JP4184712B2 - 被覆された切削工具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切屑形成切削加工用の被覆した切削工具に関する。この被膜は、微細で等軸の粒を特徴とする少なくとも一つのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）層を含む。
【０００２】
【従来の技術】
化学気相蒸着（ＣＶＤ）を用いて、Ａｌ２Ｏ３層の種々のタイプ、例えば、純κＡｌ２Ｏ３、κとαとのＡｌ２Ｏ３の混合物、粗粒のαＡｌ２Ｏ３及び微細粒の集合組織化したαＡｌ２Ｏ３とで被覆した超硬合金切削工具は、他の金属の炭化物及び／または窒化物の層とムライト組合せ物を、一般的に数年来入手可能であり、この金属は周期律表のＩＶＢ、ＶＢ及びＶＩＢ群の遷移金属から選択される。
【０００３】
Ａｌ２Ｏ３は、種々の異なる相、すなわちα、κ、γ、δ、θ等に結晶化する。ＣＶＤで作られた耐磨耗性のＡｌ２Ｏ３層に最も頻繁に生じる二つの相は、熱力学的に安定なα相と、準安定なκ相と、それらの混合物である。一般的にκ相は０．５〜３．０μｍの範囲の粒径（層厚みに依存する）を示し、且つこの粒は柱状晶タイプの被膜形態を全体的な被覆形成によって著しく成長させる。さらに、κＡｌ２Ｏ３層は結晶学的欠陥がなく、また微細孔及びボイドも存在しない。
【０００４】
粗粒（３〜６μｍ）のαＡｌ２Ｏ３は、多孔質と結晶学欠陥を示し、一方微細粒の集合組織のαＡｌ２Ｏ３は、欠陥の無い非常に著しい柱状晶形状の粒である。
【０００５】
米国特許第５，６７４，５６７号には、低蒸着温度と高濃度硫黄化合物を用いることによる微細粒のκＡｌ２Ｏ３層の成長させる方法を開示する。
【０００６】
米国特許第５，４８７，６２５号には、微細粒の（０１２）に集合組織化したαＡｌ２Ｏ３層を得るための方法を開示し、このαＡｌ２Ｏ３は小さな断面（１μｍ）の柱状晶の粒からなる。
【０００７】
米国特許第５，７６６，７８２号には、柱状晶の微細粒の（１０４）に集合組織化したαＡｌ２Ｏ３層を得るための方法を開示する。
【０００８】
被覆した切削工具の耐用年数及び性能は、使用された被覆材料の顕微鏡組織に密接に関係する。上記先行技術によって作られた被膜は良好な切削特性を示すとはいえ、特別な切削条件及び加工物材料に適応させるために、被膜の顕微鏡組織をさらに改良することがまだ強く望まれる。
【０００９】
上述したように、ＣＶＤ技術によって作られた全てのＡｌ２Ｏ３層は、多かれ少なかれ柱状晶状の粒組織を示す。しかしながら、等軸の粒組織を有するＡｌ２Ｏ３層は、柱状晶の粒組織を有する層と比較すると、幾つかの好ましい機械的性質、例えば耐割れ伝播性及び高切刃靭性を示すことが期待される。さらに、微細粒の層は、一般的に粗粒の層より滑らかな表面を有する。切削の際に、滑らかな被膜面は加工物材料の付着が少ないく、これは同様に切削力が暗に低いことを意味し、被膜の剥離傾向を減少する。現在被膜された切削インサートはほとんどがＳｉＣ基のブラシでブラシがけされるか、または滑らかな被膜表面を得るために微細粒のＡｌ２Ｏ３粉末でブラストするが、むしろ高価な処理工程となる。
【００１０】
微細粒の組織を作るため及び柱状晶の粒成長を抑制するための良く知られ且つ可能な技術は、いわゆる多層組織を蒸着することであり、この組織においては、例えばＡｌ２Ｏ３の柱状晶の成長が、米国特許第４，９８４，９４０号及び米国特許第５，７００，５６９号に記載されるように、異なる材料の０．０５〜１μｍ厚みの層の成長によって周期的に中断される。後者の層は、最初の層の再核生成を開始することを可能にするために、好ましくは異なる結晶組織、または少なくとも異なる格子間距離を有する必要がある。このような技術の一例は、Ａｌ２Ｏ３成長が短期のＴｉＮ蒸着工程によって中断される場合であり、この蒸着工程は、０．１〜１μｍの範囲の各ＴｉＮ層の厚みを有する（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ）ｘｎの多層組織となる。例えば、Proceeding of the 12th European CVD Conference, page 8 to349 を参照。しかしながら、この多層組織は、二つの異なるタイプの層の間の低付着を非常に頻繁に被る。
【００１１】
スウェーデン特許出願ＳＥ０００４２７２−１には、１μｍ未満の粒径を有する実質的に等軸の粒からなる微細粒αＡｌ２Ｏ３層を得るための方法を開示する。粒の精製は、Ａｌ２Ｏ３工程を周期的に中断すること及びＴｉＣｌ４／Ｈ２の混合物でＡｌ２Ｏ３の表面を処理することによって達成される。Ａｌ２Ｏ３工程はαＡｌ２Ｏ３の再核生成を抑制する場合に行われる。
【００１２】
微細粒のκＡｌ２Ｏ３を作るためにこの方法を使用することはできない。これは、αＡｌ２Ｏ３相のみがＴｉＣｌ４／Ｈ２処理を施したＡｌ２Ｏ３面の核生成するためである。
【００１３】
工具材料として使用されるκＡｌ２Ｏ３及びαＡｌ２Ｏ３被膜は、異なる材料を切削する場合には、僅かに異なる摩耗特性を有する。したがって、制御可能な粒組織を備える微細粒のκＡｌ２Ｏ３を作る手段を有することが望まれる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、硬質基体に、好ましくはＴｉＣｘＮｙＯｚ及び／またはＺｒＣｘＮｙＯｚの層（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及びｘ，ｙ，ｚ≧０）上に、少なくとも１層の微細粒単一相κＡｌ２Ｏ３の層を備えることであり、この微細粒単一相κＡｌ２Ｏ３の層は、上述した先行技術の柱状晶κＡｌ２Ｏ３のＣＶＤ層とは相違する顕微鏡組織を有する。
【００１５】
本発明のＡｌ２Ｏ３層を含む高機能工具被膜を提供することを本発明の目的とする。
【００１６】
さらに、鋼及び球状黒鉛鋳鉄において改良された切削機能を有するアルミナ被覆切削工具インサートを提供することを本発明の目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段、及び発明の実施の形態】
図１のａ、図２のａ及び図３のａは、上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。図１のａには、本発明にしたがうＡｌ２Ｏ３層を示し、且つ図２のａには、先行技術のκＡｌ２Ｏ３層を示す。図３のａには、先行技術のムライト層のＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ被膜被膜を示す。
【００１８】
図１のＣ、図２のｂ及び図３のｂは、研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。図１のＣには、本発明にしたがうＳｉリッチ層Ａを有するＡｌ２Ｏ３層を示し、図２のｂには、先行技術のκＡｌ２Ｏ３層を示し、且つ図３のｂには、先行技術のムライト層のκＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ被膜を示す。図１のｂ及び図４には、本発明にしたがう横断面試料のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【００１９】
驚くべきことに、柱状晶で無い、微細粒で、等軸のκＡｌ２Ｏ３層が、Ａｌ２Ｏ３の蒸着工程の際に、珪素のハロゲン化物好ましくはＳｉＣｌ４を周期的に導入することによって蒸着することができることが判明した。
【００２０】
熱処理の存続期間ならびに珪素のハロゲン化物濃度は、それぞれが重要な因子であり、所望の結果を達成するために最適化する必要がある。珪素のハロゲン化物濃度があまりにも少なく、及び／または熱処理時間があまりにも短い場合、Ａｌ２Ｏ３層の再核生成が十分な濃度に達成されずに、全被覆表面の十分な部分を覆えない。一方、珪素のハロゲン化物濃度があまりにも多く、及び/または熱処理時間があまりにも長い場合、それぞれの粒の間の結合があまりにも弱くて、低品位の被膜を生ずる。
【００２１】
すなわち、本発明の方法は、ボディをκＡｌ２Ｏ３層で被覆することに関し、被覆する工程の際に、このボディは１種または複数のアルミニウムのハロゲン化物好ましくはＡｌＣｌ３ を含む水素キャリアガスと、加水分解剤及び酸化剤好ましくはＣＯ２と、８００〜１０５０℃のボディ温度で接触する。Ａｌ２Ｏ３の成長の際に、珪素のハロゲン化物好ましくはＳｉＣｌ４が、ＡｌＣｌ ３ の流れの２０〜５０％濃度で、１〜５分の間隔で反応混合物に添加される。この工程は、所望の粒径を有する微細粒のκＡｌ２Ｏ３層組織を達成するために、周期的に実施される。
【００２２】
先行技術のＡｌ２Ｏ３層の柱状晶の粒とは反対に、本発明にしたがうκＡｌ２Ｏ３層の粒は、実質的に等軸である。得られた粒径と粒分布状況は、実施されたＳｉＣｌ４処理の回数に依存する。さらに頻繁に、Ａｌ２Ｏ３工程がＳｉＣｌ４処理を受ければ受けるほど、より小さなＡｌ２Ｏ３粒となる。２００回以上のＳｉＣｌ４処理を実施することが可能である。しかしながら、一般的に１００回未満の処理が好ましい。ＳｉＣｌ４の導入がＡｉ、Ｓｉ及びＯを含む超微細粒層の成長を開始させ、Ａｉ、Ｓｉ及びＯの濃度は使用するＡｌＣｌ３/ＳｉＣｌ４の流速度に依存する。ＳｉＣｌ４の流れが止められた場合、κＡｌ２Ｏ３粒の再核生成が生じる。
【００２３】
本発明の方法の一つの利点は、たった一つの異なる元素（Ｓｉ）がＡｌ２Ｏ３蒸着工程の際に、粒精製を作り出すために添加される。これは、先行技術とは反対に、Ａｌ２Ｏ３粒とは全く相違する材料であるＴｉＮまたは（ＴｉｘＡｌｙ）（ＣｚＯｗＮｙ）からなる再核生成層を使用する技術である。
【００２４】
κＡｌ２Ｏ３層の得られた粒径は、断面試料でなされた高倍率のＳＥＭ組織写真から決定することができる。
【００２５】
さらに具体的には、被覆したボディは、超硬合金、サーメットまたはセラミックの基材、及び硬質耐磨耗性材料からなる被膜を有する切削工具を含み、且つこの被膜は、少なくとも一つの層が、０．５〜２５μｍの厚みと０．５μｍ未満の粒径を有する実質的に単一相の微細粒のκＡｌ２Ｏ３層である。微細粒のκＡｌ２Ｏ３層は、Ａｉ、Ｓｉ及びＯを含む０．０２〜３μｍの厚みを有する少なくとも１つの副層を含む。Ｓｉ濃度は４〜３４ａｔ％の範囲にあり、Ａｌ濃度は０〜３７ａｔ％の範囲にあり、Ｏ濃度は６０〜６７ａｔ％の範囲にある。この被覆された組織の他の層は、αＡｌ２Ｏ３、先行技術の粗粒のκＡｌ２Ｏ３層（０．５〜３．５μｍ）、Ｚｒ０２、ＴｉＣ、または関連する炭化物、窒化物、炭窒化物、オキシ炭化物及びオキシ炭窒化物でよい。この関連する炭化物、窒化物、炭窒化物、オキシ炭化物及びオキシ炭窒化物は、周期律表の群ＩＶＢ、ＶＢ及びＶＩＢから選択された金属、元素Ｂ、Ａｌ及びＳｉ及び／またはそれらの混合物からなる。このような層は、ＣＶＤ、ＰＡＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）、ＰＶＤ（物理気相蒸着）またはＭＴＣＶＤ（中温度ＣＶＤ）によって蒸着することができる。このような他の層の少なくとも一つは、基材と接触する。切削工具の被膜の全厚みは、１〜３０μｍの間で変化させることができる。
【００２６】
アルミニウム、珪素及び酸素は、アンダルサイト(andalusite)、ケイセン石(sillminite)、カヨナイト(kayonaite)及びムライト(mulite,Ａｌ６Ｓｉ４Ｏ１３)のような幾つかの鉱物中に互いに存在することができる。ＣＶＤによってムライト被膜を蒸着する方法は、米国特許第５，７６３，００８号に記載され、ＡｌＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＯ２及びＨ２の混合ガスを使用する。本発明は同一の化合物を使用するが、硫黄化合物が添加され珪素を含む前述の副層の成長を形成及び制御する。本発明の工程条件の下で、ムライトは観察されなかった。
【００２７】
【実施例、及び発明の効果】
Ａ）７．５ｗｔ％のＣＯ、１．８ｗｔ％のＴｉＣ、０．５ｗｔ％のＴｉＮ、３ｗｔ％のＴａＣ、０．４ｗｔ％のＮｂＣ、及び残部ＷＣの組成を有する形式ＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭの超硬合金切削インサートは、従来のＣＶＤ法を用いて１μｍの厚みのＴｉＮを被覆し、引続いて、工程ガスとしてＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２及びＣＨ３ＣＮを用いそしてＭＴＣＶＤを使用して６μｍのＴｉＣＮ層を被覆した。同一の被覆サイクルの際の後処理工程において、ｘ＝０．５、Ｙ＝０．３及びｚ＝０．２にほぼ相当する組成を有する０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層は、本発明の被覆方法にしたがって蒸着された６μ厚みのκＡｌ２Ｏ３層をさらに蒸着した。Ａｌ２Ｏ３の核生成の前に、キャリアガスＨ２の酸化ポテンシャル（反応器に存在する唯一のガス）、すなわち水蒸気濃度は、５ｐｐｍ未満の低いレベルまで正確に表示された。その後、Ａｌ２Ｏ３の工程が開始された。Ａｌ２Ｏ３蒸着の際の工程条件は以下のとおりである。すなわち、
工程 １ ２ ３ ４
ＣＯ２ ４％ ４％ ４％ ４％
ＡｌＣｌ３ ４％ ４％ ４％ ４％
Ｈ２Ｓ − ０．１５％ ０．２％ ０．２％
ＨＣｌ １．５％ ５％ ５％ ５％
Ｈ２ 残部 残部 残部 残部
ＳｉＣｌ４ − − − ２％
圧力 60mbar 60mbar 60mbar 60mbar
温度 １０００℃ １０００℃ １０００℃ １０００℃
存続期間 ３０分 ２０分 ２２分 ２分
Ａｌ２Ｏ３層は、工程１、２、３及び４によって処理することによって蒸着され、その後工程４と工程３との間で８回繰り返された。したがって、このＡｌ２Ｏ３工程は、全部で９回ＳｉＣｌ４で処理された。
【００２８】
蒸着されたＡｌ２Ｏ３のＸＲＤ回折は、実質的にκ相からなることを示した。ムライト層（Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３）からの回折ピークは検出されなかった。
【００２９】
図１のＣと類似の磨いた断面試料から撮影したＳＥＭ顕微鏡写真から、約５μｍ厚みの９層のＡｌ２Ｏ３層と、約０．１５μｍ厚みを有するＳｉＣｌ４処理工程４に相当する９層の極端に微細粒の層を観察することが可能であった。粒径は、７００００倍率の破壊した試料から、Ａｌ２Ｏ３層に対しては０．５μｍであり、且つＳｉを含有する層に対しては０．１μｍ未満であることが見積もられた。インサートは、透過層組織の光干渉によって多数の色が見られた。被覆された表面は非常に滑らかであった。
【００３０】
Ａ）薄い副層の化学分析は、断面試料に付いて、リンクＳｉ（Ｌｉ）検出器が付いたＥＤＳシステムを装備する日立Ｓ-４３００ＦＥＧ-ＳＥＭで行った。この見積もりは、次の見積もり濃度、すなわちＡｌ=３２ａｔ％、Ｓｉ＝８ａｔ％及びＯ＝６０ａｔ％であった。
【００３１】
Ｂ）上記Ａ）におけると同じ化学組成を有する形式ＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭの超硬合金切削インサートは、慣用のＣＶＤ技法を使用して１μｍの厚みのＴｉＮ層を、引続いて、工程ガスとしてＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２及びＣＨ３ＣＮを用いそしてＭＴＣＶＤを使用して６μｍのＴｉＣＮを被覆した。同一の被覆サイクルの際の後処理工程において、ｘ＝０．５、Ｙ＝０．３及びｚ＝０．２にほぼ相当する組成を有する０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層は、本発明の被覆方法にしたがって蒸着されて６μ厚みのκＡｌ２Ｏ３層をさらに蒸着した。Ａｌ２Ｏ３の核生成の前に、キャリアガスＨ２の酸化ポテンシャル（反応器に存在する唯一のガス）、すなわち水蒸気濃度は、５ｐｐｍ未満の低いレベルまで正確に表示された。その後、第１のＡｌ２Ｏ３層の工程１が開始された。Ａｌ２Ｏ３蒸着の際の工程条件は以下のとおりである。すなわち、
工程 １ ２ ３
ＣＯ２ ４％ ４％ ４％
ＡｌＣｌ３ ４％ ４％ ４％
Ｈ２Ｓ − ０．２％ ０．２％
ＨＣｌ １．５％ ５％ ５％
Ｈ２ 残部 残部 残部
ＳｉＣｌ４ − − ２％
圧力 60mbar 60mbar 60mbar
温度 １０００℃ １０００℃ １０００℃
存続期間 ３０分 ５分 １．５分
Ａｌ２Ｏ３層は、工程１、２及び３によって処理することによって蒸着され、その後工程３と工程２との間において全部で３５回繰り返された。したがって、このＡｌ２Ｏ３工程は、全部で３６回ＳｉＣｌ４で処理された。
【００３２】
蒸着されたＡｌ２Ｏ３のＸＲＤ回折は、実質的にκ相からなることを示した。ムライト層（Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３）からの回折ピークは検出されなかった。
【００３３】
７００００倍率の断面試料から撮影したＳＥＭ顕微鏡写真から、粒径は、Ａｌ２Ｏ３層に対しては０．１３μｍであり、且つＳｉＣｌ４処理工程３に相当する層に対しては０．０４μｍ未満であることが見積もられた。インサートは、色彩において紫と緑が見られ、非常に滑らかな表面を備えた。
【００３４】
Ｃ）上記Ａ）の超硬合金基材は、ＴｉＣＮ（５μｍ）、０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層、及びＡ）に示すと同じ６μｍのＡｌ２Ｏ３の相で被覆されたが、Ａｌ２Ｏ３処理が、先行技術にしたがいすなわちＡ）に記載された工程１と工程２に従って実施され且つ工程２の処理時間が２９０分であったのを除く。図２のａに示すと同じ粒組織の約２μｍの平均粒径を備えた実質的にκＡｌ２Ｏ３相からなるＡｌ２Ｏ３層が得られた。
【００３５】
Ｄ）上記Ａ）の超硬合金基材は、ＴｉＣＮ（５μｍ）、０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層、及び６μｍの多層のＡｌ２Ｏ３／ＴｉＮ被膜で被覆された。
【００３６】
工程 １ ２ ３ ４
ＣＯ２ ４％ ４％ ０％ ４％
ＡｌＣｌ３ ４％ ４％ ０％ ４％
Ｈ２Ｓ − ０．２％ ０％ ０．２％
ＨＣｌ １．５％ ５％ ０％ ５％
Ｈ２ 残部 残部 残部 残部
ＴｉＣｌ４ − − ２％ −
Ｎ２ ４０％
圧力 60mbar 60mbar 60mbar 60mbar
温度 １０００℃ １０００℃ １０００℃ １０００℃
存続期間 ３０分 ２０分 ３分 ２０分
Ａｌ２Ｏ３層は、工程１、２、３及び４によって処理することによって蒸着され、その後工程４と工程３との間で９回繰り返された。したがって、このＡｌ２Ｏ３工程は、ＴｉＮ工程によって１０回中断された。
【００３７】
１１層のＡｌ２Ｏ３層と、薄い１０層のＴｉＮ層とが得られた。Ａｌ２Ｏ３層は実質的にκ相からなることが決定された。
【００３８】
Ａ）、Ｂ）、Ｃ）及びＤ）の幾つかのインサートが、ＳｉＣ粒を含有する環状のナイロンブラシでブラシがけされた。
【００３９】
その後、Ａ）、Ｂ）、Ｃ）及びＤ）のブラシがけしたインサートとしないインサートとは、エッジラインとすくい面剥離とに関して、異なる切削条件のもとで二つのタイプの加工物材料において試験を行った。
【００４０】
切削作業１：球状化黒鉛鋳鉄の正面削り作業（AISI 60-40-18, DIN CGC40）、切削加工された加工物の形状は、切刃が加工物の回転あたり２回断続切削するようにした。
【００４１】
切削データ
速度：１６０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１ｍｍ／回転
切削深さ：２．０ｍｍ
インサートは、加工物の正面全体を一回切削走行した。この試験は、球状化黒鉛鋳鉄を切削する場合、非常に明確な結果をもたらし厳しいものである。
【００４２】
切削において剥離が生じるエッジラインのパーセントは、ならびに切削インサートに逃げ面に生じる剥離の広がりが、試験された各インサートに対して記録された。その結果を、４個のインサート（４個の切刃）の平均値として以下の表１に示す。
【００４３】
切削作業２:合金鋼の正面削り作業（AISI 1518, W-no 1.0580）、加工物の形状は、切刃が回転あたり３回断続切削するようにした。
【００４４】
切削データ
速度：１３０〜２２０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．２ｍｍ／回転
切削深さ：２．０ｍｍ
５個のインサート（切刃）が、加工物の正面全体を一回切削走行した。表２の結果は、被膜の剥離を生じた切削におけるエッジラインのパーセントとして表示する。
【００４５】
表１の結果は、本発明にしたがうブラシがけ無しの被膜が、合金鋼においてブラシがけ有りのインサートと同様の作業をすることを示し、且つ表２の結果は、本発明のインサートが球状化鋳鉄において先行技術のインサートよりも優れ著しく良好な作業をすることを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、それぞれが本発明の電子顕微鏡組織写真を示し、ａは上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり本発明にしたがうＡｌ２Ｏ３層を示し、ｂは本発明にしたがう横断面試料のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、且つｃは研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示し本発明にしたがうＳｉリッチ層Ａを有するＡｌ２Ｏ３層を示す。
【図２】図２は、それぞれが先行技術のＡｌ２Ｏ３層の電子顕微鏡組織写真であり、ａは上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示し、且つｂは研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。
【図３】図３は、それぞれが先行技術のムライト層のＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ被膜の電子顕微鏡組織写真を示し、ａは上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、且つｂは研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。
【図４】図４は、本発明にしたがう横断面試料のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【符号の説明】
Ａ…Ｓｉリッチ層
【発明の属する技術分野】
本発明は、切屑形成切削加工用の被覆した切削工具に関する。この被膜は、微細で等軸の粒を特徴とする少なくとも一つのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）層を含む。
【０００２】
【従来の技術】
化学気相蒸着（ＣＶＤ）を用いて、Ａｌ２Ｏ３層の種々のタイプ、例えば、純κＡｌ２Ｏ３、κとαとのＡｌ２Ｏ３の混合物、粗粒のαＡｌ２Ｏ３及び微細粒の集合組織化したαＡｌ２Ｏ３とで被覆した超硬合金切削工具は、他の金属の炭化物及び／または窒化物の層とムライト組合せ物を、一般的に数年来入手可能であり、この金属は周期律表のＩＶＢ、ＶＢ及びＶＩＢ群の遷移金属から選択される。
【０００３】
Ａｌ２Ｏ３は、種々の異なる相、すなわちα、κ、γ、δ、θ等に結晶化する。ＣＶＤで作られた耐磨耗性のＡｌ２Ｏ３層に最も頻繁に生じる二つの相は、熱力学的に安定なα相と、準安定なκ相と、それらの混合物である。一般的にκ相は０．５〜３．０μｍの範囲の粒径（層厚みに依存する）を示し、且つこの粒は柱状晶タイプの被膜形態を全体的な被覆形成によって著しく成長させる。さらに、κＡｌ２Ｏ３層は結晶学的欠陥がなく、また微細孔及びボイドも存在しない。
【０００４】
粗粒（３〜６μｍ）のαＡｌ２Ｏ３は、多孔質と結晶学欠陥を示し、一方微細粒の集合組織のαＡｌ２Ｏ３は、欠陥の無い非常に著しい柱状晶形状の粒である。
【０００５】
米国特許第５，６７４，５６７号には、低蒸着温度と高濃度硫黄化合物を用いることによる微細粒のκＡｌ２Ｏ３層の成長させる方法を開示する。
【０００６】
米国特許第５，４８７，６２５号には、微細粒の（０１２）に集合組織化したαＡｌ２Ｏ３層を得るための方法を開示し、このαＡｌ２Ｏ３は小さな断面（１μｍ）の柱状晶の粒からなる。
【０００７】
米国特許第５，７６６，７８２号には、柱状晶の微細粒の（１０４）に集合組織化したαＡｌ２Ｏ３層を得るための方法を開示する。
【０００８】
被覆した切削工具の耐用年数及び性能は、使用された被覆材料の顕微鏡組織に密接に関係する。上記先行技術によって作られた被膜は良好な切削特性を示すとはいえ、特別な切削条件及び加工物材料に適応させるために、被膜の顕微鏡組織をさらに改良することがまだ強く望まれる。
【０００９】
上述したように、ＣＶＤ技術によって作られた全てのＡｌ２Ｏ３層は、多かれ少なかれ柱状晶状の粒組織を示す。しかしながら、等軸の粒組織を有するＡｌ２Ｏ３層は、柱状晶の粒組織を有する層と比較すると、幾つかの好ましい機械的性質、例えば耐割れ伝播性及び高切刃靭性を示すことが期待される。さらに、微細粒の層は、一般的に粗粒の層より滑らかな表面を有する。切削の際に、滑らかな被膜面は加工物材料の付着が少ないく、これは同様に切削力が暗に低いことを意味し、被膜の剥離傾向を減少する。現在被膜された切削インサートはほとんどがＳｉＣ基のブラシでブラシがけされるか、または滑らかな被膜表面を得るために微細粒のＡｌ２Ｏ３粉末でブラストするが、むしろ高価な処理工程となる。
【００１０】
微細粒の組織を作るため及び柱状晶の粒成長を抑制するための良く知られ且つ可能な技術は、いわゆる多層組織を蒸着することであり、この組織においては、例えばＡｌ２Ｏ３の柱状晶の成長が、米国特許第４，９８４，９４０号及び米国特許第５，７００，５６９号に記載されるように、異なる材料の０．０５〜１μｍ厚みの層の成長によって周期的に中断される。後者の層は、最初の層の再核生成を開始することを可能にするために、好ましくは異なる結晶組織、または少なくとも異なる格子間距離を有する必要がある。このような技術の一例は、Ａｌ２Ｏ３成長が短期のＴｉＮ蒸着工程によって中断される場合であり、この蒸着工程は、０．１〜１μｍの範囲の各ＴｉＮ層の厚みを有する（Ａｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ）ｘｎの多層組織となる。例えば、Proceeding of the 12th European CVD Conference, page 8 to349 を参照。しかしながら、この多層組織は、二つの異なるタイプの層の間の低付着を非常に頻繁に被る。
【００１１】
スウェーデン特許出願ＳＥ０００４２７２−１には、１μｍ未満の粒径を有する実質的に等軸の粒からなる微細粒αＡｌ２Ｏ３層を得るための方法を開示する。粒の精製は、Ａｌ２Ｏ３工程を周期的に中断すること及びＴｉＣｌ４／Ｈ２の混合物でＡｌ２Ｏ３の表面を処理することによって達成される。Ａｌ２Ｏ３工程はαＡｌ２Ｏ３の再核生成を抑制する場合に行われる。
【００１２】
微細粒のκＡｌ２Ｏ３を作るためにこの方法を使用することはできない。これは、αＡｌ２Ｏ３相のみがＴｉＣｌ４／Ｈ２処理を施したＡｌ２Ｏ３面の核生成するためである。
【００１３】
工具材料として使用されるκＡｌ２Ｏ３及びαＡｌ２Ｏ３被膜は、異なる材料を切削する場合には、僅かに異なる摩耗特性を有する。したがって、制御可能な粒組織を備える微細粒のκＡｌ２Ｏ３を作る手段を有することが望まれる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、硬質基体に、好ましくはＴｉＣｘＮｙＯｚ及び／またはＺｒＣｘＮｙＯｚの層（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、及びｘ，ｙ，ｚ≧０）上に、少なくとも１層の微細粒単一相κＡｌ２Ｏ３の層を備えることであり、この微細粒単一相κＡｌ２Ｏ３の層は、上述した先行技術の柱状晶κＡｌ２Ｏ３のＣＶＤ層とは相違する顕微鏡組織を有する。
【００１５】
本発明のＡｌ２Ｏ３層を含む高機能工具被膜を提供することを本発明の目的とする。
【００１６】
さらに、鋼及び球状黒鉛鋳鉄において改良された切削機能を有するアルミナ被覆切削工具インサートを提供することを本発明の目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段、及び発明の実施の形態】
図１のａ、図２のａ及び図３のａは、上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。図１のａには、本発明にしたがうＡｌ２Ｏ３層を示し、且つ図２のａには、先行技術のκＡｌ２Ｏ３層を示す。図３のａには、先行技術のムライト層のＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ被膜被膜を示す。
【００１８】
図１のＣ、図２のｂ及び図３のｂは、研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。図１のＣには、本発明にしたがうＳｉリッチ層Ａを有するＡｌ２Ｏ３層を示し、図２のｂには、先行技術のκＡｌ２Ｏ３層を示し、且つ図３のｂには、先行技術のムライト層のκＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ被膜を示す。図１のｂ及び図４には、本発明にしたがう横断面試料のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【００１９】
驚くべきことに、柱状晶で無い、微細粒で、等軸のκＡｌ２Ｏ３層が、Ａｌ２Ｏ３の蒸着工程の際に、珪素のハロゲン化物好ましくはＳｉＣｌ４を周期的に導入することによって蒸着することができることが判明した。
【００２０】
熱処理の存続期間ならびに珪素のハロゲン化物濃度は、それぞれが重要な因子であり、所望の結果を達成するために最適化する必要がある。珪素のハロゲン化物濃度があまりにも少なく、及び／または熱処理時間があまりにも短い場合、Ａｌ２Ｏ３層の再核生成が十分な濃度に達成されずに、全被覆表面の十分な部分を覆えない。一方、珪素のハロゲン化物濃度があまりにも多く、及び/または熱処理時間があまりにも長い場合、それぞれの粒の間の結合があまりにも弱くて、低品位の被膜を生ずる。
【００２１】
すなわち、本発明の方法は、ボディをκＡｌ２Ｏ３層で被覆することに関し、被覆する工程の際に、このボディは１種または複数のアルミニウムのハロゲン化物好ましくはＡｌＣｌ３ を含む水素キャリアガスと、加水分解剤及び酸化剤好ましくはＣＯ２と、８００〜１０５０℃のボディ温度で接触する。Ａｌ２Ｏ３の成長の際に、珪素のハロゲン化物好ましくはＳｉＣｌ４が、ＡｌＣｌ ３ の流れの２０〜５０％濃度で、１〜５分の間隔で反応混合物に添加される。この工程は、所望の粒径を有する微細粒のκＡｌ２Ｏ３層組織を達成するために、周期的に実施される。
【００２２】
先行技術のＡｌ２Ｏ３層の柱状晶の粒とは反対に、本発明にしたがうκＡｌ２Ｏ３層の粒は、実質的に等軸である。得られた粒径と粒分布状況は、実施されたＳｉＣｌ４処理の回数に依存する。さらに頻繁に、Ａｌ２Ｏ３工程がＳｉＣｌ４処理を受ければ受けるほど、より小さなＡｌ２Ｏ３粒となる。２００回以上のＳｉＣｌ４処理を実施することが可能である。しかしながら、一般的に１００回未満の処理が好ましい。ＳｉＣｌ４の導入がＡｉ、Ｓｉ及びＯを含む超微細粒層の成長を開始させ、Ａｉ、Ｓｉ及びＯの濃度は使用するＡｌＣｌ３/ＳｉＣｌ４の流速度に依存する。ＳｉＣｌ４の流れが止められた場合、κＡｌ２Ｏ３粒の再核生成が生じる。
【００２３】
本発明の方法の一つの利点は、たった一つの異なる元素（Ｓｉ）がＡｌ２Ｏ３蒸着工程の際に、粒精製を作り出すために添加される。これは、先行技術とは反対に、Ａｌ２Ｏ３粒とは全く相違する材料であるＴｉＮまたは（ＴｉｘＡｌｙ）（ＣｚＯｗＮｙ）からなる再核生成層を使用する技術である。
【００２４】
κＡｌ２Ｏ３層の得られた粒径は、断面試料でなされた高倍率のＳＥＭ組織写真から決定することができる。
【００２５】
さらに具体的には、被覆したボディは、超硬合金、サーメットまたはセラミックの基材、及び硬質耐磨耗性材料からなる被膜を有する切削工具を含み、且つこの被膜は、少なくとも一つの層が、０．５〜２５μｍの厚みと０．５μｍ未満の粒径を有する実質的に単一相の微細粒のκＡｌ２Ｏ３層である。微細粒のκＡｌ２Ｏ３層は、Ａｉ、Ｓｉ及びＯを含む０．０２〜３μｍの厚みを有する少なくとも１つの副層を含む。Ｓｉ濃度は４〜３４ａｔ％の範囲にあり、Ａｌ濃度は０〜３７ａｔ％の範囲にあり、Ｏ濃度は６０〜６７ａｔ％の範囲にある。この被覆された組織の他の層は、αＡｌ２Ｏ３、先行技術の粗粒のκＡｌ２Ｏ３層（０．５〜３．５μｍ）、Ｚｒ０２、ＴｉＣ、または関連する炭化物、窒化物、炭窒化物、オキシ炭化物及びオキシ炭窒化物でよい。この関連する炭化物、窒化物、炭窒化物、オキシ炭化物及びオキシ炭窒化物は、周期律表の群ＩＶＢ、ＶＢ及びＶＩＢから選択された金属、元素Ｂ、Ａｌ及びＳｉ及び／またはそれらの混合物からなる。このような層は、ＣＶＤ、ＰＡＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）、ＰＶＤ（物理気相蒸着）またはＭＴＣＶＤ（中温度ＣＶＤ）によって蒸着することができる。このような他の層の少なくとも一つは、基材と接触する。切削工具の被膜の全厚みは、１〜３０μｍの間で変化させることができる。
【００２６】
アルミニウム、珪素及び酸素は、アンダルサイト(andalusite)、ケイセン石(sillminite)、カヨナイト(kayonaite)及びムライト(mulite,Ａｌ６Ｓｉ４Ｏ１３)のような幾つかの鉱物中に互いに存在することができる。ＣＶＤによってムライト被膜を蒸着する方法は、米国特許第５，７６３，００８号に記載され、ＡｌＣｌ３、ＳｉＣｌ４、ＣＯ２及びＨ２の混合ガスを使用する。本発明は同一の化合物を使用するが、硫黄化合物が添加され珪素を含む前述の副層の成長を形成及び制御する。本発明の工程条件の下で、ムライトは観察されなかった。
【００２７】
【実施例、及び発明の効果】
Ａ）７．５ｗｔ％のＣＯ、１．８ｗｔ％のＴｉＣ、０．５ｗｔ％のＴｉＮ、３ｗｔ％のＴａＣ、０．４ｗｔ％のＮｂＣ、及び残部ＷＣの組成を有する形式ＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭの超硬合金切削インサートは、従来のＣＶＤ法を用いて１μｍの厚みのＴｉＮを被覆し、引続いて、工程ガスとしてＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２及びＣＨ３ＣＮを用いそしてＭＴＣＶＤを使用して６μｍのＴｉＣＮ層を被覆した。同一の被覆サイクルの際の後処理工程において、ｘ＝０．５、Ｙ＝０．３及びｚ＝０．２にほぼ相当する組成を有する０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層は、本発明の被覆方法にしたがって蒸着された６μ厚みのκＡｌ２Ｏ３層をさらに蒸着した。Ａｌ２Ｏ３の核生成の前に、キャリアガスＨ２の酸化ポテンシャル（反応器に存在する唯一のガス）、すなわち水蒸気濃度は、５ｐｐｍ未満の低いレベルまで正確に表示された。その後、Ａｌ２Ｏ３の工程が開始された。Ａｌ２Ｏ３蒸着の際の工程条件は以下のとおりである。すなわち、
工程 １ ２ ３ ４
ＣＯ２ ４％ ４％ ４％ ４％
ＡｌＣｌ３ ４％ ４％ ４％ ４％
Ｈ２Ｓ − ０．１５％ ０．２％ ０．２％
ＨＣｌ １．５％ ５％ ５％ ５％
Ｈ２ 残部 残部 残部 残部
ＳｉＣｌ４ − − − ２％
圧力 60mbar 60mbar 60mbar 60mbar
温度 １０００℃ １０００℃ １０００℃ １０００℃
存続期間 ３０分 ２０分 ２２分 ２分
Ａｌ２Ｏ３層は、工程１、２、３及び４によって処理することによって蒸着され、その後工程４と工程３との間で８回繰り返された。したがって、このＡｌ２Ｏ３工程は、全部で９回ＳｉＣｌ４で処理された。
【００２８】
蒸着されたＡｌ２Ｏ３のＸＲＤ回折は、実質的にκ相からなることを示した。ムライト層（Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３）からの回折ピークは検出されなかった。
【００２９】
図１のＣと類似の磨いた断面試料から撮影したＳＥＭ顕微鏡写真から、約５μｍ厚みの９層のＡｌ２Ｏ３層と、約０．１５μｍ厚みを有するＳｉＣｌ４処理工程４に相当する９層の極端に微細粒の層を観察することが可能であった。粒径は、７００００倍率の破壊した試料から、Ａｌ２Ｏ３層に対しては０．５μｍであり、且つＳｉを含有する層に対しては０．１μｍ未満であることが見積もられた。インサートは、透過層組織の光干渉によって多数の色が見られた。被覆された表面は非常に滑らかであった。
【００３０】
Ａ）薄い副層の化学分析は、断面試料に付いて、リンクＳｉ（Ｌｉ）検出器が付いたＥＤＳシステムを装備する日立Ｓ-４３００ＦＥＧ-ＳＥＭで行った。この見積もりは、次の見積もり濃度、すなわちＡｌ=３２ａｔ％、Ｓｉ＝８ａｔ％及びＯ＝６０ａｔ％であった。
【００３１】
Ｂ）上記Ａ）におけると同じ化学組成を有する形式ＣＮＭＧ１２０４０８−ＰＭの超硬合金切削インサートは、慣用のＣＶＤ技法を使用して１μｍの厚みのＴｉＮ層を、引続いて、工程ガスとしてＴｉＣｌ４、Ｈ２、Ｎ２及びＣＨ３ＣＮを用いそしてＭＴＣＶＤを使用して６μｍのＴｉＣＮを被覆した。同一の被覆サイクルの際の後処理工程において、ｘ＝０．５、Ｙ＝０．３及びｚ＝０．２にほぼ相当する組成を有する０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層は、本発明の被覆方法にしたがって蒸着されて６μ厚みのκＡｌ２Ｏ３層をさらに蒸着した。Ａｌ２Ｏ３の核生成の前に、キャリアガスＨ２の酸化ポテンシャル（反応器に存在する唯一のガス）、すなわち水蒸気濃度は、５ｐｐｍ未満の低いレベルまで正確に表示された。その後、第１のＡｌ２Ｏ３層の工程１が開始された。Ａｌ２Ｏ３蒸着の際の工程条件は以下のとおりである。すなわち、
工程 １ ２ ３
ＣＯ２ ４％ ４％ ４％
ＡｌＣｌ３ ４％ ４％ ４％
Ｈ２Ｓ − ０．２％ ０．２％
ＨＣｌ １．５％ ５％ ５％
Ｈ２ 残部 残部 残部
ＳｉＣｌ４ − − ２％
圧力 60mbar 60mbar 60mbar
温度 １０００℃ １０００℃ １０００℃
存続期間 ３０分 ５分 １．５分
Ａｌ２Ｏ３層は、工程１、２及び３によって処理することによって蒸着され、その後工程３と工程２との間において全部で３５回繰り返された。したがって、このＡｌ２Ｏ３工程は、全部で３６回ＳｉＣｌ４で処理された。
【００３２】
蒸着されたＡｌ２Ｏ３のＸＲＤ回折は、実質的にκ相からなることを示した。ムライト層（Ａｌ６Ｓｉ２Ｏ１３）からの回折ピークは検出されなかった。
【００３３】
７００００倍率の断面試料から撮影したＳＥＭ顕微鏡写真から、粒径は、Ａｌ２Ｏ３層に対しては０．１３μｍであり、且つＳｉＣｌ４処理工程３に相当する層に対しては０．０４μｍ未満であることが見積もられた。インサートは、色彩において紫と緑が見られ、非常に滑らかな表面を備えた。
【００３４】
Ｃ）上記Ａ）の超硬合金基材は、ＴｉＣＮ（５μｍ）、０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層、及びＡ）に示すと同じ６μｍのＡｌ２Ｏ３の相で被覆されたが、Ａｌ２Ｏ３処理が、先行技術にしたがいすなわちＡ）に記載された工程１と工程２に従って実施され且つ工程２の処理時間が２９０分であったのを除く。図２のａに示すと同じ粒組織の約２μｍの平均粒径を備えた実質的にκＡｌ２Ｏ３相からなるＡｌ２Ｏ３層が得られた。
【００３５】
Ｄ）上記Ａ）の超硬合金基材は、ＴｉＣＮ（５μｍ）、０．５μｍのＴｉＣｘＮｙＯｚ層、及び６μｍの多層のＡｌ２Ｏ３／ＴｉＮ被膜で被覆された。
【００３６】
工程 １ ２ ３ ４
ＣＯ２ ４％ ４％ ０％ ４％
ＡｌＣｌ３ ４％ ４％ ０％ ４％
Ｈ２Ｓ − ０．２％ ０％ ０．２％
ＨＣｌ １．５％ ５％ ０％ ５％
Ｈ２ 残部 残部 残部 残部
ＴｉＣｌ４ − − ２％ −
Ｎ２ ４０％
圧力 60mbar 60mbar 60mbar 60mbar
温度 １０００℃ １０００℃ １０００℃ １０００℃
存続期間 ３０分 ２０分 ３分 ２０分
Ａｌ２Ｏ３層は、工程１、２、３及び４によって処理することによって蒸着され、その後工程４と工程３との間で９回繰り返された。したがって、このＡｌ２Ｏ３工程は、ＴｉＮ工程によって１０回中断された。
【００３７】
１１層のＡｌ２Ｏ３層と、薄い１０層のＴｉＮ層とが得られた。Ａｌ２Ｏ３層は実質的にκ相からなることが決定された。
【００３８】
Ａ）、Ｂ）、Ｃ）及びＤ）の幾つかのインサートが、ＳｉＣ粒を含有する環状のナイロンブラシでブラシがけされた。
【００３９】
その後、Ａ）、Ｂ）、Ｃ）及びＤ）のブラシがけしたインサートとしないインサートとは、エッジラインとすくい面剥離とに関して、異なる切削条件のもとで二つのタイプの加工物材料において試験を行った。
【００４０】
切削作業１：球状化黒鉛鋳鉄の正面削り作業（AISI 60-40-18, DIN CGC40）、切削加工された加工物の形状は、切刃が加工物の回転あたり２回断続切削するようにした。
【００４１】
切削データ
速度：１６０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１ｍｍ／回転
切削深さ：２．０ｍｍ
インサートは、加工物の正面全体を一回切削走行した。この試験は、球状化黒鉛鋳鉄を切削する場合、非常に明確な結果をもたらし厳しいものである。
【００４２】
切削において剥離が生じるエッジラインのパーセントは、ならびに切削インサートに逃げ面に生じる剥離の広がりが、試験された各インサートに対して記録された。その結果を、４個のインサート（４個の切刃）の平均値として以下の表１に示す。
【００４３】
切削作業２:合金鋼の正面削り作業（AISI 1518, W-no 1.0580）、加工物の形状は、切刃が回転あたり３回断続切削するようにした。
【００４４】
切削データ
速度：１３０〜２２０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．２ｍｍ／回転
切削深さ：２．０ｍｍ
５個のインサート（切刃）が、加工物の正面全体を一回切削走行した。表２の結果は、被膜の剥離を生じた切削におけるエッジラインのパーセントとして表示する。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、それぞれが本発明の電子顕微鏡組織写真を示し、ａは上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり本発明にしたがうＡｌ２Ｏ３層を示し、ｂは本発明にしたがう横断面試料のＳＥＭ顕微鏡写真を示し、且つｃは研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示し本発明にしたがうＳｉリッチ層Ａを有するＡｌ２Ｏ３層を示す。
【図２】図２は、それぞれが先行技術のＡｌ２Ｏ３層の電子顕微鏡組織写真であり、ａは上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示し、且つｂは研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。
【図３】図３は、それぞれが先行技術のムライト層のＡｌ２Ｏ３＋ＴｉＮ被膜の電子顕微鏡組織写真を示し、ａは上面投影法による高倍率の走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）であり、且つｂは研磨した断面の高倍率で撮影したいわゆる後方散乱における走査型電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。
【図４】図４は、本発明にしたがう横断面試料のＳＥＭ顕微鏡写真を示す。
【符号の説明】
Ａ…Ｓｉリッチ層
Claims (9)
- 焼結超硬合金、サーメットまたはセラミックのボディを含み、前記ボディの表面の少なくとも機能部分上に、硬質で耐磨耗性の被膜が被覆された切削工具であって、
前記被膜が一つまたは複数の層を含み、少なくとも一つの前記層が０．５〜２５μｍの厚みと０．５μｍ未満の粒径とを有する実質的に等軸で微細粒のκＡｌ２Ｏ３からなり、且つ
微細粒の前記κＡｌ２Ｏ３の層が９〜２００の副層を含み、各副層が４〜３４ａｔ％濃度のＳｉと、０〜３７ａｔ％濃度のＡｌと、６０〜６７ａｔ％濃度のＯとを有するＡｌ、Ｓｉ及びＯを含有し、０．０２〜３μｍの厚みを有する、
ことを特徴とする硬質で耐磨耗性の被膜が被覆された切削工具。 - 副層の数が９〜１００である、請求項１に記載の切削工具。
- 副層の数が９〜３６である、請求項２に記載の切削工具。
- 微細粒の前記κＡｌ２Ｏ３が、ＴｉＣｘＮｙＯｚ層と接触することを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
- 微細粒の前記κＡｌ２Ｏ３が、αＡｌ２Ｏ３層と接触することを特徴とする請求項１に記載の切削工具。
- 少なくとも一つの微細粒のκＡｌ ２ Ｏ ３ の層でボディを被覆する方法であって、
被覆する工程の際に、該ボディは１種または複数のアルミニウムのハロゲン化物を含む水素キャリアガスおよび、加水分解剤及び／または酸化剤と、８００〜１０５０℃のボディ温度で接触し、
Ａｌ ２ Ｏ ３ の成長の際に、珪素のハロゲン化物が、ＡｌＣｌ ３ の流れの２０〜５０％濃度で、１〜５分の間隔で反応混合物に添加され、
該工程は、所望の粒径を有する微細粒のκＡｌ ２ Ｏ ３ 層組織を達成するために、周期的に実施される、方法。 - 珪素のハロゲン化物がＳｉＣｌ ４ である、請求項６に記載の方法。
- アルミニウムのハロゲン化物がＡｌＣｌ ３ である、請求項６または７に記載の方法。
- 加水分解剤及び／または酸化剤がＣＯ ２ である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
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