本發(fā)明涉及以鋼或者鋁、鎂、鋅、它們的合金為代表的各種鐵·非鐵金屬的鑄造中使用的，特別是鋁、其合金的鑄造中使用的，通過電弧離子鍍法被覆硬質(zhì)覆膜的壓鑄用被覆模具的制造方法。

背景技術：

近年來，隨著壓鑄制品的輕量化、高性能化、用途的多樣化等，模具相對于該制品尺寸形狀的精度、以及模具表面所負荷的熱應力條件逐年變得嚴格，存在模具壽命不穩(wěn)定化的傾向。壓鑄用模具的表面反復承受基于熔融金屬的加熱和基于脫模劑的噴霧的冷卻，從而會產(chǎn)生由熱應力導致的疲勞裂紋。另外，同時由于與熔融金屬接觸，從而會在模具表面發(fā)生熔損、粘砂。

因此，為了防止或抑制這樣的問題，提出了被覆有氮化物、碳氮化物、氧氮化物、氧化物等硬質(zhì)覆膜的壓鑄用被覆模具。被覆方法之中，電弧離子鍍法由于對基材的熱負荷小，因此模具的變形少、硬質(zhì)覆膜的密合性也優(yōu)異，因此是有效的。

例如，專利文獻1中提出了通過電弧離子鍍法以單層被覆Cr的氮化物。專利文獻2中提出了通過離子鍍法使金屬或合金與碳化物、氮化物、氧化物、或者碳氮化物層疊。另外，引用文獻3中公開了應用化學性質(zhì)穩(wěn)定的氧化物覆膜，具體而言，提出了通過電弧離子鍍法在Cr的氧化物上設置AlCr的氧化物。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平10-237624號公報

專利文獻2：日本特開2008-188609號公報

專利文獻3：日本特開2010-58135號公報

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的問題

本發(fā)明人確認了，即使是覆膜的密合性優(yōu)異的通過電弧離子鍍法進行了被覆處理的壓鑄用被覆模具，也會發(fā)生局部熔損、粘砂。然后，對壓鑄用被覆模具的熔損、粘砂的發(fā)生原因進行了研究，結果確認了，由于以硬質(zhì)覆膜中所含的熔滴(droplet)、顆粒(particle)等的凹凸作為起點的空隙(void)等間隙缺陷，發(fā)生了局部熔損、粘砂。

本發(fā)明的目的在于，鑒于上述問題，提供對于熔融金屬的耐熔損性及粘砂耐性優(yōu)異的壓鑄用被覆模具的制造方法。

用于解決問題的方案

本發(fā)明為一種壓鑄用被覆模具的制造方法，其為通過電弧離子鍍法在壓鑄用模具的基材的表面上被覆硬質(zhì)覆膜的壓鑄用被覆模具的制造方法，所述制造方法具有：通過電弧離子鍍法在基材的表面上被覆第1硬質(zhì)覆膜的工序、對該第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理的工序、以及通過電弧離子鍍法在該經(jīng)平滑化處理的第1硬質(zhì)覆膜上被覆第2硬質(zhì)覆膜的工序。

此處平滑化處理優(yōu)選為轟擊處理。

在本發(fā)明的壓鑄用被覆模具的制造方法中，第1硬質(zhì)覆膜或第2硬質(zhì)覆膜優(yōu)選為鉻系氮化物。

另外，在本發(fā)明的壓鑄用被覆模具的制造方法中，第2硬質(zhì)覆膜優(yōu)選具有至少2層以上的多層結構。

發(fā)明的效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供對鋁等熔融金屬能夠發(fā)揮優(yōu)異的耐熔損性及粘砂耐性的壓鑄用被覆模具。

附圖說明

圖1為本發(fā)明例1～4的熔損試驗后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。

圖2為比較例1、2的熔損試驗后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。

圖3為本發(fā)明例10～12的熔損試驗后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。

圖4為本發(fā)明例13～15的熔損試驗后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。

圖5為本發(fā)明例16～18的熔損試驗后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。

圖6為比較例10～12的熔損試驗后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。

圖7為比較例13、14的熔損試驗后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。

具體實施方式

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了減少壓鑄用被覆模具的局部熔損、粘砂，在基于電弧離子鍍法的硬質(zhì)覆膜的被覆處理的途中設置平滑化處理是有效的，從而實現(xiàn)了本發(fā)明。

本發(fā)明人確認了硬質(zhì)覆膜的內(nèi)部所含有的熔滴、顆粒成為原因，從而會發(fā)生局部熔損、粘砂。而且確認了僅通過對最表面的硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理不能將以覆膜內(nèi)部所含有的熔滴、顆粒作為起點的缺陷去除，無法抑制壓鑄用模具的熔損、粘砂。而且發(fā)現(xiàn)了，為了抑制壓鑄用模具的熔損、粘砂，在硬質(zhì)覆膜的形成的途中設置平滑化處理是有效的。

在本發(fā)明中，通過電弧離子鍍法被覆第1硬質(zhì)覆膜并對其表面進行平滑化處理。通過對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，能夠使由于位于覆膜表面的熔滴、顆粒等導致的表面的凹凸平整而平滑。而且，重要的是在對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行了平滑化處理后，通過電弧離子鍍法被覆第2硬質(zhì)覆膜。通過電弧離子鍍法在經(jīng)平滑化處理的第1硬質(zhì)覆膜上被覆第2硬質(zhì)覆膜，從而由于存在于第1硬質(zhì)覆膜表面的平滑化處理痕導致的微細的凹凸也被填埋，能夠使以硬質(zhì)覆膜的整體中所含的熔滴、顆粒等作為起點的表面的凹凸減少，抑制局部熔損、粘砂。

在本發(fā)明中，上述“平滑化處理”是指如機械研磨、轟擊處理等那樣使硬質(zhì)覆膜的表面的表面粗糙度的數(shù)值減小的處理。

對于上述表面粗糙度的參數(shù)，可以使用基于JIS-B-0601-2001的算術平均粗糙度Ra、及最大高度Rz。而且，通過上述平滑化處理，優(yōu)選使第1硬質(zhì)覆膜的表面的算術平均粗糙度Ra為0.05μm以下、使最大高度Rz為1.00μm以下，更優(yōu)選使Rz為0.50μm以下。

轟擊處理可以應用使用氬氣等氣體的轟擊處理、使用金屬離子的轟擊處理。如果應用轟擊處理，則能夠在同一爐內(nèi)連續(xù)進行處理，因此比后述的機械研磨優(yōu)選。

但是，若轟擊處理的時間過長，則第1硬質(zhì)覆膜的表面的凹凸變多，有耐熔損性降低的傾向。為了發(fā)揮更優(yōu)異的耐熔損性，轟擊處理優(yōu)選將處理時間設為40分鐘以下。進一步優(yōu)選設為30分鐘以下。但是，若處理時間過短，則難以獲得提高耐熔損性的效果。因此，轟擊處理優(yōu)選將處理時間設為5分鐘以上。進一步優(yōu)選設為10分鐘以上。

氣體轟擊處理優(yōu)選以施加到基材的負的偏置電壓為-700V以上且-400V以下來進行實施。若施加到基材的負的偏置電壓大于-400V(比-400V靠近正側)，則第1硬質(zhì)覆膜的平滑化不充分，因此有耐熔損性及粘砂耐性降低的傾向。另外，若施加到基材的負的偏置電壓小于-700V(比-700V靠近負側)，則容易在第1硬質(zhì)覆膜的表面上形成許多凹凸，有耐熔損性及粘砂耐性降低的傾向。

另一方面，為了消除起因于熔滴的表面的凹凸從而形成平滑的表面狀態(tài)，如下的機械研磨是有效的。

(1)用保持有金剛石研磨膏等研磨劑的研磨布對硬質(zhì)覆膜的表面進行研磨的方法

(2)使用金剛石顆粒和含水的研磨劑，使之高速在被覆于基材的覆膜上滑行，從而通過產(chǎn)生的摩擦力進行研磨的、利用所謂AERO LAP(注冊商標)等的研磨方法

(3)不使用空氣，噴射具有彈性和粘接性的研磨劑從而進行研磨的、利用所謂スマップ(SMAP)(為龜井鐵工所制的鏡面噴丸機(Mirror surface shot machine))等的研磨方法

進而，通過在這些機械研磨后進行3μm以下的金剛石研磨膏研磨，能夠實現(xiàn)更優(yōu)選的平滑化。

為了對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行機械研磨，需要在被覆第1硬質(zhì)覆膜后將試樣從爐內(nèi)取出。在通過機械研磨對第1硬質(zhì)覆膜進行了平滑化處理后，將試樣放回到爐內(nèi)并被覆第2硬質(zhì)覆膜即可。

機械研磨能夠實現(xiàn)更平滑的表面狀態(tài)，對提高耐熔損性及粘砂耐性是優(yōu)選的。

對于本發(fā)明的第1硬質(zhì)覆膜及第2硬質(zhì)覆膜，可以應用氮化物、碳化物、碳氮化物、碳氧氮化物、氧氮化物、氧化物。

在本發(fā)明中，第1硬質(zhì)覆膜及第2硬質(zhì)覆膜可以為單層，但優(yōu)選設為多層結構。通過使第2硬質(zhì)覆膜為多層結構，能夠對第2硬質(zhì)覆膜附加優(yōu)異的機械特性。例如，通過使密合性優(yōu)異的鉻系氮化物和在該鉻系氮化物中加入有Si、B等第3族元素的鉻系氮化物等層疊，能夠對第2硬質(zhì)覆膜附加高硬度。

第1硬質(zhì)覆膜優(yōu)選為氮化物或碳氮化物。若位于基材側的第1硬質(zhì)覆膜為氮化物或碳氮化物，則有與基材的密合性更優(yōu)異的傾向，為優(yōu)選的。進一步優(yōu)選為氮化物。另外，第1硬質(zhì)覆膜更優(yōu)選為以金屬(包括半金屬)部分的原子比率(原子％)計含有50％以上的Cr的鉻系的氮化物或碳氮化物，進一步優(yōu)選含有70％以上的Cr。

為了提高壓鑄用被覆模具的耐熔損性及粘砂耐性，位于表面?zhèn)鹊牡?硬質(zhì)覆膜優(yōu)選為氮化物、碳氮化物、氧氮化物、氧化物。進一步優(yōu)選為氮化物或氧氮化物。特別優(yōu)選為氮化物。另外，第2硬質(zhì)覆膜更優(yōu)選為以金屬(包括半金屬)部分的原子比率(原子％)計含有50％以上的Cr的鉻系的氮化物或碳氮化物，進一步優(yōu)選含有70％以上的Cr。

第2硬質(zhì)覆膜優(yōu)選含有Si、B中的至少1種以上。通過含有Si、B中的至少1種，覆膜組織變微細、耐磨耗性及耐熔損性進一步提高。為了充分發(fā)揮這些效果，第2硬質(zhì)覆膜更優(yōu)選以金屬(包括半金屬)部分的原子比率(原子％)計含有3％以上的Si、B中的1種以上，進一步優(yōu)選為5％以上。但是，若Si、B的含量變得過多，則覆膜的韌性降低。因此，第2硬質(zhì)覆膜優(yōu)選以金屬(包括半金屬)部分的原子比率(原子％)計含有15％以下的Si、B中的1種以上，更優(yōu)選含有10％以下的Si、B中的1種以上。

在本發(fā)明中，第2硬質(zhì)覆膜的表面也優(yōu)選進行平滑化處理。而且，在這種情況下，更優(yōu)選對第2硬質(zhì)覆膜的表面進行研磨，從而使算術平均粗糙度Ra(根據(jù)JIS-B-0601-2001)為0.05μm以下、使最大高度Rz(根據(jù)JIS-B-0601-2001)為1.00μm以下，進一步優(yōu)選使Rz為0.60μm以下。

對本發(fā)明的基材沒有特別限定，優(yōu)選使用以JIS-G-4404(2006)的SKD61、其改良材料為代表的熱作工具鋼。優(yōu)選將以質(zhì)量％計以C：0.35～0.45％、Cr：4.0～6.0％的范圍含有決定工具鋼的基本特性的C和Cr的熱作工具鋼作為基材使用。

基材可以預先應用氮化處理或滲碳處理等利用了擴散的表面硬化處理。通過使用進行了氮化處理的基材，有耐熔損性、粘砂耐性進一步提高的傾向，為優(yōu)選的。

為了進一步提高硬質(zhì)覆膜的密合性，優(yōu)選使用具有算術平均粗糙度Ra(根據(jù)JIS-B-0601-2001)為0.05μm以下、最大高度Rz(根據(jù)JIS-B-0601-2001)為1.00μm以下的表面粗糙度的基材。

為了將第1硬質(zhì)覆膜或第2硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度調(diào)整為平滑，其被覆前的基材的表面粗糙度也優(yōu)選預先研磨為平滑。具體而言，將被覆硬質(zhì)覆膜前的基材的表面粗糙度設為A、將第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理前的表面粗糙度設為B、將第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理后的表面粗糙度設為C時，其各個算術平均粗糙度Ra和最大高度Rz優(yōu)選滿足A<C<B的關系。

另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選在對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理的基礎上還對第2硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理。在這種情況下，將第2硬質(zhì)覆膜的平滑化處理后的表面粗糙度設為D，上述Ra及Rz的關系更優(yōu)選滿足A<C<D<B的關系。

通過對基材表面進行平滑化，能夠抑制起因于基材表面的凹凸的覆膜缺陷。位于基材的正上方的覆膜缺陷直接成為顯著腐蝕基材自身的原因，更優(yōu)選基材附近側的覆膜的覆膜缺陷少。因此，優(yōu)選第1硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度比研磨后的第2硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度平滑，進一步優(yōu)選被覆前的基材的表面粗糙度最平滑。

進而，關于第1硬質(zhì)覆膜，對其被覆時的表面存在的熔滴等進行研磨或蝕刻去除時，優(yōu)選進行平滑化處理，以使得去除的程度即平滑化處理后的表面粗糙度C相對于平滑化處理前的表面粗糙度B，就Ra而言，C/B小于1.0，就Rz而言，C/B小于0.5。通過滿足這些式子，能夠進一步減少硬質(zhì)覆膜的缺陷。

若硬質(zhì)覆膜的總膜厚變得過薄，則有時耐熔損性及粘砂耐性不充分。因此，硬質(zhì)覆膜的總膜厚優(yōu)選設為3μm以上。進而硬質(zhì)覆膜的總膜厚更優(yōu)選設為5μm以上、進一步優(yōu)選設為10μm以上。另一方面，若硬質(zhì)覆膜的總膜厚變得過厚，則覆膜剝離容易發(fā)生。因此，硬質(zhì)覆膜的總膜厚優(yōu)選設為40μm以下、更優(yōu)選設為30μm以下。

在本發(fā)明中，可以在第1硬質(zhì)覆膜和基材之間設置其它覆膜。另外，也可以在第2硬質(zhì)覆膜上設置其它覆膜。在第2硬質(zhì)覆膜上設置其它覆膜的情況下，可以對第2硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，設置第3及以后的硬質(zhì)覆膜。

[實施例1]

制作用于評價壓鑄用模具所要求的耐熔損性的試樣?；氖褂门c將硬度設為46HRC的、作為熱作工具鋼通常使用的JIS-G-4404(2006)的SKD61相當?shù)匿摬?。對于評價用的基材的尺寸，采用直徑10mm、長度120mm的圓柱狀，對表面進行研磨，從而使算術平均粗糙度Ra為0.01μm、使最大高度Rz為0.07μm。全部的試樣中使用預先進行了氣體氮化處理的基材。

然后，使用通常的電弧離子鍍裝置來被覆硬質(zhì)覆膜。對經(jīng)表面研磨的基材進行脫脂清洗，固定于基材支架上。然后，將基材溫度加熱至約500℃，在1×10^-3Pa的真空中進行加熱脫氣體。接著，導入Ar氣體，對基材施加-500V的偏置電壓，進行20分鐘的Ar轟擊處理。接著，對基材施加-800V的偏置電壓，進行約5分鐘的Ti轟擊處理。對于基材的轟擊處理，任何試樣均同樣地實施。

就覆膜而言，對于第1硬質(zhì)覆膜選擇CrN、對于第2硬質(zhì)覆膜選擇CrSiBN，被覆于基材上。將實施例2的第1硬質(zhì)覆膜及第2硬質(zhì)覆膜的平滑化處理內(nèi)容示于表1、2。關于詳細的試樣制作條件，在下述中具體進行說明。

<本發(fā)明例試樣No.1>

向爐內(nèi)導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆作為第1硬質(zhì)覆膜的約5.0μm的CrN。接著，為了第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理，將基材從腔室中取出，使用Yamashita works Co.,Ltd.制AERO LAP裝置(AERO LAP YT-300)進行研磨，對第1硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理。然后，測定第1硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度。然后，在進行了脫脂清洗后，再次放回到腔室內(nèi)，被覆第2硬質(zhì)覆膜。首先，為了去除第1硬質(zhì)覆膜的表面存在的氧化膜等，進行Ar轟擊處理及Ti轟擊處理，對表面進行清潔。然后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約4.0μm的由CrSiBN形成的第2硬質(zhì)覆膜。靶材的組成使用Cr₉₂Si₃B₅的組成的物質(zhì)。

然后，使用AERO LAP裝置對進行了被覆后的第2硬質(zhì)覆膜進行研磨，然后使用3μm金剛石研磨膏進行基于研磨的平滑化處理。

<本發(fā)明例試樣No.2>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例1同樣。為了第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理，將基材從腔室中取出，使用Yamashita works Co.,Ltd.制AERO LAP裝置(AERO LAP YT-300)進行了研磨后，用1μm的金剛石研磨膏進行拋光研磨。

第1覆膜的平滑化處理后的工序與本發(fā)明例1同樣。

<本發(fā)明例試樣No.3>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例1同樣。

被覆了第1硬質(zhì)覆膜后，為了通過轟擊處理對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，將施加到基材的負的偏置電壓設為-500V，實施30分鐘的使用了Ar氣體的轟擊處理。然后，將進行了該平滑化處理后的基材從腔室中取出，測定第1硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度。

測定第1硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度后，將該基材放回到腔室內(nèi)，進行與本發(fā)明例1同樣的表面清潔。然后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約4.0μm的由CrSiBN形成的(靶材的組成與本發(fā)明例1相同)第2硬質(zhì)覆膜。第2硬質(zhì)覆膜的平滑化處理方法與本發(fā)明例1同樣。

<本發(fā)明例試樣No.4>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例1同樣。為了第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理，將基材從腔室中取出，作為平滑化處理，使用涂布有研磨劑的尼龍無紡布(BELL STAR ABRASIVE MFG.CO.,LTD.制研磨墊#400)。第1覆膜的平滑化處理后的工序與本發(fā)明例1同樣。

<比較例試樣No.1>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例1同樣。為了第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理，將基材從腔室中取出，作為平滑化處理的比較例，替代本發(fā)明的平滑化處理，使用噴丸處理(噴射材料：鋼砂200～300μm)。進行噴丸時間為約10秒鐘的噴丸。第1覆膜的噴丸處理后的工序與本發(fā)明例1同樣。

<比較例試樣No.2>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例1同樣。

第1硬質(zhì)覆膜的被覆后不進行任何研磨處理等，而通過與本發(fā)明例10同樣的工序被覆第2硬質(zhì)覆膜，制成試樣。第2硬質(zhì)覆膜的平滑化處理方法與本發(fā)明例1同樣。

<表面粗糙度測定>

對于基材及硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度，使用TOKYO SEIMITSU CO.,LTD.制的接觸式表面粗糙度測定器SURFCOM480A，根據(jù)JIS-B-0601-2001來測定算術平均粗糙度Ra和最大高度粗糙度Rz。測定條件采用如下：評價長度：4.0mm、測定速度：0.3mm/s、截止值：0.8mm。將被覆硬質(zhì)覆膜前的基材的表面粗糙度A、第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理前的表面粗糙度B、第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理后的表面粗糙度C、及第2硬質(zhì)覆膜的平滑化處理后的表面粗糙度D的測定結果分別示于表1。

<耐熔損性評價>

使本發(fā)明例及比較例在鋁的720℃的熔液中浸漬30小時，通過光學顯微鏡確認熔損的有無。另外，測定試驗前后的質(zhì)量來確認熔損率(％)。表2中總結并示出試樣制作條件及試驗結果。

[表1]

[表2]

¹LAP：AERO LAP處理

D：金剛石研磨處理。用1μm金剛石研磨膏進行研磨

Ar轟擊：處理時間30分鐘

噴丸：利用200～300μm的鋼砂

噴丸處理(處理時間10秒)

²投入到熔融鋁(ADC12)中30小時時的熔損試驗結果。

耐熔損性的評價基準為：

◎：熔損率為0.01％以下

○：熔損率超過0.01％且為0.03％以下

△：熔損率超過0.03％且為0.10％以下

×：熔損率超過0.10％

如表2所示，確認了對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行了平滑化處理的本發(fā)明例與未進行本發(fā)明的平滑化處理的比較例相比，熔損率(％)低、耐熔損性優(yōu)異。而且，特別是第1覆膜的研磨后的最大高度Rz為0.5μm以下并且第2覆膜的研磨后的最大高度Rz為0.6μm以下的本發(fā)明例2、4顯示出了優(yōu)異的耐熔損性。

圖1中示出本發(fā)明例1～4的耐熔損性評價后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。對于顯示出了優(yōu)異的耐熔損性的本發(fā)明例1～4，在前端部及側面部沒有確認到熔損。

圖2中示出比較例1、2的耐熔損性評價后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。對于比較例，前端部及側面部均確認到了較大的熔損。

確認了通過借助對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理的工序、進而通過對第2硬質(zhì)覆膜的表面也進行平滑化處理，耐熔損性提高。

由表1及2可知，應用本發(fā)明的制造方法而得到的硬質(zhì)覆膜，該覆膜最表面的表面粗糙度也是平滑的，耐熔損性優(yōu)異。而且，該熔融鋁的耐熔損性評價試驗后的覆膜表面如圖1基本沒有確認到侵蝕的點蝕。

與此相對，進行了噴丸處理的比較例1、2的硬質(zhì)覆膜的耐熔損性呈明顯差的結果。對于比較例1的硬質(zhì)覆膜，通過表面被粗糙化，硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度值變大，對于比較例2的硬質(zhì)覆膜，未對第1硬質(zhì)覆膜實施本發(fā)明的平滑化處理自身，因此微粒未被去除，不能充分減小表面粗糙度。

[實施例2]

實施例2中使用的基材的種類、基材的研磨、及基材的轟擊處理條件采用與實施例1同樣的情況。預先對一部分基材實施氮化處理。將實施例2的第1硬質(zhì)覆膜及第2硬質(zhì)覆膜的種類及平滑化處理內(nèi)容示于表3。關于詳細的試樣制作條件，在下述中具體進行說明。

<本發(fā)明例試樣No.10>

向爐內(nèi)導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆作為第1硬質(zhì)覆膜的約5.0μm的CrN。

然后，為了通過研磨對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，將基材從腔室中取出，使用Yamashita works Co.,Ltd.制AERO LAP裝置(AEROLAPYT-300)進行研磨。進而，然后用1μm金剛石研磨膏進行拋光研磨，接著，使用龜井鐵工所制鏡面噴丸機SMAP-II型，使算術平均粗糙度Ra為0.01μm、并且最大高度Rz為0.05μm。

然后，在進行了脫脂清洗后，再次放回到腔室內(nèi)，被覆第2硬質(zhì)覆膜。首先，為了將第1硬質(zhì)覆膜的表面存在的氧化膜去除，進行Ar轟擊處理及Ti轟擊處理，對表面進行清潔。然后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約5.0μm的由CrSiBN形成的第2硬質(zhì)覆膜。對于靶材，使用Cr₉₂Si₃B₅的組成的物質(zhì)(數(shù)字為原子比率，以下同樣)。然后，使用AERO LAP裝置對進行了被覆后的第2硬質(zhì)覆膜進行研磨，然后使用3μm金剛石研磨膏進行基于研磨的平滑化處理。

<本發(fā)明例試樣No.11>

使用進行氮化處理而形成有約100μm的氮化層的基材。除此以外，與本發(fā)明例10同樣。

<本發(fā)明例試樣No.12>

使用進行氮化處理而形成有約100μm的氮化層的基材。然后，直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例10同樣。

被覆了第1硬質(zhì)覆膜后，為了通過轟擊處理對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，將施加到基材的負的偏置電壓設為-500V，實施30分鐘的使用了Ar氣體的轟擊處理。

然后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約5.0μm的由CrSiBN形成的第2硬質(zhì)覆膜(靶材的組成與本發(fā)明例10相同)。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<本發(fā)明例試樣No.13>

使用進行氮化處理而形成有約100μm的氮化層的基材。直到第1硬質(zhì)覆膜的平滑化處理為止，與本發(fā)明例12同樣。

對第1硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約3.0μm的CrN，接著，被覆約4.0μm的CrSiBN(靶材的組成與本發(fā)明例10相同)、被覆第2硬質(zhì)覆膜。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<本發(fā)明例試樣No.14>

使用進行氮化處理而形成有約50μm的氮化層的基材。除此以外，與本發(fā)明例13相同。

<本發(fā)明例試樣No.15>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例10同樣。

被覆了第1硬質(zhì)覆膜后，為了通過轟擊處理對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，將施加到基材的負的偏置電壓設為-500V，實施45分鐘的使用了Ar氣體的轟擊處理。

對第1硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約3.0μm的CrN，接著，被覆約4.0μm的CrSiBN(靶材的組成與本發(fā)明例10相同)、被覆第2硬質(zhì)覆膜。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<本發(fā)明例試樣No.16>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例10同樣。

被覆了第1硬質(zhì)覆膜后，為了通過轟擊處理對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，將施加到基材的負的偏置電壓設為-500V，實施60分鐘的使用了Ar氣體的轟擊處理。

對第1硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約7.0μm的由CrSiBN形成的第2硬質(zhì)覆膜(靶材的組成與本發(fā)明例10相同)。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<本發(fā)明例試樣No.17>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例1同樣。

被覆了第1硬質(zhì)覆膜后，為了通過轟擊處理對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，將施加到基材的負的偏置電壓設為-500V，實施60分鐘使用了Ar氣體的轟擊處理。

對第1硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約3.0μm的CrN，接著，被覆約4.0μm的CrSiBN(靶材的組成與本發(fā)明例10相同)、被覆第2硬質(zhì)覆膜。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<本發(fā)明例試樣No.18>

直到第1硬質(zhì)覆膜的被覆為止，與本發(fā)明例1同樣。

被覆了第1硬質(zhì)覆膜后，為了通過轟擊處理對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理，將施加到基材的負的偏置電壓設為-700V，實施30分鐘的使用了Ar氣體的轟擊處理。

對第1硬質(zhì)覆膜進行平滑化處理后，導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在基材溫度500℃、反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約3.0μm的CrN，接著，被覆約4.0μm的CrSiBN(靶材的組成與本發(fā)明例1相同)、被覆第2硬質(zhì)覆膜。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<比較例試樣No.10>

向爐內(nèi)導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約5.0μm的CrN，接著，被覆約5.0μm的CrSiBN。對于靶材，使用Cr₉₂Si₃B₅的組成的物質(zhì)(數(shù)字為原子比率，以下同樣)。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<比較例試樣No.11>

向爐內(nèi)導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆約13.0μm的TiAlN。使用的靶材的組成采用Ti₅₀Al₅₀。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<比較例試樣No.12>

使用進行氮化處理而形成有約100μm的氮化層的基材。

向爐內(nèi)導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆各個膜厚為10nm以下、VN與AlCrSiN交替層疊而得到的約12.0μm的層疊覆膜。AlCrSiN的被覆中使用的靶材的組成采用Al₆₀Cr₃₇Si₃。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<比較例試樣No.13>

向爐內(nèi)導入氮氣，對基材施加-120V的偏置電壓，在反應氣體壓力3.0Pa的條件下，被覆各個膜厚為10nm以下、VN與AlCrSiN交替層疊而得到的約12.5μm的層疊覆膜。AlCrSiN的被覆中使用的靶材的組成采用與比較例12相同的Al₆₀Cr₃₇Si₃。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<比較例試樣No.14>

使用進行氮化處理而形成有約100μm的氮化層的基材。比較例14僅對基材進行氮化處理而不設置硬質(zhì)覆膜。最后，進行本發(fā)明例10中示出的上述平滑化處理。

<表面粗糙度評價>

本發(fā)明例及比較例均對第2硬質(zhì)覆膜的表面或基材的表面進行研磨，使算術平均粗糙度Ra為0.04μm、并且最大高度Rz為0.05μm。對于基材及硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度，使用TOKYO SEIMITSU CO.,LTD.制的接觸式表面粗糙度測定器SURFCOM480A，根據(jù)JIS-B-0601-2001，在評價長度為4.0mm、測定速度為0.3mm/s、截止值為0.8mm的條件下進行測定。

<耐熔損性評價>

使本發(fā)明例及比較例在鋁的720℃的熔液中浸漬20小時，通過光學顯微鏡確認熔損的有無。另外，測定試驗前后的質(zhì)量來確認熔損率(％)。表3中總結并示出試樣制作條件及試驗結果。

[表3]

如表3所示，確認了對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行了平滑化處理的本發(fā)明例與未進行平滑化處理的比較例相比，熔損率(％)低、耐熔損性優(yōu)異。特別是對于在進行平滑化處理的工序中進行了研磨的本發(fā)明例10、11及將對基材施加的偏置電壓設為-500V并進行了30分鐘的氬氣轟擊處理的本發(fā)明例12～14，熔損率(％)為0％，顯示出優(yōu)異的耐熔損性。另外，對基材實施了氮化處理的本發(fā)明例11～14的熔損率為0％，顯示出了優(yōu)異的耐熔損性。

圖3中示出本發(fā)明例10～12的耐熔損性評價后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。圖4中示出本發(fā)明例13～15的耐熔損性評價后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。圖5中示出本發(fā)明例16～18的耐熔損性評價后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。特別是顯示出優(yōu)異的耐熔損性的本發(fā)明例10～14在前端部及側面部沒有確認到熔損。

圖6中示出比較例10～12的耐熔損性評價后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。圖7中示出比較例13、14的耐熔損性評價后的利用光學顯微鏡得到的外觀觀察照片。對于比較例，前端部及側面部均確認到大的熔損。

確認了通過借助對第1硬質(zhì)覆膜的表面進行平滑化處理的工序，耐熔損性提高。