[发明专利]碳膜包覆部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适合干压加工用模具等的碳膜包覆部件及其制造方法。

背景技术

一直以来，施加金刚石膜或DLC（类金刚石）膜等碳膜的模具具有高润滑的表面，因此在金属加工中能够进行设为无油式、免清洗式的冲压成型等干压加工受到关注。这些模具主要通过在以碳化钨为主成分的硬质合金上实施接合处理，并通过CVD法直接蒸镀金刚石或DLC膜来制作。

这些碳膜虽然具有充分高的润滑性和硬度，但作为基材的硬质合金与碳膜之间易发生剥离，反复施加力学负荷时的寿命不充分。对此，作为提高硬质合金与碳膜的粘附性的技术，例如在专利文献1中提出有如下技术：在基材表面实施基于喷砂、磨削加工、喷丸、砂纸等锉刀方法的摩擦、基于带有粗糙表面的辊子的轧制及蚀刻等粗糙化处理后，设置与基材的粘附性比较良好的DLC膜，并研磨DLC膜的表面。另外，该文献中还提出有预先在基材表面形成金刚石膜，并在该金刚石膜上设置DLC膜，并研磨该DLC膜的表面的技术。

专利文献1：日本专利公开2007-262560号公报

上述以往技术中留有以下课题。

原本认为，以CVD法蒸镀的碳膜与硬质合金的基板之间的化学键合力较弱，这2者的粘附受底层的凹凸部钩住上膜的锚定效应的左右。因此可认为，如专利文献1所记载的技术，即使在实施了粗糙化处理的基材表面上施加DLC膜，其效果也因底层的表面状态而不充分。即，当进行喷砂等粗糙化处理时，虽然能够形成一定程度的微细的凹凸，但所获得的锚定效应也有限。尤其是若为与基材的粘附性比较良好的DLC膜，则可通过粗糙化处理得到一定程度的粘附性，相反当为与基材的粘附性低于DLC膜的金刚石膜时，以往的喷砂等粗糙化处理是不充分的。

另外，在硬质合金中大多含有Co等烧结助剂作为粘合剂，当为这些硬质合金时，很难使碳膜在其上稳固成长。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种在基材上以较高的粘附性形成碳膜的碳膜包覆部件及其制造方法。

本发明为了解决上述课题采用了以下结构。即，本发明的碳膜包覆部件，其特征在于，在硬质合金的基材表面排列形成直径为50μm以下的多个微细孔，并在所述基材表面填满所述微细孔并形成碳膜。

另外，本发明的碳膜包覆部件的制造方法，其特征在于，该方法具有：孔形成工序，在硬质合金的基材表面排列形成直径为50μm以下的多个微细孔；及碳膜形成工序，在该孔形成工序后，在所述基材表面填满所述微细孔并形成碳膜。

在这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径为50μm以下的多个微细孔，并在基材表面填满微细孔并形成碳膜，因此通过在基材上排列形成的多个微细孔，得到相比喷砂等粗糙化处理更高的锚定效应，并得到具有更高的粘附性的碳膜。

另外，将微细孔的直径设为50μm以下的原因在于，若为直径超过50μm的孔，则无法发挥碳膜与基材之间的锚定效应。被成膜的碳膜由数μm以下的颗粒的键合构成，通过该颗粒或颗粒块的一部分与形成于基材上的孔的侧面缠结来发挥锚定效应，但若为直径超过50μm的孔，则相对碳膜所缠结的孔的侧面，孔底部等其该侧面之外的面积的比率变高，相对于剪断应力失去耐性，无法发挥锚定效应。

并且，本发明的碳膜包覆部件，其特征在于，构成所述基材的硬质合金含有Co，所述基材表面上形成有钨膜，并且穿通该钨膜来形成所述微细孔，所述钨膜上形成有所述碳膜。

并且，本发明的碳膜包覆部件的制造方法，其特征在于，构成所述基材的硬质合金含有Co，并具有在所述孔形成工序前在所述基材表面形成钨膜的底膜形成工序，在所述孔形成工序中，穿通所述钨膜来形成所述微细孔，在所述碳膜形成工序中，在所述钨膜上形成所述碳膜。

即，在这些碳膜包覆部件及其制造方法中，由于在含有Co的基材表面形成钨膜，进一步在其上形成碳膜，因此钨膜成为底膜，即使在含有Co的基材上也可得到碳膜的较高的粘附性。另外，由于穿通钨膜来形成微细孔，因此锚定效应也原样保持，并得到稳定的粘附性。

并且，本发明的碳膜包覆部件，其特征在于，多个所述微细孔的深度为100μm以下，相互间隔为100μm以上。

即，在该碳膜包膜部件中，由于多个微细孔的深度为100μm以下，相互间隔为100μm以上，因此能够确保基材的强度的同时，提高碳膜的粘附性。

另外，若多个微细孔的深度超过100μm或相互间隔不到100μm，则导致基材的强度降低，当在模具中采用时等，容易引起模具表层部的破坏。