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公開番号2025051596
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-04
出願番号2024100601
出願日2024-06-21
発明の名称被覆金型
出願人株式会社神戸製鋼所,株式会社和田山コーティングセンター
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類C23C 14/06 20060101AFI20250327BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】優れた耐久性を有する被覆金型を提供する。
【解決手段】被覆金型は、金型と、前記金型の外側表面の少なくとも一部に形成された硬質皮膜と、を有し、前記硬質皮膜は、金属元素の窒化物、炭窒化物、酸化物または酸窒化物を含み、前記硬質皮膜に含有される前記金属元素の総量において、Al含有量は65原子%以上であり、Cr含有量は15原子%以上であり、かつ、AlとCrの合計含有量は80原子%以上100原子%以下であり、前記硬質皮膜の表面粗さRaが0.05μm以下であり、前記硬質皮膜の面心立方格子の(111)面に起因するd値が2.25Å以上2.45Å以下である。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
金型と、前記金型の外側表面の少なくとも一部に形成された硬質皮膜と、を有し、
前記硬質皮膜は、金属元素の窒化物、炭窒化物、酸化物または酸窒化物を含み、
前記硬質皮膜に含有される前記金属元素の総量において、Ａｌ含有量は６５原子％以上であり、Ｃｒ含有量は１５原子％以上であり、かつ、ＡｌとＣｒの合計含有量は８０原子％以上１００原子％以下であり、
前記硬質皮膜の表面粗さＲａが０．０５μｍ以下であり、
前記硬質皮膜の面心立方格子の（１１１）面に起因するｄ値が２．２５Å以上２．４５Å以下である、被覆金型。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記硬質皮膜の表面粗さＲａが０．０２μｍ以下である、請求項１に記載の被覆金型。
【請求項３】
前記硬質皮膜は、金属元素の窒化物からなり、
前記硬質皮膜に含有される前記金属元素の総量において、Ａｌ含有量は６５原子％以上８０原子％以下であり、Ｃｒ含有量は２０原子％以上３５原子％以下であり、ＡｌとＣｒの合計含有量は１００原子％である、請求項１に記載の被覆金型。
【請求項４】
前記金型は冷間塑性加工用である、請求項１に記載の被覆金型。
【請求項５】
前記金型は、被加工物と衝突することにより前記被加工物を塑性加工するためのパンチである、請求項１に記載の被覆金型。
【請求項６】
前記金型の材質が鉄基合金または高速度工具鋼であり、
前記金型と前記硬質皮膜との間に下地層を有する、請求項１に記載の被覆金型。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型と、硬質皮膜とを有する被覆金型に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
鍛造、プレス加工等において使用されるパンチ等の金型には、当該金型の長寿命化のために、硬度だけでなく、耐摩耗性が必要とされる。そのため、金型の耐摩耗性を向上させるために、例えば、ＡｌＣｒ、ＡｌＣｒＳｉ等の窒化物または炭窒化物からなる硬質皮膜を物理蒸着法や化学蒸着法によって金型に被覆し、同時に硬質皮膜に良好な表面平滑性を付与することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、金型基材の表面に、Ａｌ
ｘ
Ｃｒ
ｙ
Ｓｉ
ｚ
の窒化物からなる硬質皮膜を被覆したことを特徴とする塑性加工用被覆金型が記載されている。具体的には、特許文献１に記載の塑性加工用被覆金型では、スパッタリング法によって金型の作業面になるべく平滑な硬質皮膜を成膜することによって、被覆金型の耐摩耗性を向上させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１０－２８４７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の方法のように、スパッタリング法によって硬質皮膜を形成すると、成膜時にイオン化されていないコーティングの原料が、基材である金型表面にそのまま到達してしまうことがある。このように皮膜が形成された被覆金型は、金型と硬質皮膜との間に密着性不良が生じてしまう。密着性不良を有する被覆金型を例えば冷間鍛造のような高負荷な加工条件下で使用すると、たとえ硬質皮膜が良好な表面平滑性を有していても、耐久性（すなわち、金型寿命）において問題がある。そのため、硬質皮膜を備える被覆金型には、耐久性においてさらなる改善が求められる。
【０００６】
そこで、本発明は、優れた耐久性を有する被覆金型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】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は以下の好適な態様を包含する。
【０００８】
本発明の第１の態様に係る被覆金型は、金型と、前記金型の外側表面の少なくとも一部に形成された硬質皮膜と、を有し、
前記硬質皮膜は、金属元素の窒化物、炭窒化物、酸化物または酸窒化物を含み、
前記硬質皮膜に含有される前記金属元素の総量において、Ａｌ含有量は６５原子％以上であり、Ｃｒ含有量は１５原子％以上であり、かつ、ＡｌとＣｒの合計含有量は８０原子％以上１００原子％以下であり、
前記硬質皮膜の表面粗さＲａが０．０５μｍ以下であり、
前記硬質皮膜の面心立方格子の（１１１）面に起因するｄ値が２．２５Å以上２．４５Å以下である。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る被覆金型は、第１の態様に係る被覆金型であって、前記硬質皮膜の表面粗さＲａが０．０２μｍ以下である。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る被覆金型は、第１または第２の態様に係る被覆金型であって、前記硬質皮膜は、金属元素の窒化物からなり、
前記硬質皮膜に含有される前記金属元素の総量において、Ａｌ含有量は６５原子％以上８０原子％以下であり、Ｃｒ含有量は２０原子％以上３５原子％以下であり、ＡｌとＣｒの合計含有量は１００原子％である。
（【００１１】以降は省略されています）

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