專利名稱：：切削工具用硬質(zhì)被膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及切削工具用硬質(zhì)被膜，所述硬質(zhì)被膜用于被覆立銑刀、鉆頭等切削工具，以提高切削工具的耐磨損性。
背景技術(shù)：
：過去，使用TiN、TiCN、TiAlN等作為被覆于金屬切削工具上的硬質(zhì)被膜。特別是以專利文獻(xiàn)1、2為代表的TiAlN類被膜是在TiN中添加Al而使硬度和耐熱性得到改善的被膜，因其耐磨損性良好而廣泛用作切削工具用硬質(zhì)被膜，所述切削工具用于加工含有淬火鋼的鋼鐵材料。然而，近年來，要求進(jìn)一步提高工具對(duì)鋼鐵材料的耐磨損性，在專利文獻(xiàn)3等中提出了AlCrN被膜，該被膜通過使用CrN代替TiN來作為基礎(chǔ)而使其耐熱性比TiAlN被膜的耐熱性更好。專利文獻(xiàn)1:日本特開昭62-56565號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開平2-194159號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3:日本特許第3039381號(hào)公報(bào)但是，AlCrN被膜雖然比TiAlN被膜的耐熱性好，但其硬度略低，因此，不能說其針對(duì)鋼鐵材料的耐磨損性已足夠。
發(fā)明內(nèi)容鑒于上述情況，本發(fā)明人對(duì)被膜的組成和被膜層構(gòu)成進(jìn)行了研究，結(jié)果得到了通過提高硬質(zhì)被膜的硬度和潤(rùn)滑性能夠解決上述問題這一認(rèn)識(shí)，基于該認(rèn)識(shí)完成了本發(fā)明，即，本發(fā)明提供一種切削工具用硬質(zhì)被膜，通過將該硬質(zhì)被膜制成規(guī)定的組成和層疊結(jié)構(gòu)而能夠改善硬質(zhì)被膜的硬度和潤(rùn)滑性，與以往的AlCrN膜相比，能夠飛躍性地提高耐磨損性且實(shí)用性極為優(yōu)異。下面對(duì)本發(fā)明的要點(diǎn)進(jìn)行說明。本發(fā)明涉及一種切削工具用硬質(zhì)被膜，其形成于切削工具用基材上，其特征在于，該硬質(zhì)被膜包含第一多層被膜層，該第一多層被膜層是交替層疊第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層的金屬及半金屬成分以原子％計(jì)時(shí)，該第一被膜層表示為Al(自-x.y-z)CrwV(y)Bw，其中，20《x《40，2《y《15，5《z《15，所述第一被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；所述第二被膜層的金屬及半金屬成分以原子％計(jì)時(shí)，該第二被膜層表示為Al(1QQ.u-v.w)Cnu)V(V)B(W)，其中，20《u《40，0《v《5，0《w《5，所述第二被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；所述第一被膜層的V的含量比例y和所述第二被膜層的V的含量比例v滿足y的關(guān)系，并且，所述第一被膜層的B的含量比例z和所述第二被膜層的B的含量比例w滿足z-5^w的關(guān)系(本發(fā)明的第一方面)。并且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第一方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在上述第一多層被膜層和上述基材之間設(shè)置有第三被膜層，該第三被膜層的金屬元素及半金屬元素與上述第二被膜層的金屬元素及半金屬元素相同(本發(fā)明的第二方面)。而且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第一方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01pm0.5(本發(fā)明的第三方面)。并且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第二方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01pm0.5(本發(fā)明的第四方面)。并且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第一方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01pm0.5(本發(fā)明的第五方面)。而且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第二方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01pm0.5|im(本發(fā)明的第六方面)。并且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第一第六方面中任一方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述第一多層被膜層的表層側(cè)設(shè)置有第二多層被膜層，該第二多層被膜層是交替層疊第五被膜層和第六被膜層各2層以上而形成的，所述第五被膜層的金屬元素、半金屬元素和非金屬元素與所述第一被膜層的金屬元素、半金屬元素和非金屬元素相同，所述第六被膜層的金屬元素及半金屬元素以原子％計(jì)時(shí)，該第六被膜層表示為Si(u)。-t)M(t)，其中，0《t《30，M為元素周期表中的4A、5A、6A、3B族中的任意一種以上的元素，所述第六被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)，所述第五被膜層的膜厚被設(shè)定為40nm以下，所述第六被膜層的膜厚被設(shè)定為0.2nm4nm，并且，所述第五被膜層和所述第六被膜層的膜厚以所述第五被膜層的膜厚為所述第六被膜層的膜厚的4倍以上的方式來設(shè)定(本發(fā)明的第七方面)。并且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第七方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，所述第一多層被膜層具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)(本發(fā)明的第八方面)。而且，本發(fā)明涉及如本發(fā)明的第八方面所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，所述基材是超硬合金制造的，所述超硬合金由以WC為主成分的硬質(zhì)粒子和以Co為主成分的結(jié)合材料構(gòu)成，所述WC粒子的平均粒徑被設(shè)定為0.1|im2pm，所述Co的含量以重量％計(jì)被設(shè)定為5%15%(本發(fā)明的第九方面)。本發(fā)明涉及一種切削工具用硬質(zhì)被膜，由于該硬質(zhì)被膜如上構(gòu)成，因而能夠改善硬質(zhì)被膜的硬度及潤(rùn)滑性，與以往的AlCrN膜相比，耐磨損性能夠得到飛躍性地提高，實(shí)用性極為優(yōu)異。具體實(shí)施例方式通過給出本發(fā)明的作用來簡(jiǎn)單介紹本發(fā)明的適宜的實(shí)施方式。添加V可提高潤(rùn)滑性，并且，添加B可提高硬度，因此，本發(fā)明與以往的AlCrN類被膜相比，潤(rùn)滑性及硬度都能夠得到提高。此處，如果含有B，則被膜的硬度得到提高，但其韌性會(huì)略為降低，在本發(fā)明中，通過使第二被膜層的B含量比第一被膜層的B含量少5at%(原子％)以上而抑制了第二被膜層的韌性的下降，通過將這樣的第二被膜層與第一被膜層交替層疊，來同時(shí)兼顧硬度和韌性。g卩，B含量較多的第一被膜層主要承擔(dān)提高硬度的作用，在該第一被膜層之間的B含量較少的第二被膜層主要承擔(dān)提高韌性的作用，由此形成硬且韌性的被膜，從而成為難以產(chǎn)生巻刃的耐磨損性優(yōu)異的被膜。并且，第二被膜層的V含量與第一被膜層的V含量可以相同，但由于B含量少硬度就會(huì)略微下降，所以優(yōu)選使第二被膜層的V含量比第一被膜層的V含量少，但不應(yīng)使第二被膜層的硬度變得過低。實(shí)施例下面對(duì)本發(fā)明的具體的實(shí)施例進(jìn)行說明。本實(shí)施例是形成于切削工具用基材上的切削工具用硬質(zhì)被膜，該硬質(zhì)被膜包含第一多層被膜層，該第一多層被膜層是交替層疊第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層的金屬及半金屬成分以原子％計(jì)時(shí)，該第一被膜層表示為A1Cr(x)V(y)B(z)，其中，20《x《40，2《y《15，5《z《15，所述第一被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；所述第二被膜層的金屬及半金屬成分以原子o^計(jì)時(shí)，該第二被膜層表示為A1Cr(u)V(v)B(w"其中，20《u《40，0《v《5，0《w《5，所述第二被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；所述第一被膜層的V的含量比例y和所述第二被膜層的V的含量比例v滿足y^v的關(guān)系，并且，所述第一被膜層的B的含量比例z和所述第二被膜層的B的含量比例w滿足z-5^w的關(guān)系。下面具體說明各部分?；牟捎贸埠辖鹬圃斓牟牧希摮埠辖鹗怯梢訵C(碳化鎢)為主成分的硬質(zhì)粒子和以CO(鈷)為主成分的結(jié)合材料形成的。具體而言，采用的超硬合金中的上述WC粒子的平均粒徑被設(shè)定為0.1pm2|im，上述Co的含量以重量％計(jì)被設(shè)定為5%15%。在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是由以Ti(鈦)為主成分的氮化物或碳氮化物形成的，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01,0.5,。另外，作為第四被膜層，可以采用以Cr(鉻)為主成分的氮化物或碳氮化物。這種情況下，也可以將膜厚設(shè)定為0.01pm0.5pm。在該第四被膜層之上設(shè)置有第三被膜層。該第三被膜層的金屬元素及半金屬元素與上述第二被膜層的金屬元素及半金屬元素相同。在本實(shí)施例中，在第三被膜層之上設(shè)置有第一多層被膜層，該第一多層被膜層是交替層疊上述第一被膜層和第二被膜層而形成的。并且，該第一多層被膜層形成具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)的構(gòu)成。在該第一多層被膜層的表層側(cè)設(shè)置有第二多層被膜層，該第二多層被膜層是交替層疊第五被膜層和第六被膜層各2層以上而形成的，所述第五被膜層的金屬元素、半金屬元素和非金屬元素與所述第一被膜層的金屬元素、半金屬元素和非金屬元素相同，所述第六被膜層的金屬元素及半金屬元素以原子％計(jì)時(shí)，該第六被膜層表示為Si(HK).t)M(t)，其中，0《t《30，M為元素周期表中的4A、5A、6A、3B族中的任意一種以上的元素，所述第六被膜層含有作為非金屬元素的N(氮)，并且還含有不可避免的雜質(zhì)，所述第五被膜層的膜厚被設(shè)定為0.8nm40nm，所述第六被膜層的膜厚被設(shè)定為0.2nm4nm，并且，所述第五被膜層和所述第六被膜層的膜厚以所述第五被膜層的膜厚為所述第六被膜層的膜厚的4倍以上的方式來設(shè)定。以下說明采用上述構(gòu)成的理由及由上述構(gòu)成產(chǎn)生的作用效果。對(duì)于第一多層被膜層來說，對(duì)如上設(shè)定該被膜構(gòu)成的理由進(jìn)行說明。首先，對(duì)第一被膜層的組成進(jìn)行說明。本發(fā)明人對(duì)將各種第三元素加入到AlCrN中形成的被膜進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過使AlCrN含有規(guī)定量的V(釩)及B(硼)能提高其對(duì)鋼鐵材料的耐磨損性。認(rèn)為，這是由于其改善了被膜的硬度和潤(rùn)滑性而造成的。具體來說，以僅為金屬和半金屬的原子％計(jì)，B含量小于5n/。時(shí)，其效果小，但在B含量為5y。以上時(shí)，顯示出硬度提高的效果，然而，B含量如果超過15%,則確認(rèn)到硬度值不太發(fā)生變化。而且，B相對(duì)A1(鋁)和Cr而言是高價(jià)元素，所以，考慮被膜硬度和成本，對(duì)于第一被膜層的組成范圍，以僅為金屬和半金屬的原子％計(jì)，8含量為5%15%。另外，如果v含量較多，則能提高被膜的潤(rùn)滑性。具體來說，確認(rèn)到，以僅為金屬和半金屬的原子％計(jì)，V含量小于2n/。時(shí)，其效果小，但V含量為2M以上時(shí)，顯示出潤(rùn)滑性提高的效果，被覆有該被膜的工具對(duì)鋼鐵材料的耐磨損性提高。另一方面，還確認(rèn)到，如果V含量過高，則被膜的硬度降低，導(dǎo)致對(duì)鋼鐵材料的耐磨損性下降。并且，相比Al和Cr，V是相當(dāng)昂貴的元素，所以考慮到被膜的潤(rùn)滑性和硬度以及成本，作為第一被膜層的組成范圍，以僅為金屬和半金屬的原子％計(jì)，V含量為2%15%。將第一被膜層形成于基材上，并且該第一被膜層緊鄰所述基材，來制作切削工具，并對(duì)鋼鐵材料進(jìn)行了切削測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明，在進(jìn)給速度和切削深度小的精加工條件下，能夠得到與AlCrN被膜相比磨耗少的良好的切削性能。在進(jìn)給速度和切削深度大的粗加工條件下，有時(shí)在刃口產(chǎn)生微小的巻刃，認(rèn)為這是由于，在含有B的效果的作用下，使得被膜的硬度增大，但被膜的韌性略微下降造成的。于是，設(shè)置了B含量比第一被膜層少5at。/。以使韌性降低得到抑制的第二被膜層，并將第一被膜層和第二被膜層交替層疊各兩層以上(第一多層被膜層)，由此，能同時(shí)兼具硬度和韌性。第二被膜層的V含量和第一被膜層的V含量可以相同，但是，因?yàn)锽含量少會(huì)使硬度略微降低，所以，優(yōu)選以第二被膜層的硬度不變得過低的方式使第二被膜層的V含量小于第一被膜層的V含量。接下來闡述第一多層被膜層的晶體結(jié)構(gòu)。在各種成膜條件下進(jìn)行成膜來考察被膜層的晶體結(jié)構(gòu)和硬度，結(jié)果表明，根據(jù)成膜條件，第一被膜層及第二被膜層均存在得到NaCl型晶體結(jié)構(gòu)的情況和得到纖鋅礦型晶體結(jié)構(gòu)的情況。比較這兩種晶體結(jié)構(gòu)的硬度，后者的硬度比前者的硬度低很多，因此，優(yōu)選將第一多層被膜層的晶體結(jié)構(gòu)制成NaCl型晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果還表明，將第一被膜層形成于基材上且該第一被膜層緊鄰所述基材而制作出的切削工具在切削過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)被膜的微小剝離。因此，在基材上形成具有與第二被膜層元素成分相同的構(gòu)成的第三被膜層，且該第三被膜層與所述基材緊鄰，再在第三被膜層上形成第一多層被膜層來制作切削工具，對(duì)制成的切削工具進(jìn)行切削測(cè)試，結(jié)果在切削過程中被膜的微小剝離得到降低，從而能夠進(jìn)行更穩(wěn)定的切削。認(rèn)為在第一多層被膜層和基材之間形成第三被膜層而使膜剝離得到降低的理由如下S卩，已知在被膜的厚度方向，緊鄰基材的附近的膜應(yīng)力容易變得最大，但如果該部分的被膜的韌性較低，則容易出現(xiàn)被膜的微小破損，這導(dǎo)致膜剝離。因此認(rèn)為，通過在基材上形成韌性更高的第三被膜層且該第三被膜層與基材緊鄰，使被膜的微小破損難以產(chǎn)生，從而降低膜剝一作為用于降低膜剝離或被膜的微小破損的其他方法，也可以在基材上方形成與基材的密合性優(yōu)異的Ti系或Cr系氮化物或碳氮化物(第四被膜層)，且該第四被膜層與基材緊鄰。在基材上且緊鄰基材形成第四被膜層，并在該第四被膜層上形成第一多層被膜層，也使膜剝離和被膜的微小破損大幅降低。更優(yōu)選的被膜構(gòu)成是以在基材上且緊鄰基材形成第四被膜層，在第四被膜層上形成第三被膜層，再在第三被膜層上形成第一多層被膜層為宜。對(duì)于第四被膜層的膜厚，當(dāng)在第四被膜層上形成第三被膜層的情況下，即使第四被膜層的膜厚較薄，也能顯示出與基材的密合性提高的效果，但即使是這種情況，優(yōu)選第四被膜層的膜厚也要具有0.01阿以上的厚度。另夕卜，設(shè)置第四被膜層的目的是提高與基材的密著性，所以其厚度不需要過厚，優(yōu)選其厚度為0.5pm以下。下面闡述第二多層被膜層。本發(fā)明人在對(duì)AlCrVBN的組織的研究中查明，將極薄的Si(硅)系氮化物被膜(第六被膜層)與AlCrVBN被膜(第五被膜層)層疊，AlCrVBN被膜的組織從柱狀組織變成50nm以下的微晶(NaCl型晶體結(jié)構(gòu))和非晶質(zhì)部分混合存在的所謂的納米復(fù)合組織。由柱狀組織轉(zhuǎn)變成納米復(fù)合組織的原因還有待于今后的研究，但是，Si系氮化物被膜是容易變成非晶質(zhì)的物質(zhì)，因此，通過以在薄的AlCrVBN膜(第五被膜層)之間夾有極薄的非晶質(zhì)被膜(第六被膜層)的方式進(jìn)行層疊，使AlCrVBN膜內(nèi)的BN非晶質(zhì)化，成為納米復(fù)合組織。第六被膜層可以是SiN膜，但在利用直流型電弧離子鍍法和濺射法來成膜SiN膜時(shí)，將Si靶作為蒸發(fā)源，但由于Si靶的導(dǎo)電性低，持續(xù)穩(wěn)定地成膜較難。因此，為了提高靶材的電導(dǎo)率以容易進(jìn)行穩(wěn)定的成膜，可以少量添加金屬元素M。在第六被膜層中，因?yàn)槿菀追蔷з|(zhì)化的是SiN，所以為了使非晶質(zhì)區(qū)域較多，優(yōu)選在第六被膜層的金屬元素及半金屬元素中M所占的比例以原子％計(jì)在30%以下。元素M的種類是元素周期表中的4A、5A、6A、3B族中的一種以上，對(duì)其不特別規(guī)定，但也可以采用第五被膜所含有的A1、Cr、V、B中的一種或兩種以上作為元素M。另外，已知被膜晶體尺寸越微細(xì)，硬度就越高。即使是成分相同的被膜，納米復(fù)合組織的被膜的硬度比柱狀組織的被膜的硬度高。第五被膜層如果過厚，則難以變成納米復(fù)合組織，所以，第五被膜層的厚度優(yōu)選在40nm以下。另外，第六被膜層如果過薄，則第五被膜層難以變?yōu)榧{米復(fù)合組織，如果第六被膜層過厚，則第二多層被膜層會(huì)變脆，所以，第六被膜層的厚度優(yōu)選為0.2nm4nm。進(jìn)而，將第二多層被膜層形成層疊結(jié)構(gòu)的目的就是使AlCrVBN被膜轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米復(fù)合組織，所以，優(yōu)選第五被膜層的厚度為第六被膜層的厚度的4倍以上，以使第五被膜層的體積比例占第二多層被膜層的80%以上。本實(shí)施例的硬質(zhì)被膜是面向鋼鐵材料用切削工具而被發(fā)明的。作為其基材，由以WC為主成分的硬質(zhì)粒子和以Co為主成分的結(jié)合材料而成的超硬合金作為鋼鐵材料用切削工具是硬度和韌性均衡的材料，因而，該超硬合金是優(yōu)選的。若WC粒子的平均粒徑過小，則其難以在結(jié)合材中分散均勻，容易引起超硬合金的抗彎強(qiáng)度下降。相反，若WC粒子的平均粒徑過大，則超硬合金的硬度降低。并且，若Co含量過低，則超硬合金的抗彎強(qiáng)度降低，相反，若Co含量過高，則超硬合金的硬度降低。因此，將WC粒子的平均粒徑是0.1^m2pm、Co含量以重量％計(jì)為5%15%的超硬合金作為基材是優(yōu)選的。因本實(shí)施例如上構(gòu)成，所以V的添加使?jié)櫥蕴岣撸⑶褺的添加使硬度提高。因此，與以往的AlCrN系被膜相比，潤(rùn)滑性及硬度能夠得到提高。此處，含有B時(shí)，被膜的硬度增大，但韌性卻略微下降，在本發(fā)明中，通過交替層疊第二被膜層和第一被膜層，可兼具硬度和韌性，其中第二被膜層的B含量比第一被膜層的B含量少5at。/c)(以原子％計(jì))以上而使第二被膜層的韌性的下降得到了抑制。即，B含量較多的第一被膜層主要承擔(dān)提高硬度的作用，在該第一被膜層之間的B含量較少的第二被膜層主要承擔(dān)提高韌性的作用，由此形成硬且韌性的被膜，從而成為難以產(chǎn)生巻刃的耐磨損性優(yōu)異的被膜。另外，第二被膜層的V含量和第一被膜層的V含量可以相同，可是，B含量少硬度就會(huì)略微下降，所以優(yōu)選使第二被膜層的V含量比第一被膜層的V含量少，但不得使第二被膜層的硬度變得過低。特別是，在本實(shí)施例中，在基材上依次層疊第四被膜層、第三被膜層、第一多層被膜層、第二多層被膜層，在第一多層被膜層的基材側(cè)和表層側(cè)分別設(shè)置進(jìn)一步具有規(guī)定特性的被膜層。即，在膜應(yīng)力變大的被膜的基材側(cè)設(shè)置韌性優(yōu)異的被膜層，同時(shí)在與被切削物接觸的表層側(cè)設(shè)置硬度優(yōu)異的被膜層，由此使被膜難以從基材上剝離且表層難以磨損，巻刃極難產(chǎn)生。因此，在本實(shí)施例中，在AlCrN被膜中添加V和B，使被膜的硬度和潤(rùn)滑性提高，并且對(duì)層疊的方法進(jìn)行了研究使在保持高硬度和潤(rùn)滑性的同時(shí)能夠確保高韌性，從而得到發(fā)揮了對(duì)鋼鐵材料的耐磨損性得到改善這一優(yōu)異性能的切削工具用硬質(zhì)被膜。下面，對(duì)證實(shí)本實(shí)施例的效果的實(shí)驗(yàn)例進(jìn)行說明。在實(shí)驗(yàn)中，作為成膜裝置，使用復(fù)合型成膜裝置，在該復(fù)合型成膜裝置中，弧光放電式離子鍍蒸發(fā)源和濺射蒸發(fā)源各有兩個(gè)。按照弧光放電式離子鍍蒸發(fā)源(蒸發(fā)源A)、濺射蒸發(fā)源(蒸發(fā)源B)、弧光放電式離子鍍蒸發(fā)源(蒸發(fā)源C)、濺射蒸發(fā)源(蒸發(fā)源D)的順序，將這四個(gè)蒸發(fā)源以90度的間隔配置在裝置內(nèi)的側(cè)面。在裝置內(nèi)的中央部具有旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，在其上放置成膜基材，邊施加偏壓邊使工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)。將各種組成的耙作為金屬及半金屬成分的蒸發(fā)源安裝在成膜裝置內(nèi)，并且，將N2氣體、CH4氣體、Ar氣體中的至少的一種氣體導(dǎo)入成膜裝置內(nèi)作為反應(yīng)氣體，在作為成膜基材的超硬合金制的雙刃球頭立銑刀(外徑2mm)上形成預(yù)定的被膜。在形成第四被膜層時(shí)，使用蒸發(fā)源D(濺射蒸發(fā)源)，在形成第三被膜層和第一多層被膜層時(shí)，使用蒸發(fā)源A和蒸發(fā)源C(弧光放電式離子鍍蒸發(fā)源)，在形成第二多層被膜層時(shí)，使用蒸發(fā)源A(弧光放電式離子鍍蒸發(fā)源)和蒸發(fā)源B(濺射蒸發(fā)源)。在形成第四被膜層和第二多層被膜層時(shí)，將Ar氣以氣體總流量的1/2的比例導(dǎo)入成膜裝置內(nèi)，在形成第三被膜層和第一多層被膜層時(shí)，不導(dǎo)入Ar氣。并且，成膜時(shí)設(shè)定弧光放電電流為100A、濺射功率為1.5kW?；牡某埠辖鹗怯梢訵C為主成分的硬質(zhì)粒子和以Co為主成分的結(jié)合材料形成的，使用WC粒子的平均粒徑為1pm、Co含量為8重量％的硬質(zhì)合金。在成膜時(shí)，以整個(gè)被膜的膜厚為2.0pm2.8pm的方式，在基材立銑刀上以第四被膜層、第三被膜層、第一多層被膜層、第二多層被膜層的順序成膜。使用被覆有預(yù)定被膜的立銑刀在下面的切削條件下進(jìn)行切削試驗(yàn)，測(cè)定立銑刀后面磨損寬度。在切削試驗(yàn)中，被切削材料為SKD61淬火材料(52HRC)，在濕式條件下進(jìn)行切削。外徑2mm的立銑刀以24600min"的速度旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度1480mm/min，進(jìn)刀量Ad=0.16mm，Pf=0.7mm，水溶性切削油為冷卻液，在以上條件下進(jìn)行試驗(yàn)。切削試驗(yàn)的結(jié)果如表1所示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>另外，對(duì)于No.1的第四被膜層(TiCN)及No.20的第三被膜層(TiCN)來說，緊靠基材的部分的C量是0，即為TiN，向著表層部邊緩慢增加C量邊進(jìn)行成膜。另夕卜，對(duì)于No.11的第四被膜層(CrCN)來說，緊靠基材的部分的C量為0，即為CrN，向著表層部邊緩慢增加C量邊進(jìn)行成膜。表1記載了本實(shí)施例，同時(shí)還記載了利用立銑刀進(jìn)行切削試驗(yàn)的結(jié)果并以該結(jié)果作為比較例，所述立銑刀是利用與實(shí)施例相同的方法被覆了以往的硬質(zhì)被膜或本發(fā)明范圍外的硬質(zhì)被膜的立銑刀。由表1可知，與比較例相比，本實(shí)施例的立銑刀后面磨損寬度低，即，耐磨損性高。權(quán)利要求1.一種切削工具用硬質(zhì)被膜，該硬質(zhì)被膜形成于切削工具用基材上，其特征在于，該硬質(zhì)被膜包含第一多層被膜層，該第一多層被膜層是交替層疊第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層的金屬和半金屬成分以原子％計(jì)時(shí)，該第一被膜層表示為Al(100-x-y-z)Cr(x)V(y)B(z)，其中，20≤x≤40，2≤y≤15，5≤z≤15，所述第一被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；所述第二被膜層的金屬和半金屬成分以原子％計(jì)時(shí)，該第二被膜層表示為Al(100-u-v-w)Cr(u)V(v)B(w)，其中，20≤u≤40，0≤v≤5，0≤w≤5，所述第二被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；所述第一被膜層的V的含量比例y和所述第二被膜層的V的含量比例v滿足y≧v的關(guān)系，并且，所述第一被膜層的B的含量比例z和所述第二被膜層的B的含量比例w滿足z-5≧w的關(guān)系。2.如權(quán)利要求1所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述第一多層被膜層和所述基材之間設(shè)置有第三被膜層，該第三被膜層的金屬元素和半金屬元素與所述第二被膜層的金屬元素和半金屬元素相同。3.如權(quán)利要求1所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01(xm0.5拜。4.如權(quán)利要求2所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0,01fim0.5拜。5.如權(quán)利要求1所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01拜0.5(jm。6.如權(quán)利要求2所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述基材上設(shè)置有第四被膜層，并且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層是以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物，該第四被膜層的膜厚被設(shè)定為0.01jim0.5拜。7.如權(quán)利要求16任一項(xiàng)所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，在所述第一多層被膜層的表層側(cè)設(shè)置有第二多層被膜層，該第二多層被膜層是交替層疊第五被膜層和第六被膜層各2層以上而形成的，所述第五被膜層的金屬元素、半金屬元素和非金屬元素與所述第一被膜層的金屬元素、半金屬元素和非金屬元素相同，所述第六被膜層的金屬元素和半金屬元素以原子％計(jì)時(shí)，該第六被膜層表示為Siuoo.t)M(t)，其中，0《t《30，M為元素周期表中的4A、5A、6A和3B族中的任意一種以上的元素，所述第六被膜層含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)，所述第五被膜層的膜厚被設(shè)定為40nm以下，所述第六被膜層的膜厚被設(shè)定為0.2nm4nm，并且，所述第五被膜層和所述第六被膜層的膜厚以所述第五被膜層的膜厚為所述第六被膜層的膜厚的4倍以上的方式來設(shè)定。8.如權(quán)利要求7所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，所述第一多層被膜具有NaCl型晶體結(jié)構(gòu)。9.如權(quán)利要求8所述的切削工具用硬質(zhì)被膜，其特征在于，所述基材是超硬合金制造的，所述超硬合金由以WC為主成分的硬質(zhì)粒子和以Co為主成分的結(jié)合材料構(gòu)成，所述WC粒子的平均粒徑被設(shè)定為0.1pm2pm，所述Co的含量以重量％計(jì)被設(shè)定為5%15%。全文摘要本發(fā)明提供一種切削工具用硬質(zhì)被膜，該硬質(zhì)被膜的耐磨損性高于以往的AlCrN膜的耐磨損性。該硬質(zhì)被膜形成于基材上，并包含第一多層被膜層，該第一多層被膜層是交替層疊第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層的金屬及半金屬成分以原子％計(jì)時(shí)，表示為Al_(100-x-y-z)Cr_(x)V_(y)B_(z)，其中，20≤x≤40，2≤y≤15，5≤z≤15，在所述第一被膜層中含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；所述第二被膜層的金屬及半金屬成分以原子％計(jì)時(shí)，表示為Al_(100-u-v-w)Cr_(u)V_(v)B_(w)，其中，20≤u≤40，0≤v≤5，0≤w≤5，在所述第二被膜層中含有作為非金屬元素的N，并且還含有不可避免的雜質(zhì)；y和v滿足y≥v的關(guān)系，并且，z和w滿足z-5≥w的關(guān)系。文檔編號(hào)B23B27/14GK101376178SQ20081021269公開日2009年3月4日申請(qǐng)日期2008年8月29日優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日發(fā)明者佐藤彰,大堀鐵太郎申請(qǐng)人:佑能工具株式會(huì)社