JP5416206B2 - 金属酸化物コーティングを有する工具 - Google Patents
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Description
それは、互いに交互かつ直接に塗布された複数の主層Aおよび中間層Bを含み、随意的にさらなる層を含み、
ここで、主層Aおよび中間層BはそれぞれPVDプロセスによって製造された金属酸化物層であり、
主層Aの厚さは4nmから1 μmの範囲であり、
中間層Bの厚さは2nmから50nmの範囲であり、
ここで、中間層Bの厚さ対主層Aの厚さの比率が1:2 から 1:100の範囲である。
主層A: (Al,Cr) 2 O 3
- PVD プロセス: アーク蒸着(アーク-PVD)
- ターゲット: Al/Cr (70/30 At.%), 円形ソース (63 mm 直径)
- 付着: 温度: 600oC; 蒸発器 電流: 80アンペア ;
1 Pa O2 圧力,
100 ボルト基材バイアス電位, DC パルス化 70 kHz
中間層B: ZrO 2
- PVD プロセス: アーク蒸着(アーク-PVD)
- ターゲット: Zr円形ソース (63 mm 直径)
- 付着: 温度: 600oC; 蒸発器 電流: 80アンペア ;
1 Pa O2 圧力,
100 ボルト基材バイアス電位, DC パルス化 70 kHz
- 層厚さ: 主層A: 150 nm (Al,Cr)2O3
中間層B: 10 nm ZrO2
主層A および 中間層Bの全体の層: 約 5 μm
中間層Bを付着しないことを除いて例1と同様。
磨耗痕の幅 VB
例 1: 0.12 mm
比較例 1: 0.20 mm
Claims (21)
- ベース体およびそこに塗布される多層コーティングを含む切削工具であって、
互いに交互かつ直接に塗布された複数の主層Aおよび中間層Bを含み、随意的にさらなる層を含み、
ここで、主層Aおよび中間層BはそれぞれPVDプロセスによって製造された金属酸化物層であり、
主層Aの厚さは4nmから1 μmの範囲であり、
中間層Bの厚さは2nmから50nmの範囲であり、
ここで、中間層Bの厚さ対主層Aの厚さの比率が1:2 から 1:100の範囲であり、
主層A内における結晶質形態の金属酸化物の比率が、個々の主層Aの全厚みにわたって、基材から外面に向けて、結晶性金属酸化物の体積の100%から90%の範囲の比率から、結晶性金属酸化物の体積の少なくとも80%の比率まで減少する、
切削工具。 - 主層Aが、元素周期系の第2および第3主族および第1〜8遷移族の金属から選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項1に記載の切削工具。
- 主層Aが、Cr酸化物、Al酸化物、AlCr混合酸化物から選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項1に記載の切削工具。
- 中間層Bが、Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Taから選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の切削工具。
- 中間層Bが、Zr および Yから選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層Aの80 体積%超が結晶質であること、を特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層Aの90 体積%超が結晶質でああること、を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層Aの95 体積%超が結晶質であること、を特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層A内における結晶質形態の金属酸化物の比率が、個々の主層Aの全厚みにわたって、基材から外面に向けて、結晶性金属酸化物の体積の100%から90%の範囲の比率から、結晶性金属酸化物の体積の少なくとも85%の比率まで減少すること、を特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層Aの厚さが5 nm から 50 nmの範囲であり、および/または中間層Bの厚さが、3 nm から 15 nmの範囲であること、を特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層Aの厚さが10 nm から 30 nmの範囲であり、および/または中間層Bの厚さが、3 nm から 8 nmの範囲であること、を特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の切削工具。
- 中間層Bの厚さ対主層Aの厚さの比率が、1:3 から 1:20の範囲であること、を特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の切削工具。
- 中間層Bの厚さ対主層Aの厚さの比率が、1:4 から 1:8の範囲であること、を特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層Aが主としてコランダム構造を有する混合結晶(Al,Cr)2O3を含み、および/または中間層Bが主として結晶性ZrO2を含むこと、を特徴とする請求項1〜13のいずれか1項に記載の切削工具。
- 主層Aおよび中間層Bを製造するためのPVD プロセスが、i) rMS, ii) アーク蒸着(アークPVD), iii) イオンプレーティング, iv) 電子ビーム蒸着, および v) レーザーアブレーションから選択されること、を特徴とする請求項1〜14のいずれか1項に記載の切削工具。
- 直接に互いに重なる関係で交互に塗布された、多重の主層A および 中間層Bに加えて、コーティングは、元素周期系のIVa からVIIa族の元素および/または アルミニウム および/または ケイ素、それらの混合金属相の、カーバイド, 窒化物, 酸化物, 炭窒化物, オキシ窒化物, オキシカーバイド, オキシ炭窒化物, ホウ化物, ホウ素 窒化物, ホウ素 カーバイド, ホウ素炭窒化物, ホウ素オキシ窒化物, ホウ素オキソカーバイド, ホウ素オキソ炭窒化物, オキソホウ素 窒化物、ならびに前記化合物の相混合物から選択された層をさらに含むこと、を特徴とする請求項1〜15のいずれか1項に記載の切削工具。
- コーティング中に、直接に互いに重なる関係で交互に塗布された、多重の主層A および 中間層Bは、全体の厚さが1 μm から 20 μmであること、を特徴とする請求項1〜16のいずれか1項に記載の切削工具。
- コーティングが、1000 から 4000のビッカース硬度(Hv)を有すること、を特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の切削工具。
- コーティングが、2000超のビッカース硬度(Hv)を有すること、を特徴とする請求項1〜18のいずれか1項に記載の切削工具。
- ベース体が、カーバイド 金属、サーメット、スチールまたは高速度鋼 (HSS)を含むこと、を特徴とする請求項1〜19のいずれか1項に記載の切削工具。
- 直接に互いに重なる関係で交互に塗布される、主層A および 中間層Bの金属 酸化物は、同じ結晶構造を有すること、を特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載の切削工具。
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