DE112013006267T5 - Mehrlagige Dünnschicht für Schneidwerkzeug und Schneidwerkzeug damit - Google Patents

Mehrlagige Dünnschicht für Schneidwerkzeug und Schneidwerkzeug damit Download PDF

Info

Publication number
DE112013006267T5
DE112013006267T5 DE112013006267.4T DE112013006267T DE112013006267T5 DE 112013006267 T5 DE112013006267 T5 DE 112013006267T5 DE 112013006267 T DE112013006267 T DE 112013006267T DE 112013006267 T5 DE112013006267 T5 DE 112013006267T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
thin film
multilayer
thin films
cutting tool
film according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE112013006267.4T
Other languages
English (en)
Inventor
Seung-Su Ahn
Sun-Yong Ahn
Je-Hun Park
Sung-Gu LEE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korloy Inc
Original Assignee
Korloy Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korloy Inc filed Critical Korloy Inc
Publication of DE112013006267T5 publication Critical patent/DE112013006267T5/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/38—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/46—Sputtering by ion beam produced by an external ion source
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/44—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by a measurable physical property of the alternating layer or system, e.g. thickness, density, hardness
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
    • C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/60—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape characterised by shape
    • C30B29/68—Crystals with laminate structure, e.g. "superlattices"
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Bereitgestellt wird eine mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug, bei der Dünnschichteinheiten, die jeweils aus insgesamt vier Dünnschichten bestehen, mehr als einmal gestapelt werden, wobei die mehrlagige Dünnschicht dazu in der Lage ist, durch Anpassen einer elastischen Periode und einer Gitterperiode zwischen den vier Dünnschichten im Vergleich zu konventionellen Dünnschichten bessere physikalische Eigenschaften zu realisieren. Die mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift ist eine mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug, bei der Dünnschichteinheiten, die jeweils aus den sequentiell gestapelten Dünnschichten A, B, C, und D bestehen, mehr als einmal übereinander gestapelt werden, wobei der Elastizitätsmodul k der Dünnschichten die Verhältnisse kA, kC > kB, kD oder kB, kD > kC, kA erfüllt, und der Gitterparameter L der Dünnschichten die Verhältnisse LA > LB, LD > LC oder LC > LB, LD > LA erfüllt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Offenlegungsschrift betrifft eine mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug und insbesondere eine mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug, bei der Übergitter-Dünnschichten mit einer jeweiligen Dicke von wenigen Nanometern bis zu Zehnteln von Nanometern in der Form von A-B-C-D oder A-B-C-B gestapelt sind, die dazu in der Lage ist, weniger Qualitätsschwankungen und eine hervorragende Verschleißfestigkeit zu realisieren.
  • Stand der Technik
  • Seit Ende der 1980er Jahre sind verschiedene TiN-basierte Mehrschichtfilmsysteme vorgeschlagen worden, um Materialien für ein Schneidwerkzeug mit einer großen Härte zu entwickeln.
  • So bietet beispielsweise ein Mehrschichtfilm, der durch abwechselndes und wiederholtes Übereinanderstapeln von TiN oder VN mit einer Dicke von wenigen Nanometern geformt wird, eine Beschichtung aus einem sogenannten Übergitter mit einem einzigen Gitterparameter und kohärenten Schnittflächen zwischen den Schichten anstatt von Unterschieden in den Gitterparametern der einzelnen Schichten, und in diesem Fall kann eine doppelt so hohe oder noch größere Härte im Vergleich der allgemeinen Härte jeder einzelnen Schicht erzielt werden. Folglich gab es inzwischen zahlreiche Versuche, dieses Phänomen für die Beschichtung von Schneidwerkzeugen zu nutzen.
  • Das Prinzip, dass die physikalischen Eigenschaften in diesen Übergitter-Beschichtungen verbessert sind, wurde als Verstärkungsmechanismus beschrieben, wie beispielsweise ein Koehlers Modell, eine Hall-Petch-Beziehung und ein Kohärenz-Spannungsmodell. Diese Verstärkungsmechanismen werden durch Steuern eines Unterschiedes zwischen den Gitterparametern von A und B, eines Unterschiedes zwischen den Elastizitätsmodulen von A und B oder einer Stapelperiode während des abwechselnden Aufbringens der Materialien A und B realisiert.
  • Grundsätzlich ist es durch das abwechselnde Stapeln von zwei Materialien schwierig, zwei oder mehr Verstärkungsmechanismen anzuwenden. Insbesondere bereitet die Herstellung einer mehrlagigen Dünnschicht mit hervorragenden Verschleißeigenschaften und einer gleich bleibenden Qualität unter den Bedingungen der Massenfertigung Schwierigkeiten, bei der große Abweichungen in einer Stapelperiode der mehrlagigen Dünnschicht sowohl zwischen den verschiedenen Chargen als auch innerhalb einer Charge bestehen.
  • Folglich war es bei der Herstellung einer mehrlagigen Dünnschicht durch das abwechselnde Stapeln von zwei oder mehr Materialien, wie in der US-Patentschrift Nr. 5,700,551 beschrieben, konventionell üblich, die Schichten so zu stapeln, dass eine elastische Periode (durchgehende Linie) und eine Gitterperiode (gestrichelte Linie) zusammenfallen, wie in 1 zu sehen. Allerdings war es in diesem Fall schwierig, die zuvor genannten verschiedenen Verstärkungsmechanismen einzusetzen, so dass der Verbesserung der Verschleißfestigkeit der mehrlagigen Schicht hier Grenzen gesetzt sind.
  • Ferner haben die einzelnen dünnen Schichten, welche die mehrlagige Dünnschicht durch abwechselndes Stapeln bilden, im Allgemeinen eine sehr geringe Dicke von wenigen Nanometern bis zu Zehnteln von Nanometern, so dass auch dahingehend eine Einschränkung besteht, dass sich die physikalischen Eigenschaften der mehrlagigen Dünnschicht durch wechselseitige Diffusion der Komponenten, welche die Dünnschicht bilden, zwischen benachbarten dünnen Schichten verschlechtern, wenn die so gebildete mehrlagige Dünnschicht eine lange Zeit einer Umgebung mit hoher Temperatur ausgesetzt wird, wie sie während des Zerspanens entsteht.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Technische Aufgabe
  • Das Ziel der vorliegenden Offenlegungsschrift besteht darin, während der Herstellung einer mehrlagigen Dünnschicht aus einem Übergitter eine mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug bereitzustellen, die gegenüber konventionellen Übergitter-Beschichtungen eine bessere Verschleißfestigkeit aufweist, durch Anpassen einer Gitterperiode und einer elastischen Periode der mehrlagigen Dünnschicht, so dass zwei oder mehr Dünnschicht-Verstärkungsmechanismen auf die mehrlagige Dünnschicht wirken, und ein Schneidwerkzeug, das mit der mehrlagigen Dünnschicht beschichtet ist.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine mehrlagige Dünnschicht bereitzustellen, bei der die wechselseitige Diffusion zwischen den dünnen Schichten, welche die mehrlagige Dünnschicht bilden, verhindert wird und der Verstärkungseffekt der mehrlagigen Dünnschicht somit für eine längere Zeit als bei konventionellen Dünnschichten wirkt, und ein Schneidwerkzeug, das mit der mehrlagigen Dünnschicht beschichtet ist.
  • Technische Lösung
  • Um die oben genannte technische Aufgabe zu lösen, sieht die vorliegende Offenlegungsschrift eine mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug vor, bei der Dünnschichteinheiten, die jeweils aus den sequentiell gestapelten Dünnschichten A, B, C, und D bestehen, mehr als einmal übereinander gestapelt sind, wobei der Elastizitätsmodul k der Dünnschichten die Bedingungen kA, kC > kB, kD oder kB, kD > kC, kA, erfüllt, und der Gitterparameter L der Dünnschichten die Bedingungen LA > LB, LD > LC oder LC > LB, LD > LA erfüllt.
  • Bei der mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift beträgt eine Differenz zwischen den maximalen Werten und den minimalen Werten der Gitterparameter L vorzugsweise 20 % oder weniger.
  • Bei der mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift können die Bestandteile der Dünnschichten B und D dieselben wie die Bestandteile der Dünnschichten A und C sein, welche an die Dünnschichten B und D angrenzen, oder mindestens einen der Bestandteile der Dünnschichten A und C enthalten.
  • Bei der mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift kann eine durchschnittliche Gitterperiode lL der mehrlagigen Dünnschicht doppelt so groß wie eine durchschnittliche elastische Periode lk davon sein.
  • Bei der mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift kann die Dünnschichteinheit eine Dicke von 4 bis 50 nm aufweisen.
  • Bei der mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift können die Dünnschichten B und D aus demselben Material bestehen.
  • Darüber hinaus sieht die vorliegende Offenlegungsschrift ein Schneidwerkzeug mit der mehrlagigen Dünnschicht vor.
  • Vorteilhafte Effekte
  • Die mehrlagige Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift, die durch Steuern eines Unterschiedes zwischen den Gitterparametern der Dünnschichten, welche die mehrlagige Dünnschicht bilden, sowie eines Unterschieds des Elastizitätsmoduls gebildet wird, kann gleichzeitig die Verstärkungsbedingungen zum Verstärken einer Dünnschicht erfüllen, wie beispielsweise einen großen Unterschied im Elastizitätsmodul, eine Minimierung der Unterschiede der Gitterparameter zwischen den Dünnschichteinheiten, und eine Minimierung eines Unterschiedes des thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den Schichten, so dass die so gebildete mehrlagige Dünnschicht noch bessere physikalische Eigenschaften aufweist.
  • Das Weiteren minimiert die mehrlagige Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift die Unterschiede der Zusammensetzungen zwischen den Dünnschichten und verhindert so eine wechselseitige Diffusion zwischen den Schichten, wodurch die physikalischen Eigenschaften der mehrlagigen Dünnschicht in vorteilhafter Weise für lange Zeit aufrechterhalten werden können, selbst in einer Zerspanungsumgebung mit hoher Temperatur.
  • Darüber hinaus weist die mehrlagige Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift verbesserte physikalische Eigenschaften auf, indem zwei oder mehr Verstärkungsmechanismen angewendet werden, so dass die Qualitätsschwankungen selbst bei großen Unterschieden in der Dünnschichtdicke zwischen den Chargen gering sind. Somit ist die mehrlagige Dünnschicht auch hinsichtlich der Produktivität vorteilhaft.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Beziehung zwischen einer elastischen Periode und einer Gitterperiode in einer konventionellen mehrlagigen Übergitter-Dünnschicht.
  • 2 zeigt eine Beziehung zwischen einer elastischen Periode und einer Gitterperiode in einer mehrlagigen Übergitter-Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift.
  • 3 veranschaulicht die Unterschiede der Zusammensetzungen zwischen den Dünnschichten in einer mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift.
  • 4 ist ein Graph, der die Veränderungen in einem Gitterparameter entsprechend dem Aluminiumgehalt in einer (Ti1-xAlx)N-basierten Dünnschicht aufzeigt.
  • 5 zeigt Fotografien der Testergebnisse der Drehleistung einer mehrlagigen Dünnschicht gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Offenlegungsschrift und einer mehrlagigen Dünnschicht gemäß einem Vergleichsbeispiel.
  • 6 zeigt Fotografien der Testergebnisse der Fräsleistung einer mehrlagigen Dünnschicht gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Offenlegungsschrift und einer mehrlagigen Dünnschicht gemäß einem Vergleichsbeispiel.
  • 7 zeigt Fotografien der Testergebnisse der Schneidleistung einer mehrlagigen Dünnschicht gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Offenlegungsschrift und einer mehrlagigen Dünnschicht gemäß einem Vergleichsbeispiel.
  • Ausführungsmodus der Erfindung
  • Nachfolgend wird die vorliegende Offenlegungsschrift ausführlich auf Basis von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei die erfinderische Idee nicht auf die unten stehenden Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden heraus, dass, wenn sich eine elastische Periode und eine Gitterperiode beim Stapeln von Dünnschichteinheiten unterschiedlich zueinander verhalten, anstatt sich zu decken, zwei oder mehr Verstärkungsmechanismen (d. h. der Mechanismus des Koehler-Modells und der Mechanismus der Hall-Petch-Beziehung) effektiv wirken können, insbesondere bei einer laminierten Übergitter-Dünnschicht, wodurch die Verschleißfestigkeit der mehrlagigen Dünnschicht verbessert wird, während gleichzeitig die Qualitätsschwankungen bei der Massenfertigung gegenüber einer mehrlagigen Dünnschicht reduziert werden können, bei der hauptsächlich ein einziger Verstärkungsmechanismus wirkt, und schlossen damit die vorliegende Erfindung ab.
  • Die mehrlagige Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift ist eine mehrlagige Dünnschicht, bei der Dünnschichteinheiten, die jeweils aus den sequentiell gestapelten Dünnschichten A, B, C, und D bestehen, mehr als einmal übereinander gestapelt werden, wobei der Elastizitätsmodul k der Dünnschichten die Verhältnisse kA, kC > kB, kD oder kB, kD > kC, kA erfüllt, und der Gitterparameter L der Dünnschichten die Verhältnisse LA, > LB, LD > LC oder LC > LB, LD > LA, LC erfüllt.
  • 2 zeigt ein Beispiel einer Beziehung zwischen einer elastischen Periode und einer Gitterperiode in einer mehrlagigen Übergitter-Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift. Wie in 2 dargestellt, ist zu erkennen, dass die mehrlagige Übergitter-Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift sich darin von 1 unterscheidet, dass die elastische Periode (durchgehende Linie) etwa zweimal so groß wie die Gitterperiode (gestrichelte Linie) ist und sich die elastische Periode und die Gitterperiode somit nicht decken.
  • In dem Koehler-Modell zum Elastizitätsmodul ist beschrieben, dass der Verstärkungseffekt dann entsteht, wenn die Dicke der Dünnschichten A und B so klein wird, dass sie weniger oder gleich 20 nm bis 30 nm beträgt, entsprechend einer Dicke von etwa 100 Atomschichten, wobei es sich um eine kritische Dicke handelt, bei der es schwierig ist, eine Versetzung zu erzeugen. In dem Hall-Petch-Modell dagegen wird beschrieben, dass eine Materialperiode aufgrund einer Differenz im Gitterparameter unterschieden wird und der Verstärkungseffekt in einer unteren Ebene erzeugt wird, d. h. einer Periode von wenigen Nanometern. Die erfinderische Idee besteht darin, dass die elastische Periode und die Gitterperiode in Nichtübereinstimmung zueinander angepasst werden, so dass die zwei Verstärkungseffekte erzeugt werden können.
  • Ferner ist es schwierig, das Übergitter zu bilden, wenn eine Differenz zwischen den maximalen Werten und minimalen Werten des Gitterparameters L größer als 20 % ist. Daher wird der Gitterparameter vorzugsweise so angepasst, dass die Differenz in dem Bereich von 20 %, oder wenn möglich weniger liegt.
  • Bei der mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift ist vorgesehen, dass die Dünnschichteinheit aus vier Schichten besteht und das Stapeln in jeder Dünnschichteinheit in der Reihenfolge A-B-C-D oder A-B-C-B erfolgt. Das heißt, dass die zweite und vierte Schicht aus unterschiedlichen Materialien oder demselben Material geformt sein können.
  • Des Weiteren fällt eine Differenz zwischen einer durchschnittlichen elastischen Periode und einer durchschnittlichen Gitterperiode in den Geltungsbereich der vorliegenden Offenlegungsschrift, und vorzugsweise ist die durchschnittliche elastische Periode doppelt so breit wie die durchschnittliche Gitterperiode.
  • Wie in 3A dargestellt, nimmt eine treibende Kraft, die Diffusion induziert, zu, wenn das Konzentrationsgefälle zwischen den gestapelten Dünnschichten (A-Schicht-C-Schicht) groß ist, so dass die Wahrscheinlichkeit einer wechselseitigen Diffusion bei einer langfristigen Verwendung in einer Schneidumgebung mit hohen Temperaturen steigt. Wenn dagegen, wie 3B dargestellt, das Konzentrationsgefälle zwischen den gestapelten Dünnschichten (A-Schicht-B-Schicht, B-Schicht-C-Schicht) geringer ist, nimmt die treibende Kraft, die Diffusion induziert, ab und somit kann auch die wechselseitige Diffusion verzögert werden.
  • Um die Unterschiede der Zusammensetzungen zwischen den benachbarten gestapelten Dünnschichten so weit wie möglich zu reduzieren, können bei der mehrlagigen Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift die Bestandteile der Dünnschichten B und D dieselben wie die Bestandteile der Dünnschichten A und C sein, welche an die Dünnschichten B und D angrenzen, oder mindestens einen der Bestandteile der Dünnschichten A und C enthalten.
  • [Beispiel 1]
  • Vor dem Bilden einer mehrlagigen Übergitter-Dünnschicht, bei der die Dünnschichteinheiten, die jeweils aus vier Dünnschichten bestehen, wiederholt zu zwei oder mehr Schichten gestapelt werden, wurde eine einlagige Dünnschicht aufgebracht, um den Elastizitätsmodul jeder Dünnschichteinheit zu messen und den Elastizitätsmodul jeder Dünnschichteinheit zu bestätigen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt.
  • Zum Aufbringen der Dünnschichteinheit wurde die Lichtbogenionenplattierung eingesetzt, bei der sich um ein Vakuumaufdampfverfahren (PVD) handelt. Der Anfangsvakuumdruck wurde auf 8,5 × 10–5 Torr oder weniger gesenkt, anschließend wurde N2 als ein Reaktionsgas eingeleitet und die Beschichtung erfolgte unter Bedingungen, bei welchen der Reaktionsgasdruck 40 mTorr oder weniger (vorzugsweise 10 bis 35 mTorr) betrug, die Temperatur 400 bis 600 °C betrug und die Substrat-Vorspannung –30 bis –150 V betrug. [Tabelle 1]
    Dünnschicht Zielzusammensetzung (in %) Elastizitätsmodul k (GPa)
    TiN Ti = 99,9 416
    TiAlN Ti:Al = 75:25 422
    TiAlN Ti:Al = 50:50 430
    AlTiN Ti:Al = 33:67 398
    TiAlCrN Ti:Al:Cr = 28:67:5 404
    TiAlSiN Ti:Al:Si = 35:63:2 374
    TiCrN Ti:Cr = 90:10 421
    TiSiN Ti:Si = 95:5 382
    TiVN Ti:V = 95:5 412
    TiNbN Ti:Nb = 95:5 406
    TiZrN Ti:Zr = 95:5 377
    CrN Cr = 99,9 475
    CrAlN Cr:Al = 50:50 367
    AlCrN Cr:Al = 30:70 403
    AlCrSiN Cr:Al:Si = 30:65:5 338
  • Die Gitterparameter der einzelnen Dünnschichteinheiten, welche die mehrlagige Dünnschicht bilden, können unter Verwendung einer Röntgenbeugungsanalyse nach dem Bilden der einlagigen Dünnschicht ermittelt werden, doch wurden die Gitterparameter der einzelnen Dünnschichteinheiten in dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenlegungsschrift unter Verwendung von vorhandenen Experimenten sowie Atomradius, Ionenradius und Kovalenzradius bestimmt, die aus Theorien stammten. Speziell der Gitterparameter wurde durch quantitative Anwendung des Kovalenzradius auf eine kubische B1-Struktur entsprechend dem Atomverhältnis berechnet.
  • Wie in 4 dargestellt, neigt der Gitterparameter im Fall der (Ti1-xAlx)N-basierten Dünnschicht dazu, mit zunehmendem Aluminiumgehalt annähernd linear abzunehmen, so dass der Gitterparameter der (Ti1-xAlx)N-basierten Dünnschicht durch die Gleichung 1 unten erhalten werden kann.
  • [Gleichung 1]
  • Gitterparameter: a = 4,24,24 – 0,125x (x ist ein Molverhältnis von Aluminium) In Beispiel 1 der vorliegenden Offenlegungsschrift wurde eine TiAlN-basierten mehrlagige Dünnschicht, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift hergestellt wurde, mit einer TiAlN-basierten mehrlagigen Dünnschicht verglichen, die nach einem konventionellen Verfahren hergestellt wurde. Zum Beschichten wurde die Lichtbogenionenplattierung eingesetzt, bei der es sich um ein Vakuumaufdampfverfahren (PVD) handelt. Der Anfangsvakuumdruck wurde auf 4 mPa oder weniger reduziert und eine Ionenreinigung wurde an einem Substrat mit –600 V durchgeführt. Als Reaktionsgas wurde N2 eingeleitet und Ar und Kr wurden als Inertgas verwendet. Der Beschichtungsdruck betrug 500 bis 700 mPa und die Kathodenleistung und die Drehzahl des Tisches wurden jeweils auf 2.000 bis 14.000 W bzw. 0,5 bis 3 UpM eingestellt, um die Stapelperiode zu steuern. Die Beschichtung erfolgte unter Bedingungen, bei welchen die Innentemperatur der Kammer 400 bis 600 °C betrug und die Vorspannung des Substrats –60 bis –150 V betrug.
  • Die Stapelstrukturen und Zusammensetzungen der mehrlagigen Dünnschicht wurden, wie in Tabelle 2 unten dargestellt, festgelegt. Dünnschichteinheiten, die jeweils aus vier Dünnschichten bestanden, wurde insgesamt 200 mal wiederholt gestapelt, so dass eine Periode der Dünnschichteinheit aus vier Dünnschichten 10 bis 20 nm betrug und eine mehrlagige Dünnschicht mit einer endgültigen Schichtdicke von 2,5 bis 3,5 µm erhalten wurde. In diesem Fall wurde ein P30-Material der Sorte A30 (Modell Nr. SPKN1504EDSR-SM), das bei Korloy erhältlich ist, als ein Substrat zum Fräsen verwendet, und M30-Material der Sorte PP9030 (Modell Nr. CNMG120408-HS), erhältlich bei Korloy, wurde als Substrat zum Drehen verwendet. [Tabelle 2]
    Dünnschicht Ziel A B C D Anmerkung
    1-1 Zusammensetzung Ti Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 462 423 409,7 423
    Elastizitätsmodul 416 430 398 430
    1-2 Zusammensetzung Ti Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 8:92 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 462 423 390 423
    Elastizitätsmodul 416 430 297 430
    1-3 Zusammensetzung Ti Ti:Al = 50:50 Ti:Al:Si = 35:63:2 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 462 423 411 423
    Elastizitätsmodul 416 430 374 430
    1-4 Zusammensetzung Ti Ti:Al = 50:50 Ti:Al:Cr = 28:67:5 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 462 423 406 423
    Elastizitätsmodul 416 430 404 430
    1-5 Zusammensetzung Ti:Al = 90:10 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 460 423 409,7 423
    Elastizitätsmodul 421 430 398 430
    1-6 Zusammensetzung Ti:Si = 95:5 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 459 423 409,7 423
    Elastizitätsmodul 382 430 398 430
    1-7 Zusammensetzung Ti:V = 95:5 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 461 423 409,7 423
    Elastizitätsmodul 412 430 398 430
    1-8 Zusammensetzung Ti:Nb = 95:5 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 462 423 409,7 423
    Elastizitätsmodul 406 430 398 430
    1-9 Zusammensetzung Ti:Zr = 95:5 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 464 423 409,7 423
    Elastizitätsmodul 377 430 398 430
    1-10 Zusammensetzung Ti Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 50:50 Vergleichsbeispiel
    Gitterparameter 462 423 423 423
    Elastizitätsmodul 416 430 430 430
    1-11 Zusammensetzung Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 50:50 Vergleichsbeispiel
    Gitterparameter 409,7 423 423 423
    Elastizitätsmodul 398 430 430 430
    1-12 Zusammensetzung Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Ti:Al = 33:67 Ti:Al = 50:50 Vergleichs beispiel
    Gitterparameter 409,7 423 409,7 423
    Elastizitätsmodul 398 430 398 430
  • Die Evaluierung der Schneidleistung der wie oben aufgebrachten mehrlagigen Dünnschicht erfolgte mithilfe von Drehen und Fräsen. Im Fräsversuch wurde SKD11 (Breite: 100 mm, Länge: 300 mm) als Werkstück verwendet, und die Zerspanung erfolgte unter trockenen Bedingungen bei einer Schnittgeschwindigkeit von 250 m/min, einem Vorschub pro Zahn von 0,2 mm/Zahn und einem Vorschub von 2 mm. Die Fräsleistung wurde durch Vergleichen des Verschleißes nach dem Zerspanen von 900 mm evaluiert. Die Ergebnisse sind in 5 zu sehen.
  • Wie in 5 dargestellt, entwickelt sich der Verschleiß während des Zerspanens des SKD11 vorwiegend als Kolkverschleiß, und es kann bestätigt werden, dass die Kolkverschleiß-Eigenschaften in den Beispielen 1-1 bis 1-9 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1-10 bis 1-12 verbessert sind.
  • Beim Drehversuch wurde STS316 als Werkstück verwendet, und die Zerspanung erfolgte unter nassen Bedingungen bei einer Schnittgeschwindigkeit von 200 m/min, einem Vorschub pro Zahn von 0,25 mm/Zahn und einem Vorschub von 1,5 mm. Die Drehleistung wurde durch Vergleichen des Verschleißes nach dem kontinuierlichen Zerspanen für 3 Minuten evaluiert. Die Ergebnisse sind in 6 dargestellt.
  • Wie in 6 zu sehen, entwickelt sich der Verschleiß während des Zerspanens des STS316 vorwiegend als Kolkverschleiß, und es kann bestätigt werden, dass die Kolkverschleiß-Eigenschaften in den Beispielen 1-1 bis 1-9 im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1-10 bis 1-12 verbessert sind.
  • [Beispiel 2]
  • In Beispiel 2 der vorliegenden Offenlegungsschrift wurde eine AlCrN-basierte mehrlagige Dünnschicht, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift hergestellt wurde, mit einer AlCrN-basierten mehrlagigen Dünnschicht verglichen, die nach einem konventionellen Verfahren hergestellt wurde.
  • Die Stapelstrukturen und Zusammensetzungen der mehrlagigen Dünnschicht wurden, wie in Tabelle 3 unten dargestellt, festgelegt. Dünnschichteinheiten, bestehend jeweils aus vier Dünnschichten, wurde insgesamt 180 mal wiederholt gestapelt, so dass eine durchschnittliche Gitterperiode 5 bis 10 nm betrug und die elastische Periode 10 bis 20 nm betrug, und so eine mehrlagige Dünnschicht mit einer endgültigen Schichtdicke von 2,5 bis 3,5 µm erhalten wurde. In diesem Fall wurde ein M30-Material der Sorte PP9030 (Modell Nr. CNMG120408-HS), erhältlich bei Korloy, als Substrat verwendet, auf das die mehrlagige Dünnschicht aufgebracht wurde. [Tabelle 3]
    Dünnschicht Betrachtungseinheit A B C D Anmerkung
    2-1 Zusammensetzung Cr = 99,9 Cr:Al = 50:50 Cr:Al = 30:70 Cr:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 420 402 382,7 402
    Elastizitätsmodul 475 367 403 367
    2-2 Zusammensetzung Cr:Si = 95:5 Cr:Al = 50:50 Cr:Al = 30:70 Cr:Al = 50:50 Beispiel
    Gitterparameter 417 402 382,7 402
    Elastizitätsmodul 447 367 403 367
    2-3 Zusammensetzung Cr:Al = 30:70 Cr:Al = 50:50 Cr:Al = 30:70 Cr:Al = 50:50 Vergleichs beispiel
    Gitterparameter 382,7 402 382,7 402
    Elastizitätsmodul 403 367 403 367
  • Für die Evaluierung der Schneidleistung der wie oben aufgebrachten mehrlagigen Dünnschicht wurde SM45C (Durchmesser: 100 mm, Höhe: 120 mm) als Werkstück verwendet, und die Zerspanung erfolgte unter trockenen Bedingungen bei einer Schnittgeschwindigkeit von 250 m/min, einem Vorschub pro Zahn von 0,25 mm/Zahn und einem Vorschub von 1,5 mm. Der Verschleißzustand wurde nach dem 30-maligen Zerspanen einer Planfläche verglichen. Die Ergebnisse sind in 7 dargestellt.
  • Wie in 7 zu erkennen, zeigen die Beispiele 2-1 und 2-2 der vorliegenden Offenlegungsschrift bessere Kolkverschleiß-Eigenschaften gegenüber dem Vergleichsbeispiel 2-3.
  • Mit anderen Worten zeigt sich, dass eine mehrlagige Übergitter-Dünnschicht, die solcherart gestapelt wird, dass die elastische Periode und die Gitterperiode gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift gesteuert werden, bessere Verschleißeigenschaften gegenüber anderen Fällen aufweist.
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Die mehrlagige Dünnschicht gemäß der vorliegenden Offenlegungsschrift kann sehr gut als eine Beschichtung für ein Schneidwerkzeug verwendet werden.

Claims (7)

  1. Mehrlagige Dünnschicht für ein Schneidwerkzeug, bei der Dünnschichteinheiten, die jeweils aus sequenziell gestapelten Dünnschichten A, B, C und D bestehen, mehr als einmal gestapelt sind, wobei der Elastizitätsmodul K der Dünnschichten die Bedingungen kA, kC > kB, kD oder kB, kD > kC, kA erfüllt, und der Gitterparameter L der Dünnschichten die Bedingungen LA > LB, LD > LC oder LC > LB, LD > LA erfüllt.
  2. Mehrlagige Dünnschicht nach Anspruch 1, wobei eine Differenz zwischen den maximalen Werten und minimalen Werten der Gitterparameter L 20 % oder weniger beträgt.
  3. Mehrlagige Dünnschicht nach Anspruch 1, wobei die Bestandteile der Dünnschichten B und D dieselben wie die Bestandteile der Dünnschichten A und C sind, welche an die Dünnschichten B und D angrenzen, oder mindestens einen der Bestandteile der Dünnschichten A und C enthalten.
  4. Mehrlagige Dünnschicht nach Anspruch 1, wobei eine durchschnittliche Gitterperiode lL der mehrlagigen Dünnschicht doppelt so groß wie eine durchschnittliche elastische Periode lk davon ist.
  5. Mehrlagige Dünnschicht nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dünnschichteinheit eine Dicke von 4 nm bis 50 nm aufweist.
  6. Mehrlagige Dünnschicht nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dünnschichten B und D aus demselben Material bestehen.
  7. Schneidwerkzeug, das mit der mehrlagigen Dünnschicht nach Anspruch 1 oder 2 beschichtet ist.
DE112013006267.4T 2012-12-27 2013-05-21 Mehrlagige Dünnschicht für Schneidwerkzeug und Schneidwerkzeug damit Ceased DE112013006267T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120155125A KR101471257B1 (ko) 2012-12-27 2012-12-27 절삭공구용 다층박막과 이를 포함하는 절삭공구
KR10-2012-0155125 2012-12-27
PCT/KR2013/004426 WO2014104495A1 (ko) 2012-12-27 2013-05-21 절삭공구용 다층박막과 이를 포함하는 절삭공구

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112013006267T5 true DE112013006267T5 (de) 2015-09-24

Family

ID=51021526

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112013006267.4T Ceased DE112013006267T5 (de) 2012-12-27 2013-05-21 Mehrlagige Dünnschicht für Schneidwerkzeug und Schneidwerkzeug damit
DE112013006240.2T Active DE112013006240B4 (de) 2012-12-27 2013-11-14 Mehrlagige Dünnschicht für Schneidwerkzeug und Schneidwerkzeug damit

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112013006240.2T Active DE112013006240B4 (de) 2012-12-27 2013-11-14 Mehrlagige Dünnschicht für Schneidwerkzeug und Schneidwerkzeug damit

Country Status (6)

Country Link
US (2) US20150337459A1 (de)
KR (1) KR101471257B1 (de)
CN (2) CN104884668B (de)
DE (2) DE112013006267T5 (de)
RU (1) RU2613258C2 (de)
WO (2) WO2014104495A1 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3318656B1 (de) 2016-03-04 2019-08-07 Kabushiki Kaisha Riken Gleitelement und kolbenring
JP6181905B1 (ja) * 2016-03-04 2017-08-16 株式会社リケン 摺動部材及びピストンリング
EP3228726A1 (de) * 2016-04-08 2017-10-11 Seco Tools Ab Beschichtetes schneidewerkzeug
JP6791809B2 (ja) * 2017-05-31 2020-11-25 住友電気工業株式会社 表面被覆切削工具
US11709156B2 (en) 2017-09-18 2023-07-25 Waters Technologies Corporation Use of vapor deposition coated flow paths for improved analytical analysis
US11709155B2 (en) 2017-09-18 2023-07-25 Waters Technologies Corporation Use of vapor deposition coated flow paths for improved chromatography of metal interacting analytes
DE102017219639A1 (de) * 2017-11-06 2019-05-09 Siemens Aktiengesellschaft Schichtsystem mit harten und weichen Schichten und Schaufel
JP2022518955A (ja) * 2019-02-01 2022-03-17 エリコン サーフェス ソリューションズ アーゲー、 プフェフィコン コーティングされた及びコーティングされていない超高強度鋼板のプレス硬化用の高性能工具コーティング
US11918936B2 (en) 2020-01-17 2024-03-05 Waters Technologies Corporation Performance and dynamic range for oligonucleotide bioanalysis through reduction of non specific binding
JP7422862B2 (ja) 2020-03-27 2024-01-26 京セラ株式会社 被覆工具および切削工具
CN115297981A (zh) * 2020-03-27 2022-11-04 京瓷株式会社 涂层刀具和切削刀具
CN111826611A (zh) * 2020-07-22 2020-10-27 常州夸克涂层科技有限公司 一种AlTiN梯度硬质涂层及其制备方法
JP7312382B2 (ja) * 2021-03-18 2023-07-21 株式会社タンガロイ 被覆切削工具

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2999346B2 (ja) 1993-07-12 2000-01-17 オリエンタルエンヂニアリング株式会社 基体表面被覆方法及び被覆部材
JP3427448B2 (ja) * 1993-11-08 2003-07-14 住友電気工業株式会社 超薄膜積層体
DE19526387C2 (de) 1994-07-19 1998-12-10 Sumitomo Metal Mining Co Doppelt beschichteter Stahlverbundgegenstand und Verfahren zu dessen Herstellung
US5700551A (en) 1994-09-16 1997-12-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Layered film made of ultrafine particles and a hard composite material for tools possessing the film
JP3394021B2 (ja) * 2000-06-30 2003-04-07 日立ツール株式会社 被覆切削工具
JP4427271B2 (ja) * 2003-04-30 2010-03-03 株式会社神戸製鋼所 アルミナ保護膜およびその製造方法
KR100522542B1 (ko) * 2003-06-04 2005-10-20 주식회사 맥스플라즈마 초고경도 텅스텐탄화물-티타늄알루미늄질화물 초격자복합화합물 코팅막
CN1279207C (zh) * 2004-08-05 2006-10-11 上海交通大学 TiN/SiO2纳米多层膜及其制备方法
JP4518259B2 (ja) * 2004-11-09 2010-08-04 三菱マテリアル株式会社 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
JP4373897B2 (ja) * 2004-11-25 2009-11-25 日立ツール株式会社 硬質皮膜被覆部材及びその被覆方法
JP4773779B2 (ja) * 2005-09-06 2011-09-14 キヤノン株式会社 画像形成システム、画像形成システムの制御方法、及び画像形成装置
RU2308538C1 (ru) * 2006-06-19 2007-10-20 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственная фирма "ЭЛАН-ПРАКТИК" Установка для нанесения многослойных покрытий с периодической структурой методом магнетронного распыления
IL182344A (en) * 2007-04-01 2011-07-31 Iscar Ltd Cutting with a ceramic coating
CN101200797B (zh) * 2007-11-21 2011-01-12 中南大学 一种切削不锈钢用的物理气相沉积纳米多层涂层及其制备方法
RU2360032C1 (ru) * 2007-12-10 2009-06-27 Общество с ограниченной ответственностью "Специальные технологии" Способ получения износостойких сверхтвердых покрытий
EP2085500B1 (de) * 2007-12-28 2013-02-13 Mitsubishi Materials Corporation Oberflächenbeschichtetes Schneidwerkzeug mit Hartbeschichtungsschicht mit hervorragender Abriebfestigkeit
KR100876366B1 (ko) * 2008-04-24 2008-12-31 한국야금 주식회사 절삭공구용 다층경질 박막
KR100900529B1 (ko) * 2008-07-16 2009-06-02 한국야금 주식회사 내마모성과 인성이 우수한 복합 다층경질 박막
US8652638B2 (en) * 2009-03-03 2014-02-18 Diamond Innovations, Inc. Thick thermal barrier coating for superabrasive tool
WO2011095292A1 (en) * 2010-02-04 2011-08-11 Oerlikon Trading Ag, Trübbach CUTTING TOOLS WITH Al-Cr-B-N / Ti-Al-N MULTILAYER COATINGS
KR101190324B1 (ko) * 2010-02-11 2012-10-11 대구텍 유한회사 절삭공구
JP5010707B2 (ja) * 2010-04-13 2012-08-29 ユニオンツール株式会社 切削工具用硬質皮膜
RU2433209C1 (ru) * 2010-06-15 2011-11-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский государственный технический университет" Способ получения износостойкого и термодинамически устойчивого многослойного покрытия на основе тугоплавких металлов и их соединений
CN103168113B (zh) * 2010-10-29 2015-01-07 株式会社神户制钢所 硬质皮膜形成部件以及硬质皮膜的形成方法
US8409702B2 (en) * 2011-02-07 2013-04-02 Kennametal Inc. Cubic aluminum titanium nitride coating and method of making same
CN102242338B (zh) * 2011-06-28 2013-04-10 株洲钻石切削刀具股份有限公司 含周期性涂层的复合涂层刀具及其制备方法
CN102230117B (zh) * 2011-08-01 2012-10-10 重庆大学 一种含稀土钕的镁-铝-钙变形镁合金及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140085016A (ko) 2014-07-07
DE112013006240T5 (de) 2015-10-08
CN104884668A (zh) 2015-09-02
RU2015130314A (ru) 2017-01-31
WO2014104573A1 (ko) 2014-07-03
CN104884668B (zh) 2017-09-01
KR101471257B1 (ko) 2014-12-09
CN104870684B (zh) 2017-09-08
RU2613258C2 (ru) 2017-03-15
CN104870684A (zh) 2015-08-26
US20150337459A1 (en) 2015-11-26
US20150307998A1 (en) 2015-10-29
WO2014104495A1 (ko) 2014-07-03
DE112013006240B4 (de) 2023-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112013006267T5 (de) Mehrlagige Dünnschicht für Schneidwerkzeug und Schneidwerkzeug damit
DE60116446T2 (de) Mehrlagig beschichtetes Schneidwerkzeug
DE112016004255T5 (de) Harte Beschichtung für ein Schneidwerkzeug
DE112013002291B4 (de) Hartbeschichtung für ein Schneidwerkzeug
DE112011101826B4 (de) Mehrschichtige Nitridhartbeschichtungen, Hartbeschichteter Gegenstand und Verfahren zu deren Herstellung
DE10233222B4 (de) Harte verschleissfeste Schicht, Verfahren zum Bilden derselben und Verwendung
DE102005063421B4 (de) Hartstoff-Schichtsystem
DE112013003182B4 (de) Oberflächenbeschichtetes Schneidwerkzeug
EP2252721B1 (de) Hartstoffbeschichteter körper
DE112009000799B4 (de) Mehrschichtiger Hartüberzug für Wendeschneidplatte
DE112006001156C5 (de) Schneidspitze mit austauschbaren Klingen
DE102006004394B4 (de) Hartfilm, Mehrschichthartfilm und Herstellungsverfahren dafür
DE102019006845B4 (de) Beschichtetes Schneidwerkzeug
EP2163661B1 (de) Wälzfräswerkzeug mit einer Beschichtung und Verfahren zur Neubeschichtung eines Wälzfräswerkzeuges
DE112011101379T5 (de) Beschichtung für Schneidwerkzeuge
DE112004000720B4 (de) Aluminiumoxidschutzschicht und Herstellungsverfahren dafür
DE112014005858B4 (de) Alpha-Aluminiumoxid-Dünnschicht zum Bearbeiten von schwer zu zerspanendem Material und Gusseisen
DE102014018915A1 (de) AlCrN-basierte Beschichtung zur verbesserten Beständigkeit gegen Kolkverschleiß
DE112018004782T5 (de) Hartschicht mit hoher Verschleißfestigkeit und Zähigkeit
DE112013002302B4 (de) Hartbeschichtung für ein Schneidwerkzeug
DE10362382B3 (de) Harter Überzug mit hervorragender Haftung
DE69829076T2 (de) Beschichtetes schneidwerkzeug aus zementiertem karbid und verfahren zum beschichten desselben mit diamant
DE112013002278B4 (de) Hartbeschichtung für ein Schneidwerkzeug
DE112016002130T5 (de) Hartbeschichtung und Element, das mit der Hartbeschichtung bedeckt ist
WO2012048692A2 (de) Wendeschneidplatte und verfahren zu deren herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: C23C0014460000

Ipc: C23C0014060000

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final