硬质皮膜和硬质皮膜被覆构件制造技术

一种形成于基材上，满足由下式(1)表示的组成的硬质皮膜。TiaCrbAlcZrdLe(BxCyNz)…(1)(式中，L是Si和Y之中的一种以上的元素，a、b、c、d、e、x、y、z满足0≤a≤0.30，0.10≤b≤0.30，0.40≤c≤0.70，0.03≤d≤0.20，0≤e≤0.10，0≤x≤0.15，0≤y≤0.10，0.80≤z≤1，a+b+c+d+e＝1，x+y+z＝1。)

Hard film and hard film coated components

A formed on the substrate, satisfied by the formula (1) said that the composition of the hard film. TiaCrbAlcZrdLe (BxCyNz)... (1) (in the formula, L is Si and Y of one or more elements, a, B, C, D, e, x, y, Z 0 = a = 0.30, 0.10 = b = 0.30, 0.40 = C = 0.70, 0.03 = D = 0 = e = 0.20. 0.10, 0 = x = 0.15, 0 = y = 0.10, 0.80 = z = 1, a+b+c+d+e = 1, x+y+z = 1. )

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质皮膜和硬质皮膜被覆构件
本专利技术涉及硬质皮膜和硬质皮膜被覆构件。特别是涉及抗粘附性和耐磨耗性优异的硬质皮膜，及在基材上形成有该硬质皮膜的硬质皮膜被覆构件。
技术介绍
纯钛和钛合金这样的钛系金属，具有高温强度高，且热传导率低这样的特性。因此，将此钛系金属例如作为被切削材进行切削时，切削时产生的热难以跑到被切削材侧和切屑侧，而是容易积蓄在切削工具的刀头。其结果是，刀头温度容易上升。另外，因为钛在化学性质上活跃，所以随着上述刀头温度的上升，钛容易对工具发生粘附。由于该粘附导致工具的磨耗容易推进，耐磨耗性降低，作为结果，是存在工具寿命变短这样的问题。还有，以下将钛系金属等的金属的粘附仅称为“粘附”。切削钛系金属时，为了抑制上述粘附，至今为止一般是以湿式且低切削速度进行加工。但是又要求生产率的提高，从而对于上述钛系金属用的切削工具，要求即使不减慢切削速度也能够抑制上述粘附。为了满足上述要求，对于切削工具的刀头实施涂覆而抑制粘附，以使切削速度增加的尝试也得到研究。例如作为上述涂层，一直以来提出有TiAlN等的高熔点化合物的皮膜。另外在专利文献1中，公开有一种钛合金加工用表面被覆切削工具，其特征在于，由Al、和Cr或V中的任意一者或两者的元素、和氮、碳或氧中的任意1个以上的元素所构成的化合物形成。另外在专利文献1中表明，若在上述化合物中含有V，则作为低熔点的V氧化物在切削时的高温环境下作为润滑剂起作用，能够期待抑制被切削材的粘附的效果。在专利文献2中，作为适合于钛及其合金的切削这种特性经改良的切削工具，公开有一种切削工具，其含有如下：含碳化钨的基体；及如下的涂层，所述涂层为从碳化钨和碳化硼所构成的群中选择，且通过物理沉积法附着于所述基体的涂层，和含有碳化硼且通过化学沉积法附着于所述基体的涂层之中的一者。【现有技术文献】【专利文献】【专利文献1】日本国特开2005－262389号公报【专利文献2】日本国特开平9－216104号公报
技术实现思路
上述钛系金属对工具粘附的问题，不仅会在上述切削工具中发生，也在用于钛系金属的塑性加工的工具中发生。本专利技术就是鉴于这些情况而形成，其目的在于，提供一种相比历来所使用的TiAlN等的高熔点化合物的皮膜而言，可抑制加工时的被加工成分的粘附，即使被加工材是钛系金属，切削和塑性加工等的加工也能够良好进行的硬质皮膜，和在基材上形成有该硬质皮膜的切削工具及塑性加工用工具等的硬质皮膜被覆构件。以下，将切削和塑性加工等加工时可抑制被加工成分的粘附这样的特性称为“抗粘附性”。能够解决上述课题的本专利技术的硬质皮膜，是形成于基材上的硬质皮膜，具有的特征在于，满足由下式(1)表示的组成。TiaCrbAlcZrdLe(BxCyNz)…(1)在上式(1)中，L是Si和Y之中的一种以上的元素，a、b、c、d、e、x、y、z分别是Ti、Cr、Al、Zr、L、B、C、N的原子比，各原子比满足下述范围。0≤a≤0.30，0.10≤b≤0.30，0.40≤c≤0.70，0.03≤d≤0.20，0≤e≤0.10，0≤x≤0.15，0≤y≤0.10，0.80≤z≤1，a+b+c+d+e＝1，x+y+z＝1能够解决上述课题的本专利技术的其他的硬质皮膜，是形成于基材上的硬质皮膜，在以下方面具有特征：使满足由下式(2)表示的组成且膜厚为1.0nm以上、50nm以下的皮膜Q，和满足由下式(3)表示的组成且膜厚为1.0nm以上、50nm以下的皮膜R交替地层叠而成。皮膜Q：TiaCrbAlcLe(BxCyNz)…(2)在上式(2)中，L是Si和Y之中的一种以上的元素，a、b、c、e、x、y、z分别是Ti、Cr、Al、L、B、C、N的原子比，各原子比满足下述范围。0≤a≤0.30，0.10≤b≤0.30，0.40≤c≤0.70，0≤e≤0.10，0≤x≤0.15，0≤y≤0.10，0.80≤z≤1，a+b+c+e＝1，x+y+z＝1皮膜R：Zr(BsCtNu)…(3)在上式(3)中，s、t、u分别是B、C、N的原子比，各原子比满足下述范围。0≤s≤0.15，0≤t≤0.10，0.80≤u≤1，s+t+u＝1在本专利技术中，也包括在基材上形成有所述硬质皮膜的硬质皮膜被覆构件。作为该硬质皮膜被覆构件，可列举用于纯钛或钛合金的切削的切削工具，和用于纯钛或钛合金的塑性加工的塑性加工用工具。根据本专利技术，能够提供可抑制切削加工和塑性加工时的被加工成分的粘附，即使被加工材是钛系金属，也能够良好地进行切削和塑性加工的硬质皮膜，和在基材上形成有该硬质皮膜的硬质皮膜被覆构件。具体实施方式如上述，在金属材料的加工之中，特别是纯钛或钛合金的加工时，因为热传导率低，所以切削时刀头的温度容易上升，这与化学性质上活跃的钛系金属的特征加在一起，就会导致切削工具和塑性加工用工具等的加工用工具的磨耗面上容易发生粘附。用于加工该钛系金属的工具的磨耗，具体来说即该工具表面的皮膜的磨耗，支配性的是以上述钛系金属的粘附部分为原点进行的所谓粘附磨耗。因此，想要延长上述加工用工具的寿命，被覆于该工具的皮膜仅仅耐热性优异并不充分，还需要磨耗面的抗粘附性也优异。因此，本专利技术者们为了得到即使被加工材是钛系金属，抗粘附性也特别优异的硬质皮膜，而尤其对于该硬质皮膜的组成反复进行了锐意研究。其结果发现，如果使TiCrAl(BCN)、CrAl(BCN)、TiCrAl(Si/Y)(BCN)、CrAl(Si/Y)(BCN)这样的具有高耐氧化性的皮膜中，含有规定量的Zr，成为满足下式(1)所示的组成，则能够减少钛系金属的粘附，能够得到加工用工具的寿命充分提高，即抗粘附性和耐磨耗性优异的硬质皮膜。上述Zr由于切削时的摩擦热而优先被氧化，形成极其稳定的ZrO2的氧化物。另外，由于ZrO2与Ti的反应性低，所以能够在磨耗面抑制钛系金属粘附。TiaCrbAlcZrdLe(BxCyNz)…(1)在上式(1)中，L是Si和Y之中的一种以上的元素，a、b、c、d、e、x、y、z分别是Ti、Cr、Al、Zr、L、B、C、N的原子比，各原子比满足下述范围。0≤a≤0.30，0.10≤b≤0.30，0.40≤c≤0.70，0.03≤d≤0.20，0≤e≤0.10，0≤x≤0.15，0≤y≤0.10，0.80≤z≤1，a+b+c+d+e＝1，x+y+z＝1发挥上述作用效果所需要的Zr量，以在金属元素中，即，在Ti、Cr、Al、Zr和L中所占的原子比d计为0.03以上。Zr的原子比d优选为0.05以上，更优选为0.10以上。另一方面，若Zr过度地被包含，则皮膜的耐氧化性降低。因此Zr的原子比d为0.20以下，优选为0.15以下。关于上述Zr以外的元素，即，Ti、Cr、Al、L、B、C、N，从确保切削时等所需要的耐氧化性和皮膜的硬度的观点出发，为上式(1)的范围内。各元素的范围与优选的范围一起下述显示。首先，在金属元素中Ti所占的原子比a为0.30以下。Ti的原子比a优选为0.25以下，更优选为0.20以下，进一步优选为0.10以下。Ti的原子比a也可以是0，但使Ti含有时，例如能够为0.05以上。金属元素中Cr所占的原子比b为0.10以上，并在0.30以下，优选为0.25以下，更优选为0.20以下。金属元素中Al所占的原本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质皮膜，其特征在于，是形成于基材上的硬质皮膜，满足由下式(1)表示的组成，TiaCrbAlcZrdLe(BxCyNz)…(1)在上式(1)中，L是Si和Y之中的一种以上的元素，a、b、c、d、e、x、y、z分别是Ti、Cr、Al、Zr、L、B、C、N的原子比，各原子比满足下述范围，0≤a≤0.30，0.10≤b≤0.30，0.40≤c≤0.70，0.03≤d≤0.20，0≤e≤0.10，0≤x≤0.15，0≤y≤0.10，0.80≤z≤1，a+b+c+d+e＝1，x+y+z＝1。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.05.12 JP 2015-0972991.一种硬质皮膜，其特征在于，是形成于基材上的硬质皮膜，满足由下式(1)表示的组成，TiaCrbAlcZrdLe(BxCyNz)…(1)在上式(1)中，L是Si和Y之中的一种以上的元素，a、b、c、d、e、x、y、z分别是Ti、Cr、Al、Zr、L、B、C、N的原子比，各原子比满足下述范围，0≤a≤0.30，0.10≤b≤0.30，0.40≤c≤0.70，0.03≤d≤0.20，0≤e≤0.10，0≤x≤0.15，0≤y≤0.10，0.80≤z≤1，a+b+c+d+e＝1，x+y+z＝1。2.一种硬质皮膜，其特征在于，是形成于基材上的硬质皮膜，是使满足由下式(2)表示的组成且膜厚为1.0nm以上、50nm以下的皮膜Q，和满足由下式(3)表示的组成且膜厚为1.0nm以上、50nm以下的皮膜R交替层叠而成...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本兼司，二井裕瑛，哲曼·福克斯莱比诺比齐，
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