(57)【要約】【課題】  高硬度材の高速高送り切削加工等で硬質被覆層がすぐれた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】炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン系サーメットからなる超硬基体の表面に、（ａ）組成式：（Ｔｉ１−Ｘ ＡｌＸ  ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．７０を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる下部層、（ｂ）ＣｒＮ層からなる中間層、（ｃ）クロム酸化物層と、モリブデン酸化物層またはタングステン酸化物層との交互積層構造として構成される上部層、以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を形成する。【選択図】        なし【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、下部層と中間層と上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
上記下部層は、０．１〜８．０μｍの平均層厚を有し、かつ、
組成式：（Ｔｉ１−Ｘ ＡｌＸ  ）Ｎ
を満足する（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．７０を示す）ＴｉとＡｌの複合窒化物層からなり、
上記中間層は、０．１〜３μｍの平均層厚を有する窒化クロム層からなり、
上記上部層は、０．８〜８．０μｍの合計平均層厚を有する、０．０１〜１．０μｍの平均層厚を有するクロム酸化物層と、０．０１〜１．０μｍの平均層厚を有するモリブデン酸化物層またはタングステン酸化物層との交互積層構造として構成されている、
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、特に合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度材の切削加工を、切刃に大きな機械的負荷が加わる高速高送り条件で行った場合にも、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）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被覆超硬工具には、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スローアウエイチップ、前記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、さらに前記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、また前記スローアウエイチップを着脱自在に取り付けて前記ソリッドタイプのエンドミルと同様に切削加工を行うスローアウエイエンドミル工具などが知られている。
【０００３】
また、被覆超硬工具として、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工具基体の表面に、
組成式：（Ｔｉ１−Ｘ  ＡｌＸ ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．７０を示す）を満足するＴｉとＡｌの複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎで示す］層からなる硬質被覆層を０．１〜８．０μｍの平均層厚で物理蒸着してなる被覆工具が知られており、かつ前記被覆工具の硬質被覆層である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層が、構成成分であるＡｌによって高温硬さと耐熱性、同Ｔｉによって高温強度を具備することから、これを各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削加工に用いた場合にすぐれた切削性能を発揮することも知られている。
【０００４】
さらに、上記の被覆工具が、例えば図２に概略説明図で示される物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレーティング装置に上記の超硬基体を装入し、ヒータで装置内を、例えば５００℃の温度に加熱した状態で、アノード電極と所定組成を有するＴｉ−Ａｌ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）との間に、例えば電流：９０Ａの条件でアーク放電を発生させ、同時に装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して、例えば２Ｐａの反応雰囲気とし、一方上記工具基体には、例えば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件で、前記工具基体の表面に、上記（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより製造されることも知られている。
【特許文献１】特許第２６４４７１０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の切削加工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、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆工具においては、これを鋼や鋳鉄などの切削を通常の切削加工条件で行うのに用いた場合には問題はないが、特に合金工具鋼、軸受鋼の焼入れ材などの高硬度材の切削加工を、切刃に対して大きな機械的負荷がかかる高速高送り条件で行なった場合には、切削時に高熱が発生し、切刃部における耐熱性が不十分となり、これが原因で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】
【０００６】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に高硬度材の高速高送り切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する被覆工具を開発すべく、上記の従来被覆工具に着目し、研究を行った結果、
（ａ）上記従来被覆工具の硬質被覆層である０．１〜８．０μｍの平均層厚を有する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層を下部層とし、この上に、酸化クロム（以下、Ｃｒ２Ｏ３で示す）層を同じく０．１〜８．０μｍの平均層厚で形成して上部層を構成すると、前記Ｃｒ２Ｏ３層は、高温強度が大であり、切削加工時に所定の耐摩耗性を示すが、高速高送りなどの高熱発生を伴いかつ切刃に対して大きな機械的負荷がかかる厳しい切削条件下では、特に耐熱性が不足するために、耐摩耗性が十分に満足できるものではないこと。
【０００７】
（ｂ）そこで、特に硬質被覆層の耐熱性を改善するため、平均層厚０．０１〜１．０μｍのＣｒ２Ｏ３層と、平均層厚０．０１〜１．０μｍの酸化モリブデン（以下、ＭｏＯ２で示す）層または酸化タングステン（以下、ＷＯ３で示す）層とを交互に積層して、合計平均層厚０．１〜８．０μｍの、Ｃｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層との交互積層構造からなる上部層を構成すると、この上部層はＣｒ２Ｏ３層の備えるすぐれた高温強度に加えて、すぐれた耐熱性と高温硬さ示すようになること。
【０００８】
（ｃ）しかし、Ｃｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層との交互積層構造からなる上部層と、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる下部層との密着性は十分でなく、特に高速高送り切削加工条件では剥離が発生し易いが、前記上部層と下部層間に窒化クロム（以下、ＣｒＮで示す）層を０．１〜３μｍの平均層厚で介在させると、前記ＣｒＮ層は前記上部層および下部層のいずれとも強固に密着することから、前記（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層が工具基体表面に対してすぐれた密着性を有することと相俟って、前記Ｃｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層との交互積層構造からなる上部層との間にＣｒＮ層を介在させてなる硬質被覆層は、上記高硬度材の高速高送り切削加工でも、層間剥離の発生なく、すぐれた高温強度を示すとともに、すぐれた耐熱性とすぐれた高温硬さをも示し、その結果すぐれた耐摩耗性を長期に亘り発揮するようになること。
【０００９】
（ｄ）上記（ｃ）の硬質被覆層は、例えば図１（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に概略正面図で示される構造のアークイオンプレーティング装置（以下、ＡＩＰ装置と略記する）の中央部に工具基体装着用回転テーブルを設け、前記回転テーブルを挟んで、一方側に前記ＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として金属Ｃｒ、他方側に前記ＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として金属Ｍｏ（または金属Ｗ）を対向配置し、さらに前記回転テーブルに沿って、かつ前記金属Ｃｒおよび金属Ｍｏ（または金属Ｗ）の各カソード電極から９０度離れた位置に前記ＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として所定の組成を有するＴｉ−Ａｌ合金を配置した蒸着装置を用い、この装置の前記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沿って複数の工具基体をリング状に装着し、この状態で装置内雰囲気を窒素雰囲気として前記回転テーブルを回転させると共に、蒸着形成される硬質被覆層の層厚均一化を図る目的で超硬基体自体も自転させながら、基本的に、まず前記Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間にアーク放電を発生させて、前記工具基体の表面に下部層として（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層を０．１〜８．０μｍの平均層厚で蒸着し、ついで、前記Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間のアーク放電を停止し、装置内雰囲気を窒素雰囲気に保持したままで、前記ＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）である金属Ｃｒとアノード電極との間にアーク放電を発生させて、中間層としてＣｒＮ層を０．１〜３μｍの平均層厚で蒸着した後、前記蒸着装置内の雰囲気を酸素雰囲気とすると共に、前記ＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として配置した金属Ｃｒとアノード電極との間にアーク放電を発生させて０．０１〜１μｍのＣｒ２Ｏ３層を蒸着し、次に、同じく酸素雰囲気内で前記ＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）である金属Ｍｏ（または金属Ｗ）とアノード電極との間にアーク放電を発生させて０．０１〜１μｍのＭｏＯ２層（またはＷＯ３層）を蒸着し、Ｃｒ２Ｏ３層の蒸着とＭｏＯ２層（またはＷＯ３層）の蒸着を交互に行い、合計平均層厚０．８〜８．０μｍの交互積層構造からなる上部層を形成することができること。
【００１０】
（ｅ）上記の下部層、中間層および上部層で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆工具は、特に合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度材の高速高送り切削加工でも、下部層である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層がすぐれた高温硬さと耐熱性、さらにすぐれた高温強度を有し、かつＣｒＮ層からなる中間層が上部層と下部層との密着性、接合強度を確保し、Ｃｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層（またはＷＯ３層）の交互積層構造からなる上部層が、すぐれた耐熱性とすぐれた高温硬さを有することから、チッピング、層間剥離等の発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するようになること。
以上（ａ）〜（ｅ）に示される研究結果を得たのである。
【００１１】
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、
「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、下部層と中間層と上部層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
上記下部層は、０．１〜８．０μｍの平均層厚を有し、かつ、
組成式：（Ｔｉ１−Ｘ ＡｌＸ  ）Ｎ
を満足する（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．７０を示す）ＴｉとＡｌの複合窒化物層からなり、
上記中間層は、０．１〜３μｍの平均層厚を有する窒化クロム層からなり、
上記上部層は、０．８〜８．０μｍの合計平均層厚を有する、０．０１〜１．０μｍの平均層厚を有するクロム酸化物層と、０．０１〜１．０μｍの平均層厚を有するモリブデン酸化物層またはタングステン酸化物層との交互積層構造として構成されている、
ことを特徴とする被覆工具（表面被覆切削工具）」
に特徴を有するものである。
【００１２】
つぎに、この発明の被覆工具の硬質被覆層の構成層に関し、上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ）下部層
下部層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層におけるＡｌ成分には高温硬さと耐熱性を向上させ、一方同Ｔｉ成分には高温強度を向上させる作用があるが、Ａｌの割合を示すＸ値がＴｉの合量に占める割合（原子比、以下同じ）で０．３０未満になると、相対的にＴｉの割合が多くなり過ぎて、高硬度材の高速高送り切削で要求されるすぐれた高温硬さと耐熱性を確保することができなくなり、摩耗進行が急激に促進するようになり、一方Ａｌの割合を示すＸ値が同０．７０を越えると、相対的にＴｉの割合が少なくなり過ぎて、高温強度が急激に低下し、この結果切刃部にチッピングなどが発生し易くなることから、Ｘ値を０．３０〜０．７０と定めた。
また、その平均層厚が０．１μｍ未満では、自身のもつすぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するには不十分であり、一方その平均層厚が８．０μｍを越えると、切刃部にチッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を０．１〜８．０μｍと定めた。
【００１３】
（ｂ）中間層
ＣｒＮ層からなる中間層は、その平均層厚が０．１μｍ未満では、上部層と下部層の間に強固な接合強度を確保することができず、一方その平均層厚が３μｍを越えると、硬質被覆層の強度が中間層部分で急激に低下するようになり、これがチッピング発生の原因となることから、その平均層厚を０．１〜３μｍと定めた。
【００１４】
（ｃ）上部層
上部層の交互積層構造を構成するＣｒ２Ｏ３層は、すぐれた高温硬さを有し、また、ＭｏＯ２層とＷＯ３層のいずれの層も、耐熱性とともにすぐれた高温硬さを備えるが、上記Ｃｒ２Ｏ３層は、その平均層厚が０．０１μｍ未満になるとすぐれた高温硬さを発揮することができなくなり耐摩耗性の向上を期待できず、また、その平均層厚が１．０μｍを超えると、チッピングの発生が見られるようになることから、その平均層厚を０．０１〜１．０μｍと定めた。また、上記ＭｏＯ２層またはＷＯ３層は、平均層厚が０．０１μｍ未満では耐熱性の改善と高温硬さの向上を図ることはできず、また、その平均層厚が１．０μｍを超えると、チッピングの発生が見られるようになることから、その平均層厚を０．０１〜１．０μｍと定めた。
また、Ｃｒ２Ｏ３層と、ＭｏＯ２層またはＷＯ３層との交互積層構造からなる上部層の合計平均層厚が０．８μｍ未満では、高硬度材の高速高送り切削における耐熱性および高温硬さの改善を図ることができず、一方、合計平均層厚が８．０μｍを超えると、チッピングの発生が見られるようになることから、合計平均層厚を０．８〜８．０μｍと定めた。
なお、酸化モリブデン（ＭｏＯ２）層については、Ｍｏと酸素の含有割合は１：２（原子比）であるとして示し、また、酸化タングステン（ＷＯ３）層については、Ｗと酸素の含有割合は１：３（原子比）であるとして示したが、酸化モリブデン、酸化タングステンをそれぞれ、
組成式：ＭｏＹＯ１−Ｙ
組成式：ＷＺＯ１−Ｚ
で表した場合に、Ｙの値（原子比）は、０．２５≦Ｙ≦０．３３をとり得るものであり、また、Ｚの値（原子比）は、０．２５≦Ｚ≦０．３３をとり得るものであって、厳密にＭｏ：酸素＝１：２（原子比）、Ｗ：酸素＝１：３（原子比）であることを必要としない。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の被覆工具は、硬質被覆層を構成する下部層の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層がすぐれた高温硬さと耐熱性、さらにすぐれた高温強度を有し、かつ中間層のＣｒＮ層が下部層と上部層とを強固に密着接合し、さらに、Ｃｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層の交互積層構造からなる上部層が、すぐれた耐熱性と高温硬さを有することから、特に合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材を、大きな機械的負荷がかかる高速高送り切削条件で加工を行っても、層間剥離の発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに、この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】
【００１７】
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、Ｃr3 Ｃ2 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、ボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａ の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１４００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ−１〜Ａ−１０を形成した。
【００１８】
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（重量比でＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ2 Ｃ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２４時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を２ｋＰａ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：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＴｉＣＮ系サーメット製の工具基体Ｂ−１〜Ｂ−６を形成した。
【００１９】
（ａ）ついで、上記の工具基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図１に示される蒸着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し、一方側のＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として金属Ｃｒ、他方側のＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として金属Ｍｏまたは金属Ｗを対向配置し、さらに前記回転テーブルに沿って、かつ前記金属Ｃｒカソードおよび金属Ｍｏカソード（または金属Ｗカソード）のそれぞれから９０度離れた位置にＡＩＰ装置のカソード電極（蒸発源）として所定の組成を有する下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ合金を配置し、
（ｂ）まず、装置内を排気して０．５Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を７００℃に加熱した後、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−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつカソード電極の前記金属Ｃｒとアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって工具基体表面を前記金属Ｃｒによってボンバード洗浄し、
（ｃ）装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して４Ｐａの反応雰囲気とすると共に、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−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつカソード電極の前記Ｔｉ−Ａｌ合金とアノード電極との間に１２０Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記工具基体の表面に、表３に示される目標組成および目標層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層を硬質被覆層の下部層として蒸着形成し、
（ｄ）上記の下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極とアノード電極との間のアーク放電を停止し、装置内の雰囲気を同じ４Ｐａの窒素雰囲気に保持すると共に、工具基体への直流バイアス電圧（−１００Ｖ）も同じくしたままで、カソード電極の前記金属Ｃｒとアノード電極との間に１２０Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって同じく表３に示される目標層厚のＣｒＮ層を硬質被覆層の中間層として蒸着形成し、
（ｅ）上記金属Ｃｒとアノード電極とのアーク放電を停止し、前記蒸着装置内の雰囲気を１．０〜３．０Ｐａの酸素雰囲気とし、
（ｆ）その後、金属Ｃｒカソード電極とアノード電極との間に１２０Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、表３に示される目標層厚のＣｒ２Ｏ３層を蒸着し、次に、同じく酸素雰囲気内で金属Ｍｏカソード（または金属Ｗカソード）電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させて同じく表３に示される目標層厚のＭｏＯ２層またはＷＯ３層を蒸着し、
（ｇ）上記（ｆ）の操作を繰り返して、所定の合計目標層厚のＣｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層の交互積層構造からなる上部層を表３に示される合計平均目標層厚で蒸着形成することにより、本発明被覆工具としての本発明被覆スローアウエイチップ（以下、本発明被覆チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
【００２０】
また、比較の目的で、これら工具基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、それぞれ図２に示される蒸着装置に装入し、カソード電極（蒸発源）として種々の成分組成をもったＴｉ−Ａｌ合金を装着し、まず、装置内を排気して０．１Ｐａ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、前記工具基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつカソード電極の前記Ｔｉ−Ａｌ合金とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって工具基体表面を前記Ｔｉ−Ａｌ合金でボンバード洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して３Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記工具基体に印加するバイアス電圧を−１００Ｖに下げて、前記Ｔｉ−Ａｌ合金のカソード電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記工具基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそれぞれの表面に、表４に示される目標組成および目標層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層を硬質被覆層として蒸着形成することにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬製スローアウエイチップ（以下、従来被覆チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
【００２１】
つぎに、上記の各種の被覆チップを、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、本発明被覆チップ１〜１６および従来被覆チップ１〜１６について、
被削材：ＪＩＳ・ＳＫＤ１１の焼入れ材（ＨＲＣ６０）の丸棒、
切削速度：  ２００  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  １．０  ｍｍ、
送り：  ０．２  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  １０  分、
の条件（切削条件Ａ）での合金工具鋼の乾式連続高速高送り切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、１００ｍ／ｍｉｎ．、０．０５ｍｍ／ｒｅｖ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＳＵＪ２の焼入れ材（ＨＲＣ６５）の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：  ２２０  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  １．２  ｍｍ、
送り：  ０．３  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  １０  分、
の条件（切削条件Ｂ）での軸受鋼の乾式断続高速高送り切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、１００ｍ／ｍｉｎ．、０．０５ｍｍ／ｒｅｖ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＳＫＤ６１の焼入れ材（ＨＲＣ６１）の丸棒、
切削速度：  １８０  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  １．５  ｍｍ、
送り：  ０．３  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  １０  分、
の条件（切削条件Ｃ）での合金工具鋼の乾式連続高速高送り切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、１００ｍ／ｍｉｎ．、０．０５ｍｍ／ｒｅｖ．）、
を行い、いずれの切削加工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５に示した。
【００２２】
【表１】
2008260097.tif 000002
【００２３】
【表２】
2008260097.tif 000003
【００２４】
【表３】
2008260097.tif 000004
【００２５】
【表４】
2008260097.tif 000005
【００２６】
【表５】
2008260097.tif 000006
【実施例２】
【００２７】
原料粉末として、平均粒径：５．５μｍを有する中粗粒ＷＣ粉末、同０．８μｍの微粒ＷＣ粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、同１．２μｍのＮｂＣ粉末、同１．２μｍのＺｒＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ3Ｃ2粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同１．０μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ［質量比で、ＴｉＣ／ＷＣ＝５０／５０］粉末、および同１．８μｍのＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表６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、１００ＭＰａの圧力で所定形状の各種の圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉体を、６Ｐａの真空雰囲気中、７℃／分の昇温速度で１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この温度に１時間保持後、炉冷の条件で焼結して、直径が８ｍｍ、１３ｍｍ、および２６ｍｍの３種の工具基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに前記の３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、表７に示される組合せで、切刃部の直径×長さがそれぞれ６ｍｍ×１３ｍｍ、１０ｍｍ×２２ｍｍ、および２０ｍｍ×４５ｍｍの寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の４枚刃スクエア形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。
【００２８】
ついで、これらの工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面をアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１に示される蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表７に示される目標組成および目標層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる下部層と、同じく表７に示される目標層厚のＣｒＮ層からなる中間層と、同じく表７に示される目標層厚のＣｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層の交互積層構造からなる、同じく表７に示される合計平均目標層厚の上部層で構成された硬質被覆層を蒸着形成することにより、本発明被覆工具としての本発明表面被覆超硬製エンドミル（以下、本発明被覆エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００２９】
また、比較の目的で、上記の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面をアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に示される蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、同じく表７に示される目標組成および目標層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆工具としての従来表面被覆超硬製エンドミル（以下、従来被覆エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３０】
つぎに、上記本発明被覆エンドミル１〜８および従来被覆エンドミル１〜８のうち、本発明被覆エンドミル１〜３および従来被覆エンドミル１〜３については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＫＤ１１の焼入れ材（ＨＲＣ６０）の板材、
切削速度：  ７０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ５  ｍｍ、
テーブル送り：  １００  ｍｍ／分、
の条件での合金工具鋼の乾式高速高送り溝切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、２０ｍ／ｍｉｎ．、６０ｍｍ／分）、
本発明被覆エンドミル４〜６および従来被覆エンドミル４〜６については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＵＪ２の焼入れ材（ＨＲＣ６５）の板材、
切削速度：  ６０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ６  ｍｍ、
テーブル送り：  ９０  ｍｍ／分、
の条件での軸受鋼の湿式（水溶性切削油使用）高速高送り溝切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、２０ｍ／ｍｉｎ．、６０ｍｍ／分）、
本発明被覆エンドミル７，８および従来被覆エンドミル７，８については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＫＤ６１の焼入れ材（ＨＲＣ６１）の板材、
切削速度：  ８０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ５  ｍｍ、
テーブル送り：  １２０  ｍｍ／分、
の条件での合金工具鋼の乾式高速高送り溝切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、２０ｍ／ｍｉｎ．、６０ｍｍ／分）、
をそれぞれ行い、いずれの溝切削加工試験でも切刃部の外周刃の逃げ面摩耗幅が使用寿命の目安とされる０．１ｍｍに至るまでの切削溝長を測定した。この測定結果を表７にそれぞれ示した。
【００３１】
【表６】
2008260097.tif 000007
【００３２】
【表７】
2008260097.tif 000008
【実施例３】
【００３３】
上記の実施例２で製造した直径が８ｍｍ（工具基体Ｃ−１〜Ｃ−３形成用）、１３ｍｍ（工具基体Ｃ−４〜Ｃ−６形成用）、および２６ｍｍ（工具基体Ｃ−７、Ｃ−８形成用）の３種の丸棒焼結体を用い、この３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、溝形成部の直径×長さがそれぞれ４ｍｍ×１３ｍｍ（工具基体Ｄ−１〜Ｄ−３）、８ｍｍ×２２ｍｍ（工具基体Ｄ−４〜Ｄ−６）、および１６ｍｍ×４５ｍｍ（工具基体Ｄ−７、Ｄ−８）の寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の２枚刃形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８をそれぞれ製造した。
【００３４】
ついで、これらの工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の切刃に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１に示される蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表８に示される目標組成および目標層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる下部層と、同じく表８に示される目標層厚のＣｒＮ層からなる中間層と、同じく表８に示される目標層厚のＣｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層の交互積層構造からなる表８に示される合計平均目標層厚の上部層で構成された硬質被覆層を蒸着形成することにより、本発明被覆工具としての本発明表面被覆超硬製ドリル（以下、本発明被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３５】
また、比較の目的で、上記の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の表面に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に示される蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、同じく表８に示される目標組成および目標層厚を有する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着形成することにより、従来被覆工具としての従来表面被覆超硬製ドリル（以下、従来被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３６】
つぎに、上記本発明被覆ドリル１〜８および従来被覆ドリル１〜８のうち、本発明被覆ドリル１〜３および従来被覆ドリル１〜３については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＫＤ６１の焼入れ材（ＨＲＣ６０）の板材、
切削速度：  １２０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．２  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  ６  ｍｍ、
の条件での合金工具鋼の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、７０ｍ／ｍｉｎ．、０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．）、
本発明被覆ドリル４〜６および従来被覆ドリル４〜６については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＵＪ２の焼入れ材（ＨＲＣ６５）の板材、
切削速度：  １３０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．２  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  ５  ｍｍ、
の条件での軸受鋼の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、７０ｍ／ｍｉｎ．、０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．）、
本発明被覆ドリル７，８および従来被覆ドリル７，８については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＫＤ６１の焼入れ材（ＨＲＣ６１）の板材、
切削速度：  １４０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．４０  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  ７  ｍｍ、
の条件での合金工具鋼の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、８０ｍ／ｍｉｎ．、０．２ｍｍ／ｒｅｖ．）、
をそれぞれ行い、いずれの湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（水溶性切削油使用）でも先端切刃面の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るまでの穴あけ加工数を測定した。この測定結果を表８にそれぞれ示した。
【００３７】
【表８】
2008260097.tif 000009
【００３８】
この結果得られた本発明被覆工具としての本発明被覆チップ１〜１６、本発明被覆エンドミル１〜８、本発明被覆ドリル１〜８、および、従来被覆超硬工具としての従来被覆チップ１〜１６、従来被覆エンドミル１〜８、従来被覆ドリル１〜８の硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層（下部層）の組成を、透過型電子顕微鏡を用いてのエネルギー分散Ｘ線分析法により測定したところ、それぞれ目標組成と実質的に同じ組成を示した。
【００３９】
また、上記の硬質被覆層の構成層の平均層厚を走査型電子顕微鏡を用いて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値（５ヶ所の平均値）を示した。
【００４０】
表３〜８に示される結果から、本発明被覆工具は、いずれも特に合金工具鋼や軸受け鋼の焼入れ材などの高硬度材の、高い熱発生を伴いかつ切刃に大きな機械的負荷がかかる高速高送り切削でも、硬質被覆層の下部層である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層がすぐれた高温硬さと耐熱性、さらにすぐれた高温強度を有し、かつ、中間層のＣｒＮ層が下部層と上部層とを強固に密着接合し、さらに、Ｃｒ２Ｏ３層とＭｏＯ２層またはＷＯ３層の交互積層構造からなる上部層が、すぐれた耐熱性とすぐれた高温硬さを有することから、硬質被覆層に層間剥離はなく、すぐれた耐熱性と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（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層で構成された従来被覆工具においては、高い発熱を伴いかつ大きな機械的負荷がかかる高速高送り切削では、耐熱性と高温硬さが不十分であるために摩耗が進行し、これが原因で、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
【００４１】
上述のように、この発明の被覆工具は、特に各種の鋼や鋳鉄などの通常の切削条件での切削加工は勿論のこと、特に切刃に対し大きな機械的負荷がかかると共に高い熱発生を伴う上記の高硬度材の高速高送り切削加工でも、すぐれた耐摩耗性を発揮し、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および自動化、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】
【００４２】
【図１】被覆工具を構成する硬質被覆層を形成するのに用いた蒸着装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。
【図２】通常のアークイオンプレーティング装置の概略説明図である。
【図１】
2008260097.tif 000010
【図２】
2008260097.tif 000011