JP2010111952A - 硬質皮膜およびその形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (1) 〔(Ti,Cr,V)a (Nb,Ta)b (Al,Si,B)C 〕(C1-x Nx )からなる硬質皮膜であって、a+b+c=1、aTi+aCr+aV =a、bNb+bTa=b、cAl+cSi+cB =c、0.05≦b、0.5≦c≦0.73、0≦cSi+cB ≦0.15、aTi>0、aCr+aV +cSi+cB >0、0.4≦x≦1.0を満たすことを特徴とする硬質皮膜(但し、上記式において、aTiはTiの原子比、aCrはCrの原子比、aV はVの原子比、bNbはNbの原子比、bTaはTaの原子比、cAlはAlの原子比、cSiはSiの原子比、cB はBの原子比、xはNの原子比を示すものである。)等。
【選択図】なし
Description
a+b+c=1 --------------------------式(1A)
aTi+aCr+aV =a --------------------式(2A)
bNb+bTa=b --------------------------式(3A)
cAl+cSi+cB =c ------------------- 式(4A)
0.05≦b --------------------------式(5A)
0.5≦c≦0.73 ------------------- 式(6A)
0≦cSi+cB ≦0.15 ----------------式(7A)
aTi>0 ------------------------------式(8A)
aCr+aV +cSi+cB >0 --------------式(9A)
0.4≦x≦1.0 ------------------- 式(10A)
但し、上記式(1A)〜(10A) において、aTiはTiの原子比、aCrはCrの原子比、aV はVの原子比、bNbはNbの原子比、bTaはTaの原子比、cAlはAlの原子比、cSiはSiの原子比、cB はBの原子比、xはNの原子比を示すものである。
a+b+c=1 --------------------------式(1B)
aTi+aCr+aV =a --------------------式(2B)
bNb+bTa=b --------------------------式(3B)
cAl+cSi+cB =c ------------------- 式(4B)
0.05≦b --------------------------式(5B)
0.5≦c≦0.73 ------------------- 式(6B)
0≦cSi+cB ≦0.15 ----------------式(7B)
0.4≦x≦1.0 ------------------- 式(8B)
a+b+c=1 --------------------------式(1C)
aTi+aCr+aV =a --------------------式(2C)
bNb+bTa=b --------------------------式(3C)
cAl+cSi+cB =c ------------------- 式(4C)
0.05≦b --------------------------式(5C)
0.5≦c≦0.8 ------------------- 式(6C)
0.15≦cSi+cB ≦0.5 ------------式(7C)
0.4≦x≦1.0 ------------------- 式(8C)
但し、上記式(1B)〜(8B)、(1C)〜(8C)において、aTiはTiの原子比、aCrはCrの原子比、aV はVの原子比、bNbはNbの原子比、bTaはTaの原子比、cAlはAlの原子比、cSiはSiの原子比、cB はBの原子比、xはNの原子比を示すものである。
a+b+c=1 --------------------------式(1)
aCr+aV =a --------------------------式(2)
bNb+bTa=b --------------------------式(3)
cAl+cSi+cB =c ------------------- 式(4)
0.05≦b --------------------------式(5)
0.5≦c≦0.73 ------------------- 式(6)
0≦cSi+cB ≦0.15 ----------------式(7)
0.4≦x≦1.0 ------------------- 式(8)
但し、上記式(1) 〜(8) において、aCrはCrの原子比、aV はVの原子比、bNbはNbの原子比、bTaはTaの原子比、cAlはAlの原子比、cSiはSiの原子比、cB はBの原子比、xはNの原子比を示すものである。
TiAlN膜が高耐酸化性を示すのは高温酸化雰囲気においてAlが優先的に酸化され保護性の高いAl酸化皮膜を再表面に形成するためである。しかしながら、さらに温度が高くなると保護性の低いTi酸化物の形成が優先的に生じ、酸化が急激に開始する。Crの添加により、この特性は改善されるが、まだ不十分である。更なる改善のためにはTaやNbを上記元素(Ti)に代えて添加するとよく、これにより耐酸化性が向上する。
前記図1に示す成膜装置のアーク蒸発源5および6に(Ti,Cr,V)a (Nb,Ta)b (Al,Si,B)C からなる合金ターゲットを取り付け、更に支持台(回転盤)9上に被処理体(基板)1として超硬合金製チップ、超硬合金製ボールエンドミル(直径10mm、2枚刃)または酸化試験用の白金箔(30×5×0.1mmt)を取り付けた後、チャンバー8内を真空状態にした。その後、チャンバー8内にあるヒーターで被処理体1を温度500℃に加熱し、窒素ガスを導入してチャンバー内の圧力を2.7Paにしてアーク放電を開始し、基板(被処理体)1の表面に膜厚3μmの皮膜を形成した。なお、成膜中にアース電位に対して基板(被処理体)1がマイナス電位となるよう20〜100Vのバイアス電圧を基板(被処理体)1に印加した。回転盤9は回転させず、固定したままとした。
・被削材:SKD11(HRC60)
・切削速度:150m/分
・刃送り:0.04mm/刃
・軸切り込み:4.5mm
・径方向切り込み:0.2mm
・切削長:10m
・その他:ダウンカット、エアブローのみ
前記図1に示す成膜装置のアーク蒸発源5及び6に表2に示す層Aの金属成分からなるターゲット〔No.4〜13の層Aの組成:(Ti0.27Nb0.15Al0.56Si0.02)N〕を取り付け、スパッタ蒸発源2及び3に表2に示す層Bの金属成分からなる合金ターゲットを取り付け、更に、支持台(回転盤)9上に被処理体(基板)1として超硬合金製チップ、超硬合金製ボールエンドミル(直径10mm、2枚刃)または酸化試験用の白金箔(30×5×0.1mmt)を取り付けた後、チャンバー8内を真空状態にした。その後、チャンバー8内にあるヒーターで被処理体1を温度500℃に加熱し、チャンバー8内に窒素−アルゴン混合ガス(混合比1:1)を導入してチャンバー内の圧力を2.7Paにしてアーク放電、スパッタ放電を同時に開始し、回転盤9の回転により被処理体(基板)1を回転させながら基板(被処理体)1の表面に膜厚3μmの皮膜を形成した。なお、成膜中にアース電位に対して基板(被処理体)1がマイナス電位となるよう20〜100Vのバイアス電圧を基板(被処理体)1に印加した。
Claims (3)
- 〔(Ti,Cr,V)a (Nb,Ta)b (Al,Si,B)C 〕(C1-x Nx )からなる硬質皮膜であって、下記の式(1A)〜(10A) を満たすことを特徴とする硬質皮膜。
a+b+c=1 --------------------------式(1A)
aTi+aCr+aV =a --------------------式(2A)
bNb+bTa=b --------------------------式(3A)
cAl+cSi+cB =c ------------------- 式(4A)
0.05≦b --------------------------式(5A)
0.5≦c≦0.73 ------------------- 式(6A)
0≦cSi+cB ≦0.15 ----------------式(7A)
aTi>0 ------------------------------式(8A)
aCr+aV +cSi+cB >0 --------------式(9A)
0.4≦x≦1.0 ------------------- 式(10A)
但し、上記式(1A)〜(10A) において、aTiはTiの原子比、aCrはCrの原子比、aV はVの原子比、bNbはNbの原子比、bTaはTaの原子比、cAlはAlの原子比、cSiはSiの原子比、cB はBの原子比、xはNの原子比を示すものである。 - 〔(Ti,Cr,V)a (Nb,Ta)b (Al,Si,B)C 〕(C1-x Nx )からなる硬質皮膜であって下記の式(1B)〜(8B)を満たす硬質皮膜Aと、
〔(Ti,Cr,V)a (Nb,Ta)b (Al,Si,B)C 〕(C1-x Nx )からなる硬質皮膜であって下記の式(1C)〜(8C)を満たす硬質皮膜Bとを、
合計で2層以上交互に積層したことを特徴とする硬質皮膜。
a+b+c=1 --------------------------式(1B)
aTi+aCr+aV =a --------------------式(2B)
bNb+bTa=b --------------------------式(3B)
cAl+cSi+cB =c ------------------- 式(4B)
0.05≦b --------------------------式(5B)
0.5≦c≦0.73 ------------------- 式(6B)
0≦cSi+cB ≦0.15 ----------------式(7B)
0.4≦x≦1.0 ------------------- 式(8B)
a+b+c=1 --------------------------式(1C)
aTi+aCr+aV =a --------------------式(2C)
bNb+bTa=b --------------------------式(3C)
cAl+cSi+cB =c ------------------- 式(4C)
0.05≦b --------------------------式(5C)
0.5≦c≦0.8 ------------------- 式(6C)
0.15≦cSi+cB ≦0.5 ------------式(7C)
0.4≦x≦1.0 ------------------- 式(8C)
但し、上記式(1B)〜(8B)、(1C)〜(8C)において、aTiはTiの原子比、aCrはCrの原子比、aV はVの原子比、bNbはNbの原子比、bTaはTaの原子比、cAlはAlの原子比、cSiはSiの原子比、cB はBの原子比、xはNの原子比を示すものである。 - 請求項2記載の硬質皮膜の形成方法であって、アーク蒸発源を有すると共にスパッタ蒸発源を有する成膜装置を用い、被処理体をアーク蒸発源とスパッタ蒸発源の前方を交互に通過させ、硬質皮膜Aをカソード放電型アークイオンプレーティング法にて形成し、硬質皮膜Bをスパッタリング法にて形成することを特徴とする硬質皮膜の形成方法。
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