(57)【要約】【課題】耐チッピング性と耐塑性変形性にすぐれ、異常損傷、偏摩耗の発生を抑制し、長期にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具を提供する。【解決手段】  表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具において、（ａ）工具基体表面には、基体内部に向かって５〜３５μｍの深さ領域にわたって、Ｃｏの平均含有割合が、基体内部のそれより高いＣｏ富化領域が形成され、（ｂ）Ｃｏ富化領域内であって、かつ、工具基体表面から基体内部に向かって３〜１５μｍの深さ領域において、Ｔｉ及びＺｒの少なくとも一種が合計量で０．５〜４．５質量％含有されるＴｉ、Ｚｒ含有領域が形成され、（ｃ）Ｃｏ富化領域内であって、かつ、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域より基体内部側には、Ｔｉ及びＺｒが含有されないか、或いは、含有されてもＴｉ及びＺｒの合計量合計が０．１質量％以下であるＴｉ、Ｚｒ不含領域が形成されている。【選択図】  図１
2015157327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質相成分としてＷＣを含有し、さらに、結合相成分としてＣｏを含有するＷＣ基超硬合金を工具基体とし、該工具基体表面に、硬質被覆層を化学蒸着で被覆形成した表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具において、
（ａ）上記工具基体表面には、該工具基体表面から基体内部に向かって５〜３５μｍの深さ領域にわたって、該領域におけるＣｏの平均含有割合が、基体内部のＣｏの平均含有割合より高いＣｏ富化領域が形成され、
（ｂ）上記Ｃｏ富化領域内であって、かつ、工具基体表面から基体内部に向かって３〜１５μｍの深さ領域において、Ｔｉ及びＺｒの少なくとも一種が合計量で０．５〜４．５質量％含有されるＴｉ、Ｚｒ含有領域が形成され、
（ｃ）上記Ｃｏ富化領域内であって、かつ、上記Ｔｉ、Ｚｒ含有領域より基体内部側には、Ｔｉ及びＺｒが含有されないか、或いは、含有されてもＴｉ及びＺｒの合計量合計が０．１質量％以下であるＴｉ、Ｚｒ不含領域が形成されていることを特徴とする表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具。
【請求項２】
上記硬質被覆層は、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、炭窒酸化物層およびＡｌ２Ｏ３層のうちから選ばれる少なくとも１層であることを特徴とする請求項１に記載の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、耐チッピング性と耐塑性変形性にすぐれ、長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼や鋳鉄の切削加工用工具としては、ＷＣ基超硬合金を工具基体とし、その表面に、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、窒酸化物および炭窒酸化物のうち一種またはそれ以上の層、また、必要に応じて、４ａ，５ａ，６ａ族の炭化物、窒化物、酸化物、硼化物およびこれらの固溶体もしくは化合物並びに酸化アルミニウムから選ばれる一種もしくはそれ以上からなる単層または複層を被覆形成した被覆超硬工具が知られている。
従来の被覆超硬工具においては、高切削速度などの高負荷の切削条件に対応するため、工具の特性改善が求められており、このような課題を解決すべく、種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１に示すように、超硬合金基材が、７３〜９３ｗｔ％のＷＣと、４〜１２ｗｔ％のコバルトと、０．３ｗｔ％以上のチタンと０．５ｗｔ％以上のニオブと０．３ｗｔ％未満のタンタルを含有し、周期律表の４ｂ族と５ｂ族の群からの元素の立方晶炭化物の残部とからなる被覆超硬工具において、超硬合金基材が、ＷＣと、バインダ相と、立方晶炭化物相とを含むとともに、さらに、実質的に立方晶炭化物相の無いバインダ相の豊富な表面領域を形成することによって、刃先強度と耐熱衝撃性の向上を図ることが提案されている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２に示すように、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末を含むとともに、Ｚｒ化合物粉末、Ｎｂ化合物粉末、Ｔａ化合物粉末、あるいは、これらの複合化合物粉末を含む原料粉末を成形、焼結したＷＣ超硬合金の基体表面に、Ｃｏ富化表面領域を形成し、該Ｃｏ富化表面領域のＣｏ含有量を超硬合金内部のＣｏ含有量の１．３０〜２．１０（質量比）とし、さらに、Ｃｏ富化表面領域のＮｂ及びＴａの合計含有量を同領域のＣｏ含有量の０．０２５〜０．０８５（質量比）とすることにより、切刃に衝撃的かつ断続的高負荷が作用する断続重切削加工における耐チッピング性、耐熱塑性変形性を向上させた被覆超硬工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２０５４０６号公報
【特許文献２】特開２０１２−６１５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の切削加工の高性能化はめざましく、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が強く、これに伴い、切削加工は一段と高速化・高能率化の傾向にあるが、前記特許文献１、２に示す従来被覆超硬工具においては、これを通常の条件下で使用した場合には特段の問題は生じないが、例えば鋼や鋳鉄の高速高送り切削加工に供した場合には、高熱発生とともに、切刃に作用する高負荷によって、チッピング、偏摩耗が発生し易く、この結果、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで本発明者は、上述のような観点から、鋼や鋳鉄の高速高送り切削加工に用いた場合でも、すぐれた耐チッピング性、耐塑性変形性を発揮し、長期の使用に亘って、異常損傷が発生することがなく、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すような被覆超硬工具について鋭意研究したところ、以下の知見を得た。
【０００８】
すなわち、特許文献１、２に示されるような従来の被覆超硬工具においては、その靭性、耐チッピング性を向上させるために、基体表面にＣｏ富化領域を形成することが行われているが、これによって、基体表面は硬さ、強度が不足し、そのため、高速高送り切削加工のような高負荷切削においては、偏摩耗が発生しやすくなり、これによって、被覆超硬工具が短命となる。
そこで、本発明者は、基体表面にＣｏ富化領域を形成すると同時に、該Ｃｏ富化領域の表面側に、Ｔｉおよび／またはＺｒが所定量含有される領域（以下、「Ｔｉ、Ｚｒ含有領域」ともいう）を形成し、一方、該Ｃｏ富化領域の工具基体内部側には、ＴｉとＺｒが存在しない領域（以下、「Ｔｉ、Ｚｒ不含領域」ともいう）を形成することにより、Ｃｏ富化領域の形成によってもたらされる耐チッピング性の向上と、該Ｃｏ富化領域の工具基体表面側に形成されたＴｉ、Ｚｒ含有領域の形成によってもたらされる耐塑性変形性の向上を、同時に達成し得ることを見出したのである。
【０００９】
さらに、本発明者は、工具基体表面に、上記のＣｏ富化領域、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域、Ｔｉ、Ｚｒ不含領域を得るためには、所定の原料粉末を配合して成形した圧粉体を、所定の雰囲気（例えば、Ｎ２雰囲気）および所定の温度範囲に保持して焼結し、工具基体表面にＣｏ富化領域をまず形成する。
その後、工具基体表面に、例えば、化学蒸着により、Ｔｉ系またはＺｒ系の皮膜を形成し、これを焼結炉中、１４００℃以上の温度範囲で２０〜６０分真空熱処理して、上記皮膜中のＴｉ成分、Ｚｒ成分を工具基体表面および液相中へ拡散させ、ついで冷却することにより、工具基体表面に形成されたＣｏ富化領域の表面側にＴｉ成分、Ｚｒ成分を含有させ、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域を形成すると同時に、Ｃｏ富化領域の工具基体内部側にＴｉ成分、Ｚｒ成分を全く含有しない、或いは、Ｔｉ成分、Ｚｒ成分が最大０．１質量％しか含有されていないＴｉ、Ｚｒ不含領域を形成する。
ついで、上記Ｃｏ富化領域、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域、Ｔｉ、Ｚｒ不含領域を工具基体の表面に、通常の化学蒸着法により硬質被覆層（例えば、Ｔｉ系化合物層、Ａｌ２Ｏ３層等）を蒸着形成することによって、本発明の表面被覆切削工具を作製し得ることを見出したのである。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）  硬質相成分としてＷＣを含有し、さらに、結合相成分としてＣｏを含有するＷＣ基超硬合金を工具基体とし、該工具基体表面に、硬質被覆層を化学蒸着で被覆形成した表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具において、
（ａ）上記工具基体表面には、該工具基体表面から基体内部に向かって５〜３５μｍの深さ領域にわたって、該領域におけるＣｏの平均含有割合が、基体内部のＣｏの平均含有割合より高いＣｏ富化領域が形成され、
（ｂ）上記Ｃｏ富化領域内であって、かつ、工具基体表面から基体内部に向かって３〜１５μｍの深さ領域において、Ｔｉ及びＺｒの少なくとも一種が合計量で０．５〜４．５質量％含有されるＴｉ、Ｚｒ含有領域が形成され、
（ｃ）上記Ｃｏ富化領域内であって、かつ、上記Ｔｉ、Ｚｒ含有領域より基体内部側には、Ｔｉ及びＺｒが含有されないか、或いは、含有されてもＴｉ及びＺｒの合計量合計が０．１質量％以下であるＴｉ、Ｚｒ不含領域が形成されていることを特徴とする表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具。
（２）  上記硬質被覆層は、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、炭窒酸化物層およびＡｌ２Ｏ３層のうちから選ばれる少なくとも１層であることを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具。」
を特徴とするものである。
【００１１】
次にこの発明の被覆超硬工具について、詳細に説明する。
【００１２】
被覆超硬工具の工具基体：
本発明の被覆超硬工具の工具基体を構成するＷＣ基超硬合金には、硬質相成分としてＷＣ、また、結合相成分としてはＣｏを少なくとも含有する。
Ｃｏ成分には、結合相を形成して基体の強度および靭性を向上させる作用があるが、ＷＣ基超硬合金中のＣｏ平均含有割合が５質量％未満では、特に靭性に所望の向上効果が得られず、一方、Ｃｏ平均含有割合が１５質量％を越えると、塑性変形が起り易くなって、偏摩耗の進行が促進されるようになることから、ＷＣ基超硬合金中のＣｏの平均含有割合は５〜１５質量％とすることが望ましい。
【００１３】
図１に示すように、本発明では、工具基体表面からその内部に向かって５〜３５μｍの深さ領域にわたって、Ｃｏの平均含有割合を、工具基体内部のＣｏ平均含有割合より高くしたＣｏ富化領域を形成することによって、耐チッピング性、耐欠損性の向上を図ることができる。
ただ、Ｃｏ富化領域の深さが、工具基体表面から５μｍ未満では、耐チッピング性、耐欠損性の改善に効果が少なく、Ｃｏ富化領域の深さが、工具基体表面から３５μｍを超える場合には、工具基体の硬さが不足し、耐摩耗性が低下するようになることから、工具基体表面から５〜３５μｍの深さ領域にわたって、Ｃｏ富化領域を形成し、Ｃｏの平均含有割合を、工具基体内部のそれより高くすることが必要である。
また、Ｃｏ富化領域におけるＣｏの平均含有割合は、工具基体内部のＣｏ平均含有割合の１．３０〜２．１０とすることが望ましく、１．３０未満であると、耐チッピング性、耐欠損性の改善効果が少なく、また、２．１０を超える場合には、工具基体の硬さが不足し、偏摩耗が発生し、耐摩耗性が低下するようになる。
【００１４】
なお、ＷＣ以外の硬質相成分として、Ｔｉ、Ｚｒ、ＮｂおよびＴａのうちから選ばれる少なくとも１種の炭化物、窒化物および炭窒化物からなる硬質相成分、さらに、これらの相互固溶体からなる硬質相成分（以下、「第二硬質相成分」と呼ぶ場合もある）も、既によく知られており、これらの成分を工具基体構成成分として含有することを妨げるものではない。
しかし、これらの第二硬質相成分は、ＷＣと相互固溶体を形成したり、結合相中に分布することにより、母材強度、高温硬度を高め、耐摩耗性を向上させる作用がある反面、これらの第二硬質相成分の含有量の合計が１５質量％を越えると、工具基体表面のＣｏ富化領域にまで拡散し、工具基体全体としての靭性及び耐チッピング性の低下傾向を示すようになることから、その含有量合計は１５質量％以下とすることが必要である。
【００１５】
Ｃｏ富化領域の形成：
本発明におけるＣｏ富化領域は、例えば、以下の手順で作製することができる。
即ち、所定の配合比の原料粉末を、バインダーと溶剤を加えて混合し、これを乾燥後、所定形状の圧粉体にプレス成形した後、この圧粉体を、Ｎ２雰囲気中で加熱昇温し、同じくＮ２雰囲気中で１３８０〜１５００℃の間の所定温度で所定時間保持し、その後冷却するという条件で焼結を行うことによって、図１の模式図に示されるように、工具基体表面から基体内部に向かって５〜３５μｍの深さ領域にわたって、Ｃｏの平均含有割合が、基体内部のＣｏの平均含有割合より高いＣｏ富化領域を形成することができる。
形成されるＣｏ富化領域の厚さは、焼結時の温度、時間、圧力等によって影響されるが、Ｃｏ富化表面領域が５μｍよりも薄くなると、高速高送り切削加工のような高負荷切削においては、耐チッピング性、耐欠損性の向上が期待できず、一方、Ｃｏ富化領域が３５μｍよりも厚くなると、耐熱塑性変形性が低下し偏摩耗を生じやすくなることから、Ｃｏ富化領域の平均厚さは、５〜３５μｍとする。
【００１６】
工具基体表面のＣｏ富化領域へのＴｉ、Ｚｒ含有領域とＴｉ、Ｚｒ不含領域の形成：
本発明におけるＴｉ、Ｚｒ含有領域とＴｉ、Ｚｒ不含領域は、例えば、以下の手順で作製することができる。
前記手順でＣｏ富化領域を形成した工具基体を、化学蒸着装置に装入し、Ｔｉ系またはＺｒ系の皮膜を０．２〜１．０μｍの厚さで形成する。
ここで、Ｔｉ系の皮膜、あるいは、Ｚｒ系の皮膜としては、例えば、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＺｒＣ、ＺｒＮをあげることができる。また、ＴｉとＺｒの両者を含有するＴｉ−Ｚｒ皮膜を形成しても良く、このような皮膜としては、例えば、ＴｉＺｒＣ、ＴｉＺｒＮをあげることができる。
例えば、上記ＷＣ基超硬合金基体表面に、通常の化学蒸着装置を用い、
反応ガス組成（容量％）：ＴｉＣｌ４：０．２〜１０％、Ｎ２：４〜６０％、
Ｈ２：残り
反応雰囲気温度：９００〜１１００℃
反応雰囲気圧力：２０〜６０ｋＰａ
の条件で、Ｔｉ系の皮膜（ＴｉＮ）を所定の層厚で形成することができる。
上記で形成したＴｉ系の皮膜、あるいは、Ｚｒ系の皮膜の厚さが０．２μｍ未満であると、後工程の真空熱処理によって、Ｃｏ富化領域の表面に、十分な量のＴｉ、Ｚｒを拡散させることができないため、所望のＴｉ、Ｚｒ含有領域を形成することができず、一方、皮膜の厚さが１．０μｍを超えると、皮膜中の表面側と基体側とで、ＴｉおよびＺｒ成分量に大きな差が生じ、膜性能にバラツキが生じることから、工具基体表面に形成するＴｉ系の皮膜、Ｚｒ系の皮膜、Ｔｉ−Ｚｒ皮膜の厚さは、０．２〜１．０μｍとすることが望ましい。
【００１７】
工具基体表面に、０．２〜１．０μｍのＴｉ系、Ｚｒ系あるいはＴｉ−Ｚｒ系の皮膜を
形成した後、これを焼結炉中、１４００〜１５００℃の温度範囲で２０〜６０分真空熱処理することによって、上記皮膜成分であるＴｉ、Ｚｒを工具基体表面および液相中へ拡散させ、ついで冷却することにより、工具基体表面に既に形成されているＣｏ富化領域の表面側の領域にＴｉ成分、Ｚｒ成分を含有させる。
【００１８】
Ｔｉ成分、Ｚｒ成分を含有させる工具基体表面から基体内部へ向かってのＴｉ、Ｚｒ含有領域の深さは、Ｃｏ富化領域内であって、しかも、３〜１５μｍの深さであることが必要である。
このＴｉ、Ｚｒ含有領域を形成することによって、本発明の被覆超硬工具の耐塑性変形性が向上し、高速高送り切削加工のような高負荷切削においても、偏摩耗の発生が抑制され、これによって、耐摩耗性が向上する。
ただ、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域の深さが３μｍ未満である場合、或いは、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域に含有されるＴｉ、Ｚｒの含有量合計が０．５質量％未満である場合には、耐塑性変形性の向上効果が少なく、偏摩耗の発生による耐摩耗性の低下を抑制することができない。
また、同時に、上記３〜１５μｍの深さのＴｉ、Ｚｒ含有領域における、Ｔｉ及びＺｒの含有量合計は、０．５〜４．５質量％であることが必要である。
一方、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域の深さが１５μｍを超える場合、或いは、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域に含有されるＴｉ、Ｚｒの含有量合計が４．５質量％を超える場合には、強度、硬さは向上するものの、チッピング、欠損が発生し易くなり、異常損傷の発生を抑制することができない。
【００１９】
前記のとおり、Ｃｏ富化領域内の表面側に３〜１５μｍの深さのＴｉ、Ｚｒ含有領域を形成することにより、耐塑性変形性、耐摩耗性の向上を図ることができるが、これと同時に、Ｃｏ富化領域内の工具基体内部側にＴｉ成分、Ｚｒ成分を全く含有しないか、或いは、含有してもその含有量合計が０．１質量％以下であるＴｉ、Ｚｒ不含領域を形成することによって、耐チッピング性、耐欠損性等の耐異常損傷性を向上することができる。
Ｔｉ、Ｚｒ不含領域には、Ｔｉ成分、Ｚｒ成分が存在しないことが望ましいが、その合計含有量が０．１質量％以下である場合には、耐チッピング性、耐欠損性に悪影響を及ぼさないことから、０．１質量％以下のＴｉ成分、Ｚｒ成分の存在は許容することができる。特に、第二硬質相成分として、工具基体を構成する超硬合金中にＴｉ成分、Ｚｒ成分が含有されるような場合には、前記Ｃｏ富化領域の形成に際し、Ｔｉ、Ｚｒ不含領域中にＴｉ成分、Ｚｒ成分が残存させないことが重要である。なお、第二硬質相成分として、超硬合金中にＴｉ成分、Ｚｒ成分を添加含有させた場合には、工具基体の内部には、当然にＴｉ成分、Ｚｒ成分は存在し、工具基体全体としての強度向上、高温硬度向上、耐摩耗性向上に寄与することになる。
【００２０】
工具基体表面の硬質被覆層：
この発明では、工具基体表面に被覆する硬質被覆層としては、従来から知られている硬質被覆層、例えば、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、炭窒酸化物層およびＡｌ２Ｏ３層のうちから選ばれる１層または２層以上の硬質被覆層を被覆形成することができる。
なお、上述した硬質被覆層ばかりでなく、従来から知られている硬質被覆層を被覆形成することを何ら妨げるものではない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の被覆超硬工具によれば、工具基体の表面に５〜３５μｍの深さ領域にわたってＣｏ富化領域が形成され、また、該Ｃｏ富化領域内であって、かつ、工具基体表面から基体内部に向かって３〜１５μｍの深さ領域に、Ｔｉ及びＺｒの少なくとも一種が合計量で０．５〜４．５質量％含有されるＴｉ、Ｚｒ含有領域が形成され、さらに、該Ｔｉ、Ｚｒ含有領域より基体内部側にＴｉ、Ｚｒ不含領域が形成されていることによって、これを高熱発生とともに、切刃に作用する高負荷によって、チッピング、偏摩耗が発生し易い鋼や鋳鉄の高速高送り切削加工に供した場合であっても、すぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐塑性変形性を発揮し、異常損傷、偏摩耗の発生もなくすぐれた耐摩耗性を長期の使用に亘って発揮することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の被覆超硬工具の縦断面模式図である。
【図２】本発明基体の真空熱処理後の工具基体表面近傍の電子顕微鏡像の一例であって、Ｃｏ富化領域が形成されていること、また、該Ｃｏ富化領域内であって、かつ、工具基体表面から基体内部に向かってＴｉ、Ｚｒ含有領域が形成されていることを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
この発明を、実施例に基づいて、以下に説明する。
【実施例１】
【００２４】
（ａ）  原料粉末として、いずれも０．５〜３．０μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＮ粉末、ＺｒＣ粉末、ＺｒＮ粉末、ＴａＣ粉末およびＮｂＣ粉末を、表１に示す割合に配合し、さらに溶剤を加えて２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形することにより、同一組成の圧粉体１〜８を作製した。
（ｂ）  このプレス成形により得た圧粉体１〜８を焼結するにあたり、表２に示す条件の焼結プロセスで焼結し、研削にて、ＣＮＭＧ１２０４０８に規定されるインサート形状に加工することによって、表６に示すＣｏ富化領域を備えたＷＣ基超硬合金基体１〜８を製造した。
（ｃ）  次いで、上記のＷＣ基超硬合金基体１〜８に対して、表３に示す条件で、同じく表４に示す膜厚のＴｉ系の皮膜、Ｚｒ系の皮膜、Ｔｉ−Ｚｒ皮膜を形成した。
次いで、Ｔｉ系の皮膜、Ｚｒ系の皮膜、Ｔｉ−Ｚｒ皮膜を形成した本発明のＷＣ基超硬合金基体１〜８（以下、「本発明基体１〜８」という）を、同じく表４に示す条件で、真空熱処理し、Ｃｏ富化領域にＴｉ、Ｚｒを拡散させ、液相中に固溶させ、これを冷却することによって、本発明基体１〜８の表面に、Ｃｏ富化領域とともに、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域及びＴｉ、Ｚｒ不含領域を形成した。
（ｄ）  次いで、上記本発明基体１〜８の表面に、表５に示す硬質被覆層を化学蒸着により被覆形成することにより、表６に示すＣｏ富化領域、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域及びＴｉ、Ｚｒ不含領域を備えた本発明の被覆超硬工具Ａ１〜Ａ８（以下、「本発明工具１〜８」という）を作製した。
【００２５】
上記で作製した本発明工具１〜８について、形成されたＣｏ富化領域の深さを、工具の縦断面方向に鏡面ラップした後、光学顕微鏡観察によって求めた。
また、本発明工具１〜８の超硬合金内部のＣｏ含有量を、ＥＰＭＡにより１０点測定して、その平均値をＣｏ平均含有量として求めるとともに、本発明工具１〜８の表面に形成されたＣｏ富化領域についても、ＥＰＭＡによる１０点測定の平均値をＣｏ富化領域におけるＣｏ平均含有量とした。
また、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域の深さについては、工具基体と硬質被覆層の界面に垂直な方向に沿って、Ｔｉ含有量とＺｒ含有量をＥＰＭＡにより測定し、さらに、Ｔｉ含有量とＺｒ含有量の合計量を求め、その値が０．１質量％となる位置の深さを求めた。そして、このような測定を１０箇所について行い、１０箇所の測定位置の平均値を算出し、工具基体と硬質被覆層の界面からこの平均位置までの深さを、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域の深さとして求めた。
そして、Ｃｏ富化領域内であって、かつ、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域より工具基体内部側にある領域、即ち、Ｔｉ含有量とＺｒ含有量の合計量が０．１質量％以下となる位置の深さ、をＴｉ、Ｚｒ不含領域とした。
また、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域のＴｉ含有量、Ｚｒ含有量、Ｔｉ、Ｚｒ不含領域のＴｉ含有量、Ｚｒ含有量についても、Ｃｏの場合と同様に、ＥＰＭＡによる１０点測定の平均値をＴｉ、Ｚｒ含有領域におけるＴｉ平均含有量、Ｚｒ平均含有量とし、また、Ｔｉ、Ｚｒ不含領域におけるＴｉ平均含有量、Ｚｒ平均含有量とした。
なお、念のために、超硬合金内部のＴｉ含有量、Ｚｒ含有量についても、ＥＰＭＡにより１０点測定して、その平均値を超硬合金内部におけるＴｉ含有量、Ｚｒ含有量とした。
表６に、上記の各測定値を示す。
また、図２に、本発明基体１の真空熱処理後の工具基体表面近傍の電子顕微鏡像を示す。
図２によれば、工具基体表面から基体内部に向かって約３５μｍＣｏ富化領域が形成されていること、また、該Ｃｏ富化領域内であって、かつ、工具基体表面から基体内部に向かって約９μｍのＴｉ、Ｚｒ含有領域が形成されていることが分かる。
なお、図２の工具は、Ｚｒ成分を含有していないため、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域には、Ｔｉのピークのみが観察される。
【００２６】
比較のため、前記（ａ）で作製した圧粉体１〜８を、表２に示す条件で焼結し、研削にて、ＣＮＭＧ１２０４０８に規定されるインサート形状に加工することによって、表８に示すＣｏ富化領域を備えた比較例のＷＣ基超硬合金基体１〜８を製造した。
次いで、上記のＷＣ基超硬合金基体１〜８に対して、表３に示す条件で、同じく表７に示す膜厚のＴｉ系の皮膜、Ｚｒ系の皮膜、Ｔｉ−Ｚｒ皮膜を形成し、同じく表７に示す条件で真空熱処理して、比較例のＷＣ基超硬合金基体１〜８（以下、「比較例基体１〜８」という）を作製した。
次いで、上記比較例基体１〜８の表面に、表５に示す硬質被覆層を化学蒸着により被覆形成することにより、表８に示す比較例の被覆超硬工具１〜８（以下、「比較例工具１〜８」という）を作製した。
【００２７】
上記で作製した比較例工具１〜８について、形成されたＣｏ富化領域の深さを、工具の縦断面方向に鏡面ラップした後、光学顕微鏡観察によって求めた。
また、比較例工具１〜８の超硬合金内部のＣｏ平均含有量、Ｃｏ富化領域のＣｏ平均含有量を、ＥＰＭＡにより測定し求めた。
さらに、本発明工具と同様に、Ｔｉ、Ｚｒ含有領域、Ｔｉ、Ｚｒ不含領域、超硬合金内部におけるＴｉ含有量、Ｚｒ含有量をＥＰＭＡにて測定したが、真空熱処理を実施しなかった比較例工具２、４、５、８については、本発明工具におけるＴｉ、Ｚｒ含有領域、Ｔｉ、Ｚｒ不含領域と同等の深さ領域に位置するそれぞれの領域におけるＴｉ平均含有量、Ｚｒ平均含有量を、ＥＰＭＡにより測定し求めるとともに、ＴｉとＺｒの平均含有量の合計値も求めた。
表８に、上記の各測定値を示す。
【００２８】
【表１】
2015157327.tif 000003
【００２９】
【表２】
2015157327.tif 000004
【００３０】
【表３】
2015157327.tif 000005
【００３１】
【表４】
2015157327.tif 000006
【００３２】
【表５】
2015157327.tif 000007
【００３３】
【表６】
2015157327.tif 000008
【００３４】
【表７】
2015157327.tif 000009
【００３５】
【表８】
2015157327.tif 000010
【００３６】
つぎに、上記本発明工具１〜８および比較例工具１〜８について、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、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの丸棒、
切削速度：３８０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．６ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件１という）での炭素鋼の高速高送り湿式切削加工試験を行い、逃げ面摩耗量を測定した。
表９に、その結果を示す。
【００３７】
また、上記本発明工具１〜８および比較例工具１〜８について、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、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：３２０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：６分、
の条件（切削条件２という）での鋳鉄の高速高送り乾式切削加工試験を行い、欠損発生率(欠損発生チップ／試験チップ数)を測定した。
表９に、その結果を示す。
【００３８】
【表９】
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【００３９】
表９の結果から、本発明工具１〜８は、高熱発生とともに、切刃に作用する高負荷が作用する高速高送り切削加工に供した場合であっても、すぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐塑性変形性を発揮し、異常損傷、偏摩耗の発生もなくすぐれた耐摩耗性を長期の使用に亘って発揮することができる。
これに対して、比較例工具１〜８にあっては、早期にチッピング、欠損等の異常損傷を発生し、また、偏摩耗の発生により耐摩耗性も劣り、工具寿命が短命であることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の表面被覆ＷＣ基超硬合金製切削工具は、高速高送り切削加工ばかりでなく、切刃に衝撃的負荷が作用する断続切削加工においても、すぐれた耐欠損性を示し、長期間の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮することから、切削加工の省エネ化、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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