コーティング系及びコーティング系を製造するためのコーティング方法
本発明は、基材（１００）の表面に、特に鍛造用の型の表面に、表面コーティングを形成するためのコーティング系（１）に関し、ここで、コーティング系は、（ＶａＭｅｂＭｃＸｄ）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成の少なくとも１つの表面コーティングを含み、式中、コーティングに存在する原子Ｖａ、Ｍｅｂ、Ｍｃ、Ｘｄに対して、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＝α、α＝１００％であり、コーティングに存在する原子Ｎ、Ｃ、Ｏに対して、（ｕ＋ｖ＋ｗ）＝β、β＝１００％であり、コーティングにおける全原子の合計（α＋β）＝１００原子％であり、ここで、４０≦α≦８０原子％であり、Ｍｅｂは、化学元素の周期律表のＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍからなる化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、Ｍｃは、Ｔｉ、Ｃｒからなる化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、Ｘｄは、化学元素の周期律表のＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｂからなる化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、式中、０≦ｕ≦１００、０≦ｖ≦１００、及び０≦ｗ≦８０である。本発明によれば、５０≦ａ≦９９、１≦ｂ≦５０、０≦ｃ≦５０、及び０≦ｄ≦２０である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に、特に工具（ｔｏｏｌ）の、殊に成形（ｓｈａｐｉｎｇ）工具の表面に、表面を形成するための層系（ｌａｙｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）に関し、また、個々のカテゴリーの独立請求項のプリアンブルに記載の層系の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
効率的な工具及び部品（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）の製造は、通常、それらの表面のコーティングによって実現される。コーティングされるこのような基材の重要な部類には、工具が、中でも特に、成形工具が含まれるが、切削工具及び部品もまた含まれ、とりわけ、あり得る全ての具体例における機械の全ての摩耗パーツ（ｗｅａｒ ｐａｒｔ）が含まれる。コーティングされる典型的な基材材料は、とりわけ、工具鋼及び硬金属（ｈａｒｄ ｍｅｔａｌ）であるが、他のあり得る全ての基材材料でもある。
【０００３】
これに関連して、これらの材料のコーティングにおける知られている問題は、どちらも、５００℃辺りの空気ですでに大きな酸化速度を有すること、及び比較的低い温度（ＨＳＳで約５５０℃、硬金属で６５０℃）ですでに軟化することである。しかし、擦りによる摩耗に加えて、加工される材料の汚れ（ｓｍｅａｒｉｎｇ）もまた、面倒な影響を及ぼすという、成形での嫌な要因もまた存在する。この理由で、工具表面には、擦りの過程及び汚れの両方をかなり低減できる、適切な保護層が設けられる。
【０００４】
これに関連して、先行技術で知られている硬質材料層は、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法によって堆積されるＴｉＮ、ＴｉＮＣ、ＣｒＮなどの従来の化合物に基づいていることが多い。このような層は、大きな負荷を受ける工具では、制限付きでのみ使用され得る。したがって、これらの知られた硬質層は、その特有の物質的性質のために、とりわけ温度負荷能力に関して、使用範囲に限界を有する。他方、硬度は、高温で顕著に低下する；他方、酸化は、比較的低い温度ですでに始まり、これは、結果的に作業温度での層の摩耗を増加させ得る。
【０００５】
１０００℃までの範囲における耐酸化性を有し、また硬度に関して特性が向上した、本質的に２つの部類の層が、この問題に対処するために開発されている。
【０００６】
１つの部類の層は、ＡｌＴｉＮ及びＡｌＣｒＮなど、Ａｌを含むベース層に関し、要求に応じて、さらなる元素が合金として付加できる。この部類の典型的な化合物は、ＡｌＴｉＸＮＣＯ型の化合物であり、式中、Ｘは、例えばＣｒ、又は他の金属である。このタイプの層は、切削過程及び成形の両方における、擦りによる摩耗に関連して性能の向上を示す。これは、作業温度での硬度の増加、及び耐酸化性の増加の両方の明白な変化から推定できる。
【０００７】
コーティングされる工具（主に、切削工具）の性能を高めるために、先行技術において取られる別の経路は、機能層としての仕上げ層と組み合わせた担体層としての通常の硬質材料層の組合せからなる。ＴｉＳｉＮなどのＭｅＳｉＸＮＣＯ（Ｘ＝さらなる金属又はＢ）型のＳｉ（約１〜２０ａｔ％；ａｔ％は、本出願の枠内では「原子パーセント」を表す）を含む層が、さらに大きく向上した温度負荷を可能にする仕上げ層として、ここで特に挙げられなければならない。これらの層は、通常、焼入鋼（ｈａｒｄｅｎｅｄ ｓｔｅｅｌ）のドライ切削に用いられる。潜在性能もまた、確かに、これらの層に期待されている。
【０００８】
後の段落において言及される硬質層の系は、特に切削工具に適用される系である。
【０００９】
さらに、例えば、特に旋盤加工（ｔｕｒｎｉｎｇ）において、高温での摩耗過程に対処することができるように、切削インサートへのＣＶＤ法によって、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物セラミック層をカットオフする（ｃｕｔ ｏｆｆ）ことが知られている。
【００１０】
さらに、Ｂ４Ｃなどのホウ素系の層、又は立方晶ＢＮ層もまた、研究段階にある。しかし、立方晶ＢＮは、製造が極端に複雑であるという決定的な不都合を有する。これは、とりわけ、層の成長そのものにおける難しさに起因するが、層内の大きな内部応力にもまた起因する。
【００１１】
しかし、以前の全ての試みにもかかわらず、硬度、内部圧縮応力及び耐久性などの機械的特性、摩擦だけでなく比較的高い温度での接着傾向などのトライボロジー的特性、耐酸化性、相安定性及び他の特性への、とりわけまた成形の間に現れる高い表面圧力での、かつてない高い要求を満たすＰＶＤ又はＣＶＤコーティングを提供することは、部分的に可能であるにすぎなかった。
【００１２】
大きな負荷を受ける成形工具を成功裏に処理する既知の解決策は、ＴＤ法（Ｔｏｙｏｔａ拡散法）である。これに関連して、この塩浴法は、ＶＣに基づく拡散層を生成させるために、約８７０℃から約１０３０℃までの温度範囲で実施される。したがって、この方法は、工具鋼の典型的な焼戻し（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）温度（通常、５００と５６０℃の間）より高い処理温度で行われる。塩浴法の知られている不都合、例えば、処理の後に必要とされる洗い処理は、これ以上詳細に考察されるべきでない。
【００１３】
さらに、ＰＶＤ法によってＶＣＮ層を堆積させることが知られている。特許出願特開２００５−０４６９７５（ＪＰ２０００５０４６９７５Ａ）は、切削工具に直接付けられるＶＮＣからなる下層からなる、工具のための層を記載する。次に、さらなる摩耗防止層が堆積される。
【００１４】
ＶＮ及びＴｉＮの酸化挙動が、表面科学（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ６０１（２００７）１１５３−１１５９、Ａ．グレイザー（Ａ．Ｇｌａｓｅｒ）ら、「窒化バナジウム及び窒化チタンコーティングの酸化（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｎａｄｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ）」において調べられている。そこで、ＶＮは、比較的低い温度で、閉じた均一な酸化層をすでに形成することが見出されている。
【００１５】
トライボロジー的な経験によれば、酸化層は、加工中の物品の材料（例えば、シート状金属板）とコーティングされた工具との間の接着過程（汚れ）を防止する、又は少なくとも低減することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の目的は、基材用の、特に工具、殊に成形工具、又は摩耗パーツ用の、改善されたコーティングを提供することであり、このコーティングは、先行技術で知られている問題を克服し、特に、明確なトライボロジー的効果及び相安定性を有する酸化挙動、改善された機械的特性（とりわけ、但しこれらだけではないが、硬度及び内部圧縮応力に関して）を有し、また、このコーティングは、用いられる鋼の焼戻し温度を超えない温度で堆積できる。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、このような改善されたコーティングの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
これらの目的を果たす本発明の主題は、個々の独立請求項の特質によって特徴付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ａ−ｃ 本発明によるコーティング系表面の、キャップ（ｃａｐ）による仕上げの、５０倍での画像である。
【図２】２層系の実施形態である。
【図３】２層系の実施形態である。
【図４】２層系の実施形態である。
【図５】３層以上の系の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
従属請求項は、本発明の特に利点のある実施形態に関する。
【００２１】
こうして、本発明は、基材の表面に、特に工具の表面に、殊に成形工具の表面に、表面層を形成するための層系に関し、ここで、層系は、（ＶａＭｅｂＭｃＸｄ）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成の少なくとも第１表面層を含み、式中、該層に存在する原子Ｖａ、Ｍｅｂ、Ｍｃ、Ｘｄに関して、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＝α、α＝１００％であり、該層に存在する原子Ｎ、Ｃ、Ｏに関して、（ｕ＋ｖ＋ｗ）＝β、β＝１００％であり、該層における全原子の合計（α＋β）＝１００ａｔ％であり、ここで４０≦α≦８０ａｔ％が適用され、そしてＭｅｂは、化学元素の周期律表のＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍを含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、Ｍｃは、Ｔｉ、Ｃｒを含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、かつＸｄは、化学元素の周期律表のＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｂを含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、式中、０≦ｕ≦１００、０≦ｖ≦１００、かつ０≦ｗ≦８０である。本発明によれば、５０≦ａ≦９９、１≦ｂ≦５０、０≦ｃ≦５０、かつ０≦ｄ≦２０である。
【００２２】
本発明による層系の好ましい実施形態において、層に存在する４０≦α≦８０の原子Ｖａ、Ｍｅｂ、Ｍｃ、Ｘｄの添え字αに、特に、４５≦α≦５５が適用される。
【００２３】
本発明のさらに特定の実施形態を見ると、８０≦ａが適用でき、並びに／又は、ｃ＝０、及びｄ＝０、及びｖ＝０、及びｗ＝０であり、Ｍｅｂは、必ずしもそうではないが、好ましくは、元素Ｚｒである。
【００２４】
別の実施形態において、バナジウムの割合は、ａ＝８０、又はａ＝８４、又はａ＝８８、又は例えばａ＝９７によって与えられ得る。
【００２５】
表面層は、特に、（Ｖ９５Ｍｅ５）ａ（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝３０、ｖ＝６５、ｗ＝５であり、かつＭｅは好ましくはＮｉであり、かつ好ましくはα＝５５ａｔ％である。
【００２６】
さらなる実施形態において、表面層は、（Ｖ９６Ｍｅ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有していてもよく、式中、ｕ＝６５、ｖ＝２５、ｗ＝１０であり、かつＭｅは好ましくはＣｅであり、かつ好ましくはα＝５０ａｔ％である。
【００２７】
第３の実施形態において、表面層は、例えば、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）αＮβの組成を有し、式中、Ｍｅは好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｘは好ましくはＳであり、かつ好ましくはα＝５２ａｔ％である。
【００２８】
第４の実施形態において、表面層は、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有していてもよく、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、Ｍは好ましくはＭｏであり、並びに／又は、Ｘは好ましくは、等割合（ｅｑｕａｌ ｐａｒｔｓ）のＳｉ及びＢである。
【００２９】
本発明の別の実施形態は、表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、かつＭｅが好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｍが好ましくはＣｒであり、かつαが好ましくは５２ａｔ％である層系に関する。
【００３０】
本発明によれば、表面層は、また、（Ｖ９６Ｚｒ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有することができ、式中、ｕ＝０、ｖ＝１００、ｗ＝０であり、ここでαは好ましくは４０ａｔ％である。
【００３１】
本発明によれば、表面層は、また、（Ｖ９８Ｚｒ２）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有することができ、式中、ｕ＝１００、ｖ＝０、ｗ＝０であり、ここでαは好ましくは５０ａｔ％である。
【００３２】
４０≦α≦６０、特に、４５≦α≦５５の関係が、好ましくは、α≒５０が、パラメータαに特に有利に適用される。
【００３３】
これに関連して、本発明はまた、さらなる部分層（これは、特に基材の表面に直接付けられる接着層である）が、前記表面層と基材との間に設けられる層系にも関する。
【００３４】
特定の実施形態における部分層は、Ｖ９７Ｚｒ３の組成の接着層、及び／又はＶ８０Ｚｒ２０の組成の接着層である。
【００３５】
本発明の別の実施形態において、部分層は、（Ａｌ５５Ｔｉ４５）γＮδの組成を有し、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３６】
さらなる実施形態は、（Ａｌ６９Ｃｒ２９Ｍｇ１Ｓｉ１）γＮδの組成の部分層に関し、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３７】
部分層は、有利には、また、（Ａｌ６０Ｃｒ３０Ｍｇ５Ｓｉ５）γＮδの組成を有することができ、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３８】
別の場合において、部分層は、（Ａｌ９１Ｃｒ３Ｍｇ３Ｓｉ３）γＮδの組成を有し、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３９】
これに関連して、本発明はまた、他の化学組成を有するさらなる部分層も含む。こうして、部分層は、また、ＴｉＮ及び／又はＣｒの部分層、特に接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層であり得る。
【００４０】
層全体の特性を最適化するために、部分層は、当業者に知られている勾配層、例えば、基材表面から出発してＣｒ含量が増加するＴｉＣｒＮ、又は多層コーティング、例えば、部分層における層の並びとしてＣｒ／ＣｒＮからなり得る。
【００４１】
本発明の層系及び／又は部分層及び／又は表面層は、例えば、１５００と３５００の間のＨＫ０．０２５硬度、特に、１９００と３１００の間のＨＫ０．０２５硬度、殊に、２１００と２９００の間のＨＫ硬度を有し得る。
【００４２】
層系及び／又は部分層及び／又は表面層の厚さは、有利には、０．０１μｍと１００μｍの間、特に、０．１μｍと８μｍの間であることができ、好ましくは、０．２μｍと７．５ｍｍの間であり、層系は、０．２μｍと１０μｍの間、特に、０．５μｍと５μｍの間、好ましくは、０．５μｍと１．５μｍの間の表面粗さＲｚを有し、及び／又は、層系及び／又は部分層及び／又は表面層の接着強度は、ＨＦ１からＨＦ３の範囲にあり、特にＨＦ２、好ましくはＨＦ１である。
【００４３】
本発明は、さらに、本発明の層系の製造のためにコーティング方法に関し、このコーティング方法は、ＰＶＤ法、好ましくは、アーク法などのアークコーティング法、スパッタリング法、又はアークコーティング法とスパッタリング法を組み合わせた方法である。
【００４４】
本発明のよりよい理解のために、表１は、アークＰＶＤによって堆積された、比較例ＶＮ（例Ａ）、ＶＮＣ（例Ｂ）、及び本発明による例を示す。コーティングされるパーツへの接着性を落とすことなく、ＶＮ、ＶＮＣに基づく純粋なＰＶＤ層の硬度を、したがってまた耐摩耗性を、向上させることが、本発明の目的であった。Ｖ原子をＺｒ又は他の金属によって部分置換することによって、ここでより詳しく見ると、窒化物層の例１及び例２の場合におけるＺｒ置換において、比較例Ａに対して、硬度が、約１０％増加した。
【００４５】
次の表は、本発明による表面層の、選ばれたいくつかの実施形態を示す。
【表１】
【００４６】
本発明の層系の適用分野は、特に、成形工具、殊に半成形（ｈａｌｆ−ｓｈａｐｉｎｇ）及び高温成形用のもの、成形金型（ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｏｏｌ）、殊にアルミニウムダイカスト用のもの、切削工具、殊にステンレス鋼に用いるものであるが、またプラスチック加工用の工具、及びエンジン又はモーター部材（ｅｌｅｍｅｎｔ）、殊にピストンリング、或いはタービン部材及びポンプ部材、殊に可動パーツでもある。
【００４７】
成形工具の場合の、本発明による層系の製造のための特に好ましい方法が、以下に記載される。
例：工具試験及び成形工具
工具鋼：ＤＩＮ １．２３７９
１．工具は、プラズマ窒化され、窒化硬化深さは約１００μｍであった
２．工具を研磨
３．加熱／イオン洗浄
４００℃に加熱
１０分間、Ａｒを用いるＡＥＧＤイオン洗浄、２００Ｖ
３分間、ＶＺｒを用いる金属イオン衝撃（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）、１０００Ｖ
４．コーティング、２００Ｖ
−２００ｎｍのＶＺｒ層
−７．１μｍのＶＺｒＮ層、窒素反応ガス５Ｐａ
５．結果は、ＨＦクラス１
６．層を、０．９μｍのＲｚまで研磨
適用例
成形される材料：ＨＳＳ（ＪＩＳ：ＳＡＰＨ４００）
材料の厚さ：２〜３ｍｍ
プレス能力：３０００ｔ
耐久性試験の結果
ＰＶＤコーティング（ＣｒＮ）：１０００ストローク
ＣＶＤコーティング（ＴｉＣ）：４０００ストローク
例１によるＶＺｒＮコーティング：７，２００ストローク
（試験の状態−さらに継続可能）
【００４８】
本発明の好ましいさらなる実施形態が図に記載されている。
【００４９】
図１（これは、部分図１ａ〜１ｃを含む）には、コーティングされた基板１００の表面の画像が見られ、表面は、それ自体は知られている方法でキャップによって研磨されている。図１ａは、５０倍の倍率での仕上げを示し、図１ｂ及び１ｃは、それぞれの表面部分を５００倍の倍率で示す。
【００５０】
図１ａにおける中央の円形部分２は、基材１００の自由に研磨された表面部分であり、もはやコーティングは存在しない。円形の環３は、本発明による表面コーティングの研磨された部分１，１０である。外側部分１、１１は、研磨されていない表面部分である。表面部分の本質的な物理的パラメータは、図に記載されている。層の接着強度は、ＨＦ１である。
【００５１】
図２から５は、化学量論的及び非化学量論的であり得る、２つ以上の部分層４を有する実施形態を示す。層系又は部分層のそれぞれの化学組成が記載されている。
【００５２】
図４は、Ｖ９７ａｔ％Ｚｒ３ａｔ％の所定のカソード組成による、本発明に従う試験例を示す。
【００５３】
図５は、可能な様々なボトム層を有する、成形工具に通常使用され得る層系を示し、ボトム層の可能な組成が図５に記載されている。これに関連して、可能な様々なボトム層４の組成が、概略的に示されている。これに関連して、縁取られたＡｌ層は、特に、熱伝導率の低さに基づいて、良好な断熱特性を示す。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上に、特に工具（ｔｏｏｌ）の、殊に成形（ｓｈａｐｉｎｇ）工具の表面に、表面を形成するための層系（ｌａｙｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）に関し、また、個々のカテゴリーの独立請求項のプリアンブルに記載の層系の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
効率的な工具及び部品（ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）の製造は、通常、それらの表面のコーティングによって実現される。コーティングされるこのような基材の重要な部類には、工具が、中でも特に、成形工具が含まれるが、切削工具及び部品もまた含まれ、とりわけ、あり得る全ての具体例における機械の全ての摩耗パーツ（ｗｅａｒ ｐａｒｔ）が含まれる。コーティングされる典型的な基材材料は、とりわけ、工具鋼及び硬金属（ｈａｒｄ ｍｅｔａｌ）であるが、他のあり得る全ての基材材料でもある。
【０００３】
これに関連して、これらの材料のコーティングにおける知られている問題は、どちらも、５００℃辺りの空気ですでに大きな酸化速度を有すること、及び比較的低い温度（ＨＳＳで約５５０℃、硬金属で６５０℃）ですでに軟化することである。しかし、擦りによる摩耗に加えて、加工される材料の汚れ（ｓｍｅａｒｉｎｇ）もまた、面倒な影響を及ぼすという、成形での嫌な要因もまた存在する。この理由で、工具表面には、擦りの過程及び汚れの両方をかなり低減できる、適切な保護層が設けられる。
【０００４】
これに関連して、先行技術で知られている硬質材料層は、ＰＶＤ法又はＣＶＤ法によって堆積されるＴｉＮ、ＴｉＮＣ、ＣｒＮなどの従来の化合物に基づいていることが多い。このような層は、大きな負荷を受ける工具では、制限付きでのみ使用され得る。したがって、これらの知られた硬質層は、その特有の物質的性質のために、とりわけ温度負荷能力に関して、使用範囲に限界を有する。他方、硬度は、高温で顕著に低下する；他方、酸化は、比較的低い温度ですでに始まり、これは、結果的に作業温度での層の摩耗を増加させ得る。
【０００５】
１０００℃までの範囲における耐酸化性を有し、また硬度に関して特性が向上した、本質的に２つの部類の層が、この問題に対処するために開発されている。
【０００６】
１つの部類の層は、ＡｌＴｉＮ及びＡｌＣｒＮなど、Ａｌを含むベース層に関し、要求に応じて、さらなる元素が合金として付加できる。この部類の典型的な化合物は、ＡｌＴｉＸＮＣＯ型の化合物であり、式中、Ｘは、例えばＣｒ、又は他の金属である。このタイプの層は、切削過程及び成形の両方における、擦りによる摩耗に関連して性能の向上を示す。これは、作業温度での硬度の増加、及び耐酸化性の増加の両方の明白な変化から推定できる。
【０００７】
コーティングされる工具（主に、切削工具）の性能を高めるために、先行技術において取られる別の経路は、機能層としての仕上げ層と組み合わせた担体層としての通常の硬質材料層の組合せからなる。ＴｉＳｉＮなどのＭｅＳｉＸＮＣＯ（Ｘ＝さらなる金属又はＢ）型のＳｉ（約１〜２０ａｔ％；ａｔ％は、本出願の枠内では「原子パーセント」を表す）を含む層が、さらに大きく向上した温度負荷を可能にする仕上げ層として、ここで特に挙げられなければならない。これらの層は、通常、焼入鋼（ｈａｒｄｅｎｅｄ ｓｔｅｅｌ）のドライ切削に用いられる。潜在性能もまた、確かに、これらの層に期待されている。
【０００８】
後の段落において言及される硬質層の系は、特に切削工具に適用される系である。
【０００９】
さらに、例えば、特に旋盤加工（ｔｕｒｎｉｎｇ）において、高温での摩耗過程に対処することができるように、切削インサートへのＣＶＤ法によって、Ａｌ２Ｏ３などの酸化物セラミック層をカットオフする（ｃｕｔ ｏｆｆ）ことが知られている。
【００１０】
さらに、Ｂ４Ｃなどのホウ素系の層、又は立方晶ＢＮ層もまた、研究段階にある。しかし、立方晶ＢＮは、製造が極端に複雑であるという決定的な不都合を有する。これは、とりわけ、層の成長そのものにおける難しさに起因するが、層内の大きな内部応力にもまた起因する。
【００１１】
しかし、以前の全ての試みにもかかわらず、硬度、内部圧縮応力及び耐久性などの機械的特性、摩擦だけでなく比較的高い温度での接着傾向などのトライボロジー的特性、耐酸化性、相安定性及び他の特性への、とりわけまた成形の間に現れる高い表面圧力での、かつてない高い要求を満たすＰＶＤ又はＣＶＤコーティングを提供することは、部分的に可能であるにすぎなかった。
【００１２】
大きな負荷を受ける成形工具を成功裏に処理する既知の解決策は、ＴＤ法（Ｔｏｙｏｔａ拡散法）である。これに関連して、この塩浴法は、ＶＣに基づく拡散層を生成させるために、約８７０℃から約１０３０℃までの温度範囲で実施される。したがって、この方法は、工具鋼の典型的な焼戻し（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ）温度（通常、５００と５６０℃の間）より高い処理温度で行われる。塩浴法の知られている不都合、例えば、処理の後に必要とされる洗い処理は、これ以上詳細に考察されるべきでない。
【００１３】
さらに、ＰＶＤ法によってＶＣＮ層を堆積させることが知られている。特許出願特開２００５−０４６９７５（ＪＰ２０００５０４６９７５Ａ）は、切削工具に直接付けられるＶＮＣからなる下層からなる、工具のための層を記載する。次に、さらなる摩耗防止層が堆積される。
【００１４】
ＶＮ及びＴｉＮの酸化挙動が、表面科学（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ） ６０１（２００７）１１５３−１１５９、Ａ．グレイザー（Ａ．Ｇｌａｓｅｒ）ら、「窒化バナジウム及び窒化チタンコーティングの酸化（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｖａｎａｄｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ａｎｄ ｔｉｔａｎｉｕｍ ｎｉｔｒｉｄｅ ｃｏａｔｉｎｇｓ）」において調べられている。そこで、ＶＮは、比較的低い温度で、閉じた均一な酸化層をすでに形成することが見出されている。
【００１５】
トライボロジー的な経験によれば、酸化層は、加工中の物品の材料（例えば、シート状金属板）とコーティングされた工具との間の接着過程（汚れ）を防止する、又は少なくとも低減することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の目的は、基材用の、特に工具、殊に成形工具、又は摩耗パーツ用の、改善されたコーティングを提供することであり、このコーティングは、先行技術で知られている問題を克服し、特に、明確なトライボロジー的効果及び相安定性を有する酸化挙動、改善された機械的特性（とりわけ、但しこれらだけではないが、硬度及び内部圧縮応力に関して）を有し、また、このコーティングは、用いられる鋼の焼戻し温度を超えない温度で堆積できる。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、このような改善されたコーティングの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
これらの目的を果たす本発明の主題は、個々の独立請求項の特質によって特徴付けられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ａ−ｃ 本発明によるコーティング系表面の、キャップ（ｃａｐ）による仕上げの、５０倍での画像である。
【図２】２層系の実施形態である。
【図３】２層系の実施形態である。
【図４】２層系の実施形態である。
【図５】３層以上の系の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
従属請求項は、本発明の特に利点のある実施形態に関する。
【００２１】
こうして、本発明は、基材の表面に、特に工具の表面に、殊に成形工具の表面に、表面層を形成するための層系に関し、ここで、層系は、（ＶａＭｅｂＭｃＸｄ）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成の少なくとも第１表面層を含み、式中、該層に存在する原子Ｖａ、Ｍｅｂ、Ｍｃ、Ｘｄに関して、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＝α、α＝１００％であり、該層に存在する原子Ｎ、Ｃ、Ｏに関して、（ｕ＋ｖ＋ｗ）＝β、β＝１００％であり、該層における全原子の合計（α＋β）＝１００ａｔ％であり、ここで４０≦α≦８０ａｔ％が適用され、そしてＭｅｂは、化学元素の周期律表のＺｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍを含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、Ｍｃは、Ｔｉ、Ｃｒを含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、かつＸｄは、化学元素の周期律表のＳ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｂを含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、式中、０≦ｕ≦１００、０≦ｖ≦１００、かつ０≦ｗ≦８０である。本発明によれば、５０≦ａ≦９９、１≦ｂ≦５０、０≦ｃ≦５０、かつ０≦ｄ≦２０である。
【００２２】
本発明による層系の好ましい実施形態において、層に存在する４０≦α≦８０の原子Ｖａ、Ｍｅｂ、Ｍｃ、Ｘｄの添え字αに、特に、４５≦α≦５５が適用される。
【００２３】
本発明のさらに特定の実施形態を見ると、８０≦ａが適用でき、並びに／又は、ｃ＝０、及びｄ＝０、及びｖ＝０、及びｗ＝０であり、Ｍｅｂは、必ずしもそうではないが、好ましくは、元素Ｚｒである。
【００２４】
別の実施形態において、バナジウムの割合は、ａ＝８０、又はａ＝８４、又はａ＝８８、又は例えばａ＝９７によって与えられ得る。
【００２５】
表面層は、特に、（Ｖ９５Ｍｅ５）ａ（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝３０、ｖ＝６５、ｗ＝５であり、かつＭｅは好ましくはＮｉであり、かつ好ましくはα＝５５ａｔ％である。
【００２６】
さらなる実施形態において、表面層は、（Ｖ９６Ｍｅ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有していてもよく、式中、ｕ＝６５、ｖ＝２５、ｗ＝１０であり、かつＭｅは好ましくはＣｅであり、かつ好ましくはα＝５０ａｔ％である。
【００２７】
第３の実施形態において、表面層は、例えば、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）αＮβの組成を有し、式中、Ｍｅは好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｘは好ましくはＳであり、かつ好ましくはα＝５２ａｔ％である。
【００２８】
第４の実施形態において、表面層は、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有していてもよく、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、Ｍは好ましくはＭｏであり、並びに／又は、Ｘは好ましくは、等割合（ｅｑｕａｌ ｐａｒｔｓ）のＳｉ及びＢである。
【００２９】
本発明の別の実施形態は、表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、かつＭｅが好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｍが好ましくはＣｒであり、かつαが好ましくは５２ａｔ％である層系に関する。
【００３０】
本発明によれば、表面層は、また、（Ｖ９６Ｚｒ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有することができ、式中、ｕ＝０、ｖ＝１００、ｗ＝０であり、ここでαは好ましくは４０ａｔ％である。
【００３１】
本発明によれば、表面層は、また、（Ｖ９８Ｚｒ２）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有することができ、式中、ｕ＝１００、ｖ＝０、ｗ＝０であり、ここでαは好ましくは５０ａｔ％である。
【００３２】
４０≦α≦６０、特に、４５≦α≦５５の関係が、好ましくは、α≒５０が、パラメータαに特に有利に適用される。
【００３３】
これに関連して、本発明はまた、さらなる部分層（これは、特に基材の表面に直接付けられる接着層である）が、前記表面層と基材との間に設けられる層系にも関する。
【００３４】
特定の実施形態における部分層は、Ｖ９７Ｚｒ３の組成の接着層、及び／又はＶ８０Ｚｒ２０の組成の接着層である。
【００３５】
本発明の別の実施形態において、部分層は、（Ａｌ５５Ｔｉ４５）γＮδの組成を有し、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３６】
さらなる実施形態は、（Ａｌ６９Ｃｒ２９Ｍｇ１Ｓｉ１）γＮδの組成の部分層に関し、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３７】
部分層は、有利には、また、（Ａｌ６０Ｃｒ３０Ｍｇ５Ｓｉ５）γＮδの組成を有することができ、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３８】
別の場合において、部分層は、（Ａｌ９１Ｃｒ３Ｍｇ３Ｓｉ３）γＮδの組成を有し、式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０であり、この部分層は、特に、接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層である。
【００３９】
これに関連して、本発明はまた、他の化学組成を有するさらなる部分層も含む。こうして、部分層は、また、ＴｉＮ及び／又はＣｒの部分層、特に接着層、殊に、基材に直接付けられる接着層であり得る。
【００４０】
層全体の特性を最適化するために、部分層は、当業者に知られている勾配層、例えば、基材表面から出発してＣｒ含量が増加するＴｉＣｒＮ、又は多層コーティング、例えば、部分層における層の並びとしてＣｒ／ＣｒＮからなり得る。
【００４１】
本発明の層系及び／又は部分層及び／又は表面層は、例えば、１５００と３５００の間のＨＫ０．０２５硬度、特に、１９００と３１００の間のＨＫ０．０２５硬度、殊に、２１００と２９００の間のＨＫ硬度を有し得る。
【００４２】
層系及び／又は部分層及び／又は表面層の厚さは、有利には、０．０１μｍと１００μｍの間、特に、０．１μｍと８μｍの間であることができ、好ましくは、０．２μｍと７．５ｍｍの間であり、層系は、０．２μｍと１０μｍの間、特に、０．５μｍと５μｍの間、好ましくは、０．５μｍと１．５μｍの間の表面粗さＲｚを有し、及び／又は、層系及び／又は部分層及び／又は表面層の接着強度は、ＨＦ１からＨＦ３の範囲にあり、特にＨＦ２、好ましくはＨＦ１である。
【００４３】
本発明は、さらに、本発明の層系の製造のためにコーティング方法に関し、このコーティング方法は、ＰＶＤ法、好ましくは、アーク法などのアークコーティング法、スパッタリング法、又はアークコーティング法とスパッタリング法を組み合わせた方法である。
【００４４】
本発明のよりよい理解のために、表１は、アークＰＶＤによって堆積された、比較例ＶＮ（例Ａ）、ＶＮＣ（例Ｂ）、及び本発明による例を示す。コーティングされるパーツへの接着性を落とすことなく、ＶＮ、ＶＮＣに基づく純粋なＰＶＤ層の硬度を、したがってまた耐摩耗性を、向上させることが、本発明の目的であった。Ｖ原子をＺｒ又は他の金属によって部分置換することによって、ここでより詳しく見ると、窒化物層の例１及び例２の場合におけるＺｒ置換において、比較例Ａに対して、硬度が、約１０％増加した。
【００４５】
次の表は、本発明による表面層の、選ばれたいくつかの実施形態を示す。
【表１】
【００４６】
本発明の層系の適用分野は、特に、成形工具、殊に半成形（ｈａｌｆ−ｓｈａｐｉｎｇ）及び高温成形用のもの、成形金型（ｍｏｌｄｉｎｇ ｔｏｏｌ）、殊にアルミニウムダイカスト用のもの、切削工具、殊にステンレス鋼に用いるものであるが、またプラスチック加工用の工具、及びエンジン又はモーター部材（ｅｌｅｍｅｎｔ）、殊にピストンリング、或いはタービン部材及びポンプ部材、殊に可動パーツでもある。
【００４７】
成形工具の場合の、本発明による層系の製造のための特に好ましい方法が、以下に記載される。
例：工具試験及び成形工具
工具鋼：ＤＩＮ １．２３７９
１．工具は、プラズマ窒化され、窒化硬化深さは約１００μｍであった
２．工具を研磨
３．加熱／イオン洗浄
４００℃に加熱
１０分間、Ａｒを用いるＡＥＧＤイオン洗浄、２００Ｖ
３分間、ＶＺｒを用いる金属イオン衝撃（ｂｏｍｂａｒｄｍｅｎｔ）、１０００Ｖ
４．コーティング、２００Ｖ
−２００ｎｍのＶＺｒ層
−７．１μｍのＶＺｒＮ層、窒素反応ガス５Ｐａ
５．結果は、ＨＦクラス１
６．層を、０．９μｍのＲｚまで研磨
適用例
成形される材料：ＨＳＳ（ＪＩＳ：ＳＡＰＨ４００）
材料の厚さ：２〜３ｍｍ
プレス能力：３０００ｔ
耐久性試験の結果
ＰＶＤコーティング（ＣｒＮ）：１０００ストローク
ＣＶＤコーティング（ＴｉＣ）：４０００ストローク
例１によるＶＺｒＮコーティング：７，２００ストローク
（試験の状態−さらに継続可能）
【００４８】
本発明の好ましいさらなる実施形態が図に記載されている。
【００４９】
図１（これは、部分図１ａ〜１ｃを含む）には、コーティングされた基板１００の表面の画像が見られ、表面は、それ自体は知られている方法でキャップによって研磨されている。図１ａは、５０倍の倍率での仕上げを示し、図１ｂ及び１ｃは、それぞれの表面部分を５００倍の倍率で示す。
【００５０】
図１ａにおける中央の円形部分２は、基材１００の自由に研磨された表面部分であり、もはやコーティングは存在しない。円形の環３は、本発明による表面コーティングの研磨された部分１，１０である。外側部分１、１１は、研磨されていない表面部分である。表面部分の本質的な物理的パラメータは、図に記載されている。層の接着強度は、ＨＦ１である。
【００５１】
図２から５は、化学量論的及び非化学量論的であり得る、２つ以上の部分層４を有する実施形態を示す。層系又は部分層のそれぞれの化学組成が記載されている。
【００５２】
図４は、Ｖ９７ａｔ％Ｚｒ３ａｔ％の所定のカソード組成による、本発明に従う試験例を示す。
【００５３】
図５は、可能な様々なボトム層を有する、成形工具に通常使用され得る層系を示し、ボトム層の可能な組成が図５に記載されている。これに関連して、可能な様々なボトム層４の組成が、概略的に示されている。これに関連して、縁取られたＡｌ層は、特に、熱伝導率の低さに基づいて、良好な断熱特性を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材（１００）の表面に、特に成形工具の表面に、表面層を形成するための層系であって、（ＶａＭｅｂＭｃＸｄ）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成の少なくとも１つの第１表面層を含み、式中、該層に存在する原子Ｖａ、Ｍｅｂ、Ｍｃ、Ｘｄに関して、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＝α、α＝１００％であり、該層に存在する原子Ｎ、Ｃ、Ｏに関して、（ｕ＋ｖ＋ｗ）＝β、β＝１００％であり、該層における全原子の合計（α＋β）＝１００ａｔ％であり、ここで４０≦α≦８０ａｔ％が適用され、そしてＭｅｂは、化学元素の周期律表の
−Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ
を含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、
Ｍｃは、
−Ｔｉ、Ｃｒ
を含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、かつ
Ｘｄは、化学元素の周期律表の
−Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｂ
を含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、
式中、０≦ｕ≦１００、０≦ｖ≦１００、かつ０≦ｗ≦８０であって、
５０≦ａ≦９９、１≦ｂ≦５０、０≦ｃ≦５０、かつ０≦ｄ≦２０
であることを特徴とする上記層系。
【請求項２】
４０≦α≦８０、特に、４５≦α≦５５である、請求項１に記載の層系。
【請求項３】
８０≦ａである、請求項１又は２に記載の層系。
【請求項４】
ｃ＝０、かつｄ＝０、かつｖ＝０、かつｗ＝０である、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項５】
Ｍｅｂが元素Ｚｒである、請求項１から４までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項６】
ａ＝８０である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項７】
ａ＝８４である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項８】
ａ＝８８である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項９】
ａ＝９７である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項１０】
前記表面層が、（Ｖ９５Ｍｅ５）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝３０、ｖ＝６５、ｗ＝５であり、かつＭｅが好ましくはＮｉである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１１】
前記表面層が、（Ｖ９６Ｍｅ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝６５、ｖ＝２５、ｗ＝１０であり、かつＭｅが好ましくはＣｅである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１２】
前記表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）αＮβの組成を有し、かつＭｅが好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｘが好ましくはＳである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１３】
前記表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、かつＭが好ましくはＭｏであり、並びに／又は、Ｘが好ましくは等割合のＳｉ及びＢである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１４】
前記表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｍ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、かつＭが好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｍが好ましくはＣであり、かつαが５２ａｔ％である、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１５】
前記表面層が、（Ｖ９６Ｚｒ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝０、ｖ＝１００、ｗ＝０であり、かつαが４０ａｔ％に等しい、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１６】
４０≦α≦６０、特に、４５≦α≦５５、好ましくは、ａ≒５０である、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１７】
特に前記基材の表面に直接付けられる接着層である、さらなる部分層が、前記表面層と前記基材との間に設けられる、請求項１から１６までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１８】
前記部分層が、Ｖ９７Ｚｒ３の組成の接着層である、請求項１７に記載の層系。
【請求項１９】
前記部分層が、Ｖ８０Ｚｒ２０の組成の接着層である、請求項１７又は１８に記載の層系。
【請求項２０】
前記部分層が、（Ａｌ５５Ｔｉ４５）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２１】
前記部分層が、（Ａｌ６９Ｃｒ２９Ｍｇ１Ｓｉ１）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２０までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２２】
前記部分層が、（Ａｌ６０Ｃｒ３０Ｍｇ５Ｓｉ５）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２１までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２３】
前記部分層が、（Ｃｒ９１Ｎｉ３Ａｌ３Ｓｉ３）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２２までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２４】
前記部分層が、ＴｉＮ部分層であり、特に接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２５】
前記部分層が、Ｃｒ部分層であり、特に接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２４までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２６】
前記層系及び／又は前記部分層及び／又は前記表面層の硬度が、１５００と３５００の間のＨＫ０．０２５硬度、殊に、１０００と３１００の間のＨＫ０．０２５硬度、特に、２１００と２９００の間のＨＫ０．０２５硬度を有する、請求項１から２５までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２７】
前記層系及び／又は前記部分層及び／又は前記表面層の厚さが、０．０１μｍと１００μｍの間、殊に、０．１μｍと８μｍの間であり、好ましくは、０．２μｍと７．５μｍの間である、請求項１から２６までのいずれか一項に記載の層厚。
【請求項２８】
前記表面層が、０．２μｍと１０μｍの間、特に、０．５μｍと５μｍの間、好ましくは、０．５μｍと１．５μｍの間の表面粗さＲｚを有する、請求項１から２７までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２９】
前記層系及び／又は前記部分層及び／又は前記表面層の接着強度が、ＨＦ１からＨＦ３、特にＨＦ２であり、好ましくはＨＦ１である、請求項１から２８までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項３０】
請求項１から２９までのいずれか一項に記載の層系（１）の製造のためのコーティング系であって、ＰＶＤ法、好ましくは、アーク法などのアークコーティング法、スパッタリング法、又はアークコーティング法とスパッタリング法を組み合わせた方法である上記コーティング方法。
【請求項１】
基材（１００）の表面に、特に成形工具の表面に、表面層を形成するための層系であって、（ＶａＭｅｂＭｃＸｄ）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成の少なくとも１つの第１表面層を含み、式中、該層に存在する原子Ｖａ、Ｍｅｂ、Ｍｃ、Ｘｄに関して、（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＝α、α＝１００％であり、該層に存在する原子Ｎ、Ｃ、Ｏに関して、（ｕ＋ｖ＋ｗ）＝β、β＝１００％であり、該層における全原子の合計（α＋β）＝１００ａｔ％であり、ここで４０≦α≦８０ａｔ％が適用され、そしてＭｅｂは、化学元素の周期律表の
−Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ
を含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、
Ｍｃは、
−Ｔｉ、Ｃｒ
を含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、かつ
Ｘｄは、化学元素の周期律表の
−Ｓ、Ｓｅ、Ｓｉ、Ｂ
を含む化学元素の群からの少なくとも１種の元素であり、
式中、０≦ｕ≦１００、０≦ｖ≦１００、かつ０≦ｗ≦８０であって、
５０≦ａ≦９９、１≦ｂ≦５０、０≦ｃ≦５０、かつ０≦ｄ≦２０
であることを特徴とする上記層系。
【請求項２】
４０≦α≦８０、特に、４５≦α≦５５である、請求項１に記載の層系。
【請求項３】
８０≦ａである、請求項１又は２に記載の層系。
【請求項４】
ｃ＝０、かつｄ＝０、かつｖ＝０、かつｗ＝０である、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項５】
Ｍｅｂが元素Ｚｒである、請求項１から４までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項６】
ａ＝８０である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項７】
ａ＝８４である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項８】
ａ＝８８である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項９】
ａ＝９７である、請求項４又は５に記載の層系。
【請求項１０】
前記表面層が、（Ｖ９５Ｍｅ５）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝３０、ｖ＝６５、ｗ＝５であり、かつＭｅが好ましくはＮｉである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１１】
前記表面層が、（Ｖ９６Ｍｅ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝６５、ｖ＝２５、ｗ＝１０であり、かつＭｅが好ましくはＣｅである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１２】
前記表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）αＮβの組成を有し、かつＭｅが好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｘが好ましくはＳである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１３】
前記表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｘ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、かつＭが好ましくはＭｏであり、並びに／又は、Ｘが好ましくは等割合のＳｉ及びＢである、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１４】
前記表面層が、（Ｖ７５Ｍｅ１５Ｍ１０）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝２５、ｖ＝７０、ｗ＝５であり、かつＭが好ましくはＭｏであり、及び／又は、Ｍが好ましくはＣであり、かつαが５２ａｔ％である、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１５】
前記表面層が、（Ｖ９６Ｚｒ４）α（ＮｕＣｖＯｗ）βの組成を有し、式中、ｕ＝０、ｖ＝１００、ｗ＝０であり、かつαが４０ａｔ％に等しい、請求項１から３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１６】
４０≦α≦６０、特に、４５≦α≦５５、好ましくは、ａ≒５０である、請求項１から１５までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１７】
特に前記基材の表面に直接付けられる接着層である、さらなる部分層が、前記表面層と前記基材との間に設けられる、請求項１から１６までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項１８】
前記部分層が、Ｖ９７Ｚｒ３の組成の接着層である、請求項１７に記載の層系。
【請求項１９】
前記部分層が、Ｖ８０Ｚｒ２０の組成の接着層である、請求項１７又は１８に記載の層系。
【請求項２０】
前記部分層が、（Ａｌ５５Ｔｉ４５）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から１９までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２１】
前記部分層が、（Ａｌ６９Ｃｒ２９Ｍｇ１Ｓｉ１）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２０までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２２】
前記部分層が、（Ａｌ６０Ｃｒ３０Ｍｇ５Ｓｉ５）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２１までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２３】
前記部分層が、（Ｃｒ９１Ｎｉ３Ａｌ３Ｓｉ３）γＮδ（式中、γ＋δ＝１００ａｔ％、かつ４０≦γ≦６０であり、好ましくは、γ≒５０である）の組成であり、かつ特に、接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２２までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２４】
前記部分層が、ＴｉＮ部分層であり、特に接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２３までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２５】
前記部分層が、Ｃｒ部分層であり、特に接着層、殊に、前記基材に直接付けられる接着層である、請求項１７から２４までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２６】
前記層系及び／又は前記部分層及び／又は前記表面層の硬度が、１５００と３５００の間のＨＫ０．０２５硬度、殊に、１０００と３１００の間のＨＫ０．０２５硬度、特に、２１００と２９００の間のＨＫ０．０２５硬度を有する、請求項１から２５までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２７】
前記層系及び／又は前記部分層及び／又は前記表面層の厚さが、０．０１μｍと１００μｍの間、殊に、０．１μｍと８μｍの間であり、好ましくは、０．２μｍと７．５μｍの間である、請求項１から２６までのいずれか一項に記載の層厚。
【請求項２８】
前記表面層が、０．２μｍと１０μｍの間、特に、０．５μｍと５μｍの間、好ましくは、０．５μｍと１．５μｍの間の表面粗さＲｚを有する、請求項１から２７までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項２９】
前記層系及び／又は前記部分層及び／又は前記表面層の接着強度が、ＨＦ１からＨＦ３、特にＨＦ２であり、好ましくはＨＦ１である、請求項１から２８までのいずれか一項に記載の層系。
【請求項３０】
請求項１から２９までのいずれか一項に記載の層系（１）の製造のためのコーティング系であって、ＰＶＤ法、好ましくは、アーク法などのアークコーティング法、スパッタリング法、又はアークコーティング法とスパッタリング法を組み合わせた方法である上記コーティング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公表番号】特表２０１２−５１９２３１（Ｐ２０１２−５１９２３１Ａ）
【公表日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５１４１９（Ｐ２０１１−５５１４１９）
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５８３２２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９７１２４
【国際公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（５０８１９０７４６）スルザー メタプラス ゲーエムベーハー (8)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００９／０５８３２２
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／０９７１２４
【国際公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（５０８１９０７４６）スルザー メタプラス ゲーエムベーハー (8)
【Ｆターム（参考）】
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