[发明专利]层叠型硬质皮膜和成形用模具

说明书

技术领域

本发明涉及发挥着优异的耐磨耗性和韧性的层叠型硬质皮膜，和在基材表面具有上述层叠型硬质皮膜的成形用模具。

背景技术

历来，以提高超硬合金、金属陶瓷、高速工具钢或合金工具钢等为基材的工卡模具的耐磨耗性为目的，进行的是在基材表面涂覆TiN、TiCN、TiAlN等的硬质皮膜。但是，伴随被削材的高硬度化和切削速度的高速度化，就要求实现耐磨耗性更高的硬质皮膜。

本发明者提出一种例如专利文献1所示这样的，在成形高张力钢所代表的钢铁材料的模具的基材表面，层叠有满足规定的组成比的皮膜层的硬质皮膜。

通过上述技术的开发，能够实现相比以往使用的以单层形成TiN、TiCN、TiAlN等的硬质皮膜，耐磨耗性和耐氧化性更优异的硬质皮膜。但是，希望实现韧性得到提高而进一步改善了耐久性的硬质皮膜。

【现有技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本国专利第4668214号公报

发明内容

本发明鉴于上述这样的情况而形成，其目的在于，提供使耐磨耗性和韧性进一步提高的层叠型硬质皮膜、和成形用模具。

能够解决上述课题的本发明的所谓层叠型硬质皮膜，

是组成不同的层A和层B层叠而成的层叠型硬质皮膜，其特征在于，

上述层A由(Ti_aCr_bAl_cSi_d)(C_xN_1－x)构成，

设Ti、Cr、Al、Si和C的原子比分别为a、b、c、d和x时，满足0≤a≤0.10、0.10≤b≤0.50、0.50≤c≤0.90、0≤d≤0.05、a+b+c+d＝1、0≤x≤0.5的关系，

上述层B由(Cr_eSi_1－e)(C_yN_1－y)构成，

设Cr和C的原子比分别为e和y时，

满足0.90≤e≤1.0、0≤y≤0.5的关系，或者，

由(Al_fSi_1－f)(C_zN_1－z)构成，

设Al和C的原子比分别为f和z时，

满足0.90≤f≤1.0、0≤z≤0.5的关系，

所述层A和层B的厚度各自为2～100nm，分别交替层叠。

所述层A和所述层B的Ti、Cr、Al、Si的合计量中Al所占的原子比优选处于0.20～0.60的范围。

在本发明的层叠型硬质皮膜中，以Zr置换所述层A中的Ti的至少一部分也有用。

通过在基材表面具有上述这样的层叠型硬质皮膜，能够实现耐磨耗性和韧性进一步提高的成形用模具。在上述成形用模具中，还优选在所述层叠型硬质皮膜与所述基材之间，具有厚度3～10μm的CrN的中间层的成形用模具。另外，这样的成形用模具，不仅在室温下，即使在400～500℃左右的高温下仍发挥出特性，因此作为用于钢铁材料的热成形的模具特别有用。

根据本发明，通过形成显出有良好的耐磨耗性的层A，和显示出高韧性的层B加以层叠的层叠型硬质皮膜，能够使耐磨耗性和韧性比现有的单层型硬质皮膜进一步提高。

具体实施方式

本发明的硬质皮膜，其特征在于，是将显示出良好的耐磨耗性的层A，和显示出高韧性的层B分别交替层叠而成的层叠型硬质皮膜。

构成本发明的层叠型硬质皮膜的层A，由(Ti_aCr_bAl_cSi_d)(C_xN_1－x)构成，设Ti、Cr、Al、Si和C的原子比分别为a、b、c、d和x时，满足下述的关系。

0≤a≤0.10，0.10≤b≤0.50，0.50≤c≤0.90，0≤d≤0.05，a+b+c+d＝1，0≤x≤0.5