硬质被膜覆盖部件和成形用工具制造技术

本发明专利技术提供耐磨损性及密合性优异的硬质被膜覆盖部件以及成形用工具。硬质被膜覆盖部件具备由含有Ｃｒ的铁基合金形成的基材、以１～１０μｍ的膜厚形成于基材的表面的第１被膜层、以２～１０μｍ的膜厚形成于第１被膜层的表面的第２被膜层，第１被膜层由Ｃｒ↓［１－ａ－ｂ］Ｍ↓［ａ］Ｂ↓［ｂ］（Ｃ↓［ｃ］Ｎ↓［１－ｃ］）构成，Ｍ为选自Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ中的１种以上的元素，ａ、ｂ、ｃ为原子比时，满足０≤ａ≤０．７、０≤ｂ≤０．１５、０≤ｃ≤０．５、０．３≤１－ａ－ｂ，第２被膜层由Ｎｂ↓［１－ｄ－ｅ－ｆ］　Ｃｒ↓［ｄ］Ａｌ↓［ｅ］Ｌ↓［ｆ］（Ｃ↓［ｇ］Ｎ↓［１－ｇ］）构成，Ｌ为选自Ｓｉ、Ｙ、Ｂ中的１种以上的元素，ｄ、ｅ、ｆ、ｇ为原子比时，满足０．０５≤１－ｄ－ｅ－ｆ≤０．５、０．０５≤ｄ≤０．５、０．４≤ｅ≤０．７、０≤ｆ≤０．１５、０≤ｇ≤０．５。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及表面被硬质被膜覆盖的硬质被膜覆盖部件以及使用该部 件的成形用工具。
技术介绍
以往，模具等的金属加工用的工具通过氮化处理来改善耐磨损性以及耐烧结性。近年来，研究用PVD等气相涂布代替氮化处理来改善耐磨损 性以及耐烧结性。例如，在专利文献1中记载了通过形成含有Cr、 Al、 Ti、 V中的2种以上的复合氮化物来改善耐磨损性的硬质被膜。在专利文献2、 专利文献3中记载了形成由Ti、 V、 Al、 Cr、 Si中的l种以上的氮化物、 碳化物、碳氮化物形成的被膜层，或在其上还形成含有Ti、 Cr且剩余部 分由Mo构成的硫化物层的耐磨损性或耐烧结性优异的温热加工用被膜工 具。在专利文献4中记载了在高硬度被膜上具备以MoS2为主要成分的表 面层的耐磨损性、耐烧结性优异的硬质被膜以及带被膜物品。此外，在专 利文献5中记载了由(X。 MLc)(BaCbN^b)构成、M为W、 V中的1种以上、 X为4A、 5A族的元素、Al、 Si、 Fe、 Co、 Ni中的l种以上的硬质被膜及 其形成方法。专利文献1:日本专利特开2000-144376号公报专利文献2:日本专利特开2002-307128号公报专利文献3:日本专利特开2002-307129号公报专利文献4:日本专利特开2000-1768号公报专利文献5:日本专利特开2006-124818号公报
技术实现思路
但是，专利文献l中记载的由含有Cr、 Al、 Ti、 V中的2种以上的复 合氮化物形成的硬质被膜为高硬度，耐磨损性优异，但耐烧结性不足，不能用于在高表面压力下进行金属的塑性加工等苛刻的环境。另外，专利文献3中记载的由Ti、 V、 Al、 Cr、 Si中的l种以上的氮化物、碳化物、碳 氮化物形成的被膜层也同样为高硬度，但耐烧结性不佳。如专利文献2或专利文献4中所述那样在形成硫化物层的情况下，硫 化物为软质，使用初期的滑动性(耐磨损性)优异，但伴随着使用时间的推 移而磨减，无法长期维持耐磨损性。另外，专利文献5中记载的由(Xc、MLc)(BaCbNk.b)构成的硬质被膜也与上述硫化物层的情况相同，使用初期的滑动性(耐磨损性)优异，但无法长期维持耐磨损性。此外，专利文献2、专利文献3的由选自Ti、 V、 Al、 Cr、 Si中的1 种以上的氮化物、碳化物以及碳氮化物形成的被膜层当在硬度低的铁类基 材上直接形成时，存在以下问题由于与基材的弹性以及塑性变形行为的 差异，易产生剥离(密合性下降)。本专利技术是为了解决上述问题而首创的专利技术，其目的在于提供耐磨损性 及密合性优异的硬质被膜覆盖部件以及使用该部件的成形用工具。为了解决上述技术问题，本专利技术的硬质被膜覆盖部件的特征在于，具 备由含有Cr的铁基合金形成的基材、以1 10pm的膜厚形成于上述基材 的表面的第1被膜层、以2 10pm的膜厚形成于上述第1被膜层的表面的 第2被膜层，上述第1被膜层由CiWbMaBb(CcN,.c)构成，M为选自W、 V、 Mo、 Nb、 Ti、 Al中的1种以上的元素，a、 b、 c为原子比时，满足0《a 《0.7、 0《b《0. 15、 0 0. 5、 0.3《l-a-b，上述第2被膜层由Nb^.e.f CrdAleLf(CgN,.g)构成，L为选自Si、 Y、 B中的1种以上的元素，d、 e、 f、 g为原子比时，满足O. 05《1-d-e-f《0. 5、 OKd《0. 5、 0. 4《e《0. 7、 0《f《0. 15、 0《g《0.5。根据上述构成，通过在基材的表面具备由具有规定范围的原子比的 Cr卜a.bMaBb(CcNk)(M为选自W、 V、 Mo、 Nb、 Ti、 Al中的1种以上的元 素)构成、具有规定的膜厚的第1被膜层，从而使含有密合性不佳的A1(A1N) 的第2被膜层与基材的密合性提高。由于第l被膜层具有规定的膜厚，因 此由第2被膜层与基材的机械特性的差异引起的在外部应力下的变形行为 的差异减小，第2被膜层的剥离得到抑制，第1被膜层相对于第2被膜层 的密合性提高。通过在第1被膜层的表面具备由具有规定范围的原子比的Nbw.e.f Crd Ale Lf(CgNLg)(L为选自Si、 Y、 B中的1种以上的元素)构成、 具有规定膜厚的第2被膜层，第2被膜层作为硬质被膜覆盖部件中的耐磨 损层起作用，抑制在成形加工时的发热所致的氧化磨损、以及与被加工材 料之间的滑动磨损。另外，由于第2被膜层具有规定的膜厚，因此第2被 膜层的剥离得到抑制，密合性提高。本专利技术的硬质被膜覆盖部件优选上述第1被膜层由Cri.a.bMa Bb(CcN,.e)中a=0、 b=0、 c=0时的CrN构成，上述第2被膜层由Nb^."Crd Ale Lf(CgNbg)中f=0、 g=0时的Nbi.d-e Crd Ale N构成，且满足0. d-e 《0.3、 0. l《d《0. 3、 0. 5《e《0. 6。根据上述构成，由于第l被膜层由CrN构成，因此确保了基材与第l 被膜层及第2被膜层之间的高密合性。而且，由于第2被膜层由具有规定 范围的原子比的Nb^ Crd AleN构成，因此能高水平地抑制第2被膜层的 氧化磨损，而且第2被膜层不易软质化，高水平地抑制滑动磨损。本专利技术的硬质被膜覆盖部件优选上述第2被膜层的结晶结构为仅由 立方晶岩盐型结构形成的单相、或混合了立方晶岩盐型结构和六方晶型结 构的复相，在上述复相的情况下，当用X射线衍射装置测得的立方晶的(lll) 面以及(200)面的峰强度中较大的峰强度为立方晶峰强度(Ic)，六方晶的 (IOO)面、(002)面以及(101)面的峰强度中的最大峰强度为六方晶峰强度(Ih) 时，满足峰强度比(Ih/Ic)《1。根据上述构成，第2被膜层的结晶结构为仅由立方晶岩盐型结构形成 的单相、或由立方晶岩盐型结构和六方晶型结构混合而成的复相，在复相 的情况下，通过将用X射线衍射装置测得的立方晶峰强度(Ic)与六方晶峰 强度(Ih)的峰强度比(IMc)限定在规定范围内，使立方晶中混合的六方晶的 比例被限定，具体而言，软质且能使第2被膜层的耐磨损性下降的六方晶 的混合比例变少。本专利技术的硬质被膜覆盖部件优选上述第2被膜层的结晶结构含有立 方晶岩盐型结构，当用X射线衍射装置测得的立方晶的(111)面以及(200) 面的峰强度中较大的峰强度为立方晶峰强度(Ic)时，与金属Nb的(110)面的 峰强度(In)相比，满足峰强度比(In/Ic)《1 。根据上述构成，第2被膜层的结晶结构含有立方晶岩盐型结构，通过将用X射线衍射装置测得的立方晶峰强度(Ic)与金属Nb峰强度(In)的峰强 度比(In/Ic)限定在规定范围内，第2被膜层中含有的金属Nb粒子的量被限 定，具体而言，软质且能使第2被膜层的耐磨损性下降的金属Nb粒子的 量变少。本专利技术的硬质被膜覆盖部件优选上述第2被膜层采用阴极放电型电 弧离子蒸镀法来形成，在形成上述第2被膜层时，设置在上述阴极放电型 电弧离子蒸镀法中使用的装置内的上述基板的偏压为-30 -200V。根据上述构成，在形成第2被膜层时，由于基板的偏压在规定范围内， 因此用X射线衍射装置测得的第2被膜层的立方晶峰强度(Ic)与六方晶峰 强度(Ih)的峰强度比(Ih/Ic本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硬质被膜覆盖部件，其特征在于，　具备由含有Ｃｒ的铁基合金形成的基材、以１～１０μｍ的膜厚形成于所述基材的表面的第１被膜层、以２～１０μｍ的膜厚形成于所述第１被膜层的表面的第２被膜层，　所述第１被膜层由Ｃｒ↓［１－ａ－ｂ］Ｍ↓ ［ａ］Ｂ↓［ｂ］（Ｃ↓［ｃ］Ｎ↓［１－ｃ］）构成，Ｍ为选自Ｗ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ａｌ中的１种以上的元素，ａ、ｂ、ｃ为原子比时，满足０≤ａ≤０．７、０≤ｂ≤０．１５、０≤ｃ≤０．５、０．３≤１－ａ－ｂ，　所述第２被膜层由Ｎｂ↓［１－ ｄ－ｅ－ｆ］Ｃｒ↓［ｄ］Ａｌ↓［ｅ］Ｌ↓［ｆ］（Ｃ↓［ｇ］Ｎ↓［１－ｇ］）构成，Ｌ为选自Ｓｉ、Ｙ、Ｂ中的１种以上的元素，ｄ、ｅ、ｆ、ｇ为原子比时，满足０．０５≤１－ｄ－ｅ－ｆ≤０．５、０．０５≤ｄ≤０．５、０．４≤ｅ≤０．７、０≤ｆ≤０．１５、０≤ｇ≤０．５。

【技术特征摘要】
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【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：JP[日本]