(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
―  金属または硬質合金からなる基礎本体（１）を含み、
―  基礎本体内部から外側に向けて移行すると（ｄ）、基礎本体表面の少なくとも一部の上に、まず硬質材層システム（２）があり、滑り層システム（４）が続く、
工具または機械部品であって、
―  硬質材層システム（２）は、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、アルミニウムのうちの少なくとも一つを含む金属の窒化物、炭化物、酸化物、炭素窒化物、酸素窒化物、オキシカルボン窒化物のグループのうちの一つの材料からなる、少なくとも一つの硬質材層（２ａ）を含み、
―  前記滑り層システムの少なくとも一つの層（４ａ）が、元素周期系（Ｄｅｍｉｎｇ  １９２３）のＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩbのグループの少なくとも一つまたはシリコンの炭化物、および分散炭素を含み、
―  前記少なくとも一つの硬質材層（２ａ）と、前記方向（ｄ）に移行して、滑り層システム（４）の直前には、硬質材層システム（２）の前記少なくとも一つの硬質材層（２ａ）が含むものと同じ、少なくとも一つの金属からなる中間層（３）があることを特徴とする、工具または機械部品。
【請求項２】
前記少なくとも一つの硬質材層（２ａ）が、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、アルミニウムのうちの少なくとも二つを含む金属の窒化物、炭化物、酸化物、炭素窒化物、酸素窒化物、オキシカルボン窒化物のグループのうちの一つの材料からなる、請求項１に記載の工具または機械部品。
【請求項３】
前記少なくとも一つの硬質材層がＴｉＡｌを含むか、または前記硬質材層がＴｉＡｌＮからなる、請求項１に記載の工具または機械部品。
【請求項４】
滑り層システムの少なくとも一つの層（４ａ）が、炭化タングステンまたは炭化クロムを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項５】
滑り層システムの少なくとも一つの層は、前記中間層に直接設けられる層である、請求項１から４のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項６】
基礎本体（１）と、硬質材層システム（２）の前記少なくとも一つの層（２ａ）との間に、ある金属からなるさらなる中間層（２ｂ）があることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項７】
硬質材層システム（２）の前記少なくとも一つの層（２ａ）が含むものと同じ、少なくとも一つの金属からなる、さらなる中間層（２ｂ）があることを特徴とする、請求項６に記載の工具または機械部品。
【請求項８】
滑り層システム（４）内の分散炭素の含有量が、基礎本体内部から外側に移行するにつれて、段階的または連続的に変化することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項９】
前記基礎本体内部から外部に移行する方向に向けて、前記滑り層システム（４）内の分散炭素の含有量が連続的に増加することを特徴とする、請求項８に記載の工具または機械部品。
【請求項１０】
ある厚さのセグメントに沿って前記滑り層システム（４）内の分散炭素の含有量が一定であることを特徴とする、請求項９に記載の工具または機械部品。
【請求項１１】
硬質材層システムが、前記少なくとも一つの金属の含有量が基礎本体から外側へ向けて増加する混合層を介して、中間層（３）へ移行することを特徴とする、請求項１から１０のいずれかに記載の工具または機械部品。
【請求項１２】
前記さらなる中間層（２ｂ）が、基礎本体から外側へ向けて金属含有量が減少する混合層を介して、硬質材層（２ａ）へ移行することを特徴とする、請求項６から１１のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項１３】
基礎本体内部から外部へ向けて、基礎本体側の滑り保護層システム（４ｂ）がまずは炭化物からなることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項１４】
硬質材層システムがｄHSの厚さを有し、硬質材層システムがＴｉＡｌＮからなる場合、
２μｍ≦ｄHS≦５μｍ
であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項１５】
中間層が、ＴｉＡｌからなる場合、厚さｄZW1を有し、
０．１μｍ≦ｄZW1≦０．５μｍ
であることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項１６】
滑り層システムが、ＷＣまたはＣｒＣを含む場合、厚さｄGLを有し、
２μｍ≦ｄGL≦３．５μｍ
であることを特徴とする、請求項１から１５のいずれか１項に記載の工具または機械部品。
【請求項１７】
ＷＣまたはＣｒＣからなる第一の層が厚さｄGL1を有し、
０．１μｍ≦ｄGL1≦０．５μｍ
であり、かつ、炭化タングステンまたは炭化クロムと分散炭素からなる少なくとも第二の層が厚さｄGL2を有し、
２μｍ≦ｄGL2≦  ３μｍ
であることを特徴とする、請求項１６に記載の工具または機械部品。
【請求項１８】
前記さらなる中間層が、ＴｉＡｌからなる場合、厚さｄZW2を有し、
０．１μｍ≦ｄZW2≦０．５μｍ
であることを特徴とする、請求項６から１７のいずれかに記載の工具または機械部品。
【請求項１９】
金属基礎本体がＨＳＳまたは工具鋼からなることを特徴とする、請求項１から１８のいずれかに記載の工具または機械部品。
【請求項２０】
乾燥状態で使用される切削工具または変形工具として形成される、請求項１から１９のいずれかに記載の工具。
【請求項２１】
請求項１から２０のいずれかに記載の工具または機械部品の製造方法であって、硬質材層システム（２）の少なくとも一部が、反応性放電蒸着によって生成されることを特徴とする、製造方法。
【請求項２２】
請求項１から２０のいずれかに記載の工具または機械部品の製造方法であって、滑り層システムの少なくとも一部が、反応性マグネトロンスパッタによって布設され、かつ炭素および炭化物に富んだ層からなる薄層構造を有することを特徴とする、製造方法。
【請求項２３】
金属または硬質合金からなる基礎本体を備える高い耐摩耗性を有する工具または機械部品の製造方法であって、
―  金属または硬質合金からなり、表面を有する基礎本体を準備する工程と、
―  基礎本体表面の少なくとも一部に、チタン、ハフニウム、ジルコニウム、アルミニウムのうちの少なくとも一つを含む金属の窒化物、炭化物、酸化物、炭素窒化物、酸素窒化物、オキシカルボン窒化物のグループのうちの一つの材料からなる、少なくとも一つの層を含む硬質材層システムを真空被覆する工程と、
―  硬質材層システムに、前記少なくとも一つの層が含むものと同じ金属を有する金属中間層を真空被覆する工程と、
―  金属中間層上に、滑り層システムの少なくとも一つの層が、元素周期系（Ｄｅｍｉｎｇ  １９２３）のＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩbのグループの少なくとも一つまたはシリコンの炭化物、および分散炭素を備えた滑り層システムを真空蒸着する工程とを備えた、工具または機械部品の製造方法。
【請求項２４】
硬質材層システムの前記少なくとも一つの層が反応性マグネトロンスパッタによって、あるいは、反応性放電蒸着によって布設されることを特徴とする、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
滑り層システムの少なくとも一つの層が陰極放電蒸着によって、あるいは反応性マグネトロンスパッタによって布設される、請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
金属中間層が、スパッタまたは放電蒸着される材料の反応性ガス成分に対する割合だけを変えて、硬質材層システムの前記少なくとも一つの硬質材層と同じ真空方法で布設されることを特徴とする、請求項２３から２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
基礎本体表面と硬質材層システムとの間に、前記少なくとも一つの硬質材層も含む前記少なくとも一つの金属からなる、さらなる金属中間層が布設され、さらに前記さらなる中間層は、前記少なくとも一つの硬質材層と同じ真空布設方法で布設され、その際、スパッタまたは放電蒸着によって遊離する材料の反応ガス成分に対する割合は変化することを特徴とする、請求項２３から２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
真空被覆方法としてスパッタおよび反応性スパッタおよび／または放電蒸着および反応性放電蒸着が使用され、その際、スパッタまたは放電蒸着される材料の反応ガス成分に対する割合の変化によって、硬質材層システムが前記中間層に、および／または前記さらなる中間層が硬質材層システム内に移行し、滑り層システムの布設の際に、スパッタされる材料の炭素ガスに対する割合が時間と共に減少し、滑り保護システムの析出終了に向けて、少なくともほぼ一定に保たれることを特徴とする、請求項２３から２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも一つの基礎本体が、真空処理室内部で周期的に、少なくとも一つのスパッタ源および、少なくとも一つの放電蒸着源の側を通り、かつ真空被覆が、スパッタ源および放電蒸着源の活性化の時間的順序を制御することによって、ならびに反応ガスの種類を制御し、かつ真空処理室内の反応ガス流、ないし真空処理室内へ流入する反応ガス流を制御することによって、行われることを特徴とする、請求項２３から２８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属、特にＨＳＳからなる、あるいは工具鋼または硬質合金からなる基礎本体を有する工具、特に切削工具または変形工具を、乾性加工への使用、ないし最小限の潤滑剤（潤滑剤の不足）での使用等に特に適するように被覆する、という要望を前提とする。
【０００２】
この発明によるこの課題の解決策では、潤滑剤が少量か、あるいは全く使われず、かつ／または高い表面負荷を受けて使用される、様々な工具および機械部品に特に適した保護被覆技術が得られる。
【０００３】
【従来の技術】
環境保全の観点からも、また経済的観点からも、工具、特に切削工具および変形工具の、最小限の潤滑剤使用下での操作は、極めて注目すべき課題である。経済的観点から考慮すべきは、特に切削工具における冷却潤滑剤のコストは、工具そのもののコストよりもかなり高い、という点である。工具／工作物接触領域における冷却潤滑剤の使用によって、削りくずは洗い流され、熱は奪われ、さらに洗浄および腐食予防効果が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、かんな仕上げ工具の場合で３００から４０００リットル／ｈといった従来の冷却潤滑剤使用量から離れて、必要な潤滑剤の量を同じ使用目的について、例えばわずか６から７０ｍｌ／ｈにまで大幅に引き下げる、必要性が益々顕著になってきている。
【０００５】
これは、一方では使用される工具の造型について、他方ではそのような工具および機械部品の表面処理について、きわめて厳しい課題を呈するものである。この発明は後者の問題を、その課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の課題は、前述の問題との関連において、請求項１のプリアンブルに記載されたような工具または機械部品が提案されることによって解決する。すなわち、前記工具または機械部品においては、この発明の請求項１の特徴によると、硬質材層システムが、少なくとも一つの金属の窒化物、炭化物、酸化物、炭素窒化物、酸素窒化物、オキシカルボン窒化物のグループの中の少なくとも一つの材料からなる、少なくとも一つの硬質材層を含み、かつ、前記少なくとも一つの硬質材層と、基礎本体内部から外側に向けて進んだ場合、前方のすべり層システムとの間に直接、硬質材層システムの前記少なくとも一つの硬質材層が含む物と同じ、前記少なくとも一つの金属からなる中間層が組み込まれることによって、解決する。
【０００７】
この出願と同じ出願人によるＵＳ  ５  ７０７  ７４８によると、工具の基礎本体に硬質材層システムが布設され、それに続いて直接すべり保護層システムが布設される。硬質材層システムの材料としては金属炭化物、金属窒化物、金属炭素窒化物またはそれらの組み合わせが提案され、すべり保護層システムの材料としては、炭素をベースとした材料、特に炭素が分散する炭化タングステン、ＷＣ／Ｃ等が提案される。
【０００８】
ここでは、切削工具の耐用期間を根本的に増大させるため、周知の被覆が行われる。
【０００９】
ところで、この発明は以下の認識を前提とする。すなわち、従来の層システム全体がこの発明による提案にしたがって構成され、特にこの発明による金属中間層を備えれば、前記従来の被覆技術は、解決すべき課題によって工具または機械部品、特にまた切削工具に求められる極端な課題を満たすのに適している、という認識である。
【００１０】
請求項１による、この発明の工具または機械部品、ないし請求項２２によるこの発明の方法、および請求項２から２１、ないし２３から２８によるそれぞれの好ましい実施形態が、以下において図面を参考に説明され、またドリルにおいて得られるこの発明の結果が示される。
すなわち、この発明に従った工具または機械部品は、金属または硬質合金からなる基礎本体（１）を含み、基礎本体内部から外側に向けて移行すると（ｄ）、基礎本体表面の少なくとも一部の上に、まず硬質材層システム（２）があり、滑り層システム（４）が続く、工具または機械部品であって、硬質材層システム（２）は、少なくとも一つの金属の窒化物、炭化物、酸化物、炭素窒化物、酸素窒化物、オキシカルボン窒化物のグループのうちの一つの材料からなる、少なくとも一つの硬質材層（２ａ）を含み、かつ前記滑り層システムの少なくとも一つの層（４ａ）が、元素周期系（Ｄｅｍｉｎｇ  １９２３）のＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩbのグループの少なくとも一つまたはシリコンの炭化物、および分散炭素の少なくとも１つであり、前記少なくとも一つの硬質材層（２ａ）と、前記方向（ｄ）に移行して、滑り層システム（４）の直前には、硬質材層システム（２）の前記少なくとも一つの硬質材層（２ａ）が含むものと同じ、少なくとも一つの金属からなる中間層（３）があることを特徴とする。
この発明に従った金属または硬質合金からなる基礎本体を備える高い耐摩耗性を有する工具または機械部品の製造方法は、金属または硬質合金からなり、表面を有する基礎本体を準備する工程と、基礎本体表面の少なくとも一部に、少なくとも一つの金属の窒化物、炭化物、酸化物、炭素窒化物、酸素窒化物、オキシカルボン窒化物のグループのうちの一つの材料からなる、少なくとも一つの層を含む硬質材層システムを真空被覆する工程と、硬質材層システムに、前記少なくとも一つの層が含むものと同じ金属を有する金属中間層を真空被覆する工程と、金属中間層上に、滑り層システムの少なくとも一つの層が、元素周期系（Ｄｅｍｉｎｇ  １９２３）のＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩbのグループの少なくとも一つまたはシリコンの炭化物、および分散炭素の少なくとも１つ少なくとも一つの層を備えた滑り層システムを真空蒸着する工程とを備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
基本形状
図１には、この発明による工具または機械部品に設けられる、この発明による全層システムの基本形状、または最小形状が示される。ここで強調されるべきは、この図におけるそれぞれの厚み寸法、ならびに厚みの比率は、数量的に理解されるべきでない、という点である。これは、図３および図５にもあてはまる。
【００１２】
金属、好ましくはＨＳＳまたは工具鋼、あるいは硬質合金からなる基礎本体１上には、硬質材層システム２が布設されるが、この硬質材層システム２は少なくとも一つの硬質材層２ａを含むか、あるいは少なくとも一つの金属の窒化物、炭化物、酸化物、炭素窒化物、酸素窒化物、オキシカルボン窒化物のグループのうちの一つの材料から形成される、少なくとも一つの硬質材層２ａからなる。
【００１３】
硬質材層システム２上には、硬質材層システム２の前記硬質材層２ａ内の少なくとも一つの金属と同じ金属からなる金属製中間層３が布設される。この多層硬質材層システム２においては、図１に破線で示されたように、前記硬質材層２ａが直接中間層３に隣接する。
【００１４】
中間層３上には滑り層システム４がある。この滑り層システム４はまた、少なくとも一つの滑り層４ａを含むか、または滑り層４ａによって形成され、図１に示されたような多層滑り層システムの場合には、以下において考察される滑り層４ａがこの層システムの最も外側となる。この滑り層４ａは、好ましくは少なくとも一つの金属の炭化物と、分散した炭素とから、すなわちＭｅＣ／Ｃから形成される。
【００１５】
硬質材層システム２および、特に前記少なくとも一つの層２ａに使用される金属は、好ましくはチタン、ハフニウム、ジルコニウムまたはアルミニウムであり、好ましくはこれらの金属のうちの二つ、特に好ましくはＴｉＡｌである。滑り層システム、特にその前記少なくとも一つの層４ａは、好ましくはＩＶｂ、Ｖｂおよび／またはＶＩｂのグループのうちの少なくとも一つの金属の炭化物、および／またはシリコンの炭化物からなり、さらに好ましくは、少なくとも前記滑り層システム４ａ内に分散する炭素の他に、炭化タングステンまたは炭化クロムを含む。
【００１６】
好ましい層構造
図３には、図１の図を前提として、図１の最小形状に基づく好ましい層構造が示される。既に説明された層構造部分については、同じ参照符が付された。基礎本体１上、および硬質材層システム２内には、さらなる金属中間層２ｂが設けられる。好ましくはまたこの層も、図１の中間層３が既にそうであったように、硬質材層２の前記少なくとも一つの硬質材層２ａ内に含まれるのと、同じ金属からなる。
【００１７】
好ましくは、滑り層システム４の前記少なくとも一つの層４ａと、中間層３との間に、基本的に専ら金属炭化物からなる層４ｂが滑り層システム４に隣接して設けられる。分散する炭素は、まずその大部分が層４ａ内にある。滑り層システム４の層厚は好ましくは、硬質材層システム２よりわずかに薄い。
【００１８】
層移行部
図１の最小形状を観察すると、また図２に概略が示されたように、硬質材層２内の、特に前記少なくとも一つの硬質材層２ａに含まれる単数または複数の金属ＭｅHSの濃度Ｋは硬質材層を通して、特に前記少なくとも一つの層２ａを通して一定であり得るが、金属層３に到って突然、少なくもほぼ１００％に上昇（ａ）する。しかしながら、被覆プロセスを通すことによって、（ｂ）で示されたように、硬質材層２から金属中間層３への濃度ＭｅHSへの、段階的、好ましくは基本的に連続的な移行が実現し得る。
【００１９】
滑り層システム４では、（ｃ）で示されたように、金属炭化物濃度ＭｅGSＣが、特に前記少なくとも一つの滑り層４ａにおいて一定となり得るか、あるいは（ｄ）に概略が示されたように、金属炭化物の濃度ないし含有量が好ましくは外側に向けて段階的に、または連続して低下し得る。
【００２０】
図３の好ましい実施形態においては、図２と同様に図４に示されたように、さらなる金属中間層２ｂの金属含有量ＭｅHSは、さらなる硬質材層システム２ａに移行する際に、基本的に突然降下し得るが、金属中間層３に移行する際には再び突然、少なくともほぼ１００％に増加する。一方、図４の（ｂ）に示されたように、前記移行部の一方および／または他方においては、段階的な、好ましくは連続的な、ＭｅHSの濃度変化が実現され得る。
【００２１】
滑り層システム４では、好ましくは層４ｂにおいて実際に１００％のＭｅGSＣ濃度が見られるが、図４の（ｄ）に示されたように、これはさらに炭素が分散されることによって、外側へ向けて突然または段階的に、好ましくは連続的に減少する。
【００２２】
今日好ましい層構造
図５には、今日好ましいとされる全体層構造が、図１および図３と同様の図で示される。
【００２３】
図３の中間層２ｂが設けられる場合、この層はＴｉＡｌからなる。さらなる硬質材層システム２ａまたは、中間層２ｂ抜きの、硬質材層システム２自体は基本的にＴｉＡｌＮからなる。
中間層３は基本的にまたＴｉＡｌからなる。
【００２４】
図３の４ｂは、それが設けられる場合には、基本的に炭化タングステンまたは炭化クロムからなり、滑り層システム４ａは炭化タングステンまたは炭化クロムおよび分散炭素Ｃからなる。
【００２５】
好ましい厚さの寸法決め
硬質材層システム
硬質材層システム２の、特にＴｉＡｌＮからなる図５の好ましい実施形態での層厚ｄHSは、以下のとおりである。
【００２６】
０．１μｍ  ≦  ｄHS  ≦  ６μｍ
好ましくは、
２μｍ    ≦    ｄHS    ≦  ５μｍ
金属中間層  ３：
金属中間層３の、特に図５のようにＴｉＡｌからなる場合の層厚ｄZW1は、以下のとおりである。
【００２７】
０．０１μｍ  ≦  ｄZW1  ≦  1μｍ
好ましくは、
０．１μｍ    ≦  ｄZW1    ≦  ０．５μｍ
滑り層システム４：
滑り層システム４の、特に図５の好ましい実施形態における層厚ｄGLは、以下のとおりである。
【００２８】
０．１μｍ    ≦    ｄGL    ≦  ６μｍ
好ましくは、
２μｍ      ≦    ｄGL    ≦  ３，５μｍ
図３ないし図５にしたがって、滑り層システムが基本的に純粋な炭化物層４ｂと、分散炭素を含む残りの層システム４ａとに分けられると、それぞれの厚さｄGL1およびｄGL2は好ましくは以下のように選択される。
【００２９】
０，０１μｍ  ≦  ｄGL1  ≦  １μｍ
好ましくは、
０．１μｍ    ≦  ｄGL1  ≦  ０．５μｍ
ないし
０．１μｍ    ≦  ｄGL2  ≦  ５μｍ
好ましくは、
２μｍ    ≦    ｄGL2    ≦  ３μｍ
中間層  ２ｂ：
さらなる金属中間層２ｂが設けられる場合、その層厚ｄZW2は以下のように寸法決めされる。
【００３０】
０，０１μｍ  ≦  ｄZW2  ≦  １μｍ
好ましくは、
０．１μｍ  ≦  ｄZW2    ≦  ０．５μｍ
被覆方法
硬質材システム
前述のように、好ましくはＴｉＡｌＮからなる少なくとも一つの硬質材層を有する硬質材層システムは、反応性スパッタによって、好ましくは反応性マグネトロンスパッタまたは反応性陰極放電蒸着によって布設され得る。好ましくは、反応性陰極放電蒸着によって布設される。これによって、細孔がなく、接合する層システムないし基礎本体材料への移行部が均一な、厚みのあるイオンめっき構造が生成する。
【００３１】
中間層  ３
前記少なくとも一つの層２ａを含む硬質材システム２と同じ金属からなり、好ましくは図５のようにＴｉＡｌからなる中間層３は、好ましくは硬質材層システム２に利用されたものと同じ被覆方法が非反応性でさらに実施されることによって、布設される。図２に（ｂ）で概略的に示されたように、硬質材層システムと中間層３との間の段階的、好ましくは連続的移行部は、反応性ガス流、すなわち図５の実施例では窒素含有ガスの流れを適切に制御して、非反応性金属スパッタに到るまで削減し、好ましくは非反応性金属放電蒸着に到らしめることによって、成立する。
【００３２】
滑り層システム  ４
滑り層システムは陰極放電蒸着によって、あるいは好ましくは、ターゲットのスパッタ、特にターゲットのマグネトロンスパッタが直接、または図５の実施例においては時間差で、Ｃ2Ｈ2，Ｃ2Ｈ4等のような炭素含有雰囲気内で行われることによって実現される。好ましくは、炭化物のターゲットが使用される。
【００３３】
金属ターゲットの反応性スパッタが同様に可能であるのに対して、炭化物ターゲットのスパッタの利点は、布設された層におけるＣ含有量が全体としてより高くなる、という点である。微小結晶炭化物体を有する無定形炭素のマトリクスが生成する。工作物が周期的に、前記少なくとも一つの炭化物源に、特に少なくとも一つの炭化物スパッタ源に多少とも晒されることによって、滑り層システムにとっては極めて有利なことに、分散炭素成分と炭化物成分が交互に層をなす薄層状マイクロ構造が生成する。図２および図４にそれぞれ（ｄ）に概略が示されたように、段階的移行部は、スパッタ材料の量に対するスパッタ雰囲気内の炭素成分比を適切に制御することによって、実現される。
【００３４】
基礎本体表面の前処理
基礎本体表面は被覆前に、特に低電圧放電によって、プラズマエッチングされるのが望ましい。以下の表には、図６の装置による、図５のこの発明による被覆について、重要なプロセスパラメータの数値がまとめられている。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
装置形状
図６には、この発明の方法を実施するための、この発明による装置の概略が簡単に示される。この装置は、この明細書の一部を構成するものである、同出願人によるＷＯ９７／３４３１５に記載された装置の構想にほぼ対応する。この装置は、その内壁に沿って設けられる、好ましくは円形の複数の開口部１２を備える真空室１０を含む。さらに、複数の放電蒸着源１４が１組と、スパッタ源１５、好ましくはマグネトロン源が設けられる。前記組の全ての源および、真空室１０にある開口部１２は、これらの源の開口部１２への取付けに関して、全て同一のものとして形成されるので、どの源が前記室のどの開口部に取付けられるかは自由に選択可能である。好ましくは１６で示されたように、早開き弁、例えば差込弁が設けられるので、スパッタ源または放電蒸着源のいずれであっても、室に自由かつ迅速に装着可能である。図６の好ましい形状では、少なくとも一列のスパッタ源１５と、少なくとも一列の放電蒸着源１４とが互いに向きあう。室１０には工作物担体配置１８が設けられ、概略的に図示されたように、工作物２０は室１０の中央軸Ｚを中心に回転ωZし、したがって異なる源１４，１５の側を通過する。工作物２０は、ω22で示されたように、好ましくはそれ自体が回転運動する受容樹２２に位置決めされ、一方工作物２０自体も場合によっては、ω20で示されたように、それぞれの軸を中心に回転する。室１０内には、ガス流制御ユニット２６に制御されて、必要なガス、特に窒素含有ガスおよび炭素含有ガスのようなガスが、それぞれのプロセス段階に応じて注入される。２８に破線で示されるのは、低電圧放電経路の熱陰極であり、好ましくはアルゴンのための、ガス流入部３０を備える。低電圧放電室３２は、概略的に示されるスリット開口部３４を介して処理室と接続する。この低電圧放電配置によって工作物２０は、被覆される前に開口部３４を介してエッチングされる。３６に概略が示されたように、工作物２０は電源ユニットによって、そのつど所望される電位におかれる。
【００３７】
図からわかるように、硬質材層システムを布設するための好ましい方法によると、まずは専ら放電蒸着源１４が、好ましくは窒素含有反応ガスの流入下で反応操作され、金属中間層の布設のためには、反応ガス流がユニット２６によって突然段階的に、または連続的に送り戻され、さらに滑り層システムの布設のためには、スパッタ源１５が好ましくは炭化物ターゲットによって、ユニット２６によって制御される炭素含有ガスの流入下で、操作される。層移行部は、必要に応じてガス流および／または蒸着出力ないしスパッタ出力を適切に変化させることによって、実現される。滑り層システムの布設の際には、放電蒸着源１４が停止され、既に述べられたように工作物２０がスパッタ源１５に何度も晒される段階（工作物の左の位置）と、これらの源から再び遠ざけられ、さらに炭素ガスの流入に晒される段階とが、周期的に生じる。これによって、滑り層システムの前記好ましい薄層構造が得られる。
【００３８】
結果
特にスパッタおよび放電蒸着が組み合わされた被覆によって、この発明による層構造が実現されると、優れた滑り性および付着性を有する、厚みのある硬い被覆が得られる。
【００３９】
図７には、作孔の結果が示される。６ｍｍのＨＳＳドリルの試験が、Ｘ２１０Ｃｒ１２を材料とし、それぞれ１５ｍｍの穿孔の深さで行われた。穿孔のパラメータは以下のとおりであった。
【００４０】
送り  ＶC  ＝  ２０ｍ／ｍｉｎ
ｆ  ＝  ０．１２ｍｍ
圧縮空気としては、専ら１ｂａｒのものが使用された。強調されるべきは、使用されたドリルは本来乾式加工用に形成されたものではなく、様々な層システムの様態を比較することが専ら重要であった、という点である。図７の垂直軸には、ドリルによってそれぞれ開けられた全穿孔数が記入されているが、この数はそれらの耐用期間に対応する。
【００４１】
図からわかるように、Ａで示された、この発明によって被覆されたドリルは、ＴｉＡｌＮ硬質材被覆のみが施されたＢのドリルや、ＴｉＮからなる硬質材被覆およびそれに続く、炭化タングステンおよび分散炭素を有する滑り層被覆を備えるＣのドリル、さらには硬質材被覆ＴｉＮを備えるＥのドリルよりもはるかに優れた結果を示した。Ｃのドリルの被覆は基本的に、ＵＳ−Ａ−５  ７０７  ７４８の被覆に対応する。
【００４２】
これより明らかなことは、この発明にしたがって被覆された工具ないしドリルは、耐用期間に関して際立った乾式加工特性を有する、ということである。
【００４３】
図８では、グラフ（ａ1）および、それに付随するグラフ（ａ2）に、中ぐり軸の駆動トルクの変遷が、（ａ1）では複数の連続する穿孔について、（ａ2）では一つの穿孔について、相対的大きさで示される。（ａ）の変遷は、ＴｉＡｌＮ硬質材で被覆されたドリルについて測定された。同様に図示されたグラフ（ｂ1）および（ｂ2）は、この発明にしたがって被覆されたドリルにおいて測定された。
【００４４】
図から容易にわかるように、まずグラフ（ａ2）と（ｂ2）とを比較すると、一定の回転数を維持するのに必要なトルクが、（ａ2）の従来の硬質被覆のドリルでは、穿孔のある一定の深さから増加し、（ａ1）のトルクの頂点に到るのに対し、この発明にしたがって被覆されたドリルでは、特に（ｂ2）からわかるように、穿孔の深さが比較的大きくとも、必要な駆動トルクの増加は全く見られない。これは、この発明にしたがって被覆されたドリルの優れた滑り特性を示しており、これは図７の結果、すなわちドリルの耐用期間と相まって、この発明にしたがって被覆されたドリルが、そのすぐれた滑り特性と同時に、その優れた耐用期間とによって、乾式加工条件下ないし潤滑剤が不足した条件下での使用に特に優れて適していることを、明らかに証明するものである。圧縮空気は、硬化し、変形した削りくずによってドリルが損傷を受けるのを防ぐために、使用された。さらに指摘されるべきは、グラフ（ａ2）および（ｂ2）は共に、それぞれ８０の穿孔が開けられた後に記録されたものである、という点である。
【００４５】
したがって、優れた摩耗特性の他に、優れた滑り特性および優れた付着特性を有する被覆システムが、この発明によって提案される。このシステムは、既に述べられたように、特に工具および機械部品に適しており、工具の場合は特に、潤滑剤が最小限であるという条件下で、またさらには乾式運転で操作される切削工具および変形工具に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】工具または機械部品基礎本体上の、この発明による層システムの最小形状を純粋に質的に示す図である。
【図２】この発明にしたがって実現される、好ましい濃度の変化を厚み寸法に沿って質的に示す概略図である。
【図３】図１を前提とした、この発明による層システム全体のさらなる好ましい実施形態を示す図である。
【図４】図２と同様の、好ましい濃度変化を示す図である。
【図５】図３および４を前提とする、この発明による層システム全体の今日特に好ましい実施形態を示す図である。
【図６】この発明による装置を簡単に示す、概略縦断面図である。
【図７】この発明にしたがって被覆されたドリルと、現行技術にしたがって被覆されたドリルによる、穿孔耐用期間の結果を対比する図である。
【図８】従来どおり（ａ）、およびこの発明による（ｂ）被覆における作孔の際の、主軸トルクの変化を対比する図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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