(57)【要約】  【課題】  被覆層の密着性と耐チッピング性に優れた切削工具を提供する。  【解決手段】  窒化珪素質焼結体からなる基体２と、基体２の表面に、基体２側から、平均結晶幅が０．１〜０．４μｍのＴｉＮにて構成される第１層４と、平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３層にて構成される第２層５と、平均結晶幅が０．０１〜０．１μｍで第１層４の平均結晶幅よりも小さい平均結晶幅のＴｉＮにて構成される第３層６と、平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３層にて構成される第４層７と、がこの順に積層された被覆層３とを具備する切削工具１である。【選択図】  図１
2012147450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化珪素質焼結体からなる基体と、
該基体の表面に、当該基体側から、
平均結晶幅が０．１〜０．４μｍのＴｉＮからなる第１層と、
平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３からなる第２層と、
平均結晶幅が０．０１〜０．１μｍで前記第１層の平均結晶幅よりも小さい平均結晶幅のＴｉＮからなる第３層と、
平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３からなる第４層と、
がこの順に積層された被覆層とを具備する切削工具。
【請求項２】
前記第１層の厚みが０．７〜１．３μｍ、前記第２層の厚みが０．５〜１．２μｍ、前記第３層の厚みが０．１〜０．３μｍ、前記第４層の厚みが０．５〜１．２μｍである請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記第１層はアスペクト比が３〜１０の柱状結晶からなるとともに、前記第３層はアスペクト比が２以下の粒状結晶からなる請求項１または２記載の切削工具。
【請求項４】
前記基体である窒化珪素質焼結体がＭｇの酸化物および希土類元素（Ｒｅ）の酸化物を含有するとともに、前記基体の表面におけるＭｇと希土類元素の酸化物は、ＭｇＯおよびＲｅ２Ｏ３換算で合計含有量が０．５〜３．５質量％である請求項１乃至３のいずれか記載の切削工具。
【請求項５】
前記第４層の表面に、平均結晶幅が０．０１〜０．３μｍで厚みが０．１〜０．５μｍにて構成されるＴｉＣｘＮ１−ｘ（０≦ｘ≦１）層が積層されている請求項１乃至４のいずれか記載の切削工具。
【請求項６】
前記第１層を構成するＴｉＮの平均結晶幅が、前記第３層を構成するＴｉＮの平均結晶幅よりも１．５〜１５倍大きい請求項１乃至５のいずれか記載の切削工具。
【請求項７】
前記第１層の柱状結晶の平均結晶幅ｗ１と、前記基体を構成する窒化珪素粒子の平均結晶粒径ｗｓとの比（ｗ１／ｗｓ）が０．０５〜０．５である請求項３記載の切削工具。
【請求項８】
前記基体は、前記基体と前記被覆層との界面から前記基体の内部に向かって、界面領域、中間領域および内部領域が存在し、前記内部領域におけるＲｅ含有量（Ｒｅｉ）に対して、前記界面領域におけるＲｅの含有量（Ｒｅｓ）の比率（Ｒｅｓ／Ｒｅｉ）が０．１〜０．８であるとともに、前記中間領域のＲｅの含有量（Ｒｅｍ）が前記Ｒｅｉに対する比率（Ｒｅｓ／Ｒｅｉ）で０．０５〜０．３である請求項１乃至７のいずれか記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削工具に関し、特に耐欠損性に優れた被覆層を有する切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属やプリント基板等の切削加工に広く用いられている切削工具は、超硬合金やサーメット、セラミックス等の基体の表面に、単層または多層で構成された被覆層が形成された切削工具が知られている。この被覆層としては、ＴｉＣ（炭化チタン）層、ＴｉＮ（窒化チタン）層、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）層およびＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）層等が積層された化学蒸着（ＣＶＤ）膜が多用されている。【０００３】
例えば、特許文献１では、超硬合金基体の表面に、ＴｉＣＮ層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＣＮ層の順に被覆した切削用インサートが開示されている。【０００４】
また、特許文献２には、窒化珪素基体の表面に硬質被覆層を被覆し、硬質被覆層の１層目を結晶粒子径１〜３０ｎｍの粒状晶を含む柱状結晶からなる窒化チタン層とした構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１３４５５号公報
【特許文献２】特開１０−０１５７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたＴｉＣＮ（ＴｉＮ）層とＡｌ２Ｏ３層とを繰り返し積層した被覆層の構成、または特許文献２のように窒化珪素質焼結体からなる基体の直上に成膜するＴｉＮ層の結晶形態を、基体に隣接する部分に粒状結晶と柱状結晶とを混在させた構成でも、被覆層の密着性が不十分な場合があり、また、切削中にＡｌ２Ｏ３層にクラックが発生して被覆層がチッピングする場合があった。【０００７】
発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、付着力が高くかつ耐欠損性の高い被覆層を具備する切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の切削工具は、窒化珪素質焼結体からなる基体と、
該基体の表面に、当該基体側から、
平均結晶幅が０．１〜０．４μｍのＴｉＮからなる第１層と、
平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３からなる第２層と、
平均結晶幅が０．０１〜０．１μｍで前記第１層の平均結晶幅よりも小さい平均結晶幅のＴｉＮからなる第３層と、
平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３からなる第４層と、
がこの順に積層された被覆層とを具備している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の切削工具は、窒化珪素質焼結体からなる基体の表面に被覆層を設けるとともに、該被覆層がＴｉＮからなる第１層と、Ａｌ２Ｏ３層からなる第２層と、ＴｉＮ層からなる第３層と、Ａｌ２Ｏ３層からなる第４層とをこの順に積層され、かつこれらを所定の平均結晶幅にて構成することによって、付着力が高くて耐欠損性の高い被覆層となり、切削工具の耐摩耗性と耐欠損性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削工具の被覆層を含む断面についての走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、切削工具の好適例である切削工具１の被覆層３を含む断面における走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。
【００１２】
切削工具１は、図１に示すように、窒化珪素質焼結体からなる基体２と、該基体２の表面に、当該基体２側から、平均結晶幅が０．１〜０．４μｍのＴｉＮにて構成される第１層４と、平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３にて構成される第２層５と、平均結晶幅が０．０１〜０．１μｍで第１層４の平均結晶幅よりも小さい平均結晶幅のＴｉＮにて構成される第３層６と、平均結晶幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３にて構成される第４層７とが、この順で積層された被覆層３とを具備する。平均結晶幅の望ましい範囲は、第１層４が０．２〜０．３μｍ、第２層５が０．４〜１．０μｍ、第３層６が０．０１〜０．０５μｍ、第４層７が０．３〜１．０μｍである。
【００１３】
この時、平均結晶幅とは、被覆層３の結晶における該結晶が成長する方向と垂直な方向の結晶の幅ｗの平均値の事を指し、ＳＥＭ写真で撮影される視野において結晶が成長する方向と垂直な方向、すなわち基体２の表面と平行な方向に直線（図１に示す直線Ｌ）を引いて、この直線の長さを横切る粒界の数で割った値を平均結晶幅とする。
【００１４】
基体２を構成する窒化珪素質焼結体は窒化珪素結晶が針状結晶からなるために、基体２の表面には比較的大きな凹凸が形成される。そのために、基体２の直上には、柱状結晶になりやすく基体２の表面から引き抜かれにくい形状のＴｉＮからなる第１層４を形成する。次に、被覆層３の耐摩耗性を向上させるために、第１層４の表面にＡｌ２Ｏ３からなる第２層５を形成する。そして、第２層５の表面に、第１層４の平均結晶幅よりも小さい０．０１〜０．１μｍの平均結晶幅にて構成されるＴｉＮからなる第３層６を形成する。この第３層６は、後述する第４層７にかかる衝撃を緩和して、第４層７および第２層５のＡｌ２Ｏ３層にクラックが発生することを抑制する。さらに、第３層６の表面には、被覆層３の耐摩耗性を向上させるためにＡｌ２Ｏ３からなる第４層７を積層する。
【００１５】
上記被覆層３の構成によって、基体２と被覆層３との付着力が高くて耐欠損性の高い被覆層３となり、切削工具１の耐摩耗性と耐欠損性が向上する。
【００１６】
また、ＴｉＮ層とＡｌ２Ｏ３層とは結晶形態が異なるために各層間の密着性が悪くなる傾向になるが、本実施態様によれば、各層の機能を加味しつつＴｉＮ層とＡｌ２Ｏ３層との界面を極力少なくしている。これに加えて、第１層４を構成する結晶の平均結晶幅は第３層６を構成する結晶の平均結晶幅よりも大きい柱状結晶とすることによって、基体２との密着性を向上させることができる。また、第３層６は初期欠損を抑制できるとともに、第２層５との密着性を維持することができる。なお、各層の厚みは、耐摩耗性および耐欠損性に加えて、各層の密着力を維持できる範囲に制御されている。
【００１７】
ここで、第１層４の厚みが０．７〜１．３μｍ、第２層５の厚みが０．５〜１．２μｍ、第３層６の厚みが０．１〜０．３μｍ、第４層７の厚みが０．５〜１．２μｍからなることが、切削工具１の耐摩耗性と耐欠損性を両立させるために望ましい。
【００１８】
また、第１層４はアスペクト比が３〜１０の柱状結晶からなることが、被覆層３の密着性を高めるために望ましい。一方、第３層６は粒状結晶からなることが、第２層５および第４層７にかかる衝撃を緩和できる点で望ましい。柱状結晶と粒状結晶との区別は、結晶の最も長い長さが、それに直交する方向の結晶の長さに対する比（アスペクト比）で２より小さいものを粒状結晶、アスペクト比が２以上のものを柱状結晶と本発明では定義する。
なお、第２層５のＡｌ２Ｏ３層および第４層７のＡｌ２Ｏ３層は粒状結晶で構成される。また、粒状結晶の平均結晶幅も柱状結晶の平均結晶幅の測定方法と同じ方法および同じ方向で測定する。
【００１９】
さらに、第１層４の柱状結晶の平均結晶幅ｗ１と、基体２を構成する窒化珪素粒子の平均結晶粒径ｗｓとの比（ｗ１／ｗｓ）は０．０５〜０．５であることが、被覆層の密着力強化と耐摩耗性向上の点で望ましい。
【００２０】
一方、基体２である窒化珪素質焼結体は、Ｍｇの酸化物と希土類元素の酸化物を含有するとともに、基体２の内部領域１１におけるＭｇの酸化物と希土類元素の酸化物の総含有量はＭｇＯおよびＲｅ２Ｏ３換算の合計量で０．５〜３．５質量％であることが、耐摩耗性と耐欠損性がともに高い点で望ましい。なお、希土類元素（Ｒｅ）としては、Ｙまたはランタノイドの各元素を指し、特にＲｅとして、Ｌａを含有することが耐チッピング性を向上させる点で望ましい。
【００２１】
また、基体２には、被覆層３（第１層４）との界面（以下、表面という場合がある。）から基体２の内部に向けて、後述する界面領域９、中間領域１０および内部領域１１が存在する。界面領域９におけるＲｅの含有量（Ｒｅｓ）は内部領域１１におけるＲｅ含有量（Ｒｅｉ）に対する比率（Ｒｅｓ／Ｒｅｉ）で０．１〜０．８である。また、界面領域９の直下に存在する中間領域１０におけるＲｅの含有量（Ｒｅｍ）は前記Ｒｅｉに対する比率（Ｒｅｓ／Ｒｅｉ）で０．０５〜０．３である。この界面領域９と中間領域１０との存在によって、耐摩耗性を高めることができる。さらに、比率（Ｒｅｍ／Ｒｅｓ）は０．３〜０．８５であることが、被覆層３のチッピングを抑制できる点で望ましい。ここで、界面領域９の範囲は、基体２の表面から０．５〜２μｍの深さであり、中間領域１０の範囲は、界面領域９の終端から２〜５μｍの深さ（基体２の表面から２．５〜７μｍの深さ）に存在することが、基体２と被覆層３との密着性を高める点で望ましい。中間領域１０の終端よりも深い位置が内部領域１１となるが、内部領域１１の組成等を測定する際には、表面から５００μｍ以上の深さの位置で測定する。
【００２２】
さらに、界面領域９におけるＭｇの含有量（Ｍｇｓ）は、基体２の内部領域１１におけるＭｇ含有量（Ｍｇｉ）に対する比率（Ｍｇｓ／Ｍｇｉ）が０．１〜０．３であるとともに、中間領域１０におけるＭｇの含有量（Ｍｇｍ）はＭｇｉに対する比率（Ｍｇｍ／Ｍｇｉ）で０．１〜０．３であることが、基体２と被覆層３との密着性を高める点で望ましい。また、第１層４のＴｉＮ層において、Ｓｉ含有量（Ｓｉ１）が基体２の内部領域１１におけるＳｉ含有量（Ｓｉｉ）に対する比率（Ｓｉ１／Ｓｉｉ）が０．０５〜０．５の比率で拡散していることが被覆層の密着力強化と耐摩耗性の点で望ましい。また、界面領域９におけるＳｉの含有量Ｓｉｓは、内部領域１１におけるＳｉの含有量Ｓｉｉに対する比率（Ｓｉｓ／Ｓｉｉ）で０．６５〜０．９であることが、被覆層３の密着性を高める点で望ましい。また、中間領域１０においてＳｉ含有量は内部領域１１と変化がないことが、耐摩耗性の点で望ましい。各元素の含有量の測定は、電子線マイクロ分析（ＥＰＭＡ）の面分析または線分析によって測定可能である。
【００２３】
また、第４層７の表面に、平均結晶幅が０．０１〜０．７μｍ、特に０．２〜０．５μｍで厚みが０．１〜１．０μｍ、特に０．２〜０．７μｍにて構成されるＴｉＣｘＮ１−ｘ（０≦ｘ≦１）、特にｘ＝１のＴｉＣからなる第５層８が積層されていることが望ましい。
【００２４】
さらに、第１層４を構成するＴｉＮ結晶の平均結晶幅が、第３層６を構成するＴｉＮ結晶の平均結晶幅よりも１．５〜１５倍大きいことが望ましい。これによって、基体２と被覆層３との密着性を高めることができるとともに被覆層３の耐チッピング性を高めることができる。
【００２５】
（製造方法）
上述した切削工具の製造方法の一実施形態について説明する。
【００２６】
出発原料として、平均粒径０．２〜０．８μｍの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末と、平均粒径１．０〜１．７μｍの希土類元素（Ｒｅ）化合物（水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化イッテリビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）のいずれか）粉末と、平均粒径０．２〜０．８μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、平均粒径１．８〜４．０μｍの水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末とを混合し、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形等の公知の成形方法によって所定の工具形状に成形する。
【００２７】
この成形体を脱脂した後、焼成鉢内にセットする際、Ｓｉ３Ｎ４粉末、Ｓｉ粉末、ＳｉＯ２粉末の少なくとも１種とＭｇ（ＯＨ）２粉末との混合粉末を用いてセットして蓋をし、これをカーボン製の円筒内に置いた状態で焼成炉内に載置する。そして、焼成炉内を窒素１気圧（１０１ｋＰａ）に置換して、１２００℃まで昇温速度５〜１５℃／分で昇温し、その後、１８４０〜１８８０℃まで１〜５℃／分で昇温し、その後、１９００〜１９５０℃、窒素５〜１０気圧（５０５ｋＰａ〜１０１３ｋＰａ）雰囲気で１〜４時間保持して炉冷する。そして、所望によって、１５００〜１７００℃、２〜５時間、１７０〜２２０ＭＰａの条件で熱間静水圧焼成（ＨＩＰ処理）を施して窒化珪素質焼結体を得る。そして、所望によって焼結体の表面に対して厚み研削加工（両頭加工と外周加工）を施すとともに、切刃部にホーニング加工を施す。
【００２８】
そして、その表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって被覆層を成膜する。反応ガス組成として塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを０．１〜１０体積％、窒素（Ｎ２）ガスを１０〜６０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、成膜温度を９５０〜１１００℃、１０〜９０ｋＰａの条件で第１層（ＴｉＮ層）を成膜する。このとき、第１層の成膜温度およびガス圧を調整することによって、基体と第１層との界面付近における各元素の拡散割合を制御することができる。
【００２９】
この時、第１層（ＴｉＮ層）を成膜する前の成膜装置を昇温する際のチャンバ内の雰囲気として、ＡｒやＨｅ等の希ガスを８０〜２００ｋＰａのガス圧で充填した雰囲気で昇温し、成膜温度を１０００〜１１００℃、５０〜８０ｋＰａの条件で第１層（ＴｉＮ層）を成膜することによって、基体と被覆層との界面におけるＭｇ、ＲｅおよびＳｉの各元素の濃度分布を所定の範囲に制御することができる。なお、ＴｉＮ結晶が柱状となるか粒状となるかは、成膜温度および混合ガスの圧力を変化させることによって調整可能である。
【００３０】
次に、第２層（Ａｌ２Ｏ３層）を成膜する。Ａｌ２Ｏ３層の成膜方法としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスを３〜２０体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．５〜１０体積％、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを０．０１〜２０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを用い、９６０〜１１００℃、５〜２５ｋＰａとすることが望ましく、この条件によれば基本的にκ−Ａｌ２Ｏ３が生成するが、α−Ａｌ２Ｏ３が生成する場合もある。
【００３１】
さらに、反応ガス組成として塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを０．１〜１０体積％、窒素（Ｎ２）ガスを１０〜６０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、成膜温度を８００〜９５０℃、１０〜３０ｋＰａの条件で第３層（ＴｉＮ層）を成膜する。そして、引き続き、第４層（Ａｌ２Ｏ３層）を成膜する。Ａｌ２Ｏ３層の成膜方法としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスを３〜２０体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．５〜１０体積％、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを０．０１〜２０．０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを用い、９５０〜１１００℃、５〜２５ｋＰａとすることが望ましく、この条件によってもκ−Ａｌ２Ｏ３が生成するが、α−Ａｌ２Ｏ３が生成する場合もある。
【００３２】
その後、最表面に、例えば、反応ガス組成として、体積％で塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを０．１〜１０体積％、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを０．０１〜１０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、成膜温度を７８０〜１１００℃、５〜２５ｋＰａの条件にてＴｉＣからなる第５層を成膜し、窒化珪素質焼結体の表面に被覆層を成膜した切削工具を得る。
【００３３】
そして、所望により、形成した被覆層３表面の少なくとも切刃部を研磨加工する。この研磨加工により、切刃部が平滑に加工され、被削材の溶着を抑制して、さらに耐欠損性に優れた工具となる。
【実施例】
【００３４】
（実施例１）
出発原料として、平均粒径１．２μｍのＲｅ元素化合物として水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）２）粉末を１．７６質量％と、平均粒径０．７μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末を０．４質量％と、平均粒径２．５μｍの水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末を０．７２質量％と、残部が平均粒径０．３μｍの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末との割合で調合し、バインダと溶剤とを添加した後、ミルにて７２時間、粉砕、混合した。その後、乾燥して溶剤を除去して造粒粉末を作製し、この造粒粉末を９８ＭＰａの圧力でＳＮＧＮ１２０４１２の切削工具形状にプレス成形した。【００３５】
脱脂後、この成形体を焼成鉢内にセットする際、Ｓｉ３Ｎ４粉末とＳｉ粉末とＭｇ（ＯＨ）２粉末との混合粉末を敷き粉として成形体の周囲に充填した状態で成形体を載置して蓋をし、これをカーボン製の円筒内に置いた状態で焼成炉内に載置した。そして、焼成炉内を窒素１０１ｋＰａ（１気圧）に置換して、１２００℃まで昇温速度１０℃／分で昇温し、その後、１８６０℃まで２℃／分で昇温した。その後、１９２０℃、窒素９０９ｋＰａ（９気圧）雰囲気で２時間保持し炉冷した。その後、１６００℃、２時間、１９６ＭＰａの条件で熱間静水圧焼成（ＨＩＰ）し、さらにこの焼結体の表面を０．３ｍｍ厚み研削加工（両頭加工と外周加工）して窒化珪素質焼結体を得た。窒化珪素質焼結体の断面について走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて５０００倍で組織観察を行い、画像解析にて窒化珪素粒子の平均粒径を測定したところ、０．６μｍであった。【００３６】
次に、その表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって被覆層を成膜した。成膜条件は表１の条件を用いた。なお、試料Ｎｏ．１の被覆層の成膜条件は、第１層のＴｉＮ層は、表１のＴｉＮ２の混合ガス組成を用いて、成膜温度が１０１０℃、ガス圧が３０ｋＰａで成膜し、第２層のＡｌ２Ｏ３層は、表１のＡｌ２Ｏ３１混合ガス組成を用いて、成膜温度が１００５℃、ガス圧が９ｋＰａで成膜し、第３層のＴｉＮ層は、表１のＴｉＮ１の混合ガス組成を用いて、成膜温度が８８０℃、ガス圧が１６ｋＰａで成膜し、第４層のＡｌ２Ｏ３層は、表１のＡｌ２Ｏ３２の混合ガス組成を用いて、成膜温度が１００５℃、ガス圧が９ｋＰａで成膜し、第５層のＴｉＣ層は、表１のＴｉＣの混合ガス組成を用いて、成膜温度が１０１０℃、ガス圧が１５ｋＰａで成膜した。試料Ｎｏ．２〜１７については、第１層のＴｉＮ層を表１のＴｉＮ２で、第２層のＡｌ２Ｏ３層を表１のＡｌ２Ｏ３１で、第３層のＴｉＮ層を表１のＴｉＮ１で、第４層のＡｌ２Ｏ３層を表１のＡｌ２Ｏ３２で、第５層を表１のＴｉＣ、ＴｉＣＮまたはＴｉＮ２のいずれかの条件を用いて成膜した。そして、被覆層３の表面をすくい面側から３０秒間ブラシ加工して試料Ｎｏ．１〜１７の切削工具を作製した。【００３７】
【表１】
2012147450.tif 000003
【００３８】
そして、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて各層の厚みと各層を構成する結晶を観察して平均結晶幅とアスペクト比を見積もった。また、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザー）にて基体のＭｇと希土類元素の含有量を測定し、ＭｇＯおよびＲｅ２Ｏ３換算で総含有量を算出した。【００３９】
さらに、この切削工具を用いて下記の条件により、断続切削試験を行い、耐欠損性を評価した。
被切削材：ＦＣＤ−４５０  スリーブ材
切削速度：５００ｍ／分
送り量：０．５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み量：２．０ｍｍ
切削条件：湿式切削
評価項目：１０分加工後、切刃のフランク摩耗量とチッピング状態をデジタルスコープにて観察した。結果は表２に示した。【００４０】
【表２】
2012147450.tif 000004
【００４１】
表１、２より、第２層のＡｌ２Ｏ３層の平均結晶幅が１．５μｍよりも大きい試料Ｎｏ．１６では、被覆層にチッピングが発生した。また、第３層であるＴｉＮ層の平均結晶幅が０．１μｍを越える試料Ｎｏ．１７では被覆層の剥離が発生した。さらに、第１層と第３層のＴｉＮ層の構成が同じ試料Ｎｏ．１５でも被覆層の剥離が発生した。また、被覆層の層構成が異なる試料Ｎｏ．１４では、切刃において欠損が発生した。【００４２】
これに対して、本発明に従う被覆層の構成からなる試料Ｎｏ．１〜１３では、被覆層のチッピングや剥離がなく、逃げ面摩耗量も小さいものであった。
（実施例２）
実施例１の試料Ｎｏ．１の試料において、第１層のＴｉＮ層の成膜条件を表３のように変更すること以外は、基体および第２層以降の各層を実施例１と同じ条件で窒化珪素質焼結体からなる基体の表面に被覆層を成膜した。【００４３】
得られた試料の基体と被覆層との界面付近について、加速電圧１５ｋＶ、照射電流２×１０−７Ａの条件でＥＰＭＡ分析を行い、Ｌａ、ＭｇおよびＳｉの分布状態を確認した。基体の界面領域、中間領域、内部領域での分布状態について表３〜５に示した。表では、基体の内部または各被覆層における含有量を基準にしてその比を記載した。また、その他の特性についても実施例１と同様に評価した。【００４４】
【表３】
2012147450.tif 000005
【００４５】
【表４】
2012147450.tif 000006
【００４６】
【表５】
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【００４７】
表３〜５より、基体２の表面から５００μｍ以上の深さの内部領域におけるＲｅ含有量（Ｒｅｉ）に対して、基体２と被覆層３との界面領域におけるＲｅの含有量（Ｒｅｓ）の比率（Ｒｅｓ／Ｒｅｉ）が０．０５〜０．３０であり、かつ界面の直下の基体２の表面近傍にＲｅの含有量（Ｒｅｍ）が少ない中間領域が存在する試料Ｎｏ．１８、１９では、それ以外の試料Ｎｏ．２０〜２２に対してより優れた切削性能を発揮することが確認された。
【符号の説明】
【００４８】
１      切削工具
２      基体
３      被覆層
４      第１層（ＴｉＮ層）
５      第２層（Ａｌ２Ｏ３層）
６      第３層（ＴｉＮ層）
７      第４層（Ａｌ２Ｏ３層）
８      第５層（ＴｉＣｘＮ１−ｘ層）
９      界面領域
１０    中間領域
１１    内部領域
【図１】
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【国際調査報告】
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