JPH08127863A - Laminated body - Google Patents

Laminated body

Info

Publication number
JPH08127863A
JPH08127863A JP28902394A JP28902394A JPH08127863A JP H08127863 A JPH08127863 A JP H08127863A JP 28902394 A JP28902394 A JP 28902394A JP 28902394 A JP28902394 A JP 28902394A JP H08127863 A JPH08127863 A JP H08127863A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
composition
laminate
compound
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP28902394A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3416938B2 (en
Inventor
Makoto Setoyama
誠 瀬戸山
Takeshi Yoshioka
剛 吉岡
Masuo Nakado
益男 中堂
Akihiko Shibata
彰彦 柴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP28902394A priority Critical patent/JP3416938B2/en
Priority to EP19950116913 priority patent/EP0709483B1/en
Priority to DE1995626301 priority patent/DE69526301T2/en
Publication of JPH08127863A publication Critical patent/JPH08127863A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3416938B2 publication Critical patent/JP3416938B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To produce a laminated body of multi-layered film improved in wear resistance. CONSTITUTION: This laminated body contains at least two compound layers, containing, as principar components, one or more elements (first elements) selected from among the group consisting of the group IVa, Va, and VIa elements of the periodic table, Al, Si, and B and one or more elements (second elements) selected from among the group consisting of B, C, N, and O and having compositions dissimilar to each other, and a composition-modulated layer which is disposed between the compound layers and in which the composition (by atomic %) of the first elements varies in a thickness direction. Moreover, the compound layer and the composition-modulated layer are periodically laminated, and this laminated body has crystal lattices continuing more than one cycle between respective layers. By this method, the laminated body, excellent in heat resistance and corrosion resistance, can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜積層体に関し、より
詳しくは、耐摩耗性の改善等を目的として設けられる表
面コーティング材であって、切削工具、耐摩耗工具等の
硬質部材の表面コーティング材、あるいは電気・電子部
品、摺動・機械部品の表面コーティング材等として有用
な薄膜積層体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film laminate, and more particularly, to a surface coating material provided for the purpose of improving wear resistance and the like, which is a surface coating for hard members such as cutting tools and wear resistant tools. The present invention relates to a thin film laminate useful as a material, a surface coating material for electric / electronic parts, sliding / mechanical parts, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、切削工具の分野においては、
その耐摩耗性の向上を目的として、超硬合金等からなる
母材の表面に、PVD(Physical Vapor Deposition ;
物理的気相堆積)法やCVD(Chemical Vapor Deposit
ion ;化学気相堆積)法を用いて、Ti、Hf、Zrの
炭化物、窒化物、炭窒化物や、Alの酸化物からなる被
覆層(コーティング)を、1層または多層(複合層)で
配置することが行われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of cutting tools,
PVD (Physical Vapor Deposition) on the surface of the base material made of cemented carbide or the like for the purpose of improving its wear resistance.
Physical vapor deposition) and CVD (Chemical Vapor Deposit)
ion; chemical vapor deposition method is used to form a coating layer (coating) made of carbides, nitrides, carbonitrides of Ti, Hf, Zr, or oxides of Al in one layer or multiple layers (composite layer). Placement is being done.

【0003】特に、上記PVD法による被覆は、母材強
度を劣化させることなく耐摩耗性を向上させることが容
易という利点を有する。このため、ドリル、エンドミ
ル、フライス用スローアウェイチップ(Throw Away Ti
p;「取り替え型」のチップ)等の、特に強度が要求さ
れる切削工具において、このような表面被覆が多く用い
られている。
In particular, the PVD coating has the advantage that it is easy to improve the wear resistance without deteriorating the strength of the base material. For this reason, throw-away inserts for drills, end mills and milling cutters (Throw Away Ti
Such a surface coating is often used in a cutting tool that requires particularly high strength, such as p; "replaceable" tip).

【0004】しかしながら、現在使用されている表面被
覆層の材質(窒化物または炭窒化物)は、耐摩耗性、耐
熱性が充分ではなく、特に高速切削用の工具において
は、工具寿命が短くなるという問題があった。
However, the material (nitride or carbonitride) of the surface coating layer currently used is not sufficient in wear resistance and heat resistance, and the tool life is shortened especially in a tool for high speed cutting. There was a problem.

【0005】このような状況下において、H.Holleck
等による特開昭61−235555号公報(ドイツ国出
願、DE3512986号)には、TiCとTiB2
からなる2種の金属結合性の膜厚40nm以下のセラミ
ックスの薄膜間に、被覆膜全体中に総数100〜200
00の多数の「コヒーレントあるいは部分的にコヒーレ
ントな界面」を導入してなる構造を有する多層膜であっ
て、TiC、およびTiB2 ターゲットを用いたスパッ
タリング法によって作製された多層膜が記載されてい
る。
Under these circumstances, H.264. Hollleck
JP-A-61-235555 (German application, DE 3512986) discloses an entire coating film between two thin films of ceramics of TiC and TiB 2 having a metal bonding property of 40 nm or less. 100 to 200 in total
No. 00, a multi-layer film having a structure formed by introducing a large number of “coherent or partially coherent interfaces”, which is produced by a sputtering method using TiC and TiB 2 targets is described. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の検討によれば、上記した多層膜の硬度(耐摩耗性の
尺度の一つ)は、必ずしも充分ではなかった。
However, according to the study by the present inventors, the hardness of the above-mentioned multilayer film (one of the scales of abrasion resistance) was not always sufficient.

【0007】本発明の目的は、耐摩耗性を向上させた多
層膜の積層体を提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a multilayer film laminate having improved wear resistance.

【0008】本発明の他の目的は、切削性能を向上させ
た硬質部材を与える多層膜の積層体を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a multilayer film laminate which provides a hard member having improved cutting performance.

【0009】本発明者は鋭意研究の結果、異なる組成を
有する化合物からなる2種以上の層(化合物層)と;該
化合物層の間に配置された層であって、組成が一定傾向
で変化(増加または減少)する層(組成変調層)とから
なる積層体を形成することが、上記目的の達成に極めて
効果的であることを見出した。
As a result of earnest studies, the present inventor has conducted two or more types of layers (compound layers) composed of compounds having different compositions; a layer disposed between the compound layers, and the composition changes with a constant tendency. It has been found that forming a laminate including a layer (composition-modulating layer) that increases (decreases or decreases) is extremely effective in achieving the above object.

【0010】本発明の積層体は上記知見に基づくもので
あり、より詳しくは、周期律表IVa、Va、VIa族元
素、Al、Si、およびBから選択される1種以上の元
素(第1元素)と;B、C、N、およびOから選択され
る1種以上の元素(第2元素)とを主成分とし、互いに
異なる組成を有する少なくとも2種の化合物層と、該化
合物層間に配置され、厚さ方向に前記元素の組成(at
%)が変化する組成変調層とを含み、該化合物層と組成
変調層とが周期的に積層されてなり、且つ、上記各層間
で1周期以上連続した結晶格子を有することを特徴とす
るものである。
The laminated body of the present invention is based on the above findings, and more specifically, one or more elements selected from the IVa, Va, and VIa group elements of the periodic table, Al, Si, and B (first Element); and at least two kinds of compound layers having a composition different from each other, the main components of which are one or more kinds of elements (second elements) selected from B, C, N, and O, and arranged between the compound layers. And the composition (at
%) Of the composition-modulating layer, the compound layer and the composition-modulating layer are periodically laminated, and each layer has a crystal lattice continuous for one or more cycles. Is.

【0011】[0011]

【作用】本発明の積層体は、上述したように、2種以上
の「化合物層」と、該化合物層の間に配置された層であ
って、組成が一定傾向で変化(増加または減少)する
「組成変調層」とからなる。すなわち、従来の積層多層
膜を構成する各層が、該各層間に「界面」(すなわち、
組成が不連続な面)を有していたのに対し、本発明の積
層体は(少なくとも、化合物層−組成変調層の周期的構
造内には)このような「界面」を有さず、2種以上の化
合物層は、これらの間に配置された上記「組成変調層」
に隣接している。
As described above, the laminate of the present invention is a layer disposed between two or more "compound layers" and the compound layers, and the composition thereof changes (increases or decreases) with a constant tendency. And a “composition-modulating layer”. That is, each layer constituting the conventional laminated multilayer film has an “interface” (that is,
While the composition has a discontinuous surface), the laminate of the present invention does not have such an “interface” (at least in the periodic structure of the compound layer-composition modulation layer), Two or more compound layers are the above-mentioned "composition-modulating layer" disposed between them.
Is adjacent to.

【0012】本発明者の知見によれば、2種以上の化合
物層間の組成変調層においては格子が若干歪みながら連
続し、且つ結晶構造が変化して安定化しているため、積
層膜に歪エネルギーが蓄えられる。このように積層膜全
体に蓄えられた歪エネルギーに基づき、積層膜の硬度が
向上し、耐摩耗性が増大する(および/又はクラックの
伝播が抑制され、積層体を構成する各層相互間の、ない
しは基材ー積層体間の剥離が抑制される)ものと推定さ
れる。本発明者の実験によれば、このような組成変調層
を設けた場合、相当程度に格子定数および/又は弾性定
数が異なる化合物層同士(例えば、TiN層−AlN
層)でも、良好な整合性が容易に得られることが見出さ
れている。
According to the knowledge of the present inventor, in the composition modulation layer between two or more kinds of compound layers, the lattice is continuous with a slight distortion and the crystal structure is changed and stabilized, so that the strain energy is applied to the laminated film. Is stored. In this way, based on the strain energy stored in the entire laminated film, the hardness of the laminated film is improved, the wear resistance is increased (and / or the propagation of cracks is suppressed, and between the layers constituting the laminated body, Or, the peeling between the base material and the laminated body is suppressed). According to the experiments of the present inventor, when such a composition modulation layer is provided, compound layers having considerably different lattice constants and / or elastic constants (for example, TiN layer-AlN
It has been found that good matching is also easily obtained in layers).

【0013】更には、本発明者の知見によれば、上記し
た本発明の積層体においては、従来品と比較して、積層
周期(耐摩耗性が向上する積層周期)が広い範囲で得ら
れる傾向があることが見出されている。したがって、本
発明の積層体においては、(従来品と比較して)広範囲
の積層周期で「より大きい耐摩耗性」を得ることが容易
となる。また、同一の「積層膜の厚さ」ないし「耐摩耗
性」を得るための「積層の数」が、(従来品と比較し
て)より少なくすることも容易となるため、本発明の積
層体は、従来品より製造が容易となる。
Further, according to the knowledge of the present inventor, in the above-mentioned laminated body of the present invention, a laminating cycle (a laminating cycle in which abrasion resistance is improved) can be obtained in a wider range as compared with the conventional product. It has been found that there is a tendency. Therefore, in the laminate of the present invention, it becomes easy to obtain "greater wear resistance" in a wide range of lamination cycles (compared to the conventional product). In addition, it is easy to reduce the "number of layers" to obtain the same "thickness of laminated film" or "wear resistance" (compared to the conventional product). The body is easier to manufacture than conventional products.

【0014】これに対して、界面を有する上記Holleck
の多層膜においては、格子定数が異なる物質(通常、物
質が異なれば格子定数も異なる)間の界面で格子定数の
差(ミスフィット)に応じた転位(ミスフィット転位)
が生じ易く、「歪整合」による硬度上昇(耐摩耗性の向
上)は極めて小さいものと推定される。また、上記界面
においては、応力が集中し易く、したがって剥離が生じ
易い。更には、このような多層膜においては、TiC−
TiB2 のような結晶構造が異なる物質間の界面では、
ある結晶方位を選んで部分整合する(TiC(111)
と、TiB2(0001))傾向があるため、一方の結
晶構造が変化して全体で一つの結晶構造になるというこ
とは生じないものと推定される。
On the other hand, the above Hollleck having an interface
In the multilayer film of, the dislocations (misfit dislocations) corresponding to the difference (misfit) of the lattice constants at the interface between substances having different lattice constants (usually, different substances have different lattice constants)
Is likely to occur, and the increase in hardness (improvement in wear resistance) due to “strain matching” is estimated to be extremely small. Further, stress is likely to be concentrated at the interface, and therefore peeling is likely to occur. Furthermore, in such a multilayer film, TiC-
At the interface between substances with different crystal structures such as TiB 2 ,
Select a crystal orientation to partially match (TiC (111)
Therefore, it is presumed that one crystal structure does not change to one crystal structure as a whole due to the tendency of TiB 2 (0001)).

【0015】以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本
発明を詳細に説明する。
The present invention will be described below in detail with reference to the drawings as necessary.

【0016】本発明の積層体は、2種以上の化合物層
と、これらの間に配置された組成変調層とからなる。
The laminate of the present invention comprises two or more kinds of compound layers and a composition modulation layer arranged between them.

【0017】(化合物層)本発明において、「化合物
層」とは、第1元素の組成(at%)が、その厚さ方向
に関して実質的に一定である層をいう(本発明において
「化合物」の用語は、「固溶体」を包含する趣旨で用い
る)。ここに、「第1元素」とは、周期律表IVa族元素
(Ti、Zr、Hf)、Va族元素(V、Nb、T
a)、VIa族元素(Cr、Mo、W)、Al、Si、お
よびBから選択される1種以上の元素をいう。
(Compound layer) In the present invention, the "compound layer" means a layer in which the composition (at%) of the first element is substantially constant in the thickness direction (the "compound" in the present invention). Is used for the purpose of including “solid solution”). Here, the "first element" means an IVa group element (Ti, Zr, Hf), a Va group element (V, Nb, T) of the periodic table.
a), VIa group element (Cr, Mo, W), Al, Si, and one or more elements selected from B.

【0018】化合物層は、上記した第1元素(1種以上
の元素)と、B、C、N、およびOから選択される1種
以上の元素(以下、「第2元素」という)とを主成分と
する化合物からなる層である。
The compound layer contains the above-mentioned first element (one or more kinds of elements) and one or more kinds of elements selected from B, C, N and O (hereinafter, referred to as "second element"). It is a layer made of a compound as a main component.

【0019】本発明においては、上記した第1元素と第
2元素との組合せは特に制限されないが、例えば、以下
に示す組合せが好適に使用可能である。
In the present invention, the combination of the above-mentioned first element and second element is not particularly limited, but for example, the following combinations can be preferably used.

【0020】 <第1元素> <第2元素> <化合物> Ti C TiC B C B4 C W C W2 C Ti C,N Ti(Cx 1-x ) Ti N TiN Ti B TiB2 Ti B,N Ti(Bx 1-x ) B N BN Si N Si3 4 Al N AlN Al O Al2 3 Ti−Al N (Ti−Al)N Ti−Zr N (Ti−Zr)N Ti−Cr N (Ti−Cr)N Ti−Hf N (Ti−Hf)N 上記した化合物層においては、第1元素および/又は第
2元素の組成(at%)の変動幅の相対値、すなわち
(最大値−最小値)/最大値は、その厚さ方向に関して
15%以下であることが好ましく、更には10%以下
(特に5%以下)であることが好ましい。
[0020] <first element><secondelement><compound> Ti C TiC B C B 4 C W C W 2 C Ti C, N Ti (C x N 1-x) Ti N TiN Ti B TiB 2 Ti B, N Ti (B x N 1-x ) B N BN Si N Si 3 N 4 Al N AlN Al O Al 2 O 3 Ti-Al N (Ti-Al) N Ti-Zr N (Ti-Zr) N Ti-CrN (Ti-Cr) NTi-HfN (Ti-Hf) N In the above compound layer, the relative value of the fluctuation range of the composition (at%) of the first element and / or the second element, that is, The (maximum value-minimum value) / maximum value is preferably 15% or less, more preferably 10% or less (particularly 5% or less) in the thickness direction.

【0021】このような第1元素あるいは第2元素の組
成(at%)は、例えば、エネルギー分散型X線分析法
(EDX)、あるいは電子エネルギー損失分光法(elec
tronenergy-loss spectroscopy ;EELS)により確
認できる。
The composition (at%) of the first element or the second element is determined by, for example, energy dispersive X-ray analysis (EDX) or electron energy loss spectroscopy (elec).
It can be confirmed by tronenergy-loss spectroscopy (EELS).

【0022】このEDXないしEELS分析において
は、例えば、以下のような条件が好適に使用可能であ
る。
In this EDX or EELS analysis, for example, the following conditions can be preferably used.

【0023】<測定機器> 測定機器:VG社製、HB501 EDX:KEVEX Super8000 定量トータ
ルシステム エネルギー分散型X線分析計(Si<Li>半導体検出
器、UTW型) EELS:VG社製、ELS−80分光器(エネルギー
分解能:0.56eV) <測定条件> 加速電圧:100kV 試料吸収電流:10-9A 計数時間:50〜100秒 分析プローブ径:1nmφ 上記した化合物層(1層)の厚さは、100nm以下で
あることが好ましく、更には1〜20nm程度(特に1
〜10nm程度)であることが好ましい。この層厚が1
nm未満の場合、組成変調層を設けた効果が不充分とな
り易い。一方、層厚が20nmを越えると、積層による
硬度向上・耐摩耗性改良の効果が不充分となり易い。こ
のような化合物層(1層)の厚さは、例えば、透過型電
子顕微鏡(TEM)によって確認できる。
<Measurement equipment> Measurement equipment: VG, HB501 EDX: KEVEX Super8000 quantitative total system Energy dispersive X-ray analyzer (Si <Li> semiconductor detector, UTW type) EELS: VG, ELS-80 Spectrometer (energy resolution: 0.56 eV) <Measurement conditions> Accelerating voltage: 100 kV Sample absorption current: 10 -9 A Counting time: 50 to 100 seconds Analytical probe diameter: 1 nmφ The thickness of the compound layer (1 layer) described above is , 100 nm or less, more preferably about 1 to 20 nm (especially 1
It is preferably about 10 nm). This layer thickness is 1
If the thickness is less than nm, the effect of providing the composition modulation layer tends to be insufficient. On the other hand, when the layer thickness exceeds 20 nm, the effects of improving hardness and abrasion resistance due to lamination tend to be insufficient. The thickness of such a compound layer (one layer) can be confirmed by, for example, a transmission electron microscope (TEM).

【0024】このTEM分析においては、例えば、以下
のような条件が好適に使用可能である。
In this TEM analysis, for example, the following conditions can be preferably used.

【0025】<TEM分析条件> 測定機器:日立製、商品名:H−9000UHR 加速電圧:300kV 倍率:20万〜800万倍 (組成変調層)本発明において「組成変調層」とは、上
記した第1元素および/又は第2元素の組成(at%)
が、その厚さ方向に関して一定傾向で変化(すなわち、
厚さ方向に関して増加または減少)する層をいう。組成
変調層においては、第1元素および第2元素の少なくと
も一方が変化していればよい。
<TEM analysis conditions> Measuring instrument: Hitachi, trade name: H-9000UHR Accelerating voltage: 300 kV Magnification: 200,000-8 million times (composition modulation layer) In the present invention, the "composition modulation layer" is as described above. Composition of first element and / or second element (at%)
Changes with a constant tendency in the thickness direction (ie,
A layer that increases or decreases in the thickness direction). In the composition modulation layer, it is sufficient that at least one of the first element and the second element is changed.

【0026】この組成変調層に隣接する化合物層をそれ
ぞれ「化合物層A」および「化合物層B」とすると、該
組成変調層の「化合物層A」に接する側の組成は、該
「化合物層A」の組成と実質的に同一であることが好ま
しい。また、該組成変調層の「化合物層B」に接する側
の組成は、該「化合物層B」の組成と実質的に同一であ
ることが好ましい。すなわち、このような態様において
は、組成変調層は、「化合物層Aと実質的に同一の組
成」から「化合物層Bと実質的に同一の組成」へ変化す
る組成(あるいはその逆の組成変化)を有する層である
ことが好ましい。
When the compound layers adjacent to the composition-modulating layer are referred to as "compound layer A" and "compound layer B", the composition on the side in contact with "compound layer A" of the composition-modulating layer is "compound layer A". It is preferable that it is substantially the same as the composition of ". The composition of the composition-modulating layer in contact with the “compound layer B” is preferably substantially the same as the composition of the “compound layer B”. That is, in such an aspect, the composition modulation layer has a composition that changes from “substantially the same composition as the compound layer A” to “substantially the same composition as the compound layer B” (or vice versa). ) Are preferred.

【0027】本発明においては、組成変調層(1層)の
厚さは、0.4nm以上であることが好ましく、更には
0.4〜100nm程度(特に0.4〜20nm程度)
であることが好ましい。このような化合物層(1層)の
厚さは、例えば、上記化合物層の厚さの測定と同様のT
EM測定によって確認することが可能である。
In the present invention, the thickness of the composition-modulating layer (one layer) is preferably 0.4 nm or more, more preferably 0.4 to 100 nm (particularly 0.4 to 20 nm).
It is preferred that The thickness of such a compound layer (one layer) is, for example, the same T as in the measurement of the thickness of the above compound layer.
It can be confirmed by EM measurement.

【0028】化合物層間の剥離の防止ないし積層体全体
における「歪整合」の安定化の点からは、化合物層の厚
さをa(nm)とし、組成変調層の厚さをb(nm)と
した場合に、これらの厚さの比(b/a)が1/10〜
10程度、更には1/5〜5程度であることが好まし
い。
From the standpoint of preventing separation between compound layers or stabilizing "strain matching" in the entire laminate, the thickness of the compound layer is a (nm) and the thickness of the composition modulation layer is b (nm). When the thickness ratio (b / a) is 1/10
It is preferably about 10 and more preferably about 1/5 to 5.

【0029】本発明においては、上記組成変調層の厚さ
方向に関して、前記第1元素(および/又は第2元素;
以下「組成変調層」に関しては同様)の組成(at%)
が実質的に連続的に変化することが好ましい。ここに
「実質的に連続的に変化」とは、組成変調層内に、界面
(組成が不連続となる面)が実質的に存在しないことを
いう。より具体的には、上記「化合物層A」を構成する
第1元素(Ea )に関する「化合物層A」と「化合物層
B」との組成(at%)の差を|Ea2−Ea1|とした場
合、上記「歪整合」の安定化の点からは、この差の絶対
値を組成変調層の厚さb(nm)で割った商(|Ea2
a1|/b)は、300at%/nm以下であることが
好ましく、更には300〜1at%/nm程度(特に3
00〜5at%/nm程度)であることが好ましい。
In the present invention, the first element (and / or the second element;
The same applies to the following "composition modulation layer") (at%)
Preferably changes substantially continuously. Here, “substantially continuously changing” means that there is substantially no interface (a surface having a discontinuous composition) in the composition modulation layer. More specifically, the difference in composition (at%) between the “compound layer A” and the “compound layer B” with respect to the first element (E a ) forming the “compound layer A” is defined as | E a2 −E a1 In the case of |, from the viewpoint of stabilizing the above “strain matching”, the absolute value of this difference is divided by the thickness b (nm) of the composition modulation layer to obtain a quotient (| E a2
E a1 | / b) is preferably 300 at% / nm or less, more preferably about 300 to 1 at% / nm (particularly 3
It is preferably about 0 to 5 at% / nm).

【0030】また、上記「化合物層B」を構成する第1
元素(Eb )に関する「化合物層A」と「化合物層B」
との組成(at%)の差を|Eb2−Eb1|とした場合
に、上記「歪整合」の安定化の点からは、この差の絶対
値を組成変調層の厚さb(nm)で割った商(|Eb2
b1|/b)は、300at%/nm以下であることが
好ましく、更には300〜1at%/nm程度(特に3
00〜5at%/nm程度)であることが好ましい。
In addition, the first which constitutes the above-mentioned "compound layer B"
"Compound layer A" and "compound layer B" relating to the element (E b ).
When the difference in composition (at%) from the above is defined as | E b2 −E b1 |, from the viewpoint of stabilizing the above “strain matching”, the absolute value of this difference is calculated as the thickness b (nm) of the composition modulation layer. Quotient (| E b2
E b1 | / b) is preferably 300 at% / nm or less, and more preferably 300 to 1 at% / nm (particularly 3
It is preferably about 0 to 5 at% / nm).

【0031】上記した「第1元素」に関する組成変調層
の「商」は、「第2元素」にも同様に適用可能である。
The "quotient" of the composition modulation layer relating to the "first element" described above is similarly applicable to the "second element".

【0032】(積層体)本発明の積層体は、上述した化
合物層と、組成変調層とが、周期的に積層された構造を
有する。本発明において好ましく用いられる積層構造の
例を以下に示す(化合物層は記号”C”、組成変調層は
記号”M”で示す。積層構造の基材側を左側、積層体の
表面側を右側に示す)。
(Laminate) The laminate of the present invention has a structure in which the above compound layer and the composition modulation layer are periodically laminated. An example of a laminated structure preferably used in the present invention is shown below (compound layer is indicated by symbol "C", composition modulation layer is indicated by symbol "M". The substrate side of the laminated structure is on the left side, and the surface side of the laminated body is on the right side. Shown in).

【0033】 <積層体が2種の化合物層を有する場合>C(組成A)→M(組成m)→C(組成B)→M(組成n) →C(組成A)→・ (1周期) <積層体が3種の化合物層を有する場合>C(組成A)→M(組成m)→C(組成B)→M(組成n)→C(組成C)→M (組成p) →C(組成A)→・・・・ (1周期) 積層に関して「1周期」とは、上記した態様では、C
(組成A)+M(組成m)+C(組成B)+M(組成
n)の膜厚の合計(2種の化合物層を有する場合)、あ
るいはC(組成A)+M(組成m)+C(組成B)+M
(組成n)+C(組成C)+M(組成p)の膜厚の合計
(3種の化合物層を有する場合)をいう。
<When the laminate has two kinds of compound layers> C (composition A) → M (composition m) → C (composition B) → M (composition n) → C (composition A) → · (1 cycle <When the laminate has three kinds of compound layers> C (composition A) → M (composition m) → C (composition B) → M (composition n) → C (composition C) → M (composition p) → C (composition A) → ... (1 cycle) “1 cycle” for stacking means C in the above-mentioned embodiment.
The total film thickness of (composition A) + M (composition m) + C (composition B) + M (composition n) (when there are two types of compound layers) or C (composition A) + M (composition m) + C (composition B) ) + M
It means the total of the film thicknesses of (composition n) + C (composition C) + M (composition p) (in the case of having three kinds of compound layers).

【0034】(結晶構造)積層体全体ないしこれを構成
する各層の結晶構造ないしX線回析パターンとしては、
通常知られている結晶系(例えば、立方晶、六方晶等)
が特に制限なく使用可能であるが、歪エネルギーの増大
(ないし該エネルギーの増大による耐摩耗性の向上等)
の点からは、上記した「2種以上の化合物層」のうち、
少なくとも1種の化合物層が、常温、常圧、平衡状態
で、他の層(化合物層および/又は組成変調層)と異な
る結晶構造を有し、積層体全体としては単一のX線回析
パターン(単一の晶系に対応するX線回析パターン)を
有することが好ましい。耐酸化性ないし化学的安定性の
点からは、積層体を構成する各層が立方晶または六方晶
のいずれかの結晶構造を有し、且つ、積層全体としては
立方晶のX線回析パターンを有することが好ましい。
(Crystal Structure) The crystal structure or X-ray diffraction pattern of the entire laminate or each layer constituting the laminate is as follows:
Commonly known crystal systems (eg cubic, hexagonal, etc.)
Can be used without any particular limitation, but the strain energy is increased (or the wear energy is improved due to the increased energy).
From the point of, among the above “two or more compound layers”,
At least one compound layer has a different crystal structure from other layers (compound layer and / or composition modulation layer) at room temperature, atmospheric pressure and equilibrium state, and a single X-ray diffraction is obtained for the entire laminate. It is preferable to have a pattern (X-ray diffraction pattern corresponding to a single crystal system). From the viewpoint of oxidation resistance or chemical stability, each layer constituting the laminate has either a cubic crystal structure or a hexagonal crystal structure, and a cubic X-ray diffraction pattern for the entire lamination. It is preferable to have.

【0035】このような各層ないし積層体全体の結晶構
造ないしX線回析パターンは、例えば、下記条件下のX
線回析法で確認することが可能である。
The crystal structure or X-ray diffraction pattern of each of the layers or the whole laminate is, for example, X-ray under the following conditions.
It can be confirmed by the line diffraction method.

【0036】<X線回析の条件> X線回析装置:理学電機社製、商品名:RINT−15
00、X線回析ピークの観測:銅ターゲット、ニッケル
フィルタを用いたディフラクトメータを用い、薄膜X線
回折法(入射角θ=1°)により回析線を観測 X線源:Cu−Kα線(1.54オングストローム) 図1〜図8に、WC−Co焼結体(焼結助材にTiCを
含む)基板上に成膜した薄膜ないし多層膜の典型的なX
線回折パターンを示す。
<Conditions for X-ray Diffraction> X-ray diffraction apparatus: manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd., product name: RINT-15
00, Observation of X-ray diffraction peak: Observation of diffraction line by thin film X-ray diffraction method (incident angle θ = 1 °) using a diffractometer using a copper target and nickel filter X-ray source: Cu-Kα Line (1.54 angstrom) FIGS. 1 to 8 show typical X of a thin film or a multilayer film formed on a WC-Co sintered body (including TiC as a sintering aid) substrate.
A line diffraction pattern is shown.

【0037】図1は、薄膜X線回折パターンを模式的に
示したものである。図中、◆はTiN/AlN多層膜、
●はTiN、▲Wurtzite型(六方晶)AlNを示す。
FIG. 1 schematically shows a thin film X-ray diffraction pattern. In the figure, ◆ indicates a TiN / AlN multilayer film,
● indicates TiN and ▲ Wurtzite type (hexagonal) AlN.

【0038】図1において、パターン(A):λ=2.
5nmは、(六方晶のパターンではなく)単一の立方晶
のパターンとなっている。更に、ピークの位置(横軸=
回折角)は、TiNと立方晶AlNとの間に位置してい
る。この2点(パターンが単一化すること、回折ピーク
が「2種の化合物層」の中間に位置すること)が、上記
態様における変調膜の回折パターンの特徴である。
In FIG. 1, pattern (A): λ = 2.
5 nm has a single cubic pattern (rather than a hexagonal pattern). Furthermore, the position of the peak (horizontal axis =
The diffraction angle) is located between TiN and cubic AlN. These two points (the pattern is unified and the diffraction peak is located in the middle of the “two kinds of compound layers”) are the characteristics of the diffraction pattern of the modulation film in the above embodiment.

【0039】これに対して、パターン(B):λ=30
nmは、TiNパターンと六方晶AlNパターンとが合
わされた(重なった)パターンとなっている(六方晶A
lNパターンは非常に弱い)。
On the other hand, pattern (B): λ = 30
nm has a pattern in which the TiN pattern and the hexagonal AlN pattern are combined (overlapped) (hexagonal A
1N pattern is very weak).

【0040】図2の○印は、典型的な立方晶(TiN)
回折パターンを示す。図2中、+印はWC(基板)、×
印はTiC(基板)、?印は膜ピーク、?−Sub 印は基
板ピークを示す。
The circles in FIG. 2 are typical cubic crystals (TiN).
A diffraction pattern is shown. In FIG. 2, + indicates WC (substrate), ×
Mark is TiC (substrate) ,? The mark is the membrane peak? -Sub mark indicates substrate peak.

【0041】図3の△印は、典型的な立方晶(TiN)
回折パターンを示す。図3中、▲はAlを示す。その他
の記号は、図2と同様である。
The triangle mark in FIG. 3 indicates a typical cubic crystal (TiN).
A diffraction pattern is shown. In FIG. 3, ▲ indicates Al. Other symbols are the same as those in FIG.

【0042】図4は、TiN/AlN変調膜の典型的な
回折パターン(単一のパターン)を示す。
FIG. 4 shows a typical diffraction pattern (single pattern) of the TiN / AlN modulation film.

【0043】図5は、ZrN(立方晶)の典型的な回折
パターンを、図6はTiNの回折パターンを示す。記号
TはTiNを示し、記号ZはZrNを示す。
FIG. 5 shows a typical diffraction pattern of ZrN (cubic crystal), and FIG. 6 shows a diffraction pattern of TiN. The symbol T represents TiN and the symbol Z represents ZrN.

【0044】図7はTiN/ZrN変調膜の典型的なパ
ターン(単一パターン)を示す。図7においては、立方
晶の回折パターンで、ピーク位置はTiNとZrNとの
間の位置となる。
FIG. 7 shows a typical pattern (single pattern) of the TiN / ZrN modulation film. In FIG. 7, in the cubic crystal diffraction pattern, the peak position is between TiN and ZrN.

【0045】一方、図8はTiN/ZrN変調膜の典型
的なパターン(単一パターンでない)を示す。図8にお
いては、少しピーク位置がずれた2つの立方晶パターン
(TiNパターンとZrNパターン)が合わされた回折
パターンとなる。
On the other hand, FIG. 8 shows a typical pattern (not a single pattern) of the TiN / ZrN modulation film. In FIG. 8, the diffraction pattern is a combination of two cubic crystal patterns (TiN pattern and ZrN pattern) whose peak positions are slightly shifted.

【0046】上述したように、積層全体が単一の回折パ
ターンを有する場合、典型的には図4、図7に示すよう
なパターンが得られる。
As described above, when the entire stack has a single diffraction pattern, the patterns typically shown in FIGS. 4 and 7 are obtained.

【0047】ただし、本発明の積層体においては、(例
えば、積層周期(層厚)のバラツキにより)歪み整合し
ている部分(変調膜)と、歪み整合していない部分とが
混在することにより、上記の単一化されたX線パターン
と各層のX線パターンとが混在する場合もある。
However, in the laminated body of the present invention, the portion (modulation film) which is strain-matched (for example, due to the variation of the laminating period (layer thickness)) and the portion which is not strain-matched are mixed. In some cases, the unified X-ray pattern and the X-ray pattern of each layer are mixed.

【0048】本発明においては、AlN高圧層(立方
晶)の利用が可能となる点、および/又は積層体全体と
しての硬度、耐酸化性、ないし化学的安定性の点から
は、上記した「六方晶構造を有する層」が(Tix ,A
1-x )N、(0≦x<0.3)の組成を有しているこ
とが好ましい。
In the present invention, from the point of view that the AlN high pressure layer (cubic crystal) can be used and / or the hardness, oxidation resistance and / or chemical stability of the laminated body as a whole, A layer having a hexagonal crystal structure ”is (Ti x , A
It is preferable to have a composition of 1 1−x ) N, (0 ≦ x <0.3).

【0049】一方、耐酸化性、硬度(耐摩耗性)の点か
らは、上記した「立方晶構造を有する層」は、(T
x ,Al1-x )N、(0.3≦x≦1)の組成を有し
ていることが好ましい。
On the other hand, in terms of oxidation resistance and hardness (wear resistance), the above-mentioned "layer having a cubic crystal structure" is (T
It is preferable to have a composition of i x , Al 1 -x ) N, (0.3 ≦ x ≦ 1).

【0050】上記(Tix ,Al1-x )N、(0≦x<
0.3)の組成を有する「六方晶構造の層」と、(Ti
x ,Al1-x )N、(0.3≦x≦1)の組成を有する
「立方晶構造の層」とを組合せることは、同一の元素を
含む組成からなる各層間のミクロな密着性を向上させる
点から好ましい。
The above (Ti x , Al 1-x ) N, (0≤x <
A “hexagonal structure layer” having a composition of 0.3), and (Ti
x , Al 1-x ) N, and a “cubic crystal structure layer” having a composition of (0.3 ≦ x ≦ 1) are combined to form microscopic adhesion between layers having the same composition. It is preferable from the viewpoint of improving the property.

【0051】本発明においては、上記した2種の化合物
層が、それぞれTiN層とAlN層とからなり、且つ組
成変調層がTiAlN層からなることが特に好ましい。
このような場合、化合物層たるTiN層とAlN層とは
その結晶構造において両極にあり、蓄えられる歪エネル
ギーが最も大きくなるため、組成変調層の硬度も高くな
り好ましい。
In the present invention, it is particularly preferable that the above-mentioned two kinds of compound layers each comprise a TiN layer and an AlN layer, and the composition modulation layer comprises a TiAlN layer.
In such a case, the TiN layer and the AlN layer, which are compound layers, have both polarities in their crystal structures, and the strain energy that can be stored becomes the largest, so that the hardness of the composition modulation layer also becomes high, which is preferable.

【0052】本発明においては、基材との密着性と耐摩
耗性とのバランスの点からは、上記積層体の全膜厚は、
5nm〜15μm程度、更には0.5μm〜10μm程
度であることが好ましい。この全膜厚が5nm未満で
は、耐摩耗性の向上は不充分となり易い。一方、全膜厚
が15μmを越えると、積層体を構成する膜中の残留応
力等の影響により、積層体と基材との密着強度が低下す
る傾向が生じる場合がある。
In the present invention, from the viewpoint of the balance between the adhesion to the substrate and the wear resistance, the total film thickness of the above laminate is
The thickness is preferably about 5 nm to 15 μm, more preferably about 0.5 μm to 10 μm. If the total film thickness is less than 5 nm, the abrasion resistance tends to be insufficiently improved. On the other hand, if the total film thickness exceeds 15 μm, the adhesion strength between the laminate and the base material may tend to decrease due to the influence of residual stress in the film forming the laminate.

【0053】(基材)上記した本発明の積層体は、種々
の基材(ないし母材)上に配置された被覆(コーティン
グ)層として極めて有用である。このような態様で用い
る場合、該基材は、上記積層体の用途(例えば、切削工
具、耐摩耗工具等の硬質部材の表面コーティング材、あ
るいは電気・電子部品、摺動・機械部品の表面コーティ
ング材等)に応じて適宜選択することが可能であり、特
に制限されない。上記した工具等の硬質部材の表面コー
ティング材として用いる場合、該基材としては、例え
ば、超硬合金(例えば、WC基超硬合金)、サーメッ
ト、高速度鋼等の硬質基材が好ましく用いられる。
(Substrate) The laminate of the present invention described above is extremely useful as a coating layer arranged on various substrates (or base materials). When used in such a mode, the base material is used for the above-mentioned laminate (for example, surface coating material for hard members such as cutting tools and wear resistant tools, or surface coating for electric / electronic parts, sliding / mechanical parts). It can be appropriately selected depending on the material) and is not particularly limited. When used as a surface coating material for a hard member such as the above-mentioned tool, as the base material, for example, a hard base material such as cemented carbide (for example, WC-based cemented carbide), cermet, or high speed steel is preferably used. .

【0054】(中間層)本発明の積層体を上記基材上に
形成する場合、基材と積層体との密着強度を更に向上さ
せる点からは、基材と該積層体との間に、積層体の密着
強度を改善するための中間層を設けることが好ましい。
例えば、基材と積層体(最も基材側の層)とが、特性が
大きく異なる物質から構成されている場合、基材と積層
体との間に中間的な特性の中間層を配置することによ
り、該特性の変化を段階的に制御でき、膜の残留応力の
低減等も可能となる。
(Intermediate Layer) When the laminate of the present invention is formed on the above-mentioned base material, from the viewpoint of further improving the adhesion strength between the base material and the laminate, It is preferable to provide an intermediate layer for improving the adhesion strength of the laminate.
For example, when the base material and the laminate (the layer closest to the base material) are made of substances having largely different properties, an intermediate layer having intermediate properties should be arranged between the base material and the laminate. Thereby, the change of the characteristics can be controlled stepwise, and the residual stress of the film can be reduced.

【0055】上記中間層は、基材と積層体との密着強度
を効果的に向上させる点からは、周期律表IVa、Va、
およびVIa族元素から選択される1種以上の元素(第3
元素)と;C、N、およびOから選択される1種以上の
元素(第4元素)とからなる1種以上の化合物を含む組
成を有していることが好ましい。
From the viewpoint of effectively improving the adhesion strength between the base material and the laminate, the above intermediate layer has periodic tables IVa, Va,
And one or more elements selected from Group VIa elements (third
Element) and one or more compounds selected from the group consisting of C, N, and O and one or more elements (fourth element).

【0056】本発明においては、上記した第3元素と第
4元素との組合せは特に制限されないが、例えば、以下
に示す組合せが好適に使用可能である。
In the present invention, the combination of the above-mentioned third element and fourth element is not particularly limited, but for example, the following combinations can be preferably used.

【0057】 <第3元素> <第4元素> <化合物> Ti C TiC B C B4 C W C W2 C Ti C,N Ti(Cx 1-x ) Ti N TiN Ti B TiB2 Ti B,N Ti(Bx 1-x ) B N BN Si N Si3 4 Al N AlN Al O Al2 3 Ti−Al N (Ti−Al)N Ti−Zr N (Ti−Zr)N Ti−Cr N (Ti−Cr)N Ti−Hf N (Ti−Hf)N 本発明において、中間層の組成は、該中間層に隣接する
積層体の層(化合物層または組成変調層)の組成と同一
ないし類似していることが、基材と積層体との密着強度
を向上させる点から好ましい。
[0057] <Third element><Fourthelement><compound> Ti C TiC B C B 4 C W C W 2 C Ti C, N Ti (C x N 1-x) Ti N TiN Ti B TiB 2 Ti B, N Ti (B x N 1-x ) B N BN Si N Si 3 N 4 Al N AlN Al O Al 2 O 3 Ti-Al N (Ti-Al) N Ti-Zr N (Ti-Zr) N Ti-CrN (Ti-Cr) NTi-HfN (Ti-Hf) N In the present invention, the composition of the intermediate layer is the composition of the layer (compound layer or composition modulation layer) of the laminate adjacent to the intermediate layer. It is preferable that it is the same as or similar to the above from the viewpoint of improving the adhesion strength between the base material and the laminate.

【0058】本発明においては、中間層の厚さは、0.
05μm以上であることが好ましく、更には0.05〜
5μm程度(特に0.05〜1μm程度)であることが
好ましい。中間層の膜厚が0.05μm未満では、密着
強度の向上が不充分となり易く、一方、膜厚が5μmを
越えると密着強度の向上が頭打ちとなる傾向があり、生
産性も低下する傾向がある。
In the present invention, the thickness of the intermediate layer is 0.
The thickness is preferably 05 μm or more, and more preferably 0.05 to
The thickness is preferably about 5 μm (particularly about 0.05 to 1 μm). When the thickness of the intermediate layer is less than 0.05 μm, the improvement of the adhesion strength tends to be insufficient, while when the thickness of the intermediate layer exceeds 5 μm, the improvement of the adhesion strength tends to reach its limit and the productivity tends to decrease. is there.

【0059】このような中間層の厚さは、例えば、前記
した「化合物層の厚さ」の測定と同様のTEM測定によ
って確認することが可能である。
The thickness of such an intermediate layer can be confirmed by, for example, the TEM measurement similar to the above-described "compound layer thickness" measurement.

【0060】(表面層)本発明の積層体の最上層(最表
面)の上には、必要に応じて、耐摩耗部材の性能のため
の表面層を配置してもよい。
(Surface Layer) On the uppermost layer (outermost surface) of the laminate of the present invention, a surface layer for the performance of the wear resistant member may be arranged, if necessary.

【0061】本発明の積層体(例えば、耐摩耗被膜とし
て用いる場合)の最表面は、非常に過酷な環境(高温下
の摩耗等)に晒される場合が多いため、雰囲気もしくは
摩耗相手材との反応が起こり易い。このような摩耗が生
じた場合、被膜表面の変質が起こり易くなり、耐摩耗特
性が損なわれる可能性がある。したがって、積層体の最
上層は、相手材との反応性が低い組成を有していること
が好ましい。一方、積層体を構成する各層の組成として
は、積層時の生産性等を考慮すれば、このような「反応
性の低い組成」が好ましいとは限らない。
The outermost surface of the laminate of the present invention (for example, when used as a wear-resistant coating) is often exposed to a very harsh environment (wear at high temperatures, etc.), so that the outermost surface of the laminate or the wear partner material Reaction is likely to occur. When such abrasion occurs, the surface of the coating is likely to be deteriorated and the abrasion resistance may be impaired. Therefore, it is preferable that the uppermost layer of the laminate has a composition with low reactivity with the mating material. On the other hand, as the composition of each layer constituting the laminate, such a “low-reactivity composition” is not always preferable in view of productivity during lamination.

【0062】積層体の使用雰囲気及び相手材との耐反応
性が優れた組成を有する表面層を積層体の最上層上に配
置した場合、表面反応等による積層体表面の摩耗は該表
面層によって抑制することが可能となるため、積層体を
構成する各層組成の自由度を拡大することが可能とな
る。
When a surface layer having a composition excellent in the reaction atmosphere of the laminated body and the mating material is disposed on the uppermost layer of the laminated body, the abrasion of the surface of the laminated body due to surface reaction or the like is caused by the surface layer. Since it can be suppressed, it is possible to increase the degree of freedom of the composition of each layer constituting the laminated body.

【0063】上記表面層は、耐摩耗性の向上と積層体
(最上層)との密着強度の点からは、周期律表IVa、V
a、およびVIa族元素から選択される1種以上の元素
(第5元素)と;C、N、およびOから選択される1種
以上の元素(第6元素)とからなる1種以上の化合物を
含む組成を有していることが好ましい。
From the viewpoint of improving the wear resistance and the adhesion strength with the laminate (uppermost layer), the above surface layer has periodic tables IVa and V.
at least one compound selected from the group consisting of a and VIa elements (fifth element); and at least one element selected from C, N, and O (sixth element); It is preferable to have a composition containing

【0064】本発明においては、上記した第5元素と第
6元素との組合せは特に制限されないが、例えば、以下
に示す組合せが好適に使用可能である。
In the present invention, the combination of the above-mentioned fifth element and sixth element is not particularly limited, but for example, the following combinations can be preferably used.

【0065】 <第5元素> <第6元素> <化合物> Ti C TiC B C B4 C W C W2 C Ti C,N Ti(Cx 1-x ) Ti N TiN Ti B TiB2 Ti B,N Ti(Bx 1-x ) B N BN Si N Si3 4 Al N AlN Al O Al2 3 Ti−Al N (Ti−Al)N Ti−Zr N (Ti−Zr)N Ti−Cr N (Ti−Cr)N Ti−Hf N (Ti−Hf)N 本発明において、表面層の組成は、該表面層に隣接する
積層体の層(化合物層または組成変調層)の組成と同一
ないし類似していることが、基材と積層体との密着強度
を向上させる点から好ましい。
[0065] <Fifth element><6element><compound> Ti C TiC B C B 4 C W C W 2 C Ti C, N Ti (C x N 1-x) Ti N TiN Ti B TiB 2 Ti B, N Ti (B x N 1-x ) B N BN Si N Si 3 N 4 Al N AlN Al O Al 2 O 3 Ti-Al N (Ti-Al) N Ti-Zr N (Ti-Zr) N Ti-CrN (Ti-Cr) NTi-HfN (Ti-Hf) N In the present invention, the composition of the surface layer is the composition of the layer (compound layer or composition modulation layer) of the laminate adjacent to the surface layer. It is preferable that it is the same as or similar to the above from the viewpoint of improving the adhesion strength between the base material and the laminate.

【0066】本発明においては、表面層の厚さは、0.
05μm以上であることが好ましく、更には0.05〜
5μm程度(特に0.05〜1μm程度)であることが
好ましい。表面層の膜厚が0.05μm未満では、耐摩
耗特性の向上が不充分であり、一方膜厚が5μmを越え
ると、却って表面層の剥離等が生じ易くなり、耐摩耗特
性の向上が不充分となる傾向がある。
In the present invention, the surface layer has a thickness of 0.
The thickness is preferably 05 μm or more, and more preferably 0.05 to
The thickness is preferably about 5 μm (particularly about 0.05 to 1 μm). If the thickness of the surface layer is less than 0.05 μm, the abrasion resistance is not sufficiently improved. On the other hand, if the thickness exceeds 5 μm, peeling of the surface layer is likely to occur, and the abrasion resistance is not improved. Tends to be sufficient.

【0067】このような表面層の厚さは、例えば、前記
した「化合物層の厚さ」の測定と同様のTEM測定によ
って確認することが可能である。
The thickness of such a surface layer can be confirmed, for example, by the TEM measurement similar to the above-mentioned measurement of "thickness of compound layer".

【0068】上記した中間層および表面層を共に設けて
なる本発明の積層体の構成の一例を図3の模式断面図に
示す。図3を参照して、超硬合金等からなる基材1上
に、中間層2が配置され;互いに異なる組成を有する少
なくとも2種の化合物層と、該化合物層間に配置された
組成変調層とからなる周期的積層3が、前記中間層2上
に配置され;更に、該周期的積層3上に表面層4が配置
されている。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the constitution of the laminated body of the present invention in which both the above-mentioned intermediate layer and surface layer are provided. Referring to FIG. 3, an intermediate layer 2 is arranged on a base material 1 made of cemented carbide or the like; at least two kinds of compound layers having different compositions, and a composition modulation layer arranged between the compound layers. A periodic stacking layer 3 consisting of is arranged on the intermediate layer 2; and a surface layer 4 is further arranged on the periodic stacking layer 3.

【0069】本発明の積層体を切削工具(切削チップ)
の被覆層として使用する場合、チップの各面に求められ
る特性に応じて、切削工具の「逃げ面」と「すくい面」
の積層膜として、積層薄膜の周期が異なる積層体を必要
に応じて被覆してもよい。
A cutting tool (cutting tip) is used for the laminate of the present invention.
When used as a coating layer for the cutting tool, the "flank surface" and "rake surface" of the cutting tool are used according to the characteristics required for each surface of the insert.
As the laminated film, a laminated body in which the laminated thin films have different periods may be coated as necessary.

【0070】(積層体の形成方法)本発明の積層体(必
要に応じて、中間層および/又は表面層)を形成する方
法としては、CVD法、PVD法等の気相堆積法を特に
制限なく利用することが可能である。PVD法(スパッ
タリング法、イオンプレーティング法等)を用いた場
合、基材の強度の維持がCVD法に比べてより容易であ
り、工具等の用途において、耐摩耗性、耐欠損性等を高
いレベルで維持することが容易となる。本発明において
は、立方晶型および/又は六方晶型の結晶構造を有する
層を形成することが容易な点からは、上記PVD法の中
でも、イオン化率が高く、結晶性の高い層を形成するこ
とが容易なイオンプレーティング法(特にアーク式イオ
ンプレーティング法)が特に好ましく用いられる。
(Method for Forming Laminate) As a method for forming the laminate of the present invention (if necessary, an intermediate layer and / or a surface layer), a vapor deposition method such as a CVD method or a PVD method is particularly limited. It is possible to use without. When the PVD method (sputtering method, ion plating method, etc.) is used, it is easier to maintain the strength of the base material as compared with the CVD method, and in applications such as tools, high wear resistance, fracture resistance, etc. Easy to maintain at the level. In the present invention, from the viewpoint that it is easy to form a layer having a cubic and / or hexagonal crystal structure, a layer having a high ionization rate and high crystallinity is formed among the PVD methods. The ion plating method (particularly the arc type ion plating method) which is easy to use is particularly preferably used.

【0071】より高いイオン化率を得る点からは、窒化
物あるいは炭窒化物のターゲットを用いずに、少なくと
も周期律表IVa、Va、VIa族元素、Al、Si、およ
びBから選択される1種以上の元素(第1元素)を含
む、複数の金属あるいは合金のターゲットと;B、C、
N、およびOから選択される1種以上の元素(第2元
素)を含むガスとを原料として用いた、反応性のPVD
法を用いることが好ましい。
From the viewpoint of obtaining a higher ionization rate, at least one element selected from IVa, Va, VIa group elements, Al, Si, and B of the periodic table without using a nitride or carbonitride target. A plurality of metal or alloy targets containing the above elements (first elements); B, C,
Reactive PVD using as a raw material a gas containing at least one element (second element) selected from N and O
It is preferable to use the method.

【0072】ガスを原料として用いる場合、形成すべき
化合物の結晶性を向上させる等の目的で、原料となる気
体以外に、Ar、He等の不活性ガス、H2 等のエッチ
ング効果を有するガス等を、成膜装置内に原料ガスとは
別個に、あるいは原料ガスと同時に導入することも可能
である。
When a gas is used as a raw material, for the purpose of improving the crystallinity of the compound to be formed, an inert gas such as Ar or He, a gas having an etching effect such as H 2 other than the raw material gas. It is also possible to introduce the above into the film forming apparatus separately from the source gas or simultaneously with the source gas.

【0073】(アーク式イオンプレーティング法を用い
る積層体の形成)真空アーク放電によるイオンプレーテ
ィング法(アーク式イオンプレーティング法)を用いて
本発明の積層体を形成する一態様について、説明する。
(Formation of Laminated Body Using Arc Type Ion Plating Method) One mode of forming the laminated body of the present invention using the ion plating method (arc type ion plating method) by vacuum arc discharge will be described. .

【0074】図4は、アーク式イオンプレーティングに
より本発明の積層体を形成する成膜装置の一例を示す縦
方向模式断面図である。
FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing an example of a film forming apparatus for forming the laminate of the present invention by arc type ion plating.

【0075】図4を参照して、真空チャンバ11中に、
基材(図示せず)保持のための基材ホルダー12が回転
自在に配置され、該基材ホルダー12には基板電源13
が電気的に接続されている。一方、基材ホルダー12と
対向する真空チャンバ11の内壁には、複数のターゲッ
ト14が配置され、該ターゲット14には、それぞれ、
アーク電源15が電気的に接続されている。
Referring to FIG. 4, in the vacuum chamber 11,
A substrate holder 12 for holding a substrate (not shown) is rotatably arranged, and a substrate power source 13 is provided in the substrate holder 12.
Are electrically connected. On the other hand, a plurality of targets 14 are arranged on the inner wall of the vacuum chamber 11 facing the substrate holder 12, and the targets 14 are
The arc power supply 15 is electrically connected.

【0076】上記成膜装置の模式平面図である図11を
参照して、前記基材ホルダー12の外壁面上には、その
上に本発明の積層体を堆積すべき基材16が配置され、
基材ホルダー12の回転に応じて所定のターゲット(1
4aまたは14b)と対向するように構成されている。
このような成膜装置においては、基材ホルダー12の回
転数と、真空アークの放電電流(すなわち、ターゲット
材料14aおよび/又は14bの蒸発量)とを調整する
ことにより、積層体を構成する各層の層厚を制御するこ
とが可能である。組成変調層の厚さ、および組成の変化
は、各ターゲット14a、14bのプラズマ15aおよ
び15bの「重なり」の程度を調整することにより、制
御可能である。プラズマの「重なり」の程度は、各ター
ゲット14a、14bの配置、および/又はアーク電流
成膜時の圧力によって変化させることが可能である。
Referring to FIG. 11 which is a schematic plan view of the film forming apparatus, a base material 16 on which the laminate of the present invention is to be deposited is arranged on the outer wall surface of the base material holder 12. ,
Depending on the rotation of the substrate holder 12, a predetermined target (1
4a or 14b).
In such a film forming apparatus, by adjusting the rotation speed of the base material holder 12 and the discharge current of the vacuum arc (that is, the evaporation amount of the target materials 14a and / or 14b), each layer constituting the laminated body is adjusted. It is possible to control the layer thickness of. The thickness of the composition modulation layer and the change in composition can be controlled by adjusting the degree of “overlap” of the plasmas 15a and 15b of the targets 14a and 14b. The degree of "overlapping" of the plasma can be changed by the arrangement of the targets 14a and 14b and / or the pressure during arc current film formation.

【0077】このような成膜装置を用いて本発明の積層
体を形成するに際しては、例えば、まず真空チャンバ1
1内を真空状態(圧力:10-5Torr程度)とし、つ
いでAr(アルゴン)ガスを該真空チャンバ11内に導
入して、10-2Torr程度の圧力に保持しながら、基
材16を200〜800℃程度まで加熱し、且つ、該基
材16に−800V〜−1000V程度の電圧を印加し
て該基材表面を清浄化した後、Arガスを排気する。次
いで、真空チャンバ11内にN2 ガス、CH4ガス等か
らなる一種類あるいは複数種類のガスを、基材16の回
転に対応させて時間制御を行い、25〜400cc/m
in程度の割合で導入しつつ、真空アーク放電によりタ
ーゲット14a、14bを蒸発ないしイオン化させる。
これにより、基材ホルダー12の回転に基づき移動する
基材16が、ターゲット14a、14bの前を通過する
際に、該ターゲット材料と導入ガス中のCおよび/又は
N等の化合物の層が基材16上に形成される。
When the laminated body of the present invention is formed using such a film forming apparatus, for example, first, the vacuum chamber 1
1 is evacuated (pressure: about 10 −5 Torr), and then Ar (argon) gas is introduced into the vacuum chamber 11 to maintain the pressure of about 10 −2 Torr on the substrate 16 at 200 After heating up to about 800 ° C. and applying a voltage of about −800 V to −1000 V to the base material 16 to clean the surface of the base material, Ar gas is exhausted. Then, one or a plurality of kinds of gases such as N 2 gas, CH 4 gas, etc. are controlled in the vacuum chamber 11 in accordance with the rotation of the base material 16 to perform time control, and 25 to 400 cc / m 2
The target 14a, 14b is evaporated or ionized by vacuum arc discharge while being introduced at a rate of about in.
As a result, when the base material 16 that moves based on the rotation of the base material holder 12 passes in front of the targets 14a and 14b, the target material and the layer of the compound such as C and / or N in the introduced gas are the base materials. It is formed on the material 16.

【0078】図11を参照して、上記積層膜の形成の
際、基材16の位置がターゲット14aに対向する位置
では、該ターゲット14a(例えば、Ti)と導入ガス
中の元素(C、N等)とからなる化合物(例えば、Ti
N)の層が基材16上に形成される。次いで、基材16
の位置がターゲット14aとターゲット14bとの間に
対応する位置にある時には、ターゲット14aの元素
(例えば、Ti)と、ターゲット14bの元素(例え
ば、Al)と、導入ガス中の元素(C、N等)とからな
る化合物(例えば、(Tix ,Al1-x )N)の層が基
材16上に形成される。このようなTiAlN層の形成
に際しては、ターゲット14a由来のプラズマ15a
と、ターゲット14b由来のプラズマ15bとの「重な
り」の程度(すなわち、ターゲット14a、14bに対
する基材16の相対的な位置関係)に対応して、上記
(Tix ,Al1-x )Nの組成が決定される。該組成
は、基材16がターゲット14aに対向する位置から、
ターゲット14bに対向する位置まで連続的に変化する
ため、このような方法によれば、連続的な(Tix ,A
1-x )Nの組成を有する組成変調膜が形成可能とな
る。
Referring to FIG. 11, in the formation of the laminated film, at the position where the position of the base material 16 faces the target 14a, the target 14a (for example, Ti) and the elements (C, N) in the introduced gas are formed. Etc.) and a compound (for example, Ti
Layer N) is formed on the substrate 16. Then, the base material 16
Is located between the target 14a and the target 14b, the element of the target 14a (for example, Ti), the element of the target 14b (for example, Al), and the element (C, N in the introduced gas). And the like) (for example, (Ti x , Al 1-x ) N) is formed on the base material 16. When forming such a TiAlN layer, the plasma 15a derived from the target 14a
When, with the plasma 15b from the target 14b degree of "overlap" (i.e., the target 14a, the relative positional relationship of the substrate 16 for 14b) in response to the above (Ti x, Al 1-x ) N The composition is determined. From the position where the base material 16 faces the target 14a, the composition is
Since it continuously changes to a position facing the target 14b, according to such a method, continuous (Ti x , A
A composition modulation film having a composition of 1 1−x ) N can be formed.

【0079】更に、基材16の位置がターゲット14b
に対向する位置では、該ターゲット14a(例えば、A
l)と導入ガス中の元素(C、N等)とからなる化合物
(例えば、AlN)の層が基材16上に形成される。し
たがって、このような方法により、化合物層(TiN)
→組成変調層(Tix ,Al1-x )N→化合物層(Al
N)→組成変調層(Tix ,Al1-x )N→化合物層
(TiN)→・・・のような周期的積層構造を形成する
ことが可能となる。
Further, the position of the base material 16 is the target 14b.
The target 14a (for example, A
A layer of a compound (for example, AlN) consisting of 1) and the elements (C, N, etc.) in the introduced gas is formed on the base material 16. Therefore, by such a method, the compound layer (TiN)
→ composition modulation layer (Ti x , Al 1-x ) N → compound layer (Al
N) → the composition modulation layer (Ti x, it is possible to form a periodic layered structure, such as Al 1-x) N → compound layer (TiN) → ···.

【0080】各層(化合物層、組成変調層)の厚さおよ
び/又は組成は、各ターゲット由来のプラズマの「重な
り」の程度によって、制御することが可能である。該プ
ラズマの「重なり」の程度は、各ターゲットの配置、ア
ーク電流、成膜時の圧力によって制御可能である。
The thickness and / or composition of each layer (compound layer, composition modulation layer) can be controlled by the degree of "overlapping" of the plasma from each target. The degree of "overlapping" of the plasma can be controlled by the arrangement of the targets, the arc current, and the pressure during film formation.

【0081】(すくい面/逃げ面の積層周期)発明者の
知見によれば、切削工具チップ等においては、すくい面
(クレーター摩耗を生じやすい面)上に配置すべき膜積
層体の積層周期を、逃げ面(フランク摩耗を生じやすい
面)上に配置すべき積層体の周期より大きくした場合に
は、切削チップの切削性能および寿命が格段に向上する
ことが確認されている。
(Layer Cycle of Rake Face / Flanking Surface) According to the inventor's knowledge, the laminating period of the film laminate to be arranged on the rake face (the face where crater wear is likely to occur) in the cutting tool tip or the like is determined. It has been confirmed that the cutting performance and the life of the cutting tip are remarkably improved when the cycle is longer than the cycle of the laminated body to be arranged on the flank (the surface where flank wear is likely to occur).

【0082】一方、異なるチップ形状、切削用途におい
ては、上記と逆に、逃げ面上の積層周期(j)を、すく
い面上の積層周期(k)より大きくした場合には、切削
チップの切削性能および寿命が格段に向上する場合のあ
ることが確認されている。
On the other hand, in the case of different tip shapes and cutting applications, conversely to the above, when the stacking period (j) on the flank is made larger than the stacking period (k) on the rake face, cutting of the cutting tip It has been confirmed that performance and life may be significantly improved.

【0083】これは、本発明者の知見によれば、各用途
によって「逃げ面」と「すくい面」に要求される耐摩耗
性、耐酸化性等の特性が異なるため、これらの特性に対
して好適な積層体の周期が異なることによると推定され
る。
According to the knowledge of the present inventor, this is because the characteristics such as wear resistance and oxidation resistance required for the "flank surface" and the "rake surface" are different depending on each application. It is presumed that this is due to the difference in the preferable cycle of the laminated body.

【0084】(積層体の特性および用途)本発明の積層
体(表面側)のビッカース硬度は、荷重25gfで、3
×103kgf/mm2 以上、更には3.2×103
gf/mm2 以上(特に3.4×103 kgf/mm2
以上)であることが好ましい。このようなビッカース硬
度は、公知の測定法(例えば、日本工業規格(JIS)
B−7734−1991記載の微小硬度計を用いる方
法)により測定可能である。荷重25gfにおける3×
103 kgf/mm2 のビッカース硬度は、ほぼ荷重1
gfにおける4×103 kgf/mm2 のビッカース硬
度に相当する。
(Characteristics and Uses of Laminate) The Vickers hardness of the laminate (front side) of the present invention is 3 under a load of 25 gf.
× 10 3 kgf / mm 2 or more, further 3.2 × 10 3 k
gf / mm 2 or more (especially 3.4 × 10 3 kgf / mm 2
Or more) is preferable. Such Vickers hardness is measured by a known method (for example, Japanese Industrial Standard (JIS)).
It can be measured by a method using a micro hardness meter described in B-7734-1991. 3 x at a load of 25 gf
Vickers hardness of 10 3 kgf / mm 2 is almost 1
This corresponds to a Vickers hardness of 4 × 10 3 kgf / mm 2 in gf.

【0085】本発明の積層体は、切削工具(チップ、ド
リル、エンドミル等)、耐摩耗工具等の硬質部材の表面
コーティング材として有用である。また、本発明の積層
体は、電気・電子部品、摺動・機械部品の表面コーティ
ング材等としても有用である。
The laminate of the present invention is useful as a surface coating material for hard members such as cutting tools (chips, drills, end mills, etc.) and wear resistant tools. The laminate of the present invention is also useful as a surface coating material for electric / electronic parts, sliding / mechanical parts and the like.

【0086】本発明の積層体を、電気、電子、摺動、機
械部品の耐摩耗膜、保護膜として使用する場合には、電
気、電子部品にあっては全体の膜厚を5nm〜10μm
程度(更には5nm〜0.5μm程度)とすることが好
ましく、機械部品にあっては0.1μm〜10μm程度
(更には0.5〜5μm程度)とすることが好ましい。
When the laminate of the present invention is used as a wear-resistant film or protective film for electric, electronic, sliding and mechanical parts, the total film thickness of electric and electronic parts is 5 nm to 10 μm.
The thickness is preferably about 5 nm to 0.5 μm, and about 0.1 μm to 10 μm (further about 0.5 to 5 μm) for mechanical parts.

【0087】以下、実施例により本発明を更に具体的に
説明する。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples.

【0088】[0088]

【実施例】実施例中、超薄膜積層体の各化合物の層厚お
よび積層周期の決定は、透過電子顕微鏡(TEM)観察
により行った。各層の組成変化は、TEM併設の微小領
域EDXによって確認された。超薄膜積層体全体の結晶
構造は、X回析パターンより決定した、微小部分の結晶
構造については、透過電子顕微鏡のTED(制限視野電
子線回折)パターンにより確認した。X線回析ピークの
観測は、銅ターゲット、ニッケルフィルタを用いたディ
フラクトメータによりCu−Kα線の回析線を薄膜X線
回析法で観測した。また、膜硬度は上記した公知のビッ
カーズ硬度測定法(荷重25gf)で測定した。
EXAMPLES In the examples, the layer thickness and the lamination period of each compound of the ultrathin film laminate were determined by observation with a transmission electron microscope (TEM). The composition change of each layer was confirmed by the microscopic area EDX provided with TEM. The crystal structure of the entire ultrathin film laminate was determined by an X-diffraction pattern, and the crystal structure of a minute portion was confirmed by a TED (selected area electron diffraction) pattern of a transmission electron microscope. The X-ray diffraction peak was observed by a thin film X-ray diffraction method using a diffractometer using a copper target and a nickel filter to measure the diffraction line of Cu-Kα rays. The film hardness was measured by the above-mentioned known Vickers hardness measuring method (load 25 gf).

【0089】実施例1 基材としては、組成がJIS規格P30(JIS B−
4053−1989)、形状がJIS規格SNGN12
0408(JIS B−4121−1985)の超硬合
金製切削チップ(大きさ:約1.3cm×1.3cm×
0.4cm)を用いた。
Example 1 As a base material, the composition was JIS standard P30 (JIS B-
4053-1989), the shape is JIS standard SNGN12.
Cemented carbide cutting tip of 0408 (JIS B-4121-1985) (size: about 1.3 cm x 1.3 cm x
0.4 cm) was used.

【0090】上記基材16を、図12に模式平面図を示
す成膜装置の基板ホルダー12に装着し、該基材16の
表面に、真空アーク放電によるイオンプレーティング法
を用いて本発明の積層体を形成した。
The base material 16 is mounted on the substrate holder 12 of the film forming apparatus whose schematic plan view is shown in FIG. 12, and the surface of the base material 16 is subjected to an ion plating method by vacuum arc discharge in accordance with the present invention. A laminate was formed.

【0091】図12を参照して、真空チャンバ11内を
真空状態(圧力:10-5Torr)とし、ついでAr
(アルゴン)ガスを該真空チャンバ11内に導入して、
10-2Torrの圧力に保持しながら、基材16を50
0℃まで加熱し、且つ、該基材16に−1000Vの電
圧を印加して該基材表面を清浄化した後、Arガスを排
気した。次に、該真空チャンバ11内に、N2 ガス、C
4 ガス、あるいは(N2 +CH4 )ガスを、基材16
の回転に対応させて時間制御を行い、200cc/mi
nの割合で導入しつつ、真空アーク放電によりターゲッ
ト14a(Ti)、14b(Al)を蒸発・イオン化さ
せた。(N2 +CH4 )ガスを用いる場合、これらのガ
スの流量比は、所望のN/C比に対応させて変化させ
た。
Referring to FIG. 12, the vacuum chamber 11 is evacuated (pressure: 10 −5 Torr), and then Ar
(Argon) gas is introduced into the vacuum chamber 11,
While maintaining the pressure of 10 -2 Torr,
After heating to 0 ° C. and applying a voltage of −1000 V to the base material 16 to clean the surface of the base material, Ar gas was exhausted. Next, in the vacuum chamber 11, N 2 gas and C
H 4 gas or (N 2 + CH 4 ) gas is used as the base material 16
200cc / mi by controlling the time corresponding to the rotation of
While introducing at a rate of n, the targets 14a (Ti) and 14b (Al) were vaporized and ionized by vacuum arc discharge. When (N 2 + CH 4 ) gas was used, the flow rate ratio of these gases was changed according to the desired N / C ratio.

【0092】上記積層体を構成する各層(化合物層、組
成変調層)の厚さおよび/又は組成は、各ターゲット由
来のプラズマの「重なり」の程度によって、制御するこ
とが可能であった。また、該プラズマの「重なり」の程
度は、各ターゲットの配置、アーク電流、成膜時の圧力
によって制御することが可能であった。
The thickness and / or composition of each layer (compound layer, composition modulation layer) constituting the above-mentioned laminate could be controlled by the degree of "overlapping" of the plasma derived from each target. Further, the degree of "overlapping" of the plasma could be controlled by the arrangement of the targets, the arc current, and the pressure during film formation.

【0093】上記したアーク式イオンプレーティング法
での成膜により、化合物層(TiN)→組成変調層(T
x ,Al1-x )N→化合物層(AlN)→組成変調層
(Tix ,Al1-x )N→化合物層(TiN)→・・・
のような周期的積層構造を形成した。
By the film formation by the above-mentioned arc type ion plating method, the compound layer (TiN) → the composition modulation layer (T
i x, Al 1-x) N → compound layer (AlN) → composition modulation layer (Ti x, Al 1-x ) N → compound layer (TiN) → ···
To form a periodic laminated structure.

【0094】基材16上への上記積層体の形成に先行し
て中間層を形成する場合には、上記した積層体形成で用
いたターゲット14a(Ti)2個、およびターゲット
14b(Al)2個に代えて、ターゲット14a(T
i)2個のみ用い、且つ、反応ガスとしてN2 を用いた
以外は、上記積層体形成と同様にして、所定の厚さの中
間層を形成した。
When the intermediate layer is formed prior to the formation of the above laminated body on the base material 16, two targets 14a (Ti) and a target 14b (Al) 2 used in the above laminated body formation. Instead of the individual target 14a (T
i) An intermediate layer having a predetermined thickness was formed in the same manner as in the formation of the laminated body, except that only two pieces were used and N 2 was used as the reaction gas.

【0095】更に、上記積層体の後に表面層を形成する
場合には、上記した積層体形成で用いたターゲット14
a(Ti)2個、およびターゲット14b(Al)2個
に代えて、ターゲット14a(Ti)を2個のみ用い、
且つ、反応ガスとして(N2+CH4 )ガスを用いた以
外は、上記積層体形成と同様にして、所定の厚さの表面
層を形成した。
Further, when the surface layer is formed after the above-mentioned laminated body, the target 14 used in the above-mentioned laminated body is formed.
Instead of two a (Ti) and two targets 14b (Al), only two targets 14a (Ti) are used,
Further, a surface layer having a predetermined thickness was formed in the same manner as in the formation of the laminated body, except that (N 2 + CH 4 ) gas was used as the reaction gas.

【0096】上記により形成された本発明の積層体(試
料No.1〜10)の周期的積層構造(耐摩耗層)を含
む積層体の構成を下記表1に、周期的積層構造(変調部
材)の構成を表2に、それぞれ示す。
The structure of the laminate including the periodic laminate structure (wear resistant layer) of the laminate of the present invention (Sample Nos. 1 to 10) formed as described above is shown in Table 1 below. ) Are shown in Table 2, respectively.

【0097】[0097]

【表1】 [Table 1]

【0098】[0098]

【表2】 [Table 2]

【0099】上記表1ないし3に示した他の試料は、以
下の条件を変更した以外は、上記試料(No.1〜1
0)の作製と同様にして作製した。
The other samples shown in Tables 1 to 3 are the same as the samples (Nos. 1 to 1) except that the following conditions were changed.
It was prepared in the same manner as the preparation of (0).

【0100】試料11〜16:ターゲット14aの組成
が(Ti/Zr=5/5) 試料17〜22:ターゲット14bの組成がZr 試料23〜29:ターゲット14bの組成がCr、且
つ、ガスが(CH4 /N2 =3/7) 試料30〜36:ターゲット14aの組成が(Ti/A
l=3/7)、且つターゲット14bの組成が(Ti/
Al=1/9) 試料37:ターゲット14aの組成が(Hf/Al=7
/3)、且つターゲット14bの組成が(Ti/Hf=
5/5) 試料38:ターゲット14aの組成がNb、ターゲット
14bの組成がCr 試料39:ターゲット14aの組成が(Nb/Al=7
/3)、且つターゲット14bの組成が(V/Al=7
/3) 試料40:ターゲット14aの組成が(Ti/Zr=6
/4)、且つターゲット14bの組成が(Ti/Cr=
5/5) 試料41:ターゲット14aの組成がTi、ターゲット
14bの組成がTi、且つC2 2 /N2 を回転に合せ
て6/4→3/7で調整 試料42:ターゲット14aの組成がZrC、ターゲッ
ト14bの組成がZr(C0.1 ,N0.9 ) 試料43:ターゲット14aの組成が(Ti/Al=3
/7) 試料44:ターゲット14aの組成がHf 試料45:ターゲット14aの組成がTi、ターゲット
14bの組成がAl、且つN2 /O2 =9/1比較例1 図13に模式平面図を示す成膜装置を用い、ターゲット
14c、4dとしてTi、ガスとしてCH4 /N2 =2
/1を用いた以外は、実施例1と同様の方法により試料
No.46を作製した。
Samples 11 to 16: composition of target 14a is (Ti / Zr = 5/5) Samples 17 to 22: composition of target 14b is Zr Samples 23 to 29: composition of target 14b is Cr, and gas is ( CH 4 / N 2 = 3/7) Samples 30 to 36: The composition of the target 14a is (Ti / A
1 = 3/7), and the composition of the target 14b is (Ti /
Al = 1/9) Sample 37: The composition of the target 14a is (Hf / Al = 7
/ 3), and the composition of the target 14b is (Ti / Hf =
5/5) Sample 38: composition of target 14a is Nb, composition of target 14b is Cr Sample 39: composition of target 14a is (Nb / Al = 7
/ 3), and the composition of the target 14b is (V / Al = 7
/ 3) Sample 40: The composition of the target 14a is (Ti / Zr = 6
/ 4), and the composition of the target 14b is (Ti / Cr =
5/5) Sample 41: composition of target 14a is Ti, composition of target 14b is Ti, and C 2 H 2 / N 2 is adjusted to 6/4 → 3/7 according to rotation Sample 42: composition of target 14a Is ZrC, and the composition of the target 14b is Zr (C 0.1 , N 0.9 ). Sample 43: The composition of the target 14a is (Ti / Al = 3).
/ 7) Sample 44: composition of target 14a is Hf Sample 45: composition of target 14a is Ti, composition of target 14b is Al, and N 2 / O 2 = 9/1 Comparative Example 1 A schematic plan view is shown in FIG. Using the film-forming apparatus, the targets 14c and 4d were Ti, and the gas was CH 4 / N 2 = 2.
Sample No. 1 was used in the same manner as in Example 1 except that No. 46 was produced.

【0101】比較例2 公知のイオンプレーティング法により試料No.47を
作製した。
Comparative Example 2 Sample No. 1 was formed by a known ion plating method. 47 was produced.

【0102】比較例3 公知のCVD法により試料No.48を作製した。 Comparative Example 3 Sample No. 1 was formed by a known CVD method. 48 was produced.

【0103】実施例2 上記実施例1および比較例1〜3で作製した表面被覆切
削チップ試料(試料No.1〜48;表1)について、
下記表4の条件下で、連続切削試験と断続切削試験を行
い、切刃の逃げ面摩耗幅(mm)を測定した。得られた
積層体の性能評価を表3に示す。
Example 2 With respect to the surface-coated cutting tip samples (Sample Nos. 1 to 48; Table 1) produced in the above-mentioned Example 1 and Comparative Examples 1 to 3,
Under the conditions shown in Table 4 below, a continuous cutting test and an intermittent cutting test were performed to measure the flank wear width (mm) of the cutting edge. The performance evaluation of the obtained laminate is shown in Table 3.

【0104】[0104]

【表3】 [Table 3]

【0105】[0105]

【表4】 [Table 4]

【0106】上記表3に示した結果から、本発明の積層
体を表面被覆層として設けた切削チップ試料は、連続切
削および断続切削の両方において優れた耐摩耗性を有す
ることが判明した。すなわち、本発明の積層体を切削工
具の硬質部材の表面コーティング材として使用した場
合、該切削工具の切削性能および寿命が格段に向上する
ことが判明した。
From the results shown in Table 3 above, it was found that the cutting tip sample provided with the laminate of the present invention as the surface coating layer had excellent wear resistance in both continuous cutting and intermittent cutting. That is, it was found that when the laminate of the present invention is used as a surface coating material for a hard member of a cutting tool, the cutting performance and life of the cutting tool are significantly improved.

【0107】別に、基材の種類を下記表5のように変更
した以外は、表1の試料No.4、No.25、No.
33、No.46、No.47およびNo.48の作製
と同様に試料を作製した。
Separately, the sample No. of Table 1 was changed except that the kind of the base material was changed as shown in Table 5 below. 4, no. 25, no.
33, No. 46, No. 47 and No. 47. A sample was prepared in the same manner as the preparation of 48.

【0108】[0108]

【表5】 [Table 5]

【0109】上記表5の*1〜*4の項目の内容は、以
下の通りである。
The contents of items * 1 to * 4 in Table 5 are as follows.

【0110】*1:TiC−Al2 3 焼結体 超硬合金製ポットとボールを用いて酸化アルミニウム粉
末と、炭化チタン粉末と、酸化イットリウム粉末とを7
0:29.5:0.5の体積比で混合し、1800℃で
30分焼結した。
* 1: TiC-Al 2 O 3 Sintered Body Using a cemented carbide pot and balls, aluminum oxide powder, titanium carbide powder, and yttrium oxide powder were mixed together.
The mixture was mixed at a volume ratio of 0: 29.5: 0.5 and sintered at 1800 ° C. for 30 minutes.

【0111】*2:Si3 4 焼結体 超硬合金製ポットとボールを用いて窒化珪素粉末と、酸
化アルミニウム粉末と、酸化イットリウム粉末とを9
5:3:2の体積比で混合し、HIP法でN2 雰囲気
中、1800℃、300kg/cm2 の条件で30分間
焼結した。
* 2: Si 3 N 4 Sintered Body Using a cemented carbide pot and a ball, silicon nitride powder, aluminum oxide powder, and yttrium oxide powder were mixed together.
The mixture was mixed at a volume ratio of 5: 3: 2, and sintered by HIP method in N 2 atmosphere at 1800 ° C. and 300 kg / cm 2 for 30 minutes.

【0112】*3:cBN焼結体 超硬合金製ポットとボールを用いてTiN粉末と、アル
ミニウム粉末とを80:20の重量比で混合し、結合材
粉末を得た。次に、この結合材粉末とcBN粉末とを体
積比で45vol%と55vol%となるように配合し
た後、Mo容器中に充填し、48kbの圧力で1400
℃で20分間焼結した。
* 3: cBN sintered body Using a cemented carbide pot and ball, TiN powder and aluminum powder were mixed at a weight ratio of 80:20 to obtain a binder powder. Next, the binder powder and the cBN powder were mixed so as to have a volume ratio of 45 vol% and 55 vol%, and then filled in a Mo container and 1400 at a pressure of 48 kb.
Sintered for 20 minutes at ° C.

【0113】*4:ダイヤモンド焼結体 ダイヤモンド粉末と、TiN粉末と、Co粉末とを85
vol%、5vol%、10vol%の体積比となるよ
うに混合した後、Mo容器中に充填し、48kbの圧力
で1400℃で20分間焼結した。
* 4: Diamond sintered body 85 diamond powder, TiN powder and Co powder
After mixing so as to have a volume ratio of vol%, 5 vol% and 10 vol%, the mixture was filled in a Mo container and sintered at 1400 ° C. for 20 minutes at a pressure of 48 kb.

【0114】このようにして作製した各試料について、
上記表5に示す切削条件下で、切刃の逃げ面摩耗幅(m
m)を測定した。得られた積層体の性能評価を下記表6
および表7に示す。
For each of the samples thus produced,
Under the cutting conditions shown in Table 5 above, the flank wear width of the cutting edge (m
m) was measured. The performance evaluation of the obtained laminate is shown in Table 6 below.
And shown in Table 7.

【0115】[0115]

【表6】 [Table 6]

【0116】[0116]

【表7】 [Table 7]

【0117】実施例3 (組成変化プロファイルの測定)図12を参照して、基
板ホルダー12を回転させなかった以外は、表1の試料
No.6と同様の条件下(ガス圧力、アーク電流、バイ
アス電圧)で、基材16上に10分成膜を行った。この
際、基材16は、Tiターゲット14a正面のもの(1
番)から、次のAlターゲット正面のもの(17番)を
経て、次のTiターゲット14a正面のもの(33番)
まで、33個を等間隔に配置した。
Example 3 (Measurement of Composition Change Profile) Referring to FIG. 12, the sample No. of Table 1 was changed except that the substrate holder 12 was not rotated. Film formation was performed on the base material 16 for 10 minutes under the same conditions as in 6 (gas pressure, arc current, bias voltage). At this time, the base material 16 is (1
No.) from the front of the next Al target (No. 17) to the front of the next Ti target 14a (No. 33)
Up to 33 pieces were arranged at equal intervals.

【0118】このようにして基板ホルダー12の円周方
向の各位置の基板16上に成膜された膜の膜厚をSEM
(走査型電子顕微鏡)で測定し、且つ、膜の組成(Ti
/Al比)を、該SEM付帯のEDXで測定した(ここ
で得られた各位置の基板の組成と、膜厚とが、真空チャ
ンバ11内で成膜される膜の組成と成膜速度とに対応す
るものと推定した)。このようにして測定された組成比
データを図14のグラフに、膜厚データを図15のグラ
フに示す。
The film thickness of the film thus formed on the substrate 16 at each position in the circumferential direction of the substrate holder 12 is SEM.
(Scanning electron microscope) and the composition of the film (Ti
/ Al ratio) was measured by the EDX attached to the SEM (the composition of the substrate at each position and the film thickness obtained here are the composition of the film formed in the vacuum chamber 11 and the film formation rate). Presumed to correspond to). The composition ratio data thus measured is shown in the graph of FIG. 14, and the film thickness data is shown in the graph of FIG.

【0119】上記EDX分析においては、以下の条件を
使用した。
The following conditions were used in the above EDX analysis.

【0120】<EDX分析条件>SEM本体 測定機器:日本電子社製、商品名:JSM6300−M付帯EDX装置 LINK社(現Oxford社)製、商品名:eXL 検出器:Si(Li)半導体検出器測定条件 加速電圧:15eV 照射電流:0.3nA オープンタイプ(検出器保護窓開放) 上記で得られた各基材上の膜の組成データを縦軸に、膜
厚を順次合計したもの(相対値)を横軸にプロットした
ところ、図16のグラフ(組成変化プロファイル)が得
られた(図12の真空チャンバにはターゲットが2個づ
つ配置されているため、基板ホルダー1周で、2周期の
組成変化プロファイルが得られる)。積層膜の積層周期
1周分が、図16の組成変化プロファイル0.5周期分
に相当する(積層周期が20nmの積層膜を成膜した場
合、図16の横軸全体が10nmに相当する)。
<EDX analysis conditions> SEM measuring device: manufactured by JEOL Ltd., trade name: JSM6300-M incidental EDX device manufactured by LINK (currently Oxford), trade name: eXL Detector: Si (Li) semiconductor detector Measurement conditions Acceleration voltage: 15 eV Irradiation current: 0.3 nA Open type (detector protection window opened) The composition data of the film on each substrate obtained above was added up sequentially on the vertical axis (relative value 16) is plotted on the horizontal axis, the graph (composition change profile) of FIG. 16 is obtained (two targets are arranged in the vacuum chamber of FIG. A composition change profile is obtained). One cycle of the stacking cycle of the stacked film corresponds to 0.5 cycle of the composition change profile of FIG. 16 (when a stacked film having a stacking cycle of 20 nm is formed, the entire horizontal axis of FIG. 16 corresponds to 10 nm). .

【0121】上記図16のデータに基づき、積層膜全体
の組成変化プロファイルが図17のグラフのように得ら
れた。この図17の組成変化プロファイルを見れば、本
発明の組成変調膜を有する積層体が、界面(組成が不連
続な面)を有しないことが理解できよう。
Based on the data shown in FIG. 16, a composition change profile of the entire laminated film was obtained as shown in the graph of FIG. It can be understood from the composition change profile of FIG. 17 that the laminate having the composition modulation film of the present invention does not have an interface (a surface having a discontinuous composition).

【0122】図18に積層膜全体を測定したEDXデー
タの一例を示す(上段のグラフがAl分布、中段のグラ
フがTi分布、下段のグラフがN分布を示す)。この図
18のデータは、厚さ30nm程度の薄片とした積層体
を、TEM付帯のEDXで分析したものである(TEM
/EDXの分解能は1nm程度であり、積層体を構成す
る各層(化合物層、組成変調層)の膜厚と同程度である
ため、図18のデータの分解能には一定の制限があ
る)。
FIG. 18 shows an example of EDX data obtained by measuring the entire laminated film (the upper graph shows Al distribution, the middle graph shows Ti distribution, and the lower graph shows N distribution). The data in FIG. 18 is obtained by analyzing a laminated body having a thickness of about 30 nm using an EDX with TEM (TEM).
/ EDX has a resolution of about 1 nm, which is about the same as the film thickness of each layer (compound layer, composition modulation layer) forming the laminated body, and therefore the resolution of the data in FIG. 18 has a certain limitation.

【0123】測定機器:VG社製、HB501 EDX:KEVEX Super8000 定量トータ
ルシステム エネルギー分散型X線分析計(Si<Li>半導体検出
器、UTW型) EELS:VG社製、ELS−80分光器(エネルギー
分解能:0.56eV)実施例4 (積層膜のTEM観察)表1の試料No.4をTEM
(日立製、商品名:H−900UHR)で観察した画像
を図18に示す(倍率800万倍、画像上の4cmが、
5nmに相当する)。
Measuring equipment: VG, HB501 EDX: KEVEX Super8000 quantitative total system Energy dispersive X-ray analyzer (Si <Li> semiconductor detector, UTW type) EELS: VG, ELS-80 spectrometer (energy) Resolution: 0.56 eV) Example 4 (TEM observation of laminated film) Sample No. TEM 4
An image observed with (Hitachi, trade name: H-900UHR) is shown in FIG. 18 (magnification 8 million times, 4 cm on the image is
Corresponding to 5 nm).

【0124】図18中、コントラストが明るい部分がA
lN層、暗い部分がTiN層であり、明暗の境界が明確
でない「組成変調構造」が認められる(組成変調周期
4.8nm)。TEM画像上の「粒」1つ1つがほぼ原
子1個分に相当する。TiN層、組成変調層、AlN層
が数層に亙って規則正しく並んでおり、格子整合してい
ることが認められる。
In FIG. 18, the part where the contrast is bright is A
The 1N layer and the dark portion are the TiN layer, and a “composition-modulated structure” in which the boundary between bright and dark is not clear is observed (composition modulation period 4.8 nm). Each "grain" on the TEM image corresponds to approximately one atom. It can be seen that the TiN layer, the composition modulation layer, and the AlN layer are regularly arranged in several layers and lattice-matched.

【0125】実施例5 (TEDによる結晶構造解析)表1の試料No.4をT
ED(日立製、商品名:H−900UHR)で分析した
回折パターンを図18(「A」は表面側のパターン、
「B」は表面側のパターン)に示す。この回折パターン
から、積層膜全体としてNaCl型(立方晶)の結晶構
造を有していることが確認された。
Example 5 (Crystal Structure Analysis by TED) Sample No. 1 in Table 1 4 to T
The diffraction pattern analyzed by ED (Hitachi, trade name: H-900UHR) is shown in FIG. 18 ("A" is a pattern on the surface side,
“B” is shown in the pattern on the front side. From this diffraction pattern, it was confirmed that the laminated film as a whole had a NaCl type (cubic crystal) crystal structure.

【0126】この回折パターンにおいては、中心の点お
よび左右のスポットの周囲にサテライト・パターンが認
められるが、これは周期的な積層構造に対応するパター
ンである。
In this diffraction pattern, satellite patterns are recognized around the central point and the left and right spots, which corresponds to the periodic laminated structure.

【0127】[0127]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、周期律
表IVa、Va、VIa族元素、Al、Si、およびBから
選択される1種以上の元素(第1元素)と;B、C、
N、およびOから選択される1種以上の元素(第2元
素)とを主成分とし、互いに異なる組成を有する少なく
とも2種の化合物層と;該化合物層間に配置され、厚さ
方向に前記第1元素の組成(at%)が変化する組成変
調層とを含み;該化合物層と組成変調層とが周期的に積
層されてなり;且つ、上記各層間で1周期以上連続した
結晶格子を有することを特徴とする積層体が提供され
る。
As described above, according to the present invention, at least one element (first element) selected from the group IVa, Va, and VIa elements of the periodic table, Al, Si, and B; C,
At least two kinds of compound layers containing, as a main component, one or more kinds of elements (second elements) selected from N and O, and having different compositions from each other; A composition modulation layer in which the composition (at%) of one element changes; the compound layer and the composition modulation layer are periodically laminated; and a crystal lattice having one or more continuous cycles between the layers A laminated body is provided.

【0128】本発明の積層体を被覆層として用いれば、
切削工具、耐摩工具、電気、電子部品、摺動、機械部品
の耐摩耗性、耐熱性、ないし耐食性を著しく向上させる
ことが可能となる。
When the laminate of the present invention is used as a coating layer,
It becomes possible to remarkably improve the wear resistance, heat resistance, or corrosion resistance of cutting tools, abrasion resistant tools, electric and electronic parts, sliding parts, and mechanical parts.

【0129】本発明の積層体を切削工具(チップ、ドリ
ル、エンドミル等)、耐摩耗工具等の硬質部材の表面コ
ーティング材として用いた場合には、これら切削工具等
の切削性能ないし寿命を格段に向上させることが可能と
なる。
When the laminate of the present invention is used as a surface coating material for hard members such as cutting tools (chips, drills, end mills, etc.) and wear resistant tools, the cutting performance and life of these cutting tools are remarkably improved. It is possible to improve.

【0130】更には、本発明の積層体を電気・電子部
品、摺動、機械部品の耐摩耗性膜、保護膜として用いた
場合にも、上記切削工具等に適用した場合と同様に、優
れた耐摩耗性が得られる。
Furthermore, even when the laminate of the present invention is used as a wear-resistant film or a protective film for electric / electronic parts, sliding and mechanical parts, it is excellent as in the case of being applied to the above cutting tools and the like. Wear resistance is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】薄膜X線回折パターンの典型的な例を模式的に
示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a typical example of a thin film X-ray diffraction pattern.

【図2】典型的な立方晶(TiN)回折パターンを示す
図である。
FIG. 2 shows a typical cubic (TiN) diffraction pattern.

【図3】典型的な立方晶(TiN)回折パターンを示す
図である。
FIG. 3 shows a typical cubic (TiN) diffraction pattern.

【図4】TiN/AlN変調膜の典型的な回折パターン
(単一のパターン)を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a typical diffraction pattern (single pattern) of a TiN / AlN modulation film.

【図5】ZrN(立方晶)の典型的な回折パターンを示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a typical diffraction pattern of ZrN (cubic crystal).

【図6】TiNの回折パターンを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a diffraction pattern of TiN.

【図7】TiN/ZrN変調膜の典型的なパターン(単
一パターン)を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a typical pattern (single pattern) of a TiN / ZrN modulation film.

【図8】TiN/ZrN変調膜の典型的なパターン(単
一パターンでない)を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a typical pattern (not a single pattern) of a TiN / ZrN modulation film.

【図9】本発明の積層体の構造の一態様を示す模式断面
図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing one aspect of the structure of the laminate of the present invention.

【図10】本発明の積層体の形成に使用可能な成膜装置
の一態様を示す模式断面図である。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a film forming apparatus that can be used for forming the laminate of the present invention.

【図11】本発明の積層体の形成に使用可能な成膜装置
(異なるターゲット由来のプラズマの「重なり」あり)
の一態様を示す模式平面図である。
FIG. 11 is a film forming apparatus that can be used to form the laminate of the present invention (with “overlapping” of plasmas from different targets).
It is a schematic plan view showing one embodiment.

【図12】実施例において積層体の形成に用いた成膜装
置を示す模式平面図である。
FIG. 12 is a schematic plan view showing a film forming apparatus used for forming a laminate in Examples.

【図13】比較例の積層体(組成変調層なし)の形成に
用いた成膜装置(異なるターゲット由来のプラズマの
「重なり」なし)を示す模式平面図である。
FIG. 13 is a schematic plan view showing a film forming apparatus (without “overlapping” of plasmas derived from different targets) used for forming a laminate (without composition modulation layer) of a comparative example.

【図14】実施例における組成プロファイル分析によっ
て求められた各基板の組成分布(基板位置−Ti/Al
組成比)の一例を示すグラフである。
FIG. 14 is a composition distribution (substrate position-Ti / Al) of each substrate obtained by composition profile analysis in an example.
It is a graph which shows an example of a composition ratio.

【図15】実施例における組成プロファイル分析によっ
て求められた膜厚分布(基板位置−膜厚)の一例を示す
グラフである。
FIG. 15 is a graph showing an example of film thickness distribution (substrate position-film thickness) obtained by composition profile analysis in Examples.

【図16】上記組成分布および膜厚分布の分析結果に基
づいて求められた1積層周期の組成プロファイル(膜厚
方向の距離−Ti/Al組成比)の一例を示すグラフで
ある。
FIG. 16 is a graph showing an example of a composition profile (distance in film thickness direction−Ti / Al composition ratio) for one stacking period, which is obtained based on the analysis results of the composition distribution and the film thickness distribution.

【図17】上記組成分布および膜厚分布の分析結果に基
づいて求められた数積層周期の組成プロファイル(膜厚
方向の距離−Ti/Al組成比)の一例を示すグラフで
ある。
FIG. 17 is a graph showing an example of a composition profile (distance in the film thickness direction−Ti / Al composition ratio) of several stacking periods obtained based on the analysis result of the composition distribution and the film thickness distribution.

【図18】実施例におけるTEM/EDX分析によって
求められたAl、Ti、およびNの膜厚方向の分布を示
すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing distributions of Al, Ti, and N in the film thickness direction obtained by TEM / EDX analysis in the example.

【図19】実施例における高倍率TEM測定によって得
られたTEM画像を示す写真(複製物)である。
FIG. 19 is a photograph (replica) showing a TEM image obtained by high-power TEM measurement in an example.

【図20】実施例におけるTED測定によって得られた
回折パターンを示す写真(複製物)である。
FIG. 20 is a photograph (replica) showing a diffraction pattern obtained by TED measurement in an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基材、2…中間層、3…積層構造、4…表面層、1
1…真空チャンバ、12…基材ホルダー、14a,14
b…ターゲット、15a,15b…プラズマ、16…基
材。
1 ... Base material, 2 ... Intermediate layer, 3 ... Laminated structure, 4 ... Surface layer, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum chamber, 12 ... Substrate holder, 14a, 14
b ... Target, 15a, 15b ... Plasma, 16 ... Base material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 彰彦 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Akihiko Shibata 1-1-1 Kunyo Kita, Itami City, Hyogo Prefecture Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 周期律表IVa、Va、VIa族元素、A
l、Si、およびBから選択される1種以上の元素(第
1元素)と;B、C、N、およびOから選択される1種
以上の元素(第2元素)とを主成分とし、互いに異なる
組成を有する少なくとも2種の化合物層と、 該化合物層間に配置され、厚さ方向に元素の組成(at
%)が変化する組成変調層とを含み、 該化合物層と組成変調層とが周期的に積層されてなり、
且つ、 上記各層間で1周期以上連続した結晶格子を有すること
を特徴とする積層体。
1. A periodic table IVa, Va, VIa group element, A
1 or more elements selected from l, Si, and B (first element); and 1 or more elements selected from B, C, N, and O (second element) as main components, At least two compound layers having different compositions from each other and a composition of elements (at
%) Of the composition modulation layer, wherein the compound layer and the composition modulation layer are periodically laminated,
A laminated body having a crystal lattice in which one or more cycles are continuous between the layers.
【請求項2】 前記化合物層(1層)の厚さが1〜20
nmの範囲にある請求項1記載の積層体。
2. The compound layer (1 layer) has a thickness of 1 to 20.
The laminate according to claim 1, which is in the range of nm.
【請求項3】 前記組成変調層の厚さ方向に、元素の組
成(at%)が実質的に連続的に変化する請求項1記載
の積層体。
3. The laminate according to claim 1, wherein the composition (at%) of the elements changes substantially continuously in the thickness direction of the composition modulation layer.
【請求項4】 前記組成変調層の厚さが、前記化合物層
の厚さの1/10〜10である請求項1記載の積層体。
4. The laminate according to claim 1, wherein the thickness of the composition modulation layer is 1/10 to 10 of the thickness of the compound layer.
【請求項5】 前記2種以上の化合物層のうち、少なく
とも1種の化合物層が、常温、常圧、平衡状態で、他の
層と異なる結晶構造を有し、積層全体として単一のX線
回析パターンを有する請求項1ないし4のいずれかに記
載の積層体。
5. At least one compound layer of the two or more compound layers has a crystal structure different from other layers at room temperature, atmospheric pressure and equilibrium state, and a single X layer is formed as a whole stack. The laminate according to claim 1, which has a line diffraction pattern.
【請求項6】 積層体を構成する各層が立方晶または六
方晶のいずれかの結晶構造を有し、且つ積層全体として
立方晶のX線回析パターンを有する請求項5記載の積層
体。
6. The laminate according to claim 5, wherein each layer constituting the laminate has a cubic or hexagonal crystal structure, and the entire laminate has a cubic X-ray diffraction pattern.
【請求項7】 前記六方晶構造を有する層が(Tix
Al1-x )N、(0≦x<0.3)からなる請求項6記
載の積層体。
7. The layer having a hexagonal crystal structure is (Ti x ,
The laminated body according to claim 6, comprising Al 1-x ) N and (0 ≦ x <0.3).
【請求項8】前記立方晶構造を有する層が(Tix ,A
1-x )N、(0.3≦x≦1)からなる請求項7記載
の積層体。
8. The layer having a cubic structure is (Ti x , A
The laminate according to claim 7, which comprises l 1-x ) N, (0.3 ≦ x ≦ 1).
【請求項9】 前記2種の化合物層が、それぞれTiN
層とAlN層とからなり、且つ前記組成変調層がTiA
lN層からなる請求項1記載の積層体。
9. The two compound layers are made of TiN, respectively.
Layer and an AlN layer, and the composition modulation layer is TiA
The laminated body according to claim 1, comprising an IN layer.
【請求項10】 全膜厚が5nm〜15μmである請求
項1記載の積層体。
10. The laminate according to claim 1, which has a total film thickness of 5 nm to 15 μm.
【請求項11】 周期律表IVa、Va、およびVIa族元
素から選択される1種以上の元素と;C、N、およびO
から選択される1種以上の元素とからなる1種以上の化
合物を含む中間層が、基材側の表面に配置されてなる請
求項1記載の積層体。
11. One or more elements selected from Group IVa, Va, and VIa elements of the periodic table; C, N, and O
The laminate according to claim 1, wherein an intermediate layer containing one or more kinds of compounds consisting of one or more kinds of elements selected from the above is arranged on the surface of the base material side.
【請求項12】 前記中間層の膜厚が0.05〜5μm
である請求項11記載の積層体。
12. The thickness of the intermediate layer is 0.05 to 5 μm.
The laminate according to claim 11, which is
【請求項13】 周期律表IVa、Va、およびVIa族元
素から選択される1種以上の元素と;C、N、およびO
から選択される1種以上の元素とからなる1種以上の化
合物を含む表面層が、基材側と反対側の表面に配置され
てなる請求項1記載の積層体。
13. One or more elements selected from Group IVa, Va, and VIa elements of the periodic table; C, N, and O
The laminated body according to claim 1, wherein a surface layer containing one or more kinds of compounds consisting of one or more kinds of elements selected from the above is arranged on the surface opposite to the base material side.
【請求項14】 前記中間層の膜厚が0.05〜5μm
である請求項13記載の積層体。
14. The thickness of the intermediate layer is 0.05 to 5 μm.
The laminate according to claim 13, which is
JP28902394A 1994-10-28 1994-10-28 Laminate Expired - Lifetime JP3416938B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28902394A JP3416938B2 (en) 1994-10-28 1994-10-28 Laminate
EP19950116913 EP0709483B1 (en) 1994-10-28 1995-10-26 Multilayer material
DE1995626301 DE69526301T2 (en) 1994-10-28 1995-10-26 Multi-layer material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28902394A JP3416938B2 (en) 1994-10-28 1994-10-28 Laminate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH08127863A true JPH08127863A (en) 1996-05-21
JP3416938B2 JP3416938B2 (en) 2003-06-16

Family

ID=17737832

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28902394A Expired - Lifetime JP3416938B2 (en) 1994-10-28 1994-10-28 Laminate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3416938B2 (en)

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003231004A (en) * 2002-02-12 2003-08-19 Mitsubishi Materials Corp Cutting tool made of surface covered cemented carbide providing excellent resistance to chipping by hard covered layer in high speed intermittent heavy cutting machining
JP2004338008A (en) * 2003-05-14 2004-12-02 Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp Cutting tool made of surface coated hard metal with hard coating layer exhibiting excellent chipping resistance in high-speed heavy cutting condition
US7354640B2 (en) 2004-06-18 2008-04-08 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Hard coating and its production method
US7368182B2 (en) 2004-02-12 2008-05-06 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Hard coating and its formation method, and hard-coated tool
JP2008534297A (en) * 2005-04-01 2008-08-28 エーリコン・トレイディング・アーゲー・トリューバッハ Multilayer hard material coating for tools
JP2009248238A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Surface-coated cutting tool
KR101240148B1 (en) * 2004-09-10 2013-03-07 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 Cutting tool with wear resistant coating and method of making the same
JP2013094883A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Kyocera Corp Cutting tool
JP2014004665A (en) * 2012-06-26 2014-01-16 Mitsubishi Materials Corp Surface coating cutting tool excellent in wear resistance and breakage resistance
JP2014097536A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Mitsubishi Materials Corp Surface coating cutting tool whose hard coating layer exerts excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting work
WO2014163081A1 (en) * 2013-04-01 2014-10-09 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool
JP2015509858A (en) * 2012-03-14 2015-04-02 ベーレリト ゲーエムベーハー ウント コー. カーゲー. Coated body and method for coating a body
WO2015163644A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 한국야금 주식회사 Cutting tool having partially-removed film formed thereon
JP2016026893A (en) * 2014-06-27 2016-02-18 三菱マテリアル株式会社 Surface coated cutting tool excellent in abnormal damage resistance and abrasion resistance
JP2019018286A (en) * 2017-07-18 2019-02-07 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool having hard coating layer exerting excellent wear resistance and chipping resistance
JP2020508394A (en) * 2017-02-13 2020-03-19 エリコン サーフェス ソリューションズ アーゲー、 プフェフィコン High temperature stable composition modulated hard coat film
WO2021140818A1 (en) * 2020-01-08 2021-07-15 住友電工ハードメタル株式会社 Cutting tool
WO2022138375A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool
US11376675B2 (en) 2014-04-23 2022-07-05 Korloy Inc. Cutting tool having partially-removed film formed thereon

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2021085253A1 (en) * 2019-10-29 2021-05-06

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003231004A (en) * 2002-02-12 2003-08-19 Mitsubishi Materials Corp Cutting tool made of surface covered cemented carbide providing excellent resistance to chipping by hard covered layer in high speed intermittent heavy cutting machining
JP2004338008A (en) * 2003-05-14 2004-12-02 Mitsubishi Materials Kobe Tools Corp Cutting tool made of surface coated hard metal with hard coating layer exhibiting excellent chipping resistance in high-speed heavy cutting condition
US7368182B2 (en) 2004-02-12 2008-05-06 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Hard coating and its formation method, and hard-coated tool
US7354640B2 (en) 2004-06-18 2008-04-08 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Hard coating and its production method
KR101240148B1 (en) * 2004-09-10 2013-03-07 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 Cutting tool with wear resistant coating and method of making the same
JP2008534297A (en) * 2005-04-01 2008-08-28 エーリコン・トレイディング・アーゲー・トリューバッハ Multilayer hard material coating for tools
KR101227337B1 (en) * 2005-04-01 2013-01-28 오를리콘 트레이딩 아크티엔게젤샤프트, 트뤼프바흐 Multi-Layered Hard Material Coating for Tools
JP2013176837A (en) * 2005-04-01 2013-09-09 Oerlikon Trading Ag Truebbach Multilayer hard coating for tool
JP2009248238A (en) * 2008-04-04 2009-10-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp Surface-coated cutting tool
JP2013094883A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Kyocera Corp Cutting tool
US9636750B2 (en) 2012-03-14 2017-05-02 Boehlerit Gmbh & Co.Kg. Coated body and method for coating a body
JP2015509858A (en) * 2012-03-14 2015-04-02 ベーレリト ゲーエムベーハー ウント コー. カーゲー. Coated body and method for coating a body
JP2014004665A (en) * 2012-06-26 2014-01-16 Mitsubishi Materials Corp Surface coating cutting tool excellent in wear resistance and breakage resistance
JP2014097536A (en) * 2012-11-13 2014-05-29 Mitsubishi Materials Corp Surface coating cutting tool whose hard coating layer exerts excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting work
WO2014163081A1 (en) * 2013-04-01 2014-10-09 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool
JP2014210333A (en) * 2013-04-01 2014-11-13 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool with hard coated layer exerting excellent chipping resistance
US9797040B2 (en) 2013-04-01 2017-10-24 Mitsubishi Materials Corporation Surface coated cutting tool
CN105980092A (en) * 2014-04-23 2016-09-28 韩国冶金株式会社 Cutting tool having partially-removed film formed thereon
WO2015163644A1 (en) * 2014-04-23 2015-10-29 한국야금 주식회사 Cutting tool having partially-removed film formed thereon
US11141801B2 (en) 2014-04-23 2021-10-12 Korloy Inc. Cutting tool having partially-removed film formed thereon
US11376675B2 (en) 2014-04-23 2022-07-05 Korloy Inc. Cutting tool having partially-removed film formed thereon
JP2016026893A (en) * 2014-06-27 2016-02-18 三菱マテリアル株式会社 Surface coated cutting tool excellent in abnormal damage resistance and abrasion resistance
JP2020508394A (en) * 2017-02-13 2020-03-19 エリコン サーフェス ソリューションズ アーゲー、 プフェフィコン High temperature stable composition modulated hard coat film
JP2019018286A (en) * 2017-07-18 2019-02-07 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool having hard coating layer exerting excellent wear resistance and chipping resistance
WO2021140818A1 (en) * 2020-01-08 2021-07-15 住友電工ハードメタル株式会社 Cutting tool
WO2022138375A1 (en) * 2020-12-22 2022-06-30 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool

Also Published As

Publication number Publication date
JP3416938B2 (en) 2003-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3416937B2 (en) Laminate
JP3416938B2 (en) Laminate
EP0709483B1 (en) Multilayer material
US11872636B2 (en) Surface-coated cutting tool and method for manufacturing same
US7056602B2 (en) Precipitation hardened wear resistant coating
CN1898406B (en) Tool with abrasive coating and its production method
US7968182B2 (en) Coated insert
US8119227B2 (en) Coated cutting tool
EP2147132B1 (en) A coated cutting tool
EP2276874B1 (en) A coated cutting tool and a method of making thereof
EP1988190A2 (en) Coated cutting tool
JP4949991B2 (en) Coated cutting tools
US10920325B2 (en) Method for producing a hard material layer on a substrate, hard material layer, machining tool and coating source
EP3662093B1 (en) Coated cutting tool and a process for its manufacture
EP1802785A1 (en) Pvd-coated cutting tool insert
EP2340321B1 (en) Non gamma - phase cubic alcro
JP4155641B2 (en) Abrasion resistant coating, method for producing the same, and abrasion resistant member
JP2022115929A (en) Cutting tool
CN112368094A (en) Surface-coated cutting tool and method for manufacturing same
CN114945708B (en) PVD coated cemented carbide cutting tool with improved coating adhesion
JPH0873289A (en) Composite high hardness material for tool

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090411

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100411

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110411

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120411

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130411

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140411

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term