[发明专利]表面被覆部件及其制造方法

说明书

本发明提供了一种具有更高稳定性和更长使用寿命的表面被覆部件。该表面被覆部件包括基体以及在其表面上形成的硬质覆膜。该硬质覆膜由至少一层形成，并且所述层中至少一层包含由CVD法形成的多层结构，在该多层结构中，第一单元层和第二单元层交替层叠。第一单元层包含第一化合物，该第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O构成的组中的至少一种元素。第二单元层包含第二化合物，该第二化合物包含Al以及选自由B、C、N和O构成的组中的至少一种元素。

技术领域

本发明涉及一种包括基体部件和在其表面上形成的硬质覆膜的表面被覆部件，以及其制造方法。

背景技术

作为最近的技术趋势，出于减少地球环境的负荷和高效利用资源的目的，生产更薄更短的用于切削工具等的表面被覆部件成为主流。因此，提供具有更高强度和更高硬度的表面被覆部件用金属材料能够保证表面被覆部件的使用寿命并且维持其可靠性。另一方面，在金属加工现场，强烈地要求实现加工部件精确度的提高以及加工成本的降低，以与新兴国家竞争。另外，随着机械工具性能的提高，人们愈加期望用表面被覆部件进行更为高速的加工。在高速加工中，由于表面被覆部件的切削刃暴露于高温高压环境中，因此将来将会要求即使在严酷条件下也能够具有更长使用寿命的表面被覆部件。

例如，日本专利申请公开No.7-205362(专利文献1)公开了一种覆盖于表面被覆部件中的基体部件表面上的硬质覆膜。在该硬质覆膜中，其组成以0.4nm至50nm的周期在选自日本元素周期表第4、5、6族元素、Al和Si中的两种或多种元素的氮化物、碳化物、碳氮化物或者硼化物中连续地变化。上述硬质覆膜通过PVD(物理气相沉积)法形成。具体地，使用Ti固体、Al固体和N₂气体，通过使由真空放电所产生的Ti离子和Al离子以及N₂气体与加热至500℃的基体部件接触，从而在基体材料表面上连续地形成TiN层和AlN层。由于通过该方法形成的硬质覆膜在结构中具有大的应变(distortion)，因此具有该硬质覆膜的表面被覆部件可以具有优异的耐磨性和韧性。

此外，例如日本国家专利公布No.2008-545063(专利文献2)公开了一种具有Ti_1-xAl_xN覆膜的部件作为表面被覆部件。该Ti_1-xAl_xN覆膜具有由NaCl立方晶体结构构成的单层结构，该NaCl立方晶体结构的化学计量系数为0.75<x≤0.93并且晶格常数afcc为0.412nm至0.405nm。上述Ti_1-xAl_xN覆膜通过CVD(化学气相沉积)法形成。具体地，将由AlCl₃、TiCl₄、H₂和氩气组成的第一气体混合物和作为氮源的由NH₃和N₂组成的第二气体引入到容纳基体部件的热壁式CVD反应器中，以进行热CVD法。与通过常规已知的PVD法制造的Ti_1-xAl_xN覆膜相比，通过该方法形成的上述覆膜中具有更高的Al含量。因此，具有该覆膜的表面被覆部件具有更高的抗氧化性和更高的硬度，并且可以在高温下表现出优异的耐磨性。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开No.7-205362

专利文献2：日本国家专利公布No.2008-545063

发明内容

技术问题

然而，关于专利文献1，存在这样的情况：通过PVD法形成的硬质覆膜包含杂质，例如Ti、Al及其合金等金属。这种杂质被称为液滴(droplet)，液滴抑制了硬质覆膜的形成并且会造成硬质覆膜在金属加工时的脱落。此外，由硬质覆膜脱落部分开始作为起点，很可能会发生硬质覆膜的崩裂、断裂等。因此，难以获得更长使用寿命的表面被覆部件，并且存在加工材料的加工质量和表面粗糙度劣化的情况。