JP2013510946A - 金属、超硬合金、サーメット又はセラミックスからの被覆物品並びに該物品の被覆法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単層又は多層の層系で被覆されており、該層系が少なくとも1の硬質材料複合層を含有している、金属、超硬合金、サーメット又はセラミックスからの被覆物品、並びにこのような物品の被覆法に関する。該物品上に形成された本発明による硬質材料層は、平滑で均一な表面、高い耐酸化性及び高い硬度を有する複合構造を特徴としており、特にSi3N4及びWC/Co刃先交換型切削チップ及び鋼部材上の摩滅防止層として使用可能である。
切削加工用工具は、安定性及び耐磨耗性に関する高い要求を満たさねばならない。久しい以前から、チタンの窒化物、炭化物及び炭窒化物をベースとする被覆物が摩滅防止層として使用されている。近年は、アルミニウムを導入することによって、この被覆物により高い耐酸化性を付与する傾向にある。
本発明は、金属、超硬合金、サーメット又はセラミックスからの物品のために、単層又は多層であってかつ少なくとも1の硬質材料複合層を有する層系であって、該複合層が主相として立方晶TiAlCN及び六方晶AlNを含有しており、かつ平滑で均一な表面、高い耐酸化性及び高い硬度を有する複合構造を特徴とする層系を開発するという課題に基づくものである。前記課題は請求項の特徴をもって解決され、その際、本発明は個々の従属請求項を「且つ」で繋げる意味で組み合わせたものも包含する。
微晶質fcc−Ti1-xAlxCyNzに加えて、硬質材料複合層内には、ウルツ鉱型構造のTi1-xAlxN及び/又はTiNからなる他のTi化合物が含まれていてよい。
硬質材料複合層を堆積させるための前駆体として、ガス混合物中で、有利にはハロゲン化チタン、ハロゲン化アルミニウム、反応性窒素化合物、炭化水素及び/又は炭素と窒素との化合物を使用することができる。
以下に、本発明を実施例及び付属の図に関して詳説する。図は以下のものを示す:
図1:fcc−TiAlCN、h−AlN及び非晶質炭素からなる、実施例1による硬質材料複合層のXRD回折図。
図2:fcc−TiAlCN、h−AlN及び非晶質炭素からなる、実施例1による硬質材料複合層のラマンスペクトル。
図3:fcc−TiAlCN、h−AlN及び非晶質炭素からなる、実施例2による硬質材料複合層のXRD回折図。
WC/Co超硬合金刃先交換型切削チップに、まず厚さ1μmのTiN結合層を、次いで本発明による層をCVD法により施与する。
Si3N4セラミックス刃先交換型切削チップに、まず厚さ1μmのTiN結合層を、次いで本発明による層をCVD法により施与する。
Claims (12)
- 単層又は多層の層系で被覆された、金属、超硬合金、サーメット又はセラミックスからの被覆物品であって、該層系が、少なくとも1の硬質材料複合層を有しており、該複合層が、主相として立方晶TiAlCN及び六方晶AlNを含有している被覆物品において、該立方晶TiAlCNが、≧0.1μmの結晶子サイズを有する微晶質fcc−Ti1-xAlxCyNz(ここで、x>0.75、y=0〜0.25であり、かつz=0.75〜1である)であり、かつ、該複合層がさらに粒界領域内に非晶質炭素を0.01%〜20%の質量割合で含有していることを特徴とする、被覆物品。
- 微晶質fcc−Ti1-xAlxCyNzに加えて、ウルツ鉱型構造のTi1-xAlxN及び/又はTiNからなる他のTi化合物を含有している、請求項1記載の被覆物品。
- 非晶質炭素がグラファイトsp2炭素として存在している、請求項1記載の被覆物品。
- 多層の層系が、非晶質炭素及び/又は六方晶AlNの種々の含分を有する複数のTiAlCN硬質材料複合層からなる、請求項1記載の被覆物品。
- 硬質材料複合層が、六方晶AlNの質量割合に関して0.1%〜50%の、及び/又は非晶質炭素の質量割合に関して0.1%〜20%の勾配を有する、請求項1記載の被覆物品。
- 硬質材料複合層が、0.1μm〜30μmの層厚を有する、請求項1記載の被覆物品。
- 微晶質fcc−TiAlCNの結晶子サイズが、0.1μm〜1.0μmの範囲内である、請求項1記載の被覆物品。
- 金属、超硬合金、サーメット又はセラミックスからの物品を単層又は多層の層系で被覆するための方法であって、該層系が、少なくとも1の硬質材料複合層を有しており、該複合層が、主相として、微晶質fcc−Ti1-xAlxCyNz(ここで、x>0.75、y=0〜0.25であり、かつz=0.75〜1である)及び六方晶AlNを有しており、かつ付加的に非晶質炭素を0.01%〜20%の質量割合で含有している方法において、該複合層を、Ti前駆体、Al前駆体、C前駆体及びN前駆体を含有するガス混合物の使用下に、LPCVD法で、700℃〜900℃の温度でかつ102Pa〜105Paの圧力で、付加的なプラズマ励起なしに該物品上に堆積させる方法。
- 硬質材料複合層を堆積させるための前駆体として、ガス混合物中でハロゲン化チタン、ハロゲン化アルミニウム、反応性窒素化合物、炭化水素及び/又は炭素と窒素との化合物を使用する、請求項8記載の方法。
- 反応性窒素化合物としてNH3を使用し、かつ炭化水素としてC2H4又はC2H2を使用する、請求項9記載の方法。
- 硬質材料複合層を堆積させるためのガス混合物に、H2及び/又はN2を混入させる、請求項8記載の方法。
- 硬質材料複合層を堆積させるためのガス混合物に、不活性希ガスを混入させる、請求項8記載の方法。
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