(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、該被覆層のうち上記基材と接する最下層は、Ｃｏと塩素とを含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつＣｏを含有する原料を用いて形成されることを特徴とする。【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、Ｃｏと塩素とを含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつＣｏを含有する原料を用いて形成される、表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記最下層は、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によって構成される請求項３記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
前記硬質層は、化学蒸着法により形成されるＴｉＣＮを主成分とする層を含む請求項３または４に記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
前記硬質層は、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層を含む請求項３〜５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項７】
前記最下層は、Ｃｏの原子％に対するＣｌの原子％の比が０．０１以上１．５以下である請求項１〜６のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項８】
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１〜７のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項９】
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１〜８のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項１０】
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であって、
前記基材を準備する工程と、
前記被覆層のうち前記基材と接する最下層として、Ｃｏと塩素とを含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下である最下層を形成する工程とを含み、
前記最下層を形成する工程は、Ｃｏを含有する原料を用いて実施される、表面被覆切削工具の製造方法。
【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、該被覆層のうち上記基材と接する最下層は、Ｃｏと塩素とを含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつＣｏを含有する原料を用いて形成されることを特徴とする。
【０００７】
ここで、上記最下層は、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好ましい。
【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く、また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によって構成されることが好ましい。
【０００９】
また、上記硬質層は、化学蒸着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く、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層を含むことが好ましい。また、上記最下層は、Ｃｏの原子％に対するＣｌの原子％の比が０．０１以上１．５以下であることが好ましい。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
また、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であって、該基材を準備する工程と、該被覆層のうち該基材と接する最下層として、Ｃｏと塩素とを含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下である最下層を形成する工程とを含み、この最下層を形成する工程は、Ｃｏを含有する原料を用いて実施されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
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】
【００１４】
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。
【００１５】
＜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。
【００１６】
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、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。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を兼備できるという効果が得られる。
【００１７】
ここで、上記鉄系金属（２種以上含む場合はその合計量）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％、その下限が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。
【００１８】
また、上記第３成分（２種以上含む場合はその合計量）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％、その下限が１重量％である。０．５重量％未満では耐塑性変形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。第３成分として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。
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
＜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、Ｃｏと塩素とを含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつＣｏを含有する原料を用いて形成されることを特徴とする。このような最下層を形成すること（特にＣｏとともに塩素を含むこと）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、おそらく最下層以外の被覆層との密着力が高いＣｏで基材表面が被覆されるとともに、被覆層成分である塩素がこの最下層へ拡散することにより、基材と最下層、そして最下層と他の被覆層との密着力が向上す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。
【００２４】
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０．０７μｍであり、その下限は０．０２μｍである。
【００２５】
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、それを金属顕微鏡で観察する方法等により測定することができる。
【００２６】
また、本発明の最下層は、「Ｃｏを含有する原料を用いて形成された」ことを特徴とする。すなわち、この「Ｃｏを含有する原料を用いて形成された」という規定は、このような最下層を構成するＣｏが基材からの拡散物ではないこと（すなわち基材を構成するＣｏが拡散してきたものではないこと）を示している。そして、このようにＣｏを含有する原料を用いて最下層を形成する方法としては、たとえばＣｏを含んだ原料ガスを用いる化学蒸着法（ＣＶＤ法）やＣｏ粒子やＣｏ製ブラシを用いて行なわれる機械的加工法等を挙げることができる。これらの方法において、Ｃｏを含んだ原料ガス、Ｃｏ粒子、およびＣｏ製ブラシが各々「Ｃｏを含有する原料」となる。
【００２７】
これらの方法についてさらに詳細に説明すると、まずＣＶＤ法では、５０〜５００℃程度のＣｏを充填した密閉減圧容器（ジェネレータ構造）中に水素、塩化水素、アルゴン、窒素、四塩化チタン、メタン（ＣＨ4）、またはこれらの２以上の混合ガスをキャリアガスとして１〜３０リットル／分で１〜３００分間（本発明ではこの時間をキープ時間と記す）導入することによりＣｏを含んだ原料ガスを生成させ、これを連続的にＣＶＤ成膜装置に導入することにより基材直上に最下層を形成することができる。
【００２８】
また、機械的加工法では、Ｃｏ粒子を用いる場合（すなわちドライブラスト等のブラスト法を適用する場合）、粒径が１０〜５００μｍのＣｏ粒子を用いて、常温〜５００℃、圧力０．０１〜５ＭＰａ（雰囲気は大気）の条件下３秒〜２０分間程度処理することにより、基材直上に最下層を形成することができる。一方、Ｃｏ製ブラシをを用いる場合（すなわちブラシ加工法を適用する場合）、ブラシ径（Ｃｏ製の毛の部分）がφ０．５〜５ｍｍのＣｏ製ブラシを用いて、回転数５００〜５０００ｒｐｍ、切り込み１〜１０ｍｍの条件下、１秒〜２０分間処理することにより、基材直上に最下層を形成することができる。
【００２９】
また、このような最下層の組成としては、Ｃｏとともに塩素を含む限りこれら両者のみで構成されていても良いし、他の成分が含まれていても良い。ここで、塩素の含有量はＥＤＸ（エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析）におけるＣｌＫαおよびＣｏＫαによって同定しており、Ｃｏの原子％に対するＣｌの原子％の比（Ｃｌ原子％／Ｃｏ原子％）で表わした場合に０．０１以上１．５以下とすることが好ましい。なお、最下層に含まれる塩素は、最下層をＣＶＤ法で形成する際に用いられるキャリアガスに含まれる塩素（塩化物中の塩素を含む）に由来するものであっても良いし、他の被覆層をＣＶＤ法で形成する際の反応ガスに含まれる塩素（塩化物中の塩素を含む）が拡散してきたものであっても良い。この点、他の被覆層がＣＶＤ法で形成される場合はその形成条件を調節することによりこのように塩素を最下層に拡散させることが可能であるが、物理的蒸着法（ＰＶＤ法）により形成された他の被覆層や基材から最下層に塩素が拡散することはない。
【００３０】
最下層に含まれ得る他の成分としては、たとえば炭素、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種の元素を挙げることができる。これらの元素を含む場合、基材と最下層、および最下層と他の被覆層との密着力がさらに向上するという効果を示すことができる。これらの他の元素は、他の被覆層や基材から拡散してくるものと考えられる。なお、これらの他の成分は、上記と同様にＥＤＸにおけるＣＫα、ＮＫα、ＯＫα、ＢＫαによって同定することができる。
【００３１】
このような他の成分（２成分以上の場合はその合計）の含有量は、Ｃｏの原子％に対する各成分の原子％の比（各成分の原子％／Ｃｏ原子％）として表わした場合に０．１以上５０以下とすることが好ましい。なお、本発明の最下層は、不可避不純物を除き、基材および加工に起因するＣｏ以外の金属成分を含有しないことが好ましい。このようなＣｏ以外の金属成分は基材と最下層との密着力の低下を助長する傾向を示すためである。
【００３２】
＜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。
【００３３】
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、ＨｆＯ、ＨｆＯ2、ＴｉＣｒＣ、ＺｒＢＮ、ＡｌＨｆＮ、ＴａＮ、ＴａＣＮ、ＴａＣ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。特に、これらの化合物からなる層を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。
【００３６】
また、本発明の硬質層としては、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）を含む層を含むことが好ましい。ここで、α−アルミナまたはκ−アルミナを含む層としては、α−アルミナまたはκ−アルミナを主成分とする層が好ましく、この場合「主成分とする」とは、層中においてα−アルミナまたはκ−アルミナを５０重量％以上含むことを意味する。特に、α−アルミナまたはκ−アルミナを７０重量％以上含むことが好ましい。このように、硬質層としてα−アルミナまたはκ−アルミナを含む層を含むことにより、被覆層の耐摩耗性を一層向上させることができる。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。また、このようなアルミナは、ＺｒやＴｉなどのＩＶａ族元素がドープされていてもよい。
【００３７】
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３０μｍ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２０μｍ以下、さらに好ましくは１５μｍ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、３０μｍ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。
【００３８】
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。
【００３９】
そして、特に本発明の被覆層は、硬質層として化学蒸着法（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く、より好ましくは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。
【００４０】
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ものとすることもできる。
【００４１】
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。
【００４２】
＜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０．００５μｍ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を０．０１μｍ以上、さらに好ましくは０．１μｍ以上、その上限を１μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下とすることが好適である。この組成傾斜層の厚みが０．００５μｍ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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
＜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、上記で既に説明した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、Ｃｏと塩素とを含み、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）とを含む。そして、この最下層形成工程は、上記で既に説明したようなＣｏを含有する原料を用いて実施されることを特徴としており、上記のようなＣＶＤ法や機械的加工法等が含まれる。
【００４６】
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。
【実施例】
【００４７】
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。
【００４８】
＜基材＞
以下の表１に記載した超硬合金を用い、形状がＣＮＭＡ１２０４０８（ＪＩＳ  Ｂ４１２０  １９９８）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（基材準備工程）。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）。
【００４９】
【表１】
2010030004.tif 000002
【００５０】
＜最下層の形成＞
上記の表１記載の基材のそれぞれに対して、以下の表２および表３に記載した最下層の形成方法１〜８のいずれかを適用することにより基材上の全面または部分的（表２記載の方法では基材上の全面に形成できるが表３記載のブラシ加工法では刃先やすくい面や逃げ面のみに加工でき、ブラスト法では穴の中は処理されない）に最下層を形成した（最下層形成工程）。すなわち、表２はＣｏを含有する原料としてＣｏを含んだ原料ガスを用いるＣＶＤ法により最下層を形成する方法（形成方法１〜４）を示しており、表３は機械的加工法により最下層を形成する方法を示している（形成方法５および６はＣｏを含有する原料としてＣｏ粒子（粒径：５０μｍ）を用いるドライブラスト法（常温、圧力１．０ＭＰａ、雰囲気は大気）を示し、形成方法７および８はＣｏを含有する原料としてＣｏ製ブラシ（ブラシ径：φ１．５ｍｍ）を用いたブラシ加工法（回転数：１５００ｒｐｍ、切り込み：２ｍｍ）を示している）。なお、表２の形成方法３のキャリアガスは、水素と塩化水素とからなる混合ガス（流量：水素７リットル／分、塩化水素３リットル／分）を用いたことを示す。
【００５１】
このようにして形成された最下層の厚みおよび組成（Ｃｌ原子％／Ｃｏ原子％）を後述の表６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、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（すなわち塩素の含有量）は、ＥＤＸにおいてＣｏＫαおよびＣｌＫαのピークより算出し、Ｃｏ原子％に対するＣｌ原子％の比を示す。
【００５２】
【表２】
2010030004.tif 000003
【００５３】
【表３】
2010030004.tif 000004
【００５４】
＜硬質層の形成＞
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４に記載した硬質層ａ〜ｄのそれぞれを該最下層上の全面または部分的に形成した。たとえば、表４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α−アルミナからなる層を形成し、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４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、「α−Ａｌ2Ｏ3」はα−アルミナを主成分とする層を示し、「κ−Ａｌ2Ｏ3」はκ−アルミナを主成分とする層を示す。また、硬質層ｃの第６層は、α−アルミナと、ジルコニウムおよび／または酸化ジルコニウムとの混合物により構成されていることを示す。
【００５５】
そして、このような硬質層の各層は、以下の表５に示した条件を採用したＣＶＤ法により形成した。
【００５６】
【表４】
2010030004.tif 000005
【００５７】
【表５】
2010030004.tif 000006
【００５８】
＜表面被覆切削工具＞
上記のようにして以下の表６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、同様にして以下の表６に示すＮｏ．１〜４の比較例の表面被覆切削工具を製造した。たとえば、表６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「形成方法１」により厚み０．００５μｍの最下層（組成（Ｃｌ原子％／Ｃｏ原子％）が０．０１）を形成し、その最下層上に硬質層として表４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、比較例のＮｏ．１およびＮｏ．２の表面被覆切削工具は、最下層を形成しなかったことを示す。
【００５９】
なお、表６の最下層の組成（Ｃｌ原子％／Ｃｏ原子％）より明らかなように、Ｎｏ．１〜２４の実施例の表面被覆切削工具の最下層は、Ｃｏと塩素とを含むものである。
【００６０】
【表６】
2010030004.tif 000007
【００６１】
＜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７に示す。
【００６２】
＜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の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。
【００６３】
＜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。
【００６４】
【表７】
2010030004.tif 000008
【００６５】
表７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、ならびに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、Ｃｏと塩素とを含み、厚みが０．００５μｍ以上０．１μｍ以下であり、かつＣｏを含有する原料を用いて形成されていることに起因することは明らかである。
【００６６】
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。
【００６７】
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。