(57)【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または立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結体のいずれかで構成された工具基体の表面に、下部層と上部層とからなる硬質被覆層が形成された表面被覆切削工具において、
（ａ）前記下部層は、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上からなる１〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層であって、かつ、少なくともＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉの炭窒化合物層を含み、
（ｂ）前記上部層は、１〜２０μｍの平均層厚を有するＮａＣｌ型面心立方晶単相の結晶構造またはＮａＣｌ型面心立方晶と六方晶の混相の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層であり、
（ｃ）前記ＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層を組成式：（Ｔｉ１−ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１−ｙ）で表した場合、ＡｌのＴｉとＡｌの合量に占める平均含有割合ＸaveおよびＣのＣとＮの合量に占める平均含有割合Ｙave（但し、Ｘave、Ｙaveはいずれも原子比）が、それぞれ、０．６０≦Ｘave≦０．９５、０≦Ｙave≦０．００５を満足し、
（ｄ）前記下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉの炭窒化物層および前記上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層について、電子線後方散乱回折装置を用いて、工具基体に垂直な縦断面方向から個々の結晶粒の結晶方位を解析し、前記基体表面の法線に対して、前記個々の結晶粒の結晶面の法線がなす傾斜角を測定した場合、上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒であって、下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線方向と、上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線方向との方位差が５度以内である結晶粒が、上部層と下部層の界面において存在し、かつ、該結晶粒は、上部層と下部層の界面に沿った１０μｍの長さ範囲の中に２個以上あり、さらに、該結晶粒が占める面積割合は、上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒の総面積に対して２０面積％以上であることを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記ＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層について、該層の縦断面方向から観察した場合に、該層内のＮａＣｌ型の面心立方構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物の結晶粒の平均粒子幅Ｗが０．１〜２．０μｍ、平均アスペクト比Ａが２〜１０である柱状組織を有することを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記（ｂ）の１〜２０μｍの平均層厚を有するＮａＣｌ型面心立方晶単相の結晶構造またはＮａＣｌ型面心立方晶と六方晶の混相の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層からなる上部層の表面に、１〜２５μｍの平均層厚を有するＡｌ２Ｏ３層を少なくとも含む最表面層がさらに被覆形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、高速で、かつ、切刃に断続的・衝撃的な高負荷が作用する高速断続重切削条件で行った場合でも、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮し、長期に亘ってすぐれた切削性能を示す表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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、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層以上からなるＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層（以下、Ａｌ２Ｏ３層で示す）、
前記（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆工具が知られている。
【０００３】
しかし、前述した従来の被覆工具は、例えば各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削ではすぐれた耐摩耗性を発揮するが、これを、高速断続切削に用いた場合には、硬質被覆層の剥離やチッピングが発生しやすく、工具寿命が短命になるという問題点があった。
そこで、硬質被覆層の剥離、チッピングを抑制するために、上部層に改良を加えた各種の被覆工具が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、工具基体の表面に、周期律表の４ａ、５ａ、６ａ属金属の炭化物、窒化物、炭窒化物の一種以上からなる非酸化膜を形成し、この上にα−Ａｌ２Ｏ３を主とする酸化膜が形成したアルミナ被覆工具において、前記非酸化膜と前記酸化膜との間に周期律表の４ａ、５ａ、６ａ属金属の酸化物、酸炭化物、酸窒化物および酸炭窒化物の酸化物系の単層皮膜または多層皮膜からなるｆｃｃ構造を持つ結合層を形成し、かつ、非酸化膜と結合相がエピタキシャル関係にあるようにしたアルミナ被覆工具とすることによって、工具基体とアルミナ被膜との密着強度を高め、耐欠損性、耐剥離性、耐摩耗性を向上させて被覆工具が提案されている。
【０００５】
また、例えば、特許文献２には、工具基体の表面に、下部層として、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯの少なくとも１層以上からなるＴｉ化合物層、上部層としてＡｌ２Ｏ３層、を蒸着形成した表面被覆切削工具において、下部層と上部層の界面に粒径１０〜１００ｎｍの微粒のＴｉＯ２粒を形成し、かつ、該微粒ＴｉＯ２粒の界面長１０μｍ当りに占める線分割合を１０〜５０％とすることにより、上部層の酸化アルミニウム結晶粒は、該ＴｉＯ２粒上では下部層に対して非エピタキシャル成長させ、一方、ＴｉＯ２粒の存在しない界面においては、下部層に対してエピタキシャル成長させることにより、硬質被覆層の耐チッピング性と耐摩耗性を向上させ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】特開平１０−１８０３９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０１５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の切削装置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は強く、これに伴い、切削加工は一段と高速化すると共に、高切り込み、高送り等の断続重切削等で切刃には、衝撃的・断続的な高負荷が作用する傾向にあるが、前述の従来の被覆工具においては、これを鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削に用いた場合には問題はないが、特にこれを高速断続重切削条件で用いた場合には、硬質被覆層の表面で発生した亀裂が硬質被覆層全体に進展しやすく、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】
【０００８】
そこで、本発明者らは、前述のような観点から、工具基体表面上に形成した下部層を構成するＴｉ化合物の結晶粒とその上に形成した上部層を構成するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物（以下、場合により、ＴｉＡｌＣＮと略記する）の結晶粒との間のエピタキシャル関係を制御することに着眼して鋭意研究を重ねた。
その結果、下部層の少なくとも一つの層を構成するＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉの炭窒化物（ＴｉＣＮ）層の結晶粒と、上部層を構成するＴｉＡｌＣＮ層の結晶粒との結晶粒について、ＴｉＣＮ層とＴｉＡｌＣＮ層との界面を貫いて、ＴｉＣＮ結晶粒の結晶方位とＴｉＡｌＣＮ結晶粒の結晶方位との方位差が５度以内となるようなエピタキシャル成長した結晶粒の形成割合を所定の量とすることによって、ＴｉＣＮ層とＴｉＡｌＣＮ層との界面の付着強度が向上し、その結果、高速で、かつ、切刃に断続的・衝撃的な高負荷が作用する高速断続重切削条件においても、硬質被覆層はすぐれた耐チッピング性、耐剥離性を発揮するという知見を得た。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（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または立方晶窒化ホウ素基超高圧焼結体のいずれかで構成された工具基体の表面に、下部層と上部層とからなる硬質被覆層が形成された表面被覆切削工具において、
（ａ）前記下部層は、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上からなる１〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層であって、かつ、少なくともＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉの炭窒化合物層を含み、
（ｂ）前記上部層は、１〜２０μｍの平均層厚を有するＮａＣｌ型面心立方晶単相の結晶構造またはＮａＣｌ型面心立方晶と六方晶の混相の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層であり、
（ｃ）前記ＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層を組成式：（Ｔｉ１−ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１−ｙ）で表した場合、ＡｌのＴｉとＡｌの合量に占める平均含有割合ＸaveおよびＣのＣとＮの合量に占める平均含有割合Ｙave（但し、Ｘave、Ｙaveはいずれも原子比）が、それぞれ、０．６０≦Ｘave≦０．９５、０≦Ｙave≦０．００５を満足し、
（ｄ）前記下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉの炭窒化物層および前記上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層について、電子線後方散乱回折装置を用いて、工具基体に垂直な縦断面方向から個々の結晶粒の結晶方位を解析し、前記基体表面の法線に対して、前記個々の結晶粒の結晶面の法線がなす傾斜角を測定した場合、上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒であって、下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線方向と、上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線方向との方位差が５度以内である結晶粒が、上部層と下部層の界面において存在し、かつ、該結晶粒は、上部層と下部層の界面に沿った１０μｍの長さ範囲の中に２個以上あり、さらに、該結晶粒が占める面積割合は、上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒の総面積に対して２０面積％以上であることを特徴とする表面被覆切削工具。
（２）前記ＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層について、該層の縦断面方向から観察した場合に、該層内のＮａＣｌ型の面心立方構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物の結晶粒の平均粒子幅Ｗが０．１〜２．０μｍ、平均アスペクト比Ａが２〜１０である柱状組織を有することを特徴とする（１）に記載の表面被覆切削工具。
（３）前記（ｂ）の１〜２０μｍの平均層厚を有するＮａＣｌ型面心立方晶単相の結晶構造またはＮａＣｌ型面心立方晶と六方晶の混相の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層からなる上部層の表面に、１〜２５μｍの平均層厚を有するＡｌ２Ｏ３層を少なくとも含む最表面層がさらに被覆形成されていることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。
【００１０】
以下に、本発明の被覆工具の硬質被覆層の構成層について詳細に説明する。
下部層（Ｔｉ化合物層）：
Ｔｉ化合物層（例えば、Ｔｉの炭化物（ＴｉＣ）層、窒化物（ＴｉＮ）層、炭窒化物（ＴｉＣＮ）層、炭酸化物（ＴｉＣＯ）層および炭窒酸化物（ＴｉＣＮＯ）層）は、基本的にはＴｉＡｌＣＮ層の下部層として存在し、自身の具備するすぐれた高温強度によって硬質被覆層が高温強度を具備するようになるほか工具基体および上部層のＴｉＡｌＣＮ層のいずれにも密着し、硬質被覆層の工具基体に対する密着性を維持する作用を有する。しかしながら、その平均層厚が１μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方、その平均層厚が２０μｍを越えると、特に高熱発生を伴う高速重切削・高速断続切削では熱塑性変形を起し易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その平均層厚を１〜２０μｍと定めた。
さらに、下部層の配向性を引き継いで上部層をエピタキシャル成長させ、硬質被覆層の耐チッピング性、耐剥離性を向上させるために、前記下部層は、少なくともＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉＣＮ結晶粒からなるＴｉＣＮ層を形成することが必要である。
下部層は、通常の化学蒸着装置を使用して、例えば、
反応ガス組成（容量％）：ＴｉＣｌ４  １．０〜５．０％、Ｎ２  ５〜３５％、ＣＯ  ０〜５％、ＣＨ３ＣＮ  ０〜１％、ＣＨ４  ０〜１０％、残部Ｈ２、
反応雰囲気温度：７８０〜９００℃、
反応雰囲気圧力：５〜１３ｋＰａ、  
の条件で目標平均層厚になるまで化学蒸着することによって形成することができる。
【００１１】
上部層（ＮａＣｌ型面心立方晶単相の結晶構造またはＮａＣｌ型面心立方晶と六方晶の混相の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層）：
本発明の硬質被覆層の上部層は、化学蒸着された１〜２０μｍの平均層厚を有するＮａＣｌ型面心立方晶単相の結晶構造またはＮａＣｌ型面心立方晶と六方晶の混相の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層（ＴｉＡｌＣＮ層）からなる。
本発明の上部層を構成するＴｉＡｌＣＮ層は、硬さが高く、すぐれた耐摩耗性を発揮するが、その平均層厚が１μｍ未満では、層厚が薄いため長期の使用に亘っての耐摩耗性を十分確保することができず、一方、その平均層厚が２０μｍを越えると、結晶粒が粗大化し、チッピングを発生しやすくなる。
したがって、上部層を構成するＴｉＡｌＣＮ層の平均層厚は１〜２０μｍと定めた。
【００１２】
本発明の上部層を構成するＴｉＡｌＣＮ層を、組成式：（Ｔｉ１−ｘＡｌｘ）（Ｎ１−ｙＣｙ）で表した場合、ＡｌのＴｉとＡｌの合量に占める平均含有割合ＸaveおよびＣのＣとＮの合量に占める含有割合Ｙave（但し、Ｘave、Ｙaveはいずれも原子比）が、それぞれ、０．６０≦Ｘave≦０．９５、０≦Ｙave≦０．００５を満足する。
ここで、Ａｌの平均含有割合Ｘave (原子比)が０．６０未満であると、ＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層は硬さに劣るため、合金鋼等の高速断続重切削に供した場合には、耐摩耗性が十分でない。一方、Ａｌの平均含有割合Ｘaveが０．９５を超えると、相対的にＴｉの含有割合が減少するため、脆化を招き、耐チッピング性が低下する。
したがって、Ａｌの平均含有割合Ｘave (原子比)は、０．６０≦Ｘave≦０．９５とする。
また、複合窒化物または複合炭窒化物層に含まれるＣ成分の平均含有割合（原子比）Ｙaveは、０≦Ｙave≦０．００５の範囲の微量であるとき、上部層と下部層との密着性が向上し、かつ、潤滑性が向上することによって切削時の衝撃を緩和し、結果として複合窒化物または複合炭窒化物層の耐欠損性および耐チッピング性が向上する。一方、Ｃ成分の含有割合Ｙaveが０≦Ｙave≦０．００５の範囲を逸脱すると、複合窒化物または複合炭窒化物層の靭性が低下するため耐欠損性および耐チッピング性が逆に低下する。
したがって、Ｃ成分の含有割合Ｙave (原子比)は、０≦Ｙave≦０．００５とする。
【００１３】
下部層のＮａＣｌ型面心立方構造のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＮａＣｌ型面心立方構造のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の結晶面の方位差：
本発明は、下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉの炭窒化物層と、上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層について、電子線後方散乱回折装置を用いて、工具基体に垂直な縦断面方向から個々の結晶粒の結晶方位を解析し、工具基体表面の法線に対して、前記個々の結晶粒の結晶面の法線がなす傾斜角を測定した場合、上部層と下部層の界面を介して隣接する結晶粒であって、下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線方向と、上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線方向との方位差が５度以内である結晶粒が、上部層と下部層の界面において存在し、該結晶粒の線密度が２個／１０μｍ以上とするように結晶粒の配向性を定める。
【００１４】
図１に、ＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉＣＮ層(下部層)と、ＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉＡｌＣＮ層(上部層)との層構造の概略模式図を示す。
図１からもわかるように、上部層と下部層の界面には、結晶粒が恰も界面を貫いて成長しているような結晶組織形態が観察される。本発明でいう「上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒」とは、このような結晶組織形態を有する結晶粒である。
そして、前記「上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒」について、下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒の任意の結晶面（ｈｋｌ）（例えば、（１１２）面）の法線方向が、工具基体表面の法線に対してなす傾斜角を測定し、測定された傾斜角をα（ｈｋｌ）(度)とし、また、上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有する結晶粒における（ｈｋｌ）面の法線方向が、工具基体表面の法線に対してなす傾斜角を測定し、測定された傾斜角をβ（ｈｋｌ）（度）とした場合、α（ｈｋｌ）(度)とβ（ｈｋｌ）（度）の差の絶対値が５度以下（即ち、｜α（ｈｋｌ）−β（ｈｋｌ）｜≦５(度)である場合に、上部層が下部層の配向性を引き継いだ結晶成長（エピタキシャル成長）をしているといえる。
そして、｜α（ｈｋｌ）−β（ｈｋｌ）｜≦５(度)を満たす上部層と下部層の界面の結晶粒の線密度が２個／１０μｍ以上存在する場合に、上部層と下部層の界面の付着強度が向上し、その結果として、硬質被覆層の耐チッピング性、耐剥離性を高めることができる。
一方、｜α（ｈｋｌ）−β（ｈｋｌ）｜≦５(度)である結晶粒の線密度が２個／１０μｍ未満の場合には、硬質被覆層全体として、上部層が十分なエピタキシャル成長組織を有するとはいえないため、チッピング、剥離等の異常損傷を十分に抑制することはできない。
なお、測定する（ｈｋｌ）面については任意の結晶面を選択することが可能であり、特に限定されるものではないが、代表的には、例えば、（１００）面、（１１０）面、（１１１）面、（２１１）面、（２１０）面等の法線が工具基体表面の法線に対してなす傾斜角を測定することによって、上部層と下部層の面方位差を決定することができる。
また、上記でいう「線密度が２個／１０μｍ」とは、上部層と下部層の界面に沿った１０μｍの長さ範囲の中に、｜α（ｈｋｌ）−β（ｈｋｌ）｜≦５(度)を満足する結晶粒が２個以上あることをいう。
【００１５】
エピタキシャル成長した結晶粒の面積割合：
また、上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒であって、上記で求めた方位差（｜α（ｈｋｌ）−β（ｈｋｌ）｜）が５(度)以下を満たす結晶粒であり、上部層と下部層の界面における該結晶粒の線密度が２個／１０μｍ以上であると同時に、このようなエピタキシャル成長した結晶粒の面積割合が、上部層と下部層の界面を介して隣接している結晶粒の総面積（即ち、隣接している下部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉの炭窒化物層と、上部層のＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層の結晶粒の合計面積）に対して２０％以上の面積割合を占める場合には、このような結晶組織を有する硬質被覆層は、より一段と耐チッピング性、耐剥離性を向上させるので、エピタキシャル成長した結晶粒の面積割合は２０％以上とすることが好ましい。
【００１６】
複合窒化物または複合炭窒化物層を構成するＮａＣｌ型の面心立方構造（以下、単に「立方晶」という場合もある）を有する結晶粒：
前記複合窒化物または複合炭窒化物層中の各立方晶結晶粒について、工具基体表面と垂直な皮膜断面側から観察・測定した場合に、工具基体表面と平行な方向の粒子幅をｗ、また、工具基体表面に垂直な方向の粒子長さをｌとし、前記ｗとｌとの比ｌ／ｗを各結晶粒のアスペクト比ａとし、さらに、個々の結晶粒について求めたアスペクト比ａの平均値を平均アスペクト比Ａ、個々の結晶粒について求めた粒子幅ｗの平均値を平均粒子幅Ｗとした場合、平均粒子幅Ｗが０．１〜２．０μｍ、平均アスペクト比Ａが２〜１０を満足するように制御することが望ましい。
この条件を満たすとき、複合窒化物または複合炭窒化物層を構成する立方晶結晶粒は柱状組織となり、すぐれた耐摩耗性を示す。一方、平均アスペクト比Ａが２を下回ると、ＮａＣl型の面心立方構造の結晶粒内に本発明の特徴である組成の周期的な分布を形成しにくくなり、１０を超えた柱状晶になると、本発明の特徴である立方晶結晶相内の組成の周期的な分布に沿った面と複数の粒界を伝うようにクラックが成長し易くなるため好ましくない。また、平均粒子幅Ｗが０．１μｍ未満であると耐摩耗性が低下し、２．０μｍを超えると靭性が低下する。したがって、複合窒化物または複合炭窒化物層を構成する立方晶結晶粒の平均粒子幅Ｗは、０．１〜２．０μｍであることが望ましい。
【００１７】
最表面層：
本発明は、１〜２０μｍの平均層厚を有するＮａＣｌ型面心立方晶単相の結晶構造またはＮａＣｌ型面心立方晶と六方晶の混相の結晶構造を有するＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層からなる上部層の表面に、１〜２５μｍの平均層厚を有するＡｌ２Ｏ３層を少なくとも含む最表面層をさらに被覆形成することができる。
最表面層のＡｌ２Ｏ３層は、硬質被覆層の高温硬さと耐熱性を高めるが、最表面層の平均層厚が１μｍ未満では前記特性を硬質被覆層に十分に具備せしめることができず、一方、その平均層厚が２５μｍを越えると、切削時に発生する高熱と切刃に作用する断続的かつ衝撃的高負荷によって、偏摩耗の原因となる熱塑性変形が発生し易くなり、摩耗が加速するようになるため、その平均層厚は１〜２５μｍとすることが望ましい。
【００１８】
成膜方法：
本発明の下部層及び最表面層は、例えば、通常の化学蒸着方法によって形成することができる。
また、上部層は、通常の化学蒸着方法によって形成することもできるが、例えば、次のような蒸着法によって成膜することもできる。
即ち、工具基体を装着した化学蒸着反応装置へ、ＮＨ３とＨ２からなるガス群Ａと、ＴｉＣｌ４、ＡｌＣｌ３、ＮＨ３、Ｎ２、Ｃ２Ｈ４、Ｈ２からなるガス群Ｂを、おのおの別々のガス供給管から反応装置内へ供給し、工具基体表面における反応ガス組成をガス群Ａとガス群Ｂの供給条件を調節して制御し、反応雰囲気圧力：２〜５ｋＰａ、反応雰囲気温度：７００〜９００℃として、所定時間、熱ＣＶＤ法を行うことにより、所定の目標層厚、目標組成のＴｉＡｌＣＮ層を成膜することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の被覆工具は、ＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉＣＮ層を有する下部層の上に、該下部層のＴｉＣＮ結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線方向と、その方位差が５度以内であるエピタキシャル成長した上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒を形成し、しかも、エピタキシャル成長した結晶粒を、上部層と下部層の界面における該結晶粒の線密度が２個／１０μｍ以上であることによって、あるいは、さらに、該エピタキシャル成長した結晶粒の面積割合を、全体の面積の２０％以上とすることによって、上部層と下部層の付着強度が向上し、その結果、高速で、かつ、切刃に断続的・衝撃的な高負荷が作用する高速断続重切削条件においても、硬質被覆層はすぐれた耐チッピング性、耐剥離性を発揮し、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮するのである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉＣＮ層(下部層)と、ＮａＣｌ型面心立方晶の結晶構造を有するＴｉＡｌＣＮ層(上部層)とを備えた本発明の硬質被覆層の層構造の概略模式図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【実施例１】
【００２２】
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、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2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２４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、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Ａ〜Ｃをそれぞれ製造した。
【００２３】
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、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２４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：１５００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、ＩＳＯ規格ＳＥＥＮ１２０３ＡＦＳＮのインサート形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体Ｄを作製した。
【００２４】
つぎに、これらの工具基体Ａ〜Ｄの表面に、化学蒸着装置を用い、
まず、表３に示される形成条件で、表６に示される下部層を形成し、
次いで、表４、表５に示される形成条件Ａ〜Ｊ、すなわち、ＮＨ３とＨ２からなるガス群Ａと、ＴｉＣｌ４、ＡｌＣｌ３、ＮＨ３、Ｎ２、Ｃ２Ｈ４、Ｈ２からなるガス群Ｂ、および、おのおのガスの供給方法として、反応ガス組成（ガス群Ａおよびガス群Ｂを合わせた全体に対する容量％）を、ガス群ＡとしてＮＨ３：１．５〜３．０％、Ｈ２：５０〜７５％、ガス群ＢとしてＴｉＣｌ４：０．１〜０．１５％、ＡｌＣｌ３：０．３〜０．５％、Ｎ２：０〜２％、Ｃ２Ｈ４：０〜０．０５％、Ｈ２：残、反応雰囲気圧力：２〜５ｋＰａ、反応雰囲気温度：７００〜９００℃、供給周期１〜５秒、１周期当たりのガス供給時間０．１５〜０．２５秒、ガス供給Ａとガス供給Ｂの位相差０．１０〜０．２０秒として、所定時間、熱ＣＶＤ法を行って上部層を形成することにより、本発明被覆工具１〜１３を作製した。
なお、本発明被覆工具１１〜１３については、表３に示される形成条件で、表６に示される上部層を形成した。
【００２５】
また、比較の目的で、工具基体Ａ〜Ｄの表面に、表３に示される形成条件で、表６に示される下部層を形成し、表３および表４、表５に示される条件かつ表７に示される目標層厚（μｍ）で本発明被覆工具１〜１３と同様に、少なくともＴｉとＡｌの複合窒化物または複合炭窒化物層を含む硬質被覆層を蒸着形成した。
なお、比較被覆工具１１〜１３については、本発明被覆工具１１〜１３と同様に、表３に示される形成条件で、表６に示される上部層を形成した。
【００２６】
本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の各構成層の工具基体に垂直な方向の断面を、走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍）を用いて測定し、観察視野内の５点の層厚を測って平均して平均層厚を求めたところ、いずれも表６および表７に示される目標層厚と実質的に同じ平均層厚を示した。
【００２７】
また、上部層のＴｉＡｌＣＮ層のＡｌの平均含有割合Ｘave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、表面を研磨した試料において、電子線を試料表面側から照射し、得られた特性Ｘ線の解析結果の１０点平均からＡｌの平均含有割合Ｘaveを求めた。
また、Ｃの平均含有割合Ｙaveについては、二次イオン質量分析（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ−Ｉｏｎ−Ｍａｓｓ−Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）により求めた。イオンビームを試料表面側から７０μｍ×７０μｍの範囲に照射し、スパッタリング作用によって放出された成分について深さ方向の濃度測定を行った。Ｃの平均含有割合ＹaveはＴｉＡｌＣＮ層についての深さ方向の平均値を示す。ただしＣの含有割合には、意図的にガス原料としてＣを含むガスを用いなくても含まれる不可避的なＣの含有割合を除外している。具体的にはＣ２Ｈ４の供給量を０とした場合のＴｉＡｌＣＮ層に含まれるＣ成分の含有割合（原子比）を不可避的なＣの含有割合として求め、Ｃ２Ｈ４を意図的に供給した場合に得られるＴｉＡｌＣＮ層に含まれるＣ成分の含有割合（原子比）から前記不可避的なＣの含有割合を差し引いた値をＹaveとして求めた。
【００２８】
また、硬質被覆層の下部層のＴｉＣＮ結晶粒および上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて個々の結晶粒の結晶方位を解析し、工具基体表面の法線に対する個々の結晶粒の結晶面の法線がなす傾斜角を測定するとともに、界面を介して相互に隣接する下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒について、測定したそれぞれの結晶粒の結晶面（例えば、（ｈｋｌ）面）の法線と工具基体表面の法線がなす傾斜角の差を求め、その差が５度以内であるか否かによって、上記で測定した界面を介して相互に隣接する下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒が、本発明で規定する結晶粒に該当するか否かを判定する。
すなわち、本発明被覆工具１〜１３、比較品被覆工具１〜１３について、上部層と下部層の界面からの下部層の厚さ方向へ１．０μｍ、また、上部層の厚さ方向へ１．０μｍ、さらに、工具基体表面と平行方向に５０μｍの断面研磨面の測定範囲（２．０μｍ×５０μｍ）を、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、それぞれの前記研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有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、２．０×５０μｍの測定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、工具基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（ｈｋｌ）面の法線がなす傾斜角を測定し、例えば、下部層のＴｉＣＮ結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線と工具基体表面の法線がなす傾斜角がα(度)、また、上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線と工具基体表面の法線がなす傾斜角がβ(度)であった場合には、傾斜角の差の絶対値（＝｜α(度)−β(度)｜）が５度以内であるか否かを求め、この傾斜角の差が５度以内である場合には、上記で測定した界面を介して相互に隣接する下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒結晶粒はエピタキシャル成長した結晶粒であると判定する。
そして、このようなエピタキシャル成長したと判定された結晶粒の数を、上部層と下部層の界面の単位長さ当たり個数として求めた。
なお、本発明では、エピタキシャル成長したと判定された結晶粒の個数のカウントにおいては、界面を介して接するＴｉＣＮ結晶粒の数を1個、また、界面を介して接するＴｉＡｌＣＮ結晶粒の数を1個として、それぞれカウントする。
さらに、エピタキシャル成長した結晶粒であると判定された結晶粒が上部層と下部層の界面で接する結晶粒の総面積に対する面積割合(面積％)を測定した。
表６、表７にこれらの値を示す。
【００２９】
また、本発明被覆工具１〜１３および比較被覆工具１〜１３について、工具基体に垂直な方向の断面方向から走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍及び２００００倍）を用いて、工具基体表面と水平方向に長さ１０μｍの範囲に存在する複合窒化物または複合炭窒化物層を構成する（Ｔｉ１−ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１−ｙ）層中の個々の結晶粒について、工具基体表面と垂直な皮膜断面側から観察し、基体表面と平行な方向の最大粒子幅ｗ、基体表面に垂直な方向の最大粒子長さｌを測定し、各結晶粒のアスペクト比ａ（＝ｌ／ｗ）を算出するとともに、個々の結晶粒について求めたアスペクト比ａの平均値を平均アスペクト比Ａとして算出し、また、個々の結晶粒について求めた粒子幅ｗの平均値を平均粒子幅Ｗとして算出した。表６、表７にこれらの値を示す。
【００３０】
【表１】
0006620482.tif 000002
【００３１】
【表２】
0006620482.tif 000003
【００３２】
【表３】
0006620482.tif 000004
【００３３】
【表４】
0006620482.tif 000005
【００３４】
【表５】
0006620482.tif 000006
【００３５】
【表６】
0006620482.tif 000007
【００３６】
【表７】
0006620482.tif 000008
【００３７】
つぎに、前記各種の被覆工具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、本発明被覆工具１〜１３と比較被覆工具１〜１３について、以下に示す、炭素鋼の高速断続切削の一種である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、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。その結果を表８に示す。
【００３８】
工具基体：炭化タングステン基超硬合金、炭窒化チタン基サーメット、
切削試験：乾式高速正面フライス、センターカット切削加工、
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０幅１００ｍｍ、長さ４００ｍｍのブロック材、                              
回転速度：９６８  ｍｉｎ−１、
切削速度：３８０  ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．５  ｍｍ、
一刃送り量：０．１  ｍｍ／刃、
切削時間：８分、
【００３９】
【表８】
0006620482.tif 000009
【実施例２】
【００４０】
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、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＴｉＮ粉末およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表９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２４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：０．０７ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４１２のインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ｅ〜Ｇをそれぞれ製造した。
【００４１】
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、ＮｂＣ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１０に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４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：１５００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０９ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４１２のインサート形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体Ｈを形成した。
【００４２】
つぎに、これらの工具基体Ｅ〜Ｇおよび工具基体Ｈの表面に、化学蒸着装置を用い、実施例１と同様の方法により表３、表４及び表５に示される条件で、まず、表１１に示される下部層を形成し、ついで、（Ｔｉ１−ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１−ｙ）層を蒸着形成することにより、表１１に示される本発明被覆工具１４〜２６を製造した。
なお、本発明被覆工具２０〜２６については、表３に示される形成条件で、表１１に示すような上部層を形成した。
【００４３】
また、比較の目的で、同じく工具基体Ｅ〜Ｇおよび工具基体Ｈの表面に、通常の化学蒸着装置を用い、表３、表４及び表５に示される条件かつ表１２に示される目標層厚で本発明被覆工具と同様に硬質被覆層を蒸着形成することにより、表１２に示される比較被覆工具１４〜２６を製造した。
なお、本発明被覆工具２０〜２６と同様に、比較被覆工具２０〜２６については、表３に示される形成条件で、表１２に示される上部層を形成した。
【００４４】
本発明被覆工具１４〜２６および比較被覆工具１４〜２６の各構成層の断面を、走査電子顕微鏡（倍率５０００倍）を用いて測定し、観察視野内の５点の層厚を測って平均して平均層厚を求めたところ、いずれも表１１および表１２に示される目標層厚と実質的に同じ平均層厚を示した。
【００４５】
上部層のＴｉＡｌＣＮ層のＡｌの平均含有割合Ｘave、Ｃの平均含有割合Ｙaveを、電子線マイクロアナライザ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｐｒｏｂｅ−Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｅｒ：ＥＰＭＡ）を用い、実施例1と同様にして求めた。
また、界面を介して相互に隣接する下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、下部層のＴｉＣＮ結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線と工具基体表面の法線がなす傾斜角がα(度)、また、上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線と工具基体表面の法線がなす傾斜角がβ(度)とともに、傾斜角の差の絶対値（＝｜α(度)−β(度)｜）を求め、これが５度以下である下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の数をカウントし、上部層と下部層の界面の単位長さ当たりの個数を求めた。
さらに、上記｜α(度)−β(度)｜≦５(度)を満たす下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の上部層と下部層の界面で接する結晶粒の総面積に対する面積割合(面積％)を求めた。
また、結晶粒の平均粒子幅Ｗ、平均アスペクト比Ａ、実施例1と同様にして求めた。
表１１、表１２にこれらの値を示す。
【００４６】
【表９】
0006620482.tif 000010
【００４７】
【表１０】
0006620482.tif 000011
【００４８】
【表１１】
0006620482.tif 000012
【００４９】
【表１２】
0006620482.tif 000013
【００５０】
つぎに、前記各種の被覆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、本発明被覆工具１４〜２６および比較被覆工具１４〜２６について、以下に示す、炭素鋼の乾式高速断続切削試験、鋳鉄の湿式高速断続切削試験を実施し、いずれも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
切削条件１：
被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：３８０  ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．５  ｍｍ、
送り：０．２５  ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５  分、
（通常の切削速度は、２２０ｍ／ｍｉｎ）、
切削条件２：
被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ７００の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：３２０  ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．５  ｍｍ、
送り：０．１  ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５  分、
（通常の切削速度は、２００ｍ／ｍｉｎ）、
表１３に、切削試験の結果を示す。
【００５１】
【表１３】
0006620482.tif 000014
【実施例３】
【００５２】
原料粉末として、いずれも０．５〜４μｍの範囲内の平均粒径を有するｃＢＮ粉末、ＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、Ａｌ粉末、Ａｌ２Ｏ３粉末を用意し、これら原料粉末を表１４に示される配合組成に配合し、ボールミルで８０時間湿式混合し、乾燥した後、１２０ＭＰａの圧力で直径：５０ｍｍ×厚さ：１．５ｍｍの寸法をもった圧粉体にプレス成形し、ついでこの圧粉体を、圧力：１Ｐａの真空雰囲気中、９００〜１３００℃の範囲内の所定温度に６０分間保持の条件で焼結して切刃片用予備焼結体とし、この予備焼結体を、別途用意した、Ｃｏ：８質量％、ＷＣ：残りの組成、並びに直径：５０ｍｍ×厚さ：２ｍｍの寸法をもったＷＣ基超硬合金製支持片と重ね合わせた状態で、通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の条件である圧力：４ＧＰａ、温度：１２００〜１４００℃の範囲内の所定温度に保持時間：０．８時間の条件で超高圧焼結し、焼結後上下面をダイヤモンド砥石を用いて研磨し、ワイヤー放電加工装置にて所定の寸法に分割し、さらにＣｏ：５質量％、ＴａＣ：５質量％、ＷＣ：残りの組成およびＪＩＳ規格ＣＮＧＡ１２０４１２の形状（厚さ：４．７６mm×内接円直径：１２．７mmの８０°菱形）をもったＷＣ基超硬合金製インサート本体のろう付け部（コーナー部）に、質量％で、Ｚｒ：３７．５％、Ｃｕ：２５％、Ｔｉ：残りからなる組成を有するＴｉ−Ｚｒ−Ｃｕ合金のろう材を用いてろう付けし、所定寸法に外周加工した後、切刃部に幅：０．１３ｍｍ、角度：２５°のホーニング加工を施し、さらに仕上げ研摩を施すことによりＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４１２のインサート形状をもった工具基体イ、ロをそれぞれ製造した。
【００５３】
【表１４】
0006620482.tif 000015
【００５４】
つぎに、これらの工具基体イ、ロの表面に、通常の化学蒸着装置を用い、実施例１、２と同様の方法により表３、表４及び表５に示される条件で、表１５に示される下部層を形成し、ついで、（Ｔｉ１−ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１−ｙ）層を含む硬質被覆層を目標層厚で蒸着形成することにより、表１５に示される本発明被覆工具２７〜３２を製造した。
なお、本発明被覆工具３０〜３２については、表３に示される形成条件で、表１５に示される下部層および上部層を形成した。
【００５５】
また、比較の目的で、同じく工具基体イ、ロの表面に、通常の化学蒸着装置を用い、表３、表４及び表５に示される条件かつ表１６に示される目標層厚で本発明被覆工具と同様に硬質被覆層を蒸着形成することにより、表１６に示される比較例被覆工具２７〜３２を製造した。
【００５６】
また、本発明被覆工具２７〜３２、比較例被覆工具２７〜３２の断面を、走査電子顕微鏡を用いて測定し、観察視野内の５点の層厚を測って平均して平均層厚を求めた。
【００５７】
上部層のＴｉＡｌＣＮ層のＡｌの平均含有割合Ｘave、Ｃの平均含有割合Ｙaveを、電子線マイクロアナライザ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−Ｐｒｏｂｅ−Ｍｉｃｒｏ−Ａｎａｌｙｓｅｒ：ＥＰＭＡ）を用い、実施例1と同様にして求めた。
また、界面を介して相互に隣接する下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、下部層のＴｉＣＮ結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線と工具基体表面の法線がなす傾斜角がα(度)、また、上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の（ｈｋｌ）面の法線と工具基体表面の法線がなす傾斜角がβ(度)とともに、傾斜角の差の絶対値（＝｜α(度)−β(度)｜）を求め、これが５度以下である下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の数をカウントし、上部層と下部層の界面の単位長さ当たりの個数を求めた。
さらに、上記｜α(度)−β(度)｜≦５(度)を満たす下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒の上部層と下部層の界面で接する結晶粒の総面積に対する面積割合(面積％)を求めた。
また、結晶粒の平均粒子幅Ｗ、平均アスペクト比Ａ、実施例1と同様にして求めた。
表１５、表１６にこれらの値を示す。
【００５８】
【表１５】
0006620482.tif 000016
【００５９】
【表１６】
0006620482.tif 000017
【００６０】
つぎに、前記の各種の被覆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、本発明被覆工具２７〜３２、比較例被覆工具２７〜３２について、以下に示す、浸炭焼入れ合金鋼の乾式高速断続切削加工試験を実施し、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
被削材：  ＪＩＳ・ＳＣｒ４２０（硬さ：ＨＲＣ６２）の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、                              
切削速度：  ２５５ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：  ０．１２ｍｍ、
送り：  ０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：  ４分、
表１７に、前記切削試験の結果を示す。
【００６１】
【表１７】
0006620482.tif 000018
【００６２】
表６〜８、１１〜１３、１５〜１７に示される結果から、本発明被覆工具１〜３２は、界面を介して隣接する下部層のＴｉＣＮ結晶粒と上部層のＴｉＡｌＣＮ結晶粒がエピタキシャル成長をすることで、界面での付着密度が向上するため、高熱発生を伴い、かつ、切刃に断続的・衝撃的な高負荷が作用する高速断続重切削条件に用いた場合でも、硬質被覆層の耐チッピング性、耐剥離性にすぐれ、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮する。
これに対して、比較品被覆工具１〜３２では、高速断続重切削加工においては、硬質被覆層のチッピング発生、剥離発生により、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の被覆工具は、各種鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこと、切刃に断続的・衝撃的負荷な高負荷が作用する高速断続重切削という厳しい切削条件下でも、硬質被覆層のチッピング発生、剥離発生が抑制され、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削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】
0006620482.tif 000019