JP2704317B2 - 窒化チタニウムの非電導体基板上への物理的蒸着 - Google Patents
窒化チタニウムの非電導体基板上への物理的蒸着Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は非電導体基板及びこれにより製造された製品
上に耐熱性コーテイングを物理的に蒸着するためのプロ
セスに関する。
上に耐熱性コーテイングを物理的に蒸着するためのプロ
セスに関する。
より詳しく云えば本発明はセラミック基板及びこれに
より製造された製品上に窒化チタニウムコーテイングを
物理的に蒸着するためのプロセスに関する。
より製造された製品上に窒化チタニウムコーテイングを
物理的に蒸着するためのプロセスに関する。
関連する技術の記述 ベースの金属のような基板の上に材料を物理的に蒸着
させる色々な方法はよく知られている。例えばガス状の
種類のものは金属基板の上に蒸着、反応性蒸発、イオン
プレーテイング及びスパッタリングによって物理的に沈
積される。
させる色々な方法はよく知られている。例えばガス状の
種類のものは金属基板の上に蒸着、反応性蒸発、イオン
プレーテイング及びスパッタリングによって物理的に沈
積される。
基板にコートするための代表的なイオンプレーテイン
グシステムは米国特許第3.329.601に記述されている。
このシステムは、金属源と、フイラメントのようなエレ
クトロンの源と、チエンバーの中で発生されるプラズマ
に関して負にバイアスされた基板ホールダーの中に支持
された基板材料を有する真空のチエンバーを含む。運転
するときには、先づチエンバーから空気を抜かれ、その
後アンゴンのような不活性のガス状の種類のもので満さ
れる。エレクトロンはその後フイラメントと金属源によ
って放射される。エレクトロンの中のあるものはプラズ
マの中の中性の分子と衝突してガス状の種類のものの励
起と部分的なイオン化を起す。部分的にイオン化され励
起されたガス状の種類のもののこの状態は自由エレクト
ロンと共にプラズマと云われる。励起された粒子は低い
エネルギー状態に戻るとき光量子を放射し、基板のまわ
りに可視の輝きが観測される。加えられた電場の影響の
下で“輝き”の領域からアルゴンイオンは加速されてバ
イアスされた基板に衝突し、効果的に基板表面を汚れか
ら清浄にし、基板の表面温度を上昇させる。イオンによ
る衝突に先立って、基板を独立して加熱することも又可
能である。一旦清浄化が完成されると、るつぼの中に入
れられたチタニウムのようなコーテイングする金属源は
公知の方法で熱せられてコート材料を蒸発させてグロー
放電の中に入れる。イオン化された金属は、イオン化さ
れた窒素のようなガス状の種類のものとイオンプレーテ
イングプロセスの間に反応することが許される。イオン
プレーテイングプロセスは基板の上に窒化チタニウムの
ような材料の均一なコーテイングをもたらす結果とな
る。
グシステムは米国特許第3.329.601に記述されている。
このシステムは、金属源と、フイラメントのようなエレ
クトロンの源と、チエンバーの中で発生されるプラズマ
に関して負にバイアスされた基板ホールダーの中に支持
された基板材料を有する真空のチエンバーを含む。運転
するときには、先づチエンバーから空気を抜かれ、その
後アンゴンのような不活性のガス状の種類のもので満さ
れる。エレクトロンはその後フイラメントと金属源によ
って放射される。エレクトロンの中のあるものはプラズ
マの中の中性の分子と衝突してガス状の種類のものの励
起と部分的なイオン化を起す。部分的にイオン化され励
起されたガス状の種類のもののこの状態は自由エレクト
ロンと共にプラズマと云われる。励起された粒子は低い
エネルギー状態に戻るとき光量子を放射し、基板のまわ
りに可視の輝きが観測される。加えられた電場の影響の
下で“輝き”の領域からアルゴンイオンは加速されてバ
イアスされた基板に衝突し、効果的に基板表面を汚れか
ら清浄にし、基板の表面温度を上昇させる。イオンによ
る衝突に先立って、基板を独立して加熱することも又可
能である。一旦清浄化が完成されると、るつぼの中に入
れられたチタニウムのようなコーテイングする金属源は
公知の方法で熱せられてコート材料を蒸発させてグロー
放電の中に入れる。イオン化された金属は、イオン化さ
れた窒素のようなガス状の種類のものとイオンプレーテ
イングプロセスの間に反応することが許される。イオン
プレーテイングプロセスは基板の上に窒化チタニウムの
ような材料の均一なコーテイングをもたらす結果とな
る。
チタニウム及び／又は窒化チタニウムのコーテイング
は物理的な蒸着によって滲炭されたカーバイド及び工具
鋼基板にうまく適用されて来た。切削工具上のコーテイ
ングの物理的蒸着の色々なプロセスの実例は米国特許第
4.469.489;4.406.669;4.539.251及び4.337.300である。
は物理的な蒸着によって滲炭されたカーバイド及び工具
鋼基板にうまく適用されて来た。切削工具上のコーテイ
ングの物理的蒸着の色々なプロセスの実例は米国特許第
4.469.489;4.406.669;4.539.251及び4.337.300である。
しかし乍らセミックの基板は本来電気的に絶縁性であ
るために、セラミック基板の上の窒化チタニウムコーテ
イングのイオンプレーテイングは基板表面上に電荷を形
成する傾向がある。プラズマとセラミック基板との間に
加えらてたバイアス電圧は窒化チタニウムコーテイング
の接着性に影響を与える。電荷の形成のために不充分な
電圧のバイアスはセラミック基板からコーテイングがは
げ落ちる結果をもたらし、このため全然不満足なコート
をされたセラミックを生ずる。
るために、セラミック基板の上の窒化チタニウムコーテ
イングのイオンプレーテイングは基板表面上に電荷を形
成する傾向がある。プラズマとセラミック基板との間に
加えらてたバイアス電圧は窒化チタニウムコーテイング
の接着性に影響を与える。電荷の形成のために不充分な
電圧のバイアスはセラミック基板からコーテイングがは
げ落ちる結果をもたらし、このため全然不満足なコート
をされたセラミックを生ずる。
前述した問題を克服するために、我々は非電導体基板
の上に耐熱性コーテイングを物理的に蒸着する新しいプ
ロセスを発明した。より詳しく云えば、本願発明ではセ
ラミック材料等から作られた基板のような適当する非電
導体基板に窒化チタニウムでコーテイングするためのイ
オンプレーテイングの物理的蒸着プロセスを利用する。
シアロン（Si−Al−ON）ベースのセラミック基板又はSi
3N4ベースのセラミック基板又はシルコニア及び／又は
シリコンカーバイドホイスカーのような他の固い材料と
合金を作られるか又はこれらを加えることなくAl2O3合
成物を含むAl2O3ベースのセラミック基板のような如何
なる適当する基板も本願発明によってコートされること
ができる。本願発明によりプラズマと絶縁体との間の加
えられたバイアス電圧の非有効性を克服して非電導性基
板上に窒化チタニウムコーテイングを沈積するプロセス
を与える。
の上に耐熱性コーテイングを物理的に蒸着する新しいプ
ロセスを発明した。より詳しく云えば、本願発明ではセ
ラミック材料等から作られた基板のような適当する非電
導体基板に窒化チタニウムでコーテイングするためのイ
オンプレーテイングの物理的蒸着プロセスを利用する。
シアロン（Si−Al−ON）ベースのセラミック基板又はSi
3N4ベースのセラミック基板又はシルコニア及び／又は
シリコンカーバイドホイスカーのような他の固い材料と
合金を作られるか又はこれらを加えることなくAl2O3合
成物を含むAl2O3ベースのセラミック基板のような如何
なる適当する基板も本願発明によってコートされること
ができる。本願発明によりプラズマと絶縁体との間の加
えられたバイアス電圧の非有効性を克服して非電導性基
板上に窒化チタニウムコーテイングを沈積するプロセス
を与える。
従って本願発明の目的はイオンプレーテングのような
物理的蒸着プロセスによって工具又は品物に改良された
接着力をもつコーテイングを与えることである。
物理的蒸着プロセスによって工具又は品物に改良された
接着力をもつコーテイングを与えることである。
本願発明のもう１つの目的は高い耐摩耗性、耐熱性、
及び耐蝕性を有するコートされた品物又は工具を与える
ことである。
及び耐蝕性を有するコートされた品物又は工具を与える
ことである。
更にもう１つの本願発明の目的は改良された耐摩耗
性、耐蝕性及び耐蝕性をもった切削工具耐摩耗工具、耐
摩耗部品及び装飾品を与えることである。
性、耐蝕性及び耐蝕性をもった切削工具耐摩耗工具、耐
摩耗部品及び装飾品を与えることである。
本発明の概要 簡単に云えば、本願発明により、加えられた電気的バ
イアスを用いて物理的蒸着によてコートされた工具イン
サートが提案されている。このコートされた工具は表面
電導性のセラミックの基板を有し、この上に物理的蒸着
によってチタニウムの第一層が沈積されて、セラミック
基板の電導性と物理的蒸着の間の電気的なバイアスを与
えることの有効性を増加させている。このコーテイング
は又物理的蒸着によって第一層の上に付着して沈積され
た窒化チタンの第２層を含む。
イアスを用いて物理的蒸着によてコートされた工具イン
サートが提案されている。このコートされた工具は表面
電導性のセラミックの基板を有し、この上に物理的蒸着
によってチタニウムの第一層が沈積されて、セラミック
基板の電導性と物理的蒸着の間の電気的なバイアスを与
えることの有効性を増加させている。このコーテイング
は又物理的蒸着によって第一層の上に付着して沈積され
た窒化チタンの第２層を含む。
簡単に云えば又本発明によりセラミック基板のような
非電導性基板の上に耐熱性コーテイング好ましくは窒化
チタンコーテイングの物理的蒸着の方法が提案されてい
る。この方法は非電導性基板の表面を清浄し、次に物理
蒸着によりチタニウムのような耐熱性金属の第１層を沈
積し、次に窒化チタンのような耐熱性金属化合物の第２
層を沈積させて強化されたコーテイングの付着を有する
コートされた非電導性基板を生み出すことを含む。
非電導性基板の上に耐熱性コーテイング好ましくは窒化
チタンコーテイングの物理的蒸着の方法が提案されてい
る。この方法は非電導性基板の表面を清浄し、次に物理
蒸着によりチタニウムのような耐熱性金属の第１層を沈
積し、次に窒化チタンのような耐熱性金属化合物の第２
層を沈積させて強化されたコーテイングの付着を有する
コートされた非電導性基板を生み出すことを含む。
この発明の製品と方法によって生み出された特別な効
果は、セラミックの非電導性基板と物理的蒸着によって
沈積されたコーテイングとの間の改良された付着であ
る。好ましくは、付着のレベルはインデンテーション
（indentation）付着テストによって決定されたとき45k
gと等しいか又はこれ以上であり、より好ましくは60kg
と等しいか又はこれ以上である。
果は、セラミックの非電導性基板と物理的蒸着によって
沈積されたコーテイングとの間の改良された付着であ
る。好ましくは、付着のレベルはインデンテーション
（indentation）付着テストによって決定されたとき45k
gと等しいか又はこれ以上であり、より好ましくは60kg
と等しいか又はこれ以上である。
第１層は非電導性基板の電導性を増加させるのでイオ
ンプレーテイングプロセスにおける電気的なバイアスが
有効となる。セラミックインサート切削工具のようなセ
ラミック基板上のイオンプレートされた窒化チタニウム
コーテイングは、Si−Al−ONベースのセラミック基板の
場合における鋳鉄又はニッケルベースの超合金、又はAl
2O3ベースのセラミック基板の場合の炭素及び耐熱鋼の
ような切削工具と作業片の間の摩擦係数を減少させフラ
ンクの摩耗を減少させることが発見された結果摩擦力を
減少させ、窒化チタニウムの化学的安定性のためにイン
サート切削工具と作業片の間で拡散移動の障害物として
働きこれにより工具表面のくぼみ、フランクの摩耗及び
切り欠きの問題を減少させる。
ンプレーテイングプロセスにおける電気的なバイアスが
有効となる。セラミックインサート切削工具のようなセ
ラミック基板上のイオンプレートされた窒化チタニウム
コーテイングは、Si−Al−ONベースのセラミック基板の
場合における鋳鉄又はニッケルベースの超合金、又はAl
2O3ベースのセラミック基板の場合の炭素及び耐熱鋼の
ような切削工具と作業片の間の摩擦係数を減少させフラ
ンクの摩耗を減少させることが発見された結果摩擦力を
減少させ、窒化チタニウムの化学的安定性のためにイン
サート切削工具と作業片の間で拡散移動の障害物として
働きこれにより工具表面のくぼみ、フランクの摩耗及び
切り欠きの問題を減少させる。
図面の簡単な説明 本願発明のこれ以上の特徴、他の目的及び利点は図面
に関連してなされた以下の詳細説明によって明らかとな
るであろう。この図面の中で： 第１図はKenlocスタイルのインサートの透視図であ
り、 第２図はKendexスタイルのインサートの透視図であ
る。
に関連してなされた以下の詳細説明によって明らかとな
るであろう。この図面の中で： 第１図はKenlocスタイルのインサートの透視図であ
り、 第２図はKendexスタイルのインサートの透視図であ
る。
好ましい実施例の説明 本願発明は非電導性セラミック基板にコートするため
のイオンプレーテイングの物理的蒸着プロセスに関して
記述されているけれども本願発明は又殆んど凡ての如何
なる適当する非電導性基板をコートするためにも又用い
られる。非電導性基板は先づ非電導性基板の表面を清浄
化し、その後清浄化された基板の表面上にチタニウムの
第１層を沈積させることによってコートされる。窒化チ
タニウムの第２層は第１層の上に沈積されて強化された
接着性を示す外層のコーテイングを有するコートされた
基板を生む。
のイオンプレーテイングの物理的蒸着プロセスに関して
記述されているけれども本願発明は又殆んど凡ての如何
なる適当する非電導性基板をコートするためにも又用い
られる。非電導性基板は先づ非電導性基板の表面を清浄
化し、その後清浄化された基板の表面上にチタニウムの
第１層を沈積させることによってコートされる。窒化チ
タニウムの第２層は第１層の上に沈積されて強化された
接着性を示す外層のコーテイングを有するコートされた
基板を生む。
イオンプレーテイングの物理的蒸着プロセスにおいて
は、非電導性基板は電気的に導電性であることに反して
電気的絶縁物として働き、ここにおいて基板表面に電荷
の形成を起す。電荷の形成は基板上に加えられたバイア
スを実際上減少させ、これは今度は非電導性基板への窒
化チタニウムコーテイングの接着力を減少させる結果と
なる。
は、非電導性基板は電気的に導電性であることに反して
電気的絶縁物として働き、ここにおいて基板表面に電荷
の形成を起す。電荷の形成は基板上に加えられたバイア
スを実際上減少させ、これは今度は非電導性基板への窒
化チタニウムコーテイングの接着力を減少させる結果と
なる。
本願発明の物理的蒸着プロセスは又蒸発、反応性蒸
発、イオンプレーテイング、スパッタリング及びマグネ
トロンスパッタリングを含み、イオンプレーテイングに
限定されないことが認識されるであろう。しかし好まし
い実施例においては窒化チタニウム層はイオンプレーテ
イングによって沈積され、ここにおいては蒸着されるべ
き物質は、基板に負の加速電圧を加えることによって正
のイオンとしてエネルギーを与えられている。ここに用
いられているように、イオンプレーテイングは基板にお
いて起るプロセスであって、コーテイング化合物を形成
するために結合するイオンを発生するために用いられる
方法とは実際上無関係である。例えば色々な金属イオン
を発生させる方法が、熱蒸発イオンプレーテイング、ス
パッタイオンプレーテイング又はアーク蒸発イオンプレ
ーテイング其の他のようなイオンプレーテイング用に用
いられる。
発、イオンプレーテイング、スパッタリング及びマグネ
トロンスパッタリングを含み、イオンプレーテイングに
限定されないことが認識されるであろう。しかし好まし
い実施例においては窒化チタニウム層はイオンプレーテ
イングによって沈積され、ここにおいては蒸着されるべ
き物質は、基板に負の加速電圧を加えることによって正
のイオンとしてエネルギーを与えられている。ここに用
いられているように、イオンプレーテイングは基板にお
いて起るプロセスであって、コーテイング化合物を形成
するために結合するイオンを発生するために用いられる
方法とは実際上無関係である。例えば色々な金属イオン
を発生させる方法が、熱蒸発イオンプレーテイング、ス
パッタイオンプレーテイング又はアーク蒸発イオンプレ
ーテイング其の他のようなイオンプレーテイング用に用
いられる。
本願発明は非電導セラミックインサート基板をもつ切
削工具インサートのようなコートされた品物の生産に適
用されることができる。
削工具インサートのようなコートされた品物の生産に適
用されることができる。
切削工具インサートは又通常のセラミック粉末加工技
術により、熱間プレス又は無圧力焼結によって密度を高
められて製造される。セラミックのインサートの基板は
Si−Al−ONを基板とするセラミック切削インサート、Al
2O3を基本とするセラミック切削インサート及び其の他
の商品でケンナメタル会社によってKYON2000,KYON3000
及びKO90の呼称で市販されているようなものを含み但し
これのみに限定されない。KYON及びKO90は切削工具イン
サートの形をしたセラミック材料及び耐摩耗性部品及び
切削又は形造り材料用のダイ又は工具に使用されるイン
サートのような切削工具インサートの形をした硬質セラ
ミック材料より成る耐摩耗性部品のためのケンナメタル
社の登録商標である。
術により、熱間プレス又は無圧力焼結によって密度を高
められて製造される。セラミックのインサートの基板は
Si−Al−ONを基板とするセラミック切削インサート、Al
2O3を基本とするセラミック切削インサート及び其の他
の商品でケンナメタル会社によってKYON2000,KYON3000
及びKO90の呼称で市販されているようなものを含み但し
これのみに限定されない。KYON及びKO90は切削工具イン
サートの形をしたセラミック材料及び耐摩耗性部品及び
切削又は形造り材料用のダイ又は工具に使用されるイン
サートのような切削工具インサートの形をした硬質セラ
ミック材料より成る耐摩耗性部品のためのケンナメタル
社の登録商標である。
Si−Al−ONの品位の切削インサートはベータ主体のSi
−Al−ON、アルフア主体のSi−Al−ON又はそれらの混合
物であることができ且つ重量で０から10パーセント範囲
のガラス状の相を含むこともできる。KYON3000は化学式
Si6−zAlzOzN8−ｚで表現されるベータ主体のSi−Al−O
Nで、ここにおいてｚは０よりも大きくしかし4.2よりも
小さい値をもつものであります。ベータ主体のSi−Al−
ON材料の説明のためには米国特許第4.127.416号が参照
されますがこれはここに参考例として組込まれて居りま
す。KYON2000、はアルフア主体、ベータ主体のSi−Al−
ONである。アルフア主体のSi−Al−ONは化学式Mx（Si、
Al）12（Ｏ、Ｎ）16によって表現され、ここにおいてｘ
は０より大きくｚよりも小さく且つＭはLi、Na、Ca、M
g、Ｙ及び何等かの稀土類元素から成るグループから選
ばれた少なくとも１つのものである。切削工具インサー
トに役立つアルフア主体、ベータ主体のSi−Al−ON組成
の完全な説明のためには米国特許第4.563.433号及び第
4.547.470号が参照されるが、これらはここに参考例と
して組込まれて居ります。
−Al−ON、アルフア主体のSi−Al−ON又はそれらの混合
物であることができ且つ重量で０から10パーセント範囲
のガラス状の相を含むこともできる。KYON3000は化学式
Si6−zAlzOzN8−ｚで表現されるベータ主体のSi−Al−O
Nで、ここにおいてｚは０よりも大きくしかし4.2よりも
小さい値をもつものであります。ベータ主体のSi−Al−
ON材料の説明のためには米国特許第4.127.416号が参照
されますがこれはここに参考例として組込まれて居りま
す。KYON2000、はアルフア主体、ベータ主体のSi−Al−
ONである。アルフア主体のSi−Al−ONは化学式Mx（Si、
Al）12（Ｏ、Ｎ）16によって表現され、ここにおいてｘ
は０より大きくｚよりも小さく且つＭはLi、Na、Ca、M
g、Ｙ及び何等かの稀土類元素から成るグループから選
ばれた少なくとも１つのものである。切削工具インサー
トに役立つアルフア主体、ベータ主体のSi−Al−ON組成
の完全な説明のためには米国特許第4.563.433号及び第
4.547.470号が参照されるが、これらはここに参考例と
して組込まれて居ります。
多くのAl2O3を基本とする本願発明によって企画され
たセラミック切削インサートの中には、Al2O3の微小構
造をもつ切削インサートがあるが、この中ではSiC及び
／又は耐熱金属（チタニウム、ハフニウム、ヴアナジウ
ム、タンタル、ジルコニウム、及びニオビウム）の化合
物（酸化物、窒化物、カーバイド及び窒素化物）例えば
好ましくはTiC及び／又はZrO2粒子及び／又はSiC又はTi
Cホイスカーがそこに分散されている。メロートラ外に
よる、ケンナメタル社に譲渡された、1988年11月３日申
請の米国特許申請第07/266.719号に開示されているよう
にアルミナーベースのセラミック切削インサートは約1.
5から12v/o（容量パーセント）のシリコンカーバイドホ
イスカーと約7.5から17.5v/oのジルコニアがアルミナベ
ースの基質の中に分散して与えられている。もう１つの
Al2O3ベースのセラミック切削インサートはメロータの1
988年11月３日申請ケンナメタル社に譲渡された米国特
許申請第07/266.721号及び第07/266.735号に記述されて
居り、Al2O3ベースの切削インサートは約1.5から17.5v/
oのシリコンカーバイドホイスカー、約５から17.5v/oの
ジルコニア、マグネシウム、オキサイド又は他のマグネ
シウム酸化物の添加の残渣及び少なくとも4v/oの正方晶
系ジルコニアを含む。更にもう１つのAl2O3ベースの切
削インサートはメロータの1988年11月３日申請のケンナ
メタル社に譲渡された米国特許申請第07/266.714号に記
載されている。米国特許申請第07/266.714号に記載され
たAl2O3ベースの切削インサートは1.5から37.5v/oのシ
リコンカーバイドホウスカー、約５から17.5v/oのジル
コニア、マグネシウム、オキサイド又は他のマグネシウ
ム酸化物の添加の残渣及び少なくとも2v/oの正方晶系ジ
ルコニアを含む。シリコンカーバイドホイスカー（SiC
w）は不連続であり、単一結晶のシリコンカーバイド（S
iC）繊維は公知の技術である。用いられたシリコンカー
バイドホイスカーは過去にアルミナベースの切削インサ
ートに用いられた市販の入手できるブランドのものであ
る。
たセラミック切削インサートの中には、Al2O3の微小構
造をもつ切削インサートがあるが、この中ではSiC及び
／又は耐熱金属（チタニウム、ハフニウム、ヴアナジウ
ム、タンタル、ジルコニウム、及びニオビウム）の化合
物（酸化物、窒化物、カーバイド及び窒素化物）例えば
好ましくはTiC及び／又はZrO2粒子及び／又はSiC又はTi
Cホイスカーがそこに分散されている。メロートラ外に
よる、ケンナメタル社に譲渡された、1988年11月３日申
請の米国特許申請第07/266.719号に開示されているよう
にアルミナーベースのセラミック切削インサートは約1.
5から12v/o（容量パーセント）のシリコンカーバイドホ
イスカーと約7.5から17.5v/oのジルコニアがアルミナベ
ースの基質の中に分散して与えられている。もう１つの
Al2O3ベースのセラミック切削インサートはメロータの1
988年11月３日申請ケンナメタル社に譲渡された米国特
許申請第07/266.721号及び第07/266.735号に記述されて
居り、Al2O3ベースの切削インサートは約1.5から17.5v/
oのシリコンカーバイドホイスカー、約５から17.5v/oの
ジルコニア、マグネシウム、オキサイド又は他のマグネ
シウム酸化物の添加の残渣及び少なくとも4v/oの正方晶
系ジルコニアを含む。更にもう１つのAl2O3ベースの切
削インサートはメロータの1988年11月３日申請のケンナ
メタル社に譲渡された米国特許申請第07/266.714号に記
載されている。米国特許申請第07/266.714号に記載され
たAl2O3ベースの切削インサートは1.5から37.5v/oのシ
リコンカーバイドホウスカー、約５から17.5v/oのジル
コニア、マグネシウム、オキサイド又は他のマグネシウ
ム酸化物の添加の残渣及び少なくとも2v/oの正方晶系ジ
ルコニアを含む。シリコンカーバイドホイスカー（SiC
w）は不連続であり、単一結晶のシリコンカーバイド（S
iC）繊維は公知の技術である。用いられたシリコンカー
バイドホイスカーは過去にアルミナベースの切削インサ
ートに用いられた市販の入手できるブランドのものであ
る。
Al2O3−SiCホイスカーにより強化された合成物の上の
TiNの層は、SiCホイスカーの鋼の作業片との反応を妨げ
る化学的に不活性な障害物を与える。
TiNの層は、SiCホイスカーの鋼の作業片との反応を妨げ
る化学的に不活性な障害物を与える。
チタニウムカーバイド（TiC）ホイスカーが中に分散
されているアルミナ基質を含むセラミック組成の１例と
して、ケンナメタル社に譲渡された米国特許第4.852.99
9号が参照される。
されているアルミナ基質を含むセラミック組成の１例と
して、ケンナメタル社に譲渡された米国特許第4.852.99
9号が参照される。
ケンナメタル社に譲渡された米国特許第4.852.999号
及び米国特許申請第07/266.719号；第07/266.721号；第
07/266.735号及び第07/266.714号はここに参考例として
組入りれられる。
及び米国特許申請第07/266.719号；第07/266.721号；第
07/266.735号及び第07/266.714号はここに参考例として
組入りれられる。
Al2O3ベースのセラミックインサートの好ましい組成
は焼結補助添加物を加えるか又は加えない約５−10v/o
のジルコニア耐熱性金属化合物の粒子及び／又はホイス
カー及び／又はSiCホイスカーを含む。
は焼結補助添加物を加えるか又は加えない約５−10v/o
のジルコニア耐熱性金属化合物の粒子及び／又はホイス
カー及び／又はSiCホイスカーを含む。
Al2O3ベースのセラミックインサートはインサーとの
表面をこまかい仕上げに研磨することによって準備され
る。公知の技術で良く知られたタイプの染色浸透剤がイ
ンサートに加えられて、研磨仕上げの目視検査と研磨の
クラッチのチエックを助ける。染色浸透剤は石鹸と約56
℃の温水の混合物の中で約１時間超音波洗滌によって好
ましくは除去される。インサートはそれから洗滌混合物
を完全に蒸発させるため通常乾燥作業に用いられる空気
加熱炉の中で焼かれる。染色浸透剤の使用とこの染色浸
透剤をインサートから取除くために用いられる洗滌の工
程は省略され得るもので本願発明には影響はない。
表面をこまかい仕上げに研磨することによって準備され
る。公知の技術で良く知られたタイプの染色浸透剤がイ
ンサートに加えられて、研磨仕上げの目視検査と研磨の
クラッチのチエックを助ける。染色浸透剤は石鹸と約56
℃の温水の混合物の中で約１時間超音波洗滌によって好
ましくは除去される。インサートはそれから洗滌混合物
を完全に蒸発させるため通常乾燥作業に用いられる空気
加熱炉の中で焼かれる。染色浸透剤の使用とこの染色浸
透剤をインサートから取除くために用いられる洗滌の工
程は省略され得るもので本願発明には影響はない。
申請者は、基板の表面を加熱して真空下で最初徹底的
に清浄にし、染色物質のない表面を提供するように十分
な長さの時間に亘って基板をイオンエッチングし、それ
から非電導基板上にチタニウムの第１層を沈積させるこ
とによって、電気伝導度に関連した前述の問題は克服さ
れることを発見した。
に清浄にし、染色物質のない表面を提供するように十分
な長さの時間に亘って基板をイオンエッチングし、それ
から非電導基板上にチタニウムの第１層を沈積させるこ
とによって、電気伝導度に関連した前述の問題は克服さ
れることを発見した。
セラミックの基板は真空にされその後アルゴンのよう
な不活性ガスで充満された室の中に置かれる。不活性ガ
スは部分的にイオン化され、前述したようにプラズマの
中で励起される。セラミックの基板はその後加熱しイオ
ンエッチングすることにより清浄化される。セラミック
の基板はエレクトロンの衝撃のような公知の技術による
適合する手段によって加熱される。エレクトロンの衝撃
においてはガス状のプラズマからエレクトロンを引着け
るため、室の中の基板にはプラスの電位が加えられる。
約10-3トルの真空下で、基板は基板の表面を打ちそこで
基板表面から色々な酸化物を除去するエレクトロンによ
って加熱される。Si−Al−ONベースの基板及びAl2O3ベ
ースの基板は好ましくは約400℃の温度に加熱される。
エレクトロンの衝撃の間に電荷の形成があるけれども、
基板とプラズマの間のエレクトロンの電流密度はこの形
成に打克つに十分なだけ高く、斯くしてエレクトロンの
衝撃による表面加熱を可能とすることが認められる。基
板はその後イオンエッチングにさらされ、ここにおいて
は基板の極性は、更にグリース、ごみ等々の表面の汚染
物質を取除くためにガス状のプラズマから基板に、通常
イオンエッチングに用いられる重いアルゴンイオンを引
着けるために、負の電位に逆転される。申請者は温度と
清浄化されるべきインサートの表面の面積と汚染の程度
によって、セラミックの基板は真空中で約４時間から６
時間の範囲の期間後に清浄化されることを発見した。
な不活性ガスで充満された室の中に置かれる。不活性ガ
スは部分的にイオン化され、前述したようにプラズマの
中で励起される。セラミックの基板はその後加熱しイオ
ンエッチングすることにより清浄化される。セラミック
の基板はエレクトロンの衝撃のような公知の技術による
適合する手段によって加熱される。エレクトロンの衝撃
においてはガス状のプラズマからエレクトロンを引着け
るため、室の中の基板にはプラスの電位が加えられる。
約10-3トルの真空下で、基板は基板の表面を打ちそこで
基板表面から色々な酸化物を除去するエレクトロンによ
って加熱される。Si−Al−ONベースの基板及びAl2O3ベ
ースの基板は好ましくは約400℃の温度に加熱される。
エレクトロンの衝撃の間に電荷の形成があるけれども、
基板とプラズマの間のエレクトロンの電流密度はこの形
成に打克つに十分なだけ高く、斯くしてエレクトロンの
衝撃による表面加熱を可能とすることが認められる。基
板はその後イオンエッチングにさらされ、ここにおいて
は基板の極性は、更にグリース、ごみ等々の表面の汚染
物質を取除くためにガス状のプラズマから基板に、通常
イオンエッチングに用いられる重いアルゴンイオンを引
着けるために、負の電位に逆転される。申請者は温度と
清浄化されるべきインサートの表面の面積と汚染の程度
によって、セラミックの基板は真空中で約４時間から６
時間の範囲の期間後に清浄化されることを発見した。
例えば基板から実質的に汚染物質をなくすることを達
成するためには、加熱温度が高い程必要とされる清浄化
の期間は短い。
成するためには、加熱温度が高い程必要とされる清浄化
の期間は短い。
チタニウムの第１層はそれから蒸発され清浄化された
セラミック基板の上に沈積される。チタニウムは抵抗加
熱、エレクトロン衝撃又は無線周波数誘導加熱のような
公知の何等かの適合する手段によって約10分間蒸発され
沈積される。沈積されたチタニウム層は沈積された温度
においてセラミック基板表面の電気伝導度増加させるの
で、物理的蒸着プロセスの間の電気的バイアスは有効と
なる。
セラミック基板の上に沈積される。チタニウムは抵抗加
熱、エレクトロン衝撃又は無線周波数誘導加熱のような
公知の何等かの適合する手段によって約10分間蒸発され
沈積される。沈積されたチタニウム層は沈積された温度
においてセラミック基板表面の電気伝導度増加させるの
で、物理的蒸着プロセスの間の電気的バイアスは有効と
なる。
窒化チタニウムの第２層がそれから第１層の上に沈積
される。窒化チタニウムの第２層は、そこにあるチタニ
ウムと反応して窒化チタニウムを形成するように真空室
に窒素ガスを導入することによって沈積される。チタニ
ウムをコートされた基板の負のバイアスは結果としてグ
ロー放電を起して沈積する窒化チタニウム材料の運動エ
ネルギーを増加させこの結果色々な厚さの窒化チタニウ
ムのコーテイングの沈積を生ずる。本願発明の結果、セ
ラミック基板に対して優れたコーテイングの接着力と密
度の高いコーテイングの構造が得らる。
される。窒化チタニウムの第２層は、そこにあるチタニ
ウムと反応して窒化チタニウムを形成するように真空室
に窒素ガスを導入することによって沈積される。チタニ
ウムをコートされた基板の負のバイアスは結果としてグ
ロー放電を起して沈積する窒化チタニウム材料の運動エ
ネルギーを増加させこの結果色々な厚さの窒化チタニウ
ムのコーテイングの沈積を生ずる。本願発明の結果、セ
ラミック基板に対して優れたコーテイングの接着力と密
度の高いコーテイングの構造が得らる。
本願発明は更に次の例を考えることにより明らかとさ
れる第１図及び第２図に示されたようなKenloc及びKend
exスタイルのケンナメタルSi−Al−ON及びケンナメタル
Al2O3品位のいくつかの割出し可能な金属切削インサー
トは夫々窒化チタニウムでコートされていた。第１図及
び第２図に示されているように、夫々の金属切削インサ
ート10は、フランク面12、レーキ面14及び切削刃16をフ
ランク面とレーキ面の接合部に持っている。第１図に示
されたKenlocスタイルのインサートのレーキ面を通過し
て、開口18がある。KenlocとKendexは夫々割出し可能な
切削インサートをもつ切削工具とカーバイドの切削工具
のためのケンナメタル社の登録商標である。
れる第１図及び第２図に示されたようなKenloc及びKend
exスタイルのケンナメタルSi−Al−ON及びケンナメタル
Al2O3品位のいくつかの割出し可能な金属切削インサー
トは夫々窒化チタニウムでコートされていた。第１図及
び第２図に示されているように、夫々の金属切削インサ
ート10は、フランク面12、レーキ面14及び切削刃16をフ
ランク面とレーキ面の接合部に持っている。第１図に示
されたKenlocスタイルのインサートのレーキ面を通過し
て、開口18がある。KenlocとKendexは夫々割出し可能な
切削インサートをもつ切削工具とカーバイドの切削工具
のためのケンナメタル社の登録商標である。
セラミック基板はバルツアーのBAI830の垂直に動くこ
とのできるつぼをもつ物理的蒸着システムの中でコート
された。セラミック基板は約10-3トルの真空下で約３時
間から６時間に亘る期間加熱された。そこからチタニウ
ムは清浄化されたセラミック基板の上に沈積された。窒
化チタニウムはその後チタニウムコーテイングの上に沈
積された。次にインサートのフランク面上の窒化チタニ
ウムコーテイングの厚さと接着が評価された。コーテイ
ングの厚さ及び接着の程度は本願発明を用いた場合、物
理的蒸着で窒化チタニウムをコートされたセメンテーシ
ョンされたカーバイドの基板で見出されるものと同様で
あった。
とのできるつぼをもつ物理的蒸着システムの中でコート
された。セラミック基板は約10-3トルの真空下で約３時
間から６時間に亘る期間加熱された。そこからチタニウ
ムは清浄化されたセラミック基板の上に沈積された。窒
化チタニウムはその後チタニウムコーテイングの上に沈
積された。次にインサートのフランク面上の窒化チタニ
ウムコーテイングの厚さと接着が評価された。コーテイ
ングの厚さ及び接着の程度は本願発明を用いた場合、物
理的蒸着で窒化チタニウムをコートされたセメンテーシ
ョンされたカーバイドの基板で見出されるものと同様で
あった。
実例１ Kyon2000及びKgon3000から成るSNGA−433形式数個の
セラミック金属切削インサートが別個の試験で個々に約
４時間約400℃の温度に加熱され、引続きバルツアーのB
AI830システムの中で約10-3トルの圧力の下で1/2時間の
イオンエッチングが行われた。チタニウムの最初の層
が、約125アンペアのアーク電流をるつぼの中のチタニ
ウムに、るつぼが真空室の中で垂直に動くとき、約５分
間加え、其の後アーク電流を200アンペアに増加して約
５分間維持することによってインサートの表面にコート
された。其の後窒素ガスが約80分間このシステムの中に
導入されたインサート表面に窒化チタニウムコーテイン
グを形成した。
セラミック金属切削インサートが別個の試験で個々に約
４時間約400℃の温度に加熱され、引続きバルツアーのB
AI830システムの中で約10-3トルの圧力の下で1/2時間の
イオンエッチングが行われた。チタニウムの最初の層
が、約125アンペアのアーク電流をるつぼの中のチタニ
ウムに、るつぼが真空室の中で垂直に動くとき、約５分
間加え、其の後アーク電流を200アンペアに増加して約
５分間維持することによってインサートの表面にコート
された。其の後窒素ガスが約80分間このシステムの中に
導入されたインサート表面に窒化チタニウムコーテイン
グを形成した。
チタニウム層の厚さは光学的な顕微鏡で計測するには
あまりにも薄かったが、チタニウム層の存在は透過電子
顕微鏡によって観測された。窒化チタニウムコーテイン
グの厚さは、ニユージヤージ州ペニントンのエレクトロ
ケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDについてのイ
ンターナショナルコンフエレンス会報757頁、P.K.メロ
ートラ、D.T.キント及びG.J.ヴオルフエ、の論文に規定
された“ボールによる摩耗のきずあとの厚さテスト”に
よって決定された。この論文は参考としてここに組入れ
られている。窒化チタニウムコーテイングの厚さはフラ
ンクの面上で約２−３ミクロンであることが計測され
た。コーテイングの接着のレベルは、ここにこれも参考
として組入れられている。“シンソリッドフイルム”、
154（1987）361−375に規定されているへこみテストに
よって決定された。本願発明によるコーテイングの厚さ
及び接着の程度は物理的蒸着の窒化チタニウムをコート
されたセメンテーションされたカーバイドの基板に見出
されるものと類似であった。接着のベルトは夫々のテス
トされたサンプルについて60kgに等しいか又はこれより
大きいと決定された。
あまりにも薄かったが、チタニウム層の存在は透過電子
顕微鏡によって観測された。窒化チタニウムコーテイン
グの厚さは、ニユージヤージ州ペニントンのエレクトロ
ケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDについてのイ
ンターナショナルコンフエレンス会報757頁、P.K.メロ
ートラ、D.T.キント及びG.J.ヴオルフエ、の論文に規定
された“ボールによる摩耗のきずあとの厚さテスト”に
よって決定された。この論文は参考としてここに組入れ
られている。窒化チタニウムコーテイングの厚さはフラ
ンクの面上で約２−３ミクロンであることが計測され
た。コーテイングの接着のレベルは、ここにこれも参考
として組入れられている。“シンソリッドフイルム”、
154（1987）361−375に規定されているへこみテストに
よって決定された。本願発明によるコーテイングの厚さ
及び接着の程度は物理的蒸着の窒化チタニウムをコート
されたセメンテーションされたカーバイドの基板に見出
されるものと類似であった。接着のベルトは夫々のテス
トされたサンプルについて60kgに等しいか又はこれより
大きいと決定された。
実例２ Kyon2000及びKyon3000から成るSNGA−433形式の数個
のセラミック金属切削インサートは別個の試験でここに
約３時間約400℃に加熱され、引続きバルツアーのBAI83
0システムの中で約10-3トルの圧力において1/2時間のイ
オンエッチングが行われた。チタニウムの最初の層が約
125アンペアのアーク電流をるつぼの中のチタニウム
に、るつぼが真空室の中で垂直に動くとき約５分間加え
ることによってインサートの表面にコートされた。アー
ク電流はその後約200アンペアに上昇され直ちに窒素ガ
スが約85分間に亘ってシステムに導入され、インサート
表面に窒化チタニウムコーテイングを形成した。
のセラミック金属切削インサートは別個の試験でここに
約３時間約400℃に加熱され、引続きバルツアーのBAI83
0システムの中で約10-3トルの圧力において1/2時間のイ
オンエッチングが行われた。チタニウムの最初の層が約
125アンペアのアーク電流をるつぼの中のチタニウム
に、るつぼが真空室の中で垂直に動くとき約５分間加え
ることによってインサートの表面にコートされた。アー
ク電流はその後約200アンペアに上昇され直ちに窒素ガ
スが約85分間に亘ってシステムに導入され、インサート
表面に窒化チタニウムコーテイングを形成した。
窒化チタニウムコーテイングの厚さは、参考としてこ
こに組入れられているニユージヤージ州ペニントンのエ
レクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDにつ
いてのインターナショナルコンフアレンス会報757頁、
P.K.メロートラ、D.T.キント及びG.J.ヴオルフエの論文
に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚さテス
ト”によって決定された。窒化チタニウムコーテイング
の厚さはフランク面上で約２−３ミクロンであることが
計測された。コーテイングの接着のレベルは実例１に規
定したへこみテストによって決定された。接着は若干の
はずれを伴って一定ではなかった。接着レベルは、より
短い加熱サイクル並びに不十分なチタニウム層のカバー
の結果として表面の汚染物質の不十分な除去のため、約
30kgと等しいかこれ以下と決定された。表面の汚染物質
は基板表面へのチタニウム層のコーテイングに影響し今
度は加えられたイオンプレーテイングプロセスの電気的
バイアスに影響したと信ぜられる。
こに組入れられているニユージヤージ州ペニントンのエ
レクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDにつ
いてのインターナショナルコンフアレンス会報757頁、
P.K.メロートラ、D.T.キント及びG.J.ヴオルフエの論文
に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚さテス
ト”によって決定された。窒化チタニウムコーテイング
の厚さはフランク面上で約２−３ミクロンであることが
計測された。コーテイングの接着のレベルは実例１に規
定したへこみテストによって決定された。接着は若干の
はずれを伴って一定ではなかった。接着レベルは、より
短い加熱サイクル並びに不十分なチタニウム層のカバー
の結果として表面の汚染物質の不十分な除去のため、約
30kgと等しいかこれ以下と決定された。表面の汚染物質
は基板表面へのチタニウム層のコーテイングに影響し今
度は加えられたイオンプレーテイングプロセスの電気的
バイアスに影響したと信ぜられる。
実例３ Kyon2000及びKyon3000から成るSNGA−433形式の数個
のセラミック金属切削インサートは別個の試験で個々に
約４時間約400℃に加熱され、引続きバルツアーのBAI83
0システムの中で約10-3トルの圧力において1/2時間のイ
オンエッチングが行われた。チタニウムの最初の層は真
空室の中のるつぼの中のチタニウムにるつぼが垂直に動
くとき約２分間のうちに約125アンペアから200アンペア
に増加し約８分間200アンペアに維持されたアーク電流
を加えることによってインサートの表面にコートされ
た。その後窒素ガス約80分間システムに導入されてイン
サート表面に窒化チタニウムコーテイングを形成した。
のセラミック金属切削インサートは別個の試験で個々に
約４時間約400℃に加熱され、引続きバルツアーのBAI83
0システムの中で約10-3トルの圧力において1/2時間のイ
オンエッチングが行われた。チタニウムの最初の層は真
空室の中のるつぼの中のチタニウムにるつぼが垂直に動
くとき約２分間のうちに約125アンペアから200アンペア
に増加し約８分間200アンペアに維持されたアーク電流
を加えることによってインサートの表面にコートされ
た。その後窒素ガス約80分間システムに導入されてイン
サート表面に窒化チタニウムコーテイングを形成した。
窒化チタニウムコーテイングの厚さは、参考としてこ
こに組入れられているニユージヤージ州ペニントンのエ
レクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDにつ
いてのインターナショナルコンフエレンス会報757頁、
P.K.メロートラ、D.T.キント、及びG.J.ヴオルフエの論
文に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚さテ
スト”によって決定された。コーテイングの接着レベル
は実例１に規定したへこみテストによって決定された。
接着レベルは60kgと等しいか又はこれ以上と決定され
た。チタニウムの第１層と切削インサートのようなセラ
ミックの基板に接着して沈積された窒化チタニウムの第
２層を含む改良された接着性コーテイングは、フランク
の摩耗を減少し、切削インサートと鉄の作業片材料との
間の摩耗係数を減少させることが見出された。更に窒化
チタニウムは化学的に安定しているので、窒化チタニウ
ムは切削インサートと鉄及びニッケルベースの作業片材
料の間の拡散の障壁として働きこれに伴って前述したよ
うに工具の摩耗の問題を減少させることが発見された。
こに組入れられているニユージヤージ州ペニントンのエ
レクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDにつ
いてのインターナショナルコンフエレンス会報757頁、
P.K.メロートラ、D.T.キント、及びG.J.ヴオルフエの論
文に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚さテ
スト”によって決定された。コーテイングの接着レベル
は実例１に規定したへこみテストによって決定された。
接着レベルは60kgと等しいか又はこれ以上と決定され
た。チタニウムの第１層と切削インサートのようなセラ
ミックの基板に接着して沈積された窒化チタニウムの第
２層を含む改良された接着性コーテイングは、フランク
の摩耗を減少し、切削インサートと鉄の作業片材料との
間の摩耗係数を減少させることが見出された。更に窒化
チタニウムは化学的に安定しているので、窒化チタニウ
ムは切削インサートと鉄及びニッケルベースの作業片材
料の間の拡散の障壁として働きこれに伴って前述したよ
うに工具の摩耗の問題を減少させることが発見された。
実例４ 約73v/oのAl2O3と27v/oのTiCよりなりケンナメタル社
から得られるときK090の名称の下に知られているTNG332
Tの形式の数個のセラミックの金属切削インサートが別
個の試験で個々に約４時間約400℃に加熱され、引続き
バルツアーのBAI830システムにおいて約10-3トルの圧力
において1/2時間のイオンエッチングが行われた。チタ
ニウムの最初の層はインサートの表面に、約125アンペ
アのアーク電流を約５分間つぼの中のチタニウムにるつ
ぼが真空室の中で垂直に上昇するときに加え、その後る
つぼが垂直に真空室の中で下降するとき約200アンペア
のアーク電流を約５分間加えることによってコートされ
た。窒素ガスはその後約80分間に亘ってシステムに導入
されて、インサート表面に窒化チタニウムのコーテイン
グを形成した。
から得られるときK090の名称の下に知られているTNG332
Tの形式の数個のセラミックの金属切削インサートが別
個の試験で個々に約４時間約400℃に加熱され、引続き
バルツアーのBAI830システムにおいて約10-3トルの圧力
において1/2時間のイオンエッチングが行われた。チタ
ニウムの最初の層はインサートの表面に、約125アンペ
アのアーク電流を約５分間つぼの中のチタニウムにるつ
ぼが真空室の中で垂直に上昇するときに加え、その後る
つぼが垂直に真空室の中で下降するとき約200アンペア
のアーク電流を約５分間加えることによってコートされ
た。窒素ガスはその後約80分間に亘ってシステムに導入
されて、インサート表面に窒化チタニウムのコーテイン
グを形成した。
チタニウム層の厚さは光学的な顕微鏡の計測には薄す
ぎたけれどもチタニウム層の存在は透過電子顕微鏡によ
って観測された。窒化チタニウムコーテイングの厚さ
は、参考としてここに組入れられているニユージヤージ
ー州ペニントンのエレクトロケミカルソサイエテイの19
84年第９回CVDについてのインターナショナルコンフエ
レンス会報757頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及び
G.J.ヴオルフエの論文に規定された“ボールによる摩耗
のきずあとの厚さテスト”によって決定された。窒化チ
タニウムコーテイングの厚さはフランク面において約３
ミクロンであると計測された。コーテイングの接着のレ
ベルは、ここに参考として組入れられている“シンソリ
ッドフイルム"154号（1987）361−375頁に規定されたく
ぼみテストによって決定された、コーテイングの厚さ及
び接着の度合いは本願発明を用いた場合物理的蒸着によ
って窒化チタニウムをコートされたセメンテーションさ
れたカーバイド基板のものと類似であった。接着のレベ
ルはテストされた各サンプルについて45kgと等しいか又
はこれよりも大きいと決定された。
ぎたけれどもチタニウム層の存在は透過電子顕微鏡によ
って観測された。窒化チタニウムコーテイングの厚さ
は、参考としてここに組入れられているニユージヤージ
ー州ペニントンのエレクトロケミカルソサイエテイの19
84年第９回CVDについてのインターナショナルコンフエ
レンス会報757頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及び
G.J.ヴオルフエの論文に規定された“ボールによる摩耗
のきずあとの厚さテスト”によって決定された。窒化チ
タニウムコーテイングの厚さはフランク面において約３
ミクロンであると計測された。コーテイングの接着のレ
ベルは、ここに参考として組入れられている“シンソリ
ッドフイルム"154号（1987）361−375頁に規定されたく
ぼみテストによって決定された、コーテイングの厚さ及
び接着の度合いは本願発明を用いた場合物理的蒸着によ
って窒化チタニウムをコートされたセメンテーションさ
れたカーバイド基板のものと類似であった。接着のレベ
ルはテストされた各サンプルについて45kgと等しいか又
はこれよりも大きいと決定された。
実例５ 米国特許申請第07/266.721号に準拠して製造された、
約2.5v/oのSiCw、10v/oのジルコニア、0.5v/oのマグネ
シア及び残りは、Al2O3を有するSNGA−433型の数個のセ
ラミックの金属切削インサートが、こまかい表面仕上げ
に研磨され、染色浸透剤の使用により目視により評価さ
れ、前述したように超音波で洗滌された。インサートは
別個のテストにおいて個々に約４時間約400℃の温度に
加熱され、引続きバルツアーのBAI830システムの中にお
いて約10-3トルの圧力において1/2時間のイオンエッチ
ングが行われた。チタニウムの最初の層はインサートの
表面に、真空室中のるつぼの中のチタニウムに、るつぼ
が真空室中を垂直に上昇するとき約125アンペアのアー
ク電流を約５分間に亘って加え、その後るつぼが真空室
中を垂直に降下するとき約200アンペアのアーク電流を
約５分間加えることによってコートされた。その後窒素
ガスが約80分間このシステムに導入されインサート表面
に窒化チタニウムコーテイングを形成した。
約2.5v/oのSiCw、10v/oのジルコニア、0.5v/oのマグネ
シア及び残りは、Al2O3を有するSNGA−433型の数個のセ
ラミックの金属切削インサートが、こまかい表面仕上げ
に研磨され、染色浸透剤の使用により目視により評価さ
れ、前述したように超音波で洗滌された。インサートは
別個のテストにおいて個々に約４時間約400℃の温度に
加熱され、引続きバルツアーのBAI830システムの中にお
いて約10-3トルの圧力において1/2時間のイオンエッチ
ングが行われた。チタニウムの最初の層はインサートの
表面に、真空室中のるつぼの中のチタニウムに、るつぼ
が真空室中を垂直に上昇するとき約125アンペアのアー
ク電流を約５分間に亘って加え、その後るつぼが真空室
中を垂直に降下するとき約200アンペアのアーク電流を
約５分間加えることによってコートされた。その後窒素
ガスが約80分間このシステムに導入されインサート表面
に窒化チタニウムコーテイングを形成した。
窒化チタニウムコーテイングの厚さは、参考としてこ
こに組入れられているニユージヤージー州ペニントンの
エレクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDに
ついてのインターナショナルコンフエレンス会報757
頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及びG.J.ヴオルフエ
の論文に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚
さテスト”によって決定された。窒化チタニウムコーテ
イングの厚さはフランク面上で約2.6ミクロンであるこ
とが計測された。コーテイングの接着のレベルは実例１
に規定したへこみテストによって決定された。この接着
レベルはテストされた各サンプルについて45kgと等しい
かこれより大きいと決定された。
こに組入れられているニユージヤージー州ペニントンの
エレクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDに
ついてのインターナショナルコンフエレンス会報757
頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及びG.J.ヴオルフエ
の論文に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚
さテスト”によって決定された。窒化チタニウムコーテ
イングの厚さはフランク面上で約2.6ミクロンであるこ
とが計測された。コーテイングの接着のレベルは実例１
に規定したへこみテストによって決定された。この接着
レベルはテストされた各サンプルについて45kgと等しい
かこれより大きいと決定された。
実例６ 約5.0v/oのSiCw、10v/oのジルコニア、0.5v/oのマグ
ネシア及び残りがAl2O3で米国特許申請第07/266.721号
に準拠して製造されたSNGA−433形式の数個のセラミッ
ク金属切削インサートはこまかい表面仕上げに研磨さ
れ、染色浸透剤の使用によって目視で評価され、前述し
たように超音波で洗滌された。インサートは其の後別個
のテストで別個に約４時間約400℃の温度に加熱され、
其の後引続きバルツアーのBAI830システムにおいて約10
-3トルの圧力下で1/2時間のイオンエッチングが行われ
た。チタニウムの最初の層は、るつぼの中のチタニウム
に。るつぼが真空室の中を垂直に上昇するとき、約125
アンペアのアーク電流を約５分間加え、其の後るつぼが
真空室の中を垂直に降下するとき約200アンペアのアー
ク電流を約５分間加えることによって、インサートの表
面にコートされた。其の後窒素ガスが約90分間このシス
テムに導入されインサート表面に窒化チタニウムコーテ
イングを形成した。
ネシア及び残りがAl2O3で米国特許申請第07/266.721号
に準拠して製造されたSNGA−433形式の数個のセラミッ
ク金属切削インサートはこまかい表面仕上げに研磨さ
れ、染色浸透剤の使用によって目視で評価され、前述し
たように超音波で洗滌された。インサートは其の後別個
のテストで別個に約４時間約400℃の温度に加熱され、
其の後引続きバルツアーのBAI830システムにおいて約10
-3トルの圧力下で1/2時間のイオンエッチングが行われ
た。チタニウムの最初の層は、るつぼの中のチタニウム
に。るつぼが真空室の中を垂直に上昇するとき、約125
アンペアのアーク電流を約５分間加え、其の後るつぼが
真空室の中を垂直に降下するとき約200アンペアのアー
ク電流を約５分間加えることによって、インサートの表
面にコートされた。其の後窒素ガスが約90分間このシス
テムに導入されインサート表面に窒化チタニウムコーテ
イングを形成した。
窒化チタニウムコーテイングの厚さは、ここに参考と
して組入れられているニユージヤージー州ペニントンの
エレクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDに
ついてのインターナショナルコンフエレンス会報757
頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及びG.J.ヴオルフエ
の論文に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚
さテスト”によって決定された。窒化チタニウムコーテ
イングの厚さはフランク面で約2.6ミクロンであること
が計測された。コーテイングの接着レベルは実例１に規
定されたへこみテストによって決定された。接着レベル
は夫々のテストされたサンプルについて45kgと等しいか
又はそれ以上であると決定された。
して組入れられているニユージヤージー州ペニントンの
エレクトロケミカルソサイエテイの1984年第９回CVDに
ついてのインターナショナルコンフエレンス会報757
頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及びG.J.ヴオルフエ
の論文に規定された“ボールによる摩耗のきずあとの厚
さテスト”によって決定された。窒化チタニウムコーテ
イングの厚さはフランク面で約2.6ミクロンであること
が計測された。コーテイングの接着レベルは実例１に規
定されたへこみテストによって決定された。接着レベル
は夫々のテストされたサンプルについて45kgと等しいか
又はそれ以上であると決定された。
実例７ 約1.5v/oのSiCw、10v/oのジルコニア、0.5v/oのマグ
ネシア及び残りが、Al2O3で米国特許申請第07/266.721
号に準拠して製造されたSNGA−433形式の数個のセラミ
ック金属切削インサートはこまかい表面仕上げに研磨さ
れ、染色浸透剤の使用によって目視で評価され、其の後
前述したように超音波で洗滌された。インサートは其の
後別個のテストで別個に約４時間約400℃の温度に加熱
され、其の後引続きバルツアーのBAI830システムにおい
て約10-3トルの圧力下で1/2時間のイオンエッチングが
行われた。チタニウムの最初の層は、るつぼの中のチタ
ニウムに、るつぼが真空室中を垂直に上昇するとき約12
5アンペアのアーク電流を約５分間加え、其の後るつぼ
が真空室中を垂直に降下するとき約200アンペアのアー
ク電流を約５分間加えることによって、インサート表面
にコートされた。其の後窒素ガスが約90分間このシステ
ムに導入されてインサート表面に窒化チタニウムコーテ
イングを形成した。窒化チタニウムコーテイングの厚さ
は、ここに参考として組入れられているニユージヤージ
ー州ペニントンのエレクトロケミカルソサイエテイの19
84年第９回CVDについてのインターナショナルコンフエ
レンスの会報757頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及
びG.J.ヴオルフエの論文に規定された“ボールによる摩
耗のきずあとの厚さテスト”によって決定された。窒化
チタニウムコーテイングの厚さはフランク面で約2.6ミ
クロンであることが計測された。コーテイングの接着レ
ベルは実例１に規定されたへこみテストによって決定さ
れた。接着レベルは夫々のテストされたサンプルについ
て45kgと等しいか又はそれ以上であると決定された。
ネシア及び残りが、Al2O3で米国特許申請第07/266.721
号に準拠して製造されたSNGA−433形式の数個のセラミ
ック金属切削インサートはこまかい表面仕上げに研磨さ
れ、染色浸透剤の使用によって目視で評価され、其の後
前述したように超音波で洗滌された。インサートは其の
後別個のテストで別個に約４時間約400℃の温度に加熱
され、其の後引続きバルツアーのBAI830システムにおい
て約10-3トルの圧力下で1/2時間のイオンエッチングが
行われた。チタニウムの最初の層は、るつぼの中のチタ
ニウムに、るつぼが真空室中を垂直に上昇するとき約12
5アンペアのアーク電流を約５分間加え、其の後るつぼ
が真空室中を垂直に降下するとき約200アンペアのアー
ク電流を約５分間加えることによって、インサート表面
にコートされた。其の後窒素ガスが約90分間このシステ
ムに導入されてインサート表面に窒化チタニウムコーテ
イングを形成した。窒化チタニウムコーテイングの厚さ
は、ここに参考として組入れられているニユージヤージ
ー州ペニントンのエレクトロケミカルソサイエテイの19
84年第９回CVDについてのインターナショナルコンフエ
レンスの会報757頁、P.K.メロートラ、D.T.キント、及
びG.J.ヴオルフエの論文に規定された“ボールによる摩
耗のきずあとの厚さテスト”によって決定された。窒化
チタニウムコーテイングの厚さはフランク面で約2.6ミ
クロンであることが計測された。コーテイングの接着レ
ベルは実例１に規定されたへこみテストによって決定さ
れた。接着レベルは夫々のテストされたサンプルについ
て45kgと等しいか又はそれ以上であると決定された。
改良された接着性のコーテイングは切削インサートの
ようなセラミックの基板に接着して沈積されたチタニウ
ムの第１層と窒化チタニウムの第２層を含み、フランク
の摩耗を減少し且つ切削インサートと鉄の作業片材料と
の間の摩耗係数を減少させることが発見されたことは評
価されるであろう。更に窒化チタニウムは化学的に安定
しているので窒化チタニウムは切削インサートと鉄及び
ニッケルベースの作業片材料との間の拡散障壁として作
用し、これによって前述した工具の摩耗の問題を減少さ
せることが見出された。
ようなセラミックの基板に接着して沈積されたチタニウ
ムの第１層と窒化チタニウムの第２層を含み、フランク
の摩耗を減少し且つ切削インサートと鉄の作業片材料と
の間の摩耗係数を減少させることが発見されたことは評
価されるであろう。更に窒化チタニウムは化学的に安定
しているので窒化チタニウムは切削インサートと鉄及び
ニッケルベースの作業片材料との間の拡散障壁として作
用し、これによって前述した工具の摩耗の問題を減少さ
せることが見出された。
ここに参照された特許及び特許申請はここに参考とし
て組入れられる。
て組入れられる。
本願発明の現在の好ましい実施例をここに記述した
が、これは附属する請求の範囲内で他のやり方で具体化
され得るものと了解されるべきものである。
が、これは附属する請求の範囲内で他のやり方で具体化
され得るものと了解されるべきものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クイント デニス テイ アメリカ合衆国 ペンシルヴアニア州 15650 グリーンスバーグ ビーコン ヴアリイ ロード 912 (56)参考文献 特開 昭63−45190（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−224778（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−239365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−102845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−216551（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−11425（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭55−38425（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (8)
- 【請求項１】物理的蒸着によってコートされた非電導性
セラミック切削工具基板を生産する方法であって、当該
非電導性セラミック切削工具基板はチタニウムの供給源
を有し、部分的にイオン化され、ガス状のプラズマに励
起された不活性ガスで満された真空室の中に置かれ、当
該非電導性セラミックの切削工具の基板は、レーキ面
と、フランク面と、レーキ面とフランク面の接合点に切
削刃とをもつ当該方法において、 （イ）当該非電導性セラミック切削工具の基板のレーキ
面とフランク面と切削刃を少なくとも３時間約10-3トル
の真空下で、当該基板を少なくとも400℃の温度に加熱
し、当該レーキ面、当該フランク面及び当該切削刃をイ
オンエッチングし、 当該加熱は高電流密度の電子の衝撃によって行われ、当
該非電導セラミック基板上に正の電位が置かれて、当該
ガス状のプラズマから当該レーキ面、当該フランク面及
び当該切削刃に電子を引きつけて清浄化することと、 （ロ）当該非電導性セラミック切削工具用基板のレーキ
面、フランク面及び切削刃の上にチタニウムの第１層を
沈積させることと、 （ハ）当該第一層の上に窒化チタンの第２層を沈積させ
て当該非電導性セラミック基板上に強化された接着を有
するコーテイングを生じさせることとを含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項２】請求項１に規定されたコートされた非電導
性セラミック切削工具基板の生産のためのプロセスにお
いて、当該非電導性セラミック基板のレーキ面、フラン
ク面及び切削刃は当該真空下で少なくとも４時間に亘っ
て清浄化されることを特徴とする方法。 - 【請求項３】請求項１に規定されたコートされた非電導
性セラミック切削工具基板の生産のための方法におい
て、当該チタニウムの第１層は、セラミック基板のレー
キ面、フランク面及び切削刃における電気伝導度を増加
させるため、約10分間沈積されることを特徴とする方
法。 - 【請求項４】請求項１に規定されたコートされた非電導
性セラミック切削工具基板の生産のための方法におい
て、当該物理的蒸着方法はイオンプレーテイングである
ことを特徴とする方法。 - 【請求項５】請求項１に規定されたコートされた非電導
性セラミック切削工具基板の生産のための方法におい
て、 当該イオンエッチングの段階において負の電位が当該非
電導性セラミック基板に加えられて、当該ガス状プラズ
マから当該非電導性セラミック基板のレーキ面、フラン
ク面及び切削刃にイオンを引きつけることを特徴とする
方法。 - 【請求項６】加えられた電気的バイアスを用いて物理的
蒸着によりコートされた工具インサートにおいて、 （イ）非電導性のセラミック基板と、 （ロ）当該セラミック基板上に物理的蒸着によって沈積
されたチタニウムの第１層と、 （ハ）当該第１層の上に物理的蒸着によって付着して沈
積された窒化チタンの第２層とを含み、且つ （ニ）当該工具インサートはフランク面と、レーキ面
と、及び当該フランク面と当該レーキ面との接合部に切
削刃とを有する金属、切削インサートであることを特徴
とする工具インサート。 - 【請求項７】請求項６に規定された工具インサートにお
いて、当該窒化チタン層の当該セラミック基板表面への
付着力のレベルはインデンテーション付着テストにおい
て少なくとも60kgであることを特徴とする工具インサー
ト。 - 【請求項８】請求項６に規定された工具インサートにお
いて、 当該窒化チタン層の当該セラミック基板表面への付着力
のレベルはインデンテーション付着テストにおいて少な
くとも45kgであることを特徴とする工具インサート。
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- 1991-01-22 JP JP3504120A patent/JP2704317B2/ja not_active Expired - Lifetime
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