(57)【要約】  すくい面と、逃げ面とを含む基材と、上記すくい面を被覆する第一被膜と、上記逃げ面を被覆する第二被膜と、を備える表面被覆切削工具であって、上記第一被膜は、上記すくい面における領域ｄ１において、第一複合窒化物層を含み、上記第二被膜は、上記逃げ面における領域ｄ２において、第二複合窒化物層を含み、上記第一複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ１−ｙ１Ａｌｘ１Ｔａｙ１Ｃα１Ｎβ１を含み、上記第二複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ２−ｙ２Ａｌｘ２Ｔａｙ２Ｃα２Ｎβ２を含み、上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記すくい面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記仮想稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記逃げ面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記稜線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記稜線と、で挟まれた領域である、表面被覆切削工具。
2019181220.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面と、逃げ面とを含む基材と、
前記すくい面を被覆する第一被膜と、
前記逃げ面を被覆する第二被膜と、
を備える表面被覆切削工具であって、
前記第一被膜は、前記すくい面における領域ｄ１において、第一複合窒化物層を含み、
前記第二被膜は、前記逃げ面における領域ｄ２において、第二複合窒化物層を含み、
前記第一複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ１−ｙ１Ａｌｘ１Ｔａｙ１Ｃα１Ｎβ１（ただし、ｘ１、ｙ１、α１及びβ１はそれぞれ原子比を示し、ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．６であり、ｙ１は０．０１≦ｙ１≦０．０５であり、α１は０≦α１≦０．４であり、α１＋β１は０．８≦α１＋β１≦１．２である）を含み、
前記第二複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ２−ｙ２Ａｌｘ２Ｔａｙ２Ｃα２Ｎβ２（ただし、ｘ２、ｙ２、α２及びβ２はそれぞれ原子比を示し、ｘ２は０．４５≦ｘ２≦０．６５であり、ｙ２は０．０５＜ｙ２≦０．１であり、α２は０≦α２≦０．４であり、α２＋β２は０．８≦α２＋β２≦１．２である）を含み、
前記すくい面と前記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、前記領域ｄ１は、前記すくい面を延長した面と前記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から前記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、前記すくい面と前記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、かつ、前記領域ｄ２は、前記仮想稜線から前記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、前記逃げ面と前記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、
前記すくい面と前記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、前記領域ｄ１は、前記稜線から前記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、前記稜線と、で挟まれた領域であり、かつ、前記領域ｄ２は、前記稜線から前記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、前記稜線と、で挟まれた領域である、表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記ｙ１は、０．０３≦ｙ１≦０．０５である、請求項１に記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記ｙ２は、０．０８≦ｙ２≦０．１である、請求項１又は請求項２に記載の表面被覆切削工具。
【請求項４】
前記ｘ１は、０．４≦ｘ１≦０．５である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
前記ｘ２は、０．５５≦ｘ２≦０．６５である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
前記第一被膜及び前記第二被膜のそれぞれは、その厚さが１μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具。
【請求項７】
前記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、ｃＢＮ焼結体及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む、請求項１から請求項６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】
本開示は、表面被覆切削工具に関する。本出願は、２０１８年３月１９日に出願した日本特許出願である特願２０１８−０５０９１８号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
従来より、切削工具の長寿命化を目的として、種々の検討がなされている。たとえば、特開２００７−０３０１３１号公報（特許文献１）、国際公開第２０１２／０４３４５９号（特許文献２）及び特開２００９−０６６６７３号公報（特許文献３）には、基材と、基材の表面に形成されている被膜とを備える切削工具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０３０１３１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／０４３４５９号
【特許文献３】特開２００９−０６６６７３号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示に係る表面被覆切削工具は、
すくい面と、逃げ面とを含む基材と、
上記すくい面を被覆する第一被膜と、
上記逃げ面を被覆する第二被膜と、
を備える表面被覆切削工具であって、
上記第一被膜は、上記すくい面における領域ｄ１において、第一複合窒化物層を含み、
上記第二被膜は、上記逃げ面における領域ｄ２において、第二複合窒化物層を含み、
上記第一複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ１−ｙ１Ａｌｘ１Ｔａｙ１Ｃα１Ｎβ１（ただし、ｘ１、ｙ１、α１及びβ１はそれぞれ原子比を示し、ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．６であり、ｙ１は０．０１≦ｙ１≦０．０５であり、α１は０≦α１≦０．４であり、α１＋β１は０．８≦α１＋β１≦１．２である）を含み、
上記第二複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ２−ｙ２Ａｌｘ２Ｔａｙ２Ｃα２Ｎβ２（ただし、ｘ２、ｙ２、α２及びβ２はそれぞれ原子比を示し、ｘ２は０．４５≦ｘ２≦０．６５であり、ｙ２は０．０５＜ｙ２≦０．１であり、α２は０≦α２≦０．４であり、α２＋β２は０．８≦α２＋β２≦１．２である）を含み、
上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記すくい面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記仮想稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記逃げ面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記稜線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記稜線と、で挟まれた領域である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、切削工具の一態様を例示する斜視図である。
【図２】図２は、図１のＸ−Ｘ線に関する矢視断面図である。
【図３】図３は、図２の部分拡大図である。
【図４】図４は、刃先面の他の形状を例示する図である。
【図５】図５は、刃先面の他の形状を更に例示する図である。
【図６】図６は、刃先面の他の形状を更に例示する図である。
【図７】図７は、切削工具の他の一態様である回転工具を例示する概略平面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、図７に示すＹ−Ｙ線に関する矢視断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、図８Ａの部分拡大図である。
【図９】図９は、Ｘ線回折測定における、すくい面又は逃げ面の測定位置を説明する模式図である。
【図１０】図１０は、本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法で用いる成膜方法の一態様を説明する模式図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法で用いる成膜方法の他の態様を説明する模式図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本実施形態の一態様における表面被覆切削工具のすくい面の模式部分断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本実施形態の一態様における表面被覆切削工具の逃げ面の模式部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
[本開示が解決しようとする課題]
特許文献１では、基材の表面に硬質な被膜を設けることによって、切削工具の性能（例えば、耐欠損性、耐摩耗性等）を向上させている。しかしながら、切削工具におけるすくい面及び逃げ面は、それぞれ異なる性能が求められているにも関わらず、特許文献１に記載の切削工具ではすくい面及び逃げ面共に同質の被膜が設けられている。そのため、上記被膜を設けることによって、例えばすくい面の性能は向上したとしても、逃げ面の性能が不充分である等の場合が生じている。
【０００７】
一方、特許文献２及び特許文献３では、切削工具のすくい面と逃げ面とで、それぞれ組成が異なる被膜を設けることで、すくい面及び逃げ面それぞれにおいて求められている性能を向上させている。しかしながら、切削工具全体の性能としては、更なる改善の余地が残されている。
【０００８】
このような状況下、表面に被膜が設けられた切削工具の更なる改良が求められている。
【０００９】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐欠損性を有し、且つ優れた耐摩耗性を有する表面被覆切削工具を提供することを目的とする。
【００１０】
[本開示の効果]
上記によれば、優れた耐欠損性を有し、且つ優れた耐摩耗性を有する表面被覆切削工具を提供することが可能になる。
【００１１】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の一態様の内容を列記して説明する。
［１］本開示の一態様に係る表面被覆切削工具は、
すくい面と、逃げ面とを含む基材と、
上記すくい面を被覆する第一被膜と、
上記逃げ面を被覆する第二被膜と、
を備える表面被覆切削工具であって、
上記第一被膜は、上記すくい面における領域ｄ１において、第一複合窒化物層を含み、
上記第二被膜は、上記逃げ面における領域ｄ２において、第二複合窒化物層を含み、
上記第一複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ１−ｙ１Ａｌｘ１Ｔａｙ１Ｃα１Ｎβ１（ただし、ｘ１、ｙ１、α１及びβ１はそれぞれ原子比を示し、ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．６であり、ｙ１は０．０１≦ｙ１≦０．０５であり、α１は０≦α１≦０．４であり、α１＋β１は０．８≦α１＋β１≦１．２である）を含み、
上記第二複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ２−ｙ２Ａｌｘ２Ｔａｙ２Ｃα２Ｎβ２（ただし、ｘ２、ｙ２、α２及びβ２はそれぞれ原子比を示し、ｘ２は０．４５≦ｘ２≦０．６５であり、ｙ２は０．０５＜ｙ２≦０．１であり、α２は０≦α２≦０．４であり、α２＋β２は０．８≦α２＋β２≦１．２である）を含み、
上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記すくい面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記仮想稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記逃げ面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記稜線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記稜線と、で挟まれた領域である。
【００１２】
上記表面被覆切削工具は、上述のような構成を備えることによって、硬度及び靱性に優れたすくい面と、硬度に優れた逃げ面とを同時に有することが可能になる。その結果、上記表面被覆切削工具は、優れた耐欠損性を有し、且つ優れた耐摩耗性を有する。
【００１３】
［２］上記ｙ１は０．０３≦ｙ１≦０．０５である。このように規定することで耐欠損性及び耐摩耗性が更に優れる表面被覆切削工具となる。
【００１４】
［３］上記ｙ２は０．０８≦ｙ２≦０．１である。このように規定することで耐摩耗性が更に優れる表面被覆切削工具となる。
【００１５】
［４］上記ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．５である。このように規定することで耐欠損性及び耐摩耗性が更に優れる表面被覆切削工具となる。
【００１６】
［５］上記ｘ２は０．５５≦ｘ２≦０．６５である。このように規定することで耐摩耗性が更に優れる表面被覆切削工具となる。
【００１７】
［６］上記第一被膜及び上記第二被膜のそれぞれは、その厚さが１μｍ以上１０μｍ以下である。このように規定することで耐欠損性及び耐摩耗性が更に優れる表面被覆切削工具となる。
【００１８】
［７］上記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、ｃＢＮ焼結体及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。このように規定することで高温における硬度と強度とに優れる表面被覆切削工具となる。
【００１９】
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」と記す。）について説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。なお以下の実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わす。本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において、たとえば「ＴｉＣ」等のように、構成元素の比が限定されていない化学式によって化合物が表された場合には、その化学式は従来公知のあらゆる組成（元素比）を含むものとする。このとき化学式は、化学量論組成のみならず、非化学量論組成も含むものとする。たとえば「ＴｉＣ」の化学式には、化学量論組成「Ｔｉ１Ｃ１」のみならず、たとえば「Ｔｉ１Ｃ０．８」のような非化学量論組成も含まれる。このことは、「ＴｉＣ」以外の化合物の記載についても同様である。
【００２０】
≪表面被覆切削工具≫
本実施形態に係る表面被覆切削工具は、
すくい面と、逃げ面とを含む基材と、
上記すくい面を被覆する第一被膜と、
上記逃げ面を被覆する第二被膜と、
を備える表面被覆切削工具であって、
上記第一被膜は、上記すくい面における領域ｄ１において、第一複合窒化物層を含み、
上記第二被膜は、上記逃げ面における領域ｄ２において、第二複合窒化物層を含み、
上記第一複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ１−ｙ１Ａｌｘ１Ｔａｙ１Ｃα１Ｎβ１（ただし、ｘ１、ｙ１、α１及びβ１はそれぞれ原子比を示し、ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．６であり、ｙ１は０．０１≦ｙ１≦０．０５であり、α１は０≦α１≦０．４であり、α１＋β１は０．８≦α１＋β１≦１．２である）を含み、
上記第二複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ２−ｙ２Ａｌｘ２Ｔａｙ２Ｃα２Ｎβ２（ただし、ｘ２、ｙ２、α２及びβ２はそれぞれ原子比を示し、ｘ２は０．４５≦ｘ２≦０．６５であり、ｙ２は０．０５＜ｙ２≦０．１であり、α２は０≦α２≦０．４であり、α２＋β２は０．８≦α２＋β２≦１．２である）を含み、
上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記すくい面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記仮想稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記逃げ面と上記刃先面との境界線と、で挟まれた領域であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｄ１は、上記稜線から上記すくい面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、上記稜線と、で挟まれた領域であり、かつ、上記領域ｄ２は、上記稜線から上記逃げ面上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、上記稜線と、で挟まれた領域である。ここで、α１≠０のとき、上記第一複合窒化物層は、複合炭窒化物を含む第一複合炭窒化物層として把握できる。また、α２≠０のとき、上記第二複合窒化物層は、複合炭窒化物を含む第二複合炭窒化物層として把握できる。
【００２１】
本実施形態の表面被覆切削工具（以下、単に「切削工具」という場合がある。）は、基材と、上記基材を被覆する被膜（第一被膜及び第二被膜）とを備える。上記切削工具は、例えば、ドリル、エンドミル（例えば、ボールエンドミル）、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ等であり得る。
【００２２】
＜基材＞
本実施形態の基材は、この種の基材として従来公知のものであればいずれのものも使用することができる。例えば、上記基材は、超硬合金（例えば、炭化タングステン（ＷＣ）基超硬合金、ＷＣの他にＣｏを含む超硬合金、ＷＣの他にＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加した超硬合金等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等）、立方晶型窒化硼素焼結体（ｃＢＮ焼結体）及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、超硬合金、サーメット及びｃＢＮ焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがより好ましい。
【００２３】
これらの各種基材の中でも、特にＷＣ基超硬合金又はサーメット（特にＴｉＣＮ基サーメット）を選択することが好ましい。これは、これらの基材が特に高温における硬度と強度とのバランスに優れ、上記用途の表面被覆切削工具の基材として優れた特性を有するためである。
【００２４】
基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素又はη相と呼ばれる異常相を含んでいても本実施形態の効果は示される。なお、本実施形態で用いる基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていてもよく、このように表面が改質されていても本実施形態の効果は示される。
【００２５】
また基材は、すくい面と、逃げ面とを有する。「すくい面」とは、被削材から削り取った切りくずをすくい出す面を意味する。「逃げ面」とは、その一部が被削材と接する面を意味する。基材は、その形状により「すくい面と逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合」または「すくい面と逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合」の二つに分類される。以下、刃先交換型切削チップ（図１〜６）及び回転工具（図７、８Ａ及び８Ｂ）を具体例として用いて説明する。
【００２６】
（刃先交換型切削チップ）
図１は切削工具の一態様を例示する斜視図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線に関する矢視断面図である。このような形状の切削工具は、旋削加工用刃先交換型切削チップ等の刃先交換型切削チップとして用いられる。
【００２７】
図１及び図２に示される切削工具１０は、上面、下面及び４つの側面を含む表面を有しており、全体として、上下方向にやや薄い四角柱形状である。また、切削工具１０には上下面を貫通する貫通孔が形成されており、４つの側面の境界部分においては、隣り合う側面同士が円弧面で繋がれている。
【００２８】
上記切削工具１０では、上面及び下面がすくい面１ａを成し、４つの側面（及びこれらを相互に繋ぐ円弧面）が逃げ面１ｂを成し、すくい面１ａと逃げ面１ｂとを繋ぐ円弧面が刃先面１ｃを成す。
【００２９】
図３は、図２の部分拡大図である。図３においては、仮想平面Ａ、仮想境界線ＡＡ、仮想平面Ｂ、仮想境界線ＢＢおよび仮想稜線ＡＢ’が示されている。
仮想平面Ａはすくい面１ａを延長した面に相当する。境界線ＡＡはすくい面１ａと刃先面１ｃとの境界線である。仮想平面Ｂは逃げ面１ｂを延長した面に相当する。境界線ＢＢは逃げ面１ｂと刃先面１ｃとの境界線である。仮想稜線ＡＢ’はすくい面１ａを延長した面（仮想平面Ａ）と逃げ面１ｂを延長した面（仮想平面Ｂ）との交差線である。すなわち、仮想平面Ａと仮想平面Ｂとが交差して仮想稜線ＡＢ’を成す。
図３に示す場合は、刃先面１ｃは円弧面（ホーニング）であり、すくい面１ａと逃げ面１ｂとが刃先面１ｃを介して繋がっている。すくい面１ａおよび逃げ面１ｂにおいて刃先面１ｃに隣接する部分、ならびに刃先面１ｃが切削工具１０の刃先部を成す。
なお図３において、仮想平面Ａおよび仮想平面Ｂは線状に示され、境界線ＡＡ、境界線ＢＢおよび仮想稜線ＡＢ’は点状に示される。
【００３０】
図１〜図３においては、刃先面１ｃが円弧面（ホーニング）である場合について示したが、刃先面１ｃの形状はこれに限られない。たとえば、図４に示されるように、平面の形状（ネガランド）を有している場合もある。また、図５に示されるように、平面と円弧面とが混在する形状（ホーニングとネガランドとを組み合わせた形状）を有している場合もある。
図３に示す場合と同様に、図４および図５に示す場合においてもすくい面１ａと逃げ面１ｂとが刃先面１ｃを介して繋がっており、仮想平面Ａ、境界線ＡＡ、仮想平面Ｂ、境界線ＢＢおよび仮想稜線ＡＢ’が設定される。
すなわち、図３から図５に示す場合は、いずれも「すくい面と逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合」に含まれる。
【００３１】
上記のように基材１が図３〜図５に示されるような形状を有する場合、刃先面１ｃは、その形状のみから決定することができる。この場合の刃先面１ｃは、仮想平面Ａ及び仮想平面Ｂのいずれにも含まれず、すくい面１ａ及び逃げ面１ｂとの目視による区別が可能だからである。
【００３２】
刃先面１ｃは、一般的に、基材１の表面であって、交差する面の稜に対して機械加工処理が施されることによって形成される面を含んでもよい。換言すれば、基材１は、焼結体等からなる基材前駆体の表面の少なくとも一部に対して機械加工処理が施されてなるものであり、刃先面１ｃは、機械加工処理による面取りを経て形成された面を含んでもよい。
【００３３】
一方、基材１が図６に示されるようなシャープエッジ形状を有する場合は「すくい面と逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合」に含まれる。
図６に示す場合、図３から図５に示す刃先面１ｃは存在せず、すくい面１ａと逃げ面１ｂとが隣接している。また、すくい面１ａと逃げ面１ｂとの境界線が稜線ＡＢを成し、稜線ＡＢならびにすくい面１ａおよび逃げ面１ｂにおいて稜線ＡＢに隣接する部分が切削工具１０の刃先部を成す。
【００３４】
（回転工具）
図７は、切削工具の他の一態様である回転工具を例示する概略平面図である。図８Ａは、図７に示すＹ−Ｙ線に関する矢視断面図であり、図８Ｂは、図８Ａの部分拡大図である。本実施形態ではこのような回転工具として４枚刃のエンドミルが例示される。このような回転工具の他の態様としては、例えば、ドリルが挙げられる。
【００３５】
切削工具１０である回転工具は、回転工具の本体となる基材１と、基材１の表面を被覆する被膜（第一被膜及び第二被膜、不図示）とを備える（図７及び図８Ａ）。回転工具を構成する基材１の表面全体が被膜によって被覆されていてもよく、基材１の一部が被覆されていてもよい。たとえば、シャンク３を構成する基材１の表面は被覆されずに切削部２を構成する基材１の表面のみが被膜によって被覆されていてもよい。
【００３６】
基材１は、回転工具の形状の本体となるものである。基材１は、切削部２と、シャンク３とを備える。切削部２は、外周部１ｂ（逃げ面１ｂに対応）と、溝部１ａ（すくい面１ａに対応）と、底刃部４とを備える（図７）。上記外周部１ｂと上記溝部１ａとは、稜線ＡＢを介して繋がっている（図８Ｂ）。外周部１ｂ及び底刃部４は、被削材を切り出すための部位であり、溝部１ａは、切削により生じた切り屑を外に流し出すための部位である。特に、外周部１ｂは、被削材に対する逃げ角のない部分を含む。
【００３７】
以上、基材１の形状及び各部の名称を図１〜７、８Ａ及び８Ｂを用いて説明したが、本実施形態に係る表面被覆切削工具において、上記基材に対応する形状及び各部の名称については、上記と同様の用語を用いることとする。すなわち、上記表面被覆切削工具は、すくい面と、逃げ面とを有する。例えば、上記基材におけるすくい面に上記第一被膜が被覆されている状態であっても、「上記表面被覆切削工具はすくい面を有する」と把握できる。また、上記基材における逃げ面に上記第二被膜が被覆されている状態であっても、「上記表面被覆切削工具は逃げ面を有する」と把握できる。
【００３８】
＜第一被膜＞
本実施形態において、第一被膜１１ａは上記すくい面１ａを被覆する（図１２Ａ）。より詳細には、「第一被膜」は、上記基材における上記すくい面の少なくとも一部を被覆する。上記第一被膜は、上記すくい面の全面を被覆することが好ましい。しかしながら、上記すくい面の一部が上記第一被膜で被覆されていなかったり被膜の構成が部分的に異なっていたりしていたとしても本実施形態の範囲を逸脱するものではない。
【００３９】
上記第一被膜は、上記すくい面１ａにおける領域ｄ１において、第一複合窒化物層を含む。本実施形態の一側面において、上記第一被膜は、上記領域ｄ１において第一複合窒化物層からなっていてもよい。本実施形態の他の側面において、上記第一被膜は、上記領域ｄ１において第一複合窒化物層及び１又は複数の他の層からなっていてもよい。「他の層」については後述する。
ここで図３から図５に示すような「すくい面１ａと逃げ面１ｂとが刃先面１ｃを介して繋がっている場合」には、領域ｄ１は「仮想稜線ＡＢ’からすくい面１ａ上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、すくい面１ａと刃先面１ｃとの境界線ＡＡと、で挟まれた領域」である。
一方、図６に示すような「すくい面１ａと逃げ面１ｂとが稜線ＡＢを介して繋がっている場合」には、領域ｄ１は「稜線ＡＢからすくい面１ａ上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ１と、稜線ＡＢと、で挟まれた領域」である。
ここで本実施形態における上記第一被膜は、上記領域ｄ１に加えて、上記すくい面における領域であって上記領域ｄ１以外の領域において、上記第一複合窒化物層を含んでいてもよい。例えば、上記第一被膜は、上記すくい面全体において上記第一複合窒化物層を含んでいてもよい。本実施形態の一側面において、上記第一被膜は上記領域ｄ１以外の領域において、１又は複数の他の層を含んでいてもよい。「第一複合窒化物層」については後述する。
【００４０】
上記第一被膜は、その厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上６μｍ以下であることがより好ましい。上記第一被膜の厚さは、例えば、走査型電子顕微鏡(ＳＥＭ)を用いた方法で求めることが可能である。より具体的には、まず基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルの第一被膜における任意の３点を測定する。次に、測定された３点の厚さの平均値をとることで上記第一被膜の厚さを求める。後述する第一複合窒化物層、第二被膜及び第二複合窒化物層の厚さについても同様である。走査型電子顕微鏡としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＳＭ−ＩＴ３００（商品名）等が挙げられる。
【００４１】
（第一複合窒化物層）
上記第一複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ１−ｙ１Ａｌｘ１Ｔａｙ１Ｃα１Ｎβ１を含む。ここで、ｘ１、ｙ１、α１及びβ１はそれぞれ原子比を示し、ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．６であり、ｙ１は０．０１≦ｙ１≦０．０５であり、α１は０≦α１≦０．４であり、α１＋β１は０．８≦α１＋β１≦１．２である。上記第一複合窒化物層は、本実施形態に係る表面被覆切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、不可避不純物が含まれていてもよい。上記不可避不純物の含有割合は、第一複合窒化物層の全質量に対して０質量％以上１質量％以下であることが好ましい。
【００４２】
上記第一複合窒化物層の組成は、例えば以下の条件で行うエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ分析）を行うことによって求めることが可能である。具体的には、まず、基材１（すなわち、切削工具１０）が図６に示されるようなシャープエッジ形状を有する刃先交換型切削チップである場合、稜線ＡＢと、上記稜線ＡＢから２００μｍ離れた仮想線Ｄ１とに挟まれた領域ｄ１における任意の３点（例えば、図９）について、ＥＤＸ測定を行い、Ａｌ、Ｔｉ及びＴａそれぞれの原子％の平均値を求める。次に、求められた原子％の平均値に基づいて、Ａｌ、Ｔｉ及びＴａそれぞれの組成比を求める。例えば、Ａｌの組成比を求める場合、下記式（１）によって求めることができる。式（１）中、ＭＡｌ、ＭＴｉ及びＭＴａは、それぞれＡｌ、Ｔｉ及びＴａの原子％の平均値を示す。他の金属元素Ｔｉ及びＴａも同様の方法で組成比を求めることができる。
Ａｌの組成比＝ＭＡｌ／（ＭＡｌ＋ＭＴｉ＋ＭＴａ）          式（１）
また、上記第一複合窒化物層における非金属元素Ｎ及びＣの組成比も上述の方法によって求めることが可能である。
上記ＥＤＸ装置としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＤ−２３００  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｐｌｕｓ（商品名）が挙げられる。
【００４３】
上述の方法に基づいて求められた各元素の組成比を当該すくい面１ａの領域ｄ１における各元素の組成比とする（図９）。任意の３点について、図９では仮想線Ｄ１上の３点を選択しているが、領域ｄ１内であればどの３点を選択してもよい。ここで当該「任意の３点」は、上記第一複合窒化物層中の互いに異なる結晶粒から選択するものとする。基材１が図３〜５に示されるような形状を有する場合、境界線ＡＡと、上記仮想線Ｄ１とに挟まれた領域ｄ１における任意の３点について、ＥＤＸ測定を行いこれら任意の３点で求められた各元素の原子％の平均値を当該すくい面の領域ｄ１における各元素の原子％とする。また、当該各元素の原子％に基づいて求められた組成比を当該すくい面の領域ｄ１における組成比とする。
【００４４】
切削工具が図７で示されるような回転工具である場合でも、上記第一複合窒化物層の組成は上述した方法で求めることが可能である。このとき、上記すくい面１ａの領域ｄ１は、上記回転工具の回転軸に対して垂直な面で切断した断面（図８Ａ）に基づいて特定される。すなわち、上記領域ｄ１は、稜線ＡＢと、上記溝部１ａの表面に沿って上記稜線ＡＢから２００μｍ離れた仮想線Ｄ１とに挟まれた領域として把握できる（図８Ｂ）。
【００４５】
（ＥＤＸ測定の条件）
加速電圧        ：１５ｋＶ
照射電流        ：７０μＡ
測定対象の元素  ：  Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃ、Ｎ
積算回数        ：２０回
【００４６】
上記第一複合窒化物層において、上記ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．６であり、０．４≦ｘ１≦０．５であることが好ましく、０．４５≦ｘ１≦０．５であることがより好ましい。上記ｘ１が上述の範囲内にあることによって、耐クレータ摩耗性等の耐摩耗性が向上する。一方、上記ｘ１が０．４未満であると、耐酸化性が低下する傾向がある。
【００４７】
上記第一複合窒化物層において、上記ｙ１は０．０１≦ｙ１≦０．０５であり、０．０３≦ｙ１≦０．０５であることが好ましく、０．０３≦ｙ１≦０．０４であることがより好ましい。上記ｙ１が上述の範囲内にあることによって、上記第一複合窒化物層の高温硬度が上がり、耐クレータ摩耗性等の耐摩耗性が向上する。一方上記ｙ１が０．０５を超えると、上記第一複合窒化物層の圧縮応力が低下し、膜チッピング等のチッピングが発生しやすくなる傾向がある。
【００４８】
上記第一複合窒化物層において、上記α１は０≦α１≦０．４であり、０≦α１≦０．３であることが好ましく、０≦α１≦０．２であることがより好ましい。ここで、α１≠０のとき、上記第一複合窒化物層は、複合炭窒化物を含む第一複合炭窒化物層として把握できる。
【００４９】
上記第一複合窒化物層において、上記β１は０．４＜β１≦１．２であることが好ましく、０．８≦β１≦１．２であることがより好ましい。
【００５０】
上記第一複合窒化物層において、上記α１＋β１は０．８≦α１＋β１≦１．２であり、０．８５≦α１＋β１≦１．１５であることが好ましく、０．９≦α１＋β１≦１．１であることがより好ましい。
【００５１】
上記第一複合窒化物層は、その厚さが１μｍ以上８μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上６μｍ以下であることがより好ましい。第一複合窒化物層の厚さは、上述したのと同様に例えば、ＳＥＭを用いた方法で求めることが可能である。
【００５２】
＜第二被膜＞
本実施形態において、第二被膜１１ｂは上記逃げ面１ｂを被覆する（図１２Ｂ）。より詳細には、「第二被膜」は、上記基材における上記逃げ面の少なくとも一部を被覆する。上記第二被膜は、上記逃げ面の全面を被覆することが好ましい。しかしながら、上記逃げ面の一部が上記第二被膜で被覆されていなかったり被膜の構成が部分的に異なっていたりしていたとしても本実施形態の範囲を逸脱するものではない。
【００５３】
上記第二被膜は、上記逃げ面１ｂにおける領域ｄ２において、第二複合窒化物層を含む。本実施形態の一側面において、上記第二被膜は、上記領域ｄ２において第二複合窒化物層からなっていてもよい。本実施形態の他の側面において、上記第二被膜は、上記領域ｄ２において第二複合窒化物層及び１又は複数の他の層からなっていてもよい。「他の層」については後述する。
ここで図３から図５に示すような「すくい面１ａと逃げ面１ｂとが刃先面１ｃを介して繋がっている場合」には、領域ｄ２は「仮想稜線ＡＢ’から逃げ面１ｂ上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、逃げ面１ｂと刃先面１ｃとの境界線ＢＢと、で挟まれた領域」である。
一方、図６に示すような「すくい面１ａと逃げ面１ｂとが稜線ＡＢを介して繋がっている場合」には、領域ｄ２は「稜線ＡＢから逃げ面１ｂ上で２００μｍ離れた仮想線Ｄ２と、稜線ＡＢと、で挟まれた領域」である。
ここで本実施形態における上記第二被膜は、上記領域ｄ２に加えて、上記逃げ面における領域であって上記領域ｄ２以外の領域において、上記第二複合窒化物層を含んでいてもよい。例えば、上記第二被膜は、上記逃げ面全体において上記第二複合窒化物層を含んでいてもよい。本実施形態の一側面において、上記第二被膜は上記領域ｄ２以外の領域において、１又は複数の他の層を含んでいてもよい。「第二複合窒化物層」については後述する。
【００５４】
上記第二被膜は、その厚さが１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上８μｍ以下であることがより好ましく、１μｍ以上６μｍ以下であることが更に好ましい。上記第二被膜の厚さは、上述したのと同様に例えば、ＳＥＭを用いた方法で求めることが可能である。
【００５５】
（第二複合窒化物層）
上記第二複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ２−ｙ２Ａｌｘ２Ｔａｙ２Ｃα２Ｎβ２を含む。ここで、ｘ２、ｙ２、α２及びβ２はそれぞれ原子比を示し、ｘ２は０．４５≦ｘ２≦０．６５であり、ｙ２は０．０５＜ｙ２≦０．１であり、α２は０≦α２≦０．４であり、α２＋β２は０．８≦α２＋β２≦１．２である。上記第二複合窒化物層は、本実施形態に係る表面被覆切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、不可避不純物が含まれていてもよい。上記不可避不純物の含有割合は、第二複合窒化物層の全質量に対して０質量％以上１質量％以下であることが好ましい。
【００５６】
上記第二複合窒化物層の組成の求め方は、上記（第一複合窒化物層）の欄にて説明したのと同様の方法によって求めることが可能である。
【００５７】
切削工具が図７で示されるような回転工具である場合でも、上記第二複合窒化物層の組成は上述した方法で求めることが可能である。このとき、上記逃げ面１ｂの領域ｄ２は、上記回転工具の回転軸に対して垂直な面で切断した断面（図８Ａ）に基づいて特定される。すなわち、上記領域ｄ２は、稜線ＡＢと、上記外周部１ｂの表面に沿って上記稜線ＡＢから２００μｍ離れた仮想線Ｄ２とに挟まれた領域として把握できる（図８Ｂ）。
【００５８】
上記第二複合窒化物層において、上記ｘ２は０．４５≦ｘ２≦０．６５であり、０．５５≦ｘ２≦０．６５であることが好ましく、０．５５≦ｘ２≦０．６であることがより好ましい。上記ｘ２が上述の範囲内にあることによって、上記第二複合窒化物層の硬度が上がり、耐逃げ面摩耗性等の耐摩耗性が向上する。一方、上記ｘ２が０．６５を超えると、上記第二複合窒化物層における結晶構造が六方晶型になり、硬度が低下する傾向がある。
【００５９】
上記第二複合窒化物層において、上記ｙ２は０．０５＜ｙ２≦０．１であり、０．０８≦ｙ２≦０．１であることが好ましく、０．０８≦ｙ２≦０．０９であることがより好ましい。上記ｙ２が上述の範囲内にあることによって、上記第二複合窒化物層の硬度及び高温硬度が向上し、耐逃げ面摩耗性等の耐摩耗性が向上する。一方、上記ｙ２が０．１を超えると、上記第二複合窒化物層の硬度が上がりすぎるため、膜チッピング等のチッピングが発生しやすくなる傾向がある。
【００６０】
上記第二複合窒化物層において、上記α２は０≦α２≦０．４であり、０≦α２≦０．３であることが好ましく、０≦α２≦０．２であることがより好ましい。ここで、α２≠０のとき、上記第二複合窒化物層は、複合炭窒化物を含む第二複合炭窒化物層として把握できる。
【００６１】
上記第二複合窒化物層において、上記β２は０．４＜β２≦１．２であることが好ましく、０．８≦β２≦１．２であることがより好ましい。
【００６２】
上記第二複合窒化物層において、上記α２＋β２は０．８≦α２＋β２≦１．２であり、０．８５≦α２＋β２≦１．１５であることが好ましく、０．９≦α２＋β２≦１．１であることがより好ましい。
【００６３】
上記第二複合窒化物層は、その厚さが１μｍ以上８μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上６μｍ以下であることがより好ましい。第二複合窒化物層の厚さは、上述したのと同様に例えば、ＳＥＭを用いた方法で求めることが可能である。
【００６４】
（他の層）
また、本実施形態の効果を損なわない範囲において、上記第一被膜及び上記第二被膜は、それぞれ他の層を更に含んでいてもよい。他の層としては、例えばＴｉＮ層（ＴｉＮで示される化合物からなる層、以下同様。）、ＴｉＢＮＯ層、ＴｉＣＮＯ層、ＴｉＢ２層、ＴｉＡｌＮ層、ＴｉＡｌＣＮ層、ＴｉＡｌＯＮ層、ＴｉＡｌＯＮＣ層、Ａｌ２Ｏ３層等を挙げることができる。なお、上記他の層はその積層の順も特に限定されない。例えば、上記他の層は、上記基材と上記第一複合窒化物層との間に形成されていてもよいし、上記第一複合窒化物層上に形成されていてもよい。言い方を変えると上記第一複合窒化物層は上記第一被膜における最外層であってもよい。また、上記他の層は、上記基材と上記第二複合窒化物層との間に形成されていてもよいし、上記第二複合窒化物層上に形成されていてもよい。言い方を変えると上記第二複合窒化物層は上記第二被膜における最外層であってもよい。
【００６５】
≪表面被覆切削工具の製造方法≫
本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法は、
上記基材を準備する、基材準備工程と、
上記すくい面の少なくとも一部を、上記第一複合窒化物層で被覆する、第一被覆工程と、
上記逃げ面の少なくとも一部を、上記第二複合窒化物層で被覆する、第二被覆工程と、を含む。以下、各工程について説明する。
【００６６】
＜基材準備工程＞
基材準備工程では、上記基材を準備する。上記基材としては、上述したようにこの種の基材として従来公知のものであればいずれのものも使用することができる。例えば、上記基材が超硬合金からなる場合、まず、所定の配合組成（質量％）からなる原料粉末を市販のアトライターを用いて均一に混合して、続いてこの混合粉末を所定の形状（例えば、ＣＮＭＧ１２０４０８ＮＵＸで示される形状、ＧＳＸＢ２０３００で示される形状等）に加圧成形する。その後、原料粉末の成形体を、所定の焼結炉において１３００〜１５００℃以下で、１〜２時間焼結することにより、超硬合金からなる上記基材を得ることができる。また、上記基材は、市販のものをそのまま用いてもよい。
【００６７】
＜第一被覆工程＞
第一被覆工程では、上記すくい面の少なくとも一部を上記第一複合窒化物層で被覆する。ここで、「すくい面の少なくとも一部」には、上記すくい面１ａにおける領域であって、上記すくい面１ａと上記逃げ面１ｂとが交差してなる稜線ＡＢと上記稜線ＡＢから２００μｍ離れた仮想線Ｄ１とに挟まれた領域ｄ１が含まれる（例えば、図６）。
【００６８】
本実施形態の一側面において、「すくい面の少なくとも一部」は、上記すくい面１ａにおける領域であって、上記すくい面１ａと上記刃先面１ｃとの境界線ＡＡと、上記すくい面１ａを含む仮想平面Ａと上記逃げ面１ｂを含む仮想平面Ｂとが交差してなる仮想稜線ＡＢ’から２００μｍ離れた仮想線Ｄ１とに挟まれた領域ｄ１を含む（例えば、図３〜図５）。
【００６９】
上記すくい面の少なくとも一部を上記第一複合窒化物層で被覆する方法としては、特に制限されないが、例えば、物理蒸着法（ＰＶＤ法）によって第一複合窒化物層を形成することが挙げられる。
【００７０】
上記物理蒸着法としては、従来公知の物理蒸着法を特に限定することなく用いることができる。このような物理蒸着法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、電子イオンビーム蒸着法等を挙げることができる。特に原料元素のイオン率が高いカソードアークイオンプレーティング法又はスパッタリング法を用いると、被膜を形成する前に基材表面に対して金属又はガスイオンボンバードメント処理が可能となるため、被膜と基材との密着性が格段に向上するので好ましい。
【００７１】
アークイオンプレーティング法により第一複合窒化物層を形成する場合、例えば以下のような条件を挙げることができる。すなわち、まずＡｌ、Ｔｉ及びＴａを含んだターゲット（焼結ターゲット又は溶成ターゲット）を装置内のアーク式蒸発源にセットし、基板（基材）温度を４００〜６００℃及び当該装置内のガス圧を１〜１０Ｐａに設定する。上記ガスとしては、例えば窒素ガス及びアルゴンガスの混合ガスを導入する。基板上に炭窒化物を形成する場合、上記混合ガスには、メタンガスが更に含まれていてもよい。そして、当該装置にセットされた基板（負）のバイアス電圧を−５０〜−１５０Ｖの範囲で電圧の絶対値が増大するように変化させながら、カソード電極に１００〜１８０Ａのアーク電流を供給する。このようにアーク電流供給することで、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることにより第一複合窒化物層を形成することができる。アークイオンプレーティング法に用いる装置としては、例えば、株式会社神戸製鋼所製のＡＩＰ−Ｓ４０（商品名）等が挙げられる。
【００７２】
上記第一複合窒化物層を形成するために用いるターゲットの組成としては、例えば、Ａｌ（０．４〜０．６原子％）、Ｔｉ（０．３５〜０．５９原子％）、及びＴａ（０．１〜０．５原子％）を含むものが挙げられる。
【００７３】
＜第二被覆工程＞
第二被覆工程では、上記逃げ面の少なくとも一部を上記第二複合窒化物層で被覆する。ここで、「逃げ面の少なくとも一部」には、上記逃げ面１ｂにおける領域であって、上記すくい面１ａと上記逃げ面１ｂとが交差してなる稜線ＡＢと上記稜線ＡＢから２００μｍ離れた仮想線Ｄ２とに挟まれた領域ｄ２が含まれる（例えば、図６）。
【００７４】
本実施形態の一側面において、「逃げ面の少なくとも一部」は、上記逃げ面１ｂにおける領域であって、上記逃げ面１ｂと上記刃先面１ｃとの境界線ＢＢと、上記仮想稜線ＡＢ’から２００μｍ離れた仮想線Ｄ２とに挟まれた領域ｄ２を含む（例えば、図３〜図５）。
【００７５】
上記逃げ面の少なくとも一部を上記第二複合窒化物層で被覆する方法としては、特に制限されないが、例えば、物理蒸着法によって第二複合窒化物層を形成することが挙げられる。上記物理蒸着法としては、上述した第一被覆工程と同様に、従来公知の物理蒸着法を特に限定することなく用いることができる。本実施形態の一態様において、上記物理蒸着法として、カソードアークイオンプレーティング法を用いることが挙げられる。
【００７６】
上記第二複合窒化物層を形成するために用いるターゲットの組成としては、例えば、Ａｌ（０．４５〜０．６５原子％）、Ｔｉ（０．２５〜０．５原子％）、Ｔａ（０．０５５〜０．１原子％）を含むものが挙げられる。
【００７７】
ここで、上記第一被覆工程及び上記第二被覆工程は同時に行ってもよいし、上記第一被覆工程を行った後に上記第二被覆工程を行ってもよい。また、上記第二被覆工程を行った後に上記第一被覆工程を行ってもよい。
【００７８】
例えば、上記第一被覆工程及び上記第二被覆工程を同時に行う場合、以下のように行う方法が挙げられる。すなわち、図１０に示すように、まず第一複合窒化物層に対応するターゲットＡと第二複合窒化物層に対応するターゲットＢとをそれぞれ異なる位置に設置する。次に、すくい面１ａがターゲットＡに対向し且つ逃げ面１ｂがターゲットＢに対向するように基材（例えば、図１に示される刃先交換型切削チップの形状を有する基材）を設置して、上記第一被覆工程及び上記第二被覆工程を同時に行う。より具体的には、まず成膜に用いるチャンバーの同一の壁面において、上部に上記ターゲットＡを、下部に上記ターゲットＢを設置する。次にすくい面１ａがターゲットＡに対向し且つ逃げ面１ｂがターゲットＢに対向するように、上記すくい面１ａ及び上記逃げ面１ｂが上記チャンバーの壁面に対してそれぞれ４５°の角度を取るように基材を設置して成膜を行う。他方のすくい面１ａにも上記第一複合窒化物層を形成する場合、上記他方のすくい面１ａが上記ターゲットＡに対向するように基材の向きを変えてから、上記と同様の方法によって成膜を行えばよい。
【００７９】
また、上記第一被覆工程を行った後に上記第二被覆工程を行う場合、図１１に示すように、まず基材である回転工具の外周部１ｂにマスキング剤又はマスキング剤として使用可能な市販の修正液を塗布することで、上記外周部１ｂを被覆する。その後、上記ターゲットＡを用いて溝部１ａに第一複合窒化物層を形成する（第一被覆工程）。次に、上記外周部１ｂにおけるマスキング剤を専用の除去剤又はアルコール若しくはアセトン等の溶剤で除去する。その後、上記溝部１ａにマスキング剤又はマスキング剤として使用可能な市販の修正液を塗布することで、上記溝部１ａを被覆する。その後、上記ターゲットＢを用いて上記外周部１ｂに第二複合窒化物層を形成する（第二被覆工程）。最後に、上記溝部１ａにおけるマスキング剤を専用の除去剤又はアルコール若しくはアセトン等の溶剤で除去する。上記第二被覆工程を行った後に上記第一被覆工程を行う場合も上述したのと同様の方法で行うことができる。
【００８０】
本実施形態に係る製造方法は、上述したようにすくい面と逃げ面それぞれにおいて、Ｔａ濃度が異なる複合窒化物層を別々に形成している。そのため、すくい面と逃げ面それぞれにおいて求められている特性に合った複合窒化物層をそれぞれ形成することが可能である。すなわち、本実施形態に係る製造方法は、上述のような構成を備えることによって、硬度及び靱性に優れたすくい面と、硬度に優れた逃げ面とを同時に有する表面被覆切削工具を製造することが可能になる。
【００８１】
＜その他の工程＞
本実施形態に係る製造方法では、上述した工程の他にも、他の層を形成する工程等を適宜行ってもよい。上述の他の層を形成する場合、従来の方法によって他の層を形成してもよい。
【００８２】
＜付記＞
以上の説明は、以下に付記する実施態様を含む。
（付記１）
すくい面と、逃げ面と、前記すくい面及び前記逃げ面を繋ぐ刃先部とを含む基材と、
前記すくい面を被覆する第一被膜と、
前記逃げ面を被覆する第二被膜と、
を備える表面被覆切削工具であって、
前記第一被膜は、前記すくい面における領域であって、前記すくい面と前記逃げ面とが交差してなる稜線と前記稜線から２００μｍ離れた仮想線Ｄ１とに挟まれた領域ｄ１において、第一複合窒化物層を含み、
前記第二被膜は、前記逃げ面における領域であって、前記稜線と前記稜線から２００μｍ離れた仮想線Ｄ２とに挟まれた領域ｄ２において、第二複合窒化物層を含み、
前記第一複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ１−ｙ１Ａｌｘ１Ｔａｙ１Ｃα１Ｎβ１（ただし、ｘ１、ｙ１、α１及びβ１はそれぞれ原子比を示し、ｘ１は０．４≦ｘ１≦０．６であり、ｙ１は０．０１≦ｙ１≦０．０５であり、α１は０≦α１≦０．４であり、α１＋β１は０．８≦α１＋β１≦１．２である）を含み、
前記第二複合窒化物層は、Ｔｉ１−ｘ２−ｙ２Ａｌｘ２Ｔａｙ２Ｃα２Ｎβ２（ただし、ｘ２、ｙ２、α２及びβ２はそれぞれ原子比を示し、ｘ２は０．４５≦ｘ２≦０．６５であり、ｙ２は０．０５＜ｙ２≦０．１であり、α２は０≦α２≦０．４であり、α２＋β２は０．８≦α２＋β２≦１．２である）を含む、表面被覆切削工具。
【実施例】
【００８３】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００８４】
≪表面被覆切削工具の作製≫
＜基材準備工程＞
まず、基材準備工程として、ＪＩＳ規格が「ＧＳＸＢ２０３００」である超硬のボールエンドミル（φ６）（住友電工ハードメタル株式会社製、商品名：ＧＳＸＢ２０３００、ノンコート品）を基材として準備した。【００８５】
＜第一被覆工程＞
第一被覆工程として、アークイオンプレーティング法により、上記基材の溝部（すくい面）の上に第一複合窒化物層を形成した。具体的には以下の方法で行った。まず、上記基材の外周部（逃げ面）にマスキング剤を塗布することで、上記外周部を被覆した。その後、当該基材をアークイオンプレーティング装置（株式会社神戸製鋼所製、商品名：ＡＩＰ−Ｓ４０）にセットした。次に表１〜３における「すくい面における第一被膜の組成比」の欄に記載の組成比で各金属元素を含むターゲット（焼結ターゲット又は溶成ターゲット）を装置内のアーク式蒸発源にセットした。このとき、基材温度を４００〜６００℃及び該装置内のガス圧を１．０〜１０．０Ｐａに設定した。上記ガスとしては、窒化物の層を形成する場合には窒素ガス及びアルゴンガスの混合ガスを導入した。上記ガスとしては、炭窒化物の層を形成する場合には、窒素ガス、メタンガス、及びアルゴンガスの混合ガスを導入した。そして、基板（負）バイアス電圧を−５０〜−１５０Ｖの範囲で電圧の絶対値が増大するように変化させながら、カソード電極に１００〜１８０Ａのアーク電流を供給した。このようにアーク電流を供給することで、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることにより第一複合窒化物層からなる第一被膜を形成した。上記第一被膜を形成した後に、上記外周部を被覆していたマスキング剤を専用の除去剤で除去した。【００８６】
＜第二被覆工程＞
第二被覆工程として、アークイオンプレーティング法により、上記基材の外周部（逃げ面）の上に第二複合窒化物層を形成した。具体的には以下の方法で行った。まず、上記基材の溝部（すくい面）にマスキング剤を塗布することで、上記溝部を被覆した。その後、当該基材をアークイオンプレーティング装置にセットした。次に表１〜３における「逃げ面における第二被膜の組成比」の欄に記載の組成比で各金属元素を含むターゲット（焼結ターゲット又は溶成ターゲット）を装置内のアーク式蒸発源にセットした。このとき、基材温度を４００〜６００℃及び該装置内のガス圧を１．０〜１０．０Ｐａに設定した。上記ガスとしては、窒化物の層を形成する場合には窒素ガス及びアルゴンガスの混合ガスを導入した。上記ガスとしては、炭窒化物の層を形成する場合には、窒素ガス、メタンガス、及びアルゴンガスの混合ガスを導入した。そして、基板（負）バイアス電圧を−５０〜−１５０Ｖの範囲で電圧の絶対値が増大するように変化させながら、カソード電極に１００〜１８０Ａのアーク電流を供給した。このようにアーク電流を供給することで、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることにより第二複合窒化物層からなる第二被膜を形成した。上記第二被膜を形成した後に、上記溝部を被覆していたマスキング剤を専用の除去剤で除去した。【００８７】
≪切削工具の特性評価≫
上述のようにして作製した試料（試料Ｎｏ．１−１〜１−７、２−１〜２−７、３−１〜３−７、４−１〜４−７、５−１、及びＣ−１〜Ｃ−３）の切削工具を用いて、以下のように、切削工具の各特性を評価した。【００８８】
（被膜の組成評価）
第一被膜（第一複合窒化物層）及び第二被膜（第二複合窒化物層）の組成は、上記試料を用いて、ＳＥＭに付帯のＥＤＸ装置（日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＤ−２３００  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｓｔａｔｉｏｎ  Ｐｌｕｓ）によって、以下の条件で測定した。具体例を挙げると、まず上記試料（回転工具）の回転軸に対して垂直な面で切断した断面（例えば、図８Ａ）に基づいて、上記溝部（すくい面）における領域であって、上記溝部と上記外周部（逃げ面）とが交差してなる稜線と、上記溝部の表面に沿って上記稜線から２００μｍ離れた仮想線Ｄ１とに挟まれた領域ｄ１における任意の３点について、ＥＤＸ測定を行い、Ａｌ、Ｔｉ及びＴａそれぞれの原子％の平均値を求めた。なお、試料Ｎｏ．Ｃ−２及びＣ−３については、Ｔａの代わりにそれぞれＳｉ及びＣｒの原子％の平均値を求めた。ここで当該「任意の３点」は、上記第一複合窒化物層中の互いに異なる結晶粒から選択した。次に、求められた原子％の平均値に基づいて、Ａｌ、Ｔｉ及びＴａ（試料Ｎｏ．Ｃ−２及びＣ−３については、それぞれＳｉ及びＣｒ）それぞれの組成比を求めた。また、非金属元素であるＮ及びＣそれぞれの組成比も同様の方法によって求めた。結果を表１〜３に示す。【００８９】
表１〜３において、「第一被膜の組成比」及び「第二被膜の組成比」の欄に表記されている数字は各元素の組成比を示している。また、数字が表記されていない元素は、その元素の組成比が１であることを示している。例えば、「Ｔｉ０．５０Ａｌ０．５０Ｎ」との表記は、Ｔｉ元素及びＡｌ元素の組成比がそれぞれ０．５０であり、Ｎ元素の組成比が１であることを意味する。【００９０】
ＥＤＸ法の測定条件
加速電圧        ：１５ｋＶ
照射電流        ：７０μＡ
測定対象の元素  ：  Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃ、Ｎ
積算回数        ：２０回【００９１】
（膜厚の測定）
第一被膜（第一複合窒化物層）及び第二被膜（第二複合窒化物層）の厚さは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子株式会社製、商品名：ＪＳＭ−ＩＴ３００）を用いて、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにおける任意の３点を測定し、測定された３点の厚さの平均値をとることで求めた。結果を表１〜３に示す。表１〜３における「膜厚」の欄の数値は、すくい面における被膜の膜厚と逃げ面における被膜の膜厚との平均値を意味する。
ＳＥＭ法の測定条件
加速電圧    ：１０ｋＶ
照射電流    ：４０μＡ
倍率        ：１万倍【００９２】
≪切削試験≫
＜耐欠損性試験及び耐摩耗性試験＞
上述のようにして作製した試料（試料Ｎｏ．１−１〜１−７、２−１〜２−７、３−１〜３−７、４−１〜４−７、５−１、及びＣ−１〜Ｃ−３）の切削工具を用いて、以下の切削条件により切削試験を行うことで、耐欠損性及び耐摩耗性を評価した。具体的には、被削材を１０ｍ切削した後の刃先の状態を確認することで、耐欠損性及び耐摩耗性を評価した。その結果を表１〜３に示す。本切削試験において、試料Ｎｏ．１−２〜１−６、２−２〜２−６、３−２〜３−６、４−２〜４−６及び５−１は実施例の試料であり、これら以外の試料は比較例の試料である。すなわち、試料Ｎｏ．１−１、１−７、２−１、２−７、３−１、３−７、４−１、４−７及びＣ−１〜Ｃ−３は、比較例の試料である。【００９３】
表１〜３の「耐欠損性」の欄において、「正常摩耗」とは逃げ面の摩耗のみが観察され、被膜のチッピングが確認されなかったことを意味する。また、「すくい面のクレータ摩耗」の欄において、「摩耗大」とは、クレータ摩耗の摩耗幅が１００μｍ以上であったことを意味する。「摩耗小」とは、クレータ摩耗の摩耗幅が８０μｍ以下であったことを意味する。本切削試験において、膜チッピングが起きていない試料は耐欠損性に優れる切削工具として評価することができる。また、すくい面のクレータ摩耗が小さい試料は耐摩耗性に優れる切削工具として評価することができる。逃げ面摩耗量が少ない試料は耐摩耗性に優れる切削工具として評価することができる。【００９４】
（耐欠損性試験の切削条件−ボールエンドミル）
被削材（材質）：インコネル７１８
速度（Ｖｃ）  ：４５ｍ／ｍｉｎ
送り（ｆｚ）  ：０．０５ｍｍ／ｔ
切り込み      ：ａｐ０．５ｍｍ、ａｅ０．３ｍｍ
外部給油      ：あり（水溶性）【００９５】
【表１】
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【００９６】
【表２】
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【００９７】
【表３】
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【００９８】
上記切削試験の結果から、実施例に係る切削工具（試料Ｎｏ．１−２〜１−６、２−２〜２−６、３−２〜３−６、４−２〜４−６及び５−１に係る切削工具）は、比較例の切削工具に比べて、耐欠損性に優れており、且つ耐摩耗性（耐クレータ摩耗性及び耐逃げ面摩耗性）にも優れていることが分かった。【００９９】
以上のように本発明の実施形態及び実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態及び各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。【０１００】
今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０１】
１  基材、  ２  切削部、  ３  シャンク、  ４  底刃部、  １ａ  すくい面、溝部、  １ｂ  逃げ面、外周部、  １ｃ  刃先面、  １０  切削工具、  １１ａ  第一被膜、  １１ｂ  第二被膜、  ＡＡ  境界線、  ＡＢ  稜線、  ＡＢ’  仮想稜線、  ＢＢ  境界線、  Ｄ１、Ｄ２  仮想線、  ｄ１  境界線ＡＡと仮想線Ｄ１とに挟まれた領域（または、稜線ＡＢと仮想線Ｄ１とに挟まれた領域）、  ｄ２  境界線ＢＢと仮想線Ｄ２に挟まれた領域（または、稜線ＡＢと仮想線Ｄ２とに挟まれた領域）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【国際調査報告】
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