JP2004001188A

JP2004001188A - 機械加工ツール用の摩耗保護層

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Publication number: JP2004001188A
Application number: JP2003077762A
Authority: JP
Inventors: Eberhard Moll; エバーハルト・モル; Frank-R Weber; フランク・アール・ベーバー
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-01-08
Also published as: DE10212383A1; PL359255A1; EP1354984B1; US7217466B2; US20040005981A1; EP1354984A3; EP1354984A2

Abstract

【課題】簡単な製造の際に、特にいわゆる乾式加工の際及び最小の潤滑の際に耐摩耗性に優れた摩耗保護層を提供する。
【解決手段】磨耗保護層は、実質的に、金属原子の全体に対しＣｒ原子の非常に高い割合すなわち３０〜６０％の、Ｃｒ，Ｔｉ及びＡｌの窒化物からなる。
【選択図】　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は硬い摩耗保護層（耐磨耗層）によるツールの熱処理に関する。ツールとしては、金属を機械加工するための、機械加工ツール、特に、回転するシャフトツール、例えばドリル、コアドリル、タップ、リーマ等が想定される。摩耗保護層は、好ましくはＰＶＤ（物理蒸着法）によってツールの表面に蒸着される、約１〜１０μｍの厚さの硬質材料の層である。
【０００２】
【従来の技術】
当業者は、かなり以前から、金属の乾式加工のための摩耗保護層を見付けようと努力している。この関連で、冷却液及び潤滑液なしの切削又最小量の潤滑液を用いた切削を、乾式の安定的な加工と呼ぶ。
【０００３】
この場合、層の開発の際に、特に、層材料の選択の際に、次の考察が、すなわち、ツールが乾式の切削の際に著しく高い温度を帯びること、及び熱の出来る限り多くの割合がツールによってでなく、切屑によって運び出されるとき、この望ましくない温度上昇を減少することができることが出発点となった。従って、高い熱硬化の点で及び／又は高い耐酸化性及び／又は低い熱伝導率の点で知られた材料を組み合わせることが考慮された。
【０００４】
最も普及された摩耗保護層は、黄金色の窒化チタンＴｉＮからなる。ＴｉＮの層は広く使用可能である。暗くて、紫色にほのかに光る窒化チタンアルミニウム（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎからなる層は、高い熱硬化の点で知られている。これらの層は、通常、チタン原子対アルミニウム原子の、５０：５０のパーセント割合換言すれば（Ｔｉ_０．５，Ａｌ_０．５）Ｎを、時には４０：６０の方向にシフトして（Ｔｉ_０．４，Ａｌ_０．６）Ｎを有する。該層は、ツールの熱処理の際に、単層（例えば、非特許文献１参照）としてのみならず、窒化チタンからなる中間層を有する、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮの多層（例えば、ギューリング合名会社のいわゆるファイヤ層を参照せよ）としても、用いられる。
【０００５】
ＣｒＮ層は非鉄金属の加工のために勧められる（例えば、非特許文献２参照）。
【０００６】
ＭｅＣｒＡｌＹ合金（Ｍｅ＝金属）もタービン羽根の被覆のために知られている。これらの合金は航空機用駆動装置の耐酸化性及び断熱性従ってまた許容温度及び効率を高める（例えば、非特許文献３参照）。
【０００７】
最近、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ及びＣｒＮからなる多層も知られた（例えば、非特許文献４参照）。Ｃｒの割合が多くなればなるほど（いずれにせよ３０原子％のＣｒの割合まで）、多層の耐酸化性はそれだけ一層高くなった。同じ実験室で、ＴｉＡｌＮからなる層も、Ｃｒ及びＹを僅かに添加して検査した（特許文献１）。
【０００８】
【非特許文献１】
ジルら、Ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、９４−９５（１９９７）、２８５−２９０
【０００９】
【非特許文献２】
ホーンズら、Ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、９４−９５（１９９７）、３９８−４０２
【００１０】
【非特許文献３】
Ｗ・ブランドルら、Ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、９４−９５（１９９７）、２１−２６
【００１１】
【非特許文献４】
Ｂ・Ｉ・ワーズワースら、Ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　Ｃｏａｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、９４−９５（１９９７）、３１５−３２１
【００１２】
【特許文献１】
ドイツ国特許公報ＤＥ　１９８１８７８２
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、簡単な製造の際に、特にいわゆる乾式加工の際及び最小の潤滑の際に優れた耐摩耗性を示す、明細書の導入部に記載の摩耗保護層を製造することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、機械加工ツール、特に、回転する切削ツールに形成され、実質的に、金属成分Ｃｒ，Ｔｉ及びＡｌを含む窒化物と、好ましくは、結晶粒の微細化のための僅かな割合の元素とからなる摩耗保護層において、この摩耗保護層が、夫々、全体の層におけるすべての金属原子に対し、３０〜６５％、好ましくは３０〜６０％、特に好ましくは４０〜６０％の割合のＣｒと、１５〜３５％、好ましくは１７〜２５％の割合のＡｌと、１６〜４０％、好ましくは１６〜３５％、特に好ましくは２４〜３５％の割合のＴｉとを有することによって解決される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明者等は、以下の成分すなわちクロム、アルミニウム及びチタンという金属の窒化物及び結晶粒微細化のための僅かな添加量（約１原子％）のイットリウムからなる種々の層及び層システムを有する、ＨＳＳ（高速度鋼）及び硬質金属からなるツールを製造しかつ最適化した。最適化は以下の作業工程を含んだ。（１）被覆、（２）層の組成の分析、相の測定及び表面組成の検査、（３）種々の使用パラメータを用いた穿孔実験、（４）穿孔実験中の耐摩耗性の測定、（５）評価及び結果、（６）金属原子の組成のパーセントが異なった層による同一のツールの被覆、等。
【００１６】
最善の耐摩耗性が、全金属含有量におけるＣｒの割合の、３０〜６５原子％、好ましくは３０〜６０％、特に好ましくは４０〜６０％の値への本発明に基づく増加によって、達成されることが見いだされた。Ａｌ及びＴｉの割合は、Ｃｒの割合の増加に対応して、夫々、１５〜３５原子％、好ましくは１７〜２５％、あるいは１６〜４０原子％、好ましくは１６〜３５原子％、特に好ましくは２４〜３５原子％に減少される。比較の適用試験が示すように、寿命（正確には、穿孔の際の、刃が摩耗するまで進む距離（Ｂｏｈｒｗｅｇｅ））を、従来の技術に比べて、決定的に延ばすことができる。結果は驚異的であり、かように予期されなかった。何故ならば、周知のように、ＣｒＮからではなく（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮからなる多層はこのような使用に最適な層材料と見なされるからである。
【００１７】
発明者の検査の他の目的は、単層の方が長い寿命をもたらす又は多層の方が長い寿命をもたらすのかという問題に対する答えであった。従って、実験を、二重に、一方では、均質な混合相からなる単層で、他方では、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）Ｎ／ＣｒＮの層の連なりを有する複数の二重層からなる多層で実行した。結果は、非常に明瞭という訳ではないが、単層の方が有利であった。しかし、全体の層における高いＣｒの割合が層の構造よりも重要であることが見いだされた。
【００１８】
多層の場合、ＨＳＳ又は硬質材料の基材上の最初の層要素が、ＣｒＮ層であるのが都合がいいのか、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）Ｎ層であるほうが都合がいいのかの問題を、明瞭に解明することができなかった。これに対し、実験の結果は、最後の（最上の）層要素が、ＣｒＮ層であるのが都合がいいのか、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）Ｎ層であるのが都合がいいのかの問題に対し、ＣｒＮの方が有利であるという明らかな結果をもたらした。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明に係わる摩耗保護層の好ましい実施の形態を、３つの実施例及び比較の適用試験に基づいて説明する。この記述は、製造法と、Ｘ線光電子分光法を用いた分析及びＸ線回析の特徴とを含む。
【００２０】
実施例１
アーク被覆法を用いて、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層を、ＨＳＳ及び硬質金属のシャフトツールの表面に蒸着させた。蒸発源として、Ｃｒ陰極及び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）陰極を使用した。工程パラメータは、基材の温度Ｔ_ｓ＝４５０℃、バイアス電圧Ｕ_Ｂ＝−５０Ｖ、被覆されるサンプル用基材への全イオン電流Ｊ_ｉｏｎ＝１４Ａ、Ｃｒ及びＴｉＡｌＹ陰極用陰極電流Ｉｋ＝３００Ａ、純粋の窒素プラズマ（窒素分圧Ｐ_Ｎ２＝５Ｐａ）である。
【００２１】
被覆工程には、プラズマで支援されるエッチング（低電圧アーク放電からのＡｒイオンの照射）を前置した。ＨＳＳのツール、全硬質金属ツール及び平らなサンプル用基材を被覆した。
【００２２】
図１を走査型電子顕微鏡（ＲＥＭ）によって撮影した。この図は、１００００倍の倍率で、硬質金属の基材の上の、前記条件の下で蒸着された（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの層を示している。この層をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）及びＸ線回析によって検査した。
【００２３】
ＸＰＳ分析
分光計カメラ・ナノスキャン５０を使用した。Ｘ線放射源は単色化されていないＡｌＫ_α１２ｋＶ及び２５ｍＡ（３００Ｗの出力）からなる。分析器は１．５ｅＶの分解能及び０．１ｅＶのステップ距離（Ｓｃｈｒｉｔｔｗｅｉｔｅ）を有した。Ｔｉ２ｐ，Ａｌ３ｐ，Ｃｒ，Ｙ３ｄ及びＮ１ｓのスペクトルを検出した。表面上の酸素が大幅に除かれるまで（Ｏ１ｓのピークの最小レベル）、サンプルの表面を分析前にイオン線で除去した。層における原子の濃度の測定を、Ｃｒ，Ｔｉ，ＴｉＮ，ＴｉＡｌＮ及びＹ_２Ｏ_３の標準によって算出された感度係数に基づいて行なった。層における炭素の僅かな割合を無視して、濃度の測定の際に考慮しなかった。層における以下の表１に示す組成が生じた。
【００２４】
【表１】

このことは全金属含有量の以下の組成すなわちＣｒ５９％、Ｔｉ２４％、Ａｌ１７％に対応している。
【００２５】
Ｘ線回析
層の相測定を、Ｘ線回析により、θ−２θのジオメトリ（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｅ）の下でＣｕＫ_αの照射によって実行した（２０ｋＶ）。図２には、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの層の回析のダイヤグラムが示されている。これは＜１１１＞の組織を有する元素Ｔｉ，Ａｌ及びＣｒの、窒化物含有の混合相である。何故ならば、１１１の格子面の回析反射は２００及び２２０の格子面よりも著しく大きな強度を示しているからである。＜１１１＞、＜２００＞及び＜２２０＞の格子面の回析反射は、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ及びＣｒＮの標準の回析反射の間に位置している。
【００２６】
実施例２
実施例１と同一のアーク被覆法を用いて、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層を、ＨＳＳ及び硬質金属のシャフトツールの表面に蒸着させた。実施例１に対する唯一の相違は蒸発器出力の調整にある。Ｃｒ陰極の放電電流はＩ_Ｋ／Ｃｒ＝２００Ａであり、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）陰極の電流はＩ_{Ｋ／ＴｉＡｌＹ}＝３００Ａであった。
【００２７】
図３は、硬質金属の基材の上の、前記条件の下で蒸着された（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの層の、１００００倍の倍率によるＲＥＭの写真を示している。層の厚さは１．７μｍである。
【００２８】
ＸＰＳ分析：この場合でも、層の組成をＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって測定した。蒸着された層は以下の組成を有した。２３原子％のＣｒ、２０原子％のＴｉ、１４原子％のＡｌ、０．７原子％のＹ及び４２．３％のＮ。従って、層の全金属含有量は４０原子％のＣｒ、３５原子％のＴｉ及び２５原子％のＡｌからなる。
【００２９】
Ｘ線回析：Ｘ線回析検査の結果は図４に示されている。層は実施例１の層と同一の回析反射を示している。強度のみが異なっている。ここでも、＜１１１＞の組織が存するが、この組織は実施例１での組織よりも幾らか弱い。図１のように、この図も元素Ｔｉ、Ａｌ及びＣｒの、窒化物含有の混合相である。
【００３０】
実施例３
層を製造するために、アーク法を再度用いた。この場合、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎ／ＣｒＮの多層システムの個々の層要素を蒸着させるために、交互の作動中の、層の蒸着のためのＣｒ陰極及び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）陰極を使用した。層は２．１μｍの全体の厚さを有する。工程パラメータは、基材の温度Ｔ_ｓ＝４５０℃、バイアス電圧Ｕ_Ｂ＝−５０Ｖ、交互の作動中のＣｒ陰極及び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）陰極のための放電電流Ｉ_ｋ＝３００Ａ、被覆されるツールへの、ＣｒＮの蒸着の際の全イオン電流Ｊ_ｉｏｎ＝９Ａ、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）Ｎの蒸着の際の全イオン電流Ｊ_ｉｏｎ＝７Ａ、純粋の窒素プラズマ（窒素分圧Ｐ_Ｎ２＝５Ｐａ）であった。
【００３１】
前記の実施例と同様に、被覆工程には、プラズマで支援されるエッチングによる基材の洗浄を前置した。ＨＳＳのツール、全硬質金属ツール及び平らなサンプル用基材を被覆した。
【００３２】
図５は、硬質金属の基材の上の、ここに記載された条件下で蒸着された（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）Ｎ／ＣｒＮの多層の、１００００倍の倍率によるＲＥＭの写真を示している。多層はＣｒＮ及び化学量的な（Ｔｉ_０．５Ａｌ_０．５Ｙ_{０．００５}）Ｎの交互の層要素からなる。
【００３３】
多層のＸ線回析検査の結果は図６に示されている。個々の層要素の微結晶は統計的に整列されている。＜１１１＞確固及び＜２００＞の回析反射の拡大の際に、ＣｒＮ及び（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ相のための二重ピーク構造を明瞭に確認することができた。
【００３４】
実施例の層の比較試験
実施例１〜３に記載された本発明に係わる層を有する硬質金属製ドリルの、刃が摩耗するまで進む距離（Ｓｔａｎｄｗｅｇ）を、現地試験において、種々の材料で試験し、他の被覆されたツールと比較した。硬質金属製ドリルの、刃が摩耗するまで進む距離は、主切れ刃の摩耗部が一定幅に増大するまでの距離として定義されている。摩耗部は通常は４００μｍであるが、比較試験では、それより小さく選択することができる。但し、それより大きければ、刃が摩耗するまで進む距離はひどく大きくなるだろう場合である。摩耗部は十分に見分けられる。何故ならば、本発明に係わる層のグレーの色調は硬質金属又はＨＳＳの色調と著しく相違しているからである。コストを制限するため、試験を、感温性の少ない硬質金属製ツールに集中した。更に、試験を、冷却及び潤滑に関して特に要求の多いと見なされる穿孔に著しく制限した。
【００３５】
比較試験の際、実施例１〜３のうちの１つのツールを、他の層を有するが、基材の材料は同じであり、幾何学的形状も同じであり、前処理も同じである複数のツールと比較し、試験した。試験の際にワークピースの万一の不均質による影響を除くために、孔同士の十分な側方の間隔を保った。基本的には、貫通孔でなくて、ドリルの直径の５倍の深さを有する盲穴のみを形成した。
【００３６】
ＧＧＧ４０への穿孔
８．５ｍｍの直径を有する被覆された全硬質金属製ドリルを鋳鋼ＧＧＧ４０に穴をあけて試験した。実施例１に記載された、本発明に係わる摩耗保護層を、試験済みのＴｉＮ層及び従来の技術である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮの多層と比較した。この場合、以下の切断パラメータを用いた。切断速さｖ_ｃ＝１１０ｍ／分、送りｆ＝０．２６ｍｍ／回転、穴の深さａ_ｐ＝４２．５ｍｍ（５×ドリルの直径）、最小量の潤滑。
【００３７】
摩耗部の幅が８０μｍであるとき、図７に示した、刃が摩耗するまで進む距離が生じる。金属の割合で５９原子％のＣｒを含み、かつ本発明に係わる均質な（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層、この単層を有するツールは、刃が摩耗するまで進む最大の距離を示している。この刃が摩耗するまで進む距離は平均で１８５ｍである。
【００３８】
ＳＴ５２への穿孔
８．５ｍｍの直径を有する被覆されたラツィオ・ドリル（Ｒａｔｉｏｂｏｈｒｅｒ）を構造用鋼ＳＴ５２に穴をあけた。実施例２及び３に記載され、金属の割合で４０原子％のＣｒを含む、本発明に係わる摩耗保護層を、試験済みのＴｉＮ層、試験済みの（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層及び従来の技術である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮの多層と比較した。この場合、以下の切断パラメータを用いた。切断速さｖ_ｃ＝１０７ｍ／分、送りｆ＝０．１２ｍｍ／回転、穴の深さａ_ｐ＝４２．５ｍｍ、最小量の潤滑。
【００３９】
摩耗部の幅が４００μｍであるとき、図８に示した、刃が摩耗するまで進む距離が生じる。本発明に係わる被覆されたツールは、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮの多層に関しては６３ｍの、及び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層に関しては６５ｍの、刃が摩耗するまで進む最大の距離を示している。
【００４０】
８．５ｍｍの直径を有する被覆された全硬質金属製ドリルを、高力鋼ＡｌＳｌＭ２に突き立てた。実施例１に記載された、本発明に係わる摩耗保護層を、試験済みのＴｉＮ層及び従来の技術である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮの多層と比較した。この場合、以下の切断パラメータを用いた。切断速さｖ_ｃ＝６０ｍ／分、送りｆ＝０．２５ｍｍ／回転、穴の深さａ_ｐ＝４２．５ｍｍ、最小量の潤滑。
【００４１】
摩耗部の幅が４００μｍであるとき、図９に示した、刃が摩耗するまで進む距離が生じる。金属の割合で５９原子％のＣｒを含み、かつ本発明に係わる（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層を有するツールは、刃が摩耗するまで進む最大の距離を示している。刃が摩耗するまで進むこの距離は平均で８．２ｍである。
【００４２】
以上の実施例において、本発明による磨耗保護層（耐磨耗層）が優れた耐磨耗性を有することが示された。その特徴は、（ＴｉＡｌＹ）Ｎおよび（ＴｉＡｌＣｒＹ）層が均質であり、立方構造を有する均質な混合相を示すことにある。層中に均質に分布されたＹは、結晶の微細化（ｃｒｙｓｔａｌ　ｒｅｆｉｎｅｍｅｎｔ）に寄与する。加えて、本発明の耐磨耗層を製造するにあたり、接着層も後の特別の熱処理も必要としないので、製造が容易である。
【００４３】
好ましくは、本発明の層は、基材温度が最大４５０℃である純粋なＰＶＤ法（アークコーティングシステム）によりコートされる。
【００４４】
本発明の耐磨耗層の総厚さは、好ましくは１．５〜５μｍである。
【００４５】
多層の場合には、１０〜１５の層要素が被着される。
【００４６】
多層における各層要素の厚さは、１００〜５００ｎｍ、特には１００〜２００ｎｍである。
【００４７】
さらに、多層構造における各層要素は、同じ厚さを有することが好ましい。この場合、最も外側の層（ＣｒＮ層）は、他の各層要素の厚さよりも１００％まで大きな厚さを有することが特に好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】金属の割合で５９原子％のＣｒを含み、硬質金属の基材の上の、本発明に係わる均質な（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層の、走査型電子顕微鏡写真。
【図２】図１に示した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの層のＸ線回析図。
【図３】金属の割合で４０原子％のＣｒを含み、硬質金属の基材の上の、１．７μｍの厚さの本発明に係わる均質な（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの層の、走査型電子顕微鏡写真。
【図４】図３に示した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの層のＸ線回析図。
【図５】硬質金属の基材の上の、２．１μｍの厚さの本発明に係わる（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）Ｎ／ＣｒＮの多層の、走査型電子顕微鏡写真。
【図６】図５に示した多層のＸ線回析図。
【図７】ＴｉＮで被覆されたドリルと、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮのファイヤ層で被覆されたドリルと、図１に示した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層を有するドリルとによるＩＧＧ４０への穿孔の際の、刃が摩耗するまで進む距離を示す図。
【図８】ＴｉＮで被覆されたドリルと、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎで被覆されたドリルと、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮのファイヤ層で被覆されたドリルと、図５に示した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｙ）Ｎ／ＣｒＮの多層を有するドリル、図３に示した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層を有するドリルとによるＳＴ５２への穿孔の際の、刃が摩耗するまで進む距離を示す図。
【図９】ＴｉＮで被覆されたドリルと、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ／ＴｉＮのファイヤ層で被覆されたドリルと、図１に示した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｙ）Ｎの単層を有するドリルとによるＡｌＳｌＭ２への穿孔の際の、刃が摩耗するまで進む距離を示す図。

Claims

機械加工ツール、特に、回転する切削ツールに形成され、実質的に、金属成分Ｃｒ，Ｔｉ及びＡｌを含む窒化物と、好ましくは、結晶粒の微細化のための僅かな割合の元素とからなる摩耗保護層において、
夫々、全体の層におけるすべての金属原子に対し、３０〜６５％、好ましくは３０〜６０％、特に好ましくは４０〜６０％の割合のＣｒと、１５〜３５％、好ましくは１７〜２５％の割合のＡｌと、１６〜４０％、好ましくは１６〜３５％、特に好ましくは２４〜３５％の割合のＴｉとを有する摩耗保護層。
均質な混合相からなる前記全体の層の組成を含むことを特徴とする請求項１に記載の摩耗保護層。
（Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＹ_ｚ）Ｎ（但し、ｘ＝０．３８〜０．５，ｙ＝０．４８〜０．６及びｚ＝０〜０．０４）とＣｒＮにより交互に構成される複数の均質な層要素からなる前記全体の層の組成を含むことを特徴とする請求項１に記載の摩耗保護層。
前記摩耗保護層の最上の層要素はＣｒＮ層によって形成されていることを特徴とする請求項３に記載の摩耗保護層。