(57)【要約】      （修正有）【課題】高速プレス加工において優れた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製金属粉末プレス成形金型を提供する。【解決手段】炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン系サーメットからなる金型本体の少なくとも成形面に、マグネトロンスパッタリング装置にて磁場中成膜された、窒化チタン層および炭窒化チタン層のいずれか、または両方の積層からなり、かつ０．１〜５μｍの平均層厚を有する密着接合層を介して、同様の方法にて成膜された、Ｗ：５〜２０原子％、Ｃｒ：５〜２０原子％、窒素：０．５〜１８原子％、を含有し、残りが炭素と不可避不純物からなる組成を有すると共に、炭素系非晶質体の素地に、結晶質炭窒化クロム系化合物の微粒が分散分布した組織を示し、かつ１〜１５μｍの平均層厚を有する非晶質炭素系被膜を有する金型。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン系サーメットからなる金型本体の少なくとも成形面に、
（ｂ）マグネトロンスパッタリング装置にて、カソード電極（蒸発源）としてＴｉターゲットを用い、窒素とＡｒの混合ガス、または炭化水素の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気で磁場中成膜された、窒化チタン層および炭窒化チタン層のいずれか、または両方の積層からなり、かつ０．１〜５μｍの平均層厚を有する密着接合層を介して、
（ｃ）マグネトロンスパッタリング装置にて、カソード電極（蒸発源）として、炭化タングステンターゲットとＣｒターゲットを用い、炭化水素の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気で磁場中成膜され、オージェ分光分析装置で測定して、
Ｗ：５〜２０原子％、
Ｃｒ：５〜２０原子％、
窒素：０．５〜１８原子％、
を含有し、残りが炭素と不可避不純物からなる組成を有すると共に、透過型電子顕微鏡による観察で、炭素系非晶質体の素地に、結晶質炭窒化クロム系化合物の微粒が分散分布した組織を示し、かつ１〜１５μｍの平均層厚を有する潤滑性非晶質炭素系被膜を蒸着形成してなる、潤滑性非晶質炭素系被膜がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製金属粉末プレス成形金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、粉末冶金法における金属粉末の圧粉体へのプレス成形加工、特に高速プレス成形加工で潤滑性非晶質炭素系被膜がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製金属粉末プレス成形金型（以下、被覆超硬金型という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、粉末冶金法にて金属焼結体を製造するに際しては、原料粉末である金属粉末を圧粉体にプレス成形する工程がとられるが、前記圧粉体のプレス成形には、例えば中心部に成形孔が貫通するダイスと、前記ダイスの成形孔に嵌挿される上下パンチからなり、必要に応じてコアロッドを備えた被覆超硬金型が用いられている。
【０００３】
また、上記の被覆超硬金型として、
（ａ）炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）系サーメットからなる金型本体の少なくとも成形面に、
（ｂ）炭化水素の分解ガスとＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気で形成された潤滑性非晶質炭素被膜を１〜１５μｍの平均層厚で蒸着形成してなる、被覆超硬金型が知られている。
【０００４】
さらに、上記の従来被覆超硬金型が、ヒータで蒸着装置内を、例えば２００℃に加熱した状態で、例えば１ＰａのＣ２Ｈ２の分解ガスとＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気とし、金型本体に印加するバイアス電圧を、例えば−２０Ｖとした条件で、所定層厚の潤滑性非晶質炭素被膜を蒸着形成することにより製造されることも知られている。
【特許文献１】特開２００２−１２９２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の金属粉末のプレス成形加工装置の高性能化はめざましく、一方で金属粉末プレス成形加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求も強く、これに伴い、金属粉末のプレス成形加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆超硬金型においては、これを通常の金属粉末プレス成形加工条件で用いた場合には問題はないが、特に金属粉末のプレス成形加工を高速条件で用いた場合には、潤滑性非晶質炭素被膜の摩耗進行が著しく速く、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に金属粉末の高速プレス成形加工で潤滑性非晶質炭素被膜がすぐれた耐摩耗性を発揮する被覆超硬金型を開発すべく、研究を行った結果、
（ａ）例えば図２（ａ）および（ｂ）にそれぞれ概略平面図および概略正面図で示される蒸着装置、すなわちカソード電極（蒸発源）がＣｒターゲットのスパッタリング装置と、カソード電極（蒸発源）がＷＣターゲットのスパッタリング装置を回転テーブルを挟んで対向配置し、前記スパッタリング装置のそれぞれに、電磁コイルを設けてマグネトロンスパッタリング装置とした蒸着装置を用い、前記電磁コイルにより磁場を形成して、装置中心部に設けた回転テーブル上に装着した金型本体における磁束密度を１００〜３００Ｇ（ガウス）とし、前記装置内の加熱温度を３００〜５００℃とした状態で、かつ装置内に反応ガスとして、例えばＣ２Ｈ２などの炭化水素と窒素とＡｒを、望ましくはＣ２Ｈ２流量：２５〜１００ｓｃｃｍ、窒素流量：２００〜３００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：１５０〜２５０ｓｃｃｍの割合で導入して、反応雰囲気を、例えば１ＰａのＣ２Ｈ２の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスとすると共に、前記両マグネトロンスパッタリング装置のＷＣターゲットのカソード電極（蒸発源）には、例えば出力：１〜３ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）のスパッタ電力、同Ｃｒターゲットには、例えば出力：３〜８ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）のスパッタ電力を同時に印加した条件で潤滑性非晶質炭素系被膜の形成を行うと、この結果形成された潤滑性非晶質炭素系被膜は、これの透過型電子顕微鏡による組織観察結果（倍率：２５０万倍）が図１に模式図で示される通り炭素系非晶質体の素地に、最大径で１０ｎｍ（ナノメーター）以下の結晶質炭窒化クロム系化合物の微粒［以下、「結晶質Ｃｒ（Ｃ，Ｎ）系化合物微粒」で示す］が分散分布した組織をもつようになること。
【０００７】
（ｂ）上記（ａ）の潤滑性非晶質炭素系被膜を形成するに際して、蒸着装置内に導入される反応ガスとしての炭化水素と窒素とＡｒのそれぞれの流量と、マグネトロンスパッタリング装置のＷＣターゲットとＣｒターゲットに印加されるスパッタ電力を調整して、前記潤滑性非晶質炭素系被膜が、オージェ分光分析装置で測定して、
Ｗ：５〜２０原子％、
Ｃｒ：５〜２０原子％、
窒素：０．５〜１８原子％、
を含有し、残りが炭素と不可避不純物からなる組成を有するようにすると、この結果形成された潤滑性非晶質炭素系被膜は、結晶質Ｃｒ（Ｃ，Ｎ）系微粒の分散分布効果、および前記電磁コイルによる磁場成膜に際しての細粒化効果で、硬さが著しく向上するようになり、したがって、この潤滑性非晶質炭素系被膜を形成してなる被覆超硬金型は、Ｗ成分による強度向上効果と相俟って、金属粉末の高速プレス成形加工でも一段とすぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するようになること。
【０００８】
（ｃ）上記（ｂ）の潤滑性非晶質炭素系被膜の形成に先だって、上記の図２の蒸着装置に示される通り、さらに回転テーブルを挟んで対向配置した両マグネトロンスパッタリング装置のそれぞれに対して、９０度ずれた位置に回転テーブルに沿って配置され、かつカソード電極（蒸発源）をＴｉターゲットとしたマグネトロンスパッタリング装置を用い、まず、前記蒸着装置の全マグネトロンスパッタリング装置の電磁コイルに、いずれも例えば電圧：５０Ｖ、電流：１０Ａの条件で印加して、金型本体の装着部における磁束密度を１４０Ｇ（ガウス）とした磁場を形成すると共に、前記蒸着装置内の加熱温度を、例えば４００℃とした状態で、反応ガスとして窒素とＡｒを、例えば窒素流量：３００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：２００ｓｃｃｍの割合で導入して、１Ｐａの窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気、または反応ガスとしてＣ２Ｈ２と窒素とＡｒを、例えばＣ２Ｈ２流量：５０ｓｃｃｍ、窒素流量：３００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：２３０ｓｃｃｍの割合で導入して、１ＰａのＣ２Ｈ２の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気とし、Ｔｉターゲットのカソード電極（蒸発源）には、例えば出力：１２ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）のスパッタ電力を印加し、一方金型本体には、例えば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件でグロー放電を発生させることにより、前記金型本体の表面に窒化チタン（以下、ＴｉＮで示す）層および炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）層のいずれか、または両方を積層した状態で形成すると、この結果形成されたＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層は、上記の金型本体および潤滑性非晶質炭素系被膜のいずれにもきわめて強固に密着し、金属粉末の高速プレス成形加工でも前記潤滑性非晶質炭素系被膜の前記金型本体表面からの剥離を防止する密着接合層として作用すること。
以上（ａ）〜（ｃ）に示される研究結果を得たのである。
【０００９】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、
（ａ）ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ系サーメットからなる金型本体の少なくとも成形面に、
（ｂ）マグネトロンスパッタリング装置にて、カソード電極（蒸発源）としてＴｉターゲットを用い、窒素とＡｒの混合ガス、または炭化水素の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気で磁場中成膜された、ＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層のいずれか、または両方の積層からなり、かつ０．１〜５μｍの平均層厚を有する密着接合層を介して、
（ｃ）同じくマグネトロンスパッタリング装置にて、カソード電極（蒸発源）として、ＷＣターゲットとＣｒターゲットを用い、炭化水素の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気で磁場中成膜され、オージェ分光分析装置で測定して、
Ｗ：５〜２０原子％、
Ｃｒ：５〜２０原子％、
窒素：０．５〜１８原子％、
を含有し、残りが炭素と不可避不純物からなる組成を有すると共に、透過型電子顕微鏡による観察で、炭素系非晶質体の素地に、結晶質Ｃｒ（Ｃ，Ｎ）系化合物微粒が分散分布した組織を示し、かつ１〜１５μｍの平均層厚を有する潤滑性非晶質炭素系被膜を蒸着形成してなる、特に金属粉末の高速プレス成形加工で潤滑性非晶質炭素系被膜がすぐれた耐摩耗性を発揮する被覆超硬金型に特徴を有するものである。
【００１０】
つぎに、この発明の被覆超硬金型において、これを構成する密着接合層および潤滑性非晶質炭素系被膜を上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ）密着接合層の平均層厚
ＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層のいずれか、または両方の積層からなる密着接合層は、金型本体と潤滑性非晶質炭素系被膜の間にあって、これら両者と強固に密着接合し、さらに前記金型本体に対する密着接合性は磁場中成膜によって一層向上したものになるが、その平均層厚が０．１μｍ未満では、所望のすぐれた密着接合性を確保することができず、一方密着接合性は５μｍの平均層厚で十分であることから、その平均層厚が０．１〜５μｍと定めた。
【００１１】
（ｂ）潤滑性非晶質炭素系被膜のＷ含有量
Ｗ成分は、上記の潤滑性非晶質炭素系被膜の素地を形成して、被膜の強度を向上させる作用があるが、その含有量が５原子％未満では所望の高強度を確保することができず、一方その含有量が２０原子％を越えると被膜の潤滑性が急激に低下するようになることから、その含有量を５〜２０原子％と定めた。
【００１２】
（ｃ）潤滑性非晶質炭素系被膜のＣｒおよびＮ含有量
Ｃｒ成分とＮ成分、さらにＣ（炭素）成分は磁場成膜下で結合して、被膜中に最大径で１０ｎｍ（ナノメーター）以下の結晶質のＣｒ（Ｃ，Ｎ）系化合物微粒として存在し、被膜の硬さを著しく向上させる作用があるが、その含有量がＣｒ成分が５原子％未満、およびＮ成分が０．５原子％未満になると、被膜中にＣｒ（Ｃ，Ｎ）系微粒として存在する割合が少なくなり過ぎて、所望の高硬度を確保することができず、一方その含有量がＣｒ成分が２０原子％、およびＮ成分が１８原子％を越えると強度および潤滑性が急激に低下するようになることから、その含有量をそれぞれＣｒ：５〜２０原子％、０．５〜１８原子％と定めた。
【００１３】
（ｄ）潤滑性非晶質炭素系被膜の平均層厚
その平均層厚が１μｍ未満では、所望の潤滑性および耐摩耗性効果を確保することができず、一方その平均層厚が１５μｍを越えると、切刃部にチッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を１〜１５μｍと定めた。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の被覆超硬金型は、これを構成する潤滑性非晶質炭素系被膜の硬さが、これの炭素系非晶質体の素地に、磁場成膜により超微細となった状態で分散分布する結晶質Ｃｒ（Ｃ，Ｎ）系化合物微粒によって著しく向上したものになり、前記炭素系非晶質体の素地がＷ成分の作用で高強度を具備するようになることと相俟って、各種の金属粉末の高速プレス成形加工で、すぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命の延命化をもたらすものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
つぎに、この発明の被覆超硬金型を実施例により具体的に説明する。
【実施例１】
【００１６】
原料粉末として、いずれも０．８〜３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで８４時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａ の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１４００℃に１時間保持の条件で焼結して、いずれもＷＣ基超硬合金からなり、かつ外径：１２５ｍｍ×貫通中心孔径：４０ｍｍ×厚さ：６０ｍｍの寸法をもったダイス本体（金型本体）Ａ−１〜Ａ−１０をそれぞれ製造した。
【００１７】
また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比で、ＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで８４時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を２ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結して、いずれもＴｉＣＮ系サーメットからなり、かつ外径：１２５ｍｍ×貫通中心孔径：４０ｍｍ×厚さ：６０ｍｍの寸法をもったダイス本体（金型本体）Ｂ−１〜Ｂ−６をそれぞれ製造した。
【００１８】
ついで、上記のダイス本体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図２に示される蒸着装置内の回転テーブル上に、これの中心軸から半径方向に所定距離離れた４ヶ所に３段重ねで装着し、一方側のマグネトロンスパッタリング装置のカソード電極（蒸発源）として、純度：９９．９質量％のＣｒターゲット、他方側のマグネトロンスパッタリング装置のカソード電極（蒸発源）として、純度：９９．６質量％のＷＣターゲットを前記回転テーブルを挟んで対向配置し、
（ａ）まず、装置内を真空排気して０．０１Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を２００℃に加熱した後、Ａｒガスを装置内に導入して０．５Ｐａの圧力のＡｒ雰囲気とし、この状態で前記回転テーブル上の前記ダイス本体に−８００Ｖのバイアス電圧を印加して前記ダイス本体の中心孔（成形面）を含む表面を２０分間Ａｒガスボンバード洗浄し、
（ｂ）ついで、前記蒸着装置の全マグネトロンスパッタリング装置の電磁コイルに、いずれも電圧：５０Ｖ、電流：１０Ａの条件で印加して、前記ダイス本体の装着部における磁束密度を１４０Ｇ（ガウス）とした磁場を形成すると共に、前記蒸着装置内の加熱温度を４００℃とした状態で、反応ガスとして窒素とＡｒを、窒素流量：３００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：２００ｓｃｃｍの割合で導入して、１Ｐａの窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気、または反応ガスとしてＣ２Ｈ２と窒素とＡｒを、Ｃ２Ｈ２流量：５０ｓｃｃｍ、窒素流量：３００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：２３０ｓｃｃｍの割合で導入して、１ＰａのＣ２Ｈ２の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気とし、Ｔｉターゲットのカソード電極（蒸発源）には出力：１２ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）のスパッタ電力を印加し、一方上記ダイス本体には、−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件でグロー放電を発生させることにより、前記ダイス本体の少なくとも中心孔表面に表３に示される目標層厚のＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層のいずれか、または両方の積層からなる密着接合層を形成し、
（ｃ）さらに、前記電磁コイルに印加する条件を、電圧：５０〜１００Ｖ、電流：１０〜２０Ａの範囲内の所定の値として、上記ダイス本体の装着部における磁束密度を１００〜３００Ｇ（ガウス）の範囲内の所定の値とし、前記蒸着装置内の加熱温度は４００℃、上記ダイス本体のバイアス電圧は−１００Ｖとしたままで、前記蒸着装置内に反応ガスとして、Ｃ２Ｈ２（炭化水素）と窒素とＡｒを、Ｃ２Ｈ２流量：２５〜１００ｓｃｃｍ、窒素流量：２００〜３００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：１５０〜２５０ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量で導入して、反応雰囲気を、１ＰａのＣ２Ｈ２の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスとすると共に、前記両マグネトロンスパッタリング装置のＷＣターゲットのカソード電極（蒸発源）には、出力：１〜３ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）の範囲内の所定のスパッタ電力、同Ｃｒターゲットには、出力：３〜８ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）の範囲内の所定のスパッタ電力を同時に印加した条件で、同じく表３に示される目標組成および目標層厚の潤滑性非晶質炭素系被膜を上記密着接合層の上に蒸着形成することにより、本発明被覆超硬金型としての本発明被覆超硬ダイス１〜１６をそれぞれ製造した。
【００１９】
また、比較の目的で、上記ダイス本体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図３（ａ）および（ｂ）にそれぞれ概略平面図および概略正面図で示される蒸着装置、カソード電極（蒸発源）がＴｉターゲットのスパッタリング装置を設けた蒸着装置の回転テーブル上に、これの中心軸から半径方向に所定距離離れた位置にリング状に装着し、
（ａ）まず、装置内を真空排気して０．０１Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を２００℃に加熱した後、Ａｒガスを装置内に導入して０．５Ｐａの圧力のＡｒ雰囲気とし、この状態で前記回転テーブル上の前記ダイス本体に−８００Ｖのバイアス電圧を印加して前記ダイス本体の中心孔（成形面）を含む表面を２０分間Ａｒガスボンバード洗浄し、
（ｂ）ついで、前記蒸着装置内の加熱温度を３００℃とした状態で、装置内に反応ガスとして窒素とＡｒを、窒素流量：２００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：３００ｓｃｃｍの割合で導入して、１Ｐａの窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気、または反応ガスとしてＣ２Ｈ２と窒素とＡｒを、Ｃ２Ｈ２流量：４０ｓｃｃｍ、窒素流量：２００ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：３００ｓｃｃｍの割合で導入して、１ＰａのＣ２Ｈ２の分解ガスと窒素とＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気とし、Ｔｉターゲットのカソード電極（蒸発源）には出力：１２ｋＷ（周波数：４０ｋＨｚ）のスパッタ電力を印加し、一方上記ダイス本体には、−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件でグロー放電を発生させることにより、前記ダイス本体の少なくとも中心孔表面に表４に示される目標層厚のＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層のいずれか、または両方の積層からなる密着接合層を形成し、
（ｃ）ついで、上記蒸着装置内の加熱温度を２００℃とした状態で、Ｃ２Ｈ２とＡｒを、Ｃ２Ｈ２流量：４０〜８０ｓｃｃｍ、Ａｒ流量：２５０ｓｃｃｍの範囲内の所定の流量で導入して、１ＰａのＣ２Ｈ２の分解ガスとＡｒの混合ガスからなる反応雰囲気とすると共に、上記ダイス本体に印加するバイアス電圧を−２０Ｖとした条件で、上記密着接合層の上に、同じく表４に示される目標層厚の潤滑性非晶質炭素被膜を蒸着形成することにより、比較被覆超硬ダイス１〜１６をそれぞれ製造した。
【００２０】
この結果得られた本発明被覆超硬ダイス１〜１６および比較被覆超硬ダイス１〜１６のダイス本体の表面に蒸着形成された構成層について、その組成をオージェ分光分析装置、その層厚を走査型電子顕微鏡を用いて測定したところ、いずれも目標組成および目標層厚と実質的に同じ組成および平均層厚（断面５箇所の平均値）を示し、また、その組織を透過型電子顕微鏡を用いて観察（倍率：２５０万倍）したところ、前記本発明被覆超硬ダイス１〜１６は、炭素系非晶質体の素地に、結晶質のＣｒ（Ｃ，Ｎ）系化合物微粒（いずれの場合も最大径１０ｎｍ以下）が分散分布した組織を示し、一方比較被覆超硬ダイス１〜１６は、炭素系非晶質体の単一相からなる組織を示した。
【００２１】
つぎに、上記本発明被覆超硬ダイス１〜１６および比較被覆超硬ダイス１〜１６のそれぞれを工具鋼製ダイホルダ（ＪＩＳ・ＳＫＤ６１製）に焼き嵌め装着した状態でプレス成形装置にセットし、同じく工具鋼（ＪＩＳ・ＳＫＨ５１）製上下パンチ（上パンチ：上下動、下パンチ：固定）を用い、
（１）原料粉末：５０〜１２０μｍの範囲内の所定の平均粒度を有する粉末を、質量％で、Ｆｅ：９８．２％、Ｍｏ：１．５％、Ｃ：０．３％からなる配合組成に配合し、混合してなるＦｅ系合金焼結体製造用混合粉末、
プレス成形最高圧力：８５０ＭＰａ、
プレス成形時間（上パンチの下降開始から上昇終了迄）：７秒（通常の前記プレス成形時間は１３秒）、
圧粉体寸法：直径４０ｍｍ×厚さ１０ｍｍ、
の条件（成形条件Ａという）、
（２）原料粉末：４０〜１００μｍの範囲内の所定の平均粒度を有する粉末を、質量％で、Ａｌ：９２％、Ｃｕ：３％、Ｓｉ：５％からなる配合組成に配合し、混合してなるＡｌ系合金焼結体製造用混合粉末、
プレス成形最高圧力：６００ＭＰａ、
プレス成形時間（上パンチの下降開始から上昇終了迄）：６秒（通常の前記プレス成形時間は１０秒）、
圧粉体寸法：直径４０ｍｍ×厚さ５ｍｍ、
の条件（成形条件Ｂという）、
（３）原料粉末：２０〜６０μｍの範囲内の所定の平均粒度を有する粉末を、質量％で、Ｃｕ：６５％、Ｎｉ：１７％、Ｚｎ：１８％からなる配合組成に配合し、混合してなるＣｕ系合金焼結体製造用混合粉末、
プレス成形圧力：３５０ＭＰａ、
プレス成形時間（上パンチの下降開始から上昇終了迄）：４秒（通常の前記プレス成形時間は８秒）、
圧粉体寸法：直径４０ｍｍ×厚さ５ｍｍ、
の条件（成形条件Ｃという）、
でそれぞれ圧粉体を成形する高速プレス成形試験を行ない、いずれの試験でも被覆超硬ダイスの上面（上パンチ側）における最大摩耗深さが１μｍに至るまでの圧粉体の成形径個数を測定した。この測定結果を表３，４に示した。
【００２２】
【表１】
2006144070.tif 000002
【００２３】
【表２】
2006144070.tif 000003
【００２４】
【表３】
2006144070.tif 000004
【００２５】
【表４】
2006144070.tif 000005
【００２６】
表３，４に示される結果から、潤滑性非晶質炭素系被膜が、炭素系非晶質体の素地に、結晶質のＣｒ（Ｃ，Ｎ）系化合物微粒が分散分布した組織を有する本発明被覆超硬ダイス１〜１６は、いずれもＦｅ系合金、Ａｌ系合金、およびＣｕ系合金の焼結体を製造するに際して、原料粉末（金属粉末）の圧粉体へのプレス成形を高速で行なった場合にも、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、潤滑性非晶質炭素被膜が、炭素系非晶質体の単一相からなる組織を有する比較被覆超硬ダイス１〜１６においては、高速プレス成形加工条件では、前記潤滑性非晶質炭素被膜の摩耗進行がきわめて速く、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明の被覆超硬金型は、通常の条件での金属粉末の圧粉体へのプレス成形加工は勿論のこと、特に各種の金属粉末の圧粉体へのプレス成形加工を、高速加工条件で行なった場合にも、すぐれた耐摩耗性を発揮するものであるから、金属粉末プレス成形加工装置の高性能化、さらにプレス成形加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明の被覆超硬金型を構成する潤滑性非晶質炭素系被膜を透過型電子顕微鏡を用いて組織観察した結果（倍率：２５０万倍）を示す模式図である。
【図２】この発明の被覆超硬金型を構成する密着接合層および潤滑性非晶質炭素系被膜を形成するのに用いた蒸着装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。
【図３】比較被覆超硬金型を構成する密着接合層および潤滑性非晶質炭素被膜を形成するのに用いた蒸着装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。
【図１】
2006144070.tif 000006
【図２】
2006144070.tif 000007
【図３】
2006144070.tif 000008