JP2010194628A

JP2010194628A - 潤滑性に優れる耐摩耗性工具部材

Info

Publication number: JP2010194628A
Application number: JP2009039504A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Senbokuya; 和明仙北屋; Hidemitsu Takaoka; 秀充高岡
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2009-02-23
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2010-09-09
Anticipated expiration: 2029-02-23
Also published as: JP5234357B2

Abstract

【課題】Ａｌ合金等の長時間切削、重切削等の切削工具として好適な、潤滑性に優れる耐摩耗性工具部材を提供する。
【解決手段】工具基体上に、工具基体表面側から順に、ＴｉＮ硬質膜、Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜およびＳｉＯ_２膜を形成した耐摩耗性工具部材において、Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜におけるＳｉ含有割合は、５〜３０原子％であって、望ましくは、Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜が、ＴｉＮ硬質膜との界面部分では５〜１５原子％、ＳｉＯ_２膜との界面部分では２０〜３０原子％のＳｉを含有し、さらに、該Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜中におけるＳｉ含有割合は、ＴｉＮ硬質膜側からＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがって次第に増加する傾斜組成を有する。
【選択図】なし

Description

この発明は、耐摩耗性工具部材に関し、特に、Ａｌ合金等の長時間切削、重切削等の切削工具用部材として用いるに好適な、潤滑性に優れる耐摩耗性工具部材に関するものである。

従来から、切削工具等の工具部材の耐摩耗性向上、潤滑性向上を図るために、工具基体にダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣで示す）膜を形成することが知られている。
例えば、特許文献１においては、工具基体の上にＴｉＮ膜、ＴｉＣＮ膜、ＴｉＡｌＮ膜を形成し、この上にＤＬＣ膜を単層で形成した工具部材が開示され、特許文献２においては、工具基体の上に、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３のバッファ層を介して、ＤＬＣ膜を交互に積層形成した耐摩耗性部材、摺動部材が開示されている。
また、特許文献３には、工具基体の上にＴｉＮ膜、ＴｉＣＮ膜を形成し、この上にＤＬＣ膜を形成するとともに、該ＤＬＣ膜中には、酸化シリコンの微粒を含有させることにより、耐摩耗性の向上を図った工具部材が開示されている。

特許第３３７２４９３号明細書特許第３２４６５１３号明細書特開２００６−１１０６３６号公報

ＤＬＣ膜は、摺動性、耐摩耗性に優れることから、各種の摺動部材、耐摩耗部材の保護膜として用いられており、切削工具等の工具部材の分野においては、その耐摩耗性、摺動性を向上させるための硬質皮膜として利用されている。
ところで、近年の切削加工技術の高性能化はめざましく、その一方で、切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工は一段と過酷な条件下で行われる傾向にあり、同時に、各種の被削材の切削加工に対応できるような切削工具の汎用化も求められているが、上記従来の摺動部材、耐摩耗性部材を切削工具として用いたような場合には、ＤＬＣ膜の耐熱温度が４５０℃程度であることから、Ａｌ合金等の軟質被削材の高送り、高切込みの重切削加工条件あるいは長時間切削条件下では、高熱負荷によりＤＬＣ膜の特性が失われ、摩耗が急激に進行するようになり、比較的短時間で使用寿命に至り、硬質皮膜としてのＤＬＣ膜の特性が十分に生かされていないのが現状である。

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、Ａｌ合金等の軟質被削材の重切削あるいは長時間切削においても、耐摩耗性工具部材のより一層の耐摩耗性向上を図るべく、硬質皮膜であるＤＬＣ膜について鋭意研究を行った結果、以下の知見を得た。
まず、耐摩耗性工具部材における基本的な膜構成を、工具基体（例えば、炭化タングステン基超硬合金等）上に形成したＴｉＮ硬質膜、この上に形成したＳｉ含有ＤＬＣ膜、さらにこの上に形成したＳｉＯ_２膜としたところ、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の耐熱温度は５００〜５５０℃前後となるため、熱負荷に対してもある程度の耐用性（耐摩耗性）を示すようになったが、例えば、これを軟質被削材の重切削あるいは長時間切削加工条件下で使用した場合には、切削加工時の高熱負荷によって、耐摩耗性も不十分であるばかりか、硬質膜の欠損等も生じやすくなるという問題が発生した。

そこで、本発明者等は、さらに検討を進めたところ、上記工具基体／ＴｉＮ硬質膜／Ｓｉ含有ＤＬＣ膜／ＳｉＯ_２膜からなる膜構造において、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜におけるＳｉ含有割合と、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜内でのＳｉ成分の組成分布を調整することによって、すぐれた摺動性とすぐれた耐摩耗性を兼ね備え、軟質被削材の重切削あるいは長時間切削加工条件下で使用した場合にも、その高熱負荷に耐え、十分な耐摩耗性を発揮する耐摩耗性工具部材が得られることを見出したのである。

この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）工具基体上に、工具基体表面側から順に、膜厚０．５〜５μｍのＴｉＮ硬質膜、膜厚０．２〜１０μｍのＳｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜および膜厚０．２〜２μｍのＳｉＯ_２膜を形成した耐摩耗性工具部材において、
上記Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜におけるＳｉ含有割合は、５〜３０原子％であって、かつ、該Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜におけるＳｉ含有割合は、ＴｉＮ硬質膜側からＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがって次第に増加する傾斜組成を有することを特徴とする潤滑性に優れる耐摩耗性工具部材。
（２）上記Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜におけるＳｉ含有割合は、ＴｉＮ硬質膜との界面部分では５〜１５原子％、また、上記ＳｉＯ_２膜との界面部分では２０〜３０原子％であって、かつ、ＴｉＮ硬質膜側からＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがってＳｉ含有割合が次第に増加する傾斜組成を有することを特徴とする前記（１）に記載の潤滑性に優れる耐摩耗性工具部材。」
を特徴とするものである。

つぎに、この発明の耐摩耗性工具部材の膜構成について、説明する。

ＴｉＮ硬質膜：
工具基体の表面に形成するＴｉＮ硬質膜は、それ自身の有する硬さにより、耐摩耗性工具部材の耐摩耗性向上に寄与すると同時に、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜と工具基体間の密着接合性（耐剥離性）を確保する密着膜としての作用を有する。
ＴｉＮ硬質膜は、例えば、図１に示される成膜装置において、スパッタリングターゲットとしてＴｉを使用し、Ａｒ−Ｎ_２混合ガス（例えば、Ａｒ流量：４０ｓｃｃｍ，Ｎ_２流量：４０ｓｃｃｍ）中、成膜圧力０．１Ｐａの条件にて、スパッタリング法により成膜することができる。
ただ、ＴｉＮ硬質膜の膜厚が０．５μｍ未満では、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜と工具基体間の密着性確保が十分ではなく、一方、その膜厚が５μｍあれば、Ａｌ合金等の軟質材の重切削、長時間切削においても、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜と工具基体間での剥離等を招くことなく安定して密着性を確保し得ることから、ＴｉＮ硬質膜の膜厚は、０．５〜５μｍと定めた。

Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜（Ｓｉ含有ＤＬＣ膜）：
本発明では、ＴｉＮ硬質膜上にＳｉ含有ＤＬＣ膜を形成するが、この際、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜中に含有されるＳｉ含有割合が５〜３０原子％となるように原料ガス中のＣ_２Ｈ_２（アセチレン）とＴＭＳ（テトラメチルシラン）のモル比を調整して成膜すると同時に、成膜の進行とともに、原料ガス中のＣ_２Ｈ_２（アセチレン）とＴＭＳ（テトラメチルシラン）のモル比をさらに調整することによって、膜厚方向に沿って（即ち、ＴｉＮ硬質膜側からＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがって）、次第にＳｉ含有割合が増加する傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を形成する。
好ましくは、ＴｉＮ硬質膜側ではＳｉ含有割合が５〜１５原子％であり、ＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがってＳｉ含有割合が増加し、ＳｉＯ_２膜と接する界面領域ではＳｉ含有割合が２０〜３０原子％であるＳｉ濃度傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を形成する。

Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の特性は、含有されるＳｉの割合によって影響を受け、Ｓｉ含有割合が多いほど耐熱性は向上するが、その反面、下地膜のＴｉＮ硬質膜との密着性が低下する傾向がある。
具体的には、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜のＳｉ含有割合が５原子％未満であると、ＤＬＣ膜がＳｉを含有したことによる耐熱性向上効果が少なく、特に、難削材の重切削、長時間切削等における高熱負荷に対して満足できる耐熱性を発揮することができず、その結果、耐摩耗性が不十分になり、一方、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜のＳｉ含有割合が３０原子％を超えると、最表面のＳｉＯ_２膜との密着性にはすぐれるものの、下地膜のＴｉＮ硬質膜との密着性が劣化し、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の剥離等が生じやすくなることから、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜のＳｉ含有割合は５〜３０原子％と定めることが必要である。

さらに、本発明においては、Ｓｉ含有によるＤＬＣ膜の特性変化を有効に利用するために、膜厚方向に沿って、ＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがって、次第にＳｉ含有割合が増加する傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を形成した。
前記した如く、Ｓｉ含有割合が５％以上であれば、耐熱性向上効果を期待できるとともに、また、Ｓｉ含有割合が５〜１５％を大きく上回らなければ、下地膜であるＴｉＮ硬質膜との密着強度を確保できることから、ＴｉＮ硬質膜との界面を形成する領域のＳｉ含有ＤＬＣ膜中のＳｉ含有割合を５〜１５原子％とし、一方、難削材の重切削、長時間切削等による高熱負荷に対しての十分な耐熱性を付与し、さらに、最表面のＳｉＯ_２膜との密着性を高めるため、ＳｉＯ_２膜との界面を形成する領域のＳｉ含有ＤＬＣ膜中のＳｉ含有割合を２０〜３０原子％とする傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を形成することが望ましい。

上記の傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜は、例えば、図１に示される成膜装置（ＴｉＮ硬質膜をスパッタリングで成膜する装置）を用いたプラズマＣＶＤ法により成膜することができる。
図１に示される成膜装置において、ＴｉＮ硬質膜を形成した工具基体（図中、基板として示す）を装置内で自転公転可能に保持し、原料ガスとして、カーボン源はＣ_２Ｈ_２（アセチレン）、Ｓｉ源はＴＭＳ（テトラメチルシラン）を使用し、ガス供給口から、所定比率となるように調整した原料ガスを導入し、タングステンフィラメント、アノード、電磁コイルに通電して、プラズマを発生させ、基板（ＴｉＮ硬質膜を形成した工具基体）表面にＳｉ含有ＤＬＣ膜を蒸着する。

ただ、本発明では、傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を成膜するために、成膜に用いる原料ガス中のＣ_２Ｈ_２とＴＭＳのモル比を成膜の進行とともに順次調整することにより、膜厚方向に沿って（即ち、ＴｉＮ硬質膜側からＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがって）、次第にＳｉ含有割合が増加する傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を形成する。

具体的には、例えば、
成膜初期段階では、
Ｃ_２Ｈ_２流量：２００ｓｃｃｍ，ＴＭＳ流量：１０ｓｃｃｍのモル比に調整した原料ガス（Ｃ_２Ｈ_２とＴＭＳの流量合計は２１０ｓｃｃｍ）を用い、成膜圧力：０．３Ｐａ，成膜時基板温度：２００℃で、５原子％Ｓｉを含有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を、ＴｉＮ硬質膜との界面近傍領域に成膜し、
成膜の進行とともに、相対的に、Ｃ_２Ｈ_２の比率を低下させ、一方、ＴＭＳの比率を増加させることにより、傾斜組成を形成し、
成膜終了段階では、
Ｃ_２Ｈ_２流量：１５０ｓｃｃｍ，ＴＭＳ流量：６０ｓｃｃｍのモル比に調整した原料ガス（Ｃ_２Ｈ_２とＴＭＳの流量合計は２１０ｓｃｃｍ）を用い、成膜圧力：０．３Ｐａ，成膜時基板温度：２００℃で、３０原子％Ｓｉを含有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を成膜する。

Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の膜厚は、０．２μｍ未満では、長期の使用に亘って優れた耐摩耗性を発揮することができず、一方、膜厚が１０μｍを超えると欠損、剥離を生じやすくなることから、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の膜厚は、０．２〜１０μｍと定めた。

ＳｉＯ_２膜：
Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の上に形成されるＳｉＯ_２膜は、潤滑性に優れるとともに耐熱性にも優れ、高熱負荷条件におけるＳｉ含有ＤＬＣ膜の耐熱性をより一層向上させる。
ＳｉＯ_２膜の成膜は、ＴｉＮ硬質膜の成膜と同様、例えば、図１に示される成膜装置において、ＳｉＯ_２をスパッタリングターゲットとして用い、ＴｉＮ硬質膜の上にＳｉ含有ＤＬＣ膜の形成された工具基体（図１では基板として示す）に対して、Ａｒ雰囲気（Ａｒ流量：８０ｓｃｃｍ）中、成膜圧力０．１Ｐａでスパッタリングにより成膜することができる。
ただ、ＳｉＯ_２膜の膜厚が０．２μｍ未満では、ＳｉＯ_２膜の有する優れた潤滑性を十分に発揮できないばかりか、長時間使用による耐熱性向上の効果も少なく、一方、その膜厚が２μｍを超えると、剥離等を生じやすくなることから、ＳｉＯ_２膜の膜厚は、０．２〜２μｍと定めた。

この発明の耐摩耗性工具部材は、ＴｉＮ硬質膜が耐摩耗性を有し、また、ＳｉＯ_２膜が潤滑性と耐熱性向上に寄与し、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜がＳｉを５〜３０原子％含有し、望ましくは、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜が、ＴｉＮ硬質膜との界面部分では５〜１５原子％Ｓｉ、ＳｉＯ_２膜との界面部分では２０〜３０原子％Ｓｉを含有し、さらに、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜中でＳｉが傾斜組成を有することから、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜がＴｉＮ硬質膜およびＳｉＯ_２膜の双方に対して優れた密着強度を有するともに優れた耐熱性を備えることから、この耐摩耗性工具部材を、例えば、Ａｌ合金等の軟質材の高送り、高切込みの重切削あるいは長時間切削等の高熱負荷のかかる切削工具用部材として用いた場合には、長期の使用に亘って、優れた耐摩耗性を発揮し、工具寿命の延命化を図ることが可能となる。

本発明耐摩耗工具部材のＴｉＮ硬質膜、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜およびＳｉＯ_２膜を成膜するための、スパッタリング装置とプラズマＣＶＤ装置を併設した成膜装置の概略図を示す。

つぎに、この発明の耐摩耗性工具部材を実施例により具体的に説明する。
ここでは、Ａｌ合金の重切削、長時間切削用のインサートとして用いた場合の例を示すが、本発明はこれに限定されるものではなく、エンドミル、ドリル等の各種の耐摩耗性工具部材に適用可能である。

原料粉末として、いずれも１〜３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ₃Ｃ₂粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで９６時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１４００℃に１時間保持の条件で焼結し、研磨加工を施し、切刃すくい面を鏡面仕上げすることにより、いずれもＷＣ基超硬合金からなり、かつＩＳＯ規格・ＳＰＧＮ１２３０８のインサート形状をもった超硬基体Ａ−１〜Ａ−１０を製造した。

原料粉末として平均粒径：１．５μｍのＳｉＯ_２粉末を用い、これをボールミルで１６時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１２００℃に１時間保持の条件で焼結することによりスパッタリング装置のカソード電極として用いるＳｉＯ_２焼結体を製造した。

（ａ）ついで、図１に示される成膜装置、即ち、成膜装置内の一側に金属Ｔｉターゲットをカソード電極として備えたスパッタリング装置を配置し、また、成膜装置内の他側にはＳｉＯ_２（焼結体）ターゲットをカソード電極として備えたスパッタリング装置を配置し、また、成膜装置の中央部には、電磁コイル、タングステンフィラメント、アノードを配備し、原料ガス（Ｃ_２Ｈ_２，ＴＭＳ等）を供給する導入口を設けたプラズマＣＶＤ装置を配置した、スパッタリング装置とプラズマＣＶＤ装置を併設した成膜装置を用い、
（ｂ）上記の超硬基体Ａ−１〜Ａ−１０を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、前記装置内に自転公転自在に支持装着する。
（ｃ）ついで、装置内を真空排気して０．０１Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を３００℃に加熱した後、Ａｒガスを装置内に導入して０．５Ｐａの圧力のＡｒ雰囲気とし、この状態で前記回転テーブル上で自転しながら回転する前記超硬基体に−８００Ｖのバイアス電圧を印加して前記超硬基体表面を２０分間Ａｒガスボンバード洗浄する。
（ｄ）ついで、前記装置内の基板温度を３００℃とした状態で、反応ガスとしてＮ_２とＡｒを、Ｎ_２：４０ｓｃｃｍ、Ａｒ：４０ｓｃｃｍの割合で導入して、０．１の成膜圧力とし、Ｔｉターゲットのカソード電極（蒸発源）には出力：１２ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）のスパッタ電力を印加し、一方上記超硬基体には、−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件でグロー放電を発生させることにより、前記超硬基体の表面に表２に示される目標膜厚のＴｉＮ硬質膜を形成する。
（ｅ）ついで、カーボン源としてのＣ_２Ｈ_２およびＳｉ源としてのＴＭＳを、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の成膜段階に応じた比率に調整して装置内に導入し、前記電磁コイル、タングステンフィラメント、アノードに通電してプラズマを発生させ、傾斜組成のＳｉ含有割合となるように、表２に示される目標膜厚のＳｉ含有ＤＬＣ膜を成膜する。
（ｆ）ついで、前記装置内の基板温度を２００℃とした状態で、雰囲気ガスとしてＡｒを、Ａｒ：８０ｓｃｃｍの割合で導入して、０．１の成膜圧力とし、ＳｉＯ_２（焼結体）ターゲットのカソード電極（蒸発源）には出力：１２ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）のスパッタ電力を印加し、一方上記超硬基体には、−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件でグロー放電を発生させることにより、前記超硬基体の表面に表２に示される目標膜厚のＳｉＯ_２膜を形成する。
以上、（ａ）〜（ｆ）により、本発明耐摩耗工具部材としての本発明インサ−ト１〜１０を製造した。

比較のために、本発明インサ−トと同様なＴｉＮ硬質膜、ＳｉＯ_２膜を備えるものの、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜のＴｉＮ硬質膜側のＳｉ含有割合が５原子％未満のものを比較例インサート１、２、また、ＳｉＯ_２膜側のＳｉ含有割合が３０原子％を超えるものを比較例インサート３、４として製造した。
また、本発明インサ−トと同様なＴｉＮ硬質膜、ＳｉＯ_２膜を備え、かつ、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜のＳｉ含有割合は５〜３０原子％であるが、膜中のＳｉ含有割合が均一組成であって、傾斜組成構造を持たないものを比較例インサート５〜８として製造した。
さらに、本発明インサ−トと同様なＴｉＮ硬質膜、傾斜組成構造を有するＳｉ含有ＤＬＣ膜を備えるものの、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜の上にＳｉＯ_２膜を形成しなかったものを比較例インサート９、１０として製造した。
表３に、比較例インサート１〜１０の膜構成を一覧にして示す。

この結果得られた本発明インサート１〜１０および比較例インサート１〜１０について、これを構成するＳｉ含有ＤＬＣ膜中のＳｉ含有割合を、オージェ電子分光法にて測定した結果を表２、３に示した。
さらに、上記の各膜の膜厚を、走査型電子顕微鏡を用いて測定（縦断面測定）したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示した。

つぎに、上記の本発明インサート１〜１０および比較例インサート１〜１０を工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、
被削材：ＪＩＳ・Ａ７０７５（組成は、質量％で、Ｓｉ：０．２５％、Ｆｅ：０．３５％、Ｃｕ：１．５２％、Ｍｎ：０．１８％、Ｍｇ：２．４５％、Ｃｒ：０．２３％、Ａｌおよび不純物：残り）の丸棒、
切削速度：６００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．４５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：９０分、
の条件（切削条件Ａという）でのＡｌ合金の乾式連続高送り切削加工試験（通常の送り量は０．２ｍｍ／ｒｅｖ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＡＤＣ１４（組成は、質量％で、Ｃｕ：４．０５％、Ｓｉ：１７．２％、Ｍｇ：０．４８％、Ｚｎ：１．３１％、Ｆｅ：０．８０％、Ｍｎ：０．１８％、Ｎｉ：０．２１％、Ｓｎ：０．１１％、Ａｌおよび不純物：残り）の丸棒、
切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．０ｍｍ、
送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：９０分、
の条件（切削条件Ｂという）でのＡｌ合金の乾式連続高送り切削加工試験（通常の送り量は０．２ｍｍ／ｒｅｖ．）、
を行なった。
いずれの切削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
この測定結果を表４に示した。

表２〜４に示される結果から、この発明の耐摩耗性工具部材は、ＴｉＮ硬質膜が耐摩耗性、また、ＳｉＯ_２膜が潤滑性と耐熱性を保持するとともに、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜がＳｉを５〜３０原子％含有し、望ましくは、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜が、ＴｉＮ硬質膜との界面部分では５〜１５原子％Ｓｉ、ＳｉＯ_２膜との界面部分では２０〜３０原子％Ｓｉを含有し、さらに、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜中でＳｉが傾斜組成を有することから、Ｓｉ含有ＤＬＣ膜がＴｉＮ硬質膜およびＳｉＯ_２膜の双方に対して優れた密着強度を有するとともに、優れた耐熱性を備え、その結果、この発明の耐摩耗性工具部材を、軟質材であるＡｌ合金の高送り、高切込みの重切削あるいは長時間切削等の高熱負荷のかかる切削工具用部材として用いた場合にも、長期の使用に亘って、優れた耐摩耗性を発揮することがわかる。
これに対して、比較例の工具部材（比較例インサート１〜１０）は、耐摩耗性が劣るものであり、また、被膜の剥離が生じたり、長時間切削に耐えることができず、耐摩耗性工具部材としては満足できる特性を備えるものであるといえないことは明らかである。

上述のように、この発明の耐摩耗性工具部材は、すぐれた潤滑性とすぐれた耐摩耗性を備えるものであって、高熱負荷のかかるＡｌ合金等の軟質材の高送り、高切込みの重切削あるいは長時間切削等の切削工具用部材として好適であるばかりか、潤滑性と耐摩耗性が要求される各種分野の耐摩耗性部材として適用可能である。

Claims

工具基体上に、工具基体表面側から順に、膜厚０．５〜５μｍのＴｉＮ硬質膜、膜厚０．２〜１０μｍのＳｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜および膜厚０．２〜２μｍのＳｉＯ_２膜を形成した耐摩耗性工具部材において、
上記Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜におけるＳｉ含有割合は、５〜３０原子％であって、かつ、該Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜におけるＳｉ含有割合は、ＴｉＮ硬質膜側からＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがって次第に増加する傾斜組成を有することを特徴とする潤滑性に優れる耐摩耗性工具部材。
上記Ｓｉ含有ダイヤモンドライクカーボン膜におけるＳｉ含有割合は、ＴｉＮ硬質膜との界面部分では５〜１５原子％、また、上記ＳｉＯ_２膜との界面部分では２０〜３０原子％であって、かつ、ＴｉＮ硬質膜側からＳｉＯ_２膜側へ向かうにしたがってＳｉ含有割合が次第に増加する傾斜組成を有することを特徴とする請求項１に記載の潤滑性に優れる耐摩耗性工具部材。