(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化珪素粒子を主体として含有する窒化珪素質焼結体からなる基体と、該基体の表面に被覆された被覆層とを備える切削工具であって、
前記基体の表面に垂直な断面において、
前記窒化珪素粒子は、前記基体の最表面に存在して前記被覆層と接する表面粒子と、前記被覆層とは接しない内部粒子とからなり、前記表面粒子の前記基体の表面に平行な平均粒子幅ｗ１と、前記内部粒子の前記基体の表面に平行な平均粒子幅ｗ２との比（ｗ１／ｗ２）が０．２〜０．６であり、前記表面粒子の前記平均粒子幅ｗ１と平均粒子長さＬ１との比（Ｌ１／ｗ１）が０．１〜０．６であるとともに、前記被覆層を構成する粒子のうち、前記基体と接触する第１被覆層の前記基体の表面に平行な平均粒子幅ｄ１と、前記表面粒子の平均粒子幅ｗ１との比（ｗ１／ｄ１）が０．８〜２．１である切削工具。
【請求項２】
前記基体の表面に垂直な断面において、前記内部粒子の平均アスペクト比が１．５以上である請求項１記載の切削工具。
【請求項３】
前記被覆層は複数層からなり、前記基体の前記第１被覆層を含む第１層がＴｉＮ層からなる請求項１または２記載の切削工具。
【請求項４】
前記被覆層は、前記基体側から、ＴｉＮからなる前記第１層と、Ａｌ２Ｏ３からなる第２層と、ＴｉＮからなる第３層と、Ａｌ２Ｏ３からなる第４層と、ＴｉＣからなる第５層とからなる請求項３記載の切削工具。
【請求項５】
前記第１層はアスペクト比が２〜１０の柱状粒子からなるとともに、前記第３層はアスペクト比が１．５以下の粒状粒子からなる請求項４記載の切削工具。
【請求項６】
前記第１層の厚みが０．７〜１．３μｍ、前記第２層の厚みが０．５〜１．２μｍ、前記第３層の厚みが０．１〜０．３μｍ、前記第４層の厚みが０．５〜１．２μｍ、前記第５層の厚みが０．１〜０．５μｍである請求項４または５記載の切削工具。
【請求項７】
前記第１層を構成するＴｉＮの平均粒子幅ｄ１と、前記第３層を構成するＴｉＮの平均粒子幅ｄ３との比（ｄ３／ｄ１）が０．０５〜０．７である請求項４乃至６のいずれか記載の切削工具。
【請求項８】
被削材を回転させる工程と、回転している前記被切削物に請求項１乃至７のいずれか記
載の切削工具の前記切刃を接触させる工程と、前記切削工具を前記被削材から離す工程とを備えた切削加工物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は切削工具に関し、特に耐欠損性に優れた被覆層を有する切削工具、および切削加工物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属やプリント基板等の切削加工に広く用いられている切削工具は、超硬合金やサーメット、セラミックス等の基体の表面に、単層または多層で構成された被覆層が形成された切削工具が知られている。この被覆層としては、ＴｉＣ（炭化チタン）層、ＴｉＮ（窒化チタン）層、ＴｉＣＮ（炭窒化チタン）層およびＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）層等が積層された化学蒸着（ＣＶＤ）膜が多用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、超硬合金基体の表面に、ＴｉＣＮ層、Ａｌ２Ｏ３層、ＴｉＣＮ層の順に被覆した切削用インサートが開示されている。特許文献２には、窒化珪素基体の表面に硬質被覆層を被覆し、硬質被覆層の１層目が、結晶粒子径１〜３０ｎｍの粒状晶を含む柱状粒子からなる窒化チタン層である構成が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３では、電解研磨処理によって、焼肌面に存在する硬質相の平均粒径を、内部に存在する硬質相の平均粒径よりも小さくして、焼肌面の平滑性を高めた超硬合金が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１３４５５号公報
【特許文献２】特開１０−０１５７０７号公報
【特許文献３】特開２０００−２６５２３６号公報
【発明の概要】
【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に記載されたＴｉＣＮ（ＴｉＮ）層とＡｌ２Ｏ３層とを繰り返し積層した被覆層の構成や、特許文献２のように窒化珪素質焼結体からなる基体の直上に成膜するＴｉＮ層の結晶形態を、基体に隣接する部分に粒状粒子と柱状粒子とを混在させた構成でも、被覆層の密着性が不十分な場合があり、また、切削中にＡｌ２Ｏ３層にクラックが発生して被覆層がチッピングする場合があった。特許文献３のように、焼肌面における硬質相の平均粒径を小さくした超硬合金でも、焼肌面の平滑性は向上するものの、基体と被覆層との密着性をさらに高めることが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の切削工具は、窒化珪素粒子を主体として含有する窒化珪素質焼結体からなる基体と、該基体の表面に被覆された被覆層とを備える切削工具であって、
前記基体の表面に垂直な断面において、
前記窒化珪素粒子は、前記基体の最表面に存在して前記被覆層と接する表面粒子と、前記被覆層とは接しない内部粒子とからなり、前記表面粒子の前記基体の表面に平行な平均粒子幅ｗ１と、前記内部粒子の前記基体の表面に平行な平均粒子幅ｗ２との比（ｗ１／ｗ２）が０．２〜０．６であり、前記表面粒子の前記平均粒子幅ｗ１と平均粒子長さＬ１との比（Ｌ１／ｗ１）が０．１〜０．６であるとともに、前記被覆層を構成する粒子のうち、前記基体と接触する第１被覆層を構成する粒子の前記基体の表面に平行な平均粒子幅ｄ１と、前記表面粒子の平均粒子幅ｗ１との比（ｗ１／ｄ１）が０．８〜２．１である。
【０００８】
本発明の切削加工物の製造方法は、被削材を回転させる工程と、回転している前記被切削物に前記切削工具の前記切刃を接触させる工程と、前記切削工具を前記被削材から離す工程とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の切削工具は、基体が窒化珪素質焼結体からなり、その最表面の被覆層と接する表面粒子の平均粒子幅ｗ１が、内部粒子の平均粒子幅ｗ２に対する比（ｗ１／ｗ２）で０．２〜０．６と小さい。また、表面粒子の平均粒子幅ｗ１と平均粒子長さＬ１との比（Ｌ１／ｗ１）が０．１〜０．６と幅広である。さらに、被覆層のうち、前記基体と接触する第１被覆層の平均粒子幅ｄ１と、前記表面粒子の平均粒子幅ｗ１との比（ｗ１／ｄ１）が０．８〜２．１と近似している。そのため、基体と被覆層との密着性がよく、かつ被覆層が受けた衝撃を基体側に分散して伝達することができ、基体の耐衝撃性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削工具の被覆層を含む研磨断面についての走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】本発明の一実施態様における切削加工物の製造方法を説明するための図であり、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、本製造方法のいずれかの工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
切削工具の好適例である切削インサート１は、図１に示すように、窒化珪素粒子を主体として含有する窒化珪素質焼結体からなる基体２と、基体２の表面に被覆された被覆層３とを備えている。
【００１２】
ここで、本発明において、窒化珪素粒子を主体として含有するとは、基体２の１０μｍ以上×１０μｍ以上の任意領域において、領域の面積に対して窒化珪素粒子が５０面積％以上の割合で存在することを指す。また、窒化珪素粒子は、基体２の最表面に存在して被覆層３と接する表面粒子４と、被覆層３とは接しない内部粒子５とからなる。
【００１３】
一方、被覆層３は、単層または複数層からなり、基体２と接触する第１層７には、表面粒子５と接触する第１被覆層が存在する。
【００１４】
本実施態様においては、表面粒子４の基体２の表面に平行な平均粒子幅ｗ１と、内部粒子５の基体２の表面に平行な平均粒子幅ｗ２との比（ｗ１／ｗ２）が０．２〜０．６であるとともに、表面粒子４の平均粒子幅ｗ１と平均粒子長さＬ１との比（Ｌ１／ｗ１）が０．１〜０．６である。また、第１層７の第１被覆層の平均粒子幅ｄ１と、表面粒子の平均粒子幅ｗ１との比（ｗ１／ｄ１）が０．８〜２．１である。
【００１５】
これによって、基体２と被覆層３との密着性がよく、かつ被覆層３が受けた衝撃を基体２側に分散して伝達することができ、基体２の耐衝撃性が高い。すなわち、基体２の表面粒子と被覆層３の第１被覆層の平均粒径が近似するので、切削熱の影響で温度が上下する場合でも、両者間の収縮差が小さくて密着性が高い。また、表面粒子４の比（Ｌ１／ｗ１）が０．１〜０．６と幅広なので、被覆層３が受けた衝撃を基体側に分散して伝達することができ、耐欠損性が向上する。
【００１６】
本発明において、表面粒子４および内部粒子５の平均粒子幅ｗ１、ｗ２は、基体２の表面に垂直な断面の研磨面において、基体２の表面に平行な直線を引いて、この直線長さを、直線を横切る粒界の数で割った値を算出することによって測定する。なお、粒界の数は５個以上となる範囲で測定する。また、表面粒子４の平均粒子幅を測定のための直線は、
測定される表面粒子５の最表面位置、すなわち、被覆層３との接触する位置において測定する。内部粒子５の平均粒子幅を測定のための直線は、表面粒子５の長さＬ１よりも深い任意の位置３箇所について測定し、その平均値を取る。図１に、ｗ１、ｗ２、Ｌ１、ｄ１を測定するための直線をそれぞれ点線で示している。なお、断面の研磨面とは、表面粒子４、内部粒子５および被覆層３を構成する粒子が観察できる程度の滑らかさであればよく、走査型電子顕微鏡にて確認すればよいが、切削インサート１の研磨面において、研磨粉が粒子間の粒界を埋めて粒界が判別できない場合には、電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）にて各粒子の配向性を確認し、配向性が異なる境界では、２つ粒子が存在するとみなして、粒子の平均粒径を側製する。
【００１７】
図１の研磨面において、内部粒子５の平均アスペクト比が１．５以上である。これによって、基体２の靭性が高く、切削インサート１の耐欠損性が向上する。内部粒子５の平均アスペクト比の望ましい範囲は、１．７〜３．０である。なお、本発明において、内部粒子５の平均アスペクト比とは、上記研磨面において、内部粒子５の最長長さである長径と、長径に垂直な方向における最長長さである短径との比（長径／短径）の平均値である。本実施態様において、内部粒子５の長径の平均である平均長径は０．５〜３．０μｍである。これによって、切削インサート１の耐欠損性を高めることができる。内部粒子５の平均長径の望ましい範囲は、１．５〜２．０μｍである。
【００１８】
一方、被覆層３は、基体２側から、平均粒子幅が０．１〜０．４μｍのＴｉＮにて構成される第１層７と、平均粒子幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３にて構成される第２層８と、平均粒子幅が０．０１〜０．１μｍで第１層７の平均粒子幅よりも小さい平均粒子幅のＴｉＮにて構成される第３層９と、平均粒子幅が０．０１〜１．５μｍのＡｌ２Ｏ３にて構成される第４層１０と、平均粒子幅が０．０１〜０．７μｍにて構成されるＴｉＣｘＮ１−ｘ（０≦ｘ≦１）、特にｘ＝１のＴｉＣからなる第５層１１とが、この順で積層されている。平均粒子幅の望ましい範囲は、第１層７が０．２〜０．３μｍ、第２層８が０．４〜１．０μｍ、第３層９が０．０１〜０．０５μｍ、第４層１０が０．３〜１．０μｍ、第５層１１が０．２〜０．５μｍである。
【００１９】
基体２を構成する窒化珪素質焼結体は窒化珪素粒子が針状粒子からなるために、基体２の表面には比較的大きな凹凸が形成される。しかしながら、切削インサート１では、寸法精度を高めるために、基体２の表面を研磨加工する場合がある。このような場合には、基体２の表面は凹凸が小さくなって平滑性が高まるが、被覆層３との密着性が低下する。そのために、本実施態様では、基体２の表面粒子の性状を改良するとともに、基体２の直上には、基体２の表面粒子６と粒径が近似する第１層７を形成する。
【００２０】
本実施態様では、第１層７はＴｉＮ層からなる。これによって、被覆層３の密着性が高い。次に、被覆層３の耐摩耗性を向上させるために、第１層７の表面にＡｌ２Ｏ３からなる第２層８を形成する。そして、第２層８の表面に、第１層７の平均粒子幅よりも小さい０．０１〜０．１μｍの平均粒子幅にて構成されるＴｉＮからなる第３層９を形成する。この第３層９は、後述する第４層１０にかかる衝撃を緩和して、第４層１０および第２層８のＡｌ２Ｏ３層にクラックが発生することを抑制する。さらに、第３層９の表面には、被覆層３の耐摩耗性を向上させるためにＡｌ２Ｏ３からなる第４層１０を積層する。第４層１０の表面には、被覆層３の色彩を変えて切削インサート１の使用状態をわかりやすくするため、および被削材の溶着を抑制するために、第５層１１を設ける。
【００２１】
上記被覆層３の構成によって、基体２と被覆層３との付着力が高くて耐欠損性の高い被覆層３となり、切削インサート１の耐摩耗性と耐欠損性が向上する。第１層７はアスペクト比が２〜１０の柱状粒子からなるとともに、第３層９はアスペクト比が１．５以下の粒状粒子からなる。
【００２２】
本実施態様では、第１層７、第２層８、第３層９、第４層１０および第５層１１を構成する粒子の特定の結晶面への配向性を電子線後方散乱回折法（ＥＢＳＤ）にて測定することができるが、組織化係数は０．８〜１．２となり、特定の結晶面への配向はなく、無配向である。これによって、被覆層３の耐欠損性が高まる。
【００２３】
さらに、本実施態様では、第１層７を構成するＴｉＮの平均粒子幅ｄ１と、第３層９を構成するＴｉＮの平均粒子幅ｄ３との比（ｄ３／ｄ１）が０．０５〜０．７である。これによって、基体２と被覆層３との密着性を高めることができるとともに被覆層３の耐チッピング性を高めることができる。
【００２４】
（製造方法）
上述した切削インサートの製造方法の一実施形態について説明する。出発原料として、平均粒径０．２〜０．８μｍの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末と、平均粒径１．０〜１．７μｍの希土類元素（Ｒｅ）化合物（水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、酸化イッテリビウム（Ｙｂ２Ｏ３）、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３）、酸化セリウム（Ｃｅ２Ｏ３）のいずれか）粉末と、平均粒径０．２〜０．８μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末と、平均粒径１．８〜４．０μｍの水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末とを混合し、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する。
【００２５】
この成形体を脱脂した後、焼成鉢内にセットする際、Ｓｉ３Ｎ４粉末、Ｓｉ粉末、ＳｉＯ２粉末の少なくとも１種とＭｇ（ＯＨ）２粉末との混合粉末を用いてセットして蓋をし、これをカーボン製の円筒内に置いた状態で焼成炉内に載置する。そして、焼成炉内を窒素１気圧（１０１ｋＰａ）に置換して、１２００℃まで昇温速度５〜１５℃／分で昇温し、その後、１８４０〜１８８０℃まで１〜５℃／分で昇温し、その後、１９００〜１９５０℃、窒素５〜１０気圧（５０５ｋＰａ〜１０１３ｋＰａ）雰囲気で１〜４時間保持して炉冷する。そして、所望によって、１５００〜１７００℃、２〜５時間、１７０〜２２０ＭＰａの条件で熱間静水圧焼成（ＨＩＰ処理）を施して窒化珪素質焼結体を得る。そして、所望によって焼結体の表面に対して厚み研削加工（両頭加工と外周加工）を施すとともに、切刃部にホーニング加工を施す。
【００２６】
そして、その表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって被覆層を成膜する。成膜する際には、加工された基体を成膜チャンバ内にセットして、水素（Ｈ２）ガスを１０ｋＰａ〜１００ｋＰａの圧力で導入して、第１層の成膜温度よりも２０〜５０℃高い温度まで昇温する。この工程によって、基体の表面に存在する窒化珪素粒子の分解を促進して、窒化珪素粒子の形状を所定の範囲に変化させることができる。
【００２７】
次に、反応ガス組成として塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを１〜５体積％、窒素（Ｎ２）ガスを１０〜６０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、成膜温度を上記工程の温度から９７０〜１０５０℃の成膜温度まで降温しながら、１０ｋＰａ〜２０ｋＰａの条件で第１層（ＴｉＮ層）を成膜する。このとき、第１層の成膜温度およびガス圧を調整することによって、基体と第１層との界面付近における各元素の拡散割合を制御することができる。なお、ＴｉＮ粒子が柱状となるか粒状となるかは、成膜温度および混合ガスの圧力を変化させることによって調整可能である。
【００２８】
次に、第２層（Ａｌ２Ｏ３層）を成膜する。Ａｌ２Ｏ３層の成膜方法としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスを３〜２０体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．５〜１０体積％、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを０．０１〜２０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを用い、９６０〜１１００℃、５〜２５ｋＰａとすることが望ましく、
この条件によれば基本的にκ−Ａｌ２Ｏ３が生成するが、α−Ａｌ２Ｏ３が生成する場合もある。
【００２９】
さらに、反応ガス組成として塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを１〜１０体積％、窒素（Ｎ２）ガスを１０〜６０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、成膜温度を９００〜９５０℃、１０〜５０ｋＰａの条件で第３層（ＴｉＮ層）を成膜する。
【００３０】
そして、引き続き、第４層（Ａｌ２Ｏ３層）を成膜する。Ａｌ２Ｏ３層の成膜方法としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ３）ガスを３〜２０体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．５〜１０体積％、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを０．０１〜２０．０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを用い、９５０〜１１００℃、５〜２５ｋＰａとすることが望ましく、この条件によってもκ−Ａｌ２Ｏ３が生成するが、α−Ａｌ２Ｏ３が生成する場合もある。
【００３１】
その後、最表面に、例えば、反応ガス組成として、体積％で塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスを０．１〜１０体積％、二酸化炭素（ＣＯ２）ガスを０．０１〜１０体積％、残りが水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、成膜温度を７８０〜１１００℃、５〜２５ｋＰａの条件にてＴｉＣからなる第５層を成膜し、窒化珪素質焼結体の表面に被覆層を成膜した切削インサートを得る。
【００３２】
そして、所望により、形成した被覆層３表面の少なくとも切刃部を研磨加工する。この研磨加工により、切刃部が平滑に加工され、被削材の溶着を抑制して、さらに耐欠損性に優れた工具となる。
【００３３】
（切削加工物の製造方法）
本実施態様における切削加工物の製造方法について、図２を参照しつつ詳細に説明する。図２Ａは、ホルダ４２のインサートポケット４６に切削インサート１を装着した切削工具４１を被削材５０に向かってＹ方向に近づける工程を示す図である。図２Ｂは、切削工具４１を被削材５０に接触させる工程を示す図である。図２Ｃは、切削工具４１を被削材５０からＺ方向に離す工程を示す図である。
【００３４】
本実施態様における切削加工物の製造方法は、以下の（ｉ）〜（ｉＶ）の工程を備える。（ｉ）準備された被削材５０の上方に切削工具４１を配置する工程（図２Ａ）。
（ii）被削材を、回転軸Ｏを中心に矢印ｒ方向に回転させ、切削工具４１を被削材５０に近づける工程（図２Ａ）。本工程は、例えば、切削工具４１を取り付けた工作機械のテーブル上に被削材５０を固定し、被削材５０を回転させた状態で、切削工具４１を被削材５０に近づけることによって行うことができる。なお、本工程では、被削材５０と切削工具４１とが相対的に近づけばよく、例えば、切削工具４１を固定して被削材５０を切削工具４１に近づけてもよい。
【００３５】
(iii)切削工具４１をさらに被削材５０に近づけることによって、切削工具４１の切刃
２を、回転している被削材５０の表面の所定の位置に接触させて、被削材５０を切削加工する工程（図２Ｂ）。
【００３６】
（ｉｖ）切削工具４１を被削材５０の貫通孔５１から離す工程（図２Ｃ）。本工程においても、上記(ii)工程と同様に、被削材５０と切削工具４１とは相対的に離隔すればよく、例えば、切削工具４１を固定して、被削材５０を切削工具４１から離してもよい。
【００３７】
以上の工程によって、優れた切削性能を発揮することができる。なお、切削加工を繰り
返し行う場合には、被削材５０の回転を保持した状態で、被削材５０の異なる箇所に切削工具４１の切刃２を接触させる工程を繰り返せばよい。
【実施例】
【００３８】
出発原料として、平均粒径１．２μｍのＲｅ元素化合物として水酸化ランタン（Ｌａ（ＯＨ）２）粉末を１．７６質量％と、平均粒径０．７μｍの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）粉末を０．４質量％と、平均粒径２．５μｍの水酸化マグネシウム（Ｍｇ（ＯＨ）２）粉末を０．７２質量％と、残部が平均粒径０．３μｍの窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）粉末との割合で調合し、バインダと溶剤とを添加した後、ミルにて７２時間、粉砕、混合した。その後、乾燥して溶剤を除去して造粒粉末を作製し、この造粒粉末を９８ＭＰａの圧力でＳＮＧＮ１２０４１２の切削工具形状にプレス成形した。
【００３９】
脱脂後、この成形体を焼成鉢内にセットする際、Ｓｉ３Ｎ４粉末とＳｉ粉末とＭｇ（ＯＨ）２粉末との混合粉末を敷き粉として成形体の周囲に充填した状態で成形体を載置して蓋をし、これをカーボン製の円筒内に置いた状態で焼成炉内に載置した。そして、焼成炉内を窒素１０１ｋＰａ（１気圧）に置換して、１２００℃まで昇温速度１０℃／分で昇温し、その後、１８６０℃まで２℃／分で昇温した。その後、１９２０℃、窒素９０９ｋＰａ（９気圧）雰囲気で２時間保持し炉冷した。その後、１６００℃、２時間、１９６ＭＰａの条件で熱間静水圧焼成（ＨＩＰ）し、さらにこの焼結体の表面を０．３ｍｍ厚み研削加工（両頭加工と外周加工）して窒化珪素質焼結体を得た。窒化珪素質焼結体の断面について走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて５０００倍で組織観察を行い、画像解析にて窒化珪素粒子の平均粒径を測定したところ、０．６μｍであった。
【００４０】
次に、その表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって被覆層を成膜した。成膜条件は表１、３に示す前処理条件を施した後、表１の条件で各層を成膜した。なお、試料Ｎｏ．１の被覆層の成膜条件は、第１層のＴｉＮ層は、表１のＴｉＮ２の混合ガス組成を用いて、成膜温度が１０１０℃、ガス圧が１５ｋＰａで成膜し、第２層のＡｌ２Ｏ３層は、表１のＡｌ２Ｏ３１混合ガス組成を用いて、成膜温度が１００５℃、ガス圧が９ｋＰａで成膜し、第３層のＴｉＮ層は、表１のＴｉＮ１の混合ガス組成を用いて、成膜温度が９２０℃、ガス圧が３０ｋＰａで成膜し、第４層のＡｌ２Ｏ３層は、表１のＡｌ２Ｏ３２の混合ガス組成を用いて、成膜温度が１００５℃、ガス圧が９ｋＰａで成膜し、第５層のＴｉＣ層は、表１のＴｉＣの混合ガス組成を用いて、成膜温度が１０１０℃、ガス圧が１５ｋＰａで成膜した。試料Ｎｏ．２〜１７については、第１層のＴｉＮ層を表１のＴｉＮ２で、第２層のＡｌ２Ｏ３層を表１のＡｌ２Ｏ３１で、第３層のＴｉＮ層を表１のＴｉＮ１で、第４層のＡｌ２Ｏ３層を表１のＡｌ２Ｏ３２で、第５層を表１のＴｉＣ、ＴｉＣＮまたはＴｉＮ２のいずれかの条件を用いて成膜した。そして、被覆層３の表面をすくい面側から３０秒間ブラシ加工して試料Ｎｏ．１〜１７の切削工具を作製した。
【００４１】
【表１】
0006346066.tif 000002
【００４２】
そして、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）およびＥＢＳＤ分析を用いて、基体の表面粒子と内部粒子について平均粒子幅を測定した。また、表面粒子については平均粒子長さを測定し、内部粒子についてはアスペクト比を測定した。結果は表２に示した。さらに、被覆層の各層について、各層を構成する粒子の形態、厚み、平均粒子幅を測定した。さらに、柱状粒子については、アスペクト比を測定した。結果は表３に示した。
【００４３】
さらに、この切削工具を用いて下記の条件により、断続切削試験を行い、耐欠損性を評価した。
被切削材：ＦＣＤ−４５０  スリーブ材
切削速度：５００ｍ／分
送り量：０．５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み量：２．０ｍｍ
切削条件：湿式切削
評価項目：１０分加工後、切刃のフランク摩耗量とチッピング状態をデジタルスコープにて観察した。結果は表３に示した。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
【表３】
0006346066.tif 000004
【００４６】
ｗ１／ｗ２比が０．６よりも大きい試料Ｎｏ．１５では、被覆層が剥離した。また、ｗ１／ｗ２比が０．２よりも小さい試料Ｎｏ．１６では、被覆層にチッピングが発生した。さらに、Ｌ１／ｗ１比が０．６を越える試料Ｎｏ．１４では、切刃に欠損が発生した。また、ｗ１／ｄ１比が２．１を超える試料Ｎｏ．１７では、被覆層が剥離した。
【００４７】
これに対して、本発明に従う被覆層の構成からなる試料Ｎｏ．１〜１３では、被覆層のチッピングや剥離がなく、逃げ面摩耗量も小さいものであった。中でも、内部粒子の平均アスペクト比が１．５以上である試料Ｎｏ．１〜３、５〜１３では、摩耗量が小さかった
。また、被覆層が、基体側から、ＴｉＮからなる第１層と、Ａｌ２Ｏ３からなる第２層と、ＴｉＮからなる第３層と、Ａｌ２Ｏ３からなる第４層と、ＴｉＣからなる第５層とからなる試料Ｎｏ．１〜３、５、７〜１３では、摩耗量が小さくなる傾向にあった。さらに、第１層はアスペクト比が２〜１０の柱状粒子からなるとともに、第３層はアスペクト比が１．５以下の粒状粒子からなる試料Ｎｏ．１〜５、９、１３では、摩耗量が小さくなる傾向にあった。また、第１層の厚みが０．７〜１．３μｍ、第２層の厚みが０．５〜１．２μｍ、第３層の厚みが０．１〜０．３μｍ、第４層の厚みが０．５〜１．２μｍ、第５層の厚みが０．１〜０．５μｍである試料Ｎｏ．１、２、３、５、８、１３では、摩耗量が小さくなる傾向にあった。さらに、第１層を構成するＴｉＮの平均粒子幅ｄ１と、第３層を構成するＴｉＮの平均粒子幅ｄ３との比（ｄ３／ｄ１）が０．０５〜０．７である試料Ｎｏ．１〜１１では、摩耗量が小さくなる傾向にあった。
【符号の説明】
【００４８】
１      切削インサート
２      基体
３      被覆層
４      表面粒子
５      内部粒子
７      第１層（ＴｉＮ層）
８      第２層（Ａｌ２Ｏ３層）
９      第３層（ＴｉＮ層）
１０    第４層（Ａｌ２Ｏ３層）
１１    第５層（ＴｉＣｘＮ１−ｘ層）
【図１】
0006346066.tif 000005
【図２】
0006346066.tif 000006