(57)【要約】      （修正有）【課題】難削材の高速切削で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗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】ＷＣ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、ＡｌとＴｉとＳの複合窒化物層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り、層厚方向にそって、Ｓ成分最高含有点とＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有割合量が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造を有し、さらに、前記Ｓ成分最高含有点が、特定の組成比率を有し、かつ隣り合う上記Ｓ成分最高含有点とＳ成分不含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍである硬質被覆層で構成する。【選択図】        図１
2004314245.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、ＡｌとＴｉとＳ（硫黄）の複合窒化物層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超硬合金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、Ｓ成分最高含有点とＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有割合が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造を有し、
さらに、上記Ｓ成分最高含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ  ＳＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．６０、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、上記Ｓ成分不含有点が、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．６０を示す）、
を満足し、かつ隣り合う上記Ｓ成分最高含有点とＳ成分不含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍであること、
を特徴とする難削材の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、硬質被覆層がすぐれた高温硬さと耐熱性、高強度、さらにすぐれた潤滑性を兼ね備え、したがって特に高熱発生を伴うステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金、さらに軟鋼などの難削材の高速切削加工を行なった場合にも、硬質被覆層が長期に亘ってすぐれた耐摩耗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＋Ｙ）ＴｉＸ  ＳＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．６０、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）を満足するＡｌとＴｉとＳの複合窒化物［以下、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）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、かかる被覆超硬工具が、硬質被覆層を構成する前記（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）Ｎ層が高温硬さおよび耐熱性、強度、さらに潤滑性を有することから、特に各種の鋼や鋳鉄などの高速切削加工条件での連続切削や断続切削加工に用いられ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−Ｓ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，Ｓ）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。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３３１４０６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、被覆超硬工具には被削材の材質に対する汎用性、すなわちできるだけ多くの材質の被削材を切削できる性質を具備することが強く要求される傾向にあるが、上記の従来被覆超硬工具においては、これを通常の鋼や鋳鉄の高速切削加工に用いた場合には問題はないが、特に高熱発生を伴うステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金、さらに軟鋼などの難削材の高速切削加工に用いた場合には、高温硬さおよび耐熱性（高温特性）不足が原因で、摩耗進行が著しく促進するようになることから、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、特に高熱発生を伴う難削材の高速切削加工ですぐれた耐摩耗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）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超硬工具を構成する（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）Ｎ層は、層厚全体に亘って実質的に均一な組成を有し、したがって均質な高温硬さと耐熱性、強度、および潤滑性を有するが、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、一方側にＳ成分最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｓ合金、他方側にＳ成分不含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ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に、これ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、前記超硬基体の表面に（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）Ｎ層を形成すると、この結果の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）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超硬基体が上記の一方側のＡｌ−Ｔｉ−Ｓ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Ｓ成分最高含有点が形成され、また前記超硬基体が上記の他方側のＡｌ−Ｔｉ合金のカソード電極に最も接近した時点で層中にＳ成分不含有点が形成され、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Ｓ成分最高含有点とＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｔｉ最低含有点から前記Ｓ成分不含有点へＳ成分含有割合が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造をもつようになること。
【０００８】
（ｂ）上記（ａ）のＳ成分濃度分布連続変化構造の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）Ｎ層において、対向配置の一方側のカソード電極（蒸発源）であるＡｌ−Ｔｉ−Ｓ合金におけるＴｉおよびＳ含有量を上記の従来（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）Ｎ層形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｓ合金のＴｉおよびＳ含有量に相当するものとし、同他方側のカソード電極（蒸発源）であるＡｌ−Ｔｉ合金におけるＴｉ含有量も前記Ａｌ−Ｔｉ−Ｓ合金のＴｉ含有量と同じくすると共に、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Ｓ成分最高含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ  ＳＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．６０、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
上記Ｓ成分不含有点が、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．６０を示す）、
を満足し、かつ隣り合う上記Ｓ成分最高含有点とＳ成分不含有点の厚さ方向の間隔を０．０１〜０．１μｍとすると、
上記Ｓ成分最高含有点部分では、上記の従来（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）Ｎ層のもつ高温硬さと耐熱性、強度、および潤滑性に相当する高温硬さと耐熱性（高温特性）、強度、さらにすぐれた潤滑性を示し、一方上記Ｓ成分不含有点部分では、実質的にＳ成分を含有しない（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎからなるので、相対的にＡｌによる一段の高温硬さと耐熱性の向上、さらに同じくＴｉによる一段の強度向上が図られ、かつこれらＳ成分最高含有点とＳ成分不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すぐれた潤滑性を保持した状態で、一段とすぐれた高温特性と高強度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，Ｓ）Ｎ層からなる被覆超硬工具は、特に高熱発生を伴うステンレス鋼やＮｉ基耐熱合金、軟鋼などの難削材の高速切削加工に用いた場合にも、前記硬質被覆層が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、超硬基体の表面に、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）Ｎ層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超硬工具において、
上記硬質被覆層が、層厚方向にそって、Ｓ成分最高含有点とＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有量が連続的に変化するＳ成分濃度分布変化構造を有し、
さらに、上記Ｓ成分最高含有点が、組成式：（Ａｌ１−（Ｘ＋Ｙ）ＴｉＸ  ＳＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．６０、Ｙ：０．０１〜０．１０を示す）、
上記Ｓ成分不含有点が、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．３５〜０．６０を示す）、
を満足し、かつ隣り合う上記Ｓ成分最高含有点とＳ成分不含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍである、
難削材の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）Ｓ成分最高含有点の組成
Ｓ成分最高含有点の（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）ＮにおけるＡｌ成分は、高温硬さおよび耐熱性（高温特性）を向上させ、同じくＴｉ成分は強度を向上させ、さらにＳ成分は潤滑性を向上させる作用をもつものであり、したがって、Ｔｉの含有割合を示すＸ値がＡｌとＳの合量に占める割合（原子比）で０．３５未満では、所望の高強度を確保することができず、これがチッピング発生の原因となり、一方そのＸ値が０．６０を越えるとＡｌ成分の含有割合が少なくなり過ぎて高温特性が急激に低下し、摩耗進行が促進するようになり、またＳの含有割合を示すＹ値が同じく０．０１未満では所望のすぐれた潤滑性を確保することができず、一方そのＹ値が０．１０を越えると高温特性および強度に低下傾向が現れるようになることから、Ｘ値を０．３５〜０．６０、Ｙ値を０．０１〜０．１０と定めた。
【００１１】
（ｂ）Ｓ成分不含有点の組成
（Ａｌ，Ｔｉ）ＮからなるＳ成分不含有点によって、上記の通り上記Ｓ成分最高含有点に比して相対的に一段とすぐれた高温特性と高強度を確保し、高熱発生を伴う難削材の高速切削加工にすぐれた耐摩耗性を発揮するようにしたものであり、したがってＸ値が０．３５未満では所望の高強度を確保することができず、一方Ｘ値が０．６０を越えるとすぐれた高温特性の確保は困難になることから、Ｘ値を０．３５〜０．６０と定めた。
【００１２】
（ｃ）Ｓ成分最高含有点とＳ成分不含有点間の間隔
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すぐれた高温特性および強度と潤滑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Ｓ成分最高含有点であれば高温特性および強度不足、Ｓ成分不含有点であれば潤滑性不足が層内に局部的に現れ、これが原因で摩耗進行が促進す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、これ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Ｓ成分最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｓ合金、他方側のカソード電極（蒸発源）としてＳ成分不含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ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、それぞれのカソード電極（前記Ｓ成分最高含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ−Ｓ合金およびＳ成分不含有点形成用Ａｌ−Ｔｉ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、もって前記超硬基体の表面に、層厚方向に沿って表３，４に示される目標組成のＳ成分最高含有点とＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有割合が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造を有し、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−Ｓ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、前記超硬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、かつ層厚方向に沿って実質的に組成変化のない（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓ）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・Ｓ４５Ｃの丸棒、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：２ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：２０分、
の条件での軟鋼の乾式連続高速切削加工試験、
被削材：ＪＩＳ・ＳＵＳ３０４の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：２ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件でのステンレス鋼の乾式断続高速切削加工試験、さらに、
被削材：Ｎｉ基耐熱合金（質量％で、Ｃｒ：１８％、Ｆｅ：１８．５％、Ｍｏ：３％、Ｔｉ：２．４％、Ａｌ：０．５％、Ｎｂ＋Ｔａ：５．１％含有）の丸棒、
切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：０．２ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件でのＮｉ基耐熱合金の湿式連続高速切削加工試験（水溶性切削油使用）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。
【００１９】
【表１】
2004314245.tif 000003
【００２０】
【表２】
2004314245.tif 000004
【００２１】
【表３】
2004314245.tif 000005
【００２２】
【表４】
2004314245.tif 000006
【００２３】
【表５】
2004314245.tif 000007
【００２４】
【表６】
2004314245.tif 000008
【００２５】
【表７】
2004314245.tif 000009
【００２６】
（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［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超硬基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。
【００２７】
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、層厚方向に沿って表９に示される目標組成のＳ成分最高含有点とＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有割合が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造を有し、かつ同じく表９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。
【００２８】
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，Ｓ）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。
【００２９】
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Ｎｉ基耐熱合金（質量％で、Ｃｒ：１８％、Ｆｅ：１８．５％、Ｍｏ：３％、Ｔｉ：２．４％、Ａｌ：０．５％、Ｎｂ＋Ｔａ：５．１％含有）の板材、
切削速度：２５ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：６ｍｍ、
径方向切り込み：０．３ｍｍ、
テーブル送り：７５ｍｍ／分、
の条件でのＮｉ基耐熱合金の湿式高速側面切削加工試験、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・ＳＵＳ３０４の板材、
切削速度：６５ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：１５ｍｍ、
径方向切り込み：２ｍｍ、
テーブル送り：２９０ｍｍ／分、
の条件でのステンレス鋼の湿式高速側面切削加工試験、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・Ｓ４５Ｃの板材、
切削速度：１３０ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：３００ｍｍ、
径方向切り込み：４ｍｍ、
テーブル送り：１４０ｍｍ／分、
の条件での軟鋼の湿式高速側面切削加工試験をそれぞれ行い、いずれの湿式側面切削加工試験（水溶性切削油使用）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９、１０にそれぞれ示した。
【００３０】
【表８】
2004314245.tif 000010
【００３１】
【表９】
2004314245.tif 000011
【００３２】
【表１０】
2004314245.tif 000012
【００３３】
（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、並びにねじれ角：３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。
【００３４】
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、層厚方向に沿って表１１に示される目標組成のＳ成分最高含有点とＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有割合が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造を有し、かつ同じく表１１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。
【００３５】
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，Ｓ）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。
【００３６】
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・ＳＵＳ３０４の板材、
切削速度：４０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１０ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：１２ｍｍ、
の条件でのステンレス鋼の湿式高速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Ｎｉ基耐熱合金（質量％で、Ｃｒ：１８％、Ｆｅ：１８．５％、Ｍｏ：３％、Ｔｉ：２．４％、Ａｌ：０．５％、Ｎｂ＋Ｔａ：５．１％含有）の板材、
切削速度：４０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：２４ｍｍ、
の条件でのＮｉ基耐熱合金の湿式高速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・Ｓ４５Ｃの板材、
切削速度：１７０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：５０ｍｍ、
の条件での軟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。
【００３７】
【表１１】
2004314245.tif 000013
【００３８】
【表１２】
2004314245.tif 000014
【００３９】
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、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を構成する硬質被覆層について、厚さ方向に沿ってＡｌ、Ｔｉ、およびＳ成分の含有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では、Ｓ成分最高含有点とＳ成分不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、かつかつ前記Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有割合が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造を有することが確認され、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。一方従来被覆超硬工具の硬質被覆層においては、厚さ方向に沿って組成変化は見られないが、目標値と実質的に同じ組成を示し、また平均層厚も目標層厚と実質的に同じ値を示した。
【００４０】
【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、すぐれた潤滑性を有するＳ成分最高含有点とすぐれた高温硬さと耐熱性を有するＳ成分不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Ｓ成分最高含有点から前記Ｓ成分不含有点、前記Ｓ成分不含有点から前記Ｓ成分最高含有点へＳ成分含有割合が連続的に変化するＳ成分濃度分布連続変化構造を有する本発明被覆超硬工具は、いずれも高熱発生を伴う難削材であるステンレス鋼および軟鋼の高速切削加工に用いた場合にも、硬質被覆層が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，Ｓ）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潤滑性を有するものの、高温硬さと耐熱性が不十分であるために、切削時発生の高熱で摩耗進行が著しく促進されることから、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、通常の鋼や鋳鉄などの高速切削加工は勿論のこと、特にステンレス鋼などの難削材の高速切削加工に場合にも、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するものであるから、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】
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【図２】
2004314245.tif 000016