(57)【要約】【課題】本発明の目的は、基材と被覆層との密着性が向上した表面被覆切削工具を提供することにある。【解決手段】本発明の表面被覆切削工具は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する１層以上の被覆層とを備えるものであって、該被覆層のうち該基材と接する最下層は、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ化学式Ｍ1-XＺX（ただし、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、およびＶからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を示し、Ｚは塩素を示し、Ｘは原子比を示し、０＜Ｘ≦０．５である。）で示される第１化合物を含むことを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬合金からなる基材とそれを被覆する１層以上の被覆層とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被覆層のうち前記基材と接する最下層は、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ化学式Ｍ1-XＺX（ただし、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、およびＶからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を示し、Ｚは塩素を示し、Ｘは原子比を示し、０＜Ｘ≦０．５である。）で示される第１化合物を含む、表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記第１化合物は、さらに炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含む、請求項１記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記被覆層は、前記最下層上に形成される１層以上の硬質層を含み、
前記硬質層は、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物によって構成される請求項１または２に記載の表面被覆切削工具。
【請求項４】
前記硬質層の少なくとも一層は、化学蒸着法により形成されるＴｉＣＮを主成分とする層である請求項３記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
前記硬質層の少なくとも一層は、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層である請求項３または４に記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
前記最下層と前記硬質層との間には、組成傾斜層が形成され、
前記組成傾斜層は、前記最下層の組成から前記硬質層の組成へと厚み方向にその組成が変化する層である請求項１〜５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項７】
前記基材は、炭化タングステン、鉄系金属、および第３成分を含む超硬合金であって、
前記第３成分は、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物、および／または周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素である請求項１〜６のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超硬合金からなる基材上に被覆層を形成した表面被覆切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、表面被覆切削工具の寿命を向上させることが求められており、その対策の一つとして超硬合金などの基材と被覆層との密着性を向上させる試みが多数提案されている。
【０００３】
たとえば特許文献１および特許文献２においては、基材を構成するＣｏ等の成分を被覆層中に拡散させることにより、基材と被覆層との密着性を向上させることが提案されている。しかし、このように基材の構成成分が被覆層中に拡散したり、あるいは基材の構成成分と被覆層を形成するためのガス成分とが反応すると、基材の最表面にη層と呼ばれる極薄層が形成されたり、基材と被覆層との界面領域に基材成分による厚い拡散層が形成される。そして、このような極薄層や拡散層が形成されると、それらの近辺領域で基材が脆化するという現象が発生し、これにより基材と被覆層との密着性が低下するという問題があった。
【０００４】
一方、特許文献３においては、基材と被覆層との密着性を向上させるために、基材に接する被覆層の最下層をＣｏの金属間化合物で構成することが提案されている。この提案により、基材と被覆層との密着性をある程度向上させることが可能であるものの、昨今の切削加工技術においては表面被覆切削工具に対して極めて高度な性能が要求されており、基材と被覆層との密着性をさらに高めることにより工具寿命を向上させることが要求されている。
【特許文献１】特開平０９−２６２７０５号公報
【特許文献２】特開２０００−３５５７７７号公報
【特許文献３】特開平０７−２３７０１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、基材と被覆層との密着性が向上した表面被覆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】
【０００６】
本発明の表面被覆切削工具は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する１層以上の被覆層とを備えるものであって、該被覆層のうち該基材と接する最下層は、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ化学式Ｍ1-XＺX（ただし、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、およびＶからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を示し、Ｚは塩素を示し、Ｘは原子比を示し、０＜Ｘ≦０．５である。）で示される第１化合物を含むことを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記第１化合物は、さらに炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含むことができる。
【０００８】
また、上記被覆層は、上記最下層上に形成される１層以上の硬質層を含み、該硬質層は、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物によって構成されることが好ましい。該硬質層の少なくとも一層は、化学蒸着法により形成されるＴｉＣＮを主成分とする層であることが好ましく、またα−アルミナまたはκ−アルミナを含む層であることが好ましい。
【０００９】
また、上記最下層と上記硬質層との間には、組成傾斜層が形成され、該組成傾斜層は、上記最下層の組成から上記硬質層の組成へと厚み方向にその組成が変化する層であることが好ましい。
【００１０】
また、上記基材は、炭化タングステン、鉄系金属、および第３成分を含む超硬合金であって、該第３成分は、周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物、および／または周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の表面被覆切削工具は、上記の通りの構成を有することにより、基材と被覆層との密着性が飛躍的に向上したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
＜表面被覆切削工具＞
本発明の表面被覆切削工具は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する１層以上の被覆層とを備えるものである。このような構成を有する本発明の表面被覆切削工具は、たとえばドリル、エンドミル、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、またはクランクシャフトのピンミーリング加工用刃先交換型切削チップ等として極めて有用である。
【００１３】
＜基材＞
本発明の基材は、超硬合金からなるものである。このような超硬合金は、この種の表面被覆切削工具の基材として用いられる従来公知のものを特に限定することなく使用することができる。たとえば、ＷＣとＣｏとを主成分として含むＷＣ基超硬合金をこのような超硬合金として挙げることができる。このようなＷＣ基超硬合金は、さらにＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ等の炭化物、窒化物、炭窒化物等を含むことができる。
【００１４】
そして、本発明のこのような基材は、特に炭化タングステン、鉄系金属、および第３成分を含む超硬合金であって、該第３成分は、周期律表のＩＶａ族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等）、Ｖａ族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等）、ＶＩａ族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等）、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物、および／または周期律表のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素であることが好ましい。このような組成の基材を用いることにより、耐摩耗性と耐欠損性とを兼備することができるという効果が得られる。
【００１５】
ここで、上記鉄系金属（２種以上含まれる場合はその合計量）は、基材全体の重量に対して３重量％以上２５重量％以下とすることが好ましく、より好ましくはその上限が１４重量％であり、その下限は３．５重量％である。３重量％未満では耐欠損性が低下する場合があり、２５重量％を超えると耐塑性変形性が低下する場合がある。なお、鉄系金属として２種以上の元素を含む場合は、それらの配合比は特に限定されない。
【００１６】
また、上記第３成分（２種以上含まれる場合はその合計量）は、基材全体の重量に対して０．５重量％以上２５重量％以下とすることが好ましく、より好ましくはその上限が１０重量％であり、その下限が１重量％である。０．５重量％未満では耐欠損性が低下する場合があり、２５重量％を超えると靭性が低下する場合がある。なお、第３成分が２種以上含まれる場合、それらの配合比は特に限定されない。
【００１７】
なお、本発明において「鉄系金属」とは、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、およびニッケル（Ｎｉ）からなる群より選ばれる少なくとも１種の金属をいう。また、Ｃｒ、Ｖ、およびＺｒについては、Ｃｏ中に固溶している場合、または金属元素として単独で存在している場合は、このような鉄系金属として扱うものとする。ただし、Ｃｒについては、その含有量を０．３重量％未満とすることが好ましい。Ｃｒがこの範囲を超えて含有されると濡れ性を悪化させ空孔を発生させる原因となる。
【００１８】
＜被覆層＞
本発明の表面被覆切削工具は、上記の基材を被覆する１層以上の被覆層を備える。ここで、被覆層が基材を被覆するとは、基材の全面を被覆するようにして形成されていても良いし、基材の一部分のみを被覆するようにして形成されていても良いことを意味する。しかし、被覆層の形成目的がそもそも切削工具の諸特性の向上にあることから、被覆層は基材の全面を被覆するかもしくは一部分を被覆する場合であっても切削性能の向上に寄与する部位の少なくとも一部分を被覆することが好ましい。
【００１９】
このような本発明の被覆層の厚み（被覆層が２層以上の層を積層させて構成される場合は全体の厚み）は、０．５μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。その厚みが０．５μｍ未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されないことがあり、一方、４０μｍを超えてもそれ以上の諸特性の向上が認められないことから経済的に有利ではない。しかし、経済性を無視する限りその厚みは４０μｍ以上としても何等差し支えなく、本発明の効果は示される。このような被覆層の厚みの測定方法としては、たとえば表面被覆切削工具を切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察することにより測定することができる。
【００２０】
このような本発明の被覆層は、少なくとも以下で述べるような最下層を含むとともに、硬質層や組成傾斜層を含むことができる。
【００２１】
＜最下層＞
本発明において上記被覆層のうち基材と接する最下層は、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつ化学式Ｍ1-XＺX（ただし、ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｏ、およびＶからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を示し、Ｚは塩素を示し、Ｘは原子比を示し、０＜Ｘ≦０．５である。）で示される第１化合物を含むことを特徴とする。このような最下層を形成することにより、上記の特許文献３のようにＣｏの金属間化合物からなる層を形成する場合等に比べ、被覆層全体が基材に対して極めて強力な密着性を有したものとなる。これは、おそらく基材のＣｏの金属間化合物に第１化合物に含まれる（またはその不可避不純物として含まれる）塩素を拡散させられるためではないかと考えられる。そして、本発明の表面被覆切削工具はこのように被覆層と基材とが極めて高い密着性を有することから、耐摩耗性等の諸特性が向上し、以って工具寿命が飛躍的に延長されたものである。
【００２２】
ここで、最下層においてその厚みを規定することは極めて重要であり、その厚みが０．００５μｍ未満である場合は強力な密着性を得ることができず、またその厚みが０．１μｍを超えると最下層自体が脆性を帯びるため却って基材との密着性が低下することになる。このような最下層の厚みは、より好ましくはその上限が０．０９μｍであり、さらに好ましくは０．０８μｍである。またその下限は、より好ましくは０．００７μｍであり、さらに好ましくは０．０１μｍである。なお、このような最下層の厚みは、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）等とＥＤＳ（蛍光Ｘ線元素分析）、ＥＰＭＡ（電子線マイクロアナライザ）等とを組み合わせる方法や、カロテスト（簡易精密膜厚測定機）で被覆層と基材との界面を露出させた後村上氏試薬でエッチング処理を行ない、それを金属顕微鏡で観察する等により測定することができ、また組成等の同定は、ＥＰＭＡ−ＥＤＳ（電子線マイクロアナライザ−エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析）により確認することができる。
【００２３】
一方、上記化学式Ｍ1-XＺXにおいて、Ｍは特に好ましくはＴｉ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌからなる少なくとも１種の元素を示し、Ｘは特に好ましくはその上限が０．４、さらに好ましくは０．３、その下限が０より大きく、さらに好ましくは０．０１である。Ｍとして２種以上の元素を含む場合は、それらの合計量が上記式の「１−Ｘ」を示すものとする（ただし、これら２種以上の元素間の原子比は特に限定されない）。
【００２４】
このような第１化合物は、さらに炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素を含むことができる。このような元素を含む場合は、上記化学式Ｍ1-XＺXにおいてそれらの元素と塩素との合計量が上記式の「Ｘ」を示すものとする（ただしこれらの元素と塩素との原子比は特に限定されないが、塩素の原子数をそれら以外の原子数より多くすることが好ましい）。そして、このような最下層は以下のように化学蒸着法（ＣＶＤ法）により形成されることが好ましい。
【００２５】
すなわち、たとえば１または２以上の反応ガス（原料ガス）およびキャリアガスを５〜５０リットル／分の流量（複数のガスが含まれる場合はその合計流量）で用いて、４０ｈＰａ〜６００ｈＰａの圧力条件下、８００〜１３００℃にて２〜２５分間維持（キープ時間とも記す）することにより形成することができる。なお、反応ガスとキャリアガスの分圧比は、特に限定されるものではないが反応ガス１に対してキャリアガスの比率を１〜１００とすることが好ましい。
【００２６】
なお、塩素ならびに炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素は、上記化学式のＭとともに成膜されるものであっても良いし、他の被覆層や基材から拡散してくるものであっても良い。
【００２７】
＜硬質層＞
本発明の被覆層は、上記最下層上に形成される１層以上の硬質層を含むことが好ましく、この硬質層（２層以上形成される場合はその各層）は、周期律表のＩＶａ族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ等）、Ｖａ族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ等）、ＶＩａ族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ等）、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物によって構成されることが好ましい。
【００２８】
上記のような化合物としては、たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮＯ、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＢ2、ＴｉＯ2、ＴｉＢＮ、ＴｉＢＮＯ、ＴｉＣＢＮ、ＺｒＣ、ＺｒＯ2、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮ、ＣｒＮ、ＶＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＳｉＣＮ、ＡｌＴｉＣｒＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＺｒＣＮ、ＺｒＣＮＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＡｌＣＮ、ＺｒＮ、ＺｒＯ2、ＴｉＯ2、ＴｉＺｒＣＮ、ＴｉＡｌＣ、ＮｂＣ、ＮｂＮ、ＮｂＣＮ、Ｍｏ2Ｃ、ＷＣ、Ｗ2Ｃ、ＴａＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣ、ＨｆＯ2、ＨｆＮ等を挙げることができる。なお、これらの化合物に塩素が含まれる場合、塩素は侵入型として含まれていてもよいし置換型として含まれていてもよく、また化合物を形成していてもよい。
【００２９】
なお、本発明において上記のように化合物を化学式で表わす場合、原子比を特に限定しない場合は従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるものではない。たとえば単に「ＴｉＣＮ」と記す場合、「Ｔｉ」と「Ｃ」と「Ｎ」の原子比は５０：２５：２５の場合のみに限られず、また「ＴｉＮ」と記す場合も「Ｔｉ」と「Ｎ」の原子比は５０：５０の場合のみに限られない。これらの原子比としては従来公知のあらゆる原子比が含まれるものとする。
【００３０】
上記のような硬質層を構成する化合物のうち、より好ましくは、Ｔｉ、Ｚｒ、およびＨｆからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素、硼素、および塩素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物を選択することが好適である。これらの化合物からなる層を硬質層の少なくとも一層として含むことが好ましく、特に上記の最下層の直上に形成することが好ましい。これにより、最下層と硬質層との密着性を特に強力なものとすることができるからである。
【００３１】
また、本発明の硬質層の少なくとも一層は、上記のような化合物としてα−アルミナ（結晶構造がα型のアルミナ）またはκ−アルミナ（結晶構造がκ型のアルミナ）を含む層であることが好ましい。これにより、被覆層の耐摩耗性を一層向上させることができる。
【００３２】
ここで、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層とは、このようなアルミナを５０重量％以上含有することを意味し、より好ましくは不可避不純物を除きこのようなアルミナのみによって構成されることをいう。なお、アルミナの結晶構造は、Ｘ線回折法（ＸＲＤ）により同定することができる。
【００３３】
このような硬質層の厚み（硬質層１層当りの厚み）は、０．３μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくはその下限を０．５μｍ以上、さらに好ましくは１μｍ以上、その上限を１５μｍ以下、さらに好ましくは１０μｍ以下とすることが好適である。この硬質層の厚みが０．３μｍ未満の場合、十分に耐摩耗性等の諸特性を向上させることができない場合があり、２０μｍを超えても大幅に特性を改善することがないため工業的に好ましくない場合がある。
【００３４】
なお、本発明の硬質層は、ＣＶＤ法により形成されることが好ましい。これにより上記の最下層に連続して硬質層を形成することができ、これらの密着性を向上させることができるため特に好適である。このようなＣＶＤ法としては、従来公知の方法を特に限定することなく使用することができ、条件等が限定されることはない。たとえば、８００〜１０５０℃程度の成膜温度を採用することができ、使用するガスとしてもアセトニトリル等のニトリル系のガス等従来公知のガスを特に限定することなく使用することができる。
【００３５】
そして、特に本発明の被覆層は、硬質層として化学蒸着法、特にＭＴ−ＣＶＤ法により形成されるＴｉＣＮを主成分とする層を含むことが好ましい。ＣＶＤ法による熱の適用に基づく基材のダメージを低減させつつ、耐摩耗性に優れる炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）を主成分とする層を形成させることができるからである。ここで、ＴｉＣＮを主成分とする層とは、ＴｉＣＮを９０重量％以上含む層を意味し、好ましくは不可避不純物を除きＴｉＣＮのみにより構成されることを意味する。また、上記ＭＴ−ＣＶＤ（ｍｏｄｅｒａｔｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ＣＶＤ）法とは、上記で説明したような通常のＣＶＤ法が約９５０〜１０５０℃で成膜が行なわれることが多いのに対して、約８００〜９５０℃という比較的低温で行なう方法をいう。
【００３６】
なお、本発明の硬質層は、上記のような各化合物の外、ＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、およびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素のみによって構成された層を含むこともできる。
【００３７】
本発明の硬質層の組成の同定は、ＥＰＭＡ−ＥＤＳ（電子線マイクロアナライザ−エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析）により確認することができる。
【００３８】
＜組成傾斜層＞
本発明の被覆層において、上記最下層と上記硬質層との間には組成傾斜層を形成することができ、この組成傾斜層は上記最下層の組成から上記硬質層（該組成傾斜層上に複数の硬質層が形成される場合はこの組成傾斜層の直上の硬質層）の組成へと厚み方向にその組成が変化する層であることが好ましい。このような組成傾斜層を形成することにより、最下層と硬質層との密着性を高めることができる。このような組成傾斜層は、厚みを０．２μｍ以上２μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくはその下限は０．３μｍ以上であり、その上限は１μｍ以下、さらに好ましくは０．８μｍ以下とすることが好適である。この組成傾斜層の厚みが０．２μｍ未満の場合、密着性を向上させることができない場合があり、２μｍを超えても大幅に特性を改善することがないため工業的に好ましくない場合がある。
【００３９】
このような組成傾斜層は、最下層および硬質層とは独立して形成する必要はなく、その形成方法にもよるが通常は最下層を形成後硬質層を形成するときにこれら両層の形成の途中段階で不可避的に形成されるものである。換言すれば、この組成傾斜層は、その観察条件により観察されたり観察されなかったりする程度のものであり、通常透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等による観察倍率を２００万倍以上にする場合において観察されるものである。
【００４０】
なお、最下層および硬質層の境界部にこのような組成傾斜層が形成されるために、これら両層の境界部を明確に定めることができない場合は、このような組成傾斜層における厚み方向の中間点をこれら両層の境界部とみなし、各層の厚み等を測定するものとする。
【００４１】
＜製造方法＞
本発明は、超硬合金からなる基材とそれを被覆する１層以上の被覆層とを備える表面被覆切削工具の製造方法をも提供するものである。かかる製造方法は、基材を準備する工程（「基材準備工程」とも記す）と、該被覆層のうち該基材と接する最下層として、上記第１化合物を含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下である最下層を形成する工程（「最下層形成工程」とも記す）とを少なくとも含む。そして、この最下層形成工程は、上記で既に説明した通りＣＶＤ法により実行されることが好ましい。
【００４２】
なお、本発明の製造方法は、上記のような工程を含む限り他の工程を含んでいても差し支えない。たとえば、硬質層を形成する工程等が含まれる。このような硬質層を形成する工程（「硬質層形成工程」とも記す）も、ＣＶＤ法により実行されることが好ましく、これにより最下層と硬質層とを連続処理により形成することができ最下層と硬質層との密着性を向上させることができるとともに生産効率を向上させることもできる。したがって、本発明の被覆層は全て、ＣＶＤ法により形成されたものとすることが特に好ましい。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４４】
＜基材準備工程＞
以下の表１に記載した超硬合金を用い、形状が住友電工ハードメタル（株）製ＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ−ＧＵである刃先交換型切削チップを成形することにより基材Ａ〜Ｌを得た。表１に記載されている成分の残部は炭化タングステン（ＷＣ）であり、すなわちこれらの超硬合金は炭化タングステン、鉄系金属、および第３成分を含むものである。なお、たとえば基材Ｂにおける「（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ）Ｃ」は金属成分がＴｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏである炭化物が３．８重量％含有されていることを示す（他の基材においても各表記はこれと同様の意味を示す）。
【００４５】
【表１】
2010076030.tif 000002
【００４６】
＜最下層形成工程＞
上記の表１記載の基材のそれぞれに対して、以下の表２に記載した最下層の形成条件により基材上の全面に最下層を形成した。このようにして形成された最下層の厚みおよび組成（化学式Ｍ1-XＺXで示す）を同表２に示す。最下層の厚みは、カロテストで被覆層と基材との界面を露出させた後村上氏試薬でエッチング処理を行ない、それを金属顕微鏡で観察する方法により測定した。また、最下層の組成はＥＰＭＡ−ＥＤＳ（電子線マイクロアナライザ−エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析）により確認した。
【００４７】
【表２】
2010076030.tif 000003
【００４８】
＜硬質層形成工程＞
上記のようにして基材上に最下層を形成した表面被覆切削工具の前駆体に対して、以下の表３に記載した硬質層ａ〜ｄのそれぞれを該最下層上の全面に形成した。たとえば、表３中の硬質層ａは、該最下層上に第２層として厚み０．５μｍのＴｉＮからなる層を形成し、その上に第３層として厚み３．０μｍのＴｉＣＮからなる層を形成し、その上に第４層として厚み２．５μｍのＴｉＺｒＣＮからなる層を形成し、その上に第５層として厚み１．０μｍのＴｉＣＮＯからなる層を形成し、その上に第６層として厚み２．５μｍのκ−アルミナを含む層を形成し、その上に第７層として厚み１．０μｍのＺｒＮからなる層を形成したことを示す。他の硬質層ｂ〜ｄについても同様である。なお、表３中の「ＴｉＣＮ」はＭＴ−ＣＶＤ法により形成されるＴｉＣＮからなる層（すなわちＴｉＣＮを主成分とする層）を示し、「κ−Ａｌ2Ｏ3」はκ−アルミナを含む層（κ−アルミナを５０重量％以上含む層）を示し、「α−Ａｌ2Ｏ3」はα−アルミナを含む層（α−アルミナを５０重量％以上含む層）を示す（なお、このようなアルミナを含む層は、より好ましくは不可避不純物を除きこのようなアルミナのみによって構成される層とすることが特に好適である）。また、硬質層ｃの第６層は、κ−アルミナとジルコニウムとの混合物（ジルコニウム：０．２重量％）により構成されていることを示す。
【００４９】
そして、このような硬質層の各層は、以下の表４に示した条件を採用したＣＶＤ法により形成した。
【００５０】
【表３】
2010076030.tif 000004
【００５１】
【表４】
2010076030.tif 000005
【００５２】
＜表面被覆切削工具＞
上記のようにして上記表２に示すＮｏ．１〜２４の本発明の実施例の表面被覆切削工具を製造した。また、同様にして同表２に示すＮｏ．１〜５の比較例の表面被覆切削工具を製造した。たとえば、表２のＮｏ．１の表面被覆切削工具は、基材として表１記載の「基材Ａ」を用い、その基材上に表２記載の「形成条件」により厚み０．００５μｍの最下層（組成：Ｃｏ0.88（ＣｌＮ）0.12）を形成し、その最下層上に硬質層として表３記載の「硬質層ａ」を形成したこと（すなわち最下層上に硬質層ａの第２層を形成し、その上に順次第７層まで形成したこと）を示す。なお、Ｎｏ．１およびＮｏ．２の比較例の表面被覆切削工具は、最下層が形成されなかったことを示し、Ｎｏ．３およびＮｏ．４の比較例の表面被覆切削工具は、最下層の厚みが本発明の規定外となるものであり、Ｎｏ．５の比較例の表面被覆切削工具は最下層の第１化合物が塩素を含まないものである。
【００５３】
＜性能評価＞
上記のようにして得られた表面被覆切削工具について、下記条件で連続切削試験および断続切削試験を行なうことにより基材と被覆層との密着性の程度を評価した。その結果を以下の表５に示す。
【００５４】
＜連続切削試験の条件＞
使用ホルダ：ＰＣＬＮＲ２５２５−４３（住友電工ハードメタル社製）
被削材：ＳＣＭ４３５（ＨＢ＝２４６）丸棒
切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．２６ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：２．０ｍｍ
湿式／乾式：湿式（水溶性油）
評価：すくい面側の摩耗が進行したことによる切れ刃欠損が生じるまでの時間（分）を求めた。時間が長いもの程耐摩耗性に優れていることを示し、基材と被覆層との密着性が強力であることを示している。
【００５５】
＜断続切削試験の条件＞
使用ホルダ：ＰＣＬＮＲ２５２５−４３（住友電工ハードメタル社製）
被削材：ＳＣＭ４３５（ＨＢ＝２４６）角材
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ.
送り：０．２１ｍｍ／ｒｅｖ.
切込み：１．５ｍｍ
切削時間：２分間
湿式／乾式：乾式
評価：１０切れ刃にて試験を行ない、欠損した切れ刃数を求めた。欠損した切れ刃数が少ないもの程、基材と被覆層との密着性が強力であることを示している。
【００５６】
【表５】
2010076030.tif 000006
【００５７】
表５より明らかなように、本発明の実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、基材と被覆層との密着性が強力であることが確認された。すなわち、最下層を形成しなかった比較例１および２、最下層の厚みが本発明の規定外となる比較例３および４、ならびに最下層の第１化合物が塩素を含まない比較例５では、いずれも基材と被覆層との密着性に劣っていた。したがって、実施例の表面被覆切削工具において、このように優れた効果が示されるのは、該被覆層のうち上記基材と接する最下層が０．００５μｍ以上０．１μｍ以下の厚みを有し、かつ化学式Ｍ1-XＺXで示される第１化合物を含むことに起因することは明らかである。
【００５８】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【００５９】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。