JP2014531328A5 - - Google Patents

Description

本発明に従う切削工具の実施形態のさらなる好ましい形態では、中間層は、０．１から５原子％、好ましくは０．５から４原子％、特に好ましくは１．０から３原子％のアルゴンを含有する。このアルゴン部分は、ＰＶＤ成膜の反応性ガスから来るものであり、数は少ないがいくつかのケースでは、機能層の下地中間層への結合に有利な効果を有する。
本発明の実施態様の一部を以下の項目［１］−［１２］に記載する。
［１］
硬質金属炭化物、サーメット、スチール、若しくはハイスピードスチール（ＨＳＳ）の基材と、
ＰＶＤプロセスによって前記基材上に成膜され、前記基材から出発して以下の一連の層：
ａ）少なくともアルミニウム（Ａｌ）、及び所望に応じて含有してよいＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｒｕ、及びＭｏから選択される１つ以上のさらなる金属を含有する窒化物又は炭窒化物による、順に重ねて配置された１つ以上の同一又は異なる層から成るベース層、
ｂ）前記ベース層上に配置され、金属Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、及び／若しくはＺｒの酸化物又は酸窒化物の１つ以上から成る中間層であって、立方晶構造を示す、中間層、
ｃ）前記中間層上に配置され、酸化クロム（Ｃｒ ₂ Ｏ ₃ ）、酸窒化クロム、酸化アルミニウム‐クロム（ＡｌＣｒ） ₂ Ｏ ₃ 、酸窒化アルミニウム‐クロム、又はアルミニウム、クロム、及びさらなる金属の混合酸化物若しくは混合酸窒化物である（ＡｌＣｒＭｅ ₁ ，．．．Ｍｅ _n ） ₂ 酸化物若しくは（ＡｌＣｒＭｅ ₁ ，．．．Ｍｅ _n ） ₂ 酸窒化物から選択されるクロム含有機能層であって、ここで、Ｍｅ，．．．Ｍｅ _n は、Ｈｆ、Ｙ、Ｚｒ、及びＲｕから選択される１つ以上のさらなる金属を意味し、菱面体晶構造を示す、クロム含有機能層、
を含んでなる多層コーティングと、を有する切削工具。
［２］
前記中間層が、立方晶酸化アルミニウム、好ましくは立方晶ガンマ酸化アルミニウム（γ‐Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ）から成ることを特徴とする、項目１に記載の切削工具。
［３］
前記クロム含有機能層が、完全に、又は少なくとも９０体積％の程度までの、菱面体晶酸化アルミニウム‐クロム、（ＡｌＣｒ） ₂ Ｏ ₃ 、から成ることを特徴とする、項目１又は２の何れか一項に記載の切削工具。
［４］
前記機能層の金属元素の中でのクロムの比率が、少なくとも７０原子％Ｃｒ、又は少なくとも８５原子％Ｃｒ、又は少なくとも９５原子％Ｃｒであることを特徴とする、項目１から３の何れか一項に記載の切削工具。
［５］
前記中間層が、マグネトロンスパッタリング、反応性マグネトロンスパッタリング、デュアルマグネトロンスパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）、又はカソード霧化（スパッタリング成膜）及びアーク蒸着（アークＰＶＤ）の同時適用、によって成膜されることを特徴とする、項目１から４の何れか一項に記載の切削工具。
［６］
前記機能層が、アーク蒸着（アークＰＶＤ）、マグネトロンスパッタリング、反応性マグネトロンスパッタリング、デュアルマグネトロンスパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）、又はカソード霧化（スパッタリング成膜）及びアーク蒸着（アークＰＶＤ）の同時適用、によって成膜されることを特徴とする、項目１から５の何れか一項に記載の切削工具。
［７］
前記ベース層が、５０ｎｍから８μｍ、好ましくは５００ｎｍから５μｍ、特に好ましくは２μｍから４μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、項目１から６の何れか一項に記載の切削工具。
［８］
前記中間層が、１ｎｍから２μｍ、好ましくは５ｎｍから７５０ｎｍ、特に好ましくは１０ｎｍから５０ｎｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、項目１から７の何れか一項に記載の切削工具。
［９］
前記機能層が、１００ｎｍから１０μｍ、好ましくは５００ｎｍから５μｍ、特に好ましくは７５０ｎｍから２μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、項目１から８の何れか一項に記載の切削工具。
［１０］
前記機能層が、２ＧＰａ未満、好ましくは１ＧＰａ未満の面における圧力負荷を示すことを特徴とする、項目１から９の何れか一項に記載の切削工具。
［１１］
前記ベース層が、窒化チタン‐アルミニウム（ＴｉＡｌＮ）又は窒化チタン‐アルミニウム‐ケイ素（ＴｉＡｌＳｉＮ）から成ることを特徴とする、項目１から１０の何れか一項に記載の切削工具。
［１２］
前記中間層が、０．１から５原子％、好ましくは０．５から４原子％、特に好ましくは１．０から３原子％のアルゴンを含有することを特徴とする、項目１から１１の何れか一項に記載の切削工具。

Claims (21)

1. 硬質金属炭化物、サーメット、スチール、若しくはハイスピードスチール（ＨＳＳ）の基材と、
   ＰＶＤプロセスによって前記基材上に成膜され、前記基材から出発して以下の一連の層：
   ａ）少なくともアルミニウム（Ａｌ）、及び所望に応じて含有してよいＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｙ、Ｒｕ、及びＭｏから選択される１つ以上のさらなる金属を含有する窒化物又は炭窒化物による、順に重ねて配置された１つ以上の同一又は異なる層から成るベース層、
   ｂ）前記ベース層上に配置され、立方晶ガンマ酸化アルミニウム（γ‐Ａｌ ₂ Ｏ ₃ ）から成り、１ｎｍから７５０ｎｍのコーティング厚さを示す中間層であって、立方晶構造を示す、中間層、
   ｃ）前記中間層上に配置され、酸化クロム（Ｃｒ₂Ｏ₃）、酸窒化クロム、酸化アルミニウム‐クロム（ＡｌＣｒ）₂Ｏ₃、酸窒化アルミニウム‐クロム、又はアルミニウム、クロム、及びさらなる金属の混合酸化物若しくは混合酸窒化物である（ＡｌＣｒＭｅ₁，．．．Ｍｅ_n）₂酸化物若しくは（ＡｌＣｒＭｅ₁，．．．Ｍｅ_n）₂酸窒化物から選択されるクロム含有機能層であって、ここで、Ｍｅ，．．．Ｍｅ_nは、Ｈｆ、Ｙ、Ｚｒ、及びＲｕから選択される１つ以上のさらなる金属を意味し、菱面体晶構造を示す、クロム含有機能層、
   を含んでなる多層コーティングと、を有する切削工具。
2. 前記クロム含有機能層が、完全に、又は少なくとも９０体積％の程度までの、菱面体晶酸化アルミニウム‐クロム、（ＡｌＣｒ）₂Ｏ₃、から成ることを特徴とする、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記機能層の金属元素の中でのクロムの比率が、少なくとも７０原子％Ｃｒであることを特徴とする、請求項１又は２の何れか一項に記載の切削工具。
4. 前記機能層の金属元素の中でのクロムの比率が、少なくとも８５原子％Ｃｒであることを特徴とする、請求項１又は２の何れか一項に記載の切削工具。
5. 前記機能層の金属元素の中でのクロムの比率が、少なくとも９５原子％Ｃｒであることを特徴とする、請求項１又は２の何れか一項に記載の切削工具。
6. 前記中間層が、マグネトロンスパッタリング、反応性マグネトロンスパッタリング、デュアルマグネトロンスパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）、又はカソード霧化（スパッタリング成膜）及びアーク蒸着（アークＰＶＤ）の同時適用、によって成膜されることを特徴とする、請求項１から５の何れか一項に記載の切削工具。
7. 前記機能層が、アーク蒸着（アークＰＶＤ）、マグネトロンスパッタリング、反応性マグネトロンスパッタリング、デュアルマグネトロンスパッタリング、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）、又はカソード霧化（スパッタリング成膜）及びアーク蒸着（アークＰＶＤ）の同時適用、によって成膜されることを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載の切削工具。
8. 前記ベース層が、５０ｎｍから８μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から７の何れか一項に記載の切削工具。
9. 前記ベース層が、５００ｎｍから５μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から８の何れか一項に記載の切削工具。
10. 前記ベース層が、２μｍから４μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載の切削工具。
11. 前記中間層が、５ｎｍから７５０ｎｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から１０の何れか一項に記載の切削工具。
12. 前記中間層が、１０ｎｍから５０ｎｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から１１の何れか一項に記載の切削工具。
13. 前記機能層が、１００ｎｍから１０μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から１２の何れか一項に記載の切削工具。
14. 前記機能層が、５００ｎｍから５μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から１３の何れか一項に記載の切削工具。
15. 前記機能層が、７５０ｎｍから２μｍのコーティング厚さを示すことを特徴とする、請求項１から１４の何れか一項に記載の切削工具。
16. 前記機能層が、２ＧＰａ未満の面における圧縮応力を示すことを特徴とする、請求項１から１５の何れか一項に記載の切削工具。
17. 前記機能層が、１ＧＰａ未満の面における圧縮応力を示すことを特徴とする、請求項１から１６の何れか一項に記載の切削工具。
18. 前記ベース層が、窒化チタン‐アルミニウム（ＴｉＡｌＮ）又は窒化チタン‐アルミニウム‐ケイ素（ＴｉＡｌＳｉＮ）から成ることを特徴とする、請求項１から１７の何れか一項に記載の切削工具。
19. 前記中間層が、０．１から５原子％のアルゴンを含有することを特徴とする、請求項１から１８の何れか一項に記載の切削工具。
20. 前記中間層が、０．５から４原子％のアルゴンを含有することを特徴とする、請求項１から１９の何れか一項に記載の切削工具。
21. 前記中間層が、１．０から３原子％のアルゴンを含有することを特徴とする、請求項１から２０の何れか一項に記載の切削工具。