JP2002543993A5

JP2002543993A5 -

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Publication number: JP2002543993A5
Application number: JP2000617222A
Authority: JP
Filing date: 2000-05-04
Publication date: 2007-05-24
Anticipated expiration: 2020-05-04

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】基材とコーティングを有する切削工具であって、前記基材が少なくとも３５体積％の立方晶窒化ホウ素を含む物体を有し、前記コーティングが少なくとも１つのＡｌ₂Ｏ₃の層を有し、ここで前記Ａｌ₂Ｏ₃層が本質的に、粒度が０．１μｍ未満でハロゲン不純物を伴わないγ−Ａｌ₂Ｏ₃からなっていることを特徴とする、基材とコーティングを有する切削工具。
【請求項２】前記Ａｌ₂Ｏ₃層が、（４４０）及び（４００）結晶面の少なくとも一方からの有意のｘ線回折反射を示し、前記Ａｌ₂Ｏ₃層が、少なくとも２０ＧＰａの硬さ及び少なくとも１ＧＰａの圧縮応力を有することを特徴とする、請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】前記Ａｌ₂Ｏ₃層が、下記の式で定義される組織化係数について１．５以上の、［４４０］方向に優先的な成長方向を有することを特徴とする、請求項１に記載の切削工具：
【数１】

ここで、Ｉ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）反射の測定された強度、Ｉ₀（ｈｋｌ）はＡＳＴＭ標準粉末パターン回折データの標準強度、ｎは計算で使用した反射の数であり、使用される（ｈｋｌ）反射は（１１１）、（３１１）、（２２２）、（４００）及び（４４０）。
【請求項４】前記微粒結晶質γ−Ａｌ₂Ｏ₃層が、Ａｌ₂Ｏ₃多形体のγ系の追加のアルミナ相部分（ＸＲＤ技術によって検知可能）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の切削工具。
【請求項５】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｗ及びＡｌから選択される金属元素の金属窒化物、炭窒化物及び／又は炭化物を含む、０．１〜１０μｍの厚さの少なくとも１つの層を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の切削工具。
【請求項６】外側層がＡｌ₂Ｏ₃であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の切削工具。
【請求項７】外側層がＴｉＮであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の切削工具。
【請求項８】ＰＣＢＮ材料が８０体積％超のＣＢＮを含有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の切削工具。
【請求項９】前記ＰＣＢＮ材料が３５〜９０体積％のＣＢＮを含有し、残部が、周期表のＩＶａ〜ＶＩａ族の金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物又はホウ素化物を包含する他の硬質耐摩耗性成分であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１０】前記工具が全てＣＢＮ含有材料からなっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１１】前記工具が、ろう付け、焼結又は任意の他の様式で基材に結合されたＣＢＮ含有材料からなっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１２】前記焼結炭化物が、Ｃｏ含有率が１０〜２０ｗｔ％のＷＣ−Ｃｏであることを特徴とする、請求項１１に記載の切削工具。
【請求項１３】請求項１において示される微粒結晶質γ−Ａｌ₂Ｏ₃からなる少なくとも１つの耐熱性層をマグネトロンスパッタリングによって、真空中で移動している基材に堆積させる、コーティングされた切削工具の製造方法であって、前記Ａｌ₂Ｏ₃層を、１〜５μｂａｒの圧力のアルゴン及び酸素の気体混合物中での反応性パルスマグネトロンスパッタリングによって堆積させること、前記パルスの周波数を１０〜１００ｋＨｚに設定すること、固定して配置された基材に関して少なくとも１ｎｍ／秒の速度で、堆積を行わせること、時間平均のマグネトロンターゲット出力密度を少なくとも１０Ｗ／ｃｍ²に設定すること、及び基材温度を、コーティングされる工具体の材料に依存して、４５０〜７００℃に設定することを特徴とする、コーティングされた切削工具の製造方法。
【請求項１４】前記Ａｌ₂Ｏ₃層を、マグネトロンスパッタリング装置のカソード及びアノードとして交互に切り替えられるＡｌターゲットを有する２マグネトロンスパッタリングによって堆積させることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】追加の非Ａｌ₂Ｏ₃層も物理気相堆積、特にパルスマグネトロンスパッタリングによって堆積させることを特徴とする、請求項１３及び１４のいずれかに記載の方法。

本発明では、硬質で耐摩耗性の耐熱性コーティングを有し立方晶窒化ホウ素ＣＢＮ含有率が少なくとも３５体積％の少なくとも１つの物体を含む切削工具を提供する。この硬質で耐摩耗性のコーティングは、耐熱性化合物の１又は複数の層で構成されており、この層のうちの少なくとも１つの層、好ましくは最も外側の層は、４５０〜７００℃、好ましくは５５０〜６５０℃の基材温度でＤＭＳ−ＰＶＤ法によって堆積させたγ−Ａｌ₂Ｏ₃から本質的になっている。工具体とＡｌ₂Ｏ₃層との間に比較的内側の層が存在する場合、この層はＴｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｗ及びＡｌから選択される金属元素の金属窒化物、炭窒化物及び／又は炭化物で構成され（ている。）、好ましくはＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ又はＴｉＡｌＮを含む。γ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、粒度が０．１μｍ未満の高品質で密な微粒結晶質Ａｌ₂Ｏ₃からなっている。更に、γ−Ａｌ₂Ｏ₃層には実質的に亀裂及びハロゲン不純物がなく、硬さが少なくとも２０ＧＰａで圧縮応力が少なくとも１ＧＰａである。