包覆模具及其制造方法技术

本发明专利技术的目的在于提供一种从冷到温热的使用区域耐久性和耐粘附性优异的包覆模具及其制造方法。一种包覆模具，其是在表面具有硬质覆膜的包覆模具，其特征在于，所述硬质覆膜包括：膜厚是5μm以上的由氮化物形成的A层；由类金刚石碳覆膜形成的B层，所述B层位于比所述A层靠外表面侧的位置，所述B层的表面满足算术平均粗糙度Ra≤0.2μm、最大高度Rz≤2.0μm、偏斜度Rsk＜0。

Coating mold and its manufacturing method

The purpose of the present invention is to provide a coating mold with excellent durability and adhesion resistance from cold to warm use and a manufacturing method. A coated mold, the mold has a hard film is coated on the surface, which is characterized in that the hard film includes: the film thickness is more than 5 m by the formation of A nitride layer; B layer is formed of diamond-like carbon film, the B layer in the A layer than the outer surface the position of the B layer surface to meet the arithmetic average roughness Ra is less than or equal to 0.2 m, the maximum height of Rz less than or equal to 2 mu m, skewness Rsk < 0.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包覆模具及其制造方法
本专利技术涉及适用于例如冲压加工用、锻造用的模具等包覆有硬质覆膜的包覆模具及其制造方法。
技术介绍
以往，锻造、冲压加工这样的塑性加工使用了以冷作模具钢、热作模具钢、高速度钢这样的工具钢所代表的钢、超硬合金等为母材的模具。上述的塑性加工的方法具有在室温附近进行加工的冷加工、被加工材料被加热成400℃以上而进行加工的温加工、热加工。在使用了冲压加工用、锻造用的模具的塑性加工中，由于模具的作业面和被加工材料滑动，在模具的作业面产生磨损、粘结，易于产生模具的作业面的损耗，期望的是模具寿命的提高。近年，为了模具寿命的提高，适用了利用物理蒸镀法(以下称为PVD法)在模具的作业面包覆硬质覆膜而成的包覆模具。在物理蒸镀法中，即使是在各种包覆形成手段中，包覆温度也是比钢的回火温度低的温度，因此，由包覆引起的模具的软化较少，难以产生模具的变形、尺寸变化。在例如专利文献1中示出了适用作为耐热性和耐磨性优异的膜种的AlCrSi的氮化物的内容。另外，专利文献2示出了一种覆膜构造，在该覆膜构造中，设置将润滑特性优异的V的氮化物和AlCrSi的氮化物交替地层叠而成的层叠覆膜，并将其表面粗糙度控制在一定范围内。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-042146号公报专利文献2：日本特开2011-183545号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题近年来，作为汽车车身所使用的钢板，高强度钢板正在增加，对于高强度钢板的成形，存在适用对被加工材料进行加热而与冲压成形的同时地进行淬火的热模锻法的情况。尤其是，在利用热模锻法对镀有铝、锌的镀覆钢板进行加工的情况下，存在在模具表面产生粘附而提前达到模具寿命的情况。根据本专利技术人的研究，确认到：在负荷较大的使用环境下、利用热模锻法等对镀覆钢板进行加工的情况下，对于以往的包覆模具，模具寿命和耐粘附性存在改善的余地。本专利技术的目的在于提供一种耐磨性、耐热性以及耐粘附性优异的包覆模具及其制造方法。用于解决问题的方案本专利技术的一方案是一种包覆模具，其是在表面具有硬质覆膜的包覆模具，其中，所述硬质覆膜包括膜厚是5μm以上的由氮化物形成的A层和由类金刚石碳覆膜形成的B层，所述B层位于比所述A层靠外表面侧的位置，所述B层的表面满足算术平均粗糙度Ra≤0.2μm、最大高度Rz≤2.0μm、偏斜度Rsk＜0。优选的是，所述A层是含有铬的氮化物和含有钒的氮化物交替地层叠而成的层叠覆膜，优选的是，所述A层的膜厚是8μm以上。本专利技术的另一方案是包覆模具的制造方法，其是在表面包覆有硬质覆膜的包覆模具的制造方法，其中，该包覆模具的制造方法包括如下工序：包覆膜厚是5μm以上的由氮化物形成的A层的工序；对所述A层的表面进行研磨、将所述A层的表面粗糙度设为Ra≤0.2μm、Rz≤2.0μm、Rsk＜0的表面研磨工序；以及在所述A层的表面研磨工序之后包覆由类金刚石碳覆膜形成的B层的工序，所述B层的表面满足算术平均面粗糙度Ra≤0.2μm、最大高度Rz≤2.0μm、偏斜度Rsk＜0。优选的是，所述A层包覆8μm以上。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供一种在从冷到温热的使用区域内耐久性优异且能够使模具寿命提高的包覆模具。附图说明图1是本专利技术例的划刻硬度试验结果。图2是表示本专利技术例的覆膜截面的放大照片。图3是表示比较例的覆膜截面的放大照片。图4是对象材料是Zn时的、本专利技术例和比较例的球-盘试验结果。图5是对象材料是Al时的、本专利技术例和比较例的球-盘试验结果。图6是表示本专利技术例和比较例的由球-盘试验导致的覆膜的损伤形态的、覆膜表面的放大照片。具体实施方式在锻造、冲压加工这样的塑性加工所使用的模具中，使用在表面形成有硬质覆膜的包覆模具。在这些用途所使用的包覆模具中，施加于硬质覆膜的表面的力较大，因此，若覆膜较薄，覆膜强度欠缺，覆膜易于损伤。尤其是，在高负荷环境下，在覆膜与模具的界面施加较大的力，因此，覆膜与模具的弹性变形量不同，因此，易于产生覆膜剥离、覆膜损伤。因此，硬质覆膜的膜厚给模具寿命带来的影响极大。另外，在硬质覆膜自身的滑动特性欠缺的情况下，存在产生粘结而提前达到模具寿命的倾向。本专利技术人获得了如下见解：为了在高负荷的环境下发挥优异的耐久性，作为硬质覆膜，在由厚膜的氮化物形成的层(A层)的上层(上层是指以包覆模具的形成有硬质覆膜的外表面侧为上、以包覆模具的内部侧为下的情况的上侧的层)设置有由类金刚石碳(以下也记载为DLC)覆膜形成的层(B层)的覆膜结构是有效的，，重要的是对A层的与B层相对的面进行研磨。以下，说明详细情况。此外，本说明书中的耐久性是耐磨性、耐热性、耐粘附性的统称，优异的耐久性是指上述的三种耐受性优异。由氮化物形成的覆膜是耐热性和耐磨性优异的膜种，并存在与作为模具的钢等的密合性也优异的倾向。因此，通过使氮化物的覆膜形成得更厚，能够更加提高包覆模具的耐久性。在本专利技术中，为了在高负荷的使用环境下发挥优异的耐久性，设置5μm以上的厚膜的由氮化物形成的A层。但是，由氮化物形成的A层存在滑动特性欠缺的倾向，存在初始产生粘结、粘附的情况。因此，为了对包覆模具赋予优异的滑动特性，在A层的上层设置作为滑动特性优异的膜种的类金刚石碳覆膜的B层。通过在A层的上层设置作为滑动特性优异的膜种的类金刚石碳覆膜，存在初始的粘结、粘附被抑制的倾向，能够提高耐粘附性。在此，为了B层充分地起到效果，重要的是，对A层的与B层相对的面进行研磨，之后设置B层。在本专利技术中，将A层控制成厚膜，因此，A层易于蓄积微滴、覆膜缺陷，形成有覆膜的状态下的A层的表面就成为粗糙的面。因此，若在成为粗糙的面的A层的正上方直接设置以非晶质为主体的作为类金刚石碳覆膜的B层，则以与A层的粗糙面(凹凸)相仿的方式也在B层表面产生凹凸，B层的表面状态恶化。该B层的表面的凹凸起因于A层的表面粗糙度，因此，即使仅对B层进行研磨，也难以改善B层的表面粗糙度(特别是后述的偏斜度Rsk)。而且，存在难以充分地确保A层与B层的密合性、也易于引起剥离的倾向。因此，通过对A层的表面进行研磨而去除了微滴等表面缺陷后设置B层，提高A层与B层的密合性，并且，能够将B层的表面粗糙度设为平滑的状态。通过对上述的A层实施研磨，本专利技术中的B层的表面能够设为算术平均粗糙度Ra(依据日本JIS-B-0601-2001)是0.2μm以下、最大高度Rz(依据日本JIS-B-0601-2001)是2.0μm以下、偏斜度Rsk(依据日本JIS-B-0601-2001)小于0。若在硬质覆膜的表面包括微滴、覆膜缺陷、杂质等，则并不适于用作模具。并且，在滑动环境下，覆膜表面的凸部成为起点，对被加工材料进行击打，产生磨损粉末，从而产生覆膜剥离、磨损。因此，除了作为一般的表面粗糙度的算术平均粗糙度Ra、最大高度Rz之外，为了把握凸部的出现率，重要的是控制偏斜度Rsk。偏斜度Rsk是表示振幅分布曲线相对于中心线的对象性的参数。在例如在表面存在较多凹部的覆膜表面的情况下，呈现偏斜度Rsk小于0，在凸部较多的情况下，偏斜度Rsk呈现0以上，能够对凸部和凹部的出现率进行管理。在本专利技术中，优选凸部较少，将偏斜度Rsk设为小于0为佳。在由砂纸进行的研磨、照射由树脂和金刚石粒子构成的介质的研磨中，能够降低算术平均粗糙度Ra、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆模具，其是在表面具有硬质覆膜的包覆模具，其特征在于，所述硬质覆膜包括：膜厚是5μm以上的由氮化物形成的A层；由类金刚石碳覆膜形成的B层，所述B层位于比所述A层靠外表面侧的位置，所述B层的表面满足算术平均粗糙度Ra≤0.2μm、最大高度Rz≤2.0μm、偏斜度Rsk＜0。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.23 JP 2015-0883651.一种包覆模具，其是在表面具有硬质覆膜的包覆模具，其特征在于，所述硬质覆膜包括：膜厚是5μm以上的由氮化物形成的A层；由类金刚石碳覆膜形成的B层，所述B层位于比所述A层靠外表面侧的位置，所述B层的表面满足算术平均粗糙度Ra≤0.2μm、最大高度Rz≤2.0μm、偏斜度Rsk＜0。2.根据权利要求1所述的包覆模具，其特征在于，所述A层是含有铬的氮化物和含有钒的氮化物交替地层叠而成的层叠覆膜。3.根据权利要求1或2所述的包覆模具，其特征在于，所述A...

【专利技术属性】
技术研发人员：本多史明，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP