本發(fā)明涉及發(fā)揮著優(yōu)異的耐磨耗性和韌性的層疊型硬質(zhì)皮膜，和在基材表面具有上述層疊型硬質(zhì)皮膜的成形用模具。
背景技術(shù)：
歷來，以提高超硬合金、金屬陶瓷、高速工具鋼或合金工具鋼等為基材的工卡模具的耐磨耗性為目的，進(jìn)行的是在基材表面涂覆TiN、TiCN、TiAlN等的硬質(zhì)皮膜。但是，伴隨被削材的高硬度化和切削速度的高速度化，就要求實(shí)現(xiàn)耐磨耗性更高的硬質(zhì)皮膜。
本發(fā)明者提出一種例如專利文獻(xiàn)1所示這樣的，在成形高張力鋼所代表的鋼鐵材料的模具的基材表面，層疊有滿足規(guī)定的組成比的皮膜層的硬質(zhì)皮膜。
通過上述技術(shù)的開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)相比以往使用的以單層形成TiN、TiCN、TiAlN等的硬質(zhì)皮膜，耐磨耗性和耐氧化性更優(yōu)異的硬質(zhì)皮膜。但是，希望實(shí)現(xiàn)韌性得到提高而進(jìn)一步改善了耐久性的硬質(zhì)皮膜。
【現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)】
【專利文獻(xiàn)】
【專利文獻(xiàn)1】日本國專利第4668214號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明鑒于上述這樣的情況而形成，其目的在于，提供使耐磨耗性和韌性進(jìn)一步提高的層疊型硬質(zhì)皮膜、和成形用模具。
能夠解決上述課題的本發(fā)明的所謂層疊型硬質(zhì)皮膜，
是組成不同的層A和層B層疊而成的層疊型硬質(zhì)皮膜，其特征在于，
上述層A由(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)構(gòu)成，
設(shè)Ti、Cr、Al、Si和C的原子比分別為a、b、c、d和x時(shí)，滿足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的關(guān)系，
上述層B由(CreSi1－e)(CyN1－y)構(gòu)成，
設(shè)Cr和C的原子比分別為e和y時(shí)，
滿足0.90≤e≤1.0、0≤y≤0.5的關(guān)系，或者，
由(AlfSi1－f)(CzN1－z)構(gòu)成，
設(shè)Al和C的原子比分別為f和z時(shí)，
滿足0.90≤f≤1.0、0≤z≤0.5的關(guān)系，
所述層A和層B的厚度各自為2～100nm，分別交替層疊。
所述層A和所述層B的Ti、Cr、Al、Si的合計(jì)量中Al所占的原子比優(yōu)選處于0.20～0.60的范圍。
在本發(fā)明的層疊型硬質(zhì)皮膜中，以Zr置換所述層A中的Ti的至少一部分也有用。
通過在基材表面具有上述這樣的層疊型硬質(zhì)皮膜，能夠?qū)崿F(xiàn)耐磨耗性和韌性進(jìn)一步提高的成形用模具。在上述成形用模具中，還優(yōu)選在所述層疊型硬質(zhì)皮膜與所述基材之間，具有厚度3～10μm的CrN的中間層的成形用模具。另外，這樣的成形用模具，不僅在室溫下，即使在400～500℃左右的高溫下仍發(fā)揮出特性，因此作為用于鋼鐵材料的熱成形的模具特別有用。
根據(jù)本發(fā)明，通過形成顯出有良好的耐磨耗性的層A，和顯示出高韌性的層B加以層疊的層疊型硬質(zhì)皮膜，能夠使耐磨耗性和韌性比現(xiàn)有的單層型硬質(zhì)皮膜進(jìn)一步提高。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的硬質(zhì)皮膜，其特征在于，是將顯示出良好的耐磨耗性的層A，和顯示出高韌性的層B分別交替層疊而成的層疊型硬質(zhì)皮膜。
構(gòu)成本發(fā)明的層疊型硬質(zhì)皮膜的層A，由(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)構(gòu)成，設(shè)Ti、Cr、Al、Si和C的原子比分別為a、b、c、d和x時(shí)，滿足下述的關(guān)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
上述層A通過含有規(guī)定量的Al，從而發(fā)揮與鋼鐵材料的滑動(dòng)特性，特別是在高溫的熱成形區(qū)域，在表面生成有氧化皮的鋼鐵材料成形時(shí)發(fā)揮著優(yōu)異的耐磨耗性。為了使這樣的特性發(fā)揮，需要使Al的原子比為0.50以上，即設(shè)(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)所表示的層A中的Ti、Cr、Al和Si的金屬元素的原子比合計(jì)為a+b+c+d＝1時(shí)，需要使c的值為0.50以上。優(yōu)選c的值為0.60以上，更優(yōu)選為0.65以上。
但是，若Al量變得過剩，則耐磨耗性和韌性降低，因此Al的原子比，即c的值需要為0.90以下。優(yōu)選c的值為0.85以下，更優(yōu)選為0.80以下。
上述層A中的Ti，在皮膜中也可以不包含，但通過使Ti含有，會(huì)使皮膜的硬度上升，耐磨耗性進(jìn)一步提高。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，Ti的原子比，即a的值優(yōu)選為0.01以上，更優(yōu)選為0.02以上。但是，若Ti量變得過剩，則特別是熱態(tài)的成形中層A的耐氧化性變低。因此Ti的原子比，即a的值需要為0.10以下。優(yōu)選a的值為0.08以下，更優(yōu)選為0.05以下。
上述層A中的Cr，使皮膜的硬度上升，使耐磨耗性提高。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，Cr的原子比，即b的值需要為0.10以上。優(yōu)選b的值為0.15以上，更優(yōu)選為0.20以上。但是，若Cr量變得過剩，則層A的耐氧化性降低，因此Cr的原子比，即b的值需要為0.50以下。優(yōu)選b的值為0.45以下，更優(yōu)選為0.40以下。
上述層A中的Ti、Cr和Al以外的金屬元素是Si。Si使皮膜的硬度上升，在使耐磨耗性提高上是有效的元素，根據(jù)需要而含有。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，Si的原子比，即d的值優(yōu)選為0.01以上，更優(yōu)選為0.02以上。但是，若Si量變得過剩，則層A的耐氧化性變低，因此Si的原子比，即d的值需要為0.05以下。優(yōu)選d的值為0.04以下，更優(yōu)選為0.03以下。
上述層A基本以氮化物為基礎(chǔ)。即，由(TiaCrbAlcSid)(CxN1－x)表示的層A中，x＝0時(shí)是氮化物。但是，皮膜中有作為雜質(zhì)而含有碳C的情況，這種情況下會(huì)形成一部分碳化物。但是，若C量過剩，碳化物量變多，則層A的耐磨耗性降低。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，C的原子比，即x的值需要為0.5以下。優(yōu)選x的值為0.3以下，更優(yōu)選為0.1以下。
另一方面，構(gòu)成本發(fā)明的層疊型硬質(zhì)皮膜的層B，
由(CreSi1－e)(CyN1－y)構(gòu)成，設(shè)Cr和C的原子比分別為e和y時(shí)，滿足下述的關(guān)系，
0.90≤e≤1.0，0≤y≤0.5
或者，由(AlfSi1－f)(CzN1－z)構(gòu)成，設(shè)Al和C的原子比分別為f和z時(shí)，滿足下述的關(guān)系。
0.90≤f≤1.0，0≤z≤0.5
上述層B中，作為金屬元素而含有Cr或Al，因此顯示出高韌性。具體來說，就是發(fā)揮著在高載荷下難以發(fā)生皮膜的碎裂這樣的特性。為了發(fā)揮該特性，Cr或Al的原子比，即e或f的值均需要為0.90以上。e或f的值均優(yōu)選為0.93以上，更優(yōu)選為0.95以上。
上述層B可以只由Cr或Al構(gòu)成，但也可以將Cr或Al的一部分置換成Si。Si在使皮膜的硬度上升而提高耐磨耗性上是有效的元素，根據(jù)需要而含有。但是，若Si量變得過剩，則Cr或Al的含量相對不足，層B的韌性降低，并且硬度降低而耐磨耗性降低，因此Si的原子比，即1－e或1－f的值均需要在0.10以下。1－e或1－f的值均優(yōu)選為0.07以下，更優(yōu)選為0.05以下。
上述層B與所述層A同樣，基本上以氮化物為基礎(chǔ)。即，由(CreSi1－e)(CyN1－y)或(AlfSi1－f)(CzN1－z)表示的層B，在y＝0或z＝0時(shí)是氮化物。但是，存在皮膜中作為雜質(zhì)而含有碳C的情況，這種情況下形成一部分碳化物。但是，若C量變得過剩，碳化物量變多，則層B的韌性降低。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，C的原子比，即y或z的值需要為0.5以下。y或z的值優(yōu)選為0.3以下，更優(yōu)選為0.1以下。
如上述這樣將耐磨耗性優(yōu)異的層A和韌性優(yōu)異的層B分別交替層疊，則能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)異的耐磨耗性和韌性并立的硬質(zhì)皮膜。為了使上述的層A和層B各自的功能有效發(fā)揮，不是層A、層B的組成混合的狀態(tài)，而是需要使層A、層B作為獨(dú)立的層而交替地層疊。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，層A和層B的厚度需要分別為2nm以上。層A和層B的厚度優(yōu)選分別為5nm以上，更優(yōu)選分別為10nm以上。
但是，若層A和層B的厚度變得過厚，則作為層疊型時(shí)的特性，特別會(huì)使耐磨耗性降低。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，層A和層B的厚度分別需要為100nm以下。層A和層B的厚度優(yōu)選分別為50nm以下，更優(yōu)選分別為40nm以下，進(jìn)一步優(yōu)選分別為30nm以下，特別優(yōu)選分別為20nm以下。
還有，層A和層B的厚度，不需要一定相同，例如也能夠?qū)覣的厚度為20nm，使層B的厚度在2～100nm間變化。另外基材側(cè)不需要一定是層B，層A也可以存在于基材側(cè)。此外存在于基材側(cè)的層A或?qū)覤，也可以是存在于最表面?zhèn)冗@樣的膜結(jié)構(gòu)，根據(jù)目的，能夠?yàn)楦鞣N各樣的層疊構(gòu)造。另外，作為層B，使用CrSiCN和AlSiCN，將其與層A層層疊的構(gòu)成，具體來說，也能夠使之為“層A/B1(CrSiCN)/層A/層B(AlSiCN)/層A…”。
層疊型硬質(zhì)皮膜總體的厚度，即整體厚度，沒有任何限定。但是為了使本發(fā)明的特性有效地發(fā)揮，皮膜的整體厚度優(yōu)選為1μm(1000nm)以上，更優(yōu)選為2μm(2000nm)以上。但是，若皮膜的整體厚度變得過厚，則皮膜的韌性反而劣化，因此優(yōu)選為20μm(20000nm)以下，更優(yōu)選為10μm(10000nm)以下，進(jìn)一步優(yōu)選為8μm(8000nm)以下。還有，層A和層B的層疊次數(shù)，推薦以滿足上述優(yōu)選的整體厚度的方式適當(dāng)控制。
另外，為了最大限度地發(fā)揮層疊的狀態(tài)下的兩層A、B所帶來的功能，優(yōu)選層疊次數(shù)為2以上的多次。從這一觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使層A和層B的各自的厚度盡可能地薄，使層疊次數(shù)為多次。在此，所謂層疊次數(shù)，是將層A和層B的層疊作為層疊次數(shù)1時(shí)的值。
層A和層B的各層中的元素的比率，如上所述，在本發(fā)明，還發(fā)現(xiàn)層A和層B的金屬元素的合計(jì)量，即層A和層B的Ti、Cr、Al、Si的合計(jì)量中Al所占的原子比，對耐磨耗性造成重大的影響。以下，將“層A和層B的Ti、Cr、Al、Si的合計(jì)量中Al所占的原子比”稱為“總Al原子比”。本發(fā)明者進(jìn)一步進(jìn)行研究時(shí)了解到，為了確保更優(yōu)異的耐磨耗性，優(yōu)選所述總Al原子比處于0.20～0.60的范圍。所述總Al原子比的下限更優(yōu)選為0.30以上，進(jìn)一步優(yōu)選為0.35以上，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.40以上。另外所述總Al原子比的上限更優(yōu)選為0.55以下。
所述總Al原子比，通過由以下方式計(jì)算。作為本發(fā)明的層疊型硬質(zhì)皮膜，列舉下述層A1和層B1的組合為例進(jìn)行闡述。
層A1的組成：(Cr1－cAlc)N，層A1的厚度：qnm
即，在規(guī)定的組成中，a＝0，d＝0，b＝1－c，x＝0
層B1的組成：CrN，層B1的厚度：rnm
即，在規(guī)定的組成中，e＝1，y＝0
這時(shí)，層A1和層B1具有相同的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。層A1的晶格常數(shù)能夠求得為α＝0.412+0.02×cnm，層B1的晶格常數(shù)能夠求得為β＝0.414nm。層A1、層B1各自的單位體積中所含的Al、Cr各自的原子數(shù)，由下式求得。下式由結(jié)晶結(jié)構(gòu)決定。
層A1中的Al原子數(shù)＝(1/α)3×4×c
層A1中的Cr原子數(shù)＝(1/α)3×4×(1－c)
層B1中的Cr原子數(shù)＝(1/β)3×4
其次，各原子數(shù)乘以各層的厚度，如下述所示，能夠求得所述層A1和層B1的Cr、Al的合計(jì)量中Al所占的原子比。
層A1和層B1的Cr、Al的合計(jì)量中Al所占的原子比＝(1/α)3×4×c×q/[(1/α)3×4×c×q+(1/α)3×4×(1－c)×q+(1/β)3×4×r]
在上述例子中，作為層A使用CrAlN，作為層B使用CrN的組合，但無論是本發(fā)明中規(guī)定的層A和層B的哪一種組合，如上述這樣計(jì)算，都能夠求得總Al原子比。結(jié)晶結(jié)構(gòu)不明時(shí)，不能進(jìn)行上述這樣的計(jì)算，在此由EDX測量形成的層A和層B，使用測量結(jié)果求得總Al原子比即可。
還有，在上述層A中，將層A中的Ti的至少一部分置換成Zr也有效。由此層A的耐磨耗性進(jìn)一步提高。這樣的效果隨著置換的Zr量增加而越發(fā)增大。這是由于，作為成形用模具使用時(shí)，由于滑動(dòng)時(shí)的放熱，導(dǎo)致皮膜成分被氧化而在表面生成含Zr的硬質(zhì)的氧化皮膜。
關(guān)于將Ti置換成Zr的比率，沒有特別限定，但優(yōu)選相對于Ti量至少為10％以上。也可以將Ti量的全部置換成Zr。這時(shí)的Zr的優(yōu)選的原子比的范圍，與不含Zr而只含Ti時(shí)的上述a的范圍相同。即，含有Zr而使之替代Ti時(shí)，優(yōu)選Zr的原子比相對于層A的金屬元素總體為0.01以上，更優(yōu)選為0.02以上。但是，若Zr量變得過剩，則特別是熱態(tài)的成形中，層A的耐氧化性變低，因此Zr的原子比優(yōu)選為0.10以下。更優(yōu)選為0.08以下，進(jìn)一步優(yōu)選為0.05以下。
通過在基材表面設(shè)置上述這樣的層疊型硬質(zhì)皮膜，能夠?qū)崿F(xiàn)耐磨耗性和韌性更進(jìn)一步優(yōu)異的成形用模具。另外本發(fā)明的成形用模具，特別是即使在高溫也仍發(fā)揮著優(yōu)異的特性，因此作為用于鋼鐵材料的熱成形的模具特別有用。
本發(fā)明的成形用模具，也可以在上述的層疊型硬質(zhì)皮膜與基材之間，即基材的正上方，以3～10μm的厚度具有CrN作為中間層。由此，可一邊確保層疊型硬質(zhì)皮膜和基材表面良好的密接性，一邊發(fā)揮優(yōu)異的耐磨耗性和韌性。這時(shí)的中間層的厚度，從確保密接性這樣的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為3μm以上。另一方面，若中間層過厚，則皮膜整體的韌性劣化，因此優(yōu)選為10μm以下。更優(yōu)選為5μm以上且8μm以下。
上述成形用模具所用的基材的種類沒有特別限定，可列舉例如WC－Co系合金、WC－TiC－Co系合金、WC－TiC－(TaC或NbC)－Co系合金、WC－(TaC或NbC)－Co系合金等的碳化鎢基超硬合金；例如TiC－Ni－Mo系合金、TiC－TiN－Ni－Mo系合金等的金屬陶瓷合金；例如JIS G 4403(2006)所規(guī)定的SKH51和SKD61等的高速工具鋼材；例如JIS G 4404(2006)所規(guī)定的SKS11和SKD1等的合金工具鋼材等。
硬質(zhì)皮膜能夠使用物理氣相沉積法(PVD法：Physical vapor deposition process)和化學(xué)氣相沉積法(CVD法：Chemical vapor deposition process)等公知的方法形成于基材表面。這些方法之中，從硬質(zhì)皮膜的密接性等的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用PVD法形成。具體來說，就是使作為固體蒸發(fā)源而使用的靶蒸發(fā)或離子化，在含有氮或烴的氣體氣氛中，在基材上成膜的方法。
作為這樣的方法，例如，電弧離子鍍(AIP：Arc Ion Plating)法等的離子鍍法和濺射法等的反應(yīng)性PVD法有效。另外在適用濺射法時(shí)，優(yōu)選對成膜對象的基材的離子照射量多的非平衡磁控濺射(UBMS：Unbalanced Magnetron Sputtering)。
無論采用哪種皮膜形成方法，也是使用的靶的成分組成來決定所形成的皮膜的成分組成，因此靶的成分組成，優(yōu)選與作為目標(biāo)的皮膜組成相同。
作為以電弧離子鍍法成膜時(shí)的優(yōu)選的條件，可列舉例如下述的條件。還有，使用工具鋼材等的鐵系材料作為基材時(shí)，優(yōu)選成膜時(shí)的基材溫度為500℃以下。
總壓力：0.5Pa以上、4Pa以下
外加電流(放電電流)：100～200A
成膜時(shí)的基材溫度：300℃以上、800℃以下
本發(fā)明的層疊型硬質(zhì)皮膜，由于其優(yōu)異的耐磨耗性和韌性而適合面向成形用模具的用途，但利用其特性，也能夠作為例如形成于切削工具表面的硬質(zhì)皮膜使用。
【實(shí)施例】
以下，列舉實(shí)施例更具體地說明本發(fā)明，但本發(fā)明當(dāng)然不受下述實(shí)施例限制，在能夠符合前述、后述的宗旨的范圍也可以適當(dāng)加以變更實(shí)施，這些均包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
實(shí)施例1
以AIP裝置，形成下述表1所示的組成的單層或?qū)盈B型的皮膜。這時(shí)，靶使用相當(dāng)于層A、層B的各自的金屬部分的靶。另外作為基材，是對于與三菱綜合材料株式會(huì)社制的微粒硬質(zhì)合金HTi10有著相同成分的微粒WC－Co系的直徑10mm的硬質(zhì)合金制球，進(jìn)行表面鏡面加工而加以使用。還有，在下述表1的試驗(yàn)No.1～31中，在形成皮膜之前，先作為中間層形成厚度5μm的CrN膜。另外在試驗(yàn)No.32中，不形成中間層而在基材表面直接形成皮膜。
【表1】
具體來說，以設(shè)置在上述AIP裝置的腔室內(nèi)的加熱器，將作為被處理體的基材的溫度加熱到400℃，實(shí)施由Ar離子進(jìn)行的基材表面的清洗。該清洗條件為，氣氛：Ar，壓力：0.6Pa，電壓：500V，時(shí)間：5分鐘。
之后，在氮?dú)夥罩校蚝珻皮膜時(shí)在氮+甲烷氣氛中，使腔室內(nèi)的壓力達(dá)到4Pa，以放電電流150A開始電弧放電，在基材上形成合計(jì)厚度約5μm(約5000nm)的皮膜。成膜中，以相對于接地電位而使基板為負(fù)電位的方式，對基材外加50V的偏壓。
在上述表1中，如試驗(yàn)No.5～32形成層疊型硬質(zhì)皮膜時(shí)，將層A和層B的組成的靶安裝在各自的蒸發(fā)源，使搭載有基材的工作臺在AIP裝置內(nèi)旋轉(zhuǎn)，首先只使層A的靶，在氮?dú)夥罩谢虻?甲烷氣氛中單獨(dú)短時(shí)間放電，在上述中間層的表面或基材表面形成層A后，使層B的靶放電，其后一邊使層A和層B同時(shí)放電，一邊使工作臺旋轉(zhuǎn)而形成多層膜。
還有，在上述的例子中，是在中間層的表面或基材表面形成層A之后，再形成層B，但無論是層A或?qū)覤的哪一個(gè)存在于基材側(cè)，性能幾乎都沒有改善。
多層膜的層A的厚度、層B的厚度和層疊次數(shù)，通過改變工作臺的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。即，如果加快旋轉(zhuǎn)速度，則層A的厚度、層B的厚度變薄，層疊次數(shù)變大，如果減慢旋轉(zhuǎn)速度，則層A的厚度、層B的厚度變厚，層疊次數(shù)變小。還有，作為比較例，如表1的試驗(yàn)No.1～4所示，關(guān)于各種單層型皮膜，也遵循通常的步驟形成。
對于所得到的各種皮膜涂覆硬質(zhì)合金制球，以下述的條件實(shí)施滑動(dòng)試驗(yàn)，評價(jià)皮膜的耐磨耗性。這時(shí)，作為下述板，使用氧化鋁板代替帶氧化皮的鋼板。測量球的磨耗部分的直徑，將相當(dāng)于其直徑的面積作為磨耗量進(jìn)行評價(jià)。該磨耗量為0.4μm2以下時(shí)，評價(jià)為耐磨耗性優(yōu)異。
滑動(dòng)試驗(yàn)條件
試驗(yàn)方法：球板型往復(fù)滑動(dòng)
球：各種皮膜涂覆硬質(zhì)合金制球
板：氧化鋁板
垂直載荷：5N
滑動(dòng)速度：0.1m/秒
滑動(dòng)振幅：30mm
滑動(dòng)距離：72m
溫度：室溫
另外對于各硬質(zhì)皮膜被覆構(gòu)件，以下述的條件實(shí)施刮痕試驗(yàn)，評價(jià)皮膜的韌性。這時(shí)，一邊使壓頭的按壓負(fù)荷，以下述的載荷增加速度，從0N增大至100N的載荷，一邊測量皮膜發(fā)生碎裂的臨界載荷。臨界載荷測量值為70N以上時(shí)評價(jià)為韌性優(yōu)異。
刮痕試驗(yàn)條件
壓頭：前端的曲率半徑為200μm的金剛石壓頭
載荷增加速度：100N/分鐘
最大載荷：100N
壓頭移動(dòng)速度：10mm/分鐘
溫度：室溫
這些評價(jià)結(jié)果顯示在下述表2中。
【表2】
由這些結(jié)果，能夠進(jìn)行如下考察。試驗(yàn)No.6～11、14～16、18、20、22～25、27～30、32，可知層A和層B的組成滿足本發(fā)明規(guī)定的范圍，因此發(fā)揮著良好的耐磨耗性和韌性。
相對于此，試驗(yàn)No.1～5、12、13、17、19、21、26、31，不滿足本發(fā)明所規(guī)定的某個(gè)要件，耐磨耗性和韌性的至少任意一個(gè)劣化。即，試驗(yàn)No.1是現(xiàn)有的TiN單層膜，耐磨耗性和韌性均劣化。試驗(yàn)No.2是現(xiàn)有的CrN單層膜，耐磨耗性劣化。
試驗(yàn)No.3、4是形成有只由層A構(gòu)成的單層型皮膜的例子，耐磨耗性和韌性均劣化。試驗(yàn)No.5是層A和層B的厚度薄的例子，耐磨耗性劣化。
試驗(yàn)No.12是層A和層B的厚度厚的例子，耐磨耗性劣化。試驗(yàn)No.13是層A中的Al量不足的例子，耐磨耗性劣化。試驗(yàn)No.17是層A的Al量過剩的例子，韌性劣化。試驗(yàn)No.19是層A的Al量不足，Si量過剩的例子，耐磨耗性劣化。
試驗(yàn)No.21是層A中的Ti量過剩，且Al量不足的例子，耐磨耗性劣化。試驗(yàn)No.26是層B中的Cr量少，且Si量過剩的例子，耐磨耗性劣化。試驗(yàn)No.31是層B的Al量少，且Si量過剩的例子，耐磨耗性劣化。
還有，在本實(shí)施例中，在室溫下進(jìn)行滑動(dòng)試驗(yàn)和刮痕試驗(yàn)，評價(jià)皮膜的耐磨耗性和韌性，但溫度例如上升至400～500℃左右的高溫，認(rèn)為對結(jié)果也幾乎沒有影響。因此，本發(fā)明的皮膜其上述高溫下的特性也優(yōu)異。
實(shí)施例2
與實(shí)施例1同樣地形成下述表3所示的組成的層疊型的皮膜。還有，在下述表3的全部的例子中，在形成皮膜之前，先形成厚度5μm的CrN膜作為中間層。還有，表3的No.7的皮膜與表1的No.22相同。另外，表3的No.10的皮膜與表1的No.27相同，表3的No.12的皮膜與表1的No.28相同，表3的No.14的皮膜與表1的No.25相同，表3的No.16的皮膜與表1的No.30相同。
所得到的各種皮膜的總Al原子比，根據(jù)各層的組成和表3所示的晶格常數(shù)與各層的厚度，以前述的方法求得。其總Al原子比顯示在表3中。另外對于所得到的各種皮膜涂覆硬質(zhì)合金制球，與實(shí)施例1同樣進(jìn)實(shí)施滑動(dòng)試驗(yàn)，評價(jià)皮膜的耐磨耗性。再對于各硬質(zhì)皮膜被覆構(gòu)件，與實(shí)施例1同樣地實(shí)施刮痕試驗(yàn)，評價(jià)皮膜的韌性。這些結(jié)果顯示在表4中。
【表3】
【表4】
由表3和表4的結(jié)果，能夠進(jìn)行如下考察。表3的No.1～17其層A和層B的各層中的元素的比率均處于規(guī)定范圍內(nèi)，并且總Al原子比處于優(yōu)選的范圍內(nèi)。其結(jié)果可知，發(fā)揮著良好的耐磨耗性和韌性。這樣總Al原子比處于優(yōu)選的范圍內(nèi)，因此磨耗量為0.20μm2以下，可知顯示出良好的韌性。特別是總Al原子比處于0.35以上、0.55以下的范圍內(nèi)的例子，能夠達(dá)成磨耗量0.10μm2以下，可知顯示出十分優(yōu)異的韌性。
詳細(xì)并參照特定的實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但不脫離本發(fā)明的精神和范圍能夠加以各種變更和修改，這對于從業(yè)者來說很清楚。
本申請基于2014年9月24日申請的日本專利申請(專利申請2014－193885)、2014年12月26日申請的日本專利申請(專利申請2014－266487)，其內(nèi)容在此參照并援引。
【產(chǎn)業(yè)上的可利用性】
本發(fā)明的層疊型硬質(zhì)皮膜，耐磨耗性和韌性進(jìn)一步提高，作為以硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、高速工具鋼或合金工具鋼等為基材的工卡模具，和成形用模具有用。