JP2002543997A5 - - Google Patents

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 基材とコーティングを有する切削工具であって、前記基材が少なくとも３５体積％の立方晶窒化ホウ素を含む物体を有し、前記コーティングが少なくとも１つのＡｌ_２Ｏ_３の層を有し、ここで前記Ａｌ_２Ｏ_３層が本質的に、粒度が５〜２００ｎｍのγ−Ａｌ_２Ｏ_３からなっていることを特徴とする、基材とコーティングを有する切削工具。
【請求項２】 前記Ａｌ_２Ｏ_３層が、（４４０）及び（４００）結晶面の少なくとも一方からの有意のｘ線回折反射を示し、前記１又は複数の層の硬さが少なくとも１９ＧＰａである、請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】 前記Ａｌ_２Ｏ_３層が、下記の式で定義される組織化係数について１．５以上の、［４４０］方向に優先的な成長方向を有することを特徴とする、請求項１に記載の切削工具：
【数１】

ここで、Ｉ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）反射の測定された強度、Ｉ_０（ｈｋｌ）はＡＳＴＭ標準粉末パターン回折データの標準強度、ｎは計算で使用した反射の数であり、使用される（ｈｋｌ）反射は（１１１）、（３１１）、（２２２）、（４００）及び（４４０）である。
【請求項４】 前記微粒結晶質γ−Ａｌ_２Ｏ_３層が、Ａｌ_２Ｏ_３多形体のγ系の追加のアルミナ相部分（ＸＲＤ技術によって検知可能）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の切削工具。
【請求項５】 Ｔｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｗ及びＡｌから選択される金属元素の金属窒化物及び／又は炭化物を含む、０．１〜１０μｍの厚さの少なくとも１つの層を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の切削工具。
【請求項６】 外側層がＡｌ_２Ｏ_３であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の切削工具。
【請求項７】 外側層がＴｉＮであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の切削工具。
【請求項８】 ＰＣＢＮ材料が８０体積％超のＣＢＮを含有しており、残部が一般的にＣｏである金属バインダー相であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の切削工具。
【請求項９】 前記ＰＣＢＮ材料が７０体積％未満のＣＢＮを含有し、残部が、周期表のＩＶａ〜ＶＩａ族の金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物又はホウ素化物を包含する他の硬質耐摩耗性成分であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１０】 前記工具が全てＣＢＮ含有材料からなっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１１】 前記工具が、ろう付け、焼結又は任意の他の様式によって基材に結合されたＣＢＮ含有材料からなっていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の切削工具。
【請求項１２】 前記焼結炭化物が、Ｃｏ含有率が１０〜２０重量％のＷＣ−Ｃｏであることを特徴とする、請求項１１に記載の切削工具。
【請求項１３】 コーティングする基材体を固定して電気的に接続した２つの電極又は２組の電極の間に適用された２極パルス直流電圧によってプラズマを作り、前記電極又は前記電極の組をアノード及びカソードとして交互に作用させること、化学反応体が、酸素ドナーＯ_２、ＣＯ_２、ＣＯ又はＮ_２Ｏを伴うＡｌＣｌ_３、Ｈ_２及びＡｒであること、パルス周波数を５〜１００ｋＨｚに設定すること、パルス強度を３００〜１，０００Ｖに設定すること、並びに基材温度を、コーティングする工具体の材料に依存して５００〜８００℃に設定することを特徴とする、プラズマ活性化ＣＶＤ（ＰＡＣＶＤ）によって請求項１に記載の切削工具を製造する方法。
【請求項１４】 前記酸素ドナーがＯ_２であることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】 前記化学反応体の体積分率を、
ＡｌＣｌ_３：０．１〜２．０体積％、
Ｏ_２：０．１〜３．９体積％、
Ｈ_２：２５〜９５体積％、
Ａｒ：５〜７５体積％、
Ｏ_２／ＡｌＣｌ_３比：１．５超、
に設定することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】 全処理圧力を０．０５〜１ｋＰａに設定することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】 負のパルスオン時間（Ｐ₋）が正のパルスオン時間（Ｐ_＋）と同じ又はそれよりも長く、且つ正のパルスオン時間が負のパルスオン時間の１０％と同じ又はそれよりも長く、すなわちＰ₋≧Ｐ_＋≧０．１Ｐ₋であり、また負のパルスオン時間が期間Ｔの１０％と同じ又はそれよりも長く、すなわちＰ₋≧０．１Ｔであること、及び負及び正のパルスオフ時間を０又はそれよりも長く設定し、すなわちｔ₋≧０且つｔ_＋≧０とすることを特徴とする、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】 前記２極パルス直流電圧の前記正及び負のパルスの強度（Ａ_＋及びＡ₋）が同じ強度であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。

本発明では、硬質で耐摩耗性の耐熱性コーティングを有し立方晶窒化ホウ素ＣＢＮ含有率が少なくとも３５体積％の少なくとも１つの物体を含む切削工具を提供する。この耐摩耗性のコーティングは、耐熱性化合物の１又は複数の層で構成されており、この層のうちの少なくとも１つの層、好ましくは最も外側の層は、５００〜８００℃、好ましくは５５０℃〜６５０℃の基材温度でＰＡＣＶＤ技術によって堆積させたγ−Ａｌ_２Ｏ_３から本質的になっている。このγ−Ａｌ_２Ｏ_３層は、高品質で緻密で微粒結晶質のＡｌ_２Ｏ_３からなっている。この層は透明で且つ非常に滑らかな表面仕上げを有する。これは、１９ＧＰａ又はそれよりも大きい硬さと５〜２００ｎｍであると見積もられる粒度とによって更に特徴付けられる。更に、γ−Ａｌ_２Ｏ_３層には実質的に亀裂がない。工具本体とＡｌ_２Ｏ_３層との間に比較的内側の１又は複数の層が存在する場合、この又はこれらの層は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｗ及びＡｌから選択される金属元素の金属窒化物及び／又は炭化物で構成され（ている。）、好ましくはＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ又はＴｉＡｌＮを含む。γ−Ａｌ_２Ｏ_３層は、粒度が０．１μｍ未満の高品質で密な微粒結晶質Ａｌ_２Ｏ_３からなっている。更に、γ−Ａｌ_２Ｏ_３層には実質的に亀裂及びハロゲン不純物がなく、硬さが少なくとも２０ＧＰａで圧縮応力が少なくとも１ＧＰａである。