(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速度工具鋼で構成された切削工具基体の表面に、
（ａ）いずれもＴｉとＡｌとＳｉの複合窒化物からなる上部層と下部層で構成し、前記上部層は０．５〜１．５μｍ、前記下部層は２〜６μｍの平均層厚をそれぞれ有し、
（ｂ）上記上部層は、いずれも一層平均層厚がそれぞれ５〜２０ｎｍ（ナノメ−タ−）の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有し、
上記薄層Ａは、
組成式：［Ｔｉ1-（Ａ＋Ｂ）ＡｌＡＳｉＢ］Ｎ（ただし、原子比で、Ａは０．０１〜０．０６、Ｂは０．２７〜０．３５を示す）を満足するＴｉとＡｌとＳｉの複合窒化物層、
上記薄層Ｂは、
組成式：［Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＳｉＤ］Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．３０〜０．４５、Ｄは０．１０〜０．１５を示す）を満足するＴｉとＡｌとＳｉの複合窒化物層、からなり、
（ｃ）上記下部層は、単一相構造を有し、
組成式：［Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＳｉＦ］Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６０、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足するＴｉとＡｌとＳｉの複合窒化物層、
からなる硬質被覆層を蒸着形成してなる、高硬度鋼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高速度工具鋼製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、硬質被覆層がすぐれた熱遮断性を有し、さらに高温硬さと高温強度に加えて、すぐれた高温耐酸化性も具備し、したがって特に合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度鋼の高熱発生を伴なう高速切削加工に用いた場合に、すぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆高速度工具製切削工具（以下、被覆ハイス工具という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被覆切削工具には、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、被覆切削工具としては、例えば、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超硬基体の表面に、単一相構造を有し、かつ、
組成式：［Ｔｉ1-（X＋Ｙ） ＡｌX ＳｉＹ］Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．０５〜０．７５、Ｙは０．０１〜０．１０を示す）、
を満足するＴｉとＡｌとＳｉの複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎで示す］層からなる硬質被覆層を０．１〜２０μｍの層厚で蒸着形成してなる被覆超硬工具が知られており、前記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層においては、構成成分であるＡｌによって高温硬さ、同Ｔｉによって高温強度、さらに同Ｓｉによって耐熱性が向上した特性をもつようになることも知られている。
【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Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ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、前記超硬基体の表面に、上記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）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。
【特許文献１】特許第２７９３７７３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。そして、上記従来の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を設けた被覆超硬工具により、合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度鋼の切削加工を通常の切削加工条件で行った場合には、切削時の発熱に伴う問題はなく、切刃部は通常の正常摩耗形態を呈し、所定の耐摩耗性を発揮するが、前記高硬度鋼の切削加工を、一段と高い熱発生を伴う高速切削加工条件で行った場合には、硬質被覆層である（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層の耐熱性不足が原因で、摩耗進行がきわめて速くなり、比較的短時間で使用寿命に至るという問題があった。さらに、高速度工具鋼からなる工具基体に、上記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を設けた被覆ハイス工具についても、合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度鋼の切削加工（穴あけ切削加工、面削加工、溝加工、肩加工など）を高速切削加工条件で行った場合には、切削加工時の高い熱発生のため高速度工具鋼自体が鈍り（鈍化し）、工具基体である高速度工具鋼自体の特性（硬度、強度）劣化が原因となって、工具寿命が短くなるという問題点もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に高硬度鋼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ハイス工具を開発すべく、上記従来の被覆切削工具の硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層に着目し、研究を行った結果、
（ａ）硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層において、Ｓｉ成分の
含有割合を多くすれば熱遮断性が向上するが、上記の従来（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層における１〜１０原子％程度のＳｉ含有割合では、高硬度鋼の高速切削加工に際して、発生した熱による工具基体の鈍化（硬度および強度の低下）を防止するに十分な高い熱遮断性を確保することができず、これらの要求に満足に対応させるためには前記１〜１０原子％をはるかに越えた２７〜３５原子％のＳｉ含有が必要であり、一方２７〜３５原子％のＳｉ成分を含有した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層を硬質被覆層として実用に供するには、所定量のＴｉを含有させて所定の高温強度を確保する必要があるが、この場合Ａｌ成分の含有割合は著しく低い状態となるのが避けられず、この結果高温硬さのきわめて低いものとなること。
【０００７】
（ｂ）組成式：［Ｔｉ1-（Ａ＋Ｂ）ＡｌＡＳｉＢ］Ｎ（ただし、原子比で、Ａは０．０１〜０．０６、Ｂは０．２７〜０．３５を示す）を満足する、Ｓｉ含有割合が２７〜３５原子％の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層と、
組成式：［Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＳｉＤ］Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．３０〜０．４５、Ｄは０．１０〜０．１５を示す）を満足する、相対的にＡｌ成分の含有割合を多くした（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層、
を、それぞれの一層平均層厚を５〜２０ｎｍ（ナノメーター）の薄層とした状態で、交互積層すると、この結果の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層は、前記両薄層の交互積層構造によって、上記の高Ｓｉ含有の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層（以下、薄層Ａという）のもつすぐれた熱遮断性と、前記薄層Ａに比してＳｉ含有割合が低く、かつ相対的に高Ａｌ含有の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層（以下、薄層Ｂという）のもつ相対的に高い高温硬さを具備するようになること。
【０００８】
（ｃ）上記（ｂ）の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層は、高硬度鋼の高速切削加工で要求される、すぐれた熱遮断性と所定の高温強度を具備するものの、十分満足な高温硬さを有するものでないので、これを硬質被覆層の上部層として設け、一方同下部層として、熱遮断性は不十分であるが、相対的にＡｌ成分の含有割合が高く、すぐれた高温硬さを具備する上記の従来硬質被覆層に相当する組成を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層、すなわち、
組成式：［Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＳｉＦ］Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６０、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足する、単一相構造の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層、
を設けた構造にすると、この結果の硬質被覆層は、すぐれた熱遮断性、高温強度、および高温硬さのすべてを備えたものとなるので、この硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆切削工具は、上記の高熱発生を伴う高硬度鋼の高速切削加工でも、工具基体自体の鈍化による特性劣化（硬度および強度の低下）を生じることなく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮すること。
以上（ａ）〜（ｃ）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、高速度工具鋼基体の表面に、
（ａ）いずれも（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎからなる上部層と下部層で構成し、前記上部層は０．５〜１．５μｍ、前記下部層は２〜６μｍの平均層厚をそれぞれ有し、
（ｂ）上記上部層は、いずれも一層平均層厚が５〜２０ｎｍ（ナノメ−タ−）の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有し、
上記薄層Ａは、
組成式：［Ｔｉ1-（Ａ＋Ｂ）ＡｌＡＳｉＢ］Ｎ（ただし、原子比で、Ａは０．０１〜０．０６、Ｂは０．２７〜０．３５を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層、
上記薄層Ｂは、
組成式：［Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＳｉＤ］Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．３０〜０．４５、Ｄは０．１０〜０．１５を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層、からなり、
（ｃ）上記下部層は、単一相構造を有し、
組成式：［Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＳｉＦ］Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６０、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層、
からなる硬質被覆層を蒸着形成してなる、高硬度鋼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ハイス工具（表面被覆高速度工具鋼製切削工具）に特徴を有するものである。
【００１０】
つぎに、この発明の被覆ハイス工具の硬質被覆層に関し、上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ）下部層の組成式および平均層厚
上記の通り、硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層におけるＡｌ成分には高温硬さ、同Ｔｉ成分には高温強度、さらに同Ｓｉ成分には熱遮断性を向上させる作用があり、下部層ではＡｌ成分の含有割合を相対的に多くして、高い高温硬さおよび高温耐酸化性を維持するが、Ａｌの含有割合を示すＥ値がＴｉとＳｉとの合量に占める割合（原子比、以下同じ）で０．５０未満では、所望のすぐれた高温硬さおよび高温耐酸化性を確保することができず、摩耗進行が急激に促進するようになり、一方Ａｌの割合を示す同Ｅ値が同０．６０を越えると、高温強度が急激に低下し、この結果チッピング（微少欠け）などが発生し易くなることから、Ｅ値を０．５０〜０．６０と定めた。
また、Ｓｉの割合を示すＦ値がＴｉとＡｌの合量に占める割合で、０．０１未満では、所定の熱遮断性向上効果を確保することができず、一方同Ｆ値が０．０９を超えると、高温強度に明確な低下傾向が現れるようになることから、Ｆ値を０．０１〜０．０９と定めた。
さらに、その平均層厚が２μｍ未満では、自身のもつすぐれた高温硬さおよび熱遮断性を硬質被覆層に長期に亘って付与できず、工具寿命短命の原因となり、一方その平均層厚が６μｍ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２〜６μｍと定めた。
【００１１】
（ｂ）上部層の薄層Ａの組成式
上部層の薄層Ａの（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）ＮにおけるＳｉ成分には、上記の通り相対的にその含有割合を高くして、熱遮断性を向上させ、もって高熱発生を伴う高硬度鋼の高速切削加工で、工具基体である高速度工具鋼の材料特性（硬度、強度）が高熱によって低下することを防止する作用があるが、その含有割合を示すＢ値がＴｉとＡｌの合量に占める割合で、０．２５未満では前記作用に所望のすぐれた効果を確保することができず、一方同Ｂ値が０．３５を越えると、隣接して相対的に高温硬さおよび高温耐酸化性のすぐれた薄層Ｂが存在しても、上部層の高温硬さおよび高温耐酸化性の低下は避けられず、摩耗が促進するようになることから、Ｂ値を０．２５〜０．３５と定めた。なお、この発明では、実施例の数値に基づき、Ｂ値の下限を０．２７と定めた。
また、Ａｌの割合を示すＡ値がＴｉとＳｉの合量に占める割合で、０．０１未満では、最低限の高温硬さおよび高温耐酸化性を確保することができず、摩耗促進の原因となり、一方同Ａ値が０．０６を超えると、高温強度が低下するようになり、チッピング発生の原因となることから、Ａ値を０．０１〜０．０６と定めた。
【００１２】
（ｃ）上部層の薄層Ｂの組成式
上部層の薄層Ｂにおいては、Ｓｉ成分の含有割合を相対的に低くし、Ａｌ成分の含有割合を高く維持することで、相対的に高い高温硬さおよび高温耐酸化性を具備せしめ、隣接する薄層Ａの高温硬さおよび高温耐酸化性の不足を補強し、もって、前記薄層Ａの有するすぐれた熱遮断性と、前記薄層Ｂの有する高温硬さおよび高温耐酸化性を具備した上部層を形成するものであるが、組成式におけるＡｌの含有割合を示すＣ値が０．３０未満では、所望の高温硬さおよび高温耐酸化性を確保することができず、摩耗進行が促進するようになり、一方同Ｃ値が０．４５を越えると、上部層全体の高温強度が低下するようになり、チッピング発生の原因となることから、Ｃ値を０．３０〜０．４５と定めた。
また、Ｓｉの割合を示すＤ値がＴｉとＡｌの合量に占める割合で、０．１０未満になると、上部層全体の熱遮断性低下が避けられず、一方同Ｄ値が０．１５を超えると、高温強度が急激に低下するようになることから、Ｄ値を０．１０〜０．１５と定めた。
【００１３】
（ｄ）上部層の薄層Ａと薄層Ｂの一層平均層厚
それぞれの一層平均層厚が５ｎｍ未満ではそれぞれの薄層を上記の組成で明確に形成することが困難であり、この結果上部層に所望のすぐれた熱遮断性および所定の高温硬さおよび高温耐酸化性を確保することができなくなり、またそれぞれの一層平均層厚が２０ｎｍを越えるとそれぞれの薄層がもつ欠点、すなわち薄層Ａであれば高温硬さおよび高温耐酸化性不足、薄層Ｂであれば熱遮断性不足が層内に局部的に現れ、これが原因でチッピングが発生し易くなり、また、摩耗進行が促進されるようになることから、それぞれの一層平均層厚を５〜２０ｎｍと定めた。
【００１４】
（ｅ）上部層の平均層厚
その平均層厚が０．５μｍ未満では、自身のもつすぐれた熱遮断性および高温硬さを硬質被覆層に長期に亘って付与できず、工具寿命短命の原因となり、一方その平均層厚が１．５μｍ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０．５〜１．５μｍと定めた。
【発明の効果】
【００１５】
この発明の被覆ハイス工具は、硬質被覆層が（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層からなるが、硬質被覆層の上部層を薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造とすることによってすぐれた熱遮断性と所定の高温硬さおよび高温耐酸化性を具備せしめ、同単一相構造の下部層がすぐれた高温硬さおよび高温耐酸化性を有することから、特に高熱発生を伴う合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度鋼の高速切削加工（穴あけ切削加工、面削加工、溝加工、肩加工など）でも、硬質被覆層がすぐれた熱遮断性を発揮し、この結果、工具基体である高速度工具鋼の特性（硬度および強度）低下を生じることなく、しかも、切刃部は正常摩耗形態をとり、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
つぎに、この発明の被覆ハイス工具を実施例により具体的に説明する。
【実施例１】
【００１７】
直径が８ｍｍ、１３ｍｍ、および２６ｍｍの３種の寸法の高速度工具鋼（ＪＩＳ・ＳＫＨ５５）素材から、機械加工にて、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、また、いずれもねじれ角４５度の４枚刃スクエア形状をもった高速度工具鋼エンドミル（以下、ハイスエンドミルという）基体１〜９をそれぞれ製造した。
【００１８】
（ａ）ついで、上記ハイスエンドミル基体１〜８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、それぞれ表１に示される目標組成に対応した成分組成をもった上部層の薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金、他方側のカソード電極（蒸発源）として、同じくそれぞれ表１に示される目標組成に対応した成分組成をもった上部層の薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金を前記回転テーブルを挟んで対向配置し、また前記両Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金から９０度ずれた位置に前記回転テーブルに沿ってカソード電極（蒸発源）として、同じくそれぞれ表１に示される目標組成に対応した成分組成をもった下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金を装着し、
（ｂ）まず、装置内を排気して０．１Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を３００〜４００℃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、かつ前記下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ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、もってハイスエンドミル基体表面を前記Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金によってボンバード洗浄し、
（ｃ）装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して３Ｐａ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ハイスエンドミル基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつ前記下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ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、もって前記ハイスエンドミル基体の表面に、表１に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層を硬質被覆層の下部層として蒸着形成し、
（ｄ）ついで装置内に導入する反応ガスとしての窒素ガスの流量を調整して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ハイスエンドミル基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加した状態で、前記薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金のカソード電極とアノード電極との間に５０〜２００Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、前記ハイスエンドミル基体の表面に所定層厚の薄層Ａを形成し、前記薄層Ａ形成後、アーク放電を停止し、代って前記薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金のカソード電極とアノード電極間に同じく５０〜２００Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、所定層厚の薄層Ｂを形成した後、アーク放電を停止し（この場合薄層Ｂの形成から開始してもよい）、再び前記薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金のカソード電極とアノード電極間のアーク放電による薄層Ａの形成と、前記薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金のカソード電極とアノード電極間のアーク放電による薄層Ｂの形成を交互に繰り返し行い、もって前記ハイスエンドミル基体の表面に、層厚方向に沿って表１に示される目標組成および一層目標層厚の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層からなる上部層を同じく表１に示される全体目標層厚で蒸着形成することにより、本発明被覆ハイス工具としての本発明表面被覆高速度工具鋼製エンドミル（以下、本発明被覆ハイスエンドミルと云う）１〜８を製造した。
【００１９】
また、比較の目的で、上記のハイスエンドミル基体１〜９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、同じく表２に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、比較表面被覆高速度工具鋼製エンドミル（以下、比較被覆ハイスエンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００２０】
つぎに、本発明被覆ハイスエンドミル１〜８および比較被覆ハイスエンドミル１〜８のうち、
（ａ−１）本発明被覆ハイスエンドミル１〜３および比較被覆ハイスエンドミル１〜３については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法のＪＩＳ・ＳＫＤ１１（硬さ：ＨＲＣ５８）の板材、
切削速度：  ３５  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ３．５  ｍｍ、
テーブル送り：  １３０  ｍｍ／分、
の条件での合金鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は２０ｍ／ｍｉｎ．）を行い、
（ａ−２）本発明被覆ハイスエンドミル４，５および比較被覆ハイスエンドミル４〜６については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法のＪＩＳ・ＳＫＤ６１（硬さ：ＨＲＣ５５）の板材、
切削速度：  ３０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ４．５  ｍｍ、
テーブル送り：  １４５  ｍｍ／分、
の条件での合金鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は２０ｍ／ｍｉｎ．）を行い、
（ａ−３）本発明被覆ハイスエンドミル６〜８および比較被覆ハイスエンドミル７〜９については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法のＪＩＳ・ＳＵＪ２（硬さ：ＨＲＣ５６）の板材、
切削速度：  ４０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  １２  ｍｍ、
テーブル送り：  １００  ｍｍ／分、
の条件での軸受鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は２０ｍ／ｍｉｎ．）を行い、
上記（ａ−１）〜（ａ−３）の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。
上記（ａ−１）〜（ａ−３）の測定結果を表１，２にそれぞれ示した。  
【００２１】
【表１】
0004702535.tif 000002
【００２２】
【表２】
0004702535.tif 000003
【実施例２】
【００２３】
上記の実施例１で用いた高速度工具鋼（ＪＩＳ・ＳＫＨ５５）素材を用い、研削加工にて、寸法の異なる３種の高速度工具鋼製のドリル基体（以下、ハイスドリル基体という）を製造した。溝形成部の直径×長さは、それぞれ４ｍｍ×２５ｍｍ（ハイスドリル基体１〜３）、８ｍｍ×４５ｍｍ（ハイスドリル基体４，５）および１６ｍｍ×９０ｍｍ（ハイスドリル基体７，８）であり、いずれもねじれ角３０度の２枚刃形状をもつ。
【００２４】
ついで、これらのハイスドリル基体１〜５，７，８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３に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層からなる下部層と、同じく層厚方向に沿って表３に示される目標組成および一層目標層厚の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層からなる上部層を同じく表３に示される全体目標層厚で蒸着形成することにより、本発明表面被覆ハイスドリル（以下、本発明被覆ハイスドリルと云う）１〜５，７，８をそれぞれ製造した。
【００２５】
また、比較の目的で、上記のハイスドリル基体１〜５，７，８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、同じく
表４に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、比較表面被覆ハイスドリル（以下、比較被覆ハイスドリルと云う）１〜５，７，８をそれぞれ製造した。
【００２６】
つぎに、上記本発明被覆ハイスドリル１〜５，７，８および比較被覆ハイスドリル１〜５，７，８のうち、
（ｂ−１）本発明被覆ハイスドリル１〜３および比較被覆ハイスドリル１〜３については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法のＪＩＳ・ＳＵＪ２（硬さ：ＨＲＣ５６）の板材、
切削速度：  ３０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．１８  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  １０  ｍｍ、
の条件での軸受鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は１８ｍ／ｍｉｎ．）を行い、
（ｂ−２）本発明被覆ハイスドリル４，５および比較被覆ハイスドリル４，５については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法のＪＩＳ・ＳＫＤ１１（硬さ：ＨＲＣ５８）の板材、
切削速度：  ４０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．１２  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  １５  ｍｍ、
の条件での合金鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は１８ｍ／ｍｉｎ．）を行い、
（ｂ−３）本発明被覆ハイスドリル７，８および比較被覆ハイスドリル７，８については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法のＪＩＳ・ＳＫＤ６１（硬さ：ＨＲＣ５５）の板材、
切削速度：  ３５  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．２  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  ２２  ｍｍ、
の条件での合金鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は１８ｍ／ｍｉｎ．）を行い、
上記（ｂ−１）〜（ｂ−３）の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。
上記（ｂ−１）〜（ｂ−３）の測定結果を表  ３，４にそれぞれ示した。
【００２７】
【表３】
0004702535.tif 000004
【００２８】
【表４】
0004702535.tif 000005
【００２９】
この結果得られた本発明被覆ハイス工具（本発明表面被覆高速度工具製切削工具）としての本発明被覆ハイスエンドミル１〜８および本発明被覆ハイスドリル１〜５，７，８の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎからなる硬質被覆層を構成する上部層の薄層Ａおよび薄層Ｂ、さらに同下部層の組成、並びに、比較被覆ハイスエンドミル１〜８および比較被覆ハイスドリル１〜５，７，８の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎからなる硬質被覆層の組成を、透過型電子顕微鏡を用いてのエネルギー分散型Ｘ線分析法により測定したところ、それぞれ目標組成と実質的に同じ組成を示した。
【００３０】
また、上記の硬質被覆層の構成層の平均層厚を透過型電子顕微鏡を用いて断面測定したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均値（５ヶ所の平均値）を示した。
【００３１】
表１〜４に示される結果から、本発明被覆ハイス工具（本発明表面被覆高速度工具鋼製切削工具）である本発明被覆ハイスエンドミル１〜８および本発明被覆ハイスドリル１〜５，７，８は、いずれも硬質被覆層が、一層平均層厚がそれぞれ５〜２０ｎｍの薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有する上部層と、単一相構造の下部層からなり、かつ前記薄層Ａと薄層Ｂ、さらに下部層はそれぞれ組成の異なる（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎで構成され、前記下部層がすぐれた高温硬さおよび高温耐酸化性、さらに高温強度を有し、さらに前記上部層がすぐれた熱遮断性と所定の高温硬さおよび高温耐酸化性、さらに高温強度を有し、この結果硬質被覆層はこれらのすぐれた特性を兼ね備えたものとなるので、高熱発生を伴なう合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度鋼の高速切削加工でも、工具基体の特性低下がなく、しかも、正常摩耗形態をとり、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、硬質被覆層が単一相構造の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層からなる比較被覆ハイスエンドミル１〜８、比較被覆ハイスドリル１〜５，７，８は、特に硬質被覆層の熱遮断性不足が原因で工具基体の硬度、強度が劣化し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
【００３２】
上述のように、この発明の被覆ハイス工具は、各種の鋼や鋳鉄などの通常の切削条件での切削加工は勿論のこと、特に合金工具鋼や軸受鋼の焼入れ材などの高硬度鋼の高熱発生を伴なう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】
【００３３】
【図１】本発明被覆ハイス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】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】
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