(57)【要約】  本発明は超硬合金または高速鋼の基材および被覆を含んでなるドリルに関係し、ここで該被膜は以下を含む：・実質的に該ドリルの活動部全体を覆う多層構造を有する第一の層組織、・該ドリルの先端区域のみを覆う多層構造を有する第二の層組織。  本発明によるドリルは、良好な耐摩耗性およびドリルを再調整する場合の改善された特性を有する。  また、本発明は本発明によるドリルを作製する方法にも関係する。【選択図】図１
2010513030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金または高速鋼の基材および被覆を含んでなるツイストドリルであって、該被覆が
・実質的に該ドリルの活動部全体を覆う多層構造を有する第一の層組織、
・該ドリルの先端区域のみを覆う多層構造を有する第二の層組織
を含むことを特徴とする、ツイストドリル。
【請求項２】
該ドリルの先端区域は、ドリルの先端からドリルの基部に向かってドリルの直径の０．３０〜１．５倍の距離までと定義されることを特徴とする、請求項１に記載のツイストドリル。
【請求項３】
該第一の層組織および第二の層組織は金属窒化物を含み、ここではその金属元素が、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、クロミウム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）またはタングステン（Ｗ）およびそれらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項１または２に記載のツイストドリル。
【請求項４】
該第一および／または第二の層組織は、非周期的構造を有する一以上の部分を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のツイストドリル。
【請求項５】
ツイストドリルを作製する方法であって、
・超硬合金または高速鋼の基材を用意し；
・従来型のＰＶＤ技術を用いることにより、該ドリルの活動部全体に多層構造を有する第一の層組織を付着させ；および
・従来型のＰＶＤ技術を用いて、該ドリルの先端区域に多層構造を有する第二の層組織を付着させること、
を特徴とする、ツイストドリルを作製する方法。
【請求項６】
該第二の層組織を付着する前に、タイトフィッティングシリンダーによって該ドリルの一部がシールドされることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
該ドリルの先端区域は、ドリルの先端からドリルの基部に向かってドリルの直径の０．３０〜１．５倍の距離までと定義されることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
該第一および第二の層組織は、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、クロミウム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）またはタングステン（Ｗ）またはそれらの混合物から選択された金属元素の合金でできたアークターゲットを使用する陰極アーク蒸発を用いて付着されることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第一および第二の層組織（ｌａｙｅｒ  ｓｙｓｔｅｍ）で被覆された金属機械加工用ツイストドリルに関係し、ここで第一の層組織は実質的にツイストドリルの活動部の全体にわたって付着しており、第二の層組織は実質的にツイストドリルの先端区域のみに付着している。本発明はまた、このような本発明によるツイストドリルを製造する方法にも関係する。
【背景技術】
【０００２】
ツイストドリルは、しばしば硬質材料で被覆されて、耐摩耗性を増進することによって工具寿命を増している。高い耐摩耗性が、切削を行うツイストドリルの先端区域では有利であるが、低摩擦や滑らかさのような性質が、ツイストドリルの他の部分では有利であり、例えば、切り屑（ｃｈｉｐ）の移送を増進する。切り屑の移送は、ドリル深さが公称直径よりも比較的大きい場合に、特に重要である。場合によっては、切り屑のフルートを被覆することによって、被覆をしていないドリルに比べて、切り屑の移送をさらに減らすことができる。したがって、ツイストドリルの異なる部分に対して最適な性質を得ることは困難であることがあるが、これを実現するためにいくつかの試みがなされてきた。
【０００３】
別の問題は、これは特にシリンドリカルランド部に沿って被覆されたツイストドリルにあてはまるが、ピッティング（ｐｉｔｔｉｎｇ）またはピッティング摩耗（ｐｉｔｔｉｎｇ  ｗｅａｒ）と呼ばれ、シリンドリカルランド部や概してドリルのコーナーに近い区域にある耐摩耗性被覆の剥離（ｓｐａｌｌｉｎｇ）もある。
【０００４】
ピッティングは、しばしば付着した被覆だけでなくツイストドリルから基材の部分の剥離も含む。ドリルを初めて使用するときは、主切削刃およびレーキ面（これらはドリルの寿命を決定する区域である）がピッティングの影響を受けていないので、問題にはならない。ピッティングはコーナーおよび主切削刃から少し離れたところに現れる。しかしながら、ドリルが再調整されると、ドリルは長さがいくらか短くなることが多く、それゆえに摩耗した領域が切削領域に近づき、したがってピッティングは再調整したドリルの寿命に有害となることがある。超硬合金ツイストドリルは非常に高価なので、それは数回は切削、再研磨および再被覆可能であって、それを可能にするためにピッティングを最小限にすることが必要である。
【０００５】
最近、たいていは複数層構造を有し、特に主切削刃やレーキ面の摩耗保護に対して有用な、新しいタイプの硬質被覆が開発されている。残念ながら、このような被覆は、ピッティングを形成する傾向が強い。
【０００６】
欧州特許ＥＰ  ０  ９８３  ３９３Ｂ号は、非周期的多層被覆について記載し、これは切削刃の耐摩耗性を高め、硬度を高めることにつながる。そのような被覆の例は、ＴｉＮおよび（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を交互に並べるものであり、各層の厚みはナノメートル範囲であって、３〜１００ｎｍである。
【０００７】
特許公開公報第７２３７０４６号は、ドリルに被覆を付着する方法について記載し、そこでの被覆は先端区域においてドリル本体の他の部分に比べて厚くなっている。厚みの違いは、ドリルをルーズフィッティングの金属シリンダーで部分的に被覆することによって得ることができ、これによりドリル先端から離れるほど付着材料の量を段階的に減らすことができる。
【０００８】
米国特許ＵＳ６，６８８，８１７Ｂ２号は、ドリルについて記載し、これは先端部のみ研磨材料を適用することによって、すなわちマイクロブラスト操作して表面を粗くすることによって前処理される。その後、実質的にドリルの全体が硬質材料で被覆される。被覆したドリルは被覆後にはドリル先端においてドリルの他の部分より粗い表面を有する。
【０００９】
ドイツ特許ＤＥ１９６  ０２  ０３０Ａ号は、先端だけが被覆され、ドリルの他の部分は被覆しないままであるドリルについて記載する。この被覆はＴｉＮ、（Ｔｉ、Ａｌ）ＮまたはＴｉ（Ｃ、Ｎ）であってもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、先端区域において良好な耐摩耗性を有し、ツイストドリルの他の部分では良好な切り屑移送特性を有するドリルを提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、再研磨および再被覆を含む再調整によく適合するツイストドリルを提供することである。
【００１２】
本発明のさらに別の目的は、ピッティング形成する傾向が少ないツイストドリルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
驚くべきことに、ツイストドリルの活動部の全体にわたって付着した第一の層組織および第一およびドリルの先端区域のみに付着した第二の層組織を備えたツイストドリルを提供することによって、これらの目的が満たされることが発見された。また、ピッティング形成が避けられることも発見されたが、これは第二の層組織が比較的小さい区域を覆うという理由によるだけでなく、第二の層組織が基材に直接ではなく第一の層組織に付着するという理由にもより、このため、第二の層組織が剥離しても、第一の層組織が影響を受けることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１はツイストドリルの概略図を示す。
【図２】図２はツイストドリルの先端区域の概略図を示す。ここで、１・・・活動部２・・・先端区域３・・・切り屑フルート４・・・シリンドリカルランド（マージン部）５・・・主切削刃６・・・コーナー７・・・レーキ面である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、好ましくは超硬合金または高速鋼でできた基材本体、および二つの層組織を含む被覆を、含んでなる被覆ツイストドリルに関係する。第一の層組織は実質的にツイストドリルの活動部全体にわたって付着し、第二の層組織はツイストドリルの先端区域にのみ付着する。先端区域は、ドリルの先端からドリルの基部に向かってドリルの直径の０．３０〜１．５倍の距離まで達する区域と定義される。
【００１６】
ドリルは０．５から３５ｍｍの直径を有することが好ましく、２．０から２５ｍｍであることがさらに好ましい。
【００１７】
第一および第二の層組織は両方とも多層組織であり、第一および第二の層組織は、各層の厚みや平均化学組成に関して同一または異なっていてもよい。ここで多層構造とは、少なくとも５、好ましくは少なくとも１０の個別の層を含む構造を意味する。しかしながら、これは数千までの個別の層を含んでもよい。
【００１８】
層組織のそれぞれは、非周期的、周期的またはそれらの組み合わせであってもよい。層組織中の個別の層の厚みは０．５〜２００ｎｍであってもよい。
【００１９】
第一および第二の層組織の好適な総厚みは、それぞれ被覆の化学組成によっておよびドリルの精密な幾何学形状によって定まる。
【００２０】
一実施態様において、第一の層組織の総厚みは、周囲の表面で測定して、０．５μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５〜３μｍである。
【００２１】
別の実施態様において、第二の層組織の総厚みは、周囲の表面で測定して、０．５μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５〜３μｍである。
【００２２】
別の実施態様において、第二の層組織の総厚みは、周囲の表面で測定して、３μｍ〜７μｍ、好ましくは５〜７μｍである。
【００２３】
一実施態様において、第一および／または第二の層組織は、層組織全体を通じてかまたは層組織の一以上の部分として、非周期的構造を有してもよい。
【００２４】
非周期的であるので、多層構造中の特定の個別の層の厚みは、特定の個別の層の上にある個別の層との関係もなく、直下にある個別の層の厚みによっても決まらないことが理解される。したがって、多層構造は個別の層の厚みが連なるなかで繰り返し周期をまったく有さない。
【００２５】
多層構造中のそれぞれの個別の層の組成は、厚みが小さいために隣接する層からの影響を受けないで、簡単に測定することができない。測定できるのは、多層構造の全体にわたる平均組成である。しかしながら、それぞれの個別の層の組成は、ターゲット、つまり付着させるときに個別の層のために使用される源（ｓｏｕｒｃｅ）、の組成から推定することができる、ただし、正確な組成ではない。より厚い層を付着し、個別に分析するために十分に厚くすると、付着した層の組成はターゲット材料の組成に比べて数パーセントの差で異なることがあることが分かった。この事実により、以下に述べる本発明による多層構造の個別の層の任意の組成は、付着させるときに使用されるターゲットの組成物から推定したものである。
【００２６】
第一および／または第二の層組織に非周期的な部分が存在する場合、非周期的な部分にあるそれぞれの個別の層の厚みは、その非周期的な性質のために変化する。しかしながら、個別の層の厚みは０．５ｎｍより大きいが、１００ｎｍよりは小さく、好ましくは１ｎｍより大きく５０ｎｍより小さく、最も好ましくは２ｎｍより大きく３０ｎｍより小さい。このような多層構造中にある任意の１０の連続する層の合計は、３００ｎｍ未満であることが好ましい。
【００２７】
本発明の一実施態様において、第一のおよび／または第二の層組織は少なくとも２つ、好ましくは少なくとも５つの非周期的な多層構造を含み、これらの多層構造はより厚い均質な層と周期的に交互に並べられる。非周期的な多層構造中の個別の層の厚みは、好ましくは０．５〜１００ｎｍ、より好ましくは１〜５０ｎｍ、そしてもっとも好ましくは２〜３０ｎｍである。均質な層の厚みは好ましくは２５〜２００、より好ましくは５０〜１２０ｎｍである。
【００２８】
第一および／または第二の層組織の個別の層は、金属窒化物を含み、そこでは一以上の金属元素が、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、クロミウム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）から選択され、好ましくはチタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、クロミウム（Ｃｒ）から選択される。
【００２９】
本発明の一実施態様において、第一および／または第二の層組織の平均化学量論は、例えばマイクロプローブまたはＥＤＳによってツイストドリルの周囲表面で測定すると、（ＴｉａＡｌｂＳｉｃＣｒｄ）Ｎであり、ここで０＜ａ＜０．９０、０．１０＜ｂ＜０．７０、０≦ｃ＜０．１５、０≦ｄ＜０．３０かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。
【００３０】
本発明の一実施態様において、第一の層組織は、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率を伴って変化させる非周期的多層構造であり、ここでこの層組織の平均化学組成は（ＴｉｘＡｌ１−ｘ）Ｎであり、ここで０．３０＜ｘ＜０．７０、好ましくは０．４０＜ｘ＜０．６０である。
【００３１】
本発明の別の実施態様において、第一の層組織は、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率を伴って変化させる非周期的多層構造を少なくとも２つ、好ましくは５つ含み、ここでこれらの非周期的多層構造は（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ均質層と繰り返し交互に並べられる。この均質層の組成は（ＴｉｙＡｌ１−ｙ）Ｎであり、ここで０．３５＜ｙ＜０．６５、好ましくは０．４０＜ｙ＜０．６０であり、多層構造の平均組成は（ＴｉｚＡｌ１−ｚ）Ｎであり、ここで０．５０＜ｚ＜０．９０、好ましくは０．７０＜ｚ＜０．９０である。
【００３２】
本発明のさらなる別の実施態様において、第二の層組織は、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率を伴って変化させる非周期的多層構造であり、ここでこの層組織の平均化学組成は（ＴｉｘＡｌ１−ｘ）Ｎであり、ここで０．３０＜ｘ＜０．７０、好ましくは０．４０＜ｘ＜０．６０である。
【００３３】
本発明のさらなる別の実施態様において、第二の層組織は非周期的なまたは周期的な（Ｔｉ、Ｓｉ）Ｎ＋（Ａｌ、Ｃｒ）Ｎ多層構造であり、ここで個別の層の厚さは０．５〜２００ｎｍであり、（ＴｉａＡｌｂＳｉｃＣｒｄ）Ｎの平均組成を有し、ここで０．３０＜ａ＜０．７５、好ましくは０．４０＜ａ＜０．６５、ここで０．２０＜ｂ＜０．４５、好ましくは０．２０＜ｂ＜０．３５、ここで０＜ｃ＜０．１５、好ましくは０．０２＜ｃ＜０．１０、ここで０．０２＜ｄ＜０．２５、好ましくは０．０５＜ｄ＜０．２０、かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１である。
【００３４】
本発明の一実施態様において、第二の層組織は、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率をもって変化させる非周期的な多層構造であり、ここで個別の層の厚みは０．５〜３０ｎｍであり、かつここで平均化学組成は（ＴｉｋＡｌ１−ｋ）Ｎであり、ここで０．５０＜ｋ＜０．９０、好ましくは０．７０＜ｋ＜０．９０である。
【００３５】
いくつかの理由により、異なる色を有する第一および第二の層組織を提供することが有利である。第一に、第二の層組織の異なる色は摩耗の検出に有利となりえる。先端区域はドリルの他の部分に比べて広い範囲の摩耗を受けるので、視覚的な摩耗検出は非常に有利である。視覚的な検出はピッティングを受ける区域でも有利である。再調整の際にこれらの摩耗した領域のより大きい部分を除去する必要があるので、色で容易にする視覚検出は好ましい。
【００３６】
また再調整の際に異なる色が別の利点をもたらす。通常、ドリルを一つの厚い機能性被覆だけでドリルの活動部の全体にわたって再被覆する場合、総被覆厚みは再被覆ごとに増加する。マージン部上で増加した被覆厚みは、マージン部上のコーナーから短い距離における摩耗を増加させる。したがって、ドリルが数回再調整されると、ドリルを実質的に短い長さにして深刻な摩耗を除去しなければならないことがほとんどである。本発明によれば、第二の層組織は先端区域にのみ適用され、再調整の際に先端区域は一部が削り取られ、したがって、先端区域をシャフト方向のドリル上方に移動させる。これは、被覆の蓄積を遅くすることにつながる、というのは第一の層組織で被覆されただけの部分が先端区域にさしかかり、これらの部分は初期には蓄積がないからである。マージン部上の摩耗は被覆の厚みによって決まるので、蓄積が少ないほど摩耗が少なくなる。これは、本発明によるドリルが、摩耗部分を除去するために再調整の際に従来のドリルほど削りとる必要がなく、そしてそれゆえにより多くの回数の再調整が可能であるということ、を意味する。したがって、再調整の際に、被覆の蓄積を観察するために第一および第二の層組織が異なる色を有することがたいへん有利である。
【００３７】
第一および第二の層組織の色は、特定の内在的な色を有する被覆を選択するか、または特定の色を与える薄い最上層（ｔｏｐ  ｌａｙｅｒ）を付着することによって、得ることができる。
【００３８】
本発明の一実施態様において、可視的な黒色の内在的な色を与えるために、第一の層組織が、十分な厚さ、好ましくは０．１〜１μｍの、Ｔｉ１−ｘＡｌｘＮでできた最上層をさらに含み、ここで０．４０≦ｘ≦０．７０、好ましくは、Ｔｉ０．３３Ａｌ０．６７ＮまたはＴｉ０．５０Ａｌ０．５０Ｎである。
【００３９】
本発明のさらに別の実施態様において、可視的な青銅色または黄色の内在的な色を与えるために、第二の層組織が、第一の層組織よりも明るい色の、十分な厚さ、好ましくは０．１〜１μｍの、好ましくは、Ｔｉ０．７５Ａｌ０．２５Ｎ、Ｔｉ０．８４Ａｌ０．１６Ｎ、Ｔｉ０．９０Ａｌ０．１０Ｎ、またはＴｉＮでできた最上層をさらに含む。
【００４０】
また本発明は被覆ツイストドリルの製造方法にも関係する。この方法は、好ましくは０．５〜３５ｍｍ、より好ましくは２〜２５ｍｍの直径を有するツイストドリル形状を有し、好ましくは超硬合金または高速度鋼でできた、基材本体を用意することを含む。前記の基材に二つの層組織が従来型のＰＶＤ技術を用いて付着され、ここで第一の層組織は実質的にドリルの活動部全体にわたって付着され、第二の層組織はドリルの先端区域にだけ付着される。
【００４１】
第一および第二の層組織は個別の層の厚みおよび化学組成について同一または異なっていてもよい。層組織のそれぞれは非周期的、周期的またはそれらの組み合わせであってもよい。層組織の個別の層は、好ましい厚みである０．５〜２００ｎｍになるように、付着される。
【００４２】
本発明の一実施態様において、第一および／または第二の層組織は、それが層組織の全体を通じてかまたは層組織の一以上の部分として非周期的な構造を含むように、付着される。
【００４３】
非周期的な構造は、そのような部分が層組織中に存在する場合は、付着プロセスの際に、個別の層のターゲットのシャッターをランダムに開閉するか、または前記ターゲットのスイッチをランダムにオンオフすることによって、得られる。考え得る別の方法は、前記ターゲットの前で、被覆される基材をランダムに動かすかまたは回転させることである。これは、非周期的な構造を得るために準備した３つの部分でできた回転基材テーブル（３−ｆｏｌｄ  ｒｏｔａｔｉｎｇ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  ｔａｂｌｅ）に基材を置いて実施することが好ましい。この３つの部分の回転は、回転速度、回転方向、すなわち時計方向か反時計方向、について調整可能である。これにより、非周期的な区域は、その非周期的な性質のために変化する厚みを有する個別の層を含む。
【００４４】
非周期的な構造は、個別の層が０．５ｎｍよりも大きいが１００ｎｍよりも小さく、好ましくは１ｎｍよりも大きいが５０ｎｍよりも小さく、最も好ましくは２ｎｍより大きいが３０ｎｍよりも小さく付着されることが好ましい。このような多層構造中にある任意の１０の連続する層の合計は、３００ｎｍよりも小さい。
【００４５】
本発明の一実施態様において、第一および／または第二の層組織が、少なくとも２つの、好ましくは少なくとも５つの非周期的な多層構造を含み、これらの多層構造はより厚い均質な層と周期的に交互に並べられるように、第一および／または第二の層組織は付着される。非周期的な多層構造中の個別の層の厚みは、好ましくは０．５〜１００ｎｍ、より好ましくは１〜５０ｎｍ、そしてもっとも好ましくは２〜３０ｎｍである。均質な層の厚みは好ましくは２５〜２００、より好ましくは５０〜１２０ｎｍである。
【００４６】
第一の層を付着した後、ツイストドリルの部分が、先端区域だけが第二の層組織の付着に晒されるように、タイトフィッティングの金属シリンダー内にツイストドリルを入れることによってシールドされる。先端区域は、ドリルの先端からドリルの基部に向かってドリルの直径の０．３０〜１．５倍の距離まで達する区域と定義される。
【００４７】
金属シリンダーはツイストドリルに対してタイトフィットして、金属シリンダーの内側への付着を防止し、また第二の層組織に対して輪郭のはっきりした可視的な境界をもたらす。これが、ドリルの各部における総被覆厚みの良好な制御をもたらす。
【００４８】
最終的に、ドリルは、例えば湿式ブラスト、乾式ブラスト、ポリッシング、研磨、ブラッシング等によって、後処理されて滑らかな表面を得ることが好ましい。
【００４９】
第一および第二の層組織の好適な総厚みは、それぞれ被覆の化学組成によっておよびドリルの精密な幾何学形状によって定まる。
【００５０】
一実施態様において、第一の層組織の総厚みは、周囲の表面で測定して、０．５μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５〜３μｍである。
【００５１】
別の実施態様において、第二の層組織の総厚みは、周囲の表面で測定して、０．５μｍ〜５μｍ、好ましくは０．５〜３μｍである。
【００５２】
さらに別の実施態様において、第二の層組織の総厚みは、周囲の表面で測定して、３μｍ〜７μｍ、好ましくは５〜７μｍである。
【００５３】
一実施態様において、第一の層組織を付着した後、ドリルは湿式ブラストを用いる中間の後処理を受ける。
【００５４】
本発明に応じて、ほとんどのＰＶＤ技術が使用可能である。しかしながら、第一および第二の層組織は、Ｎ２またはＮ２＋Ａｒ混合ガス雰囲気において、一以上の金属元素の合金でできた二対または三対のアークターゲットを使用する陰極アーク蒸発を用いて付着されることが好ましく、ここでは一以上の金属元素が、チタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）、クロミウム（Ｃｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、ハフニウム（Ｈｆ）、バナジウム（Ｖ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）またはタングステン（Ｗ）から選択され、好ましくはチタニウム（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、シリコン（Ｓｉ）およびクロミウム（Ｃｒ）またはそれらの組み合わせから選択される。
【００５５】
一実施態様において、第一および／または第二の層組織の平均化学量論が、例えばマイクロプローブまたはＥＤＳによってツイストドリルの周囲表面で測定すると、（ＴｉａＡｌｂＳｉｃＣｒｄ）Ｎであり、ここで０＜ａ＜０．９０、０．１０＜ｂ＜０．７０、０≦ｃ＜０．１５、０≦ｄ＜０．３０かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１となるように、付着の際に使用されるターゲットは選択される。
【００５６】
本発明の一実施態様において、第一の層組織が、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率を伴って変化させる非周期的多層構造を含み、ここでこの層組織の平均化学組成が（ＴｉｘＡｌ１−ｘ）Ｎであり、ここで０．３０＜ｘ＜０．７０、好ましくは０．４０＜ｘ＜０．６０となるように、第一の層組織は付着される。
【００５７】
本発明の別の実施態様において、第一の層組織が、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率を伴って変化させる非周期的多層構造を少なくとも２つ、好ましくは５つ含み、ここでこれらの非周期的多層構造は（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ均質層と繰り返し交互に並べられるように、第一の層組織は付着される。この均質層の組成は（ＴｉｙＡｌ１−ｙ）Ｎであり、ここで０．３５＜ｙ＜０．６５、好ましくは０．４０＜ｙ＜０．６０であり、多層構造の平均組成は（ＴｉｚＡｌ１−ｚ）Ｎであり、ここで０．５０＜ｚ＜０．９０、好ましくは０．７０＜ｚ＜０．９０である。
【００５８】
本発明のさらなる別の実施態様において、第二の層組織が、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率を伴って変化させる非周期的多層構造を含み、ここでこの層組織の平均化学組成は（ＴｉｘＡｌ１−ｘ）Ｎであり、ここで０．３０＜ｘ＜０．７０、好ましくは０．４０＜ｘ＜０．６０となるように、第二の層組織は付着される。
【００５９】
本発明のさらなる別の実施態様において、第二の層組織が非周期的なまたは周期的な（Ｔｉ、Ｓｉ）Ｎ＋（Ａｌ、Ｃｒ）Ｎ多層構造を含み、ここで個別の層の厚さは０．５〜２００ｎｍであり、（ＴｉａＡｌｂＳｉｃＣｒｄ）Ｎの平均組成を有し、ここで０．３０＜ａ＜０．７５、好ましくは０．４０＜ａ＜０．６５、ここで０．２０＜ｂ＜０．４５、好ましくは０．２０＜ｂ＜０．３５、ここで０＜ｃ＜０．１５、好ましくは０．０２＜ｃ＜０．１０、ここで０．０２＜ｄ＜０．２５、好ましくは０．０５＜ｄ＜０．２０、かつａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１となるように、第二の層組織は付着される。
【００６０】
本発明のさらに別の実施態様において、第二の層組織が、（Ｔｉ、Ａｌ）Ｎ層を異なるＴｉ含有率をもって変化させる非周期的な多層構造を含み、ここで個別の層の厚みは０．５〜３０ｎｍであり、かつここで平均化学組成は（ＴｉｋＡｌ１−ｋ）Ｎであり、ここで０．５０＜ｋ＜０．９０、好ましくは０．７０＜ｋ＜０．９０となるように、第二の層組織は付着される。
【００６１】
本発明のさらに別の実施態様において、第一の層組織の上に、十分な厚さ、好ましくは０．１〜１μｍの最上層が付着される。可視的な黒色の内在的な色を与えるために、最上層はＴｉ１−ｘＡｌｘＮの組成を有することが好ましく、ここで０．４０≦ｘ≦０．７０、好ましくは、Ｔｉ０．３３Ａｌ０．６７ＮまたはＴｉ０．５０Ａｌ０．５０Ｎである。
【００６２】
本発明のさらに別の実施態様において、第二の層組織の上に、第一の層組織よりも明るい色の、十分な厚さ、好ましくは０．１〜１μｍの、最上層が付着される。可視的な青銅色または黄色の内在的な色を与えるために、最上層は、Ｔｉ０．７５Ａｌ０．２５Ｎ、Ｔｉ０．８４Ａｌ０．１６Ｎ、Ｔｉ０．９０Ａｌ０．１０Ｎ、またはＴｉＮの組成を有することが好ましい。
【実施例】
【００６３】
例１（発明）
超硬合金ドリルへの１０質量％Ｃｏおよび残余分ＷＣである組成物の反応性ＰＶＤアーク放電蒸発を用いて、いずれも非周期的な多層構造を有する第一および第二の層組織を付着させることによって、本発明による被覆した８ｍｍドリルを作製した。この多層構造は、非周期的な構造を得るために準備した３つの部分でできた回転基材テーブルを用いて、二つのターゲット１、２から付着させた。アーク蒸発は、Ａｒ＋Ｎ２雰囲気において、行った。第一の層組織を付着した後で、ドリルを湿式ブラスト処理にかけた。第二の層組織を付着する前に、ドリルの先端区域だけが第二の層組織で被覆されるように、ドリルの一部分をシリンダーでシールドした。先端区域は、先端からの区域であって、先端から約１０ｍｍである。二つのアークターゲットの組成と、第一および第二の層組織の平均組成を表１に示す。
【００６４】
多層構造は、非周期性を伴う、すなわち厚みが繰り返しでない、個別の層を連ねたものを有していた。透過型電子顕微鏡の断面調査により、個別の窒化物層の厚みは２〜３０ｎｍであること、および、それぞれの層組織における層の総数は１００を超えることが明らかになった。
【００６５】
【表１】
2010513030.tif 000003
【００６６】
例２（参考）
被覆した８ｍｍドリルを作製した。ドリルは、ドリルの活動部の全体にわたって一つの層組織だけで被覆するか、または、ドリルの先端部分だけを覆う一つの層組織で被覆した。層組織は、いずれも非周期的な多層構造を有し、超硬合金ドリルへの１０質量％Ｃｏおよび残余分ＷＣである組成物の反応性ＰＶＤアーク放電蒸発を用いて、付着させた。この多層構造は、非周期的な構造を得るために準備した３つの部分でできた回転基材テーブルを用いて、二つのターゲットから付着させた。蒸発は、Ａｒ＋Ｎ２雰囲気において、行った。
【００６７】
先端区域は、先端からの区域であって、先端から約１０ｍｍである。二つのアークターゲットの組成と、層組織の平均組成を表２に示す。
【００６８】
多層構造は、非周期性を伴う、すなわち厚みが繰り返しでない、個別の層を連ねたものを有していた。透過型電子顕微鏡の断面調査により、個別の窒化物層の厚みは２〜３０ｎｍであること、および、それぞれの層組織における層の総数は１００を超えることが明らかになった。
【００６９】
【表２】
2010513030.tif 000004
【００７０】
例３
例１で作製したドリルを例２の参考１と比較した。それぞれのドリルタイプについて二つのドリルを、以下の切削条件のドリル加工操作で試験した。
被加工物材料：       工具鋼、４２ＣｒＭｏ４
操作：               ドリル加工
Ｖｃ  ｍ／分         １３０
送り  ｍｍ／回転     ０．３０
Ｖｆ  ｍｍ／分       １４６０
ｔ１  ｍｍ           ２０
備考：               湿式条件、エマルジョン６％
【００７１】
結果を以下に示す。工具寿命行程は２回の試験の平均である。
【表３】
2010513030.tif 000005
【００７２】
例４
本発明により作製されたドリルを参考２と比較した。それぞれのドリルタイプについて二つのドリルを、以下の切削条件のドリル加工操作で試験した。
被加工物材料：       工具鋼、４２ＣｒＭｏ４
操作：               ドリル加工
Ｖｃ  ｍ／分         １３０
送り  ｍｍ／回転     ０．３０
Ｖｔ  ｍｍ／分       １４６０
ｔ１  ｍｍ           ２０
備考：               湿式条件、エマルジョン６％
【００７３】
結果を以下に示す。工具寿命行程は２回の試験の平均である。
【表４】
2010513030.tif 000006
【００７４】
例５
本発明により作製されたドリルを、二つの異なる競合業者のドリルであって、この種のドリル加工操作に適したドリル、比較１および比較２と比較した。それぞれのドリルタイプについて二つのドリルを、以下の切削条件のドリル加工操作で試験した。
被加工物材料：       工具鋼、５５ＮｉＣｒＭｏＶ６
操作：               ドリル加工
Ｖｃ  ｍ／分         １４０
送り  ｍｍ／回転     ０．３０
Ｖｔ  ｍｍ／分       １５７３
ｔ１  ｍｍ           ３８
備考：               湿式条件、エマルジョン６％
【００７５】
結果を以下に示す。工具寿命行程は２回の試験の平均である。
【表５】
2010513030.tif 000007
【図１】
2010513030.tif 000008
【図２】
2010513030.tif 000009
【国際調査報告】
2010513030.tif 000010
2010513030.tif 000011
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