[发明专利]具有优异润滑特性的硬质涂膜、用于形成该膜的方法以及金属塑性加工用工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有优异润滑特性的硬质涂膜，所述硬质涂膜例如是 覆盖在夹具和工具例如模具中的即将与其它构件接触的加工表面上的功 能涂膜，以及用于形成该涂膜的方法。本发明还涉及在其加工表面上覆盖 有硬质涂膜的金属塑性加工用工具。

背景技术

迄今为止，例如，在用于金属塑性加工的夹具和工具的情况下，其加 工表面由于与待加工材料的剧烈滑动而严重受损。因此，已经尝试通过对 夹具和工具的加工表面进行一些表面处理来提高耐磨性。它们中，涂布技 术极大地有助于提高模具和切割工具的寿命，因为它可以以高的粘合性在 基底的表面上形成维氏硬度超过1000HV的硬质涂膜。

然而，在这样的夹具和工具中，特别地，如在上述用于塑性加工的工 具的工作环境中，高度有效的是不仅提高表面的耐磨性而且提高润滑特性 以抑制被加工材料的粘结。为了解决这个问题，例如，钛(Ti)的碳化物被 强制地应用于夹具和工具的表面涂膜中，因为它同时具有高的耐磨性和滑 动特性。碳化钛的涂膜主要通过化学气相沉积法(CVD法)形成(非专利文 献1)，并且它也通过作为物理气相沉积法(PVD法)的一种的电弧离子电镀 法形成(非专利文献2)。而且，对于形成碳化钒(VC)的涂膜，除了常规TD 处理之外，也有建议使用电弧离子电镀法(专利文献1)。

非专利文献1：技术·网络(Technoknowledge·Network)(2006)[由独立行 政机构日本产业技术综合研究所(National Institute of Advanced Industrial Science and Technology of Independent Administrative Agency)管理的技术 信息网站(Technical  Information  Site)](Internet<URL： http://www.techno-qanda.net/dsweb/Get/Document-5294>)

非专利文献2：K.K.Toyokoka主页(2003)(Internet<URL：http://www. toyokoka.com/bumon/arkion/arkion.htm>)

专利文献1：JP-A-2002-371352

发明内容

本发明要解决的问题

在非专利文献1和2中提出的常规硬质涂膜同时具有高的耐磨性和滑 动特性，但是在为了成本降低而已经强烈要求削减生产成本的最近的制造 工业中，在夹具和工具的使用方面如今要求更高水平的涂膜特性。特别地， 对于进一步提高夹具和工具寿命，进一步提高涂膜的润滑特性并且抑制被 加工材料的粘结成为了大问题。

因此，本发明提供一种通过常规方法不能获得的具有更高润滑特性的 硬质涂膜；用于制备该硬质涂膜的方法，以及其中将上述硬质涂膜涂布在 加工表面上的金属塑性加工用工具。

解决问题的手段

本发明人为了获得具有比常规涂膜的润滑特性更高的润滑特性的硬质 涂膜，进行了详尽的研究。结果，发现即使常规硬质涂膜，当碳-碳键结构 在膜中以特定量以上存在时，其润滑特性也得到了显著改善。而且，除了 该创新性发现之外，还建立了允许特定量的碳-碳键在膜中存在的优选制备 条件。由此，本发明得以完成。

即，本发明提供一种覆盖即将与其它构件接触的基底的表面的硬质涂 膜，其中具有碳-碳键的碳原子以10原子％以上、优选30原子％以下的量 存在。理想的是，碳原子包括具有sp²的晶体结构的碳原子和具有sp³的晶 体结构的碳原子。

在这种情况下，优选硬质涂膜的种类是金属碳化物或金属碳氮化物， 而且，优选构成该化合物的碳的量为20原子％以上。金属碳化物或金属碳 氮化物更优选为碳化钛或碳氮化钛。而且，优选在基底的表面和硬质涂膜 之间形成包含金属氮化物的涂膜，所述金属氮化物具体是氮化钛。而且， 优选的是，氧在硬质涂膜中的浓度为15原子％以下。