(57)【要約】  切れ刃（34，66）を有する多結晶立方晶窒化ホウ素基材（70，126）を有する、コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（28，58）。耐摩耗性コーティングスキーム（74，74A）が多結晶立方晶窒化ホウ素基材上にある。耐摩耗性コーティングスキームは、内側コーティング層領域（94，150）と少なくとも１層の露出アルミナコーティング層（84，84A，138）を含む。露出アルミナコーティング層（84，84A，138）は、Ｐｓｉ傾斜法及びアルミナの（０２４）反射を使用したＸＲＤにより測定された約５０ＭＰ（引張り応力）〜約−２ＧＰａ（圧縮応力）の範囲の応力を有するブラスト後応力状態を示す。露出コーティング層（84，84A，138）は、外側チタン含有コーティング層（86，88，140，142）をアルミナ含有コーティング層領域（84，138）の表面からウェットブラストした結果である。
2013522056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）であって、
すくい面（３０、６２）と少なくとも１つの逃げ面（３２、６４）、および前記すくい面（３０、６２）と前記逃げ面（３２、６４）の交差部に形成された切れ刃（３４、６６）を有する多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０、１２６）と、
耐摩耗性コーティングスキーム（７４、７４Ａ）であって、
前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０、１２６）の前記すくい面（３０、６２）の少なくとも一部および前記逃げ面（３２、６４）の少なくとも一部に化学蒸着によって堆積された内側コーティング層領域（９４、１５０）と、
前記内側コーティング層領域（９４、１５０）に化学蒸着によって堆積された、少なくとも１層の露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）を含むアルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）と、
を含む耐摩耗性コーティングスキーム（７４、７４Ａ）と
を含み、
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）が、Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約−２ＧＰａ（圧縮応力）の範囲のブラスト後応力状態を呈する
コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項２】
前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）が、前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）から本質的になる、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項３】
前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）が、複数のコーティングセットおよび前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）から本質的になり、各コーティングセットがアルミナコーティング層とチタン炭酸窒化物コーティング層を含む、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項４】
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）がα−アルミナを含む、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項５】
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の前記ブラスト後応力状態がウェットブラストの結果であり、前記ウェットブラストがアルミナ粒子と水を含むスラリーを使用して達成される、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項６】
前記スラリーが、スラリーの採取および体積置換によって測定された約５体積パーセント〜約３５体積パーセントのアルミナ粒子と、約６５体積パーセント〜約９５体積パーセントの水を含む、請求項５に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項７】
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の前記ブラスト後応力状態が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約−５０ＭＰａ（圧縮応力）〜約−８００ＭＰａ（圧縮応力）の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約８００ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期応力状態を有する、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項８】
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の前記ブラスト後応力状態が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約−１００ＭＰａ（圧縮応力）〜約−４００ＭＰａ（圧縮応力）の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約１００ＭＰａ（引張り応力）〜約４５０ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期引張り応力状態を有する、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項９】
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）が、垂直走査干渉モードを使用した０．３ｍｍ×０．２ｍｍに等しいサンプル領域においてＷＹＫＯによって測定された約０．２マイクロメートル〜約０．８マイクロメートルの表面粗さＲａを呈する、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項１０】
前記ブラスト後応力状態が、前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）に化学蒸着によって最初に堆積された外側チタン含有コーティング層領域（８６、８８、１４０、１４２）をウェットブラストし、それによって、前記露出アルミナ含有コーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の応力状態を、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約８００ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期応力状態から変化させることによって達成される、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）。
【請求項１１】
前記内側コーティング層領域（１５０）が、前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（１２６）の上にアルミナのベース層（１３０）を含む、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（５８）。
【請求項１２】
前記内側コーティング層領域（９４）が、前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０）の上に窒化チタンのベース層（７８）を含む、請求項１に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８）。
【請求項１３】
工作物から材料を除去するためのコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具（２０、５０）であって、
支持体（２２、５２）と、前記支持体上の多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）とを備え、前記多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）が、
すくい面（３０、６２）と少なくとも１つの逃げ面（３２、６４）、および前記すくい面（３０、６２）と前記逃げ面（３２、６４）の交差部に形成された切れ刃（３４、６６）を有する多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０、１２６）と、
耐摩耗性コーティングスキーム（７４、７４Ａ）であって、
前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０、１２６）の前記すくい面（３０、６２）の少なくとも一部および前記逃げ面（３２、６４）の少なくとも一部に化学蒸着によって堆積された内側コーティング層領域（９４、１５０）と、
前記内側コーティング層領域（９４、１５０）に化学蒸着によって堆積された、少なくとも１層の露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）を含むアルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）と、
を含む耐摩耗性コーティングスキーム（７４、７４Ａ）とを含み、
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ，１３８）が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約−２Ｇｐａ（圧縮応力）の範囲のブラスト後応力状態を呈する、
コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具（２０、５０）。
【請求項１４】
前記支持体（２２）がその中に切欠き部（２４、２６）を含み、前記多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８）が前記切欠き部（２４、２６）内にある、請求項１３に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具（２０）。
【請求項１５】
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の前記ブラスト後応力状態が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約−５０ＭＰａ（圧縮応力）〜約−８００ＭＰａ（圧縮応力）の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約８００ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期引張り応力状態を有する、請求項１３に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具（２０、５０）。
【請求項１６】
前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の前記ブラスト後応力状態が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約−１００ＭＰａ（圧縮応力）〜約−４００ＭＰａ（圧縮応力）の範囲にあり、前記露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）が、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約１００ＭＰａ（引張り応力）〜約４５０ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期引張り応力状態を有する、請求項１３に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具（２０、５０）。
【請求項１７】
前記ブラスト後応力状態が、前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）に化学蒸着によって最初に堆積された外側チタン含有コーティング層領域（８６、８８、１４０、１４２）をウェットブラストし、それによって、前記露出アルミナ含有コーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の応力状態を、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約８００ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期応力状態から変化させることによって達成される、請求項１３に記載のコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具（２０、５０）。
【請求項１８】
コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサート（２８、５８）を作製する方法であって、
多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０、１２６）を提供する工程であって、前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０、１２６）が、すくい面（３０、６２）と少なくとも１つの逃げ面（３２、６４）、および前記すくい面（３０、６２）と前記逃げ面（３２、６４）の交差部に形成された切れ刃（３４、６６）を有する工程と、
前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０、１２６）の前記すくい面（３０、６２）の少なくとも一部および前記逃げ面（３２、６４）の少なくとも一部に、化学蒸着によって、内側コーティング層領域（９４、１５０）を堆積する工程と、
アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）を化学蒸着によって前記内側コーティング領域（９４、１５０）に堆積する工程であって、前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）が少なくとも１つの最外アルミナコーティング層（８４、１３８）を含む工程と、
外側チタン含有コーティング層領域（８６、８８、１４０、１４２）を化学蒸着によって前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）に堆積する工程と、
前記外側チタン含有コーティング層領域（８６、８８、１４０、１４２）をウェットブラストし、それによって、前記最外アルミナコーティング層（８４、１３８）を露出して露出アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）を形成し、そして前記露出された最外アルミナコーティング層（８４、８４Ａ、１３８）の応力状態を、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約８００ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期引張り応力状態から、前記Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの前記（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約−２ＧＰａ（圧縮応力）の範囲のブラスト後応力状態に変化させる工程と、
を含む方法。
【請求項１９】
前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）が最外アルミナコーティング層（８４、１３８）から本質的になる、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）が、複数のコーティングセットおよび前記最外アルミナコーティング層（８４、１３８）から本質的になり、各コーティングセットがアルミナコーティング層とチタン炭酸窒化物コーティング層とを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記露出アルミナコーティング層（８４、１３８）がα−アルミナを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記ウェットブラストが、アルミナ粒子と水を含むスラリーを使用し、前記スラリーが、スラリーの採取および体積置換によって測定された約５体積パーセント〜約３５体積パーセントのアルミナ粒子と、約６５体積パーセント〜約９５体積パーセントの水を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記ウェットブラスト工程が、前記外側チタン含有コーティング層領域（８６、８８、１４０、１４２）のみを除去し、それによって、前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）の実質的に全てが残る、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記ウェットブラスト工程が、前記アルミナ含有コーティング層領域（８４、１３８）の一部に沿って、外側チタン含有コーティング層領域（８６、８８、１４０、１４２）を除去する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２５】
前記内側コーティング層領域（１５０）を堆積する工程が、アルミナコーティング層（１３０）を前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（１２６）に堆積することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２６】
前記内側コーティング層領域（８６、８８、１４０、１４２）を堆積する工程が、窒化チタン（７８）コーティング層を前記多結晶立方晶窒化ホウ素基材（７０）に堆積することを含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多結晶立方晶窒化ホウ素（ＰｃＢＮ）切削インサート、特にコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートに関する。コーティングされたＰｃＢＮ切削インサートは支持体に取り付けられ、支持材とＰｃＢＮ切削インサートが、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具を構成する。コーティングされたＰｃＢＮ切削工具は、工作物からの材料の除去、例えば工作物のチップ形成機械加工に有用である。
【背景技術】
【０００２】
従来、当業者は工作物からの材料の除去、例えば工作物のチップ形成機械加工にＰｃＢＮ切削工具を使用してきた。特許文献、例えばゲイツ（Ｇａｔｅｓ），Ｊｒ．らに付与された米国特許第７，４５５，９１８  Ｂ２号明細書（ケンナメタル社（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ  Ｉｎｃ．）へ譲渡）は、これらＰｃＢＮ切削インサートのいくつかの例を提供する。これに関して、米国特許第７，４５５，９１８  Ｂ２号明細書は、発明的熱処理番号３および４（１３−１３欄を参照）、ならびに１９欄６３号〜２１欄３７行を通して、ＰｃＢＮを含む基材のコーティングプロセスを記載する。さらにコーニグ（Ｋｏｅｎｉｇ）らに付与された米国特許第５，５０３，９１３号明細書は、ＰｃＢＮ切削工具を記載する。ウィックマン（Ｗｉｃｋｍａｎ）らに付与された米国特許第７，４７６，０６３号明細書は、ＰｃＢＮ層が切削工具の面を形成するＰｃＢＮ切削工具を記載する。グーデモンド（Ｇｏｕｄｅｍｏｎｄ）らへの米国特許出願公開第２００５／０１２３３６６Ａ１号明細書は、本体がポケットを備えているように見えるＰｃＢＮ切削工具を記載し、各ポケットはＰｃＢＮ成形体などの成形体を収容する。オオタ（Ｏｔａ）らに付与された米国特許第６，７３７，１７８号明細書は、ＰｃＢＮ基材を支持するように見えるポケットを基体部が含むＰｃＢＮ切削工具を記載する。ＰｃＢＮ基材にはコーティングがある。ティセル（Ｔｈｙｓｅｌｌ）らに付与された米国特許第６，０９０，４７６号明細書は、ＰｃＢＮ切削工具を示しているように見える。
【０００３】
ＣＶＤを介して超硬合金（ｃｏｂａｌｔ  ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）基材に適用されるコーティングスキーム（すなわちコーティング層）は、引張り応力を呈する。引張り応力の存在は、ＣＶＤコーティングスキームの接着に支障がある。これまでは、コーティングスキームの引張り応力を低減するために、または、引張り応力をコーティングスキームの圧縮応力に変えるために、コーティング後ブラスト処理を行うこともあった。
【０００４】
１つの例として、ヨシムラ（Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ）らに付与された米国特許第５，３７２，８７３号明細書（三菱マテリアル株式会社に譲渡）は、コーティングスキームを選択表面でショットピーニングすることを開示しており、ここで基材は超硬合金（ｃｏｂａｌｔ  ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）であり、コバルトに富む表面層を呈している。ショットピーニングの結果は、コーティングの応力状態の変化である。この点に関して、この特許は、ショットピーニングプロセスが切削工具の一部に、例えばすくい面に局部的に適用され、その結果表面上の第１コーティングの残留引張り応力が、切削工具の逃げ面上の第１コーティングの残留引張り応力よりも低くなり得ることを示している。さらに、この特許はまた、切削工具のすくい面の第１コーティングの残留応力が圧縮であり、逃げ面の第１コーティングの残留応力が引張りであるように適用されるショットピーニング処理を示している。
【０００５】
別の例として、ヨシムラ（Ｙｏｓｈｉｍｕｒａ）らに付与された米国特許第５，３７４，４７１号明細書（三菱マテリアル株式会社に譲渡）は、すくい面のみを処理するのに有効なショットピーニングを基材上のコーティング層に施すことを開示している。基材は、コバルトに富む表面層を呈する超硬合金（ｃｏｂａｌｔ  ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）である。
【０００６】
ＣＶＤを介してサーメット基材に適用されたコーティングスキーム（すなわちコーティング層）は引張り応力を呈する。パーク（Ｐａｒｋ）らへの米国特許出願公開第２００６／０１２７６７１  Ａ１号明細書は、超硬合金（ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｃａｒｂｉｄｅ）基材ならびにサーメット基材上のコーティングのコーティング後処理としてウェットブラストの使用を開示している。ウェットブラストプロセスは、１０〜３００μｍのサイズを有するアルミナ粒子ウェットスラリーを使用する。ウェットブラストにより、外側コーティング層において引張り応力の低減または圧縮応力への転換が見られる。特定のコーティングスキームはアルミナコーティングを含み、アルミナ層の上に炭化チタン／窒化チタン層を有する。
【０００７】
ウェットブラストなどのコーティング後処理の別の結果は、コーティング表面の平滑化である。リュングベルグ（Ｌｊｕｎｇｂｅｒｇ）らへの米国特許出願公開第２００６／０２０４７５７  Ａ１号明細書は、ＴｉＣｘＮｙコーティング層およびα−Ａｌ２Ｏ３コーティング層を含むコーティングスキーム用の２工程ウェットブラストコーティング後処理を開示している。基材は超硬合金（ｃｏｂａｌｔ  ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）材料である。これらの処理は、衝突角度および圧力の変化による影響を示す。この処理の結果、コーティング表面がより平滑になり、そして引張り応力が低減されるかまたは圧縮応力へ転換される。アルミナ上のＴｉＣｘＮｙＯｚ層を開示する（２欄３０〜４３行を参照）レナンダ（Ｌｅｎａｎｄｅｒ）らに付与された米国特許第５，８６１，２１０号明細書は、ブラスティングパラメータを変更して（例１、４欄４８行〜５欄１１行を参照）、異なる結果を達成することが知られていることを開示している。
【０００８】
リテケ（Ｌｉｔｔｅｃｋｅ）らへの米国特許出願公開第２００７／０００９７６３  Ａ１号明細書は、ＴｉＣｘＮｙコーティング層とα−Ａｌ２Ｏ３コーティング層を含むコーティングスキーム用のウェットブラストコーティング後処理を開示している。基材は超硬合金（ｃｏｂａｌｔ  ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）材料である。この処理の結果、コーティング表面がより平滑になり、そして引張り応力が低いＴｉＣｘＮｙコーティング層と平滑なα−Ａｌ２Ｏ３コーティング層とが生成される。
【０００９】
アンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ）らへの米国特許出願公開第２００７／０２９８２８１  Ａ１号明細書およびアンダーソン（Ａｎｄｅｒｓｓｏｎ）らへの米国特許出願公開第２００７／０２９８２８２  Ａ１号明細書の各々は、ＴｉＣｘＮｙコーティング層とα−Ａｌ２Ｏ３コーティング層を含むコーティングスキーム用のウェットブラストコーティング後処理を開示している。基材は超硬合金（ｃｏｂａｌｔ  ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃａｒｂｉｄｅ）材料である。この処理の結果、引張り応力が低いＴｉＣｘＮｙコーティング層と平滑なα−Ａｌ２Ｏ３コーティング層とが生成される。応力の状態は、すくい面と逃げ面との間で異なる。
【００１０】
ウェットブラストに加えて、コーティングの引張り応力を低減するためにドライブラストを使用することもある。例えば、ウェストファル（Ｗｅｓｔｐｈａｌ）らに付与された米国特許第６，８８４，４９６号明細書は、コーティングされた切削インサートをドライブラストすることの基本的な利点を開示しており、その際、圧縮応力の増加がみられる。２欄４２〜６７行を参照のこと。
【００１１】
ブラスト作業のいくつかは、コーティングのごく一部のみを除去するという認識があろう。ブルマンダ（Ｂｊｏｒｍａｎｄｅｒ）に付与された米国特許第７，５３１，２１３号明細書は、ポスト処理（好ましくはブラストかブラッシング）がエッジライン上のおよびすくい面上の最も外側のコーティング層のみを除去する、コーティングされた切削工具インサートに関連している。
【００１２】
上述の特許文書のいくつかは、工作物からの材料の除去、例えば工作物のチップ形成機械加工に有用な切削インサートを示し、そのコーティングスキームはコーティング後処理にかけられている。このコーティング後処理の結果、コーティング層における引張り応力の低減、あるいは引張り応力の圧縮応力への転換がみられた。このコーティング後処理の結果、外側コーティング層は平滑化した。しかしながら、これらの特許文書の多くは、超硬合金（ｃｅｍｅｎｔｅｄ  ｃａｒｂｉｄｅ）基材またはある場合にはサーメット基材を有する切削インサートを示している。これらの文書は、コーティング層における引張り応力の低減または引張り応力の圧縮応力への転換、ならびに外側コーティング層の平滑化をもたらすＰｃＢＮ本体（またはＰｃＢＮ切削インサート）の表面に適用されたコーティングに対するコーティング後処理の実施を開示していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第７，４５５，９１８号
【特許文献２】米国特許第５，５０３，９１３号
【特許文献３】米国特許第７，４７６，０６３号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００５／０１２３３６６号
【特許文献５】米国特許第６，７３７，１７８号
【特許文献６】米国特許第６，０９０，４７６号
【特許文献７】米国特許第５，３７２，８７３号
【特許文献８】米国特許第５，３７４，４７１号
【特許文献９】米国特許出願公開第２００６／０１２７６７１号
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００６／０２０４７５７号
【特許文献１１】米国特許第５，８６１，２１０号
【特許文献１２】米国特許出願公開第２００７／０００９７６３号
【特許文献１３】米国特許出願公開第２００７／０２９８２８１号
【特許文献１４】米国特許出願公開第２００７／０２９８２８２号
【特許文献１５】米国特許第６，８８４，４９６号
【特許文献１６】米国特許第７，５３１，２１３号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、その１つの形態において、多結晶立方晶窒化ホウ素基材を含むコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサートであり、当該インサートは、すくい面および少なくとも１つの逃げ面と、すくい面と逃げ面との交差部分に形成された切れ刃とを有する。以下のコーティング層を含む耐摩耗性コーティングスキームがある。多結晶立方晶窒化ホウ素基材の少なくともいくつかのすくい面および少なくともいくつかの逃げ面に化学蒸着によって堆積される内側コーティング層領域がある。内側コーティング層領域に化学蒸着によって堆積されるアルミナ含有コーティング層領域があり、アルミナ含有コーティング層領域は、少なくとも１層の露出アルミナコーティング層を含む。露出アルミナコーティング層は、Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約−２Ｇｐａ（圧縮応力）の範囲のブラスト後応力状態を呈する。
【００１５】
その別の形態において、本発明は、工作物から材料を除去するコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具である。コーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削工具は、支持体と、支持体上の多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサートとを備える。多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサートは、すくい面および少なくとも１つの逃げ面と、すくい面と逃げ面との交差部に形成された切れ刃とを有する多結晶立方晶窒化ホウ素基材を含む。以下のコーティング層を含む耐摩耗性コーティングスキームがある。多結晶立方晶窒化ホウ素基材の少なくともいくつかのすくい面および少なくともいくつかの逃げ面に化学蒸着によって堆積される内側コーティング層領域がある。内側コーティング層領域に化学蒸着によって堆積されるアルミナ含有コーティング層領域がある。アルミナ含有コーティング層領域は、少なくとも１層の露出アルミナコーティング層を含む。露出アルミナコーティング層は、Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約−２Ｇｐａ（圧縮応力）の範囲のブラスト後応力状態を呈する。
【００１６】
さらに別の形態において、本発明はコーティングされた多結晶立方晶窒化ホウ素切削インサートを作製する方法であり、方法は、すくい面および少なくとも１つの逃げ面と、すくい面と逃げ面との交差部に形成された切れ刃とを有する多結晶立方晶窒化ホウ素基材を提供する工程と、多結晶立方晶窒化ホウ素基材の少なくともいくつかのすくい面および少なくともいくつかの逃げ面に化学蒸着によって内側コーティング層領域を堆積する工程と、内側コーティング領域に化学蒸着によって、少なくとも１層の最外アルミナコーティング層を含むアルミナ含有コーティング層領域を堆積する工程と、アルミナ含有コーティング層領域に化学蒸着によって外側チタン含有コーティング層領域を堆積する工程と、外側チタン含有コーティング層領域をウェットブラストする工程であって、それによって、最外アルミナコーティング層を露出させて露出アルミナコーティング層を形成し、かつ、露出した最外アルミナコーティング層の応力状態を、Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定される約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約８００ＭＰａ（引張り応力）の範囲の初期引張り応力状態から、Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの（０２４）反射を使用したＸＲＤによって測定される約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約−２Ｇｐａ（圧縮応力）の範囲のブラスト後応力状態へ変化させる工程とを含む。
【００１７】
以下は本特許出願の一部をなす図面の簡単な説明である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の特定の実施形態の等測図であり、切削工具は、反対側に配置された切欠き部を備えた支持体を含み、各切欠き部は、ブラスト後状態にあるコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートを支持する。
【図２】コーティングされたＰｃＢＮ切削工具の別の特定の実施形態の等測図であり、切削工具が、上面を有する支持体を含み、上面には、ブラスト後状態にあるコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートが取り付けられている。
【図３】図２の本発明のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の断面図であるが、中間の状態（すなわちブラスト前状態）であり、ＰｃＢＮ基材がその上に化学蒸着によって以下のコーティングスキームを堆積している。すなわち、ＭＴ−ＣＶＤ（中温化学蒸着）によってＰｃＢＮ基材の表面に適用された窒化チタン系コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによってＭＴ−ＣＶＤ窒化チタン系コーティング層に適用された内側チタン炭窒化物コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによって内側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層の表面に適用されたチタン炭酸窒化物コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによってチタン炭酸窒化物コーティング層の表面に適用されたα−アルミナコーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによってα−アルミナコーティング層の表面に適用された外側チタン炭窒化物コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによって外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層の表面に適用された外側窒化チタンコーティング層。
【図４Ａ】図２のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の断面図であり、ブラスト後状態の１つの選択肢として可能性のあるコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートを示しており、チタン含有外側コーティング領域の実質的にすべて（すなわち、外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層と外側窒化チタンコーティング層）が除去され、α−アルミナコーティング層の実質的にすべてが残っている、すなわちブラストされていないかまたは最小限除去されている。
【図４Ｂ】図２のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の断面図であり、ブラスト後状態の別の選択肢として可能性のあるコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートを示しており、チタン含有外側コーティング領域の実質的にすべて（すなわち、外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層とＭＴ−ＣＶＤ外側窒化チタンコーティング層）が除去され、ＭＴ−ＣＶＤα−アルミナコーティング層のいくらか、すなわち最小限を超える量、がブラストによって除去されている。
【図５】Ｐｓｉ傾斜法を使用したＸ線回折（ＸＲＤ）技術によるコーティング層の応力状態の測定におけるさまざまな傾斜および回転角度間の関係を示す図面である。
【図６】ブラスト前状態にある本発明のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の別の特定実施形態の断面図であり、ＰｃＢＮ基材がその上に化学蒸着によって以下のコーティングスキームを堆積している。すなわち、ＣＶＤによってＰｃＢＮ基材の表面に適用されたアルミナ系コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤ（中温化学蒸着）によって適用された窒化チタンコーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによってＭＴ−ＣＶＤ窒化チタンコーティング層に適用された内側チタン炭窒化物コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによって内側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層の表面に適用されたチタン炭酸窒化物コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによってチタン炭酸窒化物コーティング層の表面に適用されたα−アルミナコーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによってα−アルミナコーティング層の表面に適用された外側チタン炭窒化物コーティング層、ＭＴ−ＣＶＤによって外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層の表面に適用された外側窒化チタンコーティング層。
【図７】図６のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の断面図であり、ブラスト後状態にあるコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートを示しており、チタン含有外側コーティング領域の実質的にすべて（すなわち、外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層と外側窒化チタンコーティング層）が除去され、α−アルミナコーティング層の実質的にすべてが残っている、すなわちブラストされていないかまたは最小限除去されている。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図を参照すると、図１は、工作物からの材料の除去、例えば工作物のチップ形成機械加工に有用な、概して２０で示される、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具の特定実施形態を示す。図２は、工作物からの材料の除去、例えば工作物のチップ形成機械加工に有用な、概して５０で示される、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具の別の特定実施形態を示す。
【００２０】
チップ形成機械加工作業に関して、材料除去作業が、工作物材料のチップを生成する。機械加工に関する出版物が、この事実を証明する。例えば、モルトレッチ（Ｍｏｌｔｒｅｃｈｔ）による書物「機械販売店における実践（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｓｈｏｐ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ）」（インダストリアルプレス社（Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｐｒｅｓｓ  Ｉｎｃ．））（ニューヨーク州ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ）（１９８１））が、１９９〜２０４ページにおいて、とりわけ、チップ形成ならびに様々な種類のチップ（すなわち、連続チップ、不連続チップ、部分的チップ）の説明を提示する。モルトレッチ（Ｍｏｌｔｒｅｃｈｔ）は、１９９〜２００ページにおいて（部分的に）記載する：
切削工具がまず金属と接触すると、切れ刃の先の金属を圧縮する。工具が前進すると、切れ刃の先の金属は、内側にせん断される点に応力をかけられ、粒状の金属が分解し、せん断面と呼ばれる面に沿って可塑的に流れる・・・切削される金属のタイプが、鋼など延性である場合、チップは連続リボンになる・・・
【００２１】
Ｍｏｌｔｒｅｃｈｔは不連続チップおよび部分的チップの形成について説明を続ける。別の例として、「ＡＳＴＥ工具エンジニアハンドブック（ＡＳＴＥ  Ｔｏｏｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」（マグローヒル出版（ＭｃＧｒａｗ  Ｈｉｌｌ  Ｂｏｏｋ  Ｃｏ．）（ニューヨーク州ニューヨーク（Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮｅｗＹｏｒｋ））（１９４９））の３０２〜３１５ページに見出される文章は、金属切削プロセスにおけるチップ形成について長い説明をしている。３０３ページにおいて、「ＡＳＴＥハンドブック（ＡＳＴＥ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」は、チップ形成と、旋削、フライス削り、穴あけなどの機械加工とを解りやすく関係させている。
【００２２】
図１のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具２０を参照すると、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具２０は、反対側のコーナー部に切欠き（２４、２６）を有する支持体２２を含む。支持体の典型的な材料はタングステンカーバイド−コバルト材料である。コーティングされたＰｃＢＮ切削工具２０全体は、「切削工具−割り出し可能インサート−識別システムに関するアメリカ国家規格（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｕｔｔｉｎｇ  Ｔｏｏｌｓ−Ｉｎｄｅｘａｂｌｅ  Ｉｎｓｅｒｔｓ−Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題されたＡＮＳＩ規格Ｂ−２１２．４−２００２によるＳＮＧＡ４３２の幾何学的形状を提示している。本発明の範囲は、ＰｃＢＮ切削インサート２０の特定実施形態またはＰｃＢＮ切削インサート２０の特定の幾何学的形状に制限されないことは認識されよう。請求項が本発明の範囲を定義し、出願人は本発明の範囲を特定実施形態によって制限することを意図しない。コーティングされたＰｃＢＮ切削工具２０はさらに、切欠き（２４、２６）の各々に（例えばろう付けなどによって）固定されたコーティングされたＰｃＢＮ切削インサート２８を含む。コーティングされたＰｃＢＮ切削インサート２８は、すくい面３０と少なくとも１つの逃げ面３２とを有する。切れ刃３４はすくい面３０と逃げ面３２との交差部にある。コーティングされたＰｃＢＮ切削工具２０はさらに、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具２０の切削工具ホルダへの接続を補助する中央開口部３６を含む。コーティングされたＰｃＢＮ切削インサート２８は基材を含むが、図１ではコーティングスキームがＰｃＢＮ基材を覆っているため基材は示されていない。
【００２３】
図２のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具５０を参照すると、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具５０は、「切削工具−割り出し可能インサート−識別システムに関するアメリカ国家規格（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  ｆｏｒ  Ｃｕｔｔｉｎｇ  Ｔｏｏｌｓ−Ｉｎｄｅｘａｂｌｅ  Ｉｎｓｅｒｔｓ−Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ）」と題されたＡＮＳＩ規格Ｂ−２１２．４−２００２によるＲＮＧ４５の幾何学的形状を提示している。コーティングされたＰｃＢＮ切削工具５０は、上面５４を備えた支持体５２を有する。支持体の典型的な材料は、タングステンカーバイド−コバルト材料である。ＰｃＢＮ切削インサート５８が支持体５２の上面５４に（例えばろう付けなどにより）取り付けられている。ＰｃＢＮ切削インサート５８は、すくい面６２と少なくとも１つの逃げ面６４とを有し、切れ刃６６はすくい面６２と少なくとも１つの逃げ面６４との交差部にある。コーティングされたＰｃＢＮ切削インサート５８はＰｃＢＮ基材７０を含む。図２では、ＰｃＢＮ基材７０を示す例証目的のためコーティングスキームの一部が除去されているため基材が示されている。
【００２４】
コーティングされたＰｃＢＮ切削インサート（図１では２８、図２では５８）のＰｃＢＮ基材の組成を参照すると、ＰｃＢＮは、ＰｃＢＮ成分、およびバインダ成分例えばコバルトなど、または他の成分を含みうる。ある場合には、ＰｃＢＮ含量は約８０重量パーセント超で、つり合いバインダ材料を伴い得る。他の場合には、ＰｃＢＮ含量は６０重量パーセント未満で、つり合いバインダ材料を伴い得る。ＰｃＢＮ基材の例示的な組成が、下の表１に記載される。
【表１】
2013522056.tif 000003
【００２５】
ＰｃＢＮ基材の組成の特定範囲が、下の表２に記載される。
【表２】
2013522056.tif 000004
【００２６】
ＰｃＢＮ切削インサートの組成の決定に関して、成分の重量パーセントを決定する技法はＸ線回折である。Ｘ線回折技法のパラメータはリートベルト（Ｒｉｅｔｖｅｌｄ）定量分析に基づく。リートベルト精密化方法は、Ｘ線回折データが固定光学素子フォーマット内にあることを要求する。粉末回折データが、プログラム可能な光学素子を使用して集められた場合、データは最初に固定光学素子データに変換されなければならない。固定光学素子データは、任意の公知のサンプル変位について補正される。バックグラウンドプロファイルがフィッティングされ、全ピーク位置とピーク強度を特定するために試料データにおいてピーク検索が実行される。ピーク位置および強度データは、任意の市販の結晶相データベースを使用して粉末試料の結晶相組成を特定するために使用される。
【００２７】
結晶構造データは、試料内に存在する結晶相の各々について入力される。リートベルト精密化は、入力された構造データを使用して完了される。典型的なリートベルト精密化パラメータ設定は以下のものである：
バックグラウンド計算法      多項式
サンプル幾何学的形状      平板
線吸収係数      平均試料組成から計算
重み付けスキーム      ロブ（ｌｏｂｓ）に対抗
プロファイル関数      疑似フォークト（Ｐｓｅｕｄｏ−Ｖｏｉｇｈｔ）
プロファイルベース幅      ８．０
最小二乗の型      ニュートン・ラフソン（Ｎｅｗｔｏｎ−Ｒａｐｈｓｏｎ）
偏光係数      １．０
全てのリートベルト相分析結果は、重量パーセント値で報告される。
【００２８】
本明細書において上で述べたように、コーティングされたＰｃＢＮ切削工具５０の１つの特定実施形態は、ブラスト後コーティングスキームを上に有するコーティングされたＰｃＢＮ切削インサート５８を含む。ブラスト後コーティングスキームに関して少なくとも２つの選択肢がある。図４Ａは１つのそうした選択肢を示し、図４Ｂは別のそうした選択肢を示す。ブラスト後コーティングスキームは、ＰｃＢＮ基材上のブラスト前コーティングスキームをウェットブラストした結果である。図３は、大括弧７６によって表されるブラスト前コーティングスキームの一般的なコーティング構造を示す。
【００２９】
一般に、ブラスト前コーティングスキーム７６は以下のコーティング層を含む。ＰｃＢＮ切削インサート基材の隣のコーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによってＰｃＢＮ基材７０の表面７１に適用された窒化チタン系コーティング層７８（図３を参照）である。本明細書において一般に言えば、ＭＴ−ＣＶＤプロセスは約７５０℃〜約９５０℃温度範囲で起こる。
【００３０】
図３を参照すると、窒化チタン系コーティング層の厚さは、厚さ「Ａ」であり、それは０．５マイクロメートルである。窒化チタンコーティング層７８の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢では、厚さ「Ａ」は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲とすることができる。厚さ「Ａ」の別の選択肢は、約０マイクロメートル（μｍ）超〜約２マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さ「Ａ」のさらに別の選択肢は、約０マイクロメートル（μｍ）超〜約１マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００３１】
窒化チタン系コーティング層７８は、ＰｃＢＮ基材７０の表面全体にあることができる。あるいは、窒化チタン系コーティング層７８は、ＰｃＢＮ基材７０の表面の、工作物から材料を除去する間に摩耗を受ける領域にあることができる。通常、そのような摩耗は、切れ刃に、切れ刃近くのすくい面に、および切れ刃近くの逃げ面に発生する。
【００３２】
次のコーティング層は、内側チタン炭窒化物コーティング窒化チタン系コーティング層８０である。図３を参照すると、ＭＴ−ＣＶＤによって表面に適用された内側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８０の厚さは厚さ「Ｂ」であり、それは１１マイクロメートルである。ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８０の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢では、厚さ「Ｂ」は約２マイクロメートル（μｍ）〜約２５マイクロメートル（μｍ）の範囲とすることができる。厚さ「Ｂ」の別の選択肢は、約４マイクロメートル（μｍ）〜約１５マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さ「Ｂ」のさらに別の選択肢は、約６マイクロメートル（μｍ）〜約１２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００３３】
次のコーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによって内側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８０に適用されたチタン炭酸窒化物コーティング層８２である。図３を参照すると、ＭＴ−ＣＶＤチタン炭酸窒化物コーティング層８２の厚さは厚さ「Ｃ」であり、それは１マイクロメートルである。中間チタン炭酸窒化物コーティング層８２の厚さ「Ｃ」の複数の範囲が許容される。１つの選択肢では、厚さ「Ｃ」は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲とすることができる。厚さ「Ｃ」の別の選択肢は、約０マイクロメートル（μｍ）超〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さ「Ｃ」のさらに別の選択肢は、約０マイクロメートル（μｍ）超〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００３４】
窒化チタン系コーティング層７８、内側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８０およびチタン炭酸窒化物コーティング層８２の組み合わせは、内側チタン含有コーティング層領域９４を構成する。内側チタン含有コーティング層領域９４が内側コーティング層領域であると見なされてもよいことは認識されよう。内側チタン含有コーティング層領域９４は厚さ「Ｄ」を有し、それは１２マイクロメートル（μｍ）である。内側チタン含有コーティング層領域９４の厚さ「Ｄ」は１つの選択肢において、約３マイクロメートル（μｍ）〜約２７マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さ「Ｄ」の別の選択肢は約５マイクロメートル（μｍ）〜約１６マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さ「Ｄ」のさらに別の選択肢は、約７マイクロメートル（μｍ）〜約１３マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００３５】
次のコーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによってチタン炭酸窒化物コーティング層８２の表面に適用されたα−アルミナコーティング層８４である。α−アルミナコーティング層８４は、図３において単一のアルミナコーティング層を構成するように示されている。この実施形態において、単一のα−アルミナコーティング層８４をα−アルミナコーティング層領域であるとみなすことができる。代替として、α−アルミナコーティング層領域８４は、複数のコーティングセットおよび最外アルミナコーティング層を含んでもよい。この代替において、各コーティングセットは、例えば、アルミナコーティング層とチタン炭酸窒化物コーティング層を含んでもよい。明らかなように、出願人は、他のコーティング層（それがコーティング層構造であろうとコーティング層の構成であろうと）が、アルミナ含有ベース層領域を構成してもよく、上の特定実施形態が請求項の範囲の限定でないと考えている。しかしながら、アルミナ含有ベース層領域の１つの態様は、その最外コーティング層がアルミナコーティング層であるというものである。
【００３６】
厚さ「Ｅ」は１つの選択肢では、約１マイクロメートル（μｍ）〜約１５マイクロメートル（μｍ）の範囲とすることができる。α−アルミナコーティング層８４の厚さ「Ｅ」の別の選択的範囲は、約２マイクロメートル（μｍ）〜約１２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。しかし、α−アルミナコーティング層８４の厚さの別の選択的範囲「Ｅ」は、約４マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００３７】
次のコーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによってα−アルミナコーティング層８４の表面に適用された外側チタン炭窒化物コーティング層８６である。図３を参照すると、外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８６は厚さ「Ｆ」であり、それは０．５マイクロメートルである。外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８６の厚さ「Ｆ」の複数の範囲が許容される。１つの選択肢では、厚さ「Ｆ」は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲とすることができる。厚さ「Ｆ」の別の選択肢は、約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さ「Ｆ」のさらに別の選択肢は、約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００３８】
ブラスト前コーティングスキーム７６の最外コーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによって外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８６の表面に適用された外側窒化チタンコーティング層８８である。図３を参照すると、外側窒化チタンコーティング層８８の厚さは「Ｇ」であり、それは０．５マイクロメートルである。外側ＭＴ−ＣＶＤ窒化チタンコーティング層８８の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢では、厚さ「Ｇ」は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲とすることができる。厚さ「Ｇ」の別の選択肢は、約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さ「Ｇ」のさらに別の選択肢は、約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００３９】
外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層８６と外側ＭＴ−ＣＶＤ窒化チタンコーティング層８８の組み合わせは、外側チタン含有コーティング層領域１００を構成する。図３を参照すると、外側チタン含有コーティング領域１００は厚さ「Ｈ」であり、それは約１マイクロメートル（μｍ）に等しい。外側チタン含有コーティング領域１００の厚さ「Ｈ」は１つの選択肢において、約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さ「Ｈ」の別の選択肢は約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約３マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さ「Ｈ」のさらに別の選択肢は、約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００４０】
ブラスト前コーティングスキーム７６の全体コーティング厚さは厚さ「Ｊ」であり、それは約２２マイクロメートル（μｍ）に等しい。ブラスト前コーティングスキームの厚さ「Ｊ」は１つの選択肢において、約５マイクロメートル（μｍ）〜約３５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さ「Ｊ」の別の選択的範囲は約５マイクロメートル（μｍ）〜約２５マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さ「Ｊ」のさらに別の選択的範囲は、約８マイクロメートル（μｍ）〜約１５マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００４１】
以降の記載から明らかになるように、ブラスト後コーティングスキームを生成するプロセスは、コーティング後ウェットブラスト工程を含む。通常、コーティング後ウェットブラスト工程は、液体（例えば水）スラリー中のアルミナ粒子を空気圧により発射して、ブラスト前コーティングスキームの選択した表面に、または１つの選択肢では全表面に、衝突させることを含む。このコーティング後ウェットブラスト工程では、ウェットブラストすることにより、全表面（または少なくとも衝突された全表面領域）から実質的に全てのチタン含有外側コーティング層領域１００を除去する。ウェットブラスト工程の１つの選択肢において、実質的に全てのアルミナコーティング層８４が残る。図４Ａはこの選択肢のブラスト後コーティングスキーム７４を示す。ウェットブラスト工程の別の選択肢において、アルミナコーティング層８４のいくらかがウェットブラストによって除去され、その結果がアルミナコーティング層８４Ａである。図４Ｂはこの選択肢のブラスト後コーティングスキーム７４Ａを示す。
【００４２】
ウェットブラストの１つの結果は、ブラスト後コーティングスキームの露出アルミナコーティング層を形成するための、下層の堆積時のままのアルミナコーティング層の露出である。コーティング後ウェットブラスト工程はさらに、露出アルミナコーティング層の引張り応力をより低い引張り応力へ低減するか、あるいは引張り応力を圧縮応力へと変換する。コーティング後ウェットブラスト工程はまた、露出アルミナコーティング層の表面を平滑化する。ウェットブラスト工程が、露出アルミナコーティング層の応力状態の低減、および、露出アルミナコーティング層の表面の平滑化、の両方をすることは明らかである。
【００４３】
図４Ａに示されているような第１の選択肢を参照すると、コーティング後ウェットブラスト工程は、チタン含有外側コーティング層領域１００の実質的に全てを除去するが、アルミナコーティング層８４の実質的に全て、ならびにアルミナコーティング層８４と基材との間のコーティング層の全てを残す。従って、アルミナコーティング層８４の厚さ「Ｅ」は実質的に変化しないままである。ブラスト後コーティングスキーム７４の全体厚さは、寸法「Ｉ」であり、それは約２１マイクロメートル（μｍ）に等しい。ブラスト後コーティングスキーム７４全体の厚さ「Ｉ」は１つの選択肢では、約４マイクロメートル（μｍ）〜約３４マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さ「Ｉ」の別の選択的範囲は約４マイクロメートル（μｍ）〜約２４マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さ「Ｉ」のさらに別の選択的範囲は約５マイクロメートル（μｍ）〜約１４マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００４４】
図４Ｂに示されているような第２の選択肢（ＰｃＢＮ切削工具５０Ａとして示されている）を参照すると、コーティング後ウェットブラスト工程は、チタン含有外側コーティング層領域１００の全てとアルミナコーティング層８４のいくらかを除去して、第２の選択肢の最外コーティング層であるアルミナコーティング層８４Ａをもたらす。アルミナコーティング層８４Ａは厚さ「Ｌ」を有し、それは約６マイクロメートル（μｍ）に等しい。厚さ「Ｌ」の大きさは厚さ「Ｅ」の大きさ未満である。厚さ「Ｌ」は１つの選択肢では、約１マイクロメートル（μｍ）〜約１３マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さ「Ｌ」の別の選択的範囲は約２マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さ「Ｌ」のさらに別の選択的範囲は約４マイクロメートル（μｍ）〜約８マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００４５】
図４Ｂをさらに参照すると、ブラスト後コーティングスキーム７４Ａは厚さ「Ｋ」を有し、それは約２０マイクロメートル（μｍ）に等しい。厚さ「Ｋ」は１つの選択肢では、約４マイクロメートル（μｍ）〜約３２マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さ「Ｋ」の別の選択的範囲は約４マイクロメートル（μｍ）〜約２２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さ「Ｋ」のさらに別の選択的範囲は約５マイクロメートル（μｍ）〜約１２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００４６】
（堆積時のままの）最外アルミナコーティング層８４は引張り応力を有する。コーティング後ウェットブラスト工程は、引張り応力の大きさを、ブラスト前引張り応力レベルからブラスト後引張り応力レベルへ低減する。ブラスト前引張り応力レベルは、ブラスト後引張り応力レベルより大きい。コーティング後ウェットブラスト工程はまた、引張り応力を圧縮応力に変換し得る。これはブラスト前引張り応力レベルからブラスト後圧縮応力レベルへの変化である。この結果、堆積時のままの最外アルミナコーティング層の引張り応力未満の値を有する低減引張り応力を呈するか、または圧縮応力を呈する露出アルミナコーティング層がもたらされる。
【００４７】
コーティング後ウェットブラスト工程はまた、露出アルミナコーティング層（８４または８４Ａ）の平滑化をもたらす。１つの選択肢において、露出アルミナコーティング層は、ＷＹＫＯ測定技法を用いて約０．２μｍ〜約０．８μｍの表面粗さＲａを呈する。別の選択肢において、露出アルミナコーティング層は、ＷＹＫＯ測定技法を用いて約０．２μｍ〜約０．６μｍの表面粗さＲａを呈する。さらに別の選択肢において、露出アルミナコーティング層は、ＷＹＫＯ測定技法を用いて約０．２μｍ〜約０．５μｍの表面粗さＲａを呈する。ＷＹＫＯ技法に関して、０．３ｍｍ×０．２ｍｍのサンプル領域が、垂直走査干渉モードの下でのＷＹＫＯ測定に選択された。
【００４８】
耐摩耗性コーティングスキームの１つの選択肢において、ウェットブラスト後に露出アルミナコーティング層になる堆積時のままの最外アルミナコーティング層は、約５０ＭＰａ〜約８００ＭＰａに等しいブラスト前（すなわち堆積時のままの）引張り応力状態を呈する。ウェットブラストが完了した後、露出アルミナコーティング層は、約５０ＭＰａ（引張り応力）〜約２ＧＰａ（圧縮応力）の間のブラスト後応力状態を呈する。
【００４９】
耐摩耗性コーティングスキームの別の選択肢において、ウェットブラスト後に露出アルミナコーティング層になる堆積時の最外アルミナコーティング層は、約１００ＭＰａ〜約６００ＭＰａに等しいブラスト前（すなわち堆積時）引張り応力状態を呈する。ウェットブラストの完了後、露出アルミナコーティング層は、−５０ＭＰａ（圧縮応力）〜約−８００ＭＰａ（圧縮応力）のブラスト後応力状態を有する。
【００５０】
耐摩耗性コーティングスキームの別の選択肢において、ウェットブラスト後に露出アルミナコーティング層になる堆積時の最外アルミナコーティング層は、約１００ＭＰａ〜約４５０ＭＰａに等しいブラスト前（すなわち堆積時）引張り応力状態を呈する。ウェットブラストの完了後、露出アルミナコーティング層は、−１００ＭＰａ（圧縮応力）〜約−４００ＭＰａ（圧縮応力）のブラスト後応力状態を有する。
【００５１】
応力の測定技法に関して、技法はＸ線回折（ＸＲＤ）技法である。ＸＲＤ応力測定はＰｓｉ傾斜法に基づき、Ａｌ２Ｏ３コーティング層の反射（０２４）が測定に選択された。０度、３３．９度、５２．１度および７５度のＰｓｉ傾斜が、残留応力レベルの測定に選択された。正のおよび負のＰｓｉ傾斜が、可能性のあるせん断応力を決定するのに必要とされるデータを供給するために選択された。さらに、３つのＰｈｉ回転角度が、材料の二軸応力状態を決定するのに必要とされるデータを提供するために選択された（０度、４５度、および９０度）。
【００５２】
二軸応力計算は以下の等式を使用して行われた。
【数１】
2013522056.tif 000005
式中、Ｓ１および１／２Ｓ２は、Ｘ線弾性係数である
ｄφψ  Ｐｓｉ傾斜およびＰｈｉ回転の測定されたピークｄスペーシング
ｄ０  回折された反射の応力フリーピークｄスペーシング
σ１およびσ２は主応力である
σφ＝σ１ｃｏｓ２φ＋σ２ｓｉｎ２φ
この方法におけるさまざまな傾斜および回転角度の関係が図５に示される。Ａｌ２Ｏ３コーティングの応力計算について、ヤング率（Ｅ）は４０１ＧＰａが使用され、ポアソン比（ν）は０．２２が使用され、Ｘ線弾性係数（Ｓ１およびＳ２）は−０．５３×１０６ｍｍ２／Ｎおよび２．９４×１０６ｍｍ２／Ｎがそれぞれ使用される。
【００５３】
ウェットブラストは、アルミナ粒子と水を含むスラリーを使用して達成される。アルミナ粒子と水のスラリーは、空気圧によって表面に発射され基材の表面に衝突する。
【００５４】
アルミナ−水スラリーの基本パラメータは、体積パーセントの粗粒（すなわち、アルミナ粒子）濃度、およびマイクロメートル（μｍ）のアルミナ粒径である。１つの選択肢において、スラリーは約５体積パーセント〜約３５体積パーセントのアルミナ粒子を残りの水と共に含む。別の選択肢において、スラリーは約８体積パーセント〜約２５体積パーセントのアルミナ粒子を残りの水と共に含む。さらに別の選択肢において、スラリーは約１０体積パーセント〜約１５体積パーセントのアルミナ粒子を残りの水と共に含む。粒径に関して、１つの選択肢において、アルミナ粒子は約２０μｍ〜約１００μｍの粒径範囲をとることができる。別の選択肢において、アルミナ粒子は約３５μｍ〜約７５μｍの粒径範囲をとることができる。さらに別の選択肢において、アルミナ粒子は約４５μｍ〜約５０μｍの粒径範囲をとることができる。
【００５５】
ウェットブラスト工程の操作パラメータは、圧力、衝突の角度、および期間である。この出願では、衝突角度は約９０度であり、すなわち粒子は両面を９０度の角度で衝突する。１つの選択肢において、圧力は、平方インチあたり約３０ポンド（ｐｓｉ）〜約５５ｐｓｉの範囲をとる。別の選択肢において、圧力は、平方インチあたり約４０ポンド（ｐｓｉ）〜約５０ｐｓｉの範囲をとる。ウェットブラストの期間は、特定のウェットブラスト操作により変動し、ここで、目標は、チタン含有外側コーティング層領域の完全な（または実質的に完全な）除去を達成することである。例示的な期間は約６秒〜約４５秒の間を含む。期間の１つの幅は約９秒〜約３０秒である。さらに別の期間の幅は、約１２秒〜約２１秒である。
【００５６】
コーティングされた切削インサートの作製に関して、基本工程は下に記載される。第１工程は、多結晶立方晶窒化ホウ素基材を提供することであり、基材はすくい面と少なくとも１つの逃げ面とを有し、切れ刃はすくい面と逃げ面との交差部にある。
【００５７】
次の工程は、多結晶立方晶窒化ホウ素基材のすくい面の少なくとも一部および逃げ面の少なくとも一部に、化学蒸着によって、内側コーティング層領域としてみなすことができる内側チタン含有コーティング層領域を堆積することである。１つの実施形態において、チタン含有ベースコーティング層領域は３層の別々のコーティング層を含む。第１層は、ＭＴ−ＣＶＤによって基材表面に適用された窒化チタンベースコーティング層である。第２コーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによって窒化チタンコーティング層に適用されたチタン炭窒化物コーティング層である。第３コーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによってチタン炭窒化物コーティング層に適用されたチタン炭酸窒化物コーティング層である。
【００５８】
次の工程は、内側チタン含有コーティング領域に、化学蒸着によって、アルミナ含有コーティング領域を堆積することであり、アルミナ含有コーティング領域層は、少なくとも１層の最外アルミナコーティング層を含む。アルミナ含有ベース層領域は最外アルミナコーティング層から本質的になってもよいことは認識されよう。別の選択肢、アルミナ含有ベース層領域は、複数のコーティングセットと最外アルミナコーティング層とから本質的になってもよく、各コーティングセットがアルミナコーティング層とチタン炭酸窒化物コーティング層を含むことは認識されよう。
【００５９】
次の工程は、アルミナ含有コーティング層領域に、化学蒸着によって、外側チタン含有コーティング層領域を堆積することである。１つの実施形態において、外側チタン含有コーティング層領域は、ＭＴ−ＣＶＤによって最外アルミナコーティング層に適用された外側チタン炭窒化物コーティング層と、ＭＴ−ＣＶＤによって外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層の表面に適用された外側窒化チタンコーティング層とを含む。
【００６０】
次の工程は、チタン含有外側コーティング層領域をウェットブラストすることであり、それによって、最外アルミナ（例えば、α−アルミナ）コーティング層を露出して露出アルミナコーティング層を形成し、かつ、露出した最外アルミナコーティング層の応力状態を、Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの（０２４）反射を使用してＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ〜約８００ＭＰａの範囲の初期引張り応力状態から、Ｐｓｉ傾斜法およびアルミナの（０２４）反射を使用してＸＲＤによって測定された約５０ＭＰａ（引張り）〜約−２ＧＰａ（圧縮）の範囲の応力を有するブラストされた応力状態へ変化させる。ここで初期引張り応力状態は、引張り応力のブラストされた応力状態よりも大きい。ウェットブラスト工程は、チタン含有外側コーティング層領域のみを除去し、それによってアルミナ含有コーティング層領域の実質的に全てが残りうるということが認識されよう。別の選択肢では、ウェットブラスト工程は、アルミナ含有コーティング層領域の一部に沿ってチタン含有外側コーティング層領域を除去できるということも認識されよう。
【００６１】
本発明のコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートを使用する本発明のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の特定の実施例は、他のＰｃＢＮ切削工具に対して試験された。これらの比較試験は、（１）コーティングされていないＰｃＢＮ切削工具、（２）コーティングがウェットブラストされていないコーティングされたＰｃＢＮ切削工具、（３）コーティングがウェットブラストされた本発明のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具、の工具寿命を分単位で測定した。表３は、ＰｃＢＮ切削工具の構成要素であるＰｃＢＮ切削インサート基材をコーティングするコーティング方法の詳細を記載する。
【表３】
2013522056.tif 000006
【００６２】
ウェットブラストを施されたＰｃＢＮ切削インサートについて、ウェットブラストの手順を下の表４に記載する。
【表４】
2013522056.tif 000007
【００６３】
全てのＰｃＢＮ切削工具に関して、基本寸法形状またはスタイルはＡＮＳＩ規格ＣＮＧＡ４３２Ｓ０４２０ＭＴであった。本比較試験に使用される特定のコーティングされた切削インサートのパラメータが下の表５に記載される。
【表５】
2013522056.tif 000008
【００６４】
工具寿命を測定する比較試験について、パラメータは以下の通りであった。工作物材料：クラスＧ２ねずみ鋳鉄；１分あたり２０００表面フィート（ｓｆｍ）（１分あたり６１０表面メートル）に等しい速度；１回転あたり０．００９インチ（０．２３ミリメートル）（ｉｐｒ）に等しい送り速度；０．０２５インチ（０．６４ミリメートル）に等しい切削深さ（ｄｏｃ）；−５度に等しいアプローチ角；切削油剤：乾燥。１分に等しい１サイクルあたり分および３０に等しい１サイクルあたりパス。破損判定基準は以下の通りだった：０．０２インチ（０．５１ミリメートル）最大に等しいＵＷ；０．０２インチ（０．５１ミリメートル）に等しいノーズ摩耗（ＮＷ）；０．０２インチ（０．５１ミリメートル）に等しい切欠き（ＤＮ）深さ；０．００４インチ（０．１ミリメートル）に等しいＣＲ；０．０２インチ（０．５１ミリメートル）に等しいＴＷ。
【００６５】
比較試験において、６個のサンプル、すなわち３個の先行技術のコーティングされた切削インサートおよび３個の本発明のコーティングされた切削インサートを調べた。比較試験の結果を下の表６に記載する。
【表６】
2013522056.tif 000009
これらの結果は、本発明の切削インサートの耐用年数（工具寿命）が、耐摩耗性において、先行技術の切削インサートの耐摩耗性と比較して４倍改善されたことを示す。
【００６６】
図６を参照すると、１２０で概ね示されたコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の別の特定実施形態が示されている。コーティングされたＰｃＢＮ切削工具１２０は、支持体（例えば、超硬合金（ｃｅｍｅｎｔｅｄ  （ｃｏｂａｌｔ）  ｔｕｎｇｓｔｅｎ  ｃａｒｂｉｄｅ））１２４を含み、支持体１２４はその表面にＰｃＢＮ基材１２６を有する。図６はブラスト前状態のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具１２０を示し、ＰｃＢＮ基材はその上に化学蒸着によって複数層のブラスト前コーティングスキーム１２９を堆積している。
【００６７】
ブラスト前コーティングスキーム１２９は、以下のコーティング層を含む。第１コーティング層は、ＣＶＤによってＰｃＢＮ基材１２６の表面１２８に適用されたアルミナ系コーティング層１３０である。アルミナコーティング層１３０の好ましい厚さは、約０．５マイクロメートルである。アルミナ系コーティング層１３０の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢において、厚さは約０マイクロメートル（μｍ）超〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は、約０マイクロメートル（μｍ）超〜約１マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。
【００６８】
コーティングスキーム１２９はさらに、ＭＴ−ＣＶＤ（中温化学蒸着）によってアルミナ系コーティング層１３０の表面に適用された内側窒化チタンコーティング層１３２を含む。内側窒化チタンコーティング層１３２の好ましい厚さは、約０．５マイクロメートルである。内側窒化チタンコーティング層１３２の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢において、その厚さは約０マイクロメートル（μｍ）超〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約２マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さのさらに別の選択肢は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約１マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００６９】
コーティングスキームはまた、ＭＴ−ＣＶＤによって内側ＭＴ−ＣＶＤ窒化チタンコーティング層１３２の表面に適用された内側チタン炭窒化物コーティング層１３４を含む。内側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層１３４の厚さは約１１マイクロメートルである。ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層１３４の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢において、その厚さは約２マイクロメートル（μｍ）〜約２５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は約４マイクロメートル（μｍ）〜約１５マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さのさらに別の選択肢は約６マイクロメートル（μｍ）〜約１２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００７０】
チタン炭酸窒化物コーティング層１３６が、ＭＴ−ＣＶＤによって内側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層１３４の表面に適用される。ＭＴ−ＣＶＤチタン炭酸窒化物コーティング層１３６の厚さは、約１マイクロメートルである。チタン炭酸窒化物コーティング層１３６の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢において、その厚さは約０マイクロメートル（μｍ）超〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さのさらに別の選択肢は約０マイクロメートル（μｍ）超〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００７１】
アルミナ系コーティング層１３０、内側窒化チタンコーティング層１３２、内側ＭＴ−ＣＶＤコーティング層１３４、およびチタン炭酸窒化物コーティング層１３６の組み合わせは、内側チタン／アルミナ含有コーティング層領域１５０を構成する。内側チタン／アルミナコーティング層領域１５０を内側コーティング層領域とみなしてもよいことは認識されよう。内側チタン／アルミナ含有コーティング層領域１５０は、約１３マイクロメートル（μｍ）に等しい厚さを有する。内側チタン含有コーティング領域の厚さは、１つの選択肢において、約３マイクロメートル（μｍ）〜約２７マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は約５マイクロメートル（μｍ）〜約１６マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さのさらに別の選択肢は約７マイクロメートル（μｍ）〜約１３マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００７２】
次のコーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによってチタン炭酸窒化物コーティング層１３６の表面に適用されたα−アルミナコーティング層１３８である。α−アルミナコーティング層１３８は、単一アルミナコーティング層を含んでいるように図６に示されている。この実施形態において、単一α−アルミナコーティング層１３８が、アルミナコーティング層領域とみなすことができる。選択肢として、アルミナコーティング層領域は、複数のコーティングセットと、最外アルミナコーティング層を含んでもよい。この選択肢において、各コーティングセットは、例えば、アルミナコーティング層とチタン炭酸窒化物コーティング層とを含んでもよい。明らかなように、出願人は、他のコーティング層（それがコーティング層構造であろうとコーティング層の構成であろうと）が、アルミナ含有コーティング層領域を構成してもよく、上の特定実施形態が請求項の範囲の限定でないと考えている。しかしながら、アルミナ含有層領域の１つの態様は、その最外コーティング層がアルミナコーティング層であるというものである。
【００７３】
α−アルミナコーティング層１３８の厚さは８マイクロメートル（μｍ）である。厚さは１つの選択肢において、約１マイクロメートル（μｍ）〜約１５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。α−アルミナコーティング層１３８の厚さの別の選択的範囲は、約２マイクロメートル（μｍ）〜約１２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。しかし、α−アルミナコーティング層１３８の厚さの別の選択的範囲は、約４マイクロメートル（μｍ）〜約１０マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００７４】
次のコーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによってα−アルミナコーティング層１３８の表面に適用された外側チタン炭窒化物コーティング層１４０である。図６を参照すると、α−アルミナコーティング層の厚さは約０．５マイクロメートルである。外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層１４０の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢において、その厚さは約０マイクロメートル（μｍ）超〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さのさらに別の選択肢は約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００７５】
コーティングスキーム１２９の最外コーティング層は、ＭＴ−ＣＶＤによって外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層１４０の表面に適用された外側窒化チタンコーティング層１４２である。図６を参照すると、外側窒化チタンコーティング層の厚さは約０．５マイクロメートルである。外側ＭＴ−ＣＶＤ窒化チタンコーティング層１４２の厚さの複数の範囲が許容される。１つの選択肢において、その厚さは約０マイクロメートル（μｍ）超〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約３マイクロメートル（μｍ）の範囲を含む。厚さのさらに別の選択肢は約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００７６】
外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層１４０および外側ＭＴ−ＣＶＤ窒化チタンコーティング層１４２の組み合わせは、外側チタン含有コーティング層領域１５４を構成する。図６を参照すると、外側チタン含有コーティング領域１５４の厚さは約１マイクロメートル（μｍ）に等しい。外側チタン含有コーティング領域１５４の厚さは、１つの選択肢において、約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約５マイクロメートル（μｍ）の範囲をとることができる。厚さの別の選択肢は約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約３マイクロメートル（μｍ）の間を含む。厚さのさらに別の選択肢は約０．２マイクロメートル（μｍ）〜約２マイクロメートル（μｍ）の間を含む。
【００７７】
図７は、ブラスト後状態のコーティングされたＰｃＢＮ切削インサートを示す図６のコーティングされたＰｃＢＮ切削工具の断面図であり、チタン含有ＭＴ−ＣＶＤ外側コーティング領域の実質的に全て（すなわち、外側ＭＴ−ＣＶＤチタン炭窒化物コーティング層と外側窒化チタンコーティング層）が除去され、アルミナコーティング層の実質的に全てが残っている、すなわちブラストされていないか、または最小限除去されている。α−アルミナコーティング層と基材との間のコーティング層は全て残っている。
【００７８】
本特許ならびに本明細書中で特定された他の文書は、本明細書中に参照することによってその全てが本明細書に援用される。本発明の他の実施形態は、本明細書または本明細書に開示された本発明の実施を考慮することから当業者に明らかになろう。本明細書および例は例示のみを目的とし、本発明の範囲を限定しないことが意図される。以下の請求項が本発明の真の範囲および精神を示す。
【図１】
2013522056.tif 000010
【図２】
2013522056.tif 000011
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
2013522056.tif 000015
【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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