1377100 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於披覆在高硬度鋼的切削加工等用的工具 上之切削工具用硬質皮膜。 【先前技術】 以往，作爲披覆在金屬切削用工具上的硬質耐摩耗皮 膜，係使用TiN、TiCN或是Ti A1N。以專利文獻1及專利 文獻2爲代表的TiAIN系皮膜，是在TiN添加A1以改良 硬度及耐熱性，由於耐摩耗性良好，被廣泛當作用來加工 包含淬火鋼的鋼鐵材料的切削工具用硬質皮膜來使用。 然而，近年來，開始要求用來切削更高硬度的材料的 工具，因此在專利文獻3及專利文獻4揭示出將TiAIN系 皮膜和TiSiN系皮膜積層而構成的切削工具用硬質皮膜。 〔專利文獻1〕日本特開昭62-56565號公報 〔專利文獻2〕日本特開平2- 1 941 59號公報 〔專利文獻3〕日本特許第3248897號公報 〔專利文獻4〕日本特許第3248898號公報 【發明內容】 然而，在對包含SKD 11等的高硬度淬火鋼進行切削 時，即使是上述習知技術的含Si多層皮膜的耐摩耗性仍 嫌不足，而要求開發出耐摩耗性更佳的切削工具用硬質皮
-5- 1377100 有鑑於上述現狀，本發明人等針對切削工具用硬質皮 膜的皮膜組織、皮膜層構造及皮膜組成進行硏究的結果， 在該皮膜組織、皮膜層構造及皮膜組成進行開發進而獲得 可解決上述課題的見解而完成本發明，亦即提供一種實用 性極佳的切削工具用硬質皮膜，比起習知的切削工具用硬 質皮膜，可提昇包含SKD 11等的高硬度淬火鋼的切削時 的耐摩耗性。 以下說明本發明的要旨。 本發明之切削工具用硬質皮膜，係形成於基材上的切 削工具用硬質皮膜，其特徵在於：該硬質皮膜係包含：將 第一皮膜層和第二皮膜層各2層以上交互積層而構成的多 層皮膜層；前述第一皮膜層係至少含有A1和Cr作爲金屬 成分、含有N作爲非金屬成分且含有不可避免的雜質之 皮膜層；前述第二皮膜層係至少含有Ti和Si作爲金屬成 分及類金屬成分、含有N作爲非金屬成分且含有不可避 免的雜質之皮膜層；前述第一皮膜層及前述第二皮膜層各 自的每一層的膜厚設定成lnm〜20nm，前述第二皮膜層具 有平均粒徑lnm~20nm的粒狀的微細結晶和非晶質部混合 存在的組織，將前述多層皮膜層利用截面TEM法觀察 時，在Ιμιηχίμιη面積中，前述第二皮膜層的1〇個以上的 微細結晶是以前述第一皮膜層的膜厚的10%以上的深度侵 入鄰接的前述第一皮膜層的內部。 此外，本發明之切削工具用硬質皮膜，係形成於基材 上之切削工具用硬質皮膜，其特徵在於：該硬質皮膜係包 -6- 1377100 含：將第一皮膜層和第二皮膜層各2層以 成的多層皮膜層；前述第一皮膜層及前述 的每一層的膜厚設定成lnm~20nm;前述 屬成分及類金屬成分，以原子％計是用
Al(l 〇〇-x-y-Z}Cr(x)V (y)B(z) (其中，20^x$40，2SyS15，2Sz 來代表，且含有N作爲非金屬成分 的雜質； 前述第二皮膜層的金屬成分及類金層 計是用
Ti( 1 00-v-w)Cf(v)Si(w) (其中，5Sv$30，30) 來代表，且含有N作爲非金屬成分 的雜質。 另外’在請求項1記載的切削工具用 前述基材和前述多層皮膜層之間設置第三 皮膜層的金屬成分和前述第一皮膜層的金 另外’在請求項2記載的切削工具用 前述基材和前述多層皮膜層之間設置第三 皮膜層的金屬成分及類金屬成分和前述第 成分及類金屬成分相同。 另外’在請求項3記載的切削工具用 前述基材上直接設置第四皮膜層，該第 Ti爲主成分的氮化物或碳氮化物所構成 上交互積層而構 第二皮膜層各自 第一皮膜層的金 ^ 15) 並含有不可避免 ί成分，以原子％ 並含有不可避免 硬質皮膜中，在 皮膜層，該第三 屬成分相同。 硬質皮膜中，在 皮膜層，該第三 一皮膜層的金屬 硬質皮膜中，在 四皮膜層是由以 ，該第四皮膜層 1377100 的膜厚設定成〇.〇1μπι~ 0.5μπι。 另外，在請求項4記載的切削工具用硬質皮膜中，在 前述基材上直接設置第四皮膜層，該第四皮膜層是由以 Ti爲主成分的氮化物或碳氮化物所構成，該第四皮膜層 的膜厚設定成Ο.ΟΙμιη〜 0.5μιη。 另外，在請求項3記載的切削工具用硬質皮膜中，在 前述基材上直接設置第四皮膜層，該第四皮膜層是由以 Cr爲主成分的氮化物或碳氮化物所構成，該第四皮膜層 的膜厚設定成Ο.ΟΙμιη〜 0.5μιη。 另外，在請求項4記載的切削工具用硬質皮膜中，在 前述基材上直接設置第四皮膜層，該第四皮膜層是由以 Cr爲主成分的氮化物或碳氮化物所構成，該第四皮膜層 的膜厚設定成Ο.ΟΙμηι〜 0.5μιη» 另外，在請求項1至8項中任一項記載的切削工具用 硬質皮膜中，在前述多層皮膜層的表層側設置第五皮膜 層，該第五皮膜層的金屬成分及類金屬成分是和前述第二 皮膜層的金屬成分及類金屬成分相同。 另外，在請求項1至8項中任一項記載的切削工具用 硬質皮膜中，在前述多層皮膜層的表層側設置第五皮膜 層，該第五皮膜層的金屬成分或金屬成分及類金屬成分是 和前述第一皮膜層的金屬成分或金屬成分及類金屬成分相 同。 另外，在請求項9記載的切削工具用硬質皮膜中，前 述基材是由以WC爲主成分的硬質粒子和以Co爲主成分 -8- 1377100 的結合材所構成的超硬合金，前述wc粒子的平均粒徑設 定成0.1μιη~ 2μιη，前述Co含有量以重量％計是設定成 5 〜1 5 %。 另外，在請求項1〇記載的切削工具用硬質皮膜中， 前述基材是由以WC爲主成分的硬質粒子和以Co爲主成 分的結合材所構成的超硬合金，前述WC粒子的平均粒徑 設定成Ο.ίμιη〜 2μιη，前述Co含有量以重量％計是設定 成5〜1 5 % » 本發明由於採用以上的構造，可提昇第一皮膜層和第 二皮膜層的層間密合性，比起習知的切削工具用硬質皮 膜，可提昇包含SKD11等的高硬度淬火鋼的切削時的耐 摩耗性，而提供一種實用性極佳的切削工具用硬質皮膜。 【實施方式】 接著將本發明的較佳實施形態配合本發明的作用來做 簡單的說明。 第二皮膜層的微細結晶侵入第一皮膜層的內部，藉由 以楔子的狀態咬入而提昇第一皮膜層和第二皮膜層的層間 密合性，因此可提昇包含SKD1 1等的高硬度淬火鋼的切 削時的耐摩耗性。 〔實施例〕 其次根據圖式來說明本發明的具體的實施例。 本實施例，係形成於基材上的切削工具用硬質皮膜 -9- 1377100 其特徵在於：該硬質皮膜係包含：將第一皮膜層和第二皮 膜層各2層以上交互積層而構成的多層皮膜層；前述第一 皮膜層係至少含有A1和Cr作爲金屬成分、含有N作爲 非金屬成分且含有不可避免的雜質之皮膜層：前述第二皮 膜層係至少含有Ti和Si作爲金屬成分及類金屬成分、含 有N作爲非金屬成分且含有不可避免的雜質之皮膜層； 前述第一皮膜層及前述第二皮膜層各自的每一層的膜厚設 定成 lnm~20nm，前述第二皮膜層具有平均粒徑 lnm~20nm的粒狀的微細結晶和非晶質部混合存在的組 織，將前述多層皮膜層利用截面TEM法觀察時，在1 μιηΧ Ιμηι面積中，前述第二皮膜層的10個以上的微細結晶是 以前述第一皮膜層的膜厚的10%以上的深度侵入鄰接的前 述第一皮膜層的內部。 接著具體說明各部分。 基材，是採用以 WC(碳化鎢）爲主成分的硬質粒子和 以Co(鈷）爲主成分的結合材所構成的超硬合金製品。更 具體的說，前述 WC粒子的平均粒徑設定成 〇.ιμιη〜 2μιη，前述Co含有量以重量％計是設定成5〜15 %。 在該基材上，直接設置以Ti(鈦）爲主成分之氮化物或 碳氮化物所構成的第四皮膜層。該第四皮膜層的膜厚設定 成Ο.ΟΙμιη- 〇 . 5 μιη。作爲第四皮膜層，也能採用以c r (鉻） 爲主成分之氮化物或碳氮化物。這時的膜厚也是宜設定成 0.0 1 μιη~ 0 · 5 μιη。 在該第四皮膜層上，設置第三皮膜層。該第三皮膜層 -10- 1377100 的金屬成分或金屬成分及類金屬成分是設定成和前述第一 皮膜層的金屬成分或金屬成分及類金屬成分相同。在本實 施例，如後述般第一皮膜層是含有金屬成分和類金屬成 分，而將第三皮膜層的金屬成分及類金屬成分設定成和第 一皮膜層的金屬成分及類金屬成分相同。 在本實施例，在該第三皮膜層上設置：將前述第一皮 膜層和第二皮膜層交互積層而構成的多層皮膜層。 第一皮膜層的金屬成分及類金屬成分，以原子％計是 用
Al(i 00-x-y-2 )Cr(x) V(y)B(z) (其中，20Sx$40，2Sy$15，2Sz$15) 來代表，且含有N作爲非金屬成分並含有不可避免 的雜質。 此外，第二皮膜層的金屬成分及類金屬成分，以原子 %計是用
Ti(i〇〇-v-w)Cr(v)Si(vv) (其中，5$vS30，5SwS30) 來代表，且含有N作爲非金屬成分並含有不可避免 的雜質。 在該多層皮膜層的表層側設置第五皮膜層，將該第五 皮膜層的金屬成分、類金屬成分及非金屬成分設定成和前 述第二皮膜層的金屬成分、類金屬成分及非金屬成分相 同。再者，將第五皮膜層的金屬成分、類金屬成分及非金 屬成分設定成和前述第一皮膜層的金屬成分、類金屬成分 -11 - 1377100 及非金屬成分相同亦可。 以下說明採用上述構成的理由及依據上述構成所產生 的作用效果。 首先說明’ Al-Cr-N系皮膜及Ti-Si-N系皮膜的特徵 及課題。日本特許3039381號公報等所提出的Al-Cr-N系 皮膜’是針對習知泛用的作爲切削工具用硬質皮膜的Ti-A1-N皮膜’取代TiN而以CrN爲基質以提昇耐熱性，其 耐熱性佳且韌性較佳，但硬度稍低，在對包含SKD1 1等 的高硬度淬火鋼進行切削時的耐摩耗性尙嫌不足。另一方 面’依據 V epr ek 等（S . C hr i stian sen，Μ · A1 br e cht，Η · P · Strunk，and S. Veprek，J. Vac. Sci. Technol. B16(l), Jan/Feb 1 998.)，Ti-Si-N皮膜，係具有粒狀的TiN微細結 晶和S iN非晶質部混合存在的組織，可獲得非常高的硬 度，且是耐熱性高的皮膜。然而，雖然硬度和耐熱性高， 但韌性稍低，在切削高硬度被切削材時，可能會在切削刀 具產生微小的破裂（chipping)。本發明人等想到，藉由將 Al-Cr-N系皮膜的薄層和Ti-Si-N系皮膜的薄層進行積層 來彌補兩者的缺點，如此應可提昇對於高硬度被切削材的 耐摩耗性，並進行硏究。 本發明人等，對於Al-Cr-N系皮膜層和Ti-Si-N系皮 膜層的積層皮膜，以各種的成膜條件來製作皮膜並進行硏 究的結果得知，皮膜積層部內的層間密合性的良窳對於披 覆工具的耐摩耗性影響極大。亦即，若皮膜積層部內的層 間密合性良好，對於高硬度被切削材可獲得良好的耐摩耗 -12- 1377100 性；但若層間密合性不佳，會成爲有微小破裂產生的工具 摩耗形態，因此無法獲得充分的耐摩耗性。據信，後者的 披覆工具是在積層內部發生微小的破壞，而以此爲起點使 工具摩耗進展。利用截面ΤΕ Μ法來觀察積層部時可知， 耐摩耗性良好的皮膜，Ti-Si-Ν系皮膜層內的微細結晶的 一部分會咬入鄰接的Al-Cr-N系皮膜層。藉由微細結晶之 咬入鄰接層中，皮膜積層部內的層間密合性提昇，結果使 披覆工具的耐摩耗性變得良好。在本實施例，是根據此結 果，控制皮膜組織而讓Ti-Si-N系皮膜層內的微細結晶的 一部分咬入鄰接的Al-Cr-N系皮膜層，藉此提昇皮膜積層 部內的層間密合性，而提供出耐摩耗性優異的切削工具用 多層型硬質皮膜。在咬入的微細結晶數較少的情況或咬入 深度較淺的情況，層間密合性無法充分提昇，因此將積層 部（多層皮膜層）利用截面TEM法來觀察時較佳爲，在 Ιμπιχίμπι面積中，第二皮膜層的1〇個以上的微細結晶是 以第一皮膜層的膜厚的10 %以上的深度侵入鄰接的第一皮 膜層的內部。關於在怎樣的成膜條件下會發生微細結晶咬 入鄰接層的現象，雖有待今後做更有系統的硏究，但據信 成膜溫度和成膜粒子的能量的影響很大。 其次說明，第一皮膜層及第二皮膜層各自的每一層的 膜厚。若每一層的膜厚未達lnm，在第二皮膜層內不容易 產生微細結晶而不容易獲得微細結晶和非晶質部混合存在 的組織。另一方面，若每一層的膜厚比20nm更厚，第二 皮膜層變得過厚而無法使積層皮膜全體的韌性充分提昇。 -13- 1377100 另外，關於第一皮膜層也是，若過薄則積層皮膜全體的韌 性無法充分提昇，若過厚則積層皮膜全體的硬度變低。因 此，第一皮膜層及第二皮膜層各自的每一層的膜厚宜爲 1 nm〜2Onm 〇 其次說明第二皮膜層內的微細結晶的平均粒徑。若平 均粒徑過大，微細結晶容易發生塑性變形而使皮膜硬度降 低。另一方面，若平均粒徑過小，微細結晶的表面積變得 過大而不容易讓非晶質部穩定地分散在結晶粒間。因此， 微細結晶的平均粒徑値宜爲lnm〜20nm。 接著說明第一皮膜層的組成。本實施例的組成範圍， 係至少含有A1和Cr作爲金屬及類金屬成分，並含有N 作爲非金屬成分，而以 AlCrN爲基質。本發明人等，在 AlCrN皮膜中加入各種的第3元素而進行硏究，發現到藉 由含有既定量的 V及B可提昇對於鋼鐵材料的耐摩耗 性，而能改善皮膜硬度及潤滑性。以金屬及類金屬的原子 %計，在B量未達2%的情況其效果小，在2%以上才顯現 硬度提昇效果。又若B含量超過15%，硬度値不太會改 變。由於B是比A1和Cr更高價的元素，考慮到皮膜硬度 和經濟性，以金屬及類金屬的原子％計，宜以2 1 5 %的 組成範圍來含有B。另外關於V含量，隨著其含量變多， 皮膜的潤滑性提高。以金屬及類金屬的原子％計，在V量 未達2%的情況其效果小，2%以上時才顯現潤滑性提高效 果，披覆有該皮膜之工具對於鋼鐵材料的耐摩耗性會提 高。另一方面，若V含量過多，皮膜硬度降低，對於鋼 -14- 1377100 鐵材料的耐摩耗性變差。由於V是比A1和Cr更高價的 元素，考慮到皮膜硬度和經濟性，以金屬及類金屬的原子 %計，宜以2%~15%的組成範圍來含有V。 接著說明第二皮膜層的組成。本實施例，係至少含有 Ti和Si作爲金屬成分及類金屬成分，且含有N作爲非金 屬成分，而以TiSiN爲基質。本發明人等以TiSiN爲基 質，爲了進一步提昇皮膜的耐摩耗性而進行各種的第3元 素的添加。結果確認出，藉由含有既定量Cr可提昇潤滑 性，而提昇皮膜的耐摩耗性。亦即，以金屬及類金屬的原 子％計，在Cr量未達5%的情況，其效果小，在5%以上 才顯現潤滑性提昇效果，披覆有該皮膜之超硬合金基材切 削工具對於高硬度被切削材的耐摩耗性會提高。又若Cr 含量過多，皮膜硬度降低，披覆有該皮膜之超硬合金基材 切削工具對於高硬度被切削材的耐摩耗性會降低。基於 此，以金屬及類金屬的原子％計，C r含量宜爲5 %~ 3 0 %。 另一方面，關於Si含量，隨著其含量變多，皮膜的耐氧 化性和硬度會提昇。亦即，以金屬及類金屬的原子％計， 在Si量未達5%的情況，其效果小，在5%以上才顯現耐 氧化性和硬度提昇效果，披覆有該皮膜之超硬合金基材切 削工具對於高硬度被切削材的耐摩耗性會提高。這是因 爲，若Si量過少，第二皮膜層內的非晶質部的比例變 少，無法讓非晶質部穩定分散在結晶粒間。又若Si含量 過多，披覆有該皮膜之超硬合金基材切削工具對於高硬度 被切削材的耐摩耗性會降低。這是因爲，若Si含量過 -15- 1377100 多，皮膜的內部應力變大，又第二皮膜層內的非晶質部的 比例變的過多，而導致皮膜內容易產生微小龜裂》因此， 以金屬及類金屬的原子％計，Si含量宜爲5%〜30%。 其次說明第三皮膜層。本發明人等在超硬合金製切削 工具上披覆多層皮膜而進行切削試驗，確認出在切削時可 能會發生皮膜剝離。這是因爲超硬合金基材和皮膜的密合 性不夠。於是，在超硬合金基材和多層皮膜層之間形成第 三皮膜層，並將第三皮膜層的金屬成分及類金屬成分設定 成和第一皮膜層的金屬成分及類金屬成分相同組成時，可 大幅抑制切削時的皮膜剝離。這是因爲藉由形成第三皮膜 層，可大幅提昇超硬合金基材和皮膜的密合性。關於第三 皮膜層的膜厚並沒有特別的限定，若過薄則難以顯現密合 性提昇效果，故膜厚宜爲Ο.ίμηι以上。 作爲降低皮膜剝離的其他對策，可在基材上直接形成 與基材的密合性優異的Ti系或是Cr系的氮化物或碳氮化 物（第四皮膜層）。在基材上直接形成第四皮膜層再在其上 方形成多層皮膜層時，也能大幅抑制皮膜剝離。更佳的皮 膜構造，是在基材上直接形成第四皮膜層，再在其上方形 成第三皮膜層，再在其上方形成多層皮膜層的構造。第四 皮膜層的膜厚，當其上方會形成第三皮膜層的情況’即使 膜厚較薄也能顯現與基材間之密合性提昇效果’這時膜厚 宜爲0.01 μιη以上。又第四皮膜層的目的是爲了提昇與基 材間的密合性，其膜厚不須過厚，膜厚宜爲〇.5 μπι以下。 其次說明第五皮膜層。本發明人等確認出’在最表層 -16- 1377100 部形成Al-Cr-N系皮膜（金屬成分及類金屬成分和第一皮 膜層相同的組成）或是Ti-Si-N系皮膜（金屬成分及類金屬 成分和第二皮膜層相同的組成），依被切削材的種類，可 能會有進一步稍微提昇披覆工具的耐摩耗性的效果。對於 熱處理成硬度達60HRC的SKD11材，藉由在最表層部形 成Ti-Si-N系皮膜可稍微提昇披覆工具的耐摩耗性。另一 方面，對於熱處理成硬度達53HRC之STAVAX材，藉由 在最表層部形成Al-Cr-N系皮膜可稍微提昇披覆工具的耐 摩耗性。如前述般，Al-Cr-N系皮膜具有韌性較高硬度稍 低的特徵，Ti-Si-N系皮膜具有硬度高但韌性稍低的特 徵。詳細的機制雖不清楚，藉由在最表層部設置第五皮膜 層，這些特徵會對披覆工具的耐摩耗性帶來良好的效果。 第五皮膜層的膜厚沒有特別的限定，若過薄則效果難以顯 現，若過厚則出現硬度降低（Al-Cr-N系皮膜）或韌性降低 (Ti-Si-N系皮膜），因此宜爲0.1 μιη〜Ιμπι。 本實施例的硬質皮膜是適用於鋼鐵材料用切削工具的 發明，作爲其基材之以WC爲主成分之硬質粒子和以Co 爲主成分之結合材所構成的超硬合金，由於是當作鋼鐵材 料用切削工具，較佳爲採用在硬度和韌性取得均衡的材 料。若WC粒子的平均粒徑過小，不容易讓WC粒子均一 分散於結合材中，而容易造成超硬合金的橫向破裂強度降 低。另一方面，若WC粒子過大，超硬合金的硬度會降 低。又若Co含量過少，超硬合金的橫向破裂強度降低， 相反地若Co含量過多，超硬合金的硬度會降低。因此， -17- 1377100 基材宜使用：WC粒子的平均粒徑爲0.1μιη~ 2μπι，Co含 量以重量％計爲5~ 15%的超硬合金。 本實施例由於具備上述構成，第二皮膜層的微細結晶 會侵入第一皮膜層的內部，以楔子的狀態咬入而使第一皮 膜層和第二皮膜層的層間密合性變高，因此對於包含 SKD 11等的高硬度淬火鋼的耐摩耗性提高。 特別是，在本實施例，是在基材上依序積層：第四皮 膜層、第三皮膜層、多層皮膜層、第五皮膜層，而在多層 皮膜層的基材側及表層側分別設置具有既定特性的皮膜 層。亦即，在膜應力變大的皮膜的基材側設置韌性優異的 皮膜層，在與被切削物接觸的表層側設置硬度優異的皮膜 層，因此皮膜不容易從基材剝離且表層不容易摩耗，故非 常不容易發生破裂。 因此，’在本實施例，第一皮膜層和第二皮膜層的層間 密合性提高，比起習知的切削工具用硬質皮膜，可提昇包 含SKD1 1等的高硬度淬火鋼的切削時的耐摩耗性，而提 供一種實用性極佳的切削工具用硬質皮膜。 以下說明用來驗證本實施例的效果之實驗例。 〔實驗例1〕 在實驗例1，作爲成膜裝置是使用電弧放電式離子鍍 裝置，將作爲金屬及類金屬成分的蒸發源之Al6()Cr27V5B8 及Ti62Cr15Si23靶材安裝於成膜裝置內，將反應氣體之n2 氣體導入成膜裝置內，以氣壓3Pa、偏電壓- 300V、基板 -18- 1377100 溫度55〇C的條件在成膜基材（超硬合金板）上進行成膜。 在成膜裝置內，將2種IG材配置成相對向，在其中央部安 裝成膜基材並以旋轉速度3/min進行旋轉（旋轉軸與祀面 平行）。隨著旋轉的進行’在超硬合金板上交互積層出 (Al6〇Cr27V5B8)N(第一皮膜層）和（Ti62Cr15Si23)N(第二皮膜 層）。 第1圖、第2圖係顯示依據上述方法所成膜出的皮膜 的一例用截面TEM法觀察的結果。第2圖係將第1圖的 一部分放大的圖。在第1圖、第2圖中，看起來較黑的層 爲第二皮膜層’看起來較白的層爲第一皮膜層。根據 TEM影像可確認出，第二皮膜層具有粒狀的微細結晶和 非晶質部混合存在的組織。仔細觀察第二皮膜層的微細結 晶可確認出，存在著咬入第一皮膜層的微細結晶。藉由控 制成使第二皮膜層的微細結晶咬入鄰接的第一皮膜層，可 大幅改良多層皮膜層的層間密合性，而能實現披覆工具的 耐摩耗性的提昇》 〔實驗例2〕 在實驗例2，作爲成膜裝置是使用電弧放電式離子鍍 裝置，將各種組成的靶材（作爲金屬及類金屬成分的蒸發 源）安裝於成膜裝置內，將N2氣體、CH4氣體當中的1種 或2種的氣體（作爲反應氣體）導入成膜裝置內，在外徑 3mm的超硬合金製雙刀片球形端銑刀（作爲成膜基材）上成 膜出既定的皮膜。使用能安裝3種靶材的成膜裝置，安裝 -19- 1377100 2種或3種靶材來進行成膜。在成膜時，以氣壓3Pa、偏 電壓-50V〜-300V'基板溫度30(TC~550°C的條件，在基材 之端銑刀上進行全皮膜膜厚3.0~4.0μπι的成膜。使用披覆 有既定皮膜的端銑刀，依以下的切削條件進行切削試驗， 測定端銑刀的刀腹摩耗寬度。亦即，被切削材是使用 SKD1 1淬火材（60HRC)，讓外徑3mm的端銑刀以1 9000/min 的旋轉速度進行旋轉，以進給速度1440mm/min、切入量 Ad = 0.15mm、Pf=0.45mm 的條件，以送風作爲冷媒 (coolant)來進行試驗。切削試驗的結果如表1所示。 -20- 1377100 備考 丨一― K施例 H施例 S施例 ®施例 货施例 IT施例 ΪΓ施例 麵例 麵例 麵例 比較例 比較例 比較例 比較例 刀腹摩耗 宽度(mm) I 0.038 I- 0.052 0.065 0.108 0.104 0.046 0,042 0.072 0.058 0.097 0,184 0.145 0.264 0.195 (¢3 膜厚 ㈣） 〇 rn o 1 1 1 o 1 1 1 1 1 CN 1 1 m m 組成 (Ti62Cr15Si23)N (Ti8〇Si2〇)N 1 1 1 (Al6〇Cr27V5B8)N • 1 1 1 t (Ti8〇Si2〇)N t 1 膜厚 _(Mm)_ «Ο in oq m OO OO OO 00 1 i 1 多層皮膜f 組成 (Al6〇Cr27V5B8)N, (Ti62Cr15Si23)N (Al53Cr32V5B10)N, (Ti80Si20)N j (Al60Cr27V5B8)N, 1 (Ti8〇Si2〇)N (Al6〇Cr27V 5B8)N, (Ti62Cr15Si23)N (Al65Cr35)N, (TifiSCr23Si„)N (Al6〇Cr27V5B8)N, (Ti62Cr15Si23)N (Al55Cr35V5B5)N, (Ti7〇Cr22Si8)N (Al55Cr35V5B5)N, (Ti70Cr22Si8)N (Al6〇Cr27V5B8)N, (Tifi2Cr15Si23)N (Al55Cr35V5B5)N, I (Ti70Cr22Si8)N 1 (Al65Cr35)N, (Ti80SiM)N • 1 1 第三皮膜層 膜厚 ㈣） 1 in ν-ϊ 1 1 1 組成 (Al6〇Cr27V5B8)N (Al53Cr32V5Bl0)N (Al6〇Cr27V5B8)N 1 (Al65Cr35)N (Al6〇Cr27V5B8)N (Al55Cr35V5B5)N (Al55Cr35V5B5)N (Al6〇Cr27V5B8)N (Al55Cr35V5B5)N (Al65Cr35)N 1 1 第四皮膜層 膜厚 ㈣） (N 〇 O 1 寸 o CN 〇 Oj o cn O (N 〇 寸 d 寸 d m O in 組成 TiN TiN 1 TiN TiN TiN TiN CrN TiCN CrCN TiN TiCN TiCN (Ti5〇Al5〇)N No. <N 卜 00 Os o rs m -21 - 1377100
No.9、12、13的第四皮膜層（TiCN)，是將基材直接 上方的C量設定爲〇，亦即成爲TiN，朝表層部逐漸增加 C量而進行成膜。又No.10的第四皮膜層（CrCN)，是將基 材直接上方的C量設定爲〇，亦即成爲CrN，朝表層部逐 漸增加C量而進行成膜。 在No. 1~1 0的實施例，依截面TEM法來觀察多層皮 膜層時可確認出，在Ιμιηχίμπι面積中，第二皮膜層的10 個以上的微細結晶是以第一皮膜層的膜厚的10%以上的深 度侵入鄰接的第一皮膜層的內部。又在No.11的比較例， 依截面TEM法來觀察多層皮膜層時，第二皮膜層內的微 細結晶是否咬入鄰接的第一皮膜層並不明瞭。 表1中’除了實施例以外同時記載著比較例，亦即將 習知的硬質皮膜或實施例的範圍外的硬質皮膜用和實施例 同樣的手段披覆而獲得端銑刀，用該端銑刀進行切削試驗 的結果。 根據表1可知，相較於比較例，本實施例之端銑刀的 刀腹摩耗寬度減少，亦即對於高硬度淬火鋼的耐摩耗性提 昇。 【圖式簡單說明】 第1圖係用來說明本實施例的多層皮膜層之截面圖。 第2圖係用來說明本實施例的多層皮膜層之放大截面 圖。 -22-