(57)【要約】  被加工物から材料を除去するためのコーティングされた切削インサート１０が開示される。インサート１０基材１２、ならびにα−アルミナ層１５およびα−アルミナ層１５の上に堆積されたＺｒ−炭窒化物またはＨｆ−炭窒化物の外層１６を含む、耐摩耗コーティング。Ｚｒ−炭窒化物またはＨｆ−炭窒化物外層１６は、コーティング後のウェットブラスティング処理を受ける。ウェットブラスティングは、アルミナコーティング層１５の応力状態を、初期の引張応力状態から圧縮応力状態に変化させる。
2013510729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティングされた切削インサートであって、
基材と、
マルチレイヤーコーティングスキームであって
α−Ａｌ２Ｏ３層と、 
前記α−Ａｌ２Ｏ３層上のＺｒＣＮ外層またはＨｆＣＮ外層と、を備えるマルチレイヤーコーティングスキームと、を備え、
前記外層は、ψチルト法およびＺｒＣＮまたはＨｆＣＮの（２２０）反射を使用してＸＲＤにより測定されたものとして、約−７００ＭＰａ〜約−４．０ＧＰａの範囲のブラストされた応力状態を示す、コーティングされた切削インサート。
【請求項２】
前記ブラストされた応力状態が、約−２．０ＧＰａ〜約−４．０ＧＰａの範囲である、請求項１に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項３】
前記マルチレイヤーコーティングスキームが、最も内側のＴｉＮ層および前記ＴｉＮ層上のＴｉＣＮ層をさらに備え、前記α−Ａｌ２Ｏ３層は前記ＴｉＣＮ層上にある、請求項１に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項４】
前記Ａｌ２Ｏ３層と外層との間の接着層をさらに備え、前記接着層は、Ｍ（ＯｘＣｙＮｚ）を含み、式中Ｍは、以下のチタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、クロミウム、チタニウム−アルミニウム合金、ハフニウム−アルミニウム合金、ジルコニウム−アルミニウム合金、クロミウム−アルミニウム合金、およびそれらの合金のうちの1つ以上からなる群から選択され、かつｘ≧０、ｙ≧０、ｚ≧０、およびｙ＋ｚ＞0であり、Ｍがアルミニウムである場合、チタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、またはクロミウムのうちの少なくとも１つもまた存在する、請求項１に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項５】
前記ＴｉＣＮ層と前記Ａｌ２Ｏ３層との間にＴｉＯＣＮ層をさらに備える、請求項３に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項６】
前記基材は、硬質金属、サーメット、またはセラミックからなる、請求項１に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項７】
前記外層は０．５μｍ〜４．５μｍの厚さを有し、前記α−Ａｌ２Ｏ３層は１．０μｍ〜１５．０μｍの厚さを有する、請求項１に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項８】
コーティングされた切削インサートであって、
基材と、 
マルチレイヤーコーティングスキームであって
α−Ａｌ２Ｏ３層と、 
前記α−Ａｌ２Ｏ３層上のＺｒＣＮ外層またはＨｆＣＮ外層と、を備えるマルチレイヤーコーティングスキームとを備え、
前記α−Ａｌ２Ｏ３層は、ψチルト法およびα−Ａｌ２Ｏ３の（０４２）反射を使用してＸＲＤにより測定されたものとして、約３００ＭＰａ〜約−１．０ＧＰａの範囲のブラストされた応力状態を示す、コーティングされた切削インサート。
【請求項９】
前記マルチレイヤーコーティングスキームが、最も内側のＴｉＮ層および前記ＴｉＮ層上のＴｉＣＮ層をさらに備え、前記α−Ａｌ２Ｏ３層は前記ＴｉＣＮ層上にある、請求項８に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項１０】
前記Ａｌ２Ｏ３層と外層との間の接着層をさらに備え、前記接着層は、Ｍ（ＯｘＣｙＮｚ）を含み、式中Ｍは、以下のチタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、クロミウム、チタニウム−アルミニウム合金、ハフニウム−アルミニウム合金、ジルコニウム−アルミニウム合金、クロミウム−アルミニウム合金、およびそれらの合金のうちの１つ以上からなる群から選択され、かつｘ≧０、ｙ≧０、ｚ≧０、およびｙ＋ｚ＞0であり、Ｍがアルミニウムである場合、チタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、またはクロミウムのうちの少なくとも１つもまた存在する、請求項８に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項１１】
前記ＴｉＣＮ層と前記Ａｌ２Ｏ３層との間にＴｉＯＣＮ層をさらに備える、請求項１０に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項１２】
前記基材は、硬質金属、サーメット、またはセラミックからなる、請求項８に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項１３】
前記基材は、硬質金属、サーメット、またはセラミックからなる、請求項８に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項１４】
前記外層は０．５μｍ〜４．５μｍの厚さを有し、前記α−Ａｌ２Ｏ３層は１．０μｍ〜１５．０μｍの厚さを有する、請求項８に記載のコーティングされた切削インサート。
【請求項１５】
コーティングされた切削インサートを作成する方法であって、
基材を提供するステップと、
前記基材を、α−Ａｌ２Ｏ３層および前記α−Ａｌ２Ｏ３層上の外側のＺｒ−炭窒化物外層またはＨｆ−炭窒化物外層を含む、マルチレイヤー耐摩耗コーティングによりコーティングするステップと、 
前記外層を、ウェットブラスティング処理するステップと、
を含むコーティングされた切削インサートを作成する方法。
【請求項１６】
前記ウェットブラスティング処理は、アルミナ粒子および水を含むスラリーを使用し、前記アルミナは前記スラリーの５体積％〜３５体積％をなす、請求項１５に記載のコーティングされた切削インサートを作成する方法。
【請求項１７】
前記アルミナ粒子は２０μｍ〜１００μｍである、請求項１６に記載のコーティングされた切削インサートを作成する方法。
【請求項１８】
前記スラリーは、３５ｐｓｉ〜５５ｐｓｉの圧力でブラストされ、前記ウェットブラストは６秒間〜４５秒間継続する、請求項１６に記載のコーティングされた切削インサートを作成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、被加工物のチップフォーミング機械加工などのように、被加工物から材料を除去するために有用な、コーティングされた切削インサートに関する。より具体的には、本発明は、被加工物から材料を除去するために有用な、切削インサートであって、Ｚｒの炭窒化物、またはＨｆの炭窒化物、およびＡｌ２Ｏ３を含むマルチレイヤコーティングによりコーティングされた基材からなる、切削インサートに関する。コーティングスキームは、圧縮応力を示す、露出したＺｒコーティング層またはＨｆコーティング層を含む。
【背景技術】
【０００２】
ファン・デン・ベルク（ｖａｎ  ｄｅｎ  Ｂｅｒｇ）らへの（ケナメタル社（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ  Ｉｎｃ．）に譲渡した）米国特許第６，２２４，９６８号は、硬質金属、鋼、サーメット、またはセラミックの基材上の第１ＴｉＮ層、第２の炭窒化物層、第３のＡｌ２Ｏ３層、および外側のＺｒ炭窒化物層、Ｈｆ炭窒化物層、Ｖ炭窒化物層、Ｎｂ炭窒化物層、Ｔａ炭窒化物層、またはＣｒ炭窒化物層からなるコーティングの使用を開示する。
【０００３】
ウェストファル（Ｗｅｓｔｐｈａｌ）らへの（ケナメタル社（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ  Ｉｎｃ．）に譲渡した）米国特許第６，８８４，４９６号は、スプレー成型された硬質材料金属粒状物を使用した材料のドライブラスティングによる、Ｚｒ炭窒化物コーティング層、またはＨｆ炭窒化物コーティング層の圧縮残留応力を増加する方法、または引っ張り残留応力を減少する方法を開示する。
【０００４】
ケーニヒ（Ｋｏｎｉｇ）らの（ケナメタル社（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ  Ｉｎｃ．）に譲渡した）米国特許第６，３５０，５１０号は、内部圧縮応力を有するＺｒ炭窒化物、またはＨｆ炭窒化物のマルチフェーズ層を開示する。Ｚｒ層またはＨｆ層の圧縮応力は、後に熱処理が続く、９００℃〜１１００℃での途切れないＣＶＤコーティングプロセスの結果である。
【０００５】
バン（Ｂａｎ）らへの（ケナメタル社（Ｋｅｎｎａｍｅｔａｌ  Ｉｎｃ．）に譲渡した）米国特許出願公開第２００９／０００４４４９号および米国特許出願公開第２００９／０００４４４０号は、Ｍ（ＯｘＣｙＮｚ）を含む外側耐摩耗コーティングをともなう切削インサートをウェットブラストすることを開示する。式中Ｍは、以下の、すなわちチタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、クロミウム、チタニウム−アルミニウム合金、ハフニウム−アルミニウム合金、ジルコニウム−アルミニウム合金、クロミウム−アルミニウム合金、およびそれらの合金のうちの１つ以上からなる群から選択され、かつｘ＞０、ｙ≧０、ｚ≧０、およびｙ＋ｚ＞０である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，２２４，９６８号
【特許文献２】米国特許第６，８８４，４９６号
【特許文献３】米国特許第６，３５０，５１０号
【特許文献４】米国特許出願公開第２００９／０００４４４９号
【特許文献５】米国特許出願公開第２００９／０００４４４０号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
被加工物から材料を除去するための、基材を含む、コーティングされた切削インサートが提供される。α−アルミナ層およびＺｒ−炭窒化物またはＨｆ−炭窒化物の外層を含む基材上の耐摩耗コーティングは、α−アルミナ層の上に堆積される。Ｚｒ−炭窒化物外層またはＨｆ−炭窒化物外層は、コーティング後のウェットブラスティング処理を受ける。ウエットブラスティングは、Ｚｒ−炭窒化物外層またはＨｆ−炭窒化物外層の応力状態を、初期の引張応力状態またはわずかな圧縮応力状態からより強い圧縮応力状態に変化させる。
【０００８】
本発明の一態様は、基材、α−Ａｌ２Ｏ３層を備えるマルチレイヤーコーティングスキーム、およびα−Ａｌ２Ｏ３層上のＺｒＣＮまたはＨｆＣＮの外層を備え、外層がブラストされた、ψチルト法およびＺｒＣＮの（２２０）反射を使用するＸＲＤにより測定された約−７００ＭＰａ〜約−４．０ＧＰａの範囲の応力状態を示す、コーティングされた切削インサートを提供するものである。
【０００９】
基材、ならびにα−Ａｌ２Ｏ３層、およびα−Ａｌ２Ｏ３層上のＺｒＣＮまたはＨｆＣＮの外層を含むマルチレイヤーコーティングスキームを備える、コーティングされた切削インサートであって、α−Ａｌ２Ｏ３層は、ブラストされた、ψチルト法およびα−Ａｌ２Ｏ３の（０２４）反射を使用するＸＲＤにより測定された約３００ＭＰａ〜約−１．０ＧＰａの範囲の応力状態を示す。
【００１０】
基材を提供するステップと、基材をα−Ａｌ２Ｏ３層およびα−Ａｌ２Ｏ３層上のＺｒ−炭窒化物外層またはＨｆ−炭窒化物外層を含むマルチレイヤー耐摩耗コーティングによりコーティングするステップと、外層がウェットブラスト処理を受けるステップとを含む、コーティングされた切削インサートを製作する方法。
【００１１】
以下は、本特許出願の一部を形成する図面の簡単な説明である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のコーティングされた切削インサートの、ブラストされた後の状態の、具体的な実施形態の等角図である。
【図２】図１に図示されたコーティングされた切削インサートの部分断面図である。断面は、断面線Ａ−Ｂに沿った、インサートの表面付近のコーティングされた切削インサートの一部を図示する。
【図３】本発明の一実施形態による、コーティングされた切削インサートの断面の顕微鏡写真である。断面は、インサートの逃げ面上に基材およびコーティング層を露出している、カロット痕（ｃａｌｏｔｔｅ  ｓｃａｒ）を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面を参照すると、図１は、本発明のｏｎ５ｅ実施形態によるコーティングされた切削インサート１０を示す。切削インサート１０は、たとえば、被加工物のチップフォーミング機械加工などのように、被加工物から材料を除去するために有用である。コーティングされた切削インサート１０は、切削角部１１を提示する場合がある。図２は、断面線Ａ−Ｂに沿った、切削角部１１における、図１の切削部の断面図を示す。
【００１４】
なおも図２を参照すると、切削インサート１０は、上にマルチレイヤーコーティングを伴う基材１２を有する。基材は、ＷＣ硬質金属、サーメット、セラミック、または鋼からなる。本発明の一実施形態、および基材に隣接する最も内側のコーティングから開始して外向きへの進行によると、マルチレイヤーコーティングの層は、ＴｉＮ層１３、ＴｉＣＮ層１４、Ａｌ２Ｏ３層１５、および外側コーティング１６を含む。ＴｉＣＮ層１４は、中温ＴｉＣＮコーティングまたは高温ＴｉＣＮコーティングであってもよい。ある特定の実施形態では、Ａｌ２Ｏ３層１５は、支配的な（１０４）成長テクスチャを有する凹凸をつけたα−Ａｌ２Ｏ３である。外側コーティング１６は、Ｚｒ系炭窒化物、またはＨｆ系炭窒化物からなり、好ましくはＺｒＣＮからなる。
【００１５】
本発明の具体的な実施形態では、接着層１８が、Ａｌ２Ｏ３層１５と外側コーティング１６との間に配置されてもよい。 接着層１８は、Ｍ（ＯｘＣｙＮｚ）からなることができ、式中Ｍは、以下の、すなわちチタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、クロミウム、チタニウム−アルミニウム合金、ハフニウム−アルミニウム合金、ジルコニウム−アルミニウム合金、クロミウム−アルミニウム合金、およびそれらの合金のうちの１つ以上からなる群から選択され、かつｘ≧０、ｙ≧０、ｚ≧０、およびｙ＋ｚ＞０である。摩耗表示層の「Ｍ」成分中にアルミニウムが存在する場合、これは別の１つ以上の他の元素（すなわち、チタニウム、ハフニウム、ジルコニウム、クロミウム）との組み合わせである。本発明の別の実施形態は、ＴｉＯＣＮ層１７を提供する。ＴｉＯＣＮ層１７は、ＴｉＣＮ層１４とＡｌ２Ｏ３層１５との間に位置してもよい。
【００１６】
図３は、本発明の一実施形態による、コーティングされた切削インサートの断面の顕微鏡写真である。断面は、基材およびコーティング層をインサートの逃げ面上に露出している、カロット痕（ｃａｌｏｔｔｅ  ｓｃａｒ）を示す。顕微鏡写真は、その上にマルチレイヤーコーティングを有する、ＷＣ−Ｃｏ基材２０を示す。基材に隣接するコーティング層から開始し、外向きの進行は以下の層、すなわちＴｉＮ層２２、ＭＴ−ＴｉＣＮ層２４、ＴｉＯＣＮ層２６、α−Ａｌ２Ｏ３層２８、およびＺｒＣＮ層３０である。
【００１７】
Ｚｒ−炭窒化物またはＨｆ−炭窒化物外層コーティングは、反応温度が７００℃〜１１００℃において、好ましくは５ｋＰａ〜１００ｋＰａの圧力において、Ｈ２、および／またはＡｒ、ならびに上記の金属の塩化物に加えて、Ｃ−−Ｎ分子基を有する炭素ドナーおよび窒素ドナーも含む、気相によるＣＶＤの手段により塗布されてもよい。これは、好ましくは、炭素と窒素との間の三重結合をともなうシアン化基であって、その室温での間隔は、０．１１４ｎｍ〜０．１１８ｎｍに達する。かかる化合物は、シアン化水素、シアナミド、シアン、シアンアセチレン、またはアセトニトリルである。代替的に、または部分的には、かかる気体状化合物は、炭素と窒素との間に一重結合をともなうＣＮ分子基を有するものにも使用することができる。ＣＮの一重結合をともなう分子は、メチルアミンおよびエチレンジアミンを含む。本発明は、そのフレームワーク内に、シアン化基を含有する適切な物質を含む。この種類の化合物は、原理上、最新の技術で公知のものである。反応温度においてシアノ基を形成する能力を有する他の気体状媒体は、反応容器内へゲートすることができる。
【００１８】
ＴｉＮ１３層の厚さは、０〜２．０μｍ、たとえば、０．１〜０．５μｍであってもよい。ＴｉＣＮ１４層の厚さは、１．０〜２０．０μｍ、たとえば、２．０〜１０μｍであってもよい。Ａｌ２Ｏ３１５層の厚さは、１．０〜１５．０μｍ、たとえば、２．０〜８．０μｍであってもよい。外側コーティング１６の厚さは、０．５〜５．０μｍ、たとえば、１．０〜３．０μｍであってもよい。コーティング後のウェットブラストするステップは、外側コーティング層１６をある特定の程度まで除去する。外側コーティング１６の厚さは、０．５〜４．５μｍ、たとえば、１．０〜３．０μｍであってもよい。
【００１９】
マルチレイヤーコーティングは、コーティング後のウェットブラスト処理を受ける。コーティング後のウェットブラストするステップは、ブラストされる前のコーティングスキームの全ての表面に衝突するように、液体（たとえば、水）スラリー中のアルミナ粒子を空気圧により発射することを含む。コーティング後のウェットブラストするステップは、外層内の引張応力を圧縮応力に変換する、または外層の圧縮応力を増加させる。コーティング後のウェットブラストするステップは、外側コーティング層１６の表面を平滑にもする。ウェットブラストするステップが、応力状態を変化させ、および外側コーティング１６の表面を平滑にする、その両方を行うことは明白である。外側コーティング１６（堆積したまま）は、わずかに引張または圧縮状態にある。わずかに引張の場合、コーティング後のウェットブラストするステップは、外側コーティング１６の引張応力をブラスト後の圧縮応力レベルに変換する。わずかに圧縮の場合、コーティング後のウェットブラストするステップは、外側コーティング層１６の圧縮応力をさらに増加させる。
【００２０】
コーティング後のウェットブラストするステップは、外側コーティング層１６の平滑化ももたらす。一代替案では、露出されたアルミナコーティング層は、ＷＹＫＯ測定技法を使用した、約０．２μｍ〜約０．５μｍの表面粗さＲａを示す。別の代替案では、露出されたアルミナコーティング層は、ＷＹＫＯ測定技法を使用した、約０．２μｍ〜約０．４μｍの表面粗さＲａを示す。さらに別の代替案では、露出されたアルミナコーティング層は、ＷＹＫＯ測定技法を使用した、約０．３μｍ〜約０．４μｍの表面粗さＲａを示す。ＷＹＫＯ技法については、垂直走査白色干渉法（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ）モードの下で、ＷＹＫＯ測定内で、０．３ｍｍ×０．２ｍｍのサンプリング領域が選ばれた。
【００２１】
耐磨耗コーティングスキームの一代替案では、外側コーティングは、約１００ＭＰａの引張応力と約−４００ＭＰａの圧縮応力との間に等しい、ブラストされる前（すなわち、堆積したまま）の応力状態を示す。本明細書で使用される場合、コーティングの応力状態を参照する場合には、正の数は引張状態を表示し、負の数は圧縮状態を示す。ウェットブラスティングが完了した後、外側コーティング層１６は、−７００ＭＰａ〜約−４．０ＧＰａの圧縮応力状態を有する。別の代替案では、ウェットブラスティングが完了した後、外側コーティング層１６は、−２．０ＧＰａ〜約−４．０ＧＰａの応力状態を有する。
【００２２】
耐磨耗コーティングスキームの別の代替案では、Ａｌ２Ｏ３層１５は、約４００ＭＰａの引張応力と約８００ＭＰａの引張応力との間に等しい、ブラストされる前（すなわち、堆積したまま）の応力状態を示す。ウェットブラスティングが完了した後、Ａｌ２Ｏ３層１５は、３００ＭＰａ〜約−１．０ＧＰａの圧縮応力状態を有する。
【００２３】
ＺｒＣＮ外側コーティングの応力の測定技法を参照すると、技法はＸ線回折（ＸＲＤ）技法である。ＸＲＤ応力測定は、ψチルト法（Ｐｓｉ  ｔｉｌｔ  ｍｅｔｈｏｄ）に基づき、ＺｒＣＮコーティング層の反射（２２０）が測定のために選ばれた。残留応力レベルの測定のために、０°、２８．９°、４３．１°、５６．８°、および７５°のψチルトが選択された。可能性のあるせん断応力を判定するために必要とされるデータを供給するために、正および負のψチルトが選ばれた。材料の２軸応力状態を判定するために必要なデータを提供するために、さらに、３つのψ回転角（０°、４５°、および９０°）が選択された。
【００２４】
２軸応力計算は、以下の等式を使用して完了された。
【数１】
2013510729.tif 000003
式中、Ｓ１および１／２Ｓ２は、Ｘ線弾性定数 
ｄφψは、ψチルトとψ回転に対して測定されたピークｄ間隔
ｄ０は、回折された反射の無応力ピークｄ間隔 
σ１およびσ２は、初期ストレス
σφ＝σ1ｃｏｓ2φ＋σ2ｓｉｎ2φ
この方法における様々なチルト角と回転角との関係は、図５に示される。ＺｒＣＮコーティング内の応力の計算に対して、ヤング率（Ｅ）は４３４ＧＰａとし、ポアソン比（ν）は０．２とし、Ｘ線弾性定数（Ｓ１およびＳ２）はそれぞれ−０．４６×１０６ｍｍ２／Ｎおよび２．７６×１０６ｍｍ２／Ｎとする。同様の測定がＨｆＣＮコーティングに対して行われてもよい。
【００２５】
Ａｌ２Ｏ３層の応力に対する測定技法を参照すると、技法は以下の例外を除いて本質的に上述のものと同じである。Ａｌ２Ｏ３層の反射（０２４）が、測定のために選ばれた。Ａｌ２Ｏ３コーティング内の応力の計算に対して、ヤング率（Ｅ）は４０１ＧＰａとし、ポアソン比（ν）は０．２２とし、Ｘ線弾性定数（Ｓ１およびＳ２）はそれぞれ−０．５３×１０６ｍｍ２／Ｎおよび２．９４×１０６ｍｍ２／Ｎとする。
【００２６】
ウェットブラスティングは、アルミナ粒子および水を含むスラリーを使用して達成される。アルミナ粒子および水のスラリーは、基材の表面に衝突するように空気圧により表面に向けて発射される。アルミナ水スラリーの基本パラメータは、体積パーセントで表されるグリット（すなわち、アルミナ粒子）濃度、およびマイクロメートル（μｍ）で表されるアルミナ粒子サイズである。一代替案では、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含み、残部は水である。別の代替案では、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含み、残部は水である。粒子サイズについては、一代替案では、アルミナ粒子は、約２０μｍ〜約１００μｍのサイズの範囲とすることができる。別の代替案では、アルミナ粒子は、約３５μｍ〜約７５μｍのサイズの範囲とすることができる。
【００２７】
ウェットブラストするステップのための操作パラメータは、圧力、衝突の角度、および持続時間である。この適用では、衝突の角度は、約９０°、すなわち、粒子は表面に９０°の角度で衝突する。一代替案では、圧力は、約３５ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）〜約５５ｐｓｉの範囲である。別の代替案では、圧力は、約４０ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）〜約５０ｐｓｉの範囲である。ウェットブラスティングの持続時間は、具体的なウェットブラスティングの操作によって異なる。最終目的は、外側コーティングおよびＡｌ２Ｏ３層内に最適な応力レベルを達成することである。例示的な持続時間は、約６秒間〜約４５秒間からなる。持続時間の１つの範囲は、約９秒間〜約３０秒間である。持続時間のさらに別の範囲は、約１２秒間〜約２１秒間である。
【００２８】
コーティングされた切削インサートを作成する方法を参照すると、基本的なステップは、以下のステップからなる。第１のステップは、基材を提供することからなり、基材は、硬質金属、サーメット、またはセラミックからなる群から選択される。第２に、基材は、Ａｌ２Ｏ３層およびＡｌ２Ｏ３層上の外側のＺｒ−炭窒化物外層またはＨｆ−炭窒化物外層を含む、マルチレイヤー耐摩耗コーティングによりコーティングされる。第３に、コーティングは、ウェットブラスティング処理を受ける。
【００２９】
本発明のコーティングされた切削インサート、およびその比較試験の具体例が、以下に説明される。一比較試験は、２つの他の先行技術の切削インサートの分を単位とした工具寿命に対して、本発明のコーティングされた切削インサートの分を単位とした工具寿命を測定した。
【００３０】
【実施例】
【００３１】
実施例１
表１は、先行技術および本発明のセラミック切削インサートの両方の具体例に対して、アルミナ含有ベースコーティング領域およびジルコニウム含有外側コーティング領域を堆積するために使用される基本的なプロセスパラメータを設定した。これについて、表１のパラメータのプロセスは、固められたカーバイド基材の表面にコーティングスキームを塗布するために使用されるステップを示す。
【表１】
2013510729.tif 000004
上記のステップは、ＴｉＮステップで始まりＺｒＣＮを塗布するステップまでの一連において発生する。
【００３２】
表１で上記のステップを参照すると、確実にα−層にするＡｌ２Ｏ３の制御は、外側コーティングの完全性のために重要である。ＺｒＣＮと他のアルミナ層との間の不十分な接着は、ウェットブラスティング、または金属の切削の間に外層のフレーキングにつながる。好適な実施形態では、α−Ａｌ２Ｏ３層は、（１０４）方向に支配的なテクスチャを有する。
【００３３】
第１の例では、比較試験に使用された先行技術の切削インサートは、先行技術のインサートがＴｉＣＮ／ＴｉＮ外側コーティング層を使用していることを除いて、本発明と同様のコーティングスキームを備える。先行技術のコーティングされた切削インサート、および本発明のコーティングされたセラミック切削インサートの両方は、ＡＮＳＩ標準ＣＮＭＡ４３２の切削インサートである。
【表２】
2013510729.tif 000005
【００３４】
工具寿命を測定する比較試験については、パラメータは以下の通りであった。被加工物材料：８０−５５−０６ダクタイル鉄、速度は６５６表面フィート毎分（ｓｆｍ）（２００表面メートル毎分）に等しい、送り速度は０．００４インチ（０．１ミリメートル）毎回転（ｉｐｒ）に等しい、切削深さ（ｄｏｃ）は０．０８インチ（２．０３ミリメートル）に等しい、リード角は冷却液をともない−５°に等しい。欠陥の基準は：ＵＮＦが最大で０．０１２インチ（０．３ミリメートル）に等しい、ノーズ部の摩耗（ＮＷ）が０．０１２インチ（０．３ミリメートル）に等しい、切削ノッチングの深さ（ＤＯＣＮ）が０．０１２インチ（０．３ミリメートル）に等しい、ＣＲが０．００４インチ（０．１ミリメートル）に等しい、およびＴＷが０．０１２インチ（０．３ミリメートル）に等しいことである。
【００３５】
比較試験では、試料、すなわち先行技術のコーティングされた切削インサートを各々３つずつ、および３つの本発明のコーティングされた切削インサートが試験された。比較試験の結果は、以下の表３に説明する。
【表３】
2013510729.tif 000006
これらの切削試験結果は、耐磨耗性について、先行技術の切削インサートの耐摩耗性と比べて、本発明の切削インサートの寿命（工具寿命）は約３０％の改良を示す。
【００３６】
第２の比較の耐ノッチ性測定も行われた。ウェットターニングサイクル（ｗｅｔ  ｔｕｒｎｉｎｇ  ｃｙｃｌｅ）が、以下のパラメータにより、使用された。被加工物材料：３１６Ｔｉステンレス鋼、速度は６５６表面フィート毎分（ｓｆｍ）（２００表面メートル毎分）に等しい、送り速度は０．０１インチ（０．２５ミリメートル）毎回転（ｉｐｒ）に等しい、切削深さは０．０８インチ（２ミリメートル）に等しい、およびリード角は−５度に等しい。先行技術は、ＺｒＣＮをともなうκＡｌ２Ｏ３コーティングされ、ドライブラスティングにより最上層処理された、市販の超硬切削工具である。先行技術のコーティングされた切削インサート、および本発明のコーティングされた切削インサートの両方は、ＡＮＳＩ標準ＣＮＭＧ４３２ＲＰのスタイルを有する。以下の表４は、先行技術のコーティング切削インサートおよび本発明のコーティングされた切削インサートに対して、切削ノッチ深さにより判定される工具寿命の比較の結果を説明する。欠陥の基準は、切削ノッチの深さ（ＤＯＣＮ）が、０．０１２インチ（０．３ミリメートル）に等しいことである。
【表４】
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本発明の切削インサートは、機械加工する３１６Ｔｉステンレス鋼において、耐ノッチ性の深さで２０％の改善を示した。 
【００３７】
本明細書で特定される発明の書類および他の書類は、参照によりその全体を本明細書に組み込まれる。本発明の他の実施形態は、本明細書の考慮または本明細書に開示された本発明の実践から当業者には明白であろう。明細書および例は単に例示的であるにすぎないという意図があり、本発明の範囲を制限することは意図されない。以下の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲および精神を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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