JP2016148101A - 硬質皮膜 - Google Patents
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Abstract
Description
Cr1-aMga(BxCyN1-x-y)・・・(1)
但し、上記式(1)において、
a、x、yは夫々Mg、B、Cの原子比であり、
0.05≦a≦0.30、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。
但し、上記式(2)において、
Mは、W、Mo、V、Zr、Hf、およびNbよりなる群から選択される1種以上の元素であり、
a、b、x、yは夫々Mg、M、B、Cの原子比であり、
0.05≦a≦0.30、
0<b≦0.50、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。
M(BxCyN1-x-y)・・・(3)
但し、上記式(3)において、
Mは、W、Mo、V、Zr、Hf、およびNbよりなる群から選択される1種以上の元素であり、
x、yは夫々B、Cの原子比であり、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。
Cr1-aMga(BxCyN1-x-y)・・・(1)
但し、上記式(1)において、
a、x、yは夫々Mg、B、Cの原子比であり、
0.05≦a≦0.30、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。
Cr1-a-bMgaMb(BxCyN1-x-y)・・・(2)
但し、上記式(2)において、
Mは、W、Mo、V、Zr、Hf、およびNbよりなる群から選択される1種以上の元素であり、
a、b、x、yは夫々Mg、M、B、Cの原子比であり、
0.05≦a≦0.30、
0<b≦0.50、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。
M(BxCyN1-x-y)・・・(3)
但し、上記式(3)において、
Mは、W、Mo、V、Zr、Hf、およびNbよりなる群から選択される1種以上の元素であり、
x、yは夫々B、Cの原子比であり、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。
表1に示す組成の皮膜を、アーク蒸発源またはスパッタリング蒸発源を複数個有するPVD成膜装置を用いて形成した。基材として、硬さ調査用に13mm角×4mm厚の鏡面超硬合金試験片を用意し、また切削試験用にインサート(CNMG432、超硬合金)を用意し、これらの基材上に同時に成膜した。詳細には、これらの基材を成膜装置に導入後、5×10-3Paまで排気後、基材を500℃まで加熱してから、Arイオンによるエッチングを5分間実施した。その後、窒素のみまたは窒素とメタンガスの混合ガスを4Paとなるまで導入し、アーク電流150A、基材に印加するバイアス電圧−50Vで、約3μmの膜を形成し、硬さ調査用サンプルと切削試験用サンプルを得た。上記成膜には、各膜を構成するCやN以外の成分であるCr、Mg、一部の例では更にMやBを含むターゲットを用いた。表1において、Mの種類が複数の場合、表1のM量は各元素の原子比の合計であり、かつ個々の元素の原子比は表1のM量を等分したものである。表2についても同じである。また比較例として、TiN膜、TiAlN膜をそれぞれ形成したサンプルも用意した。
前記硬さ調査用サンプルを用いて、ビッカース硬さを荷重1Nの条件で測定した。
Ti系金属を切削する場合の摩耗進行は、凝着摩耗が主体であるといわれている。よって本実施例では、耐凝着性を下記逃げ面摩耗量で評価した。即ち、前記切削試験用サンプルを用いて、下記条件で切削試験を行い、下記に示す通り1000m切削時点での逃げ面摩耗量で耐凝着性を評価した。以下では、前記1000m切削時点での逃げ面摩耗量を単に「摩耗量」という。
切削試験条件
工具:CNMG432、材質K313
被削材:Ti−6Al−4V
速度:45m/分
送り:0.15mm/分
DOC(Depth Of Cut):2mm
潤滑:湿式
評価:1000m切削時点での逃げ面摩耗量
表2に示すa層とb層を交互に積層させた皮膜を、アーク蒸発源またはスパッタリング蒸発源を複数個有するPVD成膜装置にて形成した。基材として、硬さ調査用に13mm角×4mm厚の鏡面超硬合金試験片を用意し、また切削試験用にインサート(CNMG432、超硬合金)を用意し、これらの基材上に同時に成膜した。詳細には、これらの基材を上記成膜装置に導入後、5×10-3Paまで排気後、基材を500℃まで加熱してから、Arイオンによるエッチングを5分間実施した。その後、窒素とArガスの混合ガスを2.7Paとなるまで導入し、AIP法にてまず約100nmのCrN膜を、基材と積層皮膜との密着性を高めるための中間層として形成した。引き続き、上記基材温度と上記ガス全圧の状態で、AIP蒸発源とスパッタリング蒸発源を同時に放電し、表2に示す組成・膜厚のa層と、表2に示す組成・膜厚のb層とを交互に積層させ、全体厚みが約3μmの多層膜を形成し、硬さ調査用サンプルと切削試験用サンプルを得た。上記a層の成膜には、各膜を構成するCやN以外の成分であるCr、Mg、一部の例では更にBを含むターゲット、上記b層の成膜には、各膜を構成するM、一部の例では更にBを含むターゲットを用いた。炭素を含む層の形成では、雰囲気ガスとしてメタンガスを併せて用いた。これらのサンプルを用い、前記実施例1と同様にしてビッカース硬さを測定すると共に、切削試験を行って1000m切削時点での逃げ面摩耗量を測定した。これらの結果を表2に示す。
Claims (5)
- 基材上に形成される硬質皮膜であって、下記式(1)で表される組成を満たすことを特徴とする硬質皮膜。
Cr1-aMga(BxCyN1-x-y)・・・(1)
但し、上記式(1)において、
a、x、yは夫々Mg、B、Cの原子比であり、
0.05≦a≦0.30、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。 - 基材上に形成される硬質皮膜であって、下記式(2)で表される組成を満たすことを特徴とする硬質皮膜。
Cr1-a-bMgaMb(BxCyN1-x-y)・・・(2)
但し、上記式(2)において、
Mは、W、Mo、V、Zr、Hf、およびNbよりなる群から選択される1種以上の元素であり、
a、b、x、yは夫々Mg、M、B、Cの原子比であり、
0.05≦a≦0.30、
0<b≦0.50、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。 - 請求項1に記載の硬質皮膜であって膜厚が2〜50nmであるa層と、
下記式(3)で表される組成を満たす膜厚が2〜50nmであるb層とを、
交互に積層したものであることを特徴とする硬質皮膜。
M(BxCyN1-x-y)・・・(3)
但し、上記式(3)において、
Mは、W、Mo、V、Zr、Hf、およびNbよりなる群から選択される1種以上の元素であり、
x、yは夫々B、Cの原子比であり、
0≦x≦0.20、および
0≦y≦0.30を満たす。 - 基材上に、請求項1〜3のいずれかに記載の硬質皮膜が形成された硬質皮膜被覆部材。
- 基材上に、請求項1〜3のいずれかに記載の硬質皮膜が形成された、純チタンまたはチタン合金切削用の切削工具。
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