DE112022003412T5

DE112022003412T5 - Beschichtetes werkzeug

Info

Publication number: DE112022003412T5
Application number: DE112022003412.2T
Authority: DE
Inventors: Hiroyuki Kinjo; Hayato Kubo; Tadashi Katsuma
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2024-04-18
Also published as: KR20240011765A; WO2023276209A1; CN117545572A; JPWO2023276209A1

Abstract

Ein beschichtetes Werkzeug in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine aus Hartmetall gebildete Basis und eine auf einer Oberfläche der Basis angeordnete Beschichtungsschicht auf. Die Beschichtungsschicht weist eine erste Schicht auf, die mit der Basis in Kontakt steht. Die erste Schicht enthält Ti(CxN1-x)(0≤x ≤1). Die Basis weist eine Mehrzahl von WC-Partikel auf. Ein Bereich von der Oberfläche der Basis zu einer Tiefe von 5 µm ist ein erster Bereich. Ein Bereich von der Oberfläche der Basis zu einer Tiefe von 100-200 µm ist ein zweiter Bereich. Ein Maximalwert des Kohlenstoffgehalts im ersten Bereich ist ein erster Kohlenstoffgehalt, und ein Maximalwert des Kohlenstoffgehalts im zweiten Bereich ist ein zweiter Kohlenstoffgehalt. Der erste Kohlenstoffgehalt ist höher als der zweite Kohlenstoffgehalt. Der Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich ist kleiner als 0,4°.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2021-110444 , eingereicht am 2. Juli 2021. Der Inhalt dieser Anmeldung wird hier durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein beschichtetes Werkzeug, das eine Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche einer Basis aufweist.
HINTERGRUND
Beschichtete Werkzeuge sind üblicherweise bekannt, bei denen eine oder eine Mehrzahl von Titancarbidschichten, Titannitridschichten, Titancarbonitridschichten, Aluminiumoxidschichten und Aluminiumtitannitridschichten auf einer Oberfläche einer aus Hartmetall gebildeten Basis ausgebildet sind.
Es besteht ein Bedarf, die Verschleiß- und Bruchfestigkeit der beschichteten Werkzeuge zu erhöhen. Beispielsweise wird ein Schneidwerkzeug zunehmend bei der Schwerzerspanung mit Unterbrechungen oder ähnlichem eingesetzt, bei der bei gleichzeitig hoher Effizienz eines Bearbeitungsvorgangs eine Schneidkante einer großen Stoßbelastung ausgesetzt ist. Unter diesen schweren Bearbeitungsbedingungen ist es erforderlich, ein Abschälen und Abplatzen der Beschichtung aufgrund der großen auf die Beschichtung einwirkenden Stöße zu vermeiden.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2011-152602 (Patentdokument 1) offenbart ein Schneidwerkzeug, bei dem eine Titannitridschicht physikalisch als Beschichtungsschicht auf einer Oberfläche einer Basis abgeschieden wird. Diese Veröffentlichung offenbart auch, dass eine Kristallorientierung von Titannitrid-Kristallkörnern in einer Oberfläche der Beschichtungsschicht, die durch Messung mit einer Vorrichtung für Elektronenrückstreubeugung (EBSD) erhalten wird, so gesteuert wird, dass sie in einen vorbestimmten Bereich fällt.
Die beschichteten Werkzeuge müssen unter schwereren Bearbeitungsbedingungen eingesetzt werden können, um die Bearbeitungseffizienz zu steigern. Es ist erforderlich, das Abschälen und Abplatzen der Beschichtung zu vermeiden, indem die Haftung zwischen der aus Hartmetall gebildeten Basis und der Beschichtung verbessert wird.
KURZERLÄUTERUNG
Ein beschichtetes Werkzeug in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine aus Hartmetall gebildete Basis und eine auf einer Oberfläche der Basis angeordnete Beschichtungsschicht auf. Die Beschichtungsschicht weist eine erste Schicht auf, die mit der Basis in Kontakt steht. Die erste Schicht weist Ti(CxN_1-x)(0≤x≤1) auf. Die Basis weist eine Mehrzahl von WC-Partikel auf. Ein Bereich von der Oberfläche der Basis zu einer Tiefe von 5 µm ist ein erster Bereich, und ein Bereich von der Oberfläche der Basis zu einer Tiefe von 100-200 µm ist ein zweiter Bereich. Ein Maximalwert eines Kohlenstoffgehalts im ersten Bereich ist ein erster Kohlenstoffgehalt, und ein Maximalwert eines Kohlenstoffgehalts im zweiten Bereich ist ein zweiter Kohlenstoffgehalt. Unter der Voraussetzung, dass eine Distanz zwischen benachbarten Pixeln (Schrittweite) 0,1 µm beträgt und eine Fehlorientierung zwischen den benachbarten Pixeln von 5° oder mehr als eine Korngrenze angesehen wird, ist ein Wert, der durch Messung der WC-Partikel mit dem Verfahren der Elektronenrückstreubeugung (EBSD) unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops mit einem Rückstreuelektronenbeugungsbildsystem erhalten wird, ein KAM-Wert. Der erste Kohlenstoffgehalt ist höher als der zweite Kohlenstoffgehalt. Ein Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich beträgt weniger als 0,4°.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein beschichtetes Werkzeug (Schneidwerkzeug) in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt, und
2 ist eine Schnittansicht des in 1 gezeigten beschichteten Werkzeugs.

AUSFÜHRUNGSFORM
<Beschichtete Werkzeuge>
Ein beschichtetes Werkzeug 1 (im Folgenden auch als „Werkzeug 1“ bezeichnet) in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung zeigen die Zeichnungen, auf die im Folgenden Bezug genommen wird, in vereinfachter Form nur die für die Beschreibung der Ausführungsformen erforderlichen Hauptelemente. Das Werkzeug 1 kann daher jede beliebige Komponente aufweisen, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist. Abmessungen der Komponenten in den Zeichnungen geben weder die Abmessungen der tatsächlichen Komponenten noch die Größenverhältnisse dieser Komponenten wieder.
1 und 2 zeigen ein Schneidwerkzeug (einen Schneideinsatz) als eine Ausführungsform des Werkzeugs 1. Das Werkzeug 1 ist nicht auf das Schneidwerkzeug beschränkt. Das Werkzeug 1 kann z.B. ein Grabwerkzeug und eine Klinge sein.
Das Werkzeug 1 kann eine erste Fläche 2 (eine obere Fläche in 1), eine zweite Fläche 3 (eine seitliche Fläche in 1) und eine Schneidkante 4 aufweisen, die an einem Schnitt der ersten Fläche 2 und der zweiten Fläche 3 angeordnet ist, wie in einer nicht einschränkenden Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist. Zumindest ein Teil der ersten Fläche 2 ist als eine Spanfläche nutzbar. Zumindest ein Teil der zweiten Fläche 3 ist als eine Freifläche nutzbar. Die Schneidkante 4 ist für die Bearbeitung eines Werkstücks geeignet. Mit anderen Worten ist das Werkzeug 1 in der Lage, einen Bearbeitungsvorgang auszuführen, indem die Schneidkante 4 mit dem Werkstück in Kontakt gebracht wird. Die Schneidkante 4 kann sich auf der gesamten oder einem Teil des Schnitts der ersten Fläche 2 und der zweiten Fläche 3 befinden.
Das Werkzeug 1 kann eine Basis 5 und eine auf einer Oberfläche der Basis 5 angeordnete Beschichtungsschicht 6 aufweisen, wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform.
Die Basis 5 kann aus Hartmetall gebildet sein. Beispiele für die Zusammensetzung des Hartmetalls können WC-Co, WC-TiC-Co und WC-TiC-TaC-Co aufweisen, wobei WC (Wolframcarbid), TiC (Titancarbid) und TaC (Tantalcarbid) harte Partikel sind und Co (Kobalt) eine Binderphase darstellt. Die obigen Zusammensetzungen sind Beispiele, und die Konfiguration der Basis 5 kann beispielsweise andere Konfigurationen haben, die eine Hartphase aufweisen, die aus WC-Partikel und zumindest einer Art ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbiden, Nitriden und Carbonitriden von Metallen der Gruppe 4, Gruppe 5 und Gruppe 6 des Periodensystems und einer Binderphase gebildet ist, die aus Co gebildet ist.
Die Beschichtungsschicht 6 kann eine erste Schicht 7 aufweisen, die in Kontakt mit der Basis 5 steht. Die erste Schicht 7 kann Ti(CxN_1-x)(0≤x≤1) enthalten.
Die Basis 5 kann eine Mehrzahl von WC-Partikeln aufweisen. Ein Bereich von der Oberfläche der Basis 5 zu einer Tiefe von 5 µm ist ein erster Bereich 8, und ein Bereich von der Oberfläche der Basis 5 zu einer Tiefe von 100-200 µm ist ein zweiter Bereich 9. Ein Maximalwert des Kohlenstoffgehalts im ersten Bereich 8 ist ein erster Kohlenstoffgehalt, und ein Maximalwert des Kohlenstoffgehalts im zweiten Bereich 9 ist ein zweiter Kohlenstoffgehalt. Wenn eine Distanz zwischen benachbarten Pixeln (Schrittweite) 0,1 µm beträgt und eine Fehlorientierung zwischen den benachbarten Pixeln 5° oder mehr beträgt, wird dies als Korngrenze angesehen. Unter diesen Bedingungen ist ein Wert, der durch Messung der WC-Partikel mit dem Verfahren der Rückstreuelektronenbeugung (EBSD) unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops (REM) mit einem Rückstreuelektronenbeugungsbildsystem ermittelt wird, ein KAM-Wert. Der erste Kohlenstoffgehalt kann höher sein als der zweite Kohlenstoffgehalt. Ein Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich 8 kann weniger als 0,4° betragen.
Im obigen Fall nimmt die Verformung der WC-Partikel, die in der Oberfläche der Basis 5 vorhanden sind, ab, und eine Restspannung zwischen der Basis 5 und der ersten Schicht 7 nimmt ab. Folglich kann die Haftung zwischen der Basis 5 und der Beschichtungsschicht 6 verbessert werden, um das Abschälen und Abplatzen der Beschichtungsschicht 6 zu vermeiden. Wenn der Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich 8 weniger als 0,3° beträgt, kann die Haftung zwischen der Basis 5 und der Beschichtungsschicht 6 weiter verbessert werden.
KAM (Kernel Average Misorientation) stellt eine lokale Fehlorientierung dar, die ein Unterschied in der Kristallorientierung zwischen benachbarten Messpunkten ist, die mit dem EBSD-Verfahren gemessen wurden, und der KAM-Wert ist ein Wert, der mit Dimensionen wie der plastischen Spannung korreliert. KAM spiegelt auch die lokale Verformung und Versetzungsdichte im Nanomaßstab wider. Daher kann die lokale plastische Verformung im Nanomaßstab durch Messung des KAM-Wertes bestätigt werden. Der Durchschnittswert der KAM-Werte kann durch Messung der KAM-Werte an einzelnen Positionen in einem Beobachtungsbereich und durch Mittelwertbildung der KAM-Werte ermittelt werden.
Zwischen einer aus Hartmetall gebildeten Basis und einer mit der Basis in Kontakt stehenden Beschichtungsschicht kann es bei dem herkömmlichen Schritt des Aufbringens der Beschichtungsschicht zu Spannungen kommen. Dies kann dadurch verursacht werden, dass der Kohlenstoff in einem Bereich in der Nähe der Oberfläche der Basis im Vergleich zum Inneren der Basis abnimmt, was zu einer Veränderung der Oberfläche der Basis im Schritt des Aufbringens der Beschichtungsschicht führt. Aufgrund der Veränderung der Oberfläche der Basis ist es wahrscheinlich, dass mikroplastische Spannungen in einem Teil der WC-Partikel verbleiben, die in der Oberfläche der Basis vorhanden sind. Infolgedessen könnte sich die Beschichtung von der Basis ablösen, wenn das Werkzeug 1 einem starken Stoß ausgesetzt wird.
Die Spannung zwischen der Basis 5 und der Beschichtungsschicht 6 wird im Werkzeug 1 dadurch verringert, dass das Gehaltsverhältnis des Kohlenstoffgehalts im Bereich der Oberfläche der Basis 5 gegenüber dem Inneren der Basis 5 erhöht wird. Dadurch wird erreicht, dass der Mittelwert der KAM-Werte im oberflächennahen Bereich der Basis 5 kleiner als 0,4° ist. Da das Werkzeug 1 eingerichtet ist, um die mikroplastische Spannung der WC-Partikel in der Nähe der Oberfläche der Basis 5 zu vermeiden, ist die Spannung zwischen der Basis 5 und der Beschichtungsschicht 6 gering. Dementsprechend ist es wenig wahrscheinlich, dass sich die Beschichtungsschicht 6 von der Basis 5 ablöst, selbst wenn das Werkzeug 1 einem starken Stoß ausgesetzt ist.
Ein unterer Grenzwert für den Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich 8 kann 0,1° oder mehr betragen. Die Basis 5 kann eine Dicke von 1 mm oder mehr haben. Ein mittlerer Partikeldurchmesser der WC-Partikel kann 0,01-20,0 µm betragen. Der mittlere Partikeldurchmesser der WC-Partikel kann durch Bildanalyse gemessen werden. In diesem Fall kann ein äquivalenter Kreisdurchmesser der mittlere Partikeldurchmesser der WC-Partikel sein. Der mittlere Partikeldurchmesser der WC-Partikel kann nach dem folgenden Verfahren gemessen werden. Zunächst kann ein REM-Bild durch Betrachtung eines Querschnitts der Basis 5 mit einem REM bei 3000-5000facher Vergrößerung erstellt werden. Zumindest 50 oder mehr WC-Partikel auf dem REM-Bild können bestimmt und extrahiert werden. Danach kann der mittlere Partikeldurchmesser der WC-Partikel durch Berechnung des äquivalenten Kreisdurchmessers mit der Bildanalyse-Software „ImageJ (1.52)“ bestimmt werden.
Der erste Kohlenstoffgehalt kann das 1,10-fache oder mehr des zweiten Kohlenstoffgehalts betragen. Mit anderen Worten kann das Verhältnis des ersten Kohlenstoffgehalts zum zweiten Kohlenstoffgehalt (erster Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt) 1,10 oder mehr betragen. Dadurch wird die Haftung zwischen der Basis 5 und der Beschichtungsschicht 6 weiter verbessert. Ein oberer Grenzwert für das obige Verhältnis kann weniger als 1,40 betragen. Wenn das Verhältnis des ersten Kohlenstoffgehalts (erster Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt) 1,40 oder mehr beträgt, kann sich die Haftung zwischen der Basis 5 und der ersten Schicht 7 verschlechtern und kann sich die Beschichtungsschicht 6 von der Basis 5 ablösen. Der Kohlenstoffgehalt ist durch Auger-Elektronenspektroskopie (AES-Analyse) messbar. Der erste Kohlenstoffgehalt und der zweite Kohlenstoffgehalt sind nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Beispielsweise kann der erste Kohlenstoffgehalt auf 20-75 Atom-% und kann der zweite Kohlenstoffgehalt auf 15-70 Atom-% festgelegt werden.
Ein Kohlenstoffgehalt in einem in Dickenrichtung zentralen Teil der ersten Schicht 7 ist ein dritter Kohlenstoffgehalt. Der dritte Kohlenstoffgehalt kann höher sein als der zweite Kohlenstoffgehalt. Insbesondere kann ein Verhältnis des dritten Kohlenstoffgehalts zum zweiten Kohlenstoffgehalt (dritter Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt) 1,70 oder mehr betragen. Dadurch wird die Haftung zwischen der Basis 5 und der Beschichtungsschicht 6 weiter verbessert. Das obige Verhältnis kann 1,50 oder mehr betragen. Ein oberer Grenzwert für das obige Verhältnis kann 2,50 oder weniger betragen. Der dritte Kohlenstoffgehalt ist nicht auf einen bestimmten Wert beschränkt. Zum Beispiel kann der dritte Kohlenstoffgehalt auf 15-75 Atom-% festgelegt werden.
Die erste Schicht 7 kann eine Dicke von 1 µm oder mehr haben. In diesem Fall kann sich eine Orientierung der Kristallpartikel in einem Bereich von der Oberfläche der Basis 5 bis 0,3 µm in der ersten Schicht 7 von der Orientierung der Kristallpartikel im in Dickenrichtung zentralen Teil der ersten Schicht 7 unterscheiden. Dies führt zu einer hohen Bruchfestigkeit. Die Orientierung der Kristallpartikel ist mit dem EBSD-Verfahren messbar.
Die erste Schicht 7 ist nicht auf eine bestimmte Dicke beschränkt. Beispielsweise kann die Dicke der ersten Schicht 7 auf 6-15 µm festgelegt werden. In Fällen, in denen die erste Schicht 7 eine Dicke von 6 µm oder mehr, insbesondere 10 µm oder mehr, hat, kann eine hohe Verschleißfestigkeit erreicht werden. In Fällen, in denen die erste Schicht 7 eine Dicke von 15 µm oder weniger, insbesondere 13 µm oder weniger, hat, ist eine hohe Bruchfestigkeit erreichbar.
Die erste Schicht 7, die Ti(CxN_1-x)(0≤x ≤1) enthält, kann durch eine einzelne Schicht eingerichtet sein, oder sie kann eine Konfiguration sein, bei der eine Mehrzahl von Schichten (Schichtteile) übereinander geschichtet sind. Beispielsweise kann die erste Schicht 7 einen ersten Teil 10 mit einer Schichtform, der in Kontakt mit der Basis 5 steht, und kann einen zweiten Teil 11 mit einer Schichtform aufweisen, der auf dem ersten Teil 10 angeordnet ist, wie in der in 2 gezeigten Ausführungsform.
Der im ersten Teil 10 enthaltene Kohlenstoff kann geringer sein als der im zweiten Teil 11 enthaltene Kohlenstoff. Insbesondere kann ein Hauptbestandteil des ersten Teils 10 Titannitrid (TiN) sein. Ein Hauptbestandteil des zweiten Teils 11 kann Titancarbonitrid Ti(CxN_1-x)(0< x < 1) sein. Wenn die erste Schicht 7 wie oben eingerichtet ist, ist es möglich, die Haftung zwischen der Basis 5 und der ersten Schicht 7 weiter zu verbessern. Insbesondere in Fällen, in denen der erste Teil 10 der ersten Schicht 7 aus TiN gebildet ist, ist es weniger wahrscheinlich, dass Bestandteile des Hartmetalls von der Basis 5 in die Beschichtungsschicht 6 diffundieren, wodurch eine Veränderung der Oberfläche der Basis 5 vermieden wird. Der hier verwendete Begriff „Hauptbestandteil“ bezeichnet den Bestandteil, der im Vergleich zu den anderen Bestandteilen den größten Massenprozentwert aufweist.
Der erste Teil 10 kann aus Titannitridpartikel gebildet sein, deren mittlerer Partikeldurchmesser 0,05-0,5 µm beträgt. Bei den Titannitridpartikel kann es sich um säulenförmige Kristalle handeln, die sich in Vertikalrichtung in Bezug auf die Oberfläche der Basis 5 erstrecken.
Das Werkzeug 1 kann einen Abschnitt aufweisen, in dem epitaktisches Wachstum zwischen den WC-Partikel, die in der Oberfläche der Basis 5 angeordnet sind, und den Titannitridpartikel stattfindet, die im ersten Teil 10 an einer Seite der Basis 5 angeordnet sind. Zusätzlich kann Co in einem Verhältnis von 0,2-3 Massenprozent in den ersten Teil 10 diffundiert werden. Die Diffusion von Co auf diese Weise führt zu einer weiteren Verbesserung der Haftung zwischen der Basis 5 und der Beschichtungsschicht 6.
Der zweite Teil 11 kann durch einen dritten Teil 12 mit einer Schichtform, deren Hauptbestandteil sogenanntes MT (Moderate Temperature)-Titancarbonitrid ist, und einen vierten Teil 13 eingerichtet sein, der auf dem dritten Teil 12 angeordnet ist und eine Schichtform hat, deren Hauptbestandteil HT (High Temperature)-Titancarbonitrid ist.
Der dritte Teil 12 kann Acetonitril-(CH₃CN)-Gas als ein Ausgangsmaterial enthalten und kann aus säulenförmigen Kristallen gebildet sein, die bei einer relativ niedrigen Abscheidungstemperatur von 780-900 °C abgeschieden werden. In diesem Fall kann eine Breite der säulenförmigen Kristalle in einer Richtung parallel zur Oberfläche der Basis 5 0,4 µm oder weniger betragen. Die säulenförmigen Kristalle mit der obigen Konfiguration führen zu einer weiter verbesserten Haftung zwischen dem ersten Teil 10 und dem vierten Teil 13.
Der vierte Teil 13 kann aus körnigen Kristallen gebildet sein, die bei einer relativ hohen Abscheidungstemperatur von 900-1100 °C abgeschieden wurden. Ein Vorsprung, der sich nach oben verjüngt und im Querschnitt eine dreieckige Form hat, kann auf einer Oberfläche des vierten Teils 13 ausgebildet sein. Der vierte Teil 13 mit dem Vorsprung führt zu einer verbesserten Haftung an einer zweiten Schicht 14, die später beschrieben wird, wodurch das Abschälen und Abplatzen der Beschichtungsschicht 6 vermieden wird.
Der erste Teil 10 und der zweite Teil 11 sind nicht auf eine bestimmte Dicke beschränkt. Beispielsweise kann die Dicke des ersten Teils 10 auf 0,5-3 µm festgelegt werden. Die Dicke des zweiten Teils 11 kann auf 5,5-14,5 µm festgelegt werden. In Fällen, in denen der erste Teil 10 eine Dicke von 0,5-3 µm, insbesondere 0,5-2,0 µm, und der zweite Teil 11 eine Dicke von 5,5-14,5 µm, insbesondere 8,0-12,5 µm, hat, hat die Beschichtungsschicht 6 eine verbesserte Haftung an der Basis 5 und eine verbesserte Verschleißfestigkeit.
Die Beschichtungsschicht 6 kann neben der ersten Schicht 7 auch eine zweite Schicht 14 und eine dritte Schicht 15 aufweisen. Die zweite Schicht 14 kann auf der ersten Schicht 7 (dem vierten Teil 13) angeordnet sein. Die dritte Schicht 15 kann auf der zweiten Schicht 14 angeordnet sein.
Die zweite Schicht 14 kann Titan und Sauerstoff enthalten und z.B. aus TiCO, TiNO, TiCNO, TiAlCO und TiAICNO gebildet sein. Insbesondere kann die zweite Schicht 14 Ti(C_xN_1-x-yO_y)(0< x < 1, 0 < y < 1) enthalten. Die dritte Schicht 15 kann Aluminiumoxid enthalten.
Wenn die Beschichtungsschicht 6 die dritte Schicht 15 aufweist, ist es möglich, die Verschleißfestigkeit der Beschichtungsschicht 6 weiter zu erhöhen. Wenn die zweite Schicht 14 zwischen der ersten Schicht 7 und der dritten Schicht 15 angeordnet ist, kann die Haftung zwischen der ersten Schicht 7 und der dritten Schicht 15 verbessert werden.
Wenn die zweite Schicht 14 die oben genannte Komponente enthält, werden die Aluminiumoxidpartikel, aus denen die dritte Schicht 15 gebildet ist, zu einer α-Typ-Kristallstruktur. Die dritte Schicht 15, die aus dem Aluminiumoxid mit der α-Typ-Kristallstruktur gebildet ist, hat eine hohe Härte. Dies trägt dazu bei, die Verschleißfestigkeit der Beschichtungsschicht 6 zu erhöhen.
Wenn x + y = 1 in Fällen, in denen die zweite Schicht 14 Ti(C_xN_1-x-yO_y) enthält, hat das Ti(C_xN_1-x-yO_y) in der zweiten Schicht 14 eine Nadelform und wird zu einer Kristallstruktur, die sich in einer Höhe von 0,05-0,5 µm in Vertikalrichtung in Bezug auf die Oberfläche der Basis 5 erstreckt. Diese Struktur führt zu einer verbesserten Adhäsion zwischen dem zweiten Teil 11 und der dritten Schicht 15.
Wenn die dritte Schicht 15 aus Aluminiumoxid mit der α-Typ-Kristallstruktur gebildet ist, kann die Härte der dritten Schicht 15 erhöht und die Verschleißfestigkeit der Beschichtungsschicht 6 verbessert werden. Wenn I(116) und I(104) die erst- und zweitstärksten unter den Peaks sind, die durch Röntgenbeugungsmessung von einer Seite der Oberfläche der dritten Schicht 15 erfasst werden, gibt es die Tendenz, dass die Beschichtungsschicht 6 weniger verschleißanfällig ist.
Die zweite Schicht 14 und die dritte Schicht 15 sind nicht auf eine bestimmte Dicke beschränkt. Beispielsweise kann die Dicke der zweiten Schicht 14 auf 0,05-5,0 µm festgelegt werden. Die Dicke der dritten Schicht 15 m kann auf 1,0-15 µm festgelegt werden.
Die Beschichtungsschicht 6 kann neben der ersten Schicht 7, der zweiten Schicht 14 und der dritten Schicht 15 noch eine vierte Schicht 16 aufweisen. Die vierte Schicht 16 kann auf der dritten Schicht 15 angeordnet sein. Die vierte Schicht 16 kann Ti(C_xN_1-x-yO_y)(0≤x ≤1, 0 ≤y < 1) enthalten. Die vierte Schicht 16 kann aus einem anderen Material gebildet sein, z.B. aus Chromnitrid. Die vierte Schicht 16 ist nicht auf eine bestimmte Dicke beschränkt. Beispielsweise kann die Dicke der vierten Schicht 16 auf 0,1-3 µm festgelegt werden.
Die Beschichtungsschicht 6 kann eine Struktur aufweisen, bei der der erste Teil 10, der aus einer Titannitridschicht gebildet ist, der zweite Teil 11, der aus einer Titancarbonitridschicht gebildet ist, die zweite Schicht 14, die dritte Schicht 15 und die vierte Schicht 16 in dieser Reihenfolge von einer Seite der Basis 5 aus laminiert sind.
Eine Dicke der einzelnen Schichten und die Form der Kristalle, aus denen die einzelnen Schichten gebildet sind, sind messbar, wenn man eine elektronenmikroskopische Aufnahme (eine REM-Aufnahme oder eine TEM-Aufnahme) in einem Querschnitt des Werkzeugs 1 betrachtet. Die Tatsache, dass die Form der Kristalle, die die einzelnen Schichten in der Beschichtungsschicht 6 bilden, säulenförmig ist, bezeichnet einen Zustand, bei dem das Verhältnis der durchschnittlichen Kristallbreite zur Länge der einzelnen Kristalle in Dickenrichtung der Beschichtungsschicht 6 im Durchschnitt 0,3 oder weniger beträgt. Kristalle, bei denen das Verhältnis der durchschnittlichen Kristallbreite zur Länge der einzelnen Kristalle in Dickenrichtung der Beschichtungsschicht 6 im Durchschnitt größer als 0,3 ist, sind so definiert, dass die Form der Kristalle eine körnige Form ist.
<Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Werkzeugs>
Ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Werkzeugs in einer nicht einschränkenden Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird im Folgenden am Beispiel der Herstellung des Werkzeugs 1 beschrieben.
Zunächst wird ein Pulvergemisch durch geeignetes Hinzufügen und Mischen von Metallpulver, Kohlenstoffpulver oder ähnlichem zu einem anorganischen Pulver aus Metallcarbid, Nitrid, Carbonitrid, Oxid oder ähnlichem erhalten, mit dem es möglich ist, Hartmetall zu bilden, das durch Sintern zu einer Basis 5 wird. Dann wird ein Formkörper durch Formen des Pulvergemisch in eine vorbestimmte Werkzeugform mit einem bekannten Verfahren, wie Pressformen, Gießformen, Strangpressen oder kaltisostatisches Pressen, hergestellt. Anschließend wird die aus dem Hartmetall gebildete Basis 5 durch Sintern des erhaltenen Formkörpers in einem Vakuum oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre hergestellt. Die Oberfläche der Basis 5 kann einem Polier- und Honvorgang unterzogen werden.
Anschließend wird das Werkzeug 1 durch Aufbringen einer Beschichtung 6 auf die Oberfläche der erhaltenen Basis 5 gemäß dem Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) hergestellt.
Zunächst kann ein Mischgas, gebildet aus 2-10 Vol.-% Titantetrachlorid-(TiCl₄)-Gas und dem Rest, nämlich Wasserstoff-(H₂)-Gas, bereitgestellt und in eine Kammer (Ofen) eingeleitet werden, um eine Vorbehandlung bei einer Abscheidungstemperatur (Ofentemperatur) von 800-940°C und einem Druck von 8-50 kPa für 1-10 Minuten durchzuführen. In diesem Fall ist der Anteil des Kohlenstoffs in einem Bereich in der Nähe der Oberfläche der Basis 5 tendenziell hoch. Dadurch wird vermieden, dass beim anschließenden Aufbringen der ersten Schicht 7 Kohlenstoffbestandteile diffundieren und sich in Richtung der ersten Schicht 7 in der Nähe der Oberfläche der Basis 5 bewegen, wodurch vermieden wird, dass in den WC-Partikel in der Nähe der Oberfläche der Basis 5 erhebliche Spannungen auftreten. Dementsprechend ist, wenn die Basis 5 der Vorbehandlung unterzogen wird, der erste Kohlenstoffgehalt tendenziell höher als der zweite Kohlenstoffgehalt, und ein Durchschnittswert von KAM-Werte im ersten Bereich 8 tendiert dazu, weniger als 0,4° zu betragen.
Anschließend wird ein erster Teil 10, der hauptsächlich aus Titannitrid (TiN) gebildet ist, in der ersten Schicht 7 abgeschieden. Die Abscheidungsbedingungen für der erste Teil 10 können beispielsweise wie folgt sein. Ein Mischgas, gebildet aus 0,5-10 Vol.-% Titantetrachlorid-(TiCl₄)-Gas, 10-60 Vol.-% Stickstoff-(N₂)-Gas und dem Rest, nämlich Wasserstoff-(H₂)-Gas, wird als eine Reaktionsgaszusammensetzung bereitgestellt. Das Mischgas wird in die Kammer eingeleitet. Die Abscheidetemperatur beträgt 800-940 °C und der Druck 8-50 kPa. Unter diesen Abscheidungsbedingungen kann eine Starttemperatur für die Abscheidung auf eine Temperatur eingestellt werden, die 10-50°C unter der Endtemperatur für die Abscheidung liegt, und die Temperatur kann während des Abscheidens erhöht werden. In diesem Fall ist es möglich, eine erhebliche Spannung der WC-Partikel in der Nähe der Oberfläche der Basis 5 zu vermeiden, indem die Diffusion von W- und Co-Elementen in der Nähe der Oberfläche der Basis 5 verhindert wird.
Anschließend wird ein zweiter Teil 11 in der ersten Schicht 7 abgeschieden. Zunächst wird ein dritter Teil 12, der hauptsächlich aus MT-Titancarbonitrid gebildet ist, im zweiten Teil 11 abgeschieden. Die Abscheidungsbedingungen für den dritten Teil 12 können beispielsweise wie folgt sein. Ein Mischgas, gebildet aus 0,5-10 Vol.-% Titantetrachlorid-(TiCl₄)-Gas, 0,1-3,0 Vol.-% Acetonitril-(CH₃CN)-Gas und dem Rest, nämlich Wasserstoff-(H₂)-Gas, wird als eine Reaktionsgaszusammensetzung bereitgestellt. Das Mischgas wird in die Kammer eingeleitet. Die Abscheidetemperatur beträgt 780-900°C und der Druck 5-25 kPa. Unter diesen Abscheidungsbedingungen kann der Gehaltsanteil des Acetonitril-(CH₃CN)-Gases in der späteren Abscheidungsphase höher sein als in der frühen Abscheidungsphase. In diesem Fall ist es möglich, so einzurichten, dass die durchschnittliche Kristallbreite der säulenförmigen Kristalle aus Titancarbonitrid, die den dritten Teil 12 bilden, auf einer Seite der Oberfläche einen größeren Wert haben kann als auf einer Seite der Basis 5.
Anschließend wird ein vierter Teil 13, der hauptsächlich aus HT-Titancarbonitrid gebildet ist, im zweiten Teil 11 abgeschieden. Die Abscheidungsbedingungen für den vierten Teil 13 können beispielsweise wie folgt sein. Ein Mischgas, gebildet aus 1-10 Vol.-% Titantetrachlorid-(TiCl₄)-Gas, 5-30 Vol.-% Stickstoff-(N₂)-Gas, 0,1-10 Vol.-% Methan-(CH₄)-Gas und dem Rest, nämlich Wasserstoff-(H₂)-Gas, wird als eine Reaktionsgaszusammensetzung bereitgestellt. Das Mischgas wird in die Kammer eingeleitet. Die Abscheidungstemperatur beträgt 900-1100°C und der Druck 5-40 kPa.
Anschließend wird eine zweite Schicht 14 abgeschieden. Die Abscheidungsbedingungen für die zweite Schicht 14 können beispielsweise wie folgt sein. Ein Mischgas, gebildet aus 3-15 Vol.-% Titantetrachlorid-(TiCl₄)-Gas, 3-10 Vol.-% Methan-(CH₄)-Gas, 0,5-2,0 Vol.-% Kohlenmonoxid-(CO)-Gas und dem Rest, nämlich Wasserstoff-(H₂)-Gas, wird als eine Reaktionsgaszusammensetzung bereitgestellt. Das Mischgas wird in die Kammer eingeleitet, die Abscheidungstemperatur beträgt 900-1050°C und der Druck beträgt 5-40 kPa. Als Reaktionsgaszusammensetzung können 10-25 Vol.-% Stickstoff-(N₂)-Gas zugesetzt werden. Anstelle von Stickstoff-(N₂)-Gas kann auch Argon-(Ar)-Gas verwendet werden. Unter den oben genannten Abscheidungsbedingungen werden in der zweiten Schicht 14 Nadelkristalle erzeugt, die sich in Vertikalrichtung in Bezug auf die Oberfläche der Basis 5 erstrecken, wodurch die Haftung an einer als nächstes abzuscheidenden dritten Schicht 15 verbessert wird.
Anschließend wird die dritte Schicht 15 abgeschieden. Die Abscheidungsbedingungen für die dritte Schicht 15 können beispielsweise wie folgt sein. Als eine Reaktionsgaszusammensetzung wird ein Mischgas verwendet, das aus 0,5-5,0 Vol.-% Aluminiumtrichlorid-(AlCl₃)-Gas, 0,5-5,0 Vol.-% Chlorwasserstoff (HCl)-Gas, 0,5-5,0 Vol.-% Kohlendioxid-(CO₂)-Gas, 0-1,0 Vol.-% Schwefelwasserstoff-(H₂S)-Gas und dem Rest, nämlich Wasserstoff (H₂)-Gas, gebildet ist. Die Abscheidungstemperatur wird auf 950-1100°C und der Druck auf 5-20 kPa eingestellt. Unter den oben genannten Abscheidungsbedingungen wird der Wachstumszustand der Aluminiumoxidkristalle eingestellt, um die Orientierung der Aluminiumoxidkristalle zu steuern. Die Abscheidungsbedingungen der dritten Schicht 15 sind nicht auf einen einzigen Vorgang beschränkt. Die dritte Schicht 15 kann in einem Vorgang abgeschieden werden, der aus einer Mehrzahl von Stufen besteht.
Danach wird eine vierte Schicht 16 abgeschieden. Es folgt ein Beispiel für die Abscheidungsbedingungen, wenn die vierte Schicht 16 aus TiN gebildet wird. Ein Mischgas, gebildet aus 0,1-10 Vol.-% Titantetrachlorid-(TiCl₄)-Gas, 10-60 Vol.-% Stickstoff-(N₂)-Gas und dem Rest, nämlich Wasserstoff-(H₂)-Gas, wird als eine Reaktionsgaszusammensetzung bereitgestellt. Das Mischgas wird in die Kammer eingeleitet. Die Abscheidungstemperatur beträgt 960-1100°C und der Druck 10-85 kPa.
Ein Teil, bei dem sich die Schneidkante 4 auf der Oberfläche der Beschichtungsschicht 6 in dem so erhaltenen Werkzeug 1 befindet, kann einem Poliervorgang unterzogen werden. Dadurch kann die Schneidkante 4 geglättet werden, und ein Verschweißen des Werkstücks kann vermieden werden, was zu einer besseren Bruchfestigkeit des Werkzeugs 1 führt.
Obwohl die vorliegende Offenbarung im Folgenden anhand von Beispielen im Detail beschrieben wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
BEISPIELE
[Probe Nr. 1 bis 4]
<Herstellung eines beschichteten Werkzeugs>
Zunächst wurde eine Basis hergestellt. Konkret wurden 6 Masse-% Metallkobaltpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 1,2 µm, 0,5 Masse-% Titancarbidpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 2,0 µm, 5 Masse-% Niobcarbidpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 2,0 µm und der Rest, nämlich Wolframcarbidpulver mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 1,5 µm, hinzugefügt und in ihren jeweiligen Anteilen miteinander vermischt. Ein Formkörper wurde durch Formen der so erhaltenen Mischung in eine Schneidwerkzeugform (CNMG120408) durch Pressformen hergestellt. Der erhaltene Formkörper wurde dann einem Entbindervorgang unterzogen und im Vakuum oder in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre gesintert, wodurch die aus Hartmetall gebildete Basis hergestellt wurde. Danach wurde die hergestellte Basis einem Bürstvorgang unterzogen, und ein Teil der Basis, der als eine Schneidkante dient, wurde einem Rundhonen unterzogen. Der mittlere Partikeldurchmesser der WC-Partikel, die die Basis aufweist, wurde durch die oben erwähnte Bildanalyse gemessen, und das Ergebnis war 1,0 µm.
Anschließend wurde auf der so erhaltenen Basis mittels CVD-Verfahren eine Beschichtungsschicht abgeschieden. Für die Abscheidung wurde ein Reaktionsgas mit der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung verwendet. Die Beschichtungsschicht wurde unter den in Tabelle 2 dargestellten Bedingungen abgeschieden. Die einzelnen Verbindungen sind in den Tabellen 1 und 2 mit chemischen Symbolen gekennzeichnet. Ein Zahlenwert in Klammern in Tabelle 2 gibt die Dicke der einzelnen Schichten an. Die in Tabelle 2 angegebene Dicke der Beschichtungsschicht ist ein Wert, der durch eine Querschnittsmessung mit einem SEM ermittelt wurde. Die Proben Nr. 1 bis 4 unterscheiden sich in der Vorbehandlungszeit. Probe Nr. 1 hat eine Vorbehandlungszeit von Null. Das heißt, die Probe Nr. 1 wird nicht vorbehandelt.
<Auswertungen>
(Mittelwertbestimmung der KAM-Werte im ersten Bereich)
Die Bestimmung der KAM im ersten Bereich in jedem der erhaltenen beschichteten Werkzeuge wurde mit dem EBSD-Verfahren wie folgt ermittelt. Ein Querschnitt des beschichteten Werkzeugs wurde mit kolloidalem Siliziumdioxid abgeschliffen. Dann wurde ein EBSD-Gerät (Modellnummer JSM7000F) der Firma Oxford Co., Ltd. verwendet, um einen Messbereich in rechteckige Bereiche (Pixel) zu unterteilen. Die Ausrichtung eines Pixels in jedem der unterteilten Bereiche wurde gemessen, indem ein Kikuchi-Muster aus den rückgestreuten Elektronen des Elektronenstrahls, der auf die Oberfläche jeder der Proben auftrifft, erstellt wurde. Mit der Analysesoftware desselben Systems wurden die so gemessenen Orientierungsdaten analysiert, um verschiedene Parameter zu berechnen.
Die Beobachtungsbedingungen waren wie folgt. Eine Beschleunigungsspannung betrug 15 kV, ein Messbereich hatte eine Breite von 50 µm x Tiefe von 2 µm auf der Oberfläche des Hartmetalls, das die Basis bildete, und eine Distanz zwischen benachbarten Pixeln (Schrittweite) betrug 0,1 µm. Wenn eine Fehlorientierung zwischen den benachbarten Pixeln 5° oder mehr betrug, wurde sie als Kristallgrenze betrachtet. In Bezug auf KAM wurde ein Durchschnittswert der Fehlorientierungen zwischen Pixeln, die in einem Kristallkorn vorhanden waren, und benachbarten Pixeln, die in einem Bereich vorhanden waren, der die Kristallgrenze nicht überschritt, berechnet, und ein Durchschnittswert der KAM-Werte wurde als ein Durchschnittswert aller Pixel ermittelt, die einen gesamten Messbereich bilden. Bei der Messung des Durchschnittswerts der KAM-Werte wurden drei beliebige Sichtungen in dem ersten Bereich gemessen und ein Durchschnittswert daraus ermittelt. Die Ergebnisse wurden in Tabelle 3 dargestellt.
(Messungen des ersten bis dritten Kohlenstoffgehalts)
Der erste bis dritte Kohlenstoffgehalt wurden durch AES-Analyse gemessen, und ein Verhältnis (erster Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt) und ein Verhältnis (dritter Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt) wurden berechnet. Die AES-Analysebedingungen waren wie folgt, und die Ergebnisse wurden in Tabelle 3 dargestellt.

Vorrichtung: „Modell 680“, hergestellt von PHI
Beschleunigungsspannung: 10 kV
Probenstrom: 10 nA
Durchmesser der Elektronensonde: 0,1 µm oder weniger

(Zerspanungstest)
Mit den erhaltenen beschichteten Werkzeugen wurde ein intermittierender Bearbeitungstest durchgeführt, um die Bruchfestigkeit zu bewerten. Die Bedingungen für die intermittierende Bearbeitung waren wie folgt, und die Ergebnisse wurden in Tabelle 3 dargestellt.

Werkstück: Gewalzter Stahl für die allgemeine Struktur, Stahl mit acht Nuten (SS400)
Werkzeugform: CNMG120408
Schnittgeschwindigkeit: 300 m/min
Vorschubgeschwindigkeit: 0,30 mm/Umdrehung
Schnitttiefe: 1,0 mm
Sonstiges: Verwendung einer wasserlöslichen Schneidflüssigkeit
Bewertungspunkt: Messung der Anzahl der Stöße bis zum Auftreten eines Bruchs.

Beschichtungsschicht	Reaktionsgaszusammensetzung (Vol.-%)										Ofentemperatur (°C)	Druck (kPa)
Beschichtungsschicht	TiCl₄	N₂	CH₃CN	CH₄	CO	AlCl₃	HCl	CO₂	H₂S	H₂	Ofentemperatur (°C)	Druck (kPa)
Vorbehandlung	6,0	-	-	-	-	-	-	-	-	Rest	850	16
TiN-1	1,0	55,0	-	-	-	-	-	-	-	Rest	850	16
TiCN-1(MT)	7,0	-	0,5	-	-	-	-	-	-	Rest	850	10
TiCN-2(HT)	5,5	24,0	-	8,5	-	-	-	-	-	Rest	950	10
TiCO	7,0	-	-	5,5	0,5	-	-	-	-	Rest	950	15
Al₂O₃	-	-	-	-	-	4,2	0,9	4,5	0,3	Rest	950	9
TiN-2	3,0	40,0	-	-	-	-	-	-	-	Rest	1010	30

Probe Nr.	Vorbehandlungszeit (min.)	Beschichtungsschicht
		erste Schicht			zweite Schicht	dritte Schicht	vierte Schicht
		erster Teil	zweiter Teil
		erster Teil	dritter Teil	vierter Teil
1	0	TiN-1 (2µm)	TiCN-1 (8µm)	TiCN-2 (0,3µm)	TiCO (0,1µm)	Al₂O₃ (6µm)	TiN-2 (1µm)
2	2
3	5
4	7

Probe Nr.	Vorbehandlungszeit (min.)	erster Kohlenstoffgehalt (Atom-%)	zweiter Kohlenstoffgehalt (Atom-%)	dritter Kohlenstoffgehalt (Atom-%)	Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich (°)	erster Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt	dritter Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt	Bearbeitungstest
Probe Nr.	Vorbehandlungszeit (min.)	erster Kohlenstoffgehalt (Atom-%)	zweiter Kohlenstoffgehalt (Atom-%)	dritter Kohlenstoffgehalt (Atom-%)	Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich (°)	erster Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt	dritter Kohlenstoffgehalt / zweiter Kohlenstoffgehalt	Anzahl der Stöße (Anzahl)
1	0	39	40	62	0,4	0,98	1,55	55000
2	2	42	39	65	0,3	1,08	1,67	65000
3	5	46	37	68	0,2	1,24	1,84	80000
4	7	48	35	68	0,2	1,37	1,94	68000

Wie in Tabelle 3 gezeigt, hatten die Proben Nr. 2 bis 4, die der Vorbehandlung unterzogen wurden, eine längere Lebensdauer als Probe Nr. 1. Die Messergebnisse zeigten, dass die ersten Kohlenstoffgehalte der Proben Nr. 2 bis 4 höher waren als die zweiten Kohlenstoffgehalte, und der Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich war kleiner als 0,4°.
BEZUGZEICHENLISTE

1: beschichtetes Werkzeug (Schneidwerkzeug)
2: erste Fläche
3: zweite Fläche
4: Schneidkante
5: Basis
6: Beschichtungsschicht
7: erste Schicht
8: erster Bereich
9: zweiter Bereich
10: erster Teil
11: zweiter Teil
12: dritter Teil
13: vierter Teil
14: zweite Schicht
15: dritte Schicht
16: vierte Schicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2021110444 [0001]
JP 2011152602 [0005]

Claims

Ein beschichtetes Werkzeug, aufweisend: eine aus Hartmetall gebildete Basis und eine Beschichtungsschicht, die auf einer Oberfläche der Basis angeordnet ist, wobei die Beschichtungsschicht eine erste Schicht aufweist, die mit der Basis in Kontakt steht, die erste Schicht Ti(CxN_1-x)(0≤x≤1) aufweist, die Basis eine Mehrzahl von WC-Partikel aufweist, ein Bereich von der Oberfläche der Basis zu einer Tiefe von 5 µm ein erster Bereich ist, ein Bereich von der Oberfläche der Basis zu einer Tiefe von 100-200 µm ein zweiter Bereich ist, ein Maximalwert eines Kohlenstoffgehalts in dem ersten Bereich ein erster Kohlenstoffgehalt ist, ein Maximalwert eines Kohlenstoffgehalts in dem zweiten Bereich ein zweiter Kohlenstoffgehalt ist, unter Bedingungen, dass eine Distanz zwischen benachbarten Pixeln (Schrittgröße) 0,1 µm beträgt und eine Fehlorientierung zwischen benachbarten Pixeln von 5° oder mehr als eine Korngrenze angesehen wird, ein Wert, der durch Messen der WC-Partikel mit dem Elektronenrückstreubeugungsbeugungsverfahren (EBSD) unter Verwendung eines Rasterelektronenmikroskops mit einem Rückstreuelektronenbeugungsbildsystem erhalten wird, ein KAM-Wert ist, der erste Kohlenstoffgehalt höher ist als der zweite Kohlenstoffgehalt, und ein Durchschnittswert der KAM-Werte im ersten Bereich weniger als 0,4° beträgt.
Das beschichtete Werkzeug gemäß Anspruch 1, wobei der erste Kohlenstoffgehalt das 1,10-fache oder mehr und weniger als das 1,40-fache des zweiten Kohlenstoffgehalts beträgt.
Das beschichtete Werkzeug gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Durchschnittswert der KAM-Werte weniger als 0,3° beträgt.
Das beschichtete Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Kohlenstoffgehalt in einem in Dickenrichtung zentralen Teil der ersten Schicht ein dritter Kohlenstoffgehalt ist und der dritte Kohlenstoffgehalt höher ist als der zweite Kohlenstoffgehalt.
Das beschichtete Werkzeug gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schicht eine Dicke von 1 µm oder mehr hat, und eine Orientierung der Kristallpartikel in einem Bereich, der von der Oberfläche der Basis bis zu 0,3 µm in der ersten Schicht reicht, sich von einer Orientierung der Kristallpartikel in einem zentralen Teil in einer Dickenrichtung der ersten Schicht unterscheidet.