專利名稱：：冷鍛用模具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及冷鍛用模具及其制造方法，更詳細(xì)地說(shuō)涉及以下技術(shù)，S卩，通過(guò)對(duì)冷鍛用模具進(jìn)行噴丸處理或形成覆層，而抑制利用冷鍛用模具進(jìn)行鍛造的成型品(高張力鋼板)的粘型。
背景技術(shù)：
：為了減少車輛的C02排放量、確保碰撞安全性，需要使車體輕便化、高剛性化，高張力鋼板的使用率迅速上升。然而，由于高張力鋼板具有高強(qiáng)度，所以在利用冷鍛用模具對(duì)高張力鋼板進(jìn)行沖壓加工的情況下，鋼材與冷鍛用模具產(chǎn)生激烈的摩擦，發(fā)生油膜不足，容易使鋼材與冷鍛用模具產(chǎn)生微小的熱粘著，而產(chǎn)生稱作粘型的缺陷(在成型品、即高張力鋼板上產(chǎn)生的筋狀裂痕)。形成這種缺陷的成型品，無(wú)法作為產(chǎn)品使用。因此，為了解決該問(wèn)題，嘗試了以PVD法等方法在冷鍛用模具上被覆與鐵的親合性差的硬質(zhì)覆膜。除此之外，作為可以延長(zhǎng)模具壽命等的表面處理技術(shù)，目前還提出了多種技術(shù)。例如，對(duì)于溫鍛模具，在模具表面進(jìn)行滲氮處理，使?jié)B氮后的模具表面上由氮化物層形成細(xì)微的凹凸。然后，在溫鍛時(shí)，為了抑制模具的磨損，在該模具表面涂覆潤(rùn)滑劑。潤(rùn)滑劑是將石墨或BN等具有固體潤(rùn)滑作用的粉末稀釋于水中而形成的，潤(rùn)滑劑向模具表面的涂覆是通過(guò)在溫鍛時(shí)向模具噴涂而進(jìn)行的。所涂覆的潤(rùn)滑劑進(jìn)入由氮化物層形成的細(xì)微凹凸中，利用該進(jìn)入凹凸中的潤(rùn)滑劑能夠保持潤(rùn)滑作用，抑制模具的磨損。此外，即使氮化物層剝離，如果通過(guò)鍛造中的熱量使模具表面氧化，則氧化后的表面也會(huì)與氮化物層同樣地形成細(xì)微的凹凸，由該凹凸保持潤(rùn)滑劑。因此，即使氮化物層剝離也可以抑制模具的磨損。然而，在由氮化物層形成凹凸的情況下，存在磨損的抑制效果不充分的問(wèn)題。因此，近幾年，為了抑制模具的磨損，開(kāi)發(fā)應(yīng)用了將比氮化物層更硬的硬質(zhì)覆膜(CrN、TiAlN等)被覆在模具表面的技術(shù)。作為形成CrN覆膜的技術(shù)，例如在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了下述熱加工或溫加工模具，其使用金剛石研磨膏U3000mesh)對(duì)模具基體材料的表面進(jìn)行表面粗糙度調(diào)整后，形成滲氮層，洗凈后利用多弧法形成由CrN構(gòu)成的硬化層。此外，在專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了下述鑄造用模具，其在用于注入熔融金屬的型腔的內(nèi)壁，形成由CrN構(gòu)成的表面處理膜。此外，作為可以延長(zhǎng)模具壽命等的其它表面處理技術(shù)，提出了進(jìn)行噴丸處理的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)3中公開(kāi)了以下技術(shù)，S卩，通過(guò)向熱處理(也包含滲氮處理、碳氮共滲處理等)后的模具(SKD、SKH)，以60100m/秒投射與鐵類投射材料相同比重的普通噴丸尺寸的投射材料(顆粒直徑為125|im)，從而得到平滑的模具表面，同時(shí)得到最大的殘余壓應(yīng)力值。此外，在專利文獻(xiàn)4中公開(kāi)了以下技術(shù)，即，在心軸或成型模具等工具上形成滲氮層或TiN硬質(zhì)覆膜，在其上通過(guò)以噴丸粒徑4020(Him、噴丸噴射速度100m/秒進(jìn)行噴丸處理，從而抑制心軸的磨損或發(fā)狀裂紋，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)壽命化。專利文獻(xiàn)l:特開(kāi)平11一092909專利文獻(xiàn)2:特開(kāi)平10—137915專利文獻(xiàn)3:特開(kāi)2003—191166專利文獻(xiàn)4:特開(kāi)2003—25342
發(fā)明內(nèi)容然而，被覆在上述冷鍛用模具上的與鐵親合性差的硬質(zhì)覆膜，由于受到強(qiáng)烈的摩擦，使冷鍛用模具的硬質(zhì)覆膜磨損，最終引起剝離，從而無(wú)法充分發(fā)揮抑制粘型的效果。此外，用于抑制上述溫鍛模具的磨損的硬質(zhì)覆膜(CrN、TiAIN等)，均勻地覆蓋在基底模具上，所以覆膜后的表面粗糙度與機(jī)加工或研磨加工后的模具的表面粗糙度大致相同(光滑的狀態(tài))。因此，潤(rùn)滑劑的附著性較差，潤(rùn)滑劑流動(dòng)，潤(rùn)滑劑的保持力低。此外，因?yàn)樵撚操|(zhì)覆膜的耐氧化性高，所以覆膜不易被氧化。因而，存在下述問(wèn)題，g卩，模具表面沒(méi)有形成細(xì)微的凹凸，潤(rùn)滑劑的保持力低，由于潤(rùn)滑不足反而促進(jìn)磨損。此外，專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)的溫鍛或熱鍛用模具，其以防止硬化膜的剝離、提高附著性為主要目的，而設(shè)有CrN硬化層。為了提高附著性，盡可能地使表面沒(méi)有凹凸，越平滑越好，因此對(duì)于用于提高附著力的硬質(zhì)覆膜的形成方法，從耐磨性的觀點(diǎn)出發(fā)，仍然無(wú)法解決潤(rùn)滑劑的保持力低，由于潤(rùn)滑不足反而促進(jìn)磨損這一問(wèn)題。此外，專利文獻(xiàn)2中公開(kāi)的鑄造用模具，其以降低鑄件材料的附著或堆積、降低鑄件脫模時(shí)的拉拔力為主要目的，取代脫模劑而形成CrN,得到優(yōu)良的脫模性。為了提高脫模性，希望表面盡可能地沒(méi)有凹凸、平滑。從根本上說(shuō)，鑄造用模具與鍛造用模具在用途上完全不同。此外，專利文獻(xiàn)3及4中公開(kāi)的噴丸處理技術(shù)，都是在模具表面通過(guò)滲氮處理等形成硬質(zhì)層后進(jìn)行噴丸處理。此外，專利文獻(xiàn)3及4中的噴丸處理技術(shù)，是通過(guò)賦予殘余壓應(yīng)力而抑制表面龜裂的產(chǎn)生，提高疲勞強(qiáng)度。因此，如果以形成可以維持良好的潤(rùn)滑劑保持力的凹凸為目的，使用專利文獻(xiàn)3及4中公開(kāi)的噴丸處理技術(shù)，在硬質(zhì)層上進(jìn)行噴丸處理，則存在由滲氮處理等而形成的硬質(zhì)層開(kāi)裂的問(wèn)題。本發(fā)明是鑒于上述情況而提出的，其目的在于提供一種冷鍛用模具及其制造方法，通過(guò)防止在冷鍛用模具的表面形成的硬質(zhì)覆膜的磨損或剝離，從而可以抑制利用冷鍛用模具進(jìn)行鍛造的成型品的粘型。為了解決上述課題，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)用于防止冷鍛用模具表面的磨損或剝離、抑制成型品的粘型的方法進(jìn)行研究，得出如果以硬質(zhì)覆膜覆蓋模具設(shè)計(jì)面，則會(huì)使模具表面變硬的結(jié)論。此外，本發(fā)明的發(fā)明人得出如下結(jié)論如果在被覆形成硬質(zhì)覆膜前，通過(guò)噴丸處理在模具設(shè)計(jì)面形成凹凸，則在其上被覆硬質(zhì)覆膜時(shí)，其凹凸形狀會(huì)反映在硬質(zhì)覆膜上，使該硬質(zhì)覆膜上也形成凹凸，這種由硬質(zhì)覆膜形成的凹凸可以長(zhǎng)期維持潤(rùn)滑劑的保持力。由此得出的結(jié)論是，可以大幅防止沖壓加工時(shí)的冷鍛用模具表面的磨損或剝離，并且同時(shí)還可以抑制成型品的粘型。本發(fā)明是基于該結(jié)論而提出的。本發(fā)明提供一種冷鍛用模具，其包含設(shè)置在模具設(shè)計(jì)面上的單層或多層的覆膜，該覆膜由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物，上述覆膜的表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.50|am。在上述冷鍛用模具中，可以使上述覆膜的膜厚大于或等于lpm而小于或等于20pm。在上述任意一個(gè)冷鍛用模具中，也可以對(duì)上述模具設(shè)計(jì)面進(jìn)行硬化層深度小于或等于20(Him的滲氮。并且，在上述任意一個(gè)冷鍛用模具中，優(yōu)選通過(guò)噴丸處理在上述模具設(shè)計(jì)面形成凹凸后，形成上述覆膜。此時(shí)，可以使上述噴丸處理時(shí)的噴丸介質(zhì)以小于或等于100m/秒的投射速度進(jìn)行投射。此外，為了解決上述課題，本發(fā)明提供一種冷鍛用模具的制造方法，其包括凹凸形成工序，其通過(guò)噴丸處理而在模具設(shè)計(jì)面上形成凹凸，使表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.5(Him;以及覆膜形成工序，其在進(jìn)行上述凹凸形成工序后，通過(guò)PVD法在上述模具設(shè)計(jì)面上形成單層或多層的覆膜，該覆膜由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物。另外，為了解決上述課題，本發(fā)明提供另一種冷鍛用模具的制造方法，其包括被覆前凹凸形成工序，其通過(guò)噴丸處理而在模具設(shè)計(jì)面上形成凹凸；覆膜形成工序，其在進(jìn)行上述被覆前凹凸形成工序后，通過(guò)PVD法在上述模具設(shè)計(jì)面上形成單層或多層的覆膜，該覆膜由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括-含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物；以及被覆后凹凸形成工序，其在進(jìn)行上述覆膜形成工序后，通過(guò)噴丸處理而在上述覆膜上形成凹凸，使表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05)Lim而小于或等于0.50|Lim。發(fā)明的效果本發(fā)明所涉及的冷鍛用模具，因?yàn)樵谀＞咴O(shè)計(jì)面具備形成有規(guī)定表面粗糙度Ra的凹凸的硬質(zhì)覆膜，由硬質(zhì)覆膜構(gòu)成的凸部堅(jiān)硬，并且具有規(guī)定的表面粗糙度Ra，所以不易磨損。此外，在硬質(zhì)覆膜上形成的凹凸，因?yàn)榫哂幸?guī)定的表面粗糙度Ra，所以潤(rùn)滑劑的保持力良好，能夠減少摩擦。從而，在硬質(zhì)覆膜上形成的凹凸，可以長(zhǎng)期維持潤(rùn)滑劑的保持力，可以防止硬質(zhì)覆膜的磨損或剝離，因此可以防止成型品與冷鍛用模具產(chǎn)生微小的熱粘著，由此可以抑制成型品的粘型。即，本發(fā)明所涉及的冷鍛用模具，由硬質(zhì)覆膜和表面粗糙度Ra(凹凸)的疊加效果，可以防止硬質(zhì)覆膜的磨損或剝離，并且可以抑制成型品的粘型。從而，本發(fā)明所涉及的冷鍛用模具，可以延長(zhǎng)模具壽命，可以實(shí)現(xiàn)降低該冷鍛用模具以及利用其進(jìn)行鍛造的各種成型品的成本。本發(fā)明所涉及的冷鍛用模具的制造方法，因?yàn)榫哂猩鲜鼋Y(jié)構(gòu)，所以可以使模具表面的表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05nm而小于或等于0.50pm。由該方法得到的冷鍛用模具，可以得到與本發(fā)明所涉及的冷鍛用模具相同的效果。此外，本發(fā)明所涉及的冷鍛用模具的制造方法，因?yàn)樵谟操|(zhì)覆膜形成前進(jìn)行噴丸處理，所以與硬質(zhì)覆膜形成后進(jìn)行噴丸處理的情況相比，具有硬質(zhì)覆膜不會(huì)開(kāi)裂的效果。圖1是表示冷鍛用模具1的表面部分的剖面的圖。圖2是表示帽型彎曲試驗(yàn)所使用的沖頭及沖模的形狀的圖。圖3是表示帽型彎曲試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖，是以與表面粗糙度Ra間的關(guān)系示出工件發(fā)生粘型之前的加工個(gè)數(shù)的曲線圖。具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。(冷鍛用模具)圖l所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的冷鍛用模具l，只要由以JISSKD11為代表的冷模鋼及其改良鋼構(gòu)成即可，材質(zhì)沒(méi)有特殊限定。冷鍛用模具1在模具設(shè)計(jì)面2上具有單層或多層的硬質(zhì)覆膜3，該硬質(zhì)覆膜3由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物。使硬質(zhì)覆膜3為上述材質(zhì)是因?yàn)?，與單純對(duì)模具設(shè)計(jì)面2進(jìn)行滲氮相比更堅(jiān)硬，因此不易磨損，即耐磨性優(yōu)秀。此外，其原因還在于，如果硬質(zhì)覆膜3不易磨損，則可以防止其剝離，防止由冷鍛用模具1鍛造獲得的成型品(高張力鋼板)出現(xiàn)微小熱粘著，抑制粘型。當(dāng)然，模具設(shè)計(jì)面2也可以進(jìn)行硬化層深度小于或等于200pm的滲氮。模具設(shè)計(jì)面2的表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.5(Hun。使模具設(shè)計(jì)面2的表面粗糙度Ra落在該范圍內(nèi)是為了使該表面粗糙度Ra反映在"模具設(shè)計(jì)面2的表面上形成的硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra"上。其理由在于，反映出的硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra,如果小于0.05jam，則無(wú)法得到潤(rùn)滑劑的充分的保持力，幾乎沒(méi)有防止硬質(zhì)覆膜3磨損的效果，而如果超過(guò)0.50pm，則因?yàn)槟＞弑砻?的凹凸過(guò)大，反而會(huì)促進(jìn)粘型。因此，使模具設(shè)計(jì)面2的表面粗糙度Ra落在該范圍內(nèi)。模具設(shè)計(jì)面2的表面粗糙度Ra，進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05^n而小于或等于0.30|im，更優(yōu)選大于或等于O.lOpm而小于或等于0.25pm。當(dāng)然，只要可以使硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra落在上述范圍內(nèi)即可，模具設(shè)計(jì)面2的表面粗糙度Ra并不限定于上述范圍。硬質(zhì)覆膜3在沖壓時(shí)與被成型材料(工件)接觸，表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.5(Him。使硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra落在該范圍是因?yàn)?，如果小?.05pm，則無(wú)法得到潤(rùn)滑劑的充分的保持力，幾乎沒(méi)有防止硬質(zhì)覆膜3磨損的效果，而如果超過(guò)0.50pm，則因?yàn)槟＞弑砻?的凹凸過(guò)大，反而會(huì)促進(jìn)粘型。硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra，進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05pm而小于或等于0.30pm,更優(yōu)選大于或等于O.lO]im而小于或等于0.25|am。硬質(zhì)覆膜3的膜厚，無(wú)論是單層還是多層都優(yōu)選整體大于或等于lpm而小于或等于2(Him。使硬質(zhì)覆膜3的膜厚落在該范圍內(nèi)是因?yàn)?，如果小于l|im，則防止硬質(zhì)覆膜3的磨損或剝離的效果小，而如果超過(guò)2(Him,則被覆時(shí)間延長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)方面不利。在以多層構(gòu)成硬質(zhì)覆膜3的情況下，其層疊順序并不特別限定。(冷鍛用模具的制造方法)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的冷鍛用模具1,例如，可以使用以JISSKD11為代表的冷模鋼及其改良鋼構(gòu)成的模具，按照以下的(1)凹凸形成工序以及(2)覆膜形成工序的順序進(jìn)行制造。另外，在進(jìn)行后述的(3)被覆后凹凸形成工序的情況下，將下述的(1)凹凸形成工序特別地稱為被覆前凹凸形成工序。(1)凹凸形成工序(被覆前凹凸形成工序)在凹凸形成工序中，通過(guò)噴丸處理在模具設(shè)計(jì)面2上形成凹凸，使其表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.5(Htm(進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05pm而小于或等于0.30pm，更優(yōu)選大于或等于0.1(Him而小于或等于0.25pm)。該凹凸如果像車床加工面那樣，從一方向有凹凸，而從另一方向沒(méi)有凹凸，則無(wú)法得到效果。因此，以從任意方向測(cè)量均為規(guī)定的表面粗糙度Ra的方式形成凹凸。為此，噴丸處理可以通過(guò)以下方式進(jìn)行，S卩，將噴丸介質(zhì)以小于或等于100m/秒的投射速度(即將與表面碰撞時(shí)的速度)投射，或者將金屬制的直徑小于或等于100pm的噴丸介質(zhì)以大于或等于0.1MPa而小于或等于0.6MPa的投射壓力(開(kāi)始投射的壓力)，大于或等于100mm而小于或等于300mm的投射距離而進(jìn)行投射。在凹凸形成工序相當(dāng)于被覆前凹凸形成工序的情況(進(jìn)行后述(3)被覆后凹凸形成工序的情況)下，在被覆后凹凸形成工序中，表面粗糙度Ra只要大于或等于0.05pm而小于或等于0.50pm即可，因此進(jìn)行被覆前凹凸形成工序時(shí)的表面粗糙度Ra并沒(méi)有特殊限定，但是優(yōu)選大于或等于0.05^im而小于或等于0.50nm。從而，噴丸處理可以通過(guò)將金屬制噴丸介質(zhì)以100m/秒的投射速度投射而進(jìn)行，或者優(yōu)選通過(guò)將金屬制的直徑小于或等于10(Him的噴丸介質(zhì)以大于或等于O.lMPa而小于或等于0.6MPa的投射壓力，大于或等于100mm而小于或等于300mm的投射距離投射而進(jìn)行。另外，無(wú)論在上述哪種情況下，都使投射速度小于或等于100m/秒，是為了使表面粗糙度Ra最優(yōu)化，而不會(huì)使其過(guò)大，不會(huì)使粘型惡化。同時(shí)，投射速度超過(guò)100m/秒這一條件，雖然有助于提高疲勞強(qiáng)度，但會(huì)使表面粗糙度Ra過(guò)大。此外，在進(jìn)行噴丸處理前，可以預(yù)先對(duì)模具設(shè)計(jì)面2進(jìn)行硬化層深度小于或等于20(Him的滲氮。其理由在于，使模具表面硬化，以提高覆膜的附著性。(2)覆膜形成工序在下面的被覆形成工序中，利用PVD法或CVD法在模具設(shè)計(jì)面2上形成單層或多層的硬質(zhì)覆膜3，該硬質(zhì)覆膜3由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物。由于硬質(zhì)覆膜3形成在已經(jīng)通過(guò)噴丸處理形成有凹凸的模具設(shè)計(jì)面2上，因此模具設(shè)計(jì)面2的凹凸形狀反映為硬質(zhì)覆膜3的表面形狀。從而，硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra成為大于或等于0.05pm而小于或等于0.50pm(進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05nm而小于或等于0.30pm，更優(yōu)選大于或等于0.10^im而小于或等于0.25^im)。或者，對(duì)于硬質(zhì)覆膜3，在進(jìn)行后述(3)被覆后凹凸形成工序的情況下，通過(guò)被覆后凹凸形成工序中的噴丸處理，使硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra成為大于或等于0.05pm而小于或等于0.50nm(進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05pm而小于或等于0.30pm，更優(yōu)選大于或等于O.lOpm而小于或等于0.25nm)。此外，優(yōu)選硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra在從任意兩方向進(jìn)行測(cè)量時(shí)，其差值為50%以內(nèi)。具有以上結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)覆膜3，因?yàn)橥共繄?jiān)硬且具有規(guī)定的表面粗糙度Ra，所以不易磨損。此外，因?yàn)榘纪咕哂幸?guī)定的表面粗糙度Ra，所以潤(rùn)滑劑的保持力良好。從而，可以防止硬質(zhì)覆膜的磨損或剝離，在該硬質(zhì)覆膜上形成的凹凸可以長(zhǎng)期維持潤(rùn)滑劑的保持力。這樣，如果硬質(zhì)覆膜3不易磨損，可以維持潤(rùn)滑劑的保持力，則可以減少摩擦，可以防止硬質(zhì)覆膜3的剝離，可以防止利用冷鍛用模具1進(jìn)行鍛造的成型品(高張力鋼板)出現(xiàn)微小熱粘著，可以抑制粘型。作為為了形成硬質(zhì)覆膜3而進(jìn)行的PVD法，可以采用真空蒸鍍、離子鍍、濺射蒸鍍中的任意一種，特別優(yōu)選離子鍍。離子鍍法是將蒸發(fā)后的金屬進(jìn)行離子化，將該金屬離子在反應(yīng)性氣體氣氛下利用電場(chǎng)加速而附著在處理品表面(模具設(shè)計(jì)面2)上，作為使金屬蒸發(fā)的方法，可以采用陰極電弧放電的方法或空心陰極式中的任意一種。優(yōu)選離子鍍是因?yàn)榕cCVD法相比，可以以更低的溫度進(jìn)行處理，因此可以防止對(duì)冷鍛用模具1由熱影響引起的軟化，可以減小由再淬火引起的應(yīng)變。此外，還可以采用電阻加熱蒸鍍、電子束蒸鍍、分子束外延法。在通過(guò)離子鍍法形成硬質(zhì)覆膜3的情況下，優(yōu)選使離子化的金屬加速的電場(chǎng)電壓為10500V。此外，作為反應(yīng)性氣體可以使用甲烷等碳?xì)浠衔镱悮怏w或氮?dú)猓鋲毫?.110Pa中選擇即可。此時(shí)，優(yōu)選硬質(zhì)覆膜3無(wú)論是單層還是多層，都使整體的膜厚大于或等于lpm而小于或等于20nm。在多層的情況下，從下層側(cè)向上層側(cè)按順序變更種類反復(fù)進(jìn)行PVD法即可。另外，也可以在形成硬質(zhì)覆膜3之前，對(duì)模具設(shè)計(jì)面2進(jìn)行離子照射。這種情況下，優(yōu)選使用4A族(Ti、Zr、Hf)、5A族(V、Nb、Ta)、6A族(Cr、Mo、W)金屬等的金屬離子或Ar離子進(jìn)行，該離子照射時(shí)加速離子的電場(chǎng)電壓為5002000V。針對(duì)進(jìn)行上述(1)以及(2)的工序所得到的冷鍛用模具1，還可以進(jìn)行以下的(3)被覆后凹凸形成工序。(3)被覆后凹凸形成工序在下面的被覆后凹凸形成工序中，通過(guò)噴丸處理在硬質(zhì)覆膜3上形成凹凸，使表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.50pm(進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05pm而小于或等于0.30pm，更優(yōu)選大于或等于0.10^im而小于或等于0.25^im)。該凹凸如果像車床加工面那樣，從一方向有凹凸，而從另一方向沒(méi)有凹凸，則無(wú)法得到效果。因此，以從任意方向測(cè)量均為規(guī)定的表面粗糙度Ra的方式形成凹凸。為此，噴丸處理可以通過(guò)以下方式進(jìn)行，艮P，將陶瓷制或玻璃制噴丸介質(zhì)以100m/秒的投射速度進(jìn)行投射，或者通過(guò)將陶瓷制或玻璃制的直徑小于或等于lOOnm的噴丸介質(zhì)以大于或等于O.lMPa而小于或等于0.6MPa的投射壓力，大于或等于100mm而小于或等于300mm的投射距離進(jìn)行投射。在這里，不使用金屬制噴丸介質(zhì)而使用陶瓷制或玻璃制噴丸介質(zhì)，是因?yàn)橛操|(zhì)覆膜3雖然是硬質(zhì)的但較脆，因此如果使用金屬制噴丸介質(zhì)則可能使硬質(zhì)覆膜3開(kāi)裂。此外，使噴丸介質(zhì)以小于或等于100m/秒的投射速度投射是基于與上述相同的理由。還通過(guò)被覆后凹凸形成工序而進(jìn)一步進(jìn)行噴丸處理的理由在于，促進(jìn)細(xì)微的凹凸(表面粗糙度Ra大于或等于0.05pm而小于或等于0.50pm，進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05pm而小于或等于0.30pm，更優(yōu)選大于或等于O.lOnm而小于或等于0.25nm)的形成，同時(shí)通過(guò)向模具設(shè)計(jì)面2以及硬質(zhì)覆膜3的表面賦予殘余壓應(yīng)力，從而提高硬質(zhì)覆膜3的附著性，進(jìn)而改善冷鍛用模具1的模具壽命。此外，還有以下理由。如果在覆膜形成工序中進(jìn)行離子鍍，則硬質(zhì)覆膜3的表面上不會(huì)蒸發(fā)地以液體狀態(tài)附著半球狀的所謂的微滴。該微滴不會(huì)起保持部的作用，因此為了將其去除，在形成硬質(zhì)覆膜3后進(jìn)行噴丸處理即可。(作用)根據(jù)上述冷鍛用模具的制造方法，通過(guò)噴丸處理在模具設(shè)計(jì)面2上形成凹凸，使表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.50|im，并在其上通過(guò)PVD形成硬質(zhì)覆膜3。從而，使模具設(shè)計(jì)面2的凹凸形狀反映為硬質(zhì)覆膜3的表面形狀，硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra大于或等于0.05pm而小于或等于0.50|im。這樣制成的冷鍛用模具1，因?yàn)樵谟操|(zhì)覆膜3上形成的凸部堅(jiān)硬且具有規(guī)定的表面粗糙度Ra，所以不易磨損。此外，因?yàn)樵谟操|(zhì)覆膜3上形成的凹凸具有規(guī)定的表面粗糙度Ra，所以潤(rùn)滑劑的保持力良好。從而，通過(guò)由硬質(zhì)覆膜3構(gòu)成的凹凸而長(zhǎng)期地維持潤(rùn)滑劑的保持力。這樣，如果硬質(zhì)覆膜3不易磨損，可以維持潤(rùn)滑劑的保持力，則可以防止硬質(zhì)覆膜3的剝離，可以防止利用冷鍛用模具1進(jìn)行鍛造的成型品(高張力鋼板)出現(xiàn)微小熱粘著，可以抑制粘型。通過(guò)上述的疊加效果，冷鍛用模具1可以抑制磨損，延長(zhǎng)模具壽命，實(shí)現(xiàn)成型品的品質(zhì)提高。如果對(duì)形成有硬質(zhì)覆膜3的冷鍛用模具1進(jìn)一步進(jìn)行噴丸處理，則除了可以進(jìn)一步促進(jìn)硬質(zhì)覆膜3的表面粗糙度Ra大于或等于0.05pm而小于或等于0.50pm這樣的凹凸形成，通過(guò)賦予殘余壓應(yīng)力來(lái)提高附著性之外，還可以去除微滴。由此，對(duì)于冷鍛用模具l，可以進(jìn)一步防止硬質(zhì)覆膜3的磨損或剝離，可以防止利用冷鍛用模具1進(jìn)行鍛造的成型品(高張力鋼板)出現(xiàn)微小熱粘著，可以抑制粘型。通過(guò)上述的疊加效果，冷鍛用模具1可以抑制磨損，延長(zhǎng)模具壽命，實(shí)現(xiàn)成型品的品質(zhì)提高。[實(shí)施例]以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例以及對(duì)比例進(jìn)行說(shuō)明。(沖頭及沖模的制作)對(duì)于實(shí)施例118以及對(duì)比例15,對(duì)調(diào)質(zhì)為59HRC的JISSKD11進(jìn)行加工而制備圖2所示的沖頭及沖模。隨后，對(duì)實(shí)施例1、4、6、911、13、16、17、18以及對(duì)比例24的沖模的基底表面(圖2中以虛線表示的部分)，分別進(jìn)行硬化層整體厚度為0.05mm的等離子滲氮處理。然后，對(duì)實(shí)施例118以及對(duì)比例25的沖模表面(圖2中以虛線表示的部分)通過(guò)噴丸處理投射噴丸介質(zhì)而形成微小的凹凸。此時(shí)，對(duì)于實(shí)施例118以及對(duì)比例35，噴丸處理是使用鋼制的粒徑小于或等于100nm的噴丸介質(zhì)，以100m/秒的投射速度進(jìn)行的。此時(shí)，投射壓力大于或等于0.1MPa而小于或等于0.6MPa，投射距離大于或等于100mm而小于或等于300mm。對(duì)于對(duì)比例2，是使用鋼制的粒徑為500nm的噴丸介質(zhì)，以150m/秒的投射速度進(jìn)行的。此時(shí)，投射壓力大于或等于0.1MPa而小于或等于0.6MPa，投射距離大于或等于100mm而小于或等于300mm。然后，對(duì)實(shí)施例118以及對(duì)比例13的沖模表面(圖2中以虛線表示的部分)，以離子鍍法被覆硬質(zhì)覆膜。此時(shí)，進(jìn)行氬離子轟200810214367.8說(shuō)明書第13/17頁(yè)擊的電場(chǎng)電壓為5001000V，進(jìn)行被覆的電場(chǎng)電壓為50300V，反應(yīng)性氣體的壓力為110Pa。各實(shí)施例以及各對(duì)比例的具體條件是與表1所示的覆膜種類等相對(duì)應(yīng)而從上述條件中選取的。在多層的情況下(實(shí)施例1315)，反復(fù)進(jìn)行離子鍍法。另外，實(shí)施例1315的多層覆膜，先被覆該表中的左側(cè)的覆膜，隨后被覆右側(cè)的覆膜。艮P，如果以實(shí)施例13為例，則先被覆TiN，然后被覆CrN。然后，對(duì)實(shí)施例4、5、7、8、11、14、15、17、18以及對(duì)比例25的沖模表面(圖2中以虛線表示的部分)，再次通過(guò)噴丸處理在表面形成微小的凹凸。此時(shí)，對(duì)于各實(shí)施例以及對(duì)比例35，噴丸處理是使用陶瓷制或玻璃制的粒徑小于或等于100pm的噴丸介質(zhì)，以100m/秒的投射速度進(jìn)行的。此時(shí)，投射壓力大于或等于0.1MPa而小于或等于0.6MPa，投射距離大于或等于100mm而小于或等于300mm。對(duì)于對(duì)比例2，是使用玻璃制的粒徑為500^mi的噴丸介質(zhì)，以150m/秒的投射速度進(jìn)行的。此時(shí)，投射壓力大于或等于O.lMPa而小于或等于0.6MPa，投射距離大于或等于100mm而小于或等于300mmo通過(guò)以上步驟得到實(shí)施例118以及對(duì)比例15的沖頭及沖模。另外，僅對(duì)圖2中虛線部分進(jìn)行表面處理，是因?yàn)樵谄渌糠挚梢苑乐刮⑿嵴持粫?huì)發(fā)生粘型。隨后，對(duì)實(shí)施例118以及對(duì)比例15，測(cè)量該圖所示的沖模表面(圖2中以虛線表示的部分)的覆膜厚度(pm)、表面粗糙度Ra(pm)。表面粗糙度Ra是以JISB0601為標(biāo)準(zhǔn)，從任意正交的兩個(gè)方向測(cè)量的結(jié)果。其結(jié)果在表l中匯總示出。(帽型彎曲試驗(yàn))對(duì)于實(shí)施例118以及對(duì)比例15，使用圖2所示的沖頭及沖模，在以下條件下進(jìn)行帽型彎曲試驗(yàn)。帽型彎曲試驗(yàn)是針對(duì)用作工件的下述髙張力鋼板，每次更換一個(gè)工件反復(fù)進(jìn)行，直至產(chǎn)生粘型。<帽型彎曲試驗(yàn)條件>(1)行程50mm(2)工件980MPa級(jí)高張力鋼板、厚度為1.5mm、無(wú)表面處理16(3)潤(rùn)滑劑用毛刷涂覆的防銹油(4)冷鍛用模具(沖頭及沖模)的材料SKD11表1中一并示出工件發(fā)生粘型前的個(gè)數(shù)。圖3中以曲線圖示出表1所示的帽型彎曲試驗(yàn)的結(jié)果。圖3的曲線圖以與表面粗糙度Ra間的關(guān)系示出工件發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>對(duì)于硬質(zhì)覆膜，XXX/YYY表示的是，XXX為下層側(cè)，YYY為上層側(cè)。表面粗糙度是從正交的兩個(gè)方向測(cè)量的結(jié)果。基底滲氮是表示在沖模上形成覆膜前進(jìn)行了滲氮。(評(píng)價(jià))首先，根據(jù)對(duì)比例13和對(duì)比例4、5的比較可知，如果像對(duì)比例13那樣形成硬質(zhì)覆膜，則無(wú)論它們的表面粗糙度Ra如何，與對(duì)比例4的單純進(jìn)行滲氮、或?qū)Ρ壤?的單純賦予殘余壓應(yīng)力相比，都可以使發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)大幅增加。因此，可知硬質(zhì)覆膜的形成對(duì)抑制粘型是有效的。此外，比較對(duì)比例4和5可知，進(jìn)行了基底滲氮與沒(méi)有進(jìn)行基底滲氮相比，發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)大幅增加，因此基底滲氮對(duì)抑制粘型也是有效的。實(shí)施例118與對(duì)比例13相比，發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)進(jìn)一步大幅增加。首先，對(duì)比例1的發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)少的理由可以說(shuō)是，對(duì)比例1既沒(méi)有進(jìn)行被覆前噴丸，也沒(méi)有進(jìn)行被覆后噴丸，所以與實(shí)施例118相比，其表面粗糙度Ra過(guò)小。換句話說(shuō)，其理由可以說(shuō)是，因?yàn)閷?duì)比例1的表面粗啤度Ra過(guò)小，所以潤(rùn)滑劑的保持力低，或者排斥潤(rùn)滑劑，容易使硬質(zhì)覆膜產(chǎn)生磨損或剝離，工件(高張力鋼板)與沖模發(fā)生微小熱粘著，發(fā)生粘型。其次，對(duì)于對(duì)比例2，雖然既進(jìn)行了被覆前噴丸，也進(jìn)行了被覆后噴丸，但是發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)仍然較少的理由可以說(shuō)是，與實(shí)施例118相比表面粗糙度Ra過(guò)大。換句話說(shuō)，其理由可以說(shuō)是，因?yàn)閷?duì)比例2的表面粗糙度Ra過(guò)大，所以促進(jìn)凹凸的凸部的磨損，容易產(chǎn)生剝離，使工件(高張力鋼板)與沖模發(fā)生微小熱粘著，發(fā)生粘型。此外，作為出現(xiàn)這種結(jié)果的理由還可以認(rèn)為是，因?yàn)閷?duì)比例2的投射速度為150m/秒，所以導(dǎo)致表面粗糙度Ra過(guò)大。再次，對(duì)于對(duì)比例3，雖然既進(jìn)行了被覆前噴丸，也進(jìn)行了被覆后噴丸，并且表面粗糙度Ra也與實(shí)施例118沒(méi)有太大差別，但是發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)仍然較少的理由可以說(shuō)是，表面粗糙度Ra在X方向和Y方向有差異(粗糙度具有各向異性)。換句話說(shuō)，其理由可以說(shuō)是，因?yàn)閷?duì)比例3的表面粗糙度Ra具有粗糙度各向異性，所以潤(rùn)滑劑向某方向流動(dòng)，其結(jié)果，潤(rùn)滑劑的保持力變?nèi)?，容易使硬質(zhì)覆膜產(chǎn)生磨損或剝離，高張力鋼板與沖模發(fā)生微小熱粘著，發(fā)生粘型。與此相對(duì)，對(duì)于實(shí)施例118，硬質(zhì)覆膜形成凹凸，其凸部堅(jiān)硬，并且形成規(guī)定表面粗糙度Ra(大于或等于0.05pm而小于或等于0.50|im)的凹凸，凹部形成潤(rùn)滑劑的保持部位，因此使摩擦減少，硬質(zhì)覆膜不易產(chǎn)生磨損或剝離。此外，實(shí)施例118中，在從至少任意兩個(gè)方向測(cè)量的情況下凹凸落在規(guī)定的表面粗糙度Ra(大于或等于0.05pm而小于或等于0.5(Him)中，因此潤(rùn)滑劑的保持力良好。從而，實(shí)施例118通過(guò)硬質(zhì)覆膜和表面粗糙度Ra(凹凸)的疊加效果，與對(duì)比例15相比，可以進(jìn)一步抑制硬質(zhì)覆膜的磨損或剝離，可以維持潤(rùn)滑劑的保持力，其結(jié)果，可以抑制工件(高張力鋼板)與沖模發(fā)生微小熱粘著，由此可以抑制粘型的發(fā)生。此外，根據(jù)圖3的曲線圖，與表1所示的結(jié)果相同地，可以確認(rèn)實(shí)施例l、16的發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)顯著多于對(duì)比例2。此外，比較實(shí)施例1、18這兩者可知，進(jìn)行了被覆后噴丸與沒(méi)有進(jìn)行被覆后噴丸相比，在整體上發(fā)生粘型前的加工個(gè)數(shù)具有增多的傾向。從圖3的曲線圖可知，硬質(zhì)覆膜的表面粗糙度Ra優(yōu)選大于或等于0.05pm而小于或等于0.50pm，進(jìn)一步優(yōu)選大于或等于0.05pm而小于或等于0.30pm，更優(yōu)選大于或等于O.lOpm而小于或等于0.25pm。以上，對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施的情況。工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明所涉及的冷鍛用模具及其制造方法，可以通過(guò)抑制模具磨損而改善模具壽命、改善成型品的品質(zhì)，因此對(duì)于模具廠商或使用模具制造各種產(chǎn)品的廠商來(lái)說(shuō)，工業(yè)實(shí)用性極高。權(quán)利要求1.一種冷鍛用模具，其特征在于，其包含設(shè)置在模具設(shè)計(jì)面上的單層或多層的覆膜，該覆膜由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物，其中，上述4A族是指Ti、Zr、Hf，5A族是指V、Nb、Ta，6A族是指Cr、Mo、W，上述覆膜的表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05μm而小于或等于0.50μm。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷鍛用模具，其特征在于，上述覆膜的膜厚大于或等于而小于或等于20pm。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的冷鍛用模具，其特征在于，對(duì)上述模具設(shè)計(jì)面進(jìn)行了硬化層深度小于或等于200nm的滲氮。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷鍛用模具，其特征在于，對(duì)上述模具設(shè)計(jì)面進(jìn)行了硬化層深度小于或等于200Hm的滲氮。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的冷鍛用模具，其特征在于，通過(guò)噴丸處理在上述模具設(shè)計(jì)面形成凹凸后，形成上述覆膜。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的冷鍛用模具，其特征在于，上述噴丸處理時(shí)的噴丸介質(zhì)，是以小于或等于100m/秒的投射速度進(jìn)行投射的。7.—種冷鍛用模具的制造方法，其包括凹凸形成工序，其通過(guò)噴丸處理而在模具設(shè)計(jì)面上形成凹凸，使表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.50nm;以及覆膜形成工序，其在進(jìn)行上述凹凸形成工序后，通過(guò)PVD法在上述模具設(shè)計(jì)面上形成單層或多層的覆膜，該覆膜由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物，其中，上述4A族是指Ti、Zr、Hf，5A族是指V、Nb、Ta，6A族是指Cr、Mo、W。8.—種冷鍛用模具的制造方法，其包括被覆前凹凸形成工序，其通過(guò)噴丸處理而在模具設(shè)計(jì)面上形成凹凸；覆膜形成工序，其在進(jìn)行上述被覆前凹凸形成工序后，通過(guò)PVD法在上述模具設(shè)計(jì)面上形成單層或多層的覆膜，該覆膜由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物，其中，上述4A族是指Ti、Zr、Hf，5A族是指V、Nb、Ta，6A族是指Cr、Mo、W;以及被覆后凹凸形成工序，其在進(jìn)行上述覆膜形成工序后，通過(guò)噴丸處理而在上述覆膜上形成凹凸，使表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05pm而小于或等于0.50pm。全文摘要本發(fā)明的目的在于提供一種冷鍛用模具及其制造方法，通過(guò)防止在冷鍛用模具表面形成的硬質(zhì)覆膜的磨損或剝離，從而抑制利用冷鍛用模具進(jìn)行鍛造的成型品的粘型。本發(fā)明提供一種冷鍛用模具，其包含設(shè)置在模具設(shè)計(jì)面上的單層或多層覆膜，該覆膜由從下述群中選出的一種、兩種或兩種以上物質(zhì)構(gòu)成，該群包括含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬的碳化物、氮化物或碳氮化物；以及含有4A族、5A族、6A族金屬中的一種、兩種或兩種以上金屬和Si及Al中的一種或兩種元素的氮化物，其中，上述4A族指Ti、Zr、Hf，5A族指V、Nb、Ta，6A族指Cr、Mo、W，該覆膜的表面粗糙度Ra從任意方向測(cè)量均大于或等于0.05μm而小于或等于0.50μm。文檔編號(hào)B21J13/02GK101380659SQ20081021436公開(kāi)日2009年3月11日申請(qǐng)日期2008年9月5日優(yōu)先權(quán)日2007年9月5日發(fā)明者井上幸一郎,北川利博,小林喜一,速石正和申請(qǐng)人:大同特殊鋼株式會(huì)社