JP2004202592A - 珪素含有非晶質炭素膜を有する工具部材とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】珪素含有非晶質炭素膜が形成された加工特性に優れる工具部材を提供すること。
【解決手段】本発明に係わる工具部材は、表面に原子比率がＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}である珪素含有非晶質炭素膜を形成したを特徴とする。このような工具部材は基材表面に中間層を形成し、活性化処理を施した後、プラズマＣＶＤを用いて原子比率がＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}である珪素含有非晶質炭素膜を形成する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工具部材の表面に珪素含有非晶質炭素膜を形成することにより、優れた加工特性、耐久性を有する珪素含有非晶質炭素膜を備えた工具部材に関する。より詳しくはドリル、打ち抜きパンチ、成形金型等の加工工具において、加工対象部材と接する表面に原子比率がＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}である窒素含有非晶質炭素膜を形成した工具部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）と呼ばれる非晶質炭素膜は物質特性として高硬度、低摩擦係数、潤滑性や耐摩耗性、離型性に優れていることから摺動面のみならず各種工具部材の表面へのコーティング材料として注目されている。
【０００３】
これらの非晶質炭素膜を工具部材に適用し、その加工特性の向上を図ったものとして下記のような技術が存在する。
特開２０００−１７６７０５号公報で提案されている技術は、高速度鋼または超硬合金からなるドリルにＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮもしくはこれらの組合せを含む硬化物質をコーティングし、その上にいわゆるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を含む非晶質炭素膜を被覆させている。
その実施例ではこのような非晶質炭素膜を被覆した高速度工具鋼製ドリルは、処理を施していない高速度工具鋼製ドリルに比べ穴あけ数が向上したことが述べられている。またＷＣ−Ｃｏ超硬合金製ドリルについても同様に非晶質炭素膜を施したものと無処理のものを比較して、同様に加工特性が向上したことが述べられている。
【０００４】
ツールエンジニア２０００年１２月号４４ページおよび日本機械学会講習会教材（表面改質技術の新展開２０００年１月２２日）には、超硬合金である基材上に中間層としてＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の耐摩耗性被膜を形成し、その上に非晶質炭素膜を被覆したドリル、エンドミルが提案されている。
これらの非晶質炭素膜を被覆した超硬合金製ドリル、エンドミルと無処理である超硬合金製ドリル、エンドミルを対象にアルミニウム合金の切削性能について比較を行い、前記非晶質炭素膜を被覆した超硬合金製ドリル、エンドミルが無処理のものに比べ加工精度、加工能率が向上することが述べられている。
【０００５】
特開平８−９００９２号公報では非晶質炭素膜を被覆した絞り金型が提案されている。非晶質炭素膜を被覆した絞り金型と無処理の金型でアルミニウム板の絞り加工を行ったところ、非晶質炭素膜を被覆した絞り金型は無潤滑であるにも係わらず高い加工特性を示すことが述べられている。
【０００６】
また特開平６−２２３６１７号公報、特開２００１−２７９４６６号公報においても同様な非晶質炭素膜を被覆した金型が提案され、金型の寿命向上が述べられている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−１７６０５号公報
【特許文献２】
特開平８−９００９２号公報
【特許文献３】
特開平６−２２３６１７号公報
【特許文献４】
特開２００１−２７９４６６号公報
【非特許文献１】
ツールエンジニア２０００年１２月号４４ページ
【非特許文献２】
日本機械学会講習会教材（表面改質技術の新展開２０００年１月２２日）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの従来の非晶質炭素膜を被覆した工具部材は加工特性、寿命等において優れた特性を示すものの、それは十分なものではなかった。
つまり加工の条件によっては、非晶質炭素膜の摩耗、被削切りくずとの凝着、非晶質炭素膜の剥離等が生じることがあり、それらの解決が望まれていた。
【０００９】
また環境意識の高まりにより、切削油を用いない「ドライ加工」について世界中で注目が集まっている。ドライ加工はその名の通り潤滑油を用いない環境への負荷が少ない加工方法である。しかし潤滑油を用いないことからその加工条件は厳しく、特にアルミニウムなどの凝着の発生しやすい金属においては、非晶質炭素膜を被覆していない工具部材での加工は極めて難しかった。それは上記のような従来の非晶質炭素膜を施した加工部材であっても程度の差はあれ同様な問題が生じていた。
【００１０】
本発明はこれらの問題を解決したものであって、非晶質炭素膜を被覆した工具部材における非晶質炭素膜の組成の最適化及び、非晶質炭素膜と工具との密着性を向上させる中間層の最適化を行い、より一層の特性向上を図った工具部材を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため本第１発明は、工具鋼又は超硬合金からなる工具部材において、前記工具部材の表面に原子比率がＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}である珪素含有非晶質炭素膜を形成したことを特徴とする。
第２発明は直接炭化物、窒化物、窒炭化物の少なくとも一つまたはこれらの組合せを含む硬化物質からなる中間層を前記工具部材の表面と前記珪素含有非晶質炭素膜との間に形成したことを特徴とする。
第３発明は前記中間層は周期律表の第４Ａ族、第５Ａ族、第６Ａ族に属する元素の少なくとも１種を有する炭化物、窒化物、窒炭化物の少なくとも一つまたはこれらの組合せを含む硬化物質からなることを特徴とする。
第４発明は前記珪素含有非晶質炭素膜を形成する前記工具の表面又は前記中間層に活性化処理を施した後に前記珪素含有非晶質炭素膜を形成することを特徴とする。
第５発明は前記活性化処理は希ガスを含むガスを用いることを特徴とする。
第６発明は前記活性化処理により希ガス元素が工具部材の表面に取り込まれていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。本発明に係る工具部材は表面に原子比率がＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}である珪素含有非晶質炭素膜を形成したことを特徴とする工具部材である。本発明において工具部材は特に限定されるものではなく、ドリル、エンドミル、金型等、珪素含有非晶質炭素膜を被覆することにより、特性が向上するものであればよい。
【００１３】
工具部材の母材としてはドリル、エンドミル等の切削工具、及び金型等の加工用工具に一般的に使用される金属材料であればよいが、その中でも加工特性、寿命等を考慮し工具鋼または超硬合金を用いることが望ましい。
【００１４】
本発明による珪素含有非晶質炭素膜は高硬度、高密着性、耐摩耗性、及び耐凝着性に優れた炭素系被膜である。その理由は次のとおりと考えられる。すなわち、珪素を添加することで膜硬さが増加し、耐摩耗性が向上する。また潤滑性に優れ低い摩擦係数を有することから、相手材との凝着反応が起こりにくい。
【００１５】
本発明で被覆する非晶質含有炭素質膜は原子比率をＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}としている。珪素（Ｓｉ）量を０．０３から０．２５としたのは珪素（Ｓｉ）量が０．０３未満では工具性能が充分でなく、また珪素（Ｓｉ）量が０．２５を超えると被膜の内部応力が増大し、剥離しやすくなるためである。珪素（Ｓｉ）量の特に望ましい範囲は０．０５〜０．１である。
【００１６】
炭素（Ｃ）量を０．３０から０．７５としたのは、炭素量が０．３０未満では被膜の硬さが十分でなく耐摩耗性に劣るためであり、炭素量が０．７５を超えると被膜の内部応力が増大し、剥離しやすくなるためである。また炭素（Ｃ）量の特に望ましい範囲は０．５０〜０．７０である。
【００１７】
水素（Ｈ）量を０．２２から０．５０としたのは水素量が０．２２以下では被膜の内部応力が増大し剥離しやすくなるためであり、０．５０を超えると硬さが十分でなく耐摩耗性に劣るからである。また水素（Ｈ）量の特に望ましい範囲は０．２５〜０．３０である。
【００１８】
膜厚に関しては０．２μｍから１０μｍが望ましい。より望ましくは０．５μｍから５μｍである。膜厚が０．２μｍ未満では耐摩耗性が十分でなく、膜厚が１０μｍを超えると被膜が剥離しやすくなり、寿命向上につながらない。無論、被覆のための時間も増大しコストアップとなる。
【００１９】
珪素含有非晶質炭素膜は各種の方法にて工具部材に被覆することができる。本発明においては化学蒸着（ＣＶＤ）、その中でも直流プラズマＣＶＤにより珪素含有非晶質炭素膜を工具部材に被覆した。
【００２０】
珪素含有非晶質炭素膜は工具部材に直接形成することも可能であるが、工具部材と珪素含有非晶質炭素膜の密着性を向上させるために、工具部材の表面の活性化処理を行うことが望ましい。
【００２１】
珪素含有非晶質炭素被膜の被覆処理を行う前に希ガスを含むガスによるイオン衝突やイオンミキシング等による表面の活性化処理を行うことで、基材表面での新生面の生成や希ガス成分元素を含む擾乱層が形成されるため、その後に続いて成膜される珪素含有非晶質炭素膜の密着性を一層向上させる。
【００２２】
その理由は定かではないが次のように考えられる。
希ガス成分元素が基材の最表面に取り込まれ、高い歪場を形成することで表面の反応性が高まり（活性化状態）、珪素含有非晶質炭素膜に含まれる活性元素である珪素との結合がより強固となり高密着化につながる。
【００２３】
活性化を行う方法としては具体的にイオン衝突やイオンミキシングなどが考えられる。本発明ではイオン衝突を利用して工具部材の表面の活性化を行った。
【００２４】
なお、活性処理表面を分析するため、アルゴンガスと水素ガスを各々３０ｓｃｃｍにして５００℃で１時間の表面活性化処理を行った分析用サンプル（高速度鋼製角型チップ１２．７ｍｍ×１２．７ｍｍ×４．７ｍｍ、Ｒｍａｘ０．２μｍ）をＸＰＳ分析で調べた。その結果、基材成分の他に微量のアルコンが検出された。すなわち基材の最表面層にはイオン衝突に用いた希ガス元素が取り込まれていることを示している。
【００２５】
また直接炭化物、窒化物、窒炭化物の少なくとも一つまたはこれらの組合せを含む硬化物質からなる中間層を前記工具部材の表面と前記珪素含有非晶質炭素膜との間に形成してもよい。その理由は珪素含有非晶質炭素膜の耐摩耗性を向上させるためである。珪素含有非晶質炭素膜は焼き付きに対しては極めて良好な特性を示すものの、その硬度は２０００Ｈｖ程度である。よって表面に強い応力が作用した状態で用いられる工具部材においては、更なる耐摩耗性の向上が望まれる。
【００２６】
ＴｉＣ、ＣｒＮ等の炭化物、窒化物、炭窒化物は硬度が３０００Ｈｖ以上あるため、これらを工具部材の表面と前記珪素含有非晶質炭素膜との間に形成することにより、前記珪素含有非晶質炭素膜の耐摩耗性を向上することができる。無論、中間層を形成せず、工具部材に直接珪素含有非晶質炭素膜を被覆しても良い。
【００２７】
次に本発明に係わる工具部材の製造方法について説明する。
工具部材としてはドリル、エンドミル、金型等などの珪素含有非晶質炭素膜を被覆することにより、特性が向上するものであればよい。また工具部材は被覆処理がされていないものでもよいが、ＴｉＣ、ＣｒＮ等の炭化物、窒化物、炭窒化物等を中間層として形成し、その上に珪素含有非晶質炭素膜を被覆しても良い。
【００２８】
工具部材の母材としてはドリル、エンドミル等の切削工具、及び金型等の加工用工具に一般的に使用される金属材料であればよいが、その中でも加工特性、寿命等を考慮し工具鋼または超硬合金を用いることが望ましい。
【００２９】
珪素含有非晶質炭素膜の被覆にはプラズマＣＶＤを用いた。プラズマＣＶＤ装置の容器内を真空度１０^−４ｔｏｒｒまで排気した後、Ａｒガス、Ｈ_２ガスを３．５ｔｏｒｒに到達するまで導入した。圧力一定のまま直流方式のグロー放電により電圧３００Ｖ、電流１．５Ａ、通電時間１時間のもとで、工具部材表面の活性化処理を行った。
【００３０】
このときのＡｒガス量は２０〜４０ｓｃｃｍとし、Ｈ_２ガス量は２０〜４０ｓｃｃｍとした。またＡｒガスのみならずＨｅ、Ｎｅなどの希ガスを用いることも可能である。
グロー放電の電圧、電流、通電時間は特に限定されるものではなく、工具部材の表面の活性化処理を行える範囲であればよい。
【００３１】
前記活性化処理に引き続き、ガスをＣＨ_４、Ｈ_２、Ｓｉ（ＣＨ_３）_４またはＳｉＣ１_４に切り替えてその流量をそれぞれ１０〜１００ｓｃｃｍ、１〜４０ｓｃｃｍ、１０〜３０ｓｃｃｍの範囲内で制御した後、直流プラズマＣＶＤにより電圧３００Ｖ、電流２Ａのもとで珪素含有非晶質炭素膜の被覆処理を行った。
組成比はガス流量比を変えることで制御を行った。膜厚は通電時間を変えることで制御を行った。
【００３２】
また下記の方法によれば珪素含有非晶質炭素膜の被覆を行った直流プラズマＣＶＤ装置により、工具部材表面に炭化物、窒化物、窒炭化物の少なくとも一つまたはこれらの組合せを含む硬化物質の中間層を形成することができる。
【００３３】
ＣＨ_４、ＴｉＣｌ_４、Ｈ_２およびＡｒガスをそれぞれ１０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍを混合して容器内に導入し、５００℃で１時間の直流プラズマＣＶＤを行った。その際の電圧を４００Ｖ、電流を１．６Ａとした。これにより工具部材の表面にＴｉＣ（チタン炭化物）を形成することができた。導入するガスの組合せを変更することにより、工具部材の表面に所望の中間層を形成することができる。
また中間層を形成した後は、前述と同様の方法にて珪素含有非晶質炭素膜を形成することができる。
【００３４】
（実施例１）
ドリル径５ｍｍ、ドリル長さ８６ｍｍ（φ５×８６）の市販のドリルに直流プラズマＣＶＤにより珪素含有非晶質炭素膜を形成した。ドリルは高速度鋼製（ＳＫＨ５１）、超硬合金製（Ｋ１０）のものを用いた。
高速度鋼製のドリルには中間層を設けないもの、中間層としてＴｉＣを設けたもの、中間層としてＣｒＮを設けたものを用いた。なお中間層のＴｉＣの膜厚は２μｍ、ＣｒＮの膜厚は２μｍとした。
超硬合金製のドリルには中間層を設けないもの、中間層としてＴｉＡｌＮを設けたものを用いた。中間層のＴｉＡｌＮの膜厚は２μｍであった。
【００３５】
直流プラズマＣＶＤ容器の真空度を１０^−４ｔｏｒｒまで排気した後、Ａｒ（２０〜４０ｓｃｃｍ）とＨ_２（２０〜４０ｓｃｃｍ）ガスを３．５ｔｏｒｒになるまで導入し、その圧力のもとで直流方式のグロー放電により電圧３００Ｖ、電流１．５Ｖ、通電時間１時間の条件で各種ドリルの表面の活性化処理を行った。
【００３６】
その後、ガスをＣＨ_４、Ｈ_２、Ｓｉ（ＣＨ_３）_４とし、それぞれ１０〜１００ｓｃｃｍ、１〜４０ｓｃｃｍ、および１０〜３０ｓｃｃｍの範囲内で制御した後、直流プラズマＣＶＤにより電圧３００Ｖ、電流２Ａのもとで、珪素含有非晶質炭素膜を形成した。
ガスの流量比を変えることで組成比を変更し、通電時間を５〜４０分とすることで膜厚を０．５μｍから２μｍとした。
【００３７】
このようにして得られた実施品１−１から実施品１−９に対して、縦型マシニングセンターを用いて以下に示す切削条件で切削試験を行った。
切削速度 ５０ｍ／ｍｉｎ
送り量 ０．１ｍｍ／ｒｅｖ
被削材 ＡＣ２Ｂ−Ｔ６
穴深さ２０ｍｍ（とまり穴）
切削油 なし（ドライ）
切削試験は折損に至るまでの穴あけ加工数で比較した。試験結果を表１にまとめて示す。
この試験結果より、本発明品は少なくとも９００穴以上の加工が行え、長寿命化を示した。なお実施品１−２、実施品１−４については２０００穴では折損に至らなかったが、その時点で切削試験を中止したため２０００穴以上としている。
【００３８】
（比較例１）
比較例として下記のドリルを用意した。ドリルのサイズは実施例１と同一とした。特に記載のない部分についても実施例１と同様としている。
市販の高速度鋼（ＳＫＨ１）製ドリルで、中間層を設けないもの、中間層としてＴｉＣを設けたもの、中間層としてＣｒＮを設けたものを用意した。中間層であるＴｉＣの膜厚は２μｍ、ＣｒＮの膜厚は２μｍとした。また市販の超硬合金（Ｋ１０）製ドリルで中間層を設けないものを用意した。それぞれのドリルについて実施例１と同様の方法で活性化処理を行ったが、珪素含有非晶質炭素質膜の被覆は行わなかった。
【００３９】
市販の高速度鋼（ＳＫＨ１）製ドリルで中間層を設けず、活性化処理を施した後、実施例１と同様の方法で珪素含有非晶質炭素膜の被覆処理を行った。ただし、珪素含有非晶質炭素膜の形成時のＳｉ（ＣＨ_３）_４の流量を調整することで珪素含非晶質炭素膜のＳｉ原子比率を０及び０．４とした。
【００４０】
市販の高速度鋼（ＳＫＨ１）製ドリルで中間層を設けず、活性化処理を施した後、実施例１と同様の方法で珪素含有非晶質炭素膜の被覆処理を行った。ただし通電時間を調整することで珪素含有非晶質炭素膜の厚さを０．１μｍ、０．３μｍ、０．５μｍ、１．５μｍ、１５μｍとした。
【００４１】
このようにして得られた比較品１−１から比較品１−９に対し、実施例１と同様の試験を行った。結果を表２に示す。珪素含有非晶質炭素膜を一切施さないものについては穴あけ数が１００を超えるものはなかった。また組成比が適切でない珪素含有非晶質炭素質膜を施したものや、膜厚が適切でない珪素含有非晶質炭素質膜を施したものでも穴あけ数が４００を超えるものは皆無であった。
【００４２】
（実施例２）
φ２２×１３０のＳＫＤ１１製打ち抜きパンチに中間層を設けず活性化処理を行い、珪素含有非晶質炭素膜を被覆した。活性化処理、珪素含有非晶質炭素膜の被覆は実施例１と同様に行った。また被覆時間を変えて膜厚を１．２μｍ、２μｍ、５μｍとした。
このように得られた実施品２−１から実施品２−３に対して以下に示す条件で打ち抜き試験を行った。
被打ち抜き材 ＳＵＳ３０４鋼板
厚さ １．２ｍｍ
潤滑 無潤滑（ドライ）
打ち抜き試験は型寿命までのショット回数で比較した。型寿命とは打ち抜きパンチの摩耗により、打ち抜き穴のバリが２ｍｍになったときとした。試験結果をまとめて表３に示す。
この試験結果より珪素含有非晶質炭素膜を被覆した打ち抜きパンチは型寿命まで５００００回以上の打ち抜きが可能であり、長寿命化を示した。
【００４３】
（比較例２）
比較例として中間層及び珪素含有非晶質炭素膜を被覆しないφ２２×１３０のＳＫＤ１１製打ち抜きパンチを用意した。
【００４４】
次にφ２２×１３０のＳＫＤ１１製打ち抜きパンチに中間層としてＴｉＣを膜厚が２μｍとなるように設け、その後活性化処理、珪素含有非晶質炭素膜の被覆を行った。活性化処理、珪素含有非晶質炭素膜の被覆方法は実施例１と同様に行った。ただし通電時間を調整することで珪素含有非晶質炭素膜の膜厚を０．１μｍ、１１μｍとした。
【００４５】
このように得られた比較品２−１から比較品２−４に対して実施例２と同様の方法で打ち抜き試験を行った。結果を表４に示す。
この試験結果より、中間層、珪素含有非晶質炭素膜の形成を行わないものの寿命までの打ち抜き回数は実施例２に比べ１０分の１以下であった。
また中間層、膜厚が適切でない珪素含有非晶質炭素膜を被覆したものの寿命までの打ち抜き回数は実施例２に比べ２分の１以下であった。
【００４６】
（実施例３）
φ２２×１３０のＳＫＤ５１製打ち抜きパンチに中間層としてＴｉＣを設けた。ＴｉＣの膜厚は２μｍとした。なおＴｉＣの被覆には実施例１と同一のプラズマＣＶＤ装置を用いた。ＣＨ_４、ＴｉＣｌ_４、Ｈ_２、及びＡｒガスをそれぞれ１０ｓｃｃｍ、５ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍを混合して炉内に導入し、５００℃で１時間の直流プラズマＣＶＤにより行った。その際の電圧は４００Ｖ、電流を１．６Ａとした。
ＴｉＣの被覆後、一旦１０^−２ｔｏｒｒまで排気した後、ガスを切り替えて、実施例１と同様の活性化処理と珪素含有非晶質炭素膜の形成を行った。珪素含有非晶質炭素質膜の厚さは１．５μｍとた。
【００４７】
このように得られた実施品３−１に対して以下に示す打ち抜き条件で打ち抜き試験を行った。
被打ち抜き材 Ｓ１５Ｃ鋼板
厚さ １．５ｍｍ
潤滑 無潤滑（ドライ）
打ち抜き試験は型寿命までのショット回数で比較した。型寿命とは打ち抜きパンチの摩耗により、打ち抜き穴のバリが２ｍｍになったときとした。試験結果をまとめて表５に示す。
この試験結果より珪素含有非晶質炭素膜を被覆した打ち抜きパンチは型寿命まで８００００回以上の打ち抜きが可能であり、長寿命化を示した。
【００４８】
（比較例３）
比較例として中間層及び珪素含有非晶質炭素膜を被覆しないφ２２×１３０のＳＫＨ５１製打ち抜きパンチを用意した。
【００４９】
次にφ２２×１３０のＳＫＨ５１製打ち抜きパンチにＴｉＣのみを被覆したものを用意した。ＴｉＣの被覆方法は実施例３の中間層の被覆と同様に行った。
【００５０】
このように得られた比較品３−１、比較品３−２に対して実施例３と同様の方法で打ち抜き試験を行った。結果を表６に示す。
この試験結果より、中間層及び珪素含有非晶質炭素膜を被覆しないものの寿命までの打ち抜き回数は実施例３に比べ１０分の１以下であった。
またＴｉＣの被覆のみで珪素含有非晶質炭素膜を被覆しないのの寿命までの打ち抜き回数は、実施例２に比べ４分の１程度であった。
【００５１】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良が可能である。
例えば、上記実施例ではドリル、打ち抜きパンチとしたが、金型、バイト、チップ（、エンドミル、リーマ、ブローチ、タップ、ホブ等、様々な工具部材に用いることができる。
【００５２】
【表１】

【００５３】
【表２】

【００５４】
【表３】

【００５５】
【表４】

【００５６】
【表５】

【００５７】
【表６】

【００５８】
【発明の効果】
本発明に係わる工具部材は表面に原子比率がＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}である珪素含有非晶質炭素膜を形成したことにより、従来工具部材に比べ特性を向上することができ、長寿命化を図ることができる。

Claims (6)

1. 工具鋼又は超硬合金からなる工具部材において、前記工具部材の表面に原子比率がＳｉ_{0.03 〜 0.25}Ｃ_{0.30 〜 0.75}Ｈ_{0.22 〜 0.50}である珪素含有非晶質炭素膜を形成したことを特徴とする工具部材。
2. 炭化物、窒化物、窒炭化物の少なくとも一つまたはこれらの組合せを含む硬化物質からなる中間層を前記工具部材の表面と前記珪素含有非晶質炭素膜との間に形成したことを特徴とする請求項１記載の工具部材。
3. 前記中間層は周期律表の第４Ａ族、第５Ａ族、第６Ａ族に属する元素の少なくとも１種を有する炭化物、窒化物、窒炭化物の少なくとも一つまたはこれらの組合せを含む硬化物質からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工具部材
4. 前記珪素含有非晶質炭素膜を形成する前記工具の表面又は前記中間層に活性化処理を施した後に前記珪素含有非晶質炭素膜を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の工具部材。
5. 前記活性化処理は希ガスを含むガスを用いることを特徴とする請求項４記載の工具部材。
6. 前記活性化処理により希ガス元素が工具部材の表面に取り込まれていることを特徴とする請求項５記載の工具部材。