JP2000001768A - 固体潤滑性を有する複合耐磨耗性硬質皮膜、並びに皮膜付き物品 - Google Patents
固体潤滑性を有する複合耐磨耗性硬質皮膜、並びに皮膜付き物品Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 優れた摺動特性と耐磨耗性を兼備した複合皮
膜、並びに皮膜付き物品の実用化を目的とし、固体潤滑
皮膜と硬質セラミック皮膜の密着性と最外固体潤滑皮膜
の耐候性の向上を行うものである。 【構成】 周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元
素及びＡｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃから選択される一種以上の元
素と、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏから選択される一種以上の元素と
によって構成される単層または２種以上の積層化合物皮
膜である高硬度皮膜の下地層と、下地層上に、スパッタ
リング法により製膜される二硫化モリブデンまたは二硫
化モリブデンを主成分とする化合物を表面層に備える。
表面層である二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデン
を主成分とする化合物には、下地層との密着性と耐候性
を向上させる目的で周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ
族金属元素から選択される一種以上の元素を合計０．５
ａｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含む。
膜、並びに皮膜付き物品の実用化を目的とし、固体潤滑
皮膜と硬質セラミック皮膜の密着性と最外固体潤滑皮膜
の耐候性の向上を行うものである。 【構成】 周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元
素及びＡｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃから選択される一種以上の元
素と、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏから選択される一種以上の元素と
によって構成される単層または２種以上の積層化合物皮
膜である高硬度皮膜の下地層と、下地層上に、スパッタ
リング法により製膜される二硫化モリブデンまたは二硫
化モリブデンを主成分とする化合物を表面層に備える。
表面層である二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデン
を主成分とする化合物には、下地層との密着性と耐候性
を向上させる目的で周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ
族金属元素から選択される一種以上の元素を合計０．５
ａｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定潤滑性を有す
る複合耐磨耗硬質皮膜、並びに皮膜付き物品に関する。
る複合耐磨耗硬質皮膜、並びに皮膜付き物品に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、切削工具や金型、摺動用機械
部品などの金属材料の表面に硬質皮膜や固体潤滑皮膜を
コーティングすることによって、耐磨耗性や摺動特性を
改善することが行われている。
部品などの金属材料の表面に硬質皮膜や固体潤滑皮膜を
コーティングすることによって、耐磨耗性や摺動特性を
改善することが行われている。
【０００３】例えば、機械部品等の摺動部材において
は、摺動抵抗を小さくし、摺動特性を改善するために、
基材表面に固体潤滑材である二硫化モリブデン（ＭｏＳ
2 ）等をコーティングすることはよく知られており、広
く使用されている。
は、摺動抵抗を小さくし、摺動特性を改善するために、
基材表面に固体潤滑材である二硫化モリブデン（ＭｏＳ
2 ）等をコーティングすることはよく知られており、広
く使用されている。
【０００４】また、切削工具等の耐磨耗性を要求される
部材においては、硬度が高い窒化チタン（ＴｉＮ）等の
セラミックス膜を表面にコーティングすることも広く利
用されている。
部材においては、硬度が高い窒化チタン（ＴｉＮ）等の
セラミックス膜を表面にコーティングすることも広く利
用されている。
【０００５】この摺動特性と耐磨耗性は、切削工具や金
型、摺動用機械部品などの摺動部においては両者共に、
高い水準で実現されることが好ましい。
型、摺動用機械部品などの摺動部においては両者共に、
高い水準で実現されることが好ましい。
【０００６】特に、近年、環境への配慮により、これら
の切削工具や金型、機械部品などの摺動部材使用時に油
性もしくは水性の潤滑液、冷却液の不要化、少量化が重
要な取り組み課題とされる中で、この実現は急務となっ
ている。
の切削工具や金型、機械部品などの摺動部材使用時に油
性もしくは水性の潤滑液、冷却液の不要化、少量化が重
要な取り組み課題とされる中で、この実現は急務となっ
ている。
【０００７】しかしながら、二硫化モリブデン等に代表
される固体潤滑皮膜は硬度が低く、耐磨耗性は求め難
い。一方、窒化チタン等の硬質セラミック膜は、耐磨耗
性に優れるものの固体潤滑皮膜を用いた場合と比較し
て、摺動抵抗が高い。このため、発熱を伴い、被加工材
の溶着、皮膜の酸化等により、皮膜の破壊、剥離が生
じ、結果的に本来の耐磨耗性が得られない場合も多かっ
た。
される固体潤滑皮膜は硬度が低く、耐磨耗性は求め難
い。一方、窒化チタン等の硬質セラミック膜は、耐磨耗
性に優れるものの固体潤滑皮膜を用いた場合と比較し
て、摺動抵抗が高い。このため、発熱を伴い、被加工材
の溶着、皮膜の酸化等により、皮膜の破壊、剥離が生
じ、結果的に本来の耐磨耗性が得られない場合も多かっ
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、優れた摺動特
性と耐磨耗性を兼備した皮膜として、この硬質セラミッ
ク膜の上に固体潤滑皮膜を被覆した複合皮膜の開発が従
来から行われてきたが、硬質セラミック皮膜と固体潤滑
皮膜との密着性が十分に得られず、また、最外表面の固
体潤滑皮膜の耐候性が低いことから、実用化が困難であ
った。
性と耐磨耗性を兼備した皮膜として、この硬質セラミッ
ク膜の上に固体潤滑皮膜を被覆した複合皮膜の開発が従
来から行われてきたが、硬質セラミック皮膜と固体潤滑
皮膜との密着性が十分に得られず、また、最外表面の固
体潤滑皮膜の耐候性が低いことから、実用化が困難であ
った。
【０００９】本発明は、かかる従来の事情に鑑み、優れ
た摺動特性と耐磨耗性を兼備した複合皮膜、並びに皮膜
付き物品の実用化を目的とし、固体潤滑皮膜と硬質セラ
ミック皮膜の密着性と最外固体潤滑皮膜の耐候性の向上
を行うものである。
た摺動特性と耐磨耗性を兼備した複合皮膜、並びに皮膜
付き物品の実用化を目的とし、固体潤滑皮膜と硬質セラ
ミック皮膜の密着性と最外固体潤滑皮膜の耐候性の向上
を行うものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金
属元素及びＡｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃから選択される一種以上
の元素と、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏから選択される一種以上の元
素とによって構成される単層または２種以上の積層化合
物皮膜である高硬度皮膜の下地層と、下地層上に、スパ
ッタリング法により製膜される二硫化モリブデンまたは
二硫化モリブデンを主成分とする化合物を表面層に備
え、表面層である二硫化モリブデンまたは二硫化モリブ
デンを主成分とする化合物には、下地層との密着性と耐
候性を向上させる目的で周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、Ｖ
Ｉａ族金属元素から選択される一種以上の元素を合計
０．５ａｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含んでいる
ことを特徴とする。
に、本発明は、周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金
属元素及びＡｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃから選択される一種以上
の元素と、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏから選択される一種以上の元
素とによって構成される単層または２種以上の積層化合
物皮膜である高硬度皮膜の下地層と、下地層上に、スパ
ッタリング法により製膜される二硫化モリブデンまたは
二硫化モリブデンを主成分とする化合物を表面層に備
え、表面層である二硫化モリブデンまたは二硫化モリブ
デンを主成分とする化合物には、下地層との密着性と耐
候性を向上させる目的で周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、Ｖ
Ｉａ族金属元素から選択される一種以上の元素を合計
０．５ａｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含んでいる
ことを特徴とする。
【００１１】本発明は、また、高硬度皮膜の下地層と固
体潤滑皮膜の表面層からなる複合耐磨耗性硬質膜が施さ
れた物品を採用するものであり、ここで、前記高硬度皮
膜は周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素及び
Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃから選択される一種以上の元素と、
Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏから選択される一種以上の元素とによっ
て構成される単層または２種以上の積層化合物皮膜から
なり、前記固体潤滑皮膜は周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、
ＶＩａ族金属元素から選択される一種以上の元素を合計
０．５ａｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含んだ二硫
化モリブデンまたは二硫化モリブデンを主成分とする化
合物からなることが好ましい。
体潤滑皮膜の表面層からなる複合耐磨耗性硬質膜が施さ
れた物品を採用するものであり、ここで、前記高硬度皮
膜は周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素及び
Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃから選択される一種以上の元素と、
Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏから選択される一種以上の元素とによっ
て構成される単層または２種以上の積層化合物皮膜から
なり、前記固体潤滑皮膜は周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、
ＶＩａ族金属元素から選択される一種以上の元素を合計
０．５ａｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含んだ二硫
化モリブデンまたは二硫化モリブデンを主成分とする化
合物からなることが好ましい。
【００１２】複合耐磨耗性硬質膜および複合耐磨耗性硬
質膜が施された物品においては、用途に応じて、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、ＣｒＮいずれかの高硬度皮膜を下地と
し、この下地層上に金属チタン（Ｔｉ）を合計０．５ａ
ｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含んだ二硫化モリブ
デンまたは二硫化モリブデンを主成分とする化合物の表
面層として用いるときに特に効果的である。
質膜が施された物品においては、用途に応じて、Ｔｉ
Ｎ、ＴｉＣＮ、ＣｒＮいずれかの高硬度皮膜を下地と
し、この下地層上に金属チタン（Ｔｉ）を合計０．５ａ
ｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含んだ二硫化モリブ
デンまたは二硫化モリブデンを主成分とする化合物の表
面層として用いるときに特に効果的である。
【００１３】
【発明の実施の形態】一般に摺動抵抗は基材の摩擦係数
と共に表面粗さに影響される。基材表面は、摺動初期の
段階で、表面凸部の磨耗、塑性変形により平滑化され、
次第に、摺動抵抗は減少し安定する。しかし、基材表面
の硬度が高い場合は、この平滑化が生じ難く、このた
め、表面硬度の高い基材ほど、摺動抵抗は表面粗さに影
響を受けやすい。
と共に表面粗さに影響される。基材表面は、摺動初期の
段階で、表面凸部の磨耗、塑性変形により平滑化され、
次第に、摺動抵抗は減少し安定する。しかし、基材表面
の硬度が高い場合は、この平滑化が生じ難く、このた
め、表面硬度の高い基材ほど、摺動抵抗は表面粗さに影
響を受けやすい。
【００１４】窒化チタン等の硬質セラミック膜は、一般
に基材表面と比較して、硬度が高く、さらに表面粗さを
大きくする。このため、前述の摺動初期の段階では摺動
特性を低下させ、摺動抵抗の増加に伴う熱の発生によ
り、皮膜の酸化、剥離、基材の変質、焼付き等が生じる
場合もある。
に基材表面と比較して、硬度が高く、さらに表面粗さを
大きくする。このため、前述の摺動初期の段階では摺動
特性を低下させ、摺動抵抗の増加に伴う熱の発生によ
り、皮膜の酸化、剥離、基材の変質、焼付き等が生じる
場合もある。
【００１５】この硬質セラミック膜の上に固体潤滑皮膜
を被覆すると、摺動初期での表面の平滑化を容易にする
と共に、固体潤滑皮膜の磨耗が進み、下層の硬質セラミ
ック膜の凸部が最表面に露出した後も、硬質セラミック
膜凹部上の固体潤滑膜が表面の平滑性を保持する。さら
に、磨耗が進み、硬質セラミック膜の平滑化が行われる
までの間、固体潤滑皮膜表面より剥ぎ取られた固体潤滑
物が、露出した硬質セラミック膜の表面や相手部材表面
に転写することにより、摺動抵抗を減少させ、熱の発生
を抑制し、摺動特性の低下、皮膜の酸化、剥離、基材の
変質、焼き付け等を防止する。
を被覆すると、摺動初期での表面の平滑化を容易にする
と共に、固体潤滑皮膜の磨耗が進み、下層の硬質セラミ
ック膜の凸部が最表面に露出した後も、硬質セラミック
膜凹部上の固体潤滑膜が表面の平滑性を保持する。さら
に、磨耗が進み、硬質セラミック膜の平滑化が行われる
までの間、固体潤滑皮膜表面より剥ぎ取られた固体潤滑
物が、露出した硬質セラミック膜の表面や相手部材表面
に転写することにより、摺動抵抗を減少させ、熱の発生
を抑制し、摺動特性の低下、皮膜の酸化、剥離、基材の
変質、焼き付け等を防止する。
【００１６】この硬質セラミック皮膜上の固体潤滑の優
れた機能は、固体潤滑皮膜が磨耗進行の中で、最表面よ
り順に磨耗することが条件となるが、硬質セラミック皮
膜と固体潤滑皮膜の密着性が低い場合は、磨耗進行の比
較的初期の段階で、硬質セラミック膜と固体潤滑皮膜の
界面において固体潤滑皮膜の剥離が生じる。局部的に固
定潤滑皮膜が剥離、脱落した場合でも、その周辺部にお
いては、局部腐食により、皮膜の破壊が優先的に進行
し、結果的に固定潤滑皮膜の機能は著しく損なわれる。
れた機能は、固体潤滑皮膜が磨耗進行の中で、最表面よ
り順に磨耗することが条件となるが、硬質セラミック皮
膜と固体潤滑皮膜の密着性が低い場合は、磨耗進行の比
較的初期の段階で、硬質セラミック膜と固体潤滑皮膜の
界面において固体潤滑皮膜の剥離が生じる。局部的に固
定潤滑皮膜が剥離、脱落した場合でも、その周辺部にお
いては、局部腐食により、皮膜の破壊が優先的に進行
し、結果的に固定潤滑皮膜の機能は著しく損なわれる。
【００１７】代表的な固体潤滑皮膜であり、密着性、耐
磨耗性に比較的優れているＲＦスパッタリング法、非平
衡型マグネトロンスパッタリング法等によって製膜され
た二硫化モリブデン皮膜は吸湿性を有し、吸湿により変
質が生じ易く、これにより皮膜強度を低下させる。皮膜
強度が低下した二硫化モリブデン皮膜は、皮膜内部での
破壊が生じ、硬質セラミック皮膜と固体潤滑皮膜の界面
での剥離と同様、固体潤滑皮膜の機能は著しく損なわれ
る。
磨耗性に比較的優れているＲＦスパッタリング法、非平
衡型マグネトロンスパッタリング法等によって製膜され
た二硫化モリブデン皮膜は吸湿性を有し、吸湿により変
質が生じ易く、これにより皮膜強度を低下させる。皮膜
強度が低下した二硫化モリブデン皮膜は、皮膜内部での
破壊が生じ、硬質セラミック皮膜と固体潤滑皮膜の界面
での剥離と同様、固体潤滑皮膜の機能は著しく損なわれ
る。
【００１８】これらの問題を改善するために本発明で
は、チタン等の周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金
属元素から選択される元素を合計を０．５ａｔ％以上、
１０ａｔ％以下の範囲で一種以上、二硫化モリブデンま
たは二硫化モリブデンを主成分とする化合物に添加す
る。これにより、セラミック硬質皮膜と固体潤滑皮膜の
密着性と吸湿による固体潤滑膜の皮膜強度の低下が改善
される。
は、チタン等の周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金
属元素から選択される元素を合計を０．５ａｔ％以上、
１０ａｔ％以下の範囲で一種以上、二硫化モリブデンま
たは二硫化モリブデンを主成分とする化合物に添加す
る。これにより、セラミック硬質皮膜と固体潤滑皮膜の
密着性と吸湿による固体潤滑膜の皮膜強度の低下が改善
される。
【００１９】表面層である二硫化モリブデンまたは二硫
化モリブデンを主成分とする化合物に添加する周期律表
ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択される一
種以上の元素は、０．５ａｔ％以下においては、密着向
上の特徴が失われ、１０ａｔ％以上においては、周期律
表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択される
一種以上の元素の皮膜の均一な分散が困難となり、潤滑
性および機械的特性が劣化する。
化モリブデンを主成分とする化合物に添加する周期律表
ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択される一
種以上の元素は、０．５ａｔ％以下においては、密着向
上の特徴が失われ、１０ａｔ％以上においては、周期律
表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択される
一種以上の元素の皮膜の均一な分散が困難となり、潤滑
性および機械的特性が劣化する。
【００２０】下地層である硬質セラミック皮膜の厚さ
は、公知の製法であるイオンプレーティング法を用いて
製膜した場合、過度の厚膜化は皮膜の脆弱化の問題が生
じるため、機械的強度の点から０．５〜数十μｍ程度が
適当であり、表面層である固体潤滑皮膜の厚さについて
も、スパッタリング法により製膜を行った場合は、同様
に機械的性質が損なわれない０．３〜５．０μｍ程度が
好ましい。
は、公知の製法であるイオンプレーティング法を用いて
製膜した場合、過度の厚膜化は皮膜の脆弱化の問題が生
じるため、機械的強度の点から０．５〜数十μｍ程度が
適当であり、表面層である固体潤滑皮膜の厚さについて
も、スパッタリング法により製膜を行った場合は、同様
に機械的性質が損なわれない０．３〜５．０μｍ程度が
好ましい。
【００２１】本発明の硬質セラミック皮膜はイオンプレ
ーティング法、スパッタリング法等の公知の方法を用い
て製膜することができる。耐磨耗性という点で、強固な
密着力が要求される皮膜に対してはイオンプレーティン
グ法が好ましい。固体潤滑皮膜は、厚さ１０μｍ以下の
薄膜の製膜においてはスパッタリング法が有効である
が、その中でも密着性、耐磨耗性に比較的優れているＲ
Ｆスパッタリング法、非平衡型マグネトロンスパッタリ
ング法が好ましく、カソードターゲットにチタン等の周
期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択さ
れる元素を併設することで、容易に製膜する固体潤滑皮
膜中にこれらの元素を添加でき、かつ、添加量の調整も
随意である。
ーティング法、スパッタリング法等の公知の方法を用い
て製膜することができる。耐磨耗性という点で、強固な
密着力が要求される皮膜に対してはイオンプレーティン
グ法が好ましい。固体潤滑皮膜は、厚さ１０μｍ以下の
薄膜の製膜においてはスパッタリング法が有効である
が、その中でも密着性、耐磨耗性に比較的優れているＲ
Ｆスパッタリング法、非平衡型マグネトロンスパッタリ
ング法が好ましく、カソードターゲットにチタン等の周
期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択さ
れる元素を併設することで、容易に製膜する固体潤滑皮
膜中にこれらの元素を添加でき、かつ、添加量の調整も
随意である。
【００２２】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明するが、本発明
は、本出願人と他の出願人との共同出願である先願の発
明（特願平９−３４２１２７号）を発展させたものであ
り、したがって、先願の明細書に記載の内容を引用する
ものである。特に、例えば、本発明では、高硬度皮膜の
下地層をイオンプレーティング法で成膜するのが好まし
いが、本明細書では、詳細な下地層の成膜条件等を再記
載する冗長さを避けるために、詳細な成膜条件等の説明
は省略している。これらに関しては、前記先願の明細書
の記載を引用するものとする。また、下地層を構成する
組成成分に関する実施例も冗長さを避けるために本明細
書では省略されているが、これに関しても同様に、先願
の明細書の記載を引用するものとする。例えば、先願の
明細書では、下地層の組成がＴｉＡｌＮである実施例を
記載しており、一方、この組成の実施例を本明細書では
記載していないが、本発明は、下地層の組成としてＴｉ
ＡｌＮを含むと解釈すべきである。本願発明と先願の発
明との相違点は、固体潤滑皮膜の表面層の組成であり、
したがって、本願発明と先願の発明で共通するその他の
内容については、先願の明細書を基本的には引用するも
のである。
は、本出願人と他の出願人との共同出願である先願の発
明（特願平９−３４２１２７号）を発展させたものであ
り、したがって、先願の明細書に記載の内容を引用する
ものである。特に、例えば、本発明では、高硬度皮膜の
下地層をイオンプレーティング法で成膜するのが好まし
いが、本明細書では、詳細な下地層の成膜条件等を再記
載する冗長さを避けるために、詳細な成膜条件等の説明
は省略している。これらに関しては、前記先願の明細書
の記載を引用するものとする。また、下地層を構成する
組成成分に関する実施例も冗長さを避けるために本明細
書では省略されているが、これに関しても同様に、先願
の明細書の記載を引用するものとする。例えば、先願の
明細書では、下地層の組成がＴｉＡｌＮである実施例を
記載しており、一方、この組成の実施例を本明細書では
記載していないが、本発明は、下地層の組成としてＴｉ
ＡｌＮを含むと解釈すべきである。本願発明と先願の発
明との相違点は、固体潤滑皮膜の表面層の組成であり、
したがって、本願発明と先願の発明で共通するその他の
内容については、先願の明細書を基本的には引用するも
のである。
【００２３】（実施例１）コバルトハイスを材質とする
刃径φ１２ｍｍのエンドミルにイオンプレーティング法
によりＴｉＣＮを厚さ０．２μｍコーティングしたもの
と、さらにＴｉＣＮの上に非平衡型マグネトロンスパッ
タリング法により、チタンを３．５ａｔ％添加したＭｏ
Ｓ2 を厚さ１．０μｍコーティングしたものを、比較の
ため材質ＳＣＭ４４０の鋼材の切削試験を行った。この
時のエンドミル刃部の平均磨耗量と切削長さの関係を図
１に示す。図１おいて、●は未処理の場合を示し、■は
ＴｉＣＮのみの処理を行った場合を示し、▲は実施例１
の処理、即ちＴｉＣＮ＋３．５ａｔ％のＴｉを添加した
ＭｏＳ2 の処理を行った場合を示す。
刃径φ１２ｍｍのエンドミルにイオンプレーティング法
によりＴｉＣＮを厚さ０．２μｍコーティングしたもの
と、さらにＴｉＣＮの上に非平衡型マグネトロンスパッ
タリング法により、チタンを３．５ａｔ％添加したＭｏ
Ｓ2 を厚さ１．０μｍコーティングしたものを、比較の
ため材質ＳＣＭ４４０の鋼材の切削試験を行った。この
時のエンドミル刃部の平均磨耗量と切削長さの関係を図
１に示す。図１おいて、●は未処理の場合を示し、■は
ＴｉＣＮのみの処理を行った場合を示し、▲は実施例１
の処理、即ちＴｉＣＮ＋３．５ａｔ％のＴｉを添加した
ＭｏＳ2 の処理を行った場合を示す。
【００２４】図１に示すように、ＭｏＳ2 をコーティン
グしたエンドミルは、ＴｉＣＮのみのエンドミルと比較
して、初期磨耗が少ない上、切削長さが約２倍になっ
た。
グしたエンドミルは、ＴｉＣＮのみのエンドミルと比較
して、初期磨耗が少ない上、切削長さが約２倍になっ
た。
【００２５】（実施例２）材質ＳＫＨ５１のピアスパン
チにイオンプレーティング法によりＴｉＣＮを厚さ３．
０μｍコーティングしたものを、さらにＴｉＣＮの上に
非平衡型マグネトロンスパッタリング法により、チタン
を２．５ａｔ％添加したＭｏＳ2 を厚さ１．０μｍコー
ティングしたものを、水溶性もしくは油性等の潤滑材を
用いない条件で、材質ＳＵＳ４１０で厚さ１．０ｍｍの
鋼板の穴あけ加工比較試験を行った。
チにイオンプレーティング法によりＴｉＣＮを厚さ３．
０μｍコーティングしたものを、さらにＴｉＣＮの上に
非平衡型マグネトロンスパッタリング法により、チタン
を２．５ａｔ％添加したＭｏＳ2 を厚さ１．０μｍコー
ティングしたものを、水溶性もしくは油性等の潤滑材を
用いない条件で、材質ＳＵＳ４１０で厚さ１．０ｍｍの
鋼板の穴あけ加工比較試験を行った。
【００２６】ＴｉＣＮのみコーティングを行ったピアス
パンチは、寿命が約３，０００穴であったのに対し、Ｍ
ｏＳ2 をコーティングしたものは、約１２，０００穴と
寿命が４倍を示した。
パンチは、寿命が約３，０００穴であったのに対し、Ｍ
ｏＳ2 をコーティングしたものは、約１２，０００穴と
寿命が４倍を示した。
【００２７】（比較例１）実施例２と同様の試験を、Ｔ
ｉＣＮの上のＭｏＳ2 にチタン等の周期律表ＩＶａ族、
Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択される元素の添加を
しない状態で、他の条件等を一切変えず行った。
ｉＣＮの上のＭｏＳ2 にチタン等の周期律表ＩＶａ族、
Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素から選択される元素の添加を
しない状態で、他の条件等を一切変えず行った。
【００２８】穴あけ加工開始後、最初にピアスパンチの
表面状態の確認を行った１０００穴の段階で、表面層で
あるＭｏＳ2 は摺動面にほぼ残存せず、最終的にピアス
パンチの寿命は、約４０００穴に留まった。
表面状態の確認を行った１０００穴の段階で、表面層で
あるＭｏＳ2 は摺動面にほぼ残存せず、最終的にピアス
パンチの寿命は、約４０００穴に留まった。
【００２９】（実施例３）材質ＳＫＨ５１のドリルにイ
オンプレーティング法によりＴｉＮを厚さ３．０μｍコ
ーティングしたものと、さらにＴｉＮの上に非平衡型マ
グネトロンスパッタリング法により、Ｔｉを添加したＭ
ｏＳ2 を厚さ１．０μｍコーティングしたものを、比較
のため材質ＳＵＳ３０４の鋼材の切削試験を行った。
オンプレーティング法によりＴｉＮを厚さ３．０μｍコ
ーティングしたものと、さらにＴｉＮの上に非平衡型マ
グネトロンスパッタリング法により、Ｔｉを添加したＭ
ｏＳ2 を厚さ１．０μｍコーティングしたものを、比較
のため材質ＳＵＳ３０４の鋼材の切削試験を行った。
【００３０】ＴｉＮのみコーティングを行ったドリル
は、寿命が１３穴であったのに対し、ＭｏＳ2 をコーテ
ィングしたものは５７穴と寿命が約４倍を示した。
は、寿命が１３穴であったのに対し、ＭｏＳ2 をコーテ
ィングしたものは５７穴と寿命が約４倍を示した。
【００３１】（実施例４）材質ＳＫＨ５１のカッティン
グツールにイオンプレーティング法によりＣｒＮを厚さ
１．５μｍコーティングしたものを、さらにＣｒＮの上
に非平衡型マグネトロンスパッタリング法により、Ｔｉ
を添加したＭｏＳ2 を厚さ１．０μｍコーティングした
ものを、比較のために材質Ａｌの棒材（直径９２ｍｍ×
長さ５０ｍｍ）から、直径９２ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板
に切り取る切削試験を行った。
グツールにイオンプレーティング法によりＣｒＮを厚さ
１．５μｍコーティングしたものを、さらにＣｒＮの上
に非平衡型マグネトロンスパッタリング法により、Ｔｉ
を添加したＭｏＳ2 を厚さ１．０μｍコーティングした
ものを、比較のために材質Ａｌの棒材（直径９２ｍｍ×
長さ５０ｍｍ）から、直径９２ｍｍ、厚さ５ｍｍの円板
に切り取る切削試験を行った。
【００３２】ＣｒＮのみコーティングを行ったカッティ
ングツールは、加工数が１０，０００で寿命に達したの
に対し、さらにＭｏＳ2 をコーティングしたものは加工
数６０，０００と寿命が約６倍を示した。
ングツールは、加工数が１０，０００で寿命に達したの
に対し、さらにＭｏＳ2 をコーティングしたものは加工
数６０，０００と寿命が約６倍を示した。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、硬質セラミック皮膜の
上に密着性、耐候性の高い固体潤滑皮膜を被覆すること
により、その相乗効果によって優れた摺動耐磨耗性を比
較的確実に長期間維持する工具、金型、機械部品等の摺
動耐磨耗部材が得られる。
上に密着性、耐候性の高い固体潤滑皮膜を被覆すること
により、その相乗効果によって優れた摺動耐磨耗性を比
較的確実に長期間維持する工具、金型、機械部品等の摺
動耐磨耗部材が得られる。
【図１】図１は、本発明の実施例１におけるエンドミル
刃部の平均磨耗量と切削長さの関係を示すグラフであ
る。
刃部の平均磨耗量と切削長さの関係を示すグラフであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F100 AA09C AA12B AA40B AA40K AB12C AT00A BA03 BA07 BA10A BA10C BA13 EH66C GB51 JK09 JK12B JK16 YY00C 4K029 BA33 BA34 BA43 BA44 BA46 BA48 BA51 BA53 BA54 BA55 BA56 BA57 BA58 BA60 BC00 BC02 BD04 BD05 CA03 CA05
Claims (5)
- 【請求項１】周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属
元素及びＡｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｃから選択される一種以上の
元素と、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏから選択される一種以上の元素
とによって構成される単層または２種以上の積層化合物
皮膜である高硬度皮膜の下地層と、下地層上に、スパッ
タリング法により製膜される二硫化モリブデンまたは二
硫化モリブデンを主成分とする化合物を表面層に備え、
表面層である二硫化モリブデンまたは二硫化モリブデン
を主成分とする化合物には、周期律表ＩＶａ族、Ｖａ
族、ＶＩａ族金属元素から選択される一種以上の元素を
合計０．５ａｔ％以上、１０ａｔ％以下の範囲で含むこ
とを特徴とする固体潤滑性を有する複合耐磨耗性硬質皮
膜。 - 【請求項２】下地層がＴｉＮであり、表面層に添加する
周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素がＴｉで
あることを特徴とする請求項１記載の固体潤滑性を有す
る複合耐磨耗性硬質皮膜。 - 【請求項３】下地層がＴｉＣＮであり、表面層に添加す
る周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素がＴｉ
であることを特徴とする請求項１記載の固体潤滑性を有
する複合耐磨耗性硬質皮膜。 - 【請求項４】下地層がＣｒＮであり、表面層に添加する
周期律表ＩＶａ族、Ｖａ族、ＶＩａ族金属元素がＴｉで
あることを特徴とする請求項１記載の固体潤滑性を有す
る複合耐磨耗性硬質皮膜。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１つに記載された
固体潤滑性を有する複合耐磨耗性硬質皮膜付き物品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18568798A JP2000001768A (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 固体潤滑性を有する複合耐磨耗性硬質皮膜、並びに皮膜付き物品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18568798A JP2000001768A (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 固体潤滑性を有する複合耐磨耗性硬質皮膜、並びに皮膜付き物品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000001768A true JP2000001768A (ja) | 2000-01-07 |
Family
ID=16175118
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18568798A Withdrawn JP2000001768A (ja) | 1998-06-16 | 1998-06-16 | 固体潤滑性を有する複合耐磨耗性硬質皮膜、並びに皮膜付き物品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000001768A (ja) |
Cited By (15)
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| DE102008045269A1 (de) | 2007-09-11 | 2009-03-12 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.), Kobe | Hartbeschichtungsfilm, Material, beschichtet mit dem Hartbeschichtungsfilm, und Formwerkzeug für kalt-plastische Bearbeitung |
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| DE102009022620A1 (de) | 2008-06-23 | 2009-12-24 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.), Kobe-shi | Hartfilm-beschichtetes Element und Vorrichtung zum Formen |
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-
1998
- 1998-06-16 JP JP18568798A patent/JP2000001768A/ja not_active Withdrawn
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