JP2004249433A - 被覆ブローチ - Google Patents
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Abstract
【課題】Cr系皮膜の欠点である硬度を高めることにより耐摩耗性を改善し、皮膜表面が優れた潤滑性を有することにより工具刃先の耐凝着性、耐圧着性の更なる改善を目的とする。
【解決手段】被覆はアーク放電式イオンプレーティング法により被覆された硬質皮膜であり、該硬質皮膜は、(AlxCr1−x−ySiy)(N1−α−β−γBαCβOγ)、但し、x、y、α、β、γは夫々原子比率を示し、0.45<x<0.75、0≦y<0.2、0≦α<0.12、0≦β<0.2、0.01≦γ≦0.25、からなり、X線回折における回折強度I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下からなり、X線光電子分光分析における525eVから535eVの範囲に、少なくともCr、Al及び/又はSiと酸素との結合エネルギーを有し、該ブローチの基体は高速度鋼からなり、VとCoの和が重量%で10≦(V+Co)≦20、Crが重量%で3.8≦Cr≦4.5、としたことを特徴とする被覆ブローチである。
【選択図】図1
【解決手段】被覆はアーク放電式イオンプレーティング法により被覆された硬質皮膜であり、該硬質皮膜は、(AlxCr1−x−ySiy)(N1−α−β−γBαCβOγ)、但し、x、y、α、β、γは夫々原子比率を示し、0.45<x<0.75、0≦y<0.2、0≦α<0.12、0≦β<0.2、0.01≦γ≦0.25、からなり、X線回折における回折強度I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下からなり、X線光電子分光分析における525eVから535eVの範囲に、少なくともCr、Al及び/又はSiと酸素との結合エネルギーを有し、該ブローチの基体は高速度鋼からなり、VとCoの和が重量%で10≦(V+Co)≦20、Crが重量%で3.8≦Cr≦4.5、としたことを特徴とする被覆ブローチである。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は、各種機械部品の成形加工に用いるブローチに関し、ブローチの表面被覆材として有用な硬質皮膜を被覆することにより、優れた耐凝着性、耐圧着性を発揮する被覆ブローチに関する。
【0002】
【従来の技術】
AlCr系皮膜は、耐高温酸化特性に優れた硬質皮膜材として、下記に示す特許文献1から4が開示されている。
【特許文献1】特許第3027502号公報(第6頁、図1)
【特許文献2】特許第3039381号公報(第4頁、図1)
【特許文献3】特開平2002−160129号公報(第3頁、図1)
【0003】
特許文献1は金属成分としてAlCrとC、N、Oの1種より選択されるAlCr系硬質膜において、高硬度を有する非晶質膜に関する事例が開示されている。しかしこの非晶質膜の硬度は最大でもヌープ硬さ21GPa程度であり、耐摩耗効果や潤滑性の改善は期待できず、密着性に関しても十分ではない。特許文献2及び特許文献3に開示されている硬質皮膜はAlCrの窒化物であり、約1000℃の耐高温酸化特性を有しているが、1000℃以上の耐酸化特性の検討は行われていない。硬度はHV21GPa程度で硬度の改善が不十分であり耐摩耗性、皮膜の潤滑性に乏しい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般的にブローチを用いた機械加工の特徴は、切削速度が毎分数メートル程度であり、回転動作による旋削加工やフライス加工と比較すると、比較的低速領域で行なわれることである。低速領域での切削においては、刃先の摩擦熱に対抗する耐熱性などの特性よりも、凝着や圧着などの現象に対抗するための特性が要求される。即ち、低速度の加工においては、摩擦現象において刃先部分に凝着物や圧着物が成長し易く、これが工具寿命に不利な影響を及ぼすといった課題がある。従来までは、この摩擦現象の影響を低減させるために、TiNやTiAl等の被覆が行なわれてきたが、現状は更なる改善が望まれている。本発明は、上記の問題点を改善し、Cr系皮膜の欠点である硬度を高めることにより耐摩耗性を改善し、皮膜表面が優れた潤滑性を有することにより工具刃先の耐凝着性、耐圧着性の更なる改善を目的とし、その結果優れた工具寿命を発揮する被覆ブローチを提供することである。
【0005】
【課題を解決するために手段】
本発明は、被覆ブローチにおいて、該被覆はアーク放電式イオンプレーティング法により被覆された硬質皮膜であり、該硬質皮膜は、(AlxCr1−x−ySiy)(N1−α−β−γBαCβOγ)、但し、x、y、α、β、γは夫々原子比率を示し、0.45<x<0.75、0≦y<0.2、0≦α<0.12、0≦β<0.2、0.01≦γ≦0.25、からなり、X線回折における(111)面の回折強度をI(111)、(200)面の回折強度をI(200)とした時、I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下からなり、X線光電子分光分析における525eVから535eVの範囲に、少なくともCr、Al及び/又はSiと酸素との結合エネルギーを有し、該ブローチの基体は高速度鋼からなり、VとCoの和が重量%で10≦(V+Co)≦20、Crが重量%で3.8≦Cr≦4.5、としたことを特徴とする被覆ブローチである。上記構成を採用することにより、切削速度が通常条件の毎分数メートル程度であっても、高速ブローチ盤で適用される様な数十メートルの切削速度領域であっても、皮膜表面の潤滑性、基体と硬質皮膜との密着性に優れ、高硬度化による耐摩耗性を改善することが可能となり、優れた耐凝着性、耐圧着性、更には耐摩耗性を発揮する本発明の被覆ブローチを完成させた。
【0006】
本発明硬質皮膜は、X線回折における(200)面回折ピークの2θの半価幅が、0.5度以上、1度以下の広がりを有する場合、皮膜硬度並びに耐酸化性改善への寄与が大きい。また、ナノインデンテーションによる硬度測定法により接触深さと最大荷重時の最大変位量が求められる(W. C. Oliver and G. M. Pharr: J. Mater. Res., Vol.7, No.6, June、1992、1564−1583)。この数値を用いて、E=100−{(接触深さ)/(最大荷重時の最大変位量)}
の数式で、弾性回復率Eを定義し、30%≦E<40%とすることにより、耐摩耗性と密着性のバランスが最適となる。次に、X線回折によるCrの立方晶系化合物とAlの六方晶系化合物のピークが検出され、該Crの立方晶系化合物の(200)面ピーク強度をQ1、Alの六方晶系化合物の(001)面ピーク強度をQ2とした時、ピーク強度比Q2/Q1の値が、0≦Q2/Q1≦0.3とすることは、皮膜硬度を向上させることに有効である。また、本願発明硬質皮膜は、硬質皮膜表面の凸部を機械的処理により平滑にすると、表面の摩擦係数が低減しこれによって耐凝着性、耐圧着性や切屑排出性が改善される。本発明に用いる高速度鋼は、硬さがHRC66以上、HRC72未満である。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の硬質皮膜を構成する金属元素の組成は、(AlxCr1−x−ySiy)において、xが0.45<x<0.75、yが0≦y<0.2を満足する必要がある。xの値が0.45以下では皮膜硬度並びに耐高温酸化特性の改善効果が十分ではなく、xの値が0.75以上、yの値が0.2以上では、残留圧縮応力が過大になり、被覆直後に自己破壊を誘発する場合がある。非金属元素の組成は、(N1−α−β−γBαCβOγ)において、αは0.12以上では皮膜が脆化し、好ましいαの上限値は0.08である。硼素の添加は被加工物との耐溶着性と摩擦係数を低減し、潤滑性を向上させ、耐凝着性、耐圧着性に効果がある。次に、βは、0.2以上で皮膜は脆化する。好ましいβの上限値は0.16である。炭素の添加は硬質皮膜の硬度を高め、摩擦係数の低減し、潤滑性を向上させ、耐凝着性、耐圧着性に効果がある。γは0.01以上、0.25以下にすることが必要である。γが0.01未満では、添加効果を得ることができず、0.25を超えて大きくなると皮膜硬度は低下し、耐摩耗性に乏しくなる。好ましくは、γは、0.05以上0.2以下である。γの添加は、基体と皮膜との密着性向上、皮膜が緻密化することによる高硬度化、酸化物形成により耐酸化性の改善と、酸化物による表面潤滑性の改善に効果的である。金属元素のAl、Cr、Siに対する非金属元素のN、B、C、Oの比は、化学量論的に(N、B、C、O)/(Al、Cr、Si)>1.1がより好ましい。
【0008】
本発明のX線回折における(111)面の回折強度をI(111)、(200)面の回折強度をI(200)とした時、I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下としたのは、皮膜の密着性は残留圧縮応力に強く依存し、この残留圧縮応力は成膜条件であるイオンエネルギーに強く依存している。即ち、イオンエネルギーが低い条件下では皮膜の残留圧縮応力は低い結果となる。逆に、イオンエネルギーが高い条件下では皮膜の残留圧縮応力は高い結果となる。ここで、イオンエネルギーを決定する要素は、具体的には成膜条件であるバイアス電圧、反応ガス圧力であり、これによって制御することができる。本発明は、残留圧縮応力が高い場合、X線回折において皮膜は(111)面に強く配向し、皮膜の硬度も、この高い残留圧縮応力の影響を受けて高硬度とする事が可能となる。一方、皮膜の密着性に着目すると、硬質皮膜内の残留圧縮応力を高くすると、皮膜の高硬度化を達成できるが、基体と皮膜界面とのせん断応力が増大する方向に作用するため、密着性を損なうこととなり、好ましくない。従って、基体と皮膜との密着性及び皮膜硬度とのバランスを最適に制御することが重要となる。I(200)/I(111)の値が0.5未満となると、皮膜の残留圧縮応力が大きくなりすぎて、密着性が急激に低下し、ブローチに適用する硬質皮膜としては満足な性能を得ることが出来ないのである。I(200)/I(111)の値が6を超えて大きくなると、皮膜の硬度が急激に低下し、ブローチに適用する硬質皮膜としては満足な性能を得ることが出来ないのである。更に、皮膜の潤滑性に影響を与える皮膜表面の面粗さに着目すると、面粗さが小さいことが好ましい。そのため、皮膜を可能な限り(111)面に結晶配向させ、柱状結晶構造における結晶粒を膜厚方向に細長い構造とすることによって皮膜表面の面粗さを低減させることが、皮膜の潤滑性能を増加させる事に効果的である。皮膜の潤滑性の改善に有効な結晶粒の構造を考慮して、I(200)/I(111)の値を6以下とすることにより、適正に維持することを可能にした。そこで、0.5以上、6以下の値に限定した。
【0009】
該硬質皮膜はX線光電子分光分析にて、525eVから535eVにCr、Al及び/又はSiと酸素との結合エネルギーを有することが必要であり、皮膜が緻密化し、酸化雰囲気において酸素の拡散経路となる結晶粒界が不明瞭となり、内向拡散し難くする機能を有する。Cr、Al及び/又はSiが窒化物、酸化物もしくは酸窒化物の状態で存在しているため、硬質皮膜が緻密化し高硬度を有する。本発明硬質皮膜の特徴である、Cr、Al及び/又はSiと酸素との結合状態を形成するには、一定以上の酸素を含有させることが必要である。基体にバイアス電圧を印加すると、密着性を一段と高めることができる。成膜条件は、ガス圧を1.5〜5.0Pa、被覆基体温度を350〜700℃、バイアス電圧を−15〜−300Vのバイアス電圧とすることが好ましく、この範囲において皮膜の密着性と皮膜硬度とのバランスが最適となり、皮膜の摩擦係数低減による潤滑性の改善、耐凝着性、耐圧着性の改善に効果的であり、優れた緻密な硬質皮膜が得られる。
【0010】
本発明の被覆ブローチに用いる高速度鋼は、VとCoの和が、重量%で10≦(V+Co)≦20、Crが重量%で3.8≦Cr≦4.5の範囲とする。高速度鋼中のV及びCoは、硬度及び耐熱強度を決定する添加元素であるが、10重量%未満の場合は、上記硬質皮膜内に発生する残留圧縮応力に対して基体強度が十分ではなく、工具寿命は不安定である。これは、硬質皮膜内に発生する残留圧縮応力により、皮膜剥離が発生する場合があるためである。17重量%を越える場合は基体が脆くなる傾向となり、20重量%を越える場合は、基体が脆くなり過ぎてしまい、切刃のチッピングや欠けが発生し、短寿命を招く。Crは、高速度鋼の熱処理性を高め、硬さを充分に高めるため上記の範囲とした。基体中のV、Co及びCrが上記範囲を満足する場合、高速度鋼中のマトリックスの強度も優れる。本発明の硬質皮膜の密着性に及ぼす影響を考慮した結果、基体中のV、CoとCrの含有量を上記範囲内に決定した。この範囲内であれば、上記硬質皮膜内に発生する残留圧縮応力に対して、基体内部で緩和することが可能であり密着性に優れ、該硬質皮膜の優れた潤滑性に伴う耐凝着性、耐圧着性と、耐酸化性と高硬度である特性を充分に発揮することができる。これらの構成により、ブローチの切削加工における耐凝着性、耐圧着性と切り屑排出性を改善し、長寿命化を達成することが可能となる。
【0011】
該硬質皮膜の結晶粒のアスペクト比について、本発明の柱状結晶構造をした皮膜破断面の膜厚Tについて、膜厚Tの25%から50%の厚みであるT1に相当する上下膜厚方向の上端位置と下端位置とを求める。この時、上端位置と下端位置は、T/2に相当する基準位置より上下膜厚方向に略均等となる様に割り振る。各上下端位置における水平方向の上端側粒径Kと下端側粒径Lを求める。そこで、アスペクト比をT1/((K+L)/2)とすると、柱状結晶構造からなる該硬質皮膜の結晶粒のアスペクト比が、1.2から5である。アスペクト比が5を超えて大きくなると、結晶粒が膜厚方向に細長くなり、皮膜の靭性が低下し好ましくない。1.2未満では粒状結晶が増加する傾向となり、皮膜硬度が低下し好ましくない。更に、該硬質皮膜の残留圧縮応力が、1GPa以上、5GPa以下であることが、硬質皮膜に靭性を持たせ、皮膜硬度と基体密着性とのバランスに適した範囲となり、性能の改善に効果的である。
【0012】
ナノインデンテーションによる硬度測定法によるEは、30%≦E<40%であり、皮膜の成膜条件であるバイアス電圧、反応ガス圧やその分圧比、成膜時の基体温度を最適に制御することにより達成できる。Eが40%以上の場合、硬質皮膜内に残留圧縮応力が高くなり過ぎて靭性に乏しくなり密着性を劣化させる。30%未満の場合は強度不足による異常摩耗等により耐摩耗性が十分でない。好ましいEの値は32%〜38%である。
【0013】
該硬質皮膜のCrの立方晶系化合物ピーク強度をQ1、Alの六方晶系化合物のピーク強度をQ2とした時、ピーク強度比Q2/Q1の値が0.3を超えて大きくなると、硬度が急激に低下するとともに、潤滑性を有するCrの立方晶系化合物が減少し、皮膜のもつ潤滑性が低下する。そこで、Q2/Q1の値が0.3以下とすることは、必要な皮膜硬度を得ることと、潤滑性を維持することに有効であり好ましい。
【0014】
本発明の皮膜を被覆し被覆基体表面の研磨面や研削面に沿った硬質皮膜表面の凸部や、被覆中に発生したマクロ粒子等の付着により凸部が形成される場合があるため、その凸部を機械的処理により平滑にすることにより、耐凝着性、耐圧着性や切屑排出効果に更に優れ望ましい。更に、被覆後に切刃部に機械的処理を施すことにより、なじみ効果も確認され、耐欠損、耐チッピング特性を改善することができ、より好ましい硬質皮膜を得ることができる。
【0015】
本発明の被覆ブローチの基体として用いる高速度鋼の硬さは、HRC66以上、HRC72未満である。基体がHRC66未満となる場合、過酷な加工環境下において切刃が塑性変形を伴った摩耗進行も確認され、刃先強度が十分ではなく好ましくない。また、HRC72以上となる場合は、切刃のチッピングや欠けを生じる場合があり、好ましくない。更に、本発明の硬質皮膜において金属成分の4原子%未満を周期律表の4a、5a、6a族の金属成分の1種以上で置き換えた場合、また本発明に関わる硬質皮膜を1層以上含有する複層構造においても、同様な効果が確認され好ましく、本発明の技術的範囲に含まれるものである。以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。
【0016】
【実施例】
(実施例1)
成膜には酸素含有の合金ターゲットを用い、反応ガスを真空装置内に導入し全圧を3.0Pa、バイアス電圧を−100V、被覆温度を450℃とし、膜厚を約5μmとし、(Al0.6Cr0.4)(N0.80C0.08O0.10B0.02)を成膜し、本発明例1とした。皮膜組成は、電子プローブX線マイクロアナリシス及びオージェ電子分光法により決定した。X線光電子分光分析は、PHI社製1600S型X線光電子分光分析装置を用いて分析した。本発明例1のX線光電子分光分析結果を図1に示す。図1は結合エネルギーが530eV近傍のナロースペクトル示し、Cr−O及びAl−Oの結合の存在を示す。図2はCr−N及びCr−Oの結合の存在を示す。図3はAl−N及びAl−Oの結合の存在を示す。図4のX線回折結果は、硬質皮膜のX線回折における(111)面の回折強度をI(111)、(200)面の回折強度をI(200)とした時に、I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下であることを示す。
【0017】
(実施例2)
実施例1と同様に、(AlxCr1−x−ySiy)(N0.95O0.05)を成膜し、比較例2、x=0.20、y=0、比較例3、x=0.30、y=0、本発明例4、x=0.50、y=0、本発明例5、x=0.60、y=0、本発明例6、x=0.70、y=0、比較例7、x=0.80、y=0及び(AlxCr1−x)N系の従来例9、x=0.20、従来例10、x=0.50、従来例11、x=0.70、を製作し、押込硬さを測定した。試験機は微小押込み硬さ試験機を用い、圧子はダイヤモンド製の対稜角115度の三角錐圧子を用い、最大荷重を49mN、荷重負荷ステップ4.9mN/sec、最大荷重時の保持時間は1秒とした。測定値は10点測定の平均値を示した。図5より、本発明例4〜6、Al添加量、45〜75原子%の範囲で、酸素を含有しない系より高硬度を示した。本発明硬質皮膜は、酸素を含有することにより高硬度となり、40GPa以上を得ることが出来る。これによって密着性並びに耐摩耗性に優れた硬質皮膜が得られる。
【0018】
(実施例3)
高速度鋼を基体に用い、表1に示す皮膜組成の、本発明例12〜20、比較例21〜26及び従来例10を製作した。アークイオンプレーティング法による被覆条件は、被覆基体温度450℃、反応圧は3.5Paでバイアス電圧を−150Vの条件で被覆処理を行なった。表1に皮膜の組成等を示す。
【0019】
【表1】
【0020】
表1の試料を用いて、大気中1100℃の酸化条件で処理した皮膜の酸化層、実施例2同様に微小押込み硬さ、薄板の変形量より算出した残留圧縮応力、弾性回復率を測定した。表1より、酸化層厚さは、本発明例12〜20は、殆ど酸化進行が無く、耐高温酸化特性に優れていることが確認された。従来例10は酸化進行が著しく硬質皮膜は殆ど酸化物となり、酸素の内向拡散が基体まで達していた。押込み硬さもC、Bを含有させることにより、更に高硬度となる。残留圧縮応力は、本発明例12〜20は低く、更に、図6に示す、本発明例12及び従来例10の荷重変位曲線より、本発明例12は、最大荷重時における最大変位量が大きく、塑性変形量が小さく、同一応力が硬質皮膜に作用した際、弾性回復する割合が大きく塑性変形し難いことを示す。この荷重変位曲線よりEを求めた。Eが大きい程弾性回復特性に優れる。表1より、本発明例12〜20は弾性回復特性に優れ、硬質皮膜の剥離やクラックの低減が可能となり、密着性に優れた硬質皮膜を得ることができる。これは、皮膜硬度差よりも大きな効果がある。
【0021】
次に、表1の本発明例及び比較例を用いて圧痕試験による皮膜剥離状況を併記する。測定はロックウェル硬度計により1470Nの荷重で圧痕を形成し、光学顕微鏡により観察した。本発明例12〜20は剥離が無く、優れた密着性を示した。これは本発明例が適正なE値の範囲内にあるためである。比較例21〜26、従来例10は被覆基体の塑性変形に追従することができず、圧痕周辺部に膜剥離が発生した。
【0022】
(実施例4)
表1に示す本発明例12〜20、比較例21〜26及び従来例10の硬質皮膜を高速度鋼、Co:8wt%、V:5wt%、Mo:2wt%、W:15wt%、Cr:4wt%、C:1.7wt%及びその固溶体、残部がFeからなる高速度鋼製で、最大径25.6mm、全長580mm、スプライン刃形のビットウィーン径が2.13mmのインボリュートスプライン穴加工用のスプラインブローチを用い、研削加工時に発生した切刃近傍のバリやカエリをダイヤモンド粒子とゴム状樹脂の混合材を切刃のすくい面側から投射することにより除去し、工具表面を脱脂するためにアルカリ洗浄液中で6分間洗浄し、純水で中和洗浄した。各組成からなるターゲットを配置したアークイオンプレーティング装置内に工具をセットし、真空中450℃で1時間の脱ガス加熱工程を実施し、Arイオンによる被覆基体のクリーニング処理を行った。表1に示す夫々の組成からなる硬質皮膜を1.2μmの厚さで被覆した。本発明例、比較例及び従来例の被覆条件は、被覆基体温度400℃、反応ガス圧は1.5Paでバイアス電圧を−30Vの条件で被覆処理を行った。得られた本発明例、比較例及び従来例の被覆ブローチを用いて、下記条件の切削加工試験を行い、被覆ブロ−チは、1個当りの切削長さは25mmで、切削個数2000個、即ち総切削長さ50m切削後のブローチ逃げ面摩耗量を比較し、表1に併記する。
(切削諸元)
加工方法:引き抜き内面加工
被削材:S45C(硬さHB219)
切削速度:6m/min
切り込み量:0.01〜0.04mm
切削油:植物性油ミスト供給
【0023】
表1より、本発明例12から20の高速度鋼を基体とした被覆ブローチは、従来例10と比較してブローチ逃げ面摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れている。本発明例18は本発明皮膜被覆後にダイヤモンド粒子を含有した粒子を工具すくい面に投射することにより、硬質皮膜表面を平滑にしたが、本発明例12と比較しても、より少ない摩耗量となっている。比較例21は被覆条件をバイアス電圧−500Vで被覆した硬質皮膜のX線回折による最強強度面指数が(220)面を示し、I(200)/I(111)の値が6.2となり、本発明例に比べて摩耗量が多い。比較例22はターゲットに含有する酸素濃度が1800ppmからなるターゲットを使用した場合を示すが、X線光電子分光分析により酸化物としての結合状態が確認されない場合を示し、本発明例に比べて摩耗量が多い。比較例23はAl含有量が20原子%の場合であり、弾性回復率は30%以下となり、摩耗量が多い。比較例24はAl含有量が80原子%の場合である。比較例25は酸素含有量が55原子%の場合である。比較例26はSi含有量が34原子%の場合であるが、何れの比較例も摩耗量が多く、耐摩耗性が十分ではない。
【0024】
更に、比較例24、26は半価幅が1度以上となり、耐摩耗性が十分ではない。また、結晶粒径のアスペクト比についても、比較例24、26が5を超えて大きくなっている。これらは、皮膜の(111)面配向が強い為、残留圧縮応力も高くなって皮膜の密着性が低下したことが摩耗量の増大となった原因と考えられる。更に比較例24はピーク強度比Q2/Q1の値が、0.3を超えて大きい値を示した。このことは、膜組成におけるAl含有量の多いため、Alの六方晶系化合物の含有割合が増加したためである。これによって、皮膜の硬度が低下し、十分な耐摩耗性が得られなかった。
【0025】
【発明の効果】
本願発明を適用することにより、ブローチ加工による低速度の切削加工に用いても優れた皮膜の潤滑性を発揮することから、刃先近傍の凝着、圧着を低減させ、これによる耐摩耗性を改善し、更に基体表面とその直上の硬質皮膜との密着性に優れた被覆ブローチを得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明例のCr−O及びAl−Oの結合エネルギーを示す。
【図2】図2は、本発明例のCr−N及びCr−Oの結合エネルギーを示す。
【図3】図3は、本発明例のAl−N及びAl−Oの結合エネルギーを示す。
【図4】図4は、本発明例のX線回折結果を示す。
【図5】図5は、本発明例と従来例のAl添加量と皮膜硬度の関係を示す。
【図6】図6は、本発明例12及び従来例10の荷重変位曲線を示す。
【発明が属する技術分野】
本発明は、各種機械部品の成形加工に用いるブローチに関し、ブローチの表面被覆材として有用な硬質皮膜を被覆することにより、優れた耐凝着性、耐圧着性を発揮する被覆ブローチに関する。
【0002】
【従来の技術】
AlCr系皮膜は、耐高温酸化特性に優れた硬質皮膜材として、下記に示す特許文献1から4が開示されている。
【特許文献1】特許第3027502号公報(第6頁、図1)
【特許文献2】特許第3039381号公報(第4頁、図1)
【特許文献3】特開平2002−160129号公報(第3頁、図1)
【0003】
特許文献1は金属成分としてAlCrとC、N、Oの1種より選択されるAlCr系硬質膜において、高硬度を有する非晶質膜に関する事例が開示されている。しかしこの非晶質膜の硬度は最大でもヌープ硬さ21GPa程度であり、耐摩耗効果や潤滑性の改善は期待できず、密着性に関しても十分ではない。特許文献2及び特許文献3に開示されている硬質皮膜はAlCrの窒化物であり、約1000℃の耐高温酸化特性を有しているが、1000℃以上の耐酸化特性の検討は行われていない。硬度はHV21GPa程度で硬度の改善が不十分であり耐摩耗性、皮膜の潤滑性に乏しい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般的にブローチを用いた機械加工の特徴は、切削速度が毎分数メートル程度であり、回転動作による旋削加工やフライス加工と比較すると、比較的低速領域で行なわれることである。低速領域での切削においては、刃先の摩擦熱に対抗する耐熱性などの特性よりも、凝着や圧着などの現象に対抗するための特性が要求される。即ち、低速度の加工においては、摩擦現象において刃先部分に凝着物や圧着物が成長し易く、これが工具寿命に不利な影響を及ぼすといった課題がある。従来までは、この摩擦現象の影響を低減させるために、TiNやTiAl等の被覆が行なわれてきたが、現状は更なる改善が望まれている。本発明は、上記の問題点を改善し、Cr系皮膜の欠点である硬度を高めることにより耐摩耗性を改善し、皮膜表面が優れた潤滑性を有することにより工具刃先の耐凝着性、耐圧着性の更なる改善を目的とし、その結果優れた工具寿命を発揮する被覆ブローチを提供することである。
【0005】
【課題を解決するために手段】
本発明は、被覆ブローチにおいて、該被覆はアーク放電式イオンプレーティング法により被覆された硬質皮膜であり、該硬質皮膜は、(AlxCr1−x−ySiy)(N1−α−β−γBαCβOγ)、但し、x、y、α、β、γは夫々原子比率を示し、0.45<x<0.75、0≦y<0.2、0≦α<0.12、0≦β<0.2、0.01≦γ≦0.25、からなり、X線回折における(111)面の回折強度をI(111)、(200)面の回折強度をI(200)とした時、I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下からなり、X線光電子分光分析における525eVから535eVの範囲に、少なくともCr、Al及び/又はSiと酸素との結合エネルギーを有し、該ブローチの基体は高速度鋼からなり、VとCoの和が重量%で10≦(V+Co)≦20、Crが重量%で3.8≦Cr≦4.5、としたことを特徴とする被覆ブローチである。上記構成を採用することにより、切削速度が通常条件の毎分数メートル程度であっても、高速ブローチ盤で適用される様な数十メートルの切削速度領域であっても、皮膜表面の潤滑性、基体と硬質皮膜との密着性に優れ、高硬度化による耐摩耗性を改善することが可能となり、優れた耐凝着性、耐圧着性、更には耐摩耗性を発揮する本発明の被覆ブローチを完成させた。
【0006】
本発明硬質皮膜は、X線回折における(200)面回折ピークの2θの半価幅が、0.5度以上、1度以下の広がりを有する場合、皮膜硬度並びに耐酸化性改善への寄与が大きい。また、ナノインデンテーションによる硬度測定法により接触深さと最大荷重時の最大変位量が求められる(W. C. Oliver and G. M. Pharr: J. Mater. Res., Vol.7, No.6, June、1992、1564−1583)。この数値を用いて、E=100−{(接触深さ)/(最大荷重時の最大変位量)}
の数式で、弾性回復率Eを定義し、30%≦E<40%とすることにより、耐摩耗性と密着性のバランスが最適となる。次に、X線回折によるCrの立方晶系化合物とAlの六方晶系化合物のピークが検出され、該Crの立方晶系化合物の(200)面ピーク強度をQ1、Alの六方晶系化合物の(001)面ピーク強度をQ2とした時、ピーク強度比Q2/Q1の値が、0≦Q2/Q1≦0.3とすることは、皮膜硬度を向上させることに有効である。また、本願発明硬質皮膜は、硬質皮膜表面の凸部を機械的処理により平滑にすると、表面の摩擦係数が低減しこれによって耐凝着性、耐圧着性や切屑排出性が改善される。本発明に用いる高速度鋼は、硬さがHRC66以上、HRC72未満である。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の硬質皮膜を構成する金属元素の組成は、(AlxCr1−x−ySiy)において、xが0.45<x<0.75、yが0≦y<0.2を満足する必要がある。xの値が0.45以下では皮膜硬度並びに耐高温酸化特性の改善効果が十分ではなく、xの値が0.75以上、yの値が0.2以上では、残留圧縮応力が過大になり、被覆直後に自己破壊を誘発する場合がある。非金属元素の組成は、(N1−α−β−γBαCβOγ)において、αは0.12以上では皮膜が脆化し、好ましいαの上限値は0.08である。硼素の添加は被加工物との耐溶着性と摩擦係数を低減し、潤滑性を向上させ、耐凝着性、耐圧着性に効果がある。次に、βは、0.2以上で皮膜は脆化する。好ましいβの上限値は0.16である。炭素の添加は硬質皮膜の硬度を高め、摩擦係数の低減し、潤滑性を向上させ、耐凝着性、耐圧着性に効果がある。γは0.01以上、0.25以下にすることが必要である。γが0.01未満では、添加効果を得ることができず、0.25を超えて大きくなると皮膜硬度は低下し、耐摩耗性に乏しくなる。好ましくは、γは、0.05以上0.2以下である。γの添加は、基体と皮膜との密着性向上、皮膜が緻密化することによる高硬度化、酸化物形成により耐酸化性の改善と、酸化物による表面潤滑性の改善に効果的である。金属元素のAl、Cr、Siに対する非金属元素のN、B、C、Oの比は、化学量論的に(N、B、C、O)/(Al、Cr、Si)>1.1がより好ましい。
【0008】
本発明のX線回折における(111)面の回折強度をI(111)、(200)面の回折強度をI(200)とした時、I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下としたのは、皮膜の密着性は残留圧縮応力に強く依存し、この残留圧縮応力は成膜条件であるイオンエネルギーに強く依存している。即ち、イオンエネルギーが低い条件下では皮膜の残留圧縮応力は低い結果となる。逆に、イオンエネルギーが高い条件下では皮膜の残留圧縮応力は高い結果となる。ここで、イオンエネルギーを決定する要素は、具体的には成膜条件であるバイアス電圧、反応ガス圧力であり、これによって制御することができる。本発明は、残留圧縮応力が高い場合、X線回折において皮膜は(111)面に強く配向し、皮膜の硬度も、この高い残留圧縮応力の影響を受けて高硬度とする事が可能となる。一方、皮膜の密着性に着目すると、硬質皮膜内の残留圧縮応力を高くすると、皮膜の高硬度化を達成できるが、基体と皮膜界面とのせん断応力が増大する方向に作用するため、密着性を損なうこととなり、好ましくない。従って、基体と皮膜との密着性及び皮膜硬度とのバランスを最適に制御することが重要となる。I(200)/I(111)の値が0.5未満となると、皮膜の残留圧縮応力が大きくなりすぎて、密着性が急激に低下し、ブローチに適用する硬質皮膜としては満足な性能を得ることが出来ないのである。I(200)/I(111)の値が6を超えて大きくなると、皮膜の硬度が急激に低下し、ブローチに適用する硬質皮膜としては満足な性能を得ることが出来ないのである。更に、皮膜の潤滑性に影響を与える皮膜表面の面粗さに着目すると、面粗さが小さいことが好ましい。そのため、皮膜を可能な限り(111)面に結晶配向させ、柱状結晶構造における結晶粒を膜厚方向に細長い構造とすることによって皮膜表面の面粗さを低減させることが、皮膜の潤滑性能を増加させる事に効果的である。皮膜の潤滑性の改善に有効な結晶粒の構造を考慮して、I(200)/I(111)の値を6以下とすることにより、適正に維持することを可能にした。そこで、0.5以上、6以下の値に限定した。
【0009】
該硬質皮膜はX線光電子分光分析にて、525eVから535eVにCr、Al及び/又はSiと酸素との結合エネルギーを有することが必要であり、皮膜が緻密化し、酸化雰囲気において酸素の拡散経路となる結晶粒界が不明瞭となり、内向拡散し難くする機能を有する。Cr、Al及び/又はSiが窒化物、酸化物もしくは酸窒化物の状態で存在しているため、硬質皮膜が緻密化し高硬度を有する。本発明硬質皮膜の特徴である、Cr、Al及び/又はSiと酸素との結合状態を形成するには、一定以上の酸素を含有させることが必要である。基体にバイアス電圧を印加すると、密着性を一段と高めることができる。成膜条件は、ガス圧を1.5〜5.0Pa、被覆基体温度を350〜700℃、バイアス電圧を−15〜−300Vのバイアス電圧とすることが好ましく、この範囲において皮膜の密着性と皮膜硬度とのバランスが最適となり、皮膜の摩擦係数低減による潤滑性の改善、耐凝着性、耐圧着性の改善に効果的であり、優れた緻密な硬質皮膜が得られる。
【0010】
本発明の被覆ブローチに用いる高速度鋼は、VとCoの和が、重量%で10≦(V+Co)≦20、Crが重量%で3.8≦Cr≦4.5の範囲とする。高速度鋼中のV及びCoは、硬度及び耐熱強度を決定する添加元素であるが、10重量%未満の場合は、上記硬質皮膜内に発生する残留圧縮応力に対して基体強度が十分ではなく、工具寿命は不安定である。これは、硬質皮膜内に発生する残留圧縮応力により、皮膜剥離が発生する場合があるためである。17重量%を越える場合は基体が脆くなる傾向となり、20重量%を越える場合は、基体が脆くなり過ぎてしまい、切刃のチッピングや欠けが発生し、短寿命を招く。Crは、高速度鋼の熱処理性を高め、硬さを充分に高めるため上記の範囲とした。基体中のV、Co及びCrが上記範囲を満足する場合、高速度鋼中のマトリックスの強度も優れる。本発明の硬質皮膜の密着性に及ぼす影響を考慮した結果、基体中のV、CoとCrの含有量を上記範囲内に決定した。この範囲内であれば、上記硬質皮膜内に発生する残留圧縮応力に対して、基体内部で緩和することが可能であり密着性に優れ、該硬質皮膜の優れた潤滑性に伴う耐凝着性、耐圧着性と、耐酸化性と高硬度である特性を充分に発揮することができる。これらの構成により、ブローチの切削加工における耐凝着性、耐圧着性と切り屑排出性を改善し、長寿命化を達成することが可能となる。
【0011】
該硬質皮膜の結晶粒のアスペクト比について、本発明の柱状結晶構造をした皮膜破断面の膜厚Tについて、膜厚Tの25%から50%の厚みであるT1に相当する上下膜厚方向の上端位置と下端位置とを求める。この時、上端位置と下端位置は、T/2に相当する基準位置より上下膜厚方向に略均等となる様に割り振る。各上下端位置における水平方向の上端側粒径Kと下端側粒径Lを求める。そこで、アスペクト比をT1/((K+L)/2)とすると、柱状結晶構造からなる該硬質皮膜の結晶粒のアスペクト比が、1.2から5である。アスペクト比が5を超えて大きくなると、結晶粒が膜厚方向に細長くなり、皮膜の靭性が低下し好ましくない。1.2未満では粒状結晶が増加する傾向となり、皮膜硬度が低下し好ましくない。更に、該硬質皮膜の残留圧縮応力が、1GPa以上、5GPa以下であることが、硬質皮膜に靭性を持たせ、皮膜硬度と基体密着性とのバランスに適した範囲となり、性能の改善に効果的である。
【0012】
ナノインデンテーションによる硬度測定法によるEは、30%≦E<40%であり、皮膜の成膜条件であるバイアス電圧、反応ガス圧やその分圧比、成膜時の基体温度を最適に制御することにより達成できる。Eが40%以上の場合、硬質皮膜内に残留圧縮応力が高くなり過ぎて靭性に乏しくなり密着性を劣化させる。30%未満の場合は強度不足による異常摩耗等により耐摩耗性が十分でない。好ましいEの値は32%〜38%である。
【0013】
該硬質皮膜のCrの立方晶系化合物ピーク強度をQ1、Alの六方晶系化合物のピーク強度をQ2とした時、ピーク強度比Q2/Q1の値が0.3を超えて大きくなると、硬度が急激に低下するとともに、潤滑性を有するCrの立方晶系化合物が減少し、皮膜のもつ潤滑性が低下する。そこで、Q2/Q1の値が0.3以下とすることは、必要な皮膜硬度を得ることと、潤滑性を維持することに有効であり好ましい。
【0014】
本発明の皮膜を被覆し被覆基体表面の研磨面や研削面に沿った硬質皮膜表面の凸部や、被覆中に発生したマクロ粒子等の付着により凸部が形成される場合があるため、その凸部を機械的処理により平滑にすることにより、耐凝着性、耐圧着性や切屑排出効果に更に優れ望ましい。更に、被覆後に切刃部に機械的処理を施すことにより、なじみ効果も確認され、耐欠損、耐チッピング特性を改善することができ、より好ましい硬質皮膜を得ることができる。
【0015】
本発明の被覆ブローチの基体として用いる高速度鋼の硬さは、HRC66以上、HRC72未満である。基体がHRC66未満となる場合、過酷な加工環境下において切刃が塑性変形を伴った摩耗進行も確認され、刃先強度が十分ではなく好ましくない。また、HRC72以上となる場合は、切刃のチッピングや欠けを生じる場合があり、好ましくない。更に、本発明の硬質皮膜において金属成分の4原子%未満を周期律表の4a、5a、6a族の金属成分の1種以上で置き換えた場合、また本発明に関わる硬質皮膜を1層以上含有する複層構造においても、同様な効果が確認され好ましく、本発明の技術的範囲に含まれるものである。以下、実施例に基づき、本発明を具体的に説明する。
【0016】
【実施例】
(実施例1)
成膜には酸素含有の合金ターゲットを用い、反応ガスを真空装置内に導入し全圧を3.0Pa、バイアス電圧を−100V、被覆温度を450℃とし、膜厚を約5μmとし、(Al0.6Cr0.4)(N0.80C0.08O0.10B0.02)を成膜し、本発明例1とした。皮膜組成は、電子プローブX線マイクロアナリシス及びオージェ電子分光法により決定した。X線光電子分光分析は、PHI社製1600S型X線光電子分光分析装置を用いて分析した。本発明例1のX線光電子分光分析結果を図1に示す。図1は結合エネルギーが530eV近傍のナロースペクトル示し、Cr−O及びAl−Oの結合の存在を示す。図2はCr−N及びCr−Oの結合の存在を示す。図3はAl−N及びAl−Oの結合の存在を示す。図4のX線回折結果は、硬質皮膜のX線回折における(111)面の回折強度をI(111)、(200)面の回折強度をI(200)とした時に、I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下であることを示す。
【0017】
(実施例2)
実施例1と同様に、(AlxCr1−x−ySiy)(N0.95O0.05)を成膜し、比較例2、x=0.20、y=0、比較例3、x=0.30、y=0、本発明例4、x=0.50、y=0、本発明例5、x=0.60、y=0、本発明例6、x=0.70、y=0、比較例7、x=0.80、y=0及び(AlxCr1−x)N系の従来例9、x=0.20、従来例10、x=0.50、従来例11、x=0.70、を製作し、押込硬さを測定した。試験機は微小押込み硬さ試験機を用い、圧子はダイヤモンド製の対稜角115度の三角錐圧子を用い、最大荷重を49mN、荷重負荷ステップ4.9mN/sec、最大荷重時の保持時間は1秒とした。測定値は10点測定の平均値を示した。図5より、本発明例4〜6、Al添加量、45〜75原子%の範囲で、酸素を含有しない系より高硬度を示した。本発明硬質皮膜は、酸素を含有することにより高硬度となり、40GPa以上を得ることが出来る。これによって密着性並びに耐摩耗性に優れた硬質皮膜が得られる。
【0018】
(実施例3)
高速度鋼を基体に用い、表1に示す皮膜組成の、本発明例12〜20、比較例21〜26及び従来例10を製作した。アークイオンプレーティング法による被覆条件は、被覆基体温度450℃、反応圧は3.5Paでバイアス電圧を−150Vの条件で被覆処理を行なった。表1に皮膜の組成等を示す。
【0019】
【表1】
【0020】
表1の試料を用いて、大気中1100℃の酸化条件で処理した皮膜の酸化層、実施例2同様に微小押込み硬さ、薄板の変形量より算出した残留圧縮応力、弾性回復率を測定した。表1より、酸化層厚さは、本発明例12〜20は、殆ど酸化進行が無く、耐高温酸化特性に優れていることが確認された。従来例10は酸化進行が著しく硬質皮膜は殆ど酸化物となり、酸素の内向拡散が基体まで達していた。押込み硬さもC、Bを含有させることにより、更に高硬度となる。残留圧縮応力は、本発明例12〜20は低く、更に、図6に示す、本発明例12及び従来例10の荷重変位曲線より、本発明例12は、最大荷重時における最大変位量が大きく、塑性変形量が小さく、同一応力が硬質皮膜に作用した際、弾性回復する割合が大きく塑性変形し難いことを示す。この荷重変位曲線よりEを求めた。Eが大きい程弾性回復特性に優れる。表1より、本発明例12〜20は弾性回復特性に優れ、硬質皮膜の剥離やクラックの低減が可能となり、密着性に優れた硬質皮膜を得ることができる。これは、皮膜硬度差よりも大きな効果がある。
【0021】
次に、表1の本発明例及び比較例を用いて圧痕試験による皮膜剥離状況を併記する。測定はロックウェル硬度計により1470Nの荷重で圧痕を形成し、光学顕微鏡により観察した。本発明例12〜20は剥離が無く、優れた密着性を示した。これは本発明例が適正なE値の範囲内にあるためである。比較例21〜26、従来例10は被覆基体の塑性変形に追従することができず、圧痕周辺部に膜剥離が発生した。
【0022】
(実施例4)
表1に示す本発明例12〜20、比較例21〜26及び従来例10の硬質皮膜を高速度鋼、Co:8wt%、V:5wt%、Mo:2wt%、W:15wt%、Cr:4wt%、C:1.7wt%及びその固溶体、残部がFeからなる高速度鋼製で、最大径25.6mm、全長580mm、スプライン刃形のビットウィーン径が2.13mmのインボリュートスプライン穴加工用のスプラインブローチを用い、研削加工時に発生した切刃近傍のバリやカエリをダイヤモンド粒子とゴム状樹脂の混合材を切刃のすくい面側から投射することにより除去し、工具表面を脱脂するためにアルカリ洗浄液中で6分間洗浄し、純水で中和洗浄した。各組成からなるターゲットを配置したアークイオンプレーティング装置内に工具をセットし、真空中450℃で1時間の脱ガス加熱工程を実施し、Arイオンによる被覆基体のクリーニング処理を行った。表1に示す夫々の組成からなる硬質皮膜を1.2μmの厚さで被覆した。本発明例、比較例及び従来例の被覆条件は、被覆基体温度400℃、反応ガス圧は1.5Paでバイアス電圧を−30Vの条件で被覆処理を行った。得られた本発明例、比較例及び従来例の被覆ブローチを用いて、下記条件の切削加工試験を行い、被覆ブロ−チは、1個当りの切削長さは25mmで、切削個数2000個、即ち総切削長さ50m切削後のブローチ逃げ面摩耗量を比較し、表1に併記する。
(切削諸元)
加工方法:引き抜き内面加工
被削材:S45C(硬さHB219)
切削速度:6m/min
切り込み量:0.01〜0.04mm
切削油:植物性油ミスト供給
【0023】
表1より、本発明例12から20の高速度鋼を基体とした被覆ブローチは、従来例10と比較してブローチ逃げ面摩耗量が少なく、耐摩耗性に優れている。本発明例18は本発明皮膜被覆後にダイヤモンド粒子を含有した粒子を工具すくい面に投射することにより、硬質皮膜表面を平滑にしたが、本発明例12と比較しても、より少ない摩耗量となっている。比較例21は被覆条件をバイアス電圧−500Vで被覆した硬質皮膜のX線回折による最強強度面指数が(220)面を示し、I(200)/I(111)の値が6.2となり、本発明例に比べて摩耗量が多い。比較例22はターゲットに含有する酸素濃度が1800ppmからなるターゲットを使用した場合を示すが、X線光電子分光分析により酸化物としての結合状態が確認されない場合を示し、本発明例に比べて摩耗量が多い。比較例23はAl含有量が20原子%の場合であり、弾性回復率は30%以下となり、摩耗量が多い。比較例24はAl含有量が80原子%の場合である。比較例25は酸素含有量が55原子%の場合である。比較例26はSi含有量が34原子%の場合であるが、何れの比較例も摩耗量が多く、耐摩耗性が十分ではない。
【0024】
更に、比較例24、26は半価幅が1度以上となり、耐摩耗性が十分ではない。また、結晶粒径のアスペクト比についても、比較例24、26が5を超えて大きくなっている。これらは、皮膜の(111)面配向が強い為、残留圧縮応力も高くなって皮膜の密着性が低下したことが摩耗量の増大となった原因と考えられる。更に比較例24はピーク強度比Q2/Q1の値が、0.3を超えて大きい値を示した。このことは、膜組成におけるAl含有量の多いため、Alの六方晶系化合物の含有割合が増加したためである。これによって、皮膜の硬度が低下し、十分な耐摩耗性が得られなかった。
【0025】
【発明の効果】
本願発明を適用することにより、ブローチ加工による低速度の切削加工に用いても優れた皮膜の潤滑性を発揮することから、刃先近傍の凝着、圧着を低減させ、これによる耐摩耗性を改善し、更に基体表面とその直上の硬質皮膜との密着性に優れた被覆ブローチを得ることが出来た。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明例のCr−O及びAl−Oの結合エネルギーを示す。
【図2】図2は、本発明例のCr−N及びCr−Oの結合エネルギーを示す。
【図3】図3は、本発明例のAl−N及びAl−Oの結合エネルギーを示す。
【図4】図4は、本発明例のX線回折結果を示す。
【図5】図5は、本発明例と従来例のAl添加量と皮膜硬度の関係を示す。
【図6】図6は、本発明例12及び従来例10の荷重変位曲線を示す。
Claims (6)
- 被覆ブローチにおいて、該被覆はアーク放電式イオンプレーティング法により被覆された硬質皮膜であり、該硬質皮膜は、(AlxCr1−x−ySiy)(N1−α−β−γBαCβOγ)、但し、x、y、α、β、γは夫々原子比率を示し、0.45<x<0.75、0≦y<0.2、0≦α<0.12、0≦β<0.2、0.01≦γ≦0.25、からなり、X線回折における(111)面の回折強度をI(111)、(200)面の回折強度をI(200)とした時、I(200)/I(111)の値が0.5以上、6以下からなり、X線光電子分光分析における525eVから535eVの範囲に、少なくともCr、Al及び/又はSiと酸素との結合エネルギーを有し、該ブローチの基体は高速度鋼からなり、VとCoの和が重量%で10≦(V+Co)≦20、Crが重量%で3.8≦Cr≦4.5、としたことを特徴とする被覆ブローチ。
- 請求項1記載の被覆ブローチにおいて、該硬質皮膜のX線回折における(200)面回折ピークの2θの半価幅が、0.5度以上、1度以下であることを特徴とする被覆ブローチ。
- 請求項1又は請求項2記載の被覆ブローチにおいて、該硬質皮膜はナノインデンテーションによる硬度測定により求められる弾性回復率Eが、30%≦E<40%であることを特徴とする被覆ブローチ。
- 請求項1乃至請求項3いずれかに記載の被覆ブローチにおいて、該硬質皮膜のX線回折により、Crの立方晶系化合物とAlの六方晶系化合物のピークが検出され、該Crの立方晶系化合物の(200)面ピーク強度をQ1、Alの六方晶系化合物の(001)面ピーク強度をQ2とした時、ピーク強度比Q2/Q1の値が、0≦Q2/Q1≦0.3となることを特徴とする被覆ブローチ。
- 請求項1乃至請求項4いずれかに記載の被覆ブローチにおいて、該硬質皮膜表面の凸部を機械的処理により平滑にしたことを特徴とする硬質皮膜被覆ブローチ。
- 請求項1記載の硬質皮膜被覆ブローチにおいて、該高速度鋼の硬さがHRC66以上、HRC72未満であることを特徴とする硬質皮膜被覆ブローチ。
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