(57)【要約】      （修正有）【課題】すくい面での被覆層の欠損を抑制して耐欠損性を向上させ、逃げ面における耐摩耗性を向上できる表面被覆切削工具を提供する。【解決手段】基体６の表面に被覆層７が被覆され、すくい面２と逃げ面３との交差稜線部を切刃４とし、すくい面２での被覆層７の厚みＴｒが逃げ面３での被覆層７の厚みＴｆよりも薄く、被覆層７は柱状結晶からなるとともに被覆層７での表面側に位置する上層領域の平均結晶幅が被覆層７での基体６側に位置する下層領域の平均結晶幅よりも大きい２つの層領域にて構成され、すくい面２での被覆層７の膜厚Ｔｒに対する上層領域の厚みの比率が、逃げ面３で被覆層７の膜厚Ｔｆに対する上層領域の厚みの比率よりも小さく、すくい面２での柱状結晶の平均結晶幅が逃げ面３での柱状結晶の平均結晶幅より小さい切削エンドミル１である。【選択図】図１
2008296290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体表面に被覆層が被覆され、すくい面と逃げ面との交差稜線部を切刃とする切削工具であって、前記すくい面における前記被覆層の厚みが前記逃げ面における前記被覆層の厚みよりも薄く、前記被覆層は柱状結晶からなるとともに前記被覆層の前記基体とは反対の表面側に位置する上層領域の平均結晶幅が前記被覆層の前記基体側に位置する下層領域の平均結晶幅よりも大きい２つの層領域にて構成され、前記すくい面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率が、前記逃げ面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率よりも小さく、かつ前記すくい面における前記柱状結晶の平均結晶幅が前記逃げ面における前記柱状結晶の平均結晶幅より小さいことを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記すくい面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率が２０〜５０％であり、前記逃げ面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率が５５〜８０％であることを特徴とする請求項１記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記逃げ面において、前記上層領域における前記柱状結晶の平均結晶幅が前記下層領域における前記柱状結晶の平均結晶幅に対して１．５〜４．０倍であることを特徴とする請求項１または２記載の表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基体の表面に被覆層を成膜してなる表面被覆切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、表面被覆切削工具では耐摩耗性や摺動性、耐欠損性が必要とされるため、ＷＣ基超硬合金やＴｉＣＮ基サーメット等の硬質基体の表面に様々な被覆層を成膜して表面被覆工具の耐摩耗性、耐欠損性を向上させる手法が使われている。
【０００３】
かかる被覆層として、ＴｉＣＮ層やＴｉＡｌＮ層が一般的に広く採用されているが、より高い耐摩耗性と耐欠損性の向上を目的として種々な被覆層が開発されつつある。
【０００４】
例えば、特許文献１では、基体の表面に被覆するＴｉＡｌＮ硬質膜の結晶粒径の縦／横比を１．５〜７と縦長な配列とすることによって、ＴｉＡｌＮ硬質膜の結晶粒界における酸化の進行を抑制できるとともに耐摩耗性に優れた長寿命な工具となることが開示されている。
【０００５】
また、柱状結晶にて構成される硬質膜について、特許文献２では、柱状結晶のＴｉＣＮ層を含む多層を成膜した場合に、柱状結晶のＴｉＣＮ層の上側に当たる表面側における結晶幅を下側に当たる基体側における結晶幅よりもやや大きいテーパー形状とすることによって、ＴｉＣＮ層中をクラックが進展することを抑制できて切削工具の耐欠損性を改善することができることが開示されている。
【０００６】
さらに、本出願人は、特許文献３において、基体の表面にＣＶＤ法によって成膜した筋状のＴｉＣＮ層を含む多層を成膜した切削工具において、ＴｉＣＮ層を基体側の平均結晶幅が小さいＴｉＣＮ層とその上面の平均結晶幅が大きいＴｉＣＮ層との積層構造とすることによって、被覆層の耐チッピング性が向上することを提案した。また、特許文献４においては、すくい面におけるＴｉＣＮ層の結晶幅を逃げ面におけるＴｉＣＮ層の結晶幅よりも狭い緻密な組織とすることによって、鋳鉄の断続切削のように工具の切刃に強い衝撃がかかるような過酷な切削条件において、すくい面に要求される耐欠損性と逃げ面に要求される耐摩耗性をともに満足することができることを開示した。
【特許文献１】特開平１０−３１５０１１号公報
【特許文献２】特開平１０−１０９２０６号公報
【特許文献３】特開２００４−３０６２４６号公報
【特許文献４】特開２００４−２１６４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２の開示のように単純にＴｉＣＮ層を上側に向かってやや大きいテーパー形状の柱状結晶とする方法では、ＴｉＣＮ層中をクラックが進展することを抑制できるものの限界があって、切削工具の耐欠損性の向上と耐摩耗性の向上が求められていた。さらに、特許文献３の開示のように、ＣＶＤ法によって成膜した筋状のＴｉＣＮ層を基体側の平均結晶幅が小さいＴｉＣＮ層とその上面の平均結晶幅が大きいＴｉＣＮ層との積層構造とする方法と、すくい面におけるＴｉＣＮ層の結晶幅を逃げ面におけるＴｉＣＮ層の結晶幅よりも狭い緻密な組織とする方法とを、ＰＶＤ法にて成膜されるＰＶＤ被覆層にそのまま適応すると、ＰＶＤ被覆層はＣＶＤ被覆層に比べて被覆層自体の内部応力が高いので、被覆層自体が自己破壊してチッピングや剥離が発生してしまうおそれがあった。
【０００８】
本発明の目的は、切削工具の寿命をさらに延命するために、被覆層に内在する内部応力を勘案しつつ、すくい面での被覆層の欠損を抑制して耐欠損性を向上させるとともに、逃げ面における耐摩耗性を向上させて工具寿命が長い表面被覆切削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】
本発明の表面被覆切削工具は、基体表面に被覆層が被覆され、すくい面と逃げ面との交差稜線部を切刃とするものであって、前記すくい面における前記被覆層の厚みが前記逃げ面における前記被覆層の厚みよりも薄く、前記被覆層は柱状結晶からなるとともに前記被覆層の前記基体とは反対の表面側に位置する上層領域の平均結晶幅が前記被覆層の前記基体側に位置する下層領域の平均結晶幅よりも大きい２つの層領域にて構成され、前記すくい面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率が、前記逃げ面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率よりも小さく、かつ前記すくい面における前記柱状結晶の平均結晶幅が前記逃げ面における前記柱状結晶の平均結晶幅より小さいことを特徴とする。
【００１０】
このとき、上記構成において、前記すくい面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率が２０〜５０％であり、前記逃げ面における前記被覆層全体の膜厚に対する前記上層領域の厚みの比率が５５〜８０％であることが望ましい。
【００１１】
また、上記構成にて、前記逃げ面において、前記上層領域における前記柱状結晶の平均結晶幅が前記下層領域における前記柱状結晶の平均結晶幅に対して１．５〜４．０倍であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の表面被覆切削工具の構成によれば、すくい面における前記被覆層の厚みが前記逃げ面における前記被覆層の厚みよりも薄いので、すくい面にかかる大きな衝撃にも耐えてチッピングすることがないとともに逃げ面においては被削材との接触がより多くても被覆層が摩滅してしまうことなく良好な耐摩耗性を発揮する。また、被覆層が柱状結晶からなるとともに、被覆層が２つの層領域、具体的には基体とは反対の表面側に位置する上層領域には平均結晶幅が大きく、基体側に位置する下層領域には平均結晶幅が小さい構成の多層構造とし、かつすくい面における上層領域の厚みの比率を逃げ面における上層領域の厚みの比率よりも小さくし、さらにすくい面における柱状結晶の平均結晶幅を逃げ面における柱状結晶の平均結晶幅よりも小さい構成とすることによって、たとえ内部応力の高い被覆層を逃げ面に比較的厚く形成しても、被覆層自体が自己破壊してチッピングや剥離が発生してしまうことなく良好な耐欠損性を発揮できる。その結果、本発明の表面被覆切削工具は、長寿命となる。
【００１３】
ここで、上記構成において、すくい面における被覆層全体の膜厚に対する上層領域の厚みの比率を２０〜５０％、逃げ面における被覆層全体の膜厚に対する上層領域の厚みの比率を５５〜８０％とすることによって、すくい面における耐チッピング性の向上と逃げ面における耐摩耗性の向上とをともに達成できる。
【００１４】
また、上記構成にて、逃げ面において、上層領域における柱状結晶の平均結晶幅が下層領域における柱状結晶の平均結晶幅に対して１．５〜４．０倍であることが、被覆層の膜厚を比較的厚くしても被覆層自体が内部応力によって自己破壊することを抑制できる効果が高い点で望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の表面被覆切削工具について、その好適例であるエンドミルの一例についての模式図（（ａ）側面図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線における断面図）である図１、およびその一例についての透過型電子顕微鏡写真である図２（（ａ）すくい面、（ｂ）逃げ面）を基に説明する。
【００１６】
図１によれば、エンドミル１は長手方向の側面に形成され外周面に位置する逃げ面３と溝状のすくい面２との交差稜線部に形成される外周刃４と、長手方向の先端に形成される先端切刃５とを有している。また、先端切刃５は側面のすくい面２と逃げ面３の延長上にあるすくい面２と逃げ面３の交差稜線部に位置している。なお、図１の線Ｏはエンドミル１の回転軸である。
【００１７】
そして、図２（ａ）（ｂ）によれば、基体６の表面に被覆層７が被覆され、被覆層７は柱状結晶８にて構成されており、被覆層７の基体６とは反対の表面側に位置する上層領域１０の平均結晶幅ｗｕ（ｗｒｕ，ｗｆｕ）が被覆層７の基体２側に位置する下層領域１１の平均結晶幅ｗｌ（ｗｒｌ，ｗｆｌ）よりも大きい２つの層領域にて構成されている。なお、本発明における層領域とは、必ずしも断面視で直線状の界面があるようなものでなくても良く、図２のように、その境界が明確でない場合もありうる。
【００１８】
さらに、すくい面２における柱状結晶８の平均結晶幅ｗｒ（すくい面２の上層領域１０における平均結晶幅ｗｒｕとすくい面２の下層領域１１における平均結晶幅ｗｒｌにそれぞれの厚みを加味した値：（ｗｒｕ×Ｔｒｕ＋ｗｒｌ×（Ｔｒ−Ｔｒｕ））／Ｔｒ）が逃げ面３における柱状結晶８の平均結晶幅ｗｆ（逃げ面３の上層領域１０における平均結晶幅ｗｆｕと逃げ面３の下層領域１１における平均結晶幅ｗｆｌにそれぞれの厚みを加味した値：（ｗｆｕ×Ｔｆｕ＋ｗｆｌ×（Ｔｆ−Ｔｆｕ））／Ｔｆ）より小さい構成となっている。
【００１９】
また、図２（ａ）のすくい面２における被覆層７の膜厚Ｔｒが図２（ｂ）の逃げ面３における被覆層７の膜厚Ｔｆよりも薄くなっているとともに、すくい面２における被覆層７全体の膜厚Ｔｒに対する上層領域１０の厚みＴｒｕの比率（Ｔｒｕ／Ｔｒ）が、逃げ面３における被覆層７全体の膜厚Ｔｆに対する上層領域１０の厚みＴｆｕの比率（Ｔｆｕ／Ｔｆ）よりも小さい構成となっている。
【００２０】
上記構成によって、すくい面２に加わる大きな衝撃にも耐えて被覆層７がチッピングすることを抑制するとともに、逃げ面３においては被削材との接触がより多いものの被覆層７がこすれて摩滅してしまうことがなくて良好な耐摩耗性を発揮する。また、内部応力の高い被覆層７を逃げ面３に比較的厚く形成しても、被覆層７自体が自己破壊してチッピングや剥離が発生してしまうことなく良好な耐欠損性を発揮できるので、エンドミル１は長寿命となる。
【００２１】
なお、被覆層７中の柱状結晶８の結晶幅ｗ（ｗｒｕ、ｗｒｌ、ｗｆｕ、ｗｆｌ）は、柱状結晶８をなす被覆層７の上層領域１０および下層領域１１のそれぞれの中間の厚さにあたる部分に引いた線Ｍ（Ｍｕ、Ｍｌ）にて測定する。被覆層７中の柱状結晶８の平均結晶幅ｗｔは線Ｍ（Ｍｕ、Ｍｌ）の１００ｎｍ以上の長さＬを特定し、この長さＬの線Ｍ（Ｍｕ、Ｍｌ）を横切る粒界の数を数えて、長さＬ／粒界の数によって算出することができる。なお、本発明における柱状結晶８とは、基体６の表面と平行な方向の結晶幅に対して基体表面と垂直な方向の結晶長さが１．５倍以上長い結晶のことを指す。
【００２２】
ここで、すくい面２における被覆層７全体の膜厚Ｔｒに対する上層領域１０の厚みＴｒｕの比率（Ｔｒｕ／Ｔｒ）を２０〜５０％、逃げ面３における被覆層７全体の膜厚Ｔｆに対する上層領域の厚みＴｆｕの比率（Ｔｆｕ／Ｔｆ）を５５〜８０％とすることによって、すくい面２における耐チッピング性の向上と逃げ面３における耐摩耗性の向上とをともに達成できる。なお、すくい面２における被覆層７の膜厚Ｔｒと逃げ面３における被覆層７の膜厚Ｔｆとの比（Ｔｒ／Ｔｆ）が０．３５〜０．７０であることが望ましい。
【００２３】
また、逃げ面３において、上層領域１０における柱状結晶８の平均結晶幅ｗｆｕが下層領域における柱状結晶の平均結晶幅ｗｆｌに対する比率（ｗｆｕ／ｗｆｌ）で１．５〜４．０倍であることが、被覆層７の膜厚を比較的厚くしても被覆層７自体が内部応力によって自己破壊することを抑制できる効果が高い点で望ましい。さらに、すくい面２における柱状結晶８の平均結晶幅ｗｒが逃げ面における柱状結晶８の平均結晶幅ｗｆに対する比率（ｗｒ／ｗｆ）で０．４〜０．７倍であることが、すくい面２における耐チッピング性、および逃げ面３における被覆層７の内部応力の緩和効果が高い点で望ましい。
【００２４】
なお、図２の被覆層７はＴｉとＡｌとを含む窒化物にて構成されているが、前記被覆層７におけるＴｉとＡｌとの総量に対するＴｉの比率が前記すくい面２よりも前記逃げ面において高いことが、すくい面２における被覆層７の耐酸化性が高くて、酸化による溶着や摩耗の進行を抑制できるとともに、逃げ面３における被覆層７の耐欠損性が高くて突発的に発生する境界損傷を抑制することができる結果、溶着や欠損の発生しやすい切削条件においても長寿命なエンドミル１とするができる点で望ましい。
【００２５】
また、被覆層７は、Ｔｉ１−ａＡｌａＮ膜以外の膜であってもよく、さらに、単純なＴｉ１−ａＡｌａＮ以外に、例えば、Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＭｂ（ＣｘＮ１−ｘ）（ただし、ＭはＴｉを除く周期表第４、５、６族元素、希土類元素およびＳｉから選ばれる１種以上であり、０≦ａ＜１、０＜ｂ≦１、０≦ｘ≦１である。）にて構成されていてもよい。中でも、Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＭｂ（ＣｘＮ１−ｘ）（ただし、ＭはＴｉを除く周期表第４、５、６族元素、希土類元素およびＳｉから選ばれる１種以上であり、０．４≦ａ≦０．６５、０≦ｂ≦０．３、０≦ｘ≦１である。）からなることが耐酸化性、耐摩耗性および耐欠損性を高める点で望ましい。さらには、上記組成の中でも、Ｔｉ１−ａ−ｂ−ｃ−ｄＡｌａＭｂＷｃＳｉｄ（ＣｘＮ１−ｘ）（ただし、ＭはＴｉを除く周期表第４、５、６族元素、希土類元素およびＳｉから選ばれる１種以上であり、０．４≦ａ≦０．６５、０≦ｂ≦０．３、０≦ｘ≦１である。）からなることが望ましい。この組成領域では、酸化開始温度が高くなって耐酸化性が高く切削時の耐摩耗性が向上するとともに、切刃先端に発生しやすいチッピングが抑制できて耐欠損性が高いものとなる。また、金属ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上であるが、中でもＮｂまたはＭｏを含有することが耐摩耗性・耐酸化性に最も優れる点で望ましい。
【００２６】
さらに、被覆層７の非金属成分であるＣ、Ｎは切削工具に必要な硬度および靭性に優れたものであり、被覆層７表面に発生するドロップレットの過剰な発生を抑制するために、ｘ（Ｃ含有比率）の特に望ましい範囲は０≦ｘ≦０．５である。なお、被覆層７の組成はエネルギー分散型Ｘ線分光分析法（ＥＤＳ）またはＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）にて測定できる。
【００２７】
また、基体６としては、炭化タングステンや、炭窒化チタンを主成分とする硬質相とコバルト、ニッケル等の鉄族金属を主成分とする結合相とからなる超硬合金やサーメットの他、窒化ケイ素や、酸化アルミニウムを主成分とするセラミック、多結晶ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素からなる硬質相と、セラミックスや鉄族金属等の結合相とを超高圧下で焼成する超高圧焼結体等の硬質材料が好適に使用される。
【００２８】
さらに、本発明に好適な工具形状は、被覆層７を成膜する際に逃げ面３はターゲットの表面から比較的まっすぐ金属成分が基体６の表面に飛来する向きで、すくい面２がターゲットの表面に対して金属成分が回り込んで成膜されるような形状に対して採用可能である。具体的にはドリルやエンドミル、棒状の先端に切刃が形成された内径加工用工具等が特に好適に採用可能である。
【００２９】
（製造方法）
次に、本発明の表面被覆切削工具の製造方法についてエンドミル１を例に説明する。
【００３０】
まず、工具形状の基体６を従来公知の方法を用いて作製する。次に、基体６の表面に、被覆層７を成膜する。被覆層７の成膜方法としてはイオンプレーティング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。詳細な成膜方法の一例について、アークイオンプレーティング成膜装置（以下、ＡＩＰ装置と略す。）２０の模式図である図３、および（ａ）が成膜中の試料全体の回転状態を示す模式図、（ｂ）が成膜初期における（ａ）の要部拡大図、（ｃ）が成膜後期における（ａ）の要部拡大図である図４を参照して説明する。
【００３１】
図３のＡＩＰ装置２０は、真空チャンバ２１の中にＮ２やＡｒ等のガスをガス導入口２２から導入し、カソード電極２３とアノード電極２４とを配置して、両者間に高電圧を印加してプラズマを発生させ、このプラズマによってターゲット２５から所望の金属あるいはセラミックスを蒸発させるとともにイオン化させて高エネルギー状態とし、このイオン化した金属を試料（エンドミル基体６）の表面に付着させて図１（ｂ）のように基体６の表面に被覆層７を被覆する構造となっている。また、図３によれば、エンドミル本体２は試料支持台２６上に複数本ずつ立てた状態で載置されて、複数段（３段）の試料支持台２６が積層されたタワー２７が複数（図３では２セット、図４（ａ）では６セット図示されている。）配置された構成となっている。さらに、図３（ａ）によれば、エンドミル本体２を加熱するためのヒータ２９と、ガスを系外に排出するためのガス排出口３０と、エンドミル基体６にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源３１が配置されている。
【００３２】
ここで、本発明によれば、まず、エンドミル基体６を成膜チャンバ内にセットする際に、図３に示すように、ターゲット２５の表面に対してエンドミル基体６の軸方向（長手方向）が平行になるようにセットする。そして、ターゲット２５を用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスと反応させることにより、エンドミル基体６の表面に被覆層７が堆積する。エンドミル基体６を上記方向でセットしているため、逃げ面３はターゲット２５からの金属成分が直線的に飛来する位置となるのでターゲット２５からの金属成分が直線的に飛来する形態となって成膜速度が速くなりやすい。一方、すくい面２はターゲット２５の向きに対してターゲット２５からの金属成分が回り込んで飛来する形態となるので成膜速度が遅くなりやすい。
【００３３】
そして、成膜初期にはバイアス電圧を高めに印加しつつ、エンドミル基体６が右ねじれの溝部を有する形状である場合には、図４（ｂ）のように、エンドミル基体６を反時計周りに回転させながら成膜する。この条件で成膜すると、成膜される金属成分は比較的すくい面２側にも回り込みやすいので、すくい面２に成膜される被覆層７と逃げ面３に成膜される被覆層７の膜厚は大差ない状態となる。すなわち、エンドミル基体６は、被覆層７の膜厚を均一化するために、図３（ｂ）に示すように、エンドミル基体６が自転しながら、それぞれの試料支持台２６が自転し、さらに複数の試料支持台２６が公転するように回転しながら成膜される。本発明によれば、下層領域１１においてはこの回転方向をターゲット２５から飛来した金属成分がすくい面側に巻き込まれやすい方向にすることにより、被覆層７の下層領域１１の構成を上記のように制御することが可能である。
【００３４】
その後、成膜後期には、図４（ｃ）のように、バイアス電圧を低めて印加しつつ、エンドミル基体６の回転方向を時計周りと逆の回転に変更しながら成膜する。この条件で成膜すると、成膜される金属成分はすくい面２側に回り込みにくくなるので、すくい面２に成膜される被覆層７の膜厚は逃げ面３に成膜される被覆層７の膜厚に比べて薄くなる。すなわち、上層領域１０においてはこの回転方向をターゲット２５から飛来した金属成分がすくい面２側に到達しにくい方向にすることにより、被覆層７の上層領域１０の構成を上記のように制御することが可能である。なお、バイアス電圧が低いと成膜される被覆層７の結晶は結晶幅が大きくなる傾向にある。
【００３５】
また、成膜に際しては、図３におけるエンドミル基体６の先端と上段の試料支持台２６との隙間ｄ（ｄ１、ｄ２、ｄ３）が３０〜８０ｍｍとなるように試料支持台２６の位置を調整するとともに、エンドミル基体６の各位置においてターゲット２５に対して最も近づく向きになる周期を試料の回転数としたとき、回転数が３〜６ｒｐｍの周期となるようにエンドミル基体６および試料支持台２６の回転数を調整することが望ましい。また、窒素に対するアルゴンガス流量が１：９〜４：６の割合の窒素（Ｎ２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合ガスを流した状態で成膜する。また、成膜時のバイアス電圧は、被覆層の結晶構造を考慮して高硬度な被覆層７を作製できるとともにエンドミル基体６との密着性を高めるために、成膜初期が７０〜２００Ｖ、成膜後期が３０〜１２５Ｖに設定することが望ましい。
【００３６】
なお、ターゲット２５としては、例えば、金属チタン（Ｔｉ）、金属アルミニウム（Ａｌ）、金属Ｍ（ただし、ＭはＴｉを除く周期表第４、５、６族元素、希土類元素およびＳｉから選ばれる１種以上）をそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、これらを複合化した合金ターゲット、これらの化合物粉末または焼結体からなる混合物ターゲットを用いることができる。
【００３７】
また、プラズマを発生するためにはアーク放電やグロー放電などを用い、導入ガスとしては窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスを用いることができる。このとき、窒素に対するアルゴンガス流量が０〜４：６の割合の窒素（Ｎ２）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスの混合ガスを用いることが望ましい。
【実施例】
【００３８】
平均粒径０．５μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末に対して、金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．２質量％、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を０．８質量％の割合で添加、混合し、外径１６ｍｍの４枚刃エンドミル形状に成型して焼成した。そして、研削工程を経た後、アルカリ、酸、蒸留水の順によって表面を洗浄してエンドミル基体を作製した。
【００３９】
そして、表１に示す硬質層が成膜されるターゲットを装着したアークイオンプレーティング装置内に上記基体をセットし基体を５００℃に加熱して表１に示す条件で被覆層を成膜した。なお、成膜条件は窒素ガスとアルゴンガスの混合ガスを総圧力４Ｐａの雰囲気中、アーク電流１５０Ａとした。
【表１】
2008296290.tif 000003
【００４０】
得られたエンドミルについて、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて外周刃に接するすくい面および逃げ面における被覆層をそれぞれ観察して組織状態を確認した。また、エネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ）によって上記被覆層を構成する結晶の組成を定量した。結果は表２、３に記載した。
【表２】
2008296290.tif 000004
【００４１】
【表３】
2008296290.tif 000005
【００４２】
さらに、得られたエンドミルを用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表４に記載した。
【００４３】
切削方法：肩削り（ミリング加工）
被削材  ：ＳＣＭ４４０
回転数  ：５５００回／分
送り    ：２２０ｍｍ／分
切り込み：径方向の切り込み０．４ｍｍ、深さ切り込み２ｍｍ
切削状態：水溶性研削液
評価方法：１０分間切削した時点で、逃げ面摩耗量と切刃におけるチッピング状態を測定。
【表４】
2008296290.tif 000006
【００４４】
表１〜４に示す結果より、すくい面と逃げ面における被覆層中の結晶幅が同じである試料Ｎｏ．１１では、すくい面において微小チッピングが多数発生し逃げ面摩耗幅が大きくなった。また、すくい面と逃げ面の膜厚が同じであり上層領域と下層領域の２層構成でなく単一な組織の試料Ｎｏ．１２、およびすくい面と逃げ面における上層領域と下層領域の比率が同じ試料Ｎｏ．１４では、逃げ面における内部応力によって逃げ面にチッピングが発生した。さらに、すくい面と逃げ面における膜厚が同じ試料Ｎｏ．１３では、すくい面においてチッピングが発生して、いずれも工具寿命が短いものであった。
【００４５】
これに対し、本発明の実施例の試料Ｎｏ．１〜１０では、耐欠損性と耐摩耗性が良くて切削性能に優れたものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の表面被覆切削工具の好適例であるエンドミルの一例についての模式図（（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における断面図）である。
【図２】本発明の表面被覆切削工具の好適例について、（ａ）はすくい面、（ｂ）は逃げ面の透過型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の表面被覆切削工具を製造する際の被覆層の成膜工程において、アークイオンプレーティング成膜装置の模式図である。
【図４】本発明の表面被覆切削工具を製造する際の被覆層の成膜工程において、（ａ）は成膜中の試料全体の回転状態を示す模式図、（ｂ）は成膜初期における（ａ）の要部拡大図、（ｃ）が成膜後期における（ａ）の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    エンドミル
２    すくい面
３    逃げ面
４    切刃
６    基体
７    被覆層
８    柱状結晶
１０  上層領域
１１  下層領域
２０  ＡＩＰ装置
２１  真空チャンバ
２２  ガス導入口
２３  カソード電極
２４  アノード電極
２５  ターゲット
２６  試料支持台
２７  タワー
２９  ヒータ
３０  ガス排出口
３１  バイアス電源
Ｔｒ    すくい面における被覆層の膜厚
Ｔｆ    逃げ面における被覆層の膜厚
Ｔｒｕ    すくい面における上層領域の厚み
Ｔｆｕ    逃げ面における上層領域の厚み
ｗｒ    すくい面における柱状結晶の平均結晶幅
ｗｒｕ    すくい面における上層領域における柱状結晶の平均結晶幅
ｗｒｌ    すくい面における下層領域における柱状結晶の平均結晶幅
ｗｆ    逃げ面における柱状結晶の平均結晶幅
ｗｆｕ    逃げ面における上層領域における柱状結晶の平均結晶幅
ｗｆｌ    逃げ面における下層領域における柱状結晶の平均結晶幅
ｄ１、ｄ２、ｄ３  エンドミル本体の先端と上段の試料支持台との隙間
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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