(57)【要約】【課題】鉄鋼材料に対する耐摩耗性が飛躍的に向上した極めて実用性に秀れた切削工具用硬質皮膜の提供。【解決手段】切削工具用基材上に形成される切削工具用硬質皮膜であって、この硬質皮膜を、金属および半金属成分が原子％で、  Ａｌ（１００−Ｘ−Ｙ−Ｚ）Ｃｒ(Ｘ)Ｖ(Ｙ)Ｂ(Ｚ)  ただし、２０≦Ｘ≦４０，２≦Ｙ≦１５，５≦Ｚ≦１５  であり、非金属元素としてＮを含み、不可避不純物を含むものとする。【選択図】図３
2008055558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削工具用基材上に形成される切削工具用硬質皮膜であって、この硬質皮膜は、金属および半金属成分が原子％で、
Ａｌ（１００−Ｘ−Ｙ−Ｚ）Ｃｒ(Ｘ)Ｖ(Ｙ)Ｂ(Ｚ)
ただし、２０≦Ｘ≦４０，２≦Ｙ≦１５，５≦Ｚ≦１５
であり、非金属元素としてＮを含み、不可避不純物を含むものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
【請求項２】
請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、ＮａＣｌ型結晶構造を含み、ＣｕのＫα線を用いたθ−２θ法によるＸ線回折で測定される（１１１）面の回折強度をＩ（１１１）、（２００）面の回折強度をＩ（２００）としたとき、次式（１）を満足するものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）≧０．８      （１）
【請求項３】
請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、ＮａＣｌ型結晶構造と非晶質構造とを含み、ＣｕのＫα線を用いたθ−２θ法によるＸ線回折で測定される（１１１）面の回折強度をＩ（１１１）、（２００）面の回折強度をＩ（２００）とし、（２００）面の回折線プロファイルの半値幅を２θの角度でＷ（２００）としたとき、次式（１）及び（２）を満足するものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）≧０．８      （１）
Ｗ（２００）≧１．２５°                （２）
【請求項４】
請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、ＮａＣｌ型結晶構造と非晶質構造とを含み、金属および半金属成分に占めるＢの含有割合が相対的に高い部分と相対的に低い部分とを有し、前記非晶質構造部分はＢ含有割合が相対的に高く設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、Ａｌの一部が、原子％で２％以内の範囲でＣｒ，Ｖを除く周期律表４ａ，５ａ，６ａ族の金属の１種類以上の元素により置換されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
【請求項６】
切削工具用基材上に形成される切削工具用硬質皮膜であって、この硬質皮膜は、第一皮膜層と第二皮膜層とを含む多層皮膜であり、前記第一皮膜層は請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜であり、前記第二皮膜層は金属成分が原子％で、
Ｃｒ(１００−α)Ｖ(α)
ただし、１５≦α≦５０
であり、非金属元素としてＮを含み、不可避不純物を含むものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
【請求項７】
請求項６記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、前記第一皮膜層と前記第二皮膜層とを交互に２０層以上積層して成る第三皮膜層を含み、該第三皮膜層は、この第三皮膜層以上の膜厚を有する第一皮膜層より表層側に配置され、該第三皮膜層の膜厚は全皮膜厚さの１／４以下に設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜には、前記基材直上にＣｒを主成分とする窒化物若しくは炭窒化物を０．１μｍ〜０．５μｍの厚さで形成して成る下地膜層が含まれていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
【請求項９】
請求項１〜８いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材として、ＷＣを主成分とする硬質粒子とＣｏを主成分とする結合材からなる超硬合金が採用され、該超硬合金は、ＷＣ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜２μｍに設定され、Ｃｏ含有量が重量％で５〜１５％に設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンドミル，ドリル等の切削工具に被覆して耐摩耗性を向上させるための硬質皮膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、金属切削用工具に被覆する硬質皮膜としては主にＴｉＮ，ＴｉＣＮ若しくはＴｉＡｌＮが採用されている。特に、特開昭６２−５６５６５号公報（特許文献１）及び特開平２−１９４１５９号公報（特許文献２）等に開示されるＴｉＡｌＮ系皮膜は、ＴｉＮにＡｌを添加することで硬度と耐熱性を改良したもので、耐摩耗性の良さから、焼入れ鋼を含む鉄鋼材料を加工するための切削工具用硬質皮膜として広く用いられている。
【０００３】
ところで近年、工具には、鉄鋼材料に対する耐摩耗性をさらに向上させることが求められてきている。そこで、ＴｉＮの代わりにＣｒＮをベースとすることで、ＴｉＡｌＮ皮膜よりも耐熱性を向上させた、例えば特許３０３９３８１号公報（特許文献３）等に開示されるようなＡｌＣｒＮ皮膜が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−５６５６５号公報
【特許文献２】特開平２−１９４１５９号公報
【特許文献３】特許第３０３９３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＡｌＣｒＮ皮膜はＴｉＡｌＮ皮膜に比べて耐熱性は良いものの硬度がやや低く、そのため、鉄鋼材料に対する耐摩耗性が十分とは言えない。そこで、ＡｌＣｒＮ膜よりも耐摩耗性をより向上させた切削工具用硬質皮膜の提供が課題となっている。
【０００６】
本発明は、上述のような現状に鑑み、皮膜組成と皮膜の結晶性及び皮膜層構成について鋭意研究した結果、硬質皮膜の硬度及び潤滑性を向上させることにより上記課題を解決できるとの知見を得、この知見に基づき完成したもので、所定の皮膜組成と結晶性及び皮膜層構成を実現することにより、皮膜の硬度と潤滑性が改善され、鉄鋼材料に対する耐摩耗性が飛躍的に向上した極めて実用性に秀れた切削工具用硬質皮膜を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００８】
切削工具用基材上に形成される切削工具用硬質皮膜であって、この硬質皮膜は、金属および半金属成分が原子％で、
Ａｌ（１００−Ｘ−Ｙ−Ｚ）Ｃｒ(Ｘ)Ｖ(Ｙ)Ｂ(Ｚ)
ただし、２０≦Ｘ≦４０，２≦Ｙ≦１５，５≦Ｚ≦１５
であり、非金属元素としてＮを含み、不可避不純物を含むものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
【０００９】
また、請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、ＮａＣｌ型結晶構造を含み、ＣｕのＫα線を用いたθ−２θ法によるＸ線回折で測定される（１１１）面の回折強度をＩ（１１１）、（２００）面の回折強度をＩ（２００）としたとき、次式（１）を満足するものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。    
Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）≧０．８      （１）
【００１０】
また、請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、ＮａＣｌ型結晶構造と非晶質構造とを含み、ＣｕのＫα線を用いたθ−２θ法によるＸ線回折で測定される（１１１）面の回折強度をＩ（１１１）、（２００）面の回折強度をＩ（２００）とし、（２００）面の回折線プロファイルの半値幅を２θの角度でＷ（２００）としたとき、次式（１）及び（２）を満足するものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。                                                                    
Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）≧０．８      （１）
Ｗ（２００）≧１．２５°                （２）
【００１１】
また、請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、ＮａＣｌ型結晶構造と非晶質構造とを含み、金属および半金属成分に占めるＢの含有割合が相対的に高い部分と相対的に低い部分とを有し、前記非晶質構造部分はＢ含有割合が相対的に高く設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
【００１２】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、Ａｌの一部が、原子％で２％以内の範囲でＣｒ，Ｖを除く周期律表４ａ，５ａ，６ａ族の金属の１種類以上の元素により置換されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
【００１３】
また、切削工具用基材上に形成される切削工具用硬質皮膜であって、この硬質皮膜は、第一皮膜層と第二皮膜層とを含む多層皮膜であり、前記第一皮膜層は請求項１〜５のいずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜であり、前記第二皮膜層は金属成分が原子％で、
Ｃｒ(１００−α)Ｖ(α)
ただし、１５≦α≦５０
であり、非金属元素としてＮを含み、不可避不純物を含むものであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
【００１４】
また、請求項６記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜は、前記第一皮膜層と前記第二皮膜層とを交互に２０層以上積層して成る第三皮膜層を含み、該第三皮膜層は、この第三皮膜層以上の膜厚を有する第一皮膜層より表層側に配置され、該第三皮膜層の膜厚は全皮膜厚さの１／４以下に設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
【００１５】
また、請求項１〜７いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、この硬質皮膜には、前記基材直上にＣｒを主成分とする窒化物若しくは炭窒化物を０．１μｍ〜０．５μｍの厚さで形成して成る下地膜層が含まれていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
【００１６】
また、請求項１〜８いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材として、ＷＣを主成分とする硬質粒子とＣｏを主成分とする結合材からなる超硬合金が採用され、該超硬合金は、ＷＣ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜２μｍに設定され、Ｃｏ含有量が重量％で５〜１５％に設定されていることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は上述のように構成したから、皮膜の硬度と潤滑性が改善され、鉄鋼材料に対する耐摩耗性が飛躍的に向上した極めて実用性に秀れた切削工具用硬質皮膜となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００１９】
ＡｌＣｒＮ皮膜にＶとＢを含有させて結晶の配向性と粒径を制御することで皮膜の硬度と潤滑性を向上させることができ、鉄鋼材料に対しても十分な耐摩耗性を得ることが可能となる。更に、ＣｒＶＮ皮膜を混合することで潤滑性能を一層向上させることができ、一層鉄鋼材料に対する耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【実施例】
【００２０】
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
【００２１】
本実施例は、切削工具用基材上に形成された切削工具用硬質皮膜であって、この硬質皮膜は、金属および半金属成分が原子％で、
Ａｌ（１００−Ｘ−Ｙ−Ｚ）Ｃｒ(Ｘ)Ｖ(Ｙ)Ｂ(Ｚ)
ただし、２０≦Ｘ≦４０，２≦Ｙ≦１５，５≦Ｚ≦１５
であり、非金属元素としてＮを含み、不可避不純物を含む第一皮膜層と、
金属成分が原子％で、
Ｃｒ(１００−α)Ｖ(α)
ただし、１５≦α≦５０
であり、非金属元素としてＮを含み、不可避不純物を含む第二皮膜層とを含む多層皮膜で構成されているものである。
【００２２】
第一皮膜層（（ＡｌＣｒＶＢ）Ｎ皮膜）の組成を上述の範囲に設定した理由は以下の通りである。
【００２３】
本発明者等は、ＡｌＣｒＮ皮膜に種々の第３元素を入れた皮膜について研究し、Ｖ及びＢを所定量含有させることで鉄鋼材料に対する耐摩耗性を向上できることを発見した。これは、皮膜の硬度と潤滑性が改善されたためと考える。
【００２４】
具体的には、金属および半金属のみの原子％でＢ量が５％に満たない場合その効果は小さいが、５％以上で硬度の向上効果が現れる。そして、Ｂ含有量が１５％を超えると硬度の値はあまり変化しなくなる。ＢはＡｌやＣｒに比べて高価な元素であるので、皮膜硬度と経済性を考慮して、切削工具用硬質皮膜の組成範囲として、金属および半金属のみの原子％でＢ量が５％以上、１５％以下とした。
【００２５】
また、Ｖの含有については、その含有量を多くすると皮膜の潤滑性が向上する。金属および半金属のみの原子％でＶ量が２％に満たない場合その効果は小さいが、２％以上で潤滑性の向上効果が現れ、その皮膜を被覆した工具の鉄鋼材料に対する耐摩耗性が向上する。一方、Ｖ含有量を多くしすぎると皮膜の硬度が低下し、鉄鋼材料に対する耐摩耗性が低下してくる。また、ＶはＡｌやＣｒに比べて極めて高価な元素であるので、皮膜の潤滑性および硬度と経済性とを考慮して、切削工具用硬質皮膜の組成範囲として、金属および半金属のみの原子％でＶ量が２％以上、１５％以下とした。
【００２６】
更に、Ｔｉに代表される周期律表４ａ，５ａ，６ａ族の金属元素を微量添加させると、皮膜の硬度をさらに向上させる効果がある。そのため、これら元素のうち１種類以上を微少量含有させても良い。
【００２７】
また、第一皮膜層は、ＮａＣｌ型結晶構造と非晶質構造とを含み、ＣｕのＫα線を用いたθ−２θ法によるＸ線回折で測定される（１１１）面の回折強度をＩ（１１１）、（２００）面の回折強度をＩ（２００）とし、（２００）面の回折線プロファイルの半値幅を２θの角度でＷ（２００）としたとき、次式（１）及び（２）を満足するように構成されている。
【００２８】
Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）≧０．８      （１）
Ｗ（２００）≧１．２５°                （２）
上記式（１）及び（２）に設定した理由について説明するため、第一皮膜層（（ＡｌＣｒＶＢ）Ｎ皮膜）の結晶構造について以下に述べる。
【００２９】
ＡｌＣｒＮ皮膜はＮａＣｌ型結晶構造をもつＣｒＮ皮膜にＡｌを固溶させて硬度と耐熱性を改良させた皮膜であるが、Ａｌ含有量を多くしすぎるとＮａＣｌ型結晶構造からウルツ鉱型結晶構造に変化して硬度が低下することが知られている。
【００３０】
本実施例の硬質皮膜もＮａＣｌ型結晶構造をもつが、皮膜の成膜条件を種々に変えて研究を行った結果、結晶の配向性と皮膜硬度との間に密接な関係があることがわかった。図１に実験結果の一例を示す。
【００３１】
図１の実験では、成膜装置としてアーク放電式イオンプレーティング装置を用い、金属および半金属成分の蒸発源としてＡｌＣｒＶＢのターゲットを成膜装置内に取り付け、また、反応ガスとしてＮ２ガスを成膜装置内に導入して、成膜基材としての超硬合金板に膜厚が１．５〜２．０μｍになるように成膜した。
【００３２】
図１から、同一組成のターゲットにもかかわらず、成膜条件により結晶の配向性が変動し、それに伴って皮膜硬度も変化することがわかる。このことは、皮膜の結晶配向性を制御することによって皮膜硬度がコントロールできることを意味している。そして、（２００）面の回折強度を強くすることで皮膜硬度を向上させることができる。
【００３３】
従って、切削工具用硬質皮膜としては、高い皮膜硬度を得るために、（２００）面の回折強度と（１１１）面の回折強度との比を、Ｉ（２００）/Ｉ（１１１）≧０．８とすることが望ましい。
【００３４】
また、皮膜の成膜条件を種々に変えて行った研究の過程で、同一組成のターゲットを使って成膜した皮膜でも成膜条件により結晶粒径が大きく変動するということがわかった。図２〜図４に実験結果の一例を示す。図３，４にはＸ線回折パターンを示している。
【００３５】
図２〜図４の実験では、成膜装置としてアーク放電式イオンプレーティング装置を用い、金属および半金属成分の蒸発源としてＡｌＣｒＶＢのターゲットを成膜装置内に取り付け、また、反応ガスとしてＮ２ガスを成膜装置内に導入して、成膜基材としての超硬合金板に膜厚が１．５〜２．０μｍになるように成膜した。
【００３６】
図２〜図４から、Ｎｏ．４の皮膜に比べてＮｏ．５の皮膜は（２００）面の半値幅が格段に広く、皮膜硬度も高くなっていることが認められる。Ｘ線回折パターンの半値幅が広いことは、結晶粒径が小さいことを意味している。Ｎｏ．５の皮膜は結晶粒径が小さいために硬度が高くなったものと考えられる。
【００３７】
上記のことは、成膜条件を適正化することで皮膜の結晶粒径を制御することができ、その結果、皮膜硬度をコントロールできることを意味している。
【００３８】
従って、切削工具用硬質皮膜としては、高い皮膜硬度を得るために、（２００）面の回折線プロファイルの半値幅を２θの角度でＷ（２００）としたとき、Ｗ（２００）≧１．２５°とすることが望ましい。
【００３９】
また、ＰＶＤ法で成膜したＢＮ皮膜は比較的非晶質化しやすいことが知られているが、Ｎｏ．５の皮膜にはＢＮを主成分とする非晶質部が生じ、それがＮａＣｌ型結晶構造のＡｌＣｒＶＢＮ結晶の結晶間に存在して結晶成長を抑え、その結果、ＡｌＣｒＶＢＮ結晶の粒径が小さくなったものと考える。非晶質部の主成分がＢＮであるから、Ｎｏ．５の皮膜では、金属および半金属成分に占めるＢの含有割合、すなわち、Ｂ含有濃度が相対的に高い部分と相対的に低い部分があり、非晶質部のＢ含有濃度が相対的に高くなっている。
【００４０】
次に第二皮膜層の組成を上述の範囲に設定した理由は以下の通りである。
【００４１】
第一皮膜層の鉄鋼材料に対する耐摩耗性をさらに改良するため、鉄鋼材料に対する潤滑性能に富む成分を多く含有する皮膜として第二皮膜層を設けた。第一皮膜層の（ＡｌＣｒＶＢ）Ｎ皮膜はＣｒＮを出発点として発明した皮膜である。そこで、第一皮膜層との界面に生ずる歪をできるだけ抑えるために、第二皮膜層もＣｒＮベースの皮膜とした。そして、格子定数がＣｒＮに近く、しかも、鉄鋼材料に対する潤滑性能に富むＶをＣｒＮに固溶させて第二皮膜層とした。上述のように、第一皮膜層のＶ含有量は金属および半金属のみの原子％で２〜１５％であるので、第一皮膜層以上の潤滑性能を持たせるため、第二皮膜層のＶ含有量は金属および半金属のみの原子％で１５％以上とした。しかし、Ｖ含有量を多くしすぎると皮膜硬度がやや低下するので、Ｖ含有量の上限を金属および半金属のみの原子％で５０％以下とした。
【００４２】
第二皮膜層は鉄鋼材料に対する潤滑性能を改良する狙いで設けているので、第二皮膜層が被削材により近い位置となるように、第二皮膜層が第一皮膜層の上（第一皮膜層より表層側）に配置されることが望ましい。
【００４３】
また、第一皮膜層との密着性を良くするために、第一皮膜層と第二皮膜層とを交互に２０層以上積層して成る第三皮膜層を、この第三皮膜層以上の膜厚を有する第一皮膜層より表層側、例えば最表層部となるように配置しても良い。第三皮膜層も潤滑性能を改良する狙いで設けたものであるが、皮膜硬度が第一皮膜層に比べて低いので、第三皮膜層の膜厚は全皮膜厚さの１／４以下とすることが望ましい。その場合、高価なＶ元素を多く含むＣｒＶターゲットの使用量を少なくできるので、経済的にも有利である。
【００４４】
水溶性切削油あるいは不水溶性切削油を使用した鉄鋼材料の切削加工では工具に激しい熱サイクル（ヒートショック）が作用するが、基材と皮膜層との密着性が十分でない場合、その熱サイクルに伴う熱応力によって基材と皮膜層とが部分的に剥離を起こして工具の耐摩耗性を劣化させる問題がある。そこで、基材と皮膜層との密着性を向上させるために、超硬合金や高速度鋼などとの密着性に優れるＣｒを主成分とする窒化物もしくは炭窒化物を下地膜層として基材直上に形成することが望ましい。下地膜層の膜厚は、薄すぎると密着性向上の効果が小さくなり、逆に厚すぎると皮膜全体の硬度を低下させてしまう。従って、切削工具用硬質皮膜としては、基材直上に下地膜層、即ち、Ｃｒを主成分とする窒化物もしくは炭窒化物を０．１μｍ〜０．５μｍの厚さで形成することが望ましい。
【００４５】
本実施例の硬質皮膜は鉄鋼材料用切削工具向けに発明されたものであるが、その基材としては、ＷＣを主成分とする硬質粒子とＣｏを主成分とする結合材からなる超硬合金が、鉄鋼材料用切削工具として硬度と靭性のバランスが取れた材料であることから望ましい。
【００４６】
ＷＣ粒子の平均粒径を小さくしすぎると、結合材中にＷＣ粒子を均一に分散させることが難しくなり、超硬合金の抗折力低下を引き起こしやすい。一方、ＷＣ粒子を大きくしすぎると超硬合金の硬度が低下する。また、Ｃｏ含有量を少なくしすぎると超硬合金の抗折力が低下し、逆にＣｏ含有量を多くしすぎると超硬合金の硬度が低下する。そのため、ＷＣ粒子の平均粒径が０．１μｍ〜２μｍであり、Ｃｏ含有量が重量％で５〜１５％の超硬合金を基材とすることが望ましい。
【００４７】
本実施例は上述のように構成したから、ＡｌＣｒＮ皮膜にＶとＢを含有させて結晶の配向性と粒径を制御することで皮膜の硬度と潤滑性を向上させることができ、鉄鋼材料に対しても十分な耐摩耗性を得ることが可能となる。更に、ＣｒＶＮ皮膜を混合することで潤滑性能を一層向上させることができ、一層鉄鋼材料に対する耐摩耗性を向上させることが可能となる。
【００４８】
従って、本実施例は、皮膜の硬度と潤滑性が改善され、鉄鋼材料に対する耐摩耗性が飛躍的に向上した極めて実用性に秀れた切削工具用硬質皮膜となる。
【００４９】
本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。
【００５０】
成膜装置としてアーク放電式イオンプレーティング装置を用い、金属および半金属成分の蒸発源として各種組成のターゲットを成膜装置内に取り付け、また、反応ガスとしてＮ２ガスを成膜装置内に導入して、成膜基材としての超硬合金製２枚刃ボールエンドミル（外径３ｍｍ）に所定の皮膜を成膜した。基材の超硬合金はＷＣを主成分とする硬質粒子とＣｏを主成分とする結合材からなり、ＷＣ粒子の平均粒径が１μｍ、Ｃｏ含有量が８重量％のものを使用した。成膜に当たっては、全皮膜の膜厚が１．５〜２．０μｍになるように基材エンドミルに成膜した。
【００５１】
所定の皮膜を被覆したエンドミルを用いて、次の２つの切削条件で切削試験を行い。エンドミル逃げ面の摩耗幅を測定した。
【００５２】
第１の切削試験では、被削材をＳ５０Ｃとし、乾式条件下で切削を行った。外径３ｍｍのエンドミルを２００００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させ、送り速度２０４０ｍｍ/ｍｉｎ、切り込み量Ａｄ＝０．３ｍｍ、Ｐｆ＝０．９ｍｍとし、エアーブローをクーラントとして試験を行った。切削試験の結果を表１に示す。表１では本実施例と共に、従来の硬質皮膜や本発明の範囲外の硬質皮膜を実施例と同様な手段で被覆したエンドミルで切削試験を行った結果を比較例として記載している。
【００５３】
【表１】
2008055558.tif 000003
※多層皮膜は、基材直上から第一皮膜層，第二皮膜層若しくは第一皮膜層，第三皮膜層の順に成膜した。
※表内の「混合」皮膜は、（Ａｌ５７Cｒ３０Ｖ３Ｂ１０）Ｎ膜と（Ｃｒ８０Ｖ２０）Ｎ膜とを交互に各層を約０．０１μｍ厚で２０層以上積層した皮膜である。
【００５４】
表１から、少しばらつきはあるものの、本実施例は比較例に比べてエンドミル逃げ面摩耗幅の低減、すなわち、耐摩耗性の向上が認められる。
【００５５】
第２の切削試験として、被削材をＳＫＤ６１焼入材（５０ＨＲＣ）とし、湿式条件下で切削を行った。外径３ｍｍのエンドミルを２００００ｍｉｎ−１の回転速度で回転させ、送り速度１６８０ｍｍ/ｍｉｎ、切り込み量Ａｄ＝０．２４ｍｍ、Ｐｆ＝０．７２ｍｍとし、水溶性切削油をクーラントとして試験を行った。切削試験の結果を表２に示す。
【００５６】
【表２】
2008055558.tif 000004
※多層皮膜は基材直上から下地膜層、第一皮膜層若しくは下地膜層、第一皮膜層、第三皮膜層の順に成膜した。
※表内の「混合」皮膜は、（Ａｌ５７Cｒ３０Ｖ３Ｂ１０）Ｎ膜と（Ｃｒ８０Ｖ２０）Ｎ膜とを交互に各層を約０．０１μｍ厚で２０層以上成膜した皮膜である。
【００５７】
表２から、本実施例は比較例に比べてエンドミル逃げ面摩耗幅の低減、すなわち、耐摩耗性の向上が認められる。
【００５８】
以上より、本実施例は、乾式条件下・湿式条件下のいずれにおいても、鉄鋼材料に対する耐摩耗性が従来に比し２０〜５０％程度向上することが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】皮膜の成膜条件と結晶の配向性及び皮膜硬度との関係を調べるための実験条件及び実験結果を示す表である。
【図２】皮膜の成膜条件と結晶粒径及び皮膜硬度との関係を調べるための実験条件及び実験結果を示す表である。
【図３】図２のサンプルのＸ線回折パターンである。
【図４】図２のサンプルのＸ線回折パターンである。
【図１】
2008055558.tif 000005
【図２】
2008055558.tif 000006
【図３】
2008055558.tif 000007
【図４】
2008055558.tif 000008