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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025143048
(43)【公開日】2025-10-01
(54)【発明の名称】被覆部材、及び、表面被覆金型
(51)【国際特許分類】
C23C 14/06 20060101AFI20250924BHJP
B21D 37/20 20060101ALI20250924BHJP
【ＦＩ】
C23C14/06 H
B21D37/20 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024042737
(22)【出願日】2024-03-18
(71)【出願人】
【識別番号】398056218
【氏名又は名称】フジタ技研株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100137394
【弁理士】
【氏名又は名称】横井 敏弘
(72)【発明者】
【氏名】北岸 靖拡
(72)【発明者】
【氏名】南条 吉保
【テーマコード（参考）】
4E050
4K029
【Ｆターム（参考）】
4E050JD07
4K029AA02
4K029AA21
4K029BA54
4K029BA55
4K029BC02
4K029BD05
4K029CA04
(57)【要約】
【課題】 より耐用期間の長い被膜を提供する。
【解決手段】 被膜部材は、基材の表面に被膜を形成した被覆部材であって、前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である。
【選択図】図１
【解決手段】 被膜部材は、基材の表面に被膜を形成した被覆部材であって、前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材の表面に被膜を形成した被覆部材であって、
前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である
被膜部材。
前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である
被膜部材。
【請求項2】
前記被膜は、ＴｉａＭｂＣｄＮｅ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムもしくは存在せず、ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ＝１であるときに、ｅは０．００以上０．２５以下）であり、
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上２６００以下である
請求項１に記載の被膜部材。
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上２６００以下である
請求項１に記載の被膜部材。
【請求項3】
前記被膜は、ＴｉａＣｄ（但し、ａ＋ｄ＝１であるときに、ｄは０．４５以上０．７０以下）であり、
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である
請求項１に記載の被膜部材。
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である
請求項１に記載の被膜部材。
【請求項4】
前記被膜は、ＴｉａＭｂＣｄ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムであり、ａ＋ｂ＋ｄ＝１であるときに、ａは０．０５以上０．４５以下）であり、
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上２８００以下である
請求項１に記載の被膜部材。
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上２８００以下である
請求項１に記載の被膜部材。
【請求項5】
金型本体と、
前記金型本体の表面の少なくとも一部を被覆する被膜と
を有し、
前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である
表面被覆金型。
前記金型本体の表面の少なくとも一部を被覆する被膜と
を有し、
前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、
前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である
表面被覆金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被覆部材、及び、表面被覆金型に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、イオンプレーティングにより無機基材の表面にＶＮ膜を成膜する成膜方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－３７１３５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
より耐用期間の長い被膜を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る被膜部材は、基材の表面に被膜を形成した被覆部材であって、前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である。
【0006】
好適には、前記被膜は、ＴｉａＭｂＣｄＮｅ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムもしくは存在せず、ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ＝１であるときに、ｅは０．００以上０．２５以下）であり、前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上２６００以下である。
【0007】
好適には、前記被膜は、ＴｉａＣｄ（但し、ａ＋ｄ＝１であるときに、ｄは０．４５以上０．７０以下）であり、前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である。
【0008】
好適には、前記被膜は、ＴｉａＭｂＣｄ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムであり、ａ＋ｂ＋ｄ＝１であるときに、ａは０．０５以上０．４５以下）であり、前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上２８００以下である。
【0009】
また、本発明に係る表面被覆金型は、金型本体と、前記金型本体の表面の少なくとも一部を被覆する被膜とを有し、前記被膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）であり、前記被膜のビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である。
【発明の効果】
【0010】
より耐用期間の長い被膜を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】ＴｉＣの実施例を説明する図である。
【図2】ＴｉＣｒＣの実施例を説明する図である。
【図3】ＴｉＶＣの実施例を説明する図である。
【図4】ＴｉＣＮの実施例を説明する図である。
【図5】ＴｉＣｒＣＮの実施例を説明する図である。
【図6】ＴｉＶＣＮの実施例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
まず、本発明がなされた背景を説明する。
金型や切削工具、治工具に耐摩耗性を付与するために、種々のコーティング膜が開発されている。特に高硬度膜は耐摩耗性が高く、ＴｉＣＮ膜やＴｉＣ膜、ＶＣ膜、ＴｉＡｌＮ膜、さらには、Ｓｉを添加した膜など、膜のビッカース硬度（以下「ＨＶ」）３５００前後の高硬度膜が利用されている。
一方で、金型等がワークに凝着してしまい、結果としてコーティング膜の耐用期間が短くなってしまう場合もある。
なお、ＨＶ硬度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準じて測定された硬さを意味する。
金型や切削工具、治工具に耐摩耗性を付与するために、種々のコーティング膜が開発されている。特に高硬度膜は耐摩耗性が高く、ＴｉＣＮ膜やＴｉＣ膜、ＶＣ膜、ＴｉＡｌＮ膜、さらには、Ｓｉを添加した膜など、膜のビッカース硬度（以下「ＨＶ」）３５００前後の高硬度膜が利用されている。
一方で、金型等がワークに凝着してしまい、結果としてコーティング膜の耐用期間が短くなってしまう場合もある。
なお、ＨＶ硬度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４４に準じて測定された硬さを意味する。
【0013】
上記のような事情に鑑みて、金型や切削工具、治工具などの耐用期間をより長くする新規Ｔｉ膜を提供する。
新規Ｔｉ膜は、膜硬度がＨＶ１５００からＨＶ３２００であり、イオンプレーティング法などによって、金型や切削工具の表面に形成される。
新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）である。より具体的には、新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＭｂＣｄＮｅ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムもしくは存在せず、ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ＝１であるときに、ｅは０．００以上０．２５以下）であり、そのビッカース硬さＨｖは、１５００以上２６００以下である。あるいは、新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＣｄ（但し、ａ＋ｄ＝１であるときに、ｄは０．４５以上０．７０以下）であり、そのビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である。あるいは、新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＭｂＣｄ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムであり、ａ＋ｂ＋ｄ＝１であるときに、ａは０．０５以上０．４５以下）であり、そのビッカース硬さＨｖは、１５００以上２８００以下である。
なお、下付き文字「ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ」は、新規Ｔｉ膜を構成する元素の構成比率を表す。
新規Ｔｉ膜は、構成元素の供給量を調整しながら、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）により形成される。より具体的には、イオンプレーティング法である。
新規Ｔｉ膜は、膜硬度がＨＶ１５００からＨＶ３２００であり、イオンプレーティング法などによって、金型や切削工具の表面に形成される。
新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＭｂＸｃ（但し、ＭはIVａ族、Vａ族、VIａ族、アルミニウム、ケイ素もしくはこれらの複合物であり、Ｘは炭素、窒素もしくはこれらの複合物であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１であるときに、（ａ＋ｂ）は０．０５以上０．４５以下）である。より具体的には、新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＭｂＣｄＮｅ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムもしくは存在せず、ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ＝１であるときに、ｅは０．００以上０．２５以下）であり、そのビッカース硬さＨｖは、１５００以上２６００以下である。あるいは、新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＣｄ（但し、ａ＋ｄ＝１であるときに、ｄは０．４５以上０．７０以下）であり、そのビッカース硬さＨｖは、１５００以上３２００以下である。あるいは、新規Ｔｉ膜は、ＴｉａＭｂＣｄ（但し、Ｍはクロム又はバナジウムであり、ａ＋ｂ＋ｄ＝１であるときに、ａは０．０５以上０．４５以下）であり、そのビッカース硬さＨｖは、１５００以上２８００以下である。
なお、下付き文字「ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ」は、新規Ｔｉ膜を構成する元素の構成比率を表す。
新規Ｔｉ膜は、構成元素の供給量を調整しながら、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）により形成される。より具体的には、イオンプレーティング法である。
【0014】
図１は、新規Ｔｉ膜がＴｉａＣｄ（但し、ａ＋ｄ＝１）である場合の実施例及び比較例を説明する図である。
チタンＴｉと炭素Ｃとの比率を調整して被膜を形成したところ、図１に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、炭素Ｃの構成比率ｄが０．４５以上０．７０以下であり、かつ、硬さが１５００以上３２００以下となる被膜が好ましい。
チタンＴｉと炭素Ｃとの比率を調整して被膜を形成したところ、図１に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、炭素Ｃの構成比率ｄが０．４５以上０．７０以下であり、かつ、硬さが１５００以上３２００以下となる被膜が好ましい。
【0015】
図２は、新規Ｔｉ膜がＴｉａＣｒｂＣｄ（但し、ａ＋ｂ＋ｄ＝１）である場合の実施例及び比較例を説明する図である。
チタンＴｉとクロムＣｒと炭素Ｃとの比率を調整して被膜を形成したところ、図２に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、チタンＴｉの構成比率ａが０．０５以上０．４５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２８００以下となる被膜が好ましい。
チタンＴｉとクロムＣｒと炭素Ｃとの比率を調整して被膜を形成したところ、図２に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、チタンＴｉの構成比率ａが０．０５以上０．４５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２８００以下となる被膜が好ましい。
【0016】
図３は、新規Ｔｉ膜がＴｉａＶｂＣｄ（但し、ａ＋ｂ＋ｄ＝１）である場合の実施例及び比較例を説明する図である。
チタンＴｉとバナジウムＶと炭素Ｃとの比率を調整して被膜を形成したところ、図３に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、チタンＴｉの構成比率ａが０．０５以上０．４５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２８００以下となる被膜が好ましい。
チタンＴｉとバナジウムＶと炭素Ｃとの比率を調整して被膜を形成したところ、図３に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、チタンＴｉの構成比率ａが０．０５以上０．４５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２８００以下となる被膜が好ましい。
【0017】
図４は、新規Ｔｉ膜がＴｉａＣｄＮｅ（但し、ａ＋ｄ＋ｅ＝１）である場合の実施例及び比較例を説明する図である。
チタンＴｉと炭素Ｃと窒素Ｎの比率を調整して被膜を形成したところ、図４に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、窒素Ｎの構成比率ｅが０．００以上０．２５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２６００以下となる被膜が好ましい。
チタンＴｉと炭素Ｃと窒素Ｎの比率を調整して被膜を形成したところ、図４に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、窒素Ｎの構成比率ｅが０．００以上０．２５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２６００以下となる被膜が好ましい。
【0018】
図５は、新規Ｔｉ膜がＴｉａＣｒｂＣｄＮｅ（但し、ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ＝１）である場合の実施例及び比較例を説明する図である。
チタンＴｉとクロムＣｒと炭素Ｃと窒素Ｎの比率を調整して被膜を形成したところ、図５に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、窒素Ｎの構成比率ｅが０．００以上０．２５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２６００以下となる被膜が好ましい。
チタンＴｉとクロムＣｒと炭素Ｃと窒素Ｎの比率を調整して被膜を形成したところ、図５に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、窒素Ｎの構成比率ｅが０．００以上０．２５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２６００以下となる被膜が好ましい。
【0019】
図６は、新規Ｔｉ膜がＴｉａＶｂＣｄＮｅ（但し、ａ＋ｂ＋ｄ＋ｅ＝１）である場合の実施例及び比較例を説明する図である。
チタンＴｉとバナジウムＶと炭素Ｃと窒素Ｎの比率を調整して被膜を形成したところ、図６に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、窒素Ｎの構成比率ｅが０．００以上０．２５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２６００以下となる被膜が好ましい。
チタンＴｉとバナジウムＶと炭素Ｃと窒素Ｎの比率を調整して被膜を形成したところ、図６に例示するように、硬さＨｖと、ボールオンディスクによる負荷試験の評価結果が得られた。
これにより、窒素Ｎの構成比率ｅが０．００以上０．２５以下であり、かつ、硬さが１５００以上２６００以下となる被膜が好ましい。
【0020】
以上説明したように、本実施形態の新規Ｔｉ膜は、従来のチタン系被膜に比較して、凝着しにくく、かつ、高い耐摩耗性を有する。したがって、この新規Ｔｉ膜で被膜された金型又は切削工具は、より長い耐用期間を実現する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】