切削工具用硬質被膜的製作方法

2023-07-15 20:32:26 1

專利名稱：：切削工具用硬質被膜的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種切削工具用硬質被膜，該被膜被覆在對高硬度鋼進行切削加工等時所使用的工具上。
背景技術：
：以往，使用TiN、TiCN或TiAlN作為被覆於金屬切削用工具上的硬質耐磨損被膜。特別是，以專利文獻1和專利文獻2為代表的TiAlN系被膜是通過在TiN中添加Al而使硬度和耐熱性得到改良的被膜，由於其耐磨損性良好，因此被廣泛用作用於加工含有淬火鋼的鋼鐵材料的切削工具用硬質被膜。但是，近年來需求一種用於實現對具有更高硬度的材料進行切削的工具，提出了使TiAlN系被膜與TiSiN系被膜層積形成的如專利文獻3和專利文獻4中公開那樣的切削工具用硬質被膜。專利文獻l:日本特開昭62-56565號公報專利文獻2:日本特開平2-194159號公報專利文獻3:日本特許第3248897號公報專利文獻4:日本特許第3248898號公報
發明內容然而，切削以SKDll等為代表的高硬度淬火鋼時，即使是上述作為現有技術的含Si多層被膜，其耐磨損性仍不充分，要求開發出一種耐磨損性能得到進一步提高的切削工具用硬質被膜。鑑於上述現狀，本發明人對切削工具用硬質被膜中的被膜組織、被膜層構成及被膜組成進行了研究，結果得到了通過對其被膜組織、被膜層結構及被膜組成進行設計能夠解決上述問題這一認識，從而完成了本4發明，本發明提供一種切削工具用硬質被膜，該被膜與以往的切削工具用硬質被膜相比，在切削以SKDll等為代表的高硬度淬火鋼時耐磨損性得到了提高，實用性極其優異。下面對本發明的要點進行說明。本發明涉及一種切削工具用硬質被膜，該硬質被膜是形成在基材上的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，該硬質被膜包含多層被膜層，該多層被膜層是交替層積第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層是含有至少Al和Cr作為金屬成分、含有N作為非金屬成分以及含有不可避免的雜質的被膜層，所述第二被膜層是含有至少Ti和Si作為金屬和半金屬成分、含有N作為非金屬成分以及含有不可避免的雜質的被膜層，所述第一被膜層和所述第二被膜層各自的每一層的膜厚被設定為lnm20nm，所述第二被膜層具有平均粒徑為lnm20nm的粒狀微細結晶和非晶質部混合的組織，用截面TEM法觀察所述多層被膜層時，在lPmXlum的面積中，所述第二被膜層中的IO個以上微細結晶進入相鄰的所述第一被膜層的內部，進入深度為所述第一被膜層的膜厚的10%以上(第1方案)。並且，本發明涉及一種切削工具用硬質被膜，該硬質被膜是形成在基材上的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，該硬質被膜包含多層被膜層，該多層被膜層是交替層積第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層和所述第二被膜層各自的每一層的膜厚被設定為lnm20nm，所述第一被膜層中的金屬和半金屬成分以原子％計時，該第一被膜層表示為Al,—x—y—z)CrwVwBw，其中，20^x^40，2^y^15，2Sz^15，所述第一被膜層含有N作為非金屬成分，並且含有不可避免的雜質，所述第二被膜層中的金屬和半金屬成分以原子％計時，該第二被膜層表示為Ti,—v—w)CrwSiw，其中，5^v^30，5^w^30，所述第二被膜層含有N作為非金屬成分，並且含有不可避免的雜質(第2方案)。此外，本發明還涉及第1方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材與所述多層被膜層之間設有第三被膜層，該第三被膜層的金屬成分與所述第一被膜層的金屬成分相同(第3方案)。5此外，本發明還涉及第2方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材與所述多層被膜層之間設有第三被膜層，該第三被膜層的金屬成分和半金屬成分與所述第一被膜層的金屬成分和半金屬成分相同(第4方案)。此外，本發明還涉及第3方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01um0.5um(第5方案)。此外，本發明還涉及第4方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01Pm0.5Pm(第6方案)。此外，本發明還涉及第3方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01Pm0.5um(第7方案)。此外，本發明還涉及第4方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01um0.5um(第8方案)。此外，本發明還涉及第1第8方案任一方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述多層被膜層的表層側設有第五被膜層，該第五被膜層的金屬成分和半金屬成分與所述第二被膜層的金屬成分和半金屬成分相同(第9方案)。此外，本發明還涉及第1第8方案任一方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述多層被膜層的表層側設有第五被膜層，該第五被膜層的金屬成分或金屬成分和半金屬成分與所述第一被膜層的金屬成分或金屬成分和半金屬成分相同(第10方案)。此外，本發明還涉及第9方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵6在於，所述基材是由以WC為主成分的硬質粒子和以Co為主成分的結合材料構成的超硬合金，所述WC粒子的平均粒徑被設定為0.1Um2um，所述Co的含量以重量％計被設定為5%15%(第11方案)。此外，本發明還涉及第IO方案所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，所述基材是由以WC為主成分的硬質粒子和以Co為主成分的結合材料構成的超硬合金，所述WC粒子的平均粒徑被設定為0.1Pm2um，所述Co的含量以重量％計被設定為5%15%。由於本發明具有如上構成，因此第一被膜層與第二被膜層的層間密合性得到提高，從而與以往的切削工具用硬質被膜相比，本發明的切削工具用硬質被膜成為在切削以SKD11等為代表的高硬度淬火鋼時耐磨損性得到提高的實用性極其優異的硬質被膜。圖1是說明本實施例的多層被膜層的剖面圖。圖2是說明本實施例的多層被膜層的放大剖面圖。具體實施例方式下面簡單地對本發明的優選的實施方式進行說明，並給出本發明的作用。由於第二被膜層的微細結晶進入到第一被膜層的內部，並像楔子一樣侵入到第一被膜層的內部，因此提高了第一被膜層與第二被膜層的層間密合性，從而提高了對以SKD11等為代表的高硬度淬火鋼的耐磨損性。實施例下面基於附圖來說明本發明的具體的實施例。本實施例是形成在基材上的切削工具用硬質被膜，該硬質被膜包含多層被膜層，該多層被膜層是交替層積第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層是含有至少Al和Cr作為金屬成分、含有N作為非金屬成分以及含有不可避免的雜質的被膜層，所述第二被膜層是含有至少Ti和Si作為金屬和半金屬成分、含有N作為非金屬成分7以及含有不可避免的雜質的被膜層，所述第一被膜層和所述第二被膜層各自的每一層的膜厚被設定為lnm20nm，所述第二被膜層具有平均粒徑為lnm20nm的粒狀微細結晶和非晶質部混合的組織，用截面TEM法觀察所述多層被膜層時，在lumXlum的面積中，所述第二被膜層的IO個以上微細結晶進入相鄰的所述第一被膜層的內部，進入深度為所述第一被膜層的膜厚的10%以上。以下對各部進行具體說明。基材一般採用由以WC(碳化鎢)為主成分的硬質粒子和以Co(鈷)為主成分的結合材料構成的超硬合金制基材。具體來講，採用所述WC粒子的平均粒徑被設定為0.1ym2Pm、所述Co的含量以重量％計被設定為5%15%的超硬合金制基材。在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Ti(鈦)為主成分的氮化物或碳氮化物構成。該第四被膜層的膜厚被設定為0.01um0.5"m。需要說明的是，作為第四被膜層，也可以採用以Cr(鉻)為主成分的氮化物或碳氮化物。這種情況下，也可以將膜厚設定為0.01ym0.5um。在該第四被膜層上設有第三被膜層。設定該第三被膜層的金屬成分或金屬成分和半金屬成分與所述第一被膜層的金屬成分或金屬成分和半金屬成分相同。在本實施例中，如後所述，第一被膜層是含有金屬成分和半金屬成分的構成，設定第三被膜層的金屬成分和半金屬成分與第一被膜層的金屬成分和半金屬成分相同。在本實施例中，在該第三被膜層上設有交替層積所述第一被膜層和第二被膜層而形成的多層被膜層。在第一被膜層的構成中，其金屬和半金屬成分以原子％計時，該第一被膜層表示為Al,—x—y—z)Cr(x)V(y)B(z)，其中，20^x^40，2^y^15，2Sz^15，所述第一被膜層含有N作為非金屬成分，並且含有不可避免的雜質。並且，在第二被膜層的構成中，其金屬和半金屬成分以原子％計時，該第二被膜層表示為Ti(則—v—w)Cr(v)Si(w)，其中，5^v自，5Sw^30，所述第二被膜層含有N作為非金屬成分，並且含有不可避免的雜質。在該多層被膜層的表層側設有第五被膜層，設定該第五被膜層的金屬成分、半金屬成分和非金屬成分，使之與所述第二被膜層的金屬成分、半金屬成分和非金屬成分相同。需要說明的是，也可以設定第五被膜層的金屬成分、半金屬成分和非金屬成分，使之與所述第一被膜層的金屬成分、半金屬成分和非金屬成分相同。下面說明採用上述構成的理由和上述構成所帶來的作用效果。首先，對Al-Cr-N系被膜和Ti-Si-N系被膜的特徵和問題進行說明。在日本特許第3039381號公報等中提出的Al-Cr-N被膜是基於以往被廣泛用作切削工具用硬質被膜的Ti-Al-N被膜，用CrN作為基底來代替TiN，因此提高了耐熱性，儘管其耐熱性高且韌性較高，但是硬度略低，在切削以SKD11等為代表的高硬度淬火鋼時耐磨損性尚不充分。另一方面，根據Veprek等(S.Christiansen,M.Albrecht，H,P.Strunk,andS.Veprek,J.Vac.Sci.Technol.B16(l)，Jan/Feb1998.)，Ti-Si-N被膜是粒狀的TiN微細結晶和Si-N非晶質部混合的組織，能夠得到非常高的硬度，而且其耐熱性也高。但是，儘管該被膜的硬度和耐熱性高，但其韌性略低，因此在對高硬度被切削材料進行切削時，有時在刃口產生微小的巻刃。本發明人認為，通過將Al-Cr-N系被膜的薄層和Ti-Si-N系被膜的薄層進行層積能夠彌補兩者的缺點，從而能夠提高對高硬度被切削材料的耐磨損性，並對此進行了研究。本發明人對Al-Cr-N系被膜層和Ti-Si-N系被膜層的層積被膜進行了在各種成膜條件下製作被膜的研究，結果發現，被膜層積部內的層間密合性的好壞對被覆工具的耐磨損性影響很大。即，若被膜層積部內的層間密合性好，則能夠得到對高硬度被切削材料良好的耐磨損性，但是若被膜層積部內的層間密合性差，則成為伴有微小巻刃的工具磨損形態，得不到足夠的耐磨損性。通常認為，後者的被覆工具在層積部內產生微小破損，該破損成為起點，使工具磨損加劇。通過截面TEM法觀察層積部發現，耐磨損性良好的被膜中Ti-Si-N系被膜層內的微細結晶的一部分侵入到相鄰的Al-Cr-N系被膜層中。據認為，通過使微細結晶侵入到相鄰層，能夠提高被膜層積部內的層間的密合性，其結果，被覆工具的耐磨損性變得良好。本實施例基於該結果，通過控制被膜組織使得Ti-Si-N系被膜層內的微細結晶的一部分侵入到相鄰的Al-Cr-N系被膜層中，來提高被膜層積部內的層間的密合性，從而提供一種耐磨損性優異的切削工具用多層型硬質被膜。當侵入的微細結晶數少或者侵入的深度淺時，不能充分提高層間的密合性，因此，通過截面TEM法觀察層積部(多層被膜層)時，優選在ltxmXlum的面積中，第二被膜層的IO個以上微細結晶侵入相鄰的第一被膜層的內部，侵入深度為第一被膜層的膜厚的10%以上。關於在怎樣的成膜條件下會出現微細結晶侵入到相鄰層的現象，有待於今後進行系統的研究，不過，通常認為成膜溫度、成膜粒子的能量對此影響較大。接下來，對第一被膜層和第二被膜層各自的每一層的膜厚進行說明。若每一層的膜厚小於lnm，則難以在第二被膜層內產生微細結晶，從而難以得到微細結晶和非晶質部混合的組織。另一方面，若每一層的膜厚大於20nm，則第二被膜層變得過厚，不能充分提高層積被膜整體的韌性。此外，第一被膜層也是如此，若被膜層過薄，則層積被膜整體的韌性不高，若被膜層過厚，則層積被膜整體的硬度降低。基於以上方面，第一被膜層和第二被膜層各自的每一層的膜厚優選為lnm20nm。接著，對第二被膜層內的微細結晶的平均粒徑進行說明。若平均粒徑過大，則微細結晶容易發生塑性變形，從而被膜的硬度下降。另一方面，若平均粒徑過小，則微細結晶的表面積變得過大，從而非晶質部難以穩定地分散在晶粒間。因此，微細結晶的平均粒徑的值優選為lnm20nm。接著，對第一被膜層的組成進行說明。在本實施例中，含有至少Al和Cr作為金屬和半金屬成分、含有N作為非金屬成分，將這種組成作為發明的範圍，AlCrN為基底。本發明人對在AlCrN被膜中加入各種第3元素後形成的被膜進行研究，結果發現，通過含有規定量的V和B，能夠提高對鋼鐵材料的耐磨損性。據認為，這是由於改善了被膜的硬度和潤滑性造成的。僅以金屬和半金屬的原子％計，B量小於2%時，其效果較小，但當B量為2。/。以上時，能夠顯示出硬度提高的效果。並且，當B含量超過15%時，硬度值不太變化。與Al和Cr相比，B屬於昂貴的元素，所以考慮到被膜硬度和成本，僅以金屬和半金屬的原子％計，B的含量優選為2%15%的組成範圍。此外，關於V的含量，若增加其含量，則被膜的潤滑性得到提高。僅以金屬和半金屬的原子％計，V量小於2%時，其效果較小，但當V量為2。/。以上時，能夠顯示出潤滑性提高的效果，被覆有該被膜的工具對鋼鐵材料的耐磨損性得到提高。另一方面，若V含量過多，則被膜的硬度降低，從而對鋼鐵材料的耐磨損性降低。並且，與Al和Cr相比，V屬於極其昂貴的元素，所以考慮到被膜的潤滑性和硬度以及成本，僅以金屬和半金屬的原子％計，V的含量優選為2%15%的組成範圍。接著，對第二被膜層的組成進行說明。本實施例中，所述第二被膜層含有至少Ti和Si作為金屬成分和半金屬成分、含有N作為非金屬成分，但其基底為TiSiN。本發明人以TiSiN為基底，嘗試了添加各種種類的第3元素以進一步提高被膜的耐磨損性。其結果，確認到通過含有規定量的Cr，潤滑性得到提高，被膜的耐磨損性得到提高。S卩，確認到，僅以金屬和半金屬的原子％計，Cr量小於5。/。時，其效果較小，但Cr量為5%以上時，顯示出潤滑性提高的效果，被覆有該被膜的超硬合金基材切削工具對高硬度被切削材料的耐磨損性得到提高。另外，還確認到，若Cr含量過多，則被膜的硬度降低，被覆有該被膜的超硬合金基材切削工具對高硬度被切削材料的耐磨損性降低。基於以上方面，僅以金屬和半金屬的原子％計，Cr的含量優選為5%30%。另一方面，關於Si的含量，若增加Si含量，則被膜的耐氧化性和硬度得到提高。即，確認到，僅以金屬和半金屬的原子％計，Si量小於5。/。時，其效果較小，但Si量為5%以上時，顯示出耐氧化性和硬度得到提高的效果，被覆有該被膜的超硬合金基材切削工具對高硬度被切削材料的耐磨損性得到提高。據認為，這是因為，若Si量過少，則第二被膜層內的非晶質部的比例變少，從而非晶質部難以穩定地分散在晶粒之間。另外，還確認到，Si含量過多時，被覆有該被膜的超硬合金基材切削工具對高硬度被切削材料的耐磨損性降低。據認為，這是因為，Si含量過多時，被膜的內部應力變大，且第二被膜層內的非晶質部的比例增加，從而被膜內容易產生微小龜裂。基於以上方面，僅以金屬和半金屬的原子^計，Si的含量優選為5%30%。接著，對第三被膜層進行說明。本發明人將多層被膜層被覆於超硬合金制切削工具上並嘗試進行了切削試驗，確認到，在切削時有時會發生被膜剝離，據認為，這是由於超硬合金基材與被膜之間的密合性不充分造成的。於是，在超硬合金基材與多層被膜層之間形成第三被膜層，使該第三被膜層的金屬成分和半金屬成分與第一被膜層的金屬成分和半金屬成分為相同組成，結果切削時的被膜剝離明顯減少。據認為，通過形成第三被膜層，大幅度提高了超硬合金基材與被膜的密合性。雖然對第三被膜層的膜厚沒有特別的限定，但如果第三被膜層的膜厚過薄，則難以顯示出密合性提高的效果，因而第三被膜層的膜厚優選為0.1iim以上。作為減少被膜剝離的其他對策，也可以在基材上並緊鄰基材形成與基材的密合性優異的Ti系或者Cr系的氮化物或碳氮化物(第四被膜層)。即使在基材上並緊鄰基材形成第四被膜層，並在第四被膜層上形成多層被膜層，也能大幅度降低膜剝離。更優選的被膜構成是，在基材上形成第四被膜層，且該第四被膜層緊鄰基材，在第四被膜層上形成第三被膜層，進而在第三被膜層上形成多層被膜層。在第四被膜層上形成第三被膜層時，第四被膜層的膜厚即使較薄，也顯示出與基材的密合性提高的效果，但這種情況還是優選第四被膜層的膜厚為0.01"m以上。並且，由於第四被膜層的目的在於帶來提高與基材的密合性的效果，所以膜厚不需要太厚，優選膜厚為0.5um以下。接著，對第五被膜層進行說明。本發明人確認到，通過在最表層部形成Al-Cr-N系被膜(金屬成分和半金屬成分的組成與第一被膜層相同)或者Ti-Si-N系被膜(金屬成分和半金屬成分的組成與第二被膜層相同)，根據被切削材料的種類，有時能夠再稍微提高被覆工具的耐磨損性。對於熱處理到60HRC的SKD11被切削材料來說，通過在最表部形成Ti-Si-N系被膜，被覆工具的耐磨損性略微提高了。另一方面，對於熱處理到53HRC的STAVAX被切削材料來說，通過在最表部形成Al-Cr-N系被膜，被覆工具的耐磨損性提髙了少許。如上所述，Al-Cr-N系被膜具有韌性較高但硬度略低的特徵，而Ti-Si-N系被膜具有硬度高但韌性略低的特徵。雖然詳細的機理不清楚，但認為通過在最表部設置第五被膜層，這些特12徵能夠帶來使被覆工具的耐磨損性良好的效果。對第五被膜層的膜厚沒有特別的限定，但是如果太薄，則效果難以顯現，並且，如果太厚，則表現出硬度下降(Al-Cr-N系被膜)、韌性下降(Ti-Si-N系被膜)，所以第五被膜層的膜厚優選為0.1ttm1ym。儘管本實施例的硬質被膜是面向鋼鐵材料用切削工具而發明出的，但作為其基材，優選由以WC為主成分的硬質粒子和以Co為主成分的結合材料構成的超硬合金，這是因為該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。如果WC粒子的平均粒徑過小，則WC粒子難以均勻地分散在結合材料中，從而容易引起超硬合金的抗彎強度下降。另一方面，如果WC粒子過大，則超硬合金的硬度下降。此外，如果Co含量過少，則超硬合金的抗彎強度下降，相反如果Co含量過多，則超硬合金的硬度下降。因此，優選WC粒子的平均粒徑為0.1"m2"m、Co含量以重量％計為5%15%的超硬合金作為基材。由於本實施例如上構成，所以第二被膜層的微細結晶進入到第一被膜層的內部並像楔子一樣侵入，從而使第一被膜層與第二被膜層的層間密合性得到提高，從而對以SKD11等為代表的高硬度淬火鋼的耐磨損性得到提高。特別是，在本實施例中，在基材上依次層積第四被膜層、第三被膜層、多層被膜層、第五被膜層，在多層被膜層的基材側和表層側分別再設有具有規定特性的被膜層。即，在膜應力變大的被膜的基材側設置韌性優異的被膜層，同時，在與被切削物接觸的表層側設置硬度優異的被膜層，從而成為被膜難以從基材上剝離且表層難以磨損、極難出現巻刃的切削工具。因而，在本實施例中，第一被膜層與第二被膜層的層間密合性得到提高，從而與以往的切削工具用硬質被膜相比，成為在切削以SKD11等為代表的高硬度淬火鋼時耐磨損性得到提高的實用性極其優異的切削工具用硬質被膜。下面，對證實本實施例的效果的實驗例進行說明。實驗例1在實驗例1中，使用弧光放電式離子鍍裝置作為成膜裝置，將Al6oCr27V5B8和Ti62Cr,5Si23靶作為金屬和半金屬成分的蒸發源安裝在成膜裝置內，並且將N2氣作為反應氣體導入到成膜裝置內，氣壓為3Pa，偏壓為-300V，基材溫度為55(TC，在作為成膜基材的超硬合金板上進行成膜。將2種靶以相互面對面的方式配置在成膜裝置內，將成膜基材放在2種靶之間的中央部並以3min"的轉速進行旋轉(轉軸與靶面平行)。旋轉時，(Al60Cr27V5B8)N(第一被膜層)和(Ti62Cr15Si23)N(第二被膜層)交替層積在超硬合金板上。用截面TEM法對基於上述方法成膜的被膜的一例進行觀察，觀察結果示於圖1、圖2。圖2是將圖1的一部分放大後的圖。在圖1、圖2中，看起來相對較黑的層為第二被膜層，看起來相對較白的層為第一被膜層。從TEM像可以確認到，第二被膜層是粒狀的微細結晶和非晶質部混合的組織。如果仔細觀察第二被膜層中的微細結晶，則可以發現存在侵入到第一被膜層的微細結晶。通過控制第二被膜層中的微細結晶使其侵入到相鄰的第一被膜層中，能夠大幅度改良多層被膜層的層間密合性，從而實現被膜工具的耐磨損性的提高。實驗例2在實驗例2中，使用弧光放電式離子鍍裝置作為成膜裝置，將各種組成的靶作為金屬和半金屬成分的蒸發源安裝在成膜裝置內，並且將N2氣、CH4氣中的一種或2種氣體作為反應氣體導入到成膜裝置內，在作為成膜基材的超硬合金制雙刃球頭立銑刀(外徑為3mm)上進行規定的被膜的成膜。使用可裝3種靶的成膜裝置，裝上2種靶或3種靶迸行成膜。成膜時的條件設定成氣壓為3Pa、偏壓為-50V-300V、基材溫度為300°C550°C，在基材立銑刀上進行成膜，使得整個被膜的膜厚達到3.0um4.0Pm。使用已被覆了規定被膜的立銑刀，在以下切削條件下進行切削試驗，測定立銑刀後面磨損寬度。即，被切削材料為SKD11淬火材料(60HRC)、使外徑3mm的立銑刀以WOOOmin-1的轉速旋轉、進給速度為1440mm/min、進刀量Ad=0.15mm、Pf=0.45mm，空氣流作為冷卻劑進行試驗。切削試驗的結果如表1所示。14表ltableseeoriginaldocumentpage15需要說明的是，對於No.9、12、13的第四被膜層(TiCN)來說，緊鄰基材的部位的C量為0，即為TiN，向著表層部緩慢增加C量的同時進行成膜。另外，對於No.IO的第四被膜層(CrCN)來說，緊鄰基材的部位的C量為0，即為CrN，向著表層部緩慢增加C量的同時進行成膜。此外，在No.110的實施例中，通過截面TEM法觀察多層被膜層時，確認到，在lumXlum的面積中，第二被膜層的IO個以上微細結晶侵入到相鄰的第一被膜層的內部，侵入深度為第一被膜層的膜厚的10%以上。需要說明的是，在No.U的比較例中，通過截面TEM法觀察多層被膜層時，第二被膜層內的微細結晶向相鄰的第一被膜層的侵入不明顯。在表l中記載了實施例，同時記載了比較例，該比較例是，禾U用以與實施例同樣的方法被覆了以往的硬質被膜或實施例範圍以外的硬質被膜的立銑刀進行切削試驗所得到的結果。從表1可以看出，本實施例與比較例相比，立銑刀的後面磨損寬度得到降低，即，對高硬度淬火鋼的耐磨損性得到提高。權利要求1.一種切削工具用硬質被膜，該硬質被膜是形成在基材上的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，該硬質被膜包含多層被膜層，該多層被膜層是交替層積第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層是含有至少Al和Cr作為金屬成分、含有N作為非金屬成分以及含有不可避免的雜質的被膜層，所述第二被膜層是含有至少Ti和Si作為金屬和半金屬成分、含有N作為非金屬成分以及含有不可避免的雜質的被膜層，所述第一被膜層和所述第二被膜層各自每一層的膜厚被設定為1nm～20nm，所述第二被膜層具有非晶質部和平均粒徑為1nm～20nm的粒狀微細結晶混合的組織，用截面TEM法觀察所述多層被膜層時，在1μm×1μm的面積中，所述第二被膜層的10個以上微細結晶進入相鄰的所述第一被膜層的內部，進入深度為所述第一被膜層的膜厚的10％以上。2.—種切削工具用硬質被膜，該硬質被膜是形成在基材上的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，該硬質被膜包含多層被膜層，該多層被膜層是交替層積第一被膜層和第二被膜層各2層以上而形成的，所述第一被膜層和所述第二被膜層各自每一層的膜厚被設定為lnm20nm，所述第一被膜層中的金屬和半金屬成分以原子％計時，該第一被膜層表示為Al,一x—y—z)CrwV(y)B(z)，其中，20^x^40，2^ySl5，2Sz^15，所述第一被膜層含有N作為非金屬成分，並且含有不可避免的雜質，所述第二被膜層中的金屬和半金屬成分以原子％計時，該第二被膜層表示為Ti(鵬一v—w)Cr(v)Si(w)，其中，5Sv^30，5^w^30，所述第二被膜層含有N作為非金屬成分，並且含有不可避免的雜質。3.如權利要求1所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材與所述多層被膜層之間設有第三被膜層，該第三被膜層的金屬成分與所述第一被膜層的金屬成分相同。4.如權利要求2所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材與所述多層被膜層之間設有第三被膜層，該第三被膜層的金屬成分和半金屬成分與所述第一被膜層的金屬成分和半金屬成分相同。5.如權利要求3所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01um0.5um。6.如權利要求4所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Ti為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01um0.5um。7.如權利要求3所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01nm0.5um。8.如權利要求4所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述基材上設有第四被膜層，並且該第四被膜層緊鄰所述基材，該第四被膜層由以Cr為主成分的氮化物或碳氮化物構成，該第四被膜層的膜厚被設定為0.01um0.5ixm。9.如權利要求18任一項所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述多層被膜層的表層側設有第五被膜層，該第五被膜層的金屬成分和半金屬成分與所述第二被膜層的金屬成分和半金屬成分相同。10.如權利要求18任一項所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，在所述多層被膜層的表層側設有第五被膜層，該第五被膜層的金屬成分或金屬成分和半金屬成分與所述第一被膜層的金屬成分或金屬成分和半金屬成分相同。11.如權利要求9所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，所述基材是由以WC為主成分的硬質粒子和以Co為主成分的結合材料構成的超硬合金，所述WC粒子的平均粒徑被設定為0.1um2"m，所述Co的含量以重量％計被設定為5%15%。12.如權利要求10所述的切削工具用硬質被膜，其特徵在於，所述基材是由以WC為主成分的硬質粒子和以Co為主成分的結合材料構成的超硬合金，所述WC粒子的平均粒徑被設定為0.1"m2um，所述Co的含量以重量Q/^計被設定為5%15%。全文摘要本發明提供切削工具用硬質被膜，切削高硬度淬火鋼時該被膜具有優異的耐磨損性。該被膜形成在基材上，其特徵在於，其包含交替層積第一被膜層和第二被膜層各2層以上形成的多層被膜層，第一被膜層含有至少Al和Cr作為金屬成分、含有N作為非金屬成分和含有不可避免的雜質，第二被膜層含有至少Ti和Si作為金屬和半金屬成分、含有N作為非金屬成分和含有不可避免的雜質，第一被膜層和第二被膜層各自每一層的膜厚被設定為1～20nm，第二被膜層具有平均粒徑為1～20nm的粒狀微細結晶和非晶質部混合的組織，用截面TEM法觀察多層被膜層時，在1μm×1μm的面積中第二被膜層的10個以上微細結晶進入相鄰的第一被膜層內部，進入深度為第一被膜層的膜厚的10％以上。文檔編號B32B9/04GK101497249SQ2009100035公開日2009年8月5日申請日期2009年1月15日優先權日2008年1月31日發明者佐藤彰,山谷喬紀,川村和浩申請人:佑能工具株式會社