TW306936B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _______ _B7 五'發明説明（1) 〔產業上之利用領域〕 本發明係關於作爲銑刀加工，切削加工，穿孔加工等 加工所使用切削工具之表面被覆材料；或模具，軸承，鑄 模，輥子等要求高硬度之耐摩損構件之表面被覆材料；或 者成形機用螺絲或汽缸等之耐熱/耐蝕構件之表面被覆材 料爲有用，並提供藉該硬質被膜之被覆而發揮優異耐摩損 性的硬質被膜被覆構件。 〔習知技術〕 高速度工具或超硬合金工具等要求高耐摩損性的切削 工具，係在工具之基材表面形成T i N或T i C等硬質被 膜，以謀求耐摩損性之提高。 比較上述T i N及T i C之耐摩損性，T i N在高溫 區域就耐氧化性方面比T i C爲優，相對於由切削時加工 熱或摩擦熱所產生工具切削面之焊疤（crater )摩損，可 發揮良好的耐摩損性。而圖T i N與基材之黏附性亦優異 。一方面T i C比T i N硬度高，相對於與被切削材料接 觸之刃具側面（f 1 ank )之側面摩損，則具有高耐久性。 然而，即使爲耐氧化性優異之T i N，氧化開始溫度 充其量爲6 0 0 °C左右，又，即使爲具有高硬度之T i C ，其維克斯硬度（Vickers hardness)亦僅2 0 0 0左右 ，總之，耐摩損性之進一步改善爲所期望。 因此，例如日本特開平2 — 1 941 59，其揭示有 以提高T i N或T i C之耐氧化性或硬度爲目的’以A 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） . (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-4 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 306336 A7 _____B7 五、發明説明（2 ) 置換Ti —部分之A1 ，及Ti之複合氮化物或複合碳氮 化物〔以下以（A 1 ’ T i ) ( C ，N )表示〕，氧化開 始溫度可改善至約8 0 〇。<：，維克斯溫度可改善至 2 5 0 〇左右。 又’本發明人等，以A 1及T i與N之化合物爲主， 將一部份元素與其他元素置換，開發出具有高硬度及良好 耐氧化性之可發揮優異耐摩損性的硬質被膜，已先行提出 專利申請。例如’日本特開平4 — 2 6 7 5 6號公報所記 載之（Ai ’Ti) ( B - N )，氧化開始溫度約800 °C，維克斯硬度爲3400左右。又（A1 ，Ti ，Si )(C’N)膜（曰本特願平6 — 100154)，氧化 開始溫度約1 000 °C，維克斯硬度約3 1 00左右。 但是在要求更高能率化之切削加工等領域，具有更優 異耐摩損性硬質被膜的開開爲所期待。 〔發明欲解決課題〕 本發明爲著服於此等需要而完成者，其目的爲提供一 種可利用至目前爲止所開發硬質被膜之優異特性，並進一 步發揮優異耐摩損性之硬質被膜，再者，亦提供一種被覆 上述硬質被膜於要求高耐摩損性構件的硬質被膜被覆構件 者。 〔解決課題之手段〕 爲達成上述目的之本發明硬質被膜，係形成於基材表 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 一 5 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（3) 面之硬質被膜，具有第一層及第二層’上述第一層形成於 基材側，爲選自A1 ，Ti ，Si所成群之含有A1：^ T i之至少一種以上金屬元素；及選自B ’ C ’ N所成群 之一種以上非金屬元素，之化合物所構成’前述第一層係 疊層於表面側之A 1 BN者。 上述第一層，尤其是使用以下之化學組成式①〜③之 任一所示化合物爲所推薦。 ① （AlaTii_e)(Cb N i-b) 0.25^3^0-75 0 ^ b ^ 0 · 4 ② （AlcTiH) (BaU 〇 . 05^c^0 7 5 〇.02^d^〇-12 ③ （A 1 x T i 卜…S i y ) ( C z N ) 〇.〇5^x^°·75 〇 . 〇 1 ^ y ^ 0 · 1 〇 ^ z ^ 〇 · 4 上述變數a ，b，c ，d，x，y，z均爲原子量化 ο 又，在以下之說明，構成第一層之被膜（選自A1 ， Ti ，Si所成群之含有人1或丁丨之至少一種以上金屬 元素：及選自B，C，N所成群之一種以上非金屬元素之 化合物）總稱爲（A 1，T i，S 1 ) ( B，C ’ N )七 被膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • e*f - — -^1 · 裝. 訂--: 線--- 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐）一 6 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 306936 A7 B7 五、發明説明（4 ) 上述硬質被膜之厚度，第一層及第二層一起最好爲 0 . 1〜2 0 vm ’若使上述硬質被膜形成於基材表面， 則可得到耐摩損性優異之硬質被膜被覆構件。 〔作用〕 本發明人等，以使上述（A1 ，Ti ，Si) (B, C ’ N )系被膜之耐摩損性更爲提高爲目的，經銳意檢討 ，結果得知，在上述（A1 ，Ti ，Si) (B，C，N )系被膜表面，以A 1 BN膜作爲保護層形成黏附性良好 ，藉以提高硬質被膜全體之硬度及耐氧化性，可大幅提高 硬質被膜之耐摩損性。 本發明之硬質被膜與習知硬質被膜比較能發揮優異耐 摩損性之理由雖未能充分解明，但可考慮以下之理由。亦 即，將硬度高且耐氧化性優異，摩擦係數小之A 1 B N膜 ，作爲表面層形成在（A1 ，Ti ，Si) (B，C，N )系被膜上爲黏附性良好者，藉以使被膜全體之維克斯硬 度成爲在3 5 0 0以上之高硬度，同時，在要求耐氧化性 之高溫區域，A 1 BN膜中之A 1在被膜表面形成A 1氧 化物所形成之保護被膜，再者，可由形成於其下層之（ A 1 > T i -Si) (B’C，N)系被膜表面之A1氧 化物所成之保護被膜顯著地緻密化》 又，本發明之A1BN被膜具有（A1 ，Ti ，Si )，（B，C，N)系被膜之優異親和性及反應性，故對 基質之（Al，Ti，Si) (B，C，N)系被膜可形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 一 7 - I----------裝-----* j 訂 ί.----- I. 肩 , (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) S〇^9S6 A7 __ B7 五、發明説明（5 ) 成爲黏附性良好，而且由於不會損及（A 1 ，T i ，S i )(b’c’n)系被膜及基材之黏附性，即使使用於切 削工具或其他耐摩損構件之表面，亦不會在各界面產生剝 離之問題，可獲得充分發揮硬質被膜優異耐摩損性之硬質 被膜被覆構件。 本發明中，A1BN被膜可對基質（A1 ，Ti ，s 1 ) (B，c，N)系被膜形成爲黏附性良好之理由，雖 存有未解明部份，例如依J0URNAL OF HARD MATERIALS (
Vol. 2，No· 3-4，1991，P233 〜243 )，在。81^ — T i A 1 N複合材料之界面，可形成A 1 N，T i N， T i B 2等反應層，在本發明之情況，則考慮到在（A 1 ，Ti，Si)(B，C，N)及A1BN之界面形成 A 1 N，Ti N，S i3N4，Ti B2等所形成之反應層 ，藉此，可使黏附性提高。 本發明並無限定A 1 B N膜之組成，而以 A lp BQ 表示時，p，q 各滿足 〇 0 ISp 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) SO . 3 ，0 . 2SqS〇 . 6之條件較佳。此係因爲p 值未滿0 . 0 1時，由於A 1 BN膜中含有A 1 ，使得硬 度提高效果及黏附性提高效果無法充分得到之緣故，一方 面P值超過0 · 3時，結晶構造從立方晶變成與A 1 N相 同之六方晶，造成被膜硬度降低而無法獲得充分的耐摩損 性。又，q值若不滿0 . 2或超過〇 6時，被膜硬度降 低無法得到充分的耐摩損性。又，P值在0 _ 〇 3以上更 佳，上限值爲0 · 1時爲所期望。q值在0 · 4以上更佳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --8 — 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 λ7 ____ _Β7 五、發明説明（6 ) ’上限值爲Ο . 5 5時爲所期望。 本發明之硬質被膜中，若形成於基材上之第一層至少 爲（A1 ’Ti ，Si)(B，C，N)系被膜，則由於 與A 1 B N層之相乘效果可發揮優異之耐摩損性，尤其是 採用下述①〜③所示化學組成之含有A 1或T i之至少一 種以上之被膜爲佳，又，本發明中，第一層含有A 1或 T i之至少一種以上之理由，係如前述，來自在與第二層 之A 1 B N膜之界面形成反應層，而提高黏附性之觀點。 ① （A 1 a T i 1—a) ( C b N …） 0 . 25^a^0 . 75 0 ^ b ^ 0 . 4 ② （A 1 c T i i_c) ( B d N …） 〇.〇5^c^〇.75 〇.〇2^d^〇.12 ③ （A 1 x T i 卜…S i y ) ( C z N …） 0 . 05^x^0 · 75 0 . 0 1 ^ y ^ 0 . 1 0 ^ z ^ 0 . 4 在上述①〜③之化學組成中，分別設定各成分範圍之 理由，以下說明之。 ①爲發揮（AlaTii—a)(Cb Ni_b)優異耐摩損 性’金屬元素之成份組成Ala 中，a值有必要 滿足〇 · 25<a<0 . 75之條件。a值未滿0 · 25 本紙張尺度適用中國國家標芈（CNS ) A4規格（210X297公釐） n *—^1 nn 1 ^^^1 了 0¾ * 、vs - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • —4ϋ It -9 - Μ ^06936 Β7______ 五、發明説明（7 ) 時無法獲得耐氧化性充分的提高效果。又’ a值超過 0 · 7 5時被膜之結晶構造從立方晶變成六方晶’使得被 膜硬度降低無法獲得充分的耐摩損性。又’ a的下限值以 0 . 45爲佳，〇 . 56以上爲所期望。a的上限值以 0 . 7爲佳，〇 . 65以下爲所期望。 又，本發明硬質被膜之第一層，即使爲上述金屬元素 之氮化物或碳氮化物均可發揮優異的耐摩損性。 C b N^b中，b值若超過0.4時，會造成被膜耐氧 化性降低，故滿足OSbSO . 4較佳。又，b值在 0 . 2以下時，耐氧化性會更良好。 ②爲發揮（A lc T i (Bd Ni_d)之優異耐摩損 性，金屬元素之成份組成A 1 c T i i c中，c值有必要 滿足0 . 05Sc<0 · 75之條件》c值未滿〇 · 〇5 時無法獲得耐氧化性充分的提高效果。又，c值超過 0 . 7 5時被膜之結晶構造從立方晶變成六方晶，使得被 膜硬度降低無法獲得充分的耐摩損性。又，c的下限值以 0 · 25爲佳，0 . 5以上爲所期望。c的上限值以 0 . 7爲佳，0 . 65以下爲所期望。 又，本發明硬質被膜之第一層，即使爲上述金屬元素 之硼/氮化物亦能發揮優異耐摩損性。尤其是Bd N ii — d 中，滿足0 . 02SbS〇 . 12爲佳。d值未滿 0 . 0 2時，添加硼則硬度提高效果無法充分發揮，一方 面d值超過〇 1 2時N a C 1構造所形成結晶構造之一 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公嫠） -----------裝-----'-^βτΓ.-----^旅 ί ί (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 10 - A7 B7___ 五、發明説明（8 ) 部份成爲非晶質，反而造成硬度降低’故非所望。又’ d 較佳之下限值爲0 . 0 3 ’較佳之上限值爲0 · 0 8。 ③爲發揮（A lx T i m S iy) (Cz Nhz)之優異 耐摩損性，金屬元素之成份組成A 1 x T i m S ί y 中，x，y值有必要各滿足0 _ 〇51xS〇 · 75 ’ Ο . OlSySO · 1之條件。x值未滿〇 · 05或y值 未滿0 . 01 ，則無法獲得充分耐氧化性之提高效果。又 ，X值超過0 . 7 5或y值超過0 . 1時則被膜之結晶構 造從立方晶變成六方晶，造成被膜硬度降低而無法獲得充 分的耐摩損性。又，X的下限值以〇 · 25爲佳’ 0 · 56以上更爲所望。X的上限值以〇 . 7爲佳。y之 較佳下限值爲0 . 02 ，一方面y的上限值以〇 . 〇8爲 佳，0 . 05以下更爲所望。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又，本發明之硬質被膜之第一層，即使爲上述金屬元 素氮化物或碳/氮化物均可發揮優良的耐摩損性。但是， 在Cz N；^中，z值若超過0 . 4會造成被膜耐氧化性 降低，故滿足OSzSO . 4爲所期望。又，z值在 0 . 2以下時，耐氧化性更爲良好。 其次，關於本發明硬質被膜之厚度，第一層及第二層 一起在0 . 1 以上2 0 以下爲所期望。未滿 0.l#m時則耐摩損性無法充分發揮，一方面若超過 2 0 時，會因衝擊力在硬質被膜產生裂痕（crack) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） -11 A7 306936 _ B7 五、發明説明（9 ) 又，本發明之使硬質被膜被覆於切削工具之場合，可 期望工具基材原來切刃特性之活用，同時可發揮硬質被膜 優異之耐摩損性。由此等觀點，本發明之硬質被膜厚度， 第一層及第二層一起’爲1 vrn以上較佳，2 以上更 佳。又，上限以12//m以下爲佳，8em以下更爲所望 〇 又，本發明並無限定被覆硬質被膜之基材材質，而爲 在基材表面發揮黏附性良好的被覆之優異耐摩損性，可適 用於超硬合金，高速度工具鋼，模用鋼，燒結瓷金（ cermet)或陶瓷等硬質物質。 又，在被覆本發明硬質被膜於基材表面之際，首先第 一層之形成方法，有例如離子電鍍法或濺潑法等所代表的 P VD法，例如在採用電弧放電式離子電鍍法之情況，可 使用以下例示的方法。亦即，藉電弧放電從作爲蒸發源之 陰極使金屬成份（A1 ，Ti ，Si)離子化，在N2氛 圍及/或CH4氛圍中，藉離子電鍍可使氮化物及/或碳 化物形成於基材上。在形成硼化物之情形，可使用添加B 於上述金屬成份之靶。再者，若使用作爲目的之被膜組成 及同一金屬組成（必要時可含B )之靶，則組成偏差之產 生減少，而可容易得到安定組成之皮膜。又，若在基材上 施加偏壓電位同時進行離子電鍍時，則可進一步提高被膜 之黏附性。 再者，本發明離子電鍍時氣體壓力並無特別限定，在 1 X 1 Ο-3〜5 X 1 0_2托耳左右較佳，若將氣體壓力設 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐) .I n I I f I —l n - I I n ϋ L n Γ J-------- f • (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -12 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 _____B7 五、發明説明（10) 定於此範圍內，則可容易獲得耐摩損性更優異的高結晶性 緻密的硬質被膜。 又，本發明並未限定形成A 1 BN膜之方法，使用前 述離子電鍍法或離子助沈積法等亦可。在採用離子電鍍法 時’使用A 1及B之混合靶，藉使離子化之A 1及B在 N2氛圍中反應，可在基材上形成a 1 BN被膜。又，採 用離子助沈積法時，在放入各個坩堝之A 1及B，同時照 射電子束’使A 1及B蒸發，並與氮離子反應，可在基材 上被覆A 1 BN。此時在基材上施加偏壓電位，可更爲提 高被膜之黏附性。 以下係根據實施例說明，然而本發明並非限定於下述 實施例者，依前/後述宗旨的適宜變更，亦含於本發明之 技術範圍內》 〔實施例〕 實施例1 首先，將尺寸1 Ommx 2 5國白金箔所形成之基材安 裝於離子電鍍裝置，由以下方法形成第一層。於4 0 0°C 加熱上述基材後，在構成第一層之元素中，以N以外之元 素作爲組成成份之陰極被蒸發，同時導入作爲反應氣體之 N2氣體’氛圍爲7 X 1 〇-3托耳，且在上述基材上施加 —1 5 0之電位，來製作以5 被覆表1所示各種組成 第一層皮膜之試驗片。又，皮膜組成可由誘導結合型氬電 漿發光分析法及歐皆電子（Auger electron)分光法來確 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ~ I n I m n n n n n I I I n —L n T hi i I n I n f f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
3_36 A7 B7 五、發明説明（11) 認。 本發明之硬質被膜’係在形成第—層之被膜後’啓動 上述離子電鍍裝置內之電子束鎗’對放入各個坩堝之A 1 及B，照射電子束，使A 1及B蒸發，使裝置內真空度成 爲5x1 Ο-4托耳，在A 1及B之蒸氣以500 eV之輸 出照射氮離子束使之反應，同時’在基材上施加- 1 5 0 V電位來形成3^m厚度之A 1 BN被膜。又，被膜之組 成可由電子探針X射線微量分析器及歐皆電子分光法來確 認。 使用上述方式所得之試驗片，進行下述條件之氧化試 驗時，可得到表1所示之結果。 (氧化試驗之條件） 溫度範圍：室溫〜1 3 00 °C .燥. 度乾量 速：流 溫圍氣 昇氛空 m η 壓 氣 大 氣 空 m η ----------裝-----·~^9ΤΓ·-----^旅 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 準 ί標 家 國 國 中 用 適 度 尺 張 紙 本 格 |釐 公 A7 7 Β 五、發明説明（12 ) 〔表1〕 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
No. 第1層 第2層 氧化開始溫度 (°C) 硬度 (Hv) 備考 1 (A 1 T i ) N /frrr m 820 2 7 2 0 習知例 2 T i N A 1 BN 9 10 3 5 5 0 實施例 3 (A 1 ，T i ) N A 1 BN 9 5 0 3 7 8 0 實施例 4 (A 1 ，T i ) ( C，N) A 1 BN 920 4 12 0 實施例 5 (A 1 T i ) ( B，N) •fm* m 8 4 0 2 9 5 0 習知例 6 (A 1 ，T i ) ( B，N) A 1 BN 10 2 0 4 3 80 實施例 7 (A 1 -T i >Si) (C，N) •fnr m 9 5 0 3 0 6 0 習知例 8 (A 1 > T i -Si) (C，N) A 1 BN 12 5 0 4 4 6 0 實施例 9 inx. m A 1 BN 5 70 2 5 2 0 比較例 10 (A 1 T i ) N BN 8 2 0 2 9 5 0 習知例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） J T . IL· J— ^ ~~Γ 線、 . - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 15 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3〇693β Α7 _______Β7 五、發明説明（I3) 各別比較第二層並未形成A 1 ΒΝ膜之習知例（ N〇 . 1 ’ 5 ’ 7) ’及在該習知例之被膜形成A 1 BN 膜爲第二層之實施例（No 3 ，6 ，8)，可知由於本 發明硬質被膜之氧化開始溫度可更爲提高，因此可提高耐 氧化性。 1^〇.9並非第一層形成爲（六1，丁丨，8丨）( B ’ C ’ N)系被膜’而是形成A 1 BN被膜之比較例。 由於缺乏與基材之黏附性，故無法發揮A 1 B N被膜原來 的特性，氧化開始溫度較低。
No.10爲在第一層之（A1 ，Ti)N，形成 B N爲第二層之習知例，其第二層之黏附性並不充分，與 本發明之硬質被膜比較則耐氧化性較差。 實施例2 基材係使用超硬薄片，除了被膜厚度各爲1 〇 ym以 外，其他則與實施例1同樣之方法製作試驗片。該等被膜 之微維克斯硬度以負載1 0 0 g測定，獲得併記於上述表 1之結果。 由表1可知，分別比較習知例（No · 1 ，5 ，7) 及在該習知例之被膜上形成A 1 BN膜爲第二層之實施例 (No · 3 ，6 ，8)，由於本發明之硬質被膜之微維克 斯硬度高出1 0 0 0以上，顯然硬度顯著地提高。
No .9並非形成第一層爲（A1 ，丁 i ，Si)( B，C，N)系被膜，而是形成A 1 BN被膜之比較例。 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4規格（210X 297公釐） -------------裝-----1彳訂—-----Λ ί f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -16 - 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7_._ 五、發明説明（14) 由於缺乏與基材之黏附性，故無法發揮A 1 B N被膜原來 的特性，故微維克斯硬度較低。 1^〇.10係在第一層（人1，1'丨），形成BN爲 第二層之習知例，由於第二層之黏附性並不充分’與本發 明硬質被膜比較，硬度較低。 實施例3 使用超硬合金爲基材，製作外徑1 〇 nun之2枚刃端銑 刀，除了各別端銑刀刃部表面之基材及被膜厚度以外，其 他則與實施例1同樣方法，形成表2所示硬質被膜。此時 ，被膜厚度在形成第一層時爲4 ，形成第二層時爲2 。僅形成爲第一層或第二層時，則爲6 。 使用所得到之表面被覆端銑刀，進行下述條件之切削 試驗，測定端銑刀切刃側面之摩損量，得到併記於表2之 結果。 (切削條件） 切削方法：側面切削下切（down cut ) 被切削材料：SKD11 (硬度HB219) 切削深度：Rd 1晒xAd 1 0 nun 切削速度：6 0 m / m i η 饋送：0.〇7_/齒（27〇11«11/111111) 切削油：鼓風（air blow) 切削長度：5 0 m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-----------裝-----Γ1 ,^-J-----Φ-----f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 17 - ^〇9S6 A7 B7 五、發明説明（l5) 〔表2〕 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
No. 第1層 第2層 刃具側面摩損量 (mm) 備考 1 (A 1，T i ) N /nr. m 0.135 習知例 2 T i N A 1 BN 0.059 實施例 3 (A 1，T i ) N A 1 BN 0.048 實施例 4 (A 1 - T i ) ( C > N) A 1 BN 0.057 實施例 5 (A 1，T i ) (B，N) •fm*· 眺 0.123 習知例 6 (Al，Ti) (B，N) A 1 BN 0-052 實施例 7 (A1，Ti，Si) (C，N) •frrr m 0.118 習知例 8 (A1，Ti，Si) (C，N) A 1 BN 0.052 實施例 9 >frrr. A 1 BN 0.620 比較例 10 (A 1，T i ) N BN 0.149 習知例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------------裝------^訂一7-----:-線--- i f (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 18 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（！6) 由表2可知，本發明之硬質被膜被覆端銑刀（N 〇 . 2，3，4，6，8)與習知例（1\1〇.1，5，7， 1 0 )或比較例（N 0 . 9 )比較，刃具側面摩損量小， 耐摩損性優異。 實施例4 使用J I S規格SKH5 1相當之高速度鋼作爲基材 ’製作外徑1 Oram之J I S規格鑽頭，除了作爲基材使用 以外，與實施例3同樣方法，在各鑽頭刃部表面，如表3 所示，形成硬質被膜。 使用所得到之表面被覆鑽頭，根據下述條件，進行切 削試驗，研究切削壽命，而獲得併記於表3之結果。 (切削條件） 切削方法：鑿孔加工，切削各5枚 被切削材：S55C (硬度HB220) 切削速度：3 0 m / m i η 饋送：0 . 2rain/rev 切削長度：2 5 mm (貫通孔） 切削油：水溶性乳膠型切削油 本紙張尺度適用中國國家標举（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） ----------裝-----訂彳----線 一 爲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一 19 - 306936 A7 B7 五、發明説明（17 ) 〔表3〕 經濟部中央標準局員工消費合作社印製
No. 第1層 第2層 平均鑿孔個數 備考 1 (A 1 - T i ) N •frrp m 473 習知例 2 T i N A 1 BN 8 2 2 實施例 3 (A 1，T i ) N A 1 BN 948 實施例 4 (A 1 > T i ) (C，N) A 1 BN 8 5 6 實施例 5 (A 1，T i ) (B，N) Art m 585 習知例 6 (A 1 - T i ) ( B > N) A 1 BN 1025 實施例 7 (Al，Ti，Si) (C，N) -fnrf m 765 習知例 8 (A 1，T i，S i ) ( C，N) A 1 BN 12 34 實施例 9 -fnT- m A 1 BN 1 0 8 比較例 10 (A 1，T i ) N BN 4 5 6 習知例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） ------Ί------裝-------- 訂丨·----- . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -20 - A7 B7 五、發明説明（l8 ) 由表3可知，本發明之硬質被膜被覆鑽頭（No . 2 ，3，4，6，8)與習知例（No.l，5，7，l〇 )或比較例（N 〇 · 9 )比較，平均鑿孔個數多且切削壽 命長。 實施例5 使用J I S規格SKD6 1相當之模具材料，製作尺 寸4 0 X 2 0 X 5 mra之基材，除了第一層及第二層合計被 膜厚度爲1 0 Mm以外，其他則與實施例4同樣方法，形 成表4所示之硬質被膜，而作成試驗片。 使用所得到之試驗片，在下述條件下進行熱驗 並調查耐久性，得到併記於表4之結果。 (熱循環試驗條件） 高溫槽溫度，保持時間：800°C，15〇秒。 低溫槽溫度，保持時間：水冷，1 0秒。 --------------裝-----―訂J-----;-涑 * (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（19) 〔表4〕
No. 第1層 第2層 裂痕產生之 之循環數 備考 1 T i N 1 0 輝 m 16 5 習知例 2 (A 1，T i ) N 1〇 An： m 6 12 習知例 3 (A 1，T i ) Ν Ί βχη A 1 BN 3 9 7 8 實施例 4 (Al，Ti) (B，N) 1 0 /zm /fm* m 3 6 8 習知例 5 (Al-Ti) (B>N) 7 βτη A 1 BN 3 //m 112 0 實施例 6 (Al，Ti，Si)N 1 〇 //m •frn· 6 8 6 習知例 7 (A 1 - T i - S i ) N 7 um A 1 B N 3 // m 12 15 實施例 ----^ 裝------Ji J.-----^ 旅 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） 22 - Α7 Β7 如 6936 五、發明説明（2〇 ) • (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由表4可知，本發明被覆硬質被膜之試驗片（ Νο·3’5，7)與習知例（No.l ，2，4，6) it較’可大幅改善裂痕產生爲止之循環數，顯示優異的耐 熱循環性。 實施例ft 使用超硬薄片作爲基材，除了基材不同外，其他與實 施例3同樣方法，在各薄片刃部表面，形成表5所示之硬 質被膜。 使用所得到之表面被覆薄片，根據下述條件進行切削 試驗’測定薄片切刃側面之摩損量，得到併記於表5之結 果。 (切削條件） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 初切削材料：S45C 切削速度：2 0 0 m / m i η 饋送速度：〇 . 3mm/r ev 切削深度：2 mm 切削油：乾式 切削時間：4 0 m i η 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0 X 297公釐） 306936 A7 B7 五、發明説明（21 ) 〔表5〕 經濟部中央標準局s貝工消費合作杜印製
No. 第1層 第2層 側面摩損量 (mm) 備考 1 (A 1 -TON Art m 0 16 3 習知例 2 T i N A 1 BN 0 0 6 1 實施例 3 (A 1，T i ) N A 1 BN 0 0 5 9 實施例 4 (Al，Ti) (C，N) A 1 BN 0 0 7 2 實施例 5 (A 1 - T i ) (B，N) 4nc m 0 15 5 習知例 6 (A1 ，Ti)(B，N) A 1 BN 0 0 4 8 實施例 7 (A 1 - T i > S i ) (C N) 無 0 10 6 習知例 8 (A 1 - T l -Si) (C N) A 1 BN 0 04 8 實施例 9 Art A 1 BN 因異常摩損在15分內無法切削 比較例 10 (A 1 > T i ) N BN 0 112 習知例 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） -------------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 旅 -24 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（22 ) 由表5可知，本發明之硬質被膜被覆薄片（No . 2 ，3’4，6’8)與習知例（1^〇.1，5，7，10 )或比較例（N 〇· 9 )比較，刃具側面摩損量小且耐摩 損性優異。 實施例7 被切削工具等所被覆之硬質被膜，由於各種因素而摩 損’亦會與初切削材料反應產生摩損，尤其是在薄片等之 切削面’因與被切削材料反應，會有焊疤摩損加速之情形 〇 因此’除以超硬合金作爲基材以外，其他則與實施例 1同樣方法’製作如表6所示以硬質被膜被覆之試驗片， 將常用作被切削材料之鋼材以高溫/高壓壓造於上述試驗 片上，藉以研究硬質被膜之耐反應性。又，耐反應性之評 價，可由確認在前述硬質被膜及上述鋼材間所形成反應層 之有無來進行。壓造條件如以下所示，結果併記於表6。 (壓造條件） 壓造材料：S55C(硬度HB220)
壓造面積：0 . 25crri 壓造負載：500kgf 溫度：8 0 0 °C 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2IOX 297公釐） -------------裝-----i J------森 : {, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ~ 25 - ^06336 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（23) 〔表6〕
No. 第1層 第2層 反應層之有無 備考 1 (A 1 > T i ) N {γγτ m 有 習知例 2 T i N A 1 B N 4πϊ. m 實施例 3 •frn*- m A 1 B N 產生裂痕 比較例 4 (A 1 > T i ) (C，N) A 1 B N •friT- m 實施例 5 (A 1 - T i ) N A 1 B N /fm·- m 實施例 I _i -I - - Λ --1 …- II » - J-—-- ......- :--------- ί ί . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 26 - ^^6936 A7 B7 五、發明説明（24) 由表6可知，在高溫/高壓時，習知例（No . 1) 或比較例（No.3)會產生反應層，並造成裂痕，相對 於此，本發明之硬質被膜（No · 2 ，4，5)非常安定 ’並不形成反應層。因此，本發明之硬質被膜對被切削材 料耐反應性優異，即使在切削高速切削材或難削材時，亦 可發揮安定的耐摩損性。 〔發明效果〕 本發明係由上述所構成，可提供至目前爲止所開發硬 質被膜之優良特性，且發揮更具優良耐摩損性之硬質被膜 ，並提供一種在要求高耐摩損性之構件上，被覆上述硬質 被膜之硬質被膜被覆構件》 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

  1. 306936 ^_I Μ 年乃 » 夂、申請專利範圍 」 第84 1 1 2365號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國86年3月修正 1 .—種耐摩耗性雙層被覆膜，其爲形成於基材表面 之硬質被膜，具有第一層及第二層， 上述第一層形成於基材側，係選自A1 ，Ti ，Si 所成群之含有A 1或T i之至少一種以上金靥元素：及選 自B，C，N所成群之一種以上非金屬元素，之化合物所 形成， 前述第二層爲叠層於表面側之A 1 BN者。 2 ·如申請專利範圍第1項之雙層被覆膜，其中前述 第一層爲 (A 1 a T i 1 -a) ( C b N i - b) 0 . 25^a^0 . 75 0 ^ b ^ 0 . 4 所示之化學組成。 3 ·如申請專利範圍第l項之雙層被膜膜，其中前述 第一層爲 (Ale T i 1 - c ) ( B a N i - d ) 0 . 05 客 c 客 0 . 75 0 . 02SdS0 . 12 所示之化學組成。 4 ·如申請專利範園第1項之雙層被膜膜，其中，前 本紙張尺度逋用中B國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---------餐------、訂------.it - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局負工消费合作社印製 JW936六、申請專利範圍 述第一層爲 A8 B8 C8 D8 修土 ί南充 ψ- A T Sly) ( C N 所示之化學組成。 5 .如申請專利範園第 膜，其中前述第一厝厚度爲 或4項之雙層被缓 m 6 .如申請專利範圍第1、2、3或4項之雙層被覆 膜，其中前述第二層厚度爲0 . 1〜2 7 ·如申請專利範圍第1、2、3或4項之雙層被覆 膜，其爲形成於耐摩耗構件之基材表面，作爲被覆構件使 用者。 — — — — — — II II I I 訂— I -¾¾ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消费合作社印製. :紙張) A4胁（210X297公釐）
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