特表 2024-534250 コーティングされた切削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-18

(54)【発明の名称】コーティングされた切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20240910BHJP

   B23B 51/00 20060101ALI20240910BHJP

   B23C 5/16 20060101ALI20240910BHJP

   B23C 5/10 20060101ALI20240910BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 A

B23B51/00 J

B23C5/16

B23C5/10 Z

C23C14/06 A

C23C14/06 P

C23C14/06 L

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024516477

(86)(22)【出願日】2022-09-08

(85)【翻訳文提出日】2024-04-23

(86)【国際出願番号】 EP2022074975

(87)【国際公開番号】W WO2023041415

(87)【国際公開日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】21197469.6

(32)【優先日】2021-09-17

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】520333435

【氏名又は名称】エービー サンドビック コロマント

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン， ラース

(72)【発明者】

【氏名】サイコフ， エッバ

【テーマコード（参考）】

3C022

3C037

3C046

4K029

【Ｆターム（参考）】

3C022KK03

3C037CC02

3C037CC08

3C037CC09

3C037CC10

3C037CC11

3C046FF02

3C046FF03

3C046FF04

3C046FF05

3C046FF10

3C046FF13

3C046FF16

3C046FF17

3C046FF25

4K029AA02

4K029AA04

4K029BA58

4K029BB02

4K029BC02

4K029BD05

4K029CA04

4K029CA13

4K029DA08

4K029DB04

4K029DB14

4K029DD06

4K029EA01

4K029FA05

4K029JA02

(57)【要約】

本発明は、基材（５）およびコーティング（６）を含むコーティングされた切削工具（１）であって、コーティング（６）が、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（０．３５≦ｘ＜０．６７）である第１のナノ層タイプ（９）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（０．１０≦ｙ≦０．２５）である第２のナノ層タイプ（１０）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（０．７０≦ｚ≦０．９０）である第３のナノ層タイプ（１１）の交互ナノ層の約０．５～約１０μｍのナノ多層（８）を含み、ナノ多層（８）における各ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（９）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（１０）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（１１）の平均ナノ層厚さが、１～３０ｎｍである、コーティングされた切削工具（１）に関する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材（５）およびコーティング（６）を含むコーティングされた切削工具（１）であって、コーティング（６）が、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（０．３５≦ｘ＜０．６７）である第１のナノ層タイプ（９）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（０．１０≦ｙ≦０．２５）である第２のナノ層タイプ（１０）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（０．７０≦ｚ≦０．９０）である第３のナノ層タイプ（１１）の交互ナノ層の約０．５～約１０μｍのナノ多層（８）を含み、ナノ多層（８）におけるナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（９）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（１０）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（１１）のそれぞれの平均ナノ層厚さが、１～３０ｎｍである、コーティングされた切削工具（１）。

【請求項2】

ナノ多層（８）における各ナノ層タイプのうちの全ての厚さの合計間の比率、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（９）：Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（１０）：Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（１１）がａ：ｂ：ｃ［式中、０．５＜ａ＜３、０．５＜ｂ＜３、０．５＜ｃ＜３、好ましくは、０．７５＜ａ＜２．５、０．７５＜ｂ＜２．５、０．７５＜ｃ＜２．５、最も好ましくは、０．９＜ａ＜２．２５、０．９＜ｂ＜２．２５、０．９＜ｃ＜２．２５である］である、請求項１に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【請求項3】

第１のナノ層タイプ（９）がＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮである場合、適切には０．４０≦ｘ≦０．６７、好ましくは０．４５≦ｘ≦０．６２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削工具（１）。

【請求項4】

第２のナノ層タイプ（１０）がＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮである場合、適切には０．１３≦ｙ≦０．２３、好ましくは０．１７≦ｙ≦０．２１である、請求項１から３のいずれか一項に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【請求項5】

第３のナノ層タイプ（１１）がＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮである場合、適切には０．７０＜ｚ≦０．８５、好ましくは０．７５＜ｚ≦０．８５である、請求項１から４のいずれか一項に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【請求項6】

ナノ多層における各ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮのナノ多層（８）における平均ナノ層厚さが、適切には１～２０ｎｍ、好ましくは１．５～１０ｎｍ、最も好ましくは２～５ｎｍである、請求項１から５のいずれか一項に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【請求項7】

ナノ多層における、ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（９）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（１０）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（１１）のうちのいずれか１つと、ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（９）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（１０）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（１１）のうちの残りの２つのうちのいずれかとの間の、ナノ多層（８）における平均ナノ層厚さの比率が、適切には０．１～１０、好ましくは０．５～５、最も好ましくは０．８～２である、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削工具（１）。

【請求項8】

ナノ多層（８）における、一連の１０個の連続ナノ層、好ましくは８個、最も好ましくは６個の連続ナノ層内に、ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（９）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（１０）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（１１）のうちの全てが存在する、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削工具（１）。

【請求項9】

ナノ多層（８）の厚さが、約１～約８μｍ、好ましくは約１．５～約５μｍである、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削工具（１）。

【請求項10】

コーティング（６）が、基板（５）の最も近くのナノ多層（８）の下方に、約０．１～３μｍ、好ましくは約０．５～約２μｍの厚さを有するＴｉＮまたは（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎの内層（７）を含む、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削工具（１）。

【請求項11】

内層（７）が、Ｔｉ_１－ｔＡｌ_ｔＮ（０．３５≦ｔ≦０．７０）である、請求項１０に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【請求項12】

内層（７）が、Ｔｉ_１－ｕＡｌ_ｕＮ（０．３５≦ｕ＜０．６７）およびＴｉ_１－ｖＡｌ_ｖＮ（０．７０≦ｖ≦０．９０）の交互ナノ層の（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎナノ多層である（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層である、請求項１０に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【請求項13】

コーティングされた切削工具（１）の基材（５）が、超硬合金、サーメット、セラミック、立方晶窒化ホウ素、および高速度鋼の群から選択される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【請求項14】

コーティングされた切削工具（１）が、金属機械加工のための切削工具インサート、ドリル、またはソリッドエンドミルである、請求項１から１３のいずれか一項に記載のコーティングされた切削工具（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（０．３５≦ｘ＜０．６７）、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（０．１０≦ｙ≦０．２５）、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（０．７０≦ｙ≦０．９０）の交互ナノ層のナノ多層を含むコーティングを含むコーティングされた切削工具に関する。

【背景技術】

【0002】

金属機械加工操作は、例えば、旋削加工、フライス加工、および穴あけ加工を含む。長い工具寿命を提供するために、インサートなどのコーティングされた切削工具は、様々なタイプの摩耗に対して高い耐久性を有するべきである。切削工具の耐摩耗性を増強するために、様々なタイプの耐摩耗性コーティングが当技術分野において知られている。

【0003】

切削工具は、一般に、少なくとも１つのすくい面および少なくとも１つの逃げ面を有する。切れ刃は、すくい面および逃げ面が交わる箇所に存在する。

【0004】

逃げ面の摩耗は、主にアブレシブ摩耗メカニズムから、切れ刃の逃げ面で明らかに生じる。逃げ面は、加工物の移動を受け、逃げ面の摩耗が多過ぎると、加工物の表面テクスチャーが不十分になり、切削プロセスが不正確になり、切削プロセスにおける摩擦が増加する。

【0005】

より良好な逃げ面耐摩耗性が提供される場合、ある特定の金属機械加工操作についてより長い工具寿命がもたらされる。

【0006】

コーティングはまた、機械加工操作の最中に、基材に付着したままでなくてはならず、すなわち、剥離してはならない。ＩＳＯ－Ｍ（ステンレス鋼）およびＩＳＯ－Ｓ（耐熱超合金および例えばチタン）などのいくつかの加工物材料タイプは、いわゆる粘着性材料であり、他の加工物材料タイプよりも剥離を誘導する。これらの材料タイプは、スミアリング挙動（ｓｍｅａｒｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｕｒ）も有し、このスミアリング挙動は、加工物材料が切削工具表面上に擦り付き、それによって、最終的に、切れ刃上に加工物材料の構成刃先（ＢＵＥ）が形成され得ることを意味する。そのようなＢＵＥによって、コーティングが剥離することがあるか、または切削工具の刃先の一部が剥がれることさえある。

【0007】

様々な金属機械加工操作が、コーティングされた切削工具に様々に影響を与える。旋削加工は、例えば、連続的な金属機械加工操作であり、その一方で、フライス加工は、本質的により断続的である。フライス加工では、熱的負荷および機械的負荷が経時的に変化する。熱的負荷は、いわゆる熱亀裂（本明細書では、「櫛状亀裂」と呼ばれる）をコーティング内にもたらし得る熱的張力を誘導し、その一方で、後者は、切れ刃に疲労を引き起こし、チッピング、すなわち、基材の残部から離れた切れ刃の小さな断片をもたらし得る。したがって、フライス加工におけるコーティングされた切削工具の一般的な摩耗タイプは、亀裂およびチッピングである。特に切れ刃におけるコーティングの高いレベルの靱性によって、そのようなチッピングが低減され得る。したがって、高い耐櫛状亀裂性および刃先線靱性は、工具寿命にとって非常に重要である。

【0008】

市場の現在市販されている切削工具よりも優れた特性を有する切削工具を提供するために、コーティングが、耐摩耗性、刃先線靱性、耐櫛状亀裂性、耐剥離性などの点で優れた特性を有する、コーティングされた切削工具の継続的な需要がある。上述の特性のうちの１つ以上が改善されると、より長い工具寿命がもたらされる。

【0009】

ナノ多層コーティングは、金属機械加工のための切削工具の分野で使用されている。これらのコーティングにおいて、ある点で異なる少なくとも２つの層は、ナノ層のスタックのコーティングを交互に形成する。

【発明の概要】

【0010】

本発明の目的は、高い逃げ面耐摩耗性および高い耐剥離性を少なくとも示すコーティングされた切削工具を提供することである。

【0011】

本発明の目的は、基材およびコーティングを含むコーティングされた切削工具であって、コーティングが、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（０．３５≦ｘ＜０．６７）である第１のナノ層タイプ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（０．１０≦ｙ≦０．２５）である第２のナノ層タイプ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（０．７０≦ｚ≦０．９０）である第３のナノ層タイプの交互ナノ層の約０．５～約１０μｍのナノ多層を含み、ナノ多層における各ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮの平均ナノ層厚さが、１～３０ｎｍである、コーティングされた切削工具によって実現される。

【0012】

本明細書において、「第１のナノ層タイプ、第２のナノ層タイプ、および第３のナノ層タイプの交互ナノ層のナノ多層」とは、異なるタイプのナノ層が一般にナノ多層においてある特定の順序で交互になっていることを意味する。しかしながら、ＰＶＤ反応器内でナノ多層を堆積させるために選択される手法を理由に、例えば、コーティングされる工具のいわゆる３回回転を使用すると、ナノ多層内のいくつかの箇所において、３つのタイプのナノ層の順序の変更があり得る。

【0013】

一実施形態では、ナノ多層における各ナノ層タイプのうちの全てのナノ層厚さの合計間の比率、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ：Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ：Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮがａ：ｂ：ｃ［式中、０．５＜ａ＜３、０．５＜ｂ＜３、０．５＜ｃ＜３、好ましくは、０．７５＜ａ＜２．５、０．７５＜ｂ＜２．５、０．７５＜ｃ＜２．５、最も好ましくは、０．９＜ａ＜２．２５、０．９＜ｂ＜２．２５、０．９＜ｃ＜２．２５である］である。

【0014】

ナノ多層における各ナノ層タイプのナノ層厚さの合計間の比率、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ：Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ：Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ、すなわち、ａ：ｂ：ｃは、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）分析によって、好ましくはエネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）と組み合わせて決定することができ、基材表面に垂直な距離にわたって、元素組成および個別ナノ層の厚さが決定される。平均ナノ層厚さの少なくとも２５倍の距離が使用される。第１のナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮのナノ層のナノ層厚さの合計は「ａ」であり、第２のナノ層タイプＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮのナノ層のナノ層厚さの合計は「ｂ」であり、第３のナノ層タイプＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮのナノ層のナノ層厚さの合計は「ｃ」である。

【0015】

ナノ多層における各ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮの平均ナノ層厚さはまた、上述のＳＴＥＭ／ＥＤＳ分析によって決定することができる。

【0016】

第１のナノ層タイプがＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮである場合、適切には０．４０≦ｘ≦０．６７、好ましくは０．４５≦ｘ≦０．６２である。

【0017】

第２のナノ層タイプがＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮである場合、適切には０．１３≦ｙ≦０．２３、好ましくは０．１７≦ｙ≦０．２１である。

【0018】

第３のナノ層タイプがＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮである場合、適切には０．７０＜ｚ≦０．８５、好ましくは０．７５＜ｚ≦０．８５である。

【0019】

ナノ多層における各ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮのナノ多層における平均ナノ層厚さは、適切には１～２０ｎｍ、好ましくは１．５～１０ｎｍ、最も好ましくは２～５ｎｍである。

【0020】

ナノ多層における、ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮのうちのいずれか１つと、ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮのうちの残りの２つのうちのいずれかとの間のナノ多層における平均ナノ層厚さの比率は、適切には０．１～１０、好ましくは０．５～５、最も好ましくは０．８～２である。

【0021】

適切には、ナノ多層における、一連の１０個の連続ナノ層、好ましくは８個、最も好ましくは６個の連続ナノ層内に、ナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮのうちの全てが存在する。

【0022】

ナノ多層の厚さは、適切には約１～約８μｍ、好ましくは約１．５～約５μｍである。

【0023】

一実施形態では、コーティングは、ナノ多層の下方に、好ましくは基材の最も近くに、ＴｉＮまたは（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの内層を含む。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層は、単層、または異なるＴｉ／Ａｌ比率の交互ナノ層のナノ多層のいずれかであり得る。好ましくは、内層は（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎである。（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎが内層として使用される場合、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎは、適切にはＴｉ_１－ｔＡｌ_ｔＮ（０．３５≦ｔ≦０．６７、好ましくは０．４０≦ｔ≦０．６７、最も好ましくは０．４５≦ｔ≦０．６２）である。好ましい実施形態では、内層の（Ｔｉ，Ａｌ）ＮにおけるＴｉ－Ａｌの関係は、ナノ多層の第１のナノ層タイプにおけるＴｉ－Ａｌの関係と同じである。これは、ナノ多層ですでに使用されているのと同じターゲットが使用され得る場合、これによって製造が簡略化されるためである。この内層の厚さは、適切には約０．１～約３μｍであり、好ましくは約０．５～約２μｍである。

【0024】

一実施形態では、コーティングされた切削工具の色を制御する目的で、コーティングは、第１のナノ層タイプＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ（０．３５≦ｘ＜０．６７）、第２のナノ層タイプＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ（０．１０≦ｙ≦０．２５）、または第３のナノ層タイプＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ（０．７０≦ｚ≦０．９０）のうちのいずれか１つの最外単一層を含む。

【0025】

最外層のｘ、ｙ、またはｚの値は、好ましくは、ナノ多層のＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、またはＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮのｘ、ｙ、またはｚと同じである。これは、ナノ多層ですでに使用されているのと同じターゲットが使用され得る場合、これによって製造が簡略化されるためである。

【0026】

この最外層の厚さは、適切には約０．１～約０．５μｍ、好ましくは約０．１～約０．３μｍである。

【0027】

第１のナノ層タイプ、第２のナノ層タイプ、および第３のナノ層タイプのナノ層は、適切には、カソードアークエバポレーション堆積層である。また、ＴｉＮまたは（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの任意選択的な内層、ならびに任意選択的な最外単一層は、適切には、カソードアークエバポレーション堆積層である。

【0028】

コーティングされた切削工具の基材は、超硬合金、サーメット、セラミック、立方晶窒化ホウ素、および高速度鋼の群から選択され得る。一実施形態では、基材は、５～１８重量％のＣｏを含む超硬合金である。

【0029】

コーティングされた切削工具は、適切には、金属機械加工のための切削工具インサート、ドリル、またはソリッドエンドミルである。切削工具インサートは、例えば、旋削加工インサートまたはフライス加工インサートである。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】フライス加工インサートである切削工具の一実施形態を示す概略図である。

【図2】旋削加工インサートである切削工具の一実施形態を示す概略図である。

【図3】基材と、異なる層を含むコーティングとを示す本発明のコーティングされた切削工具の一実施形態の断面を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

図面における実施形態の詳細な説明
図１は、すくい面２と、逃げ面３と、切れ刃４とを有する切削工具（１）の一実施形態の概略図を示す。切削工具１は、この実施形態では、フライス加工インサートである。図２は、すくい面２と、逃げ面３と、切れ刃４とを有する切削工具１の一実施形態の概略図を示す。切削工具１は、この実施形態では、旋削加工インサートである。図３は、基材５とコーティング６とを有する本発明のコーティングされた切削工具の一実施形態の断面の概略図を示す。コーティング６は、第１の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ最内層７、続いて、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、およびＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮである交互ナノ層９、１０、および１１のナノ多層８からなる。

【0032】

一実施形態では、ナノ多層８における各ナノ層タイプ９、１０、１１のナノ層厚さの合計間のナノ多層８における比率であるａ：ｂ：ｃのＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ：Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ：Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮがあり、１．５＜ａ＜２．５、０．７５＜ｂ＜１．２５、０．７５＜ｃ＜１．２５、好ましくは、１．７５＜ａ＜２．２５、０．９＜ｂ＜１．１、０．９＜ｃ＜１．１である。この実施形態では、ナノ多層８は、適切には、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮの順序で、第１のナノ層タイプ９であるＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、第２のナノ層タイプ１０であるＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、および第３のナノ層タイプ１１であるＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮの連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。ナノ多層８は、適切には、（Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ．．）_ｍから構成されており、ｍ＝１５～１５００、適切にはｍ＝３０～８００である。

【0033】

さらなる実施形態では、ナノ多層８における各ナノ層タイプ９、１０、１１のナノ層厚さの合計間のナノ多層８における比率であるａ：ｂ：ｃのＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ：Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ：Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮがあり、０．７５＜ａ＜１．２５、１．５＜ｂ＜２．５、０．７５＜ｃ＜１．２５、好ましくは、０．９＜ａ＜１．１、１．７５＜ｂ＜２．２５、０．９＜ｃ＜１．１である。この実施形態では、ナノ多層８は、適切には、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮの順序で、第１のナノ層タイプ９であるＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、第２のナノ層タイプ１０であるＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、および第３のナノ層タイプ１１であるＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮの連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。ナノ多層（８）は、適切には、（Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ）_ｎから構成されており、ｎ＝１５～１５００、適切にはｎ＝３０～８００である。

【0034】

さらなる実施形態では、ナノ多層８における各ナノ層タイプ９、１０、１１のナノ層厚さの合計間のナノ多層８における比率であるａ：ｂ：ｃのＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ：Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ：Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮがあり、０．７５＜ａ＜１．２５、０．７５＜ｂ＜１．２５、１．５＜ｃ＜２．５、好ましくは、０．９＜ａ＜１．１、０．９＜ｂ＜１．１、１．７５＜ｃ＜２．２５である。この実施形態では、ナノ多層８は、適切には、Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮの順序で、第１のナノ層タイプ９であるＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、第２のナノ層タイプ１０であるＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、および第３のナノ層タイプ１１であるＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮの連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。ナノ多層８は、適切には、（Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ）_ｐから構成されており、ｐ＝１５～１５００、適切にはｐ＝３０～８００である。

【0035】

さらなる実施形態では、ナノ多層８における各ナノ層タイプ９、１０、１１のナノ層厚さの合計間のナノ多層８における比率であるａ：ｂ：ｃのＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ：Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ：Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮがあり、０．７５＜ａ＜１．２５、０．７５＜ｂ＜１．２５、０．７５＜ｃ＜１．２５、好ましくは、０．９＜ａ＜１．１、０．９＜ｂ＜１．１、０．９＜ｃ＜１．１である。この実施形態では、ナノ多層８は、適切には、Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮの順序で、第１のナノ層タイプ９であるＴｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ、第２のナノ層タイプ１０であるＴｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ、および第３のナノ層タイプ１１であるＴｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮの連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。ナノ多層８は、適切には、（Ｔｉ_１－ｘＡｌ_ｘＮ／Ｔｉ_１－ｙＳｉ_ｙＮ／Ｔｉ_１－ｚＡｌ_ｚＮ）_ｑから構成されており、ｑ＝２０～２０００、適切にはｑ＝４０～１０００である。

【0036】

さらなる実施形態では、コーティング６は、ナノ多層８の下方に、好ましくは基材５の最も近くに、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの内層７を含み、内層７は、Ｔｉ_１－ｕＡｌ_ｕＮ（０．３５≦ｕ＜０．６７、適切には０．４０≦ｕ≦０．６７、好ましくは０．４５≦ｕ≦０．６２）およびＴｉ_１－ｖＡｌ_ｖＮ（０．７０≦ｖ≦０．９０、適切には０．７０≦ｖ≦０．８０）の交互ナノ層の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎナノ多層である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層である。

【0037】

（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎナノ多層におけるＴｉ_１－ｕＡｌ_ｕＮ層の平均ナノ層厚さは、適切には１～３０ｎｍ、好ましくは１～２０ｎｍ、最も好ましくは２～１０ｎｍである。この内層７の厚さは、適切には約０．１～約３μｍであり、好ましくは約０．５～約２μｍである。

【実施例】

【0038】

実施例１（本発明）
ＣＮＭＧ１２０４０８ＭＭおよびＲ３９０－１１Ｔ３０８Ｍ－ＰＭの形状の焼結超硬合金切削工具インサートブランク上に堆積させたＴｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ、およびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎナノ層のナノ多層を含むコーティングされた切削工具を提供した。超硬合金の組成は、Ｃｏ１０重量％、Ｃｒ０．４重量％、および残分ＷＣであった。超硬合金ブランクを、４つのアークフランジ（各フランジは、複数のカソードエバポレーターを含む）を含む真空チャンバ内でカソードアークエバポレーションによってコーティングした。Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０のターゲットを、互いに対向したフランジのうちの２つにおいて、エバポレーター内に取り付けた。残りのターゲットであるＴｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５およびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０を、互いに対向した残りの２つのフランジにおいて、エバポレーター内に取り付けた。ターゲットは、円形および平面状であり、直径は、一般市場で入手可能な１００ｍｍであった。アークエバポレーションのための適切なターゲット技術パッケージは、ＩＨＩ Ｈａｕｚｅｒ Ｔｅｃｈｎｏ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｂ．Ｖ．，Ｋｏｂｅｌｃｏ（Ｋｏｂｅ Ｓｔｅｅｌ Ｌｔｄ．）およびＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｂａｌｚｅｒｓなどの市場のサプライヤーから入手可能である。

【0039】

コーティングされていないブランクを、ＰＶＤチャンバ内で３回回転を受けるピンに取り付けた。

【0040】

チャンバを高真空（１０^－２Ｐａ未満）にポンプダウンし（ｐｕｍｐ ｄｏｗｎ）、チャンバ内に位置しているヒーターによって約４５０～５５０℃に加熱した。次いで、ブランクをＡｒプラズマにおいて６０分間エッチングした。

【0041】

最初に、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎの最内層を堆積させた。

【0042】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－５０ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）７０分間動作させた（２つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約１．４μｍの厚さを有するＴｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎの層をブランク上に堆積させた。

【0043】

次いで、取り付けられたターゲットを全て使用することによって、ナノ多層を堆積させた。

【0044】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－７０ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）３５分間動作させた（４つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約１．４μｍの厚さを有するナノ多層コーティングをブランク上に堆積させた。

【0045】

回転速度は、ある特定の段階の厚さと相関関係にあり、現在の堆積速度および使用される設備の場合の５ｒｐｍのテーブル回転速度が、各ナノ層Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ、およびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎの約２ｎｍの平均個別ナノ層厚さと相関関係にあると結論付けられた。ナノ多層のナノ層の数は、約７００である。

【0046】

ナノ多層は、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ／Ｔｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎ／Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ／Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎの順序で、連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。

【0047】

最後に、作製した個別のコーティングされた切削工具間で均一な色を得るために、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎの最外層を堆積させた。バイアスが－６０Ｖであり、カソードを１０分間動作させたことを除いて、全ての堆積パラメーターが、前の層を堆積させる場合と同じであった（１つのフランジ）。Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎの層を約０．２μｍの厚さに堆積させた。

【0048】

ナノ多層において、各ナノ層Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ、Ｔｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎそれぞれのナノ層厚さの合計の比率、すなわち、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ：Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ：Ｔｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎは、約２：１：１である。この比率は、同じであると仮定された各ターゲットからの堆積速度、堆積の最中の回転、および堆積時間から推定される。

【0049】

コーティングされた切削工具は、「試料１（本発明）」と称する。

【0050】

実施例２
ＣＮＭＧ１２０４０８ＭＭおよびＲ３９０－１１Ｔ３０８Ｍ－ＰＭの形状の焼結超硬合金切削工具インサートブランク上に堆積したＴｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ、およびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎナノ層のナノ多層を含むコーティングされた切削工具を提供した。超硬合金の組成は、Ｃｏ１０重量％、Ｃｒ０．４重量％、および残分ＷＣであった。超硬合金ブランクを、４つのアークフランジ（各フランジは、複数のカソードエバポレーターを含む）を含む真空チャンバ内でカソードアークエバポレーションによってコーティングした。Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０のターゲットを、互いに対向したフランジのうちの２つにおいて、エバポレーター内に取り付けた。残りのターゲットであるＴｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５およびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０を、互いに対向した残りの２つのフランジにおいて、エバポレーター内に取り付けた。ターゲットは、円形および平面状であり、直径は、一般市場で入手可能な１００ｍｍであった。アークエバポレーションのための適切なターゲット技術パッケージは、ＩＨＩ Ｈａｕｚｅｒ Ｔｅｃｈｎｏ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｂ．Ｖ．，Ｋｏｂｅｌｃｏ（Ｋｏｂｅ Ｓｔｅｅｌ Ｌｔｄ．）およびＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｂａｌｚｅｒｓなどの市場のサプライヤーから入手可能である。

【0051】

コーティングされていないブランクを、ＰＶＤチャンバ内で３回回転を受けるピンに取り付けた。

【0052】

チャンバを高真空（１０^－２Ｐａ未満）にポンプダウンし、チャンバ内に位置しているヒーターによって約４５０～５５０℃に加熱した。次いで、ブランクをＡｒプラズマにおいて６０分間エッチングした。

【0053】

最初に、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎの最内層を堆積させた。

【0054】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－５０ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）７０分間動作させた（２つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約１．４μｍの厚さを有するＴｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎの層をブランク上に堆積させた。

【0055】

次いで、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５ターゲットおよびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０ターゲットの使用を交互にすることによって、ナノ多層を堆積させ、厚さ約３５ｎｍのＴｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ／Ｔｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎナノ多層の第１のシーケンスを生成した。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。次いで、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０ターゲットのみを使用して、厚さ約３５ｎｍのＴｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎ層を生成した。この手順を、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０Ｎの「単層」と組み合わされたナノ層Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５ＮおよびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎのナノ多層シーケンスの２０個のシーケンスが完了するまで繰り返した。堆積したナノ多層の合計厚さは、約１．４μｍであった。

【0056】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５およびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０ターゲットを使用する場合は、（チャンバ壁に対して）－４０ＶのＤＣバイアス電圧を、Ｔｉ_０．５０Ａｌ_０．５０ターゲットを使用する場合は、（チャンバ壁に対して）－８０ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）７０分間動作させた（一度に２つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約１．４μｍの厚さを有するナノ多層コーティングをブランク上に堆積させた。

【0057】

回転速度は、ある特定の段階の厚さと相関関係にあり、現在の堆積速度および使用される設備の場合の５ｒｐｍのテーブル回転速度が、各ナノ層Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５ＮおよびＴｉ_０．２０Ａｌ_０．８０Ｎの約２ｎｍの平均個別ナノ層厚さと相関関係にあると結論付けられた。

【0058】

最後に、作製した個別のコーティングされた切削工具間で均一な色を得るために、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎの最外層を堆積させた。バイアスが－６０Ｖであり、カソードを１０分間動作させたことを除いて、全ての堆積パラメーターが、前の層を堆積させる場合と同じであった（１つのフランジ）。Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎの層を約０．２μｍの厚さに堆積させた。

【0059】

コーティングされた切削工具は、「試料２（比較）」と称する。

【0060】

実施例３
Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎナノ層と、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎナノ層と、それぞれ、ＣＮＭＧ１２０４０８ＭＭおよびＲ３９０－１１Ｔ３０８Ｍ－ＰＭの形状の焼結超硬合金切削工具インサートブランク上に堆積した高ＡｌのＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎ、またはＴｉ_０．０５Ａｌ_０．９５Ｎナノ層のうちの１つとのナノ多層を含むコーティングされた切削工具の試料の３つの異なるセットを提供した。超硬合金の組成は、Ｃｏ１０重量％、Ｃｒ０．４重量％、および残分ＷＣであった。超硬合金ブランクを、４つのアークフランジ（各フランジは、複数のカソードエバポレーターを含む）を含む真空チャンバ内でカソードアークエバポレーションによってコーティングした。Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０のターゲットを、互いに対向したフランジのうちの２つにおいて、エバポレーター内に取り付けた。残りのターゲットであるＴｉ_０．４０Ａｌ_０．６０および使用される高Ａｌの（Ｔｉ，Ａｌ）ターゲット（３回の異なる動作において、それぞれＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５、またはＴｉ_０．０５Ａｌ_０．９５）を、互いに対向した残りの２つのフランジにおいて、エバポレーター内に取り付けた。ターゲットは、円形および平面状であり、直径は、一般市場で入手可能な１００ｍｍであった。アークエバポレーションのための適切なターゲット技術パッケージは、ＩＨＩ Ｈａｕｚｅｒ Ｔｅｃｈｎｏ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｂ．Ｖ．，Ｋｏｂｅｌｃｏ（Ｋｏｂｅ Ｓｔｅｅｌ Ｌｔｄ．）およびＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｂａｌｚｅｒｓなどの市場のサプライヤーから入手可能である。

【0061】

コーティングされていないブランクを、ＰＶＤチャンバ内で３回回転を受けるピンに取り付けた。

【0062】

チャンバを高真空（１０^－２Ｐａ未満）にポンプダウンし、チャンバ内に位置しているヒーターによって約４５０～５５０℃に加熱した。次いで、ブランクをＡｒプラズマにおいて６０分間エッチングした。

【0063】

最初に、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎの最内層を堆積させた。チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－７０ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）１００分間動作させた（１つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約１μｍの厚さを有するＴｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎの層をブランク上に堆積させた。

【0064】

次いで、取り付けられたターゲットを全て使用することによって、ナノ多層を堆積させた。

【0065】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－１００ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）５０分間動作させた（４つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約２μｍの厚さを有するナノ多層コーティングをブランク上に堆積させた。

【0066】

テーブル回転速度は、ある特定の段階の厚さと相関関係にあるため、現在の堆積速度および使用される設備の場合の５ｒｐｍのテーブル回転速度が、作製した３つの異なるナノ多層において、各ナノ層Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、ならびにまたＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５ＮおよびＴｉ_０．０５Ａｌ_０．９５Ｎそれぞれの約２ｎｍの平均個別ナノ層厚さと相関関係にあると結論付けられた。ナノ多層の３つの異なるセット全てにおけるナノ層の数は、約１０００である。

【0067】

試料の第１のセットのナノ多層は、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ／Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎの順序で、連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。試料の第２のセットのナノ多層は、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ／Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎの順序で、連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。試料の第３のセットのナノ多層は、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ／Ｔｉ_０．０５Ａｌ_０．９５Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎの順序で、連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。

【0068】

最後に、作製した個別のコーティングされた切削工具間で均一な色を得るために、試料の３つの異なるセットについてのそれぞれのナノ多層を堆積させる場合に使用したそれぞれの高Ａｌの（Ｔｉ，Ａｌ）ターゲットのみを使用することによって、最外層を堆積させた。バイアスが－１００Ｖであり、カソードを１０分間動作させたことを除いて、全ての堆積パラメーターが、前の層を堆積させる場合と同じであった（１つのフランジ）。Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎ、またはＴｉ_０．０５Ａｌ_０．９５Ｎの層を、試料の３つの異なるセット上に、約０．２μｍの厚さにそれぞれ堆積させた。

【0069】

ナノ多層において、各ナノ層Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ、ならびにＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎ、およびＴｉ_０．０５Ａｌ_０．９５Ｎのうちの１つのそれぞれの厚さの厚さ比率合計、すなわち、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ：Ｔｉ_０．８５Ｓｉ_０．１５Ｎ：（Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎ、またはＴｉ_０．０５Ａｌ_０．９５Ｎ）は、約１：２：１である。この比率は、同じであると仮定された各ターゲットからの堆積速度、堆積の最中の回転、および堆積時間から推定される。

【0070】

作製したコーティングされた切削工具は、以下のように称する：
－ ナノ多層が、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、およびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎのナノ層で構成されている、コーティングされた切削工具についての「試料３」、
－ ナノ多層が、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、およびＴｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎのナノ層で構成されている、コーティングされた切削工具についての「試料４」、
－ ナノ多層が、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、およびＴｉ_０．０５Ａｌ_０．９５Ｎのナノ層で構成されている、コーティングされた切削工具についての「試料５」。

【0071】

実施例４
ＣＮＭＧ１２０４０８ＭＭおよびＲ３９０－１１Ｔ３０８Ｍ－ＰＭの形状の焼結超硬合金切削工具インサートブランク上に堆積したＴｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、およびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎナノ層のナノ多層を含むコーティングされた切削工具を提供した。超硬合金の組成は、Ｃｏ１０重量％、Ｃｒ０．４重量％、および残分ＷＣであった。超硬合金ブランクを、４つのアークフランジ（各フランジは、複数のカソードエバポレーターを含む）を含む真空チャンバ内でカソードアークエバポレーションによってコーティングした。Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０のターゲットを、互いに対向したフランジのうちの２つにおいて、エバポレーター内に取り付けた。残りのターゲットであるＴｉ_０．４０Ａｌ_０．６０およびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５を、互いに対向した残りの２つのフランジにおいて、エバポレーター内に取り付けた。ターゲットは、円形および平面状であり、直径は、一般市場で入手可能な１００ｍｍであった。アークエバポレーションのための適切なターゲット技術パッケージは、ＩＨＩ Ｈａｕｚｅｒ Ｔｅｃｈｎｏ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｂ．Ｖ．，Ｋｏｂｅｌｃｏ（Ｋｏｂｅ Ｓｔｅｅｌ Ｌｔｄ．）およびＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｂａｌｚｅｒｓなどの市場のサプライヤーから入手可能である。

【0072】

コーティングされていないブランクを、ＰＶＤチャンバ内で３回回転を受けるピンに取り付けた。

【0073】

チャンバを高真空（１０^－２Ｐａ未満）にポンプダウンし、チャンバ内に位置しているヒーターによって約４５０～５５０℃に加熱した。次いで、ブランクをＡｒプラズマにおいて６０分間エッチングした。

【0074】

最初に、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０およびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０ＮおよびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎナノ層のナノ多層である最内層を堆積させた。

【0075】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－１００ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）５０分間動作させた（２つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約１μｍの厚さを有するＴｉ_０．４０Ａｌ_０．６０ＮおよびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎのナノ多層の層をブランク上に堆積させた。現在の堆積速度および使用される設備の場合の回転速度は、ある特定の段階の厚さと相関関係にあるため、平均個別ナノ層厚さが約２ｎｍであると結論付けられた。

【0076】

次いで、取り付けられたターゲットを全て使用することによって、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、およびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎナノ層のナノ多層を堆積させた。

【0077】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－１００ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）５０分間動作させた（４つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約２μｍの厚さを有するナノ多層コーティングをブランク上に堆積させた。

【0078】

回転速度は、ある特定の段階の厚さと相関関係にあり、現在の堆積速度および使用される設備の場合の５ｒｐｍのテーブル回転速度が、各ナノ層Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、およびＴｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎの約２ｎｍの平均個別ナノ層厚さと相関関係にあると結論付けられた。ナノ多層のナノ層の数は、約１０００である。

【0079】

ナノ多層は、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ／Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎの順序で、連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。

【0080】

最後に、作製した個別のコーティングされた切削工具間で均一な色を得るために、Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎの最外層を堆積させた。全ての堆積パラメーターが、前の層を堆積させる場合と同じであり、カソードは、１０分間動作させた（１つのフランジ）。Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎの層を約０．２μｍの厚さに堆積させた。

【0081】

３つのナノ層タイプのナノ多層において、各ナノ層Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎそれぞれの厚さの厚さ比率合計、すなわち、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ：Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ：Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎは、約１：２：１である。この比率は、同じであると仮定された各ターゲットからの堆積速度、堆積の最中の回転、および堆積時間から推定される。

【0082】

コーティングされた切削工具は、「試料６」と称する。

【0083】

実施例５
ＣＮＭＧ１２０４０８ＭＭおよびＲ３９０－１１Ｔ３０８Ｍ－ＰＭの形状の焼結超硬合金切削工具インサートブランク上に堆積したＴｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、およびＴｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎナノ層のナノ多層を含むコーティングされた切削工具を提供した。超硬合金の組成は、Ｃｏ１０重量％、Ｃｒ０．４重量％、および残分ＷＣであった。超硬合金ブランクを、４つのアークフランジ（各フランジは、複数のカソードエバポレーターを含む）を含む真空チャンバ内でカソードアークエバポレーションによってコーティングした。Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５の２つのターゲットを、互いに対向したフランジのうちの２つにおいて、エバポレーター内に取り付けた。残りのターゲットであるＴｉ_０．４０Ａｌ_０．６０およびＴｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０を、互いに対向した残りの２つのフランジにおいて、エバポレーター内に取り付けた。ターゲットは、円形および平面状であり、直径は、一般市場で入手可能な１００ｍｍであった。アークエバポレーションのための適切なターゲット技術パッケージは、ＩＨＩ Ｈａｕｚｅｒ Ｔｅｃｈｎｏ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｂ．Ｖ．，Ｋｏｂｅｌｃｏ（Ｋｏｂｅ Ｓｔｅｅｌ Ｌｔｄ．）およびＯｅｒｌｉｋｏｎ Ｂａｌｚｅｒｓなどの市場のサプライヤーから入手可能である。

【0084】

コーティングされていないブランクを、ＰＶＤチャンバ内で３回回転を受けるピンに取り付けた。

【0085】

チャンバを高真空（１０^－２Ｐａ未満）にポンプダウンし、チャンバ内に位置しているヒーターによって約４５０～５５０℃に加熱した。次いで、ブランクをＡｒプラズマにおいて６０分間エッチングした。

【0086】

最初に、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎの最内層を堆積させた。

【0087】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－７０ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）１００分間動作させた（１つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約１μｍの厚さを有するＴｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎの層をブランク上に堆積させた。

【0088】

次いで、取り付けられたターゲットを全て使用することによって、ナノ多層を堆積させた。

【0089】

チャンバ圧力（反応圧力）を４ＰａのＮ_２ガスに設定し、（チャンバ壁に対して）－１００ＶのＤＣバイアス電圧をブランクアセンブリに印加した。カソードを１５０Ａの電流でアーク放電モードにおいて（それぞれ）５０分間動作させた（４つのフランジ）。テーブル回転速度は、５ｒｐｍであった。約２μｍの厚さを有するナノ多層コーティングをブランク上に堆積させた。

【0090】

回転速度は、ある特定の段階の厚さと相関関係にあり、現在の堆積速度および使用される設備の場合の５ｒｐｍのテーブル回転速度が、各ナノ層Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、およびＴｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎの約２ｎｍの平均個別ナノ層厚さと相関関係にあると結論付けられた。ナノ多層のナノ層の数は、約１０００である。

【0091】

ナノ多層は、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎ／Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ／Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎ／Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎの順序で、連続ナノ層の繰り返しシーケンスを含む。

【0092】

最後に、作製した個別のコーティングされた切削工具間で均一な色を得るために、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５ターゲットのみを使用することによって、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎの最外層を堆積させた。全ての堆積パラメーターが、前の層を堆積させる場合と同じであり、カソードは、１０分間動作させた（１つのフランジ）。Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎの層を約０．２μｍの厚さに堆積させた。

【0093】

コーティングされた切削工具は、「試料７」と称する。

【0094】

ナノ多層において、各ナノ層Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ、Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ、Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎそれぞれの厚さの厚さ比率合計、すなわち、Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ：Ｔｉ_０．８０Ｓｉ_０．２０Ｎ：Ｔｉ_０．１５Ａｌ_０．８５Ｎは、約１：１：２である。この比率は、同じであると仮定された各ターゲットからの堆積速度、堆積の最中の回転、および堆積時間から推定される。

【0095】

作製した試料１～７は、表１に一覧にされている。

【0096】

表２は、試料１～７をさらに要約している。

【0097】

実施例６
作製した試料の性能を決定するために、切削試験を行った。

【0098】

使用される用語の説明：
以下の表現／用語は、金属切削において一般に使用されるが、以下の表で説明される：
Ｖ_ｃ（ｍ／分）：１分あたりのメートルでの切削速度
ｆ_ｚ（ｍｍ／刃）：（フライス加工における）１つの刃あたりのミリメートルでの送り速度
ｆ_ｎ（ｍｍ／ｒｅｖ）：（旋削加工における）１回転あたりの送り速度
ｚ：（数）切削具における刃の数
ａ_ｅ（ｍｍ）：ミリメートルでの半径方向の切削深さ
ａ_ｐ（ｍｍ）：ミリメートルでの軸方向の切削深さ

【0099】

逃げ面摩耗試験：
縦旋削加工
加工物の材料：Ｓｖｅｒｋｅｒ ２１（工具鋼）、硬度約２１０ＨＢ、Ｄ＝１８０、Ｌ＝７００ｍｍ
Ｖ_ｃ＝１２５ｍ／分
ｆ_ｎ＝０．０７２ｍｍ／ｒｅｖ
ａ_ｐ＝２ｍｍ
切削液なし

【0100】

工具寿命についてのカットオフ基準は、０．１５ｍｍの逃げ面摩耗ＶＢである。

【0101】

耐剥離性：
評価は、オーステナイト系ステンレス鋼における旋削加工試験によって行った。凝着摩耗およびコーティングの剥離を引き起こすために、（半径方向のフェーシング（ｒａｄｉａｌ ｆａｃｉｎｇ）の最中の１回の動作において）切削深さａ_ｐを４～０ｍｍと０～４ｍｍとの間で変化させた。インサートをＳＥＭ分析によって評価した。

【0102】

操作：フェーシング（旋削加工）
加工物の材料：オーステナイト系ステンレス鋼のバーＳａｎｍａｃ ３１６Ｌ、Ｌ＝２００ｍｍ、Ｄ＝１００ｍｍ、約２１５ＨＢ
インサートのタイプ：ＣＮＭＧ１２０４０８ＭＭ
冷却：あり
切削深さａ_ｐ＝４～０ｍｍ、０～４ｍｍ
切削速度Ｖ_ｃ＝１４０ｍ／分
送り速度ｆ_ｚ＝０．３６ｍｍ／ｒｅｖ

【0103】

本発明内の試料１、３、４、６、および７は、高い逃げ面耐摩耗性を有し、本発明外の比較試料２および５よりもはるかに少ない逃げ面摩耗を示すと結論付けられる。

【0104】

本発明内の試料１、３、４、６、および７は、高い耐剥離性を有し、本発明外の比較試料２よりもはるかにより良好に機能すると結論付けられる。

【0105】

代替的な内層の効果：
試料３および試料６は、試料６が、単一の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層ではなく内部（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎナノ多層を有する点で異なる。試料６において代替的な内層を有することによる耐櫛状亀裂性および刃先線靱性に対する効果を決定するために、試料３および試料６について、さらなる切削試験を行った。

【0106】

耐櫛状亀裂性：
操作：肩削りフライス加工
工具ホルダー：Ｃ５－３９１．２０－２５０８０
加工物の材料：Ｔｏｏｌｏｘ３３（工具鋼）、Ｌ＝６００ｍｍ、Ｉ＝２００ｍｍ、ｈ＝１００ｍｍ
インサートのタイプ：Ｒ３９０－１１Ｔ３０８Ｍ－ＰＭ
切削速度Ｖ_ｃ＝２５０ｍ／分
送り速度ｆ_ｚ＝０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切削深さａ_ｐ＝３ｍｍ
半径方向の嵌合ａ_ｅ＝１２．５ｍｍ
切削液あり

【0107】

工具寿命の終了についての基準は、最大チッピング高さＶＢ＞０．３ｍｍである。

【0108】

刃先線靱性：
加工物の材料：Ｄｉｅｖａｒ ｕｎｈａｒｄｅｎｅｄ，Ｐ３．０．Ｚ．ＡＮ
ｚ＝１
Ｖ_ｃ＝２００ｍ／分
ｆ_ｚ＝０．２０ｍｍ
ａ_ｅ＝１２ｍｍ
ａ_ｐ＝３．０
切削の長さ＝１２ｍｍ
切削液なし

【0109】

カットオフ基準は、刃先線のチッピングが少なくとも０．５ｍｍであること、または逃げ段階もしくはすくい段階のいずれかにおける測定された深さが０．２ｍｍであることである。工具寿命は、これらの基準を達成するための切削入口の数として提示される。

【0110】

耐櫛状亀裂性試験および刃先線靱性（ＥＬＴ）試験の両方の結果は、内側のＴｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ層の代わりに、内側のナノ多Ｔｉ_０．４０Ａｌ_０．６０Ｎ／Ｔｉ_０．２５Ａｌ_０．７５Ｎ層の存在によって改善される。

【図1】

【図2】

【図3】

【国際調査報告】