(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体の表面に、中間層と上部層からなる硬質被覆層が被覆形成された表面被覆切削工具において、
（ａ）上記中間層は、０．５〜２．０μｍの平均層厚の炭化タングステンと窒化チタンの複合硬質膜、
（ｂ）上記上部層は、１．０〜１５μｍの平均層厚の窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の複合硬質膜、
からなることを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
中間層を構成する複合硬質膜は、工具基体側では炭化タングステンの含有比率が高く、また、上部層側では窒化チタンの含有比率が高くなる組成傾斜構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
中間層の組成傾斜構造は、工具基体と中間層との界面より中間層側に０．２μｍの領域では、炭化タングステンと窒化チタンの合量に占める炭化タングステンの含有比率は０．６〜０．９（但し、体積比）であり、また、上部層と中間層の界面より中間層側に０．２μｍの領域では、炭化タングステンと窒化チタンの合量に占める窒化チタンの含有比率は０．７〜０．９（但し、体積比）であることを特徴とする請求項２に記載の表面被覆切削工具。
【請求項４】
上部層を構成する複合硬質膜は、中間層側では窒化チタン含有比率が高く、また、表層側では立方晶窒化ホウ素の含有比率が高くなる組成傾斜構造を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
少なくともすくい面における上部層の組成傾斜構造は、中間層と上部層との界面より上部層側に０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める窒化チタンの含有比率が０．７〜０．９（但し、体積比）、また、上部層の表層より０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める立方晶窒化ホウ素の含有比率が０．６〜０．８（但し、体積比）であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
少なくとも逃げ面における上部層の組成傾斜構造は、中間層と上部層との界面より上部層側に０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める窒化チタンの含有比率が０．７〜０．９（但し、体積比）、また、上部層の表層より０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める立方晶窒化ホウ素の含有比率が０．４〜０．６（但し、体積比）であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項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、鋼、鋳鉄等の鉄系材料の切削加工において、すぐれた密着性、付着強度、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性を発揮する中間層と上部層からなる複合硬質膜を被覆形成した表面被覆切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、硬質薄膜の成膜法としては、物理蒸着（ＰＶＤ）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法等がよく知られており、工具基体の表面に、これらの成膜法で硬質膜を被覆形成することにより、耐摩耗性を向上させるとともに表面被覆切削工具の長寿命化が図られている。
近年、硬質薄膜の他の成膜法としてエアロゾルデポジション（Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ。以下、ＡＤで示す）法が開発され、このＡＤ法を利用して、工具基体表面に硬質膜を成膜する表面被覆切削工具について注目されている。
ＡＤ法については、非特許文献１に紹介されているが、図１に示されるＡＤ装置において、サブミクロンオーダーの原料超微粒子をエアロゾル発生器に装填し、高圧ガスと混合、エアロゾル化し、中〜低真空に排気された成膜チャンバー内の基板に高速で吹き付けることで金属、セラミックス膜を成膜するコーティング手法である。
ＡＤ法の成膜の原理は、「常温衝撃固化現象」と命名されており、特にセラミックスの成膜においては、特定範囲のサイズを持つ微細な粒子がノズルからガスと共に送られた際に得る一定範囲の運動エネルギーを持って基板に衝突する際に、微細結晶に破砕し、この粒子同士が緻密に結合しながら膜を形成するというものである。
このＡＤ法による成膜の特徴としては、
（イ）金属やセラミックス（酸化物、非酸化物）の成膜が可能である。
（ロ）高温の熱処理が不要なため、通常の焼結プロセスでは得られない原料粉組成を維持した熱非平衡なセラミックス組織が得られる。
（ハ）高速（条件によってはＰＶＤ、ＣＶＤの３０倍以上）かつ大面積で緻密な微結晶組織を持つコーティングが可能である。
（ニ）基板は、硬度や弾性率などの機械特性に配慮すれば、Ｓｉ，ＳＵＳ３０４，樹脂，ガラスなど広く選択可能である。
等が挙げられる。
【０００３】
上記ＡＤ法の具体的な適用例として、例えば、特許文献１には、Ａｌ２Ｏ３と他のセラミックス（例えば、ＳｉＣ，Ｓｉ３Ｎ４，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣ，ＡｌＮ，Ｃ，ＢＮ）材料との複合膜をＡＤ法によって形成することにより、ステンレス鋼、合金鋼の切削ですぐれた切削性能を示す表面被覆切削工具が得られることが述べられている。
また、特許文献２には、ダイヤモンド微粒子とセラミック（例えば、Ａｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＳｉＯ２，ＡｌＳｉＮＯ，ＳｉＣ，ＴａＣ，Ｂ４Ｃ，ＢＮ，ＳｉＮ，Ｙ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＭｇＯ）粒子との複合膜をＡＤ法によって形成することにより、密着性にすぐれ、Ａｌ合金の切削ですぐれた耐摩耗性を示す表面被覆切削工具が得られることが述べられている。
また、特許文献３には、ＡＤ法によってダイヤモンド膜を形成したダイヤモンド被覆工具が示され、このダイヤモンド被覆工具は摩擦係数が小さく耐摩耗性に優れることが述べられている。
しかし、特許文献１に示される表面被覆切削工具は基板との密着性及び耐摩耗性が十分とはいえず、また、特許文献２、３に示されるものは、硬質膜成分がダイヤモンドであり、このダイヤモンドが鉄系材料と反応を起こすため、鋼、鋳鉄等の鉄系材料の切削工具として用いることはできない。
【０００４】
また、上記ＡＤ法によらない硬質複合膜の成膜法として、例えば、特許文献４、５には、ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｓｐｒａｙ  Ｃｏａｔｉｎｇ）法によって、基体にｃＢＮ粒子を付着させた後、ＣＶＩ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）法により、ｃＢＮ粒子間隙にＴｉＮを充填することにより、ｃＢＮとＴｉＮとからなる複合膜を成膜する方法が開示されているが、この成膜法では、高電圧・高温・真空装置が必要とされ、硬質膜の製造コストが嵩むという問題がある。また、ｃＢＮ粒子を付着させてからＴｉＮを成膜するため、膜の組成を傾斜構造にすることができない。このため、基板との密着性が問題である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１３１９９２号公報
【特許文献２】特開２００９−６２６０７号公報
【特許文献３】特開２００８−１９４６４号公報
【特許文献４】米国特許第６６０７７８２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００６／０１９９０１３号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「Ｓｙｎｔｈｅｓｉｏｌｏｇｙ」Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．２（２００８）ｐ．１３０〜１３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、高電圧・高温・真空装置を必要とせず、作製コストの低減を図るとともに、鋼、鋳鉄等の鉄系材料の切削加工にあたり、ＡＤ法により中間層と上部層からなる密着性のすぐれた硬質被覆層を成膜することにより、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性にすぐれ、かつ、長期の使用に亘りすぐれた切削性能を発揮する表面被覆切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、超硬合金焼結体を工具基体とし、その表面にｃＢＮとＴｉＮとからなる複合硬質膜を被覆形成するにあたり、中間層として、ＷＣとＴｉＮの複合硬質膜をＡＤ法で形成し、この上に、やはりＡＤ法により、上記ｃＢＮとＴｉＮとからなる複合硬質膜を上部層として成膜した場合には、工具基体との密着性、付着強度にすぐれ、かつ、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性にすぐれた複合硬質膜を形成し得ることを見出したものであり、さらに、上記中間層および上部層をそれぞれ組成傾斜構造として構成することにより、一段とすぐれた密着性、付着強度、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性を備えた表面被覆切削工具が得られることを見出したのである。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）  炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体の表面に、中間層と上部層からなる硬質被覆層が被覆形成された表面被覆切削工具において、
（ａ）上記中間層は、０．５〜２．０μｍの平均層厚の炭化タングステンと窒化チタンの複合硬質膜、
（ｂ）上記上部層は、１．０〜１５μｍの平均層厚の窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の複合硬質膜、
からなることを特徴とする表面被覆切削工具。
（２）  中間層を構成する複合硬質膜は、工具基体側では炭化タングステンの含有比率が高く、また、上部層側では窒化チタンの含有比率が高くなる組成傾斜構造を備えていることを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆切削工具。
（３）  中間層の組成傾斜構造は、工具基体と中間層との界面より中間層側に０．２μｍの領域では、炭化タングステンと窒化チタンの合量に占める炭化タングステンの含有比率は０．６〜０．９（但し、体積比）であり、また、上部層と中間層の界面より中間層側に０．２μｍの領域では、炭化タングステンと窒化チタンの合量に占める窒化チタンの含有比率は０．７〜０．９（但し、体積比）であることを特徴とする前記（２）に記載の表面被覆切削工具。
（４）  上部層を構成する複合硬質膜は、中間層側では窒化チタン含有比率が高く、また、表層側では立方晶窒化ホウ素の含有比率が高くなる組成傾斜構造を備えていることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
（５）  少なくともすくい面における上部層の組成傾斜構造は、中間層と上部層との界面より上部層側に０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める窒化チタンの含有比率が０．７〜０．９（但し、体積比）、また、上部層の表層より０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める立方晶窒化ホウ素の含有比率が０．６〜０．８（但し、体積比）であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
（６）  少なくとも逃げ面における上部層の組成傾斜構造は、中間層と上部層との界面より上部層側に０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める窒化チタンの含有比率が０．７〜０．９（但し、体積比）、また、上部層の表層より０．２μｍの領域では、窒化チタンと立方晶窒化ホウ素の合量に占める立方晶窒化ホウ素の含有比率が０．４〜０．６（但し、体積比）であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
」
を特徴とするものである。
【００１０】
本発明について、以下に説明する。
【００１１】
本発明では、炭化タングステン（ＷＣ）基超硬合金からなる工具基体表面に、ＡＤ（Ａｅｒｏｓｏｌ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により複合硬質膜を成膜する。
まず、本発明の複合硬質膜のＡＤ法による成膜の概要を図１により説明する。
図１において、例えば、粒径がそれぞれ０．１〜１．０μｍのＷＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ｃＢＮ粉末を、それぞれエアロゾル発生器内に充填し、これを高圧ガス（Ｈｅ，Ａｒ，Ｎ２あるいは空気）と混合し、エアロゾル化し、中、低真空圧の成膜チャンバー内の基板に高速で吹き付けることで、工具基体表面にＷＣとＴｉＮとの所望の含有比率からなる複合膜（中間層に相当）およびＴｉＮとｃＢＮとの所望の含有比率からなる複合膜（上部層に相当）を成膜することができる。
【００１２】
本発明においては、上記ＡＤ法を利用して中間層を成膜するにあたり、成膜初期段階では、原料微粒子粉末中のＷＣ含有比率が高くなるように、また、中間層の表層側（上部層側）を形成する成膜後期段階では、原料微粒子粉末中のＴｉＮ含有比率が高くなるように、それぞれＷＣおよびＴｉＮのエアロゾル発生器内のガス圧を調節することにより、工具基体と中間層との界面より中間層側に０．２μｍの領域ではＷＣ含有比率が高く（具体的には、体積比で、ＷＣ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）＝０．６〜０．９）、また、上部層と中間層との界面より中間層側に０．２μｍの領域ではＴｉＮの含有比率が高くなる（具体的には、体積比で、ＴｉＮ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）＝０．７〜０．９）組成傾斜構造を備える複合硬質膜を成膜することが好ましい。なおＡＤ法では成膜時にセラミックス粒子が基板に衝突する際に、数GPa程度の圧縮応力が発生し、セラミックス粒子が、衝突時に脆性破壊あるいは塑性変形するため、原料粒子が細かく破砕され、前記０．２μmの領域内でも含有比率を調整することが可能である。
【００１３】
本発明の中間層を構成する複合硬質膜は、工具基体側ではＷＣ含有比率が高く、ＴｉＮ含有比率が低くなっているため、ＷＣ超硬合金からなる工具基体との密着性、付着強度に優れる。
一方、中間層の表層側（上部層側）では、ＴｉＮ含有比率が高く、ＷＣ含有比率が低くなっているため、上部層（中間層側ではＴｉＮ含有比率が高くなっている）との密着性、付着強度にもすぐれている。
ただ、中間層の工具基体側のＷＣ含有比率ＷＣ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）が０．６未満では、工具基体との密着性、付着強度が十分ではなく、一方、ＷＣ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）が０．9を超えると、中間層中のＴｉＮ粒子とＷＣ粒子との界面の強度が低下し、中間層自体が脆化することから、中間層の工具基体側におけるＷＣ含有比率ＷＣ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）は０．６〜０．９（但し、体積比）とすることが望ましい。
また、中間層の表層側（上部層側）のＴｉＮ含有比率ＴｉＮ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）が０．７未満では、上部層との密着性、付着強度が十分ではなく、一方、ＴｉＮ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）が０．９を超えると、中間層では靭性低下が生じることから、中間層の表層側（上部層側）におけるＴｉＮ含有比率ＴｉＮ／（ＷＣ＋ＴｉＮ）は０．７〜０．９（但し、体積比）とすることが望ましい。
さらに、本発明の中間層は、その膜厚が０．５μｍ未満であると、工具基体との十分な密着性、付着強度を確保することができず、一方、その膜厚が２μｍを超えると、耐摩耗性が低下するため、中間層の膜厚は、０．５〜２μｍと定めた。
【００１４】
また、本発明においては、中間層の成膜の場合と同様に、ＡＤ法を利用して上部層を成膜するが、上部層の成膜初期段階では、原料微粒子粉末中のＴｉＮ含有比率が高くなるように、また、上部層の表層側を形成する成膜後期段階では、原料微粒子粉末中のｃＢＮ含有比率が高くなるように、それぞれＴｉＮおよびｃＢＮのエアロゾル発生器内のガス圧を調節し、上部層と中間層との界面より上部層側に０．２μｍの領域の中間層側ではＴｉＮ含有比率が高く（具体的には、体積比で、ＴｉＮ／（ＴｉＮ＋ｃＢＮ）＝０．７〜０．９）なるようにすることが望ましい。
上部層の中間層側でＴｉＮ含有比率が高くなっていることにより、中間層と上部層の密着性、付着強度が向上する。
【００１５】
上部層の表層より０．２μｍの領域の表層側では、ｃＢＮの含有比率が高くなっていることが望ましく、被削材と接触する表層側でｃＢＮ含有率が高いことによって、耐摩耗性が向上する。ただ、本発明の表面被覆切削工具が、より一層すぐれた切削性能を発揮するためには、すくい面および逃げ面に求められる特性に応じて、上部層の表層側のｃＢＮ含有率をそれぞれ調整することがさらに望ましい。
【００１６】
即ち、すくい面の上部層の表層側では、ｃＢＮの含有比率は、体積比で、ｃＢＮ／（ＴｉＮ＋ｃＢＮ）＝０．６〜０．８の範囲にあることが望ましい。これは、すくい面には、被削材に対する非反応性と膜の硬さが求められるからであり、ｃＢＮの含有比率が０．８を越えると、付着強度および界面強度の著しい低下が避けられず、ｃＢＮの含有比率が０．６未満では、耐クレータ摩耗性の向上効果が少ないからである。
【００１７】
また、逃げ面の上部層の表層側では、界面強度と耐摩耗性が求められるところ、ｃＢＮは鉄系被削材との反応性が低く硬質であるものの、ｃＢＮの含有比率が、０．６を超えるようになるとｃＢＮ粒子の界面強度が低下し、切削時に脱落したｃＢＮ粒子によってすきとり摩耗が発生しやすくなり、一方、ｃＢＮの含有比率が０．４未満になると、ｃＢＮ含有量の低下により耐摩耗性が確保できなくなることから、逃げ面の上部層の表層側では、ｃＢＮの含有比率は、体積比で、ｃＢＮ／（ＴｉＮ＋ｃＢＮ）＝０．４〜０．６の範囲にあることが望ましい。
【００１８】
また、本発明の上部層は、その膜厚が１．０μｍ未満であると、長期の使用に亘って十分な耐摩耗性を発揮することができず、一方、その膜厚が１５μｍを超えると、上部層内の残留応力が大きくなりチッピングを発生しやすくなることから、上部層の膜厚は、１．０〜１５μｍと定めた。
上記ＴｉＮとｃＢＮとの複合硬質膜からなる上部層は、中間層との密着性、付着強度に優れるため、前述のＷＣとＴｉＮとの複合硬質膜からなる中間層と上記上部層とからなる硬質被覆層を被覆形成した本発明の表面被覆切削工具は、結果として、工具基体との密着性、付着強度にすぐれ、かつ、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性にすぐれるという特性を備えたものとなり、長期間の使用に亘って、すぐれた切削性能を発揮する。
特に、中間層、上部層が、前述の組成傾斜構造を有する場合には、一段とすぐれた切削性能を発揮する。
しかも、ＡＤ法によれば、上記中間層の組成傾斜構造を、中間層成膜初期あるいは後期のＷＣとＴｉＮの吹き付けを、所望の含有比率になるように調整（例えば、エアロゾル容器内のガス圧を調整）することによって、容易に形成することができる。
同様に、上記上部層のすくい面および逃げ面におけるそれぞれの組成傾斜構造についても、上部層成膜初期あるいは後期のすくい面あるいは逃げ面へのＴｉＮとｃＢＮの吹き付けを、所望の含有比率になるように調整（例えば、エアロゾル容器内のガス圧を調整）することによって、容易に形成することができる。
【発明の効果】
【００１９】
上記のとおり、本発明の表面被覆切削工具は、工具基体の表面に、ＷＣとＴｉＮとの複合硬質膜からなり、好ましくは、組成傾斜構造を備える中間層を形成し、さらに、該中間層の表面に、ＴｉＮとｃＢＮの複合硬質膜からなり、好ましくは、すくい面、逃げ面のそれぞれに応じた組成傾斜構造を備える上部層を形成することにより、硬質被覆層全体として、工具基体に対する密着性、付着強度に優れ、かつ、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性にすぐれ、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮するとともに、工具寿命の延命化が図られるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の表面被覆切削工具の複合硬質膜を成膜するためのＡＤ（エアロゾルデポジッション）装置を示し、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は成膜チャンバー内上部の概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明の表面被覆切削工具を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２２】
原料粉末として、いずれも１〜３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、およびＣｏ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９６時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１４００℃に１時間保持の条件で焼結し、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、仕上げ研磨を施すことにより、いずれもＷＣ基超硬合金からなり、かつＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４１２のインサート形状をもった超硬合金基体１〜１０を製造した。
【００２３】
【表１】
0005459498.tif 000002
【００２４】
ついで、上記の超硬合金基体を、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ＡＤ装置の成膜チャンバー内の公転軸に装着し、
粒径が０．１〜１．０μｍのＷＣ粉末と、粒径が０．１〜１．０μｍのＴｉＮ粉末、粒径が０．１〜１．０μｍのｃＢＮ粉末との原料微粒子を用意し、
それぞれを、エアロゾル発生器に装入し、粉末の凝集を防ぐため、エアロゾル容器の下の振動機を振動させながらエアロゾル発生器にガスを流し、原料微粒子をエアロゾル化し、
まず、エアロゾル化したＷＣ粉末と、エアロゾル化したＴｉＮ粉末とを混合し、Ｈｅガスを用いて、ガス圧力：２００Ｐａ、ガス搬入速度：５Ｌ／ｍｉｎ、ノズル移動速度：１ｍｍ／ｓｅｃ、成膜温度：常温の成膜条件で、上記の超硬合金基体表面に、ＷＣとＴｉＮとの複合硬質膜からなる所定層厚の中間層を成膜した。
なお、中間層の組成傾斜構造は、各エアロゾル容器の圧力を時間とともに制御することにより形成した。
次いで、エアロゾル化したＴｉＮ粉末と、エアロゾル化したｃＢＮ粉末とを混合し、前記と同様な成膜条件で成膜し、中間層の上に、ＴｉＮとｃＢＮとの複合硬質膜からなる所定層厚の上部層を成膜した。
なお、すくい面、逃げ面のそれぞれに応じた上部層の組成傾斜構造は、各エアロゾル容器の圧力を時間およびノズル位置に対応させて制御することにより形成した。
上記ＡＤ法により、超硬合金基体１〜１０の表面に、所定の成分含有比率、傾斜構造、膜厚からなる中間層、上部層を形成することにより、表２に示す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表面被覆切削工具１〜１０（以下、本発明１〜１０という）を作製した。
【００２５】
比較のため、上記超硬合金基体１〜１０に対して、ＡＤ法により、所定の成分含有比率、膜厚、層構造からなる硬質被覆層を形成することにより、表３に示すＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４１２に規定するスローアウエイチップ形状の比較例表面被覆切削工具１〜１０（以下、比較例１〜１０という）を作製した。
なお、比較例１〜１０は、成分含有比率、膜厚、層構造のうちの少なくともいずれかが、本発明で規定する範囲外のものである。
【００２６】
また、上記本発明１〜１０および比較例１〜１０の硬質被覆層を層厚方向に切断し、断面の複合硬質層の上部層および中間層の組成について、界面より層厚方向に０．２μｍの領域についてオージェ電子分光法による面分析を行い、その測定結果より、複合硬質層に占める各組成の体積割合を算出し、それを成分含有比率とし、それぞれの値を、表２、表３に示した。
また、上記本発明１〜１０、比較例１〜１０の各層の層厚は、走査型電子顕微鏡を用いて断面測定し、５ヶ所の測定値の平均を平均層厚とし、その値を、表２、表３に示した。
【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
0005459498.tif 000004
【００２９】
上記の本発明１〜１０および比較例１〜１０を用い、以下の切削条件Ａ，Ｂで切削加工試験を実施した。
《切削条件Ａ》
被削材：  ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０（硬さＨＲＣ：６２）の丸棒、
切削速度：  ２１０  ｍ／ｍｉｎ、
送り：  ０．１５  ｍｍ／ｒｅｖ、
切込み：０．２０  ｍｍ、
切削時間：５分
の条件での、クロム鋼の浸炭焼入材の乾式連続切削加工試験、
《切削条件Ｂ》
被削材：  ＪＩＳ・ＳＵＪ２（硬さＨＲＣ：６０    ）の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：  １５０  ｍ／ｍｉｎ、
送り：  ０．２０  ｍｍ／ｒｅｖ、
切込み：  ０．１５  ｍｍ、
切削時間：５分
の条件での、軸受鋼の浸炭焼入材の乾式断続切削加工試験、
を行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
上記切削条件Ａ，Ｂによる切削加工試験の測定結果を表４に示した。
【００３０】
【表４】
0005459498.tif 000005
【００３１】
表４に示される結果から、硬質被覆層が、ＷＣとＴｉＮとの複合硬質膜からなる中間層とＴｉＮとｃＢＮの複合硬質膜からなる上部層とで構成された本発明の表面被覆切削工具は、高硬度鉄系材料の連続切削、断続切削で、硬質被覆層がすぐれた密着性、付着強度、靭性、耐衝撃性、耐摩耗性を備えることから、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮する。
さらに、上記の層構造に加えて、中間層が組成傾斜構造を有する本発明の表面被覆切削工具、あるいは、さらに上部層がすくい面、逃げ面のそれぞれに応じた組成傾斜構造を有する本発明の表面被覆切削工具においては、より一段とすぐれた密着性、付着強度を備え、クレータ摩耗、すきとり摩耗の発生も全く見られず、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するものである。
これに対して、比較例の表面被覆切削工具においては、チッピング、欠損、剥離等の発生、あるいは、耐摩耗性不足により、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】
【００３２】
上述のように、この発明の表面被覆切削工具は、実施例でも示したように、高硬度鋼の切削加工においてすぐれた切削性能を発揮するものであるが、一般の鋼、鋳鉄等の切削加工に用いることも勿論可能であり、さらに、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、低コスト化に十分満足に対応できるものである。
【図１】
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