專利名稱：防止熔損用被覆部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于防止鐵素母材等由于與鋁金屬熔液接觸而產(chǎn)生熔損的防止熔損用被覆部件。
背景技術(shù)：
鐵系材料與鋁金屬熔液反應(yīng)形成鐵-鋁合金，S卩，存在在鋁金屬熔液中溶出(熔損)的問題。該熔損問題是包括不銹鋼的鐵系材料、鈦系材料或硬質(zhì)材料制成的機(jī)械部件、模具或刀具等的工具類、有與鋁金屬熔液接觸機(jī)會的構(gòu)件等中也同樣產(chǎn)生的問題。為了防止上述熔損，認(rèn)為通過防止熔損用的被覆部件被覆熔損對象的鐵系材料等制成的母材的表面是簡單而有效的方法。在該場合，作為防止熔損用被覆部件必須基本上具有耐熔損性，由于通常與鋁金屬熔液突然接觸，因此必須具備耐熱沖擊性，并且，必須通過目視來確認(rèn)被覆材料的劣化狀態(tài)，因此還要求表面層不是呈現(xiàn)一般的金屬色，而是能夠由目視把握劣化的特殊的顏色。作為上述防止熔損用被覆部件的各種陶瓷系材料，是耐熱性好、一般顯示出高的耐熔損效果的材料，但由于質(zhì)脆，是因熱沖擊而被破壞的可能性高的材料。另外，在鐵系材料等制成的母材的表面涂覆陶瓷系材料的場合，以能夠目視把握劣化的觀點(diǎn)考慮呈金色的TiN(氮化鈦)是有利的材料，但不能說耐熔損效果充分。另一方面，耐熔損效果高的 CrN(氮化鉻)(參照專利文獻(xiàn)1)，由于呈金屬色而存在不能夠以目視確認(rèn)劣化的問題，此外，TiSiN(氮化鈦硅)由于呈橙色 紫色系的顏色容易確認(rèn)劣化，由于耐熱溫度比CrN高， 能夠期待更高的耐熔損效果，但由于硬度高，存在熱沖擊時容易引起破壞的問題?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 特開平8-209331號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的技術(shù)課題在于提供通過不僅基本上具有優(yōu)異的耐熔損性，而且具備耐反復(fù)熱沖擊性而長壽命化，此外，表面層呈現(xiàn)能夠以目視把握劣化的特殊顏色的防止熔損用被覆部件。用于解決課題的手段為了解決上述課題，根據(jù)本發(fā)明提供一種防止熔損用被覆部件，其是適用于由于與鋁金屬熔液接觸而熔損的母材的被覆部件，其特征在于，通過在上述母材上層疊最下層、 和在其上面依次層疊b層、中間層和a層來構(gòu)成。上述最下層是Cr金屬膜，上述b層是CrN 膜，上述中間層是以相同膜不重疊的方式交替地層疊作為a層的TiSiN膜和作為b層的CrN 膜的疊層膜，最外層的上述a層是TiSiN膜。
在本發(fā)明涉及的防止熔損用被覆部件的優(yōu)選實(shí)施方式中，作為上述母材使用包括不銹鋼的鐵系材料、鈦系材料或硬質(zhì)材料，另外作為上述a層的TiSiN膜中的金屬成分，優(yōu)選Ti Si在90 10 50 50 (at. % )的范圍內(nèi)，此外，形成上述中間層的交替地層疊了 a層和b層的疊層膜作為整體為2層以上，上述最下層、上述b層和上述a層各形成一層，包括層疊在該中間層的兩側(cè)的a層和b層的疊層膜的膜厚優(yōu)選為2 10 μ m。上述各膜可以采用作為通常的成膜法的物理氣相沉積法(PVD法)或等離子化學(xué)氣相沉積法(P-CVD 法)進(jìn)行成膜。具有上述構(gòu)成的本發(fā)明的防止熔損用被覆部件，利用耐熔損效果好的CrN與耐熱溫度比該CrN還高的TiSiN的混合多層膜形成，因此這些材料本身顯示優(yōu)異的耐熔損效果， 而且在母材上經(jīng)由Cr金屬膜涂覆硬度低的作為b層的CrN膜，在最外層配置硬度高且耐熱性優(yōu)異的作為a層的TiSiN，作為中間層，以相同膜不重疊的方式交替層疊CrN膜和TiSiN 膜，因此在母材和被覆部件的外表面之間形成硬度梯度，由此緩和作用于外表面上的應(yīng)力， 并且提高被覆部件的附著性，盡管在最外層配置硬度高的TiSiN，但在熱沖擊時也能夠抑制破壞發(fā)生。另外，由于在上述母材與為CrN膜的b層之間形成Cr金屬膜(最下層)，使Cr離子擴(kuò)散到母材中，由此也能夠提高被覆部件的附著性，另外，上述防止熔損用被覆部件，通過使其膜厚為2 10 μ m，不僅保持耐熔損特性，而且能夠防止熱沖擊導(dǎo)致的破損。另一方面，上述防止熔損用被覆部件，在最外層配置硬度高的TiSiN，由于其不是像CrN膜那樣呈金屬色而難以確認(rèn)被覆部件的劣化狀況，而是呈橙色 紫色系的顏色，容易確認(rèn)被覆部件的劣化，因此是有效的被覆部件。尤其是，上述最外層的TiSiN，其Si的配合量在20 30(at. % )時顯示優(yōu)異的耐熔損效果，通過在其范圍內(nèi)改變配合量，耐熔損特性也發(fā)生若干變化，但能夠根據(jù)其配合量在橙色 紫色系的范圍改變顏色，成為適合于以目視把握被覆部件的熔損狀況的顏色，能夠容易判斷維護(hù)時期或更換時期。發(fā)明效果根據(jù)以上詳述的本發(fā)明的防止熔損用被覆部件，能夠提供通過不僅具有優(yōu)異的耐熔損性，而且具備耐反復(fù)熱沖擊性而長壽命化，此外，表面層呈現(xiàn)能夠以目視把握其劣化的特殊的顏色的防止熔損用被覆部件。


圖1是表示關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施例和比較例的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。圖2是表示關(guān)于表2所示的無表面處理的試件(比較例)的實(shí)施例2的處理結(jié)果的附圖代用彩色顯微鏡照片(照片中的刻度間隔1mm)。圖3是表示關(guān)于表2所示的經(jīng)氮化處理的試件(比較例)的實(shí)施例2的處理結(jié)果的附圖代用彩色顯微鏡照片。圖4是表示關(guān)于表2所示的經(jīng)滲鉻處理的試件(比較例)的實(shí)施例2的處理結(jié)果的附圖代用彩色顯微鏡照片。圖5是表示關(guān)于表2所示的施加了 TiN膜的試件(比較例)的實(shí)施例2的處理結(jié)果的附圖代用彩色顯微鏡照片。圖6是表示關(guān)于表2所示的施加了 CrN膜的試件(比較例)的實(shí)施例2的處理結(jié)果的附圖代用彩色顯微鏡照片。圖7是表示關(guān)于表2所示的上層是TiSiN膜(20% )、下層是TiAlN膜的試件(比較例)的實(shí)施例2的處理結(jié)果的附圖代用彩色顯微鏡照片。圖8是表示有關(guān)表2所示的本發(fā)明的實(shí)施例的實(shí)施例2的處理結(jié)果的附圖代用彩色顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及的防止熔損用被覆部件，是在由于與鋁金屬熔液接觸而熔損的構(gòu)件上涂覆陶瓷系材料防止其熔損的被覆部件，作為上述熔損的構(gòu)件，例如有包含壓鑄用模具的與鋁金屬熔液接觸的壓鑄用構(gòu)件或機(jī)械部件、刀具等的工具類等。作為進(jìn)行上述涂覆的母材，一般是不銹鋼或包括作為壓鑄用構(gòu)件的熱模具鋼等的鐵系材料、鈦系材料或硬質(zhì)材料。 通過在這些的母材上進(jìn)行上述被覆部件的涂覆，能夠構(gòu)成不僅附予優(yōu)異的耐熔損性、而且具備耐反復(fù)熱沖擊性，此外，表面層呈現(xiàn)能夠以目視把握其劣化的特殊的顏色的構(gòu)件。涂覆在上述母材上的防止熔損用被覆部件，如表1所示，是通過在作為最下層的 Cr金屬膜上依次層疊作為b層的CrN膜、下述中間層和作為a層的最外層的TiSiN膜而構(gòu)成的，除了上述中間層以外各作為1層的形態(tài)構(gòu)成。而且，上述中間層是以相同膜不重疊的方式交替地層疊上述作為a層的TiSiN膜和作為b層的CrN膜的疊層膜，作為整體至少層疊 2層以上、270層(膜厚約2μπι)以下。包含層疊在該中間層的兩側(cè)的最下層、a層(膜厚 1 1. 5 μ m)和b層(膜厚1 μ m左右)的多層膜的膜厚一般地為2 10 μ m，優(yōu)選是2. 5 3. 5 μ m的范圍，該膜厚度薄時耐熔損特性差。而變厚時，在熱沖擊高的場合被覆部件剝離的可能性增高。再者，最下層的Cr金屬膜本身是作為母材與b層膜的粘著劑的材料，因此 Iym以下為適宜。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種防止熔損用被覆部件，其是適用于由于與鋁金屬熔液接觸而熔損的母材的被覆部件，其特征在于，通過在所述母材上層疊最下層，和在其上面依次層疊b層、中間層和a層來構(gòu)成，所述最下層為Cr金屬膜，所述b層是CrN膜，所述中間層是以相同膜不重疊的方式交替地層疊作為a層的TiSiN膜和作為b層的CrN膜的疊層膜，最外層的所述a層是TiSiN膜。
2.權(quán)利要求1所述的防止熔損用被覆部件，其特征在于，所述母材是包括不銹鋼的鐵系材料，鈦系材料或硬質(zhì)材料。
3.權(quán)利要求1或2所述的防止熔損用被覆部件，其特征在于，所述作為a層的TiSiN膜中的金屬成分的Ti Si在90 10 50 50 (at. % )的范圍內(nèi)。
4.權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的防止熔損用被覆部件，其特征在于，形成所述中間層的交替地層疊了 a層和b層的疊層膜作為整體為2層以上，所述最下層、所述b層和所述a 層各為一層。
5.權(quán)利要求1 4的任一項(xiàng)所述的防止熔損用被覆部件，其特征在于，包括層疊在該中間層的兩側(cè)的a層和b層的疊層膜的膜厚為2 10 μ m。
6.權(quán)利要求1 5的任一項(xiàng)所述的防止熔損用被覆部件，其特征在于，所述各膜采用物理氣相沉積法或等離子化學(xué)氣相沉積法進(jìn)行成膜。
全文摘要
本發(fā)明提供通過不僅具有優(yōu)異的耐熔損性，而且具備耐反復(fù)熱沖擊性而長壽命化，此外，表面層呈現(xiàn)能夠以目視把握其劣化的特殊顏色的防止熔損用被覆部件。通過在母材上依次層疊最下層的Cr金屬膜、層疊在其上面的CrN膜構(gòu)成的b層、交替地層疊上述b層和下述a層的疊層膜構(gòu)成的中間層、和TiSiN膜構(gòu)成的a層來構(gòu)成適用于由于與鋁金屬熔液接觸而熔損的鐵系材料等母材的被覆部件。
文檔編號C23C14/06GK102356177SQ201080012086
公開日2012年2月15日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者奧平宏行 申請人:Smc株式會社