(57)【要約】【課題】非常に良好な強靭性と熱安定性を同時に結び付ける被覆システムを提供する【解決手段】本発明は、互いに交互に堆積されたｎのＡ層及びｍのＢ層からなるタンタル含有多層膜を含む耐摩耗性被覆システムに関連しており、ｎ及びｍは１より大きい整数であり、前記多層膜は立方晶構造を示しており、前記Ｂ層はタンタルを含み、前記Ａ層は前記Ｂ層より高い欠陥密度を示していることを特徴としている。【選択図】図１
2019143251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交互に堆積されたｎ個のＡ層（４）及びｍ個のＢ層（８）からなるタンタル含有多層膜（１０）を含む耐摩耗性被覆システム（２０）であって、ｎ及びｍは１より大きい整数であり、前記多層膜（１０）は、立方晶構造を示しており、前記Ｂ層はタンタルを含み、前記Ａ層は前記Ｂ層より高い欠陥密度を示していることを特徴とする、被覆システム。
【請求項２】
前記Ａ層及びＢ層の化学組成は、原子パーセントの係数を含む次の化学式で与えられる、請求項１に記載の被覆システム。
Ａ層に対してはＭｅ１１−ｘＡｌｘＮｚＸ１−ｚであり、及びＢ層に対してはＭｅ２１−ｘ―ｙＡｌｘＴａｙＮｚＸ１−ｚであり、
ここで、Ｍｅ１はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
Ｍｅ２はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
ＸはＯ、Ｃ、及びＢから一つ以上の元素であり、及び
０．２≦ｘ≦０．７、０．７≦ｚ≦１、０．０２≦ｙ≦０．８０である。
【請求項３】
前記Ｂ層の厚さは、前記Ａ層の厚さより小さく：Ａ１＞Ｂ１、Ａ２＞Ｂ２、Ａ３＞Ｂ３、…Ａｎ＞Ｂｍである、請求項２に記載の被覆システム。
【請求項４】
前記Ａ層の厚さは、前記Ｂ層の厚さより少なくとも１５％大きく：Ａ１≧１．１５Ｂ１、Ａ２≧１．１５Ｂ２、Ａ３≧１．１５Ｂ３、…Ａｎ≧１．１５Ｂｍである、請求項３に記載の被覆システム。
【請求項５】
本体（１）、及び前記本体（１）の表面の少なくとも一部に堆積された請求項１から４のいずれか一項に記載の被覆システム（２０）を備えた被覆本体。
【請求項６】
前記被覆システム（２０）の前記多層膜（１０）は、ＰＶＤ技術によって堆積されることを特徴とする、請求項４または５に記載の被覆本体。
【請求項７】
前記多層膜（１０）の前記Ｂ層は、マグネトロンスパッタリングイオンプレーティング技術または高電離マグネトロンスパッタリング技術によって堆積されたことを特徴とする、請求項６に記載の被覆本体。
【請求項８】
前記Ａ層は、アーク放電イオンプレーティング技術によって堆積されたことを特徴とする、請求項６または７に記載の被覆本体。
【請求項９】
前記Ａ層及び／または前記Ｂ層は、ＰＶＤ技術によって前記基板上に堆積されたことを特徴とする、請求項５から８のいずれか一項に記載の被覆本体を製造する方法。
【請求項１０】
前記Ａ層及び／または前記Ｂ層を堆積することにおいて、物理気相堆積技術が使用されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
窒素比率及び／または前記被覆システムの前記Ｘ要素に含まれる元素の少なくとも一つが、反応性気体から、または反応性気体混合物から、前記Ａ層及び／またはＢ層内にそれぞれ組み込まれることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記多層膜（１０）、すなわち、前記Ａ層及びＢ層の両方は、アーク放電イオンプレーティング技術によって堆積されることを特徴とする、請求項９から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記層Ａ及び層Ｂにおいて所望の欠陥密度を調節するために、コイル電流がそれに応じて調節されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記Ａ層及び／またはＢ層を堆積するためのソース材料として使用される少なくとも一つのターゲットは、粉末冶金技術によって作られる、請求項９から１３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、請求項１から４のいずれかに記載された特徴を有する耐摩耗性被覆システム２０に関連しており、特に、例えばトライボロジーシステムで使用されるツール及び要素などの本体の摩擦保護のための使用に関連している。特に、この被覆システムは、高温への暴露の後での良好な硬度及び良好な酸化抵抗を結び付ける。さらに、本発明は、請求項５から８のいずれかに記載された特徴を示す被覆本体１、及び請求項９から１４のいずれかに記載された特徴を備えている被覆本体１を製造する方法に関連している。
【背景技術】
【０００２】
窒化チタンアルミニウム（ＴｉＡｌＮ）被覆物は、ツール及び要素の摩擦保護に対して定着した被覆物である。一般的に、ＴｉＡｌＮ被覆物は、物理的気相堆積（ＰＶＤ）技術によって基板上に堆積される。その摩擦抵抗特性及び熱安定性の非常に良好な組み合わせのため、ＴｉＡｌＮ被覆物システムはよく研究されてきた。この種の被覆物の熱安定性におけるＡｌ含有物の影響に特別な注意が払われてきた。
【０００３】
さらに、他の元素が基本的にドープされたＴｉＡｌＮベースの被覆物の多くの変更がよく研究された。全てのこれらのドープされたＴｉＡｌＮ被覆物は確定的な応用に対して任意の利点を有している。
【０００４】
多くの現在の文献においては、タンタルでドープされたドーピングＴｉＡｌＮ被覆物によって達成され得る利点を報告している。例えば、特許文献１では、被覆物が（ＴｉａＡｌｂＴａｃ）Ｎの組成（ａ＋ｂ＋ｃ＝１；０．３≦ｂ≦０．７５；０．００１≦ｃ≦０．３０）を有する少なくとも一つの被覆層、及び（ＴｉｄＡｌｅＴａｆＭｇ）Ｎの組成（ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＝１；０．５０≦ｅ≦０．７０；０≦ｆ≦０．２５、及びＭは、Ｓｉ、Ｖ、Ｂからなる群から選択された一つ以上の元素であり、Ｓｉに対しては０．０００５≦ｇ≦０．１０；Ｖに対しては０．００１≦ｇ≦０．２５；及びＢに対して０．００００５≦ｇ≦０．０１）を有する少なくとも一つの被覆層を備えた被覆ツールを開示している。さらに、同じ特許文献において、Ａｌ（３０から７５原子％）、Ｔａ（０．１から３０原子％）、及び残余のＴｉからなる、ツールを被覆するためのスパッタリングターゲットを開示している。さらに、Ａｌ、Ｔａ、Ｔｉ、及び少なくともＳｉ、Ｖ、またはＢからなる、ツールを被覆するためのスパッタリングターゲットを開示している。
【０００５】
単層または多層の被覆システムを備えた類似のＴｉ−Ａｌ−Ｔａ−Ｎが、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、及び特許文献１３において開示されている。
【０００６】
しかしながら、全てのこれらの進展及び研究にも関わらず、改善の必要がさらにある。
【０００７】
特に、切削ツールの保護及び切削性能を増大させるために、現在の要求を満たすことのできる強靭性及び熱安定性の十分に良好な組み合わせを達成するための課題が残っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第７５２１１３２号明細書
【特許文献２】国際公開第２００９／００３２０６号
【特許文献３】国際公開第２００９／１０５０２４号
【特許文献４】欧州特許出願公開第２０９６８１１号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第１７２２００９号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１３７８３０４号明細書
【特許文献７】欧州特許出願公開第１４００６０９号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第１４５２６２１号明細書
【特許文献９】欧州特許出願公開第１３７８３０４号明細書
【特許文献１０】特許第７３３１４１０号公報
【特許文献１１】特許第７０２６３８６号公報
【特許文献１２】特許第６３３０３４７号公報
【特許文献１３】特開２００７−０１５０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の主な課題は、非常に良好な強靭性と熱安定性を同時に結び付ける被覆システムを提供することである。好ましくは、この被覆システムは、高温への暴露の後での良好な硬度及び良好な酸化抵抗を結び付けている。さらに、その製造方法を提供することが本発明の目的である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による、互いに交互に堆積されたＡ層及びＢ層からなるタンタル含有多層膜１０を含む耐摩耗性被覆システム２０を示している
【図２】本発明により使用された被覆パラメータを示している。
【図３】単層被覆物（モノリシックに成長した被覆物）の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図４】単層被覆物（モノリシックに成長した被覆物）の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図５】単層被覆物（モノリシックに成長した被覆物）の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図６】多層構造を有する被覆の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図７】多層構造を有する被覆の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図８】多層構造を有する被覆の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図９】本発明による互いに交互に堆積した層Ａ及び層Ｂを備えた多層膜から得られたＸ線スペクトルを示している。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の主な目的は、図１に概略的に描かれたように、互いに交互に堆積されたＡ層４、Ａ１、Ａ２、Ａ３、．．．Ａｎ及びＢ層８、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、．．．Ｂｍからなるタンタル含有多層膜１０を含む耐摩耗性被覆システム２０を提供することによって達成される。多層膜１０は立方晶構造を示し、Ａ層はＢ層より高い欠陥密度を示している。
【００１２】
特に、Ｂ層がタンタルを含むときに良好な結果が得られる。
【００１３】
本発明者は多層被覆物の異なる組み合わせを分析し、及び単層被覆物と比較した。
【００１４】
実験（実験についての詳細な情報は図２から図８において提供されている）に対して、窒化チタンアルミニウム及び窒化チタンアルミニウムタンタル単層被覆物（本発明の内容においてはモノリシックな被覆として参照される）は、合金ターゲットからのアーク放電イオンプレーティングによって堆積された。実験に対して、Ｔｉ０．５Ａｌ０．５、Ｔｉ０．４５Ａｌ０．４５Ｔａ０．１、及びＴｉ０．３Ａｌ０．６Ｔａ０．１の化学成分を有する合金ターゲットが使用された。
【００１５】
さらに、Ａ層及びＢ層を含む多層被覆システムが堆積された。実験に対して、Ａ層は、化学成分Ｔｉ０．５Ａｌ０．５を有するチタンアルミニウム複合ターゲットから堆積されると同時に、Ｂ層は、化学成分Ｔａ０．７５Ａｌ０．２５を有するタンタルアルミニウム複合ターゲットから堆積された。
【００１６】
欠陥密度を変化させるために、二つの異なるＰＶＤ技術：アーク放電イオンプレーティング及びマグネトロンスパッタリングイオンプレーティングが使用された。使用された被覆パラメータが図２に示されている。
【００１７】
アーク放電イオンプレーティング堆積技術だけを使用する、層Ａ及びＢにおいて異なる欠陥密度を得るための他の可能な方法は、例えば、各々の場合においてコイル電流を調節することである。
【００１８】
高解像度透過型電子顕微鏡（ＨＲＴＥＭ）技術を層Ａ及びＢの欠陥密度を測定するために使用することができる。
【００１９】
好ましくは、Ａ層及びＢ層の化学組成は原子パーセントの係数を含む以下の化学式によって与えられる。
【００２０】
Ａ層に対して、Ｍｅ１１−ｘＡｌｘＮｚＸ１−ｚ、及びＢ層に対して、Ｍｅ２１−ｘ―ｙＡｌｘＴａｙＮｚＸ１−ｚ。
【００２１】
Ｍｅ１はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
Ｍｅ２はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
ＸはＯ、Ｃ、及びＢから一つ以上の元素であり、
０．２≦ｘ≦０．７、０．７≦ｚ≦１、０．０２≦ｙ≦０．８０である。
【００２２】
Ａ１＞Ｂ１、Ａ２＞Ｂ２、Ａ３＞Ｂ３、…Ａｎ＞Ｂｍのように、Ｂ層の厚さがＡ層の厚さより小さいとき、より良好な熱安定性が観測された。
【００２３】
好ましくは、本発明による被覆本体１はＰＶＤ技術を用いて被覆される。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態において、被覆システム２０は、アーク放電イオンプレーティング技術によって堆積される。
【００２５】
本発明の被覆システム２０のさらに好ましい実施形態において、Ａ層４はアーク放電イオンプレーティング技術によって堆積され、及びＢ層はスパッタリング技術によって堆積される。
【００２６】
さらに、本発明は、本発明による被覆システム２０で被覆された本体１を製造する方法に関連している。
【００２７】
本発明の一つの実施形態において、被覆本体１は、物理気相堆積技術によって被覆される。
【００２８】
本発明による方法の好ましい実施形態において、使用される物理気相堆積技術は、アーク放電イオンプレーティング堆積技術であり、好ましくは反応性アーク放電イオンプレーティング堆積技術である。
【００２９】
層Ａ及びＢにおける所望の欠陥密度を調節するための、本発明による方法のさらに好ましい実施形態において、コイル電流がそれに応じて調節される。
【００３０】
本発明による方法のもう一つのさらに好ましい実施形態において、使用された物理気相堆積技術は、スパッタリング、または例えば、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）、特に反応性マグネトロンスパッタリング堆積（ｒｓｄ）技術などの高電離マグネトロンスパッタリング技術である。
【００３１】
好ましくは、少なくともいくつかの場合において、本発明による方法は、層Ａ及び／またはＢの堆積のために、粉末冶金技術により作られた少なくとも一つのターゲット（ソース材料）の使用を含む。
【００３２】
本発明のさらなる実施形態において、被覆システム２０は、多層膜１０に加えて少なくとも一つ以上の層、例えば、一つ以上の接着促進層２、及び／または多層膜１０の上に堆積された一つ以上の層１２を含む。少なくとも一つの層１２は、例えば、摩擦減少特性及び／または特に色特性を有する頂部層であり得る。
【００３３】
本発明の一つの好ましい実施形態において、Ａ層及びＢ層の一つ一つの厚さが、好ましくは３ｎｍから３００ｎｍであり、より好ましくは３ｎｍから１００ｎｍである。窒素及び／またはＸを構成する少なくとも一つの元素（もし与えられる場合）が、好ましくは反応性ガスから多層膜１０に組み込まれている。
【００３４】
図３から５は、単層被覆物（モノリシックに成長した被覆物）の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示していると同時に、図６から８は、多層構造を有する被覆の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【００３５】
図５及び図８において走査型電子顕微鏡で観測され、また酸化挙動を研究するための、特徴付けられた被覆物の元素組成の分析によって検出されるＣｒＮ層が、分析のための試料を準備するために酸化工程の後で堆積された。
【００３６】
図４及び７に示された硬度及びＸ線回析（ＸＲＤ）スペクトルが、被覆物の熱安定性を分析するために各アニーリング工程の後、室温で測定された。
【００３７】
堆積の後でモノリシックに成長したＴｉ０．５４Ａｌ０．４６Ｎ及びＴｉ０．４５Ａｌ０．３６Ｔａ０．１９Ｎ被覆物のＸＲＤスペクトルを分析すると、それらは立方晶構造を示しており、同時に、Ｔｉ０．３１Ａｌ０．５０Ｔａ０．１９Ｎ被覆物はすでに立方晶／六方晶（ｃ／ｗ）混合相構造を示していることが観測された。しかしながら、多層構造のＴｉＡｌＮ／ＴａＡｌＮを有する堆積した全ての被覆物は、堆積後に立方晶構造を示し（ＸＲＤスペクトルによる）、これらの両者は、アーク放電蒸発技術（ＴｉＡｌＮａｒｃ／ＴａＡｌＮａｒｃ）を用いて堆積され、及びアーク放電／スパッタ・ハイブリッド技術（ＴｉＡｌＮａｒｃ／ＴａＡｌＮｒｓｄ）を用いて堆積された。これらの実験に対して、ＴｉＡｌＮａｒｃ／ＴａＡｌＮａｒｃ被覆物は、そのＴａＡｌＮ層がＴａＡｌＮ層よりも高い欠陥密度を有している多層被覆物を得るために堆積されなかった。しかし、ＴｉＡｌＮａｒｃ／ＴａＡｌＮｒｓｄの場合において、ＴｉＡｌＮ層より低い欠陥密度を有するＴａＡｌＮ層を製造することを目的とした。
【００３８】
熱安定性に関して、多層Ｔｉ０．５Ａｌ０．５ａｒｃ／Ｔａ０．７５Ａｌ０．２５ａｒｃ被覆物は、アニーリング工程の後で測定した硬度を考慮すると（図７の左側下に示したように）、時効硬化のふるまいに関して最大の熱安定性を示したが、図８の左側に示したように酸化抵抗に関して悪い熱安定性を示した。これらの被覆物は、８５０℃で２０時間の間で完全に酸化された。別の方法では、モノリシックに成長したＴｉ０．４５Ａｌ０．３６Ｔａ０．１９Ｎ被覆物及びハイブリッドに堆積したＴｉ０．５Ａｌ０．５ａｒｃ／Ｔａ０．７５Ａｌ０．２５ｒｓｄ多層被覆物は、同様の良好な熱安定性を示した。アニーリング工程の後で測定した硬度に関して、これらの種類の被覆物の両方が、（図４及び図７の右側下に示したように）比較的良好な時効硬化の振る舞いを示し、及び（図５及び図８の右側に示したように）酸化抵抗に関して非常に良好な熱安定性を示した。
【００３９】
結晶性ＰＶＤ堆積層は、実質的に、二つ以上の（一般的には数個）の結晶粒子を備えた多結晶層である。結晶粒子の成長方法は、所望の層形態をもたらす。異なる形態は、異なる欠陥の量を備えることによって特徴付けられる。
【００４０】
本発明の内容における欠陥密度との用語は、特に、Ａ層またはＢ層の内側の粒界相の決められた面積または体積に含まれる欠陥に対応する面積または体積を参照している。
【００４１】
本発明の内容における欠陥密度は、不規則な粒界相の個々の相比率から生じる、微細な点欠陥、線欠陥、及び面欠陥（例えば、空孔、割れ目、転位、積層欠陥）、と必然的に結びつける。本発明による層Ａ及び層Ｂの欠陥密度は、例えば、Ｘ線回析（ＸＲＤ）及び／または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて評価され得る。
【００４２】
例として、ＴｉＡｌＮからなり、微粒子構造を示す約１マイクロメートル厚さのＡ層、ＴｉＡｌＴａＮからなり、柱状粒子構造を示す約１マイクロメートル厚さのＢ層、及び前で述べた種類のいくつかのＡ層及びＢ層を含む約１マイクロメートル厚さの多層膜が、Ｘ線技術を用いて観察された。得られたＸ線スペクトルが図９に示されている。
【００４３】
観察された層ＡのＸ線スペクトルは、広域ＸＲＤ信号５２＜２シータ＜６０°で特徴付けられている。本発明による一般的な単層Ａは、主要な（００２）配向を示しているべきである。これに対して、観察した層ＢのＸ線スペクトルは、層Ａと比べて粒界相の低い量、及びそれ故に本発明の内容において低欠陥密度の現れである、同じ２シータ範囲におけるＸＲＤ信号が無いことで特徴付けられている。
【００４４】
認識された（ｒｅａｌｉｚｅｄ）Ｘ線実験によると、観察された層Ａの構造は、ナノメートルサイズの粒子（＜１５ｎｍの粒子サイズ）を備えており、及びそれ故に欠陥に富んだ粒界相比率を示している。
【００４５】
図９にも示されるように、本発明による互いに交互に堆積した層Ａ及び層Ｂを含む多層膜からの一般的なＸＲＤパターンは、主要な（００２）配向を示し、さらに、ある程度の粒界信号を示した。
【００４６】
Ａ層及びＢ層のそれぞれの厚さは、上で述べた好ましい実施形態によって制限されず、例えばいくつかの応用に対して、３ｎｍから３０００ｎｍまたは３ｎｍから５００ｎｍであり得る。
【００４７】
いくつかの応用に対するＡ層のそれぞれの厚さは、好ましくは、（多層アーキテクチャを形成する）Ａ層と交互に堆積された、それに対応するＢ層のそれぞれの厚さより少なくとも１５％大きく、すなわち、Ａ１層の厚さ≧１．１５Ｂ１層の厚さ、Ａ２層の厚さ≧１．１５Ｂ２層の厚さ、…Ａｎ層の厚さ≧１．１５Ｂｍ層の厚さである。
【００４８】
本発明のさらに好ましい実施形態において、Ａ層のそれぞれの厚さは、Ａ層と交互に堆積される、それに対応するＢ層のそれぞれの厚さより少なくとも２５％大きい。
【００４９】
本発明のもう一つの好ましい実施形態において、Ａ層のそれぞれの厚さは、Ａ層と交互に堆積される、それに対応するＢ層のそれぞれの厚さより３０％から５０％大きい。
【００５０】
考案をまとめると、本発明による耐摩耗性被覆システム（２０）は、互いに交互に積層したｎ個のＡ層（４）及びｍ個のＢ層（８）からなるタンタル含有多層膜（１０）を含み、ここで、ｎ及びｍは１より大きい整数であり、多層膜（１０）は立方晶構造を示しており、Ｂ層はタンタルを備えており、Ａ層はＢ層より高い結晶密度を示していることを特徴としている。
【００５１】
被覆システムにおけるＡ及びＢ層の化学組成は、好ましくは、原子パーセントの係数を含む以下の化学式で与えられる。
【００５２】
Ａ層に対して、Ｍｅ１１−ｘＡｌｘＮｚＸ１−ｚであり、及びＢ層に対して、Ｍｅ２１−ｘ―ｙＡｌｘＴａｙＮｚＸ１−ｚである。
【００５３】
Ｍｅ１はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
Ｍｅ２はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
ＸはＯ、Ｃ、及びＢから一つ以上の元素であり、
０．２≦ｘ≦０．７、０．７≦ｚ≦１、０．０２≦ｙ≦０．８０である。
【００５４】
Ｂ層の厚さは好ましくはＡ層の厚さより小さい：Ａ１＞Ｂ１、Ａ２＞Ｂ２、Ａ３＞Ｂ３、…Ａｎ＞Ｂｍ。
【００５５】
好ましくは、Ａ層の厚さはＢ層の厚さより少なくとも１５％大きい：Ａ１≧１．１５Ｂ１、Ａ２≧１．１５Ｂ２、Ａ３≧１．１５Ｂ３、…Ａｎ≧１．１５Ｂｍ。
【００５６】
本発明はまた、本体（１）及び本体（１）の表面の少なくとも一部に堆積され得る本発明の被覆システム（２０）を備えている被覆本体を開示している。
【００５７】
本発明による被覆本体に備えられた被覆システム（２０）の多層膜（１０）は好ましくはＰＶＤ技術によって堆積される。
【００５８】
多層膜（１０）のＢ層は、マグネトロンスパッタリングイオンプレーティング技術または高電離マグネトロンスパッタリング技術によって堆積され得る。
【００５９】
Ａ層は、アーク放電イオンプレーティング技術によって堆積され得る。
【００６０】
本発明による被覆本体を製造する好ましい方法は、ＰＶＤ技術による基板上へのＡ層及び／またはＢ層の堆積を含む。
【００６１】
好ましくは、反応性物理気相堆積技術がＡ層及び／またはＢ層を堆積することに使用される。
【００６２】
好ましくは、窒素比率及び／またはＸ要素に含まれる少なくとも一つの元素が、反応性気体から、または反応性気体混合物から、Ａ層及び／またはＢ層内にそれぞれ組み込まれる。
【００６３】
多層膜（１０）、すなわち、Ａ層及びＢ層は共に、アーク放電イオンプレーティング技術によって堆積され得る。
【００６４】
この場合に、層Ａ及びＢにおける所望の欠陥密度が、それに対応するコイル電流を調節することによって調節され得る。
【００６５】
好ましくは、Ａ層及び／またはＢ層を堆積するためのソース材料として使用される少なくとも一つのターゲットは、粉末冶金技術によって作られる。
【符号の説明】
【００６６】
１  被覆本体
２  接着促進層
４  層
８  層
１０  多層膜
１２  少なくとも一つの層
２０  被覆システム
【図１】
2019143251.tif 000003
【図２】
2019143251.tif 000004
【図３】
2019143251.tif 000005
【図４】
2019143251.tif 000006
【図５】
2019143251.tif 000007
【図６】
2019143251.tif 000008
【図７】
2019143251.tif 000009
【図８】
2019143251.tif 000010
【図９】
2019143251.tif 000011
【図１０】
2019143251.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月23日(2019.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに交互に堆積されたｎ個のＡ層（４）及びｍ個のＢ層（８）からなるタンタル含有多層膜（１０）を含む耐摩耗性被覆システム（２０）であって、ｎ及びｍは１より大きい整数であり、前記多層膜（１０）は、立方晶構造を示しており、前記Ｂ層はタンタルを含み、前記Ａ層は前記Ｂ層より高い欠陥密度を示しており、少なくとも１つの層はマグネトロンスパッタリング技術により作られていることを特徴とする、被覆システム。
【請求項２】
前記Ａ層及びＢ層の化学組成は、原子パーセントの係数を含む次の化学式で与えられる、請求項１に記載の被覆システム。
Ａ層に対してはＭｅ１１−ｘＡｌｘＮｚＸ１−ｚであり、及びＢ層に対してはＭｅ２１−ｘ―ｙＡｌｘＴａｙＮｚＸ１−ｚであり、
ここで、Ｍｅ１はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
Ｍｅ２はＴｉ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｓｉ及びＷから一つ以上の元素であり、
ＸはＯ、Ｃ、及びＢから一つ以上の元素であり、及び
０．２≦ｘ≦０．７、０．７≦ｚ≦１、０．０２≦ｙ≦０．８０である。
【請求項３】
前記Ｂ層の厚さは、前記Ａ層の厚さより小さく：Ａ１＞Ｂ１、Ａ２＞Ｂ２、Ａ３＞Ｂ３、…Ａｎ＞Ｂｍである、請求項２に記載の被覆システム。
【請求項４】
前記Ａ層の厚さは、前記Ｂ層の厚さより少なくとも１５％大きく：Ａ１≧１．１５Ｂ１、Ａ２≧１．１５Ｂ２、Ａ３≧１．１５Ｂ３、…Ａｎ≧１．１５Ｂｍである、請求項３に記載の被覆システム。
【請求項５】
前記スパッタリング技術は、高電離マグネトロンスパッタリング技術を含む、請求項１に記載の被覆システム。
【請求項６】
前記スパッタリング技術は、高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）を含む、請求項１に記載の被覆システム。
【請求項７】
前記スパッタリング技術は、反応性スパッタリング堆積（ｒｓｄ）技術を含む、請求項１に記載の被覆システム。
【請求項８】
本体（１）、及び前記本体（１）の表面の少なくとも一部に堆積された請求項１から７のいずれか一項に記載の被覆システム（２０）を備えた被覆本体。
【請求項９】
前記被覆システム（２０）の前記多層膜（１０）は、ＰＶＤ技術によって堆積されることを特徴とする、請求項８に記載の被覆本体。
【請求項１０】
前記多層膜（１０）の前記Ｂ層は、マグネトロンスパッタリング、イオンプレーティング技術または高電離マグネトロンスパッタリング技術によって堆積されたことを特徴とする、請求項９に記載の被覆本体。
【請求項１１】
前記Ａ層は、アーク放電イオンプレーティング技術によって堆積されたことを特徴とする、請求項９または１０に記載の被覆本体。
【請求項１２】
前記Ａ層及び／または前記Ｂ層は、ＰＶＤ技術によって前記基板上に堆積されることを特徴とする、請求項８から１１のいずれか一項に記載の被覆本体を製造する方法。
【請求項１３】
前記Ａ層及び／または前記Ｂ層を堆積することにおいて、反応性物理気相堆積技術が使用されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
窒素比率及び／または前記被覆システムの前記Ｘ要素に含まれる元素の少なくとも一つが、反応性気体から、または反応性気体混合物から、前記Ａ層及び／またはＢ層内にそれぞれ組み込まれることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記多層膜（１０）、すなわち、前記Ａ層及びＢ層の両方は、アーク放電イオンプレーティング技術によって堆積されることを特徴とする、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記層Ａ及び層Ｂにおいて所望の欠陥密度を調節するために、コイル電流がそれに応じて調節されることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記Ａ層及び／またはＢ層を堆積するためのソース材料として使用される少なくとも一つのターゲットは、粉末冶金技術によって作られる、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記多層膜は、出力変動により作られる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記出力変動は、ＴａＡｌターゲットに適用される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記多層膜は、電流変動により作られる、請求項１２に記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月19日(2019.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【図１】本発明による、互いに交互に堆積されたＡ層及びＢ層からなるタンタル含有多層膜１０を含む耐摩耗性被覆システム２０を示している
【図２】本発明により使用された被覆パラメータを示している。
【図３】単層被覆物（モノリシックに成長した被覆物）の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図４】単層被覆物（モノリシックに成長した被覆物）の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図５】単層被覆物（モノリシックに成長した被覆物）の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図６】多層構造を有する被覆の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図７】多層構造を有する被覆の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図８】多層構造を有する被覆の特性を特徴付け及び分析するために実施された実験的試験の結果を示している。
【図９】本発明による互いに交互に堆積した層Ａ及び層Ｂを備えた多層膜から得られたＸ線スペクトルを示している。
【図１０】微粒子構造を有するＡ層と柱状粒子構造を有するＢ層との間の相違を示している本発明の多層の破断形態のＳＥＭ画像である。
【外国語明細書】
2019143251000001.pdf