(57)【要約】【課題】  ドリル、エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどの切削工具における耐摩耗性が改善された表面被覆切削工具を提供する。【解決手段】  アルゴンガスを含む雰囲気中で形成された被膜を含む表面被覆切削工具において、その被膜は少なくともＡｌを含む酸化物からなり、その被膜中に含まれるアルゴン量が３ａｔ％未満の範囲内に制限されていることを特徴としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルゴンを含む雰囲気中で形成された被膜を含む表面被覆切削工具であって、前記被膜は少なくともＡｌを含む酸化物からなり、前記被膜中に含まれるアルゴン量が３ａｔ％未満の範囲内に制限されていることを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記酸化物の被膜はα型結晶構造とγ型結晶構造の少なくともいずれかのアルミナを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記酸化物の被膜は非晶質のアルミナを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
【請求項４】
前記酸化物被膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＢから選択される１種以上の元素をも含むことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
前記酸化物被膜の厚みが０．５〜５μｍの範囲内にあることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
前記酸化物被膜のナノインデンテーション硬さが１８ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項７】
周期律表中のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、およびＢから選択される１種以上の元素の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、および酸炭窒化物から選択される１層以上の中間層が前記基材と前記酸化物被膜との間に挿入されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項８】
前記基材はＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化珪素焼結体、酸化アルミニウム、および炭化チタンから選択されるいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項９】
前記表面被覆切削工具は、ドリル、エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、およびタップのいずれかであることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載された表面被覆切削工具を作製する方法であって、前記酸化物被膜は物理的蒸着法により被覆されることを特徴とする作製方法。
【請求項１１】
前記物理的蒸着法はアンバランスドマグネトロンスパッタ法とアーク式イオンプレーティング法の少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項１０に記載の作製方法。
【請求項１２】
表面被覆切削工具の作製方法であって、減圧反応室内に基材をセットし、前記反応室において金属元素を気化させ、前記反応室はアルゴンと酸素を含み、前記気化された金属元素と酸素ガスとを反応させて前記基材上に少なくともＡｌを含む酸化物からなる被膜を形成し、前記被膜中に含まれるアルゴン量が３ａｔ％未満の範囲内に抑制されることを特徴とする表面被覆切削工具の作製方法。
【請求項１３】
前記Ａｌ含有酸化物被膜は、７５０℃以下の温度で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドリル、エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどの切削工具とその製法に関し、特にその表面に耐摩耗性被膜が形成された切削工具とその製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の切削工具の動向として、地球環境保全の観点から切削油剤を用いないドライ加工が求められていること、被削材が多様化していること、加工能率を一層向上させるために切削速度がより高速になってきていることなどから、工具刃先温度はますます高温になる傾向にある。その結果として工具寿命が短くなるので、工具材料に要求される特性は厳しくなる一方である。
【０００３】
そこで、耐摩耗性および表面保護機能の改善のために、ＷＣ基超硬合金、サーメット、立方晶型窒化硼素焼結体、高速度鋼等の切削工具や耐摩耗工具等の硬質基材の表面に、物理的蒸着法（ＰＶＤ法）によってＡｌxＴｉ1-x-yＳｉyＣzＮ1-z（但し、０．０５≦ｘ≦０．７５、０．０１≦ｙ≦０．１、０．６≦ｚ≦１）のようなＡｌＴｉＳｉ系の窒化物や炭窒化物の単層または複層を硬質被覆層として形成することはよく知られている（特許文献１の特許第２７９３７７３号公報参照）。しかし、従来のＴｉＮやＴｉＣＮに比べて高耐熱性と言われるＡｌＴｉＳｉ系の窒化物または炭窒化物の被膜であっても、現在指向される高速で高能率の切削においては切削点の温度が９００℃近くまで達するので、そのような環境下で被膜が酸化されて硬度および強度が劣化してしまう問題がある。
【０００４】
また、特許文献２の欧州特許公報ＥＰ０６９３５７４Ｂ１は、化学的蒸着法（ＣＶＤ法）によって基材表面にα型結晶アルミナが被覆された工具を開示している。このα型アルミナは、１０００℃以上の温度においても結晶構造が安定であるという特徴を有している。しかし、特許文献２によるＣＶＤ法では１０００℃近い温度環境下で成膜が行なわれるので、基材に対するダメージ（基材の強度の極端な劣化）が大きいこと、膜に引張の残留応力が残るので膜強度および破壊靭性値が低くなってチッピングおよび欠損が生じやすくなることなどの問題があり、得られる被膜は特に断続的切削には不向きである。
【０００５】
上述の課題に対して、圧縮の残留応力含むアルミナ被膜をＰＶＤ法によって形成し得ることが特許文献３の特許第３１５９５７２号公報に開示されている。この特許文献３のＰＶＤ法におけるポイントは成膜時の温度を高温にすることであり、実施例によれば成膜時に７８０℃以上の温度を必要とすることが分かる。この７８０℃という温度は特許文献２のＣＶＤ法による１０００℃以上と比較して低いものの、基材に対するダメージを考慮すれば、さらなる低温下での成膜が望まれる。特に、７００℃以下での成膜が望まれる。また、アルミナをターゲットとしてＡｒガスのみを用いるスパッタ法でアルミナ被膜を形成していることから、その被膜中にＡｒが残存して、膜強度が低下する結果となる。
【特許文献１】特許第２７９３７７３号公報
【特許文献２】欧州特許公報ＥＰ０６９３５７４Ｂ１
【特許文献３】特許第３１５９５７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、近年の切削工具に対する種々の厳しい要求に対応するために、工具の表面を硬質皮膜で被覆することが先行技術において試みられている。しかし、先行技術による表面被覆切削工具においては、近年の切削工具に対する種々の厳しい要求を未だ十分に満たすことができていない。
【０００７】
そこで、本発明は、表面被覆切削工具の耐摩耗性および表面保護機能をさらに改善することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、アルゴンを含む雰囲気中で形成された被膜を含む表面被覆切削工具において、その被膜は少なくともＡｌを含む酸化物からなり、その被膜中に含まれるアルゴン量が３ａｔ％未満の範囲内に制限されていることを特徴としている。
【０００９】
なお、そのＡｌ含有酸化物被膜は、α型結晶構造とγ型結晶構造の少なくともいずれかのアルミナを含み得るし、非晶質のアルミナを含むこともできる。また、Ａｌ含有酸化物被膜は、Ｚｒ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＢのいずれか１種以上の元素をも付加的に含むことも好ましい。
【００１０】
Ａｌ含有酸化物被膜の厚みは、０．５〜５μｍの範囲内にあることが好ましい。また、その酸化物被膜のナノインデンテーション硬さは、１８ＧＰａ以上であることが好ましい。さらに、周期律表中のＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、およびＢのいずれか１種以上の元素の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、および酸炭窒化物のいずれか１層以上の中間層が基材とＡｌ含有酸化物被膜との間に挿入されていることも好ましい。
【００１１】
Ａｌ含有酸化物被膜が被覆される基材は、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化珪素焼結体、酸化アルミニウム、および炭化チタンのずれかで形成され得る。また、表面被覆切削工具は、ドリル、エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、およびタップのいずれかであり得る。
【００１２】
上述のような表面被覆切削工具を作製する方法においては、Ａｌ含有酸化物被膜は物理的蒸着法により被覆されることが好ましい。その物理的蒸着法は、アンバランスドマグネトロンスパッタ法とアーク式イオンプレーティング法の少なくともいずれかを含み得る。
【００１３】
また、本発明による表面被覆切削工具の作製方法では、減圧反応室内に基材をセットし、その反応室において金属元素を気化させ、その反応室はアルゴンと酸素を含み、その気化された金属元素と酸素ガスとを反応させて基材上に少なくともＡｌを含む酸化物からなる被膜を形成し、被膜中に含まれるアルゴン量が３ａｔ％未満の範囲内に抑制される。この場合に、Ａｌ含有酸化物被膜は、７５０℃以下の温度で形成可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ドリル、エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどの切削工具における耐摩耗性および耐酸化特性の向上を図ることができ、特に高速切削において寿命の長い表面被覆切削工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
前述のような先行技術における状況に鑑みて、本発明者らが検討した結果、Ａｒを含む雰囲気中で形成されるＡｌ含有酸化物被膜中に含まれるアルゴン量を所定量未満に制限すれば高強度で高硬度の被膜が得られ、結果として高速ドライ加工のような過酷な切削条件下でも切削性能が向上するという知見を得て本発明に至った。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、アルゴンを含む雰囲気中で形成された被膜を含む表面被覆切削工具において、その被膜は少なくともＡｌを含む酸化物からなり、被膜中に含まれるアルゴン量が３ａｔ％未満の範囲内に制限されていることを特徴としている。Ａｒ含有量がこの範囲内に制限されたＡｌ含有酸化物被膜は硬度が高く、その結果として切削試験時の耐摩耗性が向上した。
【００１７】
Ａｒ含有量が３ａｔ％以上なれば、Ａｌ含有酸化物被膜の硬度が低下するとともに、膜強度が低下して切削時に工具刃先が欠けやすくなる。他方、Ａｒ含有量に好ましい下限はなく、可能ならば全くゼロにすることが好ましい。しかし、成膜雰囲気中にＡｒガスが存在する方法によってＡｌ含有酸化物被膜が形成される場合、その被膜中のＡｒ含有量を完全にゼロにすることは実質的に不可能と考えられる。ただし、現在の分析装置（ラザフォード後方散乱分析法：ＲＢＳ法）では、０．００１ａｔ％までがＡｒの検出限界である。したがって、本発明に係るＡｌ含有酸化物被膜においては、ＲＢＳ法によって３ａｔ％未満の範囲内の残留アルゴンが検出されるかまたは検出不能であることになる。
【００１８】
Ａｌ含有酸化物被膜中のＡｒ含有量は、成膜室に導入される酸素ガスとアルゴンガスの流量比率およびガスをイオン化する放電条件、例えばパルススパッタ電源やパルスバイアス電源の運転条件（パルスＯＮ−ＯＦＦ時間、電力など）によって調整することができる。それらの条件調整に加えて、成膜室内へＡｒガスをマグネトロンスパッタ領域近傍から導入し、また酸素ガスを基材表面近傍から導入した場合に、Ａｌ含有酸化物被膜中へのＡｒの混入が少なかった。これらの成膜条件の調整によって、７５０℃以下でもアルミナ膜の形成が可能となった。なお、Ａｌ含有酸化物被膜を形成するにはＡｌ2Ｏ3蒸発源を用いる方法もあるが、この場合には成膜速度が遅いという問題があり、金属の蒸発源を用いることが好ましい。
【００１９】
Ａｌ含有酸化物被膜は、α型結晶または／およびγ型結晶のアルミナを含み得る。アルミナ膜が高温でより安全な結晶構造はα型であるが、γ型や非晶質のアルミナ被膜であっても、従来の窒化物被膜や炭窒化物被膜に比べ切削性能の改善が可能である。これは、アルミナ被膜が酸化物であるので、それが切削時に高温になっても表面からの酸素の拡散を抑制することができ、基材および基材と酸化物被膜との間の中間層（例えば接合層）の酸化を抑制することが可能となるからである。
【００２０】
Ａｌ含有酸化物被膜がＺｒ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＢの少なくともいずれかを付加的に含有させれば、表面被覆切削工具のさらなる性能向上を図ることができる。まず、酸化物被膜にＺｒの酸化物が含まれれば、Ｚｒ酸化物の熱伝導性が悪いので被膜の熱遮断性が向上し、高温の切削環境における基材の変形が抑制される観点から好ましい。酸化物被膜にＳｉおよびＴｉの酸化物が含まれれば、被膜硬度が向上して耐摩耗性が向上する。酸化物被膜に、ＣｒおよびＢの酸化物が含まれれば、被膜の耐溶着性能が向上し、また膜の耐剥離性が向上するので好ましい。
【００２１】
Ａｌ含有酸化物被膜の厚みは、０．５〜５μｍの範囲内にあることが好ましい。なぜならば、被膜の厚みが０．５μｍ未満では耐摩耗性の向上が見られず、逆に５μｍを越えれば表面被覆膜中の残留応力が大きくなって基材との密着強度が低下するからである。
【００２２】
Ａｌ含有酸化物被膜のナノインデンテーション硬さは、１８ＧＰａ以上であることが好ましい。ここで、本発明によるＡｌ含有酸化物被膜はμｍオーダの厚さの薄膜であって、いわゆるビッカースやヌープによる硬度測定では押し込まれる圧子が基材の硬度値の影響が避けられない深さまで達してしまうので（膜厚の半分以上にまで達する）、ナノインデンテーション法（トライボロジスト第４７巻第３号（２００２）第１７７−１８３頁参照）で測定することが好ましい。ところで、切削工具の硬さは経験的に被削材硬さの２〜５倍が必要であるといわれている。したがって、例えば焼き入れ鋼などの高硬度材を切削する場合、１８ＧＰａ未満の被膜硬度では耐摩耗性に問題を生じるので、それ以上の硬度が望まれる。
【００２３】
本発明によって得られたＡｌ含有酸化物被膜の圧縮残留応力値は、０．１ＧＰａ〜７ＧＰａの範囲内にあった（表２参照）。チッピングや欠損性を改善する被膜の強度の観点から、被膜の残留圧縮応力は０．５〜５ＧＰａ程度の範囲内であることがさらに好ましい。なお、被膜中の残留応力値は、Ｘ回折法によって求められた。
【００２４】
基材とＡｌ含有酸化物被膜との間には、周期律表におけるＩＶａ族元素、Ｖａ族元素、ＶＩａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、およびＢの１種以上の元素の窒化物、炭化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭化物、および酸炭窒化物のいずれか１層以上の中間層（例えば接合層）が挿入されていることがさらに好ましい。このような中間層の厚みも、Ａｌ含有酸化物被膜と同様な理由で、０．５〜５μｍの範囲内にあることが好ましい。これらの中間層は硬度が高いものの酸化物に比べて高温での耐酸化特性がよくないが、本発明によるＡｌ含有酸化物被膜によって表面からの酸素の拡散が抑制されることから、高温において中間層も優れた耐摩耗性を維持することができる。また、これらの中間層は基板とＡｌ含有酸化物被膜との密着性を高めることができるので、被膜の耐剥離性を向上させる観点からも好ましい。なお、これらの中間層のナノインデンテーション硬さは、２３ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００２５】
Ａｌ含有酸化物被膜で被覆される切削工具の基材は、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス（炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど）、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化珪素焼結体、酸化アルミニウム、および炭化チタンのいずれかで形成されていることが好ましい。なお、表面被覆切削工具は、ドリル、エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどであり得る。
【００２６】
本発明による耐摩耗性被膜を基材表面に被覆するためには、高強度のＡｌ含有酸化物被膜を形成し得る成膜プロセスが不可欠である。そこで、種々の成膜方法を検討した結果として、Ａｌ含有酸化物被膜を形成するには物理的蒸着法を用いることが好ましい。物理的蒸着法には、スパッタリング法、イオンプレーティング法などがあるが、特に、原料元素のイオン化率が高いアンバランスドマグネトロンスパッタ法（神戸製鋼所技報、Ｖｏｌ．５０、２０００年、ｐｐ．５８−６１参照）、デュアルマグネトロンスパッタ法、またはカソードアークイオンプレーティングが適していることが分かった。
【００２７】
以下の本発明による種々の実施例において、Ａｌ含有酸化物被膜によって被覆された表面被覆切削工具の耐摩耗性の改善が具体的に説明される。それらの実施例中で、被膜の結晶性および残留応力はＸ線回折法によって測定され、被膜の組成およびＡｒ含有量はＲＢＳ法によって確認測定された。なお、表面被覆膜の形成には、アンバランスドマグネトロンスパッタ法以外の方法を利用することも可能である。
【００２８】
（実施例１）
本発明の実施例１においては、表面被覆切削工具の基材として組成がＪＩＳ規格Ｐ３０で形状がＪＩＳ規格ＳＮＧ４３２の超硬合金製切削チップを用意し、その表面に冷陰極アーク式のイオンプレーティングおよびアンバランスドマグネトロンスパッタまたはデュアルマグネトロンスパッタ法を用いて耐摩耗性被膜を形成した。
【００２９】
被膜形成に際しては、図１の平面透視図で模式的に図解されているような成膜装置が利用された。この成膜装置５内には、概略その中心点の周りに回転し得る概略円盤状の基材保持具８が設けられている。その円盤状保持具８の周面に対向して、複数のアーク蒸発源１、２、スパッタ蒸発源３、４、およびヒータ６が配置されている。そして、円盤状保持具８の周面上に切削チップの基材９が装着された。
【００３０】
アーク蒸発源１、２には所定の金属材料がセットされ、アンバランスドスパッタ源３には他の所定の金属材料がセットされ、そしてアンバランスドスパッタ源４にはＡｌ（アルミニウム）がセットされた。
【００３１】
まず、基材９をヒータ６を用いて５００℃まで加熱しながら成膜装置５内を真空度１×１０-3Ｐａ以下に真空引きした後に、スパッタ蒸発源３、４の近傍のガス導入口７ａからＡｒ（アルゴン）ガスを導入た。そして、３Ｐａの真空度に保ちながら切削チップ９に−１０００Ｖのバイアス電圧をかけながら、Ａｒガス中でグロー放電を発生させて、Ａｒイオンによる基材表面のクリーニング処理を行なった後にＡｒガスを排気した。
【００３２】
引続いて、基材９に−６０Ｖのバイアス電圧をかけながら、Ｎ2（窒素ガス）または／およびＣＨ4（メタン）ガスまたは／および酸素ガスなどの反応ガスをガス導入口７ｂから円盤状保持具８の周面近傍に導入している状態で、１００Ａのアーク電流でアーク蒸発源１、２にて真空アーク放電を生じさせて、所定の金属材料をイオン化させることにより、必要に応じて基材９の表面上に接合性および耐摩耗性を有する中間層を形成させた。これらの中間層の例が、表１に示されている。なお、表１から理解されるであろうように、これらの中間層の形成は省略することも可能である。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
【表２】
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【００３５】
次に、表２に示す成膜温度環境下で、Ａｌ酸化物被膜の形成が行なわれた。すなわち、基板バイアスとして−１００ＶのパルスＤＣ（パルス周波数２５０ｋＨｚでＯＮ時間およびＯＦＦ時間ともに２μｓｅｃ．）を印加した状態で、５０ＳＣＣＭの酸素ガスおよび３５０ＳＣＣＭのＡｒガスを成膜装置５内にガス導入口７ａおよび７ｂから導入し、装置５内の圧力を１Ｐａにした状態で、アンバランスドマグネトロンスパッタ源３（アルミニウム）および／またはアンバランスドマグネトロンスパッタ源４（アルミニウム以外の金属）を放電させてＡｌ含有酸化物被膜を形成した。このとき、放電電源としてはパルスＤＣ（パルス周波数１００ｋＨｚでＯＮ時間を８μｓｅｃ．としてＯＦＦ時間を２μｓｅｃ．とした）を用い、スパッタ電力は３ｋＷに設定された。それぞれのＡｌ含有酸化物被膜は、放電時間を調整することによって所定の膜厚に形成された。このようにして形成された本発明による例（試料１〜１４）が、表１と表２に示されている。なお、表１と表２においては、本発明品に類似して形成された比較例（試料１５〜１８）も示されている。また、表２中で残留Ａｒ量を示すコラムにおけるＮＤの符号は、残留Ａｒ量がＲＢＳ法の検出限界以下であったことを表している。
【００３６】
表１と表２に示された本発明品と比較品の被膜を有するＳＮＧ４３２超硬合金製切削チップそれぞれについて、実際に表３の条件による乾式の連続切削試験および断続切削試験を行ない、刃先の逃げ面摩耗幅を測定した結果が表２に示されている。表２から明らかなように、本発明品において、比較品に比べて切削工具寿命が大きく向上していることが確認され得る。
【００３７】
【表３】
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【００３８】
（実施例２）
実施例２においては、実施例１と全く同じ方法によってリーマ（ＪＩＳＫ１０超硬合金）にコーティングを行ない、試料１および比較品１５〜１８のリーマを得た。そして、これらのリーマを用いて実際に鋳鉄（ＦＣ２５０）の穴開け加工を行ない、それらの寿命評価を行なった。切削条件としては、リーマ径が２０ｍｍ、切削速度が５ｍ／ｍｉｎ、送りが０．４ｍｍ／刃、切込みが０．１５ｍｍに設定され、湿式条件（ウエット条件）で切削された。なお、工具寿命の判定は、加工の寸法精度が規定の範囲をはずれ始める被加工品の加工個数として判断された。その寿命評価結果が、表４に示されている。この表４から、本発明によるリーマの寿命が大きく向上していることが確認され得る。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
（実施例３）
実施例３においては、実施例１と全く同じ方法によってエンドミル（ＪＩＳＫ１０超硬合金）にコーティングを行ない、試料３、および従来品１５〜１８のエンドミルを得た。そして、これらのエンドミルを用いて、実際に鋳鉄（ＦＣＤ４５０）の側面削り（切削幅１５ｍｍ）加工を行ない、それらの寿命評価を行なった。切削条件としては、切削速度が１００ｍ／ｍｉｎ、送りが０．０５ｍｍ／刃、切込みが２ｍｍに設定され、湿式条件（ウエット条件）で切削された。なお、工具寿命の判定は、被加工材の寸法精度が規定の範囲をはずれ始める加工長さとして判断された。その寿命評価結果も、表４に示されている。この表４から、本発明のエンドミルの寿命が大きく向上していることが確認され得る。
【００４１】
（実施例４）
実施例４においては、まず超硬合金製ポットとボールを用いて４０質量％のＴｉＮおよび１０質量％のＡｌからなる結合剤粉末と平均粒径２．５μｍで５０質量％のｃＢＮ粉末とを混ぜ合わせ、その混合粉末を超硬合金製製容器に充填して、５ＧＰａの圧力下で温度１４００℃にて６０分間の焼結を行った。得られたｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４０８の形状の切削用チップを得た。
【００４２】
その切削用チップの表面上に、実施例１と全く同じ方法によって試料１０の被膜を形成した。この表面被覆切削チップを用いて、焼入鋼の１種であるＳＵＪ２の丸棒（ＨＲＣ６２）の外周切削を行なった。切削条件として、切削速度が１００ｍ／ｍｉｎ、切込みが０．２ｍｍ、送りが０．１ｍｍ／ｒｅｖ．に設定され、乾式条件で４０分間の切削を行なって逃げ面摩耗量を調べた。その結果、試料１０の被膜を有するｃＢＮ焼結体切削チップの摩耗量が０．０６８ｍｍであったのに対して、表面に硬質膜が被覆されていないｃＢＮ焼結体チップの摩耗量は０．２５５ｍｍであった。また、本実施例４における工具寿命の判定は、被加工材の寸法精度が規定の範囲をはずれ始める加工時間長さとして判断された。その寿命評価結果も、表４に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による表面被覆切削工具の作製に利用し得る成膜装置を模式的に図解する平面透視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１，２  アーク蒸発源、３，４  アンバランスドマグネトロンスパッタ源、５  成膜装置、６  ヒータ、７ａ  Ａｒガス導入口、７ｂ  酸素、窒素、および／またはメタンなどのガス導入口、８  基材ホルダ、９  基材。
【図１】
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