(57)【要約】  表面被覆立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素焼結体である基材と、基材に接して基材を被覆する被膜とを備える。基材中の立方晶窒化硼素と被膜との界面において、Ｆｅ含有量は１ａｔ％以下であり、Ｗ含有量は１ａｔ％以下であり、かつＯ含有量は２ａｔ％以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化硼素焼結体である基材と、
前記基材に接して前記基材を被覆する被膜とを備え、
前記基材中の立方晶窒化硼素と前記被膜との界面において、Ｆｅ含有量は１ａｔ％以下であり、Ｗ含有量は１ａｔ％以下であり、かつＯ含有量は２ａｔ％以下である、表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項２】
前記Ｆｅ含有量と前記Ｗ含有量との合計含有量が０．０５ａｔ％以上である層の厚みは５ｎｍ以下である、請求項１に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項３】
前記被膜は多結晶体であり、
前記被膜における前記界面から１０ｎｍ以内の領域は、平均粒径が１０ｎｍ以下の結晶粒からなる、請求項１または請求項２に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項４】
前記界面におけるＡｒ含有量は１ａｔ％以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項５】
前記被膜の厚みは０．３μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項６】
前記被膜は、Ａｌ，Ｔｉ，ＣｒおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素と、ＣおよびＮからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物を含む、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体を備えた切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面被覆立方晶窒化硼素焼結体およびこれを備える切削工具に関する。本出願は、２０１７年５月２９日に出願した日本特許出願である特願２０１７−１０５５８３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、立方晶窒化硼素（以下、「ｃＢＮ」ともいう。）焼結体を用いた切削工具が知られている。たとえば、特開２０１５−２０９３５４号公報（特許文献１）には、ｃＢＮ焼結体にバイアス電圧を印加し、ＡｒイオンによりｃＢＮ焼結体の表面に対してエッチングを行なった後に、当該表面に被膜を形成することにより切削工具を製造する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０９３５４号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様に係る表面被覆立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素焼結体である基材と、基材に接して基材を被覆する被膜とを備える。基材中の立方晶窒化硼素と被膜との界面において、Ｆｅ含有量は１ａｔ％以下であり、Ｗ含有量は１ａｔ％以下であり、かつＯ含有量は２ａｔ％以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本実施形態に係る切削工具の構成の一例を示す部分断面図である。
【図２】図２は、試料Ｎｏ．２における立方晶窒化硼素と被膜との界面を示す２００万倍のＴＥＭ像（明視野像（bright-field  image））である。
【図３】図３は、試料Ｎｏ．２における立方晶窒化硼素と被膜との界面を示す２００万倍のＴＥＭ像（ＨＡＡＤＦ像（high-angle  annular  dark  field  image））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]
ところで近年、切削速度の高速化および難削材に対する切削性能の向上の要求が高まっている。しかしながら、従来の切削工具では、切削速度を速めた場合または難削材を切削するときに被膜が剥離しやすく、上記の要求を十分に満たすことができない。
【０００７】
以上の点に鑑み、本開示では、被膜の耐剥離性に優れた表面被覆立方晶窒化硼素焼結体およびこれを備える切削工具を提供する。
【０００８】
[本開示の効果]
上記によれば、被膜の耐剥離性に優れた表面被覆立方晶窒化硼素焼結体および切削工具を提供することができる。
【０００９】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。なお、本明細書において「Ｍ〜Ｎ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＭ以上Ｎ以下）を意味し、Ｍにおいて単位の記載がなく、Ｎにおいてのみ単位が記載されている場合、Ｍの単位とＮの単位とは同じである。
【００１０】
〔１〕本開示に係る表面被覆立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素焼結体である基材と、基材に接して基材を被覆する被膜とを備える。基材中の立方晶窒化硼素と被膜との界面において、Ｆｅ含有量は１ａｔ％以下であり、Ｗ含有量は１ａｔ％以下であり、かつＯ含有量は２ａｔ％以下である。
【００１１】
基材である立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素と結合剤とからなる。基材と被膜との密着性は、基材中の立方晶窒化硼素の結晶と被膜の結晶との格子定数の差に影響される。一般に、被膜の結晶の格子定数は、立方晶窒化硼素の結晶の格子定数よりも大きい。ここで、ＦｅおよびＷの少なくとも一方は、界面に存在すると、被膜の結晶中に入り込み、当該結晶の格子定数を増大させる。その結果、立方晶窒化硼素の結晶と被膜の結晶との格子定数の差がさらに大きくなり、基材と被膜との密着性が低下する。しかしながら、上記の構成によれば、立方晶窒化硼素の結晶と被膜の結晶との格子定数の差に起因する密着性の低下を抑制できる。
【００１２】
Ｆｅは、被膜を形成する際に用いる治具に含まれることが多く、基材の表面に付着しやすい。また、基材は、ＷＣ粉末を焼結させた超硬合金にろう付けされて使用されることが多い。そのため、超硬合金にろう付けされた後に基材の表面に被膜を形成する場合に、超硬合金に含まれるＷが基材の表面に付着しやすい。ＦｅまたはＷが基材と被膜との界面に存在すると、ＦｅまたはＷが被膜の結晶中に入り込むことによって、当該結晶の格子定数が大きくなり、基材と被膜との密着性が低下しやすい。しかしながら、上記の構成によれば、基材中の立方晶窒化硼素の結晶と被膜の結晶との格子定数の差に起因する密着性の低下を抑制できる。
【００１３】
また、立方晶窒化硼素と被膜との界面に酸化物が存在すると、立方晶窒化硼素と被膜との密着性が低下しやすい。しかしながら、上記の構成によれば、酸化物による立方晶窒化硼素と被膜との密着性の低下を抑制できる。
【００１４】
以上により、立方晶窒化硼素と被膜との密着性が向上し、被膜の耐剥離性が向上した表面被覆立方晶窒化硼素焼結体を実現できる。
【００１５】
〔２〕Ｆｅ含有量とＷ含有量との合計含有量が０．０５ａｔ％以上である層の厚みは５ｎｍ以下である。これにより、ＦｅおよびＷの少なくとも一方に起因した密着性の低下を抑制でき、基材と被膜との密着性がさらに向上する。
【００１６】
〔３〕上記表面被覆立方晶窒化硼素焼結体において、被膜は多結晶体である。被膜における界面から１０ｎｍ以内の領域は、平均粒径が１０ｎｍ以下の結晶粒からなる。これにより、被膜における界面近傍領域の粒界が増加し、界面に生じる応力を緩和させることができ、被膜の耐剥離性がさらに向上する。また、粒界が増加することにより、粒界において塑性変形および亀裂の進展を阻止する作用が高められる。さらに、衝撃を受けた場合であっても、被膜が剥離しにくくなり、表面被覆立方晶窒化硼素焼結体の耐衝撃性が向上する。
【００１７】
〔４〕上記界面におけるＡｒ含有量は１ａｔ％以下である。一般に、基材の表面にＡｒイオンを照射して、クリーニングする処理が行なわれる。このとき、Ａｒが基材の表面に付着し、基材と被膜との界面に残る場合がある。Ａｒが界面に多く存在すると、被膜の結晶性が悪化するとともに、界面の応力が増大することにより、基材と被膜との密着性が低下する。しかしながら、上記の構成によれば、界面におけるＡｒ含有量が１ａｔ％以下であるため、基材と被膜との密着性が向上する。
【００１８】
〔５〕上記表面被覆立方晶窒化硼素焼結体において、被膜の厚みは０．３μｍ以上１０μｍ以下である。これにより、被膜による耐摩耗性の向上等の効果をより顕著に発揮することができる。
【００１９】
〔６〕上記表面被覆立方晶窒化硼素焼結体において、被膜は、Ａｌ，Ｔｉ，ＣｒおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素と、ＣおよびＮからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物を含む。これにより、被膜の硬度、耐摩耗性、耐酸化性が向上する。
【００２０】
〔７〕本開示に係る切削工具は、上記表面被覆立方晶窒化硼素焼結体を備える。上記切削工具によれば、被膜の耐剥離性が向上する。これにより、切削工具の寿命を長期化することができる。
【００２１】
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）について説明する。ただし、本実施形態はこれらに限定されるものではない。なお以下の実施の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。また、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のものに限定されるものではない。たとえば「ＡｌＣｒＮ」と記載されている場合、ＡｌＣｒＮを構成する原子数の比はＡｌ：Ｃｒ：Ｎ＝０．５：０．５：１に限られず、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。
【００２２】
〈切削工具〉
図１は、本実施形態に係る切削工具の構成の一例を示す部分断面図である。図１に示されるように、切削工具１００は、台金１０１と、台金１０１の所定の領域にろう付け層１０２を介して固定された表面被覆ｃＢＮ焼結体１０とを備える。
【００２３】
切削工具１００の形状および用途は特に制限されない。たとえばドリル、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、クランクシャフトのピンミーリング加工用チップなどを挙げることができる。
【００２４】
台金１０１の形状および材料は特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。たとえば、台金１０１は、ＷＣ（炭化タングステン）と結合材（たとえば、Ｃｏ）とを混合して焼結した超硬合金である。
【００２５】
表面被覆ｃＢＮ焼結体１０は、基材１１と、基材１１に接して基材１１を被覆する被膜１２とを備える。基材１１は、台金１０１にろう付け層１０２を介して固定される。ろう付け層の材料（ろう材）は、接合強度や融点を考慮し適宜選択すればよく、８００℃以上の融点を有する材料（たとえば、Ａｇを主成分とする材料）が好ましい。
【００２６】
被膜１２は、基材１１の表面を被覆するとともに、台金１０１の表面にまで延在し、切削工具１００のすくい面１００ａおよび逃げ面１００ｂを構成する。なお、被膜１２は、基材１１の全面を被覆することが好ましいが、基材１１の一部がこの被膜１２で被覆されていなかったり、被膜１２の構成が部分的に異なっていたりしたとしても本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００２７】
《基材》
基材１１は、ｃＢＮと結合材とを含むｃＢＮ焼結体である。ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮと結合材とを含む限り他の成分を含んでもよく、また使用する原料や製造条件等に起因する不可避不純物を含み得る。ｃＢＮは、ｃＢＮ焼結体にたとえば４０〜７５体積％含まれている。
【００２８】
結合材は、ｃＢＮ同士を互いに結合する作用を示すものであれば特に限定されず、従来公知の結合材をいずれも採用できる。結合材は、たとえば、元素の周期表の第４族元素（Ｔｉ、ＺｒまたはＨｆ等）、第５族元素（Ｖ、ＮｂまたはＴａ等）および第６族元素（Ｃｒ、ＭｏまたはＷ等）のうちの少なくとも１つの元素と、Ｃ、Ｎ、Ｂ及びＯのうちの少なくとも１つの元素とを含む化合物、かかる化合物の固溶体、または、アルミニウム化合物であることが好ましい。結合材は、上記化合物、上記化合物の固溶体、および、アルミニウム化合物のうちの２種以上を含んでもよい。
【００２９】
《被膜》
被膜１２は、多結晶体である。被膜１２は、基材１１の直上に物理蒸着法により形成され、基材１１と接して基材１１を被覆する。被膜１２は、たとえば、Ａｌ、Ｔｉ、ＣｒおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素と、ＣおよびＮからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物を含む。当該化合物としては、たとえばＴｉＡｌＮ、ＡｌＣｒＮ、ＴｉＡｌＳｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴｉＣＮ等を挙げることができる。被膜１２としてこのような化合物を選択することにより、被膜１２の硬度が向上するとともに、耐摩耗性および耐酸化性が向上する。被膜１２の耐摩耗性が向上することに伴い、切削抵抗が増大しにくく、摩耗が発達しにくくなる。
【００３０】
被膜１２の厚みは、０．３〜１０μｍであることが好ましい。これにより、被膜による効果を顕著に発揮することができる。当該効果には、硬度、耐摩耗性、耐酸化性、耐反応性、耐チッピング性の向上が含まれる。被膜１２の厚みが０．３μｍ未満であると、これらの効果が十分に発揮されない場合があり、１０μｍを超えると、被膜１２における残留応力のためにチッピングが生じやすくなる。被膜１２の厚みの下限は、より好ましくは０．５μｍであり、さらに好ましくは１μｍである。被膜１２の厚みの上限は、より好ましくは８μｍであり、さらに好ましくは６μｍであり、特に好ましくは４μｍである。
【００３１】
なお、被膜１２の表面上に、第２被膜として、１層または２層以上の薄膜が形成されてもよい。このような薄膜としては、たとえば４族元素の窒化物、炭化物、炭窒化物および酸化物のいずれかの材質を有する膜等が挙げられる。
【００３２】
《立方晶窒化硼素と被膜との界面》
基材１１と被膜１２との界面のうち、立方晶窒化硼素と被膜１２の界面において、Ｆｅ含有量は１ａｔ％以下であり、Ｗ含有量は１ａｔ％以下であり、かつＯ含有量は２ａｔ％以下である。
【００３３】
Ｆｅ含有量およびＷ含有量は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析器（ＥＤＳ）を用いて、表面被覆ｃＢＮ焼結体１０の破断面の組織観察および元素分析を行なうことにより測定される。具体的には、ＴＥＭ像にて基材１１中の立方晶窒化硼素と被膜１２との界面の法線方向に沿って当該界面を横断するラインを指定し、ＥＤＳを用いて、当該ラインに沿った元素の濃度分布変化を計測するラインスキャン測定を行なう。ここで、立方晶窒化硼素と被膜１２との界面は、立方晶窒化硼素に含まれるＢの濃度が基材１１中の濃度の平均値の１／２となる位置である。
【００３４】
ＦｅおよびＷは、立方晶窒化硼素および被膜１２を構成する元素に含まれない金属元素（異金属元素）であり、界面において検出される場合には界面付近に集中して存在することになる。Ｆｅは、被膜１２を形成する際に用いられる治具に多く含まれている。Ｗは、ＷＣを含む超硬合金によって台金１０１を構成した場合に、当該台金１０１に含まれる。そのため、治具から放出されたＦｅおよび台金１０１から放出されたＷが基材１１の表面に付着し、基材１１と被膜１２との界面に残存しやすい。
【００３５】
Ｆｅが界面付近に集中して存在すると、ラインスキャン測定によって得られたＦｅの濃度分布においてピークが生じる。当該ピークは、ライン上の界面に対応する点を含む。ここでは、当該ピークの最大濃度（ａｔ％）を、界面におけるＦｅの含有量とする。同様の方法により、界面におけるＷの含有量が求められる。
【００３６】
ＦｅおよびＷの少なくとも一方は、界面付近に存在する場合、被膜１２の結晶に入り込み、被膜１２を構成する結晶の格子定数を増大させる。これにより、基材１１を構成する立方晶窒化硼素の結晶の格子定数と被膜１２を構成する結晶の格子定数との差が大きくなり、立方晶窒化硼素と被膜１２との密着性を低下させる。しかしながら、界面におけるＦｅおよびＷの含有量を上記のように規定することにより、ＦｅまたはＷに起因した立方晶窒化硼素と被膜１２との密着性の低下を抑制し、被膜１２の耐剥離性を向上させることができる。
【００３７】
界面におけるＦｅ含有量は、より好ましくは０．５ａｔ％以下であり、さらに好ましくは０．３ａｔ％以下である。界面におけるＷ含有量は、より好ましくは０．５ａｔ％以下であり、さらに好ましくは０．３ａｔ％以下である。界面におけるＦｅおよびＷの含有量の下限は、特に限定されるものではなく、理想的には０ａｔ％である。
【００３８】
基材１１中の立方晶窒化硼素と被膜１２との界面における酸素（Ｏ）含有量（ａｔ％）は、２ａｔ％以下である。界面におけるＯ含有量は、ＦｅおよびＷと同様の方法により測定される。ただし、Ｏが界面付近に集中して存在しない場合、ＥＤＳのラインスキャン測定によって得られたＯ濃度分布においてピークが生じない。この場合、界面から被膜１２側に２ｎｍ、立方晶窒化硼素側に２ｎｍの合計４ｎｍの区間のＯ含有量（ａｔ％）の平均値を界面のＯ含有量として求める。
【００３９】
立方晶窒化硼素と被膜１２との界面におけるＯの多くは酸化物として存在する。このような酸化物は、立方晶窒化硼素と被膜１２との密着性を低下させる。しかしながら、立方晶窒化硼素と被膜１２との界面におけるＯ含有量（ａｔ％）を上記のように規定することにより、界面の酸化物に起因した立方晶窒化硼素と被膜１２との密着性の低下を抑制し、被膜１２の耐剥離性を向上させることができる。
【００４０】
界面におけるＯ含有量は、より好ましくは１ａｔ％以下であり、さらに好ましくは０．５ａｔ％以下であり、特に好ましくは０．３ａｔ％以下である。界面におけるＯ含有量（ａｔ％）の下限は特に限定されるものではないが、ＥＤＳの検出限界未満であることが好ましく、理想的には０ａｔ％である。
【００４１】
Ｆｅ含有量とＷ含有量との合計含有量が０．０５ａｔ％以上である層（以下、「異金属元素層」ともいう。）の厚みは、５ｎｍ以下であることが好ましい。異金属元素層の厚みは、上述したＴＥＭ付帯のＥＤＳを用いた分析結果に基づいて求められる。具体的には、ＥＤＳのラインスキャン測定によって得られたＦｅとＷとの濃度分布の合成データにおいて、合計含有量が０．０５ａｔ％以上となるライン長さを、異金属元素層の厚みとして求める。異金属元素層の厚みが５ｎｍ以下であることにより、ＦｅおよびＷの少なくとも一方に起因した密着性の低下を抑制でき、立方晶窒化硼素と被膜１２との密着性がさらに向上する。異金属元素層の厚みは、より好ましくは３ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２ｎｍ以下であり、特に好ましくは１ｎｍ以下である。異金属元素層の厚みの下限は特に限定されるものではなく、理想的には０ｎｍである。
【００４２】
立方晶窒化硼素と被膜１２との界面におけるＡｒ含有量は、好ましくは１ａｔ％以下であり、より好ましくは０．５ａｔ％以下であり、さらに好ましくは０．３ａｔ％以下である。基材１１に被膜１２を形成する前に、通常、基材１１の表面にＡｒイオンを照射してクリーニングする処理が行なわれる。そのため、Ａｒイオンが基材１１の表面に付着し、立方晶窒化硼素と被膜１２との界面に残存しやすい。界面に残存するＡｒイオンによっても、被膜における界面の結晶性が悪化するとともに、応力が増加するため、立方晶窒化硼素と被膜１２との密着性が低下しやすい。そのため、界面におけるＡｒ含有量を上記のように規定することにより、立方晶窒化硼素と被膜１２との密着性をより向上させることができる。界面におけるＡｒ含有量（ａｔ％）は、ＦｅおよびＷと同様にＴＥＭ付帯のＥＤＳを用いた分析によって求められる。界面におけるＡｒ含有量の下限は特に限定されるものではなく、理想的には０ａｔ％である。
【００４３】
被膜１２における界面から１０ｎｍ以内の領域は、平均粒径が１０ｎｍ以下の結晶粒により構成されることが好ましい。これにより、被膜１２における界面近傍には粒界が増加する。その結果、基材１１を構成する立方晶窒化硼素の結晶と被膜１２を構成する結晶との格子定数の差から生じた応力が粒界によって緩和されやすくなり、被膜１２の耐剥離性をさらに向上できる。また、粒界が増加することにより、粒界において塑性変形および亀裂の進展を阻止する作用が高められる。さらに、衝撃を受けた場合であっても、被膜が剥離しにくくなるため、表面被覆ｃＢＮ焼結体１０の耐衝撃性が向上する。被膜１２における界面から１０ｎｍ以内の領域の結晶粒の平均粒径は、より好ましくは５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３ｎｍ以下である。当該平均粒径は、結晶性を考慮して、１ｎｍ以上であることが好ましい。
【００４４】
〈切削工具の製造方法〉
本実施形態の切削工具の製造方法は、たとえば、基材を準備する工程（以下、「基材準備工程」という）と、基材表面をクリーニングする工程（以下、「ボンバード工程」という）と、基材表面に被膜を形成する工程（以下、「成膜工程」という）とを備える。さらに、切削工具の製造方法は、ボンバード工程の前に実施される第１前処理工程と、成膜工程の前に実施される第２前処理工程とを備える。以下、各工程について詳述する。
【００４５】
《基材準備工程》
まず、公知の方法を用いて、ｃＢＮ焼結体である基材を作製する。たとえば、ｃＢＮ粒子と結合材の原料粉末とからなる混合物を高温高圧下で焼結させることにより、基材が作製される。
【００４６】
次に、得られた基材を所定形状に加工した後、台金にろう付けする。これにより、切れ刃部分が基材からなる切削工具（ただし、被膜を有していない）が得られる。
【００４７】
《第１前処理工程》
基材準備工程によって得られた台金と基材との接合体をＰＶＤ（Physical  Vapor  Deposition）装置のチャンバ内に設置し、チャンバ内を真空ポンプで真空に排気する。このとき、チャンバ内のアウトガス（出ガス）による影響を低減するために、基材をたとえば６５０℃に加熱することが好ましい。
【００４８】
チャンバに接続された真空ポンプを用いて、チャンバ内の水分圧が１×１０-3Ｐａ以下、好ましくは５×１０-4Ｐａ以下となるまで減圧する。チャンバ内の水分圧は、チャンバ内を減圧しているときに測定される。チャンバ内の水分圧は、より好ましくは１×１０-4Ｐａ以下であり、さらに好ましくは５×１０-5Ｐａ以下である。チャンバ内の水分圧の下限は特に限定されるものではないが、真空ポンプを用いることにより１×１０-5Ｐａ程度まで容易に下げることができる。
【００４９】
なお、チャンバにガス精製装置を接続し、真空ポンプと併用してチャンバ内の水分圧を制御してもよい。ガス精製装置は、触媒または吸着剤を用いて水を除去する装置である。ガス精製装置を用いることにより、チャンバ内の水分圧を１×１０-6Ｐａ程度まで容易に下げることができる。
【００５０】
《ボンバード工程》
水分圧が１×１０-3Ｐａ以下に制限されたチャンバ内に不活性ガスを導入し、基材にバイアス電圧を印加して、不活性ガスイオンを基材の表面に照射する。これにより、基材の表面から酸化物等の不純物が除去され、基材の表面がクリーニングされる。不活性ガスイオンとしては、たとえばＡｒイオンを用いることができる。
【００５１】
このとき、チャンバ内の水分圧が５×１０-3Ｐａ以下（好ましくは、３×１０-3Ｐａ以下）になるまで、不活性ガスイオンを基材に照射する。チャンバ内の水分圧は、チャンバ内に不活性ガスが含まれる状態で測定される。チャンバ内の水分圧が低い状態になるまでボンバードを行なうことにより、立方晶窒化硼素表面の酸化膜を除去し、ボンバード中およびボンバード後に立方晶窒化硼素表面が再び酸化することを抑制することができる。チャンバ内の水分圧は、より好ましくは５×１０-4Ｐａ以下であり、さらに好ましくは２×１０-4Ｐａ以下である。
【００５２】
基材に印加されるバイアス電圧は−１００〜−３００Ｖである。特開２０１５−２０９３５４号公報に記載されているような高バイアス電圧条件（たとえば、−５００Ｖ）では、不活性ガスイオンが台金およびチャンバ内の各種治具に衝突することにより、台金および治具から金属粒子（たとえば、Ｆｅ、Ｗ）が放出され、基材表面に堆積する現象（再スパッタ）が生じやすい。しかしながら、上記のようにバイアス電圧の絶対値を３００Ｖ以下にすることにより、台金および治具から放出された金属粒子が基材表面に付着することを抑制できる。さらに、不活性ガスイオンが基材表面に残存することを抑制することができる。
【００５３】
なお、バイアス電圧の絶対値を３００Ｖ以下にすることにより、不活性ガスイオンの基材への照射エネルギーが減少するものの、チャンバ内の水分圧が上記のように低い状態に維持されているため、立方晶窒化硼素表面の酸化を十分に抑制することができる。
【００５４】
バイアス電圧の絶対値が１００Ｖ未満であると、不活性ガスイオンの基材への照射エネルギーが低くなりすぎ、基材表面のクリーニングを十分に行なうことができない。そのため、バイアス電圧の絶対値は、１００Ｖ以上に設定される。
【００５５】
チャンバ内の不活性ガスは０．６〜１Ｐａである。これにより、不活性ガスイオンが基材表面に残存することを抑制することができる。
【００５６】
以上のようなボンバード工程を行なうことにより、治具や台金に含まれる金属原子、Ｏ、不活性ガスイオンが基材表面へ付着することを抑制することができる。
【００５７】
《第２前処理工程》
次に、真空ポンプを動作させてチャンバ内から不活性ガスを排気する。その後、チャンバ内の水分圧が２×１０-4Ｐａ以下、好ましくは１×１０-4Ｐａになるまで待機する。このとき、基材を５００℃以上に加熱する。チャンバ内の水分圧は、より好ましくは３×１０-5以下であり、さらに好ましくは２×１０-5以下である。
【００５８】
《成膜工程》
チャンバ内の水分圧が２×１０-4Ｐａ以下になった後、物理蒸着法により基材表面に被膜を形成する。物理蒸着法としては、従来公知の方法（アークイオンプレーティング法、スパッタリング法など）をいずれも採用することができる。
【００５９】
アークイオンプレーティング法では、被膜を構成することになる金属種を含むターゲット（金属蒸発源）とＣＨ4またはＮ2等の反応ガスとを用いて、被膜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より被膜を形成する条件としては、表面被覆ｃＢＮ焼結体の被膜をアークイオンプレーティング法により形成する公知の条件を採用することができる。
【００６０】
スパッタ法では、被膜を構成することになる金属種を含むターゲットとＣＨ4またはＮ2等の反応ガスとＡｒ、ＫｒまたはＸｅ等のスバッタガスとを用いて、被膜を形成することができる。スパッタ法により被覆層を形成する条件としては、表面被覆ｃＢＮ焼結体の被膜をスパッタ法により形成する公知の条件を採用することができる。
【００６１】
スパッタ法の中でも、コンデンサによって充電した電力を瞬間的に投入して、ターゲット材を効率良くイオン化することが可能な高出力イオンパルスマグネトロンスパッタリング法（High  Power  Impulse  Magnetron  Sputtering：ＨｉＰＩＭＳ法）を用いることが好ましい。これにより、緻密な被膜を形成することができる。
【００６２】
上記のボンバード工程において、基材表面における治具や台金に含まれる金属原子、Ｏ、不活性ガスイオンが基材表面へ付着することを抑制しているため、立方晶窒化硼素と被膜との界面におけるこれらの原子の含有量を低減できる。また、成膜時の核発生と粒成長とが均一に起こるために、被膜における界面近傍の粒界が増加し、界面に生じる応力を緩和することができる。その結果、立方晶窒化硼素と被膜との密着性が向上し、被膜の耐剥離性が向上する。
【実施例】
【００６３】
以下実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。試料Ｎｏ．１〜９，１２〜１５の切削工具は、上述の表面被覆ｃＢＮ焼結体を備えている。試料Ｎｏ．１０，１１の切削工具は比較例である。【００６４】
〈試料Ｎｏ．１の切削工具〉
７０体積％のｃＢＮと残部の結合材（ＴｉＮ，Ｔｉ，Ａｌ）との混合物を１４００℃、５Ｐａにて焼結させ、ｃＢＮ焼結体である基材を作製した。この焼結体をＷＣ基超硬合金からなる台金に接合し、ＩＳＯ規格のＤＮＧＡ１５０４０８の形状に成形した。接合には、Ａｇを主成分とするろう材を用いた。【００６５】
次に、ＨｉＰＩＭＳ法を用いたＰＶＤ装置のチャンバ内に、基材と台金との接合体を設置した。【００６６】
ここで、ＰＶＤ装置について説明する。ＰＶＤ装置のチャンバには真空ポンプが接続されており、チャンバ内を真空引き可能である。チャンバ内には、回転テーブルが設置されており、当該回転テーブルは、治具を介して基材を含む接合体がセットできるように構成されている。チャンバ内にセットされた基材は、チャンバ内に設置されているヒーターにより加熱することができる。またチャンバには、ボンバード工程および成膜工程に用いるガスを導入するためのガス配管が流量制御用のマスフローコントローラ（ＭＦＣ：Mass  Flow  Controller）を介して接続されている。さらにチャンバ内には、ボンバード工程用のＡｒイオンを発生させるためのタングステンフィラメント、必要な電源が接続された成膜工程用のスパッタ源が配置されている。そしてスパッタ源には、成膜に必要な蒸発源原料（ターゲット）がセット可能である。【００６７】
チャンバー内を真空ポンプで真空排気しながら、チャンバ内に設置されたヒーターにより基材を６５０℃で２時間加熱した。その後、チャンバ内の水分圧が１×１０-3Ｐａ以下になるまで加熱と真空引きとを継続した。チャンバ内の水分圧は、株式会社アルバック製のガス分析器「Qulee  CGM-052」を使用して測定した。【００６８】
そしてチャンバ内の水分圧が１×１０-3Ｐａ以下になったときに、ボンバード工程を開始し、Ａｒイオンによる基材表面のクリーニングを６０分間行なった。ボンバード開始前の水分圧は０．９２１×１０-3Ｐａであった。ボンバード工程では、Ａｒガスをチャンバ内に導入し、チャンバ内の圧力を０．８Ｐａに維持した。このとき、基材に−１５０Ｖのバイアス電圧を印加するとともに、タングステンフィラメントに電流を流すことによって、Ａｒガス中でグロー放電を発生させた。【００６９】
ボンバード中もチャンバ内の水分圧を測定し、水分圧が５×１０-3Ｐａ以下になるまでボンバードを継続した。ボンバード終了時の水分圧は４．９２×１０-3Ｐａであった。ボンバード中の水分圧は、チャンバ内にＡｒガスが入っている状態で測定された。【００７０】
その後、チャンバ内からＡｒガスを排気し、チャンバ内の水分圧が２×１０-4Ｐａ以下になるまで待機した。このとき、基材の温度が５００℃になるように温度制御した。【００７１】
そして、チャンバ内の水分圧が２×１０-4Ｐａ以下になったときに、以下の成膜条件に従って、基材の表面上に被膜を形成する成膜工程を開始し、被膜を形成した。成膜工程の開始時の水分圧（以下、「成膜開始時の水分圧」という。）は、１．９４×１０-4Ｐａであった。【００７２】
《成膜条件》
ターゲット：Ｔｉ0.5Ａｌ0.5（粉末冶金）
パルス電力：４５ｋＷ
パルス幅：０．２ｍｓ
平均電力：７．０ｋＷ
バイアス電圧：−４０Ｖ
基材温度：４３０℃
Ａｒ分圧：０．４５Ｐａ
反応ガス：Ｎ2（遷移モードで成膜するように反応ガスの分圧を調整した）。【００７３】
〈試料Ｎｏ．２，３，１０，１２，１３の切削工具〉
チャンバ内の水分圧が５×１０-4Ｐａを下回ったときにボンバード工程を開始する点、およびチャンバ内の水分圧が１×１０-4Ｐａを下回ったときに成膜工程を開始する点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．２の切削工具を作製した。【００７４】
チャンバ内の水分圧が３×１０-4Ｐａを下回ったときにボンバード工程を開始する点、およびチャンバ内の水分圧が５×１０-5Ｐａを下回ったときに成膜工程を開始する点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．３の切削工具を作製した。【００７５】
チャンバ内の水分圧が２×１０-3Ｐａを下回ったときにボンバード工程を開始する点、およびチャンバ内の水分圧が５×１０-4Ｐａを下回ったときに成膜工程を開始する点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．１０の切削工具を作製した。【００７６】
チャンバ内の水分圧が１×１０-4Ｐａを下回ったときにボンバード工程を開始する点、およびチャンバ内の水分圧が３×１０-5Ｐａを下回ったときに成膜工程を開始する点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．１２の切削工具を作製した。【００７７】
チャンバ内の水分圧が５×１０-5Ｐａを下回ったときにボンバード工程を開始する点、およびチャンバ内の水分圧が２×１０-5Ｐａを下回ったときに成膜工程を開始する点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．１３の切削工具を作製した。【００７８】
試料Ｎｏ．２，３，１０のそれぞれにおける、ボンバード開始時の水分圧、ボンバード終了時の水分圧および成膜開始時の水分圧は、後述する表１に記したとおりである。【００７９】
〈試料Ｎｏ．４，５，１１の切削工具〉
ボンバード工程において基材に印加するバイアス電圧を−１００Ｖとした点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．４の切削工具を作製した。ボンバード工程において基材に印加するバイアス電圧を−２５０Ｖとした点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．５の切削工具を作製した。ボンバード工程において基材に印加するバイアス電圧を−５００Ｖとした点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．１１の切削工具を作製した。【００８０】
〈試料Ｎｏ．６の切削工具〉
以下の成膜条件に従って成膜工程を行なった点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．６の切削工具を作製した。【００８１】
《成膜条件》
ターゲット：Ａｌ0.6Ｃｒ0.4（粉末冶金）
パルス電力：３０ｋＷ
パルス幅：２．０ｍｓ
平均電力：６．０ｋＷ
バイアス電圧：−４５Ｖ
基材温度：４３０℃
Ａｒ分圧：０．４５Ｐａ
反応ガス：Ｎ2（遷移モードで成膜するように反応ガスの分圧を調整した）。【００８２】
〈試料Ｎｏ．７の切削工具〉
以下の成膜条件に従って成膜工程を行なった点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．７の切削工具を作製した。【００８３】
《成膜条件》
ターゲット：Ｔｉ0.45Ａｌ0.45Ｓｉ0.1（粉末冶金）
パルス電力：４５ｋＷ
パルス幅：０．２ｍｓ
平均電力：７．０ｋＷ
バイアス電圧：−４０Ｖ
基材温度：４３０℃
Ａｒ分圧：０．４５Ｐａ
反応ガス：Ｎ2（遷移モードで成膜するように反応ガスの分圧を調整した）。【００８４】
〈試料Ｎｏ．８の切削工具〉
以下の成膜条件に従って成膜工程を行なった点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．８の切削工具を作製した。【００８５】
《成膜条件》
ターゲット：Ｔｉ0.8Ｓｉ0.2（粉末冶金）
パルス電力：４５ｋＷ
パルス幅：０．１ｍｓ
平均電力：６．０ｋＷ
バイアス電圧：−３０Ｖ
基材温度：４３０℃
Ａｒ分圧：０．５０Ｐａ
反応ガス：Ｎ2（遷移モードで成膜するように反応ガスの分圧を調整した）。【００８６】
〈試料Ｎｏ．９の切削工具〉
以下の成膜条件に従って成膜工程を行なった点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．９の切削工具を作製した。【００８７】
《成膜条件》
ターゲット：Ｔｉ（粉末冶金）
パルス電力：６０ｋＷ
パルス幅：１０．０ｍｓ
平均電力：８．０ｋＷ
バイアス電圧：−４０Ｖ
基材温度：５５０℃
Ａｒ分圧：０．５０Ｐａ
反応ガス：Ｎ2，ＣＨ4（遷移モードで成膜するように各反応ガスの分圧を調整した）。【００８８】
〈試料Ｎｏ．１４の切削工具〉
被膜の形成にアークイオンプレーティング法を用い、以下の成膜条件に従って成膜工程を行なった点を除いて、試料Ｎｏ．１と同じ条件で試料Ｎｏ．１４の切削工具を作製した。【００８９】
《成膜条件》
ターゲット：Ｔｉ0.5Ａｌ0.5（粉末冶金）
アーク電流：８０Ａ
バイアス電圧：−１００Ｖ
基材温度：４３０℃
Ｎ2分圧：３．０Ｐａ
〈試料Ｎｏ．１５の切削工具〉
被膜の形成にアークイオンプレーティング法を用い、試料Ｎｏ．１４と同じ成膜条件で成膜工程を行なった点を除いて、試料Ｎｏ．１３と同じ条件で試料Ｎｏ．１５の切削工具を作製した。【００９０】
〈ボンバード処理条件およびターゲット材〉
表１に、試料Ｎｏ．１〜１５の各々における、ボンバード工程の条件と成膜時に用いたダーゲットとを示す。【００９１】
【表１】
2018220910.tif 000003
【００９２】
〈立方晶窒化硼素と被膜との界面の分析方法〉
試料Ｎｏ．１〜１５の切削工具のそれぞれについて、基材と被膜との界面に垂直な方向に破断した分析用サンプルを作製した。破断面は、集束イオンビーム（Focused  Ion  Beam）を照射して平滑化した後、破断面の法線方向に沿った厚みが１００ｎｍとなるように、Ａｒイオンビームを用いたイオンミリング装置によって分析用サンプルの破断面を研磨した。これは、分析用サンプルの厚みによる、Ｏ含有量の測定値のばらつきを抑制するためである。【００９３】
分析用サンプルの破断面の研磨直後（研磨終了後の５分以内）にサンプルをＴＥＭ装置に導入し、立方晶窒化硼素と被膜との界面付近のＴＥＭ像を取得するとともに、立方晶窒化硼素と被膜との界面を横断するようにＥＤＳによるラインスキャン測定を行なった。分析装置として以下を用いた。【００９４】
《分析装置》
・ＴＥＭ：日本電子株式会社製「JEM-2100F/Cs」
（Ｃｓコレクタ：CEOS社製「CESCOR」）
（ＴＥＭ観察条件：加速電圧２００ｋＶ、プローブサイズ０．１３ｎｍ）
・ＥＤＳ：日本電子株式会社製「JED2300  Series  ドライSD60GV検出器」
（ラインスキャン条件：加速電圧２００ｋＶ、測定点間隔０．２５ｎｍ（ただし、結果出力時にビニングをかけるために０．５ｎｍとなる））。【００９５】
まず、ＴＥＭ像において、立方晶窒化硼素と被膜との界面の法線方向に沿って当該界面を横断する長さ２００ｎｍのラインを指定し、ＥＤＳを用いて、当該ラインに沿った元素の濃度分布変化を計測するラインスキャン測定を行なった。測定元素は、立方晶窒化硼素の校正元素であるＢ、Ｎ、膜の構成元素に加え、Ｆｅ，Ｗ，ＯおよびＡｒとした。そして、Ｂの濃度が基材中の濃度の平均値の１／２となる点を界面上の点として特定した。【００９６】
次に、立方晶窒化硼素中において検出されたＢ、Ｎ以外の元素の濃度は、測定におけるバックグラウンドレベル（検出限界）であると仮定し、立方晶窒化硼素中のこれらの元素のそれぞれの濃度の平均値を算出し、これらの値をラインスキャンの測定結果から除外し、測定した元素の濃度を再計算した。再計算したラインスキャン測定結果における界面近傍におけるＦｅ、Ｗの濃度分布のピーク（界面上の点を含むピーク）の最大濃度を、界面におけるＦｅ、Ｗの含有量（ａｔ％）とした。【００９７】
試料Ｎｏ．１〜１５の切削工具では、ＦｅおよびＷの少なくとも一方が界面において検出された。【００９８】
さらに、ＥＤＳを用いたラインスキャン測定結果から、界面におけるＯ含有量（ａｔ％）を評価した。ラインスキャン測定においてＯ濃度分布のピークが界面にみられる場合には、ＦｅおよびＷと同様に、そのピークの最大濃度を界面におけるＯ含有量（ａｔ％）とした。一方、ラインスキャン測定においてＯ濃度分布のピークが界面にみられない場合には、界面から被膜側に２ｎｍ、立方晶窒化硼素側に２ｎｍの合計４ｎｍの区間のＯ含有量（ａｔ％）の平均値を界面におけるＯ含有量（ａｔ％）とした。【００９９】
さらに、ＥＤＳを用いたラインスキャン測定結果から、界面におけるＡｒ含有量（ａｔ％）を評価した。【０１００】
〈異金属元素層の厚み〉
上記のラインスキャン測定結果において、ＦｅおよびＷの合計含有量が０．０５ａｔ％以上となるライン長さを、ＦｅおよびＷを含む層（異金属元素層）の厚みとして計測した。【０１０１】
〈界面近傍の被膜の平均粒径〉
５００万倍のＴＥＭ像において、被膜における界面から１０ｎｍの位置における結晶粒の平均粒径を測定した。具体的には、高分解能ＴＥＭ像において格子像を撮影し、結晶方位の違いと粒界の存在により結晶粒を区別し、１つのサンプルについて３０個の結晶粒の幅を計測し、平均値を平均粒径とした。【０１０２】
〈被膜の厚み〉
ワイヤ放電加工によって刃先部分を切り出し、切り出した部分を樹脂に埋め込んだ。その後、イオンミリング法に基づいてＣＰ（クロスセクションポリッシャ）加工により被膜の断面を露出させ、倍率１５０００倍のＳＥＭ像を観察した。刃先の先端から１ｍｍ以内の領域の５点における被膜の厚みを測定し、平均値を取った。【０１０３】
〈切削試験〉
試料Ｎｏ．１〜１５の各々の切削工具を用いて、下記の条件にて断続切削する切削試験を実施し、チッピングが生じるまでの切削時間を工具寿命として求めた。工具寿命は、被膜の剥離性と相関しており、剥離性が優れるほど長くなる。そのため、工具寿命を確認することにより、被膜の剥離性を評価することができる。【０１０４】
《切削条件》
被削材：浸炭焼入鋼ＳＣＭ４１５Ｈ−５Ｖ、ＨＲＣ６２（直径１００ｍｍ×長さ３００ｍｍ、被削材の軸方向に５本のＶ溝あり）
切削速度：Ｖ＝１３０ｍ／ｍｉｎ．
送り：ｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ．
切込み：ａｐ＝０．２ｍｍ
湿式／乾式：乾式。【０１０５】
〈結果〉
表２は、試料Ｎｏ．１〜１５の切削工具の各々について、ＦｅおよびＷの界面における含有量と、界面におけるＯおよびＡｒの含有量と、異金属元素層の厚みと、被膜における界面から１０ｎｍの位置における平均粒径と、被膜の厚みと、工具寿命との測定結果を示す。【０１０６】
【表２】
2018220910.tif 000004
【０１０７】
試料Ｎｏ．１〜９，１２〜１５の切削工具では、工具寿命が２０分以上となり、被膜の耐剥離性に優れることが確認された。【０１０８】
試料Ｎｏ．１〜９，１２〜１５では、ボンバード処理において基材に印加されるバイアス電圧の絶対値が３００Ｖ以下に制限されるため、チャンバ内の治具から放出されるＦｅの量が低減されるとともに、基材に接続された超硬合金から放出されるＷの量が低減される。これにより、立方晶窒化硼素と被膜との界面において、Ｆｅ含有量が１ａｔ％以下であり、Ｗ含有量が１ａｔ％以下であることが確認された。【０１０９】
図２は、試料Ｎｏ．２における立方晶窒化硼素と被膜との界面を示す２００万倍のＴＥＭ像（明視野像（bright-field  image））である。図３は、試料Ｎｏ．２における立方晶窒化硼素と被膜との界面を示す２００万倍のＴＥＭ像（ＨＡＡＤＦ像（high-angle  annular  dark  field  image））である。図２および図３に示されるように、界面にＦｅ、Ｗおよび酸化物の層がほとんど見られず、被膜における界面近傍の結晶粒が小さいことがわかる。これは、立方晶窒化硼素の表面に存在するＦｅ、Ｗ、Ｏ、Ａｒが少ないことにより、成膜工程の際に、核発生と粒成長とが均一に起こるためである。すなわち、核発生がある場所に集中することが抑制されるとともに、粒成長しやすい場所と成長しにくい場所とが混在することも抑制される。【０１１０】
界面におけるＦｅ含有量が１ａｔ％以下であり、Ｗ含有量が１ａｔ％以下であることにより、ＦｅおよびＷが被膜の結晶中に入り込むことによる被膜中の結晶の格子定数の増大化を抑制できる。その結果、基材中の立方晶窒化硼素の結晶と被膜の結晶との格子定数差の増大を抑制でき、立方晶窒化硼素と被膜との密着性が向上する。【０１１１】
さらに、試料Ｎｏ．１〜９，１２〜１５では、ボンバード開始前の水分圧が１×１０-3Ｐａ以下に制限されるとともに、ボンバード終了時の水分圧が５×１０-3Ｐａ以下に制限されている。これにより、立方晶窒化硼素と被膜との界面のＯ含有量が２ａｔ％以下に抑制され、Ｏに起因した立方晶窒化硼素と被膜との密着性の低下を抑制できる。【０１１２】
以上のように、界面におけるＦｅ，ＷおよびＯの含有量を低くすることにより、立方晶窒化硼素と被膜との密着性が向上し、試料Ｎｏ．１〜９，１２〜１５の切削工具における被膜の耐剥離性が向上したものと考えられる。【０１１３】
これに対し、試料Ｎｏ．１０の切削工具では、工具寿命が２分と短いことが確認された。試料Ｎｏ．１０では、ボンバード開始前の水分圧が１．９８×１０-3Ｐａであり、ボンバード終了時の水分圧が７．９３×１０-3Ｐａであるため、立方晶窒化硼素と被膜との界面におけるＯ含有量（ａｔ％）が２ａｔ％よりも高くなっている。その結果、立方晶窒化硼素と被膜との密着性が低下し、工具寿命が短くなったものと考えられる。【０１１４】
試料Ｎｏ．１１の切削工具でも、工具寿命が１４分と短いことが確認された。試料Ｎｏ．１１では、ボンバード工程において基材に印加されるバイアス電圧が５００Ｖと高いために、チャンバ内の治具から放出されるＦｅ、および基材に接合された超硬合金から放出されるＷの量が増大する。そのため、立方晶窒化硼素と被膜との界面におけるＦｅおよびＷの合計含有量が４．４ａｔ％と多くなった。これにより、ＦｅおよびＷによって立方晶窒化硼素の結晶と被膜の結晶との格子定数差が広がり、立方晶窒化硼素と被膜との密着性が低下し、工具寿命が短くなったものと考えられる。【０１１５】
さらに、試料Ｎｏ．１〜３，６〜９，１２〜１５では、工具寿命が３０分以上となることが確認された。これは、異金属元素層の厚みが３ｎｍ以下であり、かつ界面近傍の被膜の平均粒径が５ｎｍ以下であることにより、立方晶窒化硼素と被膜との密着性がさらに向上したためと考えられる。そのため、異金属元素層の厚みを３ｎｍ以下とし、かつ界面近傍の被膜の平均粒径を５ｎｍ以下とすることが好ましいことが確認された。【０１１６】
さらに、試料Ｎｏ．２，３，１２，１３，１５では、工具寿命が４０分以上となることが確認された。これは、界面近傍の被膜の平均粒径が３ｎｍ以下であることにより、立方晶窒化硼素と被膜との界面の応力が緩和しやすくなったためと考えられる。そのため、界面近傍の被膜の平均粒径を３ｎｍ以下とすることが好ましいことが確認された。【０１１７】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。【０１１８】
今回開示された実施の形態およ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およ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、およ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】
【０１１９】
１０  表面被覆ｃＢＮ焼結体、  １１  基材、  １２  被膜、  １００  切削工具、  １００ａ  すくい面、  １００ｂ  逃げ面、  １０１  台金、  １０２  ろう付け層。
【図１】
2018220910.tif 000005
【図２】
2018220910.tif 000006
【図３】
2018220910.tif 000007
【国際調査報告】
2018220910.tif 000008
2018220910.tif 000009