[發明專利]碳膜包覆部件及其制造方法

無效

• 申請號: 201210305501.1
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN102965637A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 高橋正訓;日向野哲;久保拓矢
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: C23C16/02
• 分類號: C23C16/02;C23C16/27;B23K26/00
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種適合干壓加工用模具等的碳膜包覆部件及其制造方法。

背景技術

一直以來，施加金剛石膜或DLC（類金剛石）膜等碳膜的模具具有高潤滑的表面，因此在金屬加工中能夠進行設為無油式、免清洗式的沖壓成型等干壓加工受到關注。這些模具主要通過在以碳化鎢為主成分的硬質合金上實施接合處理，并通過CVD法直接蒸鍍金剛石或DLC膜來制作。

這些碳膜雖然具有充分高的潤滑性和硬度，但作為基材的硬質合金與碳膜之間易發生剝離，反復施加力學負荷時的壽命不充分。對此，作為提高硬質合金與碳膜的粘附性的技術，例如在專利文獻1中提出有如下技術：在基材表面實施基于噴砂、磨削加工、噴丸、砂紙等銼刀方法的摩擦、基于帶有粗糙表面的輥子的軋制及蝕刻等粗糙化處理后，設置與基材的粘附性比較良好的DLC膜，并研磨DLC膜的表面。另外，該文獻中還提出有預先在基材表面形成金剛石膜，并在該金剛石膜上設置DLC膜，并研磨該DLC膜的表面的技術。

專利文獻1：日本專利公開2007-262560號公報

上述以往技術中留有以下課題。

原本認為，以CVD法蒸鍍的碳膜與硬質合金的基板之間的化學鍵合力較弱，這2者的粘附受底層的凹凸部鉤住上膜的錨定效應的左右。因此可認為，如專利文獻1所記載的技術，即使在實施了粗糙化處理的基材表面上施加DLC膜，其效果也因底層的表面狀態而不充分。即，當進行噴砂等粗糙化處理時，雖然能夠形成一定程度的微細的凹凸，但所獲得的錨定效應也有限。尤其是若為與基材的粘附性比較良好的DLC膜，則可通過粗糙化處理得到一定程度的粘附性，相反當為與基材的粘附性低于DLC膜的金剛石膜時，以往的噴砂等粗糙化處理是不充分的。

另外，在硬質合金中大多含有Co等燒結助劑作為粘合劑，當為這些硬質合金時，很難使碳膜在其上穩固成長。

發明內容

本發明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種在基材上以較高的粘附性形成碳膜的碳膜包覆部件及其制造方法。

本發明為了解決上述課題采用了以下結構。即，本發明的碳膜包覆部件，其特征在于，在硬質合金的基材表面排列形成直徑為50μm以下的多個微細孔，并在所述基材表面填滿所述微細孔并形成碳膜。

另外，本發明的碳膜包覆部件的制造方法，其特征在于，該方法具有：孔形成工序，在硬質合金的基材表面排列形成直徑為50μm以下的多個微細孔；及碳膜形成工序，在該孔形成工序后，在所述基材表面填滿所述微細孔并形成碳膜。

在這些碳膜包覆部件及其制造方法中，由于在基材表面排列形成直徑為50μm以下的多個微細孔，并在基材表面填滿微細孔并形成碳膜，因此通過在基材上排列形成的多個微細孔，得到相比噴砂等粗糙化處理更高的錨定效應，并得到具有更高的粘附性的碳膜。

另外，將微細孔的直徑設為50μm以下的原因在于，若為直徑超過50μm的孔，則無法發揮碳膜與基材之間的錨定效應。被成膜的碳膜由數μm以下的顆粒的鍵合構成，通過該顆粒或顆粒塊的一部分與形成于基材上的孔的側面纏結來發揮錨定效應，但若為直徑超過50μm的孔，則相對碳膜所纏結的孔的側面，孔底部等其該側面之外的面積的比率變高，相對于剪斷應力失去耐性，無法發揮錨定效應。

并且，本發明的碳膜包覆部件，其特征在于，構成所述基材的硬質合金含有Co，所述基材表面上形成有鎢膜，并且穿通該鎢膜來形成所述微細孔，所述鎢膜上形成有所述碳膜。

并且，本發明的碳膜包覆部件的制造方法，其特征在于，構成所述基材的硬質合金含有Co，并具有在所述孔形成工序前在所述基材表面形成鎢膜的底膜形成工序，在所述孔形成工序中，穿通所述鎢膜來形成所述微細孔，在所述碳膜形成工序中，在所述鎢膜上形成所述碳膜。

即，在這些碳膜包覆部件及其制造方法中，由于在含有Co的基材表面形成鎢膜，進一步在其上形成碳膜，因此鎢膜成為底膜，即使在含有Co的基材上也可得到碳膜的較高的粘附性。另外，由于穿通鎢膜來形成微細孔，因此錨定效應也原樣保持，并得到穩定的粘附性。

并且，本發明的碳膜包覆部件，其特征在于，多個所述微細孔的深度為100μm以下，相互間隔為100μm以上。

即，在該碳膜包膜部件中，由于多個微細孔的深度為100μm以下，相互間隔為100μm以上，因此能夠確保基材的強度的同時，提高碳膜的粘附性。

另外，若多個微細孔的深度超過100μm或相互間隔不到100μm，則導致基材的強度降低，當在模具中采用時等，容易引起模具表層部的破壞。