(57)【要約】【課題】強度信頼性、生産性に優れた環境共生・高付加価値型の工具、金型等を容易に得られる高速度工具鋼の表面改質方法を提供する。【解決手段】高速度工具鋼に対して焼入れを行う。次いで、焼入れ後の高速度工具鋼に対して、焼戻しを単独で行うことなく焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理を行う。焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理は、高速度工具鋼の表面上へのＰＶＤ皮膜または窒化皮膜からなる第１膜の形成と１回目の焼戻しとを同時に行い、その後、前記第１膜上へのＤＬＣ皮膜またはＭｏＳ２皮膜からなる第２膜の形成と２回目の焼戻しとを同時に行う処理である。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速度工具鋼に対して焼入れを行う工程と、
焼入れ後の高速度工具鋼に対して、焼戻しを単独で行うことなく焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理を行う工程と
を備えることを特徴とする高速度工具鋼の表面改質方法。
【請求項２】
焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理は、高速度工具鋼の表面上へのＰＶＤ皮膜または窒化皮膜からなる第１膜の形成と１回目の焼戻しとを同時に行い、その後、前記第１膜上へのＤＬＣ皮膜またはＭｏＳ２皮膜からなる第２膜の形成と２回目の焼戻しとを同時に行う処理である
ことを特徴とする請求項１記載の高速度工具鋼の表面改質方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＳＫＨ５１等の高速度工具鋼の表面改質方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばＳＫＨ５１等の高速度工具鋼に対する表面改質は、例えば図４に示すように、焼入れ後、強靭性向上のために２回（または３回）の焼戻しを行い、その上で、ハイブリッド成膜処理（例えばＰＶＤ皮膜または窒化皮膜＋ＤＬＣ皮膜またはＭｏＳ２皮膜）を行っている。
【０００３】
例えば、高速度工具鋼製のエンドミルの刃部に硬質物質である炭化チタンＴｉＣを第１層としてコーティングし、その後、そのコーティングエンドミル上に第２層としてＤＬＣコーティング非晶質膜を形成する表面改質方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−２５１３４号公報（第２頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の高速度工具鋼の表面改質方法では、ハイブリッド成膜時の熱処理サイクルが焼戻処理と同じになってしまい、２回の焼戻し後にさらに２回の焼戻し（合計４回の焼戻し）が行われる結果となる。
【０００６】
そのため、組織粗大化および軟化を引き起こして強度信頼性の劣化を招き、しかも、熱処理の工程が多いことから、生産性の低下、環境負荷の増大等を招くおそれもある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、強度信頼性の劣化、生産性の低下、環境負荷の増大等を招くようなことがなく、強度信頼性、生産性に優れた環境共生・高付加価値型の工具、金型等を容易に得ることができる高速度工具鋼の表面改質方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高速度工具鋼の表面改質方法は、高速度工具鋼に対して焼入れを行う工程と、焼入れ後の高速度工具鋼に対して、焼戻しを単独で行うことなく焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理を行う工程とを備えるものである。
【０００９】
また、請求項２記載の高速度工具鋼の表面改質方法は、請求項１記載の高速度工具鋼の表面改質方法において、焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理は、高速度工具鋼の表面上へのＰＶＤ皮膜または窒化皮膜からなる第１膜の形成と１回目の焼戻しとを同時に行い、その後、前記第１膜上へのＤＬＣ皮膜またはＭｏＳ２皮膜からなる第２膜の形成と２回目の焼戻しとを同時に行う処理であるものである。
【００１０】
そして、強度信頼性の劣化、生産性の低下、環境負荷の増大等を招くようなことがなく、強度信頼性、生産性に優れた環境共生・高付加価値型の工具、金型等が容易に得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高速度工具鋼の表面改質方法の一実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
図１において、１は焼入れ後の高速度工具鋼（工具鋼基地）で、この基材である高速度工具鋼１は、例えばモリブデン系のＳＫＨ５１である。そして、この高速度工具鋼１の表面上にはＰＶＤ皮膜または窒化皮膜からなる第１膜（下層膜）２が形成され、この第１膜２上にはＤＬＣ皮膜またはＭｏＳ２皮膜からなる第２膜（上層膜）３が積層状態に形成されている。なお、第１膜２と第２膜３とにて、２層のハイブリッド膜４が構成されている。
【００１３】
図２に示すように、高速度工具鋼１の表面改質を行う場合は、まず、高速度工具鋼１に対して焼入れを行う。
【００１４】
次いで、焼入れ後の高速度工具鋼１に対して、焼戻しを省略してつまり通常の焼戻しを単独で行うことなく、真空条件下で焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理（複合同時処理プロセス）を行う。
【００１５】
すなわち、焼入れ後の高速度工具鋼１に対して、真空条件下で、複数回の焼戻しとハイブリッド成膜処理とを複合同時処理プロセスにより同時に行う。つまり、この複合同時処理プロセスとは、焼入れ後に、ハイブリッド成膜処理（例えばＰＶＤ皮膜または窒化皮膜＋ＤＬＣ皮膜またはＭｏＳ２皮膜）を行うことにより、同時に焼戻しの効果を得る技術である。
【００１６】
ここで、この焼入れ後における焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理は、例えば、高速度工具鋼１の表面上への第１膜（例えばＰＶＤ皮膜）２の形成と高速度工具鋼１の１回目の焼戻しとを同時に行い、その後、第１膜２上への第２膜（ＤＬＣ皮膜）３の形成と高速度工具鋼１の２回目の焼戻しとを同時に行う処理である。
【００１７】
そして、上記実施の形態の高速度工具鋼１の表面改質方法を利用することにより、熱処理の工程を少なくできるとともに適正な焼戻しの効果を得ることができるため、基材である高速度工具鋼１の組織粗大化および軟化を引き起こさず、よって、強度信頼性の劣化、生産性の低下、環境負荷の増大等を招くようなことがなく、強度信頼性、生産性に優れた環境共生・高付加価値型の工具、金型等を容易に得ることができる。
【００１８】
特に、本実施の形態の高速度工具鋼１の表面改質方法を自動車部品関連、宇宙機器部品関連、航空機部品関連等の様々な機械加工分野における工具、金型等に適用することで、それら工具、金型等のコスト削減および生産性等の向上を図ることができる。なお、本実施の形態の表面改質方法は、エンドミル等の工具や金型等に限られず、高速度工具鋼１のあらゆる分野に対して適用することができる。
【００１９】
また、図３は、本実施の形態の高速度工具鋼の表面改質方法による場合（２回の焼戻し）と従来方法による場合（４回の焼戻し）の疲労強度を示す比較図であり、この比較図は、２種類の試験片に対して荷重の大きさを変えて行った疲労試験の結果に基いて作成されたものである。
【００２０】
そして、この図３に示す比較図からみても、従来方法による場合に比べて、本実施の形態の方法による場合の疲労強度が改善していることは明らかである。
【００２１】
なお、上記実施の形態における焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理は、高速度工具鋼の表面上へのＰＶＤ皮膜（例えばＴｉＮ皮膜、ＴｉＣ皮膜等）の形成と１回目の焼戻しとを同時に行い、その後、ＰＶＤ皮膜上へのＤＬＣ皮膜（ダイヤモンドライクカーボン皮膜）の形成と２回目の焼戻しとを同時に行う処理には限定されず、例えば、高速度工具鋼の表面上への窒化皮膜の形成と１回目の焼戻しとを同時に行い、その後、窒化皮膜上へのＭｏＳ２皮膜（二硫化モリブデン皮膜）の形成と２回目の焼戻しとを同時に行う処理等でもよい。
【００２２】
また、高速度工具鋼の所望形状への成形処理は、例えば焼入れ後、焼戻しを兼ねるハイブリッド成膜処理を行う前に行う。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、強度信頼性の劣化、生産性の低下、環境負荷の増大等を招くようなことがなく、強度信頼性、生産性に優れた環境共生・高付加価値型の工具、金型等を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の高速度工具鋼の表面改質方法により生成される組織構造図である。
【図２】同上高速度工具鋼の表面改質方法の説明図である。
【図３】同上高速度工具鋼の表面改質方法による場合と従来方法による場合の疲労強度を示す比較図である。
【図４】従来の高速度工具鋼の表面改質方法により生成される組織構造図である。
【符号の説明】
１    高速度工具鋼
２    第１膜
３    第２膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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