專利名稱：：硬質(zhì)皮膜及硬質(zhì)皮膜被覆工具的制作方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明涉及在工具的表面所被覆的硬質(zhì)皮膜及使用該硬質(zhì)皮膜而形成的硬質(zhì)皮膜被覆工具。
背景技術(shù)：
：歷來，出于提高以超硬合金、金屬陶瓷(cermet)、高速度工具鋼等為基材的刀片、鉆頭、端銑刀等的切削工具，和沖壓、鍛造金屬模、沖孔沖頭等的工卡模具的耐磨耗性的目的，而進行TiN、TiC、TiCN、TiAl等的皮膜(硬質(zhì)皮膜)的涂敷。特別是由于Ti和Al的復合氮化皮膜(TiAlN)顯示出優(yōu)異的耐磨耗性，因此其正在取代前述由鈦的氧化物和碳化物、碳氮化物等構(gòu)成的皮膜，而被應用于高速切削和淬火鋼等的高硬度材切削用的切削工具。這一背景下，在TiAlN系皮膜中，提出有具有NaCl型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的耐高溫氧化性優(yōu)異的高硬度耐磨耗性皮膜(例如，參照專利文獻l)。另外，還提出有一種皮膜，其是在TiAlN中添加Cr，將結(jié)晶結(jié)構(gòu)保持為高硬度的巖鹽結(jié)構(gòu)，同時提高Al濃度，使硬度和耐氧化性提高，從而使耐磨耗性提高(例如，參照專利文獻2)。此外，還提出在TiCrAlN中添加Si、B，從而提高耐氧化性的皮膜(例如，參照專利文獻3)，或者在CrAlN中添加Nb、Si、B，從而使耐氧化性提高的皮膜(例如，參照專利文獻4)。專利文獻1特許第2644710號公報(段落00110018)專利文獻2特開2003-71610號公報(段落00180023)專利文獻3特開2003-71611號公報(段落00230029)專利文獻4國際公開第06/005217號冊(第3頁第30行第9頁第31行)然而，在上術(shù)現(xiàn)有的皮膜中存在以下所示的問題。在含有Al或Al+Si的現(xiàn)有的皮膜(硬質(zhì)皮膜)中，是通過含有Al或Al+Si，例如在專利文獻1中以原子比計將0.75作為上限值，在專利文獻2中以原子比計將0.765作為上限值，在專利文獻3中以原子比計將0.9作為上限值，在專利文獻4中以原子比計將0.79作為上限值，從而使皮膜的耐氧化性提高。但是，為了使切削工具等在有著更高耐氧化性需要的環(huán)境下使用，期望使耐氧化性等的切削工具等的性能進一步提高。另外，隨著近年來的被切削材的高硬度化和切削速度的高速度化，與現(xiàn)有的TiAlN、TiCrAlN、TiCrAlSiBN、CrAlSiBN或NbCrAlSiBN等的皮膜(硬質(zhì)皮膜)相比，所要求的硬質(zhì)皮膜要使工具的硬度和耐氧化性、還有韌性等提高，進一步改善耐磨耗性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明鑒于上述課題而進行，其目的在于提供一種通過使硬度、耐氧化性、還有韌性提高，從而耐磨耗性優(yōu)異的硬質(zhì)皮膜及使用該硬質(zhì)皮膜所形成的硬質(zhì)皮膜被覆工具。第一發(fā)明的硬質(zhì)皮膜，是被覆在工具的表面的硬質(zhì)皮膜，其中，所述硬質(zhì)皮膜的組成由Al卜a—b—cSiaMgbMc(BxCyNz)構(gòu)成，所述M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y中選擇出的至少1種以上的元素，所述a、b、c、x、y、z是原子比時，滿足0《a《0.35，0《b《0.2，0.03《a+b《0.5，0《c《0.1，且以原子比計，0.9《A1+Si+Mg，0《x《0.2，0《y《0.4，0.5《z《l，x+y+z=l。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，皮膜(硬質(zhì)皮膜)以規(guī)定量含有規(guī)定的元素，由此皮膜的硬度和耐氧化性提高。第二發(fā)明的硬質(zhì)皮膜，是被覆在工具的表面的硬質(zhì)皮膜，其中，所述硬質(zhì)皮膜包括A層和B層，所述A層的組成由Aim—eSiaMgbMe(BxCyNz)構(gòu)成，所述M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y中選擇出的至少1種以上的元素，在所述a、b、c、x、y、z是原子比時，滿足0《a《0.35、0《b《0.2、0.03《a+b《0,5、0《c《0.1，且以原子比計，0.9《A1+Si+Mg、0《x《0.2、0《y《0.4、0.5《z《l、x+y+z=l，所述B層是從4b、5b、6b族元素、Al、Si、Y中選擇的至少1種以上的元素的N、CN、BN或BCN化合物，所述A層和所述B層各自的厚度在2nm以上、200nm以下的范圍，所述A層和所述B層交替層疊。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，使硬質(zhì)皮膜成為以規(guī)定量含有規(guī)定的元素的A層，和作為從4b、5b、6b族元素、Al、Si、Y中選擇的至少l種以上的元素的N、CN、BN或BCN化合物的B層成為層疊膜，將A層和B層的各自的厚度規(guī)定在規(guī)定范圍內(nèi)，由此耐氧化性、硬度提高，并且皮膜的韌性提高。第三發(fā)明的硬質(zhì)皮膜，其中，所述B層其組成由Ti卜m-nCrmAln(B。CpNq)構(gòu)成，所述m、n、o、p、q是原子比時，滿足0《m《0.5、0.5《n《0.75、0《1—m—n《0.5、o+p+q=l。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，B層以規(guī)定量含有規(guī)定的元素，由此皮膜的韌性、耐氧化性、硬度進一步提高。第四發(fā)明的硬質(zhì)皮膜被覆工具，是采用硬質(zhì)皮膜形成的硬質(zhì)皮膜被覆工具，其中，所述硬質(zhì)皮膜是第一第三發(fā)明中任一項所述的硬質(zhì)皮膜。根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，硬質(zhì)皮膜工具采用硬度和耐氧化性、還有韌性提高了的硬質(zhì)皮膜而形成，因此工具自身的硬度和耐氧化性、還有韌性提高，耐磨耗性提高。根據(jù)本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜，使硬質(zhì)皮膜以規(guī)定量含有規(guī)定的元素，能夠提高皮膜的硬度和耐氧化性，由此，能夠使耐磨耗性提高。另外，通過使硬質(zhì)皮膜成為A層和B層的層疊膜，能夠提高皮膜的硬度和耐氧化性，并且能夠提高皮膜的韌性。由此，能夠使耐磨耗性提高。而且，通過將該硬質(zhì)皮膜被覆在切削工具等上，切削工具等即使在高硬度材的切削和熱鍛造等、甚至表面壓力高的條件下也能夠使用。此外，在所述B層的組成中，通過將規(guī)定的元素限定在規(guī)定量，能夠進一步提高皮膜的韌性、耐氧化性、硬度。根據(jù)本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜被覆工具，通過采用硬度和耐氧化性、還有韌性提高了的硬質(zhì)皮膜而形成，工具自身的硬度和耐氧化性、還有韌性提高，能夠使耐磨耗性提高。因此，能夠延長工具的壽命，能夠使切削加工等的生產(chǎn)性提高。圖1是模式化地表示本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜被覆工具的一例的圖，(a)是高硬度材用端銑刀的模式圖，(b)是模仿用端銑刀的模式圖。圖2是本實施例中使用的復合成膜裝置的概略圖。符號說明1復合成膜裝置2腔(chamber)3電弧式蒸發(fā)源4電弧電源5濺射蒸發(fā)源6濺射電源7偏壓(bias)電源8排氣口9氣體供給口10基板臺11支承臺12加熱器13放電用直流電源14燈絲(filament)加熱用交流電源具體實施方式以下就用于實施本發(fā)明的最佳的實施方式進行詳細地說明。[第一實施方式]本發(fā)明是工具的表面所被覆的硬質(zhì)皮膜，該硬質(zhì)皮膜的組成由Al卜a-b—cSiaMgbMe(BxCyNz)構(gòu)成，所述M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y選擇出的至少l種以上的元素，所述a、b、c、x、y、z是原子比時，將該原子比限定在規(guī)定范圍，將各成分的含量限定在規(guī)定范圍內(nèi)。以下，對于規(guī)定硬質(zhì)皮膜的組成的理由進行說明。(以原子比計，0.9《A1+Si+Mg)在本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜中，為了賦予硬質(zhì)皮膜(以下適宜稱為"皮膜")說明書第5/16頁耐氧化性，將Al和Si或Mg作為必須成分，必須使Al和Si及/或Mg(以下適宜稱為"A1+(Si、Mg)")的原子比成為0.9以上。若A1十(Si、Mg)的原子比低于0.9，則不能提高硬質(zhì)皮膜的耐氧化性。因此，A1+(Si、Mg)的原子比其下限為0.9，更優(yōu)選為0.95。(0.03《a+b《0.5)A1+(Si、Mg)的原子比能夠在滿足0.9以上的范圍內(nèi)調(diào)整，但是若Si+Mg的原子比(a+b)低于0.03，則硬度和耐氧化性提高效果變低。另一方面，若Si+Mg的原子比超過0.5，則皮膜的硬度和韌性降低。因此，Si+Mg的原子比對其下限為0.03，更優(yōu)選為0.05，對其上限為0.5，更優(yōu)選為0.3。(0《a《0.35，0《b《0.2)如前述，硬質(zhì)皮膜含有Si或Mg，但是Si或Mg是任意的成分，含有任意一方即可。在此，若Si、Mg的原子比(a)、(b)分別超過0.35、0.2，則皮膜的硬度和韌性降低。因此，Si、Mg的原子比其各自上限為0.35、0.2。另外，關于Si其上限更優(yōu)選為0.3，進一步優(yōu)選上限為0.2。關于Mg其更優(yōu)選上限為O.l。還有，對于Mg來說，在表面被氧化時，由于會形成具有潤滑性的MgO，因此通過Mg的添加，有著能夠賦予耐氧化性和潤滑性這樣的效果。(0《c《0.1)除了所述的Al、Si、Mg以夕卜，通過在皮膜中添加M，M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y選擇出的至少1種以上的元素，根據(jù)添加的元素，能夠?qū)崿F(xiàn)皮膜的高硬度化，和進一步提高耐氧化性等。添加的元素M為Y時，可確認皮膜的耐氧化性的提高，M為Nb、Ti、Zr時，可確認皮膜的高硬度化，M為Cr、Cu時，可確認耐氧化性的提高和高硬度化。此外，通過添加Cu，皮膜結(jié)晶粒微細化，除了使皮膜高硬度化以外，由于Cu與N、C、B等難以反應，因此Cn以金屬狀態(tài)存在于皮膜中，還會在滑動時的高表面壓力下，作為軟質(zhì)金屬賦予皮膜潤滑作用。另外對于V來說，在切削時的高溫下，會形成軟質(zhì)的氧化物，從而賦予皮膜潤滑作用。但是，若這些元素M進行過量的添加，則A1十(Si、Mg)的原子比變少，而氧化性降低，因此M的原子比(C)其上限為O.l，更優(yōu)選為0.05。還有，M是任意的成分，也可以不含有。(0《x《0.2，0《y《0.4，0.5《z《l，x+y+z=l)另外，在本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜中，N是為了與Al和Si結(jié)合而形成高硬度的化合物所必須的成分。因此，雖然是以N的原子比(z)下限為0.5，上限為1的氮化物為基礎，但是通過B的添加能夠?qū)崿F(xiàn)耐氧化性的提高，通過C的添加能夠?qū)崿F(xiàn)高硬度化。若B的原子比(x)超過0.2，則皮膜的硬度降低。因此，B的原子比上限為0.2，更優(yōu)選為0.15。另外，若C的原子比(y)超過0.4，則皮膜的耐氧化性降低。因此，C的原子比上限為0.4，更優(yōu)選為0.2。還有，B、C是任意的成分，也可以不含有。另外，B、C、N的原子比的合計為1。如前述，由于Si、Mg、M、B、C是任意的成分，因此關于本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜的組成的組合，可列舉如下AlSiMgM(BCN)、AlSiMgM(BN)、馬MgM(CN)、馬Mg畫、AlSiM(BCN)、馬M(BN)、AlSiM(CN)、AlSi畫、AlMgM(BCN)、AlMgM(BN)、AlMgM(CN)、AlMg畫、AlSiMg(BCN)、馬Mg(BN)、AlSiMg(CN)、AlSiMgN、AlSi(BCN)、AlSi(BN)、AlSi(CN)、A麗、AlMg(BCN)、AlMg(BN)、AlMg(CN)、AlMgN等。[第二實施方式]其次，說明硬質(zhì)皮膜其他的實施方式。本發(fā)明是工具的表面所被覆的硬質(zhì)皮膜，該硬質(zhì)皮膜包括A層和B層，所述A層的組成由A1卜a—b—cSiaMgbMe(BxCyNz)構(gòu)成，所述M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y選擇出的至少1種以上的元素，所述a、b、c、x、y、z是原子比時，將該原子比限定在規(guī)定范圍內(nèi)，將各成分的含量規(guī)定在規(guī)定范圍內(nèi)，所述B層為從4b、5b、6b族元素、Al、Si、Y中選擇的至少1種以上的元素的N、CN、BN或BCN化合物，所述A層和所述B層各自的厚度在2nm以上、200nm以下的范圍，并交替層疊所述A層和所述B層。所述第一實施方式中說明的AlSiMgM(BCN)膜等以其單體也能夠應用于切削工具等的滑動部位，能夠用于高溫下的耐磨耗用途。但是，通過使由所述的AlSiMgM(BCN)膜等構(gòu)成的層(A層)，和從4b、5b、6b族元素、Al、Si、Y中選擇的至少1種以上的元素的N、CN、BN或BCN化合物所構(gòu)成的層(B層)成為層疊膜，不僅能夠提高耐氧化性、硬度，而且能夠提高皮膜的韌性，特別是在高硬度材的切削和熱鍛造等，甚至表面壓力高的條件等的高表面壓力下的用途中也能夠使用。以下，對于規(guī)定硬質(zhì)皮膜的組成的理由，以及規(guī)定A層和B層的各自的厚度的理由進行說明。(A層)A層的組成由Ah-a—b-cSiaMgbMc(BxCyNz)構(gòu)成，所述M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y選擇出的至少1種以上的元素，所述a、b、c、x、y、z是原子比時，0《a《0.35，0《b《0.2，0.03《a+b《0.5，0《c《0.1，且以原子比計，0.9《A1+Si+Mg，0《x《0.2，0《y《0.4，0.5《z《l，x+y+z=l。在此，關于規(guī)定A層的組成的理由及涉及組成的組合，因為與所述第一實施方式說明的硬質(zhì)皮膜相同，所以在此省略說明。(B層)作為B層是從4b、5b、6b族元素、Al、Si、Y中選擇的至少1種以上的元素的N、CN、BN或BCN化合物的例子，可列舉Ti(BCN)、Cr(BCN)、TiAl(BCN)、TiCrAl(BCN)、AlCr(BCN)、TiCrAlY(BCN)、NbAl(BCN)、NbCrAl(BCN)等，但并不限定于這些。在此，括號內(nèi)的BCN表示N、CN、BN或BCN的任意一種形式。還有，從耐氧化性或硬度的觀點出發(fā)，優(yōu)選其中含有A1為0.5以上的化合物。(A層和所述B層各自的厚度2nm以上、200nm以下)將硬質(zhì)皮膜作為A層和B層的層疊膜時，有必要將此各層的各自厚度(分別的層厚)規(guī)定在2nm以上、200nm以下的范圍。若各層厚度低于2nm，則韌性降低。因此，各層的厚度有必要在2nm以上。更優(yōu)選為5nm以上。另外，若各層的厚度超過200nm，則會失去作為層疊膜的特性(韌性)，因此各層的厚度有必要在200nm以下。更優(yōu)選為100nm以下為宜。在此，作為是從4b、5b、6b族元素、Al、Si、Y中選擇的至少l種以上的元素的N、CN、BN或BCN化合物的B層，其組成由Ti卜m—nCrmAln(B。CpNq)構(gòu)成，所述m、n、o、p、q是原子比時，最優(yōu)選0《m《0.5，0.5《n《0.75'0《l一m—n《0.5，o+p+q=l。即，是TiCrAl(BCN)、CrAl(BCN)或TiAl(BCN)化合物等，Al的原子比(n)其下限為0.5，其上限為0.75，Cr、Ti的原子比(m)、(1一m—n)其上限為分別最優(yōu)選為0.5。還有，Cr、Ti是任意的成分，也可以不含有。另外，N是用于形成高硬度的化合物所必須的成分，但是B、C是任意的成分，也可以不含有。以下，就規(guī)定B層的組成的理由進行說明。C0.5《n《0.75)作為B層的組成的限定理由，高濃度含有A1十(Si、Mg)的化合物，有韌性稍有降低的傾向。因此，B層作為用于賦予更高韌性的層，首先不含Si、Mg的化合物，此外將A1的原子比(n)作為0.75以下，從而在層疊化時，能夠賦予皮膜以高的韌性。另一方面，若A1的原子比低于0.5，則即使在將B層與高耐氧化性層(A層)層疊的情況下，特別(耐氧化性)的劣化仍容易發(fā)生。因此，Al的原子比其下限為0.5,更優(yōu)選為0.6，其上限為0.75，更優(yōu)選為0.7。(0《m《0.5，0《l一m—n《0.5)關于Cr、Ti，根據(jù)目的能夠進行單獨或共同地添加。通過Cr的單獨添加能夠提高耐氧化性，通過Ti的單獨添加能夠得到高硬度的皮膜。另外，通過Cr、Ti的共同添加，能夠使耐氧化性和硬度提高。在單獨添加Cr時，Cr的原子比(m)優(yōu)選其下限為0.25，上限為0.5。這是由于若Cr的原子比低于0.25，則皮膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移成軟質(zhì)的六方晶，硬度降低，并且耐氧化性也降低，若超過0.5，則A1的原子比變少，耐氧化性降低。還有，更優(yōu)選下限為0.3，上限為0.4。單獨添加Ti時，Ti的原子比(l一m—n)優(yōu)選下限為0.3，上限為0.5。這是由于若Ti的原子比低于0.3，則則皮膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移成軟質(zhì)的六方晶，硬度降低，若超過0.5，則A1的原子比變少，耐氧化性降低。還有，更優(yōu)選下限為0.35，上限為0.4。在添加Cr、Ti兩者時，Cr、Ti的原子比優(yōu)選兩者下限均為0.05。這是為了給皮膜賦予耐氧化性或硬度，優(yōu)選兩者下限均為O.l。關于上限Cr+Ti的原子比低于0.5即可。若超過此值則Al的原子比變少，耐氧化性降低。(o+p+q=l)另夕卜，B、C、N的原子比的合計為1。還有，通過B的添加能夠?qū)崿F(xiàn)耐氧化性的提高，通過C的添加能夠?qū)崿F(xiàn)高硬度化。如前述，由于Ti、Cr、B、C是任意的成分，因此在B層中的組成的組合可列舉TiCrAl(BCN)、TiCrAl(BN)、TiCrAl(CN)、TiCrAlN、CrAl(BCN)、CrAl(BN)、CrAl(CN)、CrAlN、TiAl(BCN)、TiAl(BN)、TiAl(CN)、TiAlN等。接下來，參照本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜被覆工具。硬質(zhì)皮膜被覆工具是使用硬質(zhì)皮膜形成的，該硬質(zhì)皮膜是以所述記載的硬質(zhì)皮膜為特征。圖1是模式化地表示本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜被覆工具的一例的圖，(a)是高硬度材用端銑刀的模式圖，(b)是模仿用端銑刀的模式圖。作為硬質(zhì)皮膜被覆工具，如果舉一個例子，則如圖1(a)所示，可列舉刃端徑①D!為10.0mm，柄(shank)徑①山為10.0mm，刃長L為50mm，全長L2為100mm的高硬度材用端銑刀，另外作為其他的例子，如圖1(b)所示，可列舉刃端徑OD2為6.0mm，柄徑d>d2為6.0mm，前端的球半徑R為3.0mm，刃長L3為9mm，全長L4為250mm的模仿用端銑刀等，但并不限定于這些。另外，作為被覆硬質(zhì)皮膜的工具，除了前述的端銑刀以外，還可列舉刀片、鉆頭等的切削工具，和沖壓、鍛造金屬模、沖孔沖頭等的工卡模具，但并不受這些限定，也可以適宜應用于其他的工具。作為硬質(zhì)皮膜的成膜方法，能夠采用電弧離子鍍膜法(ArcIonPlating)、非平衡磁控濺射法(unbalancedmagnetronsputtering)等，但并不限定于這些。其次，關于對工具成膜的方法的一例進行說明，但作為成膜方法并不限定于此。首先，在具有多個蒸發(fā)源(電弧式蒸發(fā)源、濺射蒸發(fā)源)的復合成膜裝置的陰極上，安裝各種合金或金屬的靶材，再在旋轉(zhuǎn)的基板臺上的支承臺上安裝端銑刀等的被處理體，使腔內(nèi)處于真空狀態(tài)。其后，用處于腔內(nèi)的加熱器將被處理體的溫度加熱至55(TC并導入氮氣(含C膜的情況下為N2-CH4的混合氣體)，使腔內(nèi)的壓力處于4Pa，開始電弧放電，在被處理體的表面形成皮膜。還有，在蒸發(fā)源中并用電弧式蒸發(fā)源和濺射蒸發(fā)源的情況下，使用體積比1:1的Ar-N2(或者Ar-NrCH4)混合氣體，整體壓力為2.8Pa，使電弧式蒸發(fā)源和濺射蒸發(fā)源同時放電。對被處理體外加一IOOV的電壓作為偏壓電壓。如上，通過被覆硬度和耐氧化性、還有韌性提高了的硬質(zhì)皮膜，工具自身的硬度和耐氧化性、還有韌性提高，能夠使耐磨耗性提高。因此能夠延長工具的壽命，能夠使切削加工等的生產(chǎn)性提高。實施例以下，列舉實施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明當然不受下述實施例的限制，也可以在附合前、后述宗旨的范圍加以適當?shù)淖兏鼘嵤?，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍。圖2是本實施例中使用的復合成膜裝置的概略圖。該復合成膜裝置1具備具有進行真空排氣的排氣口8和供給成膜氣體和惰性氣體的氣體供給口9的腔2;連接于電弧式蒸發(fā)源3上的電弧電源4;連接于濺射蒸發(fā)源5上的濺射電源6;支承作為涂敷對象的被處理體(切削工具)(圖示省略)的基板臺10上的支承臺11;在該支承臺11和所述腔2之間通過支承臺11向被處理體外加負的偏壓電壓的偏壓電源7。另外，還具有加熱器12、放電用直流電源13、燈絲加熱用交流電源14等。在實施本發(fā)明時，供給的氣體結(jié)合成膜成分使用氮氣(N2)、甲烷(CH4)的成膜氣體，和它們與氬等的惰性氣體的混合氣體。還有，通過使用電弧式蒸發(fā)源3，能夠進行電弧離子鍍蒸發(fā)(AIP)、通過使用濺射電源5，能夠進行非平衡磁控濺射蒸發(fā)(UBM)。[實施例1]在圖2所示的具有多個蒸發(fā)源(電弧式蒸發(fā)源3、濺射蒸發(fā)源5)的復合成膜裝置1的陰極上，安裝各種合金或金屬的靶材(圖示省略)，再在旋轉(zhuǎn)的基板臺10上的支承臺11上，安裝超硬合金制刀片、切削試驗用的端銑刀(超硬合金制，6枚刃，刃端徑lOmmO))，以及鉑箔(30X5XO.lmm1)作為被處理體(圖示省略)，并使腔2內(nèi)處于真空狀態(tài)。其后，用處于腔2內(nèi)的加熱器12將被處理體的溫度加熱至55(TC，導入氮氣(含C膜的情況下導入N2-CH4的混合氣體)，使腔2內(nèi)的壓力處于4Pa并開始電弧放電，在基板(被處理體)的表面形成表l、2所示的膜厚約3pm的皮膜。對基板外加一100V的電壓作為偏壓電壓。還有，在實施例1中，通過使用電弧式蒸發(fā)源3進行電弧離子鍍蒸發(fā)(AIP)。成膜結(jié)束后，調(diào)查膜中的金屬成分組成，同時對硬度、耐氧化性、耐磨耗性進行評價。(皮膜組成)利用EPMA(ElectronProbeMicroAnalyzer)測定超硬合金制刀片的皮膜中的金屬的成分組成。(硬度)皮膜的硬度是在載荷0.25N、保持時間15秒的條件下，通過調(diào)查超硬合金制刀片的皮膜的維氏硬度來進行評價。硬度為20GPa以上的為良好，低于20GPa的為不良。(耐氧化性)皮膜的耐氧化性是使用熱天平，在干燥空氣中以4°C/分升溫形成于鉑箔上的試樣，根據(jù)氧化重量變化決定氧化開始溫度。還有，氧化開始溫度越高，與被削材的反應性越降低，耐氧化性越優(yōu)異。氧化開始溫度為1050'C以上的耐氧化性良好，低于1050'C的耐氧化性不良。(耐磨耗性)皮膜的耐磨耗性是使用形成有硬質(zhì)皮膜的端銑刀，在以下條件下進行切削試驗，測定刃端后隙面的磨耗量(磨耗幅度)。還有，磨耗量(磨耗幅度)越小，耐磨耗性越優(yōu)異。磨耗量低于lOO)am的耐磨耗性良好，在100pm以上的耐磨耗性不良。切削試驗條件被削材SKD11(HRC60)切削速度150m/分刃送給0.04mm/刃軸切割4.5mm徑向切割0.2mm切削長50m其他只進行順銑、干挖、鼓風實施例1的結(jié)果顯示在表1、2中。還有，對于不含表中M成分的，由"一"表示M的種類。表1實施例l的評價結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>所表l、2所示，No.48、1216、1926、2932、3446、4850、5254，因為皮膜的組成滿足本發(fā)發(fā)明的范圍，所以硬度、耐氧化性、耐磨耗性都良好。另一方面，No.13是現(xiàn)有類型的TiN、TiAlN、TiAlSiN系硬質(zhì)皮膜。因此，雖然硬度良好，但是耐氧化性差，耐磨耗性差。No.9、10、17、27因為Si+Mg的原子比低于下限值，所以硬度和耐氧化性差，耐磨耗性差。Na28因為Si+Mg的原子比超過上限值，所以硬度差，耐磨耗性差。No.ll、18因為Si、Mg的原子比分別超過上限值，所以硬度差，耐磨耗性差。No.33因為M(Cr)的原子比超過上限值，所以耐氧化性差，耐磨耗性差。No.47因為B的原子比超過上限值，所以硬度差，耐磨耗性差。No.51因為C的原子比超過上限值，所以耐氧化性差，耐磨耗性差。No.55因為N的原子比低于下限值，所以硬度差，耐磨耗性差。[實施例2]在圖2所示的具有多個蒸發(fā)源(電弧式蒸發(fā)源3、濺射蒸發(fā)源5)的復合成膜裝置1的陰極上，安裝各種合金或金屬的耙材(圖示省略)，再在旋轉(zhuǎn)的基板臺10上的支承臺11上，安裝超硬合金制刀片、切削試驗用的端銑刀(超硬合金制，6枚刃，刃端徑10mmO)，以及鉬箔(30X5XO.lmm1)作為被處理體(圖示省略)，并使腔2內(nèi)處于真空狀態(tài)。其后，用處于腔2內(nèi)的加熱器12將被處理體的溫度加熱至55(TC，導入氮氣(含C膜的情況下導入N2-CH4的混合氣體)，使腔2內(nèi)的壓力處于4Pa并開始電弧放電，在基板(被處理體)的表面形成表3所示的膜厚(A層和B層的各自的厚度，層疊周期(層疊時的A層+B層的厚度)，總厚度)的皮膜。還有，在蒸發(fā)源中并用電弧式蒸發(fā)源和濺射蒸發(fā)源的情況下，使用體積比l:l的Ar-N2(或者Ar-N2-CH4)混合氣體，整體壓力為2.8Pa，使電弧式蒸發(fā)源3和濺射蒸發(fā)源5同時放電。對基板外加一100V的電壓作為偏壓電壓。另外，形成層疊膜時使用的方法是，在多個蒸發(fā)源上安裝不同組成的靶材，在旋轉(zhuǎn)的支承臺11上裝載被處理體，在成膜中使之旋轉(zhuǎn)從而形成層疊膜。支承臺11上的被處理體隨著基板臺10的旋轉(zhuǎn)，交替地在安裝了不同組成的靶材的蒸發(fā)源之前通過，但是這時對應著各個蒸發(fā)源的耙材組成的皮膜被交替形成，從而能夠形成層疊膜。A層、B層各自的厚度、層疊周期由向各蒸發(fā)源投入的電力(蒸發(fā)量)或由支承臺11的旋轉(zhuǎn)數(shù)(快的一方每l層的厚度變薄)控制。如此交替地層疊A層、B層。成膜結(jié)束后，調(diào)查膜中的金屬成分組成，同時對硬度、耐氧化性、耐磨耗性進行評價。(皮膜組成)利用EPMA(ElectronProbeMicroAnalyzer)測定超硬合金制刀片的皮膜中的金屬的成分組成。(韌性)為了評價皮膜的韌性，使用前端半徑為20(Him的金剛石壓頭，對被覆于超硬合金制刀片上的皮膜進行刮擦試驗(0100N，載荷增加速度100N/分，距離10mm)，將使皮膜上發(fā)生削蝕的載荷定義為削蝕載荷(N)。削蝕載荷為80N以上的韌性良好，低于80N的韌性不良。(耐氧化性)皮膜的耐氧化性是使用熱天平，在干燥空氣中以4'C/分升溫形成于鉑箔上的試樣，根據(jù)氧化重量變化決定氧化開始溫度。還有，氧化開始溫度越高，與被削材的反應性越為降低，耐氧化性越優(yōu)異。氧化開始溫度為110(TC以上的耐氧化性良好，低于1100'C的耐氧化性不良。(耐磨耗性)使用形成有硬質(zhì)皮膜的端銑刀，在以下條件下進行切削試驗，測定刃端后隙面的磨耗量(磨耗幅度)。還有，磨耗量(磨耗幅度)越小，耐磨耗性越優(yōu)異。磨耗量低于85Kim的耐磨耗性優(yōu)良，在85110pm的耐磨耗性良好，超過110]im的耐磨耗性不良。還有，實施例2與實施例1相比，是使用了高硬度的被削材的試驗。切削試驗條件被削材SKH51(HRC65)切削速度100m/分(3183rpm)切割深度5mm軸切割0.2mm刃送給O.lmm/刃(1909mm/分)只進行順銑、鼓風切削長10m其他只進行順銑、干挖、鼓風實施例2的結(jié)果顯示在表3中。還有，對于不含表中B層等的由"一"表示。另外，表中AIP表示電弧離子鍍蒸發(fā)(AIP)，UBM表示非平衡磁控濺射蒸發(fā)。還有，關于硬度，關于超硬合金制刀片的皮膜的維氏硬度(作為層疊膜的平均硬度)表示的是，在載荷0.25N、保持時間15秒的條件下參考調(diào)查值。表3實施例2的評價結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>如表3所示，No.839因為皮膜的組成滿足本發(fā)發(fā)明的范圍，所以硬度、耐氧化性、耐磨耗性均為優(yōu)良或良好。這里，No.817其皮膜的組成雖然滿足權(quán)利要求2的范圍，但是不滿足權(quán)利要求3的范圍，No.1839其皮膜的組成滿足權(quán)利要求3的范圍。還有，硬度、韌性、耐氧化性等的數(shù)值，根據(jù)構(gòu)成皮膜的各成分彼此的混合而變化。No.57因為A層的組成滿足本發(fā)明的范圍，所以耐氧化性良好，但是因為未設B層，所以韌性與No.l839相比差。因此，耐磨耗性與作為現(xiàn)有類型的TiAlN、TiAlSiN系硬質(zhì)皮膜的No.l、2相比為良好，但是若與No.l839相比，則為稍差的結(jié)果。據(jù)此可知，在高硬度材等的面壓高的條件下，相比A層單體，成為A層和B層的層疊膜能夠使耐磨耗性進一步提高。另一方面，No.l、2是現(xiàn)有類型的TiAlN、TiAlSiN系硬質(zhì)皮膜，因為韌性、耐氧化性差，所以耐磨耗性差。No.3因為A層和B層的厚度超過上限值，所以韌性差，耐磨耗性差。No.4因為A層和B層的厚度低于下限值，所以韌性差，耐磨耗性差。權(quán)利要求1.一種硬質(zhì)皮膜，是被覆在工具表面的硬質(zhì)皮膜，其特征在于，所述硬質(zhì)皮膜的組成由Al1-a-b-cSiaMgbMc(BxCyNz)構(gòu)成，所述M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y中選擇出的至少1種以上的元素，當所述a、b、c、x、y、z是原子比時，滿足0≤a≤0.350≤b≤0.20.03≤a+b≤0.50≤c≤0.1且以原子比計，0.9≤Al+Si+Mg0≤x≤0.20≤y≤0.40.5≤z≤1x+y+z＝1。2.—種硬質(zhì)皮膜，是被覆在工具表面的硬質(zhì)皮膜，其特征在于，所述硬質(zhì)皮膜包括A層和B層，其中，所述A層的組成由Al卜a—b-cSiaMgbMc(BxCyNz)構(gòu)成，所述M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y中選擇出的至少1種以上的元素，在所述a、b、c、x、y、z是原子比時，滿足0《a《0.350《b《0,20.03《a+b《0.50《c《0.1且以原子比計，0.9《A1+Si+Mg0《x《0.2x+y+z=l，所述B層是從4b、5b、6b族元素、Al、Si、及Y中選擇的至少1種以上的元素的N、CN、BN或BCN化合物，并且，所述A層和所述B層各自的厚度為2nm以上、200nm以下的范圍，所述A層和所述B層交替層疊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)皮膜，其特征在于，所述B層的組成由TVm-nCrmAln(B。CpNq)構(gòu)成，當所述m、n、o、p、q是原子比時，輛足0《m《0.50.5《n《0.750《l一m—n《0.5o+p+q=l。4.一種硬質(zhì)皮膜被覆工具，是使用硬質(zhì)皮膜而形成的硬質(zhì)皮膜被覆工具，其特征在于，所述硬質(zhì)皮膜是權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)皮膜。全文摘要提供一種使硬度、耐氧化性、還有韌性提高，耐磨耗性優(yōu)異的硬質(zhì)皮膜，以及采用該硬質(zhì)皮膜形成的硬質(zhì)皮膜被覆工具。其是被覆在工具的表面的硬質(zhì)皮膜，其中，硬質(zhì)皮膜的組成由Al_1-a-b-cSi_aMg_bM_c(B_xC_yN_z)構(gòu)成，M是從Nb、V、Zr、Cr、Ti、Cu及Y選擇出的至少1種以上的元素，所述a、b、c、x、y、z是原子比時，滿足0≤a≤0.35，0≤b≤0.2，0.03≤a+b≤0.5，0≤c≤0.1，且以原子比計，0.9≤Al+Si+Mg，0≤x≤0.2，0≤y≤0.4，0.5≤z≤1，x+y+z＝1。另外，一種采用硬質(zhì)皮膜形成的硬質(zhì)皮膜工具，其中，該硬質(zhì)皮膜是前述記載的硬質(zhì)皮膜。文檔編號C23C14/06GK101148750SQ200710137320公開日2008年3月26日申請日期2007年7月20日優(yōu)先權(quán)日2006年9月21日發(fā)明者久次米進,山本兼司申請人:株式會社神戶制鋼所