JP2013527316A - 硬質炭素コーティングおよびその形成方法 - Google Patents
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Abstract
切削工具または摩耗部品のコーティングは、PVD法によって形成される少なくとも1つの結晶のSixC1−x−y−zNyMz層と、ダイヤモンドまたはDLCである少なくとも1つの硬質炭素層とを有する。SiおよびCは、SixC1−x−y−zNyMz層の必須成分であり、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuの中で選択された1つまたは複数の元素である(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)。SixC1−x−y−zNyMz層は、回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅を有し、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下である。PVDを用いてコーティング層を形成する方法は、特定の温度および基材バイアス条件のもとで実行される。
Description
本発明は、切削工具および摺動部材など、優れた耐摩耗性を必要とする用途に使用される硬質炭素コーティング、およびその形成方法に関する。
高い硬度、高い熱伝導性、高い圧縮強度、耐摩耗性、高い耐食性、および低い摩擦係数という優秀な特性を有するダイヤモンドは、Al合金、グラファイトまたはセラミックなどの、特に非鉄金属の切削工具に適したコーティング材である。ダイヤモンド層、またはダイヤモンド様コーティング(DLC)で被覆された刃先を有する切削工具は、強度、耐摩耗性および耐熱性、最少の粘着性、ならびに上質の加工品表面仕上げを生む積層刃(built−up edge)において優れている。本明細書および特許請求の範囲の全体を通して、ダイヤモンド層とはsp3相の炭素の層であり、DLC層とは、sp3/sp2比が少なくとも50%であるsp2相およびsp3相の炭素の層であり、硬質炭素コーティングとは、少なくとも1つのダイヤモンド層、または少なくとも1つのDLC層を有するコーティングのことである。
硬質炭素コーティングで被覆された硬質金属切削工具は通常、硬質炭素コーティングと基材の間の界面の強度不足により破損する。関与する1つの要因は、熱膨張率(CTE)の差である。超硬合金、高速度鋼などの切削工具基材のCTEは、硬質炭素コーティングのCTEよりも大きく、それゆえに基材は、堆積温度から冷却されるときに硬質炭素コーティングよりも大きく収縮し、それによって硬質炭素コーティングの圧縮残留応力のレベルが高くなり、通常、コーティングの層剥離が生じる。
界面の強度不足の別の原因は、FeおよびCoが硬質炭素をグラファイトに変換する触媒になることであり、そのため硬質炭素が、例えば超硬合金上にコバルト結合剤と共に堆積されるとき、グラファイトの層が最初に成長し、硬質炭素層が後に続く。
ダイヤモンドコーティングは基材表面に化学的に結合されず、このコーティングは、工具表面のWC粒子と噛み合うダイヤモンド膜による機械的結合に依拠する。ダイヤモンドで被覆した工具の製造業者は通常、被覆する前に基材の表面をエッチングしてWC粒子を露出すると共に、超硬合金鋼工具上のダイヤモンド膜が一般に粗く砂目状にされて、基材に対して必要な接着性が得られる。しかし、粗く砂目状にされた(面が刻まれた)ダイヤモンドには、非常に滑らかな加工品表面仕上げを生み出せないことを含めて、諸欠点がある。この問題の1つの解決策は、酸エッチングを含む様々な技法によって、Co結合剤を超硬合金の表面層からエッチング除去することである。しかし、Co結合剤をエッチングすることにより超硬合金物とダイヤモンドコーティングの界面強度が低下し、また硬質金属基材自体の強度も大幅に低下する。鋭い刃からCoをエッチングすると鋭い刃の強度が激減することになり、したがって、機械加工中に切削工具が破損する可能性が大きく増大する。
硬質コーティングの基材との接着性の問題に対する別の知られている解決策は、基材と硬質炭素層の間に、拡散バリヤとして働くセラミックおよび/または金属の中間接着層を有することである。4a、5aおよび6a族金属の炭化物、窒化物および炭素窒化物、ならびにAl2O3から成り、PVD法により形成される1つまたは複数の層が開示されている(例えば、特許文献1参照)。周期表中のIVa、VaおよびVIa族の金属、SiならびにBそれぞれの炭化物、窒化物、炭窒化物および酸炭窒化物の中で選択された1種類の化合物の単層、あるいは、前記化合物の中で選択された2種類以上の二重層が開示されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、これらのセラミック界面層は硬質炭素と化学結合を形成せず、したがって、硬質炭素コーティングと基材の間に良好な接着性が得られない。それゆえに、基材に対する硬質炭素コーティングの接着性は問題のままである。接着層の別の例としては、CVDによって付けられる多結晶ダイヤモンドコーティングで基材を被覆する方法が開示されており、基材はまず、CVDによって付けられる薄い複数の中間層で被覆され、そのダイヤモンド接着層はSiCまたはSi3N4である(例えば、特許文献3参照)。
熱亀裂および残留引っ張り応力によって特徴付けられるCVD層と、最も外側の、圧縮応力が残留している状態のPVD層とを組み込むコーティングが知られている(例えば、特許文献4、5、6、7参照)。CVD層(1つまたは複数)の上にPVD層を堆積すると、コーティングの横方向破断強度の損失が部分的に回復する。これらのコーティングは通常、炭化物に富んだ基材の上に堆積され、これらのコーティングの層は通常、Ti、ZrおよびHfの炭化物、窒化物、炭窒化物、ホウ化物、ホウ窒化物、酸炭化物、ならびにAlの酸化物および酸窒化物から選択される。
本発明によれば、コーティングおよび基材を備える被覆された部材が提供され、このコーティングは、少なくとも1つの中間層および少なくとも1つの硬質炭素層を備え、この硬質炭素層はダイヤモンドまたはDLCを含み、かつコーティングの最も外側の層を形成し、
中間層は、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を有するPVDで形成された層を含み、SiおよびCは必須成分であり、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素であり、回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅は、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下である。
中間層は、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を有するPVDで形成された層を含み、SiおよびCは必須成分であり、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素であり、回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅は、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下である。
いくつかの実施形態によれば、コーティングは、中間層と硬質炭素層が交互になっている層を含む積層列を備え、この積層列は、複数の中間層および複数の硬質炭素層を含む。
通常、複数の中間層のすべての層は10nmから10μmであり、複数の硬質炭素層のすべての層は0.1μmから50μmである。
任意選択で、複数の中間層のうちの少なくとも2つの層は別々の組成を有し、かつ/または複数の硬質炭素層のうちの少なくとも2つの層は別々の組成を有する。
いくつかの実施形態によれば、コーティングは、少なくとも1つの第1の層をさらに備え、この第1の層は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wからなる群から選択された1つまたは複数の金属を含み、また任意選択で、Si、Al、Y、B、N、およびCからなる群から選択された1つまたは複数の元素をさらに含む。
いくつかの実施形態によれば、コーティングは、複数の第1の層および複数の中間層を含む多層構造体を備え、この多層構造体の最も外側の層は中間層である。
任意選択で、多層構造体は、組成が別々の複数の第1の層のうちの少なくとも2つの層、および/または組成が別々の複数の中間層のうちの少なくとも2つの層を含む。
通常、多層構造体の複数の第1の層のすべての層は5nmから10μmである。
任意選択で、複数の第1の層のすべての層は、組成が別々の2つ以上のサブ層を含む。
任意選択で、コーティングは、中間層と硬質炭素層が交互になっている層を含む積層列を備える。この積層列は、複数の中間層および複数の硬質炭素を含み、積層列は多層構造体の上にある。積層列の最も外側の層は、前記硬質炭素層のうちの1つであり、またコーティングの最も外側の層でもある。
通常、基材は、高速度鋼、硬質金属、酸化物セラミック、炭化物セラミック、ホウ化物セラミック、超砥粒材料、PcBN、PCD、およびサーメット、またはこれらの組合せからなる群から選択される。
通常、部材は、切削工具、切削挿入物、治具、および摩擦部材からなる群から選択される。
本発明の別の態様では、基材およびコーティングを備える被覆された部材を作製する方法が提供される。この方法は、
(a)PVD法によって基材の上に中間層を堆積するステップを含み、中間層は、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を含み、Mが、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素であり、その結果、回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅は、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下になり、
PVD堆積中、基材は400℃から800℃の間の所定の温度に保たれ、−30Vから−300Vの所定のバイアス電圧が基材に印加され、さらに
(b)中間層の上に硬質炭素層を堆積するステップを含み、この硬質炭素層はダイヤモンドまたはDLCを含む。
(a)PVD法によって基材の上に中間層を堆積するステップを含み、中間層は、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を含み、Mが、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素であり、その結果、回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅は、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下になり、
PVD堆積中、基材は400℃から800℃の間の所定の温度に保たれ、−30Vから−300Vの所定のバイアス電圧が基材に印加され、さらに
(b)中間層の上に硬質炭素層を堆積するステップを含み、この硬質炭素層はダイヤモンドまたはDLCを含む。
任意選択で、PVD法はマグネトロンスパッタ法である。
任意選択で、この方法は、ステップ(a)を実行する前に、(i)基材の上に第1の層を堆積するステップをさらに含み、この第1の層は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wからなる群から選択された1つまたは複数の金属を含み、第1の層の厚さは5nmから10μmである。
任意選択で、少なくとも1つの第1の層は、Si、Al、Y、B、NおよびCからなる群から選択された1つまたは複数の元素をさらに含む。
任意選択で、この方法は、ステップ(a)の後で、かつステップ(b)の前に、追加の第1の層と中間層を交互に堆積するステップをさらに含み、かつ/またはステップ(b)の後に、追加の中間層と硬質炭素層を交互に堆積するステップをさらに含み、堆積される最終の層は硬質炭素層である。
本発明の硬質炭素コーティングは、例としては熱フィラメントCVD、燃焼炎法、ECR(電子サイクロトロン共鳴)、またはプラズマCVD(PCVD)などの、当技術分野で知られている硬質炭素コーティングの方法のいずれでも堆積することができる。硬質炭素コーティングは、超ナノ結晶ダイヤモンド、粗い粒状ダイヤモンド、またはDLCとすることができる。
本明細書および特許請求の範囲の全体を通して、基材に最も近い層が最も内側の層と定義され、基材から最も遠い層が最も外側の層と定義される。
図1は、本発明の第1の実施形態による部材1Aの概略断面図である。部材1Aは、中間層5および最も外側の硬質炭素層7を含むコーティング6Aで被覆された基材2を有する。
鉄ベースの合金および硬質金属などの金属材料、もしくはサーメット、セラミック、または超砥粒が基材2として適宜に使用される。部材1Aが切削工具として使用される諸実施形態では、硬質金属が基材2として適宜に使用される。
中間層5は、その必須成分としてSi(ケイ素)およびC(炭素)と、任意選択の成分としてN(窒素)および元素Mとを有する、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を有する。元素Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素である。中間層は、C、Nおよび/またはMの濃度に関して、コーティングの外面から基材に向かう方向で組成傾斜を有することがある。この傾斜は、中間層の最も外側の部分におけるC、Nおよび/またはMの平均濃度と、中間層の最も内側の部分におけるC、Nおよび/またはMの平均濃度との間に差があるようになっている。
「結晶の(crystalline)」とは、回折角2θが34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅(FMHM 半値全幅)が、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下のものであり、実質的にSiC結晶と考えられものだけでなく、SiC結晶およびアモルファスSiCを含む化合物構造体を形成するものも含むことに留意されたい。具体的には、34°から36°で観察されるピークは、立方晶SiCの[111]面のピークに相当する。
中間層5は、PVD法を用いて形成される(例えば、特許文献8参照)。中間層5は、10nmの薄い層であることがあり、または10μmまでの厚い層であることがある。
硬質炭素層7は、当技術分野で知られているCVD法により堆積することができる。硬質炭素層7は、0.1μmの薄い層であることがあり、または50μmまでの厚い層であることがある。
SiC(炭化ケイ素)は、少なくとも40GPaの硬度を有し、耐酸化性および耐摩耗性に優れている。結晶SiC膜は、PVD法の膜形成条件を制御することによって、本質的に亀裂を伴わずに形成される(例えば、特許文献8参照)。この膜は、基材または被覆された基材と硬質炭素層の間、または2つの硬質炭素層の間で良好な接着界面層になることが分かっている。前に説明したように、超硬合金の結合剤であるコバルトおよび/またはニッケルは、硬質炭素をグラファイトに変換する触媒である。XRD分析により、基材とSiC層の間にTiNおよび/またはTiCNの層がある場合でも、CVD法によって超硬合金基材の上に堆積されたSiC層中にCoSi相が見出されることが示される。CVD法の温度は800℃から1200℃の間であるのに対し、PVD法の温度は400℃から800℃の間である。開示されているSiC膜は、基材中に存在するコバルトを含む元素に対する拡散バリヤとして働く能力において、知られているCVD SiC層と比べて非常に優れていることが現在では分かっている(例えば、特許文献8参照)。
図2aおよび図2bは、本発明の第2の実施形態による部材1Bの概略断面図である。部材1Bの基材2は、コーティング6Bで被覆されている。コーティング6Bは3つの層、すなわち、基材2の表面に形成された最も内側の第1の層4、第1の層4の上に設けられた中間層5、および中間層5の上に形成された硬質炭素層7を有する。
部材1Bの基材2は、上述の部材1Aの基材2と類似している。コーティング6Bの中間層5および硬質炭素層7は、上述のコーティング6Aの中間層5および硬質炭素層7とほぼ同じである。
第1の層4は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、およびWからなる必須成分の群から選択された1つまたは複数の金属を含み、また任意選択で、Si、Al、YおよびBから成る選択成分の群から選択された1つまたは複数の元素をさらに含む。本発明のいくつかの実施形態では、第1の層4は金属、または必須成分と選択成分の混合物でありうる。別の実施形態では、第1の層4はセラミックであり、NおよびCの一方または両方の非金属元素をさらに含む。上述の第1の層4は、基材2に対して優れた接着性を有する。中間層5は、第1の層4との優れた接着性を有する。したがって、コーティング6Bは、第1の層4をコーティング6Bの最も内側の層として設けることによって、基材2との優れた接着性を示す。つまり、部材1Bは、基材2と硬質炭素層7の間に、前述の部材1Aの接着性と比べて改善された接着性を有する。部材1Bの構成が適用される切削工具、治具および摩擦部材は、優れた耐久性を呈示する。
第1の層4は好ましくは、必須成分としてTiおよびCrのうち1つ以上を有し、選択成分としてY、AlおよびSiから選択された1つ以上を有し、いくつかの実施形態では窒化物である。第1の層4は好ましくは、Ti、Cr、TiN、CrN、TiC、TiAlN、CrAlN、TiCrAlN、TiCrAlSiN、TiAlSiN、およびTiCrAlSiYNのうちのいずれか1つである。これらのうち、Ti、CrN、TiAlN、CrAlN、TiCrAlN、TiCrAlSiN、TiAlSiN、およびTiCrAlSiYNは、特に一部の応用例で切削工具用である。Alを含有する第1の層4では、切削中に切削工具が達するような高温での耐酸性が改善され、その結果として、改善された切削性能がもたらされた。
第1の層4は、好ましくは少なくとも0.2μm、より好ましくは少なくとも0.5μmである。図2bで分かるように、いくつかの実施形態では、第1の層4は2つ以上のサブ層4i、4iiなどを有するが、隣り合うサブ層は別々の組成を有する。これらのサブ層はすべて同じ厚さを有することがあり、またはいくつかの実施形態では、サブ層の1つ以上が固有の厚さを有することがある。第1の層4のサブ層それぞれの厚さは、好ましくは少なくとも5nmである。
第1の層4は、アークイオンめっき法またはCVD法などの知られている方法で形成することができる。中間層5は、第1の基材4の上にマグネトロンスパッタによって形成される。チャンバ内に装着された基材にマグネトロンスパッタまたはアークイオンめっきを選択的に実施できる、膜形成装置を使用することが好ましい。
図3は、本発明の第3の実施形態による部材1Cの断面図である。部材1Cの基材2は、コーティング6Cでコーティングされる。コーティング6Cは、交互に堆積された複数の第1の層4および複数の中間層5を含む多層構造体8Cを有し、硬質炭素層7は、多層構造体の上に堆積される。多層構造体8Cは4つ以上の層を有する。多層構造体8Cの最も外側の層は、硬質炭素層7に隣接する中間層5である。第1の層4および中間層5と、硬質膜層8Cを成す硬質炭素層7とは、上述の部材1Aおよび1B用の、説明された第1の層4、中間層5および硬質炭素層7とほぼ同じである。コーティング6Cは多数の界面構造がある構造体を有するので、その硬度が強化され、耐摩耗性が改善される。したがって、部材1Cで作られた切削工具および摺動部材は、優れた耐久性を有する。
複数の第1の層4それぞれの厚さ、および多層構造体8Cの複数の中間層5それぞれの厚さは、好ましくは5nmから10μm、より好ましくは100nmから2μmの範囲内にある。いくつかの実施形態では、多層構造体8Cの複数の第1の層4のいずれかの組成は、複数の第1の層4のいずれか他と異なりうる。あるいは、複数の第1の層4のいずれかの層は、複数の第1の層4の少なくとも1つの他の層と同じ組成でありうる。いくつかの実施形態では、多層構造体8Cの複数の中間層5のいずれかの組成は、複数の中間層5のいずれか他のものと異なりうる。あるいは、複数の中間層5のいずれかの層は、複数の中間層5の少なくとも1つの他の層と同じ組成でありうる。好ましくは、多層構造体8Cの組成、厚さおよび層の数は、層が多数であることによって生じる内部応力を低減するように設定される。
図4は、本発明の第4の実施形態による部材1Dの概略断面図である。部材1Dは、基材2の表面がコーティング6Dで被覆された構造体を有する。コーティング6Dは、積層列10Dで被覆された多層構造体8Dを有する。複数の第1の層4と複数の中間層5が交互に堆積されている多層構造体8Dは、コーティング6Cの説明された多層構造体8Cと類似している。
積層列10Dは、複数の硬質炭素層7と複数の中間層5が交互になっている層を有する。積層列10Dは3つ以上の層を有する。いくつかの実施形態では、積層列10Dの複数の中間層5のいずれの組成および/または厚さも、複数の中間層5のいずれか他のものと異なりうる。同様に、いくつかの実施形態では、積層列10Dの複数の硬質炭素層7のいずれの組成および/または厚さも、積層列10Dの複数の硬質炭素層7のいずれか他のものと異なりうる。
Claims (21)
- コーティングおよび基材を備える被覆された部材であって、前記コーティングが、少なくとも1つの中間層および少なくとも1つの硬質炭素層を備え、
前記硬質炭素層はダイヤモンドまたはDLCを含み、かつ前記コーティングの最も外側の層を形成し、
前記中間層は、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を有するPVDで形成された層を含み、SiおよびCが必須成分であり、Mが、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素であり、
回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅は、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下であることを特徴とする被覆された部材。 - 前記コーティングは、中間層と硬質炭素層が交互になっている層を含む積層列を備え、前記積層列は、複数の中間層および複数の硬質炭素層を含むことを特徴とする請求項1に記載の被覆された部材。
- 前記複数の中間層のすべての層は10nmから10μmであり、
前記複数の硬質炭素層のすべての層は0.1μmから50μmであることを特徴とする請求項2に記載の被覆された部材。 - 前記複数の中間層のうちの少なくとも2つの層は別々の組成を有し、かつ/または
前記複数の硬質炭素層のうちの少なくとも2つの層は、別々の組成を有することを特徴とする請求項2に記載の被覆された部材。 - 前記コーティングは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wからなる群から選択された1つまたは複数の金属を含む少なくとも1つの第1の層をさらに備え、前記コーティングの最も内側の層は前記第1の層であり、前記第1の層の厚さは5nmから10μmであることを特徴とする請求項1に記載の被覆された部材。
- 前記少なくとも1つの第1の層は、Si、Al、Y、B、N、およびCからなる群から選択された1つまたは複数の元素をさらに含むことを特徴とする請求項5に記載の被覆された部材。
- 前記コーティングは、第1の層と中間層が交互になっている層を含む多層構造体を備え、前記多層構造体は、複数の第1の層および複数の中間層を含み、
前記多層構造体の最も外側の層は、前記中間層のうちの1つであることを特徴とする請求項5に記載の被覆された部材。 - 前記複数の第1の層のうちの少なくとも2つの層は別々の組成を有し、かつ/または
前記複数の中間層のうちの少なくとも2つの層は、別々の組成を有することを特徴とする請求項7に記載の被覆された部材。 - 前記複数の第1の層のすべての層は5nmから10μmであることを特徴とする請求項7に記載の被覆された部材。
- 前記コーティングは、中間層と硬質炭素層が交互になっている層を含む積層列を備え、前記積層列は、複数の中間層および複数の硬質炭素を含み、
前記積層列は前記多層構造体の上にあり、
前記積層列の最も外側の層は、前記硬質炭素層のうちの1つであり、また前記コーティングの最も外側の層でもあることを特徴とする請求項7に記載の被覆された部材。 - 前記積層列の最も内側の層は、前記硬質炭素層のうちの1つであることを特徴とする請求項7に記載の被覆された部材。
- 前記少なくとも1つの第1の層のうちの1つまたは複数の層は、2つ以上のサブ層を含むことを特徴とする請求項5に記載の被覆された部材。
- 前記部材は、治具、摩耗部品および摩擦部材からなる群から選択されることを特徴とする請求項1に記載の被覆された部材。
- 前記部材は切削工具であることを特徴とする請求項1に記載の被覆された部材。
- コーティングおよび基材を備える被覆された部材であって、前記コーティングは、
前記基材の上の多層構造体であって、第1の層と中間層が交互になった層を含み、かつ複数の第1の層および複数の中間層を含む多層構造体と、
前記多層構造体の上の積層構造体であって、中間層と硬質炭素層が交互になった層を含み、かつ複数の中間層および複数の硬質炭素層を含む積層構造体と
を備え、
前記第1の層のそれぞれは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wからなる群から選択された1つまたは複数の金属を含み、前記第1の層のそれぞれの厚さが5nmから10μmであり、
前記中間層のそれぞれは、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を有するPVDで形成された層を含み、SiおよびCが必須成分であり、Mが、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素であり、回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅は、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下であり、
前記硬質炭素層のそれぞれはダイヤモンドまたはDLCを含み、
前記コーティングの最も内側の層は前記第1の層のうちの1つであり、
前記コーティングの最も外側の層は、前記硬質炭素層のうちの1つであることを特徴とする被覆された部材。 - 基材およびコーティングを備える被覆された部材を作製する方法であって、
(a)PVD法によって前記基材の上に中間層を堆積するステップであって、前記中間層は、SixC1−x−y−zNyMz(ただし0.4≦x≦0.6、0≦y≦0.1、および0≦z≦0.2)の合成物を含み、Mが、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、B、AlおよびRuからなる群から選択された1つまたは複数の元素であり、その結果、回折角が34°から36°で観察されたSiCピークの半値幅は、CuKα線を用いてX線回折(XRD)が実施された場合に3°以下になり、
PVD堆積中、前記基材は400℃から800℃の間の所定の温度に保たれ、−30Vから−300Vの所定のバイアス電圧が前記基材に印加される、ステップと、
(b)前記中間層の上に硬質炭素層を堆積するステップであって、前記硬質炭素層はダイヤモンドまたはDLCを含む、ステップと
を含むことを特徴とする方法。 - PVDマグネトロンスパッタ法によって前記中間層を堆積するステップを含むことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- ステップ(a)を実行する前に前記基材の上に第1の層を堆積するステップをさらに含み、前記第1の層は、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Wからなる群から選択された1つまたは複数の金属を含み、前記第1の層の厚さは5nmから10μmであることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記少なくとも1つの第1の層は、Si、Al、Y、B、NおよびCからなる群から選択された1つまたは複数の元素をさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- ステップ(a)の後で、かつステップ(b)の前に、追加の第1の層と中間層を交互に堆積するステップをさらに含むことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- ステップ(b)の後に、追加の中間層と硬質炭素層を交互に堆積するステップをさらに含み、堆積される最終の層は硬質炭素層であることを特徴とする請求項20に記載の方法。
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