(57)【要約】本発明は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＡｌのうちの１つ以上の窒化物のハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）堆積層である窒化物層と、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層［０．０５＜ａ≦１］であるＨＩＰＩＭＳ堆積酸化物層とを含む被覆を有する、超硬合金、サーメット、ｃＢＮ、セラミック又はＨＳＳの基材を備えた被覆切削工具であって、ＭｅはＴｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｂ及びＣｒのうちの１つであり、酸化層は窒化物層の上に位置する、被覆切削工具に関する。また、前記窒化物層と酸化物層とを含み、窒化物層と酸化物層がＨＩＰＩＭＳ法によって堆積される被覆切削工具を製造するための方法が開示される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＡｌのうちの１つ以上の窒化物のハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）堆積層である窒化物層と、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層［０．０５＜ａ≦１］であるＨＩＰＩＭＳ堆積酸化物層とを含む被覆を有する、超硬合金、サーメット、ｃＢＮ、セラミック又はＨＳＳの基材を備えた被覆切削工具であって、ＭｅはＴｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｂ及びＣｒのうちの１つであり、酸化層は窒化物層の上に位置する、被覆切削工具。
【請求項２】
窒化物層が一般式ＴｉｂＡｌ１−ｂＮ［式中、０＜ｂ＜１、又は０．１＜ｂ＜０．９、又は０．２＜ｂ＜０．７、又は０．３＜ｂ＜０．６］の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層である、請求項１に記載の被覆切削工具。
【請求項３】
（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層が（ＡｌａＣｒ１−ａ）２Ｏ３層である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項４】
窒化物層の厚さが０．５〜５μｍであり、酸化物層の厚さが０．１〜５μｍである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の被覆切削工具。
【請求項５】
（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層において０．１≦ａ≦１、又は０．２５≦ａ≦１、又は０．５≦ａ≦１である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の被覆切削工具。
【請求項６】
基材が超硬合金である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項７】
被覆切削工具を製造するための方法であって、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＡｌのうちの１つ以上の窒化物である０．１〜５μｍの窒化物層を基材上に堆積させること、続いて（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層［０．０５≦ａ≦１］である０．１〜３μｍの酸化物層を堆積させることを含み、ＭｅはＴｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｂ及びＣｒのうちの１つ以上であり、窒化物層及び酸化物層はハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）法により堆積されている、方法。
【請求項８】
窒化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される最大局所ピーク電力密度が１００Ｗ・ｃｍ−２超、又は５００Ｗ・ｃｍ−２超、又は９００Ｗ・ｃｍ−２超である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
酸化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される最大局所ピーク電力密度が５０Ｗ・ｃｍ−２超、又は１００Ｗ・ｃｍ−２超、又は２００Ｗ・ｃｍ−２超である、請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
窒化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される最大局所ピーク電流密度が０．４Ａ・ｃｍ−２超、又は０．８Ａ・ｃｍ−２超、又は１．２Ａ・ｃｍ−２超である、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
酸化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される最大局所ピーク電流密度が０．２Ａ・ｃｍ−２超、又は０．４Ａ・ｃｍ−２超、又は０．６Ａ・ｃｍ−２超である、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
窒化物層の堆積と酸化物層の堆積の両方においてＨＩＰＩＭＳ法で使用されるパルス長が２μｓ〜２００ｍｓである、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
窒化物層の堆積と酸化物層の堆積の両方においてＨＩＰＩＭＳ法の際の基材温度が３５０〜６００℃である、請求項７〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
窒化物層が一般式ＴｉｂＡｌ１−ｂＮ［式中、０＜ｂ＜１、又は０．１＜ｂ＜０．９、又は０．２＜ｂ＜０．７、又は０．３＜ｂ＜０．６］の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層である、請求項７〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
ＩＳＯ  Ｓ材の機械加工のための、請求項１〜６のいずれか一項に記載の被覆切削工具の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属窒化物及びアルミニウム含有酸化物を含むＰＶＤ被覆を有する超硬合金、サーメット、ＨＳＳ又はセラミックの本体を含む被覆切削工具に関する。本発明はまた、その製造方法及びＩＳＯ  Ｓ材（ISO-S material）の機械加工のためのその使用にも関する。
【背景技術】
【０００２】
より長持ちし、より速い切削速度及び／又は他のますます要求の厳しい切削作業に耐えるように金属加工用の切削工具を改良したいという、継続的な要望がある。一般に、金属加工用の切削工具は、通常は化学蒸着（ＣＶＤ）又は物理蒸着（ＰＶＤ）のいずれかによって堆積される薄い硬質被覆を有する超硬合金などの硬質基材を含む。より具体的には、該切削工具は、旋削又はフライス加工用のインサート、ドリル又はエンドミルの形態であってもよい。
【０００３】
例えば（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎなどの金属窒化物と、酸化アルミニウムなどの酸化物層との層の組み合わせが一般に知られている。それでも、窒化物と酸化物の層は、結晶化度、硬度、密度、製造方法等のさまざまな特性とパラメータに応じて、機械加工操作においてかなり異なる働きをする。
【０００４】
切削工具の硬質被覆は、一般に２つの主要なグループ、化学蒸着（ＣＶＤ）と物理蒸着（ＰＶＤ）に分けることができるさまざまな方法で堆積され得る。ＰＶＤ蒸着のグループには、陰極アーク蒸着、イオンプレーティング及び反応性スパッタリング等、いくつかのサブグループがある。アーク蒸着被覆及びスパッタ被覆はＰＶＤ被覆の技術分野にあり、異なる特性を有するＰＶＤ被覆のサブグループとして見られる。ごく最近開発された特殊なタイプのスパッタリングは、ハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）である。ＨＩＰＩＭＳ堆積層のユニークな構造と特性は、通常の物理測定によって他のスパッタ被覆から定義及び定量化することは非常に難しい。したがって、ＰＶＤ被覆の分野では、ＨＩＰＩＭＳ被覆という用語自体が、他のタイプのＰＶＤ被覆と区別可能なこのタイプのＰＶＤ被覆の定義として使用されている。
【０００５】
チタン及び耐熱超合金（ＨＲＳＡ）などのＩＳＯ  Ｓ材の加工では、切削工具に特別な要求が課される。ＩＳＯ  Ｓ材は、例えば熱伝導率が低く、機械加工中に高温を招き、摩耗が生じる。また、ＩＳＯ  Ｓ材の強い加工硬化の傾向は、切削工具において、不十分な表面仕上げなど、被加工材料の品質に影響を与える構成刃先のリスクにつながる。さらに、チタンの機械加工時、チタンの高い反応性に起因する問題が、特に機械加工中に生じる高温で発生する可能性がある。スミアリングは通常、構成刃先の形成に関連している。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、構成刃先の量が少ないという点でＩＳＯ  Ｓ材の機械加工でかつて使用されていたものよりも優れた被覆切削工具を提供することであり、よって、より速い切削速度を可能にし、且つ／又はより長い工具寿命を提供する。
【発明の概要】
【０００７】
驚くべきことに、本発明の目的は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｓｉ及びＡｌのうちの１つ以上の窒化物のハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）堆積層である窒化物層と、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層［０．０５＜ａ≦１］であるＨＩＰＩＭＳ堆積酸化物層とを含む被覆を有する、超硬合金、サーメット、ｃＢＮ、セラミック又はＨＳＳの基材を備えた被覆切削工具によって達成され、ＭｅはＴｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｂ及びＣｒのうちの１つであり、酸化層は窒化物層の上に位置する。
【０００８】
窒化物層の厚さは、適切には０．５〜５μｍ、又は１〜４μｍである。
【０００９】
酸化層の厚さは、適切には０．１〜５μｍ、０．３〜−３μｍ、又は０．５〜１μｍである。
【００１０】
窒化物層は、一般式ＴｉｂＺｒｃＨｆｄＶｅＴａｆＮｂｇＣｒｈＳｉｉＡｌｊＮ［式中、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、０≦ｆ≦１、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、０≦ｉ≦１、及び０≦ｊ≦１、ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１］で表すことができる。
【００１１】
一実施態様では、窒化物層は、Ａｌと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｉ及びＣｒのうちの１つ以上との窒化物、好ましくはＡｌと、Ｔｉ及びＣｒのうちの１つ以上との窒化物である。
【００１２】
一実施態様では、窒化物層は、一般式ＴｉｂＡｌ１−ｂＮ［式中、０＜ｂ＜１、又は０．１＜ｂ＜０．９、又は０．２＜ｂ＜０．７、又は０．３＜ｂ＜０．６］の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層である。
【００１３】
一実施態様では、窒化物層は、一般式ＴｉｂＣｒｈＡｌ１−ｂ−ｈＮ［式中、０＜ｂ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｂ＋ｈ＜１］の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層である。一実施態様では、０．１＜ｂ＜０．９且つ０．０５＜ｈ＜０．８、又は０．２＜ｂ＜０．８且つ０．０５＜ｈ＜０．５である。
【００１４】
一実施態様では、窒化物層は、一般式ＣｒｈＡｌ１−ｈＮ［式中、０＜ｈ＜１］の（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層である。一実施態様では、０．２＜ｈ＜０．８、又は０．２５＜ｈ＜０．７５、又は０．２５＜ｈ＜０．３５である。
【００１５】
適切には、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層では、０．１≦ａ≦１、又は０．２５≦ａ≦１、又は０．５≦ａ≦１、又は０．７５≦ａ≦１、又は０．２５≦ａ≦０．９、又は０．２５≦ａ≦０．７である。
【００１６】
一実施態様では、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層は、（ＡｌａＣｒ１−ａ）２Ｏ３層である。
【００１７】
一実施態様では、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層は、Ａｌ２Ｏ３層である。
【００１８】
Ａｌ２Ｏ３層は適切には、ガンマ結晶構造のものである。
【００１９】
（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層は適切には、ガンマ結晶構造のものである。
【００２０】
一実施態様では、酸化物層は、被覆の最上層である。
【００２１】
一実施態様では、被覆は、摩耗保護、装飾又は摩耗認識の目的のために、酸化物層（Ａ）の上にさらなる層を有する。この最上層は、適切には０．１〜１０μｍの厚さを有し、例えばＴｉＮ、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、ＣｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、ＴｉＣなどの炭化物、ＴｉＢ２などのホウ化物若しくは酸化物（ＡｌＭｅ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ５（金属中間層を含む）、又は前述のものの多層構造である。
【００２２】
被覆は、適切には、その表面にターゲット材料の液滴を実質的に含まない。
【００２３】
窒化物層と酸化物層の間の密着性を改善するために、金属Ａｌ又はＡｌ＋Ｍｅ（ＭｅはＴｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｂ及びＣｒのうちの１つ以上）の薄い（２〜２００ｎｍ）層を堆積させることができる。酸化物層のＰＶＤ堆積中、該金属層は部分的又は完全に酸化される。したがって、一実施態様では、窒化物層と酸化物層との中間に（Ａｌ，Ｍｅ，Ｏ）の薄い（２〜２００ｎｍ）部分があり、原子比（Ａｌ＋Ｍｅ）／Ｏは２／３以上である。（Ａｌ，Ｍｅ，Ｏ）の部分は、連続した層として、又は（Ａｌ，Ｍｅ，Ｏ）から成る介在物として存在し得る。
【００２４】
被覆切削工具の基材は、金属加工用の切削工具の分野で一般的なあらゆる種類のものであり得る。基材には、超硬合金、サーメット、ｃＢＮ、セラミック、及びＨＳＳが含まれる。
【００２５】
一実施態様では、基材は、元素周期表の４、５及び６族からの１種以上の金属から成る１０〜１４重量％のＣｏ、任意選択的に１０重量％までの炭化物又は炭窒化物、及び残りのＷＣから成る組成を有する超硬合金である。
【００２６】
元素周期表の第４、５及び６族の金属は、適切にはＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｗ、及びＭｏから成る群に属する。
【００２７】
超硬合金ボディの磁気保磁力は、好適には１５〜２５ｋＡ／ｍ又は１７〜２２ｋＡ／ｍである。
【００２８】
保磁力の測定については、ＤＩＮ／ＩＥＣ規格（ｓｔａｎｄａｒｄ  ＤＩＮ  ＩＥＣ）６０４０４−７を参照のこと。
【００２９】
超硬合金ボディ中のＷＣの粒径ｄは、好適には０．２０〜０．８０μｍ、又は０．３０〜０．７０μｍ、又は０．４０〜０．６０μｍである。
【００３０】
ＷＣの粒径ｄは、磁気保磁力の値から決定される。ＷＣの粒径と保磁力の関係は、例えばＲｏｅｂｕｃｋら．，Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｇｏｏｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  Ｎｏ．２０，Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＩＳＳＮ  １３６８−６５５０，１９９９年１１月，２００９年２月改訂，３．４．３節，１９−２０頁に記載されている。本願においては、ＷＣの粒径ｄは、上記文献の２０頁の式（８）：
Ｋ＝（ｃ１＋ｄ１ＷＣｏ）＋（ｃ２＋ｄ２ＷＣｏ）／ｄ
で決定される。再配列した式は、
ｄ＝（ｃ２＋ｄ２ＷＣｏ）／（Ｋ−（ｃ１＋ｄ１ＷＣｏ））［式中、
ｄ＝超硬合金ボディのＷＣの粒径、Ｋ＝ＤＩＮ／ＩＥＣ規格６０４０４−７に従って測定した超硬合金ボディの保磁力（ｋＡ／ｍ）、ＷＣｏ＝超硬合金ボディ中のＣｏ（重量％）、ｃ１＝１．４４、ｃ２＝１２．４７、ｄ１＝０．０４、及びｄ２＝−０．３７］である。
【００３１】
この被覆切削工具は、被覆切削インサート、例えば旋削用の被覆切削インサート又はフライス加工用の被覆切削インサート又は穿孔のための被覆切削インサート又はねじ切り用の被覆切削インサート又は分割及び溝削り用の被覆切削インサートであってよい。被覆切削工具は、被覆されたソリッドドリル又はエンドミルであってもよい。好ましい実施態様では、被覆切削工具は、被覆ソリッドドリル又は被覆エンドミルである。
【００３２】
また、ここで、少なくともＴｉとＡｌから成る窒化物である窒化物層と、アルミニウムを含む酸化物層とを含む被覆を有する基材を含む、被覆された切削工具を製造するための方法が提供されている。
【００３３】
その方法は、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｃｒ及びＡｌのうちの１つ以上の窒化物である０．５〜５μｍの窒化物層を基材上に堆積させること、続いて（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層［０．０５≦ａ≦１］である０．１〜５μｍの酸化物層を堆積させることを含み、ここで、ＭｅはＴｉ、Ｍｇ、Ａｇ、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｖ、Ｆｅ、Ｈｆ、Ｂ及びＣｒのうちの１つ以上であり、窒化物層及び酸化物層はハイパワーインパルスマグネトロンスパッタリング（ＨＩＰＩＭＳ）により堆積されている。
【００３４】
一実施態様では、マグネトロンスパッタリング中の基板温度は、３５０〜６００℃、又は４００〜５００℃である。
【００３５】
ＨＩＰＩＭＳによる窒化物層の堆積では、ＤＣバイアス電圧は、適切には、２０〜１００Ｖ、又は３０〜７５Ｖである。
【００３６】
ＨＩＰＩＭＳによる窒化物層の堆積では、平均電力密度は、適切には、２０−１００Ｗ・ｃｍ−２、又は３０−７５Ｗ・ｃｍ−２である。
【００３７】
窒化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される、パルス期間中の最大局所ピーク電力密度（maximum local peak power density）は、適切には、１００Ｗ・ｃｍ−２超、又は５００Ｗ・ｃｍ−２超、又は９００Ｗ・ｃｍ−２超である。
【００３８】
酸化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される、パルス期間中の最大局所ピーク電力密度は、適切には、５０Ｗ・ｃｍ−２超、又は１００Ｗ・ｃｍ−２超、又は２００Ｗ・ｃｍ−２超である。
【００３９】
窒化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される、パルス期間中の最大局所ピーク電流密度（maximum local peak current density）は、適切には、０．４Ａ・ｃｍ−２超、又は０．８Ａ・ｃｍ−２超、又は１．２Ａ・ｃｍ−２超である。
【００４０】
酸化物層の堆積においてＨＩＰＩＭＳ法で使用される、パルス期間中の最大局所ピーク電流密度は、適切には、０．２Ａ・ｃｍ−２超、又は０．４Ａ・ｃｍ−２超、又は０．６Ａ・ｃｍ−２超である。
【００４１】
ＨＩＰＩＭＳによる酸化物層の堆積では、単極性バイアス電圧は、適切には、２０〜４００Ｖ、又は５０〜２００Ｖ、又は７５〜１５０Ｖである。
【００４２】
ＨＩＰＩＭＳによる酸化物層の堆積では、平均電力密度は、適切には、５〜１５０Ｗ・ｃｍ−２、又は１０〜６０Ｗ・ｃｍ−２である。
【００４３】
窒化物層の堆積と酸化物層の堆積の両方におけるＨＩＰＩＭＳ法で使用されるパルス長は、適切には、２μｓ〜２００ｍｓ、又は１０μｓ〜１００ｍｓである。
【００４４】
窒化物層は、一般式ＴｉｂＺｒｃＨｆｄＶｅＴａｆＮｂｇＣｒｈＳｉｉＡｌｊＮ［式中、０≦ｂ≦１、０≦ｃ≦１、０≦ｄ≦１、０≦ｅ≦１、０≦ｆ≦１、０≦ｇ≦１、０≦ｈ≦１、０≦ｉ≦１、及び０≦ｊ≦１、ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＋ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１］で表すことができる。
【００４５】
一実施態様では、窒化物層は、Ａｌと、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｓｉ及びＣｒのうちの１つ以上との窒化物、好ましくはＡｌと、Ｔｉ及びＣｒのうちの１つ以上との窒化物である。
【００４６】
一実施態様では、窒化物層は、一般式ＴｉｂＡｌ１−ｂＮ［式中、０＜ｂ＜１、又は０．１＜ｂ＜０．９、又は０．２＜ｂ＜０．７、又は０．３＜ｂ＜０．６］の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層である。
【００４７】
一実施態様では、窒化物層は、一般式ＴｉｂＣｒｈＡｌ１−ｂ−ｈＮ［式中、０＜ｂ＜１、０＜ｈ＜１、０＜ｂ＋ｈ＜１］の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層である。一実施態様では、０．１＜ｂ＜０．９且つ０．０５＜ｈ＜０．８、又は０．２＜ｂ＜０．８且つ０．０５＜ｈ＜０．５である。
【００４８】
一実施態様では、窒化物層は、一般式ＣｒｈＡｌ１−ｈＮ［式中、０＜ｈ＜１］の（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層である。一実施態様では、０．２＜ｈ＜０．８、又は０．２５＜ｈ＜０．７５、又は０．２５＜ｈ＜０．３５である。
【００４９】
適切には、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層では、０．１≦ａ≦１、又は０．２５≦ａ≦１、又は０．５≦ａ≦１、又は０．７５≦ａ≦１、又は０．２５≦ａ≦０．９、又は０．２５≦ａ≦０．７である。
【００５０】
一実施態様では、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層は、（ＡｌａＣｒ１−ａ）２Ｏ３層である。
【００５１】
一実施態様では、（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層は、Ａｌ２Ｏ３層である。
【００５２】
Ａｌ２Ｏ３層は適切には、ガンマ結晶構造のものである。
【００５３】
（ＡｌａＭｅ１−ａ）２Ｏ３層は適切には、ガンマ結晶構造のものである。
【００５４】
最後に、本発明は、ＩＳＯ  Ｓ材の機械加工のための、本明細書で定義される被覆切削工具の使用に関する。
【実施例】
【００５５】
実施例１（本発明）：
１２重量％のＣｏ、０．４６重量％のＣｒ及び残りのＷＣから成る組成を有する、超硬合金ソリッドエンドミルブランク材が提供された。
保磁力１９ｋＡ／ｍから決定される粒径ｄＷＣは、約０．５μｍであった。
【００５６】
サンプル１：
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層は、米国特許出願公開第２０１４／０３３９９１７号の記述に従って供給されたシーケンシャル電力パルスを使用して、ＨＩＰＩＭＳで堆積された。エリコンバルザースのＳ３Ｐ  Ｉｎｇｅｎｉａ装置が使用された。以下のプロセスパラメータ／条件が使用された。
2020520818.tif 000002
【００５７】
この層の厚さは、逃げ面で２．８μｍと測定された。堆積した（Ｔｉ，Ａｌ，）Ｎ層の硬度は３３００ＨＶ０．０１５と測定された。低下した弾性率（E-modulus）は４５０ＧＰａと測定された。
【００５８】
さらに、非常に薄い層（２−２０ｎｍ）の金属（Ａｌ，Ｃｒ）（使用したＡｌターゲット上のＣｒ含有縁部に起因する少量のＣｒ）は、シーケンシャル電力パルスを使用して、ＨＩＰＩＭＳで堆積された。以下のプロセスパラメータ／条件が使用された。
2020520818.tif 000003
【００５９】
さらに、Ａｌ２Ｏ３層（微量のＣｒを含む）は、米国特許公開第２０１４／０３３９９１７号の記述に従って供給されたシーケンシャル電力パルスを使用して、ＨＩＰＩＭＳで同じ反応器内に堆積された。以下のプロセスパラメータ／条件が使用された。
2020520818.tif 000004
【００６０】
堆積したＡｌ２Ｏ３層は、１原子％未満のＣｒを含んでいた。
【００６１】
堆積したＡｌ２Ｏ３層は、ＸＲＤによって、ガンマｇＡｌ２Ｏ３層であると決定された。この層の厚さは０．６５μｍと測定された。この堆積したＡｌ２Ｏ３層の硬度は２８００ＨＶ０．０１５と測定された。低下した弾性率は３７０ＧＰａと測定された。
【００６２】
サンプル２：
サンプル１と同じ基板に、２つのＴｉ０．５０Ａｌ０．５０ターゲットを使用し、エリコンバルザースＩｎｎｏｖａ装置でアーク蒸着により堆積した、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの基板に接する結合層から成る（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの被覆を有する比較サンプル。以下のプロセスパラメータ／条件が使用された。
2020520818.tif 000005
【００６３】
その後、２つのＴｉ０．３３Ａｌ０．６７ターゲットと４つのＴｉ０．５０Ａｌ０．５０ターゲットを使用して、平均組成Ｔｉ０．４４Ａｌ０．５６Ｎを有し、ナノ層状（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎであるメイン層を堆積した。
2020520818.tif 000006
【００６４】
最後に、２つのＴｉ０．３３Ａｌ０．６７ターゲットを使用して、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎの装飾層を堆積させた。以下のプロセスパラメータ／条件が使用された。
2020520818.tif 000007
【００６５】
被覆自体の表面粗さは、被覆の堆積前に基板の表面が研磨されたサンプル１及び２で測定された。これは、測定された表面粗さ値に対する基板の粗さの影響を最小限に抑えるために行われた。表面粗さＲａは、ソフトウェアＴｕｒｂｏ  Ｗａｖｅ  Ｖ  ７．３２を使用し、ホンメル・エタミックの装置で測定した。スタイラス基準長さ４．８ｍｍ、０．５ｍｍ／ｓ（ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  １１５６２／ＤＩＮ  ＥＮ  ＩＳＯ  ４２８７に準拠）表１に結果を示す。
2020520818.tif 000008
【００６６】
その後、被覆エンドミルを、チタン合金のフライス加工で試験した。
【００６７】
ソリッドラウンドエンドミルの工具刃形は、Ｃｏｒｏｍａｎｔ  ＣｏｒｏＭｉｌｌ  Ｐｌｕｒａ  ２Ｓ３４２−１０００−１００−ＣＭＡ、直径１０ｍｍ、４フルート、コーナー半径１ｍｍであった。この工具の溝角は４２°で、溝ごとに１つのクーラント出口あり。本試験で使用した工具は全て、同じ製造オーダのものであった。
【００６８】
被加工材料：Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ、１７５ｘ１７５ｘ５０ｍｍ
機械：森精機
液体冷却、外部ノズル、外部ノズルからのクーラントＢｌａｓｏｃｕｔ  Ｂ２５（濃度９％）
【００６９】
試験１：
ａｐ＝２．５ｍｍ
ａｅ＝２．０ｍｍ
Ｖｃ＝１００ｍ／分（１分あたりのメートル単位の切削速度）
ｆｚ＝０．０４ｍｍ／歯（１歯あたりのミリメートル単位の送り速度）
パス数＝２３０
ミーリング長さ＝４０．２５ｍ
加工時間＝７９．０３分
【００７０】
コーナーの平均摩耗深さ：０．０６ｍｍ、切込深さ（ＤＯＣ）での平均摩耗深さ：０．０５Ｍｍ。コーナーの最大摩耗深さ：０．０７ｍｍ、ＤＯＣでの最大摩耗深さ：０．０５ｍｍ。
【００７１】
比較サンプルの摩耗（本発明−実施例と同じセットアップで、１６０パスが２８ｍ又は加工時間５４．９８分に等しくなった後）：コーナーの平均摩耗深さ：０．０５ｍｍ、ＤＯＣでの平均摩耗深さ：０．２３ｍｍ。コーナーの最大摩耗深さ：０．１０ｍｍ、ＤＯＣでの最大摩耗深さ：０．３０ｍｍ（０．３０ｍｍの摩耗を有する２つの刃、０．１５ｍｍの摩耗を有する２つの刃）。
【００７２】
試験２（１回繰り返す）：
ａｐ＝２．５ｍｍ
ａｅ＝１．０ｍｍ
Ｖｃ＝１００ｍ／分（１分あたりのメートル単位の切削速度）
ｆｚ＝０．１１ｍｍ／歯（１歯あたりのミリメートル単位の送り速度）
パス数＝全工具で１２０
ミーリング長さ＝２１ｍ
加工時間＝１１．５３分
【００７３】
コーナーの平均摩耗深さ：０．０８ｍｍ、ＤＯＣでの平均摩耗深さ：０．１３ｍｍ。コーナーの最大摩耗深さ：０．１４ｍｍ、ＤＯＣでの最大摩耗深さ：０．２３ｍｍ。
【００７４】
比較サンプルの摩耗：
コーナーの平均摩耗深さ：０．０８ｍｍ、ＤＯＣでの平均摩耗深さ：０．２１ｍｍ。コーナーの最大摩耗深さ：０．２１ｍｍ、ＤＯＣでの最大摩耗深さ：０．５０ｍｍ。
【００７５】
機械加工後、エンドミルをＳＥＭですくい面で５００倍、逃げ面で３００倍の倍率で検査した。
【００７６】
本発明の切削工具の刃先（サンプル１）の露出した（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ上のＴｉベースの被加工材料のスミアリングは、比較切削工具の刃先（サンプル２）の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ上のものよりもはるかに少なかった。これは、すくい面と逃げ面の双方に当てはまった。
【００７７】
さらに、比較切削工具の刃先（サンプル２）よりも、本発明の切削工具の刃先（サンプル１）の構成刃先がはるかに少なかった。これは、すくい面と逃げ面の双方に当てはまった。
【国際調査報告】
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