(57)【要約】      （修正有）【課題】重切削加工条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具を提供する。【解決手段】表面被覆超硬合金製切削工具が、超硬合金基体の表面に、（ａ）ＡｌとＴｉとＹの複合窒化物の素地にＣｏが分散分布してなる２相組織を有し、（ｂ）上記ＡｌとＴｉとＹの複合窒化物の素地が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｚ） ＴｉＸＹＺ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．５５、Ｚは０．００５〜０．１０を示す）、を満足し、（ｃ）厚さ方向にそって、Ｃｏ最高割合分散点と不存在点とが所定間隔で交互に繰り返し、又、Ｃｏの分散割合が連続的に増減し、（ｄ）かつ隣り合うＣｏ最高割合分散点と不存在点の間隔が、０．０１〜０．１μｍにして、Ｃｏ最高割合分散点におけるＣｏ分散割合が素地との合量に占める割合で１〜１０原子％である、以上（ａ）〜（ｄ）を満足する硬質被覆層を１〜１５μｍの平均層厚で物理蒸着してなる。【選択図】        図１
2004330360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン基超硬合金基体または炭窒化チタン系サーメット基体の表面に、
（ａ）ＡｌとＴｉとＹの複合窒化物の素地にＣｏが分散分布してなる２相組織を有し、
（ｂ）上記ＡｌとＴｉとＹの複合窒化物の素地が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｚ） ＴｉＸＹＺ ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．５５、Ｚは０．００５〜０．１０を示す）、を満足し、
（ｃ）厚さ方向にそって、Ｃｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、さらに前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へＣｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造を有し、
（ｄ）かつ隣り合う上記Ｃｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点の間隔が、０．０１〜０．１μｍにして、前記Ｃｏ最高割合分散点におけるＣｏ分散割合が素地との合量に占める割合で１〜１０原子％である、
以上（ａ）〜（ｄ）を満足する硬質被覆層を１〜１５μｍの平均層厚で物理蒸着してなる、重切削加工条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、硬質被覆層が高靭性を有し、かつ高温硬さ、耐熱性、および耐熱塑性変形性（以下、これらの特性を総称して「高温特性」という）にすぐれると共に、高強度も具備し、したがって特に各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、高い機械的衝撃を伴う高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合に、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆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。
【０００２】
【従来の技術】
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、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、さらに切刃が断続切削加工形態をとる面削加工や溝加工、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）基サーメットからなる基体（以下、これらを総称して超硬基体と云う）の表面に、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｚ） ＴｉＸＹＺ ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．５５、Ｚは０．００５〜０．１０を示す）を満足するＡｌとＴｉとＹ（イットリウム）の複合窒化物［以下、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎで示す］層からなる硬質被覆層を１〜１５μｍの平均層厚で物理蒸着してなる被覆超硬工具が提案され、各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削加工に用いられている（例えば参考文献１参照）。
【０００４】
さらに、上記の被覆超硬工具が、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Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲット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、一方上記超硬基体には、例えば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件で、前記超硬合金基体の表面に、上記（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）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（例えば参考文献１参照）。
【０００５】
【参考文献１】
特開平８−１９９３３８号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
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、切削加工は高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なわれる傾向にあるが、上記の従来被覆超硬工具においては、これを通常の切削加工条件で用いた場合には問題はないが、切削加工を高い機械的衝撃を伴う高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合には、特に硬質被覆層の靭性不足が原因でチッピング（微小割れ）が発生し易くなり、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に重切削加工条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆超硬工具を開発すべく、上記の従来被覆超硬工具を構成する硬質被覆層に着目し、研究を行った結果、
（ａ）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、すなわち装置中央部に超硬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、両側に、いずれもカソード電極（蒸発源）として、所定の組成を有するＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットを対向配置すると共に、いずれか一方側の前記Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットに金属Ｃｏターゲットを並設したアークイオンプレーティング装置を用い、この装置の前記回転テーブル上に中心軸から半径方向に所定位置離れた位置に外周部に沿って複数の超硬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、前記の両側のカソード電極（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、前記両側のＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットからＡｌ、Ｔｉ、およびＹ成分、さらに一方側の前記Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットに並設した前記金属ＣｏターゲットからＣｏ成分をそれぞれ雰囲気中にイオン化放出すると、Ａｌ、Ｔｉ、およびＹ成分はいずれも反応雰囲気の窒素と反応して窒化物を形成するが、Ｃｏは雰囲気窒素とは反応しないままの状態を保持するので、前記超硬基体の表面には、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎの素地にＣｏが分散分布してなる２相組織［以下、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ−Ｃｏで示す］層が形成されるようになり、この結果の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ−Ｃｏ層においては、回転テーブル上にリング状に配置された前記超硬基体が上記の金属Ｃｏターゲットの並設がない一方側のＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットのカソード電極（蒸発源）に最も接近した時点で、Ｃｏが存在せず、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎだけからなる素地が形成され、また前記超硬基体が上記の他方側のＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットおよび金属Ｃｏターゲットのカソード電極に最も接近した時点で、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎの素地にＣｏ最高割合分散点が形成されるようになり、さらに上記回転テーブルの回転によって層中には層厚方向にそって前記Ｃｏ不存在点と前記Ｃｏ最高割合分散点が所定間隔をもって交互に繰り返し現れると共に、前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へＣｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造をもつようになること。
【０００８】
（ｂ）上記（ａ）のＣｏ成分濃度分布変化構造を有する（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ−Ｃｏ層において、対向配置のカソード電極（蒸発源）であるＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットにおけるＴｉおよびＹの含有割合を上記の従来Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットのＴｉおよびＹ含有割合に相当するものとし、かつ上記の通り前記金属Ｃｏターゲットをいずれか一方側の前記Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットに並設すると共に、超硬基体が装着されている回転テーブルの回転速度を制御して、
上記素地を、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｚ） ＴｉＸＹＺ ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．５５、Ｚは０．００５〜０．１０を示す）、を満足し、
さらに前記Ｃｏ最高割合分散点のＣｏの分散割合を、素地との合量に占める割合で１〜１０原子％とし、
かつ隣り合う上記Ｃｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点の厚さ方向の間隔を０．０１〜０．１μｍとすると、
上記のＣｏ不存在点では、上記の従来（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ層のもつ特性と同等の特性、すなわちＡｌによるすぐれた高温硬さと耐熱性、Ｔｉによる高強度、さらにＹによるすぐれた耐熱塑性変形性を示し、一方上記のＣｏ最高割合分散点では、高分散割合のＣｏ成分によって一段と高い靭性が確保され、かつこれらＣｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点の間隔をきわめて小さくしたことから、層全体の特性としてすぐれた高温特性および高強度を保持した状態で一段と高い靭性を具備するようになり、したがって、硬質被覆層がかかる構成の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ−Ｃｏ層からなる被覆超硬工具は、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、特に高い機械的衝撃を伴うので高靭性が要求される、高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合にも、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮するようになること。
以上（ａ）および（ｂ）に示される研究結果を得たのである。
【０００９】
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、超硬基体の表面に、
（ａ）上記（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ−Ｃｏからなり、
（ｂ）上記（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎの素地が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｚ） ＴｉＸＹＺ ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３０〜０．５５、Ｚは０．００５〜０．１０を示す）、を満足し、
（ｃ）厚さ方向にそって、Ｃｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、さらに前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へＣｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造を有し、
（ｄ）かつ隣り合う上記Ｃｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点の間隔が、０．０１〜０．１μｍにして、前記Ｃｏ最高割合分散点におけるＣｏ分散割合が素地との合量に占める割合で１〜１０原子％である、
上記（ａ）〜（ｄ）を満足する硬質被覆層を１〜１５μｍの平均層厚で物理蒸着してなる、重切削加工条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆超硬工具に特徴を有するものである。
【００１０】
つぎに、この発明の被覆超硬工具において、これを構成する硬質被覆層の構成を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）素地の組成
素地の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎにおいて、構成成分であるＡｌ成分は、上記の通り高温硬さおよび耐熱性を向上させ、同Ｔｉ成分は高強度を確保するのに不可欠の成分であり、さらにＹ成分は耐熱塑性変形性を向上させて、切削時に形成される高温環境に曝されても切刃部、特にすくい面と逃げ面の交わる切刃稜線部の偏摩耗を防止し、もって偏摩耗が原因の摩耗促進を抑制する作用をもつものであり、したがって、Ｔｉの割合を示すＸ値がＡｌとＹの合量に占める割合（原子比）で０．３０未満では、素地に所望の強度を確保することができず、一方同Ｘ値が同０．５５を越えると、上記の高温特性が急激に低下するようになり、いずれの場合も素地にすぐれた高温特性と強度を具備させることができなくなることから、素地を構成する（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）ＮにおけるＴｉの割合を示すＸ値を０．３０〜０．５５と定めた。
また、Ｙ成分は上記の通り上記高温特性のうちの耐熱塑性変形性を一段と向上させ、切削時に発生する高温環境下での摩耗進行を抑制する作用をもつが、その割合を示すＺ値がＡｌとＴｉの合量に占める割合（原子比）で０．００５未満では、所望の耐熱塑性変形性向上効果が得られず、一方同Ｚ値が同０．１０を越えると、強度の急激な低下が避けられなくなることから、同Ｙの割合を示すＺ値を０．００５〜０．１０と定めた。
【００１１】
（ｂ）Ｃｏ最高割合分散点におけるＣｏの分散割合
高い機械的衝撃を伴う高切り込みや高送りなどの重切削加工条件では、硬質被覆層により一段と高い靭性が要求されることから、素地にＣｏ最高割合分散点を層厚方向に沿って周期的に存在させることにより、靭性の一段の向上を図ったものであり、したがって、Ｃｏの分散割合が素地の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎとの合量に占める割合で１原子％未満では所望の靭性向上効果が得られず、一方、同分散割合が同１０原子％を超えると、硬質被覆層全体の高温特性が急激に低下し、摩耗進行が著しく促進されるようになることから、その分布割合を１〜１０原子％と定めた。
【００１２】
（ｃ）Ｃｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点間の間隔
その間隔が０．０１μｍ未満ではそれぞれの点を明確に形成することが困難であり、この結果層に所望の高靭性、さらに高温特性を確保することができなくなり、またその間隔が０．１μｍを越えるとそれぞれの点がもつ欠点、すなわちＣｏ最高割合分散点であれば高温特性不足、Ｃｏ不存在点であれば靭性不足が層内に局部的に現れ、これが原因で切刃にチッピングが発生し易くなったり、摩耗進行が促進されるようになることから、その間隔を０．０１〜０．１μｍと定めた。
【００１３】
（ｄ）硬質被覆層の平均層厚
その層厚が１μｍ未満では、所望の耐摩耗性を確保することができず、一方その平均層厚が１５μｍを越えると、チッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を１〜１５μｍと定めた。
【００１４】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の被覆超硬工具を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
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、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ３  Ｃ２  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基超硬合金製の超硬基体Ａ１〜Ａ１０を形成した。
【００１５】
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系サーメット製の超硬基体Ｂ１〜Ｂ６を形成した。
【００１６】
ついで、上記の超硬基体Ａ１〜Ａ１０およびＢ１〜Ｂ６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に示されるアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル上に、中心軸から半径方向に所定位置離れた位置に外周部にそって装着し、一方側のカソード電極（蒸発源）として、種々の成分組成をもったＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットおよび金属Ｃｏターゲット、同他方側のカソード電極（蒸発源）として、前記Ａｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットと同じ成分組成をもったＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットを前記回転テーブルを挟んで対向配置し、またボンバート洗浄用金属Ｔｉターゲットも装着し、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５００℃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超硬基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、カソード電極の前記金属Ｔｉターゲット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、もって超硬基体表面をＴｉボンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して２Ｐａ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超硬基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、前記両側のＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットのカソード電極とアノード電極との間には１５０Ａの電流、そして前記金属Ｃｏターゲットとアノード電極との間にはＣｏ最高割合分散点のＣｏ割合に応じて５０〜８０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記超硬基体の表面に、表３，４に示される目標組成の素地に、層厚方向に沿ってＣｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点とが交互に同じく表３，４に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へ、Ｃｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造を有し、かつ同じく表３，４に示される目標層厚の硬質被覆層を蒸着することにより、本発明被覆超硬工具としての本発明表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ（以下、本発明被覆超硬チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
【００１７】
また、比較の目的で、これら超硬基体Ａ１〜Ａ１０およびＢ１〜Ｂ６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に示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、カソード電極（蒸発源）として種々の成分組成をもったＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲットを装着し、さらにボンバート洗浄用金属Ｔｉターゲットも装着し、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５００℃に加熱した後、前記超硬基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、カソード電極の前記金属Ｔｉターゲット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、もって超硬基体表面をＴｉボンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、超硬基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、前記カソード電極のＡｌ−Ｔｉ−Ｙ合金ターゲット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、もって前記超硬基体Ａ１〜Ａ１０およびＢ１〜Ｂ６のそれぞれの表面に、表５，６に示される目標組成および目標層厚を有し、かつ層中にＣｏの分散分布がなく、実質的に（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ（以下、従来被覆超硬チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
【００１８】
つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜１６および従来被覆超硬チップ１〜１６について、これを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・ＳＵＳ３０４の丸棒、
切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：５ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：６分、
の条件（通常の切り込み量は１．５ｍｍ）でのステンレス鋼の乾式連続高切り込み切削加工試験、
被削材：ＪＩＳ・ＳＳ４００の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：５ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：８分、
の条件（通常の切り込み量は１．５ｍｍ）での合金鋼の乾式断続高切り込み切削加工試験、さらに、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ７００の丸棒、
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：５ｍｍ、
送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（通常の切り込み量は１．５ｍｍ）でのダクタイル鋳鉄の乾式連続高切り込み切削加工試験を行い、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３〜６に示した。
【００１９】
【表１】
2004330360.tif 000003
【００２０】
【表２】
2004330360.tif 000004
【００２１】
【表３】
2004330360.tif 000005
【００２２】
【表４】
2004330360.tif 000006
【００２３】
【表５】
2004330360.tif 000007
【００２４】
【表６】
2004330360.tif 000008
【００２５】
（実施例２）
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７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種の超硬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の寸法を有し、かついずれもねじれ角：３０度の４枚刃スクエア形状をもった超硬基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。
【００２６】
ついで、これらの超硬基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８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に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表８に示される目標組成の素地に、層厚方向に沿ってＣｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点とが交互に同じく表８に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へ、Ｃｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造を有し、さらに同じく表８に示される目標層厚の硬質被覆層を蒸着することにより、本発明被覆超硬工具としての本発明表面被覆超硬合金製エンドミル（以下、本発明被覆超硬エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００２７】
また、比較の目的で、上記の超硬基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８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に示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表９に示される目標組成および目標層厚を有し、かつ層中にＣｏの分散分布がなく、実質的に（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬合金製エンドミル（以下、従来被覆超硬エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００２８】
つぎに、上記本発明被覆超硬エンドミル１〜８および従来被覆超硬エンドミル１〜８のうち、本発明被覆超硬エンドミル１〜３および従来被覆超硬エンドミル１〜３については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの板材、
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：３ｍｍ、
テーブル送り：１０００ｍｍ／分、
の条件（通常のテーブル送り量は５００ｍｍ／分）での炭素鋼の乾式高送り溝切削加工試験、本発明被覆超硬エンドミル４〜６および従来被覆超硬エンドミル４〜６については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＵＳ３１６の板材、
切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：２０ｍｍ、
径方向切り込み：４．５ｍｍ、
テーブル送り：２８０ｍｍ／分、
の条件（通常の軸方向切り込み量は１０ｍｍ、通常の径方向切り込み量は１．５ｍｍ）でのステンレス鋼の乾式高切り込み側面切削加工試験、本発明被覆超硬エンドミル７，８および従来被覆超硬エンドミル７，８については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：１０ｍｍ、
テーブル送り：４８０ｍｍ／分、
の条件（通常のテーブル送り量は２４０ｍｍ／分）での合金鋼の乾式高送り溝切削加工試験をそれぞれ行い、いずれの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に至るまでの切削長を測定した。この測定結果を表８、９にそれぞれ示した。
【００２９】
【表７】
2004330360.tif 000009
【００３０】
【表８】
2004330360.tif 000010
【００３１】
【表９】
2004330360.tif 000011
【００３２】
（実施例３）
上記の実施例２で製造した直径が８ｍｍ（超硬基体Ｃ−１〜Ｃ−３形成用）、１３ｍｍ（超硬基体Ｃ−４〜Ｃ−６形成用）、および２６ｍｍ（超硬基体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（超硬基体Ｄ−１〜Ｄ−３）、８ｍｍ×２２ｍｍ（超硬基体Ｄ−４〜Ｄ−６）、および１６ｍｍ×４５ｍｍ（超硬基体Ｄ−７、Ｄ−８）の寸法を有し、かついずれもねじれ角：３０度の２枚刃形状をもった超硬基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８をそれぞれ製造した。
【００３３】
ついで、これらの超硬基体（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に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表１０に示される目標組成の素地に、層厚方向に沿ってＣｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点とが交互に同じく表１０に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へ、Ｃｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造を有し、さらに同じく表１０に示される目標層厚の硬質被覆層を蒸着することにより、本発明被覆超硬工具としての本発明表面被覆超硬合金製ドリル（以下、本発明被覆超硬ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３４】
また、比較の目的で、上記の超硬基体（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２に示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表１１に示される目標組成および目標層厚を有し、かつ層中にＣｏの分散分布がなく、実質的に（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬合金製ドリル（以下、従来被覆超硬ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３５】
つぎに、上記本発明被覆超硬ドリル１〜８および従来被覆超硬ドリル１〜８のうち、本発明被覆超硬ドリル１〜３および従来被覆超硬ドリル１〜３については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の板材、
切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：１０ｍｍ
の条件（通常の送り量は０．１ｍｍ／ｒｅｖ、）での工具鋼の湿式高送り穴あけ切削加工試験、本発明被覆超硬ドリル４〜６および従来被覆超硬ドリル４〜６については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＦＣＤ５００の板材、
切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．５５ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：２０ｍｍ
の条件（通常の送り量は０．２ｍｍ／ｒｅｖ、）でのダクタイル鋳鉄の湿式高送り穴あけ切削加工試験、本発明被覆超硬ドリル７，８および従来被覆超硬ドリル７，８については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ５５Ｃの板材、
切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．６５ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：４０ｍｍ
の条件（通常の送り量は０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、）での炭素鋼の湿式高送り穴あけ切削加工試験、をそれぞれ行い、いずれの湿式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１０、１１にそれぞれ示した。
【００３６】
【表１０】
2004330360.tif 000012
【００３７】
【表１１】
2004330360.tif 000013
【００３８】
この結果得られた本発明被覆超硬工具としての本発明被覆超硬チップ１〜１６、本発明被覆超硬エンドミル１〜８、および本発明被覆超硬ドリル１〜８を構成する硬質被覆層における素地の組成およびＣｏ最高割合分散点のＣｏ分散割合、並びに従来被覆超硬工具としての従来被覆超硬チップ１〜１６、従来被覆超硬エンドミル１〜８、および従来被覆超硬ドリル１〜８の硬質被覆層の組成について、厚さ方向に沿ってＴｉおよびＡｌ、さらにＹの含有割合、さらにＣｏ分散割合をオージェ分光分析装置を用いて測定したところ、本発明被覆超硬工具の硬質被覆層では、目標値と実質的に同じ組成の素地に、Ｃｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点とが目標値と実質的に同じ間隔で交互に繰り返し存在し、かつ前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へ、Ｃｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造を有することが確認され、また硬質被覆層の平均層厚も目標層厚と実質的に同じ値を示した。一方前記従来被覆超硬工具の硬質被覆層では、目標組成と実質的に同じ組成および目標層厚と実質的に同じ平均層厚を示すことが確認された。
【００３９】
【発明の効果】
表３〜１１に示される結果から、硬質被覆層が、層厚方向に沿ってＣｏ最高割合分散点とＣｏ不存在点とが交互に所定間隔をおいて繰り返し存在し、かつ前記Ｃｏ最高割合分散点から前記Ｃｏ不存在点、前記Ｃｏ不存在点から前記Ｃｏ最高割合分散点へ、Ｃｏの分散割合が連続的に増減するＣｏ成分濃度分布変化構造を有する本発明被覆超硬工具は、硬質被覆層が前記Ｃｏ最高割合分散点によって高靭性、前記Ｃｏ不存在点によってすぐれた高温特性のいずれの特性をも具備するようになることから、いずれも各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、高い機械的衝撃を伴う高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合にも、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耐摩耗性を示すのに対して、硬質被覆層が（Ａｌ，Ｔｉ，Ｙ）Ｎ層からなる従来被覆超硬工具においては、前記硬質被覆層がすぐれた高温特性および高強度を有するものの、靭性に劣るものであるために、重切削条件での加工では切刃部にチッピングが発生し、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。
上述のように、この発明の被覆超硬工具は、通常の条件での切削加工は勿論のこと、特に各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、高い機械的衝撃を伴う高切り込みや高送りなどの重切削条件で行なった場合にも、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耐摩耗性を示すものであるから、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】
【図１】この発明の被覆超硬工具を構成する硬質被覆層を形成するのに用いたアークイオンプレーティング装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。
【図２】従来被覆超硬工具を構成する硬質被覆層を形成するのに用いた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】
2004330360.tif 000014
【図２】
2004330360.tif 000015