(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材とその表面に被覆された被膜とからなり、被膜は基材の表面に被覆された中間膜と、中間膜の表面に物理蒸着法により被覆された酸化物膜とを含み、酸化物膜は、（Ａｌ(1-ｙ)Ｃｒｙ）2Ｏ3（式中、ｙはＡｌとＣｒの合計に対するＣｒの原子比を表し、ｙは０．１≦ｙ≦０．５を満足する）からなり、被覆工具の表面に１９６Ｎの印加荷重Ｐでビッカース圧子を押し込んで被覆工具の表面に生じたクラック長さｄｃ（μｍ）と、基材の破壊靭性ＫIC（ＭＰａ・ｍ0.5）とを測定して、以下の数１の式から求められるクラック係数Ｒが０．０７〜０．１２ｍ0.5であることを特徴とする被覆工具。
【数１】
0005527415.tif 000012
【請求項２】
被膜は、ＭＬ
式中、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、ＬはＣおよびＮの中から選ばれる１種または２種の元素を表す、
で表される金属化合物からなる、単層膜または２層以上の多層膜で構成される平均膜厚１〜６μｍの中間膜と、中間膜の表面に被覆された平均膜厚０．０１〜０．９μｍの（Ａｌ(1-ｙ)Ｃｒｙ）2Ｏ3
式中、ｙはＡｌとＣｒの合計に対するＣｒの原子比を表し、ｙは０．１≦ｙ≦０．５を満足する、
からなる酸化物膜と、酸化物膜の表面に被覆された、ＱＪ
式中、Ｑは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、ＪはＣ、ＮおよびＯの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表す、
で表される金属化合物からなる、単層膜または２層以上の多層膜で構成される平均膜厚０．２〜２μｍの上部膜を含む請求項１に記載の被覆工具。
【請求項３】
被膜は、平均膜厚１〜６μｍのＴi(1-ｘ)ＡｌｘＮ
式中、ｘはＴｉとＡｌの合計に対するＡｌの原子比を表し、ｘは０．３５≦ｘ≦０．７を満足する、
からなる中間膜と、中間膜の表面に被覆された平均膜厚０．０１〜０．９μｍの（Ａｌ(1-ｙ)Ｃｒｙ）2Ｏ3
式中、ｙはＡｌとＣｒの合計に対するＣｒの原子比を表し、ｙは０．１≦ｙ≦０．５を満足する、
からなる酸化物膜と、酸化物膜の表面に被覆された平均膜厚０．２〜２μｍのＴｉ(1-z)ＡｌzＮ
式中、ｚはＴｉとＡｌの合計に対するＡｌの原子比を表し、ｚは０≦ｚ≦０．７を満足する、
からなる上部膜を含む請求項２に記載の被覆工具。
【請求項４】
数１の式から求められるクラック係数Ｒが０．０８〜０．１１ｍ0.5である請求項１〜３のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項５】
中間膜が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＺｒＮ、ＴｉＡｌＣｒＮ及びＡｌＣｒＮから成る群より選択された少なくとも１種からなる請求項１，２及び４のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項６】
中間膜のｘが、０．４≦ｘ≦０．６を満足する請求項３または４に記載の被覆工具。
【請求項７】
中間膜の平均膜厚が、３〜６μｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項８】
中間膜は立方晶である請求項１〜７のいずれか１項に記載された被覆工具。
【請求項９】
Ｃｕ−Ｋα線を用いたＸ線回折測定における中間膜の回折線の中で、中間膜の（２００）面回折線のピーク強度が最も高い請求項８に記載された被覆工具。
【請求項１０】
中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布はα角８０〜９０度の範囲に最高強度を示す請求項８または９に記載された被覆工具。
【請求項１１】
酸化物膜のｙが、０．１≦ｙ≦０．３を満足する請求項２〜１０のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１２】
酸化物膜が、（Ａｌ0.5Ｃｒ0.5）2Ｏ3、（Ａｌ0.55Ｃｒ0.45）2Ｏ3、（Ａｌ0.6Ｃｒ0.4）2Ｏ3、（Ａｌ0.7Ｃｒ0.3）2Ｏ3、（Ａｌ0.8Ｃｒ0.2）2Ｏ3および（Ａｌ0.9Ｃｒ0.1）2Ｏ3から成る群より選択された少なくとも１種からなる請求項１〜１１のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１３】
酸化物膜の平均膜厚が、０．１〜０．５μｍである請求項１〜１２のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１４】
上部膜のｚが、０．４５≦ｚ≦０．７を満足する請求項３〜１３のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１５】
上部膜が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＺｒＮ、ＴｉＡｌＣｒＮおよびＡｌＣｒＮから成る群より選択された少なくとも１種からなる請求項２〜１４のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１６】
上部膜の平均膜厚が、０．４〜２μｍである請求項２〜１５のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１７】
基材は、ＷＣ：７５〜９３体積％と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれる少なくとも１種からなる立方晶相：０〜５体積％と、Ｃｏを主成分とした結合相：７〜２０体積％とからなり、ＷＣの平均粒径が０．５〜２μｍの超硬合金である請求項１〜１６のいずれか１項に記載された被覆工具。
【請求項１８】
基材が、下記数２のフルマンの式で得られるＷＣの平均粒径が０．５〜２μｍの超硬合金である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の被覆工具。
【数２】
0005527415.tif 000013
式中、ｄｍはＷＣの平均粒径、πは円周率、ＮＬは焼結体の断面組織を撮影した写真から、断面組織上の任意の直線によってヒットされる単位長さあたりのＷＣ数、ＮＳは任意の単位面積内に含まれるＷＣ数である。
【請求項１９】
立方晶相が、（Ｎｂ，Ｗ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）Ｃおよび（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）ＣＮから成る群より選択された少なくとも１種である請求項１７または１８に記載の被覆工具。
【請求項２０】
Ｃｏを主成分とした結合相が、Ｃｏからなる結合相またはＣｏにＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷの中の少なくとも１種がＣｏ合金全体に対して３０質量％以下固溶したＣｏ合金からなる結合相である請求項１７〜１９のいずれか１項に記載の被覆工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼の高速度切削加工、ステンレス鋼および難削材などの切削加工や金型に使用される被覆工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物理蒸着法により酸化物膜を被覆した被覆工具の従来技術として、クロム含量が５原子％より多い実質的に（Ａｌ，Ｃｒ）2Ｏ3結晶体よりなる硬質層を被覆した切削用工具がある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この切削用工具は、硬質層と基材との密着性が十分でなく、耐クラック性と耐摩耗性に劣るという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２３５３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被覆工具を用いて、鋼の高速度切削加工、ステンレス鋼および難削材などの切削加工を行うと、被覆工具にはアブレシブ摩耗、化学摩耗、凝着摩耗、欠損などが発生する。広い加工領域で切削工具の寿命を延長するためには、１つの性能だけではなく全ての性能をバランスよく改善する必要がある。物理蒸着法により酸化物膜を被覆した被覆工具の従来技術では、酸化物膜の耐クラック性と耐摩耗性を両立できないという問題があった。また物理蒸着法により酸化物膜を被覆した被覆工具の従来技術では、酸化物膜と基材との密着性は十分でなく酸化物膜の優れた耐熱性や耐化学反応性を十分発揮できていなかった。本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、鋼の高速度切削加工、ステンレス鋼および難削材などの切削加工において長寿命を実現し、金型において長寿命を実現する、被覆工具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者が、物理蒸着法による酸化物膜を含む被膜を被覆した被覆工具の工具寿命の延長について研究したところ、基材と被膜との密着性、被膜でのクラック伝播特性には基材の材質や各界面の特性が影響を及ぼしており、物理蒸着法により酸化物膜を含む被膜を被覆した被覆工具の表面に１９６Ｎの印加荷重Ｐでビッカース圧子を押し込んで被覆工具の表面に生じたクラック長さｄｃ（μｍ）と、基材の破壊靭性ＫIC（ＭＰａ・ｍ0.5）とを測定して、求められるクラック係数Ｒが特定の範囲であると、物理蒸着法により酸化物膜を含む被膜を被覆した被覆工具の工具寿命を延長できることが分かった。
すなわち、本発明の被覆工具は、基材とその表面に被覆された被膜とからなり、被膜は基材の表面に被覆された中間膜と、中間膜の表面に物理蒸着法により被覆された酸化物膜とを含み、被覆工具の表面に１９６Ｎの印加荷重Ｐでビッカース圧子を押し込んで被覆工具の表面に生じたクラック長さｄｃ（μｍ）と、基材の破壊靭性ＫIC（ＭＰａ・ｍ0.5）とを測定して、以下の数１の式から求められるクラック係数Ｒが０．０７〜０．１２ｍ0.5であることを特徴とするものである。
【数１】
0005527415.tif 000002
【０００６】
また、本発明の被覆工具は、
被膜が、ＭＬ
式中、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、ＬはＣおよびＮの中から選ばれる１種または２種の元素を表す、
で表される金属化合物からなる、単層膜または２層以上の多層膜で構成される平均膜厚１〜６μｍの中間膜と、中間膜の表面に被覆された平均膜厚０．０１〜０．９μｍの（Ａｌ(1-ｙ)Ｃｒｙ）2Ｏ3
式中、ｙはＡｌとＣｒの合計に対するＣｒの原子比を表し、ｙは０．１≦ｙ≦０．５を満足する、
からなる酸化物膜と、酸化物膜の表面に被覆された、ＱＪ
式中、Ｑは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、ＪはＣ、ＮおよびＯの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表す、
で表される金属化合物からなる、単層膜または２層以上の多層膜で構成される平均膜厚０．２〜２μｍの上部膜を含むものであることが好ましい。【０００７】
さらに、本発明の被覆工具は、
被膜が、平均膜厚１〜６μｍのＴi(1-ｘ)ＡｌｘＮ
式中、ｘはＴｉとＡｌの合計に対するＡｌの原子比を表し、ｘは０．３５≦ｘ≦０．７を満足する、
からなる中間膜と、中間膜の表面に被覆された平均膜厚０．０１〜０．９μｍの（Ａｌ(1-ｙ)Ｃｒｙ）2Ｏ3
式中、ｙはＡｌとＣｒの合計に対するＣｒの原子比を表し、ｙは０．１≦ｙ≦０．５を満足する、
からなる酸化物膜と、酸化物膜の表面に被覆された平均膜厚０．２〜２μｍのＴｉ(1-z)ＡｌzＮ
式中、ｚはＴｉとＡｌの合計に対するＡｌの原子比を表し、ｚは０≦ｚ≦０．７を満足する、
からなる上部膜を含むものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の被覆工具は、耐摩耗性、耐欠損性および耐酸化性に優れる。本発明の被覆工具を切削工具として用いると工具寿命が長くなるという効果が得られる。特に高速度加工、高送り加工、硬さの高い被削材の加工、難削材の加工などの加工条件が厳しい切削加工において効果が高い。本発明の被覆工具を耐摩工具として用いると工具寿命が長くなるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】被覆工具の表面に生じたビッカース圧痕とクラックの概略図である。
【図２】基材の鏡面研磨面に生じたビッカース圧痕とクラックの概略図である。
【図３】Schulzの反射法の光学系を示す模式図である。
【図４】α角とβ角の位置を示した正極点図である。
【図５】本発明の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
クラック係数Ｒが特定の範囲であると工具寿命を延長できる理由については明らかでないが、被膜でのき裂前方損傷域が発達する応力遮蔽効果による被膜の高靭性化機構に起因し、クラック係数Ｒが大きいほど高靭性化した膜が破壊エネルギーを分散させるため工具表面でクラックが進展しにくくなると考えられる。すなわち、本発明のクラック係数Ｒはクラックの進展しにくさを表している。クラック係数Ｒが０．０７ｍ0.5以上になるとクラックの進展は遅くなり、大きなチッピングの発生が抑制されて工具寿命が向上する効果が得られる。しかしながら、クラック係数Ｒが０．１２ｍ0.5を超えて大きくなると、被膜と基材との間で剥離が生じやすく、工具寿命が短くなる。そのため、クラック長さｄｃを９０〜３１０μｍ程度、基材の破壊靭性ＫICを８〜１８ＭＰａ・ｍ0.5程度にそれぞれ調整することで、クラック係数Ｒを０．０７〜０．１２ｍ0.5の範囲とした。その中でもクラック係数Ｒは０．０８〜０．１１ｍ0.5であると、さらに好ましい。【００１１】
ｄｃは、被覆工具の表面に印加荷重１９６Ｎでビッカース圧子を押し込んで被膜の表面に生じたビッカース圧痕の角付近から伸びた４つのクラックのクラック長さｄｎ（ｎ＝１，２，３，４）を下記の数２の式のように合計したものである。
【数２】
0005527415.tif 000003
図１に示すように、ビッカース圧痕の角付近から伸びたクラック長さｄｎ（ｎ＝１，２，３，４）は、ビッカース圧痕の角付近のクラック発生の起点からクラック先端までの直線距離で測定する。また、ビッカース圧痕の角付近から２本以上のクラックが発生した場合は、最も長いクラック長さを、その角のクラック長さｄｎ（ｎ＝１，２，３，４）として、ｄｃの算出に使用するが、長さが短い２番目以降のクラック長さはｄｃの算出に使用しない。クラック長さｄｃは、主に基材の組成および被膜の膜構成と組成と被覆条件により調整できる。クラック長さｄｃに対する被膜の被覆条件の影響は大きく、酸化物膜、中間膜、上部膜を被覆する際に用いる基材バイアス電圧の絶対値を小さくすると、クラック長さｄｃを長くすることができる。例えば、酸化物膜を被覆する際に用いるパルスが印加された基材バイアス電圧を−７０Ｖから−４０Ｖにすると、クラック長さｄｃは約４０μｍ長くなる。【００１２】
本発明の被覆部材の基材として、具体的には焼結合金、セラミックス、ｃＢＮ焼結体、ダイヤモンド焼結体などを挙げることができる。その中でも、焼結合金は耐欠損性と耐摩耗性に優れるため好ましく、その中でもサーメットおよび超硬合金がさらに好ましく、その中でも超硬合金がさらに好ましく、その中でも、ＷＣ：７５〜９３体積％と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の少なくとも１種からなる立方晶相：０〜５体積％と、Ｃｏを主成分とした結合相：７〜２０体積％とからなり、フルマンの式で得られるＷＣの平均粒径が０．５〜２μｍである超硬合金がさらに好ましい。ここで、フルマンの式で得られるＷＣの平均粒径とは、下記の数３の式
【数３】
0005527415.tif 000004
（式中、ｄｍはＷＣの平均粒径、πは円周率、ＮＬは焼結体の断面組織を撮影した写真から、断面組織上の任意の直線によってヒットされる単位長さあたりのＷＣ数、ＮＳは任意の単位面積内に含まれるＷＣ数である。）を用いて測定されるＷＣの平均粒径のことである。立方晶相として具体的には、（Ｎｂ，Ｗ）Ｃ、（Ｎｂ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）ＣＮ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｗ）ＣＮなどを挙げることができる。本発明において、Ｃｏを主成分とした結合相とは、Ｃｏからなる結合相またはＣｏにＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷの中の少なくとも１種がＣｏ合金全体に対して３０質量％以下固溶したＣｏ合金からなる結合相を意味する。【００１３】
基材の破壊靭性ＫICは組成や組織によって制御することが可能である。例えば、超硬合金基材の場合、超硬合金の結合相量を増加させることや超硬合金のＷＣの平均粒径を大きくすることによって超硬合金基材のＫICを高くすることができる。例えば、超硬合金の結合相量を８体積％から１６体積％に増加させると、超硬合金基材のＫICは約３ＭＰａ・ｍ0.5高くなる。また、超硬合金のＷＣの平均粒径を０．８μｍから１．５μｍに大きくすると、超硬合金基材のＫICは約７〜９ＭＰａ・ｍ0.5高くなる。基材のＫICは、被膜を除去した後、残留応力のないところで測定する。具体的には、１５０メッシュのダイヤモンド砥石で被膜を除去した後、さらに１５００メッシュのダイヤモンド砥石で基材の表面から深さ２０μｍ以上研磨した後、さらにダイヤモンド粒子の平均粒径が１μｍ以下のダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨する。基材の鏡面研磨面に対して１９６Ｎの印加荷重でビッカース圧子を押し込んで、論文「新原皓一，「セラミックスの微小圧子圧入破壊  その応用と問題点」，セラミックス，1985年，Vol.20，No.1，p.12-18」に記載の下記の数４の式を用いたビッカース圧痕法により基材のＫICを測定することができる。
【数４】
0005527415.tif 000005
但し、上記の数４の式において、ＫIC（ＭＰａ・ｍ0.5）は破壊靭性を示し、Ｈ（ＭＰａ）はビッカース硬さを示し、ａ（μｍ）は圧痕対角長の半分の長さを示し、ｃ（μｍ）はクラック両端の距離の半分の長さを示す。ａ，ｃは図２に示すように圧痕対角長の２ａと、クラック両端の距離の２ｃを測定して求められる。【００１４】
本発明の被膜は、基材の表面に被覆された中間膜と、中間膜の表面に被覆された酸化物膜とを含んでいる。中間膜は基材と酸化物膜の密着性を向上させて、耐摩耗性を向上させる。さらに、酸化物膜の表面に上部膜を被覆すると初期摩耗を抑制するので好ましい。【００１５】
本発明の中間膜は、ＭＬ（但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、ＬはＣおよびＮの中から選ばれる１種または２種の元素を表す。）で表される金属化合物からなると耐摩耗性が向上するので好ましい。本発明の中間膜として具体的にはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＺｒＮ、ＴｉＡｌＣｒＮ、ＡｌＣｒＮなどを挙げることができ、更に具体的にはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、Ｔｉ0.33Ａｌ0.67Ｎ、Ｔｉ0.35Ａｌ0.65Ｎ、Ｔｉ0.5Ａｌ0.4Ｚｒ0.1Ｎ、Ｔｉ0.5Ａｌ0.4Ｃｒ0.1Ｎ、Ｔｉ0.55Ａｌ0.45Ｎ、Ａｌ0.7Ｃｒ0.3Ｎなどを挙げることができる。その中でも、本発明の中間膜は、ＴｉＡｌＮであるとさらに好ましく、その中でも、本発明の中間膜は、Ｔｉ(1-x)ＡｌxＮ（但し、ｘはＴｉとＡｌの合計に対するＡｌの原子比を表し、ｘは０．３５≦ｘ≦０．７を満足する。）からなる金属化合物であると、さらに好ましい。これは、ｘが０．３５未満になると中間膜の硬さが低下して耐摩耗性が低下する場合があり、ｘが０．７を超えて多くなるとＡｌＮが含まれるようになり、耐摩耗性が低下する場合があるためである。その中でも０．４≦ｘ≦０．６であると、さらに好ましい。本発明の中間膜の膜構成は、１層の単層膜、２層以上の多層膜のいずれでもよく、多層膜の１種である、組成が異なる厚さ５〜１００ｎｍの薄膜を交互に積層させた交互積層膜でもよい。本発明の中間膜の平均膜厚が１μｍ未満になると耐摩耗性が低下する場合があり、本発明の中間膜の平均膜厚が６μｍを超えて厚くなると、被膜が剥離しやすくなる場合がある。そのため、本発明の中間膜の平均膜厚は１〜６μｍであると好ましく、さらに好ましくは３〜６μｍである。【００１６】
本発明における被膜の平均膜厚は、被膜の断面を光学顕微鏡、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により測定することができる。具体的には、光学顕微鏡、走査電子顕微鏡または透過電子顕微鏡で被膜の断面を３箇所以上写真撮影し、写真上で測定した膜厚の平均値を平均膜厚とした。また、被膜の組成は、二次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ）、エネルギー分散元素分析装置（ＥＤＳ）、グロー放電型分析装置（ＧＤＳ）などの元素分析装置を使って測定することができる。【００１７】
本発明の中間膜は立方晶であると耐摩耗性が向上するので好ましい。その中でもＣｕＫα線を用いた２θ／θ法のＸ線回折測定を２θ＝１０〜１４０度の範囲で行って得られた中間膜の回折線の中で、（２００）面回折線のピーク強度が最も高いと、耐摩耗性が向上するので好ましい。中間膜の（２００）面回折線のピーク強度を高くするためには、中間膜にＡｌ元素を含有させるとよい。また、中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布はα角８０〜９０度の範囲に最高強度を示すと中間膜上の酸化物膜との密着性が優れ、耐摩耗性がさらに向上するので好ましい。本発明の中間膜にＸ線回折の正極点図測定を行ったとき、（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布がα角８０〜９０度の範囲に最高強度を示すことは、中間膜を構成している立方晶の結晶の中で、（２００）面が被覆工具表面に対して共に平行に向いている結晶が多いことを示している。中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布はα角８０〜９０度の範囲に最高強度を示すようにするためには、中間膜にＡｌ元素を含有させて、さらに中間膜を被覆する際の基材バイアス電圧の絶対値を大きくするとよい。（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布がα角８０〜９０度の範囲に最高強度を示す被覆工具は、（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布がα角８０度未満の範囲に最高強度を示す被覆工具に比較して耐摩耗性をさらに向上させることができる。その理由については明らかでないが、被覆工具の表面に対して平行に向いている（２００）面が中間膜の表面を多く占めるので耐摩耗性がさらに向上すると考えられる。また、酸化物膜との密着性が優れることから酸化物膜の優れた耐酸化性が十分に発揮され、被膜全体の耐摩耗性をさらに向上させると考えられる。【００１８】
本発明の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布は、Schulzの反射法により測定することができる。Schulzの反射法は、図３に示すように２θを回折角として入射角と反射角がそれぞれθである等角度反射の光学系を使用し、試料面内のＡ軸を中心とするα回転と、試料面法線（Ｂ軸）を中心とするβ回転すなわち試料面内回転により、入射Ｘ線に対する試料の方向を変えて回折線の強度分布を測定する方法である。Ｂ軸が入射線と回折線とで決まる平面上にあるとき、α角を９０度と定義する。α角が９０度のときは、図４に示すように正極点図上で中心の点になる。具体的な測定方法として、例えば、株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−ＴＴＲIIIの正極点測定プログラムを使用し、下記の測定条件および測定手法により、中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を測定することができる。【００１９】
［測定条件］
（１）ＴＴＲIII水平ゴニオメータ
（２）極点用多目的試料台
（３）走査方法：同心円
（４）β走査範囲：０〜３６０度／５度ピッチ
（５）βスキャンスピード：１８０度／ｍｉｎ
（６）γ振幅：０ｍｍ【００２０】
［測定手法（Schulzの反射法）］
（１）固定角度：中間膜の（２００）面の回折角度を４３．０〜４４．０度とする。
（２）α走査範囲：２０〜９０度（５度ステップ）
（３）ターゲット：Ｃｕ、電圧：５０ｋＶ、電流：２５０ｍＡ
（４）発散スリット：１／４度
（５）散乱スリット：６ｍｍ
（６）発散縦制限スリット：５ｍｍ【００２１】
（２００）面に関する正極点図の等高線からも最高強度を示すα角を読みとることができるが、図５に示すように（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布から、最高強度を示すα角を容易に求めることができる。【００２２】
本発明の中間膜の表面に物理蒸着法により被覆される酸化物膜は、（Ａｌ(1-y)Ｃｒy）2Ｏ3（但し、ｙはＡｌとＣｒの合計に対するＣｒの原子比を表し、ｙは０．１≦ｙ≦０．５を満足する。）からなると、耐熱性および耐化学反応性が向上するので好ましい。これは、ｙが０．１未満のときは成膜プロセスが不安定で良い膜質が得られない場合があり、ｙが０．５を超えて多くなると酸化物膜の結晶粒が粗粒化し、耐クラック性が低下する場合があるためである。その中でも０．１≦ｙ≦０．３であると、さらに好ましい。本発明の酸化物膜として具体的には（Ａｌ0.5Ｃｒ0.5）2Ｏ3、（Ａｌ0.55Ｃｒ0.45）2Ｏ3、（Ａｌ0.6Ｃｒ0.4）2Ｏ3、（Ａｌ0.7Ｃｒ0.3）2Ｏ3、（Ａｌ0.8Ｃｒ0.2）2Ｏ3、（Ａｌ0.9Ｃｒ0.1）2Ｏ3などを挙げることができる。【００２３】
本発明の酸化物膜の平均膜厚が０．０１μｍ未満のときは酸化物膜としての耐熱性や耐化学反応性が十分に発揮できない場合があり、本発明の酸化物膜の平均膜厚が０．９μｍを超えて厚くなると、被膜全体の密着性が低下して耐摩耗性が低下する場合があるので、本発明の酸化物膜の平均膜厚は０．０１〜０．９μｍであることが好ましく、さらに好ましくは０．１〜０．５μｍである。【００２４】
本発明の上部膜は、ＱＪ（但し、Ｑは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、ＡｌおよびＳｉの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表し、ＪはＣ、ＮおよびＯの中から選ばれる少なくとも１種の元素を表す。）で表される金属化合物からなると耐摩耗性が向上するので好ましい。本発明の上部膜として具体的にはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＺｒＮ、ＴｉＡｌＣｒＮ、ＡｌＣｒＮなどを挙げることができ、さらに具体的にはＴｉＮ、ＴｉＣＮ、Ｔｉ0.33Ａｌ0.67Ｎ、Ｔｉ0.35Ａｌ0.65Ｎ、Ｔｉ0.5Ａｌ0.4Ｚｒ0.1Ｎ、Ｔｉ0.5Ａｌ0.4Ｃｒ0.1Ｎ、Ｔｉ0.55Ａｌ0.45Ｎ、Ａｌ0.7Ｃｒ0.3Ｎなどを挙げることができる。その中でも、ＱはＴｉ、または、ＴｉおよびＡｌであるとさらに好ましい。その中でも、本発明の上部膜は、Ｔｉ(1-z)ＡｌzＮ（但し、ｚはＴｉとＡｌの合計に対するＡｌの原子比を表し、ｚは０≦ｚ≦０．７を満足する。）からなるとさらに好ましい。これは、ｚが０．７を超えて多くなるとＡｌＮが含まれるようになり耐摩耗性が低下する場合があるためである。その中でも０．４５≦ｚ≦０．７であると、さらに好ましい。本発明の上部膜の膜構成は、１層の単層膜、２層以上の多層膜のいずれでもよく、多層膜の１種である、組成が異なる厚さ５〜１００ｎｍの薄膜を交互に積層させた交互積層膜でもよい。本発明の上部膜の平均膜厚は、０．２〜２μｍであると好ましく、さらに好ましくは０．４〜２μｍである。これは、本発明の上部膜の平均膜厚が０．２μｍ未満になると、酸化物膜の摩耗が早くなる場合があり、本発明の上部膜の平均膜厚が２μｍを超えて厚くなると、被膜と基材との密着性が低下して耐摩耗性が低下する場合があるためである。【００２５】
本発明の被覆工具の表面を機械的処理によって平滑にすることにより、切削加工において、切りくず排出性の向上や切れ刃のチッピング抑制に効果があり、さらに切削寿命を長くすることができる。【００２６】
本発明の被覆工具は、耐摩耗性、耐欠損性および耐酸化性に優れるので、切削工具として優れた性能を示す。切削工具として例えば、インサート、ボールエンドミル、多刃エンドミル、ドリル、カッター、ブローチ、リーマ、ホブ、ルーターなどを挙げることができる。また、本発明の被覆工具は金型、パンチなどの耐摩工具として用いても優れた性能を示す。【００２７】
本発明の被覆工具は、クラック係数Ｒが０．０７〜０．１２ｍ0.5になるように基材に被膜を被覆する。
例えば、
（１）ＷＣ：７５〜９３体積％と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗの炭化物、窒化物およびこれらの相互固溶体の少なくとも１種からなる立方晶相：０〜５体積％と、Ｃｏを主成分とした結合相：７〜２０体積％とからなり、ＷＣの平均粒径が０．５〜２μｍである超硬合金の基材を用意し、
（２）中間膜、酸化物膜、上部膜などの被膜の金属元素の所定の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中で、ヒーターにより基材温度が５００〜６５０℃になるまで加熱する加熱工程と、
（３）被膜の成膜を阻害する不純物を基材表面から除去するため、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＡｒガスを導入して、アーク放電式イオンプレーティング装置内の圧力：０．２〜１Ｐａ、Ａｒ雰囲気、基材の直流バイアス電圧：−１００〜−６００Ｖで基材表面を３０〜８０分間エッチングするエッチング工程と、
（４）アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2などの原料ガスを導入して圧力を１〜４Ｐａに調整して基材の直流バイアス電圧：−５０〜−８０Ｖ、アーク電流：１５０〜２００Ａで中間膜の金属元素の所定の成分比を持つターゲットにアーク放電を６０〜３６０分間行い、中間膜を成膜する中間膜形成工程と、
（５）酸化物膜の金属元素の所定の成分比を持つターゲットにアーク電流：１２０〜１７０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．２〜２Ｐａとし、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−２０〜−６０Ｖにして、アーク電流：１２０〜１７０Ａでアーク放電を１〜５分間行い、次にアーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2ガスのみを供給して、圧力を０．２〜２Ｐａとし、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−２０〜−６０Ｖにして、アーク電流：１２０〜１７０Ａで酸化物膜の金属元素の所定の成分比を持つターゲットにアーク放電を５〜５０分間行って、酸化物膜を成膜する酸化物膜形成工程と、
（６）アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2などの原料ガスを導入して圧力を１〜４Ｐａに調整し、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−２０〜−８０Ｖにして、アーク電流：１５０〜２００Ａで上部膜の金属元素の所定の成分比を持つターゲットにアーク放電を５〜６０分間行い、上部膜を成膜する上部膜形成工程とを経ると、クラック係数Ｒが０．０７〜０．１２ｍ0.5である本発明の被覆工具を得ることができる。
【実施例】
【００２８】
［実施例１］
基材として、ＷＣ：８３．８体積％と、Ｃｏ合金（９４質量％Ｃｏ−６質量％ＣｒのＣｏ合金）：１６．２体積％とからなり、フルマンの式で得られたＷＣの平均粒径が０．８μｍである超硬合金であって形状がＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８の切削インサートを用意した。【００２９】
発明品１〜４については、表１に示す中間膜、酸化物膜、上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中でヒーターにより基材温度が６００℃になるまで加熱し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＡｒガスを導入して、アーク放電式イオンプレーティング装置内の圧力を０．８Ｐａに調節してＡｒ雰囲気とし、基材に対して、直流バイアス電圧：−２５０ＶでＡｒエッチングを７０分間行った後、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２〜３Ｐａに調整して基材の直流バイアス電圧を−７０Ｖ、アーク電流：１８０Ａという条件で中間膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を２６０〜３００分間行い、表１に示す平均膜厚の中間膜を成膜した。次に酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットにアーク電流：１３０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク放電を４分間行い、次にＯ2ガスのみを供給して、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：１３０Ａで酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を１５〜３５分間行い、表１に示す平均膜厚の酸化物膜を成膜した。次にアーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して装置内の圧力を２〜３Ｐａに調整し、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：１８０Ａで上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜４０分間行い、表１に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。【００３０】
比較品１〜４については、表１に示す中間膜、酸化物膜、上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に、発明品と同様に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中でヒーターにより基材温度が６００℃になるまで加熱し、発明品と同じ条件で基材に対してＡｒエッチングした後、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−１００Ｖ、アーク電流：１８０Ａという条件で中間膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を２６０〜２８０分間行って表１に示す平均膜厚の中間膜を被覆した。次に酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットにアーク電流：１３０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにして、アーク電流：１３０Ａでアーク放電を１０分間行い、次に、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2ガスのみを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにして、アーク電流：１３０Ａで酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜３５分間行って、表１に示す平均膜厚の酸化物膜を被覆した。次に、比較品１、２については、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入し装置内の圧力を２〜３Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−４０Ｖ、アーク電流：１８０Ａという条件で上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜６０分間行い、表１に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。また、比較品３、４については、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＣ2Ｈ2とＮ2の混合ガスを導入して圧力を３Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−９０Ｖ、アーク電流：１８０Ａで上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を５０分間行い、表１に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。【００３１】
得られた試料の断面組織を光学顕微鏡、走査電子顕微鏡または透過電子顕微鏡で観察して各膜の平均膜厚を測定した。また、試料の断面組織を走査電子顕微鏡付属のエネルギー分散元素分析装置または透過電子顕微鏡付属のエネルギー分散元素分析装置を用いて各膜の組成を測定した。これらの結果は表１に示した。【００３２】
【表１】
0005527415.tif 000006
【００３３】
得られた試料について、上部膜と酸化物膜を研磨により除去した後、株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ−ＴＴＲIIIを用いて、２θ／θ法のＸ線回折測定を行った。測定条件は管電圧２００ｋＶ、管電流１５ｍＡ、Ｘ線源ＣｕＫα、Ｘ線入射スリット５ｍｍ、２θの測定範囲を１０〜１４０度とした。このとき、全試料の中間膜は立方晶のＮａＣｌ型構造であることを確認した。さらに、下記に示す測定条件および測定手法により中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を測定した。【００３４】
［測定条件］
（１）ＴＴＲIII水平ゴニオメータ
（２）極点用多目的試料台
（３）走査方法：同心円
（４）β走査範囲：０〜３６０度／５度ピッチ
（５）βスキャンスピード：１８０度／ｍｉｎ
（６）γ振幅：０ｍｍ【００３５】
［測定手法（Schulzの反射法）］
（１）固定角度：中間膜の（２００）面の回折角度を４３．１度とする。
（２）α走査範囲：２０〜９０度（５度ステップ）
（３）ターゲット：Ｃｕ、電圧：５０ｋＶ、電流：２５０ｍＡ
（４）発散スリット：１／４度
（５）散乱スリット：６ｍｍ
（６）発散縦制限スリット：５ｍｍ【００３６】
試料の中間膜の回折線の中で最高ピーク高さを示す結晶面と、試料の中間膜の（２００）面の正極点図のα軸のＸ線強度分布で最高強度を示すα角を測定し、これらの結果を表２に示した。【００３７】
【表２】
0005527415.tif 000007
【００３８】
また、クラック長さｄｃについては、松沢精機株式会社製ビッカース硬度計を用い、印加荷重１９６Ｎ、保持時間１５秒の条件で押し込んでできた圧痕を走査電子顕微鏡で１０００倍〜３０００倍の写真撮影をして、写真上でクラック長さｄｃを測定した。ｄｃは３箇所の平均値とした。これらの結果は表２に示した。【００３９】
得られた試料について、１５０メッシュのダイヤモンド砥石で被膜を除去した後、さらに１５００メッシュのダイヤモンド砥石で基材の表面から深さ２１μｍ研磨した。その後、さらにダイヤモンド粒子の平均粒径が１μｍのダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨した。鏡面研磨面にビッカース圧子を印加荷重１９６Ｎで押し込んで、ビッカース圧痕法により基材のＫICを測定した。次に基材のＫICとクラック長さｄｃからクラック係数Ｒを計算した。これらの結果は表２に示した。【００４０】
作製した被覆工具の切削性能を評価するため、以下の条件で切削試験した。
［切削試験条件］
被削材：ＳＵＳ３０４（円柱状）、
切削速度：Ｖｃ＝１５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：ａｐ＝２ｍｍ、
送り：ｆ＝０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切削油：水溶性切削液使用、
寿命の判断基準：逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍを超えたとき、あるいは刃先が欠損したときを工具寿命とする。【００４１】
表２に示されるように、クラック係数Ｒが０．０８〜０．１１ｍ0.5である発明品はクラック係数Ｒが０．１３〜０．１６ｍ0.5である比較品の１．２〜３．３倍の工具寿命を示す。発明品の中間膜の回折線の中で、（２００）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かった。また、発明品の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の最高強度を示すα角は８５〜９０度の範囲であった。比較品３の中間膜は、（１１１）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かった。比較品１、２、４の中間膜は、（２００）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かったが、比較品１、２、４の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の最高強度を示すα角は７０度以下であった。【００４２】
［実施例２］
基材として、ＷＣ：９１．６体積％と、Ｃｏ合金（９４質量％Ｃｏ−６質量％ＣｒのＣｏ合金）：８．４体積％とからなり、フルマンの式で得られたＷＣの平均粒径が０．８μｍである超硬合金であって形状がＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８の切削インサートを用意した。【００４３】
発明品５〜７については、表３に示す中間膜、酸化物膜、上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中でヒーターにより基材温度が６００℃になるまで加熱し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＡｒガスを導入して、アーク放電式イオンプレーティング装置内の圧力を０．８Ｐａに調節してＡｒ雰囲気とし、基材に対して、直流バイアス電圧：−２５０ＶでＡｒエッチングを６０分間行った後、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２〜３Ｐａに調整して基材の直流バイアス電圧を−６０Ｖ、アーク電流：２００Ａという条件で中間膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を２００〜２１０分間行い、表３に示す平均膜厚の中間膜を成膜した。次に酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットにアーク電流：１６０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：１６０Ａでアーク放電を２分間行い、次にＯ2ガスのみを供給して、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：１６０Ａで酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を１５〜３５分間行い、表３に示す平均膜厚の酸化物膜を成膜した。次にアーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して装置内の圧力を２〜３Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：２００Ａで上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜４０分間行い、表３に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。【００４４】
比較品５については、表３に示す中間膜、酸化物膜、上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に、発明品と同様に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中でヒーターにより基材温度が６００℃になるまで加熱し、発明品と同じ条件で基材に対してＡｒエッチングした後、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−３０Ｖ、アーク電流：１８０Ａという条件で中間膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を２１０分間行って表３に示す平均膜厚の中間膜を被覆した。次に酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットにアーク電流：１９０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにしてアーク電流：１９０Ａでアーク放電を１０分間行い、次に、Ｏ2ガスのみを供給して、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにして、アーク電流：１９０Ａで酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を１５分間行い、表３に示す平均膜厚の酸化物膜を成膜した。次にアーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２〜３Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−４０Ｖ、アーク電流：１８０Ａという条件で上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を２０分間行い、表３に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。【００４５】
比較品６、７については、表３に示す中間膜、酸化物膜、上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に、発明品と同様に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中でヒーターにより基材温度が６００℃になるまで加熱し、発明品と同じ条件で基材に対してＡｒエッチングした後、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−１００Ｖ、アーク電流：２００Ａという条件で中間膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を２００〜２１０分間行って表３に示す平均膜厚の中間膜を被覆した。次に酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットにアーク電流：１９０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにして、アーク電流：１９０Ａでアーク放電を１０分間行い、次に、Ｏ2ガスのみを供給して、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにして、アーク電流：１９０Ａで酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜３５分間行い、表３に示す平均膜厚の酸化物膜を成膜した。次にアーク放電式イオンプレーティング装置内にＣ2Ｈ2とＮ2の混合ガスを導入し装置内の圧力を３Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−９０Ｖ、アーク電流：１８０Ａで上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を５０分間行い、表３に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。【００４６】
得られた試料の断面組織を光学顕微鏡、走査電子顕微鏡または透過電子顕微鏡で観察して各膜の平均膜厚を測定した。また、試料の断面組織を走査電子顕微鏡付属のエネルギー分散元素分析装置または透過電子顕微鏡付属のエネルギー分散元素分析装置を用いて各膜の組成を測定した。これらの結果は表３に示した。【００４７】
【表３】
0005527415.tif 000008
【００４８】
得られた試料について、上部膜と酸化物膜を研磨により除去した後、実施例１と同様の測定条件で、２θ／θスキャン法のＸ線回折測定を行った。このとき、全試料の中間膜は立方晶のＮａＣｌ型構造であることを確認した。さらに、全試料の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を、固定角度：中間膜の（２００）面の回折角度を４３．２度とした以外は実施例１と同様に測定した。【００４９】
試料の中間膜の回折線の中で最高ピーク高さを示す結晶面と、試料の中間膜の（２００）面の正極点図のα軸のＸ線強度分布で最高強度を示すα角を測定し、これらの結果を表４に示した。【００５０】
【表４】
0005527415.tif 000009
【００５１】
また、実施例１と同様にして、クラック長さｄｃを測定した。これらの結果は表４に示した。【００５２】
得られた試料について、実施例１と同様にして基材のＫICを測定した。次に基材のＫICとクラック長さｄｃからクラック係数Ｒを計算した。これらの結果は表４に示した。【００５３】
作製した被覆工具の切削性能を評価するため、以下の条件で切削試験した。
［切削試験条件］
被削材：ＳＵＳ３０４（円柱状）、
切削速度：Ｖｃ＝２００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：ａｐ＝１ｍｍ、
送り：ｆ＝０．２ｍｍ／ｒｅｖ、
切削油：水溶性切削液使用、
寿命の判断基準：逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍを超えたとき、あるいは刃先が欠損したときを工具寿命とする。【００５４】
表４に示されるように、クラック係数Ｒが０．０８〜０．０９ｍ0.5である発明品はクラック係数Ｒが０．０６ｍ0.5または０．１３ｍ0.5である比較品の１．２〜２．４倍の工具寿命を示す。なお、発明品の中間膜の回折線の中で、（２００）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かった。また、発明品の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において最高強度を示すα角は８５〜９０度の範囲であった。比較品６の中間膜は、（１１１）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かった。比較品５、７の中間膜は（２００）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かったが、比較品５、７の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において最高強度を示すα角は７０度以下であった。【００５５】
［実施例３］
基材として、ＷＣ：７８．６体積％と、（Ｎｂ，Ｗ）Ｃ：２．５体積％と、Ｃｏ合金（９４質量％Ｃｏ−６質量％ＣｒのＣｏ合金）：１８．９体積％とからなり、フルマンの式で得られたＷＣの平均粒径が１．５μｍである超硬合金であって形状がＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８の切削インサートを用意した。【００５６】
発明品８、９については、表５に示す中間膜、酸化物膜、上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中でヒーターにより基材温度が６００℃になるまで加熱し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＡｒガスを導入して、アーク放電式イオンプレーティング装置内の圧力を０．８Ｐａに調節してＡｒ雰囲気とし、基材に対して、直流バイアス電圧：−２５０ＶでＡｒエッチングを６０分間行った後、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２〜３Ｐａに調整して基材の直流バイアス電圧を−５０Ｖ、アーク電流：１５０Ａという条件で中間膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を１４０〜１８０分間行い、表５に示す平均膜厚の中間膜を成膜した。次に酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットにアーク電流：１６０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：１６０Ａでアーク放電を５分間行い、次に、Ｏ2ガスのみを供給して、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：１６０Ａで酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を１５〜３５分間行い、表５に示す平均膜厚の酸化物膜を成膜した。次にアーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して装置内の圧力を２〜３Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−４０Ｖにして、アーク電流：１５０Ａで上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜６０分間行い、表５に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。【００５７】
比較品８、９については、表５に示す中間膜、酸化物膜、上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットを設置したアーク放電式イオンプレーティング装置内に、発明品と同様に基材を装入し、０．５Ｐａ以下の真空中でヒーターにより基材温度が６００℃になるまで加熱し、発明品と同じ条件で基材に対してＡｒエッチングした後、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入して圧力を２Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−１００Ｖ、アーク電流：１５０Ａという条件で中間膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を１４０分間行って表５に示す平均膜厚の中間膜を被覆した。次に酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットにアーク電流：１６０Ａでアーク放電を開始し、アーク放電式イオンプレーティング装置内にＯ2とＮ2の混合ガスを供給し、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにして、アーク放電を１０分間行い、次に、Ｏ2ガスのみを供給して、圧力を０．５〜１Ｐａに調整して、基材のバイアス電圧をパルスが印加されたバイアス電圧：−７０Ｖにして、アーク電流：１６０Ａで酸化物膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜３５分間行い、表５に示す平均膜厚の酸化物膜を成膜した。次にアーク放電式イオンプレーティング装置内にＮ2ガスを導入し装置内の圧力を２〜３Ｐａに調整して、基材の直流バイアス電圧：−４０Ｖ、アーク電流：１５０Ａという条件で上部膜の金属元素の成分比を持つターゲットに対してアーク放電を３０〜６０分間行い、表５に示す平均膜厚の上部膜を成膜した。【００５８】
得られた試料の断面組織を光学顕微鏡、走査電子顕微鏡または透過電子顕微鏡で観察して各膜の平均膜厚を測定した。また、試料の断面組織を走査電子顕微鏡付属のエネルギー分散元素分析装置または透過電子顕微鏡付属のエネルギー分散元素分析装置を用いて各膜の組成を測定した。これらの結果は表５に示した。【００５９】
【表５】
0005527415.tif 000010
【００６０】
得られた試料について、上部膜と酸化物膜を研磨により除去した後、実施例１と同様の測定条件で、２θ／θ法のＸ線回折測定を行った。このとき、全試料の中間膜は、立方晶のＮａＣｌ型構造であり中間膜の中で（２００）面回折線のピーク高さが最も高いことを確認した。さらに、中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を実施例１と同様にして測定した。【００６１】
試料の中間膜の回折線の中で最高ピーク高さを示す結晶面と、試料の中間膜の（２００）面の正極点図のα軸のＸ線強度分布で最高強度を示すα角を測定し、これらの結果を表６に示した。【００６２】
【表６】
0005527415.tif 000011
【００６３】
また、実施例１と同様にして、クラック長さｄｃを測定した。これらの結果は表６に示した。【００６４】
得られた試料について、ダイヤモンド砥石で基材の表面から深さ２３μｍ研磨した以外は実施例１と同様にして基材のＫICを測定した。次に基材のＫICとクラック長さｄｃからクラック係数Ｒを計算した。これらの結果は表６に示した。【００６５】
作製した被覆工具の切削性能を評価するため、実施例１と同一の条件で切削試験した。【００６６】
表６に示されるように、クラック係数Ｒが０．１１〜０．１２ｍ0.5である発明品は、クラック係数Ｒが０．１３〜０．１４ｍ0.5である比較品の１．４〜２倍の工具寿命を示す。なお、発明品の中間膜の回折線の中で（２００）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かった。また、発明品の中間膜の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布最高強度を示すα角は９０度であった。一方、比較品８、９の中間膜は（２００）面回折線のＸ線回折ピーク高さが最も高かったが、比較品８、９の中間膜のα角は７０度以下であった。
【符号の説明】
【００６７】
１    ビッカース圧痕
２    クラック
３    ビッカース圧痕
４    クラック
５    発散スリット（ＤＳ）
６    試料中心
７    発散縦制限スリット（Schulzスリット）
８    受光スリット（ＲＳ）
９    散乱スリット（ＳＳ）
１０  カウンター
【図１】
0005527415.tif 000014
【図２】
0005527415.tif 000015
【図３】
0005527415.tif 000016
【図４】
0005527415.tif 000017
【図５】
0005527415.tif 000018