CN104928655A - 复合硬质膜及表面包覆切削工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具备耐磨性、耐热性、化学稳定性及润滑性的复合硬质膜及表面包覆切削工具。本发明的复合硬质膜由α型或α型与γ型的混合相的氧化铝膜、及形成于该氧化铝膜的正下方的钛氧化物基底膜构成，其中，该氧化铝膜通过使用氧化铝溶胶的溶胶-凝胶法形成，该氧化铝溶胶含有β-二酮类、β-酮酯类、烷醇胺类的螯合剂中的至少任意一种螯合剂，基于纳米压痕法的硬度(H)为15GPa以上，该氧化铝膜中，优选含有平均粒径为5～20nm的微粒钛氧化物，且所述微粒钛氧化物中的钛在与铝的总量中所占的平均含有比例为2～20原子％。

Description

复合硬质膜及表面包覆切削工具

技术领域

本发明涉及一种具有优异的硬度和耐磨性、耐热性、化学稳定性的复合硬质膜，尤其涉及一种在机械产业、半导体产业等中适于以保护基材为目的而使用的复合硬质膜。

背景技术

一直以来，在机械产业、半导体产业等中，从耐磨性、耐蚀性等保护母材的观点实施氧化铝涂覆。在形成这些氧化铝涂覆膜时，通常使用化学蒸镀法、物理蒸镀法、溶胶-凝胶法，根据成膜条件，可得到δ、θ、γ之类的各种晶体结构的氧化铝涂覆膜，其中，α型氧化铝膜由于显示出较高的热稳定性，因此在各产业中被优选使用。

例如，专利文献1所示，以在低温条件下不经由中间膜形成具有耐磨性及耐热性优异的α型晶体结构主体的氧化铝膜的层压被膜为目的，提出了如下层压被膜，即，通过PVD法使由以Al和Ti为必需的金属成分与B、C、N、O等的化合物构成的硬质被膜进行氧化来形成含氧化物层，并且在该含氧化物层上形成以α型晶体结构为主体的氧化铝膜。

并且，例如，专利文献2所示，以通过溶胶-凝胶法制作具有与α型晶体结构的氧化铝相当的力学特性、耐久性且具有不会被酸和碱的溶液分解的、亚稳定型晶体形态的氧化铝涂覆结构体为目的，提出了如下氧化铝涂覆结构体，即，在由母材和氧化铝膜构成的氧化铝涂覆结构体的母材上，首先利用溶胶-凝胶法形成由第1氧化铝膜构成的层，接着，利用溅射法形成由第2氧化铝膜构成的层。

专利文献1：日本特开2004-124246号公报

专利文献2：日本特开2006-205558号公报

在所述专利文献1中记载的利用PVD法的层压被膜或所述专利文献2中记载的利用溶胶-凝胶法的氧化铝涂覆结构体中，可以得到一定程度的目标特性，但与利用化学蒸镀法形成的α型氧化铝相比，硬度、耐磨性、热稳定性不足。

但是，当欲通过化学蒸镀法得到优异特性的α型氧化铝时，通常需要1000℃以上的成膜温度，因此期待着能够在更低温度下形成的具有优异的硬度、耐磨性、热稳定性的以α型氧化铝为主体的硬质膜。

发明内容

本发明人等为了解决上述课题，对能够替代通过CVD法成膜的α型氧化铝的各种方法进行了研究，结果发现如下：当利用溶胶-凝胶法形成氧化铝膜时，若在氧化铝膜的正下方预先形成钛氧化物基底膜，在其上涂布尤其含有β-二酮类、β-酮酯类、烷醇胺类的螯合剂中的至少一种的氧化铝溶胶，并且进行热处理，则利用溶胶-凝胶法成膜的氧化铝以基底的钛氧化物成为起点，在较低温度下相变为α型氧化铝，并且能够形成由钛氧化物基底膜和氧化铝膜构成的具备耐磨性、耐热性、化学稳定性的复合硬质膜。

本发明是基于上述见解而完成的，其特征如下：

(1)一种复合硬质膜，其中，所述复合硬质膜由氧化铝膜及钛氧化物基底膜构成，所述氧化铝膜的平均膜厚为0.5～5.0μm且为α型或α型与γ型的混合相，所述钛氧化物基底膜形成于该氧化铝膜的正下方且平均膜厚为0.2～2.0μm，该氧化铝膜通过溶胶-凝胶法形成，利用纳米压痕法测定的硬度(H)为15GPa以上。

(2)所述(1)中记载的复合硬质膜，其中，所述氧化铝膜为通过使用氧化铝溶胶的溶胶-凝胶法形成的氧化铝膜，所述氧化铝溶胶含有β-二酮类、β-酮酯类、烷醇胺类的螯合剂中的至少一种螯合剂。

(3)所述(1)或(2)中记载的复合硬质膜，所述氧化铝膜中，含有平均粒径为5～20nm的微粒钛氧化物，且所述微粒钛氧化物中的钛在与铝的总量中所占的平均含有比例为2～20原子％。

(4)所述(1)至(3)中的任一项中记载的复合硬质膜，其中，形成于所述氧化铝膜的正下方的钛氧化物基底膜为通过溶胶-凝胶法形成的基底膜。

(5)一种表面包覆切削工具，在工具基体表面包覆有所述(1)至(4)中任一项所述的钛氧化物基底膜，在该钛氧化物基底膜的表面包覆有所述(1)至(4)中任一项所述的氧化铝膜。

以下，对本发明进行详细说明。

本发明的复合硬质膜不受基体种类的限制，能够形成于所有种类的基体上，并且，不需要大规模的成膜装置，进行成膜时对反应气体的操作、成品率等不需要特别进行注意，能够在低温下进行成膜，因此不需要如CVD、PVD法等的高温作业，并且为称作溶胶-凝胶法的湿式成膜，因此能够得到表面平滑性优异的复合硬质膜。

作为能够在本发明中使用的基体的具体例，例如能够举出玻璃、不锈钢、Ti合金、硬质合金、金属陶瓷等。

就本发明的复合硬质膜而言，在基体上预先形成钛氧化物基底膜，并在其上通过溶胶-凝胶法形成氧化铝膜，由此形成复合硬质膜。

作为钛氧化物，能够使用Ti₂O₃和TiO₂、Ti₃O₅、Ti₄O₇等钛氧化物(以下有时标记为“Ti氧化物”)，但优选使用Ti₂O₃。

钛氧化物基底膜能够通过CVD、PVD等通常的成膜方法形成于基体上，但也能够通过溶胶-凝胶法形成。

通过溶胶-凝胶法形成钛氧化物基底膜的步骤例如，如下所示。

在钛的醇盐(例如，异丙氧基钛)中添加作为溶剂的醇(例如，乙醇、1-丁醇)和水，根据需要添加例如乙酰丙酮(AcAc)、乙酰乙酸乙酯(EAcAc)、二叔戊酰甲烷等螯合剂，从而制备二氧化钛溶胶。而且，通过旋涂法或浸涂法等涂布所述二氧化钛溶胶，在规定的温度下进行干燥处理之后，反复进行涂布及干燥，直至成为规定的膜厚，其后经过1小时的烧成工序，在成膜对象基体上形成钛氧化物基底膜。

本发明的复合硬质膜在上述中形成的钛氧化物基底膜之上通过溶胶-凝胶法形成氧化铝膜。

氧化铝的晶体形态有α、κ、γ、δ、θ，当利用溶胶-凝胶法形成氧化铝膜时，主要形成由具有γ型晶体结构的晶粒构成的氧化铝膜。

但是，γ型氧化铝虽然具有较高的润滑性，但硬度、耐磨性不足，因此通过设为α型氧化铝与γ型氧化铝的混合相，能够形成兼备硬度、耐磨性及润滑性的复合硬质膜。

并且，通过设为α型氧化铝单相，能够得到硬度、耐磨性更优异的复合硬质膜。

本发明的复合硬质膜通过在氧化铝膜中含有微量(以钛在与Al的总量中所占的比例计为2～20原子％)的微粒(平均粒径为5～20nm)的钛氧化物，能够以维持氧化铝膜的硬度、耐磨性的状态提高润滑性。

当氧化铝膜中所含的钛氧化物的平均粒径小于5nm时，或者钛在与铝的总量中所占的平均含有比例小于2原子％时，无法期待通过含有钛氧化物来提高润滑性的效果，另一方面，当钛氧化物的平均粒径超过20nm时，或者钛在与铝的总量中所占的平均含有比例超过20原子％时，钛氧化物容易从氧化铝膜脱落，不适合作为滑动部件，因此优选氧化铝膜中所含的钛氧化物的平均粒径为5～20nm，并且，钛在与铝的总量中所占的平均含有比例为2～20原子％。

对于钛氧化物，能够利用透射型电子显微镜(TEM)对含有钛氧化物的氧化铝膜进行观察来测定其晶粒的尺寸。

就本发明中所说的钛氧化物的平均粒径而言，使用附带能量分散型X射线光谱法装置的透射型电子显微镜，在10万倍的观察视场范围0.2×0.3μm，以5个视场对氧化铝膜的纵截面进行元素映射分析，求出Ti氧化物微粒的数量的平均值，并且，就其结果而言，假设为平面，对将氧化铝膜中分散含有的该微细Ti氧化物粒子的面积作为圆的面积进行计算时的近似圆的直径进行5点测定，定义为其平均值。

并且，就钛氧化物在氧化铝膜中的含有比例而言，例如在氧化铝膜的纵截面视场区域0.2μm×0.3μm的范围内，通过TEM所附带的能量分散型X射线分析装置，以5个视场实施观察视场范围内的定量分析，并求出其平均值，由此能够求出在与氧化铝膜中的铝的总量中所占的钛的平均含有比例。

基于溶胶-凝胶法的氧化铝膜例如能够通过以下步骤形成。

首先，进行氧化铝溶胶的制备。

在铝的醇盐(例如，仲丁醇铝(ASB)、异丙醇铝)中添加作为溶剂的醇(例如，乙醇、异丙醇、1-丁醇)，根据需要添加水和表面活性剂，另外添加螯合剂(例如，乙酰丙酮(AcAc)、乙酰乙酸乙酯(EAcAc)、三乙醇胺(TEA))之后，浸泡在设定为例如100～200℃的油浴等中进行搅拌。

其中，β-二酮类、β-酮酯类、烷醇胺类的螯合剂具有非常强的螯合能力，容易与溶胶中的Al元素生成稳定的络合物，不仅在溶胶中，在干燥工序和烧成工序中，也会将铝原子封闭直至成为较高温度，因此缩聚反应难以进行，从而能够逐渐形成O-Al-O的键。因此，下部的Ti氧化物基底膜容易成为晶化的最初起点，当达到规定的温度时α型氧化铝膜同时以Ti氧化物基底膜为起点相变，沿该复合硬质膜的表面方向生长的基于纳米压痕法的硬度(H)较高为15GPa以上，能够形成耐磨性优异的致密的拟柱状组织。另一方面，在不使用上述螯合剂的且容易促进缩聚反应的状态下，缩聚反应不仅在干燥工序和烧成工序中，在溶胶中也会过度进行，因此产生多个O-Al-O的键，结果，尤其在溶胶中容易形成较大的胶体粒子，该胶体粒子在烧成时优先成为开始晶化的起点，因此难以从Ti氧化物基底膜发生晶化，烧成工序中在较低温度下膜中产生局部晶化，从而容易成为易形成孔隙的耐磨性差的粒状组织。

螯合剂优选为与Al原子形成稳定的络合物的螯合剂，通常已知有羟乙磷酸等膦酸类螯合剂和葡糖酸等醛糖酸类螯合剂、草酸、丙二酸等二羧酸类，尤其优选β-二酮类、β-酮酯类、烷醇胺类的螯合剂。β-二酮类例如可以举出乙酰丙酮和3-甲基-2,4-戊烷二酮、3-异丙基-2,4-戊烷二酮、2,2-二甲基-3,5-己烷二酮等，β-酮酯类例如可以举出乙酰乙酸甲酯、乙酰乙酸乙酯、丙二酸二甲酯、丙二酸二乙酯。并且，烷醇胺类的螯合剂例如能够举出乙二胺(EDA)、乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、三乙醇胺(TEA)，但优选使用螯合能力较强的三乙醇胺(TEA)。

为了充分促进上述举出的螯合剂与Al元素形成络合物，本发明中使用的氧化铝溶胶优选利用在通常的有机合成中使用的基于油浴等的加热处理，虽然还取决于溶胶的成分，但优选在100～200℃的温度下进行加热处理。

在本发明中，不仅根据烧成温度，也能够根据螯合剂种类来控制硬度，但为了具备用作通常的保护膜的耐磨性，基于纳米压痕法的硬度(H)需为15GPa以上，否则会在短时间使用中磨损掉，无法发挥作为保护膜的效果。

若氧化铝膜的平均膜厚小于0.5μm，则用作通常的保护膜的、尤其要求耐磨性的领域中会立即磨损，因此作为保护膜的效果较小，若大于5.0μm，则烧成时以气体方式产生的氧化铝膜中所含的有机成分等容易在氧化铝膜中形成孔隙和龟裂，因此容易引起剥离等。并且，基底的钛氧化物基底膜具有诱发氧化铝膜的α化的效果，因此若薄于0.2μm，则无法使氧化铝膜充分α化，若厚于2.0μm，则容易成为脆弱层，并且在如使微粒钛氧化物含于氧化铝膜中的1000℃以上的烧成温度下，容易混入非常多的微粒钛氧化物，因此会使氧化铝的特性变差。

通过如下所示的方法，在利用上述方法制备的氧化铝溶胶中，浸渍形成有钛氧化物基底膜的基材，在钛氧化物基底膜表面涂布氧化铝溶胶，直至成为规定膜厚，并将其在规定温度条件下干燥，另外，在规定条件下进行烧成，由此能够制作本发明的复合硬质膜。

首先，在利用上述方法制备的氧化铝溶胶中，浸渍形成有钛氧化物基底膜的基材，将其以提拉速度：200μm/sec提拉，以膜厚基准：0.2μm/一次浸渍的方式重复进行浸渍、提拉，直至成为规定的膜厚，例如，通过20次的浸渍次数将4μm的膜厚的氧化铝溶胶包覆于钛氧化物基底膜的表面。

接着，将在钛氧化物基底膜表面包覆有规定膜厚的氧化铝溶胶的上述基材，例如在100～600℃下实施10分钟的干燥处理，以促进氧化铝溶胶的凝胶化，接着，在氮流气氛中，在900～1100℃的温度范围内进行约1小时的烧成处理，由此能够形成由α型或α型与γ型的混合相构成的氧化铝膜，并制作本发明的复合硬质膜。

将上述干燥处理的温度设为100℃～600℃是因为，为了产生有机溶剂和表面活性剂等的热分解所需的下限干燥条件为100℃×10分钟左右，并且，用于防止因凝胶的体积急剧收缩而引起的龟裂、剥离等的发生的上限干燥条件为600℃×10分钟左右，因此在如上述的干燥条件下进行干燥。

并且，当烧成温度小于900℃时，α型氧化铝晶粒的生成速度较慢，会产生无定形和γ型氧化铝，因此硬度不足，若烧成温度成为1000℃以上，则开始生成α型氧化铝的晶粒，硬度增加，若烧成温度为1100℃以下，则能够制作具备规定的硬度(基于纳米压痕法的硬度(H)为15GPa以上)、耐磨性、耐热性、化学稳定性的复合硬质膜，因此将烧成条件设为在氮流气氛中在900～1100℃的温度范围内进行约1小时。

另外，考虑在钛氧化物基底膜上形成氧化铝膜而在1000℃以上的温度下对氧化铝膜进行烧成时，钛氧化物会从钛氧化物基底膜混入氧化铝膜中，但当混入的钛氧化物的平均粒径、平均含有比例分别为5～20nm、2～20原子％时，硬度不会下降且滑动性得到提高，因此成为作为滑动部件发挥优异的耐磨性、滑动性的复合硬质膜。

并且，当通过溶胶-凝胶法形成钛氧化物基底膜时，促进与氧化铝膜之间的界面的化学键，界面的粘附性得到提高，并且，与PVD法和CVD法相比，该钛氧化物基底膜平滑地形成，因此在该钛氧化物基底膜的上层形成有氧化铝膜的本发明的复合硬质膜的表面平滑性也得到提高，从而滑动性进一步得到提高。

用于发挥滑动性的较佳的表面粗糙度Ra为0.15μm以下，若比其大，则在滑动部件和切削工具等上进行包覆时，不均匀的应力会附加于复合硬质膜表面，容易发生剥离和异常磨损。

本发明的复合硬质膜为在形成于基体表面的钛氧化物基底膜之上，通过溶胶-凝胶法形成由α型或α型与γ型的混合相构成的氧化铝膜的复合硬质膜，其具备基于纳米压痕法的硬度(H)超过15GPa以上的高硬度，因此耐磨性、耐热性、化学稳定性优异，并且，当在复合硬质膜中含有规定粒径、规定含有比例的微粒钛氧化物时，以维持硬度的状态提高润滑性，另外，氧化铝膜通过溶胶-凝胶法形成，因此具有优异的表面平滑性，尤其，当通过溶胶-凝胶法在基体上形成钛氧化物基底膜时，进一步提高润滑性、表面平滑性，因此当将本发明的复合硬质膜用作耐磨损部件、滑动部件的硬质膜时，能够发挥优异的耐磨性、滑动特性。

具体实施方式

接着，通过实施例对本发明进行更具体说明。

在此，对将本发明的复合硬质膜适用为WC基硬质合金制切削工具的硬质包覆层的情况进行说明。

[实施例]

(a)首先，作为基体材料，烧结均为平均粒径1～3μm的由TiCN粉末：4.4质量、ZrC粉末：0.3质量％、NbC粉末：4.2质量％、Cr₃C₂粉末：0.8％及Co粉末：8.4质量％、剩余部分：WC粉末构成的配合组成的原料粉末，制作WC基硬质合金烧结体，接着，对切削刃部实施R：0.05mm的刃口修磨加工，由此制造具有ISO·CNMG120408中规定的刀片形状的由WC基硬质合金烧结体构成的基体。

(b)接着，对于上述基体，利用表1所示的条件的溶胶-凝胶法形成钛氧化物基底膜(以下，仅称为“基底膜”)1～8，并且，利用表2所示的热CVD法形成基底膜9～11，另外，利用表3所示的RF磁控溅射法形成基底膜12～14。另外，在表2所示的成膜条件下进行0.5μm的TiN的成膜之后，通过热CVD法形成钛氧化物基底膜。

(c)接着，如下制备用于利用溶胶-凝胶法将氧化铝膜形成于基底膜之上的氧化铝溶胶。

在表4所示的规定量的铝的醇盐即仲丁醇铝(ASB)中添加同样在表4所示的规定量的有机溶剂及螯合剂来制备氧化铝溶胶。

最终的溶液组成调整为以摩尔比计成为如下。

(仲丁醇铝(ASB)):(各种有机溶剂):(各种螯合剂)＝1:(5～15):(0.5～2.0)

并且，为了使螯合化充分进行，在表4所示的条件下进行基于油浴的加热处理，制作成均匀的溶胶溶液。

(d)接着，将形成有基底膜1～14的基体浸渍在所述氧化铝溶胶中，并且，以提拉速度200μm/sec提拉，根据目标膜厚，通过重复进行浸渍-提拉来涂布氧化铝溶胶。

另外，目的膜厚为0.2μm/一次浸渍。

(e)对所述涂布的氧化铝溶胶进行表5所示的规定条件的干燥处理，并且重复进行涂布和干燥之后，同样在表5所示的条件下进行烧成处理。并且，如上所述，为了使钛氧化物含于氧化铝膜中，对成膜于钛氧化物基底膜上的试料在1000℃以上进行烧成处理。通过这种工序，制作由基底膜和氧化铝膜构成的表6所示的本发明的复合硬质膜(以下，称为“本发明膜”)1～14，并且，制作具备本发明膜1～14作为硬质包覆层的表面包覆WC基硬质合金制切削工具(以下称为“本发明工具”)1～14。

为了比较，利用以下的制造方法制作比较例的复合硬质膜(以下，称为“比较例膜”)1～14，并且制作具备比较例膜1～14作为硬质包覆层的表面包覆WC基硬质合金制切削工具(以下，称为“比较例工具”)1～14。

即，对在所述(a)中制作的基体，通过所述(b)的工序在表1所示的条件下形成基底膜1～6，并且，在表2所示的条件下形成基底膜9～11，并且，在表3所示的条件下形成基底膜12～14。

接着，对形成有基底膜1～6、9～14的基体、及未形成基底膜的基体，通过所述(c)的工序在表7所示的条件(与表4所示的本发明的条件不同的条件)制备氧化铝溶胶，在进行加热处理之后，在与所述(d)的工序相同的条件下在氧化铝溶胶中重复进行浸渍-提拉，从而涂布目标膜厚的氧化铝溶胶，并且，通过所述(e)的工序在表8所示的条件(与表5所示的本发明的条件不同的条件)下进行干燥处理及烧成处理，由此制作由基底膜和氧化铝膜构成的表9所示的比较例的复合硬质膜(以下，称为“比较例膜”)1～14，并且，制作具备比较例膜1～14作为硬质包覆层的表面包覆WC基硬质合金制切削工具(以下，称为“比较例工具”)1～14。

另外，对于比较例膜7、8，未形成基底膜，因此准确来讲是仅有氧化铝膜的硬质膜，但为了方便说明，对比较例膜7、8也称作复合硬质膜。

对所述本发明膜1～14及比较例膜1～14测定纳米压痕硬度(H)。

具体测定法如下。

首先，作为压头使用Berkovich压头，为了消除基材的影响，用100mg的荷载压入，以成为所述复合硬质膜的膜厚的约1/10以下的深度，测定最大压入深度hmax，并由所述荷载计算纳米压痕硬度。

并且，对于本发明膜1～14及比较例膜1～14，求出氧化铝膜中的钛氧化物的平均粒径及钛在与铝的总量中所占的平均含有比例。

具体测定法如下。

对于本发明膜1～14及比较例膜1～14，使用附带能量分散型X射线光谱法装置的透射型电子显微镜，在10万倍的观察视场范围0.2×0.3μm，以5个视场对氧化铝膜的纵截面进行元素映射分析，求出钛氧化物微粒的数量的平均值，并且，就其结果而言，假设为平面，对将氧化铝膜中分散含有的该微粒钛氧化物粒的面积作为圆的面积进行计算时的近似圆的直径进行5点测定，将其平均值作为该微粒Ti氧化物粒的平均粒径。

并且，在纵截面视场区域0.2μm×0.3μm的范围内，通过TEM所附带的能量分散型X射线分析装置，以5个视场实施观察视场范围内的定量分析，并求出其平均值，由此测定钛在氧化铝膜中的总金属元素中所占的含有比例。

并且，使用激光显微镜，在10μm×10μm的范围内测定氧化铝膜的表面粗糙度Ra，在各测定部位分别测定10个点的表面粗糙度Ra，并计算其平均。

另外，使用扫描型电子显微镜，对钛氧化物膜和氧化铝膜的平均膜厚进行截面测定，结果均显示出与目标膜厚基本相同的平均值(5处的平均值)。

在表6、9中示出测定结果。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

栏中的*符号表示为本发明以外的条件。

[表8]

栏中的*符号表示为本发明以外的条件。

[表9]

接着，对本发明工具1～14及比较例工具1～14，进行以下所示的高速连续切削试验，由切削试验结果的好坏来评价本发明膜1～14及比较例膜1～14的硬度、耐磨性、润滑性。

切削条件：

工件：JIS·S45C的圆棒

切削速度：320m/min

切削深度：1.3mm

进给速度：0.04mm/rev

切削时间：1.5分钟

(通常的切削速度为200m/min)

测定上述切削试验后的切削刃的后刀面磨损宽度，并且观察磨损状态，将其结果示于表10。

[表10]

由表6、9、10所示的结果明确可知，本发明的复合硬质膜1～14由于氧化铝膜由α型或α型与γ型的混合相的氧化铝膜构成，且纳米压痕硬度较高，因此当适用为切削工具用的硬质膜时，显示出优异的耐磨性。并且，通过氧化铝膜中存在的钛氧化物来发挥优异的润滑性，另外，表面平滑性和润滑性相结合，也不会发生熔敷、缺损，在长期使用中发挥优异的切削性能。

相对于此，比较例的复合硬质膜1～14由于纳米压痕硬度不足，当适用为切削工具用的硬质膜时，无法发挥充分的耐磨性。另外，显然表面平滑性、润滑性也不足，因此因熔敷、缺损的发生而工具寿命较短。

产业上的可利用性

本发明的复合硬质膜由以钛氧化物膜构成的基底膜和通过溶胶-凝胶法形成的氧化铝膜构成，从而具备优异的硬度、耐磨性、耐热性、化学稳定性、润滑性及表面平滑性，因此能够期待不仅作为切削工具用的硬质膜，还可作为耐磨损部件、滑动部件等的硬质膜使用于广泛的领域中。

Claims (5)

1.一种复合硬质膜，其特征在于，

所述复合硬质膜由氧化铝膜及钛氧化物基底膜构成，

所述氧化铝膜，其平均膜厚为0.5～5.0μm，且为α型或α型与γ型的混合相，

所述钛氧化物基底膜形成于该氧化铝膜的正下方且平均膜厚为0.2～2.0μm，

该氧化铝膜通过溶胶-凝胶法形成，利用纳米压痕法测定的硬度H为15GPa以上。

2.根据权利要求1所述的复合硬质膜，其特征在于，

所述氧化铝膜为通过使用氧化铝溶胶的溶胶-凝胶法形成的氧化铝膜，所述氧化铝溶胶含有β-二酮类、β-酮酯类、烷醇胺类的螯合剂中的至少任意一种。

3.根据权利要求1或2所述的复合硬质膜，其特征在于，

所述氧化铝膜中，含有平均粒径为5～20nm的微粒钛氧化物，且所述微粒钛氧化物中的钛在与铝的总量中所占的平均含有比例为2～20原子％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的复合硬质膜，其特征在于，

形成于所述氧化铝膜的正下方的钛氧化物基底膜为通过溶胶-凝胶法形成的基底膜。

5.一种表面包覆切削工具，其特征在于，

在工具基体表面包覆有权利要求1至4中任一项所述的钛氧化物基底膜，在该钛氧化物基底膜的表面包覆有权利要求1至4中任一项所述的氧化铝膜。