JP2014133298A

JP2014133298A - ＣＶＤコーティングされた多結晶ｃ−ＢＮ切削工具

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Publication number: JP2014133298A
Application number: JP2014001947A
Authority: JP
Inventors: Barry Battaglia Frank; バリーバッタリアフランク; Jane Nestor Crystal; ジェーンネスタークリスタル; Rudolf Leicht Peter; ルドルフライヒペーター; Lewis Reiner Kent; レウィスライナーケント; Graham Mcnerny Charles; グラハムマクナーニーチャールズ
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2014-01-08
Publication date: 2014-07-24
Also published as: SE1450016A1; CN103924211B; DE102013113502A1; CN103924211A; DE102013113502B4; US20140199130A1; US9028953B2

Abstract

【課題】ＣＶＤコーティングされた多結晶ｃ−ＢＮ切削工具を提供する。
【解決手段】ＣＶＤコーティングされた切削工具が提供される。本明細書に記載のコーティングされた切削工具は、いくつかの実施形態では、ＰｃＢＮ基体と、化学蒸着によって堆積された１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含む基体に付着された研磨コーティングとを含み、前記コーティングは、工作物と接触する切削工具の領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、化学蒸着（ＣＶＤ）により適用されたコーティングを有する切削工具に関し、詳細には、ＣＶＤコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ）切削工具に関する。

切削工具は、機械加工金属および合金として、被覆および非被覆状態の両方で使用されてきた。切削工具の耐摩耗性を高め、寿命を延ばすため、１つまたは複数の耐熱性材料層が切削工具表面に適用されてきた。例えば、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＯＣＮ、ＴｉＮおよびＡｌ_２Ｏ_３が、ＣＶＤにより、超硬合金基体に適用されてきた。

さらに、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ）基体に基づく切削工具は、ｃＢＮの高い硬度および熱安定性（約９８０℃まで）を考えると、金属工作産業で重要性を増し続けている。超硬合金と同様、ＰｃＢＮ基体に基づく切削工具もまた、肌焼鋼および無心焼入れ鋼、超合金、ならびに鋳鉄の機械加工を含む様々な切削用途に向けた耐熱性コーティングの適用から恩恵を受けることができる。しかしながら、耐熱性コーティングは一般に摩耗の抑制、およびＰｃＢＮ工具の寿命の延長に有効であるが、未エージング鋳鉄など、低い被削性を有する材料を伴う用途では苦戦する。

一態様において、いくつかの実施形態で所望の耐摩耗性と向上した切削寿命とを示す、コーティングが付着されたＰｃＢＮ切削工具を記載する。いくつかの実施形態では、例えば、本明細書に記載のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具は、未エージング鋳鉄などの低い被削性を有する材料を使用する用途において、従来の切削工具に勝る向上した寿命を示す。

本明細書に記載のコーティングされた切削工具は、いくつかの実施形態では、ＰｃＢＮ基体と、化学蒸着によって堆積された１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含む基体に付着された研磨コーティングとを含み、コーティングは、工作物と接触する切削工具の領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。基体は、いくつかの実施形態では、８５重量パーセントを超えるＰｃＢＮを含む。さらに、工作物接触領域のコーティング表面粗さ（Ｒ_ａ）は、２５０ｎｍ未満または２００ｎｍ未満であることができる。

別の態様において、本明細書に記載のコーティングされた切削工具は、ＰｃＢＮ基体と、基体に付着された研磨コーティングとを含み、研磨コーティングは、ＰｃＢＮ基体に直接堆積された第１Ａｌ_２Ｏ_３層と、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含む、コーティングの層に堆積された第２Ａｌ_２Ｏ_３層とを含み、コーティングは工作物と接触する切削工具の領域で約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。

別の態様において、コーティングされた切削工具を作製する方法が本明細書に記載される。コーティングされた切削工具を作製する方法は、いくつかの実施形態では、ＰｃＢＮ基体を提供するステップと、１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含むコーティングを化学蒸着によって基体の上に堆積するステップと、を含む。堆積されたコーティングは、工作物と接触する切削工具の領域において６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨される。堆積されたコーティングは、いくつかの実施形態では、工作物接触領域において２５０ｎｍ未満または２００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨される。さらに、いくつかの実施形態では、堆積されたコーティングを研磨することは、コーティングの応力状態を変えない、または実質的に変えない。さらに、基体は８５重量パーセントを超えるＰｃＢＮを含むことができる。

別の態様において、未エージング鋳鉄工作物を機械加工する方法が本明細書に記載される。未エージング鋳鉄工作物を機械加工する方法は、ＰｃＢＮ基体と、化学蒸着によって堆積された１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含む基体に付着された研磨コーティングとを含むコーティングされた切削工具を提供するステップを含み、研磨コーティングは、工作物と接触する領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。未エージング鋳鉄工作物は、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具で機械加工され、コーティングされた切削工具は、コーティングが工作物接触領域において研磨されない実質的に同一のＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削工具と比較して少なくとも３０％の切削寿命の向上を示す。

これらおよび他の実施形態を、以下に続く「発明を実施するための形態」にさらに記載する。

本明細書に記載の一実施形態によるコーティングされた切削工具の基体を示す。本明細書に記載の一実施形態によるコーティングされた切削工具の基体を示す。本明細書に記載の一実施形態によるコーティングされた切削工具の基体を示す。本明細書に記載の一実施形態によるコーティングされた切削工具の基体を示す。

本明細書に記載される実施形態は、以下の「発明を実施するための形態」および「実施例」、ならびにそれらの先および後の記載を参照することによって、より容易に理解することができる。しかしながら、本明細書に記載される要素、装置および方法は、「発明を実施するための形態」および「実施例」に提示される特定の実施形態に限定されない。これら実施形態は、本発明の原理の単なる例であることを認識するべきである。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、多数の修正および適合が、当業者に容易に明らかになろう。

Ｉ．コーティングされた切削工具
一態様において、いくつかの実施形態で所望の耐摩耗性および向上した切削寿命をはっきり示すコーティングが付着したＰｃＢＮ切削工具を記載する。本明細書に記載のコーティングされた切削工具は、８５重量パーセント超のＰｃＢＮを含むＰｃＢＮ基体と、化学蒸着によって堆積されたＡｌ_２Ｏ_３の１つまたは複数の層を含む、基体に付着された研磨コーティングとを含むことができ、コーティングは、工作物と接触する切削工具の領域で約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。いくつかの実施形態では、工作物接触領域のコーティング表面粗さ（Ｒ_ａ）は、２５０ｎｍ未満または２００ｎｍ未満である。

別の態様において、本明細書に記載のコーティングされた切削工具は、ＰｃＢＮ基体と、基体に付着された研磨コーティングとを含み、研磨コーティングは、ＰｃＢＮ基体に直接堆積された第１のＡｌ_２Ｏ_３層と、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含むコーティングの層に堆積された第２Ａｌ_２Ｏ_３層とを含み、コーティングは工作物と接触する切削工具の領域で約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。

次に特定成分を検討すると、本明細書に記載のコーティングされた切削工具は、ＰｃＢＮ基体を含む。ＰｃＢＮ基体は、本発明の目的と矛盾しない任意の量のＰｃＢＮを含むことができる。例えば、ＰｃＢＮ基体は、８５重量パーセント超のＰｃＢＮを含むことができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載の切削工具基体は、表Ｉから選択される量のＰｃＢＮを含む。

さらに本明細書に記載の切削工具のＰｃＢＮ基体は、セラミックまたは金属結合材を含むこともできる。ＰｃＢＮ基体の適切なセラミック結合材は、チタニウム、タングステン、コバルトまたはアルミニウムの窒化物、炭窒化物、炭化物および／またはホウ化物を含むことができる。いくつかの実施形態では、例えば、ＰｃＢＮ基体は、ＡｌＮ、ＡｌＢ_２またはそれらの混合物の結合材を含む。さらに、いくつかの実施形態では、結合材は、前述のセラミックまたは金属結合材のいずれかの固溶体を含む。

本明細書に記載のＰｃＢＮ基体の組成測定は、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって行うことができる。切削工具基体のすくい面または逃げ面は、切削工具の形状に応じて解析することができる。本明細書に記載のＰｃＢＮ基体の組成相解析に対して、ＰｃＢＮ成形体およびチップ用のオイラークレードル（Ｅｕｌｅｒｅａｎｃｒａｄｌｅ）および微小焦点光学素子が装着されたＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌＸ’ｐｅｒｔＭＲＤ回折装置、またはＰｃＢＮのモノリシック固体片の解析用のプログラム可能光学素子が装着されたＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌＸ’ｐｅｒｔＭＰＤを使用することができる。

両Ｘ線回折装置は、集中法光学素子を用いて構成され、かつ銅Ｘ線管および４５ＫＶおよび４０ＭＡの動作パラメータが装着される。モノリシック固体片の解析では、ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌＭＲＤは、プログラム可能発散スリットおよびプログラム可能散乱線除去スリットが装着される。Ｘ線ビーム幅は、適切なマスクサイズにより制御され、Ｘ線ビーム長さは、プログラム可能光学素子を用いて２ｍｍに固定される。ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌＭＰＤは、線状ストリップ固体状Ｘ線検出器およびニッケルベータフィルタが装着される。

ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌＸ’ｐｅｒｔＭＲＤ装置は、ＰｃＢＮ成形体のサイズに応じて１００μか５００μの焦点の単焦点単細管光学素子を用いて構成される。ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌＭＲＤは、線状ストリップ固体状Ｘ線検出器およびニッケルベータフィルタが装着される。

解析走査範囲、連続時間、および走査速度が、リートベルト解析用の光学データを提供するために選択される。バックグラウンドプロファイルが適合され、ピーク探索がＰｃＢＮ基体回折データに実行され、全ピーク位置およびピーク強度を特定する。ピーク位置および強度データを使用して、商業的に入手可能な結晶相データベースのいずれかを用いて、ＰｃＢＮ基体の結晶相組成を特定する。

結晶構造データは、基体に存在する結晶相のそれぞれについて入力される。典型的なリートベルト精密化パラメータ設定は以下のものである。
サンプル幾何学的形状平板
線吸収係数平均試料組成から計算
重み付けスキームｌ_ｏｂｓに対抗
プロファイル関数疑似フォークト（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｖｏｉｇｔ）
プロファイルベース幅試料ごとに選択
最小二乗の型ニュートン・ラフソン（Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ）
偏光係数１．０
リートベルト精密化は典型的に以下のものを含む。
試料偏位Ｘ線位置合わせから試料を移動
バックグラウンドプロファイル回折データのバックグラウンドプロファイルを最良に記載するために選択
スケール関数各相のスケール関数
Ｂ全体（Ｂｏｖｅｒａｌｌ）相の全原子に適用される偏位パラメータ
セルパラメータａ、ｂ、ｃおよびアルファ、ベータ、およびガンマ
ＷパラメータピークＦＷＨＭを記載
許容可能な重み付けＲ値を得るためのあらゆる追加パラメータ。

本明細書に記載の組成パラメータを有するＰｃＢＮ基体は、様々な構成で提供することができる。例えば、コーティングされた切削工具は、独立型モノリシック固体片ＰｃＢＮ基体を含むことができる。あるいは、ＰｃＢＮ基体は、ろう付けまたは他の接合技術によって支持体に取り付けられる成形体またはインサートとして提供される。さらに、ＰｃＢＮ基体は、支持体の全上面または全上面／全底面切削インサートであることができる。

図１は本明細書に記載の一実施形態によるコーティングされた切削工具のモノリシック固体片ＰｃＢＮ基体を示す。ＰｃＢＮ基体（１０）は逃げ面（１２）およびすくい面（１４）を含み、逃げ面（１２）およびすくい面（１４）は交差して切れ刃（１６）を提供する。基体は基体（１０）を工具ホルダに固定するように動作可能な開口（１８）も含む。

図２は別の実施形態によるコーティングされた切削工具のＰｃＢＮ基体を示し、ＰｃＢＮ基体はろう付けまたは他の技術によって支持体に結合される成形体またはインサートとして提供されている。図２に示されるように、切削工具（２０）は支持体（２２）を含み、支持体（２２）はその反対側のコーナー部分に切欠き（２４、２６）を有する。いくつかの実施形態では、支持体（２２）は、コバルト結合材を有する炭化タングステンなどの結合炭化金属を含む。ＰｃＢＮ基体（２８）は、各切欠き（２４、２６）内にろう付けまたは他の技術によって固着する成形体またはインサートとして提供される。ＰｃＢＮ基体（２８）は、すくい面（３０）および少なくとも１つの逃げ面（３２）を有する。切れ刃（３４）は、すくい面（３０）および少なくとも１つの逃げ面（３２）の接合部に形成される。図２の実施形態の切削工具はさらに開口（３６）を含み、開口は切削工具（２０）の工具ホルダへの接続を補助することができる。

図３は一実施形態によるコーティングされた切削工具のＰｃＢＮ基体を示し、ＰｃＢＮ基体は支持体の上面のインサートとして提供されている。図３に示されているように、切削工具（５０）は、上面（５４）および底面（５３）を有する支持体（５２）を含む。いくつかの実施形態では、例えば、支持体（５２）は、コバルト結合材を有する炭化タングステンなどの結合炭化金属を含む。ＰｃＢＮ基体（５８）はろう付けまたは他の接合技術によって支持体（５２）の上面（５４）に結合する。ＰｃＢＮ基体（５８）はすくい面（６２）および少なくとも１つの逃げ面（６４）を有し、切れ刃（６６）は、すくい面（６２）および少なくとも１つの逃げ面（６４）の接合部に形成される。

さらに、いくつかの実施形態では、第２のＰｃＢＮ基体が、ろう付けまたは他の接合技術によって支持材の底面に結合し、支持材がＰｃＢＮの上層と底層の間に挟まれる構成を提供する。図４は、支持材（５２）がＰｃＢＮの上側基体（５８）と底側基体（５９）の間に挟まれる実施形態を示す。図４に示されるように、底側ＰｃＢＮ基体（５９）はまた、すくい面（不図示）と少なくとも１つの逃げ面（６７）を含み、切れ刃（６８）は、すくい面および少なくとも１つの逃げ面（６７）の接合部に形成される。

本明細書に記載されるように、ＰｃＢＮ基体に付着される研磨コーティングは、化学蒸着によって堆積された１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含み、コーティングは、工作物と接触する切削工具の領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。いくつかの実施形態では、研磨コーティングのＡｌ_２Ｏ_３層は、ＰｃＢＮ基体の表面に直接堆積される。あるいは、Ａｌ_２Ｏ_３層は、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含むコーティングの内側層に堆積される。例えば、Ａｌ_２Ｏ_３層は、コーティングのＴｉＮ、ＴｉＣ、またはＴｉＣＮ内側層に堆積することができる。

さらに、Ａｌ_２Ｏ_３層を堆積可能な内側層は、ボンディング層または改質層である。ボンディング層または改質層を使用して、Ａｌ_２Ｏ_３層とＴｉＣＮなどの下側層との間の接着力を高めることができ、および／またはＡｌ_２Ｏ_３層の所望の形態を核にすることができる。適切なボンディング／改質層は、ＴｉＯＣＮ、ＴｉＡｌＯＣＮまたはそれらの混合物（ＴｉＯＣＮ／ＴｉＡｌＯＣＮ）を含む。ボンディング／改質層は、いくつかの実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３堆積のあと、コーティング構造部分を保持するのに十分な厚さである。他の実施形態では、ボンディング／改質層は、Ａｌ_２Ｏ_３堆積の間に吸収され、最終コーティング構造において認識できる存在を有さない。

いくつかの実施形態では、第１Ａｌ_２Ｏ_３層はＰｃＢＮ基体に直接堆積され、第２Ａｌ_２Ｏ_３層は、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含むコーティングの内側層に堆積される。第２Ａｌ_２Ｏ_３層は、いくつかの実施形態では、コーティングのＴｉＮ、ＴｉＣ、またはＴｉＣＮ層の上に堆積される。ボンディングまたは改質層は、第２Ａｌ_２Ｏ_３層をＴｉＮ、ＴｉＣ、またはＴｉＣＮ層上に堆積する間、使用可能である。

本明細書に記載の研磨コーティングのＡｌ_２Ｏ_３層は、１つまたは複数の結晶相を含むことができる。Ａｌ_２Ｏ_３層は、いくつかの実施形態では、α−Ａｌ_２Ｏ_３、κ−Ａｌ_２Ｏ_３、またはα／κ−Ａｌ_２Ｏ_３混合物である。さらに、コーティングの個々のＡｌ_２Ｏ_３層はそれぞれ、同じ結晶相または異なる結晶相を示すことができる。一実施形態では、例えば、コーティングの第１Ａｌ_２Ｏ_３層はα−Ａｌ_２Ｏ_３であるが、第２Ａｌ_２Ｏ_３層はκ−Ａｌ_２Ｏ_３である。別の実施形態では、コーティングの第１および第２Ａｌ_２Ｏ_３層の両方が単一相α−Ａｌ_２Ｏ_３である。

さらに、本明細書に記載の研磨コーティングのＡｌ_２Ｏ_３層は、本発明の目的と矛盾しない任意の所望の厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、コーティングのＡｌ_２Ｏ_３層は、表ＩＩから選択される厚さを有する。

多数のＡｌ_２Ｏ_３層が存在するいくつかのコーティング実施形態では、Ａｌ_２Ｏ_３層の厚さは、コーティング中の層の位置に従い選択することができる。ＰｃＢＮ基体に直接堆積される初期Ａｌ_２Ｏ_３層は、例えば、１μｍ未満の厚さを有し得る一方、初期層に堆積される後続Ａｌ_２Ｏ_３層は３〜１５μｍなどの１μｍを超える厚さである。あるいは、ＰｃＢＮ基体に直接堆積される初期Ａｌ_２Ｏ_３層は、少なくとも約５μｍまたは少なくとも約１０μｍの厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、ＰｃＢＮ基体に直接堆積されるＡｌ_２Ｏ_３層は、５μｍ〜２０μｍの範囲の厚さを有する。

Ａｌ_２Ｏ_３層はコーティングの最外層であることができる。いくつかの実施形態では、例えば、１つまたは複数のコーティング層を研磨中に除去し、それにより下にあるＡｌ_２Ｏ_３層を部分的または完全に露出させることができる。あるいは、Ａｌ_２Ｏ_３層はコーティングの最外層ではない。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の外側層は、研磨の後、コーティングのＡｌ_２Ｏ_３層の上に残っている。そのような実施形態では、コーティング外側層は、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＶＩＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含むことができる。例えば、いくつかの実施形態では、研磨コーティングの外側層は、ＴｉＮ、ＴｉＣまたはＴｉＣＮである。さらに、外側層構成は、ＴｉＮおよびＴｉＣＮ層の組合せ（ＴｉＮ／ＴｉＣＮ）を含むことができる。

本明細書に記載のコーティングの内側層および外側層は、本発明の目的と矛盾しない任意の厚さを有することができる。いくつかの実施形態では、コーティングの内側層および／または外側層は、０．５μｍ〜５μｍの範囲の厚さを有することができる。さらに、本明細書に記載の研磨コーティングは、１２μｍ未満の全厚さ（全てのコーティング層の合計）を有することができる。いくつかの実施形態では、研磨コーティングは、１０μｍ未満または３μｍ未満の全厚さを有する。本明細書に記載の研磨コーティングは、１〜１２μｍまたは２〜１０μｍの範囲の全厚さを有することができる。

さらに、ＰｃＢＮ基体に付着された研磨コーティングは、本明細書に記載のＡｌ_２Ｏ_３層、内側層および／または外側層の任意の構成または構造を有することができる。いくつかの実施形態では、本明細書に記載のコーティングされた切削工具は表ＩＩＩから選択される構造を有する。表ＩＩＩに提供されるコーティング構成は、基体に隣接する最内層で始まり、最外層まで連続する。

本明細書に記載の構成を有する研磨ＣＶＤコーティングは、工作物と接触するＰｃＢＮ切削工具の領域において、６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を示す。切削工具の工作物接触領域は、工具の１つまたは複数の切れ刃を含み得る。いくつかの実施形態では、例えば、工作物接触領域は、切削工具のホーニング仕上げをした領域である。実施形態では、本明細書に記載の研磨コーティングは、表ＩＶから選択される工作物接触領域の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。

コーティング表面粗さは、ＶｅｅｃｏＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．（Ｐｌａｉｎｖｉｅｗ，ＮｅｗＹｏｒｋ）から商業的に入手可能なＷＹＫＯ（登録商標）ＮＴ−ＳｅｒｉｅｓＯｐｔｉｃａｌＰｒｏｆｉｌｅｒｓを用いる光学的形状測定によって測定することができる。

本明細書でさらに考察されるように、コーティングは、研磨される領域のコーティングの応力状態を変えないような十分穏やかな条件の下で、所望の表面粗さを得るように研磨することができる。いくつかの実施形態では、例えば、研磨は残留引張強度のレベルを低減せず、および／またはコーティングの残留圧縮応力のレベルを増大しない。外側層が研磨により除去されるいくつかの実施形態では、研磨は、コーティングの残存層の応力状態を変えない、または実質的に変えない。さらに、本明細書に記載のコーティングは、線および／または方向的に依存する研磨ラインなど、研磨されるのに整合する表面形態および構造を示し得る。

ＩＩ．コーティングされた切削工具の製造方法
別の態様において、コーティングされた切削工具を製造する方法を本明細書に記載する。コーティングされた切削工具を製造する方法は、いくつかの実施形態では、ＰｃＢＮ基体を提供するステップと、１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含むコーティングを化学蒸着によって基体に堆積するステップとを含む。堆積されたコーティングは、工作物と接触する切削工具の領域において、６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨される。

次に特定ステップを検討すると、本明細書に記載の方法は、ＰｃＢＮを含む基体を提供するステップを含む。本明細書の上記の第Ｉ節において言及したいずれかのＰｃＢＮ基体を使用することができる。基体は、例えば、本明細書の表Ｉから選択されるＰｃＢＮ含量を有することができる。例えば、一実施形態では、ＰｃＢＮ基体は８５重量パーセントを超えるＰｃＢＮを含むことができる。いくつかの実施形態では、粗く成形されたＰｃＢＮ基体が提供され、基体の上／底／周囲／Ｔランドが、ダイヤモンド研磨車を用いて研磨される。標的ホーニング寸法を得るのに適切な粒子サイズの疎性ダイヤモンド媒体を備えたフラットブラシを利用するＧｅｒｂｅｒプロセスによりホーニング仕上げが追加される。さらに、ＰｃＢＮ基体は、アルミナ粒子などのセラミック粒子を用いるウェットブラストのプレコート処理にかけることができる。ウェットブラスト処理は、ＰｃＢＮ基体表面を、本明細書に記載のコーティングのＣＶＤ堆積用に清浄化して準備する。ブラストされたＰｃＢＮ基体は、ウェットブラスト処理に由来するあらゆる異粒子およびフィルムを除去するために超音波水浴中で洗浄されてもよい。

１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含むコーティングは、ＰｃＢＮ基体の表面に化学蒸着によって堆積される。コーティングは、本明細書の第Ｉ節に記載のいずれかの構成、組成パラメータおよび／または特性を有することができる。いくつかの実施形態では、例えば、本明細書に記載の方法に従うＣＶＤによって堆積されたコーティングは、上記表ＩＩＩから選択される構成を有する。さらに、本明細書に記載のコーティングの個々の層は、表Ｖに提供される成分を有する反応ガス混合物から堆積することができる。

当業者に知られているように、所望厚さ、粒度および／または結晶相など、表Ｖに列記される個々のコーティング層に特有の構造パラメータは、堆積時間、温度および圧力のＣＶＤプロセスパラメータ、ならびに混合物中の反応ガス種の組成パーセンテージを変えることによって達成することができる。

堆積に続き、ＣＶＤコーティングは、工作物と接触する切削工具の領域において、約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨される。いくつかの実施形態では、ＣＶＤコーティングは、工作物接触領域において、本明細書の上記表ＩＶから選択される値を有する表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨される。

切削工具の工作物接触領域は、工具の１つまたは複数の切れ刃を含むことができる。いくつかの実施形態では、例えば、工作物接触領域は、切削工具のホーニングされた領域である。研磨は適切なダイヤモンドまたはセラミックのグリットサイズのペーストにより管理することができる。ペーストのグリットサイズは、いくつかの実施形態では、１μｍ〜１０μｍの範囲である。一実施形態では、５〜１０μｍのダイヤモンドグリットペーストが使用されコーティングを研磨する。さらに、グリットペーストは、ブラシなどの本発明の目的と矛盾しないいずれかの装置によってＣＶＤコーティングに適用することができる。一実施形態では、例えば、フラットブラシを使用して、グリットペーストを、ＰｃＢＮ切削工具の工作物接触領域のＣＶＤコーティングに適用する。

コーティングは、切削工具の工作物接触領域の所望の表面粗さ（Ｒ_ａ）を得るのに十分な時間、研磨される。本明細書に記載するように、研磨条件は、研磨領域のコーティングの応力状態を変えないまたは実質的に変えないように選択することができる。いくつかの実施形態では、例えば、研磨は残留引張応力のレベルを低減しない、および／またはコーティングの残留圧縮応力のレベルを増大しない。当業者に知られているように、コーティングの層の研磨前および後応力状態を、分析される層の適切な結晶面（ｈｋｌ）からの反射を参照するＳｉｎ^２ψ法を用いるＸＲＤによって測定することができる。

研磨は、いくつかの実施形態では、コーティングの１つまたは複数の外側層を除去しない。本明細書の上記表ＩＩＩを参照すると、研磨はＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ／ＴｉＣＮおよび／またはＡｌ_２Ｏ_３の１つまたは複数の外側層を除去しない。あるいは、いくつかの実施形態では、研磨はコーティングの１つまたは複数の外側層を除去する、または部分的に除去する。ＴｉＮおよび／またはＴｉＣＮの外側層は部分的または完全に除去可能であり、それにより下にあるＡｌ_２Ｏ_３層を露出する。１つまたは複数の外側層が研磨により除去されるいくつかの実施形態では、研磨はコーティングの残存層の応力状態を変えない、または実質的に変えない。

研磨される際、本明細書に記載のＣＶＤコーティングは、セラミックまたは他の粒子タイプによるウェットまたはドライブラストなどのコート後ブラストまたはショット技術にかけられない。さらに、コーティングされた切削工具は、研磨プロセスに由来するいかなる残留ペーストまたはグリットも除去するために超音波水浴中で清浄化することができる。

ＩＩＩ．未エージング鋳鉄を機械加工する方法
別の態様において、未エージング鋳鉄工作物を機械加工する方法を本明細書に記載する。未エージング鋳鉄工作物を機械加工する方法は、ＰｃＢＮの基体と、化学蒸着によって堆積されたＡｌ_２Ｏ_３の１つまたは複数の層を含むＰｃＢＮ基体に付着された研磨コーティングとを含むコーティングされた切削工具を提供するステップを含み、研磨コーティングは、鋳鉄工作物と接触する領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する。未エージング鋳鉄工作物は、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具で機械加工され、コーティングされた切削工具は、コーティングが工作物接触領域において研磨されていない実質的に同一のＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削工具と比べて少なくとも３０％の切削寿命の向上を示す。未エージング鋳鉄工作物は、本明細書で使用される際、鋳込みから３日未満の鋳鉄工作物を指す。

ＰｃＢＮ基体と、それに付着された研磨コーティングとを含むコーティングされた切削工具は、本明細書の上記第Ｉ節に記載のいずれかの構成、組成パラメータおよび／または特性を有することができる。いくつかの実施形態では、例えば、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具は、本明細書の表Ｉから選択されるＰｃＢＮ含量を有する基体と、本明細書の表ＩＩＩから選択されるコーティング構造とを含む。さらに、コーティングは、本明細書の表ＩＶから選択される工作物接触領域における表面粗さ（Ｒ_ａ）を有することができる。

ＰｃＢＮ基体と、それに付着された研磨コーティングとを含むコーティングされた切削工具は、いくつかの実施形態では、コーティングが工作物接触領域において研磨されていない実質的に同一のコーティングされた切削工具と比べて、表ＶＩに従う未エージング鋳鉄に対する切削寿命の向上を示す。

さらに、ＰｃＢＮ基体と、それに付着された研磨コーティングとを含むコーティングされた切削工具は、いくつかの実施形態では、コーティングが工作物接触領域において粒子ブラストされている実質的に同一のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具と比べて、少なくとも１０％の未エージング鋳鉄に対する切削寿命の向上を示す。

以下の実施例に記載するように、研磨ＣＶＤコーティングを有する本明細書に記載のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具と、未研磨ＣＶＤコーティングの比較切削工具を、寿命評価のため同じ切削条件にかける。さらに、本明細書に記載のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具で機械加工された未エージング鋳鉄工作物は、ねずみ鋳鉄である。

これらおよび他の実施形態を、以下の非限定的な実施例によりさらに示す。

実施例１
コーティングされた切削工具本体
本明細書に記載の構成を有するコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ａ）を、ＰｃＢＮ切削インサート基体［ＡＮＳＩ形状ＣＮＭ４３３Ｓ０８２０］を、軸流高温壁ＣＶＤ反応器の中に配置することによって作製した。ＣＶＤ反応器に配置する前、ＰｃＢＮ基体を本明細書の上記第ＩＩ節に記載されるように準備しかつ清浄化した。基体は、９０重量パーセントのＰｃＢＮとＡｌＮ残部、およびＡｌＢ_２結合材を含んだ。本明細書に記載の構造を有するコーティングを、表ＶＩＩに記載のＣＶＤプロセスパラメータに従いＰｃＢＮ基体（Ａ）に堆積した。

得られた多層ＣＶＤコーティングは、表ＶＩＩＩに記載の特性を示した。

次にＣＶＤコーティングを、ＰｃＢＮ切削工具（Ａ）のホーニング領域において、２５０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで、フラットブラシを介して適用される５〜１０μｍのダイヤモンドグリットペーストを用いて研磨した。ＣＶＤコーティングの研磨により切れ刃の外側ＴｉＮ層が除去された。その後コーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ａ）を、いっさいの残留グリットまたはペーストを除去するために超音波水浴中で洗浄した。

実施例２
コーティングされた切削工具本体
本明細書に記載の構成を有するコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ｂ）を、ＰｃＢＮ切削インサート基体［ＡＮＳＩ形状ＣＮＭＡ４３３Ｓ０８２０］を、軸流高温壁ＣＶＤ反応器の中に配置することによって作製した。ＣＶＤ反応器に配置する前、ＰｃＢＮ基体を本明細書の上記第ＩＩ節に記載されるように準備しかつ清浄化した。基体は、９０重量パーセントのＰｃＢＮとＡｌＮ残部、およびＡｌＢ_２結合材を含んだ。本明細書に記載の構造を有するコーティングを、表ＩＸに記載のＣＶＤプロセスパラメータに従いＰｃＢＮ基体に堆積した。

得られた多層ＣＶＤコーティングは、表Ｘに記載の特性を示した。

次にＣＶＤコーティングを、ＰｃＢＮ切削工具（Ｂ）のホーニング領域において、２５０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで、フラットブラシを介して適用される５〜１０μｍのダイヤモンドグリットペーストを用いて研磨した。ＣＶＤコーティングの研磨により切れ刃の外側ＴｉＮ層が除去された。その後コーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ｂ）を、いっさいの残留グリットまたはペーストを除去するために超音波水浴中で洗浄した。

実施例３
コーティングされた切削工具本体
本明細書に記載の構成を有するコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ｃ〜Ｅ）を以下のように作製した。切削工具Ｃ〜ＥのＰｃＢＮ基体を表ＸＩに従って提供した。

軸流高温壁ＣＶＤ反応器に配置する前、ＰｃＢＮ基体（Ｃ〜Ｅ）を本明細書の上記第ＩＩ節に記載したように準備しかつ清浄化した。本明細書に記載の構造を有するコーティングを、表ＸＩＩに記載のＣＶＤプロセスパラメータに従いＰｃＢＮ基体（Ｃ〜Ｅ）のそれぞれに堆積した。

得られたＣＶＤ多層コーティングは、表ＸＩＩＩに記載の特性を示した。

次にＣＶＤコーティングを、ＰｃＢＮ切削工具（Ｃ〜Ｅ）のホーニング領域において、２５０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで、フラットブラシを介して適用される５〜１０μｍのダイヤモンドグリットペーストを用いて研磨した。ＣＶＤコーティングの研磨により、外側ＴｉＮ層が除去されるまで、切れ刃の外側ＴｉＮ層が除去された。その後コーティングされたＰｃＢＮ切削工具を、いっさいの残留グリットまたはペーストを除去するために超音波水浴中で洗浄した。

実施例４
コーティングされた切削工具本体
コーティングされたＰｃＢＮ切削工具（ＦおよびＧ）はそれぞれ、上記実施例２に記載したような研磨ＣＶＤコーティングが提供された。コーティングされた切削工具（ＦおよびＧ）のＰｃＢＮ基体を表ＸＩＶに従って提供した。

実施例５
コーティングされた切削工具本体
本明細書に記載の構成を有するコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（ＨおよびＩ）を以下のように作製した。切削工具（ＨおよびＩ）のＰｃＢＮ基体を表ＸＶに従って提供した。

軸流高温壁ＣＶＤ反応器に配置する前、ＰｃＢＮ基体（ＨおよびＩ）を本明細書の上記第ＩＩ節に記載したように準備しかつ清浄化した。本明細書に記載の構造を有するコーティングを、表ＸＶＩに記載のＣＶＤプロセスパラメータに従いＰｃＢＮ基体（ＨおよびＩ）のそれぞれに堆積した。

得られた多層ＣＶＤコーティングは、表ＸＶＩＩに記載の特性を示した。

次にＣＶＤコーティングを、各ＰｃＢＮ切削工具（ＨおよびＩ）のホーニング領域において、２５０ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで、フラットブラシを介して適用される５〜１０μｍのダイヤモンドグリットペーストを用いて研磨した。ＣＶＤコーティングの研磨により、切れ刃の外側ＴｉＮ層が除去された。その後コーティングされたＰｃＢＮ切削工具（ＨおよびＩ）を、いっさいの残留グリットまたはペーストを除去するために超音波水浴中で洗浄した。

実施例６
切削工具寿命
実施例１のＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ａ）を、比較ＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（ＪおよびＫ）との比較において、エージングしたねずみ鋳鉄の切削寿命試験にかけた。表ＸＶＩＩＩに記載したように、比較コーティングされたＰｃＢＮ切削工具（ＪおよびＫ）は、切削工具（Ａ）と同じ基体およびＣＶＤコーティング構造を共有した。しかしながら、比較切削工具（ＪおよびＫ）のＣＶＤコーティングは、切削工具の工作物接触領域において本明細書に記載の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨しなかった。さらに、比較切削工具（Ｊ）は、約２５０ｎｍ未満の表面粗さまで、Ａｌ_２Ｏ_３粒子スラリーでウェットブラストした。

寿命試験のため、２つの切れ刃を、以下のように各ＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削インサート（Ａ、ＪおよびＫ）について試験した。
工作物（ｗ／ＯＤスケール）を有するエージングした３０等級ねずみ鋳鉄チューブ
送り速度−０．０１６ｉｐｒ
切込み深さ−０．０６０インチ
リード角：−５°
切削油剤−乾燥

各ＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削インサート（Ａ、ＪおよびＫ）の分単位の平均寿命を表ＸＩＸに示す。ＥＯＬ（寿命末期）は以下の１つまたは複数の故障モードによって記録された。
均一摩耗（ＵＷ）＝０．０１２インチ
最大摩耗（ＭＷ）＝０．０１２インチ
刃先摩耗（ＮＷ）＝０．０１２インチ
切込み深さノッチ摩耗（ＤＯＣＮ）＝０．０１２インチ
後刃摩耗（ＴＷ）＝０．０１２インチ

表ＸＩＸに示すように、研磨ＣＶＤコーティングを有するＰｃＢＮ切削工具（Ａ）は、比較切削工具（Ｊ）に対して１８０％の寿命の向上を示し、かつ粒子ブラストされたコーティングを有する比較切削工具（Ｋ）より１２％の寿命の向上を示した。

実施例７
切削工具寿命
実施例２および３のＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ｂ〜Ｅ）を、比較ＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ｌ）との比較において、未エージングねずみ鋳鉄の切削寿命試験にかけた。表ＸＸに記載したように、比較切削工具（Ｌ）の構造は、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具（Ｂ）と同じである。しかしながら、比較切削工具（Ｌ）のＣＶＤコーティングは、切削工具の工作物接触領域において本明細書に記載の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨しなかった。

寿命試験のため、１つの繰り返しを、以下のように各ＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮインサート（Ｂ〜ＥおよびＬ）について実行した。
工作物（ｗ／ＯＤスケール）を有する未エージング３０等級ねずみ鋳鉄チューブ
送り速度−０．０１６ｉｐｒ
切込み深さ−０．０６０インチ
リード角：−５°
切削油剤−乾燥

各ＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削インサート（Ｂ〜ＥおよびＬ）の分単位の寿命を表ＸＸＩに示す。ＥＯＬ（寿命末期）は以下の１つまたは複数の故障モードによって記録された。
均一摩耗（ＵＷ）＝０．０１２インチ
最大摩耗（ＭＷ）＝０．０１２インチ
刃先摩耗（ＮＷ）＝０．０１２インチ
切込み深さノッチ摩耗（ＤＯＣＮ）＝０．０１２インチ
後刃摩耗（ＴＷ）＝０．０１２インチ

表ＸＸＩに示すように、研磨ＣＶＤコーティングを含むＰｃＢＮ切削工具（Ｂ〜Ｅ）は、比較切削工具（Ｌ）に対して向上した切削寿命を示した。直接比較では、本明細書に記載の研磨ＣＶＤコーティングを有するＰｃＢＮ切削工具（Ｂ）は、比較切削工具（Ｌ）に対して９９％の切削寿命の向上を示した。

実施例８
切削工具寿命
実施例３〜５のＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮ切削工具（ＤおよびＦ〜Ｉ）を、以下のように未エージングねずみ鋳鉄の切削寿命試験にかけた。
工作物鋳放し未エージングの未エージング３０等級ＧＣＩ
送り速度−０．０１６ｉｐｒ
切込み深さ−０．０６０インチ
リード角：−５°
切削油剤−乾燥

各ＣＶＤコーティングされたＰｃＢＮインサート（ＤおよびＦ〜Ｉ）の２つの切れ刃の分単位の平均寿命を表ＸＸＩＩに示す。ＥＯＬ（寿命末期）は以下の１つまたは複数の故障モードによって記録された。
均一摩耗（ＵＷ）＝０．０１２インチ
最大摩耗（ＭＷ）＝０．０１２インチ
刃先摩耗（ＮＷ）＝０．０１２インチ
切込み深さノッチ摩耗（ＤＯＣＮ）＝０．０１２インチ
後刃摩耗（ＴＷ）＝０．０１２インチ

本発明の様々な実施形態を、本発明の様々な目的の達成として記載した。これら実施形態は本発明の原理の単なる例であることは理解されよう。その多数の修正および適合は、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者に容易に明らかになるであろう。

１０ＰｃＢＮ基体
１２逃げ面
１４すくい面
１６切れ刃
１８開口
２０切削工具
２２支持体
２４切欠き
２６切欠き
２８ＰｃＢＮ基体
３０すくい面
３２逃げ面
３４切れ刃
３６開口
５０切削工具
５２支持体
５３底面
５４上面
５８ＰｃＢＮ基体
５９底側基体
６２すくい面
６４逃げ面
６６切れ刃
６７逃げ面
６８切れ刃

Claims

コーティングされた切削工具であって、
８５重量パーセントを超える多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ）を含むＰｃＢＮ基体と、
化学蒸着によって堆積された１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含む前記基体に付着された研磨コーティングであって、工作物と接触する前記切削工具の領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する研磨コーティングと、
を含むコーティングされた切削工具。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が約２５０ｎｍ未満である、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が約２５ｎｍ〜２００ｎｍ未満の範囲である、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
前記コーティングのＡｌ_２Ｏ_３層が前記ＰｃＢＮ基体に直接堆積される、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
前記コーティングの第１Ａｌ_２Ｏ_３層が前記ＰｃＢＮ基体に直接堆積され、第２Ａｌ_２Ｏ_３層が、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含む前記コーティングの層に堆積される、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
前記第２Ａｌ_２Ｏ_３層が、ＴｉＮ、ＴｉＣまたはＴｉＣＮ層に堆積される、請求項５に記載のコーティングされた切削工具。
前記第１Ａｌ_２Ｏ_３層が約１μｍ未満の厚さを有し、前記第２Ａｌ_２Ｏ_３層が約３μｍを超える厚さを有する、請求項５に記載のコーティングされた切削工具。
前記１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層上に堆積された外側層をさらに含み、前記外側層が、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含む、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
前記外側層が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮまたはＴｉＮおよびＴｉＣＮ層の組合せである、請求項８に記載のコーティングされた切削工具。
前記基体が少なくとも８５重量パーセントのＰｃＢＮを含む、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
前記基体が少なくとも９０重量パーセントのＰｃＢＮを含む、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
前記１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層がα−Ａｌ_２Ｏ_３である、請求項１に記載のコーティングされた切削工具。
コーティングされた切削工具であって、
多結晶立方晶窒化ホウ素基体と、
前記基体に付着された研磨コーティングであって、前記ＰｃＢＮ基体に直接堆積された第１Ａｌ_２Ｏ_３層と、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含む前記コーティングの層に堆積された第２Ａｌ_２Ｏ_３層とを含み、工作物と接触する前記切削工具の領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有する研磨コーティングと、
を含む、コーティングされた切削工具。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が２００ｎｍ超〜約６００ｎｍの範囲である、請求項１３に記載のコーティングされた切削工具。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が約２５０ｎｍ未満である、請求項１３に記載のコーティングされた切削工具。
前記第２Ａｌ_２Ｏ_３層が、ＴｉＮ、ＴｉＣまたはＴｉＣＮ層に堆積される、請求項１３に記載のコーティングされた切削工具。
前記第１Ａｌ_２Ｏ_３層が約１μｍ未満の厚さを有し、前記第２Ａｌ_２Ｏ_３層が約３μｍを超える厚さを有する、請求項１３に記載のコーティングされた切削工具。
前記基体が少なくとも９０重量パーセントのＰｃＢＮを含む、請求項１３に記載のコーティングされた切削工具。
コーティングされた切削工具を作製する方法であって、
８５重量パーセントを超える多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ）を含むＰｃＢＮ基体を提供するステップと、
１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含むコーティングを化学蒸着によって前記基体の上に堆積するステップと、
前記コーティングを、工作物と接触する前記切削工具の領域において６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）まで研磨するステップと、
を含む方法。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が約２５０ｎｍ未満である、請求項１９に記載の方法。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が２５ｎｍ〜２００ｎｍ未満である、請求項１９に記載の方法。
前記コーティングのＡｌ_２Ｏ_３層が前記ＰｃＢＮ基体に直接堆積される、請求項１９に記載の方法。
前記コーティングの第１Ａｌ_２Ｏ_３層が前記ＰｃＢＮ基体に直接堆積され、第２Ａｌ_２Ｏ_３層が、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含む前記コーティングの層に堆積される、請求項１９に記載の方法。
前記堆積されたコーティングが、前記１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層の上に１つまたは複数の外側層を含む、請求項１９に記載の方法。
前記１つまたは複数の外側層がそれぞれ、アルミニウムおよび周期律表のＩＶＢ、ＶＢ、およびＶＩＢ族の金属元素からなる群から選択される１種または複数種の金属元素、および周期律表のＩＩＩＡ、ＩＶＡ、ＶＡおよびＶＩＡ族の非金属元素からなる群から選択される１種または複数種の非金属元素を含む、請求項２４に記載の方法。
前記１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層がα−Ａｌ_２Ｏ_３である、請求項１９に記載の方法。
前記コーティングを研磨することが前記コーティングの応力状態を実質的に変えない、請求項１９に記載の方法。
前記基体が少なくとも９０重量パーセントのＰｃＢＮを含む、請求項１９に記載の方法。
未エージング鋳鉄工作物を機械加工する方法であって、
多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ）の基体と、化学蒸着によって堆積された１つまたは複数のＡｌ_２Ｏ_３層を含む前記基体に付着された研磨コーティングとを含むコーティングされた切削工具を提供するステップであって、前記研磨コーティングが、前記工作物と接触する前記切削工具の領域において約６００ｎｍ未満の表面粗さ（Ｒ_ａ）を有するステップと、
前記未エージング鋳鉄工作物を前記コーティングされた切削工具で機械加工するステップであって、前記コーティングされた切削工具は、前記コーティングが前記工作物接触領域において研磨されない実質的に同一のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具と比較して少なくとも３０％の切削寿命の向上を示すステップと、
を含む方法。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が約２５０ｎｍ未満である、請求項２９に記載の方法。
前記表面粗さ（Ｒ_ａ）が２５ｎｍ〜２００ｎｍ未満である、請求項２９に記載の方法。
前記未エージング鋳鉄がねずみ鋳鉄である、請求項２９に記載の方法。
前記研磨コーティングを含む前記コーティングされた切削工具が、実質的に同一の切削工具と比較して少なくとも９０％の切削寿命の向上を示す、請求項２９に記載の方法。
前記基体が８５重量パーセントを超えるＰｃＢＮを含む、請求項２９に記載の方法。