JP2008296337A - 切削工具用硬質皮膜 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】切削工具用基材に形成される切削工具用硬質皮膜であって、金属元素および半金属元素として少なくともAl,Cr及びBを含む窒化物若しくは炭窒化物であり不可避不純物を含む物質から成る第一皮膜層と、Siの窒化物若しくは炭窒化物であり不可避不純物を含む物質または炭窒化硼素であり不可避不純物を含む物質から成る第二皮膜層とを交互に各2層以上積層した多層皮膜層を備え、この多層皮膜層を構成する前記第一皮膜層の厚さを0.8nm〜40nmに設定し、前記第二皮膜層の厚さを0.2nm〜4nmに設定し、更に、前記第一皮膜層が前記第二皮膜層の4倍以上の厚さとなるように前記第一皮膜層及び前記第二皮膜層の厚さを設定する。
【選択図】図1
Description
Al(100-X-Y-Z)Cr(X)V(Y)B(Z)
ただし、20≦X≦40,2≦Y≦15,5≦Z≦15
であり、非金属元素としてNを含み、不可避不純物を含むものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
Al(100-X-Y-Z)Cr(X)V(Y)B(Z)
ただし、20≦X≦40,2≦Y≦15,5≦Z≦15
の場合に切削工具用皮膜として効果を発揮する。
多層皮膜層を断面TEM法で観察した結果を図1に示す。実験では、成膜装置としてアーク放電式イオンプレーティング蒸発源とスパッタリング蒸発源をそれぞれ2つずつ持つ複合型成膜装置を用いた。アーク放電式イオンプレーティング蒸発源(蒸発源A),スパッタリング蒸発源(蒸発源B),アーク放電式イオンプレーティング蒸発源(蒸発源C),スパッタリング蒸発源(蒸発源D)の順に4つの蒸発源が90度の間隔を置いて装置内のサイドに配置されている。装置内の中央部に回転ステージがあり、この回転ステージに成膜基材をセットしバイアス電圧を加えながら回転させる。
上記実験例1で使用した成膜装置を用い、金属及び半金属成分の蒸発源として各種組成のターゲットを成膜装置内に取り付け、また、反応ガスとしてN2ガス,CH4ガス,Arガスのうち少なくとも1種類を成膜装置内に導入して、成膜基材としての超硬合金製2枚刃ボールエンドミル(外径3mm)に所定の皮膜を成膜した。第四皮膜層の成膜には蒸発源D(スパッタリング蒸発源)を用い、第三皮膜層の成膜には蒸発源Aと蒸発源C(アーク放電式イオンプレーティング蒸発源)を用い、多層皮膜層の成膜には蒸発源A(アーク放電式イオンプレーティング蒸発源)と蒸発源B(スパッタリング蒸発源)を用いた。
Claims (10)
- 切削工具用基材に形成される切削工具用硬質皮膜であって、金属元素および半金属元素として少なくともAl,Cr及びBを含む窒化物若しくは炭窒化物であり不可避不純物を含む物質から成る第一皮膜層と、Siの窒化物若しくは炭窒化物であり不可避不純物を含む物質または炭窒化硼素であり不可避不純物を含む物質から成る第二皮膜層とが交互に各2層以上積層された多層皮膜層を有し、この多層皮膜層を構成する前記第一皮膜層の厚さは0.8nm〜40nmに設定され、前記第二皮膜層の厚さは0.2nm〜4nmに設定され、更に、前記第一皮膜層が前記第二皮膜層の4倍以上の厚さとなるように前記第一皮膜層及び前記第二皮膜層の厚さが設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項1記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第一皮膜層は、平均結晶粒径が50nm以下のNaCl型結晶構造を持つ微細結晶と非晶質部とを含む組織を有するものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項1,2いずれか1項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第二皮膜層は、非晶質構造を有するものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項1〜3いずれか1項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材と前記多層皮膜層との間には第三皮膜層が設けられ、この第三皮膜層の金属元素及び半金属元素は、前記第一皮膜層の金属元素及び半金属元素と同一であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項4記載の切削工具用硬質皮膜において、前記多層皮膜層の前記第三皮膜層に対する膜厚比は0.05〜1.5に設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項4,5いずれか1項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第三皮膜層は、NaCl型結晶構造を持つ柱状組織を有するものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項1〜6いずれか1項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材直上には、Tiを主成分とする窒化物若しくは炭窒化物から成る第四皮膜層が形成され、この第四皮膜層の膜厚は0.01μm〜0.5μmに設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項1〜6いずれか1項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材直上には、Crを主成分とする窒化物若しくは炭窒化物から成る第四皮膜層が形成され、この第四皮膜層の膜厚は0.01μm〜0.5μmに設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
- 請求項1〜8いずれか1項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第一皮膜層若しくは前記第三皮膜層は、金属及び半金属成分が原子%で、
Al(100-X-Y-Z)Cr(X)V(Y)B(Z)
ただし、20≦X≦40,2≦Y≦15,5≦Z≦15
であり、非金属元素としてNを含み、不可避不純物を含むものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。 - 請求項1〜9いずれか1項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材は、WCを主成分とする硬質粒子とCoを主成分とする結合材とから成る超硬合金製であって、前記WC粒子の平均粒径が0.1μm〜2μmに設定され、前記Coの含有量が重量%で5〜15%に設定されたものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
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