(57)【要約】      （修正有）【課題】  厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具を提供する。【解決手段】ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層として、（ａ）いずれも化学蒸着形成された０．１〜２μｍの合計平均層厚を有する密着性Ｔｉ化合物層、（ｂ）１〜１０μｍの平均層厚で化学蒸着形成され、かつ、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（００１）面および（０１１）面の法線がなす傾斜角を測定し、構成原子共有格子点分布グラフにおいて、Σ３に最高ピークが存在し、かつ特定の構成原子共有格子点分布グラフを示す改質ＴｉＣＮ層、以上（ａ）および（ｂ）の密着性Ｔｉ化合物層および改質ＴｉＣＮ層を介して、（ｃ）１６〜３０μｍの平均層厚を有する厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層、を蒸着形成してなる。【選択図】図３
2006341320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層として、
（ａ）いずれも化学蒸着形成された、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、および炭窒化物層のうちの１層または２層以上からなり、かつ０．１〜２μｍの合計平均層厚を有する密着性Ｔｉ化合物層、
（ｂ）１〜１０μｍの平均層厚で化学蒸着形成され、かつ、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（００１）面および（０１１）面の法線がなす傾斜角を測定し、この場合前記結晶粒は、格子点にＴｉ、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で１つの構成原子を共有する格子点（構成原子共有格子点）の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がＮ個（ＮはＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造上２以上の偶数となる）存在する構成原子共有格子点形態をΣＮ＋１で現した場合、個々のΣＮ＋１がΣＮ＋１全体（ただし、頻度の関係で上限値を２８とする）に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフにおいて、Σ３に最高ピークが存在し、かつ前記Σ３のΣＮ＋１全体に占める分布割合が６０％以上である構成原子共有格子点分布グラフを示す改質炭窒化チタン層、
以上（ａ）および（ｂ）の密着性Ｔｉ化合物層および改質炭窒化チタン層を介して、
（ｃ）１６〜３０μｍの平均層厚を有し、かつ化学蒸着形成された状態でα型の結晶構造を有する厚膜化α型酸化アルミニウム層、
を蒸着形成してなる、厚膜化α型酸化アルミニウム層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、硬質被覆層の上部層、すなわち化学蒸着形成した状態でα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層（以下、α型Ａｌ2Ｏ3層で示す）を、特に厚膜化した状態で、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工に用いた場合にも、すぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具（以下、被覆サーメット工具という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、一般に、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットで構成された基体（以下、これらを総称して工具基体という）の表面に、
（ａ）下部層が、いずれも化学蒸着形成された、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの１層または２層以上からなり、かつ０．５〜１５μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ2Ｏ3層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を形成してなる被覆サーメット工具が知られており、この被覆サーメット工具が、例えば各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いられていることも知られている。
【特許文献１】特開平６−３１５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年の切削装置のＦＡ化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削工具に対する使用寿命の一層の延命化を図る目的で、特に硬質被覆層を構成する上部層、すなわちすぐれた高温硬さと耐熱性を有するα型Ａｌ2 Ｏ3 層には一段の厚膜化が強く望まれているが、前記α型Ａｌ2 Ｏ3 層の層厚を従来実用に供されている最大平均層厚である１５μmを越えて厚膜化すると、Ａｌ2 Ｏ3 結晶粒が急激に粗大化し、かつ層自体の緻密性が著しく低下し、この結果高温強度の低下が避けられなくなることから、かかる厚膜化α型Ａｌ2 Ｏ3 層を硬質被覆層の上部層として蒸着形成してなる被覆サーメット工具においては、前記厚膜化α型Ａｌ2 Ｏ3 層が原因で、切刃部にチッピング（微少欠け）が発生し易くなり、この結果使用寿命のきわめて短いものとなることから、実用に供することができないのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の従来被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成する１〜１５μmの平均層厚を有するα型Ａｌ2Ｏ3層に着目し、これの層厚を平均層厚で１５μmを越えて厚膜化しても、前記厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層が原因のチッピングが切刃部に発生しない被覆サーメット工具を開発すべく研究を行った結果、
（ａ）従来被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成する下部層としてのＴｉＣＮ層は、図１（ａ）に模式図で示される通り、格子点にＴｉ、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造（なお、図１（ｂ）は（０１１）面で切断した状態を示す）を有し、例えば、通常の化学蒸着装置にて、
反応ガス組成：容量％で、ＴｉＣｌ４：２〜１０％、ＣＨ３ＣＮ：０．５〜３％、Ｎ2：１０〜３０％、Ｈ2：残り、
反応雰囲気温度：８００〜９００℃、
反応雰囲気圧力：６〜２０ｋＰａ、
の条件（通常条件という）で蒸着形成されるが、これを、
反応ガス組成：容量％で、ＴｉＣｌ４：０．１〜０．８％、ＣＨ３ＣＮ：０．０５〜０．３％、Ａｒ：１０〜３０％、Ｈ2：残り、
反応雰囲気温度：９３０〜１０００℃、
反応雰囲気圧力：６〜２０ｋＰａ、
の条件、すなわち上記の通常条件に比して、反応ガス組成では、ＴｉＣｌ４およびＣＨ３ＣＮを相対的に低く、かつＮ2ガスに代ってＡｒガスを添加し、さらに雰囲気温度を相対的に高くした条件（反応ガス組成調整高温条件）で蒸着形成すると、この結果形成されたＴｉＣＮ層（以下、「改質ＴｉＣＮ層」という）は、上記の従来ＴｉＣＮ層と同じ結晶構造を有するが、組織的に改質されて、前記従来ＴｉＣＮ層に比して一段とすぐれた高温強度を有するようになること。
【０００５】
（ｂ）上記の従来ＴｉＣＮ層と上記（ａ）の改質ＴｉＣＮ層について、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、図２（ａ），（ｂ）に概略説明図で例示される通り、表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（００１）面および（０１１）面の法線がなす傾斜角（図２(ａ)には前記結晶面のうち（００１）面の傾斜角が０度、（０１１）面の傾斜角が４５度の場合、同（ｂ）には（００１）面の傾斜角が４５度、（０１１）面の傾斜角が０度の場合を示しているが、これらの角度を含めて前記結晶粒個々のすべての傾斜角）を測定し、この場合前記結晶粒は、上記の通り格子点にＴｉ、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で１つの構成原子を共有する格子点（構成原子共有格子点）の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がＮ個（ＮはＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造上２以上の偶数となる）存在する構成原子共有格子点形態をΣＮ＋１で現し、個々のΣＮ＋１がΣＮ＋１全体（ただし、頻度の関係で上限値を２８とする）に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフを作成した場合、いずれのＴｉＣＮ層もΣ３に最高ピークが存在するが、前記従来ＴｉＣＮ層は、図４に例示される通り、Σ３の分布割合が３０％以下の相対的に低い構成原子共有格子点分布グラフを示すのに対して、前記改質ＴｉＣＮ層は、図３に例示される通り、Σ３の分布割合が６０％以上のきわめて高い構成原子共有格子点分布グラフを示し、この高いΣ３の分布割合は、反応ガスを構成するＴｉＣｌ４およびＣＨ３ＣＮと、Ａｒの含有量、さらに雰囲気反応温度によって変化すること。
【０００６】
（ｃ）上記の改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮ層の表面に、それぞれ従来α型Ａｌ2Ｏ3層の形成条件と同じ条件、すなわち、通常の化学蒸着装置にて、
反応ガス組成−体積％で、ＡｌＣｌ３：１〜５％、ＣＯ２：０．５〜１０％、ＨＣｌ：０．３〜３％、Ｈ２Ｓ：０．０２〜０．４％、Ｈ２：残り、
反応雰囲気温度：９５０〜１１００℃、
反応雰囲気圧力：３〜１３ｋＰａ、
の条件で、α型Ａｌ2Ｏ3層を平均層厚で１５μmを越えた１６〜３０μmの層厚に形成すると、前記従来ＴｉＣＮ層の上に形成された厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層では、上記の通りＡｌ2 Ｏ3 結晶粒の粗大化が著しく、層自体の緻密性が著しく低下することから、高温強度の低下が避けられないのに対して、前記改質ＴｉＣＮ層上に形成された厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層では、形成時の前記α型Ａｌ2Ｏ3層は、前記改質ＴｉＣＮ層の結晶配列に著しく影響を受け、前記改質ＴｉＣＮ層のもつ結晶配列を履歴し、これを持続しながら成膜されるようになることから、この結果形成された厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層においては、平均層厚で１６〜３０μmの層厚に厚膜化したにもかかわらず、層厚方向に沿って、Ａｌ2Ｏ3結晶粒の粗大化が著しく抑制され、かつ層自体の緻密性も一様に保持されたものになるので、具備する高温強度は層厚が１〜１５μｍのα型Ａｌ2Ｏ3層のもつ高温強度と同等、寧ろそれ以上の高温強度を具備するようになり、この結果耐チッピング性の低下が著しく抑制されたものになること。
【０００７】
（ｄ）ＴｉＣＮ層の蒸着形成に際して、その形成条件を上記の通りの反応ガス組成調整高温条件とすることにより、Σ３の分布割合が６０％以上のきわめて高い構成原子共有格子点分布グラフを示す改質ＴｉＣＮ層が形成されるものであり、したがって、この場合、試験結果によれば、反応ガスを構成するＴｉＣｌ４およびＣＨ３ＣＮと、Ａｒの含有量が、それぞれＴｉＣｌ４：０．１〜０．８％、ＣＨ３ＣＮ：０．０５〜０．３％、Ａｒ：１０〜３０％、の組成範囲を外れたり、また反応雰囲気温度が９３０〜１０００℃の範囲を外れたりすると、構成原子共有格子点分布グラフにおけるΣ３の分布割合が６０％未満となってしまい、改質ＴｉＣＮ層の厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層に及ぼす履歴作用が不十分となり、前記厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層に所望のすぐれた耐チッピング性を確保することができないこと。
以上（ａ）〜（ｄ）に示される研究結果を得たのである。
【０００８】
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層として、
（ａ）いずれも化学蒸着形成された、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、およびＴｉＣＮ層のうちの１層または２層以上からなり、かつ０．１〜２μｍの合計平均層厚を有する密着性Ｔｉ化合物層、
（ｂ）１〜１０μｍの平均層厚で化学蒸着形成され、かつ、
電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（００１）面および（０１１）面の法線がなす傾斜角を測定し、この場合前記結晶粒は、格子点にＴｉ、炭素、および窒素からなる構成原子がそれぞれ存在するＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で１つの構成原子を共有する格子点（構成原子共有格子点）の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がＮ個（ＮはＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造上２以上の偶数となる）存在する構成原子共有格子点形態をΣＮ＋１で現した場合、個々のΣＮ＋１がΣＮ＋１全体（ただし、頻度の関係で上限値を２８とする）に占める分布割合を示す構成原子共有格子点分布グラフにおいて、Σ３に最高ピークが存在し、かつ前記Σ３のΣＮ＋１全体に占める分布割合が６０％以上である構成原子共有格子点分布グラフを示す改質ＴｉＣＮ層、
以上（ａ）および（ｂ）の密着性Ｔｉ化合物層および改質ＴｉＣＮ層を介して、
（ｃ）１６〜３０μｍの平均層厚を有する厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層、
を蒸着形成してなる、厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆サーメット工具に特徴を有するものである。
【０００９】
つぎに、この発明の被覆サーメット工具の硬質被覆層の構成層について、上記の通りに数値限定した理由を以下に説明する。
（ａ）密着性Ｔｉ化合物層
密着性Ｔｉ化合物層は、工具基体および改質ＴｉＣＮ層のいずれにも強固に密着し、よって硬質被覆層の工具基体に対する密着性向上に寄与する作用をもつが、その合計平均層厚が０．１μｍ未満では、所望のすぐれた密着性を確保することができず、一方前記密着性は２μｍまでの合計平均層厚で充分であることから、その合計平均層厚を０．１〜２μｍと定めた。
【００１０】
（ｂ）改質ＴｉＣＮ層
上記の通り、構成原子共有格子点分布グラフにおけるΣ３の分布割合が６０％以上である改質ＴｉＣＮ層はすぐれた高温強度を具備するようになるほか、これの上に形成される厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層の組織に影響を及ぼし、Ａｌ2Ｏ3結晶粒の粗大化を著しく抑制し、かつ層自体の緻密性を厚膜化しても層厚方向に沿って一様に保持せしめる作用があるが、その平均層厚が１μｍ未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方その平均層厚が１０μｍを越えると、偏摩耗の原因となる熱塑性変形が発生し易くなり、これが前記厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層のチッピング発生の原因となることから、その平均層厚を１〜１０μｍと定めた。
【００１１】
（ｃ）厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層
上記の通り改質ＴｉＣＮ層の介在によって、これの組織的履歴を受け、結晶粒の粗大化が抑制され、かつ、組織的緻密性が保持された厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層の形成が可能となり、この結果１〜１５μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ2Ｏ3層が具備する高温強度と同等以上の高温強度を具備し、耐チッピング性の低下が抑制されるようになる外、Ａｌ2Ｏ3層自身のもつすぐれた高温硬さと耐熱性によって、硬質被覆層の耐摩耗性向上に寄与するが、その平均層厚が１６μｍ未満では厚膜化の要求に十分満足に対応することができず、一方その平均層厚が３０μｍを越えて厚くなりすぎると、チッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を１６〜３０μｍと定めた。
【００１２】
なお、切削工具の使用前後の識別を目的として、黄金色の色調を有するＴｉＮ層を、硬質被覆層の最表面層として必要に応じて蒸着形成してもよいが、この場合の平均層厚は０．１〜１μｍでよく、これは０．１μｍ未満では、十分な識別効果が得られず、一方前記ＴｉＮ層による前記識別効果は１μｍまでの平均層厚で十分であるという理由からである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の被覆サーメット工具は、硬質被覆層としての改質ＴｉＣＮ層がすぐれた高温強度を有し、かつ、これの上に形成される厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層に組織的影響を及ぼし、この結果前記厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層は前記改質ＴｉＣＮ層の履歴を受けて、１〜１５μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ2Ｏ3層が具備する高温強度と同等、あるいはこれ以上の高温強度を具備するようになることから、平均層厚で１６〜３０μmの層厚に厚膜化したにもかかわらず、チッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するようになものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
つぎに、この発明の被覆サーメット工具を実施例により具体的に説明する。
【実施例】
【００１５】
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、ＺｒＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＮ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、さらにワックスを加えてアセトン中で３６時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５Ｐａの真空中、１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、切刃部にＲ：０．０６ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に規定するスローアウエイチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ〜Ｆをそれぞれ製造した。
【００１６】
また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比で、ＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ2Ｃ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで３６時間湿式混合し、乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１．３ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５４０℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０６ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４１２のチップ形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体ａ〜ｆを形成した。
【００１７】
つぎに、これらの工具基体Ａ〜Ｆおよび工具基体ａ〜ｆの表面に、通常の化学蒸着装置を用い、表３および表４に示される条件にて、硬質被覆層として密着性Ｔｉ化合物層および改質ＴｉＣＮ層を、表５に示される組み合わせで、かつ目標層厚で蒸着形成し、ついで同じく表３に示される条件にて、同厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層を同じく表５に示される組み合わせで、かつ目標層厚で蒸着形成することにより本発明被覆サーメット工具１〜１３をそれぞれ製造した。
【００１８】
また、比較の目的で、表６に示される通り、本発明被覆サーメット工具１〜１３の硬質被覆層を構成する改質ＴｉＣＮ層に代って、表３に示される条件で従来ＴｉＣＮ層を形成する以外は同一の条件で比較被覆サーメット工具１〜１３をそれぞれ製造した。
【００１９】
ついで、上記の本発明被覆サーメット工具と比較被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成する改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮ層について、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、構成原子共有格子点分布グラフをそれぞれ作成した。
すなわち、上記構成原子共有格子点分布グラフは、上記の改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮ層の表面を研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、前記表面研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に照射して、電子後方散乱回折像装置を用い、３０×５０μｍの領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（００１）面および（０１１）面の法線がなす傾斜角を測定し、この結果得られた測定傾斜角に基づいて、相互に隣接する結晶粒の界面で、前記構成原子のそれぞれが前記結晶粒相互間で１つの構成原子を共有する格子点（構成原子共有格子点）の分布を算出し、前記構成原子共有格子点間に構成原子を共有しない格子点がＮ個（ＮはＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造上２以上の偶数となる）存在する構成原子共有格子点形態をΣＮ＋１で現した場合、個々のΣＮ＋１がΣＮ＋１全体（ただし、頻度の関係で上限値を２８とする）に占める分布割合を求めることにより作成した。
【００２０】
この結果得られた各種の改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮの構成原子共有格子点分布グラフにおいて、ΣＮ＋１全体（Ｎは２〜２８の範囲内のすべての偶数）に占めるΣ３の分布割合をそれぞれ表５，６にそれぞれ示した。
【００２１】
上記の各種の構成原子共有格子点分布グラフにおいて、表５，６にそれぞれ示される通り、本発明被覆サーメット工具の改質ＴｉＣＮ層は、いずれもΣ３の占める分布割合が６０％以上である構成原子共有格子点分布グラフを示すのに対して、比較被覆サーメット工具の従来ＴｉＣＮ層は、いずれもΣ３の分布割合が３０％以下の構成原子共有格子点分布グラフを示すものであった。
なお、図３は、本発明被覆サーメット工具１３の改質ＴｉＣＮ層の構成原子共有格子点分布グラフ、図４は、比較被覆サーメット工具１３の従来ＴｉＣＮ層の構成原子共有格子点分布グラフをそれぞれ示すものである。
【００２２】
さらに、上記の本発明被覆サーメット工具１〜１３および比較被覆サーメット工具１〜１３について、これの硬質被覆層の構成層を電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）およびオージェ分光分析装置を用いて観察（層の縦断面を観察）したところ、前者および後者とも目標組成と実質的に同じ組成を有する密着性Ｔｉ化合物層とα型Ａｌ2Ｏ3層からなることが確認された。また、これらの被覆サーメット工具の硬質被覆層の構成層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて測定（同じく縦断面測定）したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示した。
【００２３】
つぎに、上記の各種の被覆サーメット工具をいずれも工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、本発明被覆サーメット工具１〜１３および従来被覆サーメット工具１〜１３について、
被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４１５の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：２３０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：１８分、
の条件（切削条件Ａ）での合金鋼の乾式断続切削試験、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ２８Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：２６０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．２ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：１８分、
の条件（切削条件Ｂ）での炭素鋼の乾式断続切削試験、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の丸棒、
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．５ｍｍ、
送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：１８分、
の条件（切削条件Ｃ）での鋳鉄の乾式連続切削試験を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表７に示した。
【００２４】
【表１】
2006341320.tif 000003
【００２５】
【表２】
2006341320.tif 000004
【００２６】
【表３】
2006341320.tif 000005
【００２７】
【表４】
2006341320.tif 000006
【００２８】
【表５】
2006341320.tif 000007
【００２９】
【表６】
2006341320.tif 000008
【００３０】
【表７】
2006341320.tif 000009
【００３１】
表５〜７に示される結果から、本発明被覆サーメット工具１〜１３は、いずれも硬質被覆層のうちの１層が、Σ３の分布割合が６０％以上の構成原子共有格子点分布グラフを示す改質ＴｉＣＮ層で構成され、これの上に蒸着形成される厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層は前記改質ＴｉＣＮ層の履歴を強力に受け、組織的に影響されて、１６〜３０μｍの厚膜であるにもかかわらず、１〜１５μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ2Ｏ3層が具備する高温強度と同等、あるいはこれ以上の高温強度を具備することから、切刃部のチッピング発生が著しく抑制され、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するのに対して、硬質被覆層が、Σ３の分布割合が３０％以下の構成原子共有格子点分布グラフを示す従来ＴｉＣＮ層の上に厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層を蒸着形成してなる比較被覆サーメット工具１〜１３においては、いずれも前記厚膜化α型Ａｌ2Ｏ3層の高温強度不足が原因で、切刃部にチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
【００３２】
上述のように、この発明の被覆サーメット工具は、これの硬質被覆層を構成するα型Ａｌ2Ｏ3層の層厚を平均層厚で１６〜３０μmに厚くしても、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工で、すぐれた耐チッピング性を示し、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮し、使用寿命の延命化を可能とするものであるから、切削加工のＦＡ化並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】硬質被覆層を構成する改質ＴｉＣＮ層および従来ＴｉＣＮ層が有するＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を示す模式図である。
【図２】硬質被覆層を構成する各種ＴｉＣＮ層における結晶粒の（００１）面および（０１１）面の傾斜角の測定態様を示す概略説明図である。
【図３】本発明被覆サーメット工具１３の硬質被覆層を構成する改質ＴｉＣＮ層の構成原子共有格子点分布グラフである。
【図４】比較被覆サーメット工具１３の硬質被覆層を構成する従来ＴｉＣＮ層の構成原子共有格子点分布グラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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