專利名稱：耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法及被覆物品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如用于塑料或橡膠的成型的金屬模具、工具及注塑成型用零件這種要求耐腐蝕性的被覆物品的制造方法及被覆物品。
背景技術(shù)：
目前，在塑料(樹脂)或橡膠的成型中，從由其被成型材料造成的腐蝕環(huán)境考慮，對成型所使用的金屬模具或工具等物品，要求優(yōu)異的耐腐蝕性。例如注塑成型的情況，在其塑料等被成型材料中添加有用于提高耐熱性及強(qiáng)度的各種添加劑。而且，在注塑成型中，塑料由于其加熱或發(fā)熱而分解，另一方面，從上述的添加劑中也產(chǎn)生腐蝕氣體，所以注塑成型用零件(例如，螺桿頭或密封圈等)被暴露在強(qiáng)烈的腐蝕環(huán)境中，成為點腐蝕及氣體燒結(jié)等的主要原因。因此，作為提高在腐蝕環(huán)境下使用的各種物品的耐腐蝕性的方法，通常使用對該 零件的表面處理。例如，有通過被覆厚膜的硬鉻鍍層而改善耐腐蝕性的方法。另外，通過物理蒸鍍法(下面，簡略為PVD)或化學(xué)蒸鍍法被覆的TiN、CrN、TiCN等硬質(zhì)皮膜，除其優(yōu)異的耐腐蝕性之外，還具備高硬度帶來的耐磨性，因此，是有效的方法。例如有在將注塑成型用零件的表面進(jìn)行氮化處理后，通過電弧離子鍍法被覆CrN及TiN皮膜，改善耐磨性及皮膜密合性的方法(專利文獻(xiàn)I)。另外，在被覆相同的CrN及TiN皮膜的方法中，有首先被覆與基材的密合性及耐腐蝕性優(yōu)異的CrN皮膜，再在其上被覆多層高硬度的TiN皮膜，由此賦予耐腐蝕性的方法(專利文獻(xiàn)2)。另外，有在上述的皮膜成分改良的一方，通過改良其構(gòu)造而改善皮膜特性的方法。例如在切削工具的領(lǐng)域，有在其工具表面被覆硬質(zhì)皮膜時，通過在被覆中途進(jìn)行中間離子蝕刻(粒子輻射處理)而去除成為龜裂破壞的主要原因的熔滴(Droplet)，獲得不產(chǎn)生空隙及氣孔的平滑的皮膜的方法(專利文獻(xiàn)3)。而且，去除上述的熔滴的方法中，還有應(yīng)用噴沙器的機(jī)械性處理的方法(專利文獻(xiàn)4)。在先技術(shù)文件專利文件專利文獻(xiàn)I :日本特開2001-150500號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開2005-144992號公報專利文獻(xiàn)3 :日本特開2009-078351號公報專利文獻(xiàn)4 :歐洲專利第0756019號說明書

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題由于作用在基材上的熱負(fù)荷小，因此，對硬質(zhì)皮膜的被覆裝置采用PVD是有效的。但是，在由PVD被覆的皮膜中，存在大量上述的熔滴及微粒等。特別是它們引起的空隙及氣孔、針孔狀的間隙缺陷貫通到基材時，腐蝕在該部位劇烈地進(jìn)行，而成為早期的點腐蝕及氣體燒付的主要原因。因此，專利文獻(xiàn)I的硬質(zhì)皮膜存在如下問題，即，即使它是耐腐蝕性優(yōu)異的CrN，也由于在皮膜中存在上述的缺陷，而不能得到原本的耐腐蝕性。另外，專利文獻(xiàn)2的硬質(zhì)皮膜，即使在其CrN皮膜上被覆了 TiN皮膜，也難以原封不動遮蓋以前形成于CrN皮膜中的缺陷。于是，對于專利文獻(xiàn)I及2的硬質(zhì)皮膜，考慮向其表面導(dǎo)入專利文獻(xiàn)3的離子蝕亥IJ。但是，在耐腐蝕性的提高方面，對使其發(fā)揮效果的程度的熔滴等的去除仍然不充分。而且，如果應(yīng)用專利文獻(xiàn)4的噴沙，其為對皮膜表面噴鍍粒子的、所謂主要利用研磨作用的粗加工方法，因此，對耐腐蝕性的提高來說，難以得到理想的平滑的表面。鑒于上述的課題，本發(fā)明的目的在于，提供一種提高了硬質(zhì)皮膜的耐腐蝕性的被覆物品的制造方法及被覆物品。解決課題的手段本發(fā)明人對于用PVD被覆的硬質(zhì)皮膜，研究了從其表面朝向基材貫通的缺陷的抑制方法。其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，為了該抑制，在被覆工序的中途，盡可能不殘留地去除處于皮膜表面 的被覆構(gòu)造，完成了本發(fā)明。S卩，本發(fā)明提供一種耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其通過PVD在物品的基材表面上被覆至少由兩層以上構(gòu)成的硬質(zhì)皮膜，該制造方法包含向基材表面被覆第一硬質(zhì)皮膜的步驟和向第一硬質(zhì)皮膜的表面被覆第二硬質(zhì)皮膜的步驟，還包含在被覆第二硬質(zhì)皮膜的步驟前，將第一硬質(zhì)皮膜的表面研磨至算術(shù)平均粗糙度Ra為0. 05 y m以下、且最大高度Rz為I. OOiim以下的步驟。優(yōu)選地，設(shè)被覆硬質(zhì)皮膜前的基材的表面粗糙度為A、第一硬質(zhì)皮膜的研磨前的表面粗糙度為B、第一硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為C時，各自的算術(shù)平均粗糙度Ra和最大高度Rz滿足下述的式I 3。關(guān)于Ra 及 / 或 Rz，A < C < B.式 I關(guān)于Ra, C/B < 0. 4...式 2關(guān)于Rz，C/B < 0. I.式 3或者，更優(yōu)選地，第一硬質(zhì)皮膜的表面按照在其截面測定的截面曲線上，距平均線的距離為50nm以上的山頂及谷底的個數(shù)密度分別為50個/mm2以下的方式進(jìn)行研磨。第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜優(yōu)選為鉻系氮化物。而且，這些硬質(zhì)皮膜更優(yōu)選為含有選自Mo、Nb、W、Si、B中的I種或2種以上的元素的鉻系氮化物。而且，在該情況下，優(yōu)選地，第二硬質(zhì)皮膜為成分組成以(CivaXa) N表示的鉻系氮化物(其中，下標(biāo)數(shù)字表示Cr和元素X的原子比)，且理想的是，X為選自Mo、Nb、W中的I種或2種以上的元素，a為0. I 0. 2?；蛘?，理想的是，X為選自Si、B中的I種或2種以上的元素，a為0. 03 0. 10。理想的是，在被覆第二硬質(zhì)皮膜的步驟之后，對第二硬質(zhì)皮膜的表面進(jìn)行研磨。而且，進(jìn)而理想的是，設(shè)被覆硬質(zhì)皮膜前的基材的表面粗糙度為A、第一硬質(zhì)皮膜的研磨前的表面粗糙度為B、第一硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為C、第二硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為D時，其各自的算術(shù)平均粗糙度Ra和最大高度Rz滿足下述的式I 3。
關(guān)于Ra 及 / 或 Rz，A < C < D < B...式 I關(guān)于Ra，C/B < 0. 4...式 2關(guān)于Rz, C/B < 0. I...式 3另外，理想的是，物理蒸鍍法為電弧離子鍍法，且理想的是，根據(jù)本發(fā)明的制造方法的被覆物品為注塑成型用零件或金屬模具。另外，本發(fā)明提供一種耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其為通過上述的本發(fā)明的制造方法得到的物品，是通過物理蒸鍍法在物品的基材表面被覆有硬質(zhì)皮膜的被覆物品，該硬質(zhì)皮膜由被覆于基材表面的第一硬質(zhì)皮膜和被覆于被研磨后的第一硬質(zhì)皮膜的正上方的第二硬質(zhì)皮膜的至少兩層以上構(gòu)成，且跨過第一硬質(zhì)皮膜和第二硬質(zhì)皮膜的界面的長徑 IU m以上的熔滴，在截面組織觀察中的每50 i! m界面長度中的個數(shù)不足兩個(包含0)。第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜優(yōu)選為鉻系氮化物。而且，進(jìn)而理想的是，這些硬質(zhì)皮膜為包含選自Mo、Nb、W、Si、B中的I種或2種以上的元素的鉻系氮化物。而且，理想的是，在該情況下，第二硬質(zhì)皮膜為成分組成以(CivaXa)N表示的鉻系氮化物(其中，下標(biāo)數(shù)字表示Cr和元素X的原子比)，X為選自Mo、Nb、W中的I種或2種以上的元素,a為0. I 0. 2?；蛘撸硐氲氖?，X為選自Si、B中的I種或2種以上的元素，a為0. 03 0. 10。另外，理想的是，第二硬質(zhì)皮膜的表面被研磨。另外，理想的是，物理蒸鍍法為電弧離子鍍法，本發(fā)明的被覆物品優(yōu)選為注塑成型用零件或金屬模具。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，通過對被覆其硬質(zhì)皮膜中途的第一硬質(zhì)皮膜表面研磨至最適狀態(tài)，在被覆第二皮膜后，將朝向基板貫通的缺陷調(diào)整至非常少，因此，發(fā)揮優(yōu)異的耐腐蝕性。而且，優(yōu)選的是，對于第二硬質(zhì)皮膜，通過使其組織結(jié)構(gòu)微細(xì)地形成，也可進(jìn)一步提高耐腐蝕性和付與高硬度，因此，可制成除耐腐蝕性以外，耐磨性也優(yōu)異的被覆物品。因此，本發(fā)明對暴露于腐蝕環(huán)境中的注塑成型用零件、工具、金屬模具的制造有用。


圖IA是本發(fā)明例的試樣No. I的第一硬質(zhì)皮膜的截面曲線的一個例子。箭頭表示平均線；圖IB是比較例的試樣No. 8的第一硬質(zhì)皮膜的截面曲線的一個例子。箭頭表示平均線；圖2A是表示用本發(fā)明例的試樣No. I進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖2B是表示用本發(fā)明例的試樣No. 2進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖2C是表示用比較例的試樣No. 5進(jìn)行的腐蝕試驗(浸潰時間為10小時)的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖2D是表示利用比較例的試樣No. 7進(jìn)行的腐蝕試驗(浸潰時間為10小時)的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖2E是表示用比較例的試樣No. 9進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；
圖2F是表示用比較例的試樣No. 10進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖3A是表示用本發(fā)明例的試樣No. 12進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖3B是表示用本發(fā)明例的試樣No. 15進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖3C是表示用本發(fā)明例的試樣No. 23進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖3D是表示用本發(fā)明例的試樣No. 27進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖3E是表示用本發(fā)明例的試樣No. 28進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片； 圖3F是表示用本發(fā)明例的試樣No. 32進(jìn)行的腐蝕試驗的結(jié)果的硬質(zhì)皮膜表面的顯微鏡照片；圖4A是表示本發(fā)明例的試樣No. 12的硬質(zhì)皮膜的斷裂面組織的掃描電子顯微鏡照片，照片上側(cè)是第二皮膜，下側(cè)是第一皮膜；圖4B是表示本發(fā)明例的試樣No. 11的硬質(zhì)皮膜的斷裂面組織的掃描電子顯微鏡照片，照片上側(cè)是第二皮膜，下側(cè)是第一皮膜；圖5是實施例中使用的成膜裝置的概略圖；圖6A是本發(fā)明例的試樣No. I的硬質(zhì)皮膜截面的顯微組織照片，從下面起，為基
材、第一皮膜、第二皮膜；圖6B是比較例的試樣No. 8的硬質(zhì)皮膜截面的顯微組織照片，從下面起，為基材、
第一皮膜、第二皮膜。
具體實施例方式本發(fā)明人對抑制皮膜腐蝕的方法進(jìn)行了精心研究，其中查明，從以第一硬質(zhì)皮膜上的熔滴、微粒等為起點的凹凸開始，引起局部性的腐蝕。而且發(fā)現(xiàn)，將硬質(zhì)皮膜分為第一硬質(zhì)皮膜和第二硬質(zhì)皮膜被覆多層，除此之外，在被覆該第一硬質(zhì)皮膜之后，不直接繼續(xù)被覆第二硬質(zhì)皮膜，而是首先，對第一硬質(zhì)皮膜進(jìn)行研磨，以使其達(dá)到一定的表面粗糙度的方式進(jìn)行平滑化，再在其上被覆第二硬質(zhì)皮膜，由此，可大幅改善皮膜整體的耐腐蝕性，進(jìn)而還發(fā)現(xiàn)耐腐蝕性優(yōu)異的皮膜構(gòu)造。下面，對其詳細(xì)進(jìn)行說明。在本發(fā)明的制造方法中，對第一硬質(zhì)皮膜進(jìn)行研磨，是由于能夠去除熔滴、微粒等，形成平滑的表面狀態(tài)，在被覆第二硬質(zhì)皮膜時，以填補(bǔ)第一硬質(zhì)皮膜表面的微細(xì)的凹凸的方式被覆，可大幅度改善皮膜整體的耐腐蝕性。用本發(fā)明的制造方法被覆的第一硬質(zhì)皮膜的表面，通過將其皮膜表面平滑化并使其達(dá)到一定的表面粗糙度，可改善耐腐蝕性。即，JIS-B-0602-2001中規(guī)定的表面粗糙度的算術(shù)平均粗糙度Ra設(shè)定為0. 05 ii m以下,且最大高度Rz研磨至I. 00 y m以下，由此,能夠提高耐腐蝕性。另外，第二硬質(zhì)皮膜也優(yōu)選為同樣的表面粗糙度的范圍。為了使第一硬質(zhì)皮膜的表面成為優(yōu)選的表面粗糙度，在離子蝕刻或噴沙(噴丸)等研磨作用后的皮膜表面，有時皮膜表面的平滑化不充分，皮膜的耐腐蝕性差。于是，為了確實地去除熔滴、微粒等而形成平滑的表面狀態(tài)，優(yōu)選采用如下的研磨方法。(I)在進(jìn)行機(jī)械零件的精加工時，以零件表面具有正確的均勻面的方式精密地進(jìn)行精加工的研磨方法，例如使用平板，在與其硬質(zhì)皮膜之間夾入研磨劑，使硬質(zhì)皮膜滑動而進(jìn)行研磨的方法(2)用保持有金剛石研磨膏等研磨劑的研磨布，對硬質(zhì)皮膜的表面進(jìn)行拋光的方法(3)使用具有金剛石粒子和濕度的研磨劑，在被覆于基材上的皮膜上高速滑動，利用產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行拋光，所謂的空氣研磨(AERO LAP)(株式會社Yamashita Works的注冊商標(biāo))等研磨方法(4)不使用空氣而是通過噴射具有彈性和粘接性的研磨劑進(jìn)行拋光的、所謂的SMAP(SMAP)(合資會社龜井鐵工所制的鏡面噴丸機(jī))等研磨方法 另外，在這些處理后，通過進(jìn)行3 以下的金剛石研磨膏拋光，可實現(xiàn)更理想的平滑化。另外，為了提高耐腐蝕性，優(yōu)選在第二硬質(zhì)皮膜的表面上，也用同樣的研磨方法進(jìn)行平滑化。通過上述制造方法，能夠得到耐腐蝕性優(yōu)異的本發(fā)明的被覆物品，該被覆物品通過PVD在物品的基材表面上被覆有硬質(zhì)皮膜，該硬質(zhì)皮膜由被覆于基材表面的第一硬質(zhì)皮膜和被覆于研磨后的第一硬質(zhì)皮膜的正上方的第二硬質(zhì)皮膜的至少兩層以上構(gòu)成，且跨過第一硬質(zhì)皮膜和第二硬質(zhì)皮膜的界面的長徑I U m以上的熔滴，在截面組織觀察中的每50 iim界面長度中的個數(shù)不足兩個(包含O)。當(dāng)粗大的熔滴存在時，在與堆積在其上面的皮膜之間形成空隙等內(nèi)部缺陷。腐蝕通過該缺陷進(jìn)行。因此，在硬質(zhì)皮膜形成工序的中間進(jìn)行研磨處理使其平滑化，對遮斷硬質(zhì)皮膜的深度方向的內(nèi)部缺陷的連通是有效的。在本發(fā)明中，將跨過第一硬質(zhì)皮膜和第二硬質(zhì)皮膜的界面的長徑Ium以上的熔滴在截面組織觀察中的每50 y m界面長度中的平均個數(shù)設(shè)定為不足兩個(包含0)，而規(guī)定被平滑化的界面。這是因為即使長徑不足I U m的熔滴以及即使長徑為I U m以上只要每50 um存在兩個左右,對耐腐蝕性也沒有大的影響。為了將第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜的表面粗糙度調(diào)節(jié)至平滑，優(yōu)選其被覆前的基材的表面粗糙度也研磨至平滑。具體地講，理想的是，設(shè)被覆硬質(zhì)皮膜前的基材的表面粗糙度為A、第一硬質(zhì)皮膜的研磨前的表面粗糙度為B、第一硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為C，其各自的算術(shù)平均粗糙度Ra及/或最大高度Rz滿足A < C < B的關(guān)系。在本發(fā)明中，重要的是使第一硬質(zhì)皮膜的表面平滑，即使在對第二硬質(zhì)皮膜進(jìn)行研磨的情況下，也優(yōu)選設(shè)第二硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為D時，滿足A < C < D < B的關(guān)系。通過使基材表面平滑化，能夠抑制基材表面的凹凸引起的皮膜缺陷。處于基材正上方的皮膜缺陷成為直接性的明顯腐蝕基材本身的原因，更優(yōu)選接近基材的一側(cè)的皮膜的皮膜缺陷少。因此，優(yōu)選與研磨后的第二硬質(zhì)皮膜的表面粗糙度相比，第一硬質(zhì)皮膜的表面粗糙度更平滑，進(jìn)而，優(yōu)選被覆前的基材的表面粗糙度最平滑。另外，理想的是，對第一硬質(zhì)皮膜，以如下方式進(jìn)行最后加工，即，研磨去除被覆時處于其表面的熔滴等時，去除程度即研磨后的表面粗糙度C，相對于研磨前的表面粗糙度B,以Ra計,C/B不足0. 4,以Rz計,C/B不足0. I。通過滿足這些式,可進(jìn)一步減少硬質(zhì)皮膜的缺陷。在利用本發(fā)明的制造方法被覆的第一硬質(zhì)皮膜的表面，由于凹凸部的存在，易于產(chǎn)生局部性的腐蝕。而且，通過使該凹凸部減少，可獲得優(yōu)異的耐腐蝕性。因此，優(yōu)選以如下方式進(jìn)行研磨，即，在第一硬質(zhì)皮膜的截面測定的截面曲線上，距平均線的距離為50nm以上的山頂(凸部)及谷底(凸部)的個數(shù)密度分別為50個/mm2以下。另外，所謂平均線，為截面曲線的山頂和谷底的中心線，調(diào)查距其中心線分別處于50nm以上的峰值數(shù)，并測定各自的個數(shù)密度。優(yōu)選用本發(fā)明的制造方法被覆的第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜的皮膜本身， 為耐腐蝕性優(yōu)異的鉻系氮化物。另外，所謂鉻系氮化物是指在其金屬(包含半金屬)部分中，鉻量為50原子％以上的物質(zhì)。另外，優(yōu)選該第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜為包含選自Mo、Nb、W、Si、B中的I種或2種以上的元素的鉻系氮化物。通過向皮膜中添加Mo、Nb、W，硬度提高且耐磨性提高。其中，為了有利于維持鉻系氮化物本身的韌性和密合性，優(yōu)選為成分組成以(CivaXa)N表示的鉻系氮化物(其中，下標(biāo)數(shù)字表示Cr和元素X的原子比)，X為選自Mo、Nb、W中的I種或2種以上的元素，a為0. I 0. 2。而且，通過向皮膜中添加Si、B，皮膜變得微細(xì)且為高硬度。優(yōu)選的皮膜硬度為2000HVa(l25以上。而且，由于皮膜被微細(xì)化，耐腐蝕性進(jìn)一步提高。當(dāng)在被成型材料中添加了玻璃纖維等強(qiáng)化物質(zhì)時，硬質(zhì)皮膜也容易產(chǎn)生磨損引起的腐蝕。因此，通過對硬質(zhì)皮膜也付與高硬度，在提高耐磨性的基礎(chǔ)上，也可抑制摩耗腐蝕。為了發(fā)揮這些效果且不使鉻系氮化物本身的韌性和附密合性降低，優(yōu)選為成分組成以(CivaXa)N表示的鉻系氮化物(其中，下標(biāo)數(shù)字表示Cr和元素X的原子比)，X為選自Si、B中的I種或2種以上的元素，a為0. 03 0. 10。本發(fā)明的制造方法中使用的被覆機(jī)構(gòu)，需要其被覆的硬質(zhì)皮膜的皮膜密合性高的物理蒸鍍法。例如有濺射法及電弧離子鍍法，但其中特別優(yōu)選皮膜密合性高的電弧離子鍍法。[實施例I]在硬質(zhì)皮膜的被覆裝置中，使用電弧離子鍍裝置。圖5表示成膜裝置的概略圖。在成膜腔體2中，具有安裝各種靶材(陰極)I的多個電弧放電式蒸發(fā)源3、4、5和用于搭載基材7的基材支架6。在基材支架6的下方具有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)8，基材7經(jīng)由基材支架6進(jìn)行自轉(zhuǎn)且公轉(zhuǎn)。而且，在基材7與各種靶材對向時，被覆基于該靶材的皮膜。另外，本實施例中使用的靶材為用粉末冶金法制作的金屬靶材。在蒸發(fā)源3 5上，適當(dāng)安裝有構(gòu)成硬質(zhì)皮膜的金屬成分的靶材和金屬離子蝕刻用的靶材?；氖褂谜{(diào)質(zhì)成57 60HRC的JIS-SKD11等效鋼材，在向基材被覆第一硬質(zhì)皮膜前，將基材表面研磨至算術(shù)平均粗糙度Ra為0. 01 y m、Rz為0. 07 y m。將其進(jìn)行脫脂清洗并固定在基材支架7上。然后，利用設(shè)置于腔體2中的未圖示的過熱用加熱器，將基材加熱到500°C附近，保持50分鐘。接著，導(dǎo)入Ar氣，對基材施加-600V的偏置電壓，并進(jìn)行30分鐘的等離子體清洗處理(Ar離子蝕刻)。接著，對基材施加-800V的偏置電壓，進(jìn)行大約20分鐘的Ti金屬離子蝕刻。而且，之后，導(dǎo)入氮?dú)?，對基材施?150V的偏置電壓,在基材溫度為500°C、反應(yīng)氣體為3. OPa的條件下，成膜以各種氮化物構(gòu)成的硬質(zhì)皮膜。表I表不準(zhǔn)備的試樣。硬質(zhì)皮膜為CrN。本發(fā)明例的試樣No. I在被覆第一 CrN后，將基材從腔體中取出，作為研磨其中途表面的裝置(下面，概括地簡化為中間表面處理)，進(jìn)行空氣研磨處理(使用株式會社Yamashita Works制空氣研磨裝置(AERO LAPYT-300))，其后，用I 的金剛石研磨膏進(jìn)行拋光研磨，進(jìn)而，接著進(jìn)行SMAP處理(使用合資會社龜井鐵工所制鏡面噴丸機(jī)SMAP-II型)。而且，在進(jìn)行脫脂清洗后，再次返回腔體內(nèi)，進(jìn)行Ar離子蝕刻及Ti金屬離子蝕刻，被覆第二 CrN，完成硬質(zhì)皮膜。而且，對于試樣No. 2 7，在分別進(jìn)行下面的中間表面處理后，利用與試樣No. I同樣的方法被覆第二 CrN。試樣No. 2只進(jìn)行上述空氣研磨處理的中間表面處理。試樣No. 3的中間表面處理省略試樣No. I之后的SMAP處理。在試樣No. 4的中間表面處理使用涂布有研磨劑的尼龍無紡布(Belle Starr研磨材工業(yè)株式會社制研磨墊#1500 #3000)。在比較例的試樣No. 5中，代替本發(fā)明的中間表面處理，進(jìn)行噴丸處理(投射材料 #150氧化鋁)。試樣No. 6、7是專利文獻(xiàn)4的試樣。即，代替本發(fā)明的中間表面處理，分別進(jìn)行噴沙處理(投射材料:#400 600砂)。比較例的試樣No. 8、9是專利文獻(xiàn)3的試樣。即，在被覆第一CrN后，與試樣No. I 5 一樣，從腔體取出，不進(jìn)行中間表面處理，而直接返回至腔體內(nèi)(其中，No. 9只進(jìn)行脫脂清洗)，在被覆第二 CrN前，進(jìn)行與基材相同的Ar離子蝕刻及Ti金屬離子蝕刻。比較例的試樣No. 10是與專利文獻(xiàn)I及2相當(dāng)?shù)脑嚇樱遣粡那惑w取出而進(jìn)行成膜的試樣。而且,在最后,用金剛石研磨膏對上述的試樣No. I 10的最表面進(jìn)行了拋光。然后，對這些試樣進(jìn)行其第一及第二 CrN的表面粗糙度測定和耐腐蝕性的評價。下面，表示各評價試驗方法。(表面粗糙度測定)按照J(rèn)IS-B-0602-2001，由粗糙度曲線測定算術(shù)平均粗糙度Ra和最大高度Rz。測定條件為評價長度4. 0_、測定速度0. 3mm/s、截止值0.8mm。而且,對第一皮膜表面,在按照上述規(guī)格的截面曲線上，測定本發(fā)明定義的山頂及谷底的個數(shù)密度。測定條件為評價長度1. 0mm、測定速度0. 15mm/s、A s值0. 8mm。另外，由距皮膜表面的中心部的縱、橫長度分別為I. Omm的截面曲線，計算自該平均線凹下50nm以上的凹部(谷底)和自該平均線凸出50nm以上的凸部(山頂)。然后將該操作反復(fù)三次而得到的平均值，乘以各自的縱和橫中的個數(shù)，作為個數(shù)密度。圖IA及B中分別表示試樣No. I及8的、其代表性的截面曲線。(耐腐蝕性評價試驗)模擬在實際注塑成型中產(chǎn)生的鹵素氣體等腐蝕氣體，實施將試樣在10%硫酸水溶液中浸潰20小時的試驗。上述水溶液的溫度設(shè)定為50°C，按照J(rèn)IS-G-0591-2007，除被覆了試驗片的面以外，進(jìn)行遮蔽。而且，在浸潰后，記錄其腐蝕造成的減量，并且，進(jìn)行出現(xiàn)在表面的點腐蝕(凹坑)的觀察。相對于試驗面的腐蝕的面積率，用顯微鏡照片(倍率8倍)進(jìn)行評價。將以上的試驗結(jié)果示于表I。另外，表2中表示覆蓋硬質(zhì)皮膜前的基材和第一、第二硬質(zhì)皮膜的表面粗糙度Ra、Rz的關(guān)系。而且，對于其耐腐蝕性評價試驗后的皮膜表面，在
權(quán)利要求
1.一種耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，所述耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品是通過物理蒸鍍法在物品的基材表面上被覆了至少由兩層以上構(gòu)成的硬質(zhì)皮膜的被覆物品，該制造方法包含 向所述基材表面被覆第一硬質(zhì)皮膜的步驟、 向所述第一硬質(zhì)皮膜的表面被覆第二硬質(zhì)皮膜的步驟， 還包含在被覆所述第二硬質(zhì)皮膜的步驟前，將所述第一硬質(zhì)皮膜的表面研磨至算術(shù)平均粗糙度RaSO. 05 iim以下、且最大高度Rz為I. 00 y m以下的步驟。
2.如權(quán)利要求I所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，設(shè)被覆所述第一硬質(zhì)皮膜前的所述基材的表面粗糙度為A、所述第一硬質(zhì)皮膜的研磨前的表面粗糙度為B、所述第一硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為C時，各自的算術(shù)平均粗糙度Ra和最大高度Rz滿足下述的式I 3， 關(guān)于Ra及/或Rz，A < C < B…式I關(guān)于 Ra, C/B < 0. 4...式 2 關(guān)于 Rz，C/B < 0. I...式 3。
3.如權(quán)利要求I或2所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，所述研磨的步驟中，按照通過截面測定得到的截面曲線上，距平均線的距離為50nm以上的山頂及谷底的個數(shù)密度分別為50個/mm2以下的方式，對第一硬質(zhì)皮膜的表面進(jìn)行研磨。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，所述第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜為鉻系氮化物。
5.如權(quán)利要求4所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，所述第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜為包含選自Mo、Nb、W、Si、B中的I種或2種以上的元素的鉻系氮化物。
6.如權(quán)利要求5所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，所述第二硬質(zhì)皮膜為成分組成以(CivaXa)N表示的鉻系氮化物，X為選自Mo、Nb、W中的I種或2種以上的元素，a為0. I 0. 2。
7.如權(quán)利要求5所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，所述第二硬質(zhì)皮膜為成分組成以(CivaXa)N表示的鉻系氮化物，X為選自Si、B的I種或2種以上的元素，a為0. 03 0. 10。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，還包含在被覆所述第二硬質(zhì)皮膜的步驟之后，研磨所述第二硬質(zhì)皮膜的表面的步驟。
9.如權(quán)利要求8所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，設(shè)被覆硬質(zhì)皮膜前的所述基材的表面粗糙度為A、所述第一硬質(zhì)皮膜的研磨前的表面粗糙度為B、所述第一硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為C、所述第二硬質(zhì)皮膜的研磨后的表面粗糙度為D時，各自的算術(shù)平均粗糙度Ra和最大高度Rz滿足下述的式I 3， 關(guān)于 Ra及 / 或 Rz，A<C<D<B...式 I關(guān)于 Ra, C/B < 0. 4...式 2 關(guān)于 Rz，C/B < 0. I...式 3。
10.如權(quán)利要求I 9中任一項所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，物理蒸鍍法為電弧離子鍍法。
11.如權(quán)利要求I 10中任一項所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其特征在于，所述被覆物品為注塑成型用零件或金屬模具。
12.—種耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其通過物理蒸鍍法在物品的基材表面被覆有硬質(zhì)皮膜，其特征在于，該硬質(zhì)皮膜由被覆于所述基材表面的第一硬質(zhì)皮膜和被覆于被研磨的第一硬質(zhì)皮膜的正上方的第二硬質(zhì)皮膜的至少兩層以上構(gòu)成，且跨過所述第一硬質(zhì)皮膜和所述第二硬質(zhì)皮膜的界面的長徑I U m以上的熔滴，在截面組織觀察中的每50 y m界面長度中的個數(shù)不足兩個(包含O)。
13.如權(quán)利要求12所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其特征在于，所述第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜為鉻系氮化物。
14.如權(quán)利要求13所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其特征在于，所述第一硬質(zhì)皮膜和/或第二硬質(zhì)皮膜為包含選自Mo、Nb、W、Si、B中的I種或2種以上的元素的鉻系氮化物。
15.如權(quán)利要求14所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其特征在于，所述第二硬質(zhì)皮膜為成分組成以(CivaXa)N表示的鉻系氮化物，X為選自Mo、Nb、W中的I種或2種以上的元素，a為0. I 0. 2。
16.如權(quán)利要求14所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其特征在于，所述第二硬質(zhì)皮膜為成分組成以(CivaXa)N表示的鉻系氮化物，X為選自Si、B中的I種或2種以上的元素，a為 0. 03 0. 10。
17.如權(quán)利要求12 16中任一項所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其特征在于，第二硬質(zhì)皮膜的表面被研磨。
18.如權(quán)利要求12 17中任一項所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其特征在于，物理蒸鍍法為電弧離子鍍法。
19.如權(quán)利要求12 18中任一項所述的耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品，其特征在于，所述被覆物品為注塑成型用零件或金屬模具。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐腐蝕性優(yōu)異的被覆物品的制造方法，其通過物理蒸鍍法在物品的基材表面上被覆至少由兩層以上構(gòu)成的硬質(zhì)皮膜，該制造方法包含向基材表面被覆第一硬質(zhì)皮膜的步驟和向第一硬質(zhì)皮膜的表面被覆第二硬質(zhì)皮膜的步驟，還包含在被覆第二硬質(zhì)皮膜的步驟前，將第一硬質(zhì)皮膜的表面研磨至算術(shù)平均粗糙度Ra為0.05μm以下、且最大高度Rz為1.00μm以下的步驟。
文檔編號C23C14/06GK102803546SQ20118001474
公開日2012年11月28日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者沙勒·阿布蘇里克, 石川剛史, 井上謙一 申請人:日立工具股份有限公司, 日立金屬株式會社