(57)【要約】上に少なくとも１つのコーティングを有する表面を有する押出ダイ又はその一部などの押出工具が提供され、それを形成する方法が開示される。前記少なくとも１つのコーティングは、前記コーティング中のアルミニウムの量が、コーティング外表面と前記コーティング中の中間厚さとの間で変化するように、特定の特性を有する金属アルミニウム窒化物又は炭窒化物である組成物から形成される。得られたコーティングは、調整された物理的特性及び性能特性を有し、その結果として、改善された摩耗及び押出し性能が得られる。
2019504190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さを有するガイドチャネルを規定する表面と、
Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ及び／又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮ（Ｍｅは、金属であり、ｘは、Ｍｅ及びアルミニウムの合計量に対するアルミニウムの原子比である）を含む少なくとも１つの層を含み且つ前記表面上に配置された化学蒸着（ＣＶＤ）コーティングと、
を含む押出工具であって、
前記コーティングは、厚さを有し、前記ｘの値は、前記厚さを通して変化し、それにより、前記コーティングの外表面における前記ｘの値は、中間厚さにおける前記ｘの値とは異なっている、
押出工具。
【請求項２】
前記コーティングの前記外表面における前記ｘの値が、前記コーティングの前記中間厚さにおける前記ｘの値よりも高い、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記中間厚さにおけるｘが、０．７８〜０．８８である、請求項１又は請求項２に記載の工具。
【請求項４】
前記コーティング厚さの前記外表面におけるｘが、０．８５〜０．９２である、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の工具。
【請求項５】
前記コーティングが、式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣｙＮ１−ｙを有する金属アルミニウム炭窒化物組成物を含み、式中、ｙは、０．０１〜０．０８である、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の工具。
【請求項６】
Ｍｅが、チタン、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、及びバナジウムから選択される少なくとも１つである、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の工具。
【請求項７】
前記コーティングが、前記工具表面の全体にわたって均一な厚さ又は実質的に均一な厚さを有する、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の工具。
【請求項８】
前記コーティングの外側領域の微小硬度が、前記コーティングの中間領域の微小硬度よりも低い、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の工具。
【請求項９】
前記コーティングの前記外表面が、２３００ＨＶ０．０２５〜２９００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有する、請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１０】
前記コーティングの中間領域が、３０００ＨＶ０．０２５〜３６００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有する、請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１１】
前記コーティング組成物の結晶構造が、前記厚さを通して変化し、
前記コーティングの前記外表面が、立方晶系結晶形及び六方晶系ウルツ鉱型結晶形の両方の混合相構造を含む、
請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１２】
前記コーティング組成物の結晶構造が、前記厚さを通して変化し、
前記コーティングの前記中間厚さが、立方晶系結晶形を含む、
請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１３】
前記厚さが、ＴｉＮを含む第一の層と、立方晶系相構造を含む前記中間厚さにおける第二の層と、立方晶系結晶形及び六方晶系ウルツ鉱型結晶形の両方の混合相構造を含む前記コーティング層の前記外表面と、の３つの層を含む、請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１４】
前記ＣＶＤコーティング上に配置された第二のＣＶＤコーティングをさらに含み、前記第二のＣＶＤコーティングは、六方晶系ウルツ鉱型金属アルミニウム窒化物及び／又は金属アルミニウム炭窒化物を含むコーティング、ＢＮを含むコーティング、ＭｏＳ２を含むコーティング、ＷＳ２を含むコーティング、自己潤滑性コーティング、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群より選択される、請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１５】
前記コーティングが、工具ボディの表面に配置され、前記工具ボディは、鋼鉄組成物又はセラミック組成物で形成されている、請求項１〜請求項１４のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１６】
前記工具が、成形ダイ、押出ダイ、及びダイコンポーネントから選択される、請求項１〜請求項１５のいずれか一項に記載の工具。
【請求項１７】
表面によって規定されたガイドチャネルを含む押出工具を提供することと、
化学蒸着（ＣＶＤ）によって前記表面上に複数の前駆体材料を蒸着させ、それにより、Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ及び／又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮ（Ｍｅは、金属であり、ｘは、Ｍｅ及びアルミニウムの合計量に対するアルミニウムの原子比である）を含む少なくとも１つの層を含むコーティングを前記表面上に形成することと、
を含む、押出工具を形成する方法であって、
前記コーティングは、厚さを有し、前記ｘの値は、前記厚さを通して変化し、それにより、前記コーティングの外表面における前記ｘの値は、中間厚さにおける前記ｘの値とは異なっている、
方法。
【請求項１８】
前記複数の前駆体材料を蒸着させることが、水素、窒素、炭素、ハロゲン化アルミニウム化合物、ハロゲン化金属化合物、アンモニア、及び炭化水素から選択される複数の材料を蒸着させることを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記複数の前駆体材料を蒸着させることが、前記複数の前駆体材料のそれぞれを同時に蒸着させることを含む、請求項１７又は請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数の前駆体材料を蒸着させることが、６５０℃〜１０５０℃の温度を有する環境中で前記複数の前駆体材料を蒸着させることを含む、請求項１７〜請求項１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記複数の前駆体材料を蒸着させることが、１ｍｂａｒ〜６０ｍｂａｒの圧力を有する環境中で前記複数の前駆体材料を蒸着させることを含む、請求項１７〜請求項２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記複数の前駆体材料を蒸着させることが、少なくとも２０分間、好ましくは、３０分間〜３６０分間前記複数の前駆体材料を蒸着させることを含む、請求項１７〜請求項２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記複数の前駆体材料を蒸着させることが、０．１Ｌ／分〜２５０Ｌ／分の流量で前記複数の前駆体材料のうちの少なくとも１つを蒸着させることを含む、請求項１７〜請求項２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記複数の前駆体材料を蒸着させることが、５０ｇ／時間〜１００ｇ／時間の流量で前記複数の前駆体材料のうちの少なくとも１つを蒸着させることを含む、請求項１７〜請求項２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記コーティングの外側領域の微小硬度が、前記コーティングの中間領域の微小硬度よりも低い、請求項１７〜請求項２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記コーティングの前記外表面における前記ｘの値が、前記コーティングの前記中間厚さにおける前記ｘの値よりも高い、請求項１７〜請求項２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
Ｍｅが、チタン、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、及びバナジウムから選択される少なくとも１つである、請求項１７〜請求項２６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２８】
水素が、１０〜２５０Ｌ／分の流量で供給され、
窒素が、０〜３０Ｌ／分の流量で供給され、
アンモニアが、０．２〜５Ｌ／分の流量で供給され、
ハロゲン化アルミニウム化合物が、０．１〜７Ｌ／分の流量で供給される、
請求項１７〜請求項２７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２９】
ハロゲン化金属化合物が、５０ｇ／時間〜１００ｇ／時間の流量で提供され、前記ハロゲン化金属化合物は、好ましくは、ハロゲン化チタン化合物であり、より好ましくは、ＴｉＣｌ４である、請求項１７〜請求項２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
ハロゲン化金属化合物が、０．１〜７Ｌ／分の流量で提供され、前記ハロゲン化金属化合物は、好ましくは、ハロゲン化クロム化合物であり、より好ましくは、ＣｒＣｌ３である、請求項１７〜請求項２９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記コーティングが、１０μｍ／時間≧ＤＲ≧２μｍ／時間の蒸着速度（ＤＲ）で蒸着される、請求項１７〜請求項３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の押出工具が得られる、請求項１７〜請求項３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
請求項１７〜請求項３３のいずれか一項に記載の方法によって得ることができる押出工具。
【請求項３４】
金属、特に、アルミニウム及びアルミニウム合金を押し出すための、請求項１〜請求項１６及び請求項３３のいずれか一項に記載の押出工具の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、その全開示内容が参照により本明細書に援用される２０１５年１２月７日に出願された米国仮特許出願第６２／２６３，９６４号の優先権を主張するものである。
【０００２】
本明細書は、押出工具全般に関し、より詳細には、表面処理をその上に有する押出工具に関する。
【背景技術】
【０００３】
金属、金属合金、プラスチックなどの押出しに用いられるダイ及び／又は他の工具などの押出工具は、特定回数の使用後又は特定時間の経過後に押出工具を摩耗させる条件に晒される。こうなると、押出工具は、廃棄、及び／又は交換などを行う必要がある。そのような押出工具の望ましくない急速な摩耗に対するこれまでのソリューションには、コーティングを塗布して押出工具（又はその一部）を保護材料で封入することが含まれていた。過去に用いられた例示的な保護材料としては、鋼鉄又は超硬合金であった。
【０００４】
多くの押出工具は、比較的高いアスペクト比を示すキャビティなどの１又は複数の凹み表面を有するように設計される。そのような工具の場合、保護コーティングの堆積に物理蒸着（ＰＶＤ）技術を用いることは、ＰＶＤノズル（又は他の塗布ツール）の「見通し線（line-of-sight）」内の領域のみがコーティングされる結果となり、有効に完全なコーティングが成されていない、又は少なくとも所望されるすべての領域には充分なコーティングが成されていない押出工具が得られる結果となるＰＶＤ技術の「見通し線」による制限に起因して、困難又は不可能であり得る。このため、様々な化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスが、コーティングの塗布に用いられてきた。しかし、そのようなＣＶＤプロセスは、押出工具に対して所望される度合いの改善を提供することができない可能性がある。操作条件、押出される材料の種類、及び／又は他の因子に応じて、工具の耐用寿命の延長は、実現されないか、及び／又はＣＶＤプロセスのコストに起因して合理的ではない可能性がある。
【０００５】
したがって、コーティングされることが所望されるすべての表面が確実に実際にコーティングされる押出工具をコーティングする方法、さらには費用対効果の高い方法でＣＶＤによって押出工具上にコーティングすることが可能であり、１又は複数の既存の材料と比較して押出工具の動作寿命を延長する材料が求められている。
【０００６】
以下の概要は、本開示に特有である革新的な特徴のいくつかの理解を促進するために提供されるものであり、完全に記述することを意図するものではない。本開示の様々な態様の完全な理解は、全明細書、請求項、図面、及び要約を全体として捉えることによって得ることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
押出ダイなどの押出工具の動作寿命を延長することは、押出し製品の品質の向上、さらには工具の高価な交換の必要性の低減にとって最も重要である。したがって、本発明の目的は、以下の目的の１又は複数によって記載されるように、改善された特性を有する押出工具を提供することである。
【０００８】
このため、目的は、非常に優れた工具寿命、高められた性能、及び／又はより低いコストを可能にする押出工具を提供することである。押出工具は、好ましくは、改善された硬度、摩擦係数、表面形態、及び／又は粗度を示すはずであり、したがって、押出し用途の状況において、向上された性能特性を有するはずである。さらにより好ましくは、本発明の目的は、制御及び調整された性能を有する押出工具の作製を可能にする目的で、コーティング特性を操作する可能性を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、平滑だが耐摩耗性である表面、並びに／又は長い有効寿命及び高い幾何学的精度を有するコーティングされた押出工具を提供することである。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、上述の利点を有する押出工具を形成する方法を提供することである。さらに、別の目的は、コーティングされることが所望されるすべての表面が確実に実際にコーティングされる押出工具をコーティングするための方法、さらには費用対効果の高い方法でＣＶＤによって押出工具上にコーティングすることが可能であり、１又は複数の既存の材料と比較して押出工具の動作寿命を延長する材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これらの目的は、提供される工具によって対処され、押出工具は、押出されるべき材料を通す、又はそうでなければ成形若しくは誘導することを意図するガイドチャネルを含み、ガイドチャネルは、長さを有し、表面によって規定され、表面は、表面の上に配置され、改善された工具性能を提供するコーティング、好ましくは、ＣＶＤコーティングを含む。提供されるコーティングは、Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ及び又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮを含む少なくとも１つの層を含み、ここで、Ｍｅは、金属であり、ｘは、Ｍｅ及びアルミニウムの合計量に対するアルミニウムの原子比であり、コーティングは、厚さを有し、ｘの値は、厚さを通して変化し、それにより、コーティングの外表面におけるｘの値は、中間厚さにおけるｘの値と異なっている。本明細書で用いられる場合、「中間厚さ」の用語は、コーティングの外表面と、コーティングが堆積されている表面に面している面であるコーティングの反対側の面と、の間のコーティングの厚さに沿った任意の点を意味する。コーティング中のｘの値を、その厚さ全体にわたって変化させることによって、工具性能の向上が実現される。
【００１２】
ある態様では、コーティングは、コーティングの外表面におけるｘの値よりも低い中間厚さにおけるｘの値を含む。所望により、中間厚さにおけるｘは、０．７８〜０．８８、又はこれらの間のいずれの値若しくは範囲であってもよい。外表面におけるｘの値は、中間厚さにおける値よりも高い。所望により、コーティングの外表面におけるｘは、０．８５〜０．９２である。ある態様では、コーティングは、コーティング材料として、Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮを含む。ある態様では、コーティングは、コーティング材料として、Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣＮを含む。ある態様では、コーティングは、コーティング材料として、Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ及びＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮの両方を含む。ｘの有効値（operative values）は、Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ及びＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮの両方に対して、個々に、又は合わせて適用可能である。コーティング組成物中の金属は、所望により、チタン、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、又はこれらの任意の組み合わせであってもよい。ある態様では、金属は、チタンである。所望により、コーティングは、アルミニウムに加えて、チタン及びクロムの両方を含む。
【００１３】
提供されるコーティングは、微小硬度を有する。ビッカース法によって測定される微小硬度は、所望により、コーティングの厚さの全体又は厚さの一部にわたって変化する。ある態様では、コーティングの外表面は、中間厚さよりも低い微小硬度を有する。外表面をより軟質とすることにより、工具性能及び得られる押出し製品の品質を改善するコンフォーマル層が作り出されることが見出された。所望により、相対的により軟質であるコーティング外表面は、より硬質であるコーティング材料の中間厚さによって支持され、及び所望により、中間厚さまで摩耗してよい。所望により、コーティングの外表面は、２３００ＨＶ０．０２５〜２９００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有する。所望により外表面厚さに隣接していてよい中間厚さは、所望により、３０００ＨＶ０．０２５〜３６００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有する。
【００１４】
ある態様は、コーティングの結晶形がコーティング厚さ全体にわたって変化するコーティングを含む。所望により、２つ以上の結晶形が厚さ中に存在し、それにより、厚さ全体にわたって１つの結晶形の相対量が変化する。所望により、厚さは、立方晶系結晶形、六方晶系ウルツ鉱型結晶形、又は立方晶系結晶形及び六方晶系ウルツ鉱型結晶形の両方を特徴とする。所望により、中間厚さは、立方晶系結晶形であるか、又は立方晶系結晶形を含む。所望により、外表面は、六方晶系ウルツ鉱型結晶形であるか、又は六方晶系ウルツ鉱型結晶形を含む。所望により、立方晶系結晶形に対する六方晶系ウルツ鉱型結晶形の相対量は、中間厚さよりもコーティング外表面の方が多い。
【００１５】
上記で述べたように、別の目的は、上記で又は本明細書の他所で述べる特徴のうちの１又は複数を有する、押出工具、所望により本明細書で提供される押出工具上にコーティングを形成する方法を提供することである。方法は、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセスに基づく。ＣＶＤは、不均一表面上、所望により、押出工具のガイドチャネル上、所望により、押出工具の全表面又は実質的全表面上に、非常に優れた工具性能をもたらす結果となるコーティングを提供することができることが見出された。方法は、表面によって各々が規定された１又は複数のガイドチャネルを含む押出工具を提供することを含む。表面は、所望により、他のガイドチャネルと隣接しているか、又はそれらから実質的に分離されている。蒸着は、ガイドチャネルの表面上にコーティングを形成させる。本明細書で述べる特徴を有するコーティングは、所望により、提供されるプロセスによって実現される。所望により、蒸着の工程は、複数の前駆体材料を蒸着することを含む。理解されるように、ＣＶＤコーティングの前駆体材料は、そのまま蒸着されるのではなく、典型的には、化学反応を起こして、実際に蒸着される材料を形成する。所望により、複数の材料は、水素、窒素、炭素、ハロゲン化アルミニウム化合物、ハロゲン化金属化合物、アンモニア、及び炭化水素から選択される。そのような蒸着により、１又は複数層のＭｅ１−ｘＡｌｘＮ及び又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮを含むコーティングを作製することができ、ここで、Ｍｅは、金属であり、ｘは、Ｍｅ及びアルミニウムの合計量に対するアルミニウムの原子比であり、コーティングは、厚さを有し、ｘの値は、厚さを通して変化し、それにより、コーティングの外表面におけるｘの値は、中間厚さにおけるｘの値と異なっている。ある態様では、複数の前駆体材料の蒸着は、複数の前駆体材料の各々を同時に蒸着することを含む。所望により、複数の前駆体材料の蒸着は、６５０℃〜１０５０℃の温度を有する環境中で行われる。所望により、前駆体材料の蒸着は、１ｍｂａｒ〜６０ｍｂａｒの圧力を有する環境中で行われる。蒸着の工程は、得られるコーティングの所望される厚さを調節するのに所望される時間にわたって行われてよい。所望により、複数の前駆体材料は、少なくとも２０分間にわたって蒸着される。ある態様では、複数の前駆体材料の蒸着は、複数の前駆体材料のうちの少なくとも１つを、毎分０．１リットル（ｌ／分）〜２５０ｌ／分の流量で蒸着することを含む。所望により、複数の前駆体材料の蒸着は、複数の前駆体材料のうちの少なくとも１つを、毎時５０グラム（ｇ／時間）〜１００ｇ／時間の流量で蒸着することを含む。
【００１６】
本明細書で述べる態様のさらなる特徴及び利点は、以下に続く詳細な記述に示され、部分的には、その記述から当業者にとって容易に明らかとなるか、又は以下に続く詳細な記述、請求項、さらには添付の図面を含む本明細書で述べる態様を実践することによって認識される。
【００１７】
前述の全般的記述及び以下の詳細な記述はいずれも、様々な態様を記載しており、請求される主題の性質及び特徴を理解するための概要又は構想を提供することを意図するものであることは理解されたい。添付の図面は、様々な態様のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を成すものである。図面は、本明細書で述べる様々な態様を例示しており、記述と共に、請求される主題の原理及び作用を説明する役割を有する。
【００１８】
具体的には、上記で述べた目的に対する特定のソリューションとして、本発明は、添付の請求項で規定される押出工具及び方法を提供する。
【発明の効果】
【００１９】
ここで、本明細書で述べる押出工具が、１又は複数の金属アルミニウム窒化物及び／又は金属アルミニウム炭窒化物コーティングでコーティングされていることは理解されたい。押出工具上のそのようなコーティングの結果として、他の押出工具と比較して向上された性能及び長い有効寿命を示すコーティングされた押出工具が得られる。コーティングされた押出工具は、さらに、他の押出工具と比較して、低い粗度特性及び／又は高い幾何学的精度を示し得る。
【００２０】
本発明に従う方法は、低下されたコーティング粗度、延長された動作寿命、より高い幾何学的精度を有し、並びに／又は製造工程数及び必要コストが低下されたコーティングされた押出工具を作製する可能性を提供する。さらに、本発明者らは、コーティングの組成を、より具体的には、そのアルミニウム含有量を改変することにより、その基本的結晶構造を六方晶から立方晶に変化させ、それにより、押出工具の性能特性を決定する硬度、摩擦係数、表面形態、及び粗度などのコーティングの特性に影響を与えることが可能であることを見出した。コーティング特性を操作することができることにより、制御及び調整された性能を有する押出工具を作製することが可能となる。
【００２１】
図面中に示される態様は、本質的に例示的及び代表的であり、請求項によって規定される主題を限定することを意図するものではない。図面は、必ずしも縮尺通りではない。例示的な態様の以下の詳細な記述は、同じ構造は同じ符号で示される以下の図面と合わせて読むことで理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】図１Ａは、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従うコーティングを備えた例示的な押出工具の長さ方向断面図を模式的に示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う押出工具の表面上に作製された例示的な層の断面図を模式的に示す。
【図１Ｃ】図１Ｃは、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う押出工具の表面上に作製された複数の例示的な層の断面図を模式的に示す。
【図２Ａ】図２Ａは、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う例示的な立方晶構造を示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う例示的な六方晶系ウルツ鉱型結晶構造を示す。
【図３】図３は、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う例示的な立方晶窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）のＸ線回折（ＸＲＤ）スペクトルをグラフで示す。
【図４】図４は、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う例示的な混合（立方晶及び六方晶）ＴｉＡｌＮのＸＲＤスペクトルをグラフで示す。
【図５Ａ】図５Ａは、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う立方晶ＴｉＡｌＮの走査型電子顕微鏡画像の詳細な写真を示す。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う混合（立方晶及び六方晶）ＴｉＡｌＮの走査型電子顕微鏡画像の詳細な写真を示す。
【図６】図６は、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う立方晶ＴｉＡｌＮの例示的なエネルギー分散型Ｘ線（ＥＤＸ）スペクトルをグラフで示す。
【図７】図７は、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う窒化チタン（ＴｉＮ）／立方晶ＴｉＡｌＮ系の断面画像の詳細な写真を示す。
【図８】図８は、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従う例示的な窒化クロムアルミニウム（ＣｒＡｌＮ）のＸＲＤスペクトルをグラフで示す。
【図９】図９は、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従うＴｉＮ／ＣｒＡｌＮ系の断面画像の詳細な写真を示す。
【図１０】図１０は、本明細書で示され記載される１又は複数の態様に従うコーティングされたボディを形成する例示的な方法の流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
特定の態様の以下の記述は、本質的に単なる例示であり、当然様々であり得る本発明の範囲、その適用、又は使用を限定することを意図するものではまったくない。本発明は、本明細書に含まれる限定されない定義及び専門用語に関連して記載される。これらの定義及び専門用語は、本発明の範囲又は実践を限定するものとして機能することを意図するものではなく、単に例示的及び記述的な目的で提示されるものである。プロセス又は組成物は、ある順序の個々の工程として、又は特定の材料を用いるものとして記載されるが、当業者であれば容易に理解されるように、本発明の記述が多くの方法で配列される複数の部分又は工程を含み得るように、工程又は材料は、交換可能であり得ることは理解される。
【００２４】
様々な要素、成分、領域、層、及び／又はセクションを記載するために、「第一の」、「第二の」、「第三の」などの用語が本明細書で用いられ得るが、これらの要素、成分、領域、層、及び／又はセクションが、これらの用語によって限定されるべきではないことは理解される。これらの用語は、単に、１つの要素、成分、領域、層、及び／又はセクションを別の要素、成分、領域、層、及び／又はセクションと区別するために用いられる。したがって、以下で考察される「第一の要素」、「成分」、「領域」、「層」、又は「セクション」は、本明細書における教示事項から逸脱することなく、第二の（又はそれ以外の）要素、成分、領域、層、又はセクションと称される可能性がある。
【００２５】
本明細書で用いられる専門用語は、単に特定の態様を記載する目的のものであり、限定することを意図するものではない。本明細書で用いられる場合、単数形の「１つの（a）」、「１つの（an）」、及び「その（the）」は、文脈からそうでないことが明らかでない限り、「少なくとも１つの」を含む複数形を含むことを意図している。「又は」は、「及び／又は」を意味する。本明細書で用いられる場合、「及び／又は」の用語は、付随して列挙される項目の１又は複数のありとあらゆる組み合わせを含む。さらに、「含む（comprises）」及び／若しくは「含んでいる（comprising）」、又は「含む（includes）」及び／若しくは「含んでいる（including）」の用語は、本明細書で用いられる場合、記載される特徴、領域、整数、工程、操作、要素、及び／又は成分の存在を明示するが、１若しくは複数の他の特徴、領域、整数、工程、操作、要素、成分、及び／若しくはこれらの群の存在又は追加を排除するものではないことも理解される。「又はその組み合わせ」の用語は、前に述べた要素のうちの少なくとも１つを含む組み合わせを意味する。
【００２６】
特に断りのない限り、本明細書で用いられるすべての用語（技術的及び科学的用語を含む）は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるものと同じ意味を有する。さらに、一般的に用いられる辞書に定義されるものなどの用語は、該当する技術分野及び本開示の文脈におけるそれらの意味と一致する意味を有するものとして解釈されるべきであって、本明細書においてそのような明確な規定がない限りにおいて、理想化された又は過度に形式的な意味に解釈されるものではないことも理解される。
【００２７】
本開示は、主として金属、金属合金、セラミック、及び／又はプラスチックなどの押出しに用いるための押出工具の表面処理及び作製全般に関する。より詳細には、本開示は、式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮを含む金属アルミニウム窒化物及び／又は式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣＮを有する金属アルミニウム炭窒化物でコーティングされた、好ましくは化学蒸着（ＣＶＤ）によってコーティングされた押出工具に関し、式中、Ｍｅは、金属であり、ｘは、Ｍｅ及びアルミニウムの合計量に対するアルミニウムの原子比である。コーティング層の組成は、異なる厚さのコーティングに特有の適合された特性が提供されるように、調節され得る。比較的軟質である外表面をコーティングに提供することにより、改善された押出工具性能を実現することが可能であることが見出された。このため、コーティング厚さ全体にわたって変化する適合された特性を有するコーティングが提供され、この場合、そのような特性は、組成、結晶構造、硬度、粗度、又はこれらの組み合わせであってよい。コーティングは、好ましくは、式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮを含む金属アルミニウム窒化物及び／又は式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣＮを有する金属アルミニウム炭窒化物から本質的に成り、さらにより好ましくは、それらから成る。所望により、コーティング材料は、金属及びアルミニウムで形成されて、窒素及び／又は炭素原子が金属アルミニウム結晶格子中に埋め込まれていてよく、それによって、アルミニウムがドープされた金属をベースとするコーティングとは区別することができる構造的に特有のコーティング材料が提供される。金属アルミニウム窒化物及び／又は金属アルミニウム炭窒化物の特定のコーティングが、本明細書の様々な態様で記載される。これらのコーティングは、部分的に若しくは全体として作用するか、又は少なくとも１つのコーティング特性について区別することができるコーティング外表面層に隣接する、所望により直接隣接する下層として作用し得る。押出工具又は他の所望されるボディを本明細書で述べる材料でコーティングする結果として、押出工具は、未コーティングの、又は他の材料でコーティングされた、又は類似の材料であるが異なる構造で存在する材料でコーティングされた押出工具と比較して、向上された性能、及び長い寿命を示し得る。例えば、本明細書で述べる材料でコーティングされた押出工具は、未コーティングの、又は他の材料でコーティングされた押出工具と比較して、低い粗度特性を示し得る。別の例では、本明細書で述べる材料でコーティングされた押出工具は、未コーティングの、又は他の材料でコーティングされた押出工具と比較して、硬質耐摩耗性コーティングの下層と組み合わせて、より軟質で耐摩耗性の低い表面を示し得る。結果として、本明細書で述べる材料でコーティングされた押出工具は、一般的に、長い有効寿命を有し得るものであり、高い幾何学的精度を示し得る。
【００２８】
１つの態様では、本発明は、ＣＶＤコーティングされた押出工具に関し、ＣＶＤ技術を用いて、式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮを有し、Ｍｅ／Ａｌ比を変化させた金属アルミニウム窒化物及び／又は金属アルミニウム炭窒化物を含む新規なコーティングが作製される。コーティング中のＭｅは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖなど、好ましくは、Ｔｉ及びＣｒ、最も好ましくは、Ｔｉであってよい。コーティング中の炭素含有量は、コーティング中の原子の総量に対して０〜８％で変化し得る。コーティングは、単層として蒸着されてよく、又は層の組み合わせとして蒸着され、したがって、多層構造が形成されてもよい。コーティングの厚さは、１〜４９μｍ、好ましくは、１〜２０μｍ、最も好ましくは、１〜１０μｍの範囲内であってよい。コーティング材料は、窒素及び所望により炭素原子が元素Ｍｅ−Ａｌ格子中に埋め込まれたＭｅ−Ａｌ固溶体（好ましくは、Ｔｉ−Ａｌ）をベースとして形成され、このことにより、アルミニウムがドープされた金属をベースとするコーティングとは異なる。ＣＶＤコーティング技術により、Ｍｅ及びＡｌのコーティング含有量を、好ましくは、ｘ＝０．６〜０．９で変化させることが可能となる。得られる組成変化により、基本的結晶構造を六方晶から立方晶に変化させ、それにより、押出工具の性能特性を決定する硬度、摩擦係数、表面形態、及び粗度などのコーティングの特性に影響を与えることが可能となる。コーティング特性を操作することができることにより、制御及び調整された性能を有する押出工具を作製することが可能となる。特に、本発明のこの態様は、以下の実施形態を提供する：
＜１＞  式：Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣＮの硬質コーティングが上に堆積された押出工具であり、式中、Ｍｅは、金属であり、ｘは、０．６〜０．９の範囲内である。
＜２＞  炭素含有量が、０〜８％である、実施形態＜１＞に記載の押出工具。
＜３＞  Ｍｅが、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ、及びこれらの組み合わせから成る群より選択される、実施形態＜１＞に記載の押出工具。
＜４＞  前記硬質コーティングが、１〜４９μｍの範囲内の厚さを有する、実施形態＜１＞に記載の押出工具。
＜５＞  前記硬質コーティングが、単一層を含む、実施形態＜１＞〜＜４＞のいずれか１つに記載の押出工具。
＜６＞  前記硬質コーティングが、複数の層を含む、実施形態＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の押出工具。
＜７＞  前記硬質コーティングが、均一な組成である、実施形態＜１＞〜＜６＞のいずれか１つに記載の押出工具。
＜８＞  前記硬質コーティングの組成が、その厚さに応じて変化する、実施形態＜１＞〜＜５＞のいずれか１つに記載の押出工具。
＜９＞  前記硬質コーティングの上に配置された材料の第二のボディをさらに含む、実施形態＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の押出工具。
＜１０＞  材料の前記第二のボディが、前記硬質コーティングの硬度よりも低い硬度を有する、実施形態＜８＞に記載の押出工具。
＜１１＞  薄膜堆積プロセスによって前記押出工具上に前記硬質コーティングを堆積させることを含む、実施形態＜１＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の押出工具を作製する方法。
＜１２＞  前記薄膜堆積プロセスが、化学蒸着（ＣＶＤ）である、実施形態１１に記載の方法。
【００２９】
ここで、図を参照すると、図１は、いくつかの態様に従う全体として１００と称する例示的な押出工具の長さ方向断面図を示す。押出工具１００は、この開示によって限定されるものではなく、押出しによって様々な材料を成形する目的に用いられるものとして一般的に認識されているいかなるデバイス又はそのコンポーネントであってもよい。限定されない例として、押出工具１００は、ダイ、ダイコンポーネント、及び／又はダイの特定の表面などであってよい。二つ割り押出ダイが示されるが、本開示は、単体構成の押出ダイ又は他の複数構成の押出ダイにも等しく適用可能である。
【００３０】
押出工具１００は、例えば、押出工具の内部を形成する１又は複数の表面によって規定されたガイドチャネルを含んでよい。ガイドチャネルは、所望により実質的に対向している２つの側の間にあって、長さを有し、それにより、ガイドチャネルの構成が、押出し材料をガイドチャネルの形状に押出されるように誘導することができる手段を作り出す。図１Ａに示される例示的な態様では、マンドレル１１５を形成するマンドレル部分１０５が備えられる。押出工具１００はまた、例えば、マンドレル部分１０５と協働するダイボルスタ１１０も含んでよい。マンドレル部分１０５は、マンドレル１１５とダイボルスタ１１０の円筒状壁部１２０との間のマンドレル部分１０５上の１又は複数のガイドチャネル１２５を含む複数の入口部を、マンドレル１１５の周囲に沿って形成してよい。加えて、ガイドチャネル全体を形成する複数の内部押出し表面は、例えば、ダイボルスタ１１０の内側壁部１３０及び／又はマンドレル部分１０５の内側壁部１３５（これは、マンドレル１１５の内側壁部でもあってよい）などの、マンドレル部分１０５及び／又はダイボルスタ１１０によって形成されてよい。このため、延性材料（例：溶融材料、液体材料、又は半液体材料など）は、ガイドチャネル１２５を通して誘導され得る。好ましくは、ガイドチャネルによって規定された表面は、押出工具の内部のキャビティであり、この場合、所望により、「見通し線」外である凹み表面の少なくとも一部、及び／又は表面は、２以上のアスペクト比によって規定され、アスペクト比は、キャビティの深さとその最も小さい断面寸法との間の比に相当する。
【００３１】
本明細書においてより詳細に述べるように、押出工具１００は、その１又は複数の表面上にコーティングを備えていてよい。ある態様では、押出工具１００は、すべての表面に、表面のうちの特定の１つが押出されるべき延性材料と接触するかどうかに関わらず、コーティングを備えていてよい。ある態様では、押出工具１００は、押出されるべき延性材料と接触することになり得る表面のみにコーティングを備えていてもよく、それは、例えば、ガイドチャネル１２５を規定する表面（例：マンドレル１１５、及び／又はダイボルスタ１１０の円筒状壁部１２０）、及び／又は１若しくは複数の内表面（例：ダイボルスタ１１０の内側壁部１３０、及び／又はマンドレル部分１０５の内側壁部１３５）などである。
【００３２】
様々な態様では、マンドレル部分１０５及び／又はダイボルスタ１１０は、対応する長期的耐熱性及び硬度保持性を有する高温鋼で構築されてよく、それは、例えば、熱間鋼又は一般的に知られている他の種類の鋼鉄などである。例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、及び／又はバナジウム（Ｖ）合金などを有する鋼鉄組成物が用いられてよい。具体例としては、鋼鉄タイプ２３４４、及び／又は２３６７などが挙げられ得る。しかし、そのような組成物は、単なる例示であり、マンドレル部分１０５及び／又はダイボルスタ１１０は、本出願の範囲から逸脱することなく、他の材料（他の鋼鉄組成物又は非鋼鉄材料を含む）で構築されていてもよいことは理解されるべきである。
【００３３】
図１Ｂ及び１Ｃは、様々な態様に従う押出工具１００の表面の１又は複数に提供されてよい例示的なコーティングを示す。例えば、図１Ｂに示されるように、押出工具１００は、所望により部分的に又は全体としてガイドチャネルの表面によって形成されて、コーティング１０７でコーティングされている表面１０６を有してよい。別の例では、図１Ｃに示されるように、押出工具１００の表面１０６は、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９でコーティングされていてもよい。押出工具１００の表面１０６上に提供されるコーティングの数は、この開示によって限定されるものではなく、特定の表面がコーティングを有しないか、又は３つ以上のコーティングを有していてもよいことは理解されるべきである。さらに、図１Ｃでは、第一のコーティング１０８が表面１０６と接触するものとして、及び第二のコーティング１０９が第一のコーティング１０８と接触する（しかし、表面１０６とは接触しない）ものとして示されるが、本開示は、それに限定されない。例えば、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９は、互いに混合されて、表面１０６上に配置される単一層とされてもよい。別の例では、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９は、表面１０６のある部分が第一のコーティング１０８と接触し、表面１０６の他の部分が第二のコーティング１０９と接触するように、表面１０６上に分散されてもよい。
【００３４】
図１Ｃを参照すると、本発明に従うコーティングを押出工具に提供する場合、押出工具１００の表面１０６は、硬質で耐摩耗性である第一のコーティング１０８の下層と組み合わせた、より軟質で耐摩耗性の低いトップ層（第二のコーティング１０９）によって作製され得る。例えば、そのようなトップ層は、上記で述べたコーティングの六方晶相（Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣＮ）、又はＢＮ、ＭｏＳ２、ＷＳ２などのコーティング、又は他の類似の自己潤滑性コーティングであり得る。好ましくは、そのようなトップ層は、六方晶系ウルツ鉱型金属アルミニウム窒化物及び／又は金属アルミニウム炭窒化物である上記で述べた式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ及び／又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮを有する成分；ＢＮ；ＭｏＳ２；ＷＳ２；自己潤滑性コーティング；並びにこれらの任意の組み合わせから成る群より選択される成分を含む。そのようなトップ層は、好ましくは、前記の群から選択される成分から本質的に成り、さらにより好ましくは、前記群から選択される成分から成る。
【００３５】
この手法の結果、上層が、素早く制御可能に摩耗してコンフォーマル表面を生成し、低い摩擦係数を与える押出工具が得られる。コーティングの硬質及び軟質の成分はいずれも、上記で述べた炭窒化金属をベースとしている。得られる平滑だが耐摩耗性であるコーティングされた押出工具は、長い有効寿命及び高い幾何学的精度の押出工具をもたらす。上記の例は、本発明の適用範囲を記載した処理に限定することを意図するものではなく、押出工具に対して実現可能である考え得る有益性のうちの１つを例示することを意図している。
【００３６】
さらに、ある態様では、押出工具は、工具表面の全体、工具表面の実質的に全体、又は工具表面の所望される部分（例：ガイドチャネル）がコーティングされることも理解される。例えば、押出工具は、所望により、工具表面の９０％以上、所望により、工具表面の９９％以上がコーティングされる。ある態様では、ガイドチャネルの全体が、コーティングと接触している。
【００３７】
図１Ｂを参照すると、コーティング１０７は、厚さＴを有してよい。厚さＴは、一般的に、コーティング１０７の表面１０６と接触している部分からコーティング１０７の最外部分まで伸びるコーティング１０７の寸法態様を意味する。本明細書で用いられる場合、厚さは、クーポン試験片に対するボールクレーター（カロテスト）によって特定され、それにより、コーティング厚さは、得られたクレーター画像の測定に基づいて算出することができる。ある態様では、厚さＴは、本明細書においてより詳細に述べるように、特定の硬度及び耐摩耗特性を有するコーティングされた押出工具１００が得られる特定の厚さであってよい。厚さＴは、一般的に、この開示によって限定されるものではなく、いかなる厚さであってもよく、特に、本明細書で述べるように、コーティング１０７の様々な特性を提供するものとして認識され得る厚さであってよい。ある態様では、厚さＴは、約１マイクロメートル（μｍ）〜約１００μｍの範囲内であってよく、約１μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の態様では、厚さＴは、約１μｍ〜約４９μｍの範囲内であってよい。別の特定の態様では、厚さＴは、約１μｍ〜約２０μｍの範囲内であってよい。別の特定の態様では、厚さＴは、約１μｍ〜約１０μｍの範囲内であってよい。好ましくは、厚さＴは、２μｍ〜１００μｍ；より好ましくは、２μｍ〜４９μｍ、２μｍ〜４０μｍ、又は１２〜４９μｍ；さらにより好ましくは、１μｍ〜４．５μｍ、又は７．５〜１０．５μｍ、最も好ましくは、２μｍ〜４．５μｍ、又は７．５〜９．５μｍの範囲内であってよい。
【００３８】
コーティングは、所望により、工具表面の全体、工具表面の実質的に全体、又はガイドチャネルの表面などの工具表面の所望される領域にわたって、均一な厚さ、又は実質的に均一な厚さである。所望により、厚さは、工具表面又はそのガイドチャネル部分にわたって、５０％以下で変化する。所望により、厚さは、４０％以下、３０％以下、２０％以下、１０％以下、５％以下、又は１％以下で変化する。このため、ある態様では、コーティングの厚さは、工具外表面、工具内表面、又はこれらの組み合わせにわたって、実質的に均一である。
【００３９】
ここで図１Ｃを参照すると、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９は、組み合わせた厚さＴ’を有し得る。厚さＴ’は、一般的に、第一のコーティング１０８の表面１０６と接触している部分から第二のコーティング１０９の最外部分まで伸びる第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９の組み合わせの寸法態様を意味する。ある態様では、組み合わせた厚さＴ’は、本明細書においてより詳細に述べるように、特定の硬度及び耐摩耗特性を有するコーティングされた押出工具１００が得られる特定の厚さであってよい。組み合わせた厚さＴ’は、一般的に、この開示によって限定されるものではなく、いかなる厚さであってもよく、特に、本明細書で述べるように、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９の様々な特性を提供するものとして認識され得る厚さであってよい。ある態様では、組み合わせた厚さＴ’は、図１Ｂに関して述べたコーティング１０７の厚さＴよりも大きくてよい。他の態様では、組み合わせた厚さＴ’は、図１Ｂに関して述べたコーティング１０７の厚さＴと実質的に等しくてもよい。このため、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９の各々は、個別に、図１Ｂに関して述べたコーティング１０７ほど厚くなくてもよい。ある態様では、組み合わせた厚さＴ’は、約１μｍ〜約１００μｍの範囲内であってよく、約１μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。表面１０６が３つ以上の層を含む態様において、３つ以上の層の組み合わせた厚さも、約１μｍ〜約２００μｍであってよく、約２μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含むことは理解されるべきである。
【００４０】
図１Ｂ及び１Ｃを再度参照すると、コーティング１０７（又は別の選択肢として、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）は、硬度を示し得る。ある態様では、コーティング１０７（又は、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）の硬度は、コーティングされた押出工具１００が本明細書で述べる特定の特性を有する結果となる特定の硬度であってよい。好ましくは、コーティング１０９の材料は、コーティング１０８の材料の硬度よりも低い硬度を有する。本明細書で用いられる場合、硬度は、ビッカース微小硬度ＨＶ０．０２５として規定される。ある態様では、コーティング１０７（又は、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）は、約１９００ＨＶ０．０２５（ＥＮ  ＩＳＯ  ６５０７−１：２００６に従って、ＨＶ０．０２５レファレンスブロックを用いたビッカース法によって測定）〜約３９００ＨＶ０．０２５の範囲内の微小硬度を有してよく、約１９００ＨＶ０．０２５、約２０００ＨＶ０．０２５、約２１００ＨＶ０．０２５、約２２００ＨＶ０．０２５、約２３００ＨＶ０．０２５、約２４００ＨＶ０．０２５、約２５００ＨＶ０．０２５、約２６００ＨＶ０．０２５、約２７００ＨＶ０．０２５、約２８００ＨＶ０．０２５、約２９００ＨＶ０．０２５、約３０００ＨＶ０．０２５、約３１００ＨＶ０．０２５、約３２００ＨＶ０．０２５、約３３００ＨＶ０．０２５、約３４００ＨＶ０．０２５、約３５００ＨＶ０．０２５、約３６００ＨＶ０．０２５、約３７００ＨＶ０．０２５、約３８００ＨＶ０．０２５、約３９００ＨＶ０．０２５、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の態様では、コーティング１０７（又は、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）は、約２６００±３００ＨＶ０．０２５〜約３３００±３００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有してよい。所望により、工具表面に近い側の、所望により工具表面に直接隣接するコーティング、又は中間コーティングの上のコーティングは、約３３００±３００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有する。所望により、コーティングの外表面上のコーティング層は、約２６００±３００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有する。所望により、工具表面に近い側の、所望により工具表面に直接隣接するコーティング、又は中間コーティングの上のコーティングは、約３３００±３００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有し、コーティングの外表面上のコーティング層は、約２６００±３００ＨＶ０．０２５の微小硬度を有する。
【００４１】
コーティング１０７（又は別の選択肢として、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）は、特定の粗度を示し得る。コーティング１０７（又は、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）の粗度は、コーティング１０７の外側端部（又は、第二のコーティング１０９の外側端部）から垂直方向に測定されるコーティング１０７（又は、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）の不規則性であると理解され得る。本明細書で用いられる場合、粗度は、Ｒａとも称される５．６ｍｍの長さにわたって測定される平均表面粗度として定義され、ＩＳＯ  ４２８７：２０１０に従って特定される。ある態様では、コーティング１０７（又は、第一のコーティング１０８及び第二のコーティング１０９）の粗度は、約０．０２μｍ〜約０．８μｍの範囲内であってよく、約０．０２μｍ、約０．０３μｍ、約０．０４μｍ、約０．０５μｍ、約０．０６μｍ、約０．０７μｍ、約０．０８μｍ、約０．０９μｍ、約０．１μｍ、約０．２μｍ、約０．３μｍ、約０．４μｍ、約０．５μｍ、約０．６μｍ、約０．７μｍ、約０．８μｍ、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。
【００４２】
コーティング１０７、１０８、１０９のいずれか１つは、式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣＮを有する金属アルミニウム炭窒化物組成物及び／又は式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮを有する金属アルミニウム窒化物組成物を含んでよく、式中、Ｍｅは、金属を表し、Ａｌは、アルミニウムを表し、Ｃは、炭素を表し、Ｎは、窒素を表す。変数ｘは、ゼロ（０）〜１（１）の範囲内であり、Ｍｅとアルミニウムとの合計含有量に対するアルミニウムの原子比を表し、それにより、アルミニウム原子比は、約０．６０〜約０．９２の範囲内であってよく、約０．６０、約０．６５、約０．７０、約０．７５、約０．７６、約０．７７、約０．７８、約０．７９、約０．８０、約０．８１、約０．８２、約０．８３、約０．８４、約０．８５、約０．８６、約０．８７、約０．８８、約０．８９、約０．９０、約０．９１、約０．９２、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。所望により、ｘは、約０．７８〜約０．８８である。所望により、ｘは、約０．８５〜０．９２である。所望により、中間厚さにおいて、又はコーティング表面厚さ若しくは層より下のコーティング層において、ｘは、約０．７８〜約０．８８である。所望により、コーティング表面は、０．８５〜０．９２のｘ値を有する。所望により、中間厚さにおいて、又はコーティング表面厚さ若しくは層より下のコーティング層において、ｘは、約０．７８〜約０．８８であり、コーティング表面は、０．８５〜０．９２のｘ値を有する。
【００４３】
様々な態様では、コーティング材料又はコーティング材料の層は、式Ｍｅ１−ｘＡｌｘＣｙＮ１−ｙの金属アルミニウム炭窒化物を含み、式中、ｙは、炭素から窒素の合計に対する炭素の比である。ｙに対する例示的な値は、所望により、０〜０．０８である。ある態様では、ｙは、約０〜約０．０８であり、約０、約０．０１、約０．０２、約０．０３、約０．０４、約０．０５、約０．０６、約０．０７、約０．０８、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。炭素含有量の特定に用いられ得るいくつかの異なる方法が存在する。本明細書で用いられる場合、炭素含有量は、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＸ又はＥＤＳ）によって特定されてよい。
【００４４】
金属アルミニウム炭窒化物組成物及び／又は金属アルミニウム窒化物組成物の金属部分は、この開示によって限定されるものではなく、いかなる金属であってもよい。ある態様では、金属は、チタン（Ｔｉ）、クロム（Ｃｒ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）、又はバナジウム（Ｖ）などであってよい。本明細書においてより詳細に述べるように、金属は、その２成分対応物（例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）及び窒化金属（ＭｅＮ））の間の固溶体相として提供されてもよい。
【００４５】
ある態様では、コーティングは、窒化アルミニウム構造をベースとし、それにより、ＡｌＮマトリックス中のアルミニウムは、所望される量の金属によって部分的にランダムに置き換えられてよく、ここで、量は、プロセス条件及び前駆体の初期濃度に依存し、その結果として、立方晶金属アルミニウム窒化物２１０（図２Ａに示されるように）又は六方晶系ウルツ鉱型金属アルミニウム窒化物２２０（図２Ｂに示されるように）が得られる。アルミニウムの相対量（例：上記式中のｘ）は、所望により、０．７８〜０．９２又はそれ以上に変化されてよく、それにより、得られる結晶構造が、六方晶系ウルツ鉱型（アルミニウムの量が高い方）から立方晶（アルミニウムの量が低い方）に変化し得る。結晶格子を変化させることにより、硬度、摩擦係数、粗度などの表面形態、又は得られるコーティングされた表面の最終性能特性を決定することになる他の特性などの得られるコーティングの特性に影響を与えることが可能となる。ある態様では、材料の構造は、立方晶系結晶形であるか、立方晶系結晶形を含む。ある態様では、構造は、六方晶系ウルツ鉱型結晶形であるか、又は六方晶系ウルツ鉱型結晶形を含む。ある態様では、コーティング中の１又は複数のコーティング又は領域（所望により、層）は、立方晶系結晶形及び六方晶系ウルツ鉱型結晶形の混合である。所望により、中間厚さは、コーティング厚さの外表面よりも低い相対量の六方晶系ウルツ鉱型結晶形を有し、それによって、六方晶系ウルツ鉱型結晶形を有する材料の量は、１又は複数の中間厚さよりもコーティングの表面の方が高くなる。六方晶系ウルツ鉱型結晶形の量を増加させることによって、相対的に低い量の六方晶系ウルツ鉱型結晶形を有する中間厚さと比較して低い硬度を有する外表面が作製され得る。
【００４６】
図２Ａにおいて、立方晶金属アルミニウム窒化物２１０は、実質的に示されている通りに配列された金属原子２１４及びアルミニウム原子２１２を含む単位格子であり得る。図２Ｂにおいて、六方晶系ウルツ鉱型金属アルミニウム窒化物２２０は、独特の六方晶系ウルツ鉱型に配列されたアルミニウム原子２１２を伴う金属原子２１４を含む単位格子であり得る。いずれかの配列であるＭｅ１−ｘＡｌｘＮ又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮの形成については、本明細書において以下でより詳細に述べる。
【００４７】
様々な態様では、立方晶金属アルミニウム窒化物２１０は、一般的に、Ｘ線回折（ＸＲＤ）によって、六方晶系ウルツ鉱型金属アルミニウム窒化物２２０と区別され得る。例えば、ＸＲＤプロットに示される様々なピークは、Ｍｅ１−ｘＡｌｘＮ又はＭｅ１−ｘＡｌｘＣＮが立方晶系結晶形２１０として、又は六方晶系ウルツ鉱型結晶形２２０として形成されたかどうかを示し得る。例えば、図３に示されるように、ＴｉＡｌＮコーティング材料を調べると、立方晶構造であることが分かる。対照的に、図４に示されるように、同様のＴｉＡｌＮ材料が示されるが、立方晶と六方晶の混合構造として形成されている。
【００４８】
図５Ａは、立方晶構造のＴｉＡｌＮコーティングのＳＥＭ画像を示しており、この材料の特有の表面構造が示される。対照的に、混合立方晶／六方晶ＴｉＡｌＮ材料の微細構造は、図５Ｂに示されるように、より丸みを帯びた外観を見せており、その結果として、減少された硬度及び減少された表面粗度を有する材料となる。
【００４９】
本明細書でこれまでに述べたように、金属アルミニウム窒化物又は金属アルミニウム炭窒化物中の金属は、いかなる金属であってもよく、所望により、いかなる遷移金属であっても、又は遷移金属の組み合わせであってもよい。ある態様では、金属は、チタン（Ｔｉ）であってよく、又はチタンを含んでよい。このため、押出工具の表面上に堆積される化合物は、窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）、又は炭窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＣＮ）であってよい。図５Ａに示される例示的なＴｉＡｌＮ材料をＥＤＸによって調べ、得られたスペクトルを図６に示した。データから、元素金属及びアルミニウム組成としてＴｉ１６．０３Ａｌ８３．９７の全体組成を有する材料であることが示される。例示的なＴｉＡｌＮ材料によってコーティングされた表面を図７に示すが、材料の表面上が比較的均一なコーティングであり、コーティング厚さがおよそ４μｍであることが分かる。
【００５０】
他の態様では、金属は、クロム（Ｃｒ）であってよく、又はクロムを含んでよい。このため、押出工具の表面上に堆積される化合物は、窒化クロムアルミニウム（ＣｒＡｌＮ）、又は炭窒化クロムアルミニウム（ＣｒＡｌＣＮ）であってよい。例示的なＣｒＡｌＮ材料を、表面上にコーティングし、上記ＴｉＡｌＮ材料に類似の方法によって研究した。ＸＲＤによる分析により（図８）、立方晶構造が明らかとなった。
【００５１】
ある態様では、相対的により軟質又はより耐摩耗性の低い材料の表面コーティングが、コーティングの表面上に積層されてもよい。表面コーティングは、所望により、限定されないが、ＢＮ、ＭｏＳ２、ＷＳ２、又は他の類似の自己潤滑性コーティングの群から例示的に選択される材料のうちの１つである。表面コーティングの追加が、所望により、本明細書で述べる金属アルミニウム窒化物又は金属アルミニウム炭窒化物コーティングに加えて行われるか、又は類似の潤滑性層が材料表面に付加され得るように、コーティング材料中のＡｌの相対量によって表面特性が付与される。
【００５２】
様々な態様では、金属アルミニウム窒化物又は金属アルミニウム炭窒化物は、蒸着法によって形成されてよい。そのような形成は、化学蒸着（ＣＶＤ）、物理蒸着（ＰＶＤ）、又はその他によって達成されてよい。好ましくは、コーティングは、化学蒸着によって達成され、それは、そのようなプロセスが、見通し線の問題による制限を受けることがなく、特にガイドチャネルの表面上において、ＰＶＤ法と比較して改善されたコーティングをもたらす結果となるからである。化学蒸着は、一般的に、押出工具を１又は複数の前駆体材料に曝露することを含み、前駆体材料は、押出工具の表面上において反応及び／又は分解して、そこに１又は複数のコーティングを生成する。本明細書で用いられる場合、「化学蒸着」は、例えば、低温化学蒸着（ＬＴ−ＣＶＤ）、中温化学蒸着（ＭＴ−ＣＶＤ）、及び高温化学蒸着（ＨＴ−ＣＶＤ）などのその異なる種類も含む。図１０は、１又は複数の態様に従う化学蒸着によって押出工具の表面上に１又は複数のコーティングを形成するための（例：コーティングされたボディを形成する）例示的なプロセスを示す。
【００５３】
工程１０１０において、コーティングされるべき１又は複数の表面を有する押出工具が提供されてよい。押出工具は、一般的に、完全に組み立てられていて、物体成形に用いることができる予め成形された押出工具、及び／又は１又は複数のさらなる組み立て／成形プロセスをさらに必要とする押出工具のコンポーネントを意味する。例えば、押出工具は、押出工具を使用可能とする前に成形しなければならない（例：切削、ボンディング、及び／又は互いに結合することなどによって）ある量の材料であってよい。すなわち、押出工具表面が、その上に１又は複数のコーティングを蒸着させる目的で提供され、その後続いて、最終成形工程を経て、押出工具が完全に組み立てられてもよい。別の例では、押出工具は、完全に組み立てられ、その後、１又は複数のコーティングをその上に蒸着させるために提供されてもよい。
【００５４】
工程１０２０において、前駆体材料が提供されてよい。例示的な前駆体材料としては、限定されないが、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、ハロゲン化アルミニウム化合物、ハロゲン化金属化合物、アンモニア（ＮＨ３）、及び炭化水素が挙げられ得る。ハロゲン化金属の特定の例としては、限定されないが、塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ４）が挙げられ得る。炭化水素の好ましい例としては、限定されないが、メタン、エタン、エテン、及びエチンが挙げられ得る。
【００５５】
様々な態様では、工程１０２０に従って提供される前駆体材料は、互いに別々に提供されてよい。すなわち、各前駆体材料が、他の前駆体材料を含有する他のチャンバーなどとは別々であるチャンバーなどに含有されてよい。各チャンバーなどは、チャンバー中に含有される前駆体材料が排出される場合に、その流量を調節可能であるように、別々に制御可能であってよい。このため、前駆体材料は、各々、互いに独立して、他の前駆体材料の流量とは異なる流量で、押出工具材料に曝露されてよい。
【００５６】
工程１０３０において、前駆体材料は、押出工具材料上に蒸着されてよい。すなわち、様々な前駆体材料を含有するチャンバーなどは、独立して制御されて、そこから特定量の前駆体材料を吐出してよく、それによって、様々な前駆体材料は、押出工具材料の１又は複数の表面と衝突し、所望により反応し、１又は複数のコーティングを形成する。
【００５７】
様々な態様では、前駆体材料は、制御環境中で押出工具材料上に蒸着されてよい。すなわち、前駆体材料に曝露されるべき押出工具材料を含有する環境は、環境の温度を調節することによって、環境の圧力を調節することによって、及び／又は他の環境変数を調節することによって、制御されてよい。例えば、環境は、押出工具材料の周囲領域の温度が、約６５０℃〜約１０５０℃の範囲内であるように調節されてよく、約６５０℃、約７００℃、約７５０℃、約８００℃、約８５０℃、約９００℃、約９５０℃、約１０００℃、約１０５０℃、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の温度は、約７００℃〜約７５０℃、所望により、約７５０℃であってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の温度は、約７８０℃であってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の温度は、約８００℃であってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の温度は、約８５０℃であってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の温度は、約１０２０℃であってよい。
【００５８】
コーティングプロセスのある態様では、環境は、押出工具材料の周囲領域の圧力が、約１ミリバール（ｍｂａｒ）〜約６０ｍｂａｒであるように調節されてよく、約１ｍｂａｒ、約１０ｍｂａｒ、約２０ｍｂａｒ、約３０ｍｂａｒ、約４０ｍｂａｒ、約５０ｍｂａｒ、約６０ｍｂａｒ、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の圧力は、約５ｍｂａｒであってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の圧力は、約８ｍｂａｒであってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の圧力は、約１０ｍｂａｒであってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の圧力は、約２０ｍｂａｒであってよい。別の特定の態様では、押出工具材料の周囲領域の圧力は、約６０ｍｂａｒであってよい。特定の前駆体材料、その組み合わせ、及び／又は押出工具材料に対して適する環境条件（温度及び／又は圧力などを含む）は、一般的に理解され得る。
【００５９】
様々な態様では、前駆体材料は、ある継続時間にわたって押出工具材料上に蒸着されてよい。継続時間は、この開示によって限定されるものではなく、充分な量の前駆体材料を確実に蒸着させるため、及び／又は前駆体材料を確実に反応させて１又は複数のコーティングを押出工具材料上に形成させるためなどに適するいかなる継続時間であってもよい。例示的な継続時間としては、限定されないが、約２０分間以上、所望により、３０分間以上が挙げられる。ある態様では、継続時間は、約２０分間から約３６０分間であり、約３０分間、約６０分間、約９０分間、約１２０分間、約１５０分間、約１８０分間、約２１０分間、約２４０分間、約２７０分間、約３００分間、約３３０分間、約３６０分間、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の態様では、継続時間は、約６０分間であってよい。別の特定の態様では、継続時間は、約９０分間であってよい。別の特定の態様では、継続時間は、約１００分間であってよい。別の特定の態様では、継続時間は、約１８０分間であってよい。特定の前駆体材料、その組み合わせ、及び／又は押出工具材料に対して適する他の継続時間は、一般的に理解され得る。
【００６０】
様々な態様では、前駆体材料の各々が、ある流量で押出工具材料上に蒸着されてよい。流量は、この開示によって限定されるものではなく、充分な量の前駆体材料が確実に蒸着され、それによって、前駆体材料が確実に反応して、押出工具材料上に１又は複数のコーティングが形成されること等に適するいかなる流量であってもよい。
【００６１】
液体又は気体前駆体材料の例示的な流量は、約０．１リットル毎分（Ｌ／分）〜約２５０Ｌ／分の範囲内であってよく、約０．１Ｌ／分、約０．５Ｌ／分、約１Ｌ／分、約２Ｌ／分、約３Ｌ／分、約４Ｌ／分、約５Ｌ／分、約１０Ｌ／分、約２０Ｌ／分、約３０Ｌ／分、約４０Ｌ／分、約５０Ｌ／分、約６０Ｌ／分、約７０Ｌ／分、約８０Ｌ／分、約９０Ｌ／分、約１００Ｌ／分、約１５０Ｌ／分、約２００Ｌ／分、約２５０Ｌ／分、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約０．１Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約０．２Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約０．５Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約０．７Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約０．８５Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約１．０Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約１．１Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約１．２Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約２．０Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約５．０Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約６．０Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約２０Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約４５Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約４６Ｌ／分であってよい。別の特定の態様では、液体又は気体前駆体材料の流量は、約５５Ｌ／分であってよい。前駆体が水素（Ｈ２）である態様では、流量は、例えば、約１０Ｌ／分〜約２５０Ｌ／分の範囲内であってよく、約１０Ｌ／分、約２５Ｌ／分、約５０Ｌ／分、約７５Ｌ／分、約１００Ｌ／分、約１２５Ｌ／分、約１５０Ｌ／分、約１７５Ｌ／分、約２００Ｌ／分、約２２５Ｌ／分、約２５０Ｌ／分、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。前駆体が窒素（Ｎ２）である態様では、流量は、例えば、約１０Ｌ／分〜約３０Ｌ／分の範囲内であってよく、約０Ｌ／分、約５Ｌ／分、約１０Ｌ／分、約１５Ｌ／分、約２０Ｌ／分、約２５Ｌ／分、約３０Ｌ／分、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。前駆体がアンモニア（ＮＨ３）である態様では、流量は、例えば、約０．２Ｌ／分〜約５Ｌ／分の範囲内であってよく、約０．２Ｌ／分、約０．３Ｌ／分、約０．４Ｌ／分、約０．５Ｌ／分、約０．６Ｌ／分、約０．７Ｌ／分、約０．８Ｌ／分、約０．９Ｌ／分、約１．０Ｌ／分、約２．０Ｌ／分、約３．０Ｌ／分、約４．０Ｌ／分、約５．０Ｌ／分、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。前駆体が塩化アルミニウム（ＩＩＩ）（ＡｌＣｌ３）である態様では、流量は、例えば、約０．１Ｌ／分〜約７Ｌ／分の範囲内であってよく、約０．１Ｌ／分、約０．２Ｌ／分、約０．３Ｌ／分、約１０Ｌ／分、約０．４Ｌ／分、約０．５Ｌ／分、約０．６Ｌ／分、約０．７Ｌ／分、約０．８Ｌ／分、約０．９Ｌ／分、約１．０Ｌ／分、約２．０Ｌ／分、約３．０Ｌ／分、約４．０Ｌ／分、約５．０Ｌ／分、約６．０Ｌ／分、約７．０Ｌ／分、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。前駆体が塩化クロム（ＩＩＩ）（ＣｒＣｌ３）である態様では、流量は、例えば、約０．１Ｌ／分〜約７Ｌ／分の範囲内であってよく、約０．１Ｌ／分、約０．２Ｌ／分、約０．３Ｌ／分、約１０Ｌ／分、約０．４Ｌ／分、約０．５Ｌ／分、約０．６Ｌ／分、約０．７Ｌ／分、約０．８Ｌ／分、約０．９Ｌ／分、約１．０Ｌ／分、約２．０Ｌ／分、約３．０Ｌ／分、約４．０Ｌ／分、約５．０Ｌ／分、約６．０Ｌ／分、約７．０Ｌ／分、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の前駆体材料、その組み合わせ、及び／又は押出工具材料に対して適する他の流量は、一般的に理解され得る。
【００６２】
前駆体材料の例示的な流量は、毎時約５０グラム（ｇ／時間）〜約１００ｇ／時間の範囲内であってよく、約５０ｇ／時間、約６０ｇ／時間、約７０ｇ／時間、約８０ｇ／時間、約９０ｇ／時間、約１００ｇ／時間、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の態様では、固体前駆体材料の流量は、約５０ｇ／時間であってよい。別の特定の態様では、固体前駆体材料の流量は、約５２ｇ／時間であってよい。別の特定の態様では、固体前駆体材料の流量は、約６０ｇ／時間であってよい。別の特定の態様では、固体前駆体材料の流量は、約９０ｇ／時間であってよい。前駆体が塩化チタン（ＩＶ）（ＴｉＣｌ４）である態様では、流量は、例えば、約１０ｇ／時間〜約５００ｇ／時間の範囲内であってよく、約１０ｇ／時間、約２０ｇ／時間、約３０ｇ／時間、約４０ｇ／時間、約５０ｇ／時間、約６０ｇ／時間、約７０ｇ／時間、約８０ｇ／時間、約９０ｇ／時間、約１００ｇ／時間、約２００ｇ／時間、約３００ｇ／時間、約４００ｇ／時間、約５００ｇ／時間、又はこれらの値のいずれか２つの間のいかなる値若しくは範囲（両端の値を含む）をも含む。特定の前駆体材料、その組み合わせ、及び／又は押出工具材料に対して適する他の流量は、一般的に理解され得る。
【実施例】
【００６３】
以下の表１〜５は、様々な態様に従って押出工具上に前駆体材料を蒸着させるために用いられ得る様々な環境条件、継続時間、及び流量の例示的な例を提供する。
【００６４】
【表１】
2019504190.tif 000003
【００６５】
【表２】
2019504190.tif 000004
【００６６】
【表３】
2019504190.tif 000005
【００６７】
【表４】
2019504190.tif 000006
【００６８】
【表５】
2019504190.tif 000007
【００６９】
図６は、例３からの条件を用いて蒸着させた立方晶ＴｉＡｌＮコーティングのＥＤＸスペクトルを示す。コーティング系は、厚さ約１．５μｍの第一の層（ＴｉＮ）及び厚さ約４．５μｍの第二の層（ＴｉＡｌＮ）の２つの層を含む。コーティング微小硬度は、３２５０±２５０ＨＶ０．０２５（３１．８±２．４ＧＰａ）であり、平均粗度は、０．２μｍ（Ｒａ）であった。このコーティングの外表面も、図５Ａに示す。
【００７０】
押出工具材料上に前駆体材料を蒸着させた結果として、押出工具は、本明細書で述べる様々な特性を示し、押出しのために使用され得る。
【００７１】
ここで、本明細書で述べる押出工具が、１又は複数の金属アルミニウム窒化物及び／又は金属アルミニウム炭窒化物コーティングでコーティングされていることは理解されたい。押出工具上のそのようなコーティングの結果として、他の押出工具と比較して向上された性能及び長い有効寿命を示すコーティングされた押出工具が得られる。コーティングされた押出工具は、さらに、他の押出工具と比較して、低い粗度特性、及び軟質で耐摩耗性の低い表面も示す。加えて、コーティングされた押出工具は、他の押出工具と比較して、高い幾何学的精度も示す。
【００７２】
当業者であれば、請求される主題の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本明細書で述べる態様に対して様々な改変及び変更が行われ得ることは明らかである。したがって、明細書は、本明細書で述べる様々な態様の改変及び変更を包含することを意図しており、そのような改変及び変更は、添付の請求項及びその均等物の範囲内に含まれる。
【図１Ａ】
2019504190.tif 000008
【図１Ｂ】
2019504190.tif 000009
【図１Ｃ】
2019504190.tif 000010
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
2019504190.tif 000014
【図５Ａ】
2019504190.tif 000015
【図５Ｂ】
2019504190.tif 000016
【図６】
2019504190.tif 000017
【図７】
2019504190.tif 000018
【図８】
2019504190.tif 000019
【図９】
2019504190.tif 000020
【図１０】
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【国際調査報告】
2019504190.tif 000022
2019504190.tif 000023
2019504190.tif 000024