(57)【要約】      （修正有）【課題】高速切削条件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】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、非晶質硬質炭素と炭化タングステンの混合層からなる硬質被覆層を１〜１０μｍの全体平均層厚で蒸着した表面被覆超硬合金製切削工具の前記硬質被覆層を、層厚方向にそって、炭化タングステン最高含有点と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、かつ最高含有点から最低含有点、そぢて最高含有点へ、含有量が連続的に変化する濃度分布構造を有し、さらに、最高及び最低含有点における炭化タングステン含有量が、それぞれ６０〜９０原子％、１〜３０原子％、であり、かつ隣り合う最高と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】        図１
2004268221.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、非晶質硬質炭素と炭化タングステンの混合層からなる硬質被覆層を１〜１０μｍの全体平均層厚で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、炭化タングステン最高含有点と炭化タングステン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、かつ前記炭化タングステン最高含有点から前記炭化タングステン最低含有点、前記炭化タングステン最低含有点から前記炭化タングステン最高含有点へ、炭化タングステン含有量が連続的に変化する濃度分布構造を有し、
さらに、上記炭化タングステン最高含有点における炭化タングステン含有量が６０〜９０原子％、
上記炭化タングステン最低含有点における炭化タングステン含有量が１〜３０原子％、
であり、かつ隣り合う上記炭化タングステン最高含有点と炭化タングステン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条件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放熱性と高硬度を具備し、したがって各種の鋼や鋳鉄などの鉄鋼材料、さらにＡｌ合金やＣｕ合金などの非鉄材料の切削加工を、特に高熱発生を伴う高速で行なった場合にも、特に切刃稜線部に偏摩耗発生の原因となる熱塑性変形などの発生なく、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、非晶質硬質炭素（以下、「硬質Ｃ」で示す）と炭化タングステン（以下、「ＷＣ」で示す）の混合層からなり、かつ前記ＷＣの割合が前記硬質Ｃとの合量に占める割合で「１〜５０原子％」である硬質被覆層を１〜１０μｍの全体平均層厚で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硬質Ｃによる高硬度と、前記ＷＣによる放熱性を具備することから、各種の被削材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】
【特許文献１】
特開平０２−２８５０７２号公報
【０００５】
【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も強く、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、特に切削加工を高い発熱を伴なう高速で行なった場合には、硬質被覆層の放熱性不足が原因で、硬質被覆層自体の温度が著しく上昇し、特に切刃稜線部に熱塑性変形が発生し易くなり、この結果切刃部の摩耗形態は摩耗進行の著しい促進要因とされる偏摩耗形態を採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。
【０００６】
【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、特に高い熱発生を伴なう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）上記の従来被覆超硬工具を構成する硬質被覆層は、層厚全体に亘って実質的に均一な組成を有し、したがって均質な硬さと放熱性を有するが、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蒸着装置、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、いずれも高純度炭素粉末とＷＣ粉末の混合粉末の成形体からなるが、一方側にはＷＣ粉末の配合割合を相対的に高くしたＷＣ高配合炭素ターゲット、他方側にはＷＣ粉末の配合割合を相対的に低くしたＷＣ低配合炭素ターゲットを、いずれもマグネトロンスパッタリング装置のカソード電極（蒸発源）として対向配置した蒸着装置を用い、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Ａｒと炭化水素の分解ガス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（図示せず）との間にグロー放電を発生させて、前記超硬基体の表面に硬質被覆層を形成すると、この結果の硬質被覆層は、硬質ＣとＷＣの混合層からなるが、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ＷＣ高配合炭素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層中にＷＣ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ＷＣ低配合炭素ターゲットのカソード電極に最も接近した時点で層中にＷＣ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ＷＣ最高含有点とＷＣ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ＷＣ最高含有点から前記ＷＣ最低含有点、前記ＷＣ最低含有点から前記ＷＣ最高含有点へ、ＷＣ含有量が連続的に変化する濃度分布構造をもつようになること。
【０００７】
（ｂ）上記（ａ）の繰り返し連続変化濃度分布構造の硬質被覆層の形成において、対向配置の一方側のカソード電極（蒸発源）であるＷＣ高配合炭素ターゲットおよび同他方側のカソード電極（蒸発源）であるＷＣ低配合炭素ターゲットにおけるＷＣ配合割合をそれぞれ調整すると共に、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ＷＣ最高含有点におけるＷＣ含有量を６０〜９０原子％、
一方、ＷＣ最低含有点におけるＷＣ含有量を１〜３０原子％、
とし、かつ隣り合う上記ＷＣ最高含有点とＷＣ最低含有点の厚さ方向の間隔を０．０１〜０．１μｍとすると、
上記ＷＣ最高含有点部分では、ＷＣ含有量が相対的にきわめて高く、かつ上記ＷＣ最低含有点部分に比して著しく高いものとなるので、一段とすぐれた放熱性を示し、一方上記ＷＣ最低含有点部分では、ＷＣ含有量が相対的に低く、反面硬質Ｃの含有割合の著しく高いものとなるので、一段と高い硬さを示し、かつこれらＷＣ最高含有点とＷＣ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すぐれた放熱性を保持した状態で、きわめて高硬度を具備するようになり、したがって、かかる構成の硬質被覆層を形成してなる被覆超硬工具は、各種の被削材の切削加工を、特に高熱発生を伴う、高速切削に用いた場合にも、特に切刃稜線部に偏摩耗発生の原因となる熱塑性変形の発生なく、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。
【０００８】
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、硬質ＣとＷＣの混合層からなる硬質被覆層を１〜１０μｍの全体平均層厚で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、ＷＣ最高含有点とＷＣ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ＷＣ最高含有点から前記ＷＣ最低含有点、前記ＷＣ最低含有点から前記ＷＣ最高含有点へ、ＷＣ含有量が連続的に変化する濃度分布構造を有し、
さらに、上記ＷＣ最高含有点におけるＷＣ含有量が６０〜９０原子％、
上記ＷＣ最低含有点におけるＷＣ含有量が１〜３０原子％、
であり、かつ隣り合う上記ＷＣ最高含有点とＷＣ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍである、
高速切削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。
【０００９】
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）ＷＣ最高含有点のＷＣ含有量
上記に通り、硬質被覆層を構成する硬質Ｃには層自体の硬さを向上させ、一方同ＷＣには自身のもつすぐれた放熱性を層の放熱性向上に寄与せしめる作用があり、したがって相対的にＷＣの含有割合が高いＷＣ最高含有点では一段とすぐれた放熱性を発揮し、高熱発生を伴う高速切削で、特に切刃稜線部に偏摩耗の原因となる熱塑性変形が発生するのを抑制するように作用するが、ＷＣの含有割合が硬質Ｃとの合量に占める割合でで６０原子％（以下、％は原子％を示す）未満では、すぐれた放熱性を確保することができず、一方同割合が９０％を越えると、高硬度を有するＷＣ最低含有点が隣接して存在しても層自体の硬さ低下は避けられず、この結果摩耗が加速されるようになることから、ＷＣ最高含有点のＷＣ含有量を６０〜９０％と定めた。
【００１０】
（ｂ）ＷＣ最低含有点のＷＣ含有量
上記の通りＷＣ最低含有点には、相対的に高い含有割合の硬質Ｃによって、層の硬さを著しく向上させる作用があるが、反面放熱性の低いものであるため、このＷＣ最低含有点の放熱性不足を補う目的で、上記のＷＣ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ＷＣ最低含有点のＷＣの含有割合が３０％を越えると、層自体に所望の高硬度を確保することができなくなり、一方同含有割合が１％未満になると、高放熱性を有するＷＣ最高含有点が隣接して存在しても層自体の放熱性低下は避けられず、熱塑性変形が発生し易くなることから、ＷＣ最低含有点のＷＣ含有量を１〜３０％と定めた。
【００１１】
（ｃ）ＷＣ最高含有点とＷＣ最低含有点間の間隔
その間隔が０．０１μｍ未満ではそれぞれの点を上記のＷＣ含有割合で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硬度と、すぐれた放熱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ＷＣ最高含有点であれば硬さ不足、ＷＣ最低含有点であれば放熱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。
【００１２】
（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１０μｍを越えると、切刃部にチッピング（微少欠け）が発生し易くなることから、その平均層厚を１〜１０μｍと定めた。
【００１３】
【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９６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て、いずれもＷＣ基超硬合金からなる炭素鋼切削用超硬基体素材とＡｌ合金およびＣｕ合金切削用超硬基体素材を製造し、前記炭素鋼切削用超硬基体素材には切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＴＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもった超硬基体Ａ−１〜Ａ−１０とし、また前記Ａｌ合金およびＣｕ合金切削用超硬基体素材には研磨加工を施してＩＳＯ規格・ＴＥＧＸ１６０３０４Ｒのチップ形状をもった超硬基体Ａ−１′〜Ａ−１０′とした。
【００１４】
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（質量比で、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２ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結して、いずれもＴｉＣＮ系サーメットからなる炭素鋼切削用超硬基体素材とＡｌ合金およびＣｕ合金切削用超硬基体素材を製造し、前記炭素鋼切削用超硬基体素材には切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＴＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもった超硬基体Ｂ−１〜Ｂ−１０とし、また前記Ａｌ合金およびＣｕ合金切削用超硬基体素材には研磨加工を施してＩＳＯ規格・ＴＥＧＸ１６０３０４Ｒのチップ形状をもった超硬基体Ｂ−１′〜Ｂ−１０′とした。
【００１５】
ついで、上記の超硬基体Ａ−１，１′〜Ａ−１０，１０′およびＢ−１，１′〜Ｂ−６，６′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に示される蒸着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複数の超硬基体をリング状に装着し、一方側のカソード電極（蒸発源）として、高純度炭素粉末（純度：９９．９８質量％）とＷＣ粉末（純度：９９．６質量％）の混合粉末の成形体からなるが、前記ＷＣの配合割合を種々変化させたＷＣ最高含有点形成用ＷＣ高配合炭素ターゲット、他方側のカソード電極（蒸発源）として、同じく前記混合粉末の成形体からなり、前記ＷＣの配合割合を種々変化させたＷＣ最低含有点形成用ＷＣ低配合炭素ターゲットを前記回転テーブルを挟んで対向配置し、まず、装置内を真空排気して０．５Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を２００℃に加熱した後、Ａｒガスを装置内に導入して３０Ｐａの圧力のＡｒ雰囲気とし、この状態で前記回転テーブル上で自転しながら回転する前記超硬基体に−８００Ｖのバイアス電圧を印加して前記超硬基体表面を２０分間Ａｒガスボンバード洗浄し、ついで装置内にＡｒと炭化水素であるアセチレン（Ｃ２Ｈ２）の混合ガス［容量比で、アセチレン／（Ａｒ＋アセチレン）＝３８／１００］］を導入して５Ｐａの反応雰囲気と共に、前記超硬基体に印加するバイアス電圧を−５０Ｖ、前記ターゲット（カソード電極）のそれぞれに付加されるスパッタ電力を出力：５ｋｗ、周波数：４０ｋＨｚとした条件で、前記カソード電極（蒸発源）のスパッタ表面部分にグロー放電を発生させて、前記カソード電極（蒸発源）からＷＣと炭素をスパッタすると共に、前記アセチレンを炭素と水素に分解し、もって前記回転テーブル上で自転しながら回転する超硬基体の表面に、硬質ＣとＷＣの混合層からなり、かつ層厚方向に沿って表３，４に示される目標ＷＣ含有量のＷＣ最高含有点とＷＣ最低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ＷＣ最高含有点から前記ＷＣ最低含有点、前記ＷＣ最低含有点から前記ＷＣ最高含有点へＷＣ含有量がそれぞれ連続的に変化する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形成することにより、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）１，１′〜１６，１６′をそれぞれ製造した。
【００１６】
また、比較の目的で、上記の蒸着装置の一方側カソード電極および他方側カソード電極（蒸発源）として、ＷＣ粉末と炭素粉末の配合割合を同じくした成形体を用いる以外は同一の条件で、上記超硬基体Ａ−１，１′〜Ａ−１０，１０′およびＢ−１，１′〜Ｂ−６，６′のそれぞれの表面に、表５に示される目標ＷＣ含有量および目標層厚を有し、かつ硬質ＣとＷＣの混合層からなるが、層厚方向に沿って実質的にＷＣ含有量に変化のない硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具に相当する比較表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ（以下、比較被覆超硬チップと云う）１，１′〜１６，１６′をそれぞれ製造した。
【００１７】
つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１，１′〜１６，１６′および比較被覆超硬チップ１，１′〜１６，１６′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・Ｓ１５Ｃの丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．２ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：３分、
の条件での炭素鋼の乾式連続高速切削加工試験、
被削材：ＪＩＳ・Ａ６０６１の丸棒、
切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．２ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件でのＡｌ合金の乾式連続高速切削加工試験、さらに、
被削材：ＪＩＳ・Ｃ１１００の丸棒、
切削速度：４３０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．０ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件でのＣｕ合金の乾式連続高速切削加工試験を行なった。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３〜５に示した。
【００１８】
【表１】
2004268221.tif 000003
【００１９】
【表２】
2004268221.tif 000004
【００２０】
【表３】
2004268221.tif 000005
【００２１】
【表４】
2004268221.tif 000006
【００２２】
【表５】
2004268221.tif 000007
【００２３】
（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６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６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枚刃スクエアの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。
【００２４】
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に示される蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、層厚方向に沿って表７に示される目標ＷＣ含有量のＷＣ最高含有点とＷＣ最低含有点とが交互に同じく表７に示される目標間隔で繰り返し存在し、かつ前記ＷＣ最高含有点から前記ＷＣ最低含有点、前記ＷＣ最低含有点から前記ＷＣ最高含有点へ、ＷＣ含有量が連続的に変化する濃度分布構造を有し、かつ同じく表７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。
【００２５】
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１に示される蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件、すなわち一方側カソード電極および他方側カソード電極（蒸発源）として、ＷＣ粉末の配合割合を同じくした成形体を用いる以外は同一の条件で、表８に示される目標ＷＣ含有量および目標層厚を有し、かつ硬質ＣとＷＣの混合層からなるが、層厚方向に沿って実質的にＷＣ含有量に変化のない硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具に相当する比較表面被覆超硬合金製エンドミル（以下、比較被覆超硬エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００２６】
つぎに、上記本発明被覆超硬エンドミル１〜８および比較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および比較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・Ａ６０６１の板材、
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：３．５ｍｍ、
径方向切り込み：０．３ｍｍ、
テーブル送り：２８００ｍｍ／分、
の条件でのＡｌ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・Ｃ１１００の板材、
切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：５．０ｍｍ、
径方向切り込み：０．５ｍｍ、
テーブル送り：２４００ｍｍ／分、
の条件でのＣｕ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７，８および比較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・Ｓ１５Ｃの板材、
切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ．、
軸方向切り込み：８．０ｍｍ、
径方向切り込み：１．３ｍｍ、
テーブル送り：２３００ｍｍ／分、
の条件での炭素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７，８にそれぞれ示した。
【００２７】
【表６】
2004268221.tif 000008
【００２８】
【表７】
2004268221.tif 000009
【００２９】
【表８】
2004268221.tif 000010
【００３０】
（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。
【００３１】
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に示される蒸着装置に装入し、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ＷＣ含有量のＷＣ最高含有点とＷＣ最低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ＷＣ最高含有点から前記ＷＣ最低含有点、前記ＷＣ最低含有点から前記ＷＣ最低含有点へ、ＷＣ含有量が連続的に変化する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。
【００３２】
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１に示される蒸着装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表１０に示される目標ＷＣ含有量および目標層厚を有し、かつ層厚方向に沿って実質的にＷＣ含有量に変化のない硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具に相当する比較表面被覆超硬合金製ドリル（以下、比較被覆超硬ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３３】
つぎに、上記本発明被覆超硬ドリル１〜８および比較被覆超硬ドリル１〜８のうち、本発明被覆超硬ドリル１〜３および比較被覆超硬ドリル１〜３については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ａ６０６１の板材、
切削速度：２８０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：６ｍｍ、
の条件でのＡｌ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４〜６および比較被覆超硬ドリル４〜６については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ１５Ｃの板材、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：１２ｍｍ、
の条件での炭素鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験、本発明被覆超硬ドリル７，８および比較被覆超硬ドリル７，８については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｃ１１００の板材、
切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．６ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：２０ｍｍ、
の条件でのＣｕ合金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９、１０にそれぞれ示した。
【００３４】
【表９】
2004268221.tif 000011
【００３５】
【表１０】
2004268221.tif 000012
【００３６】
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１，１′〜１６，１６′、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に相当する比較被覆超硬チップ１，１′〜１６，１６′、比較被覆超硬エンドミル１〜８、および比較被覆超硬ドリル１〜８を構成する硬質被覆層について、厚さ方向に沿ってＷＣ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、前記本発明被覆超硬工具の硬質被覆層では、ＷＣ最高含有点とＷＣ最低含有点とがそれぞれ目標値と実質的に同じＷＣ含有量および間隔で交互に繰り返し存在し、かつ前記ＷＣ最高含有点から前記ＷＣ最低含有点、前記ＷＣ最低含有点から前記ＷＣ最高含有点へ、ＷＣ含有量が連続的に変化する濃度分布構造を有することが確認され、さらに硬質被覆層の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、前記従来被覆超硬工具の硬質被覆層では、目標ＷＣ含有量と実質的に同じＷＣ含有量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ものの、厚さ方向に沿ったＷＣ含有量に変化は見られず、層全体に亘って均質なＷＣ含有量を示すものであった。
【００３７】
【発明の効果】
表３〜１０に示される結果から、硬質被覆層が層厚方向に、すぐれた放熱性を有するＷＣ最高含有点と、高硬度を有するＷＣ最低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ＷＣ最高含有点から前記ＷＣ最低含有点、前記ＷＣ最低含有点から前記ＷＣ最高含有点へ、ＷＣ含有量が連続的に変化する濃度分布構造を有する本発明被覆超硬工具は、いずれも各種の被削材の切削加工を、高熱発生を伴う高速条件で行なった場合にも、硬質被覆層が前記ＷＣ最高含有点によってすぐれた放熱性を発揮し、前記硬質被覆層に熱塑性変形が発生するのを抑制し、この結果偏摩耗の発生が防止されるようになり、さらに硬質Ｃを高含有の前記ＷＣ最低含有点によって層自体が著しく高い硬さを具備することと相俟って、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、層厚方向に沿って実質的にＷＣ含有量に変化がなく、かつ相対的にＷＣ含有量も低い硬質被覆層を蒸着してなる従来被覆超硬工具（比較被覆超硬工具）においては、高速切削条件では、前記硬質被覆層の放熱性不足が原因で、特に切刃稜線部に偏摩耗の原因となる熱塑性変形が発生し、この結果摩耗進行が著しく促進されるようになることから、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、通常の条件での切削加工は勿論のこと、特に各種の被削材の切削加工を、高熱発生を伴う高速切削条件で行なった場合にも、すぐれた耐摩耗性を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蒸着装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。
【図１】
2004268221.tif 000013