硬质被膜和硬质被膜被覆构件制造技术

在工具母材(30)的表面所被覆的硬质被膜(24)采用物理蒸镀法将A层(34)与使B层(36)和C层(38)以纳米级的厚度交替层叠而成的纳米层交替层(40)交替地层叠、以成为0.5～20μm的总膜厚的方式构成，A层(34)为组成式由[Al1‑W‑XCrW(SiC)X]N表示、原子比W由0.20～0.80表示、原子比X由0.01～0.20表示的AlCr(SiC)氮化物，具有50～1000nm的厚度，B层(36)为组成式由[Ti1‑YAlY]N表示、原子比Y由0.30～0.85表示的TiAl氮化物，具有1～100nm的厚度，C层(38)为组成式由[Ti1‑Z(SiC)Z]N表示、原子比Z由0.05～0.45表示的Ti(SiC)氮化物，具有1～100nm的厚度，纳米层交替层(40)具有50～1000nm的厚度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬质被膜和硬质被膜被覆构件
本专利技术涉及耐热性、耐熔敷性优异的硬质被膜和硬质被膜被覆构件，特别涉及使作为AlCr(SiC)氮化物的A层与作为TiAl氮化物的纳米级的厚度的B层和作为Ti(SiC)氮化物的纳米级的厚度的C层的纳米层的交替层交替地层叠而成的、耐磨损性和耐熔敷性优异的硬质被膜。
技术介绍
在钻头、立铣刀、铣刀、刨刀等切削工具、丝攻丝锥(盛上げタップ)、滚压成形工具、冲压模具等非切削工具等各种加工工具、或者需要耐磨损性的摩擦部件等各种工具构件中，提出了通过在超硬合金制或高速度工具钢制的母材的表面涂布硬质被膜从而使耐磨损性、耐久性提高。对此，专利文献1和非专利文献1中提出了施以TiAlN系/TiCrN系的硬质被膜的钻头。另外，专利文献2中提出了施以由AlCrN系和TiSiN系的多层结构构成的硬质被膜的钻头。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开2013/000557号专利文献2：日本特开2008-534297号公报非专利文献非专利文献1：O.Durdnd-Drouhin，A.E.Santana，A.Karimi，V.H.Derflinger，A.Schutze著，“メカニカルプロパティーズアンドフェイリアーモデルズオブティーアイエーエル(エスアイ)エヌシングルアンドマルチレイヤーシンフィルムズ”(MechanicalpropertiesandfailuremodelsofTiAl(Si)Nsingleandmultilayerthinfilms)，サーフェスアンドコーティングテクノロジー(SurfaceandCoatingsTechnology)，(瑞士)，エルゼビアサイエンス(ElsevierScience)，2003年，第163-164卷，第260-266页
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，上述专利文献1和非专利文献1中记载的钻头存在着如下问题：如果用于碳钢、铸铁的打孔加工，则无法充分地获得耐磨损性。另外，上述专利文献2中记载的钻头存在着如下问题：如果用于合金钢、不锈钢的打孔加工，则由于耐熔敷性不充分，因此无法获得充分的性能。本专利技术以以上的实际情况为背景而完成，其目的在于提供如果是碳钢、铸铁等的切削则获得耐磨损性、如果是合金钢、不锈钢等的切削则获得耐熔敷性的硬质被膜被覆工具。本专利技术人等以以上的实际情况为背景反复进行了各种研究后，发现了如下事实：如果将由AlCr(SiC)氮化物构成的A层与由TiAl氮化物构成的B层和由Ti(SiC)氮化物构成的C层的纳米层交替层以总膜厚成为20μm以下的方式交替地层叠而成的硬质被膜用于工具，则对于碳钢、铸铁的切削而言获得耐磨损性，对于合金钢、不锈钢的切削而言获得耐熔敷性。本专利技术基于该见识而完成。用于解决课题的方案即，第1专利技术的要点在于：(a)是在母材的表面所被覆的硬质被膜，(b)上述硬质被膜是采用物理蒸镀法将A层与使B层和C层交替地层叠而成的纳米层交替层交替地层叠、以成为0.5～20μm的总膜厚的方式构成的，(c)上述A层为组成式由[Al1-W-XCrW(SiC)X]N表示、原子比W由0.20～0.80表示、原子比X由0.01～0.20表示的AlCr(SiC)氮化物，具有50～1000nm的厚度，(d)上述B层为组成式由[Ti1-YAlY]N表示、原子比Y由0.30～0.85表示的TiAl氮化物，具有1～100nm的厚度，(e)上述C层为组成式由[Ti1-Z(SiC)Z]N表示、原子比Z由0.05～0.45表示的Ti(SiC)氮化物，具有1～100nm的厚度，(f)上述纳米层交替层具有50～1000nm的厚度。另外，第2专利技术的要点在于：上述A层的膜厚TA与上述纳米层交替层的膜厚TNL之比的值TA/TNL为0.2～10。另外，第3专利技术的要点在于：上述A层含有20at％以下的包含选自V、Y、Zr、Nb、Mo、Ta和W中的至少1种元素的添加物α。另外，第4专利技术的要点在于：上述B层含有10at％以下的包含选自B、C、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的至少1种元素的添加物β。另外，第5专利技术的要点在于：上述C层含有10at％以下的包含选自B、V、Y、Nb、Mo和W中的至少1种元素的添加物γ。另外，第6专利技术的要点在于：将上述硬质被膜直接被覆于上述母材。另外，第7专利技术的要点在于：将上述硬质被膜经由界面层被覆于上述母材，上述界面层由与上述A层、上述B层、上述C层或上述纳米层交替层同样的材料形成为50～1000nm的厚度。另外，第8专利技术的要点在于：是用第1专利技术至第7专利技术中任一项的硬质被膜将上述母材的一部分或全部被覆的硬质被膜被覆构件。专利技术的效果根据第1专利技术，在母材的表面所被覆的硬质被膜是采用物理蒸镀法将A层与使B层和C层交替地层叠而成的纳米层交替层交替地层叠、以成为0.5～20μm的总膜厚的方式构成的，上述A层为组成式由[Al1-W-XCrW(SiC)X]N表示、原子比W由0.20～0.80表示、原子比X由0.01～0.20表示的AlCr(SiC)氮化物，具有50～1000nm的厚度，上述B层为组成式由[Ti1-YAlY]N表示、原子比Y由0.30～0.85表示的TiAl氮化物，具有1～100nm的厚度，上述C层为组成式由[Ti1-Z(SiC)Z]N表示、原子比Z由0.05～0.45表示的Ti(SiC)氮化物，具有1～100nm的厚度，上述纳米层交替层具有50～1000nm的厚度，因此使各层的晶粒微细化，膜强度提高，而且具有优异的耐氧化性、高硬度、高韧性，进而由于使A层与纳米层交替层交替地层叠而成的交替层叠结构防止裂纹的前进，因此耐磨损性、耐缺损性提高。作为其结果，得到在碳钢、铸铁等的切削中获得耐磨损性、在合金钢、不锈钢等的切削中获得耐熔敷性的工具。根据第2专利技术，上述A层的膜厚TA与上述纳米层交替层的膜厚TNL之比的值TA/TNL为0.2～10，因此得到在碳钢、铸铁等的切削中获得耐磨损性、在合金钢、不锈钢等的切削中获得耐熔敷性的工具。根据第3专利技术，上述A层含有20at％以下的由选自V、Y、Zr、Nb、Mo、Ta和W中的至少1种元素构成的添加物α，因此在A层中产生固溶强化，能够提高A层的硬度，另外，变得耐磨损性优异，因此进而利用切削时的发热，获得高温强度的提高和高温韧性的提高，在被膜的表面形成氧化物而获得优异的耐磨损性，与耐熔敷性的平衡变得适宜，获得长工具寿命。根据第4专利技术，上述B层含有10at％以下的由选自B、C、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的至少1种元素构成的添加物β，因此通过产生B层中的固溶强化，从而能够提高TiAl氮化物的硬度，获得优异的耐磨损性。根据第5专利技术，上述C层含有10at％以下的由选自B、V、Y、Nb、Mo和W中的至少1种元素构成的添加物γ，因此通过产生C层中的固溶强化，从而能够提高Ti(SiC)氮化物的硬度，因此获得优异的耐磨损性。特别地，V、Nb、Mo和W利用切削时的高温形成氧化物，获得自润滑作用，因此获得更长的工具寿命。根据第6专利技术，将上述硬质被膜直接被覆于上述母材，因此不需要上述硬质被膜与上述母材之间的界面层，因此制造变得容易。根据第7专利技术，将上述硬质被膜经由界面层被覆于上述母材，上述界面层由与上述A层、上述B层、本文档来自技高网...

【技术保护点】
硬质被膜，是在母材的表面所被覆的硬质被膜，其特征在于，上述硬质被膜采用物理蒸镀法将A层与使B层和C层交替地层叠而成的纳米层交替层交替地层叠、以成为0.5～20μm的总膜厚的方式构成；上述A层为组成式由[Al1‑W‑XCrW(SiC)X]N表示、原子比W由0.20～0.80表示、原子比X由0.01～0.20表示的AlCr(SiC)氮化物，具有50～1000nm的厚度；上述B层为组成式由[Ti1‑YAlY]N表示、原子比Y由0.30～0.85表示的TiAl氮化物，具有1～100nm的厚度；上述C层为组成式由[Ti1‑Z(SiC)Z]N表示、原子比Z由0.05～0.45表示的Ti(SiC)氮化物，具有1～100nm的厚度；上述纳米层交替层具有50～1000nm的厚度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.硬质被膜，是在母材的表面所被覆的硬质被膜，其特征在于，上述硬质被膜采用物理蒸镀法将A层与使B层和C层交替地层叠而成的纳米层交替层交替地层叠、以成为0.5～20μm的总膜厚的方式构成；上述A层为组成式由[Al1-W-XCrW(SiC)X]N表示、原子比W由0.20～0.80表示、原子比X由0.01～0.20表示的AlCr(SiC)氮化物，具有50～1000nm的厚度；上述B层为组成式由[Ti1-YAlY]N表示、原子比Y由0.30～0.85表示的TiAl氮化物，具有1～100nm的厚度；上述C层为组成式由[Ti1-Z(SiC)Z]N表示、原子比Z由0.05～0.45表示的Ti(SiC)氮化物，具有1～100nm的厚度；上述纳米层交替层具有50～1000nm的厚度。2.根据权利要求1所述的硬质被膜，其特征在于，上述A层的膜厚TA与上述纳米层交替层的膜厚TNL之比的值TA/TNL为0.2～10。3.根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：樱井正俊，王媺，
申请(专利权)人：OSG株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP