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JP2012152878A - Coating tool having superior wear resistance and slide resistance, and manufacturing method of the same - Google Patents

Coating tool having superior wear resistance and slide resistance, and manufacturing method of the same Download PDF

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JP2012152878A
JP2012152878A JP2011016014A JP2011016014A JP2012152878A JP 2012152878 A JP2012152878 A JP 2012152878A JP 2011016014 A JP2011016014 A JP 2011016014A JP 2011016014 A JP2011016014 A JP 2011016014A JP 2012152878 A JP2012152878 A JP 2012152878A
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Japan
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film
wear resistance
hard
coating
crystal structure
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Application number
JP2011016014A
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Japanese (ja)
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Shigeyoshi Fujiwara
繁栄 藤原
Tomoya Sasaki
智也 佐々木
Takashi Ishikawa
剛史 石川
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Moldino Tool Engineering Ltd
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Hitachi Tool Engineering Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating tool having superior wear resistance and slide resistance, in a tool such as a cutting tool and a metal mold tool which are used in a severe use environment, and to provide manufacturing method of the same.SOLUTION: The coating tool is obtained by coating a hard membrane on the surface of a base material of the tool via an intermediate membrane, the hard membrane is an SiC membrane which is larger than Si in atom ratio, and includes a hexagonal crystal structure phase in organization, the intermediate membrane is a nitride or a carbon compound composed of AlxMy, (Here, x, y show the atom ratios, x+y=100, 40≤x≤95, and 5≤y≤60, and M is one or more kinds selected from Ti, Cr, V and Nb). The coating tool has a cubic crystal structure at the side of the base material, and a hexagonal crystal structure at the side of the hard membrane, and has superior wear resistance and slide resistance.

Description

本発明は、優れた耐摩耗性と摺動特性が必要とされる、例えば切削工具ならびに金型等に適用される被覆工具およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a coated tool that is applied to, for example, a cutting tool and a die, which requires excellent wear resistance and sliding properties, and a manufacturing method thereof.

従来、切削工具等には、その耐久性を向上させることを目的に、各種セラミックス膜を基材表面に被覆する表面処理が採用されている。各種の被覆手段の中では、多元系の硬質皮膜を高い密着性を有した状態で被覆できる物理蒸着法による被覆処理が増加している。   Conventionally, surface treatment for coating various ceramic films on the surface of a substrate has been adopted for cutting tools and the like for the purpose of improving the durability thereof. Among various coating means, a coating process by a physical vapor deposition method capable of coating a multi-component hard film with high adhesion is increasing.

近年では、被削材は高硬度化し、その高速加工も求められており、切削工具の使用環境はますます苛酷となっている。そのため、高硬度材を高速で切削するために、高硬度と高い耐熱性を有する硬質皮膜の開発が要求されている。例えば、多元系硬質皮膜としては、特許文献1に示すような、Alを含有し、さらには、Nb、Cr、Ti、Si等を含有した多元系窒化物からなる硬質皮膜が検討されているが、近年の切削工具の苛酷な使用環境下においては、耐摩耗性が十分ではない場合があった。   In recent years, work materials have become harder and higher speed machining has been demanded, and the usage environment of cutting tools has become increasingly severe. Therefore, in order to cut a high hardness material at a high speed, development of a hard film having high hardness and high heat resistance is required. For example, as a multi-element hard film, a hard film made of a multi-element nitride containing Al and further containing Nb, Cr, Ti, Si or the like as shown in Patent Document 1 has been studied. However, in a severe usage environment of cutting tools in recent years, the wear resistance may not be sufficient.

一方、高硬度と高い耐熱性を有したセラミックス材料としてSiCが知られる。SiCは、バルクのセラミックスでは40GPa以上の高い硬度を有し、耐摩耗性と耐酸化性にも優れる。そのため、切削工具用の硬質皮膜として適用が進められている。   On the other hand, SiC is known as a ceramic material having high hardness and high heat resistance. SiC has a high hardness of 40 GPa or more in bulk ceramics, and is excellent in wear resistance and oxidation resistance. Therefore, application is advanced as a hard film for cutting tools.

SiC膜の工具への適用に関する検討として、例えば、特許文献2では、高周波電流を用いるRFマグネトロンスパッタ法等によりSiCの焼結体をターゲットとしてクラスターイオンを励起させ、基材表面にSiC皮膜を成膜する手法が開示されている。しかし、特許文献2のSiC皮膜は非晶質で硬度が低く、耐摩耗性が十分ではない問題があった。
また、特許文献3では、組成比の異なるSiCターゲットを用い、マグネトロンスパッタリング法の処理雰囲気を調整することで、立方晶の結晶構造相を有する結晶性SiC皮膜を被覆した耐摩耗性に優れるSiC皮膜が開示されている。
As a study on application of SiC film to a tool, for example, in Patent Document 2, cluster ions are excited by using a SiC sintered body as a target by RF magnetron sputtering using a high-frequency current to form a SiC film on the surface of a substrate. A filming technique is disclosed. However, the SiC film of Patent Document 2 has a problem that it is amorphous, has low hardness, and has insufficient wear resistance.
Also, in Patent Document 3, an SiC film having excellent wear resistance coated with a crystalline SiC film having a cubic crystal structure phase by adjusting the processing atmosphere of a magnetron sputtering method using SiC targets having different composition ratios. Is disclosed.

特開2007−119810号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-11981 特開2007−90483号公報JP 2007-90483 A 特開2009−293111号公報JP 2009-293111 A

非晶質SiC皮膜に比べて、特許文献3の結晶質SiCを含有する皮膜は耐摩耗性が高く、高温下における非晶質の結晶化によるクラック発生がないため、高温特性も優れる。しかし、近年、切削工具や金型使用環境は年々苛酷化し、切削工具や金型の作業面に成型時にかかる圧力は高く、更には、被加工材との摩擦も大きくなっていることから、作業面に被覆される硬質皮膜には、より高い耐摩耗性と摺動特性が求められるようになっている。そのため、従来のSiC皮膜では、近年の苛酷な環境下において更に寿命向上するには、十分ではない場合があった。
そして、結晶質のSiC皮膜と基材の密着性をさらに向上させることがより有効であることを突き止めた。
Compared to the amorphous SiC film, the film containing crystalline SiC of Patent Document 3 has high wear resistance, and does not generate cracks due to amorphous crystallization at high temperatures, and thus has high temperature characteristics. However, in recent years, the usage environment of cutting tools and molds has become severer year by year, and the pressure applied to the work surfaces of cutting tools and molds during molding is high, and the friction with the work material has also increased. Higher wear resistance and sliding properties are required for hard coatings coated on the surface. For this reason, the conventional SiC film may not be sufficient to further improve the life under the recent severe environment.
And it discovered that it was more effective to further improve the adhesion between the crystalline SiC film and the substrate.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐摩耗性と摺動特性を有するSiC皮膜を苛酷な使用環境でも剥離しないよう、高い密着強度を有した状態で被覆した被覆工具およびその製造方法を提供する。   The present invention has been made in view of such circumstances, and a coated tool coated with a high adhesion strength so as not to peel off a SiC film having excellent wear resistance and sliding properties even in a severe use environment, and A manufacturing method thereof is provided.

本発明者等は、SiC皮膜の組織に、六方晶の結晶構造相を含有させると同時に、炭素原子を皮膜中に多く含有させることにより、耐摩耗性と摺動特性を同時に向上させるのに特に有効であることを見出した。そして、中間皮膜の基材側と硬質皮膜側で、それぞれの結晶構造を制御することで、密着性と耐摩耗性が著しく改善され、被覆工具の性能を改善することを見出した。   The inventors of the present invention particularly improve the wear resistance and the sliding property simultaneously by including a hexagonal crystal structure phase in the structure of the SiC film and at the same time including a large amount of carbon atoms in the film. I found it effective. And it discovered that adhesiveness and abrasion resistance were remarkably improved and the performance of the coated tool was improved by controlling the respective crystal structures on the substrate side and the hard film side of the intermediate film.

すなわち本発明は、工具の基材表面に中間皮膜を介して硬質皮膜を被覆した被覆工具であって、該硬質皮膜は、原子比でSiよりもCが多く、組織に六方晶の結晶構造相を含むSiC膜であり、該中間皮膜は、AlxMyからなる窒化物又は炭窒化物(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)であり、該基材側が立方晶の結晶構造、該硬質皮膜側が六方晶の結晶構造である耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具である。   That is, the present invention is a coated tool in which a hard film is coated on the surface of a base material of a tool via an intermediate film, and the hard film contains more C than Si in an atomic ratio and has a hexagonal crystal structure phase in the structure. The intermediate film is a nitride or carbonitride composed of AlxMy (where x and y indicate atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, where M is one or more selected from Ti, Cr, V, and Nb), and the base material side has a cubic crystal structure, and the hard coating side has a hexagonal crystal structure. It is a coated tool with excellent characteristics.

中間皮膜は、基材側から硬質皮膜側に向けてAlの含有量が増加することが好ましい。さらには、中間皮膜は、Si、Y、Bから選択される1種以上を原子比で20%以下含むことが好ましい。さらには、中間皮膜は、少なくともSiを含み、基材側から硬質皮膜側に向けてSiの含有量が増加することが好ましい。   The intermediate film preferably has an increased content of Al from the substrate side toward the hard film side. Furthermore, it is preferable that the intermediate film contains one or more selected from Si, Y, and B in an atomic ratio of 20% or less. Furthermore, it is preferable that the intermediate film contains at least Si, and the Si content increases from the base material side toward the hard film side.

硬質皮膜のC量は、原子比で70%以下であることが好ましい。さらに、硬質皮膜の組織は、非晶質に六方晶の結晶構造相を含むことが好ましく、透過型電子顕微鏡による電子線回折において、(101)又は(002)の六方晶の結晶面が最大強度を示すことが好ましい。   The amount of C in the hard coating is preferably 70% or less in terms of atomic ratio. Furthermore, the structure of the hard film preferably contains an amorphous hexagonal crystal structure phase, and in the electron diffraction using a transmission electron microscope, the hexagonal crystal plane of (101) or (002) has the maximum strength. It is preferable to show.

また、上述した本発明の被覆工具は、例えば、物理蒸着法により工具の基材表面に中間皮膜を介して硬質皮膜を被覆する製造方法であって、該中間皮膜の被覆では、AlxMyからなる(但し、x+y=100、40≦x≦95、5≦y≦60、MがTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)組成の異なる複数個のターゲットを用い、
AlxMyからなる窒化物又は炭窒化物(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)からなり該基材側が立方晶の結晶構造、該硬質皮膜側が六方晶の結晶構造を形成し、
該硬質皮膜の被覆では、体積比で0を超え25%以下のC相を含んだSiC複合ターゲットを用い、該SiC複合ターゲットに印加する平均電力を2kW以上でスパッタする方法で被覆することができる。
Further, the above-described coated tool of the present invention is a manufacturing method in which a hard film is coated on the surface of a base material of the tool via an intermediate film by physical vapor deposition, for example, and the intermediate film is made of AlxMy ( However, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, 5 ≦ y ≦ 60, M is one or more selected from Ti, Cr, V, and Nb) using a plurality of targets having different compositions,
Nitride or carbonitride composed of AlxMy (where x and y are atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, M is Ti, Cr, V, Nb The base material side forms a cubic crystal structure, and the hard film side forms a hexagonal crystal structure,
The hard coating can be coated by using a SiC composite target containing a C phase of more than 0 and less than 25% by volume, and by sputtering with an average power applied to the SiC composite target of 2 kW or more. .

中間皮膜の被覆では、複数個のターゲットのうち、Alの含有量が多い組成のターゲットに印加する電力を増加させていくことで、基材側から硬質皮膜側に向けてAlの含有量が増加するように被覆することが好ましい。
中間皮膜の被覆では、AlxMy(但し、x+y=100、40≦x≦95、5≦y≦60、MがTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)の関係を満たし、さらにSi、Y、Bから選択される1種以上を原子比で20%以下含んだターゲットを1個以上用いることが好ましい。さらには、中間皮膜の被覆では、少なくともSiを含有したターゲットを1個以上用い、該Siを含有したターゲットに印加する電力を増加させていくことで、基材側から硬質皮膜側に向けてSiの含有量が増加するように被覆することが好ましい。SiC複合ターゲットのC相は、体積比で2%以上であることが好ましい。
In the coating of the intermediate film, the Al content increases from the base material side toward the hard film side by increasing the power applied to the target having a high Al content among the multiple targets. It is preferable to coat so as to.
The coating of the intermediate film satisfies the relationship of AlxMy (where x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, 5 ≦ y ≦ 60, M is one or more selected from Ti, Cr, V, and Nb), and Si It is preferable to use one or more targets containing 20% or less of one or more selected from Y, B in atomic ratio. Furthermore, in the coating of the intermediate film, at least one target containing Si is used, and by increasing the power applied to the target containing Si, Si is directed from the substrate side toward the hard film side. It is preferable to coat so that the content of is increased. The C phase of the SiC composite target is preferably 2% or more by volume ratio.

本発明により提供される被覆工具は、耐摩耗性と摺動特性に優れるSiC皮膜を高い密着性を有した状態で被覆されるので、優れた耐久性を発揮できる。そのため、苛酷な使用環境下で使用される切削工具や金型への工具への適用が可能である。   Since the coated tool provided by the present invention is coated with a SiC film having excellent wear resistance and sliding properties in a state having high adhesion, it can exhibit excellent durability. Therefore, it can be applied to a cutting tool or a tool used in a mold used in a severe use environment.

試料番号2の、透過型電子顕微鏡によるビーム直径680nmの制限視野回折像であり、本発明の被覆工具の一例を示す図である。FIG. 3 is a limited-field diffraction image of sample No. 2 with a beam diameter of 680 nm measured by a transmission electron microscope, and is a view showing an example of a coated tool of the present invention. 試料番号2の、透過型電子顕微鏡による断面写真であり、本発明の被覆工具の一例を示す図である。It is a cross-sectional photograph of the sample number 2 by a transmission electron microscope, and is a figure which shows an example of the coating tool of this invention. 試料番号2の、透過型電子顕微鏡によるビーム直径3nmの微小部電子線回折像であり、本発明の被覆工具の一例を示す図である。It is a micro part electron beam diffraction image of the sample diameter 2 of the beam diameter of 3 nm by a transmission electron microscope, and is a figure which shows an example of the coating tool of this invention.

本発明者等は、SiC皮膜の組織に六方晶の結晶構造相を含ませると同時に、炭素原子を皮膜中に多く含ませることにより、耐摩耗性と摺動特性を同時に向上させるのに特に有効であることを見出した。そしてさらに、被覆工具として性能をより高めるには密着性を改善する中間皮膜を設けること、具体的には基材と硬質皮膜の間に結晶構造を制御した中間皮膜を設けることを見出した。以下、本発明の構成要件について説明する。   The inventors of the present invention are particularly effective in improving the wear resistance and the sliding property simultaneously by including a hexagonal crystal structure phase in the structure of the SiC film and simultaneously including a large amount of carbon atoms in the film. I found out. Further, the present inventors have found that in order to further improve the performance as a coated tool, an intermediate film for improving adhesion is provided, specifically, an intermediate film having a controlled crystal structure is provided between the base material and the hard film. Hereinafter, the configuration requirements of the present invention will be described.

まず、本発明の硬質皮膜について詳しく説明する。
本発明では、SiC皮膜の組織に、靭性が高く硬質な六方晶の結晶構造相が含まれることで、硬度が著しく高まり、例えば、40GPa以上にも到達することができる。
そして、SiCの組織に六方晶の結晶構造相を含ませた上で、潤滑性能が優れる炭素原子を硬質皮膜中に多く含ませることで、40GPa以上の高硬度を有しながら硬質皮膜全体の摩耗係数を低下させることができるので、耐摩耗性と摺動特性を合わせて向上させることが可能となる。
SiC皮膜中のC含有量が多くなりすぎると耐摩耗性が低下するため、C含有量は原子比で70%以下であることが好ましい。
First, the hard film of the present invention will be described in detail.
In the present invention, since the structure of the SiC film contains a tough and hard hexagonal crystal structure phase, the hardness is remarkably increased, and can reach, for example, 40 GPa or more.
In addition, by including a hexagonal crystal structure phase in the SiC structure and adding a large amount of carbon atoms with excellent lubrication performance to the hard coating, the wear of the entire hard coating has a high hardness of 40 GPa or more. Since the coefficient can be reduced, it is possible to improve the wear resistance and the sliding characteristics together.
When the C content in the SiC film is excessively increased, the wear resistance is lowered. Therefore, the C content is preferably 70% or less in terms of atomic ratio.

硬質皮膜の組織は、非晶質に六方晶の結晶構造相が含まれることで、硬質皮膜中に歪が生じて圧縮残留応力が高くなり、硬質皮膜の硬度をさらに向上させるので好ましい。
硬質皮膜の組織中に六方晶の結晶構造相が含まれるかを確認するには、透過型電子顕微鏡による電子線回折が好ましい。X線回折装置を使用したX線回折では、非晶質や1〜2nm以下の微細な結晶が多く含まれる場合は、回折ピーク強度が弱いため、硬質皮膜の組織中に六方晶の結晶構造相が含まれるかを確認することが困難な場合がある。
そして、透過型電子顕微鏡による電子線回折によって、(101)又は(002)の六方晶の結晶面が最大強度を示すものは結晶性が高く高硬度であり、耐摩耗性に優れ好ましい。
本発明で硬質皮膜の組織が非晶質であるとは、硬質皮膜の透過型電子顕微鏡による観察において、明確な周期的構造が確認されず、電子線回折の結晶回折パターンが確認されない組織であることをいう。これは同様に、硬質皮膜が周期的構造を有さずに回折パターンが発生し難い1〜2nm以下の微粒な結晶粒子の集合組織からなる場合も、本発明でいう非晶質に含まれる。
残留圧縮応力を硬質皮膜の全体に均一に付与するためには、硬質皮膜中に六方晶の結晶構造相が微細に分散していることが好ましい。例えば、六方晶の平均結晶粒径を20nm以下とすることで、分散が均一となり、均一に残留圧縮応力を付与することができ耐磨耗性改善に有効であり好ましい。結晶粒径は、硬質皮膜中のC量が増加するとやや大きくなる傾向にある。
The structure of the hard film is preferable because the amorphous structure contains a hexagonal crystal structure phase, which causes distortion in the hard film and increases the compressive residual stress, thereby further improving the hardness of the hard film.
In order to confirm whether the structure of the hard film contains a hexagonal crystal structure phase, electron diffraction using a transmission electron microscope is preferable. In X-ray diffraction using an X-ray diffractometer, when many amorphous or fine crystals of 1 to 2 nm or less are included, the diffraction peak intensity is weak, so the structure of the hexagonal crystal is in the structure of the hard film. It may be difficult to confirm whether or not it is included.
Further, those having a (101) or (002) hexagonal crystal plane exhibiting the maximum strength by electron beam diffraction using a transmission electron microscope have high crystallinity, high hardness, and excellent wear resistance.
In the present invention, the structure of the hard coating is amorphous is a structure in which a clear periodic structure is not confirmed and a crystal diffraction pattern of electron diffraction is not confirmed in observation of the hard coating with a transmission electron microscope. That means. Similarly, the case where the hard coating is composed of a texture of fine crystal particles of 1 to 2 nm or less in which the hard film does not have a periodic structure and is difficult to generate a diffraction pattern is also included in the amorphous state in the present invention.
In order to uniformly apply the residual compressive stress to the entire hard coating, it is preferable that the hexagonal crystal structure phase is finely dispersed in the hard coating. For example, by setting the average crystal grain size of hexagonal crystals to 20 nm or less, the dispersion becomes uniform and the residual compressive stress can be uniformly applied, which is effective in improving the wear resistance and is preferable. The crystal grain size tends to increase slightly as the amount of C in the hard coating increases.

本発明の硬質皮膜は、不可避的に含まれる酸素やその他の不純物を含有してもよい。そして、本発明の硬質皮膜の組織に、六方晶の結晶構造相を含み、炭素原子を多く含有した皮膜構造にすることで、優れた耐摩耗性と摺動特性を発揮することができる。そのため、本発明のSiC皮膜に他の元素を添加したとしても、本発明の硬質皮膜の構造を有することで、本発明の効果は損なわれずに発揮することができる。ただし、他の元素の添加量が原子比で10%より多いと、耐摩耗性が著しく低下するので、10%以下であることがこのましい。より好ましくは5%以下であり、さらに好ましくは1%以下である。
その他、必要に応じては、最表層に窒化物、炭化物、酸化物、硼化物、硫化物、金属等の機能膜を被覆しても良い。
The hard film of the present invention may contain oxygen and other impurities inevitably contained. And the structure of the hard film of the present invention includes a hexagonal crystal structure phase and has a film structure containing a large amount of carbon atoms, thereby exhibiting excellent wear resistance and sliding properties. Therefore, even if other elements are added to the SiC film of the present invention, the effect of the present invention can be exhibited without loss by having the structure of the hard film of the present invention. However, if the addition amount of other elements is more than 10% in terms of atomic ratio, the wear resistance is remarkably lowered. More preferably, it is 5% or less, More preferably, it is 1% or less.
In addition, if necessary, a functional film such as nitride, carbide, oxide, boride, sulfide, or metal may be coated on the outermost layer.

続いて、本発明の中間皮膜について詳しく説明する。
中間皮膜は、硬質皮膜の密着性をさらに向上させるために設けるが、中間皮膜自体の耐熱性と耐摩耗性が低いと、皮膜全体の特性も低下する傾向にある。そのため、中間皮膜の組成は、AlxMyからなる窒化物又は炭窒化物(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)とする。
本発明の中間皮膜は、Alの添加が必須であり、Al含有量を40≦x≦95とすることで、皮膜全体の耐摩耗性と耐熱性を高めることができる。これよりも少ないと耐熱性が低下する傾向にある。これよりも多いと耐摩耗性が低下する傾向にある。
Ti、Cr、V、Nbから選択される1種以上の添加量を5≦y≦60とすることで、皮膜全体の耐摩耗性を高めることができる。これよりも少ないと耐摩耗性が低下する傾向にある。これよりも多いと耐熱性が低下する傾向にある。
Next, the intermediate film of the present invention will be described in detail.
The intermediate film is provided in order to further improve the adhesion of the hard film, but if the heat resistance and wear resistance of the intermediate film itself are low, the characteristics of the entire film tend to be lowered. Therefore, the composition of the intermediate film is a nitride or carbonitride composed of AlxMy (where x and y indicate atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, M Is one or more selected from Ti, Cr, V, and Nb).
In the intermediate film of the present invention, addition of Al is essential, and by setting the Al content to 40 ≦ x ≦ 95, the wear resistance and heat resistance of the entire film can be improved. If it is less than this, the heat resistance tends to decrease. If it is more than this, the wear resistance tends to decrease.
By setting the amount of one or more selected from Ti, Cr, V, and Nb to be 5 ≦ y ≦ 60, the wear resistance of the entire coating can be improved. If it is less than this, the wear resistance tends to be lowered. When it is more than this, the heat resistance tends to decrease.

本発明では、中間皮膜を上記の組成範囲内に制御した上で、硬質皮膜側では、密着性をさらに向上させるために硬質皮膜と同様の六方晶の結晶構造とし、基材側では、結晶性が高く高硬度な立方晶の結晶構造とすることで、耐摩耗性を低下させずに硬質皮膜との密着性もより高いものにできることを突き止めた。
中間皮膜の結晶構造は、硬質皮膜の場合と同様に、透過型電子顕微鏡による電子線回折の最大強度を示す結晶面から特定することができる。
本発明において、中間皮膜の基材側が立方晶の結晶構造とは、透過型電子顕微鏡による電子線回折で、立方晶の結晶構造が最大強度を示すことである。また、中間皮膜の硬質皮膜側が六方晶の結晶構造とは、透過型電子顕微鏡による電子線回折で、六方晶の結晶構造が最大強度を示すことである。
In the present invention, the intermediate film is controlled within the above composition range, and the hard film side has a hexagonal crystal structure similar to that of the hard film in order to further improve the adhesion, and the substrate side has crystallinity. It has been found that by using a cubic crystal structure with high hardness and high hardness, it is possible to achieve higher adhesion to the hard film without reducing the wear resistance.
The crystal structure of the intermediate film can be specified from the crystal plane showing the maximum intensity of electron beam diffraction by a transmission electron microscope, as in the case of the hard film.
In the present invention, the crystal structure of the intermediate film on the base material side means that the cubic crystal structure shows the maximum strength by electron beam diffraction with a transmission electron microscope. The term “hexagonal crystal structure on the hard film side of the intermediate film” means that the hexagonal crystal structure shows the maximum strength by electron beam diffraction using a transmission electron microscope.

中間皮膜は、Alの含有量が多いほうが六方晶の結晶構造となり易い傾向にあり、基材側から硬質皮膜側に向けて、Alの含有量を増加させる傾斜組成とすることで、中間皮膜の結晶構造が立方晶から六方晶に緩やかに傾斜し易く、密着強度が向上して好ましい。
また、中間皮膜は、Si、Y、Bから選択される1種以上を20原子%以下含むことで結晶粒径がより微細化され、硬度および耐酸化性を改善するので好ましい。添加量がこれよりも多くなると皮膜の靭性が低下する傾向にあり、結晶構造を制御するのも困難となる。
また、中間皮膜がSiを含有すると、Alの含有量が少なくても六方晶の結晶構造となり易い傾向にある。そのため、基材側から硬質皮膜側に向けてSiの含有量を増加させる傾斜組成とすることで、中間皮膜の結晶構造が立方晶から六方晶に緩やかに傾斜し易く、密着強度が向上して好ましい。Siの含有量が多くなると、Alの含有量が多い場合には非晶質となり易い傾向にある。
The intermediate film tends to have a hexagonal crystal structure when the Al content is large, and the intermediate film has a gradient composition that increases the Al content from the substrate side toward the hard film side. It is preferable because the crystal structure tends to be gently inclined from cubic to hexagonal and adhesion strength is improved.
Further, the intermediate film preferably contains at least one selected from Si, Y, and B at 20 atomic% or less, so that the crystal grain size is further refined and the hardness and oxidation resistance are improved. If the amount added is larger than this, the toughness of the film tends to decrease, and it becomes difficult to control the crystal structure.
Further, when the intermediate film contains Si, it tends to be a hexagonal crystal structure even if the Al content is small. Therefore, by adopting a gradient composition that increases the Si content from the base material side toward the hard film side, the crystal structure of the intermediate film tends to be gradually inclined from cubic to hexagonal, and the adhesion strength is improved. preferable. When the content of Si increases, it tends to be amorphous when the content of Al is large.

以下、本発明の製造方法について説明する。
従来のスパッタリング法でのSiC皮膜の成膜では、SiCターゲットの電気抵抗が高いため、ターゲットに印加する電力を高めると、ターゲット表面で異常放電(アーキング)が発生して放電が不安定になるという問題があった。そのため、安定した成膜条件でSiC皮膜を被覆するには、ターゲットに印加する電力を抑えた成膜エネルギーが低い状態で被覆する必要があるため、靭性が高く、しかも硬質な結晶性の良い六方晶の結晶構造相を含むSiC皮膜を得ることは困難であった。また、ターゲットに印加する電力が低いため、成膜レートも低く、生産性も低いという課題があった。
Hereinafter, the production method of the present invention will be described.
In the SiC film formation by the conventional sputtering method, since the electrical resistance of the SiC target is high, when the power applied to the target is increased, abnormal discharge (arcing) occurs on the target surface, and the discharge becomes unstable. There was a problem. Therefore, in order to coat the SiC film under stable film formation conditions, it is necessary to coat the film with low film formation energy while suppressing the power applied to the target. It was difficult to obtain a SiC film containing a crystal structure phase of crystals. In addition, since the power applied to the target is low, there is a problem that the film formation rate is low and the productivity is low.

発明者等は、ターゲットの電導性を改善する手法について鋭意研究した。そして、導電性を高めるためにSiC粉末にC粉末を混ぜ合わせてホットプレスで作製した、特定量のC相を含有したSiC複合ターゲットを用いることで、ターゲット表面の電気伝導率が格段に向上して、高い電力を供給することが可能となることを見出した。   The inventors have intensively studied methods for improving the conductivity of the target. And by using SiC composite target containing a specific amount of C phase, which is made by hot pressing by mixing C powder with SiC powder to increase conductivity, the electrical conductivity of the target surface is significantly improved. It has been found that high power can be supplied.

上述した通り、本発明においてSiC複合ターゲットとは、特定量のC相を含有したSiCターゲットである。C相を多く含有したSiC複合ターゲットを使用すれば、硬質皮膜であるSiC皮膜中に、Cが必要以上に多く含まれ耐摩耗性が劣化する場合がある。そのため、好ましい硬質皮膜を得るために、ターゲット中のC相を体積比で25%以下とした。ターゲット表面の電気伝導率を向上させるためにターゲット中のC相は体積比で2%以上であることが好ましい。   As described above, in the present invention, the SiC composite target is a SiC target containing a specific amount of C phase. If an SiC composite target containing a large amount of C phase is used, the SiC film, which is a hard film, may contain more C than necessary and wear resistance may deteriorate. Therefore, in order to obtain a preferable hard film, the C phase in the target is set to 25% or less by volume ratio. In order to improve the electric conductivity of the target surface, the C phase in the target is preferably 2% or more by volume.

より効率的に、SiC皮膜の組織に結晶性が高い六方晶の結晶構造相を含ませるには、SiC複合ターゲットに印加する平均電力を2kW以上とする。より好ましくは3kW以上である。ターゲットに印加する平均電力が2kW未満だと、成膜のエネルギーが低く、非晶質構造となり易く、SiCの組織に六方晶の結晶構造相を含有させるのが困難となる。また、成膜レートが低いので生産性も好ましくない。
装置の負荷および電力供給を安定させるためにも、ターゲットに印加する平均電力は10kW以下とすることが好ましい。
In order to more efficiently include a hexagonal crystal structure phase with high crystallinity in the structure of the SiC film, the average power applied to the SiC composite target is set to 2 kW or more. More preferably, it is 3 kW or more. When the average power applied to the target is less than 2 kW, the film formation energy is low, the amorphous structure tends to be formed, and it becomes difficult to incorporate a hexagonal crystal structure phase in the SiC structure. Further, productivity is not preferable because the film formation rate is low.
In order to stabilize the load and power supply of the apparatus, the average power applied to the target is preferably 10 kW or less.

中間皮膜の被覆では、基材側と硬質皮膜で特定の結晶構造となるようにする。例えば、AlxMyからなり(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)、基材側と硬質皮膜側で組成の異なる複数個のターゲットを用いる。そして、反応ガスとして窒素や炭化水素系ガスを選択して成膜雰囲気を制御することで、AlxMyからなる窒化物又は炭窒化物(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)で、基材側が立方晶の結晶構造、硬質皮膜側が六方晶の結晶構造に制御することができる。
本発明の中間皮膜は、Alの含有量が多くなると六方晶の結晶構造となり易い傾向にあり、基材側では、40≦x≦65、硬質皮膜側では、65<x≦95のターゲットを使用することが結晶構造を制御するのに好ましい。
さらに、複数個のターゲットのうち、Alの含有量が多いターゲットに印加する電力を増加させ、基材側から硬質皮膜側に向けてAlの含有量が増加する傾斜組成とすれば、中間皮膜が、立方晶から六方晶の結晶構造へと緩やかに傾斜し易く、密着性が向上して好ましい。
In covering the intermediate film, a specific crystal structure is formed on the substrate side and the hard film. For example, it is made of AlxMy (where x and y are atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, and M is selected from Ti, Cr, V, and Nb. A plurality of targets having different compositions on the substrate side and the hard coating side. Then, by selecting nitrogen or a hydrocarbon gas as a reaction gas and controlling the film formation atmosphere, a nitride or carbonitride composed of AlxMy (where x and y indicate an atomic ratio, x + y = 100, and 40 ≦ x ≦ 95 and 5 ≦ y ≦ 60, where M is one or more selected from Ti, Cr, V, and Nb), and the substrate side has a cubic crystal structure, and the hard coating side has a hexagonal crystal. The structure can be controlled.
The intermediate film of the present invention tends to have a hexagonal crystal structure when the Al content increases, and a target of 40 ≦ x ≦ 65 is used on the substrate side, and 65 <x ≦ 95 is used on the hard film side. It is preferable to control the crystal structure.
Furthermore, among the plurality of targets, if the power applied to the target having a large Al content is increased and the gradient composition is such that the Al content increases from the base material side toward the hard coating side, the intermediate coating film It is preferable that the crystal structure tends to be gradually inclined from a cubic crystal to a hexagonal crystal structure, and adhesion is improved.

そして、AlxMy(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)の関係を満たし、さらにSi、Y、Bから選択される1種以上を原子比で20%以下含んだターゲットを1個以上用いることで、中間皮膜の結晶粒径が微細化され、硬度および耐酸化性を改善するので好ましい。
そして、少なくともSiを含んだターゲットを1個以上用いることでAlの含有量が少なくても六方晶の結晶構造となり易くなる。そのため、Siを含有するターゲットに印加する電力を増加させて、基材側から硬質皮膜側に向けてSiの含有量が増加する傾斜組成とすることで、中間皮膜が、立方晶から六方晶の結晶構造へと緩やかに傾斜し易く、密着性が向上して好ましい。
AlxMy (where x and y are atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, 5 ≦ y ≦ 60, and M is one selected from Ti, Cr, V, and Nb) In addition, by using one or more targets satisfying the above relationship) and containing one or more selected from Si, Y, and B in an atomic ratio of 20% or less, the crystal grain size of the intermediate coating is refined, and the hardness And oxidation resistance is improved.
By using one or more targets containing at least Si, a hexagonal crystal structure is easily obtained even if the Al content is small. Therefore, by increasing the electric power applied to the Si-containing target and making the gradient composition in which the Si content increases from the base material side toward the hard film side, the intermediate film is made from cubic to hexagonal. This is preferable because it tends to be gently inclined toward the crystal structure and the adhesion is improved.

また、中間皮膜の結晶構造は、成膜条件のうち基材に印加する負圧のバイアス電圧によっても制御することができる。つまり、負圧のバイアス電圧が大きくなると、立方晶の結晶構造となり易く、負圧のバイアス電圧が小さくなると、六方晶の結晶構造になり易い傾向にある。   The crystal structure of the intermediate film can also be controlled by a negative bias voltage applied to the substrate among the film forming conditions. That is, when the negative bias voltage increases, a cubic crystal structure tends to be formed, and when the negative pressure bias voltage decreases, a hexagonal crystal structure tends to be formed.

本発明の硬質皮膜を被覆するスパッタリング法は、基材にバイアス電圧を印加して、ターゲットをカソードとし、ターゲットに電力を印加して発生するグロー放電を利用し、ターゲットに衝突するイオンによってターゲット成分を弾き飛ばすスパッタ現象を利用して成膜手法である。
例えば、DC(直流)スパッタリング法、RF(高周波)スパッタリング法、非平衡マグネトロンスパッタリング法、パルス電源を利用したスパッタリング等の他には、HIPIMS(High Power Impulse Magnetron Sputtering)やHPPMS(High Power Pulse Magnetron Sputtering)等に代表されるターゲット成分のイオン化率が高い、高出力パルスマグネトロンスパッタリング法でも成膜することができる。
高出力パルスマグネトロン法で成膜することで、SiC皮膜の結晶性が向上し、より高硬度化するため好ましい。
本発明の中間皮膜は、スパッタリング法に限らず、アークイオンプレーティング法やイオンプレーティング法等の物理蒸着法が適用できる。いずれも被覆方法によっても複数個のターゲットを用いることで、中間皮膜の結晶構造を制御することが可能である。
The sputtering method for coating the hard coating of the present invention uses a glow discharge generated by applying a bias voltage to a base material, using the target as a cathode, and applying electric power to the target, and target components by ions colliding with the target. This is a film formation method utilizing a sputtering phenomenon that blows off the film.
For example, in addition to DC (direct current) sputtering method, RF (radio frequency) sputtering method, non-equilibrium magnetron sputtering method, sputtering using a pulse power supply, etc., HIPIMS (High Power Impulse Magnet Sputtering) and HPPPMS (High Power Pulse Magnetron Sputtering). The film can also be formed by a high-power pulse magnetron sputtering method in which the ionization rate of the target component represented by) is high.
Film formation by the high-power pulse magnetron method is preferable because the crystallinity of the SiC film is improved and the hardness is further increased.
The intermediate coating of the present invention is not limited to sputtering, and physical vapor deposition such as arc ion plating or ion plating can be applied. In any case, the crystal structure of the intermediate film can be controlled by using a plurality of targets depending on the coating method.

<特性評価用試料の作成>
機械的特性評価用として、JISに規定される高速度鋼SKH51を用意し、これを真空中1180℃の加熱保持から窒素ガス冷却により焼入れ後、540〜580℃での焼戻しにより64HRCに調質したものを用いた。基材の寸法は、厚さ5mm、直径20mmの円筒状を用いた。
上記の円筒状基材の表面を、♯1000、♯1500の研磨紙により磨いた後、電解研磨を行い、最後にエアロラップ処理(株式会社ヤマシタワークス製エアロラップ装置(AERO LAP YT‐300)使用)により平滑化して、表面粗さをRaで0.02μm、Rzで0.2μmに整えた。そして、炭化水素系の溶剤中で超音波洗浄して脱脂した。
<Preparation of sample for characteristic evaluation>
For mechanical property evaluation, a high-speed steel SKH51 specified in JIS was prepared, and this was tempered at 180 to 580 ° C. by tempering at 540 to 580 ° C. after tempering at 1180 ° C. in a vacuum and quenching with nitrogen gas cooling A thing was used. As the dimensions of the substrate, a cylindrical shape having a thickness of 5 mm and a diameter of 20 mm was used.
The surface of the cylindrical base material is polished with # 1000 and # 1500 polishing paper, and then subjected to electrolytic polishing. Finally, an aero lapping process (Aero Lap YT-300 manufactured by Yamashita Towers Co., Ltd.) is used. The surface roughness was adjusted to 0.02 μm Ra and 0.2 μm Rz. Then, it was degreased by ultrasonic cleaning in a hydrocarbon solvent.

成膜手段にはスパッタリング法を採用し、中間皮膜と硬質皮膜を同一チャンバー内で連続して成膜できる、スパッタ蒸発源を4機(蒸発源番号1〜4)搭載した装置を使用した。そのうち、2機に硬質皮膜用のSiC系ターゲット、2機に中間皮膜用の合金ターゲットを設置した。   As a film forming means, a sputtering method was employed, and an apparatus equipped with four sputter evaporation sources (evaporation source numbers 1 to 4) capable of continuously forming an intermediate film and a hard film in the same chamber was used. Among them, SiC targets for hard coatings were installed in two machines, and alloy targets for intermediate coatings were installed in two machines.

ターゲットについて説明する。
硬質皮膜の成膜には、SiC粉末とC粉末を原料とし、これらをホットプレスにより成形し、特定量のC相を含有量したSiC複合ターゲットを用いた。またC相を含有しない通常のSiCターゲットも準備した。
The target will be described.
For the formation of the hard coating, an SiC composite target containing SiC powder and C powder as raw materials, molded by hot pressing, and containing a specific amount of C phase was used. Moreover, the normal SiC target which does not contain C phase was also prepared.

SiC95−C5のターゲットは、SiC粉末とC粉末を95:5の体積比率で混合し作製した。作製したターゲットの酸素量は871ppmであった。
SiC90−C10のターゲットは、SiC粉末とC粉末を90:10の体積比率で混合し作製した。作製したターゲットの酸素量は638ppmであった。
SiC80−C20のターゲットは、SiC粉末とC粉末を80:20の体積比率で混合し作製した。作製したターゲットの酸素量は426ppmであった。
SiCターゲットは、C相を含有しない通常のSiCターゲットであり、酸素量は612ppmであった。
中間皮膜の成膜には、合金ターゲットを使用した。各ターゲットのサイズは500mm×88mm、厚みを10mmとした。表1に使用したターゲットを示す。
The SiC95-C5 target was prepared by mixing SiC powder and C powder in a volume ratio of 95: 5. The produced target had an oxygen content of 871 ppm.
A SiC90-C10 target was prepared by mixing SiC powder and C powder in a volume ratio of 90:10. The produced target had an oxygen content of 638 ppm.
The SiC80-C20 target was prepared by mixing SiC powder and C powder at a volume ratio of 80:20. The produced target had an oxygen content of 426 ppm.
The SiC target was a normal SiC target containing no C phase, and the oxygen amount was 612 ppm.
An alloy target was used for forming the intermediate film. The size of each target was 500 mm × 88 mm and the thickness was 10 mm. Table 1 shows the targets used.

成膜プロセスについて説明する。
バイアス電源は、基材に接続され、独立して基材に負圧のバイアス電圧を印加する。基材は、毎分2回転で自転しかつ、固定冶具とサンプルホルダーを介して公転する。基材とターゲット表面間の距離は50mmとした。導入ガスは、N、Ar、Krを用い、ガス供給ポートから導入した。
The film forming process will be described.
The bias power source is connected to the base material and independently applies a negative bias voltage to the base material. The substrate rotates at two revolutions per minute and revolves through a fixing jig and a sample holder. The distance between the substrate and the target surface was 50 mm. The introduced gas was N 2 , Ar, and Kr, and was introduced from the gas supply port.

まず、成膜装置内のヒーターにより基材温度が500℃になった状態で90分間の加熱を行い、真空容器(チャンバー)内の圧力が4×10−3Paに達した後、Arガスを真空容器内に導入し、炉内の圧力を0.2Paとした。そして、基材に−200Vの直流バイアス電圧を印加した。Arイオンによる基材のクリーニングを10分間実施した。 First, heating was performed for 90 minutes with the substrate temperature at 500 ° C. by the heater in the film forming apparatus, and after the pressure in the vacuum vessel (chamber) reached 4 × 10 −3 Pa, Ar gas was removed. It introduced in the vacuum vessel and the pressure in a furnace was 0.2 Pa. Then, a DC bias voltage of −200 V was applied to the substrate. The substrate was cleaned with Ar ions for 10 minutes.

容器内の圧力を1×10−3Paに真空排気して、基材の温度を450℃の一定とし、一定流量のArガス500mlのもとで、容器内の圧力が600mPaになるようにNガスを導入した。そして、バイアス電圧を−120V、アノード電圧を−110Vに設定して、中間皮膜を成膜した。 The pressure in the container is evacuated to 1 × 10 −3 Pa, the temperature of the base material is kept constant at 450 ° C., and N is adjusted so that the pressure in the container becomes 600 mPas under a constant flow rate of 500 ml of Ar gas. Two gases were introduced. Then, an intermediate film was formed by setting the bias voltage to −120 V and the anode voltage to −110 V.

試料番号1〜12、14、15、17、18では、中間皮膜が傾斜構造層となるように成膜条件を調整した。まず、蒸発源番号1に6kWの平均電力を印加して、5000秒間(略0.5μm)成膜を行なった。その後、蒸発源番号2に2kWの平均電力を印加すると同時に、蒸発源番号2の平均電力を0.5W/秒の比率で6kWまで上昇させ、蒸発源番号1の平均電力を6kWから2kWへ、0.5W/秒の比率で減少させ、傾斜構造層の工程を略7500秒間実施して略1μmの傾斜皮膜を成膜した。その後、蒸発源番号1の電力供給を停止させ、蒸発源番号2を5000秒間(略0.5μm)成膜した。   In Sample Nos. 1 to 12, 14, 15, 17, and 18, the film forming conditions were adjusted so that the intermediate film was an inclined structure layer. First, an average power of 6 kW was applied to evaporation source number 1 to form a film for 5000 seconds (approximately 0.5 μm). Thereafter, the average power of 2 kW is applied to the evaporation source number 2 and at the same time, the average power of the evaporation source number 2 is increased to 6 kW at a rate of 0.5 W / second, and the average power of the evaporation source number 1 is increased from 6 kW to 2 kW. Decreasing at a rate of 0.5 W / second, the step of the inclined structure layer was performed for about 7500 seconds to form an approximately 1 μm inclined film. Thereafter, the power supply of the evaporation source number 1 was stopped, and the evaporation source number 2 was formed for 5000 seconds (approximately 0.5 μm).

試料番号13は、以下の手順で上記の傾斜構造層のない試料とした。すなわち、蒸発源番号1による成膜を10000秒(略1μm)実施後、蒸発源番号1への電力供給を停止して、蒸発源番号2による成膜を10000秒(略1μm)行い、中間皮膜を成膜した。   Sample No. 13 was a sample without the above gradient structure layer by the following procedure. That is, after film formation with evaporation source number 1 was performed for 10000 seconds (approximately 1 μm), power supply to evaporation source number 1 was stopped and film formation with evaporation source number 2 was performed for 10,000 seconds (approximately 1 μm). Was deposited.

その後、容器内の圧力を1×10−3Paに真空排気して、基材の温度を450℃の一定とし、一定流量のArガス500mlのもとで、容器内の圧力が580mPaになるようにKrガスを導入した。そして、バイアス電圧を−120V、アノード電圧を−110Vに設定し、硬質皮膜の成膜を行った。試料番号16は、中間皮膜を成膜せずに硬質皮膜を成膜した。 Thereafter, the pressure in the container is evacuated to 1 × 10 −3 Pa, the temperature of the substrate is kept constant at 450 ° C., and the pressure in the container becomes 580 mPa under a constant flow rate of 500 ml of Ar gas. Was introduced with Kr gas. And the bias voltage was set to -120V, the anode voltage was set to -110V, and the hard film was formed. In Sample No. 16, a hard film was formed without forming an intermediate film.

試料番号1〜17は、一定量のC相を含有したSiC複合ターゲットを使用した。
蒸発源番号3に、3kWの電力を印加し放電を開始した。500秒後、蒸発源番号4に3kWの出力を印加し放電を開始し、蒸発源番号3と4で略2μmのSiC系膜の成膜を行なった。
Sample numbers 1 to 17 used SiC composite targets containing a certain amount of C phase.
Electric power of 3 kW was applied to evaporation source number 3 to start discharging. After 500 seconds, an output of 3 kW was applied to the evaporation source number 4 to start discharging, and an approximately 2 μm SiC film was formed at the evaporation source numbers 3 and 4.

試料番号18は、C相を含有しない通常のSiCターゲットを使用した。この場合、ターゲット表面の電気抵抗が高く、ターゲットに印加する電力を1kWよりも大きく設定した場合、ターゲット表面上で異常放電が発生して成膜が出来なかった。そのため、ターゲットに印加する電力を1kWに設定した。
各被覆試料は200℃以下に冷却後、容器内から取り出し皮膜特性を評価した。
Sample No. 18 used a normal SiC target containing no C phase. In this case, when the electric resistance of the target surface was high and the electric power applied to the target was set to be larger than 1 kW, abnormal discharge occurred on the target surface and film formation could not be performed. Therefore, the power applied to the target was set to 1 kW.
Each coated sample was taken out from the container after being cooled to 200 ° C. or less, and the film characteristics were evaluated.

<皮膜組成>
皮膜組成を、電子プローブマイクロアナライザー(EPMA;日本電子(株)製JXA−8900R)を用いて分析した。分析は、皮膜の最表面に対し試験片を5度傾けた皮膜断面を鏡面研磨後実施した。そして分析値は、加速電圧15kV、試料電流0.2μA、計数時間10秒とした測定を5回実施し、その平均値とした。表2に、皮膜組成の分析結果を示す。数値は原子比を示す。
<Film composition>
The coating composition was analyzed using an electron probe microanalyzer (EPMA; JXA-8900R manufactured by JEOL Ltd.). The analysis was carried out after mirror polishing of the film cross section in which the test piece was tilted 5 degrees with respect to the outermost surface of the film. The analysis value was measured five times with an acceleration voltage of 15 kV, a sample current of 0.2 μA, and a counting time of 10 seconds, and the average value was obtained. Table 2 shows the analysis results of the coating composition. Numerical values indicate atomic ratios.

定量分析で定性された酸素はターゲットに混入したもの、またはその他要因も含め不可避的に混入したと考えられる。SiC複合ターゲットで成膜した皮膜では、C/Siが1.38〜1.73と、どれもCが多く含有された。通常のSiCターゲットを使用して成膜では、Cに対してややSiが多く含有された。中間皮膜は合金ターゲットと略同一組成であった。   It is considered that oxygen qualitatively determined by quantitative analysis was mixed into the target or unavoidably mixed with other factors. In the film formed with the SiC composite target, C / Si was 1.38 to 1.73, and each contained a large amount of C. In film formation using a normal SiC target, a little Si was contained relative to C. The intermediate film had almost the same composition as the alloy target.

〈結晶構造および結晶粒径〉
中間皮膜と硬質皮膜の結晶構造を測定するために、皮膜断面を透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて観察した。まず、試料を切断しダミー基板上にエポキシ樹脂を用いて接着し、その後、切断、Mo製補強リング接着、研磨、ディンプリング、Arイオンミーリングを行い断面TEM試料を準備した。測定前にはカーボン蒸着を施した。設備は日本電子製JEM−2010F型電界放射型透過電子顕微鏡を用い加速電圧を200kVとした。制限視野回折像はカメラ長50cm、制限視野領域をビーム直径680nmとした。格子像が観察された微小部は、微小部電子線回折(ビーム直径3nm以下)を実施して、最も強く現れる電子線回折パターンから、その皮膜の結晶構造を特定した。また、観察した格子像から平均結晶粒径を測定した。測定結果を表3に示す。
<Crystal structure and crystal grain size>
In order to measure the crystal structure of the intermediate coating and the hard coating, the cross section of the coating was observed using a transmission electron microscope (TEM). First, a sample was cut and bonded onto a dummy substrate using an epoxy resin, and then cut, Mo reinforcing ring bonding, polishing, dimple ring, and Ar ion milling were performed to prepare a cross-sectional TEM sample. Carbon vapor deposition was performed before the measurement. The equipment was a JEM-2010F type field emission transmission electron microscope manufactured by JEOL Ltd., and the acceleration voltage was 200 kV. The limited field diffraction image had a camera length of 50 cm and a limited field area of 680 nm in beam diameter. The minute portion where the lattice image was observed was subjected to minute portion electron beam diffraction (with a beam diameter of 3 nm or less), and the crystal structure of the film was identified from the electron beam diffraction pattern that appeared most strongly. The average crystal grain size was measured from the observed lattice image. Table 3 shows the measurement results.

図1は、試料番号2の硬質皮膜の透過電子顕微鏡によるビーム直径680nmの制限視野回折像を示す。(002)又は(101)、(110)、(112)又は(200)の六方晶の結晶面に対応した結晶回折パターンがそれぞれ確認される。中でも、(002)又は(101)の六方晶の結晶回折パターンが最も明るく、最強強度を示すことが確認される。
C相を含有したSiC複合ターゲットで成膜した試料番号1、3〜17も同様に、(002)又は(101)の六方晶の結晶回折パターンが最強強度を示した。
通常のSiCターゲットを使用した、試料番号18では、結晶回折パターンは確認されず非晶質であった。
FIG. 1 shows a limited field diffraction image of a hard film of Sample No. 2 having a beam diameter of 680 nm by a transmission electron microscope. A crystal diffraction pattern corresponding to the hexagonal crystal plane of (002) or (101), (110), (112) or (200) is confirmed. Among them, it is confirmed that the (002) or (101) hexagonal crystal diffraction pattern is brightest and shows the strongest intensity.
Similarly, Sample Nos. 1 and 3 to 17 formed with the SiC composite target containing the C phase showed the strongest intensity in the (002) or (101) hexagonal crystal diffraction pattern.
In sample number 18 using a normal SiC target, the crystal diffraction pattern was not confirmed, and the sample was amorphous.

図2は、試料番号2の硬質皮膜の透過電子顕微鏡による断面写真の一例である。明確な格子像と周期構造がない箇所の両方が存在することが確認される。観察された格子像の長径は概ね10nm以下であった。一方、明確な周期構造が確認されない箇所は、非晶質もしくは非常に微細な結晶粒子が混在していると推定される。
試料番号1、3〜17でも、明確な格子像と周期構造が確認されない両方が観察された。
試料番号18は、明確な格子像は確認されず、制限視野回折像からも非晶質のSiCであることが確認された。
FIG. 2 is an example of a cross-sectional photograph of the hard film of Sample No. 2 using a transmission electron microscope. It is confirmed that both a clear lattice image and a portion without a periodic structure exist. The major axis of the observed lattice image was approximately 10 nm or less. On the other hand, it is presumed that a portion where a clear periodic structure is not confirmed is mixed with amorphous or very fine crystal particles.
In sample numbers 1 and 3-17, both a clear lattice image and a periodic structure were not observed.
Sample No. 18 was not confirmed to have a clear lattice image, and was confirmed to be amorphous SiC from a limited field diffraction image.

図3は、試料番号2の硬質皮膜の格子像が確認された粒子内部の微小部電子線回折を示す。(002)の六方晶の結晶面にスポットが最も明確に観察される。本結果からも、本発明のSiC皮膜の組織には、六方晶の結晶構造相のSiCを含有することが確認される。
試料番号1、3〜17も同様に格子像の部分では、(002)の六方晶の結晶面に最も明確なスポットが確認された。
FIG. 3 shows microscopic electron beam diffraction inside the particle in which the lattice image of the hard film of sample number 2 was confirmed. Spots are most clearly observed on the (002) hexagonal crystal plane. Also from this result, it is confirmed that the structure of the SiC film of the present invention contains SiC having a hexagonal crystal structure phase.
Similarly, in Sample Nos. 1 and 3 to 17, in the portion of the lattice image, the clearest spot was confirmed on the (002) hexagonal crystal plane.

<硬質皮膜の硬度測定>
エリオニクス製のナノインデンテーション装置を用い、硬質皮膜の硬度を測定した。皮膜の硬度を測定するために、試験片を5度傾けて、鏡面研磨後、皮膜の研磨面内で最大押し込み深さが層厚の略1/10未満となる領域を選定した。このとき略1/5程度でも基材の影響はなかった。押込み荷重49mN、最大荷重保持時間1秒、荷重負荷後の除去速度0.49mN/秒の測定条件で10点測定し、その平均値を求めた。本測定方法における皮膜硬度は、圧子の微細形状、測定時の温度、湿度、試料の表面状態に左右され易く、得られる数値は必ずしもビッカース硬さと一致しない。そのため、標準試料である単結晶Siを測定した。そのときの単結晶Siの皮膜硬さは12GPaであり、本測定結果をもとに相対比較することができる。測定結果を表3に示す。
<Hardness measurement of hard coating>
The hardness of the hard coating was measured using an Elionix nanoindentation device. In order to measure the hardness of the film, the specimen was tilted by 5 degrees, and after mirror polishing, a region where the maximum indentation depth was less than about 1/10 of the layer thickness within the polished surface of the film was selected. At this time, there was no influence of the base material even at about 1/5. Ten points were measured under the measurement conditions of an indentation load of 49 mN, a maximum load holding time of 1 second, and a removal speed after loading of 0.49 mN / second, and the average value was obtained. The film hardness in this measurement method is easily influenced by the fine shape of the indenter, the temperature, humidity at the time of measurement, and the surface condition of the sample, and the obtained numerical values do not necessarily match the Vickers hardness. Therefore, single crystal Si as a standard sample was measured. The film hardness of the single crystal Si at that time is 12 GPa, and a relative comparison can be made based on this measurement result. Table 3 shows the measurement results.

<摩擦係数測定>
SiC皮膜のFe系材に対する摩擦係数を測定するために下記の条件でボールオンディスク摩耗試験を行い、平均摩擦係数を測定した。測定結果を表3に示す。
ボール : φ6鏡面仕上げ、材質:SUJ2(60HRC)
基材 : φ20鏡面仕上げ、各種皮膜
回転半径 : 3mm
回転スピード : 10cm/s
荷重 : 2N
摺動距離 : 100m
摺動環境 : 室温、無潤滑
<Friction coefficient measurement>
In order to measure the friction coefficient of the SiC film against the Fe-based material, a ball-on-disk wear test was performed under the following conditions, and the average friction coefficient was measured. Table 3 shows the measurement results.
Ball: Φ6 mirror finish, Material: SUJ2 (60HRC)
Base material: φ20 mirror finish, various coatings Turning radius: 3mm
Rotation speed: 10cm / s
Load: 2N
Sliding distance: 100m
Sliding environment: Room temperature, no lubrication

〈切削試験〉
切削工具による耐久性評価用として、超微粒子超硬合金製(WC−Co−VC−Cr、WC平均粒径:0.4μm、Co含有量:6重量%、VC含有量:0.2重量%、Cr含有量0.6重量%)の2枚刃、半径0.5mmのボールエンドミルの基材を用いて、上記と同じ条件で成膜して試料No.1〜18の被覆工具を作製した。
<Cutting test>
For durability evaluation with a cutting tool, made of ultrafine particle cemented carbide (WC-Co-VC-Cr, WC average particle size: 0.4 μm, Co content: 6% by weight, VC content: 0.2% by weight , Cr content 0.6 wt%) using a two-blade ball end mill base material with a radius of 0.5 mm, film formation was performed under the same conditions as described above. 1 to 18 coated tools were produced.

また、市場で一般的に使用されているTiAlN膜の単一膜を以下の手順で作製し、SiC皮膜との特性を比較した。
TiAlNの被覆には、成膜装置にアークイオンプレーティング装置(神戸製鋼所製:AIP−S40)を用いた。まず、基材温度を500℃に設定して、成膜装置内のヒーターによりで60分間の加熱を行い、真空容器(チャンバー)内の圧力が4×10−3Paに達した後、Arガスを真空容器内に導入し、炉内の圧力を2Paとした。そして、基材に−200Vの直流バイアス電圧を印加し、Arイオンによる基材のクリーニングを10分間実施した。その後、容器内の圧力を1×10−3Paに真空排気して、基材の温度を500℃の一定とし、容器内の圧力が2PaになるようにNガスを導入した。そして、バイアス電圧を−40Vに設定し、アーク蒸発源に150Aの電力を供給して、略4μmのTiAlN単一膜を成膜し、試料番号19とした。
In addition, a single film of TiAlN film generally used in the market was prepared by the following procedure, and the characteristics with the SiC film were compared.
For coating of TiAlN, an arc ion plating apparatus (manufactured by Kobe Steel: AIP-S40) was used as a film forming apparatus. First, the substrate temperature is set to 500 ° C., and heating is performed for 60 minutes with a heater in the film forming apparatus. After the pressure in the vacuum container (chamber) reaches 4 × 10 −3 Pa, Ar gas Was introduced into the vacuum vessel, and the pressure in the furnace was set to 2 Pa. Then, a DC bias voltage of −200 V was applied to the substrate, and the substrate was cleaned with Ar ions for 10 minutes. Thereafter, the pressure in the container was evacuated to 1 × 10 −3 Pa, the temperature of the substrate was kept constant at 500 ° C., and N 2 gas was introduced so that the pressure in the container was 2 Pa. Then, the bias voltage was set to −40 V, 150 A power was supplied to the arc evaporation source, and a TiAlN single film having a thickness of about 4 μm was formed.

試料番号1〜19の被覆ボールエンドミルは、以下の評価条件で耐久性を評価した。評価結果を表3に示す。
[切削条件]
被削材:マルテンサイト系ステンレス鋼(HRC52)
工具回転数:150,000回転/分
テーブル送り量:4500m/分
切り込み深さ:軸方向0.05mm、ピックフィード0.2mm
加工方法:90度勾配面加工(最大軸方向切り込み深さ:0.25mm)
クーラント:乾式
寿命判定:最大摩耗幅が0.1mmに達するまでの切削長、10m未満切り捨て
The coated ball end mills of sample numbers 1 to 19 were evaluated for durability under the following evaluation conditions. The evaluation results are shown in Table 3.
[Cutting conditions]
Work material: Martensitic stainless steel (HRC52)
Tool rotation speed: 150,000 rotations / minute Table feed rate: 4500 m / minute Cutting depth: 0.05 mm in the axial direction, 0.2 mm pick feed
Machining method: 90 degree gradient surface machining (maximum axial depth of cut: 0.25 mm)
Coolant: Dry type Life judgment: Cutting length until maximum wear width reaches 0.1mm, rounded down to less than 10m

SiC複合ターゲットで成膜した試料番号1〜17のSiC皮膜は、六方晶の結晶構造相であり、通常のSiCターゲットで成膜した非晶質SiCであった試料番号18に比べて高硬度であった。   The SiC films of Sample Nos. 1 to 17 formed with the SiC composite target have a hexagonal crystal structure phase, and have a higher hardness than Sample No. 18 which was amorphous SiC formed with an ordinary SiC target. there were.

SiC複合ターゲットで成膜した本発明例の試料番号1〜17は、通常のSiCターゲットで成膜した試料番号18に比べて摩擦係数が低くなった。これは、皮膜中に潤滑性能の優れるC原子が多く含有されているためである。   Sample Nos. 1 to 17 of the present invention example formed with a SiC composite target had a lower friction coefficient than Sample No. 18 formed with a normal SiC target. This is because a lot of C atoms having excellent lubricating performance are contained in the film.

本発明例である試料番号の1〜13は、中間皮膜の基材側と硬質皮膜側で異なるターゲットを使用し、基材側では立方晶の結晶構造相、硬質皮膜側では六方晶の結晶構造相を含有する組織であった。
試料番号14の中間皮膜は、硬質皮膜側では、AlとSiの含有量が多く、非晶質となった。
試料番号15の中間皮膜は、基材側と硬質皮膜側で同一のAl60Cr37Si3のターゲットを使用し、中間皮膜全体が立方晶の結晶構造となった。
試料番号17の中間皮膜は、基材側と硬質皮膜側で同一のAl80V20のターゲットを使用し、中間皮膜全体が六方晶の結晶構造となった。
Sample Nos. 1 to 13 which are examples of the present invention use different targets on the base film side and the hard film side of the intermediate film, and have a cubic crystal structure phase on the base material side and a hexagonal crystal structure on the hard film side. It was a structure containing a phase.
The intermediate film of Sample No. 14 was amorphous on the hard film side with a large content of Al and Si.
The intermediate film of Sample No. 15 used the same Al60Cr37Si3 target on the substrate side and the hard film side, and the entire intermediate film had a cubic crystal structure.
The intermediate film of Sample No. 17 used the same Al80V20 target on the base material side and the hard film side, and the entire intermediate film had a hexagonal crystal structure.

本発明例である試料番号1〜13は、硬質皮膜が結晶質のSiC皮膜であり、中間皮膜の基材側が立方晶の結晶構造、硬質皮膜側が六方晶の結晶構造であるため、優れた密着性と耐摩耗性を示し、本発明と中間皮膜が異なる試料番号14〜17よりもさらに工具寿命が向上した。
本発明例の試料番号1〜13は、SiC皮膜中のC含有が多いため、摺動特性に優れ、特に切れ刃表面の溶着物が減少して切削抵抗が低い。しかも高硬度で耐熱性に優れることから、優れた耐久性を示したと推定される。本発明の試料番号1〜13は、いずれもTiAlN皮膜である試料番号18よりも優れた切削性能を示した。
本発明例の硬質皮膜の中でも、中間皮膜が同じ試料番号1〜3の比較から、SiC皮膜中のSi含有量が多く、より高硬度な試料番号1および2の硬質皮膜がより優れた切削性能を示した。
試料番号2、13の比較から、中間皮膜に組成傾斜層を有してしている方が優れた工具性能を示した。
また、中間皮膜の硬質皮膜側の結晶粒径と硬質皮膜の結晶粒径が同程度である方が、切削性能が優れる傾向にあった。
硬質皮膜が非晶質である試料番号18は、摩耗進行が早く、また相手材の付着が激しいことから摺動特性が不足していると考えられ、異常摩耗が発生した。
Sample Nos. 1 to 13 which are examples of the present invention have excellent adhesion because the hard film is a crystalline SiC film, the base material side of the intermediate film is a cubic crystal structure, and the hard film side is a hexagonal crystal structure. The tool life was further improved as compared with Sample Nos. 14 to 17 in which the intermediate film was different from the present invention.
Sample Nos. 1 to 13 of the present invention examples are excellent in sliding characteristics because of the large C content in the SiC film, and in particular, the welded material on the cutting edge surface is reduced and the cutting resistance is low. Moreover, it is presumed that it has excellent durability because of its high hardness and excellent heat resistance. Sample Nos. 1 to 13 of the present invention all showed cutting performance superior to Sample No. 18 which is a TiAlN film.
Among the hard coatings of the present invention example, from the comparison of sample numbers 1 to 3 where the intermediate coating is the same, the Si content in the SiC coating is large, and the hard coatings of sample numbers 1 and 2 having higher hardness are superior in cutting performance. showed that.
From comparison of Sample Nos. 2 and 13, the tool performance was better when the intermediate coating had the composition gradient layer.
In addition, the cutting performance tended to be superior when the crystal grain size of the intermediate coating on the hard coating side was approximately the same as the crystal grain size of the hard coating.
Sample No. 18 in which the hard coating was amorphous was considered to have insufficient sliding characteristics due to rapid progress of wear and strong adhesion of the mating material, and abnormal wear occurred.

本発明は、優れた耐摩耗性と摺動特性が要求される用途、例えば切削工具や金型等に用いられる被覆工具およびその製造方法について述べたものである。そして、その優れた耐摩耗性と摺導特性を考慮すると、自動車部品等の部材へ適用しても、優れた耐久性を発揮することが可能である。   The present invention describes a coated tool used in applications requiring excellent wear resistance and sliding characteristics, such as a cutting tool or a die, and a method for manufacturing the same. In view of the excellent wear resistance and sliding characteristics, excellent durability can be exhibited even when applied to a member such as an automobile part.

Claims (12)

工具の基材表面に中間皮膜を介して硬質皮膜を被覆した被覆工具であって、該硬質皮膜は、原子比でSiよりもCが多く、組織に六方晶の結晶構造相を含むSiC膜であり、該中間皮膜は、AlxMyからなる窒化物又は炭窒化物(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)であり、該基材側が立方晶の結晶構造、該硬質皮膜側が六方晶の結晶構造であること特徴とする耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具。   A coated tool in which a hard film is coated on the surface of a base material of the tool via an intermediate film, and the hard film is a SiC film containing more C than Si in an atomic ratio and containing a hexagonal crystal structure phase in the structure. The intermediate film is a nitride or carbonitride composed of AlxMy (where x and y indicate atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, where M is At least one selected from Ti, Cr, V, and Nb), the base material side has a cubic crystal structure, and the hard film side has a hexagonal crystal structure. Excellent coating tool. 中間皮膜は、基材側から硬質皮膜側に向けてAlの含有量が増加することを特徴とする請求項1に記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具。   2. The coated tool having excellent wear resistance and sliding properties according to claim 1, wherein the intermediate film has an Al content increasing from the substrate side toward the hard film side. 中間皮膜は、Si、Y、Bから選択される1種以上を原子比で20%以下含むことを特徴とする請求項1ないし2に記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具。   3. The coated tool having excellent wear resistance and sliding characteristics according to claim 1, wherein the intermediate film contains at least one selected from Si, Y, and B in an atomic ratio of 20% or less. 中間皮膜は、少なくともSiを含み、基材側から硬質皮膜側に向けてSiの含有量が増加することを特徴とする請求項3に記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具。   4. The coated tool having excellent wear resistance and sliding properties according to claim 3, wherein the intermediate film contains at least Si, and the Si content increases from the base material side toward the hard film side. 硬質皮膜のC量は、原子比で70%以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具。   The coated tool excellent in wear resistance and sliding characteristics according to any one of claims 1 to 4, wherein the hard coating has a C content of 70% or less in terms of atomic ratio. 硬質皮膜の組織は、非晶質に六方晶の結晶構造相を含むことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具。   The coated tool excellent in wear resistance and sliding characteristics according to any one of claims 1 to 5, wherein the structure of the hard film is amorphous and contains a hexagonal crystal structure phase. 硬質皮膜の組織は、透過型電子顕微鏡による電子線回折において、(101)又は(002)の六方晶の結晶面が最大強度を示すことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具。   7. The structure of the hard film according to claim 1, wherein a hexagonal crystal plane of (101) or (002) shows a maximum strength in electron beam diffraction by a transmission electron microscope. A coated tool with excellent wear resistance and sliding properties. 物理蒸着法により工具の基材表面に中間皮膜を介して硬質皮膜を被覆する製造方法であって、該中間皮膜の被覆では、AlxMyからなる(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)組成の異なる複数個のターゲットを用い、
AlxMyからなる窒化物又は炭窒化物(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)で、該基材側が立方晶の結晶構造、該硬質皮膜側が六方晶の結晶構造となるよう形成し、
該硬質皮膜の被覆では、体積比で0を超え25%以下のC相を含んだSiC複合ターゲットを用い、該SiC複合ターゲットに印加する平均電力を2kW以上でスパッタすることを特徴とする耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具の製造方法。
A manufacturing method in which a hard film is coated on a substrate surface of a tool via an intermediate film by a physical vapor deposition method, and the intermediate film is made of AlxMy (where x and y indicate atomic ratios, and x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, M is one or more selected from Ti, Cr, V, and Nb) using a plurality of targets having different compositions,
Nitride or carbonitride composed of AlxMy (where x and y are atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, M is Ti, Cr, V, Nb 1 or more selected from the above), the base material side is formed in a cubic crystal structure, and the hard film side is formed in a hexagonal crystal structure,
The hard coating is characterized by using a SiC composite target containing a C phase of more than 0 and less than 25% by volume, and sputtering with an average power applied to the SiC composite target of 2 kW or more. Method of coated tools with excellent workability and sliding properties.
中間皮膜の被覆では、複数個のターゲットのうち、Alの含有量が多い組成のターゲットに印加する電力を増加させていくことで、基材側から硬質皮膜側に向けてAlの含有量が増加するように被覆することを特徴とする請求項8に記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具の製造方法。   In the coating of the intermediate film, the Al content increases from the base material side toward the hard film side by increasing the power applied to the target having a high Al content among the multiple targets. The method for producing a coated tool having excellent wear resistance and sliding properties according to claim 8, wherein the coated tool is coated as described above. 中間皮膜の被覆では、AlxMy(但し、x、yは原子比を示し、x+y=100、かつ、40≦x≦95、かつ、5≦y≦60、MはTi、Cr、V、Nbから選択される1種以上)の関係を満たし、さらにSi、Y、Bから選択される1種以上を原子比で20%以下含んだターゲットを1個以上用いることを特徴とする請求項8ないし9に記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具の製造方法。   In the coating of the intermediate film, AlxMy (where x and y indicate atomic ratios, x + y = 100, 40 ≦ x ≦ 95, and 5 ≦ y ≦ 60, and M is selected from Ti, Cr, V, and Nb. 1 or more), and further comprising at least one target containing 20% or less by atomic ratio of one or more selected from Si, Y, and B. A method for producing a coated tool having excellent wear resistance and sliding properties as described. 中間皮膜の被覆では、少なくともSiを含有したターゲットを1個以上用い、該Siを含有したターゲットに印加する電力を増加させていくことで、基材側から硬質皮膜側に向けてSiの含有量が増加するように被覆することを特徴とする請求項10に記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具の製造方法。   In the coating of the intermediate film, at least one target containing Si is used, and by increasing the power applied to the target containing Si, the content of Si from the substrate side toward the hard film side The method for manufacturing a coated tool having excellent wear resistance and sliding properties according to claim 10, wherein the coating is performed so that the resistance increases. SiC複合ターゲットのC相は、体積比で2%以上であることを特徴とする請求項8ないし11のいずれかに記載の耐摩耗性と摺動特性に優れる被覆工具の製造方法。   The method for producing a coated tool having excellent wear resistance and sliding properties according to any one of claims 8 to 11, wherein the C phase of the SiC composite target is 2% or more by volume ratio.
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