JP2006218589A - 非晶質炭素皮膜被覆部材 - Google Patents

Abstract

【課題】非晶質炭素皮膜の厚膜化に伴う応力集中によるクラック発生を抑制し、非晶質炭素皮膜の耐剥離性を改善し、耐摩耗性の向上した非晶質炭素皮膜被覆部材を提供する。
【解決手段】ＷＣ基超硬合金からなる基体に非晶質炭素皮膜を被覆した部材において、該基体のＷＣ平均粒径が０．８μｍ以下であり、該基体の結合相の平均粒径が２００μｍ以下であり、該基体の飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ％／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９であること、を特徴とする非晶質炭素皮膜被覆部材である。
【選択図】 なし

Description

本願発明は、非晶質炭素皮膜を被覆した部材に関するものであり、ドリル、小径ドリル、エンドミル、エンドミル加工用刃先交換型チップ、フライス加工用刃先交換型チップ、旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切り工具、ガンドリル、リーマーおよびタップなどの工具部材、パンチ、金型他の耐摩部材などに関する。

切削加工、打ち抜き加工などの加工工具は、基体の強度向上、靭性向上、耐摩耗性向上と供に、各種の表面被覆による特性向上が試みられている。そこで非晶質炭素皮膜皮膜は潤滑性、耐摩耗性に優れる皮膜として知られ、工具刃先に被覆し工具の試みがなされている。ＷＣ基超硬合金及びＷＣ基超硬合金に非晶質炭素皮膜皮膜を被覆した技術は、特許文献１から５に開示されている。
特許文献１は、結合相粒の平均粒径が２００μｍ以下である超硬合金が開示されている。結合相粒の平均粒径を２００μｍ以下とすることにより、粒界部の不健全性が抗折力に影響しないレベルに健全化させることが可能となることが記載されている。特許文献２は、飽和磁化の値がＣｏ１％当り１．６２μＴｍ３／ｋｇ以下、保磁力が２７．８〜５１．７ｋＡ／ｍ、であることを特徴とする超微粒超硬合金が記載されている。しかし、特許文献１、２には非晶質炭素皮膜被覆に関する記述はない。
特許文献３は、硬質相と結合相からなる硬質材料を基体とし、基材表面に非晶質カーボン膜が形成された表面被覆加工用工具が開示されている。該基体の結合相の結晶構造が、六方細密格子を含まないこと、また用途はプリント基板穴明け用の極小径ドリルとすることが開示されている。特許文献４は、ＷＣ基超硬合金からなる基体上に非晶質カーボン膜を被覆した非晶質カーボン被覆工具が開示されている。しかし、特許文献３、４には基体のＷＣ基超硬合金のＷＣ粒径、飽和磁化、保磁力等の特性との関連についての記載はない。特許文献５は、超硬合金基体内のタングステンカーバイドの平均粒径が０．２μｍ以上、０．７μｍ未満であり、ロックウェル硬度がＨＲＡで９３．０以上、９４．５未満である被覆超硬エンドミルが記載されている。

特開２００４−３４６３７０号公報 特開２００４−５９９４６号公報 特開２００４−１８１５６５号公報 特開２００３−６２７０６号公報 特開２００４−３０６２１６号公報

本願発明は、非晶質炭素皮膜の厚膜化に伴う応力集中によるクラック発生を抑制し、非晶質炭素皮膜の耐剥離性を改善し、耐摩耗性の向上した非晶質炭素皮膜被覆部材を提供することを目的とする。

本願発明は、ＷＣ基超硬合金からなる基体に非晶質炭素皮膜を被覆した部材において、該基体のＷＣ平均粒径が０．８μｍ以下であり、該基体の結合相の平均粒径が２００μｍ以下であり、該基体の飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ％／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９であること、を特徴とする非晶質炭素皮膜被覆部材である。上記の構成を採用することによって、非晶質炭素皮膜の応力集中によるクラック発生を抑制し、非晶質炭素皮膜皮膜の耐剥離性を改善し、耐摩耗性の向上した非晶質炭素皮膜被覆部材を提供することができる。

本願発明の非晶質炭素皮膜被覆部材は、基体のロックウェル硬度がＨＲＡで９３以上、９５以下であることが好ましい。基体の保磁力が２４ｋＡ／ｍ以上であることが好ましい。本願発明の非晶質炭素皮膜被覆部材は、ドリル、小径ドリル、エンドミル、エンドミル加工用刃先交換型チップ、フライス加工用刃先交換型チップ、旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切り工具、ガンドリル、リーマー及びタップからなる群より選択される１種であることが好ましい。より好ましくは、非晶質炭素皮膜被覆部材が、直径０．２ｍｍ未満のプリント基板用ドリルであること、又は直径１．５ｍｍ未満のプリント基板用ルーターエンドミルであることである。

本願発明は、非晶質炭素皮膜の応力集中によるクラック発生を抑制し、非晶質炭素皮膜の耐剥離性を改善し、耐摩耗性の向上した非晶質炭素皮膜被覆部材を提供することができた。特に、直径０．２ｍｍ未満のプリント基板用ドリル、直径１．５ｍｍ未満のプリント基板用ルーターエンドミルとして用いた場合には工具寿命が改善された。更に直径０．０７５ｍｍ、０．００５ｍｍ等の極小径を有するプリント基板用ドリルに用いた場合には工具寿命が大きく改善し、産業上の利用について効果が得られる。

本願発明は、ＷＣ基超硬合金基体のＷＣ平均粒径を０．８μｍ以下とし、基体の結合相粒径を２００μｍ以下とすることにより、非晶質炭素皮膜の膜厚が０．５μｍを超えて厚い場合においても、皮膜への応力集中によるクラック発生を抑制し、非晶質炭素皮膜被覆部材の高特性化を計ることができた。従って、本願発明の特徴のある母材を適用することによって、０．５μｍを超える様な非晶質炭素皮膜の厚膜化を可能にした。
ＷＣ平均粒径を０．８μｍ以下に規定した理由は、部材の耐摩耗性を向上させるためには、基体の硬さを一定以上に硬くしておく必要があり、基体のＷＣ平均粒径を０．８μｍ以下とすることが、基体の硬さを硬くするために有効であるからである。一方、０．８μｍを超えて大きい場合、Ｃｏ量を少なくして硬さを上げようとした場合にも、耐摩耗性を確保するための硬さを確保することができなくなるためである。

結合相粒径を２００μｍ以下に規定した理由は、２００μｍ以下の場合、非晶質炭素皮膜へのクラックの発生が少なく耐剥離性に有効だからである。一方、２００μｍを超えて大きい場合、非晶質炭素皮膜へ多くのクラックが発生し非晶質炭素皮膜が部分的または広い範囲にわたり剥離する不都合のためである。このことは、以下に述べる皮膜の圧痕試験によって確認した。即ち、焼結後の冷却速度を変えることにより結合相の粒径を制御し、ＷＣ平均粒径が０．６μｍの超硬合金を作製し、これらを平面研削、研摩加工した後、非晶質炭素皮膜被覆層を形成した。これにロックウェルＡスケールの円錐形状のダイヤモンド圧子を用いて円形の圧痕を生成させ、その周りの状態を調査した結果によって得られた。この結果より、０．５μｍを超える様な厚膜の非晶質炭素皮膜の剥離を抑え、非晶質炭素皮膜被覆部材を長寿命化するためには、非晶質炭素皮膜に応力が負荷されたときに、皮膜へのクラックの発生を抑え、クラックの進行に伴い発生する皮膜の剥離を抑えることが重要であり、結合相の粒径を小さくすることがこれに対し有効であることを見出した。
ここで、基体の結合相の粒径が非晶質炭素皮膜へのクラック発生と、それに続く皮膜の剥離に及ぼす影響については、主に以下の理由が考えられる。第１の理由は、結合相粒界部分が結合相の主成分であるＣｏ量が少なく、ＷＣ量が多くなっているために、結合相粒界部分の硬さが、結合相粒内に比べ高くなっていることである。第２の理由は、結合相粒界部は焼結時の液相の最終凝固部であるために、凝固収縮による引張りの残留応力が結合相粒内に比べて高くなっていることである。第３の理由は、結合相粒界部は結合相粒内に比べ、ＷＣが多くなっているため、結合相粒内よりも熱膨張係数が小さくなること、である。これらはいずれも焼結体の均一性を阻害するものである。この様な焼結体の不均一が存在すると、非晶質炭素皮膜を形成した時に、皮膜に発生する残留応力の不均一化に繋がる。皮膜に残留応力の不均一がある場合、皮膜に外部応力が負荷されると、皮膜内に発生する合計した応力が不均一となり、外部応力負荷前の皮膜の残留応力が均一である場合に比べ、合計した応力の最大値は高くなる。よってトータルの応力の最大値がクラックの発生する応力を超える可能性が高くなり、クラックが発生しやすくなる。
そこで焼結体をより均一にする必要がある。結合相の粒径を小さくすることは、焼結体の成分、硬さ、残留応力などの不均一性を改善する。結合相の粒径を小さくすることによって、皮膜へのクラックの発生が抑制される理由は、焼結体の均一性が改善されるからである。外部応力負荷前の皮膜内の応力分布が均一になると、外部応力が負荷された場合でも、局所的に発生する応力の最大値を低下させることが可能になる。そして、発生したトータルの応力の最大値がクラックの発生する応力を越えにくくなるのである。
結合相の粒径を小さくするためには、焼結後の冷却速度を早くするのが効果的であるが、現実には焼結装置の構造等により限定される。上述のように焼結後の冷却速度を種々変化させて検討を行った結果、結合相の平均粒径を２００μｍ以下としておけば、非晶質炭素皮膜へのクラックの発生を抑制し、その後に生じる皮膜の剥離も抑えることができる。本願発明の非晶質炭素皮膜被覆部材は、結合相の粒径を小さくすることによって皮膜へのクラックの発生を抑制するという現象が見られるが、その理由は非晶質炭素皮膜の硬さが他の皮膜に比べて著しく硬く、クラックが発生し易いからである。

本願発明の非晶質炭素皮膜被覆部材の超硬合金における基体の飽和磁化比Ｒ／Ｓを、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９とする。この理由は、Ｒ／Ｓがこの範囲にある場合に、皮膜との密着性に優れた耐摩耗性に優れた部材を得られるからである。一方、Ｒ／Ｓが０．６５未満ではη相が析出し密着性、機械的特性等が大幅に低下するからである。また、Ｒ／Ｓが０．９を超えると結合相中のＷ固溶量が低下するため、非晶質炭素皮膜との密着性が低下する。従って０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９に規定する。これによって、本願発明のＷＣ基超硬合金基体は非晶質炭素皮膜の被覆用基体として適している。
本願発明の非晶質炭素皮膜被覆部材の超硬合金における基体の硬さは、ロックウェル硬度がＨＲＡで９３以上の場合、基体の耐摩耗性が十分に確保されるので、非晶質炭素被覆部材とした場合にもその耐摩耗性の向上に効果的であり望ましい。一方ＨＲＡの上限値はＪＩＳ―Ｚ２２４５にてＨＲＡ９５と規定されているので、上限値までを含むものとし、ＨＲＡ９５以下とした。本願発明の非晶質炭素皮膜被覆部材の超硬合金における基体の保磁力が２４ｋＡ／ｍ以上が好ましい。この理由は、２４ｋＡ／ｍ未満では部材の耐摩耗性を確保するために必要な硬さを得ることができないためである。

本願発明の非晶質炭素皮膜被覆部材が、ドリル、小径ドリル、エンドミル、エンドミル加工用刃先交換型チップ、フライス加工用刃先交換型チップ、旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切り工具、ガンドリル、リーマー及びタップ等に適用されることによって、工具の長寿命化が計られ、好ましい形態である。より好ましくは、直径０．２ｍｍ未満のプリント基板用ドリル又は、直径１．５ｍｍ未満のプリント基板用ルーターエンドミルに適用されることである。この理由は、非晶質炭素皮膜被覆部材が小径となるほど加工などに作用する部位が小さくなり、結合相の結晶粒界がある部分とない部分との差が大きくなり、結合相の粒径の影響が大きくなるからである。非晶質炭素皮膜の被覆方法は、フィルターアークイオンプレーティング法により成膜された非晶質炭素皮膜を用いることが、好ましい。その理由は、基体との密着性や皮膜の硬さを確保すること、またターゲットから飛来した粒子を低減するからである。ターゲット材はグラファイトターゲットを用い、雰囲気としては水素を含まない雰囲気を用いることが、皮膜中の水素含有量を低減するため好ましい。非晶質炭素皮膜の構造は、テトラヘドラルアモルファスカーボンであり、炭素原子がＳＰ３結合とＳＰ２結合を有し、ＳＰ３結合の全結合に対する比率が４０〜８０％であることが高い硬さを得るために好ましい。また非晶質炭素被覆膜は必ずしも基体の全面を被覆している必要はなく、基体の少なくとも一部を被覆していればよい。以下、本願発明を実施例によって詳細に説明する。実施例では本願発明の１部の例を示すものであり、本願発明は実施例により制約されるものではない。

（実施例１）
原料粉末として、平均粒径約０．４μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、ＶＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２各原料粉末を用い、ＷＣ−０．３ＶＣ−０．７Ｃｒ_３Ｃ_２−９Ｃｏ組成に配合した。成形バインダーを含んだアルコール中アトライターで１２時間混合し、スプレードライヤーで造粒乾燥した。得られた造粒粉末をプレス成形して圧粉体とした。この圧粉体を１０Ｐａの真空雰囲気中において１４００℃で焼結した。冷却速度は１℃／ｍｉｎ〜８０℃／ｍｉｎの範囲で種々変化させ焼結体を作製した。焼結体試料は、熱触刻法により結合相粒を現出させ、結合相の平均粒径は、画像処理装置を用いて円相当径を求めることにより測定した。同様の研摩面にてロックウェルＡスケールにてＨＲＡ硬さを測定した。焼結体試料を相当の寸法に切断の後、飽和磁化、保磁力を測定した。飽和磁化は飽和磁化の値をＲとし、２０２×Ｃｏ％／１００の値をＳとして計算した飽和磁化比Ｒ／Ｓにより表示した。焼結体試料の配合組成を表１、評価結果を表２に示す。

これらの焼結体を平面研削加工および研摩加工して得た研摩面に、フィルターアークイオンプレーティング装置を用いて、非晶質炭素皮膜皮膜を１μｍ成膜した。この時グラファイトをターゲット材に用いた。得られた非晶質炭素皮膜被覆材の表面にロックウェルＡスケールの円錐形のダイヤモンド圧子を用いて圧痕を形成し、その周辺の状況を観察した。結果を表２に併せて示す。
本発明例１から５に示す様に、結合相粒径が２００μｍ以下の試料は、ロックウェルＡスケールの円錐形圧子による圧痕の周辺に発生するクラックが少なく、皮膜の剥離は見られなかった。一方、結合相粒径が２００μｍを超える比較例６から８は、発生するクラック量が多く発生した。結合相の粒径が大きくなる程、クラックの量も増加し、部分的な剥離から全周の剥離へと剥離の程度が劣化した。特に、比較例６は皮膜の剥離を生じた。この理由は、Ｒ／Ｓ値が０．９１であることから結合相中のＷ固溶量が低下し、非晶質炭素皮膜との密着性が低下したためである。比較例８はクラックの量が非常に多かった。この理由は、Ｒ／Ｓ値が０．６４であることからη相が析出し密着性、機械的特性等が大幅に低下したためである。

（実施例２）
実施例１と同様の原料粉末を用い同一組成に配合し、成形バインダーを含んだアルコール中アトライターで１２時間混合後、スプレードライヤーで造粒乾燥した。得られた造粒粉末を押出しプレス成形して圧粉体とした。これらを実施例１と同様の焼結条件で焼結し、冷却速度も実施例１と同様に変化させ、焼結体を得た。得られた焼結体について実施例１と同様の方法にて結合相の平均粒径、硬さ、飽和磁化比、保磁力を求めた。結果を表３に示す。

次にこれらの焼結体を加工して、φ２．０×３１．８ｍｍの丸棒からφ０．１ｍｍのプリント基板用ドリルを作製した。これらを実施例１と同様の方法にて非晶質炭素皮膜を膜厚１．０μｍ成膜した。これらのドリルを用いて下記の条件にて穴明を実施し、折損までの寿命を評価した。加工条件を下記に示す。結果を表３に示す。
（加工条件１）
基板：０．１ｍｍｔ、両面板、銅厚さ５μｍ×６枚重ね
回転数：３００、０００回転／分
送り量：５μｍ／回転
本発明例９から１３に示す様に、結合相平均粒径が２００μｍ以下のドリルは、折損寿命がいずれも３０００回以上と長寿命となった。一方、比較例１４から１６は結合相平均粒径が２００μｍ以上であり、ドリルの折損寿命がいずれも３０００回未満であった。これらの現象は、結合相の粒径を小さくすることにより非晶質炭素皮膜へのクラックの発生が抑制され、非晶質炭素皮膜皮膜の膜剥離が遅れるためである。

（実施例３）
原料粉末として、平均粒径約０．６μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、ＶＮ、Ｃｒ_３Ｃ_２各原料粉末を用い、ＷＣ−０．４ＶＮ−０．４５Ｃｒ_３Ｃ_２−８Ｃｏ組成に配合した。実施例１、２と同様の方法にて焼結体を作製し、得られた焼結体を評価した。結果を表４示す。

これらの焼結体を加工して、φ２×３１．８ｍｍの丸棒からφ０．０７５ｍｍのプリント基板用ドリルを作製した。実施例１と同様の方法にて非晶質炭素皮膜膜を膜厚０．８μｍ成膜した。これらのドリルを用いて下記の条件にて穴明を実施し、折損までの寿命を評価した。加工条件を下記に示す。結果を併せて表４に示す。
（加工条件２）
基板：０．１ｍｍｔ、両面板、銅厚さ５μｍ×４枚重ね
回転数：３００、０００回転／分
送り量：５μｍ／回転
本発明例１７から２１に示す様に、結合相平均粒径が２００μｍ以下のドリルは、折損寿命がいずれも３０００回以上と長寿命となった。一方、比較例２２から２４は径結合相平均粒径が２００μｍ以上であり、ドリルの折損寿命がいずれも３０００回未満となり、本発明例のドリルに比べ明らかに切削特性が劣っていた。これらの現象も実施例２と同じ理由と推定され、実施例２より小径となることによって、結合相の粒径の影響がさらに大きくなる傾向を示した。

（実施例４）
原料粉末として、平均粒径約０．６μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、ＴａＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２各原料粉末を用い、ＷＣ−０．３ＴａＣ−０．７Ｃｒ_３Ｃ_２−７Ｃｏ組成に配合した。実施例１、２と同様の方法にて焼結体を作製し、得られた焼結体を評価した。結果を表５に示す。

これらの焼結体を加工して、φ３．１７５×３８ｍｍの丸棒からφ０．８ｍｍのプリント基板用ルーターエンドミルを作製した。刃形状はダイヤ目とした。これらを実施例１と同様の方法にて非晶質炭素皮膜膜を膜厚２．０μｍ成膜した。これらのルーターエンドミルを用いて下記の条件にて溝入れ加工し、２ｍ切削後にルーター刃先部を観察して膜剥離の有無を調査した。その後同一のルーターを用い、折損までの切削距離を評価した。結果を併せて表５に示す。
（加工条件３）
基板：１．６ｍｍｔ、銅なし、ＦＲ４×２枚重ね
回転数：４０、０００回転／分
送り量：４００ｍｍ／ｍｉｎ、
ｚ軸切込速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
本発明例２５から２９に示す様に、結合相平均粒径が２００μｍ以下のルーターエンドミルは、折損寿命がいずれも５ｍ以上と長寿命となった。一方、比較例３０から３２は結合相平均粒径が２００μｍ以上であり、折損寿命はいずれも５ｍ未満と短寿命となり、切削特性が明らかに劣る結果となった。

（実施例５）
原料粉末として、平均粒径約０．８μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、Ｃｒ_３Ｃ_２各原料粉末を用い、ＷＣ−０．７Ｃｒ_３Ｃ_２−６Ｃｏ組成に配合した。実施例１、２と同様の方法にて焼結体を作製し、得られた焼結体を評価した。結果を表６に示す。

これら焼結体を加工して、φ６×５０ｍｍの丸棒からφ３ｍｍのアルミ加工用エンドミルを作製した。切れ刃は２枚刃スクエア形状とした。これらを実施例１と同様の方法にて非晶質炭素皮膜を膜厚１．５μｍ成膜した。これらのエンドミルを用いて下記の条件にて溝加工を実施し、５００ｍ切削後の刃先状態を観察し、刃先逃げ面摩耗量を調査した。加工条件を下記に示す。結果を併せて表６に示す。
（加工条件４）
被削材：Ａ５０５２
回転数：１６、０００回転／分
送り量：１６００ｍｍ／ｍｉｎ
軸方向切込量：４．５ｍｍ
径方向切込量：０．６ｍｍ
本発明例３３から３７に示す様に、結合相平均粒径が２００μｍ以下のアルミ用エンドミルは、５００ｍ切削後の刃先摩耗量が０．３ｍｍ以下と小さく長寿命となった。一方、比較例３８から４０は結合相平均粒径が２００μｍ以上であり、いずれも刃先摩耗量が０．３ｍｍを超え明らかに切削特性が劣っていた。

（実施例６）
原料粉末として、平均粒径約０．６μｍのＷＣ粉末、同約１μｍのＣｏ、Ｃｒ_３Ｃ_２各原料粉末及びグラファイト粉末を用い、ＷＣ−０．４ＶＮ−０．８Ｃｒ_３Ｃ_２−１０Ｃｏ組成に配合した。実施例１、２と同様の方法にて焼結体を作成し、得られた焼結体を評価した。結果を表７に示す。

これら焼結体を加工して、φ６×８０ｍｍの丸棒からφ６ｍｍのアルミ加工用リーマーを作製した。これらを実施例１と同様の方法にて非晶質炭素皮膜を膜厚１．５μｍ成膜した。これらのリーマーを用いて下記の条件にて穴加工を実施し、１０００穴加工した時点で刃先状態を調査した。加工条件を下記に示す。結果を併せて表７に示す。
（加工条件５）
被削材：Ａ７０７５、厚さ１５ｍｍｔ
切削速度：２５ｍ／ｍｉｎ、回転数：１３３０回転／分
送り量：０．１ｍｍ／回転
リーマー代：０．１ｍｍ
本発明例４１から４５は膜剥離が発生しなかった。一方、比較例４６から４８は膜剥離が発生した。これらの現象は非晶質炭素皮膜へのクラックの発生が、結合相の粒径を小さくすることにより抑制され、非晶質炭素皮膜の膜剥離が遅れるためである。特に、比較例４６の皮膜剥離の理由は、Ｒ／Ｓ値が０．９１であることから結合相中のＷ固溶量が低下し、非晶質炭素皮膜との密着性が低下したためである。比較例４８にはクラックが見られたがこの理由は、Ｒ／Ｓ値が０．６４であることからη相が析出し密着性、機械的特性等が大幅に低下したためである。

（実施例７）
原料粉末として、平均粒径約０．６μｍ、同約１μｍのＣｏ、ＴａＣ、Ｃｒ_３Ｃ_２各原料粉末を用い、ＷＣ−０．３ＴａＣ−０．８Ｃｒ_３Ｃ_２−１１Ｃｏ組成に配合した。実施例１と同様の方法にて焼結体を作製した、得られた焼結体を評価した。結果を表８に示す。

これら焼結体を加工して、銅製リードフレーム打ち抜きパンチを作製した。形状先端寸法は、１５ｍｍ×０．１５ｍｍとした。これらを実施例１と同様の方法にて非晶質炭素皮膜膜を膜厚２．０μｍ成膜した。これらパンチを用いて銅系リードフレームの打ち抜き加工テストを実施した。２００万回の打ち抜き後の皮膜剥離及びパンチ先端部分の幅方向の摩耗量をパンチ中央部分で測定した。本発明例４９から５３に示す様に、結合相平均粒径が２００μｍ以下のリードフレーム打ち抜きパンチは２００万回の打ち抜き後の観察により、先端部分の摩耗量が４０μｍ以下と少なく、皮膜の剥離も起きていなかった。一方、比較例５４から５６は結合相平均粒径が２００μｍ以上であり、いずれも刃先に皮膜剥離が見られ、パンチ先端中央部分の摩耗量も大きく、パンチは短寿命であった。特に、比較例５４は皮膜の剥離がはげしかった。この理由は、Ｒ／Ｓ値が０．９１であることから結合相中のＷ固溶量が低下し、非晶質炭素皮膜との密着性が低下したためである。比較例５６は剥離の他にも部分的にクラックも観察された。この理由は、Ｒ／Ｓ値が０．６４であることからη相が析出し密着性、機械的特性等が大幅に低下したためである。

（実施例８）
実施例７と同じ原料粉末および製造条件にて焼結体を作製した。実施例１と同様の方法にて焼結体を作製し、得られた焼結体を評価した。結果を表９に示す。

これら焼結体を加工して、銅製リードフレーム切断刃を作製した。実施例１と同様の方法にて非晶質炭素皮膜を膜厚１μｍ成膜した。切断刃を用いて、直径０．８ｍｍの銅系リードフレームの切断加工テストを実施した。切断刃のチッピング又はリードフレームに０．２ｍｍのバリが発生した時に寿命と判定し、切断回数および切断刃刃先の皮膜剥離の有無を調査した。結果を表９に示す。本発明例５７から６１に示す様に、結合相平均粒径が２００μｍ以下のリードフレーム切断刃はいずれもチッピング又はバリ発生による切断寿命が７００万回を超え、寿命時に皮膜の剥離も生じていなかった。一方、比較例６２から６４は結合相平均粒径が２００μｍ以上であり、切断寿命が５００万回以下であった。更に刃の先端部分に皮膜剥離が見られ耐剥離性が劣っていた。特に、比較例６２は皮膜の剥離がはげしかった。この理由は、Ｒ／Ｓ値が０．９１であることから結合相中のＷ固溶量が低下し、非晶質炭素皮膜との密着性が低下したためである。比較例６４はクラックも観察された。この理由は、Ｒ／Ｓ値が０．６４であることからη相が析出し密着性、機械的特性等が大幅に低下したためである。

Claims (6)

1. ＷＣ基超硬合金からなる基体に非晶質炭素皮膜を被覆した部材において、該基体のＷＣ平均粒径が０．８μｍ以下であり、該基体の結合相の平均粒径が２００μｍ以下であり、該基体の飽和磁化値をＲ、２０２×Ｃｏ％／１００の値をＳ、とした時、飽和磁化比Ｒ／Ｓが、０．６５≦Ｒ／Ｓ≦０．９であること、を特徴とする非晶質炭素皮膜被覆部材。
2. 請求項１記載の非晶質炭素皮膜被覆部材において、該基体のロックウェル硬度がＨＲＡで９３以上、９５以下であることを特徴とする非晶質炭素被覆部材。
3. 請求項１又は２記載の非晶質炭素皮膜被覆部材において、該基体の保磁力が２４ｋＡ／ｍ以上であること、を特徴とする非晶質炭素皮膜被覆部材。
4. 請求項１乃至３いずれかに記載の非晶質炭素皮膜被覆部材において、該非晶質炭素皮膜被覆部材は、ドリル、小径ドリル、エンドミル、エンドミル加工用刃先交換型チップ、フライス加工用刃先交換型チップ、旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切り工具、ガンドリル、リーマー及びタップからなる群より選択される１種であることを特徴とする非晶質炭素皮膜被覆部材。
5. 請求項４記載の非晶質炭素皮膜被覆部材において、該非晶質炭素皮膜被覆部材は、直径０．２ｍｍ未満のプリント基板用ドリルであること、を特徴とする非晶質炭素皮膜被覆部材。
6. 請求項４記載の非晶質炭素皮膜被覆部材において、該非晶質炭素皮膜被覆部材は、直径１．５ｍｍ未満のプリント基板用ルーターエンドミルであることを特徴とする非晶質炭素皮膜被覆部材。