(57)【要約】  【課題】  特に黒皮や硬質粒子相を含んだ鋳鉄等の難削材の切削に際して、過酷な条件で切削する場合においても、切削時の被膜の剥離、チッピングの防止により、優れた耐摩耗性を有する長寿命の切削工具を提供する  【解決手段】  炭化タングステン基超硬合金母材６の表面にチタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物の単層及び又は複層からなる第一層２と、酸化アルミニウムからなる第三層４の間にすくなくともＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｏを含む第二層３を設ける。  【選択図】  図１
2004268251.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母材の表面に、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物のうちの単層または複層からなる第一層と、少なくともチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびコバルト（Ｃｏ）を主として含む第二層と、酸化アルミニウムからなる第三層とを順次形成してなる硬質被覆層を具備することを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記第二層は、前記母材、前記第一層および前記第三層中のいずれかの元素が拡散することによって形成されたもの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】
前記第二層が間欠的に存在し、かつ該第二層が連続的で均一に存在すると仮定したときの平均膜厚が０．０５〜４μｍ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。
【請求項４】
前記第二層についてのオージェ電子分光分析データにおいて、１４００ｅＶ付近のＡｌのピーク強度、１７５０ｅＶ付近のＷのピーク強度および８００ｅＶ付近のＣｏのピーク強度をそれぞれＩＡｌ、ＩＷ、ＩＣｏとしたとき、ＩＷ／ＩＡｌ＝０．１〜０．５、ＩＣｏ／ＩＡｌ＝０．１〜０．５であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
前記第一層のうちの最上層が筋状の炭窒化チタン層からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
前記筋状の炭窒化チタン層の平均膜厚を０．５〜１５μｍとすることを特徴とする請求項５記載の表面被覆切削工具。
【請求項７】
前記第一層のうちの最下層が粒状の窒化チタン層からなることを特徴とする請求項５または６記載の表面被覆切削工具。
【請求項８】
前記窒化チタン層の平均膜厚を０．５〜３μｍとすることを特徴とする請求項７記載の表面被覆切削工具。
【請求項９】
前記第三層の酸化アルミニウムがκ型結晶、またはκ型結晶が５０重量％以上を占め、残りがα型結晶からなる混合晶からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項１０】
前記炭化タングステン基超硬合金母材の極表面におけるＷおよびＣｏの濃度が母材の内部に比べて高くなっていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項１１】
前記第一層および前記第三層中のＷおよびＣｏ濃度と比して前記第二層中のＷおよびＣｏ濃度が２倍以上高くなってい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。
【請求項１２】
炭化タングステン基超硬合金母材の表面に、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物のうちの単層または複層からなる第一層、および酸化アルミニウムからなる第三層の硬質層を順次成膜した後、１．３〜４０ｋＰａの水素および／または窒素雰囲気中、処理温度：８５０〜１１００℃で１〜１０時間加熱処理して、前記第一層と前記第三層との間に、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびコバルト（Ｃｏ）を主として含む第二層を形成させることを特徴とする表面被覆切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、優れた耐チッピング性および耐膜剥離性を有する層間密着性を向上させた硬質被覆層を表面に被着形成した表面被覆切削工具とその製造方法に関し、特に黒皮や硬質粒子相を含んだ鋳鉄等の難削材の切削に際して、優れた切削特性を有する表面被覆切削工具とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属の切削加工に広く用いられている切削工具は、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族金属の少なくとも１種、特にＷＣ（炭化タングステン）を主体とする硬質相と、Ｃｏ（コバルト）やＮｉ（ニッケル）等の鉄族金属の結合相からなる超硬合金やサーメット等の硬質合金の表面に、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層およびＡｌ２Ｏ３層等の硬質被覆層を単層または複数層被着形成した表面被覆切削工具が用いられており、中でもＴｉＣ層、ＴｉＮ層およびＴｉＣＮ層の組み合わせ（チタン系被覆層）−酸化アルミニウム層の順に順次成膜した切削工具が多用されている。
【０００３】
これら表面被覆切削工具は、主に鋳鉄や炭素鋼等の切削に利用されているが、特に硬質被覆層のチタン系硬質層と酸化アルミニウム層との層間密着性が低いことによる硬質被覆層間の剥離やチッピングが発生して切削工具の耐摩耗性を低下させるという問題があった。
【０００４】
そこで、特許文献１では、ＴｉＣＮ層を含むチタン系硬質層を形成後に、１０〜１００ｔｏｒｒの水素雰囲気中、温度：８５０〜１１００℃に１〜５時間保持の条件で加熱処理を施すことで、ＴｉＣＮの結晶粒界にＷとＣｏを拡散含有させ、硬質層の層間密着性を向上させている。
【０００５】
また、特許文献２では、ＴｉＣＮ層とＡｌ２Ｏ３層の間に、Ｃｕｋα線を線源として用いたＸ線回折で、２４．０±１度の回折角（２θ）に最高回折ピーク高さが現れるＸ線回折パターンを示す化学蒸着または物理蒸着のＴｉ２Ｏ３層を０．１〜２μｍの平均層厚で介在させることで、ＴｉＣＮ層とＡｌ２Ｏ３層の層間密着性を向上させている。
【特許文献１】特許第３２６９３０５号公報
【特許文献２】特開平１１−２６９６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１で開示された方法では、特に鋳鉄等の耐衝撃性が要求される被削材の切削に際しては、チタン系硬質層と酸化アルミニウム層との間の密着性は不十分であった。
【０００７】
また、上記特許文献２で開示されたＴｉＣＮ層とＡｌ２Ｏ３層との間にチタンの酸化物を介在させる方法では、近年の高負荷加工には対応できない。
【０００８】
したがって、本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、特に黒皮や硬質粒子相を含んだ鋳鉄等の難削材の切削に際して、過酷な条件で切削する場合においても、切削時の硬質被覆層の剥離、チッピングの防止により、優れた耐摩耗性を有する長寿命の切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、上記課題に対して検討した結果、炭化タングステン基超硬合金母材の表面にチタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物の単層および／または、複層からなる第一層と、酸化アルミニウムからなる第三層の間に少なくともＡｌ、Ｔｉ、ＷおよびＣｏを含む第二層が存在することで、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物の単層及び又は複層からなる第一層と酸化アルミニウムからなる第三層の間および母材と第一層の層間密着性を向上させることができる結果、硬質被覆層の付着強度が向上して、切削でのチッピングおよび膜剥離を抑制することが出来ることを知見した。
【００１０】
また、前記第二層は、前記母材、前記第一層および前記第三層中のいずれかの元素が拡散することによって形成されたものであることが望ましい。
【００１１】
さらに、前記第二層が間欠的に存在し、かつ該第二層が連続的で均一に存在すると仮定したときの平均膜厚が０．０５〜４μｍであることが望ましい。
【００１２】
また、前記第二層についてのオージェ電子分光分析データにおいて、１４００ｅＶ付近のＡｌのピーク強度、１７５０ｅＶ付近のＷのピーク強度および８００ｅＶ付近のＣｏのピーク強度をそれぞれＩＡｌ、ＩＷ、ＩＣｏとしたとき、ＩＷ／ＩＡｌ＝０．１〜０．５、ＩＣｏ／ＩＡｌ＝０．１〜０．５であることが望ましい。
【００１３】
さらに、前記第一層のうちの最上層が筋状の炭窒化チタン層からなることが望ましい。
【００１４】
また、前記筋状の炭窒化チタン層の平均膜厚を０．５〜１５μｍとすることが望ましい。
【００１５】
さらに、前記第一層のうちの最下層が粒状の窒化チタン層からなることが望ましい。
【００１６】
また、前記窒化チタン層の平均膜厚を０．５〜３μｍとすることが望ましい。
【００１７】
さらに、前記第三層の酸化アルミニウムがκ型結晶、またはκ型結晶が５０重量％以上を占め、残りがα型結晶からなる混合晶からなることが望ましい。
【００１８】
また、前記炭化タングステン基超硬合金母材の極表面におけるＷおよびＣｏの濃度が母材の内部に比べて高くなっていることが望ましい。
【００１９】
さらに、前記第一層および前記第三層中のＷおよびＣｏ濃度と比して前記第二層中のＷおよびＣｏ濃度が２倍以上高くなっていることが望ましい。
【００２０】
本発明の表面被覆切削工具の製造方法は、炭化タングステン基超硬合金母材の表面に、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物のうちの単層または複層からなる第一層、および酸化アルミニウムからなる第三層の硬質層を順次成膜した後、１．３〜４０ｋＰａの水素および／または窒素雰囲気中、処理温度：８５０〜１１００℃で１〜１０時間加熱処理して、前記第一層と前記第三層との間に、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびコバルト（Ｃｏ）を主として含む第二層を形成させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る表面被覆切削工具によれば、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物の単層及び又は複層からなる第一層と、酸化アルミニウムからなる第三層の間に少なくともＡｌ、Ｔｉ、Ｗ、Ｃｏを含む第二層が存在することで、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物のうちの単層または複層からなる第一層と酸化アルミニウムからなる第三層の間の層間密着性を向上させ、切削でのチッピングおよび膜剥離等の工具損傷を抑制させることができる。
【００２２】
また、本発明に係る表面被覆切削工具の製造方法によれば、炭化タングステン基超硬合金母材の表面に、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物のうちの単層または複層からなる第一層、および酸化アルミニウムからなる第三層の硬質層を順次成膜した後、１．３〜４０ｋＰａの水素および／または窒素雰囲気中、処理温度：８５０〜１１００℃で１〜１０時間加熱処理して、前記第一層と前記第三層との間に、チタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびコバルト（Ｃｏ）を主として含む第二層を形成することから、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物のうちの単層または複層からなる第一層と酸化アルミニウムからなる第三層の間の層間密着性を容易に向上させることができ、切削でのチッピングおよび膜剥離等の工具損傷を容易に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の表面被覆切削工具について、その一例についての概念図である図１、図１の第二層付近についての要部拡大断面模式図である図２、硬質被覆層１と母材６との界面付近についての要部拡大断面模式図である図３および、第二層３のオージェ電子分光分析の結果を示す図４を基に説明する。
【００２４】
図１によれば、本発明の表面被覆切削工具は、炭化タングステン基超硬合金母材１の上にチタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物の単層および／または複層からなる第一層２と、酸化アルミニウムからなる第三層４を順次形成してなる硬質被覆層１を具備している。
【００２５】
そして、本発明では、第一層２と第三層４との間に少なくともチタン（Ｔｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）およびコバルト（Ｃｏ）を含む第二層３が存在することを特徴とするものであり、この第二層３が中間層の役割を果たし、第一層２と第三層４の層間密着性を向上させ、硬質被覆層１の付着強度を上げ、切削でのチッピングおよび膜剥離による耐摩耗性等の切削性能の低下を抑制する効果を得ることができる。
【００２６】
ここで、本発明によれば、第二層３が母材６、第一層２および第三層４中のいずれかに含有される元素の拡散によって形成されることが望ましい。拡散によって第二層３中に第一層２および第三層４の元素が含有されるため、第二層３と第一層２および第二層３と第三層４との層間密着性が向上し耐膜剥離性が向上するため望ましい。さらに、母材６中の元素であるＷおよびＣｏが含有されることで第二層３の層間密着性と靭性が向上するため耐欠損性および耐チッピング性が向上する点でも望ましい。
【００２７】
また、第二層３が間欠的に存在することで、硬質被覆層１にかかる残留応力を最適化することができるため、残留応力による膜剥離や欠損を防ぐことができる点で望ましい。ここで、間欠的に存在するということは、図２に示されるような第二層３中に間欠部分１０が点在しているという状態を示す。また、第二層３が連続的で均一に存在していると仮定したとき（間欠部の角と角を直線的につないだと仮定したとき）の第二層３の平均膜厚が０．０５〜４μｍであることが、第一層２と第三層４との付着力を向上させることができ、かつ、厚膜化による付着力の低下を防ぐことができるため望ましい。
【００２８】
また、図４に示すように、第二層３についてのオージェ電子分光分析データにおいて、１４００ｅＶ付近のＡｌのピーク強度、１７５０ｅＶ付近のＷのピーク強度および８００ｅＶ付近のＣｏのピーク強度をそれぞれＩＡｌ、ＩＷ、ＩＣｏとしたとき、ＩＷ／ＩＡｌの比が０．１〜０．５、ＩＣｏ／ＩＡｌの比が０．１〜０．５であることにより、ＷおよびＣｏが過度に拡散し、破壊源となることを防ぎ、耐欠損性を向上させることができるため望ましい。
【００２９】
また、第三層４の酸化アルミニウムがκ型結晶、またはκ型結晶が５０重量％以上を占め、残りがα型結晶からなる混合晶であることが、鋳鉄の黒皮切削のような高負荷切削では、第二層３との層間密着性を更に向上させることができることで、酸化アルミニウムからなる第三層４の耐膜剥離性を向上させる点で望ましい。これらの結晶構造は一般的なＸ線回折法（不図示）により測定できる。ここで、酸化アルミニウムからなる第三層４中には、後述する熱処理の際の拡散によりＴｉの炭化物、酸化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物および炭窒酸化物等の化合物が含有されていてもよい。
【００３０】
また、第一層２の最上層８を筋状粒子からなる炭窒化チタンとすることが、耐摩耗性を劣化させずに耐欠損性を向上させることができるため望ましい。さらに、前記炭窒化チタン層の平均膜厚を０．５〜１５μｍ、特に４〜８μｍとすることが、第三層４の靭性を向上させることができ、かつ、厚膜化による付着力の低下を防ぐことができるため望ましい。
【００３１】
さらに、図３に示すように第一層として粒状晶の窒化チタンからなる下地層７を含むことが、母材６と前記第一層２の層間密着性を向上させ、第一層２と第三層４の層間密着性向上の効果との相乗効果により、鋳鉄の黒皮切削のような高負荷切削ではより耐膜剥離性、耐チッピング性を向上させる点で望ましい。また、窒化チタンによって母材からのＷＣおよびＣｏの拡散量を調整することができるため、第二層３の膜厚を制御することができ、かつ、ＷＣおよびＣｏの過度の拡散による硬質被覆層１の耐欠損性の低下を防ぐことができる。
【００３２】
また、下地層７の平均膜厚が０．５〜３．０μｍであることが、第三層４の付着力を向上させ、耐膜剥離性、耐チッピング性を向上させることができ、かつ、厚膜化による付着力の低下を防ぐことができるため望ましい。
【００３３】
さらに、炭化タングステン基超硬合金母材６の極表面、特に表面から内部に向かって０．０５〜３μｍの深さ範囲におけるＷおよびＣｏの濃度が内部に比べて高くなっていることが、切削の際に生じる衝撃を吸収して硬質被覆層１の耐欠損性を向上させることができるため望ましい。
【００３４】
また、第一層２および第三層４に含有しているＷおよびＣｏ濃度と比して、第二層３に含有しているＷおよびＣｏ濃度が２倍以上高くなっていること、好ましくは、ＷＣおよびＣｏが第一層２および第三層４には１重量％以下、特に０．５重量％以下で検出されず、第二層のみに検出されることが、前記第一層と第三層の層間密着性を強くすることができ、かつ、硬質被覆層１の耐摩耗性が低下することを防ぐことができるため望ましい。
【００３５】
また、硬質被覆層１の最外層５としてＴｉＮをつけることが望ましい。ＴｉＮは、金色を呈しているため、切削した後にＴｉＮが摩耗して、摩耗した部分の色が金色ではなくなるため、その表面被覆切削工具１を使用したかどうかの判別が可能となるためである。
【００３６】
（製造方法）
上述した表面被覆切削工具を製造するには、まず、上述した炭化タングステン基超硬合金母材を焼成によって形成しうる、ＷＣと４ａ、５ａ、６ａ族の金属炭化物、窒化物、炭窒化物等の無機物粉末に、Ｃｏ及びその他金属粉末、カーボン粉末等を適宜添加、混合し、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形等の公知の成形方法によって所定の工具形状に成形した後、真空中または非酸化性雰囲気中にて焼成することによって上述した炭化タングステン基超硬合金母材を作製する。
【００３７】
そして、上記母材を所望により研磨加工した後、表面に化学気相蒸着法によって硬質被覆層を成膜する。各層の成膜条件は、以下に示す。
【００３８】
例えば、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物、炭酸窒化物の単層及び又は複層からなる第一層２成膜には、反応ガス組成として体積％でＴｉＣｌ４ガスを０．１〜１０ｖｏｌ％、Ｎ２ガスを０〜６０ｖｏｌ％、ＣＨ４ガスを０〜０．１ｖｏｌ％、ＣＨ３ＣＮガスを０〜０．１ｖｏｌ％、ＣＯ２ガスを０〜０．１ｖｏｌ％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを順次調整して反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を８００〜１１００℃、５〜８５ｋＰａとして成膜する。
【００３９】
このうち、筋状のＴｉＣＮ層の成膜条件としては、反応ガス組成として、体積％でＴｉＣｌ４ガスを０．１〜１０ｖｏｌ％、Ｎ２ガスを０〜６０ｖｏｌ％、ＣＨ４ガスを０〜０．１ｖｏｌ％、ＣＨ３ＣＮガスを０〜０．１ｖｏｌ％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを順次調整して反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を７００〜９００℃、５〜８５ｋＰａとして成膜する。
【００４０】
引き続き、酸化アルミニウムからなる第三層４成膜には、ＡｌＣｌ３ガスを３〜２０ｖｏｌ％、ＨＣｌガスを０．５〜３．５ｖｏｌ％、Ｈ２Ｓガスを０〜０．０１ｖｏｌ％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを用い、９００〜１１００℃、５〜１０ｋＰａの条件で成膜する。
【００４１】
本発明によれば、第一層２と第三層４とを順次成膜した後、１〜４０ｋＰａの水素及び又は窒素雰囲気中、処理温度：８５０〜１１００℃に１〜１０時間保持の条件で加熱処理を施すことが大きな特徴であり、これによって母材６、第一層２および第三層３からの拡散によって第二層３を成膜することができる。
【００４２】
そして、必要に応じて、使用コーナー識別のための最外層５としてＴｉＮ膜を成膜する。最外層５であるＴｉＮ層の成膜条件は、ＴｉＣｌ４ガスを０．１〜１０ｖｏｌ％、Ｎ２ガスを２０〜６０ｖｏｌ％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを用い、８００〜１１００℃、５０〜９０ｋＰａの条件で最外層ＴｉＮ層を被覆する。
【００４３】
各層の被膜厚みは上記条件以外に成膜時間等でも制御可能である。
【実施例】
【００４４】
平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を８．０重量％、平均粒径２．０μｍの炭化タンタル（ＴａＣ）を０．７重量％、炭化チタンを０．６重量％、炭化ニオブを０．４重量％、残部が平均粒径１．５μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末からなる混合粉末を、プレス成形により切削工具形状（ＣＮＭＡ１２０４１２）に成形した後、脱バインダ処理を施し、さらに、１０００℃以上を３℃／分の速度で昇温して、０．０１Ｐａの真空中、１５００℃で１時間焼成して炭化タングステン基超硬合金母材を作製した。
【００４５】
得られた炭化タングステン基超硬合金母材の表面にＣＶＤ法により、表１に示す構成の硬質被覆層からなる切削工具を作製した。
【００４６】
上記硬質被覆層の成膜方法は、第一層および最外層のＴｉＮは、ＴｉＣｌ４ガスを５容量％、Ｎ２ガスを４５容量％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを用い、１０００℃、７０ｋＰａで作製した。
【００４７】
第一層のＴｉＣは、ＴｉＣｌ４ガスを５容量％、ＣＨ４ガスを０.０５容量％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを使用し、１０００℃、７０ｋＰａの雰囲気で成膜した。
【００４８】
第一層のＴｉＣＮは、ＴｉＣｌ４ガスを５容量％、Ｎ２ガスを４０容量％、ＣＨ４ガスを０．０５容量％、ＣＨ３ＣＮガスを０．０７容量％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを８００℃、６５ｋＰａの雰囲気で成膜した。
【００４９】
第三層のＡｌ２Ｏ３は、ＡｌＣｌ３ガスを１０容量％、ＨＣｌガスを１．５容量％、ＣＯ２ガスを１．５容量％、Ｈ２Ｓガスを０．０１容量％、残りがＨ２ガスからなる混合ガスを用い、１０００℃、７ｋＰａの雰囲気で成膜した。
【００５０】
さらに、試料Ｎｏ.１〜５では、酸化アルミニウムからなる第三層を成膜後、表２に示す条件で加熱処理を行い、第二層を作製した。
【００５１】
また、試料Ｎｏ.７においては、チタン化合物からなる第一層を成膜した後に、温度１０００℃、圧力２０ｋＰａ、水素雰囲気とした炉内にて、熱処理を２時間施した。
【００５２】
得られた表面被覆切削工具に対して、走査型電子顕微鏡により硬質被覆層の破断面を観察し、それぞれの層の膜厚を測定した。装置は日立製Ｓ８００の走査型電子顕微鏡を使用した。また破断面においてオージェ電子分光分析により第二層の組成について測定した（図２  点Ａ）。この分析結果の一例については図４に示している。また、１４００ｅＶ付近のＡｌのピーク強度に対して、４００ｅＶのＴｉのピーク強度比については表１に示した。また、オージェ電子分光分析にて測定した１４００ｅＶ付近のＡｌのピーク強度、１７５０ｅＶ付近のＷのピーク強度および８００ｅＶ付近のＣｏのピーク強度それぞれのピーク強度をＩＡｌ、ＩＷ、ＩＣｏとしたとき、ＩＷ／ＩＡｌの比を計算し、表１に示した。ここでオージェ電子分光分析に使用した装置は、ＰＨＩ製Ｍｏｄｅｌ６８０の走査型ＦＥ−オージェ電子分光分析装置である。酸化アルミニウム層の結晶構造については一般的なＸ線回折分析を使用して行った。それらの結果を表１に示す。ここでＸ線回折分析に使用した装置は理学電気製ＲＩＮＴ１１００である。
【００５３】
さらに、ＥＤＳ分析にて試料の断面のＷおよびＣｏ濃度を分析した結果、試料Ｎｏ．１〜５では、母材の極表面付近がＷおよびＣｏ濃度が高くなっており、かつ、第二層のＷおよびＣｏ濃度が第一層および第三層よりも２倍以上高くなっていた。一方、試料Ｎｏ．６および７では、ＷおよびＣｏは硬質層内に検出されなかった。また、第一層を成膜した後に熱処理を加えた試料Ｎｏ.７では、第二層の生成は観察されず第一層にＷおよびＣｏが検出された。
【００５４】
そして、この切削工具を用いて下記の条件により鋳鉄の切削を行い、切削工具の切刃の観察を行うとともにフランク摩耗量を測定した。なお、切削試験中にフランク摩耗量が０．２ｍｍに達した時の切削時間を測定した。さらに、黒皮つきの鋳物を切削することにより耐チッピング性試験および耐膜剥離性試験を行い、２０コーナー評価したときのチッピングおよび剥離したコーナー数の比率を比較した。０に近いほど良好な性能であり、１００に近いほど悪い性能を示している。これらの結果は表１に示した。
【００５５】
（耐摩耗性試験）
被削材  ：黒皮つき鋳鉄（ＦＣ２５０）
工具形状：ＣＮＭＡ１２０４１２
切削速度：３５０ｍ／分
送り速度：０．４ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．０ｍｍ
その他  ：ソリューション系水溶性切削液使用
（耐チッピング性試験）
被削材  ：黒皮つき鋳鉄（ＦＣ２５０）
工具形状：ＣＮＭＡ１２０４１２
切削速度：３５０ｍ／分
送り速度：０．４ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．０ｍｍ
その他  ：ソリューション系水溶性切削液使用
（耐膜剥離試験）
被削材  ：黒皮つき鋳鉄（ＦＣ２５０）
工具形状：ＣＮＭＡ１２０４１２
切削速度：３５０ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：４．０ｍｍ
その他  ：ソリューション系水溶性切削液使用
【表１】
2004268251.tif 000003
【００５６】
【表２】
2004268251.tif 000004
【００５７】
表１より、Ａｌ，Ｔｉ，Ｗ，Ｃｏを含有させた第二層を設けた試料Ｎｏ．１〜５では、切削試験による耐剥離性、耐チッピング性ともに良好な結果であり、優れた耐摩耗性を発揮した。
【００５８】
一方、第二層を設けなかった試料Ｎｏ.６では、耐摩耗性、耐剥離性、耐チッピング性ともに悪かった。
【００５９】
また、チタン化合物からなる第一層を成膜した後に熱処理を施した試料Ｎｏ.７では、膜剥離、特に酸化アルミニウム層の剥離が発生し、耐チッピング性、耐摩耗性ともに十分な性能ではなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明における表面被覆切削工具の硬質被覆膜の構成についての一例を表す概念図である。
【図２】本発明における表面被覆切削工具の第二層付近についての模式図である。
【図３】本発明における表面被覆切削工具の母材界面（下地層）付近についての模式図である。
【図４】本発明の表面被覆切削工具（図２）の第二層（点Ａ）におけるオージェ電子分光分析結果である。
【符号の説明】
【００６１】
１  硬質被覆層
２  第一層
３  第二層
４  第三層
５  最外層
６  母材
７  最下層
８  最上層
９  間欠部分
ＩＡｌ  オージェ電子分光分析によるアルミニウムのピーク値
ＩＷ  オージェ電子分光分析によるタングステンのピーク値
ＩＣｏ  オージェ電子分光分析によるコバルトのピーク値
Ａ  オージェ電子分光分析の分析を行ったポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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