(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース体およびそこに塗布される多層コーティングを含む切削工具であって、
互いに交互かつ直接に塗布された複数の主層Ａおよび中間層Ｂを含み、随意的にさらなる層を含み、
ここで、主層Ａおよび中間層ＢはそれぞれＰＶＤプロセスによって製造された金属酸化物層であり、
主層Ａの厚さは4nmから1 μmの範囲であり、
中間層Ｂの厚さは2nmから50nmの範囲であり、
ここで、中間層Ｂの厚さ対主層Ａの厚さの比率が1:2 から 1:100の範囲であり、
主層Ａ内における結晶質形態の金属酸化物の比率が、個々の主層Ａの全厚みにわたって、基材から外面に向けて、結晶性金属酸化物の体積の１００％から９０％の範囲の比率から、結晶性金属酸化物の体積の少なくとも８０％の比率まで減少する、
切削工具。
【請求項２】
主層Ａが、元素周期系の第２および第３主族および第１〜８遷移族の金属から選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
主層Ａが、Ｃｒ酸化物、Ａｌ酸化物、ＡｌＣｒ混合酸化物から選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項１に記載の切削工具。
【請求項４】
中間層Ｂが、Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Taから選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項１〜3のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項５】
中間層Ｂが、Zr および Yから選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物を含むこと、を特徴とする請求項１〜4のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項６】
主層Ａの80 体積%超が結晶質であること、を特徴とする請求項１〜5のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項７】
主層Ａの90 体積%超が結晶質でああること、を特徴とする請求項１〜6のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項８】
主層Ａの95 体積%超が結晶質であること、を特徴とする請求項１〜7のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項９】
主層Ａ内における結晶質形態の金属酸化物の比率が、個々の主層Ａの全厚みにわたって、基材から外面に向けて、結晶性金属酸化物の体積の１００％から９０％の範囲の比率から、結晶性金属酸化物の体積の少なくとも８５％の比率まで減少すること、を特徴とする請求項１〜8のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１０】
主層Ａの厚さが5 nm から 50 nmの範囲であり、および／または中間層Ｂの厚さが、3 nm から 15 nmの範囲であること、を特徴とする請求項１〜9のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１１】
主層Ａの厚さが10 nm から 30 nmの範囲であり、および／または中間層Ｂの厚さが、3 nm から 8 nmの範囲であること、を特徴とする請求項１〜10のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１２】
中間層Ｂの厚さ対主層Ａの厚さの比率が、1:3 から 1:20の範囲であること、を特徴とする請求項１〜11のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１３】
中間層Ｂの厚さ対主層Ａの厚さの比率が、1:4 から 1:8の範囲であること、を特徴とする請求項１〜12のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１４】
主層Ａが主としてコランダム構造を有する混合結晶(Al,Cr)2O3を含み、および／または中間層Ｂが主として結晶性ZrO2を含むこと、を特徴とする請求項１〜13のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１５】
主層Ａおよび中間層Ｂを製造するためのPVD プロセスが、i) rMS, ii) アーク蒸着（アークPVD）, iii) イオンプレーティング, iv) 電子ビーム蒸着, および v) レーザーアブレーションから選択されること、を特徴とする請求項１〜14のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１６】
直接に互いに重なる関係で交互に塗布された、多重の主層Ａ および 中間層Ｂに加えて、コーティングは、元素周期系のIVa からVIIa族の元素および／または アルミニウム および／または ケイ素、それらの混合金属相の、カーバイド, 窒化物, 酸化物, 炭窒化物, オキシ窒化物, オキシカーバイド, オキシ炭窒化物, ホウ化物, ホウ素 窒化物, ホウ素 カーバイド, ホウ素炭窒化物, ホウ素オキシ窒化物, ホウ素オキソカーバイド, ホウ素オキソ炭窒化物, オキソホウ素 窒化物、ならびに前記化合物の相混合物から選択された層をさらに含むこと、を特徴とする請求項１〜15のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１７】
コーティング中に、直接に互いに重なる関係で交互に塗布された、多重の主層Ａ および 中間層Ｂは、全体の厚さが1 μm から 20 μmであること、を特徴とする請求項１〜１6のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１８】
コーティングが、1000 から 4000のビッカース硬度(Hv)を有すること、を特徴とする請求項１〜１7のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項１９】
コーティングが、2000超のビッカース硬度(Hv)を有すること、を特徴とする請求項１〜１8のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項２０】
ベース体が、カーバイド 金属、サーメット、スチールまたは高速度鋼 (HSS)を含むこと、を特徴とする請求項１〜１9のいずれか１項に記載の切削工具。
【請求項２１】
直接に互いに重なる関係で交互に塗布される、主層Ａ および 中間層Ｂの金属 酸化物は、同じ結晶構造を有すること、を特徴とする請求項１〜20のいずれか１項に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベース体およびそこに塗布した多層コーティングを有する切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削工具は、例えば、カーバイド金属,サーメット,スチールまたは高速度鋼から製造されたベース体を含む。耐用年数を伸ばすため、または切削特性も改善するために,単層または多層コーティングが高い頻度でベース体に塗布される。このコーティングは、例えば金属の硬質材料層, 酸化物層およびそれに類するものを含む。CVD プロセス (化学気相付着すなわち化学蒸着) および／または PVD プロセス (物理気相付着すなわち物理蒸着) が、コーティングの塗布に使用される。コーティング内の複数の層は、CVDプロセス, PVD プロセスまたはこれらのプロセスの組み合わせによって、排他的に（独占的に）塗布することができる。
【０００３】
PVD プロセスに関して、マグネトロンスパッタリング, アーク蒸着（アーク-PVD）, イオンプレーティング, 電子ビーム付着およびレーザーアブレーションのような様々なバリエーションのプロセスの中で、ある区別がなされる。 マグネトロンスパッタリング およびアーク蒸着は、コーティング工具のために最も頻繁に使用されるPVD プロセスに含まれる。個別のPVD プロセスのバリエーションの中では、次々に改良がされており、例えば、非パルス化もしくはパルス化マグネトロンスパッタリング、または非パルス化もしくはパルス化アーク蒸着等である。
【０００４】
PVD プロセスにおけるターゲットは、純粋な金属または二以上の金属の組み合わせを含んでもよい。ターゲットが複数の金属を含む場合、全てのそれらの金属がコーティングの層に同時に組み込まれ、その層がPVD プロセスで構築される。
【０００５】
構築される層中での金属のお互いに対する量比は、ターゲット中の金属の量比によるが、PVD プロセスの条件にもよる、というのは他の金属に比べて、個々の金属がターゲットから大量に溶け出し、および／または基材に大量に付着するからである。
【０００６】
所与の 金属 化合物を製造するために、 反応性のガスがPVD プロセスの反応室へ供給される、例えば窒化物を製造するための窒素、酸化物を製造するための酸素、カーバイド, 炭窒化物, オキシカーバイド等を製造するための炭素質化合物、またはこれらの混合化合物を製造するための対応するガスの混合物である。
【０００７】
PVDプロセスでは、成長プロセスのために必要な表面エネルギー、ひいては原子の流動性を得るために、コーティングされる基材にいわゆるバイアス電位が全体的に印加される。このエネルギーは、成長する層に関して、結晶構造を得るために必要である。多くの金属酸化物化合物に適用されるPVD プロセスを用いて絶縁層を塗布する場合、その層材料の絶縁性のおかげで、層の厚みを増す成長プロセスの間に、効果的に印加されるバイアス電位は低減され、これは層表面の成長条件を悪化させ、最終的には非晶質構造が独占的にまたは主に成長する結果となる。直流バイアス電位（ＤＣバイアス）またはパルス化ＤＣバイアス電位を用いて、絶縁層を付着する場合、これらの非晶質構造は避けられないが、それらは望ましくない、というのはそれらの材料特性が結晶質層よりも劣るからであり、例えば特に高温耐性、熱力学的安定性、硬度等が劣る。
【０００８】
Ramm, J. et al., Pulse enhanced electron emission (P3eTM) arc evaporation and the synthesis of wear resistant Al-Cr-O coatings in corundum structure, Surface & Coatings Technology 202 (2007), pages 876-883 には、パルス化アーク蒸着（アーク-PVD）によるアルミニウム酸化物−クロム酸化物層の付着が記載されている。この付着層は、まず混合結晶構造を示し、それが表面に向かって層の厚みを増していくと非晶質になる。
【０００９】
Teixeira, V. et al., Deposition of composite and nanolaminate ceramic coatings by sputtering, Vacuum 67 (2002), pages 477-483には、マグネトロンスパッタリングによるナノメートルレンジの薄いジルコニウム酸化物／アルミニウム酸化物層の付着が記載されている。この層のジルコニウム酸化物は結晶部分を示すが、アルミニウム酸化物は非晶質部分のみを示す。
【００１０】
Trinh, D. H. et al., Radio frequency dual magnetron sputtering deposition and characterization of nanocomposite Al203 - ZrO2 thin films, J. Vac. Sc. Techn. A 24(2), March/April 2006, pages 309-316には、マグネトロンスパッタリングによるナノメートルレンジの非常に薄いジルコニウム酸化物／アルミニウム酸化物層の付着が記載されている。これは、ジルコニウム酸化物の結晶部分を示すが、アルミニウム酸化物の結晶部分は無い。 
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、先行技術を超える改善された切削工具を提供することであり、特に非常に高い結晶化度の部分を有する金属酸化物層を有する多層コーティングを有するものである。
【００１２】
本発明の目的は、ベース体およびそこに塗布された多層コーティングを含む切削工具によって達成され、
それは、互いに交互かつ直接に塗布された複数の主層Ａおよび中間層Ｂを含み、随意的にさらなる層を含み、
ここで、主層Ａおよび中間層ＢはそれぞれＰＶＤプロセスによって製造された金属酸化物層であり、
主層Ａの厚さは4nmから1 μmの範囲であり、
中間層Ｂの厚さは2nmから50nmの範囲であり、
ここで、中間層Ｂの厚さ対主層Ａの厚さの比率が1:2 から 1:100の範囲である。
【００１３】
本明細書の冒頭で既に述べたとおり、PVD プロセスを用いた多くの金属酸化物の付着において、それらの絶縁特性のおかげで、印加されるバイアス電位は層が厚くなるにつれて低下し、同時に付着した層の結晶性が低下し非晶質部分が増加する、という問題がある。これは、このようなコーティングに望まれる多重度という材料特性を悪化させる。本発明により、主層Ａを形成する金属酸化物でできた主材料の付着において、中間層材料でできた薄い中間層Ｂが挿入されるという点で、この問題は克服される。絶縁特性のおかげで、PVD プロセスを用いた付着操作において、主層材料Ａが層の厚みを増すにつれて結晶性をますます失い、非晶質構造を増す。中間層材料Ｂは、この付着条件下で、主層Ａ上に結晶形態で成長し、ひいては主層材料Ａの結晶成長の回復を促進するように、選択される。
【００１４】
主層Ａの厚さは4nmから1 μmの範囲であり、中間層Ｂの厚さは2nmから50nmの範囲である。中間層Ｂの厚さ対主層Ａの厚さの比率が1:2 から 1:100の範囲である。したがって、中間層Ｂは主層Ａに対して非常に薄い。個々の層の厚みに対する要求はない、すなわち、主層Ａの厚さは他方に対して、そして中間層Ｂの厚さは他方に対して、層全体を通じて一定に保たれる必要はない。中間層Ｂによって互いに分離された主層Ａは、異なる厚さであってもよく、また個々の中間層Ｂが異なる厚さでもよい。あるいは、主層Ａが全体を通じて同じ厚さであってもよく、および／または中間層Ｂが全体を通じて同じ厚さであってもよいことも理解される。例えば、15nm厚さのアルミニウム／クロム酸化物の主層Ａは、3nm厚みのジルコニウム酸化物の中間層Ｂと交互にしてもよく、および5 μmを超える全体の層の厚さまで結晶形態で均一に付着させてもよい。
【００１５】
本発明の実施態様では、主層Ａが、元素周期系の第２および第３主族（main groups）および第１〜８遷移族（subgroups）の金属から選択され、好ましくはＡl、Ｃｒから選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物、特に好ましくはＣｒ酸化物、Ａｌ酸化物、ＡｌＣｒ混合酸化物、例えば（Ａｌ，Ｃｒ）２Ｏ３を含む。
【００１６】
さらなる本発明の実施態様では、中間層Ｂが、Sc, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Taから選択され、好ましくはZr および Yから選択された、一つまたは少なくとも二つの異なる金属でできた、単一または複数の酸化物、特に好ましくはZr酸化物、Y酸化物またはZrY混合酸化物を含む。
【００１７】
主層Ａの完全な結晶性は常に保証されるわけではない。新しい中間層Ｂを付着させる前の薄い主層Ａであっても、主層内では付着した単一又は複数の化合物の非晶質部分の増加および結晶部分の減少を伴うことがある。本発明はそのような切削工具も含むが、主層Ａの大勢を占める部分が結晶質である場合ばかりである。好ましくは主層Ａの80 体積%超が結晶質であり、特に好ましくは主層Ａの90 体積%超が結晶質であり、さらに好ましくは主層Ａの95 体積%超が結晶質である。
【００１８】
付着した単一または複数の金属酸化物化合物の非晶質部分の増加および結晶質部分の減少に関して、結晶性の減少を伴う勾配が存在する。好ましくは、この点で、主層Ａの付着の開始時は、すなわち例えば中間層Ｂへ直接に連続的に付着する際は、付着した金属酸化物は、ほぼ完全に結晶形態で存在しているはずである。主層Ａの層厚みが増すと、結晶性が付着操作の途中で減少することがあるが、この結晶性は結晶性金属酸化物の80 体積%、好ましくは85 体積%より下まで減少することはない。結晶性がより大幅に減少する場合、層の厚みはより薄く保たなければならないし、中間層Ｂはより早急に付着しなければならない。
【００１９】
好ましい実施態様では、したがって本発明は前述の種類の切削工具をカバーしており、そこでは主層Ａ内における結晶質形態の金属酸化物の比率が、個々の主層Ａの全厚みにわたって、基材から外面に向けて、結晶性金属酸化物の体積の１００％から９０％、好ましくは結晶性金属酸化物の体積の１００％から９５％の範囲の比率から、結晶性金属酸化物の体積の少なくとも８０％、好ましくは結晶性金属酸化物の体積の少なくとも８５％の比率まで減少する。
【００２０】
付着層における結晶性金属酸化物の体積の比率は、X-線測定手段によって、この場合かすり入射X-線回折(GIXRD)によって、測定される。この標準的な方法は、試料中の結晶性について半定量的な情報を与え、これはX-線ピークの強度と相関がある。また、この方法により、特定の測定アレンジおよび放射角の変更によって、深さに依存するX-線構造解像が実行できる。
【００２１】
さらに好ましい本発明の実施態様では、主層Ａの厚さが5 nm から 50 nmの範囲、好ましくは10 nm から 30 nmの範囲であり、および／または中間層Ｂの厚さが、3 nm から 15 nmの範囲、好ましくは3 nm から 8 nmの範囲である。
【００２２】
本発明によって克服される、主層Ａの金属酸化物材料の問題は、PVD付着操作において層の厚みが増すとともに材料が結晶性を失い、非晶質部分が増すことである。非晶質部分が増えると、コーティングの付着の程度は様々なパラメータ、例えば付着される層材料自身およびPVD付着プロセスの様々な条件に応じて決まる。したがって、それぞれの材料およびそれぞれの付着プロセスについて、層の厚さを確立して、そこから再び中間層Ｂが、非晶質構造を停止または抑制するために、さらに結晶成長を促進するために、付着した主層Ａを覆って塗布されるようにすることは、もともと不可能である。特に、主層Ａの厚さの選択は、主層Ａにおいて許容される高純度の結晶成長からの偏差の程度にも依存する。付着厚さが薄くても非晶質構造の変化がすぐに始まる主層材料の場合、主層Ａが比較的厚い層まで結晶形態で成長する材料であっても、比較的薄い厚さのときに、中間層Ｂの塗布がはやくも必要となる。しかしながら、この目的のために必要な理想的な条件および層厚みは、当業者であれば、単純な実験によって、PVD プロセスおよび材料の所与の組み合わせに対して、確かめることができる。おおまかにいうと、個々の主層Ａが比較的薄い層厚みであり、その後に中間層Ｂが続き、その上で主層材料Ａの回復した結晶成長が促進されるならば、主層材料は層全体にわたってより高い結晶性を得る。しかしながら、主層Ａの厚さは、中間層材料Ｂの比率（これは実際に主層Ａが成長する際に結晶構造を得るのに実質的に役立つことを意図される）が高くなりすぎたり、所定外の層全体の構成となったりしないように、あまりに薄く選択されるべきではない。
【００２３】
好ましくは、中間層Ｂの厚さ対主層Ａの厚さの比率が、1:3 から 1:20の範囲、好ましくは1:4 から 1:8の範囲である。
【００２４】
本発明の好ましい実施態様では、主層Ａが主としてコランダム構造を有する混合結晶(Al,Cr)2O3を含み、および／または中間層Ｂが主として結晶性ZrO2を含む。コーティングとしての多くの他の金属酸化物または金属酸化物の組み合わせは、金属切削機械加工に対して柔らかすぎることが証明されている。
【００２５】
全ての既知のPVD プロセスが、本発明による切削工具の層の付着に好適である。好ましくは、主層Ａおよび中間層Ｂを製造するためのPVD プロセスが、マグネトロンスパッタリング, アーク蒸着（アーク-PVD）, イオンプレーティング, 電子ビーム蒸着、およびレーザーアブレーションから選択される。
【００２６】
一実施態様では、本発明の切削工具は、直接に互いに重なる関係でベース体に交互に塗布された主層Ａ および 中間層Ｂのみからなるコーティングを有する。あるいは、コーティングは直接に互いに重なる関係で交互に塗布された、多重の主層Ａ および 中間層Ｂの上および／または下にさらなる層も含み、ここでコーティング中のこれらの追加層は、元素周期系のIVa からVIIa族の元素および／または アルミニウム および／または ケイ素、それらの混合金属相の、カーバイド, 窒化物, 酸化物, 炭窒化物, オキシ窒化物, オキシカーバイド, オキシ炭窒化物, ホウ化物, ホウ素 窒化物, ホウ素カーバイド, ホウ素炭窒化物, ホウ素オキシ窒化物, ホウ素オキソカーバイド, ホウ素オキソ炭窒化物, オキソホウ素窒化物、ならびに前記化合物の相混合物から選択される。本発明によるコーティング中の好適な追加層の例は、TiAlN 層、 TiN層またはTiC層である。
【００２７】
本発明のさらなる実施態様では、直接に互いに重なる関係で交互に塗布された、多重の主層Ａ および 中間層Ｂを含む層が、全体の厚さが1 μm から 20 μm、好ましくは2 μm から 15 μm、特に好ましくは3 μm から 10 μm、さらに好ましくは4 μm から 7 μmである。過剰に厚い層の場合、層中の過剰に高い機械的応力による剥離の危険性がある。
【００２８】
本発明のさらなる実施態様では、コーティングが、1000 から 4000、 好ましくは 1500超、より好ましくは2000超のビッカース硬度(Hv)を有する。
【００２９】
本発明による切削工具のベース体が、望ましくは、カーバイド 金属、サーメット、スチールまたは高速度鋼 (HSS)から作られる。
【００３０】
本発明のさらなる実施態様では、直接に互いに重なる関係で交互に塗布される、主層Ａ および 中間層Ｂの金属 酸化物は、同じ結晶構造を有する。
【００３１】
本発明の新規なコーティングは、切削工具の磨耗耐性、耐用年数 および／または 切削特性を改善および／または改造するための広範囲の選択肢をとることができる、というのは、本発明により結晶構造の金属酸化物層を付着することができるからであり、これまでは上述の理由により非晶質構造成分が多くしたがって本発明のコーティングとは異なる材料特性を有していた。
【００３２】
切削工具上のコーティングの磨耗耐性、耐久性および切削特性は、様々な因子、例えば切削工具のベース体の材料、コーティングに存在する層の順序、性質および組成物、様々な層の厚さ、および特にその切削工具で実施される切削操作の性質によって決まる。同一の切削工具であっても、機械加工される被加工品の性質、個々の機械加工プロセスおよび機械加工操作中のさらなる条件、例えば高熱の発生または腐食性の冷却液の使用などに応じて、許容される磨耗耐性は異なる。また、様々な種類の磨耗の中でも区別があり、その磨耗は個々の機械加工操作に応じて工具の使用期間、すなわち耐用年数に多かれ少なかれ影響を与えるものである。したがって、どの工具特性を改善すべきかおよび先行技術と比較可能な条件下で評価すべきかと関連しながら、切削工具の開発および改善が常に考慮される。
【００３３】
同じ材料でできたコーティングを有する従来技術を超える、本発明によるコーティングによって改善された切削工具の本質的特性は、そのコーティングの硬度である。本発明によるコーティングの著しく大きな硬度は、本発明によるコーティングに伴って達成される高い結晶性に起因すると考えられる。従来技術によるPVD プロセスにより塗布された金属酸化物コーティングは、類似の層厚みを有し、概して構造中の非晶質部分が著しく多く、これは材料特性、中でも硬度に有害な影響を与える。
【００３４】
本発明によるコーティングで観察されたさらに驚くべき効果は、コーティング全体の熱伝導性が低減することである。この驚きを伴って得られたコーティングの熱伝導性の低減は、金属および複合材料を切削機械加工の際にそのような切削工具を使用すると、非常によい影響がある。この低減した熱伝導性は、改善された耐熱衝撃性につながり、ひいては櫛形クラックに対する耐性を高める。
【００３５】
本発明によるコーティングを有する場合に、先行技術に対して低減した熱伝導性の理由は、正確には明らかにはされていない。低減した熱伝導性はコーティングに統合された中間層Ｂに起因すると考えられる。種々のコーティング材料を伴うさらなる試験が、現在進行中であり、低減した熱伝導性に繋がるメカニズムについてのより正確な情報を与えるに違いない。
【００３６】
本発明による特定の実施態様についてここで記載された全ての個々の特徴は、技術的に実施可能である範囲で、本発明による実施態様の記載されている他の全ての特徴と組み合わせることが可能であり、そのような組み合わせが本明細書の文脈中に開示されているとみなすことは、自明である。全ての可能な組み合わせのそれぞれを同定することは、読みやすさを高めるためという理由だけで、省いている。
【００３７】
本発明の、さらなる利点、特徴および実施態様は以下の実施例により記載される。
【実施例】
【００３８】
組成物でできたカーバイド金属基材に、PVDコーティング装置 (Flexicoat; Hauzer Techno Coating)で多層PVD コーティングを備えさせた。基材の形状は、DIN-ISO 1832によると、SEHW120408およびADMT160608-F56であった。層を付着する前に、装置は1x10-5 mbarまで真空引きし、カーバイド 金属表面は170 Vバイアス電位でのイオンエッチングによる清浄化を行った。
【００３９】
例 1
主層Ａ: (Al,Cr)2O3
- PVD プロセス:          アーク蒸着（アーク-PVD）
- ターゲット:            Al/Cr (70/30 At.%), 円形ソース (63 mm 直径)
- 付着:                  温度: 600oC; 蒸発器 電流: 80アンペア ; 
1 Pa O2 圧力,
100 ボルト基材バイアス電位, DC パルス化 70 kHz 
中間層Ｂ: ZrO2
- PVD プロセス:          アーク蒸着（アーク-PVD）
- ターゲット:            Zr円形ソース (63 mm 直径)
- 付着:                  温度: 600oC; 蒸発器 電流: 80アンペア ; 
1 Pa O2 圧力,
100 ボルト基材バイアス電位, DC パルス化 70 kHz 
- 層厚さ:                主層Ａ: 150 nm (Al,Cr)2O3
中間層Ｂ: 10 nm ZrO2
主層Ａ および 中間層Ｂの全体の層: 約 5 μm 
【００４０】
比較例 1
中間層Ｂを付着しないことを除いて例１と同様。
【００４１】
本発明の例１により、150 nmの厚さの主層Ａを10 nmの厚さの中間層Ｂの間に交互に付着し、基材の本体の上に約5 μmの厚さの全体層を得た。全ての層中における全てのコーティングは、均一な高結晶度を有し、全層厚みを通して95体積%を超えていたことが、調査によって示された。
【００４２】
比較試験（比較例１）では、中間層なしで主層材料Ａ(Al,Cr)2O3のみを例１と同じプロセスを用いて付着させた。コーティングは最初にコランダム構造を含む混合結晶の結晶形態で成長した。約2 μmの層厚さから層は次第に非晶質になり、約4 μmの後はX-線非晶質であり、さらには無組織状態となった。
【００４３】
例１で本発明により塗布した結晶層のビッカース硬度の測定値は約2000 Hvであり、一方比較例１で塗布した多くの非晶質成分を有する層のビッカース硬度の測定値は約1000 Hvにすぎなかった。
【００４４】
また、例１で本発明により塗布した層は、比較例１で塗布した中間層Ｂのない層に比べて、著しく低い熱伝導性を示した。
【００４５】
42CrMoV4 スチール (強度: 850 MPa)を含む被加工物のミル加工試験で、例１および比較例１の切削工具を比較した。これらの試験に関して、最初に基材に3 μmのTiAlNのコーティングを備えさせ、次に酸化物の主層および中間層材料を塗布した。ミル加工は、ダウンカットモードで、冷却潤滑剤なしで、切削速度Vc = 236 m/分で、および刃送りf2 = 0.2 mmで行った。
【００４６】
磨耗の測定は、逃げ面で、（主切刃における）平均磨耗痕の幅VB mmとして、4800 mmのミル加工の後で、行った。以下の磨耗痕の幅VBが見られた。
磨耗痕の幅 VB 
例 1:             0.12 mm
比較例 1:         0.20 mm