JP3911262B2 - 耐摩耗性膜被覆物品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
何故なら、例えば、金属材料のエンドミル等の切削工具による切削加工を例にとると、今日においては、環境悪化を招く恐れのある潤滑剤を用いないで、或いは用いたとしても潤滑剤使用量を少量化するため液体のまま用いるのではなく噴霧して用いて切削加工を行うことが求められており、しかも、最終製品の一層の低コスト化のために、切削加工時間の一層の短縮化、従って加工時に大きい熱を発する高速切削が求められている。
また、本発明はかかる耐摩耗性膜を膜被覆対象物品に生産性高く形成でき、ひいてはかかる耐摩耗性膜被覆物品をそれだけ生産性良好に製造できる耐摩耗性膜被覆物品の製造方法を提供することを課題とする。
(1)耐摩耗性膜被覆物品
クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜が少なくとも一層被覆された耐摩耗性膜被覆物品であって、該クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜は、クロム(Cr)、アルミニゥム(Al)、炭素(C)及び窒素(N)の組成が、〔Crx Al1-x (Cy N1-y )〕( 原子比x 、y は0.3 <x <0.9 、0.15<y <0.75) である耐摩耗性膜被覆物品。
上記(1)に記載の耐摩耗性膜被覆物品の製造方法であり、クロムとアルミニゥムの合金をカソード材料とし、又はクロム及びアルミニゥムをそれぞれカソード材料として該カソード材料を真空アーク放電より蒸発させて炭窒化のための反応性ガスと反応させることで耐摩耗性膜被覆対象物品にクロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜を少なくとも一層被覆する耐摩耗性膜被覆物品の製造方法。
また、本発明によると、かかる耐摩耗性膜を膜被覆対象物品に生産性高く形成でき、ひいてはかかる耐摩耗性膜被覆物品をそれだけ生産性良好に製造できる耐摩耗性膜被覆物品の製造方法を提供することができる。
図1は耐摩耗性膜Fを被覆した物品の1例である切削工具(図示例ではエンドミルEM)を示しており、図(A)はその側面図、図(B)は図(A)のX−X線に沿う切断拡大端面図、図(C) は図(B)と同様の図であるが、耐摩耗性膜形成の前に下地層を形成し、その上に耐摩耗性膜を形成したエンドミルを示している。
なお、図1に示すエンドミルEMはJIS B4116によるストレート2枚刃ストレートシャンク型のエンドミルである。
図2に示す装置Aは、蒸発源1、成膜室2、蒸発源1と成膜室2を接続するダクト3及び成膜室2内に設置された、ここでの被成膜物品であるエンドミルEMを支持するホルダ4を備えている。
まず、ホルダ4上に成膜前のエンドミルEMを搭載する。次いで排気装置22を運転して成膜室2及びダクト3内から排気し、それらを成膜圧力まで減圧する。
また、下地層の形成は、いずれも成膜圧力を3.0Pa、カソードへのアーク電流を100アンペア、エンドミルへのバイアス電圧を−50Vとして、膜厚1μmを得るように行った。
・JIS B4116で定めるエンドミル
・切削刃の部分が超硬合金(WC−Co系)で形成されている。
・切削刃の部分が10mm径に形成されており、切削刃による切り込み深さは半径方向に1mm、軸方向に10mmである。
・被削材:ダイス鋼(SKD61)
・エンドミル回転速度:1000回転/分
・エンドミル送り速度:134mm/分
・切削方式:ダウンカット、無潤滑、エアブロー
C エンドミルの切削刃部分
F 耐摩耗性膜
f 下地層
A 真空アーク蒸着装置
1 蒸発源
11 カソード
111 カソード蒸発面
12 トリガー電極
13 アーク放電用電源
14 絶縁部材
15 抵抗
2 成膜室
21 絶縁部材
22 排気装置
23 ガス導入部
3 ダクト
30 カソード装着部
31 磁場形成用コイル
32 電源
AN アノード
4 ホルダ
41 縦軸
42 回転台
43 エンドミルの保持穴部
B 真空アーク蒸着装置
1’ 蒸発源
3’ 湾曲ダクト
31’ 磁場形成コイル
32’ 電源
Claims (8)
- クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜が少なくとも一層被覆された耐摩耗性膜被覆物品であって、該クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜は、クロム(Cr)、アルミニゥム(Al)、炭素(C)及び窒素(N)の組成が、〔Crx Al1-x (Cy N1-y )〕( 原子比x 、y は0.3 <x <0.9 、0.15<y <0.75) であり、クロムアルミニゥムの窒化膜を前記クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜と物品との間に下地層として有していることを特徴とする耐摩耗性膜被覆物品。
- 前記物品の前記クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜が少なくとも一層被覆された部分の材質は超硬合金、炭素工具鋼、合金工具鋼及び高速度鋼から選ばれた少なくとも1種である請求項1記載の耐摩耗性膜被覆物品。
- 前記物品は潤滑剤無しの条件下で又は潤滑剤の噴霧条件下で使用される切削工具である請求項1又は2記載の耐摩耗性膜被覆物品。
- 前記物品は成形用金型である請求項1又は2記載の耐摩耗性膜被覆物品。
- 請求項1記載の耐摩耗性膜被覆物品の製造方法であり、耐摩耗性膜被覆対象物品に下地層を被覆し、該下地層上にクロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜を少なくとも一層被覆し、
該下地層は、クロムとアルミニゥムの合金をカソード材料とし、又はクロム及びアルミニゥムをそれぞれカソード材料として該カソード材料を真空アーク放電により蒸発させて窒化のための反応性ガスと反応させて前記耐摩耗性膜被覆対象物品に形成し、前記クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜は、クロムとアルミニゥムの合金をカソード材料とし、又はクロム及びアルミニゥムをそれぞれカソード材料として該カソード材料を真空アーク放電により蒸発させて炭窒化のための反応性ガスと反応させることで前記下地層上に少なくとも一層被覆する耐摩耗性膜被覆物品の製造方法。 - 前記クロム(Cr)とアルミニゥム(Al)の炭窒化膜が少なくとも一層被覆される前記物品の部分の材質は超硬合金、炭素工具鋼、合金工具鋼及び高速度鋼から選ばれた少なくとも1種である請求項5記載の耐摩耗性膜被覆物品の製造方法。
- 前記物品は潤滑剤無しの条件下で又は潤滑剤の噴霧条件下で使用される切削工具である請求項5又は6記載の耐摩耗性膜被覆物品の製造方法。
- 前記物品は成形用金型である請求項5又は6記載の耐摩耗性膜被覆物品の製造方法。
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