压力成形用金属模及压力成形金属模用保护膜的制造方法
【专利摘要】压力成形用金属模至少在向被成形体接触的成形面上形成有用来防止压力成形时的烧粘的保护膜。该保护膜通过PVD法形成，当将从其表面抽取的任意的选择区间划分为多个独立区间，设其划分数为N，设从选择区间的端部起第n个划分点的表面的倾斜为（dZn/dXn）时，通过下述数式计算的均方根RΔq是0.032以下。由此，能够使具有通过PVD法形成的保护膜的压力成形用金属模的耐烧粘性提高。
【专利说明】压力成形用金属模及压力成形金属模用保护膜的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在向被压力成形的被成形体接触的面上形成有烧粘防止用的保护膜的压力成形用金属模及其制造方法，特别涉及提高了通过PVD法形成的保护膜的耐烧粘性的压力成形用金属模及其制造方法。
【背景技术】
[0002]压力成形用的金属模由于在对被成形体反复进行剪切加工及弯曲加工的用途中使用，所以在与被成形体的金属材料之间发生摩擦，在金属模的表面上容易发生因摩擦热造成的烧粘。在为了防止该烧粘而使用润滑剂的情况下，需要对压力加工后的被成形体实施脱脂处理等，所以有压力成形后的后处理变复杂的问题。
[0003]为了解决该问题，在近来的压力成形用的金属模中，进行在向被成形体接触的成形面上形成烧粘防止用的保护膜的处理。例如，在专利文献I中，公开了通过CVD法(化学蒸镀法)或PVD法(物理蒸镀法)等在金属模的表面上形成DLC (类金刚石碳)等具有润滑性的硬质保护膜的技术。在该专利文献I中，公开了如果使保护膜的表面粗糙度以最大高度Ry衡量为8 μ m以下，则工具的耐久性提高，公开了为了使保护膜的表面粗糙度Ry变小而通过金刚石抛光等进行研磨(专利文献I的段落0035、0047等)。
[0004]在专利文献2中，公开了金属模等需要耐磨损性的工具的制造方法，公开了如果在工具的基体表面上通过作为PVD法之一的电弧式离子镀层法形成保护膜，则阴极的金属材料的一部分飞散而附着到保护膜上，因直径为I至5 μ m的球状的微粒子而工具寿命下降。该微粒子被称作微滴。在通过PVD法形成保护膜的情况下，与CVD法等的情况相比，将保护膜形成为表面变平滑。由此，一般不将微滴除去，如果进行将微滴除去的处理，则工具的基体表面局部地露出，有不能得到保护膜的效果的问题。在专利文献2中，在将微滴通过抛光处理等机械地除去 后，通过在抛光处理后的保护膜上再形成第2层的覆膜，将因微滴被除去而形成的凹部填埋(专利文献2的段落0002至0016)。
[0005]在专利文献3中，公开了含有Co及Ni的一方或两者的保护膜，公开了通过对保护膜添加Co及Ni，保护膜吸附润滑剂的能力提高，由此能够使保护膜表面的摩擦系数变低。此外，与专利文献2同样，在专利文献3中，也公开了在通过PVD法形成保护膜的情况下会附着微滴。但是，在专利文献3中记载为，在附着在保护膜上的微滴以适当的密度存在的情况下，通过接触在被成形体上而依次脱落，保护膜表面的最终的摩擦系数变小。另一方面，在专利文献3中记载有，在保护膜的表面粗糙度以最大高度Ry衡量超过0.6 μ m的情况下，设置保护膜的效果变小，还公开了为了防止这一点而通过抛光将微滴除去。在此情况下，与专利文献2同样，在抛光处理后的保护膜上还形成有第2层的覆膜(专利文献3的段落0029至0035等)。
[0006]专利文献1:特开2005 - 305510号公报 专利文献2:特开2005 - 28544号公报
专利文献3:特开2008 — 31011号公报。
【发明内容】
[0007]但是，在上述以往的技术中，有以下所示的问题。在专利文献I中，在保护膜的表面粗糙度较粗的情况下，通过将表面抛光，金属模的耐烧粘性改善。但是，由于将保护膜的表面粗糙度以最大高度Ry管理，所以如图8 (a)及图8 (b)所示，仅将突出部的前端101通过抛光除去。由此，在抛光后留有凹部102，因此有凹部作为槽口作用而容易发生冲击破坏或疲劳破坏的问题。此外，在抛光后，也在突出部的侧部留有倾斜较陡峭的斜面103，因此有研磨渣容易凝聚在突出部间的问题。另外，在将保护膜的表面粗糙度以由JIS B0601规定的十点平均粗糙度Rz及算术平均粗糙度Ra管理的情况下也是同样的。
[0008]另外，在JIS B0601的表面粗糙度的规定中，如图9所示，为了在表面的凹凸部间的斜面103的倾斜较陡峭的情况(图9 (a))和较平缓的情况(图9 (b))中计算出相同的平均粗糙度，对两者实施抛光以成为相同的高度。由此，如图9所示，有在对耐磨损性带来较大影响的凹凸部的斜面的倾斜中发生差异、在金属模的耐烧粘性中发生不匀的问题。
[0009]在专利文献2中，在将微滴除去后，通过在抛光处理后的保护膜上再形成覆膜，防止了保护膜的耐磨损性的下降。但是，在专利文献2中，没有公开任何管理第2层的覆膜的厚度及表面粗糙度的技术。由此，向被成形体直接接触的保护膜表面的表面状态是不清楚的。
[0010]在专利文献3中，也与专利文献I同样，由于将保护膜的表面粗糙度以最大高度Ry管理，所以金属模容易冲击破坏或疲劳破坏，有研磨渣容易凝聚的问题。另外，在专利文献3中，虽然记载了通过第2层的覆膜确保希望的表面粗糙度，但对于向被成形体直接接触的第2层的覆膜不进行研磨。即，在专利文献3中，为了在第2层的覆膜中得到规定的表面粗糙度(最大高度Ry)，需要通过与实际形成保护膜的金属模另外设置的试验片研究能得到规定的表面粗糙度的覆膜厚度，此外，在第2层的覆膜的表面粗糙度中还有可能发生离差，有生产率较低的问题。
[0011]本发明是鉴于这样的问题而做出的，目的是提供一种在具有通过PVD法形成的保护膜的压力成形用金属模中、具有较高的耐烧粘性的压力成形用金属模及压力成形金属模用保护膜的制造方法。
[0012]有关本发明的压力成形用金属模，至少在向被成形体接触的成形面上形成有用来防止压力成形时的烧粘的保护膜，其特征在于，上述保护膜通过PVD法形成，当将从其表面抽取的任意的选择区间划分为多个独立区间，设其划分数为N，设从上述选择区间的端部起第η个划分点处于从第η-1个划分点在上述选择区间延伸的方向上移动dXn、在高度方向上移动dZn后的位置，设上述第η个划分点的表面的倾斜为(dZn/dXn)时，根据下述数式I计算的均方根RAq是0.032以下。本发明的压力成形用金属模将保护膜的表面粗糙度通过根据各划分点的表面的倾斜计算出的均方根RAq管理。即，依据JIS B0601 (1994年，以下相同)及JIS B0031 (1994年，以下相同)的规定，根据各划分点的表面的倾斜计算均方根RAq,使该值RA q为0.032以下，由此耐烧粘性提高。
[0013][数式I]、
【权利要求】
1.一种压力成形用金属模，至少在向被成形体接触的成形面上形成有用来防止压力成形时的烧粘的保护膜，其特征在于， 上述保护膜通过PVD法形成，当将从其表面抽取的任意的选择区间划分为多个独立区间，设其划分数为N，设从上述选择区间的端部起第η个划分点处于从第η-1个划分点在上述选择区间延伸的方向上移动dXn、在高度方向上移动(12?后的位置，设上述第η个划分点的表面的倾斜为(dZn/dXn)时，根据下述数式计算的均方根RAq是0.032以下。
2.如权利要求1所述的压力成形用金属模，其特征在于， 上述保护膜通过以含有50原子％以上Al的金属材为阴极的PVD法形成。
3.如权利要求2所述的压力成形用金属模，其特征在于， 上述保护膜是在向上述被成形体接触的一侧形成有由TiAlN类的材料构成的第I薄膜的结构。
4.如权利要求3所述的压力成形用金属模，其特征在于， 上述保护膜是形成有形成在上述成形面上的由CrN类的材料构成的第2薄膜、在该第2薄膜上形成有上述第I薄膜的结构。
5.一种压力成形金属模用保护膜的制造方法，在压力成形用金属模的至少向被成形体接触的成形面上，形成用来防止压力成形时的烧粘的保护膜，其特征在于， 具有在反应气体环境中、以成为上述保护膜的金属材料为阴极而在上述成形面上通过PVD法形成保护膜的工序、和将该保护膜的表面研磨的工序； 在上述将保护膜的表面研磨的工序中，进行研磨，以便当将从上述保护膜的表面抽取的任意的选择区间划分为多个独立区间，设其划分数为N，设从上述选择区间的端部起第η个划分点处于从第η-1个划分点在上述选择区间延伸的方向上移动dXn、在高度方向上移动dZn后的位置，设上述第η个划分点的表面的倾斜为(dZn/dXn)时，根据下述数式计算的均方根RAq是0.032以下。
【文档编号】C23C14/32GK103476963SQ201280019375
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月3日 优先权日:2011年4月18日
【发明者】果子贵晴, 山本兼司 申请人:日本高周波钢业株式会社, 株式会社神户制钢所