CN111093873B - 切断工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种兼具良好的耐粘着性及平滑性的切断工具及其制造方法。一种切断工具及其制造方法，所述切断工具包括含有陶瓷相及金属相的复合材料，所述切断工具的特征在于，所述切断工具的刀刃部分具有刀刃脊线及构成刀刃脊线的刀刃构成面，所述刀刃构成面具有所述陶瓷相自具有所述陶瓷相及所述金属相的复合材料层突出而断续地存在所述陶瓷相并缺少所述金属相的表面部，所述表面部的表面粗糙度满足：算术平均粗糙度Ra≤0.1μm、偏度Rsk≤‑0.01。

Description

切断工具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有良好的耐久性的切断工具及其制造方法。
背景技术
包括具有以陶瓷等为代表的硬质相及以Ni、Co、Fe等为代表的金属相的复合材料的复合合金因在室温及高温下的耐冲击性优异而被应用于工具和夹具。例如，用以对纸、树脂膜、金属板等进行切断的切断刀中也应用所述复合材料，自之前起进行了各种研究。例如引用文献1中记载一种切断刀，其中，切断刀包括含有以碳化物换算的合计计0.3质量％～3.0％质量的选自Cr、V及Ta的群组中的至少一种、及8质量％～15质量％的Co，剩余部分为平均粒径0.1μm～0.5μm的WC粒子的超硬合金。
而且，引用文献2中记载有一种在层叠电容器或层叠陶瓷基板等或者陶瓷生片等的切断或裁断中使用、以包括WC的粒径为1.0μm以下且作为结合相的Co量为8％～20％的超硬合金为特征的薄型切断刀。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2004-291137号公报
专利文献2：日本专利特开2002-86387号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在所述那样的复合合金制的切断工具中，若被加工材为金属材料或非晶(amorphous)薄带，则存在因由于金属间的接触而产生的粘着，而发生磨耗或崩刃的此类课题。若所述磨耗发生于刀刃，则会因锋利程度下降而在切断的被加工材的端面产生毛刺，所以无法达成产品所要求的精度。因此，随着进一步的精密化要求或在更严酷的环境下的使用，要求一面维持切断工具的作业面的平滑性、锋利程度以免攻击被加工材时产生磨耗粉一面进一步提升耐粘着性。针对所述要求，所述专利文献1的发明是增加超硬合金的表面的硬度的优异的发明，但关于抑制因除去Co而导致的表面状态劣化并无记载，尚有研究的余地。而且，专利文献2的发明是为了提升金刚石膜的密接性而使表面形成有凹凸的发明，尤其在精密切断工具中存在无法获得期望的表面品质的可能性。本发明的目的在于提供一种兼具良好的耐粘着性及平滑性的切断工具及其制造方法。
解决问题的技术手段
本发明是有鉴于所述课题而成。
即，本发明的一实施例为一种切断工具，其包括含有陶瓷相及金属相的复合材料，其中，
所述切断工具的刀刃部分具有刀刃脊线及构成刀刃脊线的刀刃构成面，
所述刀刃构成面具有所述陶瓷相从具有所述陶瓷相及所述金属相的复合材料层突出而断续地存在所述陶瓷相并缺少所述金属相的表面部，
所述表面部的表面粗糙度满足算术平均粗糙度Ra≦0.1μm、偏度Rsk≦-0.01。
优选为：所述切断工具的表面部的偏度Rsk≦-1.0。
优选为：所述陶瓷相为WC或TiC，所述金属相为选自Co、Ni、Fe中的至少一种。
其中，在所述表面部形成有一层以上的包括选自由4a族、5a族及6a族所组成的元素群中的至少一种的碳化物、氮化物、氧化物、碳氮化物或硼化物的皮膜，或者类金刚石碳膜。
而且，本发明的另一实施例是一种切断工具的制造方法，其是包括含有陶瓷相及金属相的复合材料的切断工具的制造方法，其中，
所述切断工具的刀刃部分具有刀刃脊线及构成刀刃脊线的刀刃构成面，
所述切断工具的制造方法具有：形状加工步骤，将包括所述复合材料的工具基材的成为刀刃构成面的部分通过研削加工调整为Ra≦0.1μm；以及
表面改善步骤，在所述形状加工步骤之后，对调整为Ra≦0.1μm的所述工具基材的成为刀刃构成面的部分进行蚀刻，除去所述成为刀刃构成面的部分的金属相，使所述刀刃构成面构成为具有所述陶瓷相从具有所述陶瓷相及所述金属相的复合材料层突出而断续地存在所述陶瓷相并缺少所述金属相的表面部，并且使所述表面部的表面粗糙度成为Rsk≦-0.01。
优选为：所述表面改善步骤为使用酸性溶液的湿式蚀刻。
发明的效果
根据本发明，可获得一种兼具良好的耐粘着性及平滑性的切断工具。
附图说明
图1是表示本实施方式的切断工具即切割机(Slitter)的金属带切断装置的示意图。
图2是将图1所示的本实施方式的切断工具的A部进行放大的示意图。
图3是之前的切断工具或表面改善步骤前的切断工具的放大A部进行观察的示意图。
图4是使用本实施方式的切断工具而切断的钢带的两侧面放大相片。
图5是表示本发明的切断工具与比较例的切断工具的切断时产生的磨耗粉的数量的图表。
符号的说明
1、1A、1B：切断工具
2：陶瓷相
3：金属相
4：刀刃脊线
5：凹部
5a：假想刀刃脊线
6、7：刀刃构成面
12：金属带
13：金属
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。但是，本发明并不限定于此处所列举的实施方式，在不脱离其发明的技术思想的范围内能够进行适当组合或改良。
本发明的切断工具是包括混合有陶瓷相(以下，也记载为硬质相)及作为粘合剂(结合相)的金属相这两相的复合材料的切断工具。所述切断工具的特征是兼具硬质相的优点(优异的强度)及金属相的优点(高的延性及韧性)。
本发明的切断工具所具有的陶瓷相优选为选自W(钨)、Cr(铬)、Mo(钼)、V(钒)、Zr(锆)、Al(铝)、Si(硅)、Nb(铌)、Ta(钽)及Ti(钛)的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物及硼化物中的至少一种。更优选为选自W或Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物及硼化物中的至少一种。
而且，本发明的切断工具所具有的金属相优选为自Co(钴)、Ni(镍)、Fe(铁)、W(钨)、Mo(钼)中的至少一种中选择。更优选为选自Co、Ni、Fe中的至少一种。
另外，只要无特殊记载，则本实施方式的切断工具包括对陶瓷相选择了碳化钨(WC)并对金属相选择了Co的WC-Co复合材料。
图1表示本实施方式的切断工具的一例即圆筒形刀(以后，也记载为切割(slit)刀)的概要图。本发明除了所述圆筒形刀以外，例如也能够在冲压加工用的冲头等之类的剪切工具中使用。而且，也可应用于剪切(shear)刀等刀刃具有锐角的楔角的剪切工具。本实施方式的圆筒形刀在如图1所示将金属带12裁断为期望的宽度的金属条13的切割机中使用，空开固定的间隔(clearance)来配置圆筒形上刀1A及圆筒形下刀1B，通过上刀与下刀的剪切将被加工材切断。所述圆筒形刀具有刀刃脊线4(白色实线部)及构成刀刃的刀刃构成面6、刀刃构成面7(以下，也将刀刃构成面6记载为外周面，将刀刃构成面7记载为侧面)。将图1中的切断工具的A部放大图示于图2。本实施方式的切断工具如图2所示，包括含有陶瓷相2及金属相3的复合材料，在构成切断工具的刀刃的刀刃脊线4及刀刃构成面6、刀刃构成面7中，包括陶瓷相2从复合材料层突出，在刀刃构成面6、刀刃构成面7的面内方向上断续(非连续地)存在陶瓷相2，并缺少金属相3的表面部，刀刃构成面6、刀刃构成面7的表面粗糙度满足：算术平均粗糙度Ra≦0.1μm、偏度Rsk≦-0.01。此处，“断续地存在陶瓷相并缺少金属相的表面部”是指实质上不存在金属相。如后述制造方法的实施方式那样，刀刃脊线及刀刃构成面通过自包括陶瓷相及金属相的图3所示的工具基材的成为刀刃脊线及刀刃构成面的部分除去金属相来制作。通过所述金属相的除去，在本实施方式的切断工具的刀刃脊线形成较接触被加工材的部分向旋转轴中心侧凹陷的凹部5，由此构成断续的刀刃脊线。通过具有所述刀刃脊线，本实施方式的切断工具的向被加工材的咬合性能提升，从而能够抑制被加工材在切削刃附近的滑动而导致的剪切应力的下降，并提升切断性能。而且，刀刃构成面也与刀刃脊线同样地具有断续地存在陶瓷相并缺少金属相的表面部，由此可设为在切断工具的刀刃脊线及刀刃构成面不存在软质而容易粘着于被加工材的金属相，所以能够提升切断工具的耐粘着性。进而，能够进行良好的切断而不会在被加工材的切断面产生二次剪切面或过大的毛刺等切断面的不良状态。而且，因在刀刃构成面适度地形成有凹凸，所以具有切断时工具容易自被加工材顺畅地脱落的倾向。由此，可期待抑制被加工材中所生成的毛刺的卷入，并减少折断的毛刺向产品的混入的效果。另外，本实施方式的切断工具的刀刃脊线如上所述为非连续的，形成刀刃脊线的陶瓷相如图2所示是断续的，但能够以直线及固定曲率的曲线顺畅地连接(虚线部5a为假想刀刃脊线)。通过所述刀刃的形态，能够提升刀刃的咬合性能，从而进行流畅的剪切加工。
在本实施方式中，在所述金属相的除去中，也可能存在未完全除去的部分，所以说明为实质上不存在金属相。若与包括陶瓷相及金属相的切断工具的大半部分(基材部分)进行比较，则刀刃脊线及刀刃构成面中的金属相的存在量明显地不同，从而容易确定实质上不存在金属相而包括陶瓷相的部分。而且，刀刃脊线及刀刃构成面也可包括陶瓷相及空隙、或者陶瓷相及填埋空隙的金属相以外的材料。所述空隙是通过除去金属相而构成，既可以一直为空隙，也可在所述空隙中填充金属相以外的材料。例如通过在空隙中填充以聚四氟乙烯为主成分的树脂系材料，可发挥防止金属层的露出并且抑制硬质粒子的脱落等效果。而且，通过填充所述树脂系材料，也可期待对被加工材中所生成的毛刺的卷入的抑制效果。当然，也可残留一部分空隙。
本实施方式的通过陶瓷相突出而构成的部分(表面部)优选为至少自刀刃构成面起沿深度方向形成至0.2μm的范围。由此，可进一步提升所述耐粘着性(以下，也将除去了金属相而包括陶瓷相的沿刀刃构成面的面内方向形成的层状的部分称为硬质强化层)。所述硬质强化层越厚，越可长期间获得所述有利的效果，所以更优选为自刀刃构成面起沿深度方向(与刀刃构成面垂直的方向)形成至0.5μm的范围，进而优选为形成至1μm的范围。另外，如后所述，也可在刀刃构成面上形成包覆层。另外，此时，表面部(硬质强化层)的深度方向的范围表示无包覆层状态下自刀刃构成面算起的深度。而且，为了使形成于硬质强化层的空隙更容易形成，本发明的切断工具优选为使陶瓷相的直径为1μm以上。另外，陶瓷相的直径例如可通过利用3000倍～20000倍的倍率对切断工具的表面及剖面进行观察，而自所述视野内所存在的陶瓷相的圆当量直径的平均值求出。硬质强化层的厚度的上限并无特别限定，在制造上也可设为15μm左右。另外，根据后述本发明的制造方法，通过蚀刻，在刀刃脊线及刀刃构成面整体几乎均匀地形成硬质强化层，所以只要利用扫描式电子显微镜(scanning electron microscope，SEM)等测定装置，例如在刀刃构成面的剖面确认面内方向10μm～20μm左右的范围即可。
而且，优选为在剖面观察的面积比率下，相对于陶瓷相的面积与金属相的面积的合计，将陶瓷相的面积的比率设为陶瓷相比率时，与所述切断工具的主要部分的陶瓷相比率相比，硬质强化层的陶瓷相比率更高，硬质强化层的陶瓷相比率为99％以上。展示对所述陶瓷相比率进行测定的方法的一例。首先，将切断工具的刀刃构成面朝与面正交的方向切断，以使刀刃构成面进入视野的方式使用扫描型电子显微镜(SEM)以规定的倍率拍摄相片。利用线A将成为与被加工材的接触面的大致平面状或曲面状的刀刃构成面相连，在自刀刃构成面起沿深度方向的至少0.2μm的位置作成使线A朝切断工具的深度方向平行移动而成的线B。然后，以设自通过线A、线B、照片端部围绕的区域除去了空隙后的面积率为100％时的陶瓷相所占的面积的比例为陶瓷相比率。另外，本实施方式中的“大致平面”是指除去成为接触面的陶瓷相的上表面所存在的微小的凹凸之外，整体可视为平面的形状。
本实施方式的切断工具中，也重要的是：刀刃构成面的粗糙度中，算术平均粗糙度Ra(依据日本工业标准(Japanese Industrial Standards，JIS)-B-0601-2001)为0.1μm以下，并且偏度Rsk为-0.01以下。由此，本发明的切断工具中，与被加工物接触的刀刃构成面的粗糙度曲线中，相对于凹部，凸部变广，从而可抑制尖锐的凸部的形成，所以能大幅抑制以接触面的凸部为起点的磨耗或胶着的产生，从而发挥良好的滑动特性。而且，例如若切断工具及被加工材的接触面平滑，并在切断时使用润滑油，则难以使润滑油含浸至彼此的接触面间相接触的部位，但在本发明中，使Rsk为-0.01以下，由此在切断工具的作业面形成适度的凹部(以下，也记载为空隙)，由此能够提升润滑油的含浸性从而发挥良好的滑动特性。而且，在切断工具及被加工材的作业面为平滑的情况下，存在产生真空粘着的可能性，但通过所述凹部，可防止切断工具及被加工材的接触面成为真空状态，并且通过所述效果，可获得良好的滑动特性。即便为了更切实地获得所述效果，本发明的Rsk也优选为-1.0以下。另外，本实施方式的刀刃脊线优选为也具有与刀刃构成面同样的粗糙度曲线。本发明在被加工材包括金属材料的情况下发挥效果。尤其，对在之前难以加工的非晶合金薄带而言，若利用本发明的切断工具，则也可期待稳定的切断加工。
为了进一步提升耐磨耗性，本实施方式的切断工具也可在刀刃脊线及表面部形成包括选自由4a族、5a族及6a族组成的元素群中的至少一种的碳化物、氮化物、氧化物、碳氮化物或硼化物的皮膜。优选为应用包括Cr系氮化物、Ti系氮化物或Ti系碳氮化物的皮膜。进而优选为应用包括TiCN、AlCrN、TiSiN、TiAlN、AlCrSiN、TiAlSiN、TiAlCrSiN的皮膜。在应用AlCrSiN的情况下，为了进一步提升耐磨耗性，AlxCrySiz(x+y+z＝100)的组成式优选为控制为20<x<75、25<y<75、0<z<10，更优选为控制为50<x<55、45<y<50、0.1<z<1。而且，在对皮膜应用TiAlSiN的情况下，TixAlySiz(x+y+z＝100)的组成式优选为控制为处于25<x<75、20<y<75、0.0<z<10的范围。所述皮膜的优选的膜厚为0.1μm～5.0μm，更优选的膜厚为0.5μm～2.0μm。其原因在于，若膜厚过厚，则存在无法追随(trace)陶瓷相的凸部，从而存在所述耐粘着性等有利的效果得不到发挥的可能性，若膜厚过薄，则存在无法充分获得耐磨耗性提升效果的可能性。此处，在使用AlxCrySizN膜的情况下，也可具有自基材侧朝皮膜表面侧x值增加并且y值减少的倾斜组成。由此，可进一步提升与基材的密接强度。
而且，关于皮膜的表面粗糙度，优选为：算术平均粗糙度Ra为0.06μm以下，最大高度Rz为1.0μm以下。由此，可抑制皮膜表面上的凹凸成为摩擦的起点，从而进一步提升耐磨耗性。
本实施方式的切断工具除了所述皮膜之外，也可应用类金刚石碳膜(以下，也记载为DLC膜)。所述DLC膜也能够提升切断工具的耐磨耗性，DLC膜以仿照硬质强化层表面的凹凸的方式在皮膜表面也形成凹凸，所以可期待也发挥通过设置所述空隙而带来的优点。关于所述DLC膜，为了获得更高的硬度，且为了提升与切断工具的密接性，可使DLC膜的表面中的氢原子的含量设为0.5原子％以下，并使氮含量为2原子％以下。而且，通过使DLC膜的与硬质强化层的界面侧中的氢含量为0.7原子％以上且7原子％以下，氮含量为大于2原子％且10原子％以下，可期待进一步的耐磨耗性的提升。所述氢原子的含量例如能够通过弹性反跳粒子检测法(弹性反冲检测(Elastic Recoil Detection Analysis，ERDA)分析)来求出。而且，氮原子的含量例如能够通过欧杰电子分光法(欧杰电子能谱术(Auger electronspectroscopy，AES))来求出。
为了赋予耐磨耗性或耐热性等特性，DLC膜可含有金属(包括半金属)元素，只要以金属、合金、碳化物、氮化物、碳氮化物、碳酸氮化物、碳硼化物等化合物的形态进行含有即可。优选为金属(包括半金属)元素的含有比率(原子％)为2％以上，进而优选为可设定为5％以上。但是，若金属(包括半金属)元素的含有比率变多，则存在滑动特性下降的倾向。因此，可将金属(包括半金属)元素的含有比率(原子％)设定为20％以下，更优选为10％以下。另外，关于DLC膜的厚度，为了进一步提升耐久性或与金属模具的密接性，可设定为0.1μm～1.5μm，也可设定为0.1μm～1.2μm，为了对金属模具赋予充分的耐磨耗性，DLC膜的膜厚也可设定为0.2μm以上。为了同时达成平滑的表面粗糙度及优异的耐磨耗性，也可将DLC膜的膜厚设定为0.6μm～1.2μm。所述DLC膜的表面粗糙度也优选为：算术平均粗糙度Ra为0.06μm以下，最大高度Rz为1.0μm以下。若具有更优选的Ra为0.03μm以下，Rz为0.5μm以下的平滑性，则可减少成为被加工材的熔接的起点的表面缺陷。进而优选为：Ra为0.02μm以下，Rz为0.3μm以下。
继而，对本发明的制造方法进行说明。
本发明的制造方法具有：形状加工步骤，使包括含有陶瓷相及金属相的复合材料的工具基材的成为刀刃构成面的部分为Ra≦0.1μm；表面改善步骤，在所述形状加工步骤之后，对被调整为Ra≦0.1μm的工具基材的表面进行蚀刻，将表面附近的金属层除去。包括所述复合材料的工具基材能够通过已知的方法制作，例如可通过如下方式获得：将陶瓷粉末与金属粉末的混合粉末加压、成型为规定的形状，之后，在真空环境下以1250℃～1550℃的温度进行烧结。另外，为了进一步提升切断工具的强度，本发明的制造方法所使用的混合粉末优选为在将陶瓷粉末与金属粉末的合计体积设为100％时，金属粉末的体积比率为3％～30％。而且，所述陶瓷粉末优选为自W(钨)、Cr(铬)、Mo(钼)、V(钒)、Zr(锆)、Al(铝)、Si(硅)、Nb(铌)、Ta(钽)及Ti(钛)中的至少一种的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物及硼化物中选择。更优选为选自W或Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物及硼化物。所述金属粉末优选为自Co(钴)、Ni(镍)、Fe(铁)、W(钨)、Mo(钼)中的至少一种中选择，更优选为自Co、Ni、Fe中的至少一种中选择。
＜形状加工步骤＞
在本发明的制造方法中，进行通过研削加工、研磨加工、切削加工及放电加工等将所准备的工具基材的成为刀刃构成面的部分的表面调整为Ra≦0.1μm的形状加工步骤。通过所述形状加工步骤，将切断工具的表面尤其是成为作业面的刀刃构成面平滑化，由此，可使经过之后的表面改善步骤而形成的切断工具形成如下硬质强化层，即：形成有平滑且适度的凹部，并具有Ra≦0.1μm、偏度Rsk≦-0.01的表面粗糙度的硬质强化层。更优选的Ra的上限为0.05μm，进而优选的Ra的上限为0.02μm。下限并无特别限定，若考虑量产性，则例如可设定为0.005μm。此处，形状加工步骤可组合多个步骤，例如可在研削加工的粗加工后，通过研磨的精加工而调整为Ra≦0.1μm。此时的研磨可使用已知的研磨方法，为了切实地获得期望的表面粗糙度，也可实施使用金刚石糊(Diamond paste)的抛光(buffing)研磨。
＜表面改善步骤＞
继而，在本发明的制造方法中，进行在形状加工步骤之后，对成为刀刃构成面的部分被调整为Ra≦0.1μm的工具基材进行蚀刻，将表面附近的金属相除去的表面改善步骤。图3所示表面改善步骤前的工具基材的放大示意图。通过所述表面改善步骤，去除金属相3，由此可将刀刃脊线及刀刃构成面制成如图2所示那样的陶瓷相自具有陶瓷相及所述金属相的复合材料层突出，断续地存在陶瓷相而缺少金属相的构成。在本发明中，对所述表面改善步骤应用蚀刻，对于蚀刻，可使用利用酸性溶液或碱性溶液进行蚀刻的湿式蚀刻或利用放电等离子体的干式蚀刻。更优选为容易使包括陶瓷相的硬质强化层形成得厚，并容易稳定地将Rsk调整为负值的湿式蚀刻。通过所述表面改善步骤，刀刃构成面的Ra有时会变得较形状加工步骤时大，但也可在研削加工时，通过蚀刻将咬入至加工面的微小的加工屑除去，所以也存在平滑性提升而Ra变小的情况。
在本实施方式中，在对表面改善步骤应用湿式蚀刻的情况下，可对蚀刻液使用盐酸、硝酸、王水等酸性溶液，但优选为使用金属相的除去能力高，容易使硬质强化层形成的王水。此处，在对湿式蚀刻使用了王水的情况下，为了切实地将Rsk调整为-1.0μm以下的值，蚀刻处理时间优选为超过30秒。更优选的处理时间为60秒以上，进而优选的处理时间为90秒以上。在对表面改善步骤应用干式蚀刻的情况下，可应用现有的方法。在实施方式中，例如，将使等离子体产生的腔室内设为2Pa左右的减压Ar环境，使Ar气体等离子体化，对基材施加-300V的偏压进行蚀刻，由此，可获得具有期望的硬质强化层的切断工具。另外，若将所述处理实施在刀刃构成面，则也可非连续地形成刀刃脊线。
在本发明的切断工具的制造方法中，为了进一步提升耐磨耗性，也可对刀刃脊线及刀刃构成面上包覆包括选自由4a族、5a族及6a族组成的元素群中的至少一种的碳化物、氮化物、氧化物或硼化物的皮膜。优选为应用包括Cr系氮化物、Ti系氮化物或Ti系碳氮化物的皮膜。进而优选为应用包括TiCN、AlCrN、TiSiN、TiAlN、AlCrSiN、TiAlSiN、TiAlCrSiN的皮膜。在应用AlCrSiN的情况下，为了进一步提升耐磨耗性，AlxCrySiz(x+y+z＝100)的组成式优选为控制为处于20<x<75、20<y<75、0<z<10的范围，更优选为控制为处于50<x<55、45<y<50、0.1<z<1的范围。而且，在对皮膜应用TiAlSiN的情况下，TixAlySiz(x+y+z＝100)的组成式优选为控制为处于20<x<75、25<y<75、0.0<z<10的范围。作为所述皮膜的成膜方法，可使用物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)法，但优选为使用可获得小滴(droplet)少更平滑的皮膜表面的溅镀法来进行成膜。在使用溅镀法的情况下，为了进一步提升表面平滑度并且提升切断工具与皮膜的密接强度，更优选为将施加至基材的偏压电压设定为40V～150V。
而且，在本实施方式的切断工具的制造方法中，为了进一步提升耐磨耗性，可在刀刃脊线及刀刃构成面上包覆DLC膜。关于DLC膜的包覆，可采用溅镀法或等离子体化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)法等已知的制膜法，若使用过滤弧沉积(FilteredArc Deposition)法，则可期待包覆小滴少更平滑的DLC膜。而且，为了形成高硬度且与切断工具的密接性高的DLC膜，在本实施方式中存在如下倾向：优选为一面减少导入至炉内的氮气和/或烃等含有氢的气体的流量，一面包覆DLC膜。此处，为了一面使硬质强化层侧的DLC膜表面含有氢，一面除去存在于硬质强化层的表面的氧化膜或污染等，也可进行使用含有氢的混合气体的气体轰击(gas bombard)处理，来代替导入含有氢的气体。此时的氢混合气体更优选为含有氩气及相对于混合气体总质量而为4质量％以上的氢气的混合气体。
实施例
(实施例1)
准备包括对陶瓷相选择了WC，对金属相选择了Co的复合材料的切割刀。所述复合材料的陶瓷粉末与金属粉末的体积比为82：18。将所述切断工具的成为刀刃构成面的部分通过研削工具研削至Ra＝1.5μm后，通过使用金刚石糊的抛光研磨将刀刃构成面研磨至成为Ra＝0.005μm。之后，使研磨后的切断工具浸渍于王水中60秒钟，准备了除去Co(金属相)而形成有硬质强化层的本发明例的试样。继而使用获得的切断工具实际地进行切割加工，对加工后的切断工具表面进行了观察。被加工材为SUS 420J2系统的13Cr不锈钢钢带，将0.075μm～0.4μm的范围内厚度不同的钢带合计切断了约3500m左右。此时的钢带的板传送速度为约60m/min。
(表面粗糙度测定)
针对本发明例的试样，对刀刃构成面的表面粗糙度进行了测定。对表面粗糙度的测定使用了东京精密(股)制造的触针式粗糙度计(萨福科(surfcom))。测定条件是评价长度4mm、测定速度0.3mm/s、临界值(cut off value)0.8mm、滤波器类别为高斯(Gaussian)。测定的结果，可确认到：本发明例的试样的表面平滑且凸部少。尤其是，Rsk呈现出-1.8的大的值。其表示作业面的粗糙度曲线中的凹部形成至深的位置，由此可推定本发明的硬质强化层形成至深处。
[表1]
Figure GDA0002850497290000121
将通过本发明的切割刀切断的钢带的两侧面放大相片示于图4。通过图4可确认到：即使是大量切断，利用本发明例的切割刀切断的钢带的切断面也呈现出未产生二次剪切面或过大的毛刺的良好的切断面。
(实施例2)
准备本发明例与比较例的切刀，以相同的长度对SUS420J2系统的13Cr不锈钢(板厚0.1mm)进行了切断。对于本发明例，使用实施例1中所使用的表面改善切刀，对于比较例不进行本发明的处理，而使用具有如图3所示的连续的刀刃脊线的现有形状的切刀。对切断后的钢带侧面进行了确认，结果：使用比较例的切刀进行了切断的钢带中，切断开始时的最大毛刺高度为1μm，与此相对，切断结束时为3μm的最大毛刺高度。与此相对，可确认到：使用本发明例的切刀进行了切断的钢带中，在切断结束时最大毛刺高度也与钢带开始时相同而为1μm。根据结果可确认到本发明例的切刀与比较例相比，能进行更良好的切断，也能够进行进一步的持续切断。
(实施例3)
继而，将被加工材变更为Ni合金，以本发明例的切刀及比较例的切刀切断相同的长度，确认了性能差。Ni合金因软质而在切割时容易产生毛刺，进而存在所生成的过大的毛刺折断而脱落，从而容易成为金属粉的形态的倾向。将所述金属粉的产生量作为表示切刀的毛刺抑制效果的指标。将磨耗粉的计数结果示于图5。如图5所示，可确认到：使用本发明例的切刀时产生的金属粉的计数数量与使用比较例的切刀时产生的金属粉的计数数量相比，减少了35％左右。尤其是关于容易成为产品的品质下降的主要原因的最大直径为100μm以上的金属粉计数数量，也表现出本发明例为比较例的50％左右，从而可确认本发明例的切刀与比较例的切刀相比，被加工材中所形成的过大的毛刺少，能够进行稳定的材料切断。

Claims (8)

1.一种切断工具，包括含有陶瓷相及金属相的复合材料，其特征在于，
所述切断工具的刀刃部分具有刀刃脊线及构成刀刃脊线的刀刃构成面，
所述刀刃构成面具有表面部，所述表面部中所述陶瓷相从具有所述陶瓷相及所述金属相的复合材料层突出而断续地存在所述陶瓷相并缺少所述金属相，
所述表面部的表面粗糙度满足：算术平均粗糙度Ra≦0.1μm、偏度Rsk≦-0.01。
2.根据权利要求1所述的切断工具，其特征在于，所述表面部的偏度Rsk≦-1.0。
3.根据权利要求1或2所述的切断工具，其特征在于，所述陶瓷相为WC或TiC，所述金属相为选自Co、Ni、Fe中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的切断工具，其特征在于，在所述表面部形成有一层以上的皮膜，所述皮膜包括选自由4a族、5a族及6a族所组成的元素群中的至少一种的碳化物、氮化物、氧化物、碳氮化物或硼化物。
5.根据权利要求1或2所述的切断工具，其特征在于，在所述表面部形成有一层以上的类金刚石碳膜。
6.根据权利要求1或2所述的切断工具，其特征在于，在所述表面部，在所述陶瓷相之间配置有所述金属相以外的材料。
7.一种切断工具的制造方法，是包括含有陶瓷相及金属相的复合材料的切断工具的制造方法，其特征在于，
所述切断工具的刀刃部分具有刀刃脊线及构成刀刃脊线的刀刃构成面，
所述切断工具的制造方法具有：
形状加工步骤，将工具基材的成为刀刃构成面的部分通过研削加工调整为Ra≦0.1μm，所述工具基材包含所述复合材料；以及
表面改善步骤，在所述形状加工步骤之后，对调整为Ra≦0.1μm的所述工具基材的成为刀刃构成面的部分进行蚀刻，除去所述成为刀刃构成面的部分的金属相，使所述刀刃构成面构成为具有表面部，所述表面部中所述陶瓷相从具有所述陶瓷相及所述金属相的复合材料层突出而断续地存在所述陶瓷相并缺少所述金属相，并且使所述表面部的表面粗糙度成为Rsk≦-0.01。
8.根据权利要求7所述的切断工具的制造方法，其特征在于，所述表面改善步骤为使用酸性溶液的湿式蚀刻。
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