(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｃＢＮ基焼結体母材における切削に関与する表面の少なくとも一部に1層以上のＡｌ2Ｏ3層を被覆した切削工具であって、
前記焼結体母材はｃＢＮを体積で20〜99％含み、平均結晶粒径1μｍ以下のＡｌ2Ｏ3を体積で1.0％以上10％未満含有し、
前記Ａｌ2Ｏ3層は、α−Ａｌ2Ｏ3を主成分とし、
厚さ（ｄ）が0.5μm〜50μmで、
0.5μm≦ｄ≦25μmの場合、平均結晶粒径（ｓ）が0.01μm≦ｓ≦4μm、
25μm＜ｄ≦50μmの場合、平均結晶粒径（ｓ）が0.01μm≦ｓ≦10μmであることを特徴とするＡｌ2Ｏ3被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項２】
ｃＢＮ焼結体母材が、体積で3.0％以上5.0％未満のＡｌ2Ｏ3を含有していることを特徴とする請求項１記載のＡｌ2Ｏ3被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項３】
前記Ａｌ2Ｏ3層が、配向性指数TC(012)≧1.0、TC(104)≧1.0、TC(110)≧1.0、TC(113)≧1.0、TC(024)≧1.0またはTC(116)≧1.0であり、
この配向性指数は次式で定義されることを特徴とする請求項１記載のＡｌ2Ｏ3被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具。
TC(hkl)＝I(hkl)/Io(hkl)×［（1/n）Σ｛Ｉ（hkl）/Io(hkl)｝］-1
式中で
I(hkl)：ＸＲＤにおける（hkl）回折線強度
Io(hkl)：ＸＲＤのＡＳＴＭカードにおける回折強度
ｎ:計算に使用した回折線数、使用した(hkl)回折線は(012),(104),(110),(113),(024),(116)である。
【請求項４】
前記Ａｌ2Ｏ3層とｃＢＮ基焼結体母材の界面にＴｉＣｘＮｙＯｚからなる中間層を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のＡｌ2Ｏ3被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項５】
前記Ａｌ2Ｏ3層が複数層あり、各Ａｌ2Ｏ3層はＴｉＣｘＮｙＯｚ層を介して積層されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のＡｌ2Ｏ3被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具。
【請求項６】
最外層にＴｉＣｘＮｙＯｚ層が被覆されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のＡｌ2Ｏ3被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）焼結体の母材にＡｌ２Ｏ３を被覆した切削
工具に関するものである。特に、耐摩耗性および耐欠損性が改良されたＡｌ２Ｏ３被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ａｌ２Ｏ３は優れた化学的安定性および硬度の高さから、鉄系材料切削において最も適した材料であるにもかかわらず、靱性に劣っていることからＡｌ２Ｏ３を主体とする切削工具は、欠損に対する安定性に劣るという欠点があった。これを解決するために、靱性に比較的優れる超硬合金母材にＡｌ２Ｏ３を被覆した切
削工具が製品化されている。
【０００３】
【発明の解決しようとする課題】
しかし、近年の工具市場の高速・高能率化指向および環境問題に伴う乾式切削化に対する要求に対し、コーティング超硬合金をはじめとする従来工具では、切削時の刃先の高温・高負荷化に伴う母材の塑性変形が問題となっていた。
【０００４】
これを解決するための手段として、特開昭５９−８６７９号公報において高温硬度に優れるｃＢＮ基焼結体にＡｌ２Ｏ３を被覆する方法が提案されている。しかし、
ｃＢＮ基焼結体とＡｌ２Ｏ３被覆層の密着力が十分でないことおよびＡｌ２Ｏ３の結晶性の最適化が不十分であることにより、焼入れ鋼などの高硬度材の切削や鋼の高速・高能率切削においては顕著な耐摩耗性および耐欠損性の向上がみられていなかった。
【０００５】
従って、本発明の主目的は、特に鉄系材料の高硬度難削材切削や鋼の高速・高能率切削において、耐逃げ面摩耗性および耐クレーター摩耗性に優れる切削工具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明切削工具は、ｃＢＮ基焼結体母材における切削に関与する表面の少なくとも一部に１層以上のＡｌ２Ｏ３層を被覆した切削工具である。ここで、焼結体母材はｃＢＮを体積で２０〜９９％含み、平均結晶粒径１μｍ以下のＡｌ２Ｏ３を体積で１．０％以上１０％未満含む。また、Ａｌ２Ｏ３層は厚さ（ｄ）が０．５μｍ〜５０μｍである。厚さ（ｄ）が０．５μｍ≦ｄ≦２５μｍの場合、Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径（ｓ）は０．０１μｍ≦ｓ≦４μｍであり、同２５μｍ＜ｄ≦５０μｍの場合、平均結晶粒径（ｓ）は０．０１μｍ≦ｓ≦１０μｍである。
【０００７】
ｃＢＮ基焼結体母材にＡｌ２Ｏ３を適量含有させることにより、Ａｌ２Ｏ３被覆層またはＡｌ２Ｏ３との結合力に優れるＴｉＣｘＮｙＯｚの中間層との密着力が増し、切削性能が向上する。Ａｌ２Ｏ３の含有量は、体積で３．０％以上５．０％未満が特に好ましい。密着力が向上することの理由として、
▲１▼ｃＢＮ基焼結体母材に含有されたＡｌ２Ｏ３を基点として、被覆層を形成しているＡｌ２Ｏ３およびＴｉＣｘＮｙＯｚとが核生成を起こしている、
▲２▼ｃＢＮ基焼結体母材にＡｌ２Ｏ３を含有することにより、ｃＢＮ基焼結体母材本来の残留力が変化し、被覆との残留応力（熱応力・内部応力）とのミスフィットが緩和される、ことが推定される。
【０００８】
１μｍ以下の微細なＡｌ２Ｏ３を均質にｃＢＮ基焼結体母材に含有させることにより、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＣｘＮｙＯｚ膜形成の際に微細で均質な核生成を促進することができ、結晶性に優れ、かつ密着力に優れたＡｌ２Ｏ３を成膜できるものと考えられる。Ａｌ２Ｏ３  の含有率が、体積で１．０％未満の場合には、被覆形成時の核生成がまばらになるため効果が不十分となる。逆に１０％以上になると、Ａｌ２Ｏ３固有の機械的特性がｃＢＮ基焼結体の機械的特性に反映され、ｃＢＮ基焼結体母材の耐欠損性が大幅に低下するものと推定される。
【０００９】
また、Ａｌ２Ｏ３層はα−Ａｌ２Ｏ３を主成分とすることが好ましい。α−Ａｌ２Ｏ３を密着力良く被覆することにより、逃げ面摩耗量およびクレーター摩耗量が抑止され、工具寿命が劇的に増加する。κ−Ａｌ２Ｏ３を密着力良く被覆した場合にも、クレーター摩耗量は抑制され、工具寿命が向上するが、逃げ面摩耗量はほとんど抑制されない。
【００１０】
さらに、Ａｌ2Ｏ3層は、(012)、(104)、(110)、(113)、(024)または(116)面を配向させた組織として、配向性指数を1.0以上とすることで、耐摩耗性および強度に優れる被覆層とできる。この配向性指数は次式で定義される。なお、この配向性指数の求め方についてはWO96/15286（PCT/SE95/01347）などにも記載されている。
TC(hkl)＝I(hkl)/Io(hkl)×［（1/n）Σ｛I（hkl）/Io(hkl)｝］-1
式中で
I(hkl)：ＸＲＤにおける（hkl）回折線強度
Io(hkl)：ＸＲＤのＡＳＴＭカードにおける回折強度
ｎ:計算に使用した回折線数、使用した(hkl)回折線は(012),(104),(110),(113),(024),(116)である。
【００１１】
上記の切削工具において、Ａｌ２Ｏ３層はＴｉＣｘＮｙＯｚ層と複合して積層してもよい。この複合の具体的構成には、▲１▼Ａｌ２Ｏ３層とｃＢＮ基焼結体母材の界面にＴｉＣｘＮｙＯｚからなる中間層を形成する、▲２▼Ａｌ２Ｏ３層を複数層設け、各Ａｌ２Ｏ３層の間にＴｉＣｘＮｙＯｚ層を介在させる、▲３▼最外層にＴｉＣｘＮｙＯｚ層を被覆することが挙げられる。
【００１２】
また、Ａｌ２Ｏ３層の厚さを０．５μｍ〜５０μｍとしたのは、この下限未満では被覆の効果が低く、上限を超えると被覆層が剥離や欠損を起こしやすくなるからである。より好ましくは３〜４０μｍ程度である。特に、Ａｌ２Ｏ３層の厚さが２５μｍ以下で、Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径（ｓ）を０．０１μｍ≦ｓ≦４μｍのものは、耐逃げ面摩耗性に優れ、Ａｌ２Ｏ３層の厚さが２５μｍを越え、Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径（ｓ）が０．０１μｍ≦ｓ≦１０μｍのものは、耐クレータ摩耗性に優れる。なお、Ａｌ２Ｏ３層が複数存在する場合、厚さが２５μｍ以下かどうかの場合分けは、Ａｌ２Ｏ３層の合計厚みについて行う。
【００１３】
上記のＡｌ２Ｏ３層またはＴｉＣｘＮｙＯｚ層は熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法および中温ＣＶＤ法などのＣＶＤ法や、スパッタ法およびイオンプレーティング法などのＰＶＤ法などにより形成できる。
【００１４】
一方、焼結体母材はｃＢＮと結合相とから構成される。ｃＢＮ含有量が２０体積％以上であれば、機械的に弱点となる結合相の厚い個所が生成されることを抑制できる。また、結合相としては、Ａｌ２Ｏ３の他、周期律表４ａ，５ａ，６ａ族金属の窒化物、炭化物、ホウ化物およびこれらの相互固溶体の少なくとも１種を主成分とするものが好ましい。さらに、ＡｌおよびＳｉの少なくとも一方を含有してもよい。この焼結体母材の製造には、プラズマ焼結装置、ホットプレス装置、超高圧焼結装置などが利用できる。
【００１５】
本発明の切削工具は、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有するｃＢＮを主成分とするｃＢＮ基焼結体を母材とすることにより高温下での耐塑性変形性に優れる。また、化学的安定性に優れるα−Ａｌ２Ｏ３を組織制御して被覆することによりチッピングや剥離を起こすことなく耐クレーター性を改善することができる。そのため、切削温度の上昇により既存の工具では適用不可能であった焼入れ鋼などの高硬度材の切削や鋼の高速・高能率切削用途において優れた工具寿命を有する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
（実施例１）
表１に示す異なる組成でＳＮＧＮ１２０４０８（ＩＳＯ規格）の形状を有するｃＢＮ基焼結体母材を用意した。次に、通常のＣＶＤ法により、表２（条件１）、表３（条件２）の条件にてＡｌ２  Ｏ３を被覆した。一部のチップについては、通常のＣＶＤ法によりＴｉＣ０．５Ｎ０．５層をｃＢＮ基焼結体母材とＡｌ２Ｏ３被覆層との間に
中間層として被覆した。
【００１７】
【表１】
0003573256.tif 000002
【００１８】
【表２】
0003573256.tif 000003
【００１９】
【表３】
0003573256.tif 000004
【００２０】
得られたＡｌ２Ｏ３被覆焼結体について電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）およびＥＤＳ（Ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による分析を行ったところ、Ａｌ２Ｏ３層は厚さ２５μｍ、Ａｌ２Ｏ３の平均粒径
（Ｓ）が４．５μｍであることがわかった。
【００２１】
さらに、作製したＡｌ２Ｏ３被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具の切削に関与するすくい面および逃げ面についてＸＲＤ（Ｘ‐ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）で詳細な調査を行ったところ、表２の条件１ではκ−Ａｌ２Ｏ３が、表３の条件２では（０１２）面の配向性指数ＴＣ（０１２）が１．１を示すα−Ａｌ２Ｏ３が被覆されていた。配向性指数は前述した式に基づいて求めた。
【００２２】
次に、このチップを用いて切削評価を行った。切削条件は、被削材：外周長手方向の２箇所にＶ字型の溝を有する硬度ＨＲＣ６５でＳＵＪ２の丸捧、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、切り込み：０．２ｍｍ、送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式切削である。そして、実体顕微鏡および表面形状測定器により、摩耗量の測定および摩耗形態の観察により行って評価した。比較用に、Ａｌ２Ｏ３を被覆していない市販の焼き入れ鋼加工用ｃＢＮ基焼結体も同様に評価した。その結果を表４に示す。
【００２３】
【表４】
0003573256.tif 000005
【００２４】
表４の結果を整理すると次のようになる。
母材中にＡｌ２Ｏ３が含まれていない又はＡｌ２Ｏ３含有量が１体積％未満の場合（Ｎｏ．１  〜４）、被覆の密着力が不十分で工具寿命の顕著な改善が認められない。逆にＡｌ２Ｏ３含有量が１０体積％以上（Ｎｏ．１０）となっても改善効果が少ない。Ａｌ２Ｏ３の含有率が、体積で１．０％未満の場合には、被覆形成時の核生成がまばらになるため効果が不十分となる。逆に１０％以上になると、Ａｌ２Ｏ３固有の機械的特性がｃＢＮ基焼結体の機械的特性に反映され、ｃＢＮ基焼結体母材の耐欠損性が大幅に低下するものと推定される。
【００２５】
一方、Ｎｏ．５、６、７、９の結果からわかるように、ｃＢＮ基焼結体母材にＡｌ２Ｏ３を適量含有させることにより、Ａｌ２Ｏ３被覆層またはＡｌ２Ｏ３との結合力に優れるＴｉＣｘＮｙＯｚの中間層との密着力が増し、切削性能が向上する。密着力が向上することの理由として、
▲１▼ｃＢＮ基焼結体母材に含有されたＡｌ２Ｏ３を基点として、被覆層を形成しているＡｌ２Ｏ３およびＴｉＣｘＮｙＯｚとが核生成を起こしている、▲２▼ｃＢＮ基焼結体母材にＡｌ２Ｏ３を含有することにより、ｃＢＮ基焼結体母材本来の残留力が変化し、被覆との残留応力（熱応力・内部応力）とのミスフィットが緩和される、
ことが推定される。
【００２６】
母材中のＡｌ２Ｏ３がの粒径が１μｍを越えると（Ｎｏ．１１）、Ａｌ２Ｏ３被覆の密着力が不十分である。その理由は、１μｍ以下の微細なＡｌ２Ｏ３を均質にｃＢＮ基焼結体母材に含有させることにより、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＣｘＮｙＯｚ膜形成の際に微細で均質な核生成を促進することができ、結晶性に優れ、かつ密着力に優れたＡｌ２Ｏ３を成膜できるものと考えられる。
【００２７】
Ｎｏ．７と８の比較からわかるように、Ａｌ２Ｏ３の被覆層はα−Ａｌ２Ｏ３を主成分とすることが好ましい。α−Ａｌ２Ｏ３を密着力良く被覆することにより、逃げ面摩耗量およびクレーター摩耗量が抑止され、工具寿命が劇的に増加する。κ−Ａｌ２Ｏ３を密着力良く被覆した場合にも、クレーター摩耗量は抑制され、工具寿命が向上するが、逃げ面摩耗量はほとんど抑制されない。
【００２８】
（実施例２）
平均粒径２μｍ以下のｃＢＮ粒子と同１μｍ未満のＡｌ２Ｏ３を含有したｃＢＮ基焼結体母材に通常のＣＶＤ法を用いてＴｉＣＮおよびＴｉＮを被覆し、実施例１と同様のＣＶＤ法を用いて、Ａｌ２Ｏ３を被覆した。その際、ｃＢＮ基焼結体の設置方法、成膜温度およびキャリアーガス濃度などの調整を行い、表５、６、７に示す種々のＡｌ２Ｏ３被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具を作製した。
【００２９】
これらのＡｌ２Ｏ３被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具の切削に関与するすくい面および逃げ面についてＸＲＤで詳細な調査を行ったところ、（０１２）、（１０４）、（１１０）、（１１３）、（０２４）、（１１６）からなる（ｈｋｌ）面の配向性指数の中で最大値を示すＴＣ（ｈｋｌ）が０．９以上となるα−Ａｌ２Ｏ３が被覆されていた。
【００３０】
【表５】
0003573256.tif 000006
【００３１】
【表６】
0003573256.tif 000007
【００３２】
【表７】
0003573256.tif 000008
【００３３】
次に、これらのチップを用いて切削評価を行った。切削条件は、被削材：外周長手方向の２箇所にＶ字型の溝を有する硬度ＨＲＣ２０でＳＭＣ４３５の丸捧、切削速度：６００ｍ／ｍｉｎ、切り込み：０．５ｍｍ、送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式切削である。そして、実体顕微鏡および表面形状測定器により、摩耗量の測定および摩耗形態の観察により行って評価した。比較用に、Ａｌ２  Ｏ３を被覆していない市販の焼き入れ鋼加工用焼結体も同様に評価した。その結果を表８、９に示す。
【００３４】
【表８】
0003573256.tif 000009
【００３５】
【表９】
0003573256.tif 000010
【００３６】
（０１２），（１０４），（１１０），（１１３），（０２４），（１１６）からなる（ｈｋｌ）面の配向性指数の中で最大値を示すＴＣ（ｈｋｌ）が１．０以上となるα−Ａｌ２Ｏ３が被覆されている本発明実施例は従来のｃＢＮ焼結体工具、被覆ｃＢＮ焼結体工具、鋼切削用被覆超硬合金工具およびＴＩＣＮ被覆サーメットと比較して、逃げ面摩耗量およびクレーター摩耗量が劇的に改善されている。
【００３７】
この理由として、
α−Ａｌ２Ｏ３の（０１２），（１０４），（１１０），（１１３），（０２４），（１１６）面が他の結晶面と比較して硬度・靱性などの機械的特性が優れていること、
Ａｌ２Ｏ３は柱状結晶（柱状晶）として成長するが、この柱状結晶をランダムに成長させるのではなく、配向成長させることにより、結晶粒同士の機械的干渉による欠陥の導入が抑制され被覆の靱性が大幅に向上すること、
が推定される。一方、配向性指数ＴＣ（０１２）が０．９のＮｏ．１５は耐摩耗性が低く、工具寿命の改善が見られない。
【００３８】
Ａｌ２Ｏ３のみを被覆した場合、Ａｌ２Ｏ３被覆層の厚みが５０μｍを越えると（Ｎｏ．１０）、亀裂や剥離が生じ易いために切削性能が大幅に低下する。一方、ｃＢＮ基焼結体母材とＡｌ２Ｏ３被覆層の界面にＴｉＣｘＮｙＯｚ膜を中間層として介在させることにより、Ａｌ２Ｏ３被覆層における亀裂や剥離の生成を抑制することができる（Ｎｏ．１０）。これは、ｃＢＮ基焼結体母材と被覆の残留応力のミスフィットを中間層であるＴｉＣｘＮｙＯｚ膜が緩和するためと推定される。ただし、前記中間層を介在させてもＡｌ２Ｏ３層の厚さが５０を越えると（Ｎｏ．１２）、やはり切削性能が大幅に低下する。
【００３９】
実施例１と同様に、１μｍ以下の微細なＡｌ２Ｏ３を均質にｃＢＮ基焼結体母材に含有させることにより、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＣｘＮｙＯｚ膜形成の際に微細で均質な核生成を促進することができ、結晶性に優れ、かつ密着力に優れたＡｌ２Ｏ３被覆を形成できるものと考えられる。ここでは、全てＡｌ２Ｏ３被覆の厚さを２５μｍ以上としており、この条件下では、Ｎｏ．５およびＮｏ．１７より、α−Ａｌ２Ｏ３被覆層を形成しているα−Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径ｓが粗大粒子になると靱性が低下するものと推定される。また、Ｎｏ．１３およびＮｏ．１４より、α−Ａｌ２Ｏ３被覆層が５０μｍまでの場合、平均結晶粒径ｓが１０μｍ越えると、α−Ａｌ２Ｏ３被覆層が著しく欠損しやすくなる。
【００４０】
Ｎｏ．１〜９の比較より、Ａｌ２Ｏ３の含有率は、体積で１．０％未満の場合には被覆形成時の核生成がまばらになるため、１．０％以上必要で、特に３％以上のものが密着力に優れる。逆に５％を越えると、核生成の密度が密になりすぎて、Ａｌ２Ｏ３またはＴｉＣｘＮｙＯｚ結晶が成長する際に互いの機械的な干渉により結晶内に欠陥が導入され、被覆層の靱性が低下やすい。特に、１０％を越えると、Ａｌ２Ｏ３固有の機械的特性がｃＢＮ基焼結体の機械的特性に反映され、ｃＢＮ基焼結体母材の耐欠損性が大幅に低下するものと推定される。従って、ｃＢＮ基焼結体母材に含有するＡｌ２Ｏ３は体積で１．０％以上１０％未満が適切で、さらに３％以上５％未満が好ましい。
【００４１】
ｃＢＮ基焼結体母材に含有されるｃＢＮの含有率が体積で２０％未満になると（Ｎｏ．２０）、硬度・靱性などの機械的特性に優れるｃＢＮの効果が希薄になり、ｃＢＮ基焼結体母材の耐欠損性が大幅に低下するものと推定される。
【００４２】
本発明のＡｌ２Ｏ３被覆工具は、α−Ａｌ２Ｏ３を単層で被覆した場合にも、従来のＡｌ２Ｏ３被覆よりも靱性に優れるが、特にＡｌ２Ｏ３層の間に柱状結晶抑制層であるを設けたＮｏ．３のα−Ａｌ２Ｏ３被覆層は微細な柱状結晶均質に配向した組織を有し、靱性に優れており、他のα−Ａｌ２Ｏ３被覆層と比較して、微小チッピングなしに平滑な摩耗形態を示し、欠損寿命も向上したものと推定する。
【００４３】
（実施例３）
平均粒径５μｍ以下のｃＢＮ粒子と同１μｍ未満のＡｌ２Ｏ３を含有したｃＢＮ基焼結体母材に実施例１と同様のＣＶＤ法を用いてＡｌ２Ｏ３を被覆した。その際、ｃＢＮ基焼結体の設置方法、成膜温度およびキャリアーガス濃度などの調整を行い、表１０に示す種々のＡｌ２Ｏ３被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具を作製した。
【００４４】
これらのＡｌ２Ｏ３被覆ｃＢＮ基焼結体切削工具の切削に関与するすくい面および逃げ面についてＸＲＤで詳細な調査を行ったところ、（０１２）、（１０４）、（１１０）、（１１３）、（０２４）、（１１６）からなる（ｈｋｌ）面の配向性指数の中で最大値を示すＴＣ（ｈｋｌ）が０．９以上となるα−Ａｌ２Ｏ３が被覆されていた。
【００４５】
【表１０】
0003573256.tif 000011
【００４６】
【表１１】
0003573256.tif 000012
【００４７】
次に、これらのチップを用いて切削評価を行った。切削条件は、実施例２と同じで、被削材：外周長手方向の２箇所にＶ字型の溝を有する硬度ＨＲＣ２０でＳＭＣ４３５の丸捧、切削速度：６００ｍ／ｍｉｎ、切り込み：０．５ｍｍ、送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式切削である。そして、実体顕微鏡および表面形状測定器により、摩耗量の測定および摩耗形態の観察により行って評価した。比較用に、Ａｌ２Ｏ３を被覆していない市販の焼き入れ鋼加工用焼結体も同様に評価した。その結果を表１１に示す。
【００４８】
【表１２】
0003573256.tif 000013
【００４９】
表１２の結果から次のことが判明した。Ｎｏ．１１〜１３の比較より、α−Ａｌ２Ｏ３被覆層を形成しているα−Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径が粗大になるにつれ耐摩耗性および摩耗形態の平滑性が低下している。これは、α−Ａｌ２Ｏ３の粗大化に伴う靱性の低下が起因しているものと推定され、α−Ａｌ２Ｏ３被覆層が２５μｍまでの場合、平均結晶粒径が４μｍを越えると耐摩耗性の低下が著しい。なお、ＴＣ（１０４）が１．０未満のＮｏ．７も逃げ面摩耗量が多く、工具寿命が短い。
【００５０】
実施例２と比較し、熱的安定性に優れるα−Ａｌ２Ｏ３被覆層が薄くなった分、熱的な摩耗が主要因とされるクレーター摩耗量が増加しているが、α−Ａｌ２Ｏ３の平均結晶粒径が微細になった分、機械的な摩耗が主要因とされる逃げ面摩耗量が抑制され、摩耗形態も平滑になっている。
【００５１】
従って、寸法精度や高仕上げ面性状を要求される切削では、α−Ａｌ２Ｏ３被覆の厚さ（ｄ）が０．５μｍ≦ｄ≦２５μｍで、平均結晶粒径（ｓ）を０．０１μｍ≦ｓ≦４μｍとすることが適切で、欠損寿命を重視する場合には、同２５μｍ＜ｄ≦５０μｍ、０．０１μｍ≦ｓ≦１０μｍが適切である。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は次の効果を奏する。
▲１▼ｃＢＮ基焼結体母材に最適量のＡｌ２Ｏ３を含有させ、Ａｌ２Ｏ３被覆成膜時の核生成密度やＡｌ２Ｏ３被覆の結晶性を制御することにより、母材との密着性に優れ、かつ結晶性の良好なＡｌ２Ｏ３の被覆を成膜できる。
【００５３】
▲２▼耐摩耗性および強度に優れるα−Ａｌ２Ｏ３の  （０１２）、（１０４）、（１１０）、（１１３）、（０２４）または（１１６）面を配向させた組織を有するＡｌ２Ｏ３被覆を被削材との擦過面に形成できる。
【００５４】
▲３▼上記▲１▼、▲２▼の被覆焼結体により、切削温度が上昇するために既存の工具では短寿命または適用不可能であった鉄系高硬度難削材料の切削用途や鋼の高速・高能率切削用となどにおいて、優れた工具寿命を発揮する切削工具を得ることができる。