JP2020507679A - 金属、超硬合金、サーメット、またはセラミックスからなる硬質材コーティング体、および該物体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
公知のTiSiCNナノコンポジット層と比べて、COおよび/またはCO2からなるガス添加物の使用下での適切な酸素混入により、立方晶炭窒化チタン相の粒径が低下すると同時にオキシ炭窒化チタンへの変換が達成される。
5μm厚のTiN/TiCN/TiN層系でプレコーティングされたWC/Co超硬合金スローアウェイチップ上に、熱CVD法を用いて、高ケイ素の(TixSiy)(CaNbOc)ナノコンポジット層をカバー層として蒸着させる。コーティングプロセスは、内径が75mmのホットウォールCVD反応器中で行う。CVDコーティングは、0.09体積%のTiCl4、0.58体積%のSiCl4、0.23体積%のCH3CN、0.31体積%のCO、および98.79体積%のH2からなるガス混合物を用いて行う。蒸着温度は850℃であり、プロセス圧は6kPaである。90分間のコーティング時間後に、4.5μm厚の(TixSiy)(CaNbOc)層が得られる。
39.5原子%Ti、
9.7原子%Si、
27.2原子%C、
21.0原子%N、
2.1原子%O、
0.5原子%Cl。
5μm厚のTiN/TiCN/TiN層系でプレコーティングされたWC/Co超硬合金スローアウェイチップ上に、熱CVD法を用いて、低ケイ素の(TixSiy)(CaNbOc)ナノコンポジット層をカバー層として蒸着させる。コーティングプロセスは、内径が75mmのホットウォールCVD反応器中で行う。CVDコーティングは、0.18体積%のTiCl4、0.57体積%のSiCl4、0.22体積%のCH3CN、0.78体積%のCO、71.38体積%のH2、および26.87体積%のN2からなるガス混合物を用いて行う。蒸着温度は850℃であり、プロセス圧は6kPaである。90分間のコーティング時間後に、6.9μm厚の(TixSiy)(CaNbOc)層が得られる。
43.2原子%Ti、
1.7原子%Si、
26.0原子%C、
25.4原子%N、
3.4原子%O、
0.3原子%Cl。
5μm厚のTiN/TiCN/TiN層系でプレコーティングされたWC/Co超硬合金スローアウェイチップ上に、本発明による熱CVD法を用いて、(TixSiy)(CaNbOc)ナノコンポジット層をカバー層として蒸着させる。コーティングプロセスは、内径が75mmのホットウォールCVD反応器中で行う。CVDコーティングは、0.09体積%のTiCl4、0.58体積%のSiCl4、0.22体積%のCH3CN、0.31体積%のCO、71.5体積%のH2、および27.3体積%のN2からなるガス混合物を用いて行う。蒸着温度は850℃であり、プロセス圧は6kPaである。
42.1原子%Ti、
4.7原子%Si、
26.7原子%C、
23.7原子%N、
2.7原子%O、
0.1原子%Cl。
5μm厚のTiN/TiCN/TiN層系でプレコーティングされたWC/Co超硬合金スローアウェイチップ上に、熱CVD法を用いて、(TixSiy)(CaNbOc)ナノコンポジット層をカバー層として蒸着させる。コーティングプロセスは、内径が75mmのホットウォールCVD反応器中で行う。CVDコーティングは、0.12体積%のTiCl4、0.58体積%のSiCl4、0.22体積%のCH3CN、0.59体積%のCO、71.36体積%のH2、および27.13体積%のN2からなるガス混合物を用いて行う。蒸着温度は850℃であり、プロセス圧は6kPaである。90分間のコーティング時間後に、4.4μm厚の(TixSiy)(CaNbOc)層が得られる。
42.5原子%Ti、
2.7原子%Si、
25.5原子%C、
26.2原子%N、
2.9原子%O、
0.2原子%Cl。
Claims (13)
- プラズマ励起を伴わない熱CVD法により一層または多層の層系でコーティングされている、金属、超硬合金、サーメット、またはセラミックスからなる硬質材コーティング体であって、前記一層または多層の層系が、総組成(TixSiy)(CaNbOc)(式中、0.7<x≦0.99および0.01≦y<0.3および0.4<a<0.9および0.1<b<0.6および0.01<c≦0.1)を有する少なくとも1つのナノコンポジット層を含有し、前記ナノコンポジット層が、10nmから100nmという結晶子サイズを有する立方晶オキシ炭窒化チタンからなる第1のナノ結晶相と、オキシ炭窒化ケイ素またはオキシ炭化ケイ素からなる第2の非晶質相とを有し、かつ前記ナノコンポジット層が、0.001から1原子%の間の塩素含有量を有する硬質材コーティング体。
- 複数のナノコンポジット層が配置されている、請求項1記載の硬質材コーティング体。
- 1つまたは複数の前記ナノコンポジット層が、Si/Ti原子比に関して勾配を有する、請求項1記載の硬質材コーティング体。
- 少なくとも1つのナノコンポジット層がラメラ構造を有する、請求項1記載の硬質材コーティング体。
- ラメラ構造を有する前記層が、50nmから500nmの間の厚さをもつラメラを有する、請求項4記載の硬質材コーティング体。
- ラメラ構造を有する前記層が、Si/Ti原子比が異なるラメラを有する、請求項4記載の硬質材コーティング体。
- 前記ナノコンポジット層が、3000HVから4000HVの硬さ、有利には3300HVから3600HVの硬さを有する、請求項1記載の硬質材コーティング体。
- 前記ナノ結晶相が、10nmから20nmの結晶子サイズを有する、請求項1記載の硬質材コーティング体。
- 前記ナノコンポジット層が、1μmから10μmの層厚、有利には4μmから7μmの層厚を有する、請求項1記載の硬質材コーティング体。
- 1つまたは複数のカバー層および/または結合層が存在する、請求項1記載の硬質材コーティング体。
- 前記カバー層および/または結合層が、Ti、Hf、Zr、Crおよび/またはAlの1つまたは複数の窒化物、炭化物、炭窒化物、オキシ窒化物、オキシ炭化物、オキシ炭窒化物、酸化物またはそれらの元素の混合相からなる、請求項10記載の硬質材コーティング体。
- 金属、超硬合金、サーメット、またはセラミックスからなる硬質材コーティング体を製造するための、プラズマ励起を伴わない熱CVD法を用いて、TiCl4、1つまたは複数の塩化ケイ素、CH3CN、H2、CO、および/またはCO2からなるガス混合物中において、700℃から950℃の間の温度および0.1kPaから0.1MPaの間の圧力において、少なくとも1つの(TixSiy)(CaNbOc)ナノコンポジット層を蒸着させる方法であって、ガス相中の塩化ケイ素および塩化チタンの原子比Si/Tiが、1を超えるように選択される方法。
- ガス混合物にN2を添加する、請求項12記載の方法。
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