特許 6486885 コーティングされた切断ツール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6486885

(24)【登録日】2019年3月1日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】コーティングされた切断ツール

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20190311BHJP

   B23C 5/16 20060101ALI20190311BHJP

   B23B 27/20 20060101ALI20190311BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20190311BHJP

   C04B 41/89 20060101ALI20190311BHJP

【ＦＩ】

   B23B27/14 A

   B23C5/16

   B23B27/14 B

   B23B27/20

   C23C14/06 A

   C23C14/06 P

   C23C14/06 L

   C04B41/89 J

【請求項の数】18

【外国語出願】

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-224759(P2016-224759)

(22)【出願日】2016年11月18日

(65)【公開番号】特開2017-148930(P2017-148930A)

(43)【公開日】2017年8月31日

【審査請求日】2016年11月21日

(31)【優先権主張番号】15195692.7

(32)【優先日】2015年11月20日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】591106875

【氏名又は名称】セコ ツールズ アクティエボラーグ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】アンデション， ジョン

(72)【発明者】

【氏名】ヨハンソン ヨエサール， マッツ

(72)【発明者】

【氏名】ラーション， ステファン

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０４７７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７１６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１０５７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００３３７２３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１５／１５６３８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平１１−２１６６０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ２７／１４

Ｂ２３Ｂ ５１／００

Ｂ２３Ｃ ５／１６

Ｂ２３Ｐ １５／２８

Ｃ２３Ｃ １４／０６

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体（１）と、前記本体上の硬質かつ耐摩耗性のＰＶＤコーティング（４）とを備える、コーティングされた切断ツールであって、前記本体は、接合炭化物、サーメット、セラミック、多結晶ダイヤモンド、又は多結晶立方晶窒化ホウ素系材料を含み、前記コーティングは、単一層である第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（２）、及び、積層構造である第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（３）を含み、前記第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（２）が、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚ層を含み、ここで、０．１＜ｘ＜０．４、０．６＜ｚ＜１．２であり、かつ、前記第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（３）が、（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１層を含み、ここで、０．５＜ｘ１＜０．７５、０．０５＜ｙ１＜０．２、０．６＜ｚ１＜１．２であり、
前記第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（３）は、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／…という交互のＡ層とＢ層からなる積層構造であり、ここで、Ａ層は、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚであり、０．１＜ｘ＜０．４、０．６＜ｚ＜１．２であり、かつ、Ｂ層は、（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１であり、０．５＜ｘ１＜０．７５、０．０５＜ｙ１＜０．２、０．６＜ｚ１＜１．２であり、Ａ層及びＢ層は、１ｎｍから１００ｎｍまでの平均個別層厚を有する、コーティングされた切断ツール。

【請求項2】

前記第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（２）は、０．１μｍから２μｍまでの厚みを有する、請求項１に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項3】

０．１５＜ｘ＜０．３５である、請求項１または２に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項4】

０．５５＜ｘ１＜０．７５である、請求項１または２に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項5】

０．０５≦ｙ１＜０．１５である、請求項１または２に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項6】

０．８＜ｚ１≦１．１である、請求項１または２に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項7】

前記第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（３）は、０．５μｍから１０μｍまでの厚みを有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項8】

前記本体（１）上に前記本体（１）に接触して配置された最内部の単一層構造又は積層構造（５）であって、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎという組成のうちの少なくとも１つを含む、最内部の単一層構造又は積層構造（５）を備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項9】

前記コーティング（４）上に配置された最外部の単一層構造又は積層構造（６）であって、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、及び（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎという組成のうちの少なくとも１つを含む、最外部の単一層構造又は積層構造（６）を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項10】

前記コーティング（４）と、存在する最内部（５）又は最外部（６）の層構造との総厚は、０．８μｍから１５μｍまでである、請求項１から９のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項11】

存在する最内部（５）又は最外部（６）の層構造を含む、前記コーティング（４）の平均組成は、５５ａｔ％＜％Ｔｉ＜６２ａｔ％、３２ａｔ％＜％Ａｌ＜４０ａｔ％、１ａｔ％＜％Ｃｒ＜９ａｔ％、％Ｔｉ＋％Ａｌ＋％Ｃｒ＝１００ａｔ％であり、かつＮと均衡している、請求項１から１０のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項12】

前記本体（１）は、ＷＣと、４〜１５ｗｔ％のＣｏとを含む接合炭化物である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項13】

前記本体（１）は、バインダ中に少なくとも２５ｖｏｌ％の立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）を含有する多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）であり、前記バインダは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、及びＡｌという元素の群のうちの一又は複数から選択された、少なくとも１つの窒化物、ホウ化物、酸化物、炭化物、又は炭窒化物の化合物を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項14】

前記本体（１）は、バインダ中に３０ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７５ｖｏｌ％を含有しており、平均ｃＢＮ粒度が０．５μｍから１０μｍまでである、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）であり、前記バインダは、８０ｗｔ％＜Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）＜９５ｗｔ％を含有しており、前記バインダの残部は、Ｔｉ、Ｎ、Ｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＯという元素の群のうちの２つ以上による化合物を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項15】

前記本体（１）は、バインダ中に３５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７５ｖｏｌ％を含有しており、少なくとも約５０％のｃＢＮ粒子が＜５μｍの粒度を有し、かつ、少なくとも２０％の前記粒子が＞５μｍの粒度を有する、二峰性のｃＢＮ粒度分布を伴う、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）であり、前記バインダは、Ａｌを含む少なくとも１つの化合物と、Ｔｉを含む少なくとも１つの化合物とを含有する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項16】

前記本体（１）は、バインダ中に３０ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７５ｖｏｌ％を含有しており、平均ｃＢＮ粒度が０．５μｍから５μｍまでである、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）であり、前記バインダは、８０ｗｔ％＜Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）＜９０ｗｔ％と、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒという元素の群のうちの一又は複数を含有する１ｗｔ．％未満の合金と、１０ｗｔ％未満のＭｏとを含有しており、前記バインダの残部は、ＴｉＢ_２とＡｌ_２Ｏ_３という化合物の少なくとも一方を含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツール。

【請求項17】

物理的気相堆積（ＰＶＤ）技法、好ましくはカソードアーク蒸着を利用することによって、請求項１から１６のいずれか一項に記載のコーティングされた切断ツールを製造するための方法であって、
−堆積に先立って前記本体を洗浄することと、
−（Ｔｉ，Ａｌ）の複合カソード又は合金カソードと、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）の複合カソード又は合金カソードをそれぞれ使用することによって、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層と（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層とを成長させ、全ガス圧が１．０Ｐａから８．０Ｐａまでの、純Ｎ２ガス又は混合Ｎ２ガス、及びＡｒなどのガスを含む反応性ガス雰囲気を使用して、５０Ａから２００Ａまでの蒸発電流を印加し、２０Ｖから３００Ｖまでの負の基板バイアスを印加し、かつ、２００°Ｃから８００°Ｃまでの堆積温度を用いることとを含む、方法。

【請求項18】

前記堆積温度は、３００°Ｃから６００°Ｃまでの堆積温度である、請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高いツール温度を発生させる金属切断応用、例えば、加工面粗さの制御とともに、鋼、鋳鉄、超合金、ステンレス鋼、及び硬化鋼の加工に使用するための、本体とコーティングとを備える、チップ形成金属加工用のコーティングされた切断ツールに関する。コーティングは、物理的気相堆積（ＰＶＤ）を用いて堆積された（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ系の２つのサブコーティングを含む。

【0002】

１９８０年代中盤以降、ツールコーティングの特性、例えば摩耗耐性を、ひいては性能を改善するための努力がなされてきた。当時一般的に行われていたのは、切断ツールをＴｉＮでコーティングすることであった。しかし高温においてはＴｉＮの酸化耐性が比較的低いことから、１９８０年代中盤に、Ａｌを合金して（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎにすることが提案され、実装されて、良好な結果が得られた。

【0003】

今日、金属切断応用においては、最も一般的な硬質保護コーティング材の中でも特に（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ系コーティングが使用されている。モノリス層として又は積層コーティング構造の一部分としての（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの立方晶（Ｂ１）構造は、高硬度、並びに、改善された温度耐性及び酸化耐性といった、複数の魅力的な機械的特性を併せ持ち、金属加工応用における良好な性能を提供する。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ及びその優れた物理的特性の、特に高温においての技術的な強みは、部分的には、スピノーダル分解プロセスの観点から説明される。このスピノーダル分解プロセスにおいて、立方晶（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎは、等構造的に分解されて、コヒーレントな立方晶ｃ−ＡｌＮ強化ドメイン及びｃ−ＴｉＮ強化ドメインになる。弾性特性と、コヒーレントなｃ−ＡｌＮ強化ドメインとｃ−ＴｉＮ強化ドメインとの間の格子不整合との組み合わせは、著しい時効硬化につながり、この時効硬化において、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ薄層の硬度は、１５％から２０％まで増大することが分かっている。更なる時効においては、ｃ−ＡｌＮは熱力学的に安定した、六角形のウルツ鉱（Ｂ４）構造のｈ−ＡｌＮに変化し、機械的特性がより低い、ｃ−ＴｉＮ及びｈ−ＡｌＮを含む複相組織をもたらす。

【0004】

ツールコーティングの性能を更に増強するために、広範な三元系及び四元系についての研究が行われてきた。例えば、Ｃｒを合金して（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎにすることで、金属切断応用におけるコーティング挙動が改善されることが分かっている。国際特許出願公報ＷＯ２０１２／０６９４７５は、（Ｔｉ_ｃＡｌ_ａＣｒ_ｂＭｅ_ｄ）（Ｃ_ｚＯ_ｙＮ_ｘ）の層を備える硬質かつ耐摩耗性のコーティングを有する、コーティングされた切断ツールを開示しており、ここで、層厚が０．５から１０μｍまでである場合に、０．１０＜ａ＜０．６０、ｂ＋ｄ＞０．２０、ｃ＞０．０５、０≦ｄ＜０．２５、０．７５＜ｘ＜１．０５、０≦ｙ＜０．２５、かつ０≦ｚ≦０．２５である。

【0005】

今日も、経済的で生産性／フィードスルーが高い製造のための手法を、業界は求め続けている。これらの要求を満たすためには、動作期間のツール寿命を改善するための進歩的な特性を備えた、新たな材料が必要である。金属切断ツール業界においては、応用において使用されるコーティング材の特性を工夫することによって切断ツールの摩耗挙動を改善することに、この努力の大部分が集中されている。典型的には、生産性／フィードスルーが高い切断プロセスはツール温度の劇的な上昇をもたらし、ゆえに、高温摩耗耐性を備えたコーティング材が必要不可欠である。

【0006】

発明の目的
高温特性が改善されているコーティングでコーティングされた切断ツールであって、高温が発生する金属切断応用における性能が改善されており、加工面粗さを制御するようにした、切断ツールを提供することが、本発明の目的の１つである。

【発明の概要】

【0007】

本発明の第１態様により、本体上の硬質かつ耐摩耗性のＰＶＤコーティングが提供され、本体は、接合炭化物（ｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂｉｄｅ）、サーメット、セラミック、多結晶ダイヤモンド、又は多結晶立方晶窒化ホウ素系材料を含み、コーティングは、単一層である第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティングと、積層構造である第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティングとを備え、第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティングは、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚ層を含み、ここで、０．１＜ｘ＜０．４、０．６＜ｚ＜１．２であり、第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（３）は、（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１層を含み、ここで、０．５＜ｘ１＜０．７５、０．０５＜ｙ１＜０．２、０．６＜ｚ１＜１．２である。

【0008】

本明細書及び特許請求の範囲に記載の本体とは、硬質かつ耐摩耗性のＰＶＤコーティングが上に堆積される、基材であると理解すべきである。この本体、例えば切断ツールインサートが、中実の本体、又は、下地体（ｂａｃｋｉｎｇ ｂｏｄｙ）を備える本体でありうることは、切断ツールに共通であり、この下地体の上には、すくい面の切断エッジ（いわゆる先端体）を覆って、若しくは、すくい部の全体（いわゆる面体の全体）を覆うように、追加材料が配置される。先端体、又は面体全体の手法は、多くの場合、多結晶ダイヤモンド材料又は多結晶立方晶窒化ホウ素材料に基づく切断技術において使用される。

【0009】

一実施形態により、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３である。

【0010】

一実施形態により、０．７＜ｚ≦１．１、好ましくは０．８＜ｚ≦１．１、より好ましくは０．９≦ｚ＜１．１である。

【0011】

一実施形態により、０．５５＜ｘ１＜０．７５、より好ましくは０．５５＜ｘ１＜０．７０である。

【0012】

一実施形態により、０．０５≦ｙ１＜０．１５である。

【0013】

一実施形態により、０．７＜ｚ１＜１．１、好ましくは０．８＜ｚ１≦１．１、より好ましくは０．９≦ｚ１≦１．１である。

【0014】

一実施形態により、第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティングは、０．１μｍから２μｍまで、好ましくは０．３μｍから１μｍまで、最も好ましくは０．３μｍから０．８μｍまでの厚みを有する。

【0015】

一実施形態により、第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティングは、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／…という交互のＡ層とＢ層からなる積層構造であり、ここで、層Ａは（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚであり、０．１＜ｘ＜０．４、０．６＜ｚ＜１．２であり、層Ｂは（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１であり、０．５＜ｘ１＜０．７５、０．０５＜ｙ１＜０．２、０．６＜ｚ１＜１．２である。

【0016】

一実施形態により、前記Ａ層及び前記Ｂ層は、第２のサブコーティングの中間領域、すなわち、第２のサブコーティングの厚みの３０％から７０％までの領域内を、例えば断面透過電子顕微鏡によって測定した、１ｎｍから１００ｎｍまで、好ましくは５ｎｍから５０ｎｍまで、最も好ましくは５ｎｍから３０ｎｍまでの平均個別層厚を有し、前記平均層厚は、少なくとも１０の隣接する層の厚みの測定からの平均値である。

【0017】

一実施形態により、第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティングは、０．５μｍから１０μｍまで、好ましくは１μｍから５μｍまで、最も好ましくは１μｍから３μｍまでの厚みを有する。

【0018】

一実施形態により、コーティングされた切断ツールは、前記本体上に、前記本体に接触して配置された最内部の単一層構造又は積層構造であって、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎという組成のいずれかを含む、層構造を備える。好ましくは、最内部の層構造は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの単一層であり、硬質かつ耐摩耗性の機能性コーティングがそれに続く。

【0019】

一実施形態により、最内部の層構造は、０．０５μｍから０．３μｍまで、好ましくは０．１μｍから０．３μｍまでの厚みを有する。

【0020】

一実施形態により、コーティングされた切断ツールは、前記コーティング上に配置された最外部の単一層構造又は積層構造であって、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎという組成のいずれかを含む、層構造を備える。好ましくは、最外部の層構造はＴｉＮ又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの単一層であり、硬質かつ耐摩耗性の機能性コーティングがそれに続く。

【0021】

本発明の一実施形態により、前記最外部の層構造は、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚからなる。

【0022】

一実施形態により、最外部の層構造は、０．０５μｍから０．５μｍまで、好ましくは０．１μｍから０．３μｍまでの厚みを有する。

【0023】

一実施形態により、最内部又は最外部の層構造のいずれをも含むコーティングの総厚は、０．８μｍから１５μｍまで、好ましくは１μｍから１０μｍまで、最も好ましくは１μｍから６μｍまでである。

【0024】

一実施形態により、最内部又は最外部の層構造のいずれをも含むコーティングの平均組成は、ＥＤＳにより判定される場合、５５ａｔ％＜％Ｔｉ＜６２ａｔ％、好ましくは５７ａｔ％＜％Ｔｉ＜６２ａｔ％、より好ましくは５７ａｔ％＜％Ｔｉ＜６０ａｔ％、３２ａｔ％＜％Ａｌ＜４０ａｔ％、好ましくは３４ａｔ％＜％Ａｌ＜４０ａｔ％、より好ましくは３４ａｔ％＜％Ａｌ＜３８ａｔ％、１ａｔ％＜％Ｃｒ＜９ａｔ％、好ましくは３ａｔ％＜％Ｃｒ＜９ａｔ％、より好ましくは３ａｔ％＜％Ｃｒ＜７ａｔ％、％Ｔｉ＋％Ａｌ＋％Ｃｒ＝１００ａｔ％であり、かつ、Ｎと均衡している。

【0025】

一実施形態により、本体は、ＷＣ及び４〜１５ｗｔ％のＣｏを含む接合炭化物からなる。

【0026】

一実施形態により、本体は、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）であり、バインダ中に少なくとも１つの立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）粒度分布を包含する。一実施形態により、バインダは最大で３ｖｏｌ％のＷＣを含有する。

【0027】

一実施形態により、本体は、バインダ中に少なくとも２５ｖｏｌ％の立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）を含有する多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）である。一実施形態により、前述した実施形態向けのバインダは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、及びＡｌという元素の群のうちの一又は複数を伴う、少なくとも１つの窒化物、ホウ化物、酸化物、炭化物、又は炭窒化物の化合物を含む。かかる化合物の例は、ＴｉＣＮ、ＴｉＢ_２、及びＷＣである。

【0028】

一実施形態により、本体は、バインダ中に３０ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７５ｖｏｌ％、好ましくは３５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７０ｖｏｌ％を含有しており、平均的なｃＢＮ粒度が０．５μｍから１０μｍまで、好ましくは０．５μｍから５μｍまでである、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）である。一実施形態により、バインダは８０ｗｔ％＜Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）＜９５ｗｔ％を含有しており、バインダの残部は、Ｔｉ、Ｎ、Ｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＯという元素の群のうちの２つ以上による化合物を含む。

【0029】

一実施形態により、本体は、バインダ中に３０ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７５ｖｏｌ％、好ましくは４５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７０ｖｏｌ％、より好ましくは５５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜６５ｖｏｌ％を含有しており、平均的なｃＢＮ粒度が０．５μｍから５μｍまで、好ましくは１μｍから３μｍまでである、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）である。バインダは、８０ｗｔ％＜Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）＜９０ｗｔ％と、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒという元素の群のうちの一又は複数を含有する１ｗｔ．％未満の合金と、１０ｗｔ％未満のＭｏとを含有しており、バインダの残部は、ＴｉＢ_２とＡｌ_２Ｏ_３という化合物の少なくとも一方を含む。

【0030】

一実施形態により、本体は、バインダ中に３５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７０ｖｏｌ％を含有しており、少なくとも約５０％のｃＢＮ粒子が＜５μｍの粒度を有し、かつ少なくとも２０％の粒子が＞５μｍの粒度を有する、二峰性のｃＢＮ粒度分布を伴う、多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）である。バインダは、アルミニウム（Ａｌ）を含む少なくとも１つの化合物と、チタン（Ｔｉ）を含む少なくとも１つの化合物とを含有する。かかる化合物の例は、炭窒化チタン、炭化チタン、窒化チタン、窒化アルミニウム、及びホウ化アルミニウムである。

【0031】

本発明によるコーティングされた切断ツールに関する１つの利点は、硬質かつ耐摩耗性のコーティングの温度耐性が改善されることである。本発明によるコーティングされた切断ツールの別の利点は、高温が発生する金属切断応用における性能が改善されている、コーティングされた切断ツールが実現することである。本発明によるコーティングされた切断ツールの更なる利点は、同切断ツールの使用が、加工面の粗さの低減をもたらすことである。

【0032】

本発明の第２態様により、本体と、ＰＶＤ（物理的気相堆積）技法、好ましくはカソードアーク蒸着の利用による硬質かつ耐摩耗性のコーティングとを備える、コーティングされた切断ツールを生産するための方法が提供され、方法は、
１．堆積に先立って本体を洗浄することと、
２．（Ｔｉ，Ａｌ）の複合カソード又は合金カソードと、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）の複合カソード又は合金カソードをそれぞれ使用することによって、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層と（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層とを成長させ、全ガス圧が１．０Ｐａから８．０Ｐａまで、好ましくは１．０Ｐａから５．０Ｐａまで、より好ましくは２．０Ｐａから５．０Ｐａまで、最も好ましくは３．０Ｐａから５．０Ｐａまでの、純Ｎ２ガス又は混合Ｎ２ガス、及びＡｒなどのガスを含む反応性ガス雰囲気を使用して、５０Ａから２００Ａまでの蒸発電流を印加し、２０Ｖから３００Ｖまで、好ましくは４０Ｖから１５０Ｖまで、最も好ましくは５０Ｖから１００Ｖまでの負の基板バイアスを印加し、かつ、２００°Ｃから８００°Ｃまで、好ましくは３００°Ｃから６００°Ｃまでの堆積温度を利用することとを含む。

【0033】

本発明の第３態様により、切断スピード及びインサート形状に応じて、０．０８〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍの平均送り（フライス加工の場合の一歯あたり）を伴って、５０〜４００ｍ／分、好ましくは７５〜３００ｍ／分の切断スピードで加工を行うための、上述の実施形態のいずれかによる、コーティングされた切断ツールの使用が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の一実施形態の概略図を示す。

【図2】本発明の一実施形態の概略図を示す。

【図3】本発明の一実施形態の概略図を示す。

【図4】本発明の一実施形態のＸ線ディフラクトグラムを示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

図１に概略的に示している本発明の一実施形態により、本体１と、本体上の硬質かつ耐摩耗性のコーティング４であって、０．３μｍから０．８μｍまでの厚みを有する、単一の（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚ層であり、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１である、第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング２、及び、１μｍから３μｍまでの厚みを有する、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／…という交互のＡ層とＢ層からなる積層構造であり、ここで、層Ａは、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚであり、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１であり、層Ｂは、（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１であり、０．５５＜ｘ１≦０．７、０．０５≦ｙ１＜０．１５、かつ０．９≦ｚ１≦１．１である、第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング３を含む、コーティング４とを備える、コーティングされた切断ツールが提供される。Ａ層及びＢ層は、第２のサブコーティング３の中間領域、すなわち、第２のサブコーティング３の厚みの３０％から７０％までの領域内を、例えば断面透過電子顕微鏡によって測定した、１ｎｍから１００ｎｍまで、好ましくは５ｎｍから５０ｎｍまで、最も好ましくは５ｎｍから３０ｎｍまでの平均個別層厚を有し、前記平均層厚は、少なくとも１０の隣接する層の厚みの測定からの平均値である。

【0036】

個々の前記硬質かつ耐摩耗性のコーティング４が、複合的なコーティング設計の部分であってよく、前記複合的なコーティングの内部層、中間層、及び／又は外部層として使用されうることは、明白である。

【0037】

図２に概略的に示している本発明の一実施形態により、本体１と、本体上の硬質かつ耐摩耗性のコーティング４であって、０．３μｍから０．８μｍまでの厚みを有する、単一の（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚ層であり、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１である、第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング２、及び１μｍから３μｍまでの厚みを有する、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／…という交互のＡ層とＢ層からなる積層構造であり、ここで、層Ａは、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚであり、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１であり、層Ｂは、（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１であり、０．５５＜ｘ１≦０．７、０．０５≦ｙ１＜０．１５、かつ０．９≦ｚ１≦１．１である、第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング３を含む、コーティング４と、ＴｉＮ又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎからなる硬質かつ耐摩耗性のコーティング４上に配置された、好ましくは、０．０５μｍから０．３μｍまでの厚みを有する（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚの単一層であり、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１である、最外部の単一層構造６とを備える、コーティングされた切断ツールが提供される。Ａ層及びＢ層は、第２のサブコーティング３の中間領域、すなわち、第２のサブコーティング３の厚みの３０％から７０％までの領域内を、例えば断面透過電子顕微鏡によって測定した、１ｎｍから１００ｎｍまで、好ましくは５ｎｍから５０ｎｍまで、最も好ましくは５ｎｍから３０ｎｍまでの平均個別層厚を有し、前記平均層厚は、少なくとも１０の隣接する層の厚みの測定からの平均値である。

【0038】

図３に概略的に示している本発明の一実施形態により、本体１と、本体１上に、本体１に接触して配置された、０．０５μｍから０．３μｍまでの厚みを有する、最内部の単一層構造又は積層構造５であって、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎなどを含む、最内部の単一層構造又は積層構造５と、本体上の硬質かつ耐摩耗性のコーティング４であって、０．３μｍから０．８μｍまでの厚みを有する、単一の（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚ層であり、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１である、第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング２、及び、１μｍから３μｍまでの厚みを有する、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／…という互い違いのＡ層とＢ層からなる積層構造であり、ここで、層Ａは、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚであり、ここで、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１であり、層Ｂは、（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１であり、ここで、０．５５＜ｘ１≦０．７、０．０５≦ｙ１＜０．１５、かつ０．９≦ｚ１≦１．１である、第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング３を含む、コーティング４と、ＴｉＮ又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎからなる硬質かつ耐摩耗性のコーティング４上に配置された、好ましくは、０．０５μｍから０．３μｍまでの厚みを有する（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚの単一層であり、０．１５＜ｘ＜０．３５、好ましくは０．２≦ｘ＜０．３、かつ０．９≦ｚ≦１．１である、最外部の単一層構造６とを備える、コーティングされた切断ツールが提供される。Ａ層及びＢ層は、第２のサブコーティング３の中間領域、すなわち、第２のサブコーティング３の厚みの３０％から７０％までの領域内を、例えば断面透過電子顕微鏡によって測定した、１ｎｍから１００ｎｍまで、好ましくは５ｎｍから５０ｎｍまで、最も好ましくは５ｎｍから３０ｎｍまでの平均個別層厚を有し、前記平均層厚は、少なくとも１０の隣接する層の厚みの測定からの平均値である。

【0039】

本発明の一実施形態により、総厚、すなわち、（存在する場合には）最内部の層構造５、（存在する場合には）最外部の層構造６、及びコーティング４の厚みの合計は、０．８μｍから１５μｍまで、好ましくは１μｍから１０μｍまで、最も好ましくは１μｍから６μｍまでである。

【0040】

これらの層の平均組成は、Ｔｈｅｒｍｏ Ｎｏｒａｎ ＥＤＳが装備された、２０ｋＶで、かつ、コーティング面に対して直角入射で動作しているＬＥＯ Ｕｌｔｒａ５５走査電子顕微鏡を使用して、エネルギー分散型分光（ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＳ）分析領域ごとに評価された。業界標準及びＺＡＦ補正が、定量分析に使用された。金属組成は、Ｎｏｒａｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｉｘ（ＮＳＳ第２版）ソフトウェアを使用して評価された。

【0041】

本発明の一実施形態により、前記硬質かつ耐摩耗性のコーティング４は、単一層（Ｔｉ_{１−ｘ−ｙ}Ａｌ_ｘ）Ｎ_ｚである第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング２と、（Ｔｉ_{１−ｘ−ｙ}Ａｌ_ｘＣｒ_ｙ）Ｎ_ｚ層（ｙ＝０）と（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１層との積層である第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング３と、（Ｔｉ_{１−ｘ−ｙ}Ａｌ_ｘＣｒ_ｙ）Ｎ_ｚ（ｙ＝０）である最外部６の単一層とからなり、ＥＤＳにより判定される場合、５５ａｔ％＜％Ｔｉ＜６２ａｔ％、好ましくは５７ａｔ％＜％Ｔｉ＜６２ａｔ％、より好ましくは５７ａｔ％＜％Ｔｉ＜６０ａｔ％、３２ａｔ％＜％Ａｌ＜４０ａｔ％、好ましくは３４ａｔ％＜％Ａｌ＜４０ａｔ％、より好ましくは３４ａｔ％＜％Ａｌ＜３８ａｔ％、１ａｔ％＜％Ｃｒ＜９ａｔ％、好ましくは３ａｔ％＜％Ｃｒ＜９ａｔ％、より好ましくは３ａｔ％＜％Ｃｒ＜７ａｔ％、％Ｔｉ＋％Ａｌ＋％Ｃｒ＝１００ａｔ％であり、かつ、Ｎと均衡している、平均組成を有する。

【0042】

加えて、コーティング４、最内部の層構造５、及び最外部の層構造６は、ＥＤＳにより判定される場合、合計濃度が０から３ａｔ％まで、好ましくは０から２ａｔ％までの酸素（Ｏ）及び炭素（Ｃ）を含有しうる。

【0043】

Ｂｒａｇｇ−Ｂｒｅｎｔａｎｏ型の、Ｂｒｕｋｅｒ ＡＸＳ Ｄ８−高度Ｘ線回折計及びＣｕ−Ｋα線を使用するＸ線回折（ＸＲＤ）による、コーティング相の検出が実行された。典型的には、多結晶混合相材料における各相の検出限界は、５ｖｏｌ％未満である。

【0044】

本発明の一実施形態により、前記第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング２は、立方晶塩化ナトリウム相からなる。

【0045】

本発明の一実施形態により、前記第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング２は、混合された立方晶塩化ナトリウム相と六方晶相とからなる。

【0046】

本発明の一実施形態により、前記第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング３は、立方晶塩化ナトリウム相からなる。

【0047】

本発明の一実施形態により、前記第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング３は、混合された立方晶塩化ナトリウム相と六方晶相とからなる。

【0048】

加えて、コーティング４は、ＸＲＤ技法の検出限界に近い少量の非晶相も含有しうる。

【0049】

本体１上の前記硬質かつ耐摩耗性の機能性コーティング４の堆積方法は、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層と（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層の成長をそれぞれ可能にする（Ｔｉ，Ａｌ）の複合カソード又は合金カソードと、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）の複合カソード又は合金カソードとを使用する、ＰＶＤ技法、好ましくは反応性カソードアーク蒸着に基づく。堆積に先立って、本体１は、その場以外での（ｅｘ−ｓｉｔｕ）及びその場での（ｉｎ−ｓｉｔｕ）実証済洗浄手順を利用することによって、適切に洗浄される。所望の層組成は、適切な反応性ガス雰囲気と、（Ｔｉ，Ａｌ）カソード及び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）カソードの組成とをそれぞれ選択することによって取得される。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層及び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層は、全ガス圧が１．０Ｐａから８．０Ｐａまで、好ましくは１．０Ｐａから５．０Ｐａまで、より好ましくは２．０Ｐａから５．０Ｐａまで、最も好ましくは３．０Ｐａから５．０Ｐａまでの、純Ｎ２ガス又は混合Ｎ２ガス、及びＡｒなどのガスを含む反応性ガス雰囲気における、５０Ａから２００Ａまでの（カソードのサイズが大きくなると電流も大きくなる）蒸発電流と、２０Ｖから３００Ｖまで、好ましくは４０Ｖから１５０Ｖまで、最も好ましくは５０Ｖから１００Ｖまでの、負の基板バイアスとにより、成長する。堆積温度は、２００°Ｃから８００°Ｃまで、好ましくは３００°Ｃから６００°Ｃまでである。単一層が、カソードのただ１つの組み合わせ、及び上記による成長パラメータから取得された堆積フラックスを、本体１が通過できるようにすることによって、堆積される一方で、積層は、カソードの少なくとも２つの異なる組み合わせから取得された堆積フラックスを、本体１が交互に通過できるようにすることによって成長するが、他の点では上記による成長パラメータは共通である。

【0050】

図４は、本発明の一実施形態のθ−２θＸ線ディフラクトグラムを示している。このθ−２θＸ線ディフラクトグラムは、２０ｋＶで動作しているＥＤＳにより判定される場合、硬質金属（ＷＣ：Ｃｏ）の本体（１）上の、堆積されたままの状態のコーティングであって、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎである第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（２）、及び、Ｔｉ＝５８ａｔ％、Ａｌ＝３６ａｔ％、及びＣｒ＝６ａｔ％の平均コーティング組成を有する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層と（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層との積層からなる第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング（３）を含むコーティングの、塩化ナトリウム構造を検証するものである。２θ（ｘ軸）における約３７°、４３°、及び６２．５°の幅広の回折ピークはそれぞれ、塩化ナトリウム構造の（１１１）、（２００）、及び（２２０）の格子面である。それ以外のピークは、ＷＣ：Ｃｏの本体（１）に由来する。

【0051】

最内部の層５及び最外部の層６向けの堆積方法は、ＰＶＤ技法、好ましくは、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）又は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎなどの層の成長のために、純カソード、複合カソード、又は合金カソードをそれぞれ使用する、反応性カソードアーク蒸着に基づく。所望の層組成は、適切な反応性ガス雰囲気とカソード組成とをそれぞれ選択することによって、取得される。層は、全ガス圧が１．０Ｐａから８．０Ｐａまで、好ましくは１．０Ｐａから５．０Ｐａまで、より好ましくは２．０Ｐａから５．０Ｐａまで、最も好ましくは３．０Ｐａから５．０Ｐａまでの、純Ｎ２ガス又は混合Ｎ２ガス、及びＡｒなどのガスを含む反応性ガス雰囲気における、５０Ａから２００Ａまでの（カソードのサイズが大きくなると電流も大きくなる）蒸発電流と、２０Ｖから３００Ｖまで、好ましくは４０Ｖから１５０Ｖまで、最も好ましくは５０Ｖから１００Ｖまでの、負の基板バイアスとにより、成長する。堆積温度は、２００°Ｃから８００°Ｃまで、好ましくは３００°Ｃから６００°Ｃまでである。

【0052】

本発明の一実施形態により、本体は、接合炭化物、サーメット、セラミック、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）系材料、又は高速度鋼の硬質合金である本体１を含む、チップ除去による加工のための切断インサートである。前記本体は、ドリルやエンドミルといった他の金属切断ツールでもありうる。

【0053】

一実施形態により、本体は、ＷＣ／Ｃｏ-９４ｗｔ％／６ｗｔ％を含む接合炭化物からなる。

【0054】

一実施形態により、本体は、ＷＣ／Ｃｏ-９５ｗｔ％／５ｗｔ％を含む接合炭化物からなる。

【0055】

一実施形態により、本体は、ＷＣ／Ｃｏ-８７ｗｔ％／１３ｗｔ％を含む接合炭化物からなる。

【0056】

本発明の一実施形態により、本体１は、バインダ中に、３５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７０ｖｏｌ％を含有しており、少なくとも約５０％のｃＢＮ粒子が＜５μｍの粒度を有し、かつ、少なくとも２０％の粒子が＞５μｍの粒度を有する、二峰性のｃＢＮ粒度分布を伴う、ＰＣＢＮ材料である。バインダは、Ａｌを含む少なくとも１つの化合物と、Ｔｉを含む少なくとも１つの化合物とを含有する。かかるＰＣＢＮ材料の一例、及びそれを生産する方法が、ＰＣＴ出願公報ＷＯ２０１４／１７７５０３に記載されている。

【0057】

この開示によるｃＢＮ粒度分布及びＰＣＢＮ材料の粒度は、ＰＣＴ出願公報ＷＯ２０１４／１７７５０３に記載されている方法に準拠して、評価されている。

【実施例】

【0058】

下記の表２〜９で、Ｎは、積層されたサブコーティング中のＡ層＋Ｂ層（二重層）の数であり、ａｔ％は、コーティングの金属部分を表している。

【0059】

実施例１
ＷＣ／Ｃｏ-９５／５ｗｔ％の組成を有する、グレードＡの接合炭化物のインサート（ＩＳＯジオメトリ：ＣＮＭＧ１２０４０８）が、カソードアーク蒸着による層堆積のための本体１として使用された。

【0060】

堆積前に、インサートはアルカリ溶液とアルコールの超音波槽内で洗浄された。システムは２．０ｘ１０^−３Ｐａ未満の圧力まで排気され、その後インサートは、回転式の取付具に装着され、Ａｒイオンでスパッタ洗浄された。

【0061】

単一の（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚ層からなり、０≦ｘ＜０．６、かつ０．９≦ｚ≦１．１である、第１の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング２が、約０．５μｍの総サブコーティング厚に至るまで、４．５Ｐａの純Ｎ_２雰囲気、−２５Ｖのバイアス、約５００°Ｃの成長温度、及び１５０Ａの蒸発電流で、所望のコーティング組成（表１参照）を生成するように選択された組成を有する（Ｔｉ，Ａｌ）複合カソードから、ＷＣ：Ｃｏ本体上に直接堆積された。

【0062】

第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティングは、Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／Ａ／Ｂ／…という交互のＡ層とＢ層からなる積層構造であり、ここで、層Ａは（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚであり、０≦ｘ＜０．６であり、層Ｂは（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１であり、０．５５＜ｘ１＜０．６５、０．０５＜ｙ１＜０．１５、かつ０．９≦ｚ１≦１．１である。第２の（Ｔｉ，Ａｌ）系窒化物サブコーティング３が、約２．０μｍの総サブコーティング厚に至るまで、４．５Ｐａの純Ｎ２雰囲気、−４０Ｖのバイアス、約５００°Ｃの成長温度、及び１５０Ａの蒸発電流で、コーティングの所望の金属組成（表１参照）を生成するように選択された組成を有する（Ｔｉ，Ａｌ）複合カソード及び（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）複合カソードから、堆積された。概括的に、積層コーティング構造は、異なる層の成長に使用される少なくとも２つの異なるカソード組成からの堆積フラックスを、コーティング本体が交互に通過できるようにすることによって（その他の点では決まった堆積条件で）取得可能であった。このことは、（Ｔｉ_１−ｘＡｌ_ｘ）Ｎ_ｚの成長のためのカソードと、（Ｔｉ_{１−ｘ１−ｙ１}Ａｌ_ｘ１Ｃｒ_ｙ１）Ｎ_ｚ１の成長のためのカソードとを、堆積システム内の両側に、互いに対面するように配置することによって、実現する。取付具の回転を通じて、インサートは、各カソードからの堆積フラックスを交互に通過することになり、それによって、２つの連続した層（いわゆる二重層）が、丸一回転している間に蒸気凝縮により形成される。取付具の回転のスピードを通じて制御されるこれらの層の平均個別層厚は、１ｎｍから１００ｎｍまでであった。

【0063】

【0064】

２０ｋＶで動作しているＥＤＳによって取得された、成長したままの状態のコーティングの金属組成を、表２に示す。

【0065】

実施例２
実施例１では更に、ＷＣ／Ｃｏ-９４／６ｗｔ％の組成を有する、グレードＢの複数の接合炭化物のインサート（ＩＳＯジオメトリ：ＴＰＵＮ１６０３０８）に、表３に示すコーティング金属組成が同時に堆積された。

【0066】

実施例３
実施例１では更に、ＷＣ／Ｃｏ-８７／１３ｗｔ％の組成を有する、グレードＣの複数の接合炭化物のインサート（ＩＳＯジオメトリ：ＸＯＭＸ１２０４０８ＴＲ−ＭＥ１２）に、表４に示すコーティング金属組成が同時に堆積された。

【0067】

実施例４
バインダ中に少なくとも３０ｖｏｌ％のｃＢＮを含有する、グレードＤのＰＣＢＮインサートを使用して、実施例１が反復された。バインダは、周期表の第４族、第５族、及び第６族に属する元素、及びＡｌのうちの一又は複数から選択された、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）やＡｌＮといった、少なくとも１つの窒化物、ホウ化物、酸化物、炭化物、又は炭窒化物の化合物を含む。

【0068】

実施例１において成長した層に加えて、単一の（Ｔｉ_{１−ｘ−ｙ}Ａｌ_ｘ）Ｎ_ｚ層からなり、０≦ｘ＜０．６、かつ０．９≦ｙ≦１．１である、最外部の上層６が、約０．１μｍの総サブコーティング厚に至るまで、４．５Ｐａの純Ｎ_２雰囲気、−４０Ｖのバイアス、約５００°Ｃの成長温度、及び１５０Ａの蒸発電流で、所望のコーティング組成（表１参照）を生成するように選択された組成を有する（Ｔｉ，Ａｌ）複合カソードから、堆積された。

【0069】

２０ｋＶで動作しているＥＤＳによって得られた、成長したままの状態のコーティング、及びそれらの堆積パラメータ、並びにそれらの金属組成を、表５に示す。

【0070】

実施例５
実施例４では更に、バインダ中に３０ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７０ｖｏｌ％、好ましくは４０ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜６５ｖｏｌ％を含有しており、平均ｃＢＮ粒度が０．５μｍから４μｍまでである、グレードＥの複数のＰＣＢＮインサートに、表６に示すコーティング金属組成が同時に堆積された。バインダは、８０ｗｔ％＜Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）＜９５ｗｔ％を含有しており、その残部は、Ｔｉ、Ｎ、Ｂ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ａｌ、及びＯという元素の群のうちの２つ以上による、ＴｉＢ_２やＡｌ_２Ｏ_３といった化合物を含む。

【0071】

実施例６
実施例４では更に、バインダ中に４５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７０ｖｏｌ％、好ましくは５５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜６５ｖｏｌ％を含有しており、平均ｃＢＮ粒度が０．５μｍから４μｍまで、好ましくは１μｍから３μｍまでである、グレードＦの複数のＰＣＢＮインサートに、表７に示すコーティング金属組成が同時に堆積された。バインダは、８０ｗｔ％＜Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）＜９０ｗｔ％と、一又は複数の元素（Ｎｉ、Ｃｏ、及びＣｒ）を含有する１ｗｔ．％未満の合金と、１０ｗｔ％未満のＭｏと、主にＴｉＢ_２及びＡｌ_２Ｏ_３である残部とを、含有する。

【0072】

実施例７
実施例４では更に、バインダ中に７０ｖｏｌ％を上回るｃＢＮ、好ましくは８０ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜９５ｖｏｌ％を含有しており、ｃＢＮ粒子の一部分は＜１０μｍ、好ましくは０．５μｍから１０μｍまで、より好ましくは１μｍから６μｍまでの粒度を有し、かつ、ｃＢＮ粒子の別の部分は＞１０μｍ、好ましくは１０μｍから２５μｍまで、より好ましくは１５μｍから２５μｍまでの粒度を有する、二峰性のｃＢＮ粒度分布を伴う、グレードＧの複数のＰＣＢＮインサートに、表８に示すコーティング金属組成が同時に堆積された。バインダは、Ａｌ，Ｂ，Ｎ，Ｗ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ａｌ及び／又はＯという元素のうちの２つ以上の化合物を含む。

【0073】

実施例８
実施例４では更に、バインダ中に３５ｖｏｌ％＜ｃＢＮ＜７０ｖｏｌ％を含有ており、少なくとも約５０％のｃＢＮ粒子が＜５μｍの粒度を有し、かつ、少なくとも２０％の粒子が＞５μｍの粒度を有する、二峰性のｃＢＮ粒度分布を伴う、グレードＨの複数のＰＣＢＮインサートに、表９に示すコーティング金属組成が同時に堆積された。バインダは、Ａｌを含む少なくとも１つの化合物と、Ｔｉを含む少なくとも１つの化合物とを含有する。

【0074】

実施例９
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の表２のサンプル（実施例１におけるコーティングされたグレードＡ）を使用している。
ジオメトリ：ＣＮＭＧ１２０４１２−ＭＦ５
応用：表面仕上げ
被加工物材料：３４ＣｒＮｉＭｏ６、４８−５２ＨＲｃ
切断スピード：１３０ｍ／分
送り：０．２５ｍｍ／回転
切断深さ：０．３ｍｍ
冷却：なし
性能基準：耐クレーター摩耗性

【0075】

表１０は、サンプル２の性能向上を示す、本発明の相対的な切断性能を示している。

【0076】

実施例１０
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の表３のサンプル（実施例２におけるコーティングされたグレードＢ）を使用している。
ジオメトリ：ＴＰＵＮ１６０３０８
応用：表面仕上げ
被加工物材料：１００Ｃｒ６
切断スピード：３２０ｍ／分
送り：０．２５ｍｍ／回転
切断深さ：２ｍｍ
冷却：あり
性能基準：耐クレーター摩耗性

【0077】

【0078】

表１１は、コーティング１１の性能向上を示す、本発明の相対的な切断性能を示している。

【0079】

実施例１１
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の表４のサンプル（実施例３におけるコーティングされたグレードＣ）を使用している。
ジオメトリ：ＸＯＭＸ１２０４０８ＴＲ−Ｍ１２
応用：側面フライス加工
被加工物材料：４２ＣｒＭｏ４
切断スピード：４００ｍ／分
送り：０．３ｍｍ／回転
切断深さ：３ｍｍ
Ｄ（ａ_ｅ）：６５ｍｍ（２０％）
冷却：なし
性能基準：ツール寿命

【0080】

表１２は、サンプル２１及びサンプル２２の性能向上を示す、本発明のツール寿命の結果を示している。

【0081】

実施例１２
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の、コーティングされていないＰＣＢＮグレードＨインサートを含む、表９のサンプル（実施例８におけるコーティングされたグレードＨ）を使用している。
ジオメトリ：ＣＮＧＡ１２０４０８Ｓ−０１５２５−Ｌ１−Ｂ
応用：連続切断
被加工物材料：ＳＡＥ８６２０、５８−６２ＨＲＣ
切断スピード：２５０ｍ／分
送り：０．１ｍｍ
切断深さ：０．１ｍｍ
冷却：なし
性能基準：ツール寿命

【0082】

表１３は、サンプル６５の明確な性能向上を示す、本発明のツール寿命の結果を示している。

【0083】

実施例１３
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の表９のサンプル（実施例８におけるコーティングされたグレードＨ）を使用している。
ジオメトリ：ＣＮＧＡ１２０４０８Ｓ−０１５２５−Ｌ１−Ｂ
応用：連続切断
被加工物材料：ＳＡＥ８６２０、５８−６２ＨＲＣ
切断スピード：２５０ｍ／分
送り：０．１ｍｍ
切断深さ：０．１ｍｍ
冷却：なし
性能基準：材料比、５０回の試行後のＲｍｒ５０％

【0084】

Ｒｍｒは、表面粗さプロファイルの材料比の標準的な測定値であり、多くの場合、摩耗耐性を評価するために使用される。表１４は、サンプル６６と比較した、サンプル６５及びサンプル６７について、５０回の試行後の材料比（Ｒｍｒ）５０％の深さを示している。

【0085】

実施例１４
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の表９のサンプル（実施例８におけるコーティングされたグレードＨ）を使用している。
ジオメトリ：ＣＮＧＡ１２０４０８Ｓ−０１５２５−Ｌ１−Ｂ
応用：連続切断
被加工物材料：ＳＡＥ８６２０、５８−６２ＨＲＣ
切断スピード：２５０ｍ／分
送り：０．１ｍｍ
切断深さ：０．１ｍｍ
冷却：なし
性能基準：クレーター摩耗／クレーター深さ

【0086】

表１５は、サンプル６６、サンプル６７、及びコーティングされていないグレードＨと比較して、サンプル６５の耐クレーター摩耗性が最良であることを示している。

【0087】

実施例１５
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の表９のサンプル（実施例８におけるコーティングされたグレードＨ）を使用している。
ジオメトリ：ＴＣＧＷ１１０２０８Ｓ−０１０１５−Ｌ１−Ｃ
応用：ＩＤ回転、直径２４．６９ｍｍ、長さ７．６ｍｍ
被加工物材料：１００Ｃｒ６、６０ＨＲｃ
切断スピード：１４３ｍ／分
送り：０．１５ｍｍ／回転
切断深さ：０．１５ｍｍ
冷却：あり、ただしチップ排出のためのみ
性能基準：ツール寿命

【0088】

表１６は、従来技術のサンプルと比較しての、サンプル６５の性能の向上を示している。

【0089】

実施例１６
切断試験には、以下のデータに従って、回転動作中の表９のサンプル（実施例８におけるコーティングされたグレードＨ）を使用している。
ジオメトリ：ＤＮＧＡ１５０６１２Ｓ−０１５２５−Ｌ１−Ｂ
応用：ＯＤ回転、直径４５ｍｍ、長さ２６ｍｍ
被加工物材料：２５ＭｏＣｒ４Ｅ、５８−６４ＨＲｃ
切断スピード：２６０ｍ／分
送り：０．１５ｍｍ／回転
切断深さ：０．２ｍｍ
冷却：なし
性能基準：ツール寿命

【0090】

表１７は、従来技術のサンプルと比較しての、サンプル６５の性能の向上を示している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】