CN113165045B - 热冲压用被覆模具 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的为提供一种被覆模具，在热冲压用途中初期加工阶段的耐凝集性与中期加工阶段的耐磨耗性此两者优异。一种热冲压用被覆模具，在作业面具有硬质皮膜，所述硬质皮膜具有交替层叠部，所述交替层叠部是包含以包括半金属的金属部分的原子比率计铬为30％以上的氮化物的a1层、与包含以包括半金属的金属部分的原子比率计钒为50％以上的氮化物的a2层交替层叠而成，将所述a1层及a2层的厚度分别设为ta1及ta2，将所述交替层叠部的基材侧区域的相邻的a1层与a2层的膜厚比率ta2/ta1设为膜厚比率Xb，将所述交替层叠部的最表面侧区域的相邻的a1层与a2层的膜厚比率ta2/ta1设为膜厚比率Xt时，Xt＞Xb。

Description

热冲压用被覆模具
技术领域
本发明涉及一种应用于热冲压用的模具的被覆有硬质皮膜的被覆模具。
背景技术
以往，在锻造、压制加工等塑性加工中，使用以冷作模具钢、热作模具钢、高速度钢等工具钢为代表的钢、或超硬合金等为母材的模具。在使用此种压制加工用或锻造用模具的塑性加工中，由于模具的作业面与被加工材料滑动，模具的作业面容易产生磨耗或咬合等损耗，期望提高模具寿命。特别是弯曲模或拉深模受到高的成形压力，容易因被加工材料与模具的滑动而发生咬合。此处所说的咬合是指在相互滑动的构件的任一者或两者的作业面上形成化学活性表面，其牢固地凝集并固着在对象侧，或者由此任一个面的构成物质被剥下，转移到对象侧的面上的现象。因此，对于用于弯曲模或拉深模的模具而言，特别要求高水平的强度及耐咬合性。
作为提高模具的耐咬合性的方法，有效的是通过表面处理而形成包含氮化物或碳化物的硬质皮膜。对于表面处理，可使用熔融盐浸渍法(以下称为热反应沉积与扩散(thermo-reactive deposition and diffusion，TRD)法)或化学蒸镀法(以下称为化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)法)、物理蒸镀法(以下称为物理气相沉积(physical vapor deposition，PVD)法)等。TRD法或CVD法是在接近以钢为母材的模具的淬火温度的温度下进行处理后进行回火(一部分在此之前再次淬火)而使用，但有时会出现因高温处理引起的模具的变形或尺寸变化的问题。另外，这些处理被重复使用，但由于TRD法或CVD法是使用模具母材的钢材中的碳来制作膜，因此若进行重复处理，则模具的表面附近的碳会变少，有可能会导致硬度的降低或与膜的密接性降低。另一方面，PVD法在各种被覆形成方法中被覆温度比钢的回火温度低，因此由被覆引起的模具的软化少，不易发生模具的变形或尺寸变化。作为提高模具的耐磨耗性的PVD皮膜，以往实施有TiN、TiCN、TiAlN等Ti系皮膜、或CrN、CrAlN、AlCrN等Cr系皮膜、VCN、VC等V系皮膜等。
关于应用所述皮膜的被覆模具，以往进行了各种研究。例如，申请人在专利文献1中，以在与被加工材料的滑动环境中提高耐磨耗性或耐咬合性等滑动特性为目的，提出了被覆有AlCrSi的氮化物与V的氮化物交替层叠而成的硬质皮膜的被覆工具。另外，申请人在专利文献2中，以提高模具的耐磨耗性或耐咬合性为目的，提出了一种被覆构件，所述被覆构件包括A层以及B层，且滑动特性优异，所述A层是包含以皮膜的金属部分的原子比率计铬为30％以上的氮化物或碳氮化物的a1层、与包含以金属部分的原子比率计钒为60％以上的氮化物或碳氮化物的a2层交替层叠而成，所述B层位于所述A层的上层且包含以金属部分的原子比率计钒为60％以上的氮化物或碳氮化物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2011-183545号公报
专利文献2：国际公开第2013/047548号
发明内容
发明所要解决的问题
近年来，强烈要求兼顾对于汽车而言的环境性能以及碰撞安全性能，作为车体中使用的钢板，拉伸强度超过1GPa的超高张力钢板(以下也记载为超高强度材料)的应用正在增加。由于超高强度材料为高强度，因此压制成形面压力容易局部升高，对模具的负荷增大，因此有时即使实施所述表面处理也无法获得充分的寿命。另外，由于超高强度材料的回弹大，因此有压制成形时难以保持形状的倾向。因此，可通过压制进行冷成形的拉伸强度存在上限。因此，在此种超高强度材料的成形中，有效的是应用将被加工材料加热而同时进行压制成形以及回火的热冲压法。但是，在被加工材料为高强度的情况下，或者在模具的作业面(模具与被加工材料接触且滑动的面)形成的硬质皮膜的滑动性低的情况下，被加工材料会局部附着，而发生咬合，从而有可能会引起模具寿命的大幅降低。另外，若进行热冲压加工，则模具的温度也会上升，容易促进被加工材料表面的氧化，由于与生成氧化物的滑动而形成容易进行磨耗的环境，因此需要进一步提高耐磨耗性。专利文献1、专利文献2中记载的发明是可通过提高皮膜的耐凝集性来抑制初期阶段发生的突发性的咬合的优异的发明，但并未对进行加工而模具的温度变高时的耐磨耗性进行记载，还存在进一步研究的余地。特别是含V的皮膜可抑制被加工材料的附着，但在V的比例大时，也可考虑到如下可能性，由于高温化下的加工中皮膜的氧化过度进行，而耐磨耗性变差。
本发明鉴于所述课题，其目的在于提供一种在热冲压用途中耐咬合性与耐磨耗性此两者优异的被覆模具。
解决问题的技术手段
本发明人分析到热冲压的加工环境下的被覆模具的损耗形态。其结果发现，通过在加工的初期阶段，模具温度低的状态下，重视模具作业面上形成的硬质皮膜与被加工材料的耐咬合性，且在加工的中期阶段，在模具温度稳定的状态下，重视对于由被加工材料引起的生成氧化物的耐磨耗性，而有模具的寿命变长的倾向。而且发现具有可提高耐咬合性与耐磨耗性此两种特性的皮膜结构，从而想到了本发明。
即，本发明是一种热冲压用被覆模具，在作业面具有硬质皮膜，其中，
所述硬质皮膜具有交替层叠部，所述交替层叠部是包含以包括半金属的金属部分的原子比率计铬为30％以上的氮化物的a1层、与包含以包括半金属的金属部分的原子比率计钒为50％以上的氮化物的a2层交替层叠而成。
将所述a1层及a2层的厚度分别设为ta1及ta2，
将所述交替层叠部的基材侧区域的相邻的a1层与a2层的膜厚的比率ta2/ta1设为膜厚比率Xb，将所述交替层叠部的最表面侧区域的相邻的a1层与a2层的膜厚的比率ta2/ta1设为膜厚比率Xt时，
Xt＞Xb。
优选的是所述Xt为1.2以上，所述Xb小于1.2。
优选的是所述硬质皮膜的总膜厚为6μm以上。
发明的效果
根据本发明，可提供一种在热冲压用途中耐咬合性与耐磨耗性此两者优异的被覆模具。
附图说明
图1是表示本发明的基材侧的交替层叠部的一例的试样No.1的剖面照片。
图2是表示本发明的最表层侧的交替层叠部的一例的试样No.2的剖面照片。
图3是用于说明本发明的效果的试样No.2在25℃下的凝集性评价试验后的试样表面照片。
图4是用于说明本发明的效果的试样No.1在25℃下的凝集性评价试验后的试样表面照片。
图5是用于说明本发明的效果的试样No.1在400℃下的凝集性评价试验后的试样表面照片。
图6是表示热冲压用模具的温度变化例的图表。
图7是表示本发明例及比较例的耐磨耗性评价结果的图表。
具体实施方式
以下对本发明的实施方式进行详细说明。此外，本发明并不限定于本实施方式。
本实施方式的被覆模具在作业面具有硬质皮膜。所述硬质皮膜具有交替层叠部，所述交替层叠部是包含以包括半金属的金属部分的原子比率计铬为30％以上的氮化物的a1层、与包含以包括半金属的金属部分的原子比率计钒为50％以上的氮化物的a2层交替层叠而成。以下，铬及钒的原子比率是指包括半金属的金属部分中的原子比率。
本实施方式的a1层包含铬以原子比率计为30％以上的氮化物(以后也记载为CrN系皮膜)。CrN系皮膜的耐热性以及耐磨耗性优异，且有助于高负荷环境下的模具寿命的提高。所述CrN系皮膜中只要铬为30％以上，则在不阻碍a1层的效果的范围内，也可包含铬以外的4、5、6族过渡金属中的至少一种。当然，铬也可为100％。例如，CrN系皮膜通过选自CrN、CrTiN、CrVN、CrSiN、CrBN、CrSiBN、CrTiSiN、CrVSiN、AlCrN、AlTiCrN、AlVCrN、AlCrSiN、AlTiCrSiN、AlVCrSiN，可提高热冲压用模具的温度区域中的耐磨耗性，故优选。此外，在a1层中含有钒的情况下，含量优选为小于50％。更优选为应用AlCrSiN。在铬的含量低于30％时，有难以获得所述耐热性或耐磨耗性的提高效果的倾向。铬含量的上限并无特别限定，能够根据皮膜的种类或用途进行适当变更。例如在应用AlCrSiN的情况下，为了容易获得耐热性或耐磨耗性的提高效果，也可将铬的含量设定为以原子比率计而为80％以下。在应用AlCrSiN的情况下，在AlxCrySiz的组成式中，通过控制成20≦x<70、30≦y<75、0<z<10，抑制脆弱的六方晶结构成为主体，而以立方晶结构为主体，从而稳定地提高耐磨耗性或耐热性，故优选。所述结晶结构例如可通过X射线衍射法确认，若立方晶结构的波峰达到最大强度，则即使包括其他结晶结构，立方晶结构也可视为主体。
本实施方式的a2层包含钒以原子比率计为50％以上的氮化物(以后也记载为VN系皮膜)。所述VN系皮膜在热冲压加工的初期阶段的环境中，适度氧化而形成氧化层，形成包含被加工材料成分的低熔点的复氧化物。因此，可防止来自被加工材料的凝集，抑制加工初期阶段的局部性咬合或凝集磨耗。在钒小于50％时，有可能无法充分发挥抑制咬合或凝集磨耗的效果。此外，在不阻碍本发明的效果的范围内，也可包含钒以外的4、5、6族过渡金属中的至少一种。优选为以金属部分的原子比率计钒为60％以上的氮化物，更优选为钒为70％以上。当然，钒也可为100％。
本实施方式的硬质皮膜具有以上所述的a1层与a2层交替层叠的结构。通过具有所述结构，可相互不阻碍地有效发挥CrN系皮膜所具有的耐磨耗性、耐热性以及VN系皮膜所具有的耐咬合性、耐凝集性。进而，在本实施方式中，在将相邻的a1层与a2层的膜厚的比率设为膜厚比率X(a2/a1)时，重要的是交替层叠部的基材侧区域(模具的母材侧)的膜厚比率Xb与最表层侧的膜厚比率Xt的关系为Xt＞Xb(以后，也将a1层的膜厚记载为ta1、将a2层的膜厚记载为ta2、将a2层相对于a1层的膜厚的比率记载为ta1/ta2)。此外，ta2/ta1为膜厚比率X)。图6中示出热冲压加工中模具的温度变化例。在以固定间隔进行热冲压的情况下，如图6所示，模具的温度在反复进行因与加热后的被加工材料的接触引起的升温以及因来自内部和/或外部的水冷引起的降温的同时，随着加工进行而整体的温度上升，并且示出在某固定的加工阶段中整体的温度上升停止的行为。此外，在本说明书中，将整体的温度上升进行的阶段(图6的A区域)作为初始阶段，将整体的温度上升停止以后的阶段(图6的B区域)作为中期阶段。若考虑到此种温度环境，则可以说对于热冲压用模具的皮膜而言，在加工的初期阶段中发挥良好的耐凝集性，在高温环境下容易进行磨耗的加工的中期阶段中发挥优异的耐磨耗性的结构适合于长寿命化。在本实施方式中，通过使硬质皮膜的交替层叠部的基材侧的膜厚比率Xb(ta2/ta1)与最表面侧的膜厚比率Xt(ta2/ta1)的关系为Xt＞Xb，从而在加工的初期阶段中成为耐凝集性、耐咬合性优异的含钒的膜即a2层成为主体的层结构，表层侧发生了磨耗的加工的中期阶段以后，可设为耐磨耗性优异的CrN系皮膜即a1层的比例比初期阶段有所增加的层结构，因此能够大幅度地提高热冲压用模具的寿命。此外，本实施方式的交替层叠部的“基材侧区域”表示从基材与交替层叠部的界面、或者形成于交替层叠部的正下方(基材侧)的其他皮膜与交替层叠部的界面起厚度方向上交替层叠部总厚度的1/4的厚度区域。另外，本实施方式的交替层叠部的“最表面侧区域”表示从交替层叠部的最表面(与基材相反的一侧)或者形成于交替层叠部的正上方(表面侧)的其他皮膜与交替层叠部的界面起厚度方向上交替层叠部总厚度的1/4的厚度区域。
本实施方式中，为了相对于硬质皮膜的基材侧而在最表面侧使膜厚比率X(ta2/ta1)增加，可使a2层的厚度朝向表层增加，也可使a1层的厚度朝向表层侧减少。另外，厚度的变动也可为倾斜性的或阶段性的，均能够发挥效果，只要根据目的适当选择即可。例如在阶段性地变化的情况下，利用一般的PVD装置也可容易地制作，在倾斜地变化的情况下，皮膜内部的应力分布稳定化，不易发生层间的剥离。此处“倾斜地变化”表示a1层及a2层中的至少一者以一层为单位而变动。“阶段性变化”表示在a1层及a2层中包含两层以上相同厚度的层。此外，ta2/ta1的下限并无特别限定，能够根据目的而适当设定。例如，在基材侧形成ta2/ta1足够小的皮膜(降低了钒所带来的耐凝集性的效果的皮膜)，并特意在热冲压的中期阶段以后使被加工材料成分凝集，由此，能够检测皮膜的损耗(寿命)，从而可抑制损耗波及到基材。由此，可省去模具修补的工夫。所述a2/ta1的下限例如可设定为0.1。
此处，在使膜厚比率ta2/ta1阶段性增加的情况下，例如，只要在基材侧具有ta2/ta1小于1.2、优选为1.0以下的交替层叠部(A部)、以及形成于成为最表层侧的A部上层的、ta2/ta1为1.2以上、优选为1.4以上的交替层叠部(B部)即可。此时，A部的厚度优选为总膜厚的60％以上。其原因在于耐磨耗性优异的A部越厚，高温加工时的寿命越长。另一方面，若A部的膜厚相对于总膜厚而过厚，则有耐凝集性效果下降的倾向，因此A部的上限可设定为总膜厚的90％。另外，关于B部的厚度，优选为设定为小于总膜厚的40％。其原因在于B部最能发挥效果的是加工的初期阶段，因此若B部相对于总膜厚而过厚，则有可能无法实现在高温环境即加工的中期阶段中确保耐磨耗性的本发明的目的。另外，B部的厚度优选为总膜厚的10％以上。以上，对具有两个ta2/ta1不同的交替层叠部的实施例进行了说明，但只要交替层叠部的基材侧的膜厚比率Xb与最表层侧的膜厚比率Xt的关系为Xt＞Xb，则本发明并不限定于所述实施方式，能够进行将膜厚比率不同的区域设置三个以上等而进行适宜变更。在交替层叠部中存在三个以上膜厚比率不同的区域的情况下，优选为构成为从基材侧至最表层侧，膜厚比率ta2/ta1呈阶段性增加的倾向。作为膜厚比率不同的区域存在三个以上的例子，可应用如下被覆结构，即在基材侧具有ta2/ta1小于0.8的交替层叠部(A部)、形成于A部的表层侧的ta2/ta1为0.8以上且小于1.2的B部、形成于B部的表层侧的ta2/ta1为1.2以上的C部。
另外，为了进一步强化加工的中期阶段以后的耐磨耗性，优选为在所述交替层叠部的正下方形成与其不同的CrN系皮膜。其理由如上所述，其原因在于虽有仅利用CrN系皮膜无法发挥充分的耐凝集性效果的担忧，但通过在基材侧特意使其凝集，能够检测皮膜的损耗，可抑制损耗波及到基材。此外，对于CrN系皮膜而言，具有与所述a1层相同成分的氮化物层在工业生产上是合理的，故优选，但也可为具有与a1层不同成分的层。根据所期望的特性，所述CrN系皮膜可设为单层或两层以上的多层(包括交替层叠结构)结构。特别是在将CrN系皮膜设为交替层叠结构的情况下，由于膜破坏时裂纹经由层叠界面，因此裂纹的发展路径变得复杂，急速发展得到抑制，结果可提高膜的耐破坏性，故优选。此处，对于交替层叠部正下方的CrN系皮膜，选择b1层与b2层的交替层叠结构时，b1层及b2层能够选自CrN、CrTiN、CrVN、CrSiN、CrBN、CrSiBN、CrTiSiN、CrVSiN、AlCrN、AlTiCrN、AlVCrN、AlCrSiN、AlTiCrSiN、AlVCrSiN。优选为从AlCrSiN、CrSiBN中选择b1层，从CrSiBN、CrN中选择b2层。更优选为对于b1层而言选择AlCrSiN，对于b2层而言选择CrN。
形成于交替层叠部正下方的CrN系皮膜的总厚度优选为0.5μm以上，优选为50μm以下。更优选的CrN系皮膜的厚度为40μm以下，进而优选的CrN系皮膜的厚度可设定为30μm以下、20μm以下、10μm以下。另外，在选择b1层与b2层的交替层叠结构的情况下，b1层及b2层的膜厚分别优选为0.002μm～0.1μm。而且，形成于所述交替层叠部正下方的CrN系皮膜优选为形成a1层的1.2倍以上的厚度。
进而，为了进一步提高加工的初期阶段的模具与被加工材料的亲和性，抑制突发性的咬合，优选为在交替层叠部的正上方形成与其不同的VN系皮膜(单层)。对于VN系皮膜也同样地，具有与a2层相同成分的氮化物层在工业生产上是合理的，故优选，但不限定于此，也可为具有与a2层不同成分的层。
交替层叠部正上方的VN系膜的厚度优选为0.1μm以上，更优选为0.2μm以上。厚度的上限并无特别限定，但若膜厚过厚，则成膜需要时间，生产性变差，因此优选为8μm以下。另外，根据使用环境，有时皮膜整体的耐磨耗性降低，因此更优选的膜厚为5μm以下，进而优选为3μm以下。此外，所述交替层叠部正上方的VN系皮膜优选为形成a2层的1.2倍以上的厚度。
在本实施方式中，a1层的膜厚优选为0.002μm～0.1μm。通过处于所述范围内，对于通过与a2层的交替层叠而兼顾耐磨耗性以及耐凝集性是有效的。若a1层的膜厚过薄，则难以发挥耐磨耗性提高效果。另一方面，在a1层的膜厚过厚的情况下，a1层暴露于表面的大部分，由此有被加工材料容易凝集的倾向。
在本实施方式中，a2层的膜厚优选为0.002μm～0.08μm。通过处于所述范围内，对于通过与a1层的交替层叠而兼顾耐磨耗性以及耐凝集性是有效的。若a2层的膜厚过薄，则难以发挥耐凝集性提高效果。另一方面，在a2层的膜厚过厚的情况下，a1层在表面的大部分上缺乏，由此皮膜有容易磨耗的倾向。
本实施方式的交替层叠部的总厚度优选为5μm～80μm。更优选为10μm～50μm。其原因在于：若过薄，则有无法承受热冲压的严酷的磨耗环境而皮膜早期损耗的倾向，若过厚，则有可能会超过模具的尺寸公差，成形面的间隙小足，造成过度的拉深加工，从而增大成形负荷。
本发明的模具中使用的材料(母材、基材)并无特别限定，但可适当使用冷作模具钢、热作模具钢、高速度钢等工具钢或超硬合金等。模具也可预先应用氮化处理或渗碳处理等利用扩散的表面硬化处理。另外，也可在不阻碍所述本发明的硬质皮膜的效果的范围内，在模具表面上形成与硬质皮膜不同的皮膜。
本发明的硬质皮膜的制造方法可使用现有的成膜方法，但优选为选择能够在比模具的回火温度低的温度下进行被覆处理，且可抑制模具的尺寸的变动的电弧离子镀法或溅射法等物理蒸镀法(PVD)。另外，为了获得更平滑且滑动特性优异的硬质皮膜，也可在被覆途中或被覆后对硬质皮膜的表面进行研磨。
实施例
(实施例1)
首先模拟热冲压加工的初期阶段，进行耐凝集性评价。
关于基材，准备高速度钢SKH51(21mm×17mm×2mm)经镜面研磨、脱脂清洗后的基材，将所准备的基材设置在基材在多个靶包围的中心旋转的结构的电弧离子镀装置内。对于a1层用的靶，使用Al60Cr37Si3靶，对于a2层用的靶，使用钒靶。其后，作为初期步骤，在装置内以450℃对基材进行加热脱气后，导入Ar气体，进行基材表面的等离子体清洁处理(Ar离子蚀刻)。
接着，一面向等离子体清洁处理后的基材导入氮气一面进行被覆，制作试样No.1、试样No.2。试样No.1、试样No.2均形成包含AlCrSiN(at％)与VN的交替层叠结构(以下也记载为AlCrSiN/VN)的皮膜(交替层叠部)，试样No.1调整为ta2/ta1小于试样No.2。将试样No.1的交替层叠部的剖面照片示于图1中，将试样No.2的交替层叠部的剖面照片示于图2中。在图1、图2中，符号1表示AlCrSiN膜，符号2表示VN膜。成膜后，测定试样No.1的AlCrSiN/VN的各膜厚，结果确认到AlCrSiN：19nm、VN：15nm(ta2/ta1＝0.79)。同样地，试样No.2的交替层叠部的各膜厚为AlCrSiN：10nm、VN：15nm(ta2/ta1＝1.5)。试样No.1及试样No.2的交替层叠部的总膜厚分别为10.5μm、17.6μm。
对于所制作的试样进行耐凝集性试验。试验中使用球盘式试验机(CSM仪器(CSMInstruments)公司制造的摩擦计(Tribometer))。试验环境设为设想了热冲压的初期阶段的25℃的大气中、以及作为参考而设想中期阶段的400℃的大气中此两种，一面以2N的负荷将SUJ2制造的轴承滚珠(直径6mm的镜面研磨后的球，硬度60HRC)按压交替层叠部，一面在无润滑下使试样以10cm/秒的速度在固定方向上连续滑动100m。试验后，观察试样的滑动部表面。结果，在25℃的环境中，试样No.1如图4所示，较多地观察到对象材料的凝集(符号A)，但关于试样No.2，如图3所示，未确认到对象材料的凝集。可认为，其原因在于钒所带来的耐凝集性的效果在模拟热冲压初期的环境下，在VN较少的交替层叠部(ta2/ta1＝0.79)是有限的。另一方面，关于400℃的环境中的凝集(符号A)，如图5所示，可确认到试样No.1的凝集量大幅降低。可认为，其原因在于在模拟热冲压中期的高温环境下，VN的氧化得到促进，因此即使在VN比较少的交替层叠部(ta2/ta1＝0.79)，也足以发挥钒所带来的耐凝集性的效果。
(实施例2)
接着，模拟热冲压加工的中期阶段，进行耐磨耗性评价。评价对象的试样除了准备实施例1的试样No.1以及试样No.2以外，准备进一步调整为AlCrSiN：19nm、VN：10nm(ta2/ta1＝0.52)，将交替层叠部的总膜厚设为19μm，其他的制造方法与试样No.1相同的试样No.3以及作为比较例的不含V的AlCrSiN与CrN的交替层叠(AlCrSiN：23nm、CrN：26nm的交替层叠，总厚度4.1μm)的试样No.4。试验中使用球盘式试验机(CSM仪器(CSM Instruments)公司制造的摩擦计(Tribometer))。关于试验环境，设想热冲压的中期加工而设为400℃的大气中，一面以10N的负荷将基体高速钢(matrix high speed steel)制的销(前端直径6mm的镜面研磨后的半球，硬度64HRC)按压至皮膜，一面以滑动直径8.5mm在无润滑下使试样以20cm/秒的速度在固定方向上连续滑动。滑动距离设为1000m。试验后，求出滑动部的滑动圆周上所形成的槽的体积作为磨耗体积，除以作为试验条件的试验负荷10N、滑动长度1000m，将每单位滑动长度、单位负荷的磨耗体积作为比磨耗量进行评价。槽体积通过以下的方法求出。使用非接触表面形状测定机(翟柯(Zygo)公司新视野(Newview)7300)在从所述滑动圆的内径侧至外径侧间隔0.2mm的同心圆上测定试样No.1～试样No.4的各滑动部的槽深度，将各同心圆的槽深度的平均值与测定间隔进行乘积累加，求出平均的槽剖面积。在槽剖面积上对滑动圆周长度进行累计而作为槽体积。将试样No.1～试样No.4的比磨耗量的结果示于图7(比磨耗量的柱状图)。
根据图7的结果，确认到比磨耗量按照试样No.4、试样No.1、试样No.2、试样No.3的顺序而变小，特别是No.4的皮膜的比磨耗量与试样No.1～试样No.3相比而非常大。其原因在于在No.4的皮膜的情况下，由于原本就无法获得钒所带来的耐凝集性的效果，即使在促进VN氧化的高温环境下，也会发生凝集磨耗。另外，试样No.1～试样No.3中，可确认到ta2/ta1的值越小，在热冲压的加工的中期阶段中耐磨耗性越优异。
根据以上的结果，关于在比ta2/ta1＝0.79或0.52的交替层叠膜更靠上侧形成ta2/ta1＝1.5的交替层叠膜的本发明例的皮膜结构，在热冲压加工的全加工阶段能够提高皮膜的耐磨耗性、耐凝集性，从而对于提高模具寿命而言有效。

Claims (2)

1.一种热冲压用被覆模具，在作业面具有硬质皮膜，其中，
所述硬质皮膜具有交替层叠部，所述交替层叠部是包含以包括半金属的金属部分的原子比率计铬为30％以上的氮化物的a1层、与包含以包括半金属的金属部分的原子比率计钒为50％以上的氮化物的a2层交替层叠而成，
将所述a1层及a2层的厚度分别设为ta1及ta2，
将所述交替层叠部的基材侧区域的相邻的a1层与a2层的膜厚的比率ta2/ta1设为膜厚比率Xb，将所述交替层叠部的最表面侧区域的相邻的a1层与a2层的膜厚的比率ta2/ta1设为膜厚比率Xt时，
Xt＞Xb，
所述Xt为1.2以上，所述Xb为1.0以下。
2.根据权利要求1所述的热冲压用被覆模具，其中，所述交替层叠部的总膜厚为6μm以上。
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