(57)【要約】【課題】乾式高速高切り込み断続切削加工において、すぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具を提供する。【解決手段】工具基体表面に、平均層厚０．２〜５．０μｍの複合窒化物である（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎ（ここで、０．０５≦ｘ≦０．４（但し、ｘは原子比））を主体相とする硬質被覆層を有する表面被覆切削工具において、前記硬質被覆層は、前記複合窒化物である立方晶および六方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎに占める立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの割合が、面積比にて６０〜８０％であり、前記立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの（１１１）面、（２００）面および（２２０）面に対する（２２０）面の配向係数ＴＣ（２２０）が、２．０以上であり、さらに、最表面に析出したＣｒ２Ｎの直径が０．５〜１．０μｍであり、走査電子顕微鏡にて上部より観察した場合に析出したＣｒ２Ｎが最表面にて占める面積割合が、４０〜７０％である表面被覆切削工具。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＣ基超硬合金およびＴｉＣＮ基サーメットのいずれかからなる工具基体表面に、平均層厚０．２〜５．０μｍのＡｌとＣｒの複合窒化物層を主体相として有する硬質被覆層が設けられた表面被覆切削工具において、
（ａ）前記ＡｌとＣｒの複合窒化物層は、組成式（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎで表した場合、
０．０５≦ｘ≦０．４（但し、ｘは原子比）を満足する平均組成を有し、
（ｂ）前記ＡｌとＣｒの複合窒化物層は、立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎおよび六方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎを有しており、
（ｃ）前記工具基体表面に垂直な硬質被覆層の断面を、オージェ電子分光装置（ＡＥＳ）を用いた測定によるＣｒ濃度分布と後方散乱電子回折装置を用いた各々の結晶粒形状の測定結果を照らし合わせて所定観察範囲において求めた、前記立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎと前記六方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの総面積に対する前記立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの面積割合は６０〜８０％であり、
（ｄ）前記立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの（１１１）面、（２００）面および（２２０）面に対する（２２０）面の配向係数ＴＣ（２２０）が、２．０以上であり、
（ｅ）最表面に析出したＣｒ２Ｎの直径が０．５〜１．０μｍであり、走査電子顕微鏡にて上部より観察した場合に析出したＣｒ２Ｎが最表面にて占める面積割合が、４０〜７０％であることを特徴とする表面被覆切削工具。
なお、（２２０）面の配向係数ＴＣ（２２０）は、以下の式にて定義される。
ＴＣ（２２０）＝（Ｉ（２２０）／Ｉ０（２２０））／｛（１／３）Σ（（Ｉ（ｈｋｌ））／（Ｉ０（ｈｋｌ）））｝
ここで、（ｈｋｌ）面は、（１１１）面、（２００）面および（２２０）の３面であり、
Ｉ（ｈｋｌ）は、硬質被覆層の立方晶のＡｌＣｒＮについてＸ線回折を行った際に（ｈｋｌ）面から得られるＸ線回折のピーク強度値を示し、Ｉ０（ｈｋｌ）は、立方晶のＡｌＣｒＮの標準回折強度を示す。
【請求項２】
硬質被覆層中の主体相の面積割合が、８０％以上であることを特徴とする請求項１に記載された硬質被覆層が設けられた表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を備えた表面被覆切削工具に関し、さらに詳しくは、炭素鋼、合金鋼などの乾式高速高切り込み断続切削加工に供した場合においても、チッピング、欠損、剥離等の異常損傷を発生することなく、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被覆工具には、各種の鋼や鋳鉄などの被削材の旋削加工や平削り加工にバイトの先端部に着脱自在に取り付けて用いられるインサート、被削材の穴あけ切削加工などに用いられるドリルやミニチュアドリル、さらに被削材の面削加工や溝加工、肩加工などに用いられるソリッドタイプのエンドミルなどがあり、またインサートを着脱自在に取り付けてソリッドタイプのエンドミルと同様に切削加工を行うインサート式エンドミルなどが知られている。
従来から、被覆工具としては、例えば、ＷＣ基超硬合金、ＴｉＣＮ基サーメット、ｃＢＮ焼結体を工具基体とし、これに硬質被覆層を形成した被覆工具が知られており、切削性能の改善を目的として種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超硬合金、サーメット、セラミックス、ｃＢＮ焼結体、高速度鋼を工具基体とする被覆工具において、硬質被覆層を、工具基体側から、領域Ａ、領域Ｂ及び領域Ｃに区分し、領域ＡはＳｉ非含有層（例えば、ＡｌＮ層、（Ｃｒ，Ａｌ）Ｎ層）、領域ＢはＳｉの組成勾配層、領域ＣはＳｉと、Ａｌ、Ｙ及び周期表の４、５または６族から選択される少なくとも二つの追加元素との窒化物、炭化物またはホウ化物またはそれらの混合物として構成することにより、耐摩耗性を改善することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、工具基体表面に、ＴｉＡｌＮ層等の窒化物層を形成し、この上に、ＴｉＣＮ層等の炭窒化物層を形成し、最表面層としてＡｌＮ層を形成することにより、耐摩耗性を改善することが提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、工具基体表面に形成した硬質被覆層の最表面に、（Ａｌ１−ａ−ｂ−ｃＣｒａＢｂＺｃ）Ｘからなる層（ただし、ＸはＮ、Ｃ、ＣＮ、ＮＯ、ＣＯ、ＣＮＯのうちの少なくとも一つであり、ＺはＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｂ（Ｎｂ）のうちの少なくとも一つであり、かつ、０．２≦ａ≦０．５、０．０１≦ｂ≦０．２、０．００１≦ｃ≦０．０４を満足する）を形成することによって、耐摩耗性と耐酸化性を改善することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１１５９４１号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５２６０７号公報
【特許文献３】特開２０１０−５０４４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１〜３で提案されている被覆工具は、高硬度を有することからすぐれた耐摩耗性は期待できるが、乾式高速高切り込み断続切削加工のように、通常の切削条件では起こりえないほどの発熱を伴い、また、切れ刃にきわめて大きな負荷が作用する切削条件においては、チッピング発生や高温硬さの低下が生じ、耐チッピング性、耐摩耗性が十分とはいえず、短寿命となっていた。
そのため、乾式高速高切り込み断続切削加工のような高熱発生を伴うとともに、切れ刃にきわめて大きな負荷が作用する切削加工において、すぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を示す被覆工具が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らは、前記課題を解決すべく硬質被覆層の構造について鋭意検討したところ、次のような知見を得た。
【０００９】
工具基体表面に、例えばアークイオンプレーティング装置を用いて、ＡｌとＣｒの複合窒化物（以下、「ＡｌＣｒＮ」で示す場合がある。）からなる硬質被覆層を蒸着形成したのち、得られた被覆工具の硬質被覆層に特定の条件で熱処理（温度、時間、冷却条件、一時保持工程）を施し組織の改質を行うと、工具基体表面と垂直な硬質被覆層の断面について観察した場合、立方晶のＡｌＣｒＮと六方晶のＡｌＣｒＮが同時に形成されるとともに、特に、立方晶のＡｌＣｒＮについては、高比率で、しかも、特定の面に配向して形成されること、また、さらに、最表面には、Ｃｒ２Ｎが析出することを見出した。
そして、前記硬質被膜層において、ＡｌＮに近い硬度を有する立方晶のＡｌＣｒＮと、熱伝導性に優れた六方晶のＡｌＣｒＮとがバランスよく形成されることにより、得られる被覆工具が、すぐれた耐摩耗性および耐チッピング性を発揮するとともに、高比率で含有する立方晶のＡｌＣｒＮを配向して形成されることにより、衝撃のかかりやすい膜垂直方向における靱性が向上することを見出し、加えて、さらに、最表面に潤滑性の高いＣｒ２Ｎが析出することにより、発熱が抑制され、また、高温硬さの低下が抑制されることを見出した。
なお、硬質被膜層は、柱状組織とすることもでき、その場合には、層間剥離の発生を抑制することができる。
【００１０】
また、硬質被覆層に施す前記特定の条件の熱処理とは、工具基体表面にＡｌＣｒＮ層を蒸着した後、昇温速度８〜１５℃／ｍｉｎで８００〜１１００℃の温度範囲に昇温し、同温度範囲にて窒素ガス雰囲気中で０．５〜３．０時間加熱保持し、次いで、１０℃／ｍｉｎ以下の冷却速度で冷却する熱処理であり、そこで、該冷却工程中に所定の温度及び時間における低温での一時保持工程を設けることで、立方晶のＡｌＣｒＮが特定の面配向性を有する組織として形成され、また、最表面にＣｒ２Ｎが析出される。
【００１１】
本発明は、前記の知見に基づいてなされたものであって、
「（１）  ＷＣ基超硬合金およびＴｉＣＮ基サーメットのいずれかからなる工具基体表面に、平均層厚０．２〜５．０μｍのＡｌとＣｒの複合窒化物層を主体相として有する硬質被覆層が設けられた表面被覆切削工具において、
（ａ）前記ＡｌとＣｒの複合窒化物層は、組成式（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎで表した場合、
０．０５≦ｘ≦０．４（但し、ｘは原子比）を満足する平均組成を有し、
（ｂ）前記ＡｌとＣｒの複合窒化物層は、立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎおよび六方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎを有しており、
（ｃ）前記工具基体表面に垂直な硬質被覆層の断面を、オージェ電子分光装置（ＡＥＳ）を用いた測定によるＣｒ濃度分布と後方散乱電子回折装置を用いた各々の結晶粒形状の測定結果を照らし合わせて所定観察範囲において求めた、前記立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎと前記六方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの総面積に対する前記立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの面積割合は６０〜８０％であり、
（ｄ）前記立方晶の（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎの（１１１）面、（２００）面および（２２０）面に対する（２２０）面の配向係数ＴＣ（２２０）は、２．０以上であり、
（ｅ）最表面に析出したＣｒ２Ｎの直径が０．５〜１．０μｍであり、走査電子顕微鏡にて上部より観察した場合に析出したＣｒ２Ｎが最表面にて占める面積割合が、４０〜７０％であることを特徴とする表面被覆切削工具。
なお、（２２０）面の配向係数ＴＣ（２２０）は、以下の式にて定義される。
ＴＣ（２２０）＝（Ｉ（２２０）／Ｉ０（２２０））／｛（１／３）Σ（（Ｉ（ｈｋｌ））／（Ｉ０（ｈｋｌ）））｝
ここで、（ｈｋｌ）面は、（１１１）面、（２００）面および（２２０）の３面であり、
Ｉ（ｈｋｌ）は、硬質被覆層の立方晶のＡｌＣｒＮについてＸ線回折を行った際に（ｈｋｌ）面から得られるＸ線回折のピーク強度値を示し、Ｉ０（ｈｋｌ）は、立方晶のＡｌＣｒＮの標準回折強度を示す。
（２）  硬質被覆層中の主体相の面積割合が、８０％以上であることを特徴とする（１）に記載された硬質被覆層が設けられた表面被覆切削工具。」
を特徴とするものである。
【００１２】
つぎに、本発明の被覆工具について、より詳細に説明する。
【００１３】
硬質被覆層の主体相を構成するＡｌＣｒＮ層の組成を、
組成式：（Ａｌ１−ｘＣｒｘ）Ｎ
で表した場合、ＡｌＣｒＮ層全体にわたるＣｒの平均含有割合ｘ（但し、ｘは原子比。以下、同じ）は、０．０５≦ｘ≦０．４を満足する。
本発明では、硬質被覆層の主体相としてＡｌＣｒＮ層を形成しているが、ＡｌＣｒＮ層におけるＣｒの平均含有割合ｘが０．０５より小さいと耐摩耗性に優れるＣｒ濃度の低下に伴い、高負荷切削加工において短寿命にいたる。一方、高負荷切削加工における高温強度を確保し、チッピング、欠損等の異常損傷発生を抑制するという観点からは、Ｃｒの平均含有割合ｘが大きいほどよいものの、ｘの値が０．４を越えると、相対的なＡｌの平均含有割合の減少によって、高温硬さの低下、耐熱性の低下が生じ、偏摩耗の発生、熱塑性変形の発生等により耐摩耗性が劣化するようになる。よって、ＡｌＣｒＮ層全体にわたるＣｒの平均含有割合ｘを、０．０５≦ｘ≦０．４と定めた。
なお、ここでいう主体相とは立方晶ＡｌＣｒＮと六方晶ＡｌＣｒＮをいい、硬質被覆層が所望の効果を発揮するためには、硬質被膜層全体に対する主体相の面積割合は、８０％以上であることが望ましい。
【００１４】
本発明のＡｌＣｒＮ層の平均層厚が０．２μｍ未満であると、長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮することができず、一方、平均層厚が５．０μｍを超えると、結晶粒が粗大化し、高負荷切削加工において、チッピングが発生しやすくなることから、本発明のＡｌＣｒＮ層の平均層厚は０．２〜５．０μｍと定めた。
【００１５】
本発明は、硬質被覆層として、前記の平均組成を有するＡｌＣｒＮ層を蒸着形成した後、後記する熱処理を施すことによって、単一の結晶構造を有するＡｌＣｒＮ層ではなく、ＡｌＣｒＮ層中に立方晶のＡｌＣｒＮと六方晶のＡｌＣｒＮとが共存する組織を有するＡｌＣｒＮ層を形成する。
図１に、本発明被覆工具のＡｌＣｒＮ層の縦断面概略模式図を示すが、図に示されるように、硬質被覆層中には、立方晶のＡｌＣｒＮの結晶粒と六方晶のＡｌＣｒＮの結晶粒が共存して形成され、最表面には、面積率４０〜７０％にてＣｒ２Ｎが析出している。
硬質被覆層中のＡｌＣｒＮ層のＣｒの平均含有割合は、工具基体表面に垂直な硬質被覆層の縦研磨断面を観察し、オージェ電子分光装置（ＡＥＳ）を用いて元素マッピングを行うことにより、測定・算出することができ、また、後方散乱電子回折装置（ＥＢＳＤ）を用いた測定によって、各々の結晶粒形状を特定することができるので、前記オージェ電子分光装置（ＡＥＳ）および前記後方散乱電子回折装置（ＥＢＳＤ）を用いて得られた測定値を照合することにより、立方晶ＡｌＣｒＮおよび六方晶ＡｌＣｒＮを区別して、それらの面積割合を求めることができる。
また、前記熱処理によって形成されるＣｒ２Ｎの直径は、まず、表面から走査電子顕微鏡を用いてＣｒ２Ｎの形状を求め、次に、その形状が有する面積と等しい面積を有する円の直径とした。また、最表面に占める面積割合は１０×１０μｍの視野における観察を５視野にわたって実施し、その平均値とした。
硬質被膜層における主体相中の立方晶ＡｌＣｒＮおよび六方晶ＡｌＣｒＮに占める立方晶ＡｌＣｒＮの面積割合は、６０％未満では硬度が低下し、一方、８０％を超えると発熱が緩和できず硬質被膜の高温硬さが低下するため、６０〜８０％と規定した。
また、立方晶ＡｌＣｒＮにおいて、衝撃のかかりやすい膜垂直方向における靱性を向上させるために、（１１１）面、（２００）面および（２２０）面の３面に対する（２２０）面の配向係数を２．０以上と規定した。
なお、（２２０）面の配向係数は、基体試料の表面に硬質被膜層を形成し、Ｘ線回折法を用いることにより対象とされた各結晶面のピーク強度値を測定し、以下の式を用いて算出した。
ＴＣ（２２０）＝（Ｉ（２２０）／Ｉ０（２２０））／｛（１／３）Σ（（Ｉ（ｈｋｌ））／（Ｉ０（ｈｋｌ）））｝
ここで、（ｈｋｌ）面は、（１１１）面、（２００）面および（２２０）の３面であり、
Ｉ（ｈｋｌ）は、硬質被覆層の立方晶のＡｌＣｒＮについてＸ線回折を行った際に（ｈｋｌ）面から得られるＸ線回折のピーク強度値を示し、Ｉ０（ｈｋｌ）は、立方晶のＡｌＣｒＮの標準回折強度を示す。
また、最表面に析出するＣｒ２Ｎについて、表面から観察した場合の直径が０．５μｍ未満であるとＣｒ２Ｎの有する抜熱効果を十分に発揮することができず、一方、１．０μｍを超えると切削時に接触する被削材との面積が大きくなり、発熱しやすくなるため、その直径を０．５〜１．０μｍと定めた。また、最表面での占有面積が７０％を超えると、被削材との接触面積が大きくなり、発熱しやすくなり、一方、４０％未満では、切削時の負荷が過剰にかかり耐摩耗性が低下するため、面積率を４０〜７０％と定めた。
【００１６】
本発明のＡｌＣｒＮ層は、図２（ａ）、（ｂ）として示すＰＶＤの一種であるアークイオンプレーティング（以下、「ＡＩＰ」で示す）装置を用い、例えば、以下に示すような条件で成膜することができる。
≪成膜条件≫
反応雰囲気圧：３〜６Ｐａ      
装置内温度：４００〜６００℃      
工具基体に印加する直流バイアス電圧：−１００〜−３００Ｖ    
アーク電流：５０〜１５０Ａ      
【００１７】
本発明では、ＡｌＣｒＮ層をＡＩＰ装置で成膜した後、所定雰囲気で、所定の加熱温度、加熱保持時間、所定の保持工程、所定の速度での冷却からなる熱処理を施して、硬質被覆層の一部を相変態させることによって立方晶のＡｌＣｒＮおよび六方晶のＡｌＣｒＮが混在した硬質被覆層を形成させるとともに、最表面にＣｒ２Ｎを析出させた。
ＡｌＣｒＮ層成膜後の熱処理条件（加熱保持条件、冷却条件等）は、例えば、次のとおりである。  
昇温速度：８〜１５℃／ｍｉｎ
熱処理雰囲気：窒素ガス、０．２〜１．０ａｔｍ、
加熱温度：８００〜１１００℃、
加熱保持時間：０．５〜３．０ｈ、
保持温度：４００〜６００℃
保持時間：３．０〜５．０ｈ
加熱保持後の冷却速度：１０℃／ｍｉｎ以下、
上記熱処理によって、該硬質皮膜は相変態を引き起こすため、体積変化が各々の結晶粒に引き起こされるが、昇温速度及び冷却速度を適切な条件で実施することで相変態に伴う体積変化や昇温による熱膨張により誘起される応力を制御することができる。昇温速度及び冷却速度が上記範囲内でないと高圧縮応力が付与されることによる切削時のはく離や、低圧縮応力による耐欠損性の欠如による切削時の微小チッピングなどが起きてしまう。また、加熱温度と加熱保持時間はＡＩＰ装置で蒸着形成したＡｌＣｒＮ層から所望の立方晶ＡｌＣｒＮ及び六方晶ＡｌＣｒＮへ相変態させる割合を制御することができ、加熱温度が低すぎる、もしくは加熱保持時間が短いと、優れた熱伝導性を有し、抜熱効果の高い六方晶ＡｌＣｒＮを十分に含有させることができず、加熱温度が高すぎる、もしくは加熱保持時間が長すぎると耐摩耗性の高い立方晶ＡｌＣｒＮが少なくなってしまうという理由から、昇温速度、熱処理雰囲気、加熱温度と加熱保持時間を上記所定の範囲とした。また、冷却工程中に所定の温度及び時間における低温での一時保持工程を設けることで、立方晶ＡｌＣｒＮの配向性及びＣｒ２Ｎの析出度合いを制御することが可能であり、一時保持時の温度が低いとＣｒ２Ｎが析出せず、高すぎると所望の配向性が得られない。また、一時保持時の時間が短いと析出するＣｒ２Ｎの量が少なく、最表面における面積が小さくなり、長いとＣｒ２Ｎの直径が所望の範囲を上回ってしまう。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の被覆工具は、硬質被覆層としてよりＡｌＮに近い強固に配向したＡｌＣｒＮ層を主体相として有し、かつ、該ＡｌＣｒＮ層は、立方晶のＡｌＣｒＮおよび六方晶のＡｌＣｒＮをバランスよく含むことにより、チッピング性と耐摩耗性を発揮し、衝撃のかかりやすい膜垂直方向における靱性の向上を図ることができる。
さらに、潤滑性の高いＣｒ２Ｎを最表面に凹凸をつけて形成させることにより、被削材との接触面積を小さくすることができ、切削時においても刃先の発熱を抑制させることでＡｌＣｒＮの耐摩耗性を維持し、長時間にわたって優れた性能を発揮することができる。
そして、硬質被膜層において、前記ＡｌＣｒＮ層を柱状組織とした場合には、層間剥離の発生を抑制するという優れた効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明被覆工具のＡｌＣｒＮ層の縦断面概略模式図を示す。
【図２】本発明被覆工具のＡｌＣｒＮ層を形成するためのＡＩＰ装置の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
つぎに、本発明の被覆工具を実施例により具体的に説明する。
なお、具体的な説明としては、ＷＣ基超硬合金を工具基体とする被覆工具について説明するが、ＴｉＣＮ基サーメットを工具基体とする被覆工具についても同様である。
【実施例】
【００２１】
工具基体の作製：
原料粉末として、Ｃｏ粉末、ＶＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＷＣ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ボールミルで７２時間湿式混合し、減圧乾燥した後、１００ＭＰａの圧力でプレス成形し、これらの圧粉成形体を焼結し、所定寸法となるように加工して、ＩＳＯ規格ＳＥＥＮ１２０３ＡＦＴＮ１のインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ〜Ｃを作製した。
【００２２】
【表１】
2018058148.tif 000003
【００２３】
硬質被覆層の成膜：
前記工具基体Ａ〜Ｃに対して、図２に示すアークイオンプレーティング装置を用いて、硬質被覆層を形成した。
なお、図２のＡｌ−Ｃｒ合金ターゲットとしては、目標とするＡｌＣｒＮ層の平均組成に応じた組成のＡｌ−Ｃｒ合金ターゲットを用いた。
（ａ）工具基体Ａ〜Ｃを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、ＡＩＰ装置内の回転テーブル上の中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に外周部にそって装着する。また、カソード電極（蒸発源）として、所定組成のＡｌ−Ｃｒ合金ターゲットを配置した。
（ｂ）まず、装置内を排気して１０-−２Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を      ５００℃に加熱した後、０．５〜２．０ＰａのＡｒガス雰囲気に設定し、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に―２００〜−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、もって工具基体表面をアルゴンイオンによって５〜３０分間ボンバード処理し、
（ｃ）次に、装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して表２に示す３．０〜６．０Ｐａの範囲内の所定の反応雰囲気とすると共に、同じく表２に示す装置内温度に維持し、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に表２に示す―１００〜−３００Ｖの範囲内の所定の直流バイアス電圧を印加し、かつ、Ａｌ−Ｃｒ合金ターゲットからなるカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に表２に示す５０〜１５０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させ、工具基体表面に、表２に示される目標組成、目標平均層厚のＡｌＣｒＮ層からなる硬質被覆層を蒸着形成した被覆工具を作製し、
（ｄ）次いで、前記被覆工具を、表２に示す条件で熱処理することにより、表３に示す本発明の被覆工具（以下、「本発明工具」という）１〜９を作製した。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
【表３】
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【００２６】
比較のため、前記工具基体Ａ〜Ｃに対して、図２に示すＡＩＰ装置を用いて、表４に示す条件でＡｌＣｒＮ層を蒸着形成し、次いで、熱処理、その後の冷却を行い表５に示す比較例の被覆工具（以下、「比較例工具」という）１〜９を作製した。
【００２７】
【表４】
2018058148.tif 000006
【００２８】
【表５】
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【００２９】
上記で作製した本発明工具１〜９および比較例工具１〜９の工具基体表面において、ＡｌＣｒＮ層の平均膜厚、Ｃｒの平均含有割合ｘ、被膜層全体に対する主体相の面積割合、主体相中の立方晶ＡｌＣｒＮの面積割合を測定により求めた。
【００３０】
また、本発明工具１〜９および比較例工具１〜９の工具基体表面において、（２２０）面の配向係数をＸＲＤ法を用いて算出した。
また、最表面のＣｒ２Ｎについて、析出した大きさおよび最表面部での占有面積率を走査電子顕微鏡にて上方から観察することにより、求めた。
【００３１】
表３、表５に、上記で求めた各種の値を示す。
【００３２】
次いで、本発明工具１〜９および比較例工具１〜９について、以下の条件で、乾式高速高切り込み断続切削加工試験を実施した。
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４３５、
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：２．７ｍｍ、
送り：０．２１ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１２分、
の条件での合金鋼の乾式高速高切り込み断続切削加工試験（通常の切削速度および切り込みは、それぞれ、２００ｍ／ｍｉｎ．、１．０ｍｍ）。
切削条件Ｂ：
被削材：ＪＩＳ・Ｓ２５Ｃ、
切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：３．２ｍｍ、
送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１４分、
の条件での炭素鋼の乾式高速高切り込み断続切削加工試験（通常の切削速度および切り込みは、それぞれ、２７０ｍ／ｍｉｎ．、２．０ｍｍ）。
切削条件Ｃ：
被削材：ＪＩＳ・ＳＣｒ４４０、
切削速度：２３０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：３．１ｍｍ、
送り：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１５分、
の条件での合金鋼の乾式高速高切り込み断続切削加工試験（通常の切削速度および切り込みは、それぞれ、２２０ｍ／ｍｉｎ．、１．５ｍｍ）。
表６、表７、表８にその結果を示す。
【００３３】
【表６】
2018058148.tif 000008
【００３４】
【表７】
2018058148.tif 000009
【００３５】
【表８】
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【００３６】
表６〜表８の結果によれば、本発明工具１〜９については、いずれの切削条件でもチッピングの発生はなく、また、逃げ面摩耗幅の平均は、切削条件Ａで約０．２４ｍｍ、切削条件Ｂで約０．２３ｍｍ、切削条件Ｃで約０．２２ｍｍ、であって、すぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を示した。
これに対して、比較例工具１〜９については、切削条件Ａ〜Ｃのいずれにおいても、チッピングの発生、あるいは、逃げ面摩耗の進行により、短時間で寿命に至ることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の表面被覆切削工具は、各種の鋼などの通常の切削条件での切削加工は勿論のこと、特に高熱発生を伴うとともに、切刃部に対して大きな負荷がかかる乾式高速高切り込み断続切削加工において、すぐれた耐チッピング性および耐摩耗性を発揮し、長期に亘ってすぐれた切削性能を示すものであるから、切削加工装置の高性能化、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１】
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【図２】
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