(57)【要約】  本発明は、ＣＶＤ被覆によって向上した耐摩耗性を提供される被覆超硬合金部材、及び当該被覆超硬合金部材を製造する方法に関する。超硬合金体の、好ましくは切削工具の摩耗挙動を改善するため、特にクレータ摩耗を減らすため、焼結体が、元素Ｔｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの混合炭化物を５重量％より多く含み、一定の炭素濃度及び外に向かって増大する窒素濃度を有する調整領域を表面に設けられ、窒化物及び／又は炭化物及び／又は炭窒化物から成る細粒状又は微結晶性の被覆を含み、当該被覆はＣＶＤ工程に従って９００℃を超える温度で施される。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐摩耗性が向上した被覆超硬合金体であって、
炭化物及び場合によっては炭窒化物並びに結合金属を焼結し、該焼結体上にＣＶＤ被覆を施すことによって形成され、
前記焼結体は、元素Ｔｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの混合炭化物を５重量％より多く含み、表面に、炭素を含むと共に外側に向かって窒素含有量が増大する調整領域を有し、窒化物及び／又は炭化物及び／又は炭窒化物から成る細粒状又は微結晶性の覆い層を有し、該覆い層は、ＣＶＤ法に従って９００℃を超える温度で施される、超硬合金体。
【請求項２】
前記焼結体は、７．５重量％を超える、好ましくは８．５重量％を超える、特に１０重量％を超える元素Ｔｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの炭化物又は炭窒化物を含む、請求項１に記載の超硬合金体。
【請求項３】
前記焼結体は、６重量％を超える、好ましくは８重量％を超える、特に約１０重量％以上の結合金属を含む、請求項１又は２の超硬合金体。
【請求項４】
前記結合金属は、コバルト、又はコバルト及び／若しくはニッケルと鉄との合金から形成され、好ましくは鉄の含有量が５重量％〜８０重量％、特に５重量％〜５０重量％である、請求項３に記載の超硬合金体。
【請求項５】
前記結合金属は、二次的に硬化可能な合金、特に高速度鋼の組成に似た組成を有する合金から形成される、請求項３又は４に記載の超硬合金体。
【請求項６】
前記調整領域において、前記焼結体の内側から表面に向かって素材硬度が少なくとも同程度であり、好ましくは硬度は次第に高くなり、特に材料の硬度が一様に次第に硬くなり、硬度はビッカースマイクロ硬度試験（ＨＶ０，１）によって平均値として算出される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の超硬合金体。
【請求項７】
前記調整領域が、少なくとも３μｍ、好ましくは５μｍ〜５０μｍの厚みを有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の超硬合金体。
【請求項８】
前記調整領域が、周期表の第４族及び第５族の金属の炭窒化物を４０重量％〜８０重量％有し、好ましくは５０重量％〜７０重量％有し、炭化タングステン（ＷＣ）及び結合金属を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の超硬合金体。
【請求項９】
高温法に従って前記焼結体の前記調整領域に施される前記被覆又は前記覆い層は、微結晶性で且つ構造化されて形成され、顕微鏡で見ると暗い縞を有する赤味がかったオレンジ色を有し、基本的に炭窒化チタン（Ｔｉ（ＣｘＮｙ））から成ることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の超硬合金体。
【請求項１０】
前記炭窒化チタン被覆は、基本的に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から成る上層を支持する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の超硬合金体。
【請求項１１】
前記炭窒化チタン被覆は、基本的に窒化チタン・アルミニウム（（ＴｉｘＡｌｙ）Ｎ）から成る層を支持する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の超硬合金体。
【請求項１２】
前記焼結体の前記調整領域は１μｍ〜３５μｍ、好ましくは２μｍ〜２５μｍの厚みを有し、Ｔｉ（ＣｘＮｙ）の前記被覆又は前記覆い層は１μｍ〜２２μｍ、好ましくは２μｍ〜１５μｍの厚みを有し、任意選択的に１μｍ〜２５μｍ、好ましくは１μｍ〜１５μｍの厚みのＡｌ２Ｏ３上層を、又は０．５μｍ〜１２μｍ、好ましくは０．６μｍ〜０．９μｍの厚みの（ＴｉｘＡｌｙ）Ｎ上層を有する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の超硬合金体。
【請求項１３】
炭化物及び結合金属を焼結してＣＶＤ被覆を該焼結体上に施すことによって被覆超硬合金体を製造する方法であって、
ペレット又は圧粉体から焼結によって、元素Ｔｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの混合炭化物を５重量％を超えて有する焼結体又は超硬合金体を所望の幾何学的寸法で形成し、
その際又はそれに続いて、窒素を含む環境において焼きなますことによって表面に、或る炭素濃度及び外側に向かって増大する窒素濃度を有する調整領域を作り、
該調整領域上に、炭窒化物から成る細粒状又は微結晶性の構造化された覆い層が、（ＣＨ４及びＮ２）を使用して９００℃を超える温度でＣＶＤ法に従って堆積される、方法。
【請求項１４】
前記焼結体は、それぞれ７．５重量％を超える、好ましくは８．５重量％を超える、特に１０重量％を超える、周期表の第４族及び／又は第５族の元素、好ましくはＴｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの混合炭化物で生成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記焼結体は、６重量％を超える、好ましくは８重量％を超える、特に約１０重量％以上の結合金属含有量で生成される、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
結合金属としてコバルト及び／又はニッケル及び／又は鉄が使用される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
粉末状の金属の個々の成分、例えばコバルト、ニッケル、鉄及び／又はそれらの合金が炭化物に加えられ、前記焼結の際に拡散によって前記結合金属の組成が形成される、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
焼なましによって、前記焼結体又は前記超硬合金において、（１〜２０）×１０５Ｐａ、好ましくは（５〜１０）×１０５Ｐａの圧力で且つ焼結温度より低いが８００℃より高い温度で、窒素を含む環境で表面に、前記焼結体から表面に向かって少なくとも同程度に高い素材の硬度、好ましくは次第に増大する硬度、特に一様に増大する硬度（マイクロ硬度（ＨＶ０，１）の平均値の算出）を有する調整領域が形成され、且つ／又は結合金属含有量が前記焼結体の結合金属含有量の（０．２５〜０．６）倍の値に下がる、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記調整領域内で、周期表の第４族及び第５族の炭窒化物の含有量、好ましくは炭窒化チタン及び／又は炭窒化ニオブ及び／又は炭窒化タンタル（Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ）（Ｃ、Ｎ）の含有量が、４０重量％〜８０重量％、好ましくは５０重量％〜７０重量％に調節される、請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記調整領域が３μｍを超える厚みで作られ、該調整領域上に、基本的に炭窒化チタンＴｉ（ＣｘＮｙ）から成る微結晶性の構造化された被覆が、１μｍ〜２２μｍの厚みで、高温ＣＶＤ法に従って施され、前記被覆上に、任意選択的に基本的に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から成る１μｍ〜２５μｍの層の厚みを有する上層、又は基本的に窒化チタン・アルミニウム（（ＴｉｘＡｌｙ）Ｎ）から成る０．５μｍ〜１２μｍ、好ましくは０．６μｍ〜９．０μｍの層の厚みを有する上層の堆積が行われる、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐摩耗性が向上した被覆超硬合金体に関し、当該被覆超硬合金体は炭化物、及び場合によっては炭窒化物並びに結合金属を焼結し、焼結体にＣＶＤ被覆を施すことによって形成される。
【０００２】
さらに本発明は、被覆超硬合金体を製造する方法を含む。
【背景技術】
【０００３】
超硬合金体は結合材料であり、結合金属を介して接合される、基本的に一種類又は特に複数の種類の硬質材料粉末から成る。硬質材料として周期表の第４族、第５族及び第６族の元素の炭化物、窒化物又は炭窒化物が使用され、その際に結合金属としてコバルト、ニッケル及び／又は鉄並びにこれらの金属の合金が、超硬合金体において２重量％〜３０重量％の濃度で用いられる。場合よっては超硬合金の主成分は炭化タングステンである。
【０００４】
超硬合金体は焼入れをした鉄及び金属合金と比較してはるかに高い硬度を有し、多くの場合に切削板のような切削要素として使用される。切削要素の切削耐久性を一層高めると共に摩耗を低減するため、超硬合金体の表面を硬質材料で被覆することが例外なく行われている。
【０００５】
超硬合金体の被覆は極めて硬く、基板にしっかりと接着されるべきであり、それによって、機械的及び熱的な負荷が掛かる場合、例えばチップ除去のための道具として使用する場合に長い耐用時間又は優れた切削性能が可能になる。
【０００６】
しかし、被覆及び超硬合金体の高い硬度は、特に断続的に負荷を受ける場合にひび割れが生じることを促進させ、破壊又は劈開破壊を引き起こすおそれがある。
【０００７】
被覆超硬合金部品におけるひび割れの始まり及びその拡大という問題を解決するために、焼結の際、且つ／又は真空での熱処理によって、表面に近い領域で結合金属を増やし、そのようにして、すなわちこの領域の素材の硬度を下げることで材料の靭性を高めるようにすることが提案されており、当該技術水準である。
【０００８】
厚みを増した被覆は高硬度で摩耗に強い手段として作用し、そしてその下にあるより柔らかくてより靭性を有する領域は、これに反してより硬く且つよりもろい超硬合金体によって生じるひびの拡大を防ぐための手段として作用する。
【０００９】
超硬合金体の表面の耐摩耗性を高めるためにこれを窒化処理することも提案され（ドイツ特許出願公開第２７１７８４２号）、それによって、表面層の窒素含有量が内に向かって減少する。つまりここでは超硬合金物体は被覆を支持せず、素材の耐摩耗性及び硬度が外に向かって高まるように形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
超硬合金体の表面層でこのように窒素を増加させることの大きな欠点として、この層には、基板の上で高い接着力を有する被覆を塗布することができないことが挙げられる。
【００１１】
そこで本発明は当該技術水準の欠点を取り除き、そして冒頭に述べたような種類の被覆超硬合金体を作製することを目標とし、当該被覆超硬合金体は、硬度を下げてひび割れの拡大を防ぐ靭性を有する表面領域を有するのではなく、同程度に保たれ、特に被覆に向かって増す外側領域の硬度を有する。超硬合金体の表面を、高硬度の被覆がこの被覆の剥離に対して強い抵抗力を持つように調整することも本発明の目標である。本発明の目標は、ひび割れを減少させる場合に被覆超硬合金物体の耐摩耗性を高めること、特に切削工具におけるクレータ摩耗を減少させることも含む。
【００１２】
さらに本発明は、上記の目標設定を有する被覆超硬合金体を製造する方法を提供するという課題を根底に据える。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目標は、焼結体が元素Ｔｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａのうちの少なくとも１つの炭化物（複数可）又は炭窒化物（複数可）を５重量％より多く含み、表面に或る炭素濃度と外向きに増加する窒素濃度とを有する調整領域を有し、窒化物及び／又は炭化物及び／又は炭窒化物から成る細粒状又は微結晶性の覆い層を有し、当該覆い層は、ＣＶＤ法に従って９００℃を超える温度で施される、この分野に則した超硬合金体において達成される。
【００１４】
本発明で得られる利点は基本的に、焼結体の組成を通じて、その表面に調整領域を生成するための条件を作ることに見出される。この調整領域は、超硬合金の内部領域から外向きに同程度か又は連続的に高まる硬度並びに炭素濃度及び増加した窒素濃度を有し、これらが被覆の高い接着力又は結合の基礎をなす。高温ＣＶＤ法で施すことが被覆にとって重要である。なぜならこの温度で得られる反応動力に基づいて、特に優れた接着レベルを得られるからである。調整領域の炭素は被覆が施されるとその被覆の中に入り込み、その領域と被覆との間を特に内側で結び付ける。言い換えると、炭素は９００℃及び実際には９００℃を超えた温度で基板表面から形成されつつある被覆の中に吸い込まれて、窒素と共に拡散によって、被覆の卓越した接着を伴う連続的な遷移を仲介する。境界領域の脆い相又はＣ細孔はこれによって完全に避けられる。
【００１５】
焼結体が、元素Ｔｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの炭化物又は炭窒化物を７．５重量％より多く、好ましくは８．５重量％より多く、特に１０重量％より多く含むことが有利である。いわゆる混合炭化物の含有量が少ない場合は調整領域の形成を悪化させるので、その下限値は７．５重量％である。混合炭化物が１０重量％〜４０重量％の濃度幅である場合に、調整領域は最良の形成形態を得る。
【００１６】
ここで、被覆超硬合金物体の素材の硬度が大抵の場合表面に向かって高まるので、焼結体それ自体の結合金属含有量を増やし、それによって靭性特性を改善することができる。脆性破壊及び角の破壊（Kantenbrueche: edge fractures）を避けるために、本発明による焼結体は６重量％より多くの、好ましくは８重量％より多くの、特におよそ１０重量％以上の結合金属を含有する。
【００１７】
調整領域を希望通りに形成すること及びその表面での優れた条件に鑑みて、結合金属が、コバルト、又はコバルト及び／若しくはニッケルと鉄との合金から成ることが有利であり、ここで、好ましくは鉄の含有量は５重量％〜８０重量％、特に５０重量％までである。結合金属内の鉄は、調整領域表面の元素Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａの炭化物の増加について触媒作用を有し、それが、被覆の調整領域への接着の特によい条件を作ることになる。鉄の含有量が５重量％を下回ると希望通りの結果はもはや得られず、逆に結合金属中の鉄が８０重量％を上回ると炭窒化物形成が過度に強力に進行することになる。
【００１８】
本発明によって意図することができるように、結合金属が二次的に硬化可能な合金から、特に高速度鋼の組成に似た組成を有する合金から形成される場合、超硬合金物体の硬度を一層高めることができる。
【００１９】
既に述べたように、焼結体の内から表面に向かって調整領域において素材の硬度が少なくとも同程度であり、好ましくは材料の硬度が高まり、特に一様に高まることは特に有利であり、その時の硬度はマイクロビッカース硬度試験（ＨＶ０，１）によって平均値として算出される。こうして１つ又は複数の層で構成された被覆が薄く且つしなやかに仕上げられ、ひび割れに対処することができる。
【００２０】
本発明による超硬合金体の表面領域全体の安定及び確かな品質にとって、調整領域が少なくとも３μｍ、好ましくは少なくとも５μｍ〜５０μｍの厚みを有することは有利である。調整領域内では表面に有利には、僅かな、例えば２０重量％〜３５重量％の炭化タングステンと、そして３．５重量％〜５．５重量％の僅かな結合金属とが含有され、これによって調整領域の厚みが３μｍを下回る場合には、突然の構造変化が起きてひび割れが生じる危険性が高まる。調整領域の深さが５０μｍより大きいと、製造するのにコストがかかり、被覆の接着をさらに改善することはない。
【００２１】
ナノメーター領域で平面とかみ合わせること及び被覆の微結晶性形成を始めることを伴う被覆の接着性は、調整領域が、周期表の第４族及び第５族の金属の炭化物を４０重量％〜８０重量％含有し、好ましくはそのようなものを５０重量％〜７０重量％有し、炭化タングステン（ＷＣ）及び結合金属を有する場合に得ることができる。
【００２２】
本発明の特に有利な一実施の形態では、高温法に従って焼結体の調整領域に施された被覆又は覆い層が微結晶性で且つ構造化されて構成され、顕微鏡で観察すると暗い縞を有する赤みがかったオレンジ色を有し、基本的に炭窒化チタン（Ｔｉ（ＣｘＮｙ））から成る。このようにして一方では超硬合金体の調整領域への被覆の最適な接着を達成することができ、他方で覆い層の構造がその層の中でのひび割れの開始及びひび割れの進行を明らかに減少させることが意図される。
【００２３】
調整層の表面領域は混合炭化物をより多く有し、それによって炭窒化チタンから成る被覆が連続的にさらに形成され、最良の接着を有する。
【００２４】
有利に意図することができるように、炭窒化チタン被覆が基本的に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から構成される上層を支持し、それによって工具の切削性能がはるかに高まり、クレータ摩耗が減少する。Ａｌ２Ｏ３上層は化学反応又は酸化を防止するのに、また酸化層の、その下の炭窒化チタン被覆に対する劣った熱伝導を考慮した断熱にも作用する。
【００２５】
炭窒化チタン被覆が基本的に窒化チタン・アルミニウム（（ＴｉｘＡｌｙ）Ｎ）から成る層を支持することは、工具の耐用期間を拡大するのにも好都合であり得る。
【００２６】
過酷な動作におけるスローアウェイチップに最適化された使用特性を有する本発明の特別な一形態では、焼結体の調整領域が１μｍ〜３５μｍ、好ましくは２μｍ〜２５μｍの厚みを有し、Ｔｉ（ＣｘＮｙ）被覆又は覆い層が１μｍ〜２２μｍ、好ましくは２μｍ〜１５μｍの厚みを有し、任意選択的にＡｌ２Ｏ３上層が１μｍ〜２５μｍ、好ましくは１μｍ〜１５μｍの厚みを有し、又は（ＴｉｘＡｌｙ）Ｎ上層が０．５μｍ〜１２μｍ、好ましくは０．６μｍ〜０．９μｍの厚みを有することは有利である。
【００２７】
本発明の根底にあるさらなる課題は、分野に則した方法で、ペレット又は圧粉体から焼結によって、元素Ｔｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの混合炭化物を５重量％より多く含む焼結体又は超硬合金体が所望の幾何学的寸法で形成され、その際又はそれに続いて、窒素を含む環境において焼きなますことによって表面に、或る炭素濃度及び外向きに増大する窒素濃度を有する調整領域が作られ、この領域上に、細粒状又は微結晶性の構造化された、炭窒化物から成る覆い層が、９００℃を超える温度で（ＣＨ４及びＮ２）を用いてＣＶＤ法に従って堆積されることで解決される。
【００２８】
本発明による方法の利点は、圧粉体とそれに続いて焼結体とを組み合わせることに基礎付けられる。焼結が長時間である場合に、特に真空の場合に、反応力学上の理由から焼結体表面に炭化タングステン及び結合金属の蓄積が起こり得る。しかし真空での短時間の焼結、及びそれに続くさらなる焼結又は焼なましが、窒素を含む且つ／又はそれを放出する環境下で行われるならば、直接に表面下の領域で炭窒化物の蓄積が起き、そうしてチタン及び／又はニオブ及び／又はタンタルの炭窒化物を７０％まで有する調整領域が形成される。そこでは、炭素及び窒素が調整領域内に十分な量含まれているか、又は特に窒素が外向きに増大するように調節されることが、本発明によれば重要である。この調整層は、温度パラメータ及び窒素を放出するガス環境の種類によって、寸法及び組成を構成可能であり、その際に、結合金属含有量が場合によっては局所的に４重量％と少なくなり、且つ場合によってはタングステン濃度が２０重量％まで減少する可能性がある。これらの値は必ずしも下限値を表す必要はない。調整領域の外側表面でいわゆる混合炭化物がこのように蓄積する場合、ナノ領域で構造化される表面及び被覆を成長させるのに好都合な条件が作られる。被覆の調節はＣＶＤ法に従って行われ、炭素も窒素も作業過程において提供するために、ＣＨ４及びＮ２を含むガスが使用される。被覆要素の反応を希望通りに開始させるため、９００℃を超える範囲の温度が用いられ、より高い１０５０℃までの被覆温度は利点をもたらす。反応の制御は、調整層の表面から炭素がいわば吸い出され、そして蒸着の際に被覆結合の中に持ち込まれるという形で行われ、これによってナノ構造の基板と被覆とが内側で接着する。
【００２９】
本発明によれば、希望通りに形成される調整層を生成するための有利な条件を作るために、焼結体がその時々に、７．５重量％を超える、好ましくは８．５重量％を超える、特に１０重量％を超える周期表の第４族及び／又は第５族の元素、好ましくはＴｉ及び／又はＮｂ及び／又はＴａの混合炭化物で生成されることが意図される。
【００３０】
開発作業の際に、焼結体が６重量％を超える、好ましくは８重量％を超える、特におよそ１０重量％以上の結合金属を含むように作られ、そして結合金属としてコバルト及び／又はニッケル及び／又は鉄が使用されることは、製造物の質に有利であることが示された。
【００３１】
本発明の特別な一実施の形態では、粉末状の金属の個々の成分、例えばコバルト、ニッケル、鉄及び／又はその化合物が、粉末状の炭化物に加えられ、そして焼結の際に拡散によって結合金属の組成が形成されることを容易に意図することができる。こうして最も経済的に且つ正確に所望の結合金属の組成を達成することができる。
【００３２】
被覆を支持する表面層を本発明に従って形成するには、焼なましによって、焼結体又は超硬合金体において、（１〜２０）×１０５Ｐａの圧力、好ましくは（５〜１０）×１０５Ｐａの圧力で且つ焼結温度より低いが８００℃より高い温度で、窒素を含む環境で、調整領域が、焼結体から表面に向って少なくとも同程度に高い素材の硬度で、好ましくは次第に硬くなるように、特に一様に硬くなる（マイクロ硬度（ＨＶ０，１）測定の平均値）ように形成され、且つ／又は結合金属の含有量が焼結体の結合金属値の（０．２５〜０．８）倍の値に下がることが重要である。
【００３３】
調整領域内の混合炭化物を蓄積させるためには、圧力、温度刺激及び時間が重要である。焼結体の経済的な処理は、窒素を含む環境で少なくとも１×１０５Ｐａの圧力及び８００℃を超える温度で行われる。これは、この場合では接続要素の有効な反応及び拡散が行われるからである。２０×１０５Ｐａより高い圧力及び／又は１０５０℃を超える、特に１１２０℃を超える焼なまし温度では、調整領域の形成が粗く且つコントロールしにくくなる。
【００３４】
本発明に従って、調整領域において、周期表の第４族及び第５族の炭窒化物の含有量が、好ましくは炭窒化チタン及び／又は炭窒化ニオブ及び／又は炭窒化タンタル（Ｔｉ、Ｎｉ、Ｔａ）（Ｃ、Ｎ）の含有量が、４０重量％〜８０重量％、好ましくは５０重量％〜７０重量％に調節される場合は、すでに発見されているように、ナノ構造の表面が形成され、当該表面上では、その後に基本的に境界領域圧力（Grenzbereichsspannung: border region pressure）を生成することなしに噛み合わさって炭窒化チタンが成長する。この成長は高温ＣＶＤ法でもたらされる。
【００３５】
切削の中断を伴う回転における最良の切削結果は、調整領域が３μｍを超える厚みで作られ、そしてこの領域上に、基本的に炭窒化チタンＴｉ（ＣｘＮｙ）から成る微結晶性の構造化された被覆が、１μｍ〜２２μｍの層の厚みで高温ＣＶＤ法によって塗布される場合に達成可能であり、この被覆上に、任意選択的に、基本的に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から成る１μｍ〜２５μｍの層の厚みの上層、又は基本的に窒化チタン・アルミニウムから成る０．５μｍ〜１２μｍの、特に０．６μｍ〜９．０μｍの層の厚みの上層が堆積される。
【００３６】
調整領域の厚みが３μｍより薄いと、結合相及び炭化タングステンの含有量が多すぎるために、被覆の接着の程度が小さくなる可能性がある。炭窒化チタンから成る被覆は１μｍ以上の厚みの場合にだけ有効で、およそ６μｍ〜９μｍで最良の結果が得られる。高温ＣＶＤ法を用いることは本発明にとって重要である。なぜなら９００℃を超える温度での反応力学は所望の形態で進行するからである。ＣＨ３ＣＮ＋ＴｉＣｌ４を被覆ガスとして使用する際に９００℃未満では、基板表面に炭素がある場合に、場合によっては炭素相が形成される可能性があり、この相は柔らかくて、接着を悪化させるように作用する。さらに被覆は、場合によってはおよそ７５ｎｍの粒径で形成され、大抵は灰色である。
【００３７】
しかし本発明によれば、９００℃を超えた状態で被覆が施され、被覆は赤味がかった黄オレンジ色で、場合によってはおよそ２５ｎｍの平均粒径を有し、つまりはっきりと有利に細かい粒子で形成されており、顕微鏡では幾分暗く見える内部構造が、ひび割れが入るのをさらに抑制し、耐摩耗性を大幅に改良する。
【００３８】
以下では本発明を基本的な図及び結果に基づいてより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
図１は符号Ａで指示される超硬合金物体１を概略的に示し、この物体は結合金属２から成り、この結合金属２内では炭化タングステン粒子３及び混合炭化物粒子４が形成される。
【００４０】
図２では超硬合金物体１が示されており、これは図１の超硬合金物体１と同様に構成されている。尤も、こちらの表面には調整領域４０があり、この調整領域４０が、外向きに窒素含有量が増大する混合炭化物４をより多く含有する（符号Ｂ）。
【００４１】
図３は図１におけるような超硬合金物体１を示しているが、こちらはＨＴ−ＣＶＤ被覆５を支持し、Ｃで指示されている。
【００４２】
図４からは超硬合金物体１（符号Ｄ）を見て取ることができ、これは調整領域４０及びＨＴ−ＣＶＤ被覆５を有する。
【００４３】
図５からは切削実験の結果が見て取れる：同じ組成、すなわち、
炭化タングステン（ＷＣ）  ６０重量％
混合炭化物（Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ）Ｃ  ３０重量％
結合金属（Ｃｏ）  １０重量％
及び同じ幾何学的形状を有する超硬合金スローアウェイチップが、図１〜図４の参照符号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する４つの異なる種類の表面の実施形態において作られた。
【００４４】
ＤＩＮ材料番号１．６５８２に準拠した組成の回転体（Drehling: wallower）において、２ｍｍの切削深度の２２０ｍ／分の切削速度及び０．２８ｍｍの送りの場合、乾式切削の際の回転毎にブレーシング（Abspannung: bracing）が行われ、時間間隔を置いて摩耗領域が計測された。
【００４５】
図から、超硬合金Ａと比較すると、調整領域を有する場合（カーブＢ）、その高い硬度によって耐用年数の向上が達成されることが見て取れる。
【００４６】
超硬合金（カーブＣ）及び調整領域を有する超硬合金（カーブＤ）上の高温ＣＶＤ被覆の耐用年数を向上する作用がはっきりと見て取れる。
【００４７】
本発明による工具（カーブＤ）ではさらに、摩耗の進行がゆっくりとしか早まらないことが保証される。なぜなら高度な調整領域を有する基板における被覆への特に強固な接着は高い硬度を、特に高い耐摩耗性を有するからである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】超硬合金を示す図である。
【図２】調整領域を有する超硬合金を示す図である。
【図３】ＨＴ−ＣＶＤ被覆を有する超硬合金を示す図である。
【図４】調整領域及びＨＴ−ＣＶＤ被覆を有する超硬合金を示す図である。
【図５】切削実験の結果を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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