(57)【要約】【課題】高硬度材の高速切削加工で、すぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具を提供する。【解決手段】ｃＢＮ含有量が７０容量％以上であるｃＢＮ基超高圧焼結材料からなる工具基体の表面に、下部層、中間層および上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成し、下部層は、組成式：Ｂ１−Ｘ−ＹＣＸＮＹで表した場合、Ｘ＝０．０５〜０．３、Ｙ＝０．１〜０．４（Ｘ、Ｙは原子比）を満足するＢ、ＣおよびＮの複合化合物層、中間層はＢ４Ｃ層、上部層は、組成式：（Ｔｉ１−ＺＡｌＺ）Ｎ層で表した場合、Ｚ＝０．３〜０．６５（Ｚは原子比）であるＴｉとＡｌの複合窒化物層、で構成する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化ほう素の含有量が７０容量％以上の立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料からなる工具基体の表面に、下部層、中間層および上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具において、
（ａ）上記下部層は、０．０５〜０．５μｍの層厚を有し、
組成式：Ｂ１−Ｘ−ＹＣＸＮＹ
で表した場合、Ｘ、Ｙが、それぞれ、０．０５〜０．３、０．１〜０．４（但し、Ｘ、Ｙのいずれも原子比）を満足するＢ、ＣおよびＮの複合化合物層、
（ｂ）上記中間層は、０．０５〜０．５μｍの層厚を有するＢ４Ｃ層、
（ｃ）上記上部層は、０．５〜５μｍの層厚を有し、
組成式：（Ｔｉ１−ＺＡｌＺ）Ｎ層
で表した場合、Ｚが０．３〜０．６５（但し、Ｚは原子比）であるＴｉとＡｌの複合窒化物層、
であることを特徴とする表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材からなる被削材を高速切削加工した場合でも、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮し、長期にわたって安定した切削性能を発揮することができる、立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料で構成された切削工具基体（以下、工具基体という）の表面に硬質被覆層を形成した表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具（以下、被覆ｃＢＮ基焼結工具という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被覆ｃＢＮ基焼結工具には、各種の鋼や鋳鉄などの被削材の旋削加工にバイトの先端部に着脱自在に取り付けて用いられるインサートや、前記インサートを着脱自在に取り付けて、面削加工や溝加工、さらに肩加工などに用いられるソリッドタイプのエンドミルと同様に切削加工を行うインサート式エンドミルなどが知られている。
【０００３】
また、被覆ｃＢＮ基焼結工具としては、各種の立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料で構成された工具本体の表面に、チタンとアルミニウムの複合窒化物（ＴｉＡｌＮで示す）層などの表面被覆層を蒸着形成してなる被覆ｃＢＮ基焼結工具が知られており、これらが例えば各種の鋼や鋳鉄などの切削加工に用いられていることも知られている。
【０００４】
さらに、上記の被覆ｃＢＮ基焼結工具が、例えば図１に概略説明図で示される物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレーティング装置に上記の工具基体を装入し、ヒータで装置内を、例えば５００℃に加熱した状態で、Ｔｉ−Ａｌ合金からなるカソード電極（蒸発源）と、アノード電極との間に、例えば９０Ａの電流を印加してアーク放電を発生させ、同時に装置内に、例えば、反応ガスとして窒素ガスを導入して、例えば２Ｐａの反応雰囲気とし、一方前記工具基体には、たとえば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件で、前記工具基体の表面に、ＴｉＡｌＮ層など、所望の層を蒸着形成することにより製造されることも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３４３２８号公報
【特許文献２】特開平８−１１９７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の切削加工装置のＦＡ化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工は、通常の切削条件に加えて、より高速条件下での切削加工が要求される傾向にあるが、上記の従来被覆工具においては、各種の鋼や鋳鉄を通常条件下で切削加工した場合に特段の問題は生じないが、これを、合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材からなる被削材の高速切削に用いた場合には、切削時の高熱発生、高負荷による硬質被覆層の付着強度の不足のため、あるいは、クレーター摩耗の発生等によって、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材からなる被削材の高速切削加工で、硬質被覆層がすぐれた付着強度を備えるとともにすぐれた耐摩耗性、特に、耐クレーター摩耗性、を発揮し、長期の使用に亘って、すぐれた切削性能を発揮する被覆ｃＢＮ基焼結工具を開発すべく研究を行った結果、次のような知見を得た。
【０００８】
（ａ）超高圧焼結材料製工具基体中の立方晶窒化ほう素（以下、ｃＢＮで示す）は、きわめて硬質で、焼結材料中で分散相を形成し、そしてこの分散相によって耐摩耗性の向上を図ることができるが、ｃＢＮの配合割合が７０容量％以上に多くなったような場合には、工具基体の硬さ上昇は見込めるものの、ＴｉＡｌＮ層からなる硬質被覆層との付着強度が低下傾向を示すようになるため、高熱発生を伴うとともに、切刃に対して高負荷が作用する高硬度材の高速切削加工においては、硬質被覆層の欠損、剥離の発生によって、工具基体の有するすぐれた高温硬さを切削性能向上に生かすことができない。
【０００９】
（ｂ）そこで、工具基体とＴｉＡｌＮ層の付着強度を改善する硬質被覆層構造について、数多くの実験を重ねた結果、硬質被覆層を、下部層、中間層および上部層の三層構造として構成し、さらに、下部層は、Ｂ、ＣおよびＮの複合化合物（以下、ＢＣＮで示す）層、中間層はＢ４Ｃ層、上部層は、ＴｉＡｌＮ層で形成した場合には、層間付着強度が高いため、その結果、下部層および中間層を介したことにより、工具基体とＴｉＡｌＮ層の付着強度が大幅に改善されることを見出した。
【００１０】
（ｃ）さらに、下部層のＢＣＮ層について、工具基体側ではＮの含有比率を高くしＣの含有比率を下げ、逆に、中間層側ではＮの含有比率を下げＣ含有比率を高める組成傾斜構造を採用することにより、より一層、下部層−工具基体間、また、下部層−中間層間での層間付着強度が高くなることから、工具基体と硬質被覆層間の付着強度がより一段と高くなることを見出したのである。
【００１１】
（ｄ）したがって、ｃＢＮ含有量が７０容量％以上の被覆ｃＢＮ基焼結工具において、ＢＣＮ層からなる下部層、Ｂ４Ｃ層からなる中間層、ＴｉＡｌＮ層からなる上部層で硬質被覆層を構成した場合には、各層間の付着強度が高くなることから、硬質被覆層は全体として、すぐれた高温硬さ、靭性、高温強度を備え、その結果、大きな発熱を伴う合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材からなる被削材の高速切削加工において、欠損、剥離等を生じることなく、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性、特に、耐クレーター摩耗性、を示し、安定した切削性能を発揮するものである。
【００１２】
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「  立方晶窒化ほう素の含有量が７０容量％以上の立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料からなる工具基体の表面に、下部層、中間層および上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具において、
（ａ）上記下部層は、０．０５〜０．５μｍの層厚を有し、
組成式：Ｂ１−Ｘ−ＹＣＸＮＹ
で表した場合、Ｘ、Ｙが、それぞれ、０．０５〜０．３、０．１〜０．４（但し、Ｘ、Ｙのいずれも原子比）を満足するＢ、ＣおよびＮの複合化合物層、
（ｂ）上記中間層は、０．０５〜０．５μｍの層厚を有するＢ４Ｃ層、
（ｃ）上記上部層は、０．５〜５μｍの層厚を有し、
組成式：（Ｔｉ１−ＺＡｌＺ）Ｎ層
で表した場合、Ｚが０．３〜０．６５（但し、Ｚは原子比）であるＴｉとＡｌの複合窒化物層、
であることを特徴とする表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具（被覆ｃＢＮ基焼結工具）。」
に特徴を有するものである。
【００１３】
つぎに、この発明の被覆ｃＢＮ基焼結工具の硬質被覆層を構成する各層について説明する。
【００１４】
下部層：
下部層を構成するＢＣＮ層は、結晶構造はアモルファスであるが、高温での安定性にすぐれ、かつ硬さも高い。また、短範囲での結合形態がダイヤモンド構造に類似したものであることから、工具基体および中間層を構成するＢ４Ｃ層のいずれに対してもすぐれた密着性を有し、層間付着強度の向上に寄与する。
下部層を構成するＢＣＮを、
組成式：Ｂ１−Ｘ−ＹＣＸＮＹ
で表した場合、Ｘ、Ｙが、それぞれ、０．０５〜０．３、０．１〜０．４（但し、Ｘ、Ｙのいずれも原子比）を満足するように定めた理由は、以下のとおりである。
炭素はＢ−Ｃ−Ｎ層をアモルファス層として安定化させるために含有され、０．０５未満では六方晶構造になりやすく、よって硬さの低下を招き、逆に０．３を超えて含有すると、熱的に不安定となりやすく、高温での安定性が低下する。
窒素は基体の主成分であるｃＢＮ相との密着性確保のために含有され、０．１未満では密着性が確保できなくなり、逆に０．４を超えて含有すると、アモルファス層としての熱安定性に劣るようになるためである。
なお、工具基体および中間層を構成するＢ４Ｃ層との密着性、付着強度を高めるためには、工具基体側では、相対的にＮの含有比率を高くしＣの含有比率を下げ、逆に、中間層側では、相対的にＮの含有比率を下げＣ含有比率を高める組成傾斜構造を有するＢＣＮ層を形成することが望ましい。Ｎの含有比率が高くＣの含有比率が低い工具基体側のＢＣＮ層、および、Ｎの含有比率が低くＣの含有比率が高い中間層側のＢＣＮ層は、それぞれ、工具基体および中間層と類似する成分、組成の界面となるため、密着性、付着強度がより一層高められる。
【００１５】
ＢＣＮ層は、ターゲットにＢ４Ｃ焼結体を使用し、Ａｒガスと窒素ガスの混合雰囲気中で高周波スパッタリングを行うことにより形成することができる。
ＢＣＮ層中に組成傾斜構造を構成する場合には、スパッタリングによる成膜初期に、雰囲気ガス中の窒素ガス含有割合を高めておき、成膜後期には、雰囲気ガス中の窒素ガス含有割合を低減させることが必要である。
また、形成するＢＣＮ層の層厚が０．０５μｍ未満では、密着層としての効果が十分でなく、一方、その層厚が０．５μｍを超えると、膜全体としての強度が低下し、高負荷での切削時に破壊が生じやすくなることから、ＢＣＮ層の層厚は、０．０５〜０．５μｍと定めた。
【００１６】
中間層：
中間層を構成するＢ４Ｃ層は、ＢＣＮ層からなる下部層およびＴｉＡｌＮ層からなる上部層のいずれに対してもすぐれた密着性を有し、層間付着強度の向上に寄与する。
Ｂ４Ｃ層は、ＢＣＮ層からなる下部層の場合と同様、ターゲットにＢ４Ｃ焼結体を使用した高周波スパッタリングを行うことにより形成できるが、この場合、雰囲気ガスとしては、Ａｒガス雰囲気を使用する。
また、形成するＢ４Ｃ層の層厚が０．０５μｍ未満では、密着層としての効果が十分に得られず、一方、その層厚が０．５μｍを超えると、膜全体の強度の低下を招き、欠損を生じやすくなることから、Ｂ４Ｃ層の層厚は、０．０５〜０．５μｍと定めた。
【００１７】
上部層：
ＴｉＡｌＮ層におけるＴｉ成分は高温強度の維持、Ａｌ成分は高温硬さと耐酸化性の向上に寄与することから、ＴｉＡｌＮ層は、所定の高温強度、高温硬さおよび耐熱性を具備する層であって、合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材からなる被削材の高速切削加工時における切刃部の耐摩耗性を確保する役割を基本的に担う。
ただ、上部層を構成するＴｉＡｌＮ層を、
組成式：（Ｔｉ１−ＺＡｌＺ）Ｎ
で表した場合に、Ａｌの含有割合Ｚが０．６５を超えると、結晶構造の変化により、高温強度が低下し欠損が生じやすくなり、一方、Ａｌの含有割合Ｚが０．３未満になると、高温硬さと耐熱性が低下し、その結果、耐摩耗性の低下がみられるようになることから、Ａｌの含有割合Ｚの値を０．３〜０．６５（但し、原子比）と定めた。
また、上部層の層厚が０．５μｍ未満では、自身のもつ耐熱性、高温硬さおよび高温強度を硬質被覆層に長期に亘って付与できず、工具寿命短命の原因となり、一方その層厚が５μｍを越えると、欠損が生じ易くなることから、その層厚を０．５〜５μｍと定めた。
【発明の効果】
【００１８】
この発明の被覆ｃＢＮ基焼結工具は、ｃＢＮの配合割合が７０容量％以上の工具基体表面に、下部層、中間層および上部層からなる硬質被覆層を形成し、かつ、下部層を特定組成のＢＣＮ層、中間層をＢ４Ｃ層、また、上部層を特定組成のＴｉＡｌＮ層とすることによって、特にすぐれた付着強度を有し、さらに、高温硬さ、靭性、耐衝撃性を兼ね備えることから、合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬材からなる被削材の、高熱発生を伴う高速切削という厳しい切削条件下であっても、前記硬質被覆層に、欠損、剥離等の発生はなく、長期の使用に亘って、すぐれた耐摩耗性、特に、耐クレーター摩耗性、を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の被覆ｃＢＮ基焼結工具の硬質被覆層を形成するためのアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置と高周波スパッタリング（ＲＦ−ＳＰ）装置が併設されている物理蒸着装置の概略説明図を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図を示す。
【図２】比較被覆ｃＢＮ基焼結工具の硬質被覆層を形成するためのアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置の概略説明図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、この発明の被覆ｃＢＮ基焼結工具を実施例により具体的に説明する。
【実施例】
【００２１】
原料粉末として、いずれも０．５〜４μｍの範囲内の平均粒径を有するｃＢＮ粉末、ＴｉＮ粉末、ＡｌＮ粉末、Ｎｉ粉末、Ａｌ粉末、Ｃｏ粉末、Ｗ粉末を用意し、これら原料粉末を表１に示される配合組成に配合し、ボールミルで８０時間湿式混合し、乾燥した後、１２０ＭＰａの圧力で直径：５０ｍｍ×厚さ：１．５ｍｍの寸法をもった圧粉体にプレス成形し、ついでこの圧粉体を、圧力：１Ｐａの真空雰囲気中、９００〜１３００℃の範囲内の所定温度に６０分間保持の条件で焼結して切刃片用予備焼結体とし、この予備焼結体を、別途用意した、Ｃｏ：８質量％、ＷＣ：残りの組成、並びに直径：５０ｍｍ×厚さ：２ｍｍの寸法をもったＷＣ基超硬合金製支持片と重ね合わせた状態で、通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の条件である圧力：４ＧＰａ、温度：１２００〜１４００℃の範囲内の所定温度に保持時間：０．８時間の条件で超高圧焼結し、焼結後上下面をダイヤモンド砥石を用いて研磨し、ワイヤー放電加工装置またはダイヤモンド切断機にて一辺３ｍｍの正三角形状に分割し、さらにＣｏ：５質量％、ＴａＣ：５質量％、ＷＣ：残りの組成およびＣＩＳ規格ＳＮＧＡ１２０４１２の形状（厚さ：４．７６mm×一辺長さ：１２．７mmの正方形）をもったＷＣ基超硬合金製インサート本体のろう付け部（コーナー部）に、質量％で、Ｃｕ：２６％、Ｔｉ：５％、Ｎｉ：２．５％、Ａｇ：残りからなる組成を有するＡｇ合金のろう材を用いてろう付けし、所定寸法に外周加工した後、切刃部に幅：０．１３ｍｍ、角度：２５°のホーニング加工を施し、さらに仕上げ研摩を施すことによりＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４１２のインサート形状をもった工具基体Ａ〜Ｊをそれぞれ製造した。
【００２２】
ついで、上記の工具基体Ａ〜Ｊのそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図１に示されるアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置とＲＦスパッタリング（ＲＦ−ＳＰ）装置を併設した蒸着装置内の回転テーブル上に外周部に沿って装着し、前記ＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として、所定の成分組成をもったＴｉ−Ａｌ合金、前記ＲＦ−ＳＰ装置のターゲット（蒸発源）としてＢ４Ｃ焼結体を装着し、
（ａ）まず装置内を排気して０．５Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を４５０〜６００℃に加熱した後、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−２００Ｖのパルスバイアス電圧を印加して、さらに２．０ＰａのＡｒ雰囲気として、もって工具基体表面をＡｒガスボンバード洗浄し、
（ｂ）ついで、装置内に反応ガスとして、所定の窒素含有割合になるように調整したアルゴン−窒素混合ガス（あるいは、スパッタの進行とともに、窒素含有割合を低減させるように調整するアルゴン−窒素混合ガス）を導入して０．３Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、Ｂ４Ｃ焼結体のターゲットに高周波電源を用いて３００Ｗの高周波電力を印加してスパッタを行い、工具基体表面に目標層厚の下部層（ＢＣＮ層）を形成し、
（ｃ）ついで、装置内に反応ガスとして、アルゴンガスを導入して０．３Ｐａの反応雰囲気とすると共に、Ｂ４Ｃ焼結体のターゲットに高周波電源を用いて３００Ｗの高周波電圧を印加してスパッタを行い、また、−２００Ｖのパルス電圧を印加することにより前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体表面に目標層厚の中間層（Ｂ４Ｃ層）を形成し、
（ｄ）ついで、装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して２〜４Ｐａの反応雰囲気とすると共に、回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−１０〜−５０Ｖのパルスバイアス電圧を印加し、前記Ｔｉ−Ａｌ合金からなるカソード電極とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記工具基体表面に、表２に示される目標組成および目標層厚をもったＴｉＡｌＮ層からなる上部層を蒸着することにより、
ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４１２に規定するスローアウエイチップ形状の本発明の被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０（本発明工具１〜１０という）をそれぞれ製造した。
【００２３】
また、比較の目的で、
（ａ）上記の工具基体Ａ〜Ｊのそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図２に概略示される通常のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル上の中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に外周部にそって装着し、また、装置内には、硬質被覆層（ＴｉＡｌＮ層）形成用のＴｉ−Ａｌ合金からなるカソード電極を配置し、
（ｂ）まず、装置内を排気して０．１Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、Ａｒガスを導入して、２．０Ｐａの雰囲気とすると共に、前記テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−２００Ｖのパルスバイアス電圧を印加し、もって工具基体表面をアルゴンイオンによってボンバード洗浄し、
（ｃ）装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して２〜４Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−１０〜−５０Ｖのパルスバイアス電圧を印加し、Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記工具基体の表面に、表３に示される目標組成および目標層厚のＴｉＡｌＮ層を硬質被覆層として蒸着形成することにより、
比較被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０（比較工具１〜１０という）をそれぞれ製造した。
【００２４】
この結果得られた本発明被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０および比較被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０の硬質被覆層の各層について、その組成を透過型電子顕微鏡を用いてのエネルギー分散型Ｘ線分析法により測定したところ、それぞれ目標組成と実質的に同じ組成を示した。
さらに、本発明被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０および比較被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０の各層の層厚を透過型電子顕微鏡を用いて断面測定したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均値（５ヶ所の平均値）を示した。
【００２５】
つぎに、上記の各種の被覆ｃＢＮ基焼結工具を、いずれも工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、本発明被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０および比較被覆ｃＢＮ基焼結工具１〜１０ついて、以下に示す切削条件Ａ〜Ｃで高硬度鋼の高速切削試験を実施した。
[切削条件Ａ]
被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０  （硬さ：ＨＲＣ６０）の丸棒、
切削速度：  ２５０  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  ０．３  ｍｍ、
送り：  ０．３  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  １５  分、
の条件での焼入クロム鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は、１２０ｍ／ｍｉｎ．）、
[切削条件Ｂ]
被削材：ＪＩＳ・ＳＵＪ２  （硬さ：ＨＲＣ６１）の丸棒、
切削速度：  ２００  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  ０．３  ｍｍ、
送り：  ０．３  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  １５  分、
の条件での焼入軸受鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は、１３０ｍ／ｍｉｎ．）、
表４に、切削加工試験結果を示す。
【００２６】
【表１】
2010207922.tif 000002
【００２７】
【表２】
2010207922.tif 000003
【００２８】
【表３】
2010207922.tif 000004
【００２９】
【表４】
2010207922.tif 000005
【００３０】
表２〜４に示される結果から、本発明被覆ｃＢＮ基焼結工具は、ｃＢＮの配合割合が７０容量％以上の工具基体表面に、下部層、中間層および上部層からなる硬質被覆層を形成し、かつ、下部層を特定組成のＢＣＮ層、中間層をＢ４Ｃ層、また、上部層を特定組成のＴｉＡｌＮ層とすることによって、ｃＢＮ含有割合の高い工具基体に対しても、硬質被覆層は特にすぐれた付着強度を備え、さらに、高温硬さ、靭性、耐衝撃性を兼ね備えることから、合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬材からなる被削材の、高熱発生を伴う高速切削という厳しい切削条件下で用いた場合であっても、前記硬質被覆層に、欠損、剥離等の発生はなく、長期の使用に亘って、すぐれた耐摩耗性、特に、耐クレーター摩耗性、を発揮することができる。
これに対して、下部層、中間層を形成せず、工具基体表面に直接ＴｉＡｌＮ層を被覆形成した比較被覆ｃＢＮ基焼結工具は、工具基体−ＴｉＡｌＮ層間の付着強度が十分でないため欠損、剥離等を発生し、そのため、逃げ面摩耗が発生しやすく耐摩耗性に劣るため、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
上述のように、この発明の被覆ｃＢＮ基焼結工具は、各種の鋼や鋳鉄などの通常の切削条件での切削加工は勿論のこと、特に合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材からなる被削材の高速切削であっても、前記硬質被覆層がすぐれた付着強度を有し耐摩耗性にも優れるため、長期に亘って安定した切削性能を発揮するものであるから、切削加工装置の高性能化、並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。
【図１】
2010207922.tif 000006
【図２】
2010207922.tif 000007