CN115003439A - 切削工具 - Google Patents
切削工具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115003439A CN115003439A CN202080094683.5A CN202080094683A CN115003439A CN 115003439 A CN115003439 A CN 115003439A CN 202080094683 A CN202080094683 A CN 202080094683A CN 115003439 A CN115003439 A CN 115003439A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hard carbon
- carbon film
- substrate
- cutting tool
- sample
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 130
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 187
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 116
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 113
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 89
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 89
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 36
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 25
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 25
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 18
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 11
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 7
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011195 cermet Substances 0.000 claims description 7
- 229910021480 group 4 element Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910021476 group 6 element Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052800 carbon group element Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 6
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 51
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 50
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 description 41
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 36
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 24
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 19
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 18
- 229910021397 glassy carbon Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 17
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 16
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 12
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 12
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 12
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 9
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 7
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000764238 Isis Species 0.000 description 3
- 229910018594 Si-Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910008465 Si—Cu Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000002149 energy-dispersive X-ray emission spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 238000007733 ion plating Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 3
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 3
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 3
- INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 1-(chloromethyl)-4-[4-(chloromethyl)phenyl]benzene Chemical compound C1=CC(CCl)=CC=C1C1=CC=C(CCl)C=C1 INZDTEICWPZYJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229910026551 ZrC Inorganic materials 0.000 description 2
- JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] Chemical compound [B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[B].[Al] JXOOCQBAIRXOGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N [B].[B].[Hf] Chemical compound [B].[B].[Hf] LRTTZMZPZHBOPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N [C].[Zr] Chemical compound [C].[Zr] OTCHGXYCWNXDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- XTDAIYZKROTZLD-UHFFFAOYSA-N boranylidynetantalum Chemical compound [Ta]#B XTDAIYZKROTZLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 239000010730 cutting oil Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N hafnium;methane Chemical compound C.[Hf] WHJFNYXPKGDKBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N methylidyneniobium Chemical compound [Nb]#C UNASZPQZIFZUSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910021652 non-ferrous alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 12007-10-2 Chemical compound [W].[W]=[B] OFEAOSSMQHGXMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004688 Ti-V Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010169 TiCr Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910011214 Ti—Mo Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010968 Ti—V Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 aluminum alloys Chemical class 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- LGLOITKZTDVGOE-UHFFFAOYSA-N boranylidynemolybdenum Chemical compound [Mo]#B LGLOITKZTDVGOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VDZMENNHPJNJPP-UHFFFAOYSA-N boranylidyneniobium Chemical compound [Nb]#B VDZMENNHPJNJPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- AUVPWTYQZMLSKY-UHFFFAOYSA-N boron;vanadium Chemical compound [V]#B AUVPWTYQZMLSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N chromium carbide Chemical compound [Cr]#C[Cr]C#[Cr] UFGZSIPAQKLCGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NUEWEVRJMWXXFB-UHFFFAOYSA-N chromium(iii) boride Chemical compound [Cr]=[B] NUEWEVRJMWXXFB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 239000000110 cooling liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000001678 elastic recoil detection analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000426 electronic spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- CNEOGBIICRAWOH-UHFFFAOYSA-N methane;molybdenum Chemical compound C.[Mo] CNEOGBIICRAWOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N methylidynechromium Chemical compound [Cr]#[C] FXNGWBDIVIGISM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000000682 scanning probe acoustic microscopy Methods 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N titanium zirconium Chemical compound [Ti].[Zr] PMTRSEDNJGMXLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003470 tongbaite Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/24—Vacuum evaporation
- C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
- C23C14/325—Electric arc evaporation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5001—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with carbon or carbonisable materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/52—Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/85—Coating or impregnation with inorganic materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
- C04B41/81—Coating or impregnation
- C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/021—Cleaning or etching treatments
- C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0605—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
- B32B9/005—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile
- B32B9/007—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/0025—Compositions or ingredients of the compositions characterised by the crystal structure
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
一种切削工具，具备：基材和配置在所述基材上的硬质碳膜，所述硬质碳膜包含非晶质相和石墨相，所述硬质碳膜的结晶度为6.5％以下，所述石墨相的定向性为6以下。
Description
技术领域
本公开涉及切削工具。
背景技术
非晶质碳、类金刚石(Diamond-Like Carbon)等硬质碳膜的耐磨性、润滑性优异，因此被用作切削工具、模具、机械部件的涂层材料。
日本特开2003-62706号公报(专利文献1)公开了一种非晶质碳被覆工具，其具备由WC基构成的基材和被覆该基材的非晶质碳膜。
国际公开2016/190443号(专利文献2)公开了一种切削工具，其具备基体和位于该基体的表面且含有类金刚石碳的DLC层。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-62706号公报
专利文献2：国际公开2016/190443号
发明内容
本公开的切削工具具备：
基材和配置在所述基材上的硬质碳膜，
所述硬质碳膜包含非晶质相和石墨相，
所述硬质碳膜的结晶度为6.5％以下，
所述石墨相的定向性为6以下。
附图说明
[图1]图1为本公开的一个实施方式涉及的切削工具的一个例子的剖面图。
[图2]图2为本公开的一个实施方式涉及的切削工具的其他例子的剖面图。
[图3]图3为本公开的一个实施方式涉及的切削工具的硬质碳膜的X射线衍射图案的一个例子。
[图4]图4为将图3所示的X射线衍射图案以X轴表示波数、Y轴表示散射强度的方式进行转换而得的转换后图案。
[图5]图5为在图4所示的转换后图案当中提取波数为
的区域而得的图案。
[图6]图6为以直线L1将图5的提取图案的光谱S1标准化而得的标准化光谱的图案。
[图7]图7为示出从图6的标准化图案中分离出来的来自非晶质相的光谱的图案。
[图8]图8为示出从图6的标准化图案中分离出来的来自石墨相的峰的图案。
[图9]图9为用于说明图6所示的峰A11的分离方法的图。
[图10]图10为用于说明图6所示的峰A12的分离方法的图。
[图11]图11为用于说明图6所示的峰A13的分离方法的图。
[图12]图12为示出在本公开的一个实施方式涉及的切削工具的制造中所使用的成膜装置的一个例子的示意图。
[图13]图13为示出在本公开的一个实施方式涉及的切削工具的制造中所使用的靶材的一个例子的图。
具体实施方式
[本公开所要解决的课题]
近年来，被切削材料的多样化不断发展，对铝合金等软金属、钛、镁、铜之类的非铁金属、有机材料、含有石墨等硬质粒子的材料、碳纤维增强塑料(CFRP：carbon fiberreinforced plastic)等进行了加工。
在使用具有硬质碳膜的切削工具切削上述材料的情况下，被切削材料凝着在工具的切削刃部分，切削阻力增大，或者切削刃缺损，从而工具寿命倾向于降低。当被切削材料为软金属时，特别容易发生这种情况。因此，即使在用于切削软金属的情况下，也需要能够具有长的工具寿命的切削工具。
因此，本目的在于提供特别是即使在用于切削软金属时也能够具有长的工具寿命的切削工具。
[本公开的效果]
根据本公开，可以提供特别是即使在用于切削软金属时也能够具有长的工具寿命的切削工具。
[本公开的实施方式的说明]
首先，列出本公开的实施方式并进行说明。
(1)本公开的切削工具具备：
基材和配置在所述基材上的硬质碳膜，
所述硬质碳膜包含非晶质相和石墨相，
所述硬质碳膜的结晶度为6.5％以下，
所述石墨相的定向性为6以下。
本公开的切削工具特别是即使在用于切削软金属时也能够具有长的工具寿命。
(2)所述硬质碳膜的参与切削的部分的厚度优选为0.1μm以上3μm以下。由此，可以抑制硬质碳膜的剥离和缺损。
(3)所述硬质碳膜的氢含量优选为5原子％以下。由此，硬质碳膜的硬度和耐氧化性提高。
(4)优选的是，所述基材与所述硬质碳膜接触。由此，硬质碳膜与基材的密合性提高。
(5)优选的是，所述切削工具具备配置在所述基材与所述硬质碳膜之间的界面层，
所述界面层包含：
·选自由以下成分组成的组中的至少1种：选自由周期表的第4族元素、第5族元素、第6族元素、第13族元素以及除碳以外的第14族元素组成的第1组中的1种单体、包含选自所述第1组中的至少1种元素的合金或第1化合物、以及来自所述第1化合物的固溶体；或者
·由选自所述第1组中的至少1种元素和碳构成的第2化合物、以及来自所述第2化合物的固溶体中的一者或两者，
所述界面层的厚度为0.5nm以上且小于10nm。
由此，基材与硬质碳膜经由界面层而牢固地密合在一起，并且界面层起到平衡基材与硬质碳膜的硬度差的作用、即起到缓冲作用，从而耐冲击性也提高。
(6)所述基材优选由WC基硬质合金或金属陶瓷构成。由此，切削工具适用于非铁合金，特别是铝合金、铜合金、镁合金等的切削。
(7)所述基材优选由立方氮化硼构成。由此，切削工具适用于非铁合金，特别是铝合金、铜合金、镁合金等的切削。
[本公开的实施方式的详细情况]
以下，参照附图对本公开的切削工具的具体例进行说明。在本公开的附图中，相同的参照符号表示相同部分或相当部分。另外，为了使附图清晰和简化，适当改变了长度、宽度、厚度、深度等的尺寸关系，不一定表示实际的尺寸关系。
在本说明书中，“A～B”形式的表述是指范围的上限下限(即A以上B以下)，在A中没有记载单位而仅在B中记载单位的情况下，A的单位与B的单位相同。
[实施方式1：切削工具]
使用图1和图2对本公开的一个实施方式(以下，也记为“本实施方式”)涉及的切削工具进行说明。图1为本实施方式涉及的切削工具的一个例子的剖面图。图2为本实施方式涉及的切削工具的其他例子的剖面图。
如图1所示，本实施方式的切削工具30具备基材5和配置在该基材5上的硬质碳膜20，该硬质碳膜20包含非晶质相25和石墨相24，该硬质碳膜20的结晶度为6.5％以下，该石墨相的定向性为6以下。
本实施方式的硬质碳膜特别是即使在用于切削软金属时也能够具有长的工具寿命。其原因虽不清楚，但是推测如下述(i)～(iii)。
(i)在本实施方式的切削工具中，硬质碳膜包含非晶质相和石墨相。通过尽可能地减少密度大且硬度高的非晶质中所含的密度小且硬度低的石墨相，可以在例如含有大量Si的铝合金的切削加工中表现出优异的耐磨性。
(ii)在本实施方式的切削工具中，硬质碳膜的结晶度为6.5％以下。当结晶度为6.5％以下时，硬质碳膜的硬度变得适度，从而硬质碳膜可以具有优异的耐磨性。
(iii)在本实施方式的切削工具中，石墨相的定向性为6以下。当石墨相的定向性为6以下时，硬质碳膜的硬度变得适度，从而硬质碳膜可以具有优异的耐磨性。
在图1中，基材5与硬质碳膜20接触，但是本实施方式的切削工具不限于此。例如，如图2所示，本实施方式的切削工具31可以具备配置在基材5与硬质碳膜20之间的界面层21。另外，在基材5与界面层21之间可以具备：将这些覆膜的组成混合而成的混合组成层(未图示)、或组成连续变化的倾斜组成层(未图示)。进一步，在基材5与界面层21之间可以具备：用于提高它们之间的密合性的基底层(未图示)。
硬质碳膜20可以以覆盖基材5的整个表面的方式配置，也可以以覆盖一部分的方式配置。在硬质碳膜以覆盖基材的一部分的方式配置的情况下，优选以覆盖基材的至少参与切削的部分的表面的方式配置。在本说明书中，基材的参与切削的部分是指：在基材中，由其切削刃棱线与从该切削刃棱线向基材侧的沿着该切削刃棱线的切线的垂线的距离为2mm的虚拟面包围的区域。
＜基材＞
作为基材5，可以使用金属系或陶瓷系的基材。具体而言，可以列举出：铁、热处理钢、WC基硬质合金、金属陶瓷、不锈钢、镍、铜、铝合金、钛合金、氧化铝、立方氮化硼、碳化硅制的基材。其中，优选使用由WC基硬质合金、金属陶瓷或立方氮化硼构成的基材。
＜硬质碳膜＞
(组成)
硬质碳膜20包含非晶质相25和石墨相24。在图1中，石墨相24以粒状示出，但是对石墨相的形状没有特别地限定。石墨相的形状可以是片状、片重叠而成的层状、不定形状。硬质碳膜可以仅由非晶质相和石墨相构成。
在本说明书中，硬质碳膜包含非晶质相和石墨相的判断利用X射线衍射测定来进行。以下对具体的确认方法进行说明。
(A1)将硬质碳膜从基板剥离并填充到玻璃细管(直径为0.7mm、壁厚为0.01mm的毛细管)中，使用Spring-8等高能量的放射光，在下述条件下进行X射线衍射测定，以得到X射线衍射图案。
X射线源：放射光源
X射线能量：35keV
入射狭缝宽度：0.2mm
检测器：Si元件一维检测器
衍射角2θ的测定范围：3～77°
测定步长：0.005°
累积时间：15分钟
(A2)在所得的衍射图案中，按照峰的强度(以下，也记为“峰强度”)从大到小依次选出5个峰。在这些峰当中，在峰的衍射角2θ与石墨晶体的峰的衍射角2θ一致的峰为3个以上的情况下，可以判断为硬质碳膜具有石墨相。该方法基于常规晶体材料的X射线衍射的分析所使用的哈纳瓦尔特(Hanawalt)法。哈纳瓦尔特法是使用峰强度的大小达到前3位的峰来分析衍射图案的方法。
需要说明的是，本实施方式的硬质碳膜的主要成分为非晶质相，因此来自石墨相的峰强度可能相对较弱。在这种情况下，可以通过使用微分光谱来确认峰。
(A3)在所得的衍射图案中，在确认到被称为光晕图案的宽峰的情况下，可以判断为硬质碳膜具有非晶相。
使用图3对上述确认方法的具体例进行说明。图3为示出本实施方式的硬质碳膜的衍射图案的一个例子的图。在图3中，横轴是衍射角(2θ(degree：度))，纵轴是散射强度(counts：计数)。在图3中，可以确认到6个与石墨晶体的峰的衍射角2θ一致的峰(在图3中，由“来自石墨相的峰”所表示的峰)和光晕图案(在图3中，由“来自非晶质相的图案”所表示的光晕图案)。
(硬质碳膜的结晶度)
硬质碳膜20的结晶度为6.5％以下。在本说明书中，硬质碳膜的结晶度是表示硬质碳膜中的石墨相相对于非晶质相的以体积为基准的比例的指标。结晶度越小，低硬度的石墨相的比例越小，硬质碳膜的硬度越高。当硬质碳膜的结晶度为6.5％以下时，硬质碳膜的硬度变得适度，从而硬质碳膜可以具有优异的耐磨性。
硬质碳膜的结晶度的上限为6.5％以下、优选为6.0％以下、更优选为5.5％以下。硬质碳膜的结晶度的下限可以设为0％以上。硬质碳膜的结晶度优选为0％以上6.5％以下、更优选为0％以上5.5％以下。
在本说明书中，硬质碳膜的结晶度通过以下方法测定。使用图3、图4～图11对测定方法的详细情况进行说明。需要说明的是，图3示出本实施方式的硬质碳膜的一个例子的X射线衍射图案，X射线衍射图案的形状不限于此。
(B1)对于硬质碳膜，通过与上述硬质碳膜包含非晶质相和石墨相的确认方法中的(A1)相同的方法和条件进行X射线衍射测定，以得到X射线衍射图案。所得的X射线衍射图案如图3所示。
(B2)将所得的X射线衍射图案(图3)以X轴表示波数、Y轴表示散射强度的方式进行转换。以下，将转换后的衍射图案也记为“转换后图案”。转换后图案如图4所示。图4为将图3所示的X射线衍射图案以X轴表示波数、Y轴表示散射强度的方式进行转换后而得的图。
(B3)在转换后图案当中，提取波数为
的区域。提取出来的转换后图案如图5所示。图5为从图4所示的转换后图案当中提取波数为
的区域而得的图，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。
(B4)在提取出来的转换后图案(以下，也记为“提取图案”)中，以直线连接光谱S1上的波数为
处和波数为
处的点。在图5中，光谱S1上的波数为
处的点由S2表示、光谱S1上的波数为
处的点由S3表示，连接S2和S3的直线由虚线L1表示。
(B5)通过上述直线将光谱标准化。图6为示出以直线L1将图5的提取图案的光谱S1标准化而得的光谱(以下，记为“标准化光谱”)S21的图案(以下，也记为“标准化图案”)的图，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。
(B6)将标准化图案分离为来自非晶质相的光谱和来自石墨相的峰。图7为示出从图6的标准化图案中分离出来的来自非晶质相的光谱的图案，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。图8为示出从图6的标准化图案中分离出来的来自石墨相的峰的图案，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。
分离为上述标准化图案的来自非晶质相的光谱和来自石墨相的峰的具体方法将后述。
(B7)求出图7所示的来自非晶质相的光谱S4的面积SA和图8所示的来自石墨相的峰A21、A22、A23的总面积SG。通过求出SG相对于SA的比例(SG/SA)，得到结晶度(％)。即，结晶度＝(SG/SA)×100。结晶度的值越大，表示硬质碳膜中的石墨相的体积比例越大。
上述(B6)中所记载的分离为标准化图案的来自非晶质相的光谱和来自石墨相的峰的具体方法如下所述。
(来自石墨相的峰的分离方法)
在图6的标准化图案中，指定来自石墨相的峰。在图6中，确认到3个峰A11、A12、A13。峰A11存在于波数为
的范围内，是来自石墨相的(200)面的峰。峰A12存在于波数为
的范围内，是来自石墨相的(011)面的峰。峰A13存在于波数为
的范围内，是来自石墨相的(012)面的峰。
(峰A11的分离方法)
使用图9对峰A11的分离方法进行说明。图9表示用于说明图6所示的峰A11的分离方法的标准化图案，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。
首先，在波数为
的范围内，对光谱S21进行线性拟合，得到近似直线a1。
接着，求出从峰A11的峰顶开始的垂线L2与近似直线a1的交点a2。
将交点a2与光谱S21上的波数为
的区域用直线近似，得到近似直线a3。
将波数
至峰A11的波数之间作为近似曲线a1、峰A11的波数至波数
之间作为近似曲线a3、除此以外的范围(图9中的波数为
和
的范围)作为原始数据，以制作表示来自非晶质相的光谱的线。
通过从图6所示的光谱中减去上述的表示来自非晶质相的光谱的线，可以得到图8所示的来自石墨相的峰A21。
(峰A12的分离方法)
使用图10对峰A12的分离方法进行说明。图10表示用于说明图6所示的峰A12的分离方法的标准化图案，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。
首先，在波数为
的范围内，对光谱S21进行线性拟合，以得到近似直线b1。
接着，求出从A12的峰顶开始的垂线L12与近似直线b1的交点b2。
将交点b2与光谱S21上的波数为
的区域用直线近似，以得到近似直线b3。
将波数
至峰A12的波数之间作为近似曲线b1、峰A12的波数至波数
之间作为近似曲线b3、除此以外的范围(图10中的波数为
和
的范围)作为原始数据，以制作表示来自非晶质相的光谱的线。
通过从图6所示的光谱中减去上述的表示来自非晶质相的光谱的线，可以得到图8所示的来自石墨相的峰A22。
(峰A13的分离方法)
使用图11对峰A13的分离方法进行说明。图11表示用于说明图6所示的峰A13的分离方法的标准化图案，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。
首先，在波数为
的范围内，对光谱S1进行线性拟合，以得到近似直线c1。
接着，求出从峰A13的峰顶开始的垂线L22与近似直线c1的交点c2。
将交点c2与光谱S21上的波数为
的区域用直线近似，以得到近似直线c3。
将波数
至峰A13的波数之间作为近似曲线c1、峰A13的波数至波数
之间作为近似曲线c3、除此以外的范围(图11中的波数为
和
的范围)作为原始数据，以制作表示来自非晶质相的光谱的线。
通过从图6所示的光谱中减去上述的表示来自非晶质相的光谱的线，可以得到图8所示的来自石墨相的峰A23。
(来自非晶质相的光谱的分离方法)
通过从图6所示的光谱中减去上述分离出来的来自石墨相的峰A21、A22、A23，可以得到如图7所示的来自非晶质相的光谱。
(石墨相的定向性)
石墨相24的定向性为6以下。在本说明书中，石墨相的定向性被定义为来自石墨相的(200)面的峰的散射强度I200与来自石墨相的(011)面的峰的散射强度I011之比即I200/I011。构成石墨相的石墨是片状的石墨烯成为层状而成的石墨。石墨相的定向性越小，构成石墨的石墨烯的层数越少，从而硬质碳膜的硬度越高。当石墨相的定向性为6以下时，硬质碳膜的硬度变得适度，从而硬质碳膜可以具有优异的耐磨性。
石墨相的定向性的上限为6以下、优选为5.5以下、更优选为4.0以下。石墨相的定向性的下限优选为0以上、更优选为1.0以上。石墨相的定向性优选为0以上6以下、更优选为1.0以上4.0以下。
在本说明书中，石墨相的定向性通过以下方法测定。
(C1)对于硬质碳膜，通过与上述的硬质碳膜的结晶度的测定方法中的(B1)～(B6)相同的方法从硬质碳膜的X射线衍射图案中分离来自石墨相的峰。图8为表示从图3的X射线衍射图案中分离出来的来自石墨相的峰的图案，X轴表示波数、Y轴表示散射强度。在图8中，来自石墨相的(200)面的峰由A21表示、来自石墨相的(011)面的峰由A22表示。
(C2)参照图8，求出来自石墨相的(200)面的峰A21的散射强度I200和来自石墨相的(011)面的峰A22的散射强度I011。通过求出I200与I011之比(I200/I011)，得到石墨相的定向性。即，石墨相的定向性＝I200/I011。
(厚度)
硬质碳膜20的参与切削的部分的厚度(以下，也记为“硬质碳膜的厚度”)优选为0.1μm以上3μm以下。在本说明书中，硬质碳膜的参与切削的部分是指：在硬质碳膜中，由切削工具的切削刃棱线、与从该切削刃棱线向切削工具侧的沿着该切削刃棱线的切线的垂线的距离为2mm的虚拟面包围的区域。硬质碳膜的参与切削的部分的厚度是指：在硬质碳膜的参与切削的区域中，从硬质碳膜的表面开始沿着该表面的法线方向的厚度。
当硬质碳膜的厚度为0.1μm以上时，耐磨性提高。当硬质碳膜的厚度为3μm以下时，可以抑制积蓄在硬质碳膜内部的内部应力的增加，从而可以抑制硬质碳膜的剥离和缺损。
硬质碳膜的厚度的下限优选为0.1μm以上、更优选为0.5μm以上、进一步优选为1μm以上。硬质碳膜的厚度的上限优选为3μm以下、更优选为2μm以下、进一步优选为1.5μm以下。硬质碳膜的厚度可以设为0.1μm以上3μm以下、0.5μm以上3μm以下、1μm以上3μm以下、1μm以上2μm以下、1μm以上1.5μm以下。
硬质碳膜的厚度可以通过利用SEM(扫描电子显微镜、测定装置：日本电子株式会社制造的“JSM-6610series”(商标))观察硬质碳膜的剖面来测定。具体而言，将剖面样品的观察倍率设为5000～10000倍，观察面积设为100～500μm2，测定1个视野中任意选择的3处的厚度，并将其平均值作为“厚度”。需要说明的是，就申请人所测定的而言，可以确认：只要在同一试样中进行测定，即使改变测定视野的选择位置来多次计算厚度的测定结果，测定结果也几乎没有偏差，即使任意地设定测定视野，测定结果也不是随意的。
(氢含量)
硬质碳膜20基本上由碳和不可避免的杂质构成，但是有时含有氢。据认为，该氢来自成膜时进入到硬质碳膜内的残留于成膜装置中的氢和水分。
硬质碳膜20的氢含量优选为5原子％以下。由此，硬质碳膜中的sp3键的比例变高，从而硬度变高。此外，硬质碳膜的耐氧化性也提高。硬质碳膜的氢含量的上限更优选为4原子％以下、进一步优选为2原子％以下。硬质碳膜的氢含量的下限优选为0原子％，但是从制造上的观点来看，可以为0原子％以上、1原子％以上、2原子％以上。硬质碳膜的氢含量可以设为0原子％以上5原子％以下、0原子％以上4原子％以下、0原子％以上2原子％以下、1原子％以上5原子％以下、1原子％以上4原子％以下、1原子％以上2原子％以下、2原子％以上5原子％以下、2原子％以上4原子％以下。
硬质碳膜的氢含量可以通过使用ERDA(弹性回弹粒子检测法、测定装置：神户制钢所社制造的“HRBS500”)来测定。该方法是这样的方法：使与以低入射角度入射的氦(He)离子碰撞的氢(H)离子朝前方向回弹，并对该回弹的氢粒子进行能量分析，从而测定氢量。需要说明的是，就申请人所测定的而言，可以确认：只要在同一试样中进行测定，即使改变测定视野的选择位置来多次计算氢含量的测定结果，测定结果也几乎没有偏差，即使任意地设定测定视野，测定结果也不是随意的。
(硬度)
硬质碳膜20的硬度优选为35GPa以上75GPa以下。当硬质碳膜的硬度为35GPa以上时，耐磨性提高。当硬质碳膜的硬度为75GPa以下时，耐缺损性提高。硬质碳膜的硬度的下限优选为35GPa以上、更优选为45GPa以上、进一步优选为55GPa以上。硬质碳膜的硬度的上限优选为75GPa以下、进一步优选为73GPa以下。硬质碳膜的硬度优选为35GPa以上75GPa以下、更优选为45GPa以上73GPa以下、进一步优选为55GPa以上73GPa以下。
硬质碳膜的硬度可以利用纳米压痕法(测定装置：MTS公司制造的“Nano IndenterXP”(商标))来测定。具体而言，测定硬质碳膜的表面中的3处的硬度，并将其平均值作为“硬度”。需要说明的是，就申请人所测定的而言，可以确认：只要在同一试样中进行测定，即使改变测定视野的选择位置来多次计算硬度的测定结果，测定结果也几乎没有偏差，即使任意地设定测定视野，测定结果也不是随意的。
＜界面层＞
如图2所示，本实施方式的切削工具31可以具备配置在基材5与硬质碳膜20之间的界面层21。由此，基材与硬质碳膜经由界面层而牢固地密合。
(组成)
界面层5的组成可以如下述(K1)或(K2)所述。
(K1)包含选自由以下成分组成的组中的至少1种：选自由周期表的第4族元素、第5族元素、第6族元素、第13族元素以及除碳以外的第14族元素组成的第1组中的1种单体、包含选自该第1组中的至少1种元素的合金、第1化合物、以及来自该第1化合物的固溶体；或者
(K2)包含由选自上述第1组中的至少1种元素和碳构成的第2化合物、以及来自该第2化合物的固溶体中的一者或两者。
即，界面层可以是下述(k1)～(k4)中的任一种方式。
(k1)由选自由以下成分组成的组中的至少1种构成：选自第1组中的1种单体、包含选自第1组中的至少1种元素的合金、第1化合物以及来自该第1化合物的固溶体。
(k2)包含选自由以下成分组成的组中的至少1种：选自第1组中的1种单体、包含选自第1组中的至少1种元素的合金、第1化合物以及来自该第1化合物的固溶体。
(k3)由选自第1组中的至少1种元素和碳构成的第2化合物、以及来自该第2化合物的固溶体的一者或两者构成。
(k4)包含由选自第1组中的至少1种元素和碳构成的第2化合物、以及来自该第2化合物的固溶体的一者或两者。
这里，周期表的第4族元素例如包括钛(Ti)、锆(Zr)及铪(Hf)。第5族元素例如包括钒(V)、铌(Nb)及钽(Ta)。第6族元素例如包括铬(Cr)、钼(Mo)及钨(W)。第13族元素例如包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)及铟(In)。除碳以外的第14族元素例如包括硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)。以下，第4族元素、第5族元素、第6族元素、第13族元素、除碳以外的第14族元素中所含的元素也记为“第1元素”。
包含第1元素的合金例如可以列举出Ti-Zr、Ti-Hf、Ti-V、Ti-Nb、Ti-Ta、Ti-Cr、Ti-Mo。包含第1元素的金属间化合物例如可以列举出TiCr2、Ti3Al。
包含第1元素的第1化合物例如可以列举出硼化钛(TiB2)、硼化锆(ZrB2)、硼化铪(HfB2)、硼化钒(VB2)、硼化铌(NbB2)、硼化钽(TaB2)、硼化铬(CrB)、硼化钼(MoB)、硼化钨(WB)、硼化铝(AlB2)。
上述的来自第1化合物的固溶体是指2种以上的这些第1化合物溶入到彼此的结晶结构内的状态，是指侵入型固溶体或置换型固溶体。
作为由第1元素和碳构成的第2化合物，例如可以列举出碳化钛(TiC)、碳化锆(ZrC)、碳化铪(HfC)、碳化钒(VC)、碳化铌(NbC)、碳化钽(TaC)、碳化铬(Cr3C2)、碳化钼(MoC)、碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)。
上述的来自第2化合物的固溶体是指2种以上的这些第2化合物溶入到彼此的结晶结构内的状态，是指侵入型固溶体或置换型固溶体。
界面层中的选自第1组中的1种单体、包含选自该第1组中的至少1种的合金、第1化合物、以及来自该第1化合物的固溶体的总含有率(以下，也记为“第1化合物等含有率”)优选为70体积％以上100体积％以下、更优选为80体积％以上100体积％以下、进一步优选为90体积％以上100体积％以下、最优选为100体积％。
界面层中的第2化合物、以及来自所述第2化合物的固溶体的总含有率(以下，也记为“第2化合物等含有率”)优选为70体积％以上100体积％以下、更优选为80体积％以上100体积％以下、进一步优选为90体积％以上100体积％以下、最优选为100体积％。
界面层的组成、第1化合物等含有率及第2化合物等含有率可以利用透射电子显微镜-能量分散型X射线分析(TEM-EDX：Transmission Electron Microscopy-EnergyDispersive X-ray spectrometry)法来测定。具体而言，利用FIB(聚焦离子束装置)切断切削工具以露出界面层，在利用TEM观察剖面的同时测定构成界面层的元素的组成、第1化合物等含有率及第2化合物等含有率。需要说明的是，就申请人所测定的而言，可以确认：只要在同一试样中进行测定，即使改变测定视野的选择位置来多次计算测定结果，测定结果也几乎没有偏差，即使任意地设定测定视野，测定结果也不是随意的。
(厚度)
界面层5的厚度优选为0.1nm以上且小于10nm。当界面层的厚度在该范围内时，提高基材与硬质碳膜的密合性的效果增大。界面层的厚度更优选为0.6nm以上8nm以下、进一步优选为1nm以上5nm以下。
界面层的厚度可以通过利用SEM(扫描电子显微镜)观察硬质碳膜的剖面来测定。具体而言，将剖面样品的观察倍率设为5000～10000倍，观察面积设为100～500μm2，测定1个视野内任意选择的3处的厚度，并将其平均值作为“厚度”。需要说明的是，就申请人所测定的而言，可以确认：只要在同一试样中进行测定，即使改变测定视野的选择位置来多次计算厚度的测定结果，测定结果也几乎没有偏差，即使任意地设定测定视野，测定结果也不是随意的。
＜其他层＞
本实施方式的切削工具优选在界面层与硬质碳膜之间具备：将这些覆膜的组成混合而成的混合组成层、或组成连续变化的倾斜组成层。由此，基材与硬质碳膜的密合力进一步提高。
混合层和倾斜组成层不一定能够明确地区分开。当制造条件从界面层的成膜切换到硬质碳膜的成膜时，通常会导致界面层和硬质碳膜的组成轻微地混合在一起，从而形成混合组成层或倾斜组成层。虽然难以直接确认这些层，但是可以从XPS：(X射线光电子能谱：X-ray Photo-electronic Spectroscopy)或AES：(俄歇电子能谱：Auger ElectronSpectroscopy)等的结果充分地推定这些层的存在。
＜切削工具的用途＞
本实施方式的切削工具的耐磨性和耐熔接性优异，因此特别适用于铝及其合金的加工。另外，也适用于钛、镁、铜等非铁材料的加工。此外，还适用于含有石墨等硬质粒子的材料或有机材料等的切削、印刷电路基板加工、铁系材料与铝的共切削加工等。除此以外，本实施方式的切削工具的硬质碳膜具有非常高的硬度，因此不仅可以用于非铁材料，还可以用于不锈钢等钢或铸件等的加工。
＜切削工具的种类＞
本实施方式的切削工具例如可以用作钻头、端铣刀、端铣刀加工用可转位切削刀片、铣削加工用可转位切削刀片、车削用可转位切削刀片、金属锯、齿轮切削工具、铰刀以及丝锥。
[实施方式2：切削工具的制造方法]
实施方式1的切削工具例如可以通过使用图12所示的成膜装置1在基材上形成硬质碳膜来制作。以下，对切削工具的制造方法的一个例子进行说明。
(基材的准备)
准备基材5。基材的种类可以使用实施方式1中所记载的材料。例如，基材优选由WC基硬质合金、金属陶瓷或立方氮化硼构成。
将基材5安装在成膜装置1内的基材保持具4上。基材保持具4以靶材2、3的中心点为中心在靶材间旋转。
使用基材加热器6将基材5加热至200℃，同时将成膜装置1内的真空度设为5×10- 4Pa的气氛。接着，降低基材加热器6的设定温度，使基材温度成为100℃，然后导入氩气并保持为2×10-1Pa的气氛，同时通过成膜偏置电源9对基材保持具4施加-1000V的电压，以对基材表面进行氩等离子体清洗。然后，排出氩气。在成膜装置1中，气体的供给通过气体供给口10进行，气体的排出通过排气口11进行。
接着，在成膜装置1内配置由周期表第4族元素、第5族元素或第6族元素构成的靶材2。
使靶材2蒸发和离子化，同时通过偏置电源9对基材保持具4施加-600V的电压，以进行金属离子轰击处理。由此，基材的表面被蚀刻，与后续形成的界面层或硬质碳膜的密合性提高。
需要说明的是，可以在不对基材进行金属离子轰击处理的情况下进行后述的界面层的形成和硬质碳膜的形成。
(界面层的形成)
接下来，在成膜装置1内配置由选自由周期表的第4族元素、第5族元素、第6族元素、第13族元素以及除碳以外的第14族元素组成的组中的1种元素构成的靶材2。在导入或不导入烃类气体的情况下，通过真空电弧放电使靶材蒸发和离子化，并通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V～-800V的电压，以在基材上形成界面层。然后，排出烃类气体。
需要说明的是，可以在不在基材上形成界面层的情况下形成后述的硬质碳膜。
(硬质碳膜的形成)
接下来，在成膜装置1内配置由玻璃状碳构成的靶材3。以5cc/分钟的流量导入氩气，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使靶材3蒸发和离子化，并通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在界面层上形成硬质碳膜，从而得到切削工具。烃类气体可以与氩气一起导入。
将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟交替地重复基材加热器6的电源的开/关的操作。本发明人新发现了：通过进行这样的操作，硬质碳膜具有优异的硬度。据认为，其原因在于：通过上述操作，可以抑制因成膜时从靶材供给到基材的原料离子的碰撞而引起的基材温度的上升，从而抑制硬质碳膜中的sp2成分的增加。
玻璃状碳可以使用市售的。玻璃状碳是高纯度的碳质，与传统的阴极所使用的碳的烧结体(烧结石墨等)相比，没有被金属元素污染。特别是，日立化成社制造的玻璃状碳不含有铝(Al)，因此特别适合于铝合金的切削。另外，当使用玻璃状碳时，可以抑制硬质碳膜中的宏观颗粒的产生，从而得到平滑的硬质碳膜，切削性能提高。
靶材的形状通常使用圆筒状或圆盘状、矩形。但是，本发明人经过深入研究，结果新发现了：从提高硬质碳膜的膜质的观点来看，图13所示的三棱柱形状是优选的。有时需要高电流流过靶材，但是通过使用V字型的电极并使靶材的侧面与电极密合，可以向靶材稳定地供电。进一步，由于靶材与电极密合，因此也可以提高冷却效果。通过有效地冷却靶材，电阻降低，从而电弧点容易移动。由此，可以抑制硬质碳膜中的缺陷的产生，从而硬质碳膜的膜质提高。
从提高硬质碳膜的纯度的观点来看，优选不导入Ar气而是在真空中成膜。但是，本发明人经过深入研究，结果新发现了：与真空中相比，以5cc/分钟的流量流过Ar气时，电弧放电稳定，从而膜质提高。
实施例
通过实施例对本实施方式进行更具体的说明。但是，本实施方式不限于这些实施例。
《实施例1》
[切削工具的制作]
＜＜试样1～试样3、试样8＞＞
在试样1～试样3、试样8中，以玻璃状碳为原料，使用阴极电弧离子镀法(在表1中，记为“电弧法”)，在基材上形成硬质碳膜，从而制作了切削工具。
＜试样1～试样3＞
(基材的准备)
准备了
的WC(粒径：1μm)基硬质合金制的钻头作为基材。该基材中含有8质量％的Co作为结合材料。
将基材安装在图12所示的成膜装置1内，使用基材加热器6将基材加热至200℃，同时将成膜装置1内的真空度设为5×10-4Pa的气氛。随后，降低基材加热器6的设定温度，使基材温度成为100℃，然后导入氩气并保持为2×10-1Pa的气氛，同时通过成膜偏置电源9对基材保持具4施加-1000V的电压，以对基材表面进行氩等离子体清洗。然后，排出氩气。
(硬质碳膜的形成)
接着，以5cc/分钟的流量将氩气导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由玻璃状碳(日立化成社制造的“玻璃状碳”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在基材上形成硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟交替地重复基材加热器6的电源的开/关的操作。各试样的硬质碳膜的厚度如表1的“硬质碳膜”的“厚度(μm)”一栏所示。
＜试样8＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(硬质碳膜的形成)
接着，在成膜装置1内不导入氩气，通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由玻璃状碳(日立化成社制造的“玻璃状碳”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在基材上形成厚度为0.5μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟交替地重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜＜试样4～试样7＞＞
在试样4～试样7中，使用阴极电弧离子镀法，在基材上依次形成界面层和硬质碳膜，从而制作了切削工具。
＜试样4＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(界面层的形成)
接着，以10cc/分钟的流量将烃类气体导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流80A)使由铬(Cr)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在基材上形成由碳化铬(CrC)构成的厚度为5nm的界面层。然后，排出烃类气体。
(硬质碳膜的形成)
接着，将氩气以5cc/分钟的流量和烃类气体以10cc/分钟的流量导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由玻璃状碳(日立化成社制造的“玻璃状碳”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在界面层上形成厚度为0.6μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜试样5＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(界面层的形成)
接着，在成膜装置1内不导入气体，通过真空电弧放电(阴极电流80A)使由铬(Cr)构成的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-800V的电压，以在基材上形成由(Cr)构成的厚度为5nm的界面层。然后，排出烃类气体。
(硬质碳膜的形成)
接着，将氩气以5cc/分钟的流量和烃类气体以10cc/分钟的流量导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由玻璃状碳(日立化成社制造的“玻璃状碳”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在界面层上形成厚度为0.4μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜试样6＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(界面层的形成)
接着，以10cc/分钟的流量将烃类气体导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流80A)使由钛(Ti)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在基材上形成由碳化钛(TiC)构成的厚度为5nm的界面层。然后，排出烃类气体。
(硬质碳膜的形成)
接着，将氩气以5cc/分钟的流量和烃类气体以5cc/分钟的流量导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由玻璃状碳(日立化成社制造的“玻璃状碳”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在界面层上形成厚度为0.6μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜试样7＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(界面层的形成)
接着，在成膜装置1内不导入气体，通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由钛(Ti)构成的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在基材上形成由钛(Ti)构成的厚度为5nm的界面层。
(硬质碳膜的形成)
接着，以5cc/分钟的流量将氩气导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由玻璃状碳(日立化成社制造的“玻璃状碳”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在界面层上形成厚度为0.9μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜＜试样9～试样11＞＞
在试样9～试样11中，以烧结石墨为原料，利用阴极电弧离子镀法在基材上形成硬质碳膜，从而制作了切削工具。
＜试样9＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(硬质碳膜的形成)
接着，以5cc/分钟的流量将氩气导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由烧结石墨(东洋碳素株式会社制造的“IG-510”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在基材上形成厚度为0.5μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟交替地重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜试样10＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(硬质碳膜的形成)
接着，将氩气以5cc/分钟的流量和烃类气体以10cc/分钟的流量导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由烧结石墨(东洋碳素株式会社制造的“IG-510”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-100V的电压，以在基材上形成厚度为0.5μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟交替地重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜试样11＞
(基材的准备)
以与试样1相同的方法准备了基材。
(硬质碳膜的形成)
接着，将氩气以5cc/分钟的流量导入到成膜装置1内，同时通过真空电弧放电(阴极电流120A)使由烧结石墨(东洋碳素株式会社制造的“IG-510”)构成的三棱柱形状的靶材蒸发和离子化，并且通过偏置电源9对基材保持具4施加-30V的电压，以在基材上形成厚度为0.5μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。将硬质碳膜的成膜开始时的基材加热器6的设定温度设为150℃，在成膜中每隔30分钟交替地重复基材加热器6的电源的开/关的操作。
＜＜试样12＞＞
在试样12中，利用以甲烷气体为原料的等离子体CVD法，在与试样1相同的基材上形成厚度为0.5μm的硬质碳膜，从而制作了切削工具。
[评价]
(X射线衍射测定)
对各试样的硬质碳膜进行X射线衍射测定。通过利用上述实施方式1中所记载的方法对所得的X射线衍射光谱进行峰分离，从而分离出来自石墨相的峰和来自非晶质相的光谱。
在试样1～试样11中，确认到来自石墨相的峰和来自非晶质相的光谱。这表示试样1～试样11的硬质碳膜包含石墨相和非晶质相。
在试样12中，仅确认到来自非晶质相的光谱，而未确认到来自石墨相的峰。这表示试样12的硬质碳膜中不存在石墨相。
(氢含量的测定)
对各试样的硬质碳膜测定了氢含量。氢含量的测定方法记载在实施方式1中，因此不再重复其说明。结果如表1的“氢含量(原子％)”一栏所示。
(硬度的测定)
对各试样的硬质碳膜测定了硬度。硬度的测定方法记载在实施方式1中，因此不再重复其说明。结果如表1的“硬度(GPa)”一栏所示。
(结晶度的测定)
对各试样的硬质碳膜测定了结晶度。结晶度的测定方法记载在实施方式1中，因此不再重复其说明。结果如表1的“结晶度(％)”一栏所示。
(定向性的测定)
对各试样的硬质碳膜测定了石墨相的定向性。定向性的测定方法记载在实施方式1中，因此不再重复其说明。结果如表1的“石墨相定向性”一栏所示。
(切削试验)
使用各试样的切削工具，根据下述切削条件进行钻孔加工。
被切削材料：ADC12(Al-Si-Cu系合金)
切削速度：200m/分钟
进给速度：0.4mm/转
孔深度：23mm停止
冷却液：内部给油1.9MPa
测定了在钻头前端磨损并发生铝合金的凝着后直至缺损(500μm以上)时的加工孔数。加工孔数越多，表示耐磨性越优异，工具寿命越长。结果如表1的“切削试验”的“加工孔数”一栏所示。
＜考察＞
试样1～试样7的切削工具对应于实施例。试样8～试样12的切削工具对应于比较例。
可以确认：与试样8～试样12(比较例)相比，试样1～试样7(实施例)的加工孔数多，耐磨性优异，工具寿命长。
据认为，由于试样8的硬质碳膜的结晶度超过6.5％，因此硬度低，耐磨性降低，工具寿命短。
据认为，由于试样9的硬质碳膜的结晶度超过6.5％、定向性超过6，因此硬度低，耐磨性降低，工具寿命短。需要说明的是，据推测，虽然试样9的硬度高于试样4(实施例)，但是由于结晶度超过6.5％，低硬度的石墨相较多，因此极局部地进行磨损，加工孔数减少。
据认为，试样10的硬质碳膜的结晶度超过6.5％，硬度低，耐磨性降低，工具寿命短。
据认为，试样11的石墨相的定向性超过6，硬度低，耐磨性降低，工具寿命短。
据认为，试样12的硬质碳膜不包含石墨相，硬度低，耐磨性降低，工具寿命短。
《实施例2》
＜＜试样2-1＞＞
(基材的准备)
作为基材，准备了刀片型号为DCGT11T308N-AG的金属陶瓷制的刀片(insert)。通过与试样1相同的方法，对基材表面进行氩等离子体清洗。
(硬质碳膜的形成)
接着，通过在与试样1相同的条件下在基材上成膜，以形成厚度为0.5μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。
＜＜试样2-2＞＞
试样2-2是与试样2-1中准备的金属陶瓷制的刀片相同的刀片。试样2-2不具有硬质碳膜。
[评价]
(X射线衍射测定)
对试样2-1的硬质碳膜进行了X射线衍射测定。通过利用上述实施方式1中所记载的方法对所得的X射线衍射光谱进行峰分离，从而分离出来自石墨相的峰和来自非晶质相的光谱。
在试样2-1中，确认到来自石墨相的峰和来自非晶质相的光谱。这表示试样2-1的硬质碳膜包含石墨相和非晶质相。
(氢含量的测定、硬度的测定、结晶度的测定、定向性的测定)
对试样2-1的硬质碳膜进行了氢含量的测定、硬度的测定、结晶度的测定、定向性的测定。各测定方法记载在实施方式1中，因此不再重复其说明。结果如表2的“氢含量(原子％)”、“硬度(GPa)”、“结晶度(％)”、“石墨相定向性”的栏所示。
(切削试验)
使用各试样的切削工具，根据下述切削条件进行圆棒车削加工。
被切削材料：ADC12(Al-Si-Cu系合金)圆棒
切削速度：300m/分钟
进给速度：0.2mm/转
切入量：2.0mm
切削油：干式
测定了直到因切削刃凝着而导致工具发生缺损(500μm以上)时的切削长度(km)。切削长度越长，表示耐缺损性越优异，工具寿命越长。结果如表2的“切削试验”的“切削长度”一栏所示。
[表2]
＜考察＞
试样2-1的切削工具对应于实施例。试样2-2的切削工具对应于比较例。可以确认，与试样2-2(比较例)相比，试样2-1(实施例)的切削长度长，耐缺损性优异，工具寿命长。
《实施例3》
＜＜试样3-1＞＞
(基材的准备)
作为基材，准备了刀片型号为VBGW160408的立方氮化硼制的刀片。通过与试样1相同的方法，对基材表面进行氩等离子体清洗。
(硬质碳膜的形成)
接着，通过在与试样1相同的条件下在基材上成膜，以形成厚度为0.5μm的硬质碳膜，从而得到了切削工具。
＜＜试样3-2＞＞
试样3-2是与试样3-1中准备的立方氮化硼制的刀片相同的刀片。试样3-2不具有硬质碳膜。
[评价]
(X射线衍射测定)
对试样3-1的硬质碳膜进行了X射线衍射测定。通过利用上述实施方式1中所记载的方法对所得的X射线衍射光谱进行峰分离，从而分离出来自石墨相的峰和来自非晶质相的光谱。
在试样3-1中，确认到来自石墨相的峰和来自非晶质相的光谱。这表示试样3-1的硬质碳膜包含石墨相和非晶质相。
(氢含量的测定、硬度的测定、结晶度的测定、定向性的测定)
对试样3-1的硬质碳膜进行了氢含量的测定、硬度的测定、结晶度的测定、定向性的测定。各测定方法记载在实施方式1中，因此不再重复其说明。结果如表3的“氢含量(原子％)”、“硬度(GPa)”、“结晶度(％)”、“石墨相定向性”的栏所示。
(切削试验)
使用各试样的切削工具，根据下述切削条件进行圆棒车削加工。
被切削材料：ADC12(Al-Si-Cu系合金)圆棒
切削速度：400m/分钟
进给速度：0.05mm/转
切入量：2.0mm
切削油：湿式
测定了直到因切削刃凝着而导致工具发生缺损(500μm以上)时的切削长度(km)。切削长度越长，表示耐缺损性越优异，工具寿命越长。结果如表3的“切削试验”的“切削长度”一栏所示。
[表3]
＜考察＞
试样3-1的切削工具对应于实施例。试样3-2的切削工具对应于比较例。可以确认：与试样3-2(比较例)相比，试样3-1(实施例)的切削长度长，耐缺损性优异，工具寿命长。
如上所述，对本公开的实施方式和实施例进行了说明，但是最初预定的是可以适当地组合上述各实施方式和各实施例的构成，或者进行各种变形。
应该认为本次公开的实施方式和实施例在所有方面都是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围不限于上述实施方式和实施例，而是由权利要求书所表示，并且意图包括与权利要求书等同的意义和范围内的所有变化。
符号的说明
1成膜装置、2,3靶材、4基材保持具、5基材、6基材加热器、7,8电源、9成膜偏置电源、10气体供给口、11排气口、20硬质碳膜、21界面层、24石墨相、25非晶质相、30,31切削工具、S1提取图案的光谱、S21标准化光谱、S4来自非晶质相的光谱、A11,A12,A13,A21,A22,A23来自石墨相的峰、L1直线、L2,L12,L22垂线、a1,a3,b1,b3,c1,c3近似直线、a2,b2,c2交点
Claims (7)
1.一种切削工具，具备：
基材和配置在所述基材上的硬质碳膜，
所述硬质碳膜包含非晶质相和石墨相，
所述硬质碳膜的结晶度为6.5％以下，
所述石墨相的定向性为6以下。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
所述硬质碳膜的参与切削的部分的厚度为0.1μm以上3μm以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的切削工具，其中，
所述硬质碳膜的氢含量为5原子％以下。
4.根据权利要求1至权利要求3中任1项所述的切削工具，其中，
所述基材与所述硬质碳膜接触。
5.根据权利要求1至权利要求3中任1项所述的切削工具，
具备配置在所述基材与所述硬质碳膜之间的界面层，
所述界面层包含：
·选自由以下成分组成的组中的至少1种：选自由周期表的第4族元素、第5族元素、第6族元素、第13族元素以及除碳以外的第14族元素组成的第1组中的1种单体、包含选自所述第1组中的至少1种元素的合金或第1化合物、以及来自所述第1化合物的固溶体；或者
·由选自所述第1组中的至少1种元素和碳构成的第2化合物、以及来自所述第2化合物的固溶体中的一者或两者，
所述界面层的厚度为0.5nm以上且小于10nm。
6.根据权利要求1至权利要求5中任1项所述的切削工具，其中，
所述基材由WC基硬质合金或金属陶瓷构成。
7.根据权利要求1至权利要求5中任1项所述的切削工具，其中，
所述基材由立方氮化硼构成。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2020/017713 WO2021214984A1 (ja) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115003439A true CN115003439A (zh) | 2022-09-02 |
Family
ID=78270589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202080094683.5A Pending CN115003439A (zh) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 切削工具 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230068515A1 (zh) |
| EP (1) | EP4079431A4 (zh) |
| JP (1) | JP7023388B1 (zh) |
| CN (1) | CN115003439A (zh) |
| WO (1) | WO2021214984A1 (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003062706A (ja) * | 2001-06-13 | 2003-03-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非晶質カーボン被覆工具およびその製造方法 |
| JP2003191107A (ja) * | 2001-10-04 | 2003-07-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非晶質カーボン被覆工具およびその製造方法 |
| CN101151386A (zh) * | 2005-03-28 | 2008-03-26 | 京瓷株式会社 | 超硬合金及切削工具 |
| JP2008142800A (ja) * | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面被覆切削工具 |
| WO2008149824A1 (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Onward Ceramic Coating Co., Ltd. | Ｄｌｃ被覆工具 |
| CN110691664A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-01-14 | 住友电气工业株式会社 | 表面被覆切削工具 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3719709B2 (ja) * | 2001-06-13 | 2005-11-24 | 住友電気工業株式会社 | 非晶質カーボン被覆工具およびその製造方法 |
| JP5176621B2 (ja) * | 2008-03-18 | 2013-04-03 | 株式会社タンガロイ | 非晶質炭素被覆工具 |
| JP5150861B2 (ja) * | 2008-12-29 | 2013-02-27 | 日本アイ・ティ・エフ株式会社 | 硬質炭素膜およびその形成方法 |
| KR20190016147A (ko) * | 2014-08-01 | 2019-02-15 | 히타치 긴조쿠 가부시키가이샤 | 피복 공구의 제조 방법 |
| CN107614168B (zh) | 2015-05-28 | 2019-10-25 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
| CN108203090B (zh) * | 2016-12-16 | 2021-03-26 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种石墨烯的制备方法 |
| CN107486579B (zh) * | 2017-08-30 | 2019-05-24 | 大连远东工具有限公司 | 一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法 |
-
2020
- 2020-04-24 US US17/793,056 patent/US20230068515A1/en active Pending
- 2020-04-24 CN CN202080094683.5A patent/CN115003439A/zh active Pending
- 2020-04-24 JP JP2020568578A patent/JP7023388B1/ja active Active
- 2020-04-24 WO PCT/JP2020/017713 patent/WO2021214984A1/ja unknown
- 2020-04-24 EP EP20932374.0A patent/EP4079431A4/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003062706A (ja) * | 2001-06-13 | 2003-03-05 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非晶質カーボン被覆工具およびその製造方法 |
| JP2003191107A (ja) * | 2001-10-04 | 2003-07-08 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非晶質カーボン被覆工具およびその製造方法 |
| CN101151386A (zh) * | 2005-03-28 | 2008-03-26 | 京瓷株式会社 | 超硬合金及切削工具 |
| JP2008142800A (ja) * | 2006-12-06 | 2008-06-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 表面被覆切削工具 |
| WO2008149824A1 (ja) * | 2007-06-01 | 2008-12-11 | Onward Ceramic Coating Co., Ltd. | Ｄｌｃ被覆工具 |
| CN110691664A (zh) * | 2018-03-19 | 2020-01-14 | 住友电气工业株式会社 | 表面被覆切削工具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4079431A1 (en) | 2022-10-26 |
| JP7023388B1 (ja) | 2022-02-21 |
| US20230068515A1 (en) | 2023-03-02 |
| EP4079431A4 (en) | 2023-04-26 |
| WO2021214984A1 (ja) | 2021-10-28 |
| JPWO2021214984A1 (zh) | 2021-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5038303B2 (ja) | 表面被覆工具および被切削物の加工方法 | |
| JP5838769B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP5176621B2 (ja) | 非晶質炭素被覆工具 | |
| US8945251B2 (en) | Cutting tool | |
| US20180355471A1 (en) | Hard coating, hard-coated member and its production method, and target for producing hard coating and its production method | |
| WO2014142190A1 (ja) | 硬質皮膜、硬質皮膜被覆部材、及びそれらの製造方法 | |
| JP2018202533A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| CN113853265B (zh) | 切削工具 | |
| CN114929415A (zh) | 切削工具 | |
| CN110691664A (zh) | 表面被覆切削工具 | |
| JP6791809B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| WO2016167032A1 (ja) | 硬質皮膜 | |
| JP2024022661A (ja) | 切削工具 | |
| JP6813103B2 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP2021192931A (ja) | 切削工具 | |
| US20230123968A1 (en) | Cutting tool | |
| CN115003439A (zh) | 切削工具 | |
| JP2021030356A (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| JP4616213B2 (ja) | 切削工具用硬質皮膜 | |
| CN115038539A (zh) | 切削工具 | |
| US20230249262A1 (en) | Diamond-coated tool and method for manufacturing the same | |
| WO2019181740A1 (ja) | 表面被覆切削工具 | |
| WO2022254611A1 (ja) | 切削工具 | |
| JP2019098502A (ja) | 硬質被覆層が優れた耐熱亀裂性を備える表面被覆切削工具 | |
| JP4649946B2 (ja) | 潤滑性非晶質炭素系被膜がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製超硬ブローチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |