(57)【要約】【課題】高速断続切削加工において、すくい面の硬質被覆層がすぐれた耐熱亀裂性を有する表面被覆切削工具を提供する。【解決手段】工具基体の表面に硬質被覆層が設けられた表面被覆切削工具において、すくい面には、ＡｌｘＴｉ１−ｘＮ（但し、ｘは原子比で、０．７≦ｘ≦１）の組成を有し、かつ、六方晶構造の結晶相を２０面積％以上含有するＡｌＴｉＮ層からなる硬質被覆層が形成され、切れ刃稜線および逃げ面には、ＡｌｙＭ１−ｙＮ（但し、ｙは原子比で、０．４≦ｙ≦０．６８を満足し、Ｍは、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも一種以上の元素）の組成を有するＡｌＭＮ層の単層または積層からなる硬質被覆層が形成されてい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、硬質被覆層が形成された表面被覆切削工具において、
（ａ）前記表面被覆切削工具のすくい面には、０．５〜５．０μｍの平均層厚を有し、
組成式：ＡｌｘＴｉ１−ｘＮ
で表した場合、ＡｌとＴｉの合量に占めるＡｌの平均含有割合ｘは、０．７≦ｘ≦１（ただし、ｘは原子比）を満足し、かつ、六方晶構造の結晶相を２０面積％以上含有するＡｌとＴｉの複合窒化物層からなる硬質被覆層が形成され、
（ｂ）前記表面被覆切削工具の切れ刃稜線および逃げ面には、０．５〜５．０μｍの平均層厚を有し、
組成式：ＡｌｙＭ１−ｙＮ
で表した場合、ＡｌとＭの合量に占めるＡｌの平均含有割合ｙは、０．４≦ｙ≦０．６８（ただし、ｙは原子比であり、Ｍは、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも一種以上の元素）を満足するＡｌとＭの複合窒化物層の単層または積層からなる硬質被覆層が形成されていることを特徴とする表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高熱発生を伴い、刃先に高負荷が作用する切削加工、例えば、炭素鋼、合金鋼等の高速断続切削加工において、すくい面の硬質被覆層の耐熱亀裂性を向上させることにより、チッピング、欠損等の異常損傷を発生することなく、長期の使用にわって優れた切削性能を発揮する表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
切削工具の切削性能の改善を目的として、従来、炭化タングステン（以下、「ＷＣ」で示す）基超硬合金、炭窒化チタン（以下、「ＴｉＣＮ」で示す）基サーメット等で構成された工具基体（以下、これらを総称して「工具基体」という）の表面に、硬質被覆層として、Ｔｉ化合物層、Ａｌ−Ｔｉ系の複合窒化物層等を被覆形成した被覆工具があり、これらは、優れた耐摩耗性を発揮することが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、工具基体表面に、（ＡｌｘＴｉ１−ｘ）（ＮｙＣ１−ｙ）で示される化学組成（但し、０．５６≦ｘ≦０．７５、０．６≦ｙ≦１）を有するＴｉＡｌ（Ｃ，Ｎ）層からなる、厚さ０．８〜１０μｍの耐摩耗性皮膜をアークイオンプレーティング法で形成した耐摩耗性被覆工具が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２では、ＰＶＤ法により、工具基体のすくい面に２〜１０μｍの厚みのＴｉＮ層を被覆し、また、基材の逃げ面に５〜２０μｍの厚みのＴｉＣ層を被覆した被覆工具が提案されており、この被覆工具によれば、耐クレーター摩耗性、耐フランク摩耗性のいずれにも優れるとされている。
【０００５】
また、特許文献３では、工具基体のすくい面にＴｉＮ層を形成し、基材の逃げ面には、ＴｉＮ層を介して、あるいは、介さずに、ＡｌＴｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ）層を単層あるいは積層で形成した被覆工具が提案されており、この被覆工具によれば、合金鋼等の乾式連続切削において、すぐれた耐摩耗性を発揮するとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２０９３３３号公報
【特許文献２】特開昭５２−１０８７１号公報
【特許文献３】特開平５−３３７７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の切削加工における省力化および省エネ化の要求は強く、これに伴い、切削加工は益々高速化するため、被覆工具には、耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性等の耐異常損傷性、耐摩耗性が求められるとともに、工具の長寿命化が求められている。
しかし、前記特許文献１〜３で提案されている従来の被覆工具においては、高熱発生を伴い、かつ、切れ刃に高負荷が作用する高速断続条件の切削加工に供した場合には、チッピング、欠損等の異常損傷が発生し、これを原因として、工具寿命が短命になるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明は、高熱発生を伴うともに、切れ刃に高負荷が作用する炭素鋼、合金鋼等の高速断続切削加工に供した場合であっても、チッピング、欠損等の発生を招くことなく、長期の使用にわたって優れた切削性能を発揮する被覆工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、少なくともＡｌを含有する窒化物からなる硬質被覆層を形成した被覆工具において、高速断続切削条件下での耐チッピング性の改善をはかるべく、鋭意研究を重ねた結果、次のような知見を得た。
【００１０】
まず、本発明者らは、高速断続切削条件下で使用される被覆工具において、チッピング、欠損等の異常損傷が発生する原因の一つは、硬質被覆層の熱伝導率の低さに起因することを見出した。
すなわち、切削加工時、すくい面の硬質被覆層は、切り屑との擦過によりその温度が大きく上昇するが、硬質被覆層の熱伝導率が低いため、硬質被覆層と工具基体との間の温度差が増大することによって、すくい面の硬質被覆層には熱亀裂が発生し、また、同時に、切れ刃には高負荷が作用していることによって、発生した熱亀裂が層中を伝播・進展するため、硬質被覆層には、チッピング、欠損等の異常損傷が発生するのである。
【００１１】
そこで、本発明者らは、被覆工具のすくい面には、耐酸化性・潤滑性に優れ、高熱伝導率を有する硬質被覆層を形成するとともに、切れ刃稜線および逃げ面には耐摩耗性を備える硬質被覆層を形成したところ、すくい面の硬質被覆層の熱亀裂発生が抑制されることによって、硬質被覆層のチッピング、欠損等の異常損傷の発生が抑制され、その結果、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮する被覆工具が得られることを見出した。
【００１２】
本発明は、前記知見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、硬質被覆層が形成された表面被覆切削工具において、
（ａ）前記表面被覆切削工具のすくい面には、０．５〜５．０μｍの平均層厚を有し、
組成式：ＡｌｘＴｉ１−ｘＮ
で表した場合、ＡｌとＴｉの合量に占めるＡｌの平均含有割合ｘは、０．７≦ｘ≦１（ただし、ｘは原子比）を満足し、かつ、六方晶構造の結晶相を２０面積％以上含有するＡｌとＴｉの複合窒化物層からなる硬質被覆層が形成され、
（ｂ）前記表面被覆切削工具の切れ刃稜線および逃げ面には、０．５〜５．０μｍの平均層厚を有し、
組成式：ＡｌｙＭ１−ｙＮ
で表した場合、ＡｌとＭの合量に占めるＡｌの平均含有割合ｙは、０．４≦ｙ≦０．６８（ただし、ｙは原子比であり、Ｍは、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも一種以上の元素）を満足するＡｌとＭの複合窒化物層の単層または積層からなる硬質被覆層が形成されていることを特徴とする表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の被覆工具は、特に、すくい面に形成した硬質被覆層が優れた耐熱亀裂性を有することから、高熱発生を伴いかつ刃先に高負荷が作用する炭素鋼、合金鋼等の高速断続切削加工において、すくい面の硬質被覆層の熱亀裂の発生・伝播・進展に起因するチッピング、欠損等の異常損傷の発生が抑制され、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の被覆工具の断面模式図である。
【図２】被覆工具のすくい面、切れ刃稜線および逃げ面の各領域を説明するための説明図である。
【図３】被覆工具の硬質被覆層を蒸着形成するためのアークイオンプレーティング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】
【００１５】
次に、本発明の被覆工具の硬質被覆層について、より詳細に説明する。
【００１６】
すくい面の硬質被覆層
図１に示すように、本発明では、すくい面の硬質被覆層（以下、「皮膜Ａ」という場合がある。）は、０．５〜５．０μｍの平均層厚を有するＡｌとＴｉの複合窒化物（以下、「ＡｌＴｉＮ」という場合がある。）層で構成する。
前記ＡｌＴｉＮは、その組成を、
組成式：ＡｌｘＴｉ１−ｘＮ
で表した場合、ＡｌとＴｉの合量に占めるＡｌの平均含有割合ｘは、０．７≦ｘ≦１（ただし、ｘは原子比）を満足する。
なお、前記皮膜Ａを構成するＡｌＴｉＮ層では、金属成分と非金属成分の比、即ち、（Ａｌ＋Ｔｉ）：Ｎを表現形式上１：１と記載しているが、上記の比は、化学量論比である１：１には限定されず、例えば、１：０．５〜１：１の範囲内であれば良い。そして、このような比の範囲においては、１：１の場合と同様な効果を得ることができる。
なお、前記ＡｌＴｉＮ層において、Ａｌの平均含有割合ｘがｘ＝１の場合には、実質的に層中の結晶粒のすべてがＡｌ窒化物（以下、「ＡｌＮ」という場合がある。）で構成され、ＡｌＴｉＮ層ではなくＡｌＮ層となるが、便宜上、ＡｌＮ層をも含めて、皮膜Ａを、「ＡｌＴｉＮ層」で表記する。
【００１７】
前記ＡｌＴｉＮ層において、Ａｌの平均含有割合ｘが０．７０未満であると、ＡｌＴｉＮ層は耐酸化性と耐熱亀裂性に劣り、炭素鋼、合金鋼等の高速断続切削加工において、チッピング、欠損等の異常損傷が生じ、短寿命となる。
一方、Ａｌの平均含有割合ｘが０．７以上になると、すくい面に必要とされる耐摩耗性を維持したままで、熱伝導率が高くなることから、切り屑との擦過により皮膜Ａが高温となった場合でも、熱が放散されやすくなるため工具基体との温度差が小さく保たれ、皮膜Ａに熱亀裂が発生することを抑制できる。
その結果、熱亀裂の発生・伝播・進展に起因するチッピング、欠損等の異常損傷の発生は抑制される。
【００１８】
すくい面に前記皮膜Ａを形成したことによる熱伝導率向上の主たる要因は、Ａｌの平均含有割合ｘが０．７以上であることにより、耐酸化性・潤滑性に優れ、熱伝導率の高い六方晶構造の結晶相であるＡｌＮ（以下、「ｈ−ＡｌＮ」で示す場合がある。）相が生成するためであるが、皮膜Ａの縦断面（工具基体表面に垂直な面）を観察した際に、ｈ−ＡｌＮ相の生成面積割合が、２０面積％以上にならないと、熱伝導率向上効果、即ち、耐熱亀裂性向上効果が十分に発揮されないので、ｈ−ＡｌＮ相の生成面積割合は２０面積％以上とする。
【００１９】
すくい面に形成した前記皮膜Ａの平均層厚が０．５μｍ未満であると、長期の使用にわたってすぐれた耐熱亀裂性を発揮することはできず、一方、皮膜Ａの平均層厚が５μｍを超えると、膜剥離やチッピング等の異常損傷を発生しやすくなることから、皮膜Ａの平均層厚は０．５〜５．０μｍとする。
【００２０】
切れ刃稜線及び逃げ面の硬質被覆層
図１に示すように、本発明では、切れ刃稜線及び逃げ面の硬質被覆層（以下、「皮膜Ｂ」という場合がある。）は、０．５〜５．０μｍの平均層厚を有するＡｌとＭの複合窒化物（以下、「ＡｌＭＮ」という場合がある。）層の単層または積層として構成する。
前記ＡｌＭＮ層は、その成分・組成を、
組成式：ＡｌｙＭ１−ｙＮ
で表した場合、ＡｌとＭの合量に占めるＡｌの平均含有割合ｙは、０．４≦ｙ≦０．６８を満足することが必要である。
前記ＡｌＭＮ層のＡｌの平均含有割合ｙが０．４未満では、皮膜Ｂの耐酸化性が低下し、一方、Ａｌの平均含有割合ｙが０．６８を超えると、硬度が低下するため、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なくなる。
したがって、Ａｌの平均含有割合ｙは、０．４≦ｙ≦０．６８の範囲とする。
また、前記ＡｌＭＮ層における成分Ｍは、Ｔｉ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ及びＷから選ばれる少なくとも一種以上の元素であるが、これらの成分を含有することによって、ＡｌＭＮ層の硬さの向上、潤滑性を向上させることができ、その結果、皮膜Ｂの耐摩耗性（耐逃げ面摩耗性）を向上させることができる。
また、皮膜Ｂは、前記ＡｌＭＮ層の単層として構成することができるが、前記ＡｌＭＮ層の積層として構成してもよい。
【００２１】
切れ刃稜線及び逃げ面に形成した前記皮膜Ｂの平均層厚が０．５μｍ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はできず、一方、皮膜Ｂの平均層厚が５μｍを超えると、膜剥離、チッピング等の異常損傷を発生しやすくなることから、皮膜Ｂの平均層厚は０．５〜５．０μｍとする。
【００２２】
前記皮膜Ａを構成するＡｌＴｉＮ層におけるＡｌの平均含有割合ｘ、および、前記皮膜Ｂを構成するＡｌＭＮ層におけるＡｌの平均含有割合ｙのそれぞれについては、電子線マイクロアナライザ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｐｒｏｂｅ−Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｅｒ：ＥＰＭＡ）を用い、工具基体表面に垂直な皮膜Ａの縦断面、皮膜Ｂの縦断面を研磨し、該縦断面に電子線を照射し、得られた特性Ｘ線の解析結果の１０点平均から求めることができる。
【００２３】
前記皮膜Ａを構成するＡｌＴｉＮ層中に含有される六方晶構造のｈ−ＡｌＮ相の生成面積割合は、電子線後方散乱回折装置を用いて、皮膜Ａの個々の結晶粒の結晶構造を解析し、六方晶構造を有するｈ−ＡｌＮ結晶粒とそれ以外のＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒を同定し、これらの結晶構造の全ピクセル数に占める六方晶構造のｈ−ＡｌＮ結晶粒に該当するするピクセル数の割合を求めることで、ｈ−ＡｌＮ相の生成面積割合（面積％）を求めることができる。  
【００２４】
本発明の被覆工具は、すくい面に皮膜Ａを形成し、一方、切れ刃稜線と逃げ面には皮膜Ｂを形成しているが、本発明でいうところのすくい面、切れ刃稜線及び逃げ面について定義すれば、次のとおりである。
図２に示すように、本発明の被覆工具は、その切れ刃先端にホーニングが形成されているが、ホーニングを円近似した時の近似円の中心点Ｏから、すくい面に対して垂直な垂線と工具基体の交点をＰ１、また、皮膜Ａ表面との交点をＰ２とし、さらに、前記近似円の中心点Ｏから、すくい面に対して平行に引いた平行線と工具基体の交点をＱ１、また、皮膜Ｂ表面との交点をＱ２とした場合、Ｐ１−Ｐ２を境とし、切れ刃と反対側の領域がすくい面であり、Ｑ１−Ｑ２を境とし、切れ刃と反対側の領域が逃げ面であり、さらに、Ｐ１−Ｐ２−Ｑ２−Ｑ１−Ｐ１によって囲まれた領域が切れ刃稜線である。
【００２５】
本発明の被覆工具は、例えば、次の工程で作製することができる。
（ａ）まず、工具基体表面に、単層又は積層のＡｌＭＮ層をアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）法により成膜する。
（ｂ）次いで、すくい面に形成された前記単層又は積層のＡｌＭＮ層を、ブラシ研磨、ブラスト処理等により選択的に除去する。
（ｃ）次いで、前記（ｂ）で選択的に除去した領域以外の領域、即ち、単層又は積層のＡｌＭＮ層が形成されている切れ刃稜線及び逃げ面、をステンレス箔で覆い、その後、ＡＩＰ法により、すくい面にＡｌＴｉＮ層を成膜する。
（ｄ）次いで、前記ステンレス箔を除去する。
上記工程（ａ）〜（ｄ）により、すくい面には、ＡｌＴｉＮ層からなる皮膜Ａが形成され、切れ刃稜線及び逃げ面には、単層又は積層のＡｌＭＮ層からなる皮膜Ｂが形成された本発明の被覆工具を作製することができる。
【００２６】
次に、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、実施例としては、ＷＣ基超硬合金を工具基体とする被覆工具について述べるが、工具基体としてＴｉＣＮ基サーメットを用いた場合も同様である。
【実施例】
【００２７】
原料粉末として、いずれも０．５〜５μｍの平均粒径を有する、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ＳＥＥＮ１２０３ＡＦＳＮのインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体１、２、３を製造した。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
ついで、前記工具基体に対して、図３に示すＡＩＰ装置（アークイオンプレーティング装置）を用いて成膜等を行い、本発明の被覆工具を作製した。
なお、図３のＡＩＰ装置は、成膜用ターゲット（カソード電極）として、（すくい面の）皮膜Ａ形成用のＡｌＴｉ合金（あるいは金属Ａｌ）ターゲット（カソード電極）と、（切れ刃稜線及び逃げ面の）皮膜Ｂ形成用のＡｌＭ合金ターゲット（カソード電極）の二つのターゲットを図示しているが、例えば、皮膜Ｂを積層構造として成膜する際には、皮膜Ｂ形成用のＡｌＭ合金ターゲット（カソード電極）は、積層を構成するそれぞれの層の成分組成に応じた複数個のＡｌＭ合金ターゲット（カソード電極）をＡＩＰ装置内に配備することが必要である。  
（ａ）工具基体を、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。
（ｂ）まず、ＡＩＰ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−４００〜−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する。
（ｃ）次いで、ＡＩＰ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２〜１０Ｐａ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、また、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−３０〜−１００Ｖの範囲内の所定の直流バイアス電圧を印加し、かつ、皮膜Ｂ形成用カソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に表２に示す９０〜１４０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、工具基体の表面に、それぞれ表４に示される目標組成、一層目標平均層厚の皮膜Ｂを蒸着形成した。
（ｄ）次いで、ＡＩＰ装置から、皮膜Ｂが蒸着形成された工具基体を取り出し、工具基体の切れ刃稜線及び逃げ面に形成されている皮膜Ｂの表面をステンレス箔で覆うとともに、すくい面に形成されている皮膜Ｂのみを、ブラシ研磨により選択的に除去した（なお、すくい面に形成されている皮膜Ｂの選択的除去は、ブラスト処理で行うこともできる）。
（ｅ）次いで、すくい面の皮膜Ｂが選択的に除去され、かつ、切れ刃稜線及び逃げ面に形成されている皮膜Ｂの表面がステンレス箔で覆われている前記工具基体を、ＡＩＰ装置内に装入し、反応ガスとして窒素ガスを導入して表２に示す２〜１０Ｐａ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、また、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−３０〜−１００Ｖの範囲内の所定の直流バイアス電圧を印加し、かつ、皮膜Ａ形成用カソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に表２に示す９０〜１４０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、工具基体のすくい面に、それぞれ表４に示される目標組成、一層目標平均層厚の皮膜Ａを蒸着形成した。
（ｆ）前記工程（ｃ）〜（ｅ）により、切れ刃稜線及び逃げ面には、ステンレス箔にその表面が覆われた皮膜Ｂが形成され、また、すくい面には皮膜Ａが形成された被覆工具が作製されたが、この被覆工具から、皮膜Ｂの表面を覆う前記ステンレス箔を除去した。
上記工程（ａ）〜（ｆ）により、すくい面には皮膜Ａが形成され、切れ刃稜線及び逃げ面には皮膜Ｂが形成されている、表４に示す本発明被覆工具(「本発明工具」という)１〜１０を作製した。
【００３０】
比較のため、工具基体１、２、３に対して、表３に示す条件で、同じく表３に示す各層を蒸着形成することで、表５に示す種々の比較例被覆工具(「比較例工具」という)１〜６を作製した。
なお、比較例工具４は、前記特許文献２で提案されている被覆工具に相当し、すくい面にＴｉＮ層を被覆し、逃げ面にＴｉＣ層を被覆した。なお、逃げ面にＴｉＣ層を被覆する際には、ＡＩＰ装置内に反応ガスとして窒素ガスに変えてメタンガスを導入した。
また、比較例工具５、比較例工具６は、前記特許文献３で提案されている被覆工具に相当し、比較例工具５は、すくい面にＴｉＮ層を被覆し、逃げ面にＡｌＴｉＮ層を被覆した。また、比較例工具６は、すくい面にＴｉＮ層を被覆し、逃げ面にＴｉＮ層を介してＡｌＴｉＮ層を積層被覆した。
【００３１】
上記で作製した本発明工具１〜１０および比較例工具１〜６について、皮膜Ａ、皮膜Ｂの縦断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を用いた断面測定により、Ａｌの平均含有割合ｘ、ｙを測定し、また、皮膜Ａ、皮膜Ｂの平均層厚さらに積層構造の皮膜Ｂの一層平均層厚を測定した。
さらに、皮膜Ａについては、Ｘ線回折により、六方晶構造のｈ−ＡｌＮ相が存在するか否かを確認するとともに、存在する場合には、電子線後方散乱回折装置（ＥＢＳＤ）を用いて、その生成面積割合を測定した。
より具体的にいえば、次のとおりである。
Ａｌの平均含有割合ｘ、ｙについては、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を用いて、皮膜Ａの断面、皮膜Ｂの（各層）の断面の任意の５点についてのＡｌの含有割合を測定し、この値を平均して、これを、Ａｌの平均含有割合ｘ、ｙとした。
また、皮膜Ａおよび皮膜Ｂの層厚は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、膜断面において５μｍ以上離れた任意の５点についての層厚を測定し、この値を平均することによって、皮膜Ａ、皮膜Ｂの平均層厚を算出した。
なお、皮膜Ｂが積層である場合には、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、各層の断面において５μｍ以上離れた任意の５点についての層厚を測定し、この値を平均することによって、各層の一層平均層厚を算出した。
さらに、ｈ−ＡｌＮ相の面積割合は、電子線後方散乱回折装置（ＥＢＳＤ）を用いて、工具基体表面に垂直な皮膜Ａの縦断面を研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）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、前記研磨面の測定範囲内に存在する結晶粒個々に照射し、工具基体と水平方向に長さ５０μｍ、法線方向に該ＡｌＴｉＮ層の膜厚未満にわたり、０．０１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、電子線後方散乱回折像を測定し、個々の結晶粒の結晶構造を解析することで、六方晶構造を有するｈ−ＡｌＮ結晶粒とそれ以外のＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒を同定し、これらの結晶構造の全ピクセル数に占める六方晶構造のｈ−ＡｌＮ結晶粒に該当するするピクセル数の割合を求めることで、ｈ−ＡｌＮ相の生成面積割合（面積％）を求めることができる。  
表４、表５に、上記で測定した値等を示す。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
【表３】
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【００３４】
【表４】
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【００３５】
【表５】
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【００３６】
次に、本発明工具１〜１０、比較例工具１〜６をいずれもカッタ径１２５ｍｍの工具鋼製カッタ先端部に固定治具にてクランプした状態で、以下に示す、乾式高速正面フライス、センターカット切削加工試験を実施し、９パス後の逃げ面摩耗幅及び発生した熱亀裂の発生密度（本数／ｍｍ２）を測定した。
逃げ面摩耗量はチッピングを含む最大の摩耗量を測定した。
また、熱亀裂の発生密度は、すくい面に発生した熱亀裂の本数をすくい面の切込みと、１刃送りに囲まれた面積で割ることで算出した。
ここで、切込みとは被削材を除去する厚みであり、１刃送りとはカッタが一回転した際にテーブルが進む距離を刃数で割った量である。
＜切削条件１＞
被削材：  ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０幅１００ｍｍ、長さ４００ｍｍのブロック材                              
回転速度：  ７６４     ｍｉｎ−１、
切削速度：  ３００  ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：  ２．０  ｍｍ、
一刃送り量：  ０．２  ｍｍ／刃、
＜切削条件２＞
被削材：  ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０幅１００ｍｍ、長さ４００ｍｍのブロック材                              
回転速度：  ６３７   ｍｉｎ−１、
切削速度：  ２５０  ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：  ２．０  ｍｍ、
一刃送り量：  ０．２  ｍｍ／刃、
表６、表７にその結果を示す。
【００３７】
【表６】
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【００３８】
【表７】
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【００３９】
表６、表７の結果によれば、本発明工具１〜１０は、比較例工具１〜６に比して、特に、すくい面における熱亀裂の発生密度が少ない。そのため、熱亀裂に起因するチッピング、欠損等の異常損傷の発生を抑制することができ、逃げ面摩耗の進行を抑制することができる。その結果、長期の使用にわたって、すぐれた切削性能を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の表面被覆切削工具は、各種被削材の通常の切削条件での切削加工は勿論のこと、高熱発生を伴い、しかも、切刃に高負荷が作用する炭素鋼、合金鋼等の高速断続切削加工においても、すぐれた耐熱亀裂性、耐チッピング性、耐欠損性および耐剥離性を有するため、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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【図３】
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