JP7187038B2 - 高温安定性組成変調ハードコート被膜 - Google Patents
高温安定性組成変調ハードコート被膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7187038B2 JP7187038B2 JP2019541258A JP2019541258A JP7187038B2 JP 7187038 B2 JP7187038 B2 JP 7187038B2 JP 2019541258 A JP2019541258 A JP 2019541258A JP 2019541258 A JP2019541258 A JP 2019541258A JP 7187038 B2 JP7187038 B2 JP 7187038B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aln
- phase
- tmn
- coherent
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
- C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3485—Sputtering using pulsed power to the target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
本発明の方法は、相間に自己適合型整合界面および好ましくは拡散障壁界面を含むc-TMNおよびw-AlN相からなる少なくとも1つの組成上および構造上変調された被膜を製造することを含む。被膜は、多結晶基板上に製膜される。上記本発明の方法は、好ましくは、最大600℃、好ましくは500℃未満の基板温度を維持することにより行う。
c-TMNおよびw-AlNドメインを含むナノスケールの分離構造は、高い界面エネルギーを導く、50%までの高い界面材料量を特徴とする。界面エネルギー最小化は、分離ドメインのための熱力学的駆動力を提供し、整合界面を形成する。熱力学的状態と動的状態との組合せは、吸着原子がシード層の結晶方位を引き継ぐことに好都合であり、それらは面内変調c-TMNおよびw-AlNドメイン間に整合界面を形成することができる。成長方向におけるc-TMNおよびw-AlNの非等構造ドメイン間の整合界面の引継ぎは、図3aおよびbに示すように、自己整合変調構造の形成を導く。c-TMNのドメイン組成は、w-AlNを有するミスフィットひずみを2%未満に減らすように、c-TiN、c-ZrN、c-VN、c-NbN、またはこれらの組合せである。これは、図2に示す各結晶学的整合配合に特定である。
-自己適合型拡散障壁層を促進することにより、提案された成長レイアウトの酸化抵抗を高める。
-酸化物系および炭化物系被膜の耐摩耗性と同等である、800~1100℃の範囲の昇温下にて改良された耐摩耗性をもたらし、図5に示す遷移金属アルミニウム窒化物系被膜(すなわち、タイプ(Ti,V,Nb,Cr,Zr)-Al-N)用の安定被膜高温硬度を達成する。
-TM-Al-N被膜ならびに関連する酸化物、および炭化物系硬質皮膜において高い体積安定性を達成する。
TEM画像は、本発明の多結晶基板上の非同形ドメイン間に整合界面を示す。
同様に、本発明の被膜は、構造変態のない、体積的に安定な被膜であり、同時に優れた酸化抵抗を呈する。
本発明を、以下の図および実施例により、より詳細に説明する。
本発明に沿う異なる多層被膜を製造した。例えば、タイプ高出力インパルスマグネトロンスパッタリングプロセスのPVD方法を用いることにより、特定の成長条件下で整合して整合して成長した、c-TiNまたはw-AlN相を含む多層c-TiN/w-AlN被膜を製造した。
2)十分に高い、基板温度、特に本明細書中においては、400℃以上を意味する。
3)約0.2Paのアルゴン分圧、および0.05~0.08PaのN2分圧。
4)多結晶基板上にシード層を核形成する(111)、約50nmの厚さを有する立方晶形の“テンプレート”層TiNを用いる。
5)テクスチャ成長を促進するための10~20sccmのO2流量。
実験した比較および本発明の被膜の更なる詳細
本明細書において数#1019、#1020および#1021として識別される本発明の被膜は、c-111およびw-0001のみを示し、c-111/w-0001の方位関係を有する非等構造層間に(半)整合界面を有し、層間の整合界面を指示する厚さ縞を示す、異なる周期性を有する多層である。
この本発明の皮膜のために、成長温度を600℃まで上げ、組成物Ti40Al50Si10を有する複合対象を用い、図3に示す、c-TiNおよびw-AlN間の整合界面と、SiNxの自己適合型拡散障壁層を有する面内変調構造を形成した。
1つ以上の遷移金属、TM、アルミニウム、Al、および窒素、Nを備える膜(3,4または3,4,5)を有する被膜が被覆されている基板を備える部品であって、TMとNおよびAlとNを、それぞれ窒化化合物を形成する膜に備え、遷移金属窒化物、TM-Nは、TM-Nの1つの結晶相を呈する異なる部分に分布する膜中に存在し、アルミニウム窒化物、Al-Nは、Al-Nの1つの相を呈する異なる部分において膜中に存在し、
遷移金属窒化物の相は立方晶、c-TMNであり、
アルミニウム窒化物の相は、ウルツ鉱型、w-AlNであり、
膜は、c-TMN相の部分とw-Al-N相の部分の間に整合界面または半整合界面を呈する。
Claims (3)
- 1つ以上の遷移金属、TM、アルミニウム、Al、および窒素、Nを備える膜(3,4または3,4,5)を有する被膜が被覆されている基板を備える部品であって、
TMとNおよびAlとNを、それぞれ窒化化合物を形成する膜に備え、遷移金属窒化物、TM-Nは、TM-Nの1つの結晶相を呈する異なる部分に分布する膜中に存在し、アルミニウム窒化物、Al-Nは、Al-Nの1つの相を呈する異なる部分において膜中に存在し、
遷移金属窒化物の相は立方晶、c-TMNであり、
アルミニウム窒化物の相は、ウルツ鉱型、w-AlNであり、
膜は、c-TMN相の部分とw-Al-N相の部分の間に整合界面または半整合界面を呈し、
拡散障壁性を有する化合物(5)は、c-TMN相の部分とw-Al-N相の部分の間の界面に存在することを特徴とする部品。 - 基板(1)は多結晶材料であり、シード層(2)は基板(1)と膜の間に堆積されていることを特徴とする、請求項1に記載の部品。
- 部品は工具、特に切削工具であることを特徴とする、請求項1または2に記載の部品。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US201762458088P | 2017-02-13 | 2017-02-13 | |
US62/458,088 | 2017-02-13 | ||
PCT/EP2018/000058 WO2018145815A1 (en) | 2017-02-13 | 2018-02-13 | High temperature stable compositionally modulated hard coatings |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020508394A JP2020508394A (ja) | 2020-03-19 |
JP7187038B2 true JP7187038B2 (ja) | 2022-12-12 |
Family
ID=61911504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019541258A Active JP7187038B2 (ja) | 2017-02-13 | 2018-02-13 | 高温安定性組成変調ハードコート被膜 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11293089B2 (ja) |
EP (1) | EP3580368B1 (ja) |
JP (1) | JP7187038B2 (ja) |
DE (1) | DE202018006896U1 (ja) |
WO (1) | WO2018145815A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102064172B1 (ko) * | 2017-09-01 | 2020-01-09 | 한국야금 주식회사 | 내마모성과 인성이 우수한 경질피막 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3416938B2 (ja) * | 1994-10-28 | 2003-06-16 | 住友電気工業株式会社 | 積層体 |
SE526338C2 (sv) | 2002-09-04 | 2005-08-23 | Seco Tools Ab | Skär med utskiljningshärdad slitstark refraktär beläggning |
KR20100116682A (ko) | 2008-02-21 | 2010-11-01 | 쎄코 툴스 에이비 | 다층 코팅 절삭 공구 |
CN103249869B (zh) | 2010-11-23 | 2016-05-18 | 山高刀具公司 | 涂层切削工具刀片 |
AT511950B1 (de) * | 2012-03-14 | 2013-04-15 | Boehlerit Gmbh & Co Kg | Beschichteter Körper und Verfahren zum Beschichten eines Körpers |
JP6120229B2 (ja) * | 2015-01-14 | 2017-04-26 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 硬質被膜、切削工具および硬質被膜の製造方法 |
-
2018
- 2018-02-13 WO PCT/EP2018/000058 patent/WO2018145815A1/en active Application Filing
- 2018-02-13 EP EP18716092.4A patent/EP3580368B1/en active Active
- 2018-02-13 DE DE202018006896.9U patent/DE202018006896U1/de active Active
- 2018-02-13 JP JP2019541258A patent/JP7187038B2/ja active Active
- 2018-02-13 US US16/485,384 patent/US11293089B2/en active Active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
SZEKELY L, "Crossover of texture and morphology in (Ti1-xAlx)1-yYyN alloy films and the pathway of structure evolution",SURFACE AND COATINGS TECHNOLOGY, vol. 257 , pages 3-14,SURFACE & COATINGS TECHNOLOGY,ELSEVIER,2014年09月06日,257,pp.3-14 |
YALAMANCHILI KUMAR,"Growth and thermal stability of TiN/ZrAlN: Effect of internal interfaces", ACTA MATERIALIA, ELSEVIER, OXFORD, GB, vol. 121, 16 September 2016 (2016-09-16), pages 396-406, ACTA MATERIALIA,ELSEVIER,2016年09月16日,121,pp.396-406 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2018145815A1 (en) | 2018-08-16 |
US20190376174A1 (en) | 2019-12-12 |
DE202018006896U1 (de) | 2024-03-12 |
EP3580368A1 (en) | 2019-12-18 |
US11293089B2 (en) | 2022-04-05 |
JP2020508394A (ja) | 2020-03-19 |
EP3580368B1 (en) | 2023-11-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7266810B2 (ja) | Al富化AlTiN系膜 | |
Abadias | Stress and preferred orientation in nitride-based PVD coatings | |
Lin et al. | Multi-component nitride coatings derived from Ti–Al–Cr–Si–V target in RF magnetron sputter | |
He et al. | Interfacial structure, mechanical properties and thermal stability of CrAlSiN/CrAlN multilayer coatings | |
Tsai et al. | Structural morphology and characterization of (AlCrMoTaTi) N coating deposited via magnetron sputtering | |
Zhang et al. | Influence of negative bias voltage and deposition temperature on microstructure and properties of superhard TiB2 coatings deposited by high power impulse magnetron sputtering | |
Lee et al. | Hardness, internal stress and thermal stability of TiB2/TiC multilayer coatings synthesized by magnetron sputtering with and without substrate rotation | |
Palmquist et al. | Magnetron sputtered W–C films with C60 as carbon source | |
JP2020536167A (ja) | 三元tm二ホウ化物コーティングフィルム | |
JP2022533738A (ja) | マルチアニオン高エントロピー合金酸窒化物を含むpvdコーティング | |
Fager et al. | Growth of hard amorphous TiAlSiN thin films by cathodic arc evaporation | |
JP7187038B2 (ja) | 高温安定性組成変調ハードコート被膜 | |
Chen et al. | Oxidation resistance and mechanical properties of Ta–Al–N coatings | |
JP2022507087A (ja) | セラミックターゲットから堆積されたAlリッチな立方晶AlTiNコーティング | |
Dorri et al. | Effects of stoichiometry and individual layer thickness ratio on the quality of epitaxial CrBx/TiBy superlattice thin films | |
US11821073B2 (en) | Vanadium aluminium nitride (VAlN) micro alloyed with Ti and/or Si | |
Bendavid et al. | Deposition of nanocomposite TiN-Si 3 N 4 thin films by hybrid cathodic arc and chemical vapor process | |
WO2019206979A1 (en) | Coating comprising mcral-x coating layer | |
Yau et al. | Investigation of nanocrystal-(Ti, Al) Nx/amorphous-SiNy composite films by co-deposition process | |
Chen et al. | Thermal stability of CrTaN hard coatings prepared using biased direct current sputter deposition | |
Jansson et al. | Low temperature epitaxial growth of metal carbides using fullerenes | |
Li et al. | Structure and Properties of Ti–Si–N Films Deposited by dc Magnetron Cosputtering on Positively Biased Substrates | |
Kiryukhantsev-Korneev et al. | Studying the Diffusion-barrier Properties, Thermal Stability and Oxidation Resistance of TiAlSiCN, TiAlSiCN/AlO x, and TiAlSiCN/SiBCN Coatings | |
TWI846692B (zh) | 包含 MCrAl-X 塗層之塗布物及製造經塗覆基材之方法 | |
TWI540042B (zh) | 金屬玻璃-陶瓷複合多層薄膜及其製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210201 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220520 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220823 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221019 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221031 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221122 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7187038 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |