(57)【要約】【課題】耐チッピング性および耐摩耗性に優れた切削工具を提供する。【解決手段】  基体２の表面に、ＣｒaＭ1-a（Ｃ1-xＮx）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる被覆層６を被覆してなるとともに、すくい面３と逃げ面４との交差稜線に切刃５を有しており、逃げ面４における被覆層６中のＣｒ含有比率よりも切刃５のほうが被覆層６中のＣｒ含有比率が高い切削工具１である。【選択図】  図１
2014003131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に、ＣｒaＭ1-a（Ｃ1-xＮx）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる被覆層を被覆してなるとともに、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を有しており、前記逃げ面における前記被覆層中のＣｒ含有比率よりも前記切刃における前記被覆層中のＣｒ含有比率が高い切削工具。
【請求項２】
前記すくい面における前記被覆層中のＣｒ含有比率よりも前記切刃における前記被覆層中のＣｒ含有比率が高い請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記被覆層が、Ｃｒを含む第１被覆層とＣｒを含まない第２被覆層との２層以上の多層からなる請求項１または２記載の切削工具。
【請求項４】
前記逃げ面における前記被覆層の厚みｔｆと前記切刃における前記被覆層の厚みｔｃとの比（ｔｃ／ｔｆ）が１．１０〜３．００である請求項１乃至３のいずれか記載の切削工具。
【請求項５】
前記逃げ面における前記被覆層中のＣｒの含有比率よりも前記すくい面における前記被覆層中のＣｒの含有比率が高い請求項１乃至４のいずれか記載の切削工具。
【請求項６】
前記すくい面において、着座面に対する前記切刃の反り立ち角が２０〜５０°である請求項１乃至５のいずれか記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基体の表面に被覆層が成膜されている切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、切削工具用の基体として、超硬合金やサーメット等の焼結合金、ダイヤモンドやｃＢＮ（立方晶窒化硼素）の高硬度焼結体、アルミナや窒化珪素等のセラミックスが用いられている。そして、これら基体の表面に被覆層を成膜した切削工具が使用されている。これらの切削工具においては、被覆層を形成して、耐摩耗性、摺動性または耐欠損性を向上させる手法が使われている。【０００３】
また、上記被覆層を形成する方法として、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着法が用いられている。被覆層は、ＴｉやＡｌを主成分とする窒化物からなる被覆層が盛んに研究されており、改良が続けられている。これら切削工具は、切削速度の高速化などの切削環境の変化や被削材の多様化に対応するため、被覆材料以外にも様々な工夫が施されてきている。【０００４】
例えば、特許文献１や特許文献２では、イオンプレーティング法にて基体の表面にＴｉＡｌＮ等の被膜を被覆した切削工具が開示され、成膜中に印加する負のバイアスの絶対値を成膜初期よりも成膜後期で高めることによって、Ｔｉの比率を平坦部よりも切刃で多くした被覆膜が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−１９０３８３号公報
【特許文献２】特開平０８−２６７３０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された、切刃におけるＴｉの比率を高くしたＴｉＡｌＮ膜は、切刃におけるチッピングを十分に抑制することができず、チッピングの発生によって急激に摩耗が進行する場合があった。そのため、工具寿命が安定して延びなかった。【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、切刃や逃げ面における被覆層の組成を最適化させて、よりよい切削性能を発揮できる被覆層を備えた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】
【０００８】
本発明の切削工具は、基体の表面に、ＣｒaＭ1-a（Ｃ1-xＮx）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる被覆層を被覆してなるとともに、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を有しており、前記逃げ面における前記被覆層中のＣｒ含有比率よりも前記切刃における前記被覆層中のＣｒ含有比率が高いものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の切削工具によれば、基体の表面を覆うＣｒを含有する被覆層が、逃げ面よりも切刃のほうが被覆層中のＣｒ含有比率が高い構成となっている。これによって、切刃における被削材の溶着を抑制できるとともに、切刃における耐欠損性を高くすることができる。その結果、切刃に生じるチッピングの発生を抑制することができる。しかも、逃げ面における耐摩耗性も高くすることができるために、工具寿命が延びる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の切削工具の一例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】図１の切削工具の被覆層の一例についての要部拡大図である。
【図３】反り立ち角の算出方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の切削工具についての好適な実施態様例である図１（（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図）を用いて説明する。
【００１２】
図１によれば、切削工具１は、主面にすくい面３を、側面に逃げ面４を、すくい面３と逃げ面４との交差稜線に切刃５を有し、基体２の表面に被覆層６を具備している。すくい面３の反対側の主面は着座面８である。
【００１３】
被覆層６は、ＣｒaＭ1-a（Ｃ1-xＮx）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる。
【００１４】
本実施態様の切削工具１は、逃げ面４における被覆層６中のＣｒ含有比率よりも切刃５のほうが被覆層６中のＣｒ含有比率が高い。また、本実施態様では、逃げ面４から切刃５に向かって次第に被覆層６中のＣｒ含有比率が高くなっている。これによって、切刃５における被削材の溶着を抑制できるとともに、切刃５における耐欠損性が高くすることができる。その結果、切刃５に生じるチッピングの発生を抑制することができるとともに、逃げ面４における耐摩耗性を高くすることができる。
【００１５】
ここで、すくい面３、逃げ面４および切刃５における被覆層６の具体的な組成は、ＣｒaＭ1-a（Ｃ1-xＮx）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる。被覆層６において、ａ（金属Ｃｒ組成比率)が０．０１よりも小さいと被覆層６の耐酸化性および潤滑性が低下する。ａ（金属Ｃｒ組成比率)が０．４よりも大きいと被覆層６の耐摩耗性が低下する。ａの特に望ましい範囲は０．０４≦ａ≦０．１５である。
【００１６】
ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる１種以上であるが、中でもＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＷの１種以上を含有すると硬度を高めることができ、耐摩耗性に優れる。中でも、ＭがＴｉ、Ａｌ、ＮｂまたはＭｏを含有すると高温での耐酸化性に優れる。そのために、例えば、高速切削におけるクレータ摩耗の進行を抑制できる。
【００１７】
また、本実施態様における被覆層６のより具体的な組成を例示すると、ＣｒaＴｉbＡｌcＮｂdＷe（Ｃ1-xＮx）（０．０１≦ａ≦０．４、０．２≦ｂ≦０．８、０≦ｃ≦０．６、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。被覆層６がこの組成範囲になることによって、被覆層６は酸化開始温度が高くなって耐酸化性が高く、かつ内在する内部応力を低減することができて耐欠損性が高い。しかも、被覆層６は硬度および基体２との密着性も高い。そのため、被覆層６は難削材の加工や乾式切削、高速切削等の過酷な切削条件であっても耐摩耗性および耐欠損性に優れている。
【００１８】
すなわち、ｂ（Ｔｉ組成比率）が０．２以上であると、被覆層６の結晶構造が立方晶から六方晶へ変化して硬度が低下することなく、耐摩耗性が高い。ｂ（Ｔｉ組成比率）が０．８以下であると、被覆層６の耐酸化性および耐熱性が高い。ｂの特に望ましい範囲は０．４≦ｂ≦０．５である。また、ｃ（Ａｌ組成比）が０．６以下であると被覆層６の結晶構造が立方晶となり、立方晶から六方晶に変化せず硬度が低下することがない。ｃの特に望ましい範囲は０．４５≦ｃ≦０．５２である。さらに、ｄ（Ｎｂ組成比率)が０．２５以下であると被覆層６の耐酸化性および硬度が低下することなく耐摩耗性が高い。ｄの特に望ましい範囲は０．０２≦ｄ≦０．２２である。ｅ（Ｗ組成比率)が０．２５以下であると被覆層６の耐酸化性および硬度が低下することなく耐摩耗性が高い。ｅの特に望ましい範囲は０．０２≦ｅ≦０．２２である。
【００１９】
なお、被覆層６中には、上記組成以外に、Ｓｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種を被覆層６中の含有比率が５原子％未満で含有していてもよい。
【００２０】
また、被覆層６の非金属成分であるＣ、Ｎは切削工具に必要な硬度および靭性に優れたものである。本実施態様では、ｘ（Ｎ組成比率）は０≦ｘ≦１である。この範囲であれば、被覆層６の耐摩耗性および耐欠損性がともに高い。中でも、０．９≦ｘ≦１であることが望ましい。ここで、本発明によれば、上記被覆層６の組成は、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）またはＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）にて測定できる。
【００２１】
本実施態様においては、すくい面３における被覆層６中のＣｒ含有比率よりも切刃５のほうが被覆層６中のＣｒ含有比率が高い。特に、本実施態様においては、すくい面３から切刃５に向かって次第に被覆層６中のＣｒ含有比率が高くなっている。これによって、被覆層６の切刃５における被削材の溶着が抑制されるとともに靭性が向上する。その結果、切刃５のチッピングが抑制できる。しかも、すくい面３においては硬度が高くなり、すくい面３のクレータ摩耗の進行を抑制することができる。
【００２２】
また、本実施態様においては、図２（被覆層６の一例についての要部拡大図）に示すように、被覆層６がＣｒを含む第１被覆層６ａとＣｒを含まない第２被覆層６ｂとの２層が交互に積層された多層構成となっている。これによって、被覆層６内にクラックが進展することを抑制することができ、かつ被覆層６全体が高硬度化して、耐摩耗性が向上する。なお、被覆層として、組成の異なる２種類以上の多層構成からなる被覆層を用いる場合、被覆層６の組成は全体組成で表わす。具体的には、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等によって組成分析の分析領域を各層が含まれる被覆層６の全体厚みの範囲で測定する。また、上記多層構成の被覆層６を形成するには、例えば、成膜装置のチャンバの内壁側面に、組成の異なるターゲットを一定の間隔をあけて配置した状態で、成膜する試料を回転させながら成膜することによって作製することができる。
【００２３】
本実施態様では、逃げ面４における被覆層６の組成におけるＣｒの含有比率よりもすくい面３における被覆層６の組成におけるＣｒの含有比率が高い。これによって、すくい面３における潤滑性が向上して、すくい面３におけるクレータ摩耗を抑制できるとともに切屑排出性が向上する。また、逃げ面４における硬度が高くなり、逃げ面の摩耗を抑制できる。
【００２４】
また、本発明において、被覆層６の組成や厚みを特定する際の切刃５の範囲は、すくい面３と逃げ面４との交差稜線から５００μｍ幅の領域と定義する。したがって、すくい面３の範囲は、切削工具１の主面等のすくい面３の中央から切刃５の終端である交差稜線から５００μｍの位置までに亘る領域であり、逃げ面４の範囲は、切削工具１の側面等の逃げ面４の中央から切刃５の終端である交差稜線から５００μｍの位置までに亘る領域である。
【００２５】
なお、本実施態様において、切刃５における被覆層６の組成は、上記組成式ＣｒaＴｉbＡｌcＮｂdＷe（Ｃ1-xＮx）において、０．０２≦ａ≦０．４、０．２４≦ｂ≦０．８、０≦ｃ≦０．５６、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。また、逃げ面４における被覆層６の組成は、上記組成式ＣｒaＴｉbＡｌcＮｂdＷe（Ｃ1-xＮx）において、０．０１５≦ａ≦０．３５、０．２４≦ｂ≦０．７９、０≦ｃ≦０．５８、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。すくい面５における被覆層６の組成は、上記組成式ＣｒaＴｉbＡｌcＮｂdＷe（Ｃ1-xＮx）において、０．０１≦ａ≦０．３、０．２３≦ｂ≦０．７８、０≦ｃ≦０．６、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。
【００２６】
さらに、本実施態様では、被覆層６の逃げ面４における厚みｔｆと切刃５における被覆層６の厚みｔｃとの比（ｔｃ／ｔｆ）が１．１０〜３．００である。これによって、切刃５における耐チッピング性と逃げ面４における耐摩耗性とのバランスを保って、工具寿命を長くすることができる。
【００２７】
ここで、本実施態様では、被覆層６の逃げ面４における厚みｔｆが、すくい面３における厚みｔｒよりも厚い。これによって、逃げ面４の耐摩耗性が向上し、工具寿命を延ばすことができる。本実施態様では、逃げ面４における被覆層６の厚みｔｆとすくい面３における被覆層６の厚みｔｒとの比（ｔｆ／ｔｒ）が１．５０〜３．００である。なお、逃げ面４における被覆層６の厚みｔｆは、逃げ面４の中央の位置における被覆層６の厚みを測定する。すくい面３における被覆層６の厚みｔｒは、すくい面３の中央の位置（ただし、図１（ａ）のようにすくい面３の中央にねじ取付け穴９が設けられている場合には、ねじ取付け穴９の手前の位置）おける被覆層６の厚みを測定する。切刃５における被覆層６の厚みｔｃは、被覆層６を含むすくい面３と逃げ面４との仮想延長線の交点Ｐと被覆層６を含まないすくい面３と逃げ面４との仮想延長線の交点Ｑとを通る直線上の被覆層６の厚みを測定する。
【００２８】
また、本実施態様では、被覆層６の表面および内部には、図１（ｂ）に示すように、ドロップレット７と呼ばれる粒状物質が複数存在する。そして、本実施態様では、すくい面３に存在する複数のドロプレット７の平均組成は逃げ面４に存在するドロップレット７の平均組成に比べてＣｒの含有比率が高い構成となっている。
【００２９】
この構成によれば、切削時にすくい面３上を切屑が通過してもドロップレット７の存在によって切屑がすくい面にベタ当たりする、すなわち切屑が広い面積ですくい面に接触することなく、被覆層６の表面がさほど高温になることがない。しかも、すくい面３のほうが逃げ面４に比べてドロップレット７中のＣｒの含有比率が高いので、すくい面３上に存在するドロップレット７の潤滑性が高く、かつ切削液を被覆層６の表面に保液する効果も発揮する。また、逃げ面４においてはドロップレット７中のＣｒの含有割合が低くて脆いために、早期に脱粒して消滅してしまい、加工時の仕上げ面状態が改善される。
【００３０】
なお、本実施態様では、被覆層６のすくい面３に形成されるドロップレット７のＣｒ含有比率ＣｒDRは逃げ面４に形成されるドロップレット７のＣｒ含有比率ＣｒDFに対して１．０５≦ＣｒDR／ＣｒDF≦１．６０である。これによって、すくい面３および逃げ面４における耐摩耗性をともに最適化できる。
【００３１】
また、本実施態様において、存在するドロップレット７の数は、すくい面３における１０μｍ×１０μｍ四方で直径が０．２μｍ以上のドロップレット７が１５〜５０個、望ましくは１８〜３０個である。これによって、切屑の通過による発熱を緩和することができる。また、本実施態様では、すくい面３におけるドロップレット７の数が逃げ面４に存在するドロップレット７の数よりも多い。これによって、すくい面３が切屑の通過によって高温になることを緩和するとともに、逃げ面４を滑らかにして仕上げ面品位を向上できる。なお、ドロップレット７の存在割合は、１０μｍ×１０μｍ四方で被覆層６の表面を観察し、観察領域の中に存在する直径が０．２μｍ以上のドロップレット７を特定してその数を数える。そして、任意の観察領域の３箇所におけるドロップレット７の数の平均値をドロップレット７の存在割合とする。また、ドロップレット７の組成については、各ドロップレット７の組成をＥＰＭＡにて測定し、１０μｍ×１０μｍ四方の１視野に観察される直径が０．２μｍ以上のドロップレット７の任意１０個の組成の平均値をドロップレット７の組成とする。
【００３２】
また、本実施態様において、被覆層６のすくい面３に形成されるドロップレット７のＡｌ含有比率ＡｌDRは逃げ面４に形成されるドロップレット７のＡｌ含有比率ＡｌDFに対して１．００≦ＡｌDR／ＡｌDF≦１．１０である。これによって、すくい面３および逃げ面４における耐摩耗性をともに最適化できる。比率ＡｌDR／ＡｌDFの特に望ましい範囲は１．００≦ＡｌDR／ＡｌDF≦１．０２である。さらに、本実施態様において、被覆層６のすくい面３に形成されるドロップレット７のＴｉ含有比率ＴｉDRは逃げ面４に形成されるドロップレット７のＴｉ含有比率ＴｉDFに対して０．９１≦ＴｉDR／ＴｉDF≦０．９７である。これによって、すくい面３および逃げ面４における耐チッピング性をともに最適化できる。比率ＴｉDR／ＴｉDFの特に望ましい範囲は０．９４≦ＴｉDR／ＴｉDF≦０．９７である。
【００３３】
ここで、図１における切削工具１の形状は、主面が概略四角形で側面とのなす角度が９０°、すなわち逃げ角が０°の単純な板状（例えば、ＩＳＯ  １３３９９規格のＣＮＭＡ、ＣＮＭＧ）であるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、逃げ角（切削加工する際に逃げ面４と被削材との間に空間を作るための角度、すなわち、着座面８のうちのホルダに接地される接地面に対して垂直な平面と逃げ面４とのなす角）が正のポジティブ形状（例えば、ＩＳＯ  １３３９９規格のＳＮＫＮ形状）であってもよい。また、すくい面が平坦面でなく、すくい面３の端部が突出した形状やブレーカが設けられた形状であってもよい。特に、反り立ち角θが２０〜５０°である場合には、被覆層６を成膜する際に各元素の直進性の差によって、成膜される被覆層６の組成の差が顕著になるので、逃げ面４および切刃５における被覆層６中のＣｒ含有比率が所定の範囲内に制御しやすい。なお、本発明における反り立ち角θとは、図３に示すように、切削工具１の切刃５とすくい面３の中心とを通る断面において、切刃５（点Ａ）とすくい面３のうちの最も低い位置（点Ｂ）とを結ぶ直線Ｌ1と、着座面８のうちのホルダに接地される接地面に平行な直線Ｌ2とのなす角度と定義する。そして、図３（ｂ）のように、すくい面３のうちの最も低い位置が複数存在する（図３（ｂ）では直線状に無数に存在する）場合には、最も低い位置の中で切刃に最も近い位置を点Ｂとして、反り立ち角θを求める。本実施態様では、反り立ち角θが４０〜５０°である場合には、逃げ面４および切刃５における被覆層６中のＣｒ含有比率がさらに制御しやすく、切削工具１の耐溶着性、耐欠損性、耐摩耗性をより高めることができる。
【００３４】
基体２としては、炭化タングステンや炭窒化チタンを主成分とする硬質相とコバルト、ニッケル等の鉄族金属を主成分とする結合相とからなる超硬合金やサーメットの硬質合金が好適に使用できる。他にも、窒化ケイ素や酸化アルミニウムを主成分とするセラミックス、多結晶ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素からなる硬質相とセラミックスや鉄族金属等の結合相とを超高圧下で焼成する超高圧焼結体等の硬質材料が好適に使用される。
【００３５】
（製造方法）
次に、本発明の切削工具の製造方法について説明する。
【００３６】
まず、工具形状の基体を従来公知の方法を用いて作製する。次に、基体の表面に、被覆層を成膜する。被覆層の成膜方法として、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。成膜方法の一例についての詳細について説明する。被覆層をアークイオンプレーティング法で作製する場合には、金属クロム（Ｃｒ）、および所定の金属Ｍ（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種以上）をそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲットまたは焼結体ターゲットを用い、チャンバの側壁面位置にセットする。
【００３７】
このとき、ターゲットの周囲には、ターゲットの裏面の中央側に位置するようにセンター磁石が設置されている。本発明によれば、この磁石の磁力の強さを制御することによって、上記実施態様の切削工具を作製することができる。すなわち、Ｃｒを含有するターゲットに併設されるセンター磁石の磁力を強くし、Ｃｒを含有しないターゲットのセンター磁石の磁力を弱くする。これによって、各ターゲットから発生する金属イオンの拡散状態を変えて、チャンバ内に存在する金属イオンの分布状態を変化させる。なお、各金属イオンの拡散状態、すなわちターゲットから飛び出した金属イオンの直進性は、金属種によって異なっている。その結果、基体の表面に成膜される被覆層中の各金属の比率、およびドロップレットの存在状態を変化させることができる。
【００３８】
これらのターゲットを用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ2）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ4）／アセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスと反応させるイオンプレーティング法またはスパッタリング法によって被覆層およびドロップレットを成膜する。このとき、基体のセット位置は逃げ面がチャンバの側面とほぼ平行に、かつすくい面がチャンバの上面とほぼ平行な向きにセットする。この時、センター磁石には２〜８Ｔの磁力を印加して成膜する。また、Ｃｒを含有するターゲットに併設されるセンター磁石に印加する磁力を、Ｃｒを含有しないターゲットに併設されるセンター磁石に印加する磁力よりも高くして成膜する。
【００３９】
なお、上記被覆層を成膜する際には、高硬度な被覆層を作製できるとともに基体との密着性を高めるために、本実施態様では、３５〜２００Ｖのバイアス電圧を印加する。
【実施例１】
【００４０】
平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末を主成分として、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．１質量％、平均粒径１．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ3Ｃ2）粉末を０．３質量％の割合で添加し混合して、プレス成形により京セラ製切削工具ＢＤＭＴ１１Ｔ３０８ＴＲ−ＪＴ形状（反り立ち角１６°、逃げ角１８°）のスローアウェイチップ形状に成形した。この成形体を焼成炉にセットし、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。また、各試料のすくい面表面をブラスト加工、ブラシ加工等によって研磨加工した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニング）を施した。【００４１】
このようにして作製した基体に対して、Ｃｒを含有しない第１ターゲット、Ｃｒを含有する第２ターゲットに対して表１に示すセンター磁石をセットした。そして、表１に示すバイアス電圧を印加し、表１に示すアーク電流をそれぞれ流し、成膜温度５４０℃として表２〜３に示す組成の被覆層を成膜した。なお、被覆層の組成は下記方法にて測定した。【００４２】
得られた試料に対して、被覆層の表面から、すくい面、切刃および逃げ面の被覆層の各位置の任意３箇所を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、ＥＰＭＡにてすくい面、切刃及び逃げ面における被覆層の組成を分析した。被覆層の組成については、すくい面、逃げ面および切刃についての各３箇所の平均組成を各位置における被覆層の組成として表記した。なお、いずれの試料においても、被覆層はＣｒ含有量の少ない層とＣｒ含有量の多い層とが２０〜１００ｎｍ間隔で交互に積層された多層構造となっていた。【００４３】
また、ＳＥＭ観察にて、すくい面および逃げ面の１０μｍ×１０μｍの任意領域における直径０．２μｍ以上のドロップレットの個数を測定し、測定箇所５箇所における平均個数を算出した。さらに、１視野に観察されるドロップレット各１０個の組成をエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）（アメテック社製ＥＤＡＸ）によって測定し、これらの平均値を被覆層のすくい面および逃げ面のドロップレットの平均組成として算出した。表中、すくい面に形成されたドロップレットについてＣｒ，Ａｌ，Ｔｉの平均含有量（原子％）をそれぞれＣｒDR、ＡｌDR、ＴｉDR、逃げ面に形成されたドロップレットについてＣｒ，Ａｌ，Ｔｉの平均含有量（原子％）をそれぞれＣｒDF、ＡｌDF、ＴｉDFと表記した。さらに、各試料の被覆層を含む断面についてＳＥＭ観察を行い、切刃、すくい面および逃げ面の各位置における被覆層の厚みを測定した。すくい面組成と厚みｔｒ、切刃組成と厚みｔｃについては表２に、逃げ面組成と厚みｔｆ、比ｔｃ／ｔｆ、比ｔｆ／ｔｒについては表３に、すくい面および逃げ面のドロップレットの個数と組成、すくい面のドロップレットの組成と逃げ面のドロップレットの組成との組成比については表４に示した。【００４４】
次に、得られたスローアウェイチップを用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表４に示した。
切削方法：ミリング加工
被削材  ：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
切削速度：２００ｍ／分
送り    ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：２．０ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：５００個加工後の切削工具を観察して切刃における溶着状態を確認した。また、加工不能となるまでに加工できた加工数を確認し、そのときの逃げ面における摩耗形態を確認した。【００４５】
【表１】
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【００４６】
【表２】
2014003131.tif 000004
【００４７】
【表３】
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【００４８】
【表４】
2014003131.tif 000006
【００４９】
表１〜４に示す結果より、切刃と逃げ面との被覆層のＣｒ含有比率が同じ試料Ｎｏ．９、および、切刃よりも逃げ面において被覆層のＣｒ含有比率が高い試料Ｎｏ．８では、切刃において溶着が発生しやすく、かつ、逃げ面における耐摩耗性が低下して早期に摩耗が進行した。【００５０】
これに対して、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．１〜７では、いずれも被削材の溶着が少なく、耐摩耗性に優れるとともに平滑な加工面に加工できて良好な切削性能を発揮した。
【実施例２】
【００５１】
実施例１の試料Ｎｏ．１のスローアウェイチップにおいて、スローアウェイチップの形状を、京セラ製切削工具ＬＯＭＵ１００４０８ＥＲ-ＳＭ（ＬＯＭＵ−ＳＭ）、ＢＤＭＴ１１Ｔ３０８ＥＲ−ＪＳ（ＢＤＭＴ−ＪＳ）、ＳＥＫＷ１２０３０８ＴＮ（ＳＥＫＷ）およびＳＥＫＴ１２０３（ＳＥＫＴ）のスローアウェイチップ形状に変える以外は実施例１と同様にして基体を作製し、被覆層を成膜した。得られた試料に対して、実施例１と同様に、被覆層の評価および切削評価を行った。結果は表５〜８に示した。【００５２】
【表５】
2014003131.tif 000007
【００５３】
【表６】
2014003131.tif 000008
【００５４】
【表７】
2014003131.tif 000009
【００５５】
【表８】
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【００５６】
表５〜８に示す結果より、反り立ち角が４３°、２５°の試料Ｎｏ．１０、１１は、試料Ｎｏ．１に比べて被削材の溶着がさらに少なく、耐摩耗性がよく、平滑な加工面に加工できた。また、反り立ち角が０°に近い試料Ｎｏ．１２、Ｎｏ．１３は、試料Ｎｏ．１に比べて被削材の耐溶着性、耐摩耗性が低下する傾向にあった。
【符号の説明】
【００５７】
１  切削工具
２  基体
３  すくい面
４  逃げ面
５  切刃
６  被覆層
７  ドロップレット
８  着座面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年10月26日(2015.10.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に、ＣｒaＭ1-a（Ｃ1-xＮx）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる被覆層を被覆してなるとともに、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を有しており、前記逃げ面における前記被覆層中のＣｒ含有比率よりも前記切刃における前記被覆層中のＣｒ含有比率が高いとともに、前記逃げ面における前記被覆層中のＣｒの含有比率よりも前記すくい面における前記被覆層中のＣｒの含有比率が高い切削工具。
【請求項２】
前記すくい面における前記被覆層中のＣｒ含有比率よりも前記切刃における前記被覆層中のＣｒ含有比率が高い請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記被覆層が、Ｃｒを含む第１被覆層とＣｒを含まない第２被覆層との２層以上の多層からなる請求項１または２記載の切削工具。
【請求項４】
前記逃げ面における前記被覆層の厚みｔｆと前記切刃における前記被覆層の厚みｔｃとの比（ｔｃ／ｔｆ）が１．１０〜３．００である請求項１乃至３のいずれか記載の切削工具。
【請求項５】
前記すくい面において、着座面に対する前記切刃の反り立ち角が２０〜５０°である請求項１乃至４のいずれか記載の切削工具。
【国際調査報告】
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