即使在无润滑条件下也能够降低滑动部件的磨擦，目前已经开始应用于大量的机械 部件的滑动面。 直到最近，由于与作为滑动面的钢铁基材的密合性的问题，非晶碳被膜鲜少被实 用化于机械部件的滑动面，但是由于近几年成膜装置的进步和成膜技术的提高，可应用的 部件正在飞速扩展。如此，非晶碳被膜在滑动面上成膜的需求逐渐增加，另一方面，对能够 耐受在高表面压力、高转速、高温、无润滑等严苛环境下使用的非晶碳被膜的需求正在增 力口。作为能够耐受上述这样严苛用途的高硬度且耐磨损性优异的非晶碳被膜，期望为不含 氢的高硬度非晶碳被膜。 例如专利文献2中公开了在各种机械装置的滑动部形成不含氢的高硬度非晶碳 被膜的技术。然而，不含氢的高硬度非晶碳被膜的内部应力大，导致膜容易剥离。因此，以 往的非晶碳被膜尽管高硬度且耐磨损性优异，但由于密合力低，在长期使用中得不到充分 的低磨擦性能。膜的密合性在确保滑动部件的低磨擦性方面也是极为重要的课题。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2009-241252号公报 专利文献2 :日本特开2008-297477号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题 鉴于上述这样的现状，本专利技术人对非晶碳被膜的膜质和被膜层构成进行了研究， 结果得到通过对该膜质和被膜层构成进行设计能够解决上述课题这样的见解，从而完成了 本专利技术，本专利技术提供含非晶碳被膜，其为高硬度且具有与基材的高密合力，能够大幅提升加 工用工具和机械部件的寿命，实用性极为优秀。 用于解决问题的手段 对本专利技术的要点进行说明。 1. 一种含非晶碳被膜，其是在基材上形成的含非晶碳被膜，其特征在于，膜厚分别 为0. 05 i! m以上的非晶碳被膜层和非晶碳被膜层按照所述非晶碳被膜层配置 在基材侧、所述非晶碳被膜层配置在表层侧的方式层积构成，该含非晶碳被膜整体的 膜厚设为0. I U m以上且I. 5 y m以下，对该含非晶碳被膜的截面照射电子射线进行电子能 量损失谱分析时，对于如下述定义的X而言，所述非晶碳被膜层的X大于所述非晶碳被 膜层的X，该非晶碳被膜层的X为0. 2?0. 6， 注： 在假设通过所述电子能量损失谱分析测定的电子能量损失谱谱图为下述（1)? (6)这六个高斯函数之和并对该电子能量损失谱谱图进行峰分离时，J的峰强度记为IJ、L 的峰强度记为IL，此时，将IJ/IL定义为X， (1)在277?287eV具有峰的J (2)在283?293eV具有峰的K (3)在289?299eV具有峰的L (4)在295?305eV具有峰的M (5)在311?321eV具有峰的N (6)在 325 ?335eV 具有峰的 P。 2.另外，如技术方案1所述的含非晶碳被膜，其特征在于，所述非晶碳被膜层 的X为0.3?0.5。 3.另外，如技术方案1所述的含非晶碳被膜，其特征在于，在最表层设置有非晶碳 被膜层，在对含非晶碳被膜的截面照射电子射线进行电子能量损失谱分析时，所述非晶 碳被膜层的X小于所述非晶碳被膜层的X。 4.另外，如技术方案2所述的含非晶碳被膜，其特征在于，在最表层设置有非晶碳 被膜层，在对含非晶碳被膜的截面照射电子射线进行电子能量损失谱分析时，所述非晶 碳被膜层的X小于所述非晶碳被膜层的X。 5.另外，如技术方案1所述的含非晶碳被膜，其特征在于，除了不可避免的杂质以 外不含有氢。 6.另外，如技术方案2所述的含非晶碳被膜，其特征在于，除了不可避免的杂质以 外不含有氢。 7.另外，如技术方案3所述的含非晶碳被膜，其特征在于，除了不可避免的杂质以 外不含有氢。 8.另外，如技术方案4所述的含非晶碳被膜，其特征在于，除了不可避免的杂质以 外不含有氢。 9.另外，如技术方案1?8中任一项所述的含非晶碳被膜，其特征在于，在最下层 设置有金属被膜层，该金属被膜层由周期表的4a、5a或6a族元素中任一种金属或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含非晶碳被膜，其是在基材上形成的含非晶碳被膜，其特征在于，膜厚分别为0.05μm以上的非晶碳被膜层[A]和非晶碳被膜层[B]按照所述非晶碳被膜层[A]配置在基材侧、所述非晶碳被膜层[B]配置在表层侧的方式层积构成，该含非晶碳被膜整体的膜厚设为0.1μm以上且1.5μm以下，对该含非晶碳被膜的截面照射电子射线进行电子能量损失谱分析时，对于如下述定义的X而言，所述非晶碳被膜层[A]的X大于所述非晶碳被膜层[B]的X，该非晶碳被膜层[A]的X为0.2～0.6，其中，在假设通过所述电子能量损失谱分析测定的电子能量损失谱谱图为下述(1)～(6)这六个高斯函数之和并对该电子能量损失谱谱图进行峰分离时，J的峰强度记为IJ、L的峰强度记为IL，此时，将IJ/IL定义为X，(1)在277eV～287eV具有峰的J(2)在283eV～293eV具有峰的K(3)在289eV～299eV具有峰的L(4)在295eV～305eV具有峰的M(5)在311eV～321eV具有峰的N(6)在325eV～335eV具有峰的P。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：诹访浩司，广濑景太，佐藤彰，渡边裕二，
申请(专利权)人：佑能工具株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP