(57)【要約】  基材（２２）と基材上のコーティングスキーム（３６）とを含むコーティング付きボディー（２０）。コーティングスキームは、所定の粒径のチタンカーボナイトライド粒子を含有するＣＶＤチタンカーボナイトライドコーティング層（４１）を含む。コーティングスキームは、チタンカーボナイトライドコーティング層よりも基材からさらに離れるように適用された第１のチタン／アルミニウム含有粒子を含有する第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層（４８、５２、５６）をさらに含む。第１のチタン／アルミニウム含有粒子は、所定の粒径のものである。コーティングスキームはまた、第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層よりも基材からさらに離れるように適用されたアルミナ粒子を含有するＣＶＤアルミナコーティング層（５０、５４、５８）を含む。アルミナ粒子は、所定の粒径のものである。
2009541075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と前記基材上のコーティングスキームと
を含むコーティング付きボディーであって、
前記コーティングスキームが、
チタンカーボナイトライド粒子を含有するチタンカーボナイトライドコーティング層であって、所定の粒径で前記チタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で化学気相堆積により適用されており、かつ厚さが約０．５マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限との範囲内であるチタンカーボナイトライドコーティング層と；
第１のチタン／アルミニウム含有粒子を含有する第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層であって、所定の粒径で前記第１のチタン／アルミニウム含有粒子の成長を終了するように選択された持続時間で化学気相堆積により適用されており、かつ厚さがゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内であり、かつ前記チタンカーボナイトライドコーティング層よりも前記基材から離れている第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層と；
アルミナ粒子を含有するアルミナコーティング層であって、所定の粒径で前記アルミナ粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用されており、かつ厚さがゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内であり、かつ前記第１のアルミニウム／チタン含有コーティング層よりも前記基材からさらに離れているアルミナコーティング層と；
を含む、コーティング付きボディー。
【請求項２】
前記コーティングスキームが、化学気相堆積により前記基材に適用されたチタンナイトライドのベースコーティング層をさらに含み、かつ前記チタンカーボナイトライドコーティング層が、前記ベースコーティング層よりも前記基材からさらに離れるように適用されている、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項３】
前記コーティングスキームが、第２のチタン／アルミニウム含有粒子の第２のチタン／アルミニウム含有コーティング層をさらに含み、前記第２のチタン／アルミニウム含有コーティング層が、所定のサイズで前記第２のチタン／アルミニウム含有粒子の成長を終了するように選択された持続時間で化学気相堆積により適用されており、かつ前記第２のチタン／アルミニウム含有コーティング層の厚さが、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内であり、かつ前記第２のチタン／アルミニウム含有コーティング層が、前記アルミナコーティング層よりも前記基材からさらに離れている、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項４】
前記コーティングスキームが、化学気相堆積により適用されたチタンナイトライドの外側コーティング層をさらに含み、かつ前記外側チタンナイトライドコーティング層が、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項５】
前記第１のチタン／アルミニウム含有粒子が、酸素および炭素および窒素の１種以上をさらに含有し、かつ前記第２のチタン／アルミニウム含有粒子が、酸素および炭素および窒素の１種以上をさらに含有する、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項６】
前記基材が、超硬合金、セラミックス、サーメット、鋼、および多結晶性立方晶ボロンナイトライドのいずれか１種を含む、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項７】
前記チタンカーボナイトライド粒子の平均粒径が約１マイクロメートル以下であり、前記第１のチタン含有粒子の平均粒径が約１マイクロメートル以下であり、かつ前記第１のチタン／アルミニウム含有粒子の平均粒径が約１マイクロメートル以下であり、かつ前記アルミナ粒子の平均粒径が約１マイクロメートル以下である、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項８】
前記チタンカーボナイトライドコーティング層の少なくとも一部分が、摂氏約８５０度〜摂氏約９００度の範囲内の温度で中温化学気相堆積により適用されている、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項９】
前記チタンカーボナイトライドコーティング層の少なくとも他の部分が、摂氏約９５０度以上の温度で高温化学気相堆積により適用されている、請求項８に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１０】
前記第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層および前記アルミナコーティング層がコーティングシーケンスを構成し、かつ前記コーティングスキームが複数の前記コーティングシーケンスを含む、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１１】
前記基材がバインダー超硬合金を含み、かつ前記基材が、その表面または表面近傍から始まるバインダーの富化されたゾーンを有し、前記バインダーの富化されたゾーンが、前記基材の表面から内側に延在する、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１２】
前記第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層がウィスカーモルフォロジーを呈する、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１３】
前記第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層が、前記チタンカーボナイトライドコーティング層上のチタンオキシカーボナイトライドコーティング層と、前記チタンオキシカーボナイトライドコーティング層上のチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層と、前記チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層上のαアルミナ核生成コーティング層と、を含む、請求項１に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１４】
前記アルミナ核生成コーティング層がチタンオキサイドを含む、請求項１３に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１５】
基材と前記基材上のコーティングスキームと
を含むコーティング付きボディーであって、
前記コーティングスキームが、
厚さと、アルミニウムと酸素とを含む第１の組成成分と、チタンと炭素と窒素とを含む第２の組成成分と、を有する中間コーティング領域であって；前記第１の組成成分が、最大と最小との間で第１の方式で変化し、前記第２の組成成分が、最大と最小との間で第２の方式で変化し、前記第１の組成成分が最大である場合、前記第２の組成成分は最小であり、前記第２の組成成分が最大である場合、前記第１の組成成分は最小である中間コーティング領域と；
前記基材に化学気相堆積により適用されたチタンナイトライドのベースコーティング層と；
を含み、前記中間コーティング領域が、前記ベースコーティング層よりも前記基材からさらに離れている、コーティング付きボディー。
【請求項１６】
前記コーティングスキームが、所定のサイズでチタン／アルミニウム含有粒子の成長を終了するように選択された持続時間で化学気相堆積により適用されたチタン／アルミニウム含有粒子を含有するチタン／アルミニウム含有コーティング層をさらに含み、かつ前記チタン／アルミニウム含有粒子が、酸素および炭素および窒素の１種以上をさらに含有し、かつ前記チタン／アルミニウム含有コーティング層が、前記中間コーティング領域よりも前記基材からさらに離れている、請求項１５に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１７】
前記第１の組成成分および前記第２の組成成分が、それぞれ、前記中間コーティング領域の厚さの少なくとも一部分で反復周期的方式で変化する、請求項１５に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１８】
前記第１の組成成分および前記第２の組成成分が、前記中間コーティングの全厚さで反復周期的方式で変化する、請求項１５に記載のコーティング付きボディー。
【請求項１９】
基材を提供する工程と；
所定のサイズでチタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するようにかつチタンカーボナイトライドコーティング層の厚さを制御して約０．５マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限との範囲内になるように選択された持続時間で、チタンカーボナイトライド粒子を含有するチタンカーボナイトライドコーティング層を化学気相堆積により適用する工程と；
所定のサイズで第１のチタン／アルミニウム含有粒子の成長を終了するようにかつ第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層の厚さを制御してゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内になるように選択された持続時間で、しかも第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層が前記チタンカーボナイトライドコーティング層よりも前記基材からさらに離れるように、第１のチタン／アルミニウム含有粒子を含有する第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層を化学気相堆積により適用する工程と；
所定のサイズでアルミナ粒子の成長を終了するようにかつアルミナコーティング層の厚さを制御してゼロマイクロメートル超の下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内になるように選択された持続時間で、しかもアルミナコーティング層が前記第１のアルミニウム／チタン含有コーティング層よりも前記基材からさらに離れるように、アルミナ粒子を含有するアルミナコーティング層を化学気相堆積により適用する工程と；
を含む、コーティング付きボディーの作製方法。
【請求項２０】
前記コーティングスキームが、所定サイズに合わせて第２のチタン／アルミニウム含有粒子の成長を終了するように選択された持続時間で第２のチタン／アルミニウム含有粒子を含有する第２のチタン／アルミニウム含有コーティング層を化学気相堆積により堆積することをさらに含み、かつ前記第２のチタン／アルミニウム含有粒子が酸素および炭素および窒素の１種以上をさらに含有し、かつ前記第２のアルミニウム／チタン含有コーティング層が前記アルミナコーティング層よりも前記基材からさらに離れる、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記チタンカーボナイトライドコーティング層中の前記チタンカーボナイトライド粒子が約１マイクロメートル以下の平均粒径を有し、かつ前記第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層中の前記第１のチタン／アルミニウム含有粒子が約１マイクロメートル以下の平均粒径を有し、前記アルミナコーティング層中の前記アルミナ粒子が約１マイクロメートル以下の平均粒径を有し、かつ前記第２のチタン／アルミニウム含有コーティング層中の前記第２のチタン／アルミニウム含有粒子が約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のチタン含有コーティング層および前記アルミナコーティング層がコーティングシーケンスを構成し、かつ前記方法が、ＣＶＤにより複数の前記コーティングシーケンスを適用することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層がウィスカーモルフォロジーを呈する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
基材を提供する工程と；
前記基材にベースコーティングスキームを化学気相堆積により適用する工程と；
第１のチタン含有コーティング層と第２のアルミニウム含有コーティング層とを含む第１の逐次的コーティングスキームを化学気相堆積により適用する工程と；
前記第１の逐次的コーティングスキームに第３のアルミニウム含有コーティング層と第４のチタン含有コーティング層とを含む第２の逐次的コーティングスキームを化学気相堆積により適用する工程と；
を含む、コーティング付きボディーの作製方法。
【請求項２５】
前記チタン含有コーティング層がチタンカーボナイトライドを含み、かつ前記アルミニウム含有コーティング層がアルミニウムオキサイドを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記第１の逐次的コーティング層および前記第２の逐次的コーティング層が、実質的に同一の温度および圧力および持続時間で適用される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の逐次的コーティングスキームおよび前記第２の逐次的コーティングスキームの前記チタン含有コーティング層が第１の圧力で適用され、かつ前記第１の逐次的コーティングスキームおよび前記第２の逐次的コーティングスキームの前記アルミニウム含有コーティング層が第２の圧力で適用され、かつ前記第１の圧力が前記第２の圧力よりも大きい、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の圧力が前記第２の圧力の少なくとも約４倍である、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記第２の逐次的コーティングスキームに第５のチタン含有コーティング層と第６のアルミニウム含有コーティング層とを含む第３の逐次的コーティングスキームを化学気相堆積により適用することと；
前記第３の逐次的コーティングスキームに第７のアルミニウム含有コーティング層と第８のチタン含有コーティング層とを含む第４の逐次的コーティングスキームを化学気相堆積により適用することと；
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項３０】
前記第４の逐次的コーティングスキームに第９のチタン含有コーティング層と第１０のアルミニウム含有コーティング層とを含む第５の逐次的コーティングスキームを化学気相堆積により適用すること
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学気相堆積（ＣＶＤ）により適用されたコーティングと、コーティング付き製品、特定的には、機械加工、旋盤加工、フライス加工などのような材料除去用途に有用なコーティング付きカッティングインサートと、に関する。より特定的には、本発明は、コーティング付きカッティングインサートなどのようなコーティング付きボディー〔ただし、コーティングスキームは、アルミナおよびチタンを含有する材料（たとえば、チタンカーボナイトライドおよび／またはチタンアルミニウムオキシカーボナイトライド）のコーティング層を含み、コーティング層は、ＣＶＤにより適用され、許容しうる固着性および耐アブレージョン摩耗性を有する〕と、コーティングおよびコーティング付きボディーの作製方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、コーティング付きカッティングインサートなどのようなコーティング付きボディーは、材料除去用途で使用されてきた。コーティング層は、典型的には、耐摩耗性を呈する硬質耐火材料を含む。カッティングインサート上のコーティングの主な使用目的の１つは、カッティングインサートの耐用年数を伸ばすことである。アルミナおよび／またはチタンカーボナイトライドのコーティング層を含むコーティングスキームは、すでに存在しており、これらのコーティングスキームの代表例は、以下の特許文献のいくつかに記載されている。
【０００３】
ユングベリ（Ｌｊｕｎｇｂｅｒｇ）に付与された米国特許出願公開第２００３／０００８１８１Ａ１号明細書は、微細な等軸晶粒子を含むアルミナコーティングを有してなるコーティング付きカッティングツールに関する。ブライアント（Ｂｒｙａｎｔ）らに付与された米国特許第４，９８４，９４０号明細書および欧州特許第０４６３０００Ｂ１号明細書には、いずれにも、チタン、ジルコニウム、および／またはハフニウムのナイトライドの薄層を用いてアルミナ層を分離することが開示されており、この場合には、コーティング材料の堆積を中断するプロセスが含まれる。ユングベリ（Ｌｊｕｎｇｂｅｒｇ）らに付与された米国特許出願公開第２００２／０１２２７０１Ａ１号明細書には、アルミナの堆積を中断することにより非円柱状アルミナの堆積が可能であることが開示されている。
【０００４】
ルッピ（Ｒｕｐｐｉ）に付与された米国特許第５，７００，５６９号明細書には、複数のアルミナ層を含むコーティングスキームが開示されている。アルミナがκアルミナである場合、下側に位置するアルミナ層の表面上に堆積された「改質層」が存在し、改質層は、（ＡｌＴｉ）（Ｏ，Ｃ，Ｎ）を含みうる。
【０００５】
東芝タンガロイ（Ｔｏｓｈｉｂａ  Ｔｕｎｇａｌｏｙ）に付与された欧州特許第０９８０９１７Ｂ１号明細書には、ＴｉＮ／Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）／（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）＋Ａｌ2Ｏ3／Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＮを含むコーティングスキームが開示されている。大鹿（Ｏｓｈｉｋａ）に付与された米国特許第５，５４５，４９０号明細書は、ＴｉＮ／ＴｉＣＮ／ＴｉＣＮＯ／Ａｌ2Ｏ3を含むコーティングシーケンスを含んでなるコーティング付き切削工具に関する。ＴｉＣＮＯ層は、アルミナ層からＴｉＣＮを分離する薄層である。バレナイト社（Ｖａｌｅｎｉｔｅ，Ｉｎｃ．）に付与されたＰＣＴ特許出願国際公開第９９／５８７３８号明細書には、多層ＣＶＤコーティングの施された超硬合金物品またはセラミック物品が開示されている。一実施形態では、コーティングは、超硬合金基材の表面近傍のチタンカーボナイトライドの層と、チタンカーボナイトライドとアルミナとの交互超薄層の多層コーティング構造体と、チタンナイトライドの外層と、を含む。
【０００６】
ゲイツＪｒ．（Ｇａｔｅｓ，Ｊｒ．）に付与された米国特許第４，７１４，６６０号明細書は、超硬合金基材上の硬質コーティングに関する。コーティングは、チタン−アルミニウムオキシカーボナイトライド（ＴｉwＡｌxＯyＣzＮu）〔式中、ｗ、ｘ、ｙ、ｚ、およびｕは、それぞれ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｏ、Ｃ、およびＮのモル分率を表す〕を含みうる。ルッピ（Ｒｕｐｐｉ）に付与された米国特許出願公開第２００２／０１７６７５５Ａ１号明細書には、ＭＴ−ＴｉＣＮとアルミナ（κ相およびγ相）との多重交互層が示されている。ストロンドル（Ｓｔｒｏｎｄｌ）らに付与された米国特許第６，３３３，０９９Ｂ１号明細書は、アルミナといわゆるチタン−アルミニウムカーバイドまたはナイトライドとを含有する交互コーティングシーケンスに関する。
【０００７】
サンドビック社（Ｓａｎｄｖｉｋ  ＡＢ）に付与されたＰＣＴ特許出願国際公開第９９／２９９２０号パンフレットおよびＰＣＴ特許出願国際公開第９９／２９９２１号パンフレットは、いずれも、アルミナが交互コーティング層の一方の層である周期的コーティングスキームに関する。他方の層は、カーバイドまたはナイトライドであり、この場合、金属（ＭおよびＬ）は、ＴｉおよびＡｌを含みうる。多重ＭＴＣＶＤ層を含む多層コーティングを有してなる工具(A TOOL HAVING A MULTILAYER COATING COMPRISING MULTIPLE MTCVD LAYERS)に関するケナメタル（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ）に付与されたＰＣＴ特許出願国際公開第００／５２２２５号パンフレットには、介在層により分離されてＭＴＣＶＤで適用された材料の多重層が開示されている。
【０００８】
久木野（Ｋｕｋｉｎｏ）らに付与された米国特許第５，７００，５５１号明細書には、変調コーティング層が開示されている。図４は、コーティング組成の周期的変化を示している。住友電気工業（Ｓｕｍｉｔｏｍｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）に付与された欧州特許第０７０９４８３Ｂ１号明細書は、組成変調領域が設けられたコーティングスキームに関する。図１７は、変調コーティングスキームを示している。
【０００９】
ホフマン（Ｈｏｆｍａｎｎ）らに付与された米国特許第５，３３０，８５３号明細書は、ＴｉＡｌＮコーティングスキームに関する。層は、窒素含有率が異なり、窒素傾斜は、コーティング層の厚さ全体にわたり示されている。小谷（Ｏｄａｎｉ）らに付与された米国特許第５，４３６，０７１号明細書および吉村（Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ）らに付与された米国特許第５，９２０，７６０号明細書には、ＭＴ−ＣＶＤ  ＴｉＣＮコーティングが開示されている。サンドビック社（Ｓａｎｄｖｉｋ  ＡＢ）（発明者パルムクビスト（Ｐａｌｍｑｖｉｓｔ）ら）に付与された欧州特許第１０２６２７１Ｂ１号明細書には、次のコーティングシーケンス：ＴｉＮ／ＭＴ−ＴｉＣＮ／α−Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＮを有する超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ＋添加剤）インサートが開示されている。ビッツァー（Ｂｉｔｚｅｒ）らに付与された米国特許第４，０２８，１４２号明細書およびビッツァー（Ｂｉｔｚｅｒ）らに付与された米国特許第４，１９６，２３３号明細書には、ＭＴＣＶＤコーティングの作製方法が開示されている。
【００１０】
小巻（Ｋｏｍａｋｉ）らに付与された米国特許第５，１６４，０５１号明細書は、基材表面のプレコーティングの作製に関する。これらの工程は、表面を電解研磨することと表面を引っ掻くこととを含む。基材はＷＣ−Ｃｏでありうる。また、コーティングはダイヤモンドである。スベンソン（Ｓｖｅｎｓｓｏｎ）に付与された米国特許第５，３８０，４０８号明細書は、基材の表面からコバルトを除去するためのエッチングと、さらにはブラスティングのような機械的処理と、に関する。佐口（Ｓａｇｕｃｈｉ）らに付与された米国特許第６，１１０，２４０号明細書には、ダイヤモンドをコーティングする前の基材の前処理が開示されている。グラブ（Ｇｒａｂ）らに付与された米国特許第５，６４８，１１９号明細書には、ダイヤモンドがコーティングされる基材のバフ研磨が開示されている（第１１欄、第５５〜５８行）。
【００１１】
以上の文献から明らかなように、コーティング付きカッティングインサート用の多種多様なコーティングスキームが以前から使用されてきた。これらの特許文献によれば、これらのコーティングスキームのどの１つを用いても、特定の利点が得られる。特定の利点が得られると推定されるコーティングスキームが存在してはいるが、継続して耐用年数を伸ばしたりさらにはコーティング付きカッティングインサートの性能特性を改良したりすることが常に望まれている。
【００１２】
耐用年数を伸ばしたり性能特性を改良したりすることが望まれるのは、特定的には、ＣＶＤにより適用されたアルミナおよび／またはチタンカーボナイトライドコーティング層を使用するコーティング付きカッティングインサートの場合である。なぜなら、これらの材料は、良好な耐摩耗性を有するからである。アルミナコーティング層は、優れたアブレージョン支援（ａｂｒａｓｉｏｎ  ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）を呈する微細化粒子状アルミナコーティング層を含む。微粒子状チタンカーボナイトライドコーティング層を含むチタンカーボナイトライドコーティング層についても、これらのコーティング層が優れた耐アブレージョン性を呈するという点で、同じことが言える。本明細書および特許請求の範囲との関連およびそれらの目的では、微細化粒子状マイクロ構造体とは、約１マイクロメートル以下の平均粒径を呈するものとみなされる。しかしながら、より厚いコーティングを堆積する場合、コーティングの厚さが増大するにつれて粒子状構造体が粗くなることが、これらのコーティングが抱える欠点の１つになっている。より粗い粒子状構造体では、典型的には、耐アブレージョン性が低下するので、アルミナおよび／またはチタンカーボナイトライドのより厚いコーティングは、耐アブレージョン性の改良目的に供されることはなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、改良されたコーティング付きカッティングインサートを提供することがきわめて望ましいであろう。ただし、ＣＶＤコーティングは、アルミナのコーティング層とチタン含有材料（たとえば、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドおよび／またはチタンアルミニウムカーボナイトライド）のコーティング層とを含むコーティングスキームを含んでなり、かつカッティングインサートは、材料除去用途に有用であり、こうした用途で、カッティングインサートは、長い工具寿命を有するするとともに、改良された性能特性を呈する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、その一形態では、基材と基材上のコーティングスキームとを含むコーティング付きボディーである。コーティングスキームは、チタンカーボナイトライド粒子を含有するチタンカーボナイトライドコーティング層を含む。チタンカーボナイトライドコーティング層は、所定の粒径でチタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で化学気相堆積により適用される。チタンカーボナイトライドコーティング層の厚さは、約０．５マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。コーティングスキームは、第１のチタン／アルミニウム含有粒子を含有する第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層をさらに含む。第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層は、所定の粒径で第１のチタン／アルミニウム含有粒子の成長を終了するように選択された持続時間で化学気相堆積により適用される。第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層の厚さは、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。第１のアルミニウム／チタン含有コーティング層は、チタンカーボナイトライドコーティング層よりも基材からさらに離れている。コーティングスキームは、このほかに、アルミナ粒子を含有するアルミナコーティング層をさらに含み、アルミナコーティング層は、所定の粒径でアルミナ粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。アルミナコーティング層の厚さは、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。アルミナコーティング層は、第１のアルミニウム／チタン含有コーティング層よりも基材からさらに離れている。
【００１５】
本発明は、そのさらに他の形態では、基材と基材上のコーティングスキームとを含むコーティング付きボディーである。コーティングスキームは、厚さと、アルミニウムと酸素とを含む第１の組成成分と、チタンと炭素と窒素とを含む第２の組成成分と、を有する中間コーティング領域を含んでなる。第１の組成成分は、最大と最小との間で第１の方式で変化し、第２の組成成分は、最大と最小との間で第２の方式で変化する。第１の組成成分が最大である場合、第２の組成成分は最小であり、第２の組成成分が最大である場合、第１の組成成分は最小である。コーティングスキームは、化学気相堆積により基材に適用されたチタンナイトライドのベースコーティング層をさらに含む。中間コーティング領域は、ベースコーティング層よりも基材からさらに離れている。
【００１６】
本発明は、そのさらに他の形態では、基材を提供する工程と；所定のサイズでチタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するようにかつチタンカーボナイトライドコーティング層の厚さを制御して約０．５マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限との範囲内になるように選択された持続時間で、チタンカーボナイトライド粒子を含有するチタンカーボナイトライドコーティング層を化学気相堆積により適用する工程と；所定のサイズで第１のチタン／アルミニウム含有粒子の成長を終了するようにかつ第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層の厚さを制御してゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内になるように選択された持続時間で、しかも第１のアルミニウム／チタン含有コーティング層がチタンカーボナイトライドコーティング層よりも基材からさらに離れるように、第１のチタン／アルミニウム含有粒子を含有する第１のチタン／アルミニウム含有コーティング層を化学気相堆積により適用する工程と；所定のサイズでアルミナ粒子の成長を終了するようにかつアルミナコーティング層の厚さを制御してゼロマイクロメートル超の下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内になるように選択された持続時間で、しかもアルミナコーティング層が第１のアルミニウム／チタン含有コーティング層よりも基材からさらに離れるように、アルミナ粒子を含有するアルミナコーティング層を化学気相堆積により適用する工程と；を含む、コーティング付きボディーの作製方法である。
【００１７】
本発明は、そのさらに他の形態では、基材を提供する工程と；基材にベースコーティングスキームを化学気相堆積により適用する工程と；第１のチタン含有コーティング層と第２のアルミニウム含有コーティング層とを含む第１の逐次的コーティングスキームを化学気相堆積により適用する工程と；第１の逐次的コーティングスキームに第３のアルミニウム含有コーティング層と第４のチタン含有コーティング層とを含む第２の逐次的コーティングスキームを化学気相堆積により適用する工程と；を含む、コーティング付きボディーの作製方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図面を参照して説明する。コーティング付きカッティングインサート（コーティング付きカッティングインサートは、図１に全体的に示される）のいくつかの特定の実施形態が図示されている。これらの特定の実施形態のそれぞれについて、これ以降で詳細に説明する。より特定的には、図２〜３は、実際のコーティングの実施例すなわち実施例番号１である第１の特定の実施形態に関する。図４〜５は、実際のコーティングの実施例すなわち実施例番号２である第２の特定の実施形態に関する。図６は、コーティングスキームの提案された第３の特定の実施形態に関する。図７は、コーティングスキームの提案された第４の特定の実施形態に関する。図８は、コーティングスキームの提案された第５の特定の実施形態に関する。
【００１９】
特定の実施形態のそれぞれの間の主要な差は、コーティングスキームに基づく。特定の実施形態のそれぞれで用いられる基材は、同一グループの材料から選択可能である。これに関連して、基材に好適な材料としては、超硬合金（たとえば、タングステンカーバイド−コバルト材料）、セラミックス（たとえば、シリコンナイトライド系セラミックス、ＳｉＡｌＯＮ系セラミックス、チタンカーボナイトライド系セラミックス、チタンジボライド系セラミックス、およびアルミナ系セラミックス）、サーメット（たとえば、ニッケル−コバルトバインダーと高レベルのチタンとを有し、タングステンカーバイドおよびチタンカーバイドをさらに含みうるサーメット）、および鋼が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２０】
出願人らはまた、基材が、特定的には、バインダー濃度、カーボナイトライド濃度、およびカーバイド濃度に関して、傾斜組成を呈しうると考えている。代表的な基材としては、バインダーの富化された表面ゾーンが設けられた超硬合金基材または固溶体カーバイドの富化されたバインダー枯渇表面ゾーンが設けられた超硬合金基材が挙げられうる。
【００２１】
他の代表的な基材材料は、多結晶性立方晶ボロンナイトライド（ＰＣＢＮ）（代表的なＰＣＢＮ材料としては、セラミックバインダーまたは金属バインダーを有するものが挙げられる）および他の超硬質材料である。ＰＣＢＮ材料は、２つの基本的な方法でカッティングインサートと組み合わせて使用可能である。一方法では、ＰＣＢＮインサートをカッティングインサートボディーに鑞付けすることが可能である。第２の方法では、ＰＣＢＮカッティングインサートは、フルトップインサートでありうる。
【００２２】
特定の実施形態のそれぞれでは、好ましい一基材は、多結晶性立方晶ボロンナイトライド（ＰｃＢＮ）である。他の好ましい基材材料は、約０．１重量パーセント〜約２０重量パーセントのコバルトと残部のタングステンカーバイドとを含むコバルト−タングステンカーバイド超硬合金に基づく。そのようなコバルト−タングステンカーバイド超硬合金は、チタン、タンタル、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、およびクロムのような添加剤を単独でまたは任意の組合せで（ただし、これらの添加剤は、カーバイドおよび／またはナイトライドおよび／またはカーボナイトライドの形態をとりうる）、さらには超硬合金に典型的に添加される他の添加剤を含むことも可能である。
【００２３】
特定の実施形態のそれぞれでは、当然のことながら、コーティングスキームの堆積前、基材へのコーティングスキームの固着性を改良するように基材の表面を処理することが可能である。代表的な前処理としては、基材の表面のバインダーを除去するかまたはそのレベルを低下させるプロセスが挙げられる。コバルト−タングステンカーバイド超硬合金基材の場合、そのような前処理を行えば、基材の表面からコバルトが除去されるか、またはコーティングの固着性を改良するように表面が処理されるであろう。他の代表的な前処理は、基材の表面を粗面化して良好なコーティングの固着性が容易に得られるように、基材の表面を機械的に処理するプロセスであろう。
【００２４】
当然のことながら、場合によっては、性能および／または平滑性および／または固着性を改良するために、コーティングスキームの表面を堆積後の処理に付すことが可能である。代表的な処理の１つは、いずれの応力集中部位をも減少させるかまたは最小化させるようにコーティングスキームの表面の凹凸を除去することである。他の代表的な処理は、カッティングインサートの選択された領域からコーティング（またはコーティング層の一部）を優先的に除去することである。表面処理により、典型的には、コーティング層内の引張り応力が低減されるかまたは圧縮応力が増大される。たとえば、ウィディア社（Ｗｉｄｉａ  ＧｍｂＨ）に付与されたＰＣＴ特許公開国際公開第０２／０７７３１２号パンフレットには、外側コーティング層内の内圧応力を増大させるかまたは内部引張り応力を低減させるようにコーティング（ＰＶＤまたはＰＣＶＤまたはＣＶＤ）をショットブラストすることが開示されている。
【００２５】
さらに、当然のことながら、コーティング層の固着性を改良するために、微視的に粗い境界部を各コーティング層間に設けることが可能である。コーティング層に対して速い成長速度が確保されるようにＣＶＤ（または中温化学気相堆積［ＭＴ−ＣＶＤ］）パラメーターを制御することにより、微視的に粗い境界部を作製することが可能である。比較的高い堆積温度および／または比較的高い圧力を用いることにより、ＣＶＤプロセス（ＭＴ−ＣＶＤプロセスを包含する）で速い成長速度を引き起こすことが可能である。固着性を改良するためのこのほかの選択肢として、隣接コーティング層間にシャープな組成境界が存在することのないように、堆積プロセスにおいて隣接層間でコーティング層間の組成を徐々に変化させることが可能である。
【００２６】
特定の実施形態のそれぞれを作製するプロセスに関して、当然のことながら、プロセス工程のそれぞれで、所望のコーティング厚さが達成されるように圧力およびプロセス工程の持続時間を変化させることが可能である。一般的にいえば、本プロセスでは、コーティング工程を中断し、次に、この中断に続いて、コーティング組成またはコーティングパラメーターの変化（ときには顕著な変化）を有する他の工程を行うという考え方が採用される。こうした中断を行うと、各層内で粒子が再び核を生成するので、微細化粒径（すなわち１マイクロメートル以下の平均粒子）を呈するコーティング層が得られる。
【００２７】
実際の実施例すなわち実施例番号１および２のいずれの場合にも、各コーティング層内の材料は、微細化粒径（すなわち１マイクロメートル以下の粒径）を呈した。コーティング層のそれぞれを適用する際に中断を行い、この中断の結果として微細化粒子状構造体を得た。
【００２８】
図１は、２０として全体が表されるコーティング付きカッティングインサート（これはコーティング付きボディーの一形態である）の実施形態を示している。コーティング付きカッティングインサート２０は、基材２２を含む。コーティング付きカッティングインサート２０のコーティングの一部は、図１では基材２２を示すために除去されている。基材２２は、いくつかの許容しうる基材材料のいずれか１つから作製可能である。コーティング付きカッティングインサート２０は、逃げ面２４およびすくい面２６を有する。逃げ面２４およびすくい面２６は、交差してそれらの連結部にカッティングエッジ２８を形成する。当然のことながら、コーティング付きカッティングインサートは、図１に示される幾何形状とは異なる幾何形状を呈しうる。たとえば、図示されていないが、特定のカッティングインサート幾何形状では、コーティング付きカッティングインサートは、コーティング付きカッティングインサートをツールホルダーなどに装着するために使用される中央アパーチャーを含みうる。
【００２９】
図２について説明する。この図には、コーティング付きカッティングインサートのコーナーのコーティングスキームの第１の特定の実施形態（実施例番号１）の断面が示されている。実際の実施例番号１のコーティングスキームは、図２に模式的に示されており、３６として括弧により全体が表されている。後述されるように、図３は、図２に模式的に示される実際のコーティングスキームの断面を示す顕微鏡写真である。
【００３０】
コーティングスキーム３６、特定的には図２について説明する。この場合、ベースまたは第１のコーティング層（すなわちベースコーティング層）３８は、化学気相堆積（ＣＶＤ）により基材２２の表面に適用されたチタンナイトライドを含む。この工程は、表１の工程１である。図２のコーティング層のいずれに対しても、特定のプロセス工程中のいずれかの時点で存在したガスおよび特定のプロセス工程の温度は、以下の表１に示される。ベースコーティング層３８の厚さは、ゼロマイクロメートル超の下限と約５マイクロメートルに等しい上限とを有する範囲内にある。
【００３１】
第２のコーティング層４０は、ベースコーティング層３８に適用され、８８０℃〜９００℃の温度で中温化学気相堆積（ＭＴ−ＣＶＤ）により適用されたチタンカーボナイトライド粒子を含有するチタンカーボナイトライドコーティング層を含む。この工程は、表１の工程２である。当然のことながら、ＭＴ−ＣＶＤプロセス工程では、堆積温度は、摂氏約７００度〜摂氏約９２０度の範囲内でありうる。他の選択肢の範囲として、ＭＴ−ＣＶＤ堆積温度は、摂氏約８５０度〜摂氏約９２０度の範囲内でありうる。さらに他の選択肢の範囲として、ＭＴ−ＣＶＤ堆積温度は、摂氏約８７０度〜摂氏約９１０度の範囲内でありうる。第２のコーティング層４０は、所定の粒径でチタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。第２のコーティング層４０の厚さは、約０．５マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限とを有する範囲内にある。他の選択肢として、第２のコーティング層４０の厚さは、約１マイクロメートルに等しい下限と約２０マイクロメートルに等しい上限とを有する範囲内にある。当然のことながら、チタンカーボナイトライドの組成は、コーティング層４０の厚さ全体にわたり異なりうる。これに関連して、炭素：窒素比（Ｃ：Ｎ）は、コーティング層４０内の位置によって変化しうる。他の一選択肢として、チタンカーボナイトライドは、コーティング層の下端またはその近傍で炭素リッチでありうる。また、コーティング層の上端またはその近傍で窒素リッチでありうる。当然のことながら、ＭＴ−ＣＶＤにより適用されたチタンカーボナイトライドコーティング層は、その代わりに、高温ＣＶＤにより適用されたチタンカーボナイトライドコーティング層で置き換えることが可能である。
【００３２】
第３のコーティング層４１は、第２のコーティング層４０に適用される。第３のコーティング層４１は、摂氏約１０００度に等しい温度で高温化学気相堆積（ＨＴ−ＣＶＤ）により適用されたチタンカーボナイトライドコーティング層を含む。この工程は、表１の工程３である。ＨＴ−ＣＶＤチタンカーボナイトライドのこのコーティング層は、チタンカーボナイトライド粒子を含み、所定の粒径で粒子を完成させるように選択された持続時間で適用される。コーティングの厚さ層４１は、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある。
【００３３】
次の６層のコーティング層は、実際には、１対のコーティング層の３つの反復を含む。括弧４２、４４、および４６のそれぞれは、この３つの反復のコーティング層を表している。
【００３４】
各反復中の第１のコーティング層（４８、５２、５６）は、表１の工程４Ａを介して形成され、ＣＶＤにより適用されたチタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子を含むチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層を含んでなる。この第１のコーティング層（４８、５２、５６）は、コーティング層を構成する粒子を所定の平均粒径で完成させるように選択された持続時間で適用される。これらの第１のコーティング層（４８、５２、５６）は、チタン／アルミニウム含有粒子を含むチタン／アルミニウム含有コーティング層とみなされうる。これらの第１のコーティング層（４８、５２、５６）のそれぞれの厚さは、ゼロマイクロメートル超の下限と約５マイクロメートルに等しい上限とを有する範囲内にある。他の選択肢として、各コーティング層（４８、５２、５６）の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約４マイクロメートルに等しい上限とを有する。
【００３５】
各反復中の第２のコーティング層（５０、５４、５８）は、表１の工程４Ｂを介して形成され、ＣＶＤにより適用され、アルミナ粒子を含むアルミナコーティング層を含んでなる。アルミナコーティング層は、所定の平均粒径でアルミナ粒子を完成させるように選択された持続時間で適用される。各アルミナコーティング層（５０、５４、５８）の厚さは、約０．５マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限とを有する範囲内にある。他の選択肢として、各コーティング層（５０、５４、５８）の厚さは、約１マイクロメートルに等しい下限と約２０マイクロメートルに等しい上限とを有する。
【００３６】
次のコーティング層６０は、ＣＶＤによりアルミナ層５８に適用され、所定の平均粒径でチタンアルミニウムカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間でＣＶＤにより適用されたチタンアルミナカーボナイトライド粒子を含むチタンアルミニウムカーボナイトライドコーティング層（すなわち、チタン含有コーティング層）を含む。この工程は、表１の工程５である。コーティング層６０の厚さは、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限とを有する範囲内にある。他の選択肢として、コーティング層６０の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約４マイクロメートルに等しい上限とを有する。
【００３７】
次のコーティング層６２は、化学気相堆積によりコーティング層６０に適用されたチタンカーボナイトライドを含む。この工程は、表１の工程６である。このコーティング層６２の厚さは、約０．５マイクロメートル〜約２マイクロメートルの範囲内である。
【００３８】
外側コーティング層６４は、化学気相堆積によりコーティング層６２に適用されたチタンナイトライドを含む。この工程は、表１の工程７である。この外側コーティング層６４の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。
【００３９】
上述のように、図３は、実施例番号１のマイクロ構造体の断面を示す顕微鏡写真である。より特定的には、ベース層は、金色を帯びた薄肉のチタンナイトライドコーティング層である。次の層は、中温化学気相堆積（ＭＴ−ＣＶＤ）により適用されたチタンカーボナイトライドであり、青色／灰色を有する。次の層は、高温化学気相堆積（ＨＴ−ＣＶＤ）プロセスを介して堆積されたチタンカーボナイトライドであり、色は青色／灰色である。
【００４０】
チタンカーボナイトライドのＨＴ−ＣＶＤ層の適用終了後、３つのコーティングシーケンスが存在し、各コーティングシーケンスは、（ａ）チタン／アルミニウム含有コーティング層（すなわち、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層）と、（ｂ）アルミナコーティング層と、を含む。ＨＴ−ＣＶＤチタンカーボナイトライドコーティング層は、青色〜灰色であり、薄肉である。チタンアルミニウムオキシカーボナイトライド層は、金色を帯びて薄肉である。アルミナコーティング層は黒色であり（少なくともこの実施形態では）、他のコーティング層よりも厚肉である。コーティングシーケンスからチタンナイトライドの外層に移行するチタンアルミニウムカーボナイトライドコーティング層とチタンカーボナイトライド層とが存在する。これらの移行コーティング層は、桃色を帯びる。外側チタンナイトライド層は、黄色を帯びる（または金色を帯びる）。
【００４１】
実施例番号１のコーティングスキームを作製するプロセスに関して、表１には、これらのプロセス工程が開示されている。表１について説明する。この表には、表１の左側から始めて第１の列にプロセス工程が列挙されている。当然のことながら、工程４Ａ〜４Ｂは、各コーティングシーケンスを含むコーティング層を適用する工程を含む。第２の列は、対応するプロセス工程に対する温度範囲を摂氏度単位で示している。第３の列は、対応するプロセス工程に対する圧力範囲をミリバール単位で示している。第４の列は、対応するプロセス工程の全持続時間を分単位で示している。第５の列は、対応するプロセス工程中（全体的または部分的）に存在したガスを示している。
【表１】
2009541075.tif 000003
理解を容易にするために、表１中の工程４Ａは、単一の工程として列挙されているが、実際には、工程４Ａは、１０００℃かつ７５〜５００ｍｂの圧力範囲内でそれぞれ行われる次の３つの逐次的工程を含む。工程４Ａ−１は、３０分間に等しい持続時間にわたり継続され、次のガスＨ2、ＣＨ4、Ｎ2、ＴｉＣｌ4、ＣＯを使用し、これに続く工程４Ａ−２は、５分間にわたり継続され、次のガスＨ2、ＣＨ4、Ｎ2、ＴｉＣｌ4、ＣＯ、およびＡｌＣｌ3を使用し、最後に、これに続く工程４Ａ−３は、６分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2、ＣＨ4、Ｎ2、ＴｉＣｌ4、ＣＯ、ＣＯ2、およびＨＣｌを含む。出願人らの考えによれば、工程４Ａ−１では、チタンオキシカーボナイトライドの層が堆積され、工程４Ａ−２では、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの層が堆積され、工程４Ａ−３では、α−アルミナ核生成コーティング層として機能するチタンオキサイドの層が堆積される。当然のことながら、出願人らの考えによれば、工程４Ａを介して堆積されたコーティング層は、ウィスカーモルフォロジーを呈し、工程４Ａ−２および４Ａ−３のコーティング層は、ウィスカーをコーティングする。出願人らは、チタンオキシカーボナイトライドまたはチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドまたはチタンオキサイドのこれらのコーティング層の存在に本発明を限定しようとするものではない。
【００４２】
理解を容易にするために、表１中の工程４Ｂは、単一の工程として列挙されているが、実際には、１０００℃に等しい温度かつ７５ｍｂに等しい圧力でそれぞれ行われる次の３つの逐次的工程を含む。工程４Ｂ−１は、３０分間に等しい持続時間を有し、次のガス：Ｈ2＋Ｎ2＋ＡｌＣｌ3＋ＨＣｌ＋ＣＯ＋ＣＯ2を使用し、次に、この工程に続く工程４Ｂ−２は、１００分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋ＡｌＣｌ3＋ＨＣｌ＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｓを使用し、最後に、この工程に続く工程４Ｂ−３は、１０分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋Ｎ2＋ＡｌＣｌ3＋ＨＣｌ＋ＣＯ2を使用する。工程４Ｂ−１〜４Ｂ−３のそれぞれで、アルミナの層が堆積される。
【００４３】
理解を容易にするために、表１中の工程５は、単一の工程として列挙されているが、実際には、摂氏１０００度で行われる次の２つの逐次的工程を含む。工程５−１は、８０ｍｂに等しい圧力で１０分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋ＣＨ4＋Ｎ2＋ＴｉＣｌ4＋ＡｌＣｌ3を使用する。工程５−２は、５００ｍｂに等しい圧力で２０分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋ＣＨ4＋Ｎ2＋ＴｉＣｌ4＋ＡｌＣｌ3を使用する。工程５−１および工程５−２のそれぞれで、チタンアルミニウムカーボナイトライドの層が堆積される。
【００４４】
図４について説明する。この図には、７０として全体が表されるコーティング付きカッティングインサート（これはコーティング付きボディーの一形態である）の第２の実施形態のコーナーの断面が示されている。コーティング付きカッティングインサート７０は、基材７２を含む。コーティング付きカッティングインサート７０は、括弧７４により示されるコーティングスキームを有する。コーティングスキーム７４は、以下に記載されるＣＶＤまたはＭＴ−ＣＶＤにより適用されたコーティング層を含む。各層に対する温度範囲および（堆積工程の全部または一部で）存在するガスは、以下の表２に示される。
【００４５】
第１のコーティング層すなわちベースコーティング層７６は、チタンナイトライド粒子を含有するチタンナイトライドコーティング層を含み、ＣＶＤにより基材７２の表面上に堆積される。これは、表２中の工程１である。第１のコーティング層７６の厚さは、ゼロマイクロメートル超の下限と約５マイクロメートルに等しい上限とを有する。チタンナイトライド粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。
【００４６】
第２のコーティング層７８は、ＭＴ−ＣＶＤによりベースコーティング層７６に適用されたチタンカーボナイトライド粒子を含有するチタンカーボナイトライドコーティング層を含む。これは、表２中の工程２である。第２のコーティング層７８は、所定の粒径でチタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。チタンカーボナイトライド粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。第２のコーティング層７８の厚さは、約０．５マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限とを有する。第３のコーティング層７９は、ＨＴ−ＣＶＤを介して適用されたチタンカーボナイトライドを含む。これは、表２中の工程３である。第３のコーティング層７９の厚さは、０マイクロメートル超〜約５マイクロメートルの範囲内、より好ましくは約０．１マイクロメートル〜約４マイクロメートルの範囲内である。
【００４７】
コーティングスキーム７４は、括弧８０により示される１８個のコーティングシーケンスをさらに含み、各コーティングシーケンス８０は、１対のコーティング層を含む。この対の一方のコーティング層は、ＣＶＤにより堆積されたチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層であり、これは表２中の工程４Ａである。他方のコーティング層は、ＣＶＤにより堆積されたアルミナのコーティング層であり、これは表２中の工程４Ｂである。各チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層は、チタンカーボナイトライド粒子を含む。各チタンアルミニウムオキシカーボナイトライド層は、所定の粒径でチタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間でＣＶＤにより適用される。チタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子は、１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。各アルミナコーティング層は、アルミナ粒子を含む。各アルミナ層は、所定の粒径でアルミナ粒子の成長を終了するように選択された持続時間でＣＶＤにより適用される。アルミナ粒子は、１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。
【００４８】
より特定的には、ボトムコーティングシーケンスは、括弧８４により示され、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層８６とアルミナのコーティング層８８とを含む。括弧９０は、中間の１６個のコーティングシーケンスを表し、各コーティングシーケンスは、コーティングシーケンス８４と同様である。トップコーティングシーケンスは、括弧９４により示され、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層９６とアルミナのコーティング層９８とを含む。
【００４９】
コーティングシーケンス（８４、９４）のそれぞれの全厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約１０マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。他の選択肢として、これらのコーティングシーケンス（８４、９４）のそれぞれの全厚さは、約１マイクロメートルに等しい下限と約８マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。これらのコーティングシーケンス（８４、９４）のそれぞれの一部であるチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層（８６、９６）の厚さは、ゼロマイクロメートル超の下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。他の選択肢として、このチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層（８６、９６）の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約４マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。これらのコーティングシーケンス（８４、９４）のそれぞれの一部であるアルミナコーティング層（８８、９８）の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。他の選択肢として、このアルミナコーティング層（８８、９８）の厚さは、約１マイクロメートルに等しい下限と約２０マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。
【００５０】
この特定のコーティングスキーム７４では、次のコーティング層は、チタンアルミニウムカーボナイトライドの層１００であり、表２中の工程５である。コーティング層１００に続くのは、チタンカーボナイトライドの層１０２であり、表２中の工程６である。コーティング層１０２に続くのは、チタンナイトライドの外層１０４であり、表２中の工程７である。チタンアルミニウムカーボナイトライドコーティング層１００の厚さは、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。他の選択肢として、このコーティング層１００の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約４マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。チタンカーボナイトライドコーティング層１０２の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。外側チタンナイトライドコーティング層１０４の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。
【００５１】
チタンアルミニウムカーボナイトライドコーティング層は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有するチタンアルミニウムカーボナイトライド粒子を含む。チタンアルミニウムカーボナイトライドコーティング層は、所定の粒径でチタンアルミニウムカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。
【００５２】
チタンカーボナイトライドコーティング層は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有するチタンカーボナイトライド粒子を含む。チタンカーボナイトライドコーティング層は、所定の粒径でチタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。
【００５３】
チタンナイトライドコーティング層は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有するチタンナイトライド粒子を含む。チタンナイトライドコーティング層は、所定の粒径でチタンナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。
【００５４】
本発明の第２の特定の実施形態を作製するプロセスに関して、表２には、コーティングカッティングインサート（ｃｏａｔｉｎｇ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｉｎｓｅｒｔ）の第２の特定の実施形態（実際の実施例番号２）のコーティングスキームの作製に使用したプロセス工程が開示されている。表２について説明する。この表には、表２の左側から始めて第１の列にプロセス工程が示されている。当然のことながら、工程４Ａ〜４Ｂは、各コーティングシーケンスを含むコーティング層を適用する工程を含む。
【００５５】
第２の列は、対応する工程に対する温度範囲を摂氏度単位で示している。第３の列は、対応する工程に対する圧力範囲をミリバール単位で示している。第４の列は、対応する工程の全持続時間を分単位で示している。第５の列は、対応する工程中（全体的または部分的）に存在したガスを示している。
【表２】
2009541075.tif 000004
理解を容易にするために、表２中の工程４Ａは、単一の工程として列挙されているが、実際には、工程４Ａは、１０００℃かつ７５〜５００ｍｂの圧力範囲内でそれぞれ行われる次の３つの逐次的工程を含む。工程４Ａ−１は、３０分間に等しい持続時間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2、ＣＨ4、Ｎ2、ＴｉＣｌ4、ＣＯを使用し、これに続く工程４Ａ−２は、５分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2、ＣＨ4、Ｎ2、ＴｉＣｌ4、ＣＯ、およびＡｌＣｌ3を使用し、最後に、これに続く工程４Ａ−３は、６分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2、ＣＨ4、Ｎ2、ＴｉＣｌ4、ＣＯ、ＣＯ2、およびＨＣｌを含む。出願人らの考えによれば、工程４Ａ−１では、チタンオキシカーボナイトライドの層が堆積され、工程４Ａ−２では、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの層が堆積され、工程４Ａ−３では、α−アルミナ核生成コーティング層として機能するチタンオキサイドの層が堆積される。当然のことながら、出願人らの考えによれば、工程４Ａを介して堆積されたコーティング層は、ウィスカーモルフォロジーを呈し、ここで、工程４Ａ−１のコーティング層は、ウィスカーモルフォロジーを有し、工程４Ａ−２および４Ａ−３のコーティング層は、ウィスカーをコーティングする。出願人らは、チタンオキシカーボナイトライドまたはチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドまたはチタンオキサイドのこれらのコーティング層の存在に本発明を限定しようとするものではない。
【００５６】
理解を容易にするために、表１中の工程４Ｂは、単一の工程として列挙されているが、実際には、１０００℃に等しい温度かつ７５ｍｂに等しい圧力でそれぞれ行われる次の３つの逐次的工程を含む。工程４Ｂ−１は、５分間に等しい持続時間を有し、次のガス：Ｈ2＋Ｎ2＋ＡｌＣｌ3＋ＨＣｌ＋ＣＯ＋ＣＯ2を使用し、次に、この工程に続く工程４Ｂ−２は、２０分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋ＡｌＣｌ3＋ＨＣｌ＋ＣＯ2＋Ｈ2Ｓを使用し、最後に、この工程に続く工程４Ｂ−３は、５分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋Ｎ2＋ＡｌＣｌ3＋ＨＣｌ＋ＣＯ2を使用する。工程４Ｂ−１〜４Ｂ−３のそれぞれで、アルミナの層が堆積される。
【００５７】
理解を容易にするために、表２中の工程５は、単一の工程として列挙されているが、実際には、摂氏１０００度で行われる次の２つの逐次的工程を含む。工程５−１は、８０ｍｂに等しい圧力で１０分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋ＣＨ4＋Ｎ2＋ＴｉＣｌ4＋ＡｌＣｌ3を使用する。工程５−２は、５００ｍｂに等しい圧力で２０分間にわたり継続され、次のガス：Ｈ2＋ＣＨ4＋Ｎ2＋ＴｉＣｌ4＋ＡｌＣｌ3を使用する。工程５−１および工程５−２のそれぞれで、チタンアルミニウムカーボナイトライドの層が堆積される。
【００５８】
図５は、コーティングスキーム７４として図４に模式的に示される実際のコーティングスキームのマイクロ構造体を示す顕微鏡写真（カラー）である。図５に示される特定の基材は、タングステンカーバイド−コバルト超硬合金である。
【００５９】
図５に示されるコーティングスキームについて説明する。この場合、ベース層は、金色を帯びた薄肉のチタンナイトライドコーティング層である。次の層は、中温化学気相堆積（ＭＴ−ＣＶＤ）により適用されたチタンカーボナイトライドであり、青色／灰色を有する。次の層は、高温化学気相堆積（ＨＴ−ＣＶＤ）により適用されたチタンカーボナイトライドであり、同様に青色／灰色を有する。
【００６０】
チタンカーボナイトライドのＨＴ−ＣＶＤ層の適用終了後、１８個のコーティングシーケンスが存在し、コーティングシーケンスのそれぞれは、（ａ）チタン／アルミニウム含有コーティング層（すなわち、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドコーティング層）と、（ｂ）アルミナコーティング層と、を含む。チタンアルミニウムオキシカーボナイトライド層は、金色を帯びて薄肉である。アルミナコーティング層は、黒色であり、より厚肉である。コーティングシーケンスからチタンナイトライドの外層に移行するチタンアルミニウムカーボナイトライド層とチタンカーボナイトライド層とが存在する。これらの移行層は、桃色を帯びる。外側チタンナイトライド層は、黄色を帯びる（または金色を帯びる）。
【００６１】
図６について説明する。この表には、９０として全体が表されるコーティング付きカッティングインサート（これはコーティング付きボディーの例である）の提案された第３の実施形態のコーナーの断面が示されている。コーティング付きカッティングインサート９０は、基材９２を含む。コーティング付きカッティングインサート９０は、括弧９４により示されるコーティングスキームを有する。コーティングスキーム９４は、以下に記載される複数のコーティング層を含む。
【００６２】
ベース（すなわち第１の）コーティング層９６は、基材９２の表面上にＣＶＤにより堆積されたチタンナイトライド（チタンナイトライド粒子を含む）である。ベース層９６の適用のためのプロセスパラメーターは、層３８の適用のための表１に示されるものに準ずる。ＣＶＤプロセスは、所定の粒径でチタンナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で行われる。チタンナイトライド粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。第１のコーティング層９６、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内でありうる厚さを有する。
【００６３】
コーティングスキーム９４は、括弧９８、１００、１０２、１０４、１０６により示される一連の５個のコーティングシーケンスをさらに含む。これらのコーティングシーケンス（９８、１００、１０２、１０４、１０６）のそれぞれの厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。他の選択肢として、各コーティングシーケンス（９８、１００、１０２、１０４、１０６）の厚さは、約１マイクロメートルに等しい下限と約２０マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。
【００６４】
これらのコーティングシーケンス（９８、１００、１０２、１０４、１０６）のそれぞれは、４層のコーティング層を含む。各コーティングシーケンス中の第１のコーティング層は、ＣＶＤにより適用されたチタンカーボナイトライド粒子を含むチタンカーボナイトライドのコーティング層を含む。ＣＶＤプロセスは、所定の粒径でチタンカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。チタンカーボナイトライド粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。チタンカーボナイトライドのこのコーティング層の一部は、ＭＴ−ＣＶＤにより適用され、ＭＴ−ＣＶＤプロセスの堆積温度は、摂氏約７００度〜摂氏約９００度の範囲内である。シーケンス中のチタンカーボナイトライドコーティング層の残部の堆積物は、摂氏約１０００度の温度で堆積される。チタンカーボナイトライドのこのコーティング層（ＭＴ−ＣＶＤおよびＨＴ−ＣＶＤ）に対する代表的プロセスパラメーターは、工程２Ａおよび２Ｂとして表１に示されている。
【００６５】
各コーティングシーケンス中の第２のコーティング層は、ＣＶＤにより堆積されたチタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子を含むチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層を含み、このコーティング層は、ゼロマイクロメートル超の下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する。他の選択肢として、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのこのコーティング層の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約４マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある。チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのこのコーティング層に対する代表的プロセスパラメーターは、表１の工程４Ａに示される。ＣＶＤプロセスは、所定の粒径でチタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。チタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。
【００６６】
各コーティングシーケンス中の第３のコーティング層は、ＣＶＤにより堆積されたアルミナのコーティング層を含み、このコーティング層は、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約２５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する。他の選択肢として、微細化粒子状アルミナのこのコーティング層の厚さは、約１マイクロメートルに等しい下限と約２０マイクロメートルに等しい上限との範囲内である。アルミナのこのコーティング層に対する代表的プロセスパラメーターは、表１の工程４Ｂに示される。ＣＶＤプロセスは、所定の粒径でアルミナ粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。アルミナ粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。このアルミナコーティング層の結晶相は、α相である。
【００６７】
各コーティングシーケンス中の第４のコーティング層は、ＣＶＤにより堆積されたチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層を含み、このコーティング層は、ゼロマイクロメートル超に等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する。他の選択肢として、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのこのコーティング層の厚さは、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約４マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある。チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのこのコーティング層に対する代表的プロセスパラメーターは、表１の工程４Ａに示される。ＣＶＤプロセスは、所定の粒径でチタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。チタンアルミニウムオキシカーボナイトライド粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。
【００６８】
これらの５個のコーティングシーケンス（９８、１００、１０２、１０４、１０６）についてさらに詳細に説明する。これらのコーティングシーケンスの第１のシーケンス９８は、チタンカーボナイトライドの第２のコーティング層１０８と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第３のコーティング層１１０と、アルミナの第４のコーティング層１１２と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第５のコーティング層１１４と、を含む。これらのコーティングシーケンスの第２のシーケンス１００は、チタンカーボナイトライドの第６のコーティング層１１６と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第７のコーティング層１１８と、アルミナの第８のコーティング層１２０と、微細化粒子状チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第９のコーティング層１２２と、を含む。
【００６９】
コーティングシーケンスの第３のシーケンス１０２は、チタンカーボナイトライドの第１０のコーティング層１２４と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第１１のコーティング層１２６と、アルミナの第１２のコーティング層１２８と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第１３のコーティング層１３０と、を含む。コーティングシーケンスの第４のシーケンス１０４は、チタンカーボナイトライドの第１４のコーティング層１３２と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第１５のコーティング層１３４と、アルミナの第１６のコーティング層１３６と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第１７のコーティング層１３８と、を含む。
【００７０】
第５のコーティングシーケンス１０６は、チタンカーボナイトライドの第１８のコーティング層１４０と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの第１９のコーティング層１４２と、アルミナの第２０のコーティング層１４４と、チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層１４６と、を含む。
【００７１】
コーティングスキームは、最後に、外側チタンナイトライドコーティング層１４８を有し、このコーティング層１４８は、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する。チタンナイトライドコーティング層１４８は、チタンナイトライド粒子を含む。このコーティング層は、所定の粒径でチタンナイトライド粒子の成長を終了するように選択された持続時間で適用される。チタンナイトライド粒子は、約１マイクロメートル以下の平均粒径を有する。
【００７２】
図７について説明する。この図には、１６０として全体が表されるコーティング付きカッティングインサートの第４の特定の実施形態のコーナーの断面が示されている。コーティング付きカッティングインサート１６０は、基材１６２を含む。コーティングスキーム１６４を堆積する工程のプロセスパラメーターは、以下の表３に示される。
【００７３】
括弧１６４により示されたコーティングスキームは、ＣＶＤにより適用されたチタンナイトライドを含むベースコーティング層１６６を含んでなる。これは、表３中の工程１である。コーティング層１６６が堆積される温度範囲は、第１の特定の実施形態のベースコーティング層３８に対するものと同一の範囲にすることが可能であり、存在するガスは、それに対するものと同一である。ベースコーティング層１６６は、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する。
【００７４】
表３中の工程２は、８８０〜９００℃に等しい温度、７０〜９０ｍｂに等しい圧力、かつ１８２分間に等しい持続時間で行われる。存在するガスは、表３に工程２に関連して示される。表３の工程２では、チタンカーボナイトライドの層１６７（図７参照）が堆積される。
【００７５】
コーティングスキーム１６４は、ＣＶＤにより適用された括弧１６８により示される中間コーティング領域をさらに含む。これは、表３中の工程３である。中間コーティング領域１６８は、２種の基本成分混合物を含む変調組成を含んでなる。成分混合物の一方は、アルミニウムと酸素とを含む。成分混合物の他方は、チタンと炭素と窒素とを含む。
【００７６】
コーティングスキーム１６４は、ＣＶＤにより中間コーティング領域１６８に適用された微細化粒子状チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層１７０をさらに含む。これは、表３中の工程４である。コーティング層１７０が堆積される温度範囲および存在するガスは、第１の特定の実施形態のコーティング層４０に対するものと同一である。微細化粒子状チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの層１７０は、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約５マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する。
【００７７】
コーティングスキーム１６４は、最後に、コーティング層１７０にＣＶＤにより堆積された微細化チタンナイトライドの外側コーティング層１７２を含む。コーティング層１７２が堆積される温度範囲および存在するガスは、第１の特定の実施形態の外側コーティング層６４に対するものと同一である。外側コーティング層１７２は、約０．１マイクロメートルに等しい下限と約４マイクロメートルに等しい上限との範囲内にある厚さを有する。
【００７８】
中間コーティング領域１６８に戻って説明する。ここで、正弦曲線の一方は、実線であり、アルミニウムと酸素との混合物を表す。正弦曲線の他方は、破線（すなわち断続線）であり、チタンと炭素と窒素との混合物を表す。これらの２つの成分に対する正弦曲線により示されるように、中間コーティング領域１６８の組成は、チタンナイトライドのベースコーティング層１６６との境界部（１７４で表される）から始めて中間コーティング領域１６８の厚さ全体にわたり周期的な点（１７６、１７８、１８０）で、チタンと炭素と窒素とだけを含む。これらの２つの成分に対する正弦曲線により同様に示されるように、中間コーティング領域１６８の組成は、コーティング層１７０（チタンアルミニウムオキシカーボナイトライド）との境界部（１８６で表される）および中間コーティング領域１６８の厚さ全体にわたり周期的な点（１８８、１９０、１９２）で、アルミニウムと酸素と（すなわちアルミナ）だけを含む。
【００７９】
これらの２つの成分に対する正弦曲線により同様に示されるように、中間コーティング領域１６８の組成は、組成がアルミニウムと酸素とだけまたはチタンと窒素と炭素とだけである点を除いて、チタン、アルミニウム、酸素、炭素、および窒素を含有し、さまざまな組成を有するチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドを形成する。元素のそれぞれの濃度は、２つの成分に対する正弦曲線から明らかなように、この正弦曲線に従って中間コーティング領域１６８の厚さ全体にわたり変化する。
【００８０】
当然のことながら、元素の変動は、正弦曲線のものとは異なる形状をとりうる。実際上、出願人らは、いかなる周期的曲線（すなわち反復可能な形状）も好適であろうと考えている。出願人らは、元素の変動を表すいかなる特定の幾何学的な形状によっても本発明の範囲を限定しようとするものではない。
【００８１】
本発明の第４の特定の実施形態を作製するために使用可能なプロセスに関して、表３には、コーティングカッティングインサート（ｃｏａｔｉｎｇ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｉｎｓｅｒｔ）の第４の特定の実施形態のコーティングスキームを作製するために使用可能なプロセス工程が開示されている。表３について説明する。この表には、表３の左側から始めて第１の列にプロセス工程が示されている。第２の列は、対応する工程に対する温度範囲を摂氏度単位で示している。第３の列は、対応する工程に対する圧力範囲をミリバール単位で示している。第４の列は、対応する工程の全持続時間を分単位で示している。第５の列は、対応する工程中（全体的または部分的）に存在したガスを示している。
【表３】
2009541075.tif 000005
【００８２】
工程３のコーティングシーケンスは、以下の表３Ａに示されている。工程のいずれにおいても、圧力は７５ｍｂに等しく、温度は８８０℃に等しかった。
【表４】
2009541075.tif 000006
【００８３】
他の選択肢として、コーティングスキームは、変調コーティング領域が１０００℃に等しい温度で行われかつ以下の表３Ｂに示されるシーケンスに従うことを除いて、表３に示されるものと同様でありうる。
【表５】
2009541075.tif 000007
【００８４】
表３Ａおよび３Ｂに示される選択肢の両方について説明する。この場合、工程３−１と３−２との組合せは、第１の逐次的コーティングスキームであるとみなしうる。この第１の逐次的コーティングスキームは、第１のチタン含有コーティング層（工程３−１により適用されたコーティング層に対応する）と第２のアルミニウム含有コーティング層（工程３−２により適用されたコーティング層に対応する）とを含む。工程３−３と３−４との組合せは、第２の逐次的コーティングスキームであるとみなしうる。この第２の逐次的コーティングスキームは、第３のアルミニウム含有コーティング層（工程３−３により適用されたコーティング層に対応する）と第４のチタン含有コーティング層（工程３−４により適用されたコーティング層に対応する）とを含む。
【００８５】
表３Ａおよび３Ｂに示される選択肢の両方についてさらに説明する。この場合、工程３−５と３−６との組合せは、第３の逐次的コーティングスキームであるとみなしうる。この第３の逐次的コーティングスキームは、第５のチタン含有コーティング層（工程３−５により適用されたコーティング層に対応する）と第６のアルミニウム含有コーティング層（工程３−６により適用されたコーティング層に対応する）とを含む。工程３−７と３−８との組合せは、第４の逐次的コーティングスキームであるとみなしうる。この第４の逐次的コーティングスキームは、第７のアルミニウム含有コーティング層（工程３−７により適用されたコーティング層に対応する）と第８のチタン含有コーティング層（工程３−８により適用されたコーティング層に対応する）とを含む。
【００８６】
表３Ａおよび３Ｂに示される選択肢の両方についてさらに説明する。この場合、工程３−９と３−１０との組合せは、第５の逐次的コーティングスキームであるとみなしうる。この第５の逐次的コーティングスキームは、第９のチタン含有コーティング層（工程３−９により適用されたコーティング層に対応する）と第１０のアルミニウム含有コーティング層（工程３−１０により適用されたコーティング層に対応する）とを含む。当然のことながら、出願人らは、５個超の逐次的コーティングスキームを基材に適用しうると考えている。
【００８７】
当然のことながら、本発明者らは、他の硬質コーティング材料が本発明の範囲内にありうると考えている。これに関連して、硬質材料としては、第ＩＶＢ族金属の微細化粒子状カーバイド、ナイトライド、カーボナイトライド、およびオキシカーボナイトライド、さらにはアルミナ（αアルミナ、γアルミナ、およびκアルミナを包含する）、ジルコニウムオキサイド、およびハフニウムオキサイド、ならびにそれらの組合せが挙げられうる。
【００８８】
図８について説明する。この図には、２００として全体が表されるコーティング付きカッティングインサートの第４の特定の実施形態のコーナーの断面が示されている。コーティング付きカッティングインサート２００は、基材２０２を含む。コーティングスキーム２０４を堆積する工程のプロセスパラメーターは、以下の表３に示される。
【００８９】
括弧２０４により示されたコーティングスキームは、ＣＶＤにより適用された微細化粒子状チタンナイトライドを含むベースコーティング層２０６を含んでなる。コーティング層２０６が堆積される温度範囲は、第１の特定の実施形態のベースコーティング層３８に対するものと同一の範囲にすることが可能であり、存在するガスは、それに対するものと同一である。ベースコーティング層２０６は、０マイクロメートル超〜約５マイクロメートルの範囲内にある厚さを有する。
【００９０】
コーティングスキーム２０４は、ＣＶＤにより適用された括弧２１０により示される中間コーティング領域をさらに含む。中間コーティング領域２１０は、２種の基本成分混合物を含む変調組成を含んでなる。成分混合物の一方は、アルミニウムと酸素とを含む。成分混合物の他方は、チタンと炭素と窒素とを含む。
【００９１】
コーティングスキーム２０４は、ＣＶＤにより中間コーティング領域２１０に適用された微細化粒子状チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドのコーティング層２１２をさらに含む。コーティング層２１２が堆積される温度範囲および存在するガスは、第１の特定の実施形態のコーティング層４２に対するものと同一である。微細化粒子状チタンアルミニウムオキシカーボナイトライドの層２１２は、約０．５マイクロメートル〜約２マイクロメートルの範囲内にある厚さを有する。
【００９２】
コーティングスキーム２０４は、最後に、コーティング層２１２にＣＶＤにより堆積された微細化チタンナイトライドの外側コーティング層２１４を含む。コーティング層２１４が堆積される温度範囲および存在するガスは、第１の特定の実施形態の外側コーティング層４８に対するものと同一である。外側コーティング層２１４は、約０．１マイクロメートル〜約５マイクロメートルの範囲内にある厚さを有する。
【００９３】
中間コーティング領域２１０に戻って説明する。ここで、曲線の一方は、実線であり、アルミニウムと酸素との混合物を表す。曲線の他方は、破線（すなわち断続線）であり、チタンと炭素と窒素との混合物を表す。これらの２つの成分に対する曲線により示されるように、中間コーティング領域２１０の組成は、チタンナイトライドのベースコーティング層２０６との境界部（２１６で表される）から始めて、主に、チタンと炭素と窒素とを含む（少量のアルミニウムおよび酸素を有する）。中間コーティング領域２１０の組成は、コーティング領域２１０が境界部２１６から組成がチタンと炭素と窒素とだけである点２１８まで移動するにつれて、徐々に変化する。
【００９４】
中間コーティング領域２１０の組成は、コーティング領域２１０が境界部２１６からさらに離れて移動するにつれて（すなわち、点２１８から点２２０まで移動）、再び変化する。点２２０でアルミニウムと酸素との量がチタンと窒素と炭素との量にほぼ等しくなるようにアルミニウム−酸素の含有率が増大しチタン−炭素−窒素の含有率が減少するように、性質が変化する。
【００９５】
コーティング領域２１０の組成は、点２２０からコーティング層２１２との境界部まで正弦曲線に従って変化する。より特定的には、コーティングが点２２２および点２２６でアルミニウムと酸素とからなる主要成分とチタンと炭素と窒素とからなる副次成分とを有する組成を有するように組成が変化する。点２２４では、コーティングは、チタンと炭素と窒素とからなる主要成分とアルミニウムと酸素とからなる副次成分と有する組成を有してなる。点２２６は、コーティング領域２１０とコーティング層２１２との境界部である。
【００９６】
組成がチタンと窒素と炭素とだけである点２１８以外では、コーティングは、チタンとアルミニウムと酸素と炭素と窒素とを含有し、さまざまな組成のチタンアルミニウムオキシカーボナイトライドを形成する。それぞれの元素の濃度は、中間コーティング領域の厚さ全体にわたり変化する。
【００９７】
当然のことながら、本発明者らは、他の硬質コーティング材料が本発明の範囲内にありうると考えている。これに関連して、硬質材料としては、第ＩＶＢ族金属の微細化粒子状カーバイド、ナイトライド、カーボナイトライド、およびオキシカーボナイトライド、さらにはアルミナ（αアルミナ、γアルミナ、およびκアルミナを包含する）、ジルコニウムオキサイド、およびハフニウムオキサイドが挙げられうる。
【００９８】
本明細書中に明記された特許および他の文献は、本明細書中で参照することにより本明細書に援用されるものとする。本明細書を考慮すればまたは本明細書に開示されている本発明を実施すれば、本発明の他の実施形態が当業者に自明なものとなろう。本明細書および本実施例は、単なる例示を意図したものにすぎず、本発明の範囲を限定しようとするものではない。本発明の真の範囲および趣旨は、特許請求の範囲により示される。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】図１は、基材に適用されたコーティングスキームを有するコーティングカッティングインサート（ｃｏａｔｉｎｇ  ｃｕｔｔｉｎｇ  ｉｎｓｅｒｔ）の等角図であり、基材を示すためにコーティングスキームの一部が除去されている。
【図２】図２は、実際の実施例番号１のコーティングスキームを模式的に示すコーティング付きカッティングインサートのコーナーの断面図である。
【０１００】
【図３】図３は、１０マイクロメートルスケールを含めて実施例番号１のコーティングスキームの断面を示すカラー化顕微鏡写真である。
【０１０１】
【図４】図４は、実際の実施例番号２のコーティングスキームを模式的に示すコーティング付きカッティングインサートのコーナーの断面図である。
【０１０２】
【図５】図５は、１０マイクロメートルスケールを含めて実際の実施例番号２のコーティングスキームの断面を示すカラー化顕微鏡写真である。
【０１０３】
【図６】図６は、コーティングスキームの提案された実施形態を模式的に示すコーティング付きカッティングインサートのコーナーの断面図である。
【０１０４】
【図７】図７は、コーティングスキームの他の提案された実施形態を模式的に示すコーティング付きカッティングインサートのコーナーの断面図である。
【０１０５】
【図８】図８は、コーティングスキームのさらに他の提案された実施形態を模式的に示すコーティング付きカッティングインサートのコーナーの断面図である。
【図１】
2009541075.tif 000008
【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2009541075.tif 000016