(57)【要約】【課題】高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具を提供する。【解決手段】サーメット基体の表面に、ＡｌとＴｉとＢの複合窒化物からなる硬質被覆層を１〜１５μｍの全体平均層厚で物理蒸着してなる表面被覆サーメット製切削工具における前記硬質被覆層を、層厚方向にそって、Ｔｉ最低含有点とＴｉ最高含有点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつ前記Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、上記Ｔｉ最高含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．５５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、上記Ｔｉ最低含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．０５〜０．２５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、をそれぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍである硬質被覆層で構成する。【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サーメット基体または炭窒化チタン系サーメット基体の表面に、ＡｌとＴｉとＢの複合窒化物からなる硬質被覆層を１〜１５μｍの全体平均層厚で物理蒸着してなる表面被覆サーメット製切削工具において、
上記硬質被覆層が、層厚方向にそって、Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつ前記Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、
さらに、上記Ｔｉ最高含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．５５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
上記Ｔｉ最低含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．０５〜０．２５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
をそれぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍであること、
を特徴とする高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、硬質被覆層がすぐれた高温特性を有し、したがって特に各種の鋼や鋳鉄などの高熱発生を伴う高速切削加工で、すぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具（以下、被覆サーメット工具という）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、被覆サーメット工具には、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、被覆サーメット工具として、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サーメット基体の表面に、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．５５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）を満足するＡｌとＴｉとＢの複合窒化物［以下、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）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サーメット工具が知られており、かつ前記被覆サーメット工具の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）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によって強度を具備し、さらに同Ｂによる一段の高温硬さ向上効果と相俟って、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（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、上記の被覆サーメット工具が、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サーメット基体を装入し、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−Ｂ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、一方上記サーメット基体には、例えば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件で、前記サーメット基体の表面に、上記（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）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（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７９３６９６号明細書
【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、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆サーメット工具においては、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、これを高い発熱を伴う高速切削条件で用いた場合には、硬質被覆層が高強度と高靭性を具備するものの、高温硬さおよび耐熱性が不十分であるため、硬質被覆層の摩耗進行が促進され、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、特に高速切削加工ですぐれた耐摩耗性を発揮する被覆サーメット工具を開発すべく、上記の従来被覆サーメット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）上記の図２に示されるアークイオンプレーティング装置を用いて形成された従来被覆サーメット工具を構成する（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎからなる硬質被覆層は、層厚全体に亘って均質な高温硬さと耐熱性、および強度を有するが、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サーメット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、一方側に上記の従来（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層の形成にカソード電極（蒸発源）として用いられたＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金に相当する相対的にＴｉ含有量の高いＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金、他方側に相対的にＴｉ含有量の低いＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金をいずれもカソード電極（蒸発源）として対向配置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サーメット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サーメット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、前記サーメット基体の表面に（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層を形成すると、この結果の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ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サーメット基体が上記の一方側の相対的にＴｉ含有量の高いＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金のカソード電極（蒸発源）に最も接近した時点で層中にＴｉ最高含有点が形成され、また前記サーメット基体が上記の他方側の相対的にＴｉ含有量の低いＡｌ−Ｔｉ−Ｂ合金のカソード電極に最も接近した時点で層中にＴｉ最低含有点が形成され、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Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有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Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造をもつようになること。
【０００８】
（ｂ）上記（ａ）の繰り返し連続変化成分濃度分布構造の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層において、例えば対向配置のカソード電極（蒸発源）のそれぞれの組成を調製すると共に、サーメット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Ｔｉ最高含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．５５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
上記Ｔｉ最低含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．０５〜０．２５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
をそれぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有点の厚さ方向の間隔を０．０１〜０．１μｍとすると、
上記Ｔｉ最低含有点部分では、上記の従来（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層に比してＡｌ含有量が相対的に高くなることから、Ｂ成分による高温硬さ向上効果と相俟って、より一段とすぐれた高温硬さと耐熱性を示し、一方上記Ｔｉ最高含有点部分は、前記従来（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層と同等の組成、すなわち前記Ｔｉ最低含有点部分に比して相対的にＡｌ含有量が低く、Ｔｉ含有量の高い組成をもつので、高強度を保持し、かつこれらＴｉ最高含有点とＴｉ最低含有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高強度を保持した状態ですぐれた高温硬さと耐熱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、Ｂ）Ｎ層からなる被覆サーメット工具は、高い発熱を伴う鋼や鋳鉄などの高速切削加工ですぐれた耐摩耗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、サーメット基体の表面に、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎからなる硬質被覆層を１〜１５μｍの全体平均層厚で物理蒸着してなる被覆サーメット工具において、
上記硬質被覆層が、層厚方向にそって、Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつ前記Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、
さらに、上記Ｔｉ最高含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．５５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
上記Ｔｉ最低含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ　ＢＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．０５〜０．２５、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
をそれぞれ満足し、かつ隣り合う上記Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍである、
高速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サーメット工具に特徴を有するものである。
【００１０】
つぎに、この発明の被覆サーメット工具において、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）Ｔｉ最低含有点の組成
Ｔｉ最低含有点の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）ＮにおけるＡｌ成分は高温硬さおよび耐熱性を向上させ、さらに同Ｂ成分は一段と高温硬さを向上させ、一方同Ｔｉ成分には、強度を向上させる作用があるので、前記Ｔｉ最低含有点では相対的にＴｉ含有量を低くし、Ａｌ含有量を高くして、高熱発生を伴う高速切削に適応するすぐれた高温硬さと耐熱性を具備せしめたものであるが、Ｔｉの割合を示すＸ値がＡｌとＢの合量に占める割合（原子比）で０．０５未満になると、相対的にＡｌの割合が多くなり過ぎて、高強度を有するＴｉ最高含有点が隣接して存在しても層自体の強度の低下は避けられず、この結果チッピングなどが発生し易くなり、一方Ｔｉの割合を示すＸ値が同０．２５を越えると、相対的にＡｌの割合が少なくなり過ぎて、高速切削に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るものであり、またＢの割合を示すＹ値がＡｌとＴｉの合量に占める割合（原子比）で０．０１未満では所望の高温硬さ向上効果が得られず、さらに同Ｘ値が０．１０を超えると、強度が急激に低下するようになることから、Ｘ値を０．０５〜０．２５、Ｙ値を０．０１〜０．１０とそれぞれ定めた。
【００１１】
（ｂ）Ｔｉ最高含有点の組成
上記の通りＴｉ最低含有点は高温硬さと耐熱性のすぐれたものであるが、反面強度の劣るものであるため、このＴｉ最低含有点の強度不足を補う目的で、上記の従来（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層と同等の組成、すなわち相対的にＴｉ含有割合が高く、一方Ａｌ含有量が低く、これによって高強度を有するようになるＴｉ最高含有点を厚さ方向に交互に介在させるものであり、したがってＴｉの割合を示すＸ値がＡｌおよびＢ成分との合量に占める割合（原子比）で０．３５未満では、所望のすぐれた強度を確保することができず、一方同Ｘ値が０．５５を越えると、Ａｌに対するＴｉの割合が多くなり過ぎて、Ｔｉ最高含有点の高温硬さと耐熱性が不十分となり、摩耗促進の原因となることから、Ｔｉ最高含有点でのＴｉの割合を示すＸ値を０．３５〜０．５５と定めた。
また、Ｔｉ最高含有点におけるＢ成分は、上記の通りＡｌ成分との共存で高温硬さを一段と向上させ、高熱発生を伴う高速切削で有用な効果を発揮するものであり、したがってＹ値が０．０１未満では所望の高温硬さ向上効果が得られず、一方Ｙ値が０．１０を越えるとＴｉ最高含有点での強度に低下傾向が現れるようになることから、Ｙ値を０．０１〜０．１０と定めた。
【００１２】
（ｃ）Ｔｉ最低含有点とＴｉ最高含有点間の間隔
その間隔が０．０１μｍ未満ではそれぞれの点を上記の組成で明確に形成することが困難であり、この結果硬質被覆層に所望の高温硬さと耐熱性、および強度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Ｔｉ最低含有点であれば強度不足、Ｔｉ最高含有点であれば高温硬さおよび耐熱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）硬質被覆層の全体平均層厚
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、切刃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、この発明の被覆サーメット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、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基超硬合金製のサーメット基体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系サーメット製のサーメット基体Ｂ１〜Ｂ６を形成した。
【００１６】
ついで、上記のサーメット基体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、一方側のカソード電極（蒸発源）として、種々の成分組成をもったＴｉ最低含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ合金、他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Ｔｉ最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ合金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サーメット基体に−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Ｔｉ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、もってサーメット基体表面を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サーメット基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつそれぞれのカソード電極（前記Ｔｉ最低含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ合金およびＴｉ最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｂ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、もって前記サーメット基体の表面に、層厚方向に沿って表３，４に示される目標組成のＴｉ最低含有点とＴｉ最高含有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Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく表３，４に示される目標全体層厚の硬質被覆層を蒸着することにより、本発明被覆サーメット工具としての本発明表面被覆サーメット製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。
【００１７】
また、比較の目的で、これらサーメット基体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−Ｂ合金を装着し、またボンバート洗浄用金属Ｔｉ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、前記サーメット基体に−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Ｔｉ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、もってサーメット基体表面を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、前記サーメット基体に印加するバイアス電圧を−１００Ｖに下げて、前記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、もって前記サーメット基体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、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化のない（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆サーメット工具としての従来表面被覆サーメット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。
【００１８】
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１〜１０および従来被覆チップ１〜１０については、
被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の丸棒、
切削速度：４５０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：２．５ｍｍ、
送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件での合金鋼の乾式連続高速切削加工試験、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ５０Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：２ｍｍ、
送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：５分、
の条件での炭素鋼の乾式断続高速切削加工試験を行なった。
【００１９】
さらに、本発明被覆チップ１１〜１６および従来被覆チップ１１〜１６については、
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、
切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：２．５ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件での合金鋼の乾式連続高速切削加工試験、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ５５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：２ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：５分、
の条件での炭素鋼の乾式断続高速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７に示した。
【００２０】
【表１】
2004130496.tif 000002
【００２１】
【表２】
2004130496.tif 000003
【００２２】
【表３】
2004130496.tif 000004
【００２３】
【表４】
2004130496.tif 000005
【００２４】
【表５】
2004130496.tif 000006
【００２５】
【表６】
2004130496.tif 000007
【００２６】
【表７】
2004130496.tif 000008
【００２７】
（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８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種のサーメット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８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サーメット基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。
【００２８】
ついで、これらのサーメット基体（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、層厚方向に沿って表９に示される目標組成のＴｉ最低含有点とＴｉ最高含有点とが交互に同じく表９に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく表９に示される目標全体層厚の硬質被覆層を蒸着することにより、本発明被覆サーメット工具としての本発明表面被覆サーメット製エンドミル（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、上記のサーメット基体（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１０に示される目標組成および目標層厚を有し、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化のない（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆サーメット工具としての従来表面被覆サーメット製エンドミル（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・ＳＫＤ６１の板材、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：０．１ｍｍ、
テーブル送り：１０００ｍｍ／分、
の条件での焼き入れ鋼の乾式高速溝切削加工試験、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・ＳＣＭ４３５の板材、
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：１ｍｍ、
テーブル送り：８００ｍｍ／分、
の条件での合金鋼の乾式高速溝切削加工試験、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・ＦＣ２５０の板材、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：４．５ｍｍ、
テーブル送り：５００ｍｍ／分、
の条件での鋳鉄の乾式高速溝切削加工試験をそれぞれ行い、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９、１０にそれぞれ示した。
【００３１】
【表８】
2004130496.tif 000009
【００３２】
【表９】
2004130496.tif 000010
【００３３】
【表１０】
2004130496.tif 000011
【００３４】
（実施例３）
上記の実施例２で製造した直径が８ｍｍ（サーメット基体Ｃ−１〜Ｃ−３形成用）、１３ｍｍ（サーメット基体Ｃ−４〜Ｃ−６形成用）、および２６ｍｍ（サーメット基体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（サーメット基体Ｄ−１〜Ｄ−３）、８ｍｍ×２２ｍｍ（サーメット基体Ｄ−４〜Ｄ−６）、および１６ｍｍ×４５ｍｍ（サーメット基体Ｄ−７、Ｄ−８）の寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の２枚刃形状をもったサーメット基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８をそれぞれ製造した。
【００３５】
ついで、これらのサーメット基体（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、層厚方向に沿って表１１に示される目標組成のＴｉ最低含有点とＴｉ最高含有点とが交互に同じく表１１に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、かつ同じく表１１に示される目標全体層厚の硬質被覆層を蒸着することにより、本発明被覆サーメット工具としての本発明表面被覆サーメット製ドリル（以下、本発明被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３６】
また、比較の目的で、上記のサーメット基体（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１２に示される目標組成および目標層厚を有し、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化のない（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆サーメット工具としての従来表面被覆サーメット製ドリル（以下、従来被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３７】
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×２５０、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＳ４００の板材、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：８ｍｍ、
の条件での構造用鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験、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・Ｓ５０Ｃの板材、
切削速度：１２０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．２３ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：１６ｍｍ、
の条件での炭素鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験、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・ＳＣＭ４２０の板材、
切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．２３ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：３２ｍｍ、
の条件での合金鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験、をそれぞれ行い、いずれの湿式高速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１１、１２にそれぞれ示した。
【００３８】
【表１１】
2004130496.tif 000012
【００３９】
【表１２】
2004130496.tif 000013
【００４０】
この結果得られた本発明被覆サーメット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、および本発明被覆ドリル１〜８を構成する硬質被覆層におけるＴｉ最高含有点とＴｉ最低含有点の組成、並びに従来被覆サーメット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、および従来被覆ドリル１〜８の硬質被覆層について、厚さ方向に沿ってＡｌ、Ｔｉ、およびＢの含有量をオージェ分光分析装置を用いて測定したところ、本発明被覆サーメット工具の硬質被覆層では、Ｔｉ最高含有点とＴｉ最低含有点とがそれぞれ目標値と実質的に同じ組成および間隔で交互に繰り返し存在し、かつ前記Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ成分含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有することが確認され、また硬質被覆層の全体平均層厚も目標全体層厚と実質的に同じ値を示した。一方前記従来被覆サーメット工具の硬質被覆層では厚さ方向に沿って組成変化が見られず、かつ目標組成と実質的に同じ組成および目標全体層厚と実質的に同じ全体平均層厚を示すことが確認された。
【００４１】
【発明の効果】
表３〜１２に示される結果から、硬質被覆層が層厚方向にＴｉ最低含有点とＴｉ最高含有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Ｔｉ最高含有点から前記Ｔｉ最低含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｔｉ最高含有点へＴｉ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有する本発明被覆サーメット工具は、いずれも鋼や鋳鉄の切削加工を高い発熱を伴う高速で行っても、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、硬質被覆層が層厚方向に沿って実質的に組成変化のない（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層からなる従来被覆サーメット工具においては、高温を伴う高速切削加工では高温硬さと耐熱性不足が原因で切刃の摩耗進行が速く、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、この発明の被覆サーメット工具は、特に各種の鋼や鋳鉄などの高速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、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】
【図１】この発明の被覆サーメット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】従来被覆サーメット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】
2004130496.tif 000014
【図２】
2004130496.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月29日(2002.10.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、比較の目的で、上記のサーメット基体（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１２に示される目標組成および目標層厚を有し、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化のない（Ａｌ，Ｔｉ，Ｂ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆サーメット工具としての従来表面被覆サーメット製ドリル（以下、従来被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。