(57)【要約】  基体表面に、下記一般式（１）で表わされる被覆層を２層積層し、前記被覆層のうち、基体表面に被覆された第１被覆層は、層厚が０．１〜１μｍで平均結晶径が０．０１〜０．１μｍの粒状結晶にて構成され、前記被覆層のうち、第１被覆層の表面に被覆された第２被覆層は、層厚が０．５〜５μｍで前記基体に対して垂直な方向に成長した柱状結晶からなり、該柱状結晶の前記基体に対して平行な方向の平均結晶幅が０．０５〜０．３μｍであり、かつ前記第２被覆層の平均結晶幅が前記第１被覆層の平均結晶径より大きい表面被覆工具である。【数３】2007111301.tif 000012
2007111301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に、下記一般式（１）で表わされる被覆層を２層積層した硬質被覆層を具備し、
前記被覆層のうち、前記基体の表面に被覆された第１被覆層は、層厚が０．１〜１μｍで平均結晶径が０．０１〜０．１μｍの粒状結晶にて構成され、
前記被覆層のうち、前記第１被覆層の表面に被覆された第２被覆層は、層厚が０．５〜１０μｍで前記基体に対して垂直な方向に成長した柱状結晶からなり、該柱状結晶の前記基体に対して平行な方向の平均結晶幅が０．０５〜０．３μｍであり、かつ前記第２被覆層の平均結晶幅が前記第１被覆層の平均結晶径より大きいことを特徴とする表面被覆工具。
【数２】
2007111301.tif 000011
【請求項２】
前記第１被覆層において、前記一般式（１）中のａが、０．５５≦ａ≦０．７５の関係式を満たす請求項１記載の表面被覆工具。
【請求項３】
前記第２被覆層において、前記一般式（１）中のａが、０．４≦ａ≦０．５５の関係式を満たす請求項１記載の表面被覆工具。
【請求項４】
前記第２被覆層の表面に、層厚０．０５〜１μｍのＴｉＮ層が存在する請求項１〜３のいずれかに記載の表面被覆工具。
【請求項５】
前記被覆層がスパッタリング膜である請求項１〜４のいずれかに記載の表面被覆工具。
【請求項６】
前記基体は、立方晶窒化硼素を主成分とする硬質相を結合相で結合した立方晶窒化硼素焼結体からなる請求項１〜５のいずれかに記載の表面被覆工具。
【請求項７】
前記結合相は、窒化チタンおよび炭化チタンを含む請求項６記載の表面被覆工具。
【請求項８】
前記被覆層の表面が未研磨面であり、かつ、最大高さＲｚが０．０５〜０．５μｍの範囲内にある請求項６または７記載の表面被覆切削工具。
【請求項９】
すくい面と逃げ面との交差稜部に切刃が形成された請求項１〜８のいずれかに記載の表面被覆工具からなる切削工具を準備する工程と、
前記切刃を被切削物の表面に接触させる工程と、
前記切刃を回転させて被切削物を切削加工する工程と、
前記切刃を前記被切削物の表面から離間させる工程とを含む切削物の製造方法。
【請求項１０】
前記表面被覆工具の基体が請求項６〜８のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体からなり、前記被切削物が直径３０ｍｍ以下の焼入れ鋼からなる請求項９記載の切削物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基体の表面に硬質被覆層を成膜してなる表面被覆工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、前記のような表面被覆工具は、ＷＣ基超硬合金、ＴｉＣＮ基サーメット等の硬質材料の表面に様々な硬質被覆層を成膜して摺動性、耐摩耗性、耐欠損性を向上させる手法が使われており、中でも物理気相合成法にて成膜された硬質被覆層は高硬度で耐摩耗性が高く、種々の用途に広く採用されている。かかる物理気相合成法として、アークイオンプレーティング法やスパッタリング法を用いてＴｉＡｌＮ層を成膜することが好適に行われており、さらに工具寿命を延命させるためのＴｉＡｌＮ層の改良が検討されている。【０００３】
例えば、特許文献１では、低硬度のＴｉＡｌＮ層と高硬度のＴｉＡｌＮ層とを交互に隣接して積層した硬質皮膜とすることによって、硬質皮膜の基材との密着性と耐摩耗性が向上することが開示されている。具体的な硬質皮膜としては、バイアス電圧が−１０〜−３０Ｖの条件下で形成されてＡｌを０．１〜０．４の割合で含有する低硬度層と、バイアス電圧が−５０〜−１００Ｖの条件下で形成されてＡｌを０．４〜０．７５の割合で含有する高硬度層とを積層した構成が記載されている。【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、低硬度のＴｉＡｌＮ層と高硬度のＴｉＡｌＮ層とを交互に隣接して積層した硬質被覆層では、基体の密着性と硬質被覆層の耐摩耗性は向上するものの、基体表面の凹凸や成膜初期の核生成具合のばらつきによって硬質被覆層の組織や組成が不均一となる部分があり、硬質被覆層全体としての耐摩耗性や耐欠損性が必ずしも十分とは言えなかった。特に、切刃形状がシャープで、切削した仕上面の平滑性が求められる精密加工等に用いられる切削工具では、切削加工の初期段階で切刃に微小の膜剥離やチッピング等が発生し、加工した仕上面粗度が悪化して、切削工具の寿命が短くなってしまうという問題があった。【０００５】
特許文献２では、イオンプレーティング法により、（Ｔｉ０．９５Ａｌ０．０５）、（Ｔｉ０．８５Ａｌ０．１５）ターゲットを用いてＴｉの比率が７５〜９８原子％で（１１１）面に配向する〔Ａ〕層と、（Ｔｉ０．５Ａｌ０．５）、（Ｔｉ０．３Ａｌ０．７）ターゲットを用いてＴｉの比率が２０〜６５原子％で（２００）面に配向する〔Ｂ〕層とを順に成膜した多層被覆硬質工具が開示され、〔Ａ〕層と〔Ｂ〕層との界面でエピタキシャル成長を抑制して多くの格子欠陥を導入し皮膜の残留圧縮応力を緩和することができることから、皮膜の厚膜化が可能となることが開示されている。【０００６】
しかしながら、特許文献２のように、Ｔｉの比率が高いターゲットを用いてＴｉの比率が高い（すなわち、Ａｌの比率が低い）〔Ａ〕層と、Ｔｉの比率が低いターゲットを用いてＴｉの比率が低い（すなわち、Ａｌの比率が高い）〔Ｂ〕層とを順に成膜した多層被覆硬質工具では、皮膜の厚膜化は可能であり厚膜におけるチッピングや皮膜の剥離を防止することはできるものの、硬質被覆層の硬度が低下して耐摩耗性が悪化するという問題があった。さらに、この場合でも、格子欠陥を多量に導入するためにＴｉＡｌＮ層の成長は不均質となり、硬質被覆層の均質性が損なわれて仕上面粗度が悪化するおそれがあった。【０００７】
特許文献３では、母材の表面に粒子径が５０ｎｍ以下のＴｉＡｌＮ被膜を成膜することによって、被膜の耐摩耗性を向上できかつ耐欠損性を兼ね備えた被膜とできることが開示されている。また、特許文献４によれば、ＴｉＡｌＮ硬質膜の結晶粒径の縦／横比を１〜７の範囲、すなわちＴｉＡｌＮ硬質膜の結晶粒径を縦に長い柱状結晶とすることによって、安定した長寿命の硬質膜被覆工具等が得られることが開示されている。【０００８】
しかしながら、特許文献３のように、ＴｉＡｌＮ被膜の粒子径を５０ｎｍ以下とした被膜では、耐摩耗性が向上するものの被膜に過剰の内部応力が蓄積されてしまい、この内部応力を低下させるような応力緩和機構がなくて耐欠損性が低下してしまい、硬質被覆層が剥離したりチッピングが発生するおそれがあった。また、特許文献４のように、ＴｉＡｌＮ硬質膜の結晶粒径を縦に長い柱状結晶とする方法でも、基体表面の性状に沿って硬質被覆層の核形成が起こるために結晶粒径の縦／横比の平均値を制御するだけでは柱状結晶の組織を均一に制御することが困難で結晶の大きさにばらつきが出てしまい、特に切刃において、微小の膜剥離やチッピング等が発生し、加工した仕上面粗度が悪化して切削工具の寿命が短くなってしまうという問題があった。【０００９】
一方、立方晶窒化ホウ素（立方晶窒化硼素）［ｃｕｂｉｃ  Ｂｏｒｏｎ  Ｎｉｔｒｉｄｅ。以下、ｃＢＮと略す。］はダイヤモンドに次ぐ硬度を有し、しかもダイヤモンドと異なり鉄系金属との親和性を持たないため、ｃＢＮを基体とするｃＢＮ基切削工具は、鉄系材料、特に高硬度焼入れ鋼や鋳鉄の高速加工や低速の強断続加工などの厳しい条件の切削加工領域で使用されている。【００１０】
また、ｃＢＮ基切削工具は、近年では非常に平滑な加工面の表面粗さ、および加工精度が要求される被削材がφ（直径）３０ｍｍ以下の小物の精密加工の分野においても用いられるようになったため、より一層優れた切削性能、すなわち、加工面の平滑性および加工精度、低速加工に耐える強度が要求されるようになっている。【００１１】
最近では、上記の切削加工において十分な切削性能を得るために、上記ｃＢＮ基切削工具の表面に、物理気相合成法として、アークイオンプレーティング法やスパッタリング法を用い被覆層を成膜することが好適に行われており、さらに工具寿命を延ばすための被覆層の改良が検討されている。【００１２】
例えば、特許文献５では、ｃＢＮまたはダイヤからなる基体の表面にＴｉＡｌＮ膜を成膜することによって、耐摩耗性、耐欠損性を向上させることが記載されている。
しかしながら、特許文献５のように、ただ単にＴｉＡｌＮ膜をｃＢＮ基切削工具にアークイオンプレーティング法によって成膜するだけでは、工具の表面に異常成長した粒子が存在するために切刃の面粗度が大きくなり、被削材が工具の切刃に溶着しやすくなるため、加工面の面粗度を小さくすることに限界があった。また、低速で行われる小物の精密加工においては、切刃にかかる衝撃によって膜剥離が発生してしまい、そこから異常摩耗や溶着が発生してしまうという問題もあった。【００１３】
特許文献６では、（２００）結晶面に最大ピークの第１被覆層と（１１１）結晶面に最大ピークの第２被覆層からなる多層構成とすることによって、付着力と膜の強度を共に向上させることが記載されている。【００１４】
しかしながら、特許文献６のように、第１層を低バイアスにてコーティングを施した場合においては、硬質膜の平均粒径が大きくなるため、基体との接触面積が小さくなる結果、硬質膜の付着力が十分ではなくなるため、膜剥離が早期に発生してしまう。また、第２層を高バイアスで成膜しているため、ドロップレットが多く発生してしまい、工具表面の面粗度が大きくなってしまう。【００１５】
【特許文献１】特開平１１−６１３８０号公報
【特許文献２】特開平９−３２３２０５号公報
【特許文献３】特開平６−２２０６０８号公報
【特許文献４】特開平１０−３１５０１１号公報
【特許文献５】特開平０８−１１９７７４号公報
【特許文献６】特開平１０−３３０９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の主たる課題は、基体表面の凹凸等の性状によらず硬質被覆層の組織が微細で均質であり、硬質被覆層の耐摩耗性や耐欠損性が高い表面被覆工具を提供することである。
本発明の他の課題は、切削工具の表面状態を平滑にし、かつ、十分な付着力を有する精密加工において優れた切削性能を発揮する表面被覆工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、基体表面に特定の被覆層を２層積層する場合には、基体表面の凹凸等の性状によらず硬質被覆層の組織が微細で均質になり、よって硬質被覆層の耐摩耗性や耐欠損性が高い表面被覆工具になるという新たな事実を見出し、本発明を完成させるに至った。【００１８】
すなわち、本発明の表面被覆工具は、基体の表面に、下記一般式（１）で表わされる被覆層を２層積層した硬質被覆層を具備し、前記被覆層のうち、前記基体の表面に被覆された第１被覆層は、層厚が０．１〜１μｍで平均結晶径が０．０１〜０．１μｍの粒状結晶にて構成され、前記被覆層のうち、前記第１被覆層の表面に被覆された第２被覆層は、層厚が０．５〜１０μｍで前記基体に対して垂直な方向に成長した柱状結晶からなり、該柱状結晶の前記基体に対して平行な方向の平均結晶幅が０．０５〜０．３μｍであり、かつ前記第２被覆層の平均結晶幅が前記第１被覆層の平均結晶径より大きいことを特徴とする。
【数１】
2007111301.tif 000003
【００１９】
ここで、上記構成のうち、前記第１被覆層において、前記一般式（１）中のａが、０．５５≦ａ≦０．７５の関係式を満たすことが、第２被覆層を成膜する際の均質な核生成を助長し、かつ第１被覆層の硬度を高める上で望ましい。
また、上記構成のうち、前記第２被覆層において、前記一般式（１）中のａが、０．４≦ａ≦０．５５の関係式を満たすことが、第２被覆層の靭性の高い柱状結晶の生成、および柱状結晶の平均結晶幅の制御が容易となる上で望ましい。
上記構成において、前記第２被覆層の表面に、層厚０．０５〜１μｍのＴｉＮ層が存在することが、工具の使用と未使用とを容易に目視確認できる上で望ましい。
前記被覆層がスパッタリング膜であることが、被覆層を均一な組織にできる上で望ましい。より詳細には、粒子の異常成長や、成膜時の付着物等の欠陥が少ない硬質膜の表面の面粗度が非常に滑らかな被覆層を作製することができ、工具寿命を長くすることができる上で望ましい。【００２０】
また、上記基体がｃＢＮ焼結体からなるｃＢＮ基体である場合には、基体表面の硬度が高く、被覆層が成膜しにくいｃＢＮ基体においても焼入れ鋼の小物の精密加工において十分な被覆層の付着力を得ることができる。【００２１】
ここで、ｃＢＮ基体は、ｃＢＮを主成分とする硬質相を結合相で結合した構成からなるが、前記結合相は、窒化チタンおよび炭化チタンを含むことが、被覆層とｃＢＮ基体との付着力が向上するため望ましい。
また、前記被覆層の表面が未研磨面であり、かつ、最大高さＲｚが０．０５〜０．５μｍの範囲内にあることが、基体と被覆層との付着力が向上するとともに、工具の加工精度が向上するため望ましい。【００２２】
また、本発明にかかる切削物の製造方法は、すくい面と逃げ面との交差稜部に切刃が形成された前記超硬合金からなる基体を含む表面被覆工具からなる切削工具を準備する工程と、前記切刃を被切削物の表面に接触させる工程と、前記切刃を回転させて被切削物を切削加工する工程と、前記切刃を前記被切削物の表面から離間させる工程とを含むことが、加工面粗度（仕上面粗度）が向上した切削物を得る上で望ましい。前記基体としての第１の好適例は超硬合金である。また、この切削物の製造方法において好適な被切削物の種類は合金鋼や炭素鋼であり、好適な切削加工の形態は精密溝入旋削加工や転削加工であり、これらの被切削物や切削加工の形態においても加工面粗さを小さくできる仕上加工用として好適である。【００２３】
さらに、基体としての第２の好適例はｃＢＮ焼結体であるが、この場合には、切削物の製造方法において、特に被切削物が直径３０ｍｍ以下の焼入れ鋼である場合に、加工面粗度が向上した切削物を得ることができる優れた切削加工が可能となるため望ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の表面被覆工具によれば、前記一般式（１）で表わされる被覆層について、基体側の第１被覆層を層厚が０．１〜１μｍで平均結晶径が０．０１〜０．１μｍの粒状結晶にて構成し、第１被覆層の表面の第２被覆層を層厚が０．５〜１０μｍで前記基体に対して垂直な方向に成長した柱状結晶からなり、該柱状結晶の平均結晶幅が０．０５〜０．３μｍで第１被覆層の平均結晶径より大きい構成とすることにより、多数の凹凸や欠陥が存在する基体表面において、第１被覆層が基体表面を均一に均す作用をして、第１被覆層の表面において第２被覆層の微細で均質な核形成が可能となる。その結果、この均一な第１被覆層の表面に成膜される第２被覆層の結晶成長が柱状でかつ微細なものとなって、硬質被覆層の全体として、基体の表面の凹凸によらず硬質被覆層の組織や組成が均一で、硬質被覆層の耐摩耗性や耐欠損性が高い表面被覆工具となる。しかも、各被覆層の層厚が上記範囲に制御されていることによって、硬質被覆層の上記粒状結晶と柱状結晶との結晶形状を実現することができ、耐摩耗性と耐欠損性との両立を図ることができる。【００２５】
また、前記第１被覆層において、０．５５≦ａ≦０．７５であることによって、第１被覆層中の平均結晶径を０．０１〜０．１μｍに制御することができ第２被覆層を成膜する際の均質な核生成を助長することができるとともに、第１被覆層の硬度を高めることができるため望ましい。
前記第２被覆層において、０．４≦ａ≦０．５５であることによって、第２被覆層の靭性の高い柱状結晶の生成、および柱状結晶の平均結晶幅の容易な制御が可能であるため望ましい。
前記第２被覆層の表面に、層厚０．０５〜１μｍのＴｉＮ層を存在させると、表面被覆工具の表面が金色を呈して、この表面被覆工具を使用するとＴｉＮ層が消滅して金色ではなくなるので、工具の使用と未使用とを容易に目視確認することができる。
前記被覆層はスパッタリング法より被覆されたものであることが、アークイオンプレーティング法で成膜した際に生成するドロップレット等のような異常部が発生することなく均一な組織とできる点で望ましい。【００２６】
前記基体が、ｃＢＮを主成分とする硬質相を結合相で結合したｃＢＮ焼結体からなるｃＢＮ基体である場合には、基体表面の硬度が高く、被覆層が成膜しにくいｃＢＮ基体においても焼入れ鋼の小物の精密加工において十分な被覆層の付着力を得ることができると共に、高硬度な被削材の小物精密加工においても溶着が少なく、高い加工精度が得られ、長寿命な工具となるという効果を有する。また、第１被覆層が微細な粒子で構成されるため、被覆層の硬度がｃＢＮの硬質相と近くなり、成膜時に発生する応力が最適化される結果、他の材質と親和しにくいｃＢＮ焼結体を基体としても、焼入れ鋼の小物の精密加工において十分な密着力を得ることができる。【００２７】
よって、上記の被覆層を超高圧焼結体からなるｃＢＮ基体の表面に成膜することにより、切刃の表面が非常に滑らかになるため、被削材の溶着による構成刃先の発生や高い切削抵抗によるビビリ等によって、被削材の加工面の面粗度が悪化することを防ぐことができ、かつ、前記被覆層の付着力を向上させることによって、被覆層の膜剥離を防ぎ、長時間の切削後も優れた加工面粗度を得ることができる。
本発明の切削物の製造方法によれば、加工面粗度が向上した切削物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（ａ）は、本発明にかかる表面被覆工具の好適な実施態様例である表面被覆切削工具の一例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す表面被覆切削工具の表面付近を示す部分拡大概略断面図である。
【図２】本発明にかかる表面被覆工具の好適な実施態様例である表面被覆切削工具の表面付近の断面を示す顕微鏡による拡大画像である。
【図３】（ａ）は、本発明にかかる表面被覆工具の好適な実施態様例である表面被覆切削工具の他の例を示す概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す表面被覆切削工具の表面付近を示す部分拡大概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
＜表面被覆（切削）工具＞
以下、本発明にかかる表面被覆工具の好適な実施態様例である表面被覆切削工具について、図面を参照して詳細に説明する。図１（ａ）は、該表面被覆切削工具の一例を示す概略斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す表面被覆切削工具の表面付近を示す部分拡大概略断面図である。図２は、該表面被覆切削工具の表面付近の断面を示す顕微鏡による拡大画像である。【００３０】
図１（ａ）に示すように、この表面被覆切削工具（以下、単に工具と略す。）１は、主面にすくい面３を、側面に逃げ面４を、すくい面３と逃げ面４との交差稜部に切刃５を有し、基体２の表面に硬質被覆層（以下、単に被覆層とも言う。）６を成膜した構成となっている。【００３１】
硬質被覆層６は、図１（ｂ），図２に示すように、基体２の表面に、前記一般式（１）で表わされる被覆層を少なくとも２層を積層した構成からなり、被覆層のうちの基体２側の第１被覆層６ａは層厚０．１〜１μｍで平均結晶径が０．０１〜０．１μｍの粒状結晶にて構成され、被覆層のうちの第１被覆層６ａの表面に被覆された第２被覆層６ｂは層厚０．５〜１０μｍで基体２に対して垂直な方向に成長した柱状結晶からなるとともに該柱状結晶の平均結晶幅が０．０５〜０．３μｍで第１被覆層６ａの平均結晶径より大きい構成からなる。これにより、多数の凹凸や欠陥が存在する基体２の表面においても、第１被覆層６ａを構成する粒状結晶が基体２の表面を均一に均す作用をすることから、第１被覆層６ａの表面において第２被覆層６ｂの均質な核形成が可能となる。その結果、この均一な第１被覆層６ａの表面に成膜される第２被覆層６ｂの結晶成長が微細なものとなって、硬質被覆層６の全体として、基体２の表面の凹凸によらず硬質被覆層６の耐欠損性が均一となり、硬質被覆層６の耐摩耗性や耐欠損性が高い工具１となる。特に、各被覆層６ａ、６ｂの層厚が上記範囲に制御されていることによって、各被覆層６ａ、６ｂを上記結晶粒径に制御することが可能となり、耐摩耗性と耐欠損性との両立を図ることができる。【００３２】
第１被覆層６ａ，第２被覆層６ｂが、それぞれ前記した特定の構成からなるか否かは、例えば以下のようにして求めることができる。すなわち、例えば硬質被覆層６の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、第１被覆層６ａおよび第２被覆層６ｂの有無、それらの層厚、粒状結晶の結晶粒径および柱状結晶の平均結晶幅を求めることができる。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察する際に、各被覆層の任意３箇所における組成をエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）によって測定し、これらの平均値を各被覆層の組成として算出してもよい。【００３３】
より具体的には、第１被覆層６ａの粒状結晶（粒状粒子）の平均結晶径（平均粒子径）とは、第１被覆層６ａの任意の表面または断面について走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いた組織観察を行い１００ｎｍ×１００ｎｍ以上の視野領域にて観察される、第１被覆層６ａを構成している粒子のそれぞれの面積を画像解析法にて算出して、それらの平均面積を見積もった後、この平均面積を有する円に換算した際に得られる円の直径を意味する。【００３４】
また、第２被覆層６ｂの柱状結晶（柱状粒子）の基体２の表面に対して平行な方向の平均結晶幅（平均粒子幅）とは、第２被覆層６ｂの任意の断面について走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いた組織観察を行い１００ｎｍ×１００ｎｍ以上の視野領域にて観察される、第２被覆層６ｂを構成している粒子について、任意の層厚み方向における基体の表面に対して平行な方向の結晶幅を測定した際の、それらの平均値を意味する。【００３５】
ここで、前記一般式（１）中、金属元素Ｍは、周期律表第４、５、６族元素、Ｓｉおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１種の金属元素を示す。前記周期律表第４、５、６族金属としては、例えばＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ等が挙げられ、前記希土類元素としては、例えばＹ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｃｅ等が挙げられ、前記金属元素Ｍとしては、特に硬度の高いＴｉを含むことが望ましい。また、ａは、０．２５≦ａ≦０．７５の関係式を満たす。ｂは、０≦ｂ≦１の関係式を満たす。【００３６】
一方、前記一般式（１）で表わされる被覆層の組成において、ａが０．２５より小さいと耐摩耗性が低下してしまい、ａが０．７５より大きいと耐欠損性が低下する。【００３７】
また、第１被覆層６ａの層厚が０．１μｍより薄いと、基体２の表面を均す効果が不十分であり、第２被覆層６ｂが部分的に平均結晶幅の大きいものとなって均質性が損なわれてしまい耐摩耗性が低下する。第１被覆層６ａの層厚が１μｍより厚いと、第２被覆層６ｂのように耐欠損性の高い被覆層によって応力緩和する効果がなく、硬質被覆層６全体の耐欠損性が低下するおそれがある。さらに、第１被覆層６ａの平均結晶径が０．０１μｍより小さいと、第１被覆層６ａと基体２および第２被覆層６ｂとの結晶粒間の整合性のミスマッチが大きくなって層間密着性が低下するおそれがあり、第１被覆層６ａの平均結晶径が０．１μｍより大きいと第２被覆層６ｂの微細で均一な結晶成長が得られにくくなる。【００３８】
また、第２被覆層６ｂの層厚が０．５μｍ以上とすることで、第２被覆層６ｂを柱状結晶とすることができ、靭性の高い被覆層とすることができる。逆に、第２被覆層６ｂの層厚を１０μｍ以内とすることで、内部応力が適正化されて剥離しにくい硬質膜とすることができる。なお、第２被覆層６ｂの層厚の好適な範囲は使用用途に応じて異なり、例えば精密内径切削加工用として用いる場合には０．５〜５μｍ、転削切削加工用として用いる場合には１〜８μｍである。さらに、第２被覆層６ｂを構成する結晶が基体２に対して垂直な方向に成長した柱状結晶とすることで、高い靭性を有するため、高い耐欠損性を有する硬質膜とすることができる。【００３９】
さらに、柱状結晶の平均結晶幅が０．０５μｍ以上とすることで第２被覆層６ｂの靭性を向上させることができ、また、以下とすることで、第２被覆層６ｂの表面を平滑にすることができ、切削面の仕上げ面粗度を平滑にできる。第２被覆層６ｂを構成する柱状結晶の平均結晶幅が第１被覆層６ａを構成する結晶の平均結晶径と同じか、または小さい場合には、硬質被覆層６の内部応力が増大し第２被覆層６ｂの靭性が低下して耐欠損性が低下する。【００４０】
ここで、第１被覆層６ａ中のＡｌの含有比率（ａ）が、０．５５≦ａ≦０．７５であること、すなわち第１被覆層６ａ中の全金属元素（周期律表第４、５、６族元素、Ｓｉおよび希土類元素から選ばれる少なくとも１種の金属元素Ｍとアルミニウム（Ａｌ））の含有量に対して５５〜７５原子％であることが好ましい。これにより、第１被覆層６ａの平均結晶径を０．０１〜０．１μｍに制御することができ、基体２の表面における均質な核生成を助長することができるとともに、第１被覆層６ａの硬度を高めることができる。【００４１】
第２被覆層６ｂに含まれるＡｌ原子の量とＴｉ原子の量の合計を１としたとき、Ａｌ原子の含有量が０．５０を超え、０．７５以下であることが望ましい。Ａｌ原子とＴｉ原子の合計量に対するＡｌ原子の含有量が０．５０を超えることによって、第２被覆層６ｂ表面の酸化を抑制して第２被覆層６ｂ表面が酸化によって蝕まれて面粗度が低下することを抑制できる。そのため、切削によって切刃が高温になっても被削材との反応性を低減して被削材の溶着を抑えることができる。その結果、溶着物が切刃表面と反応して切刃表面が硬化する構成刃先の発生によって加工面粗度が悪化するのを防ぐことができる。また、Ａｌ原子とＴｉ原子の合計量に対するＡｌ原子の含有量を０．７５以下にすると、第２被覆層６ｂの結晶構造を硬度の高い立方晶にすることができ、第２被覆層６ｂの耐摩耗性が悪化するのを防ぐことができる。【００４２】
第２被覆層６ｂ中のＡｌの含有比率（ａ）が、０．４≦ａ≦０．５５であることが好ましい。これにより、第２被覆層６ｂの柱状結晶の生成、および柱状結晶の平均結晶幅を所定の範囲内に制御できる。【００４３】
第２被覆層６ｂの表面に、層厚０．０５〜１μｍのＴｉＮ層を存在させるのが好ましい。これにより、工具１の表面が金色を呈して、この工具１を使用するとＴｉＮ層が消滅して金色ではなくなるので、工具１の使用と未使用とを容易に目視確認することができる。【００４４】
第１被覆層６ａと第２被覆層６ｂとの間に中間層として異なる材質の硬質膜を形成してもよいが、膜剥離やチッピングを防ぐ点で第１被覆層と第２被覆層とが連続して成膜されていることが望ましい。さらに、基体２と第１被覆層６ａとの間に膜厚０．２μｍ以下の他の被覆層を成膜してもよい。【００４５】
被覆層６ａ、６ｂはスパッタリング膜であることが好ましい。これにより、アークイオンプレーティング法で成膜した際に生成するドロップレット等の異常粒子が発生することなく均一な組織とできて、被削材の加工面粗度を高めることができる。【００４６】
ここで、硬質被覆層６の表面における算術平均粗さ（Ｒａ）は、０．１２μｍ以下であることが工具１の耐摩耗性が高く、かつ切削加工時の切削抵抗を低減できるために望ましい。または、被覆層６の表面における最大高さ（Ｒｚ）が、０．０５〜０．５μｍ以下であることが工具１の耐摩耗性が高く、かつ切削加工時の切削抵抗を低減できるために望ましい。さらに、基体２と被覆層６との界面における最大高さ（Ｒｚ）は０．０２〜０．１μｍであるのが、被覆層６の密着性がよく、かつ核生成を均一にすることができる点で望ましい。なお、被覆層６ａ、６ｂがスパッタリング膜である場合には均一な組織で表面が平滑であるので、機械加工を施す必要がない。すなわち、被覆層６の表面は未研磨状態であるのが好ましい。【００４７】
なお、硬質被覆層６の表面における算術平均粗さＲａと最大高さＲｚは、ＪＩＳ  Ｂ０６０１’０１に従って触針式表面粗さ測定器を用いて、カットオフ値：０．２５ｍｍ、基準長さ：０．８ｍｍ、走査速度：０．１ｍｍ／秒にて測定することができる。さらに、基体２と硬質被覆層６との界面における算術平均粗さＲａと最大高さＲｚは０．０５〜０．３μｍであるのが、硬質被覆層６の密着性がよく、かつ核生成を均一にすることができる点で望ましい。なお、基体２と硬質被覆層６との界面における算術平均粗さは、基体２と硬質被覆層６との界面を含む工具１の断面写真から、基体２と硬質被覆層６との界面をトレースして凹凸線を描き、この凹凸線から上記ＪＩＳＢ０６０１’０１に準拠して求められる算術平均粗さに相当する値にて測定することができる。【００４８】
基体２としては、例えば炭化タングステン、炭窒化チタン等を主成分とする硬質相と、例えばコバルト、ニッケル等の鉄族金属を主成分とする結合相とからなる超硬合金、サーメット、窒化ケイ素や酸化アルミニウムを主成分とするセラミックス、多結晶ダイヤモンドやｃＢＮからなる硬質相とセラミックスや鉄族金属等の結合相とを超高圧下で焼成する超高圧焼結体等の硬質材料が好適に使用される。【００４９】
特に、工具１を後述する切削物の製造方法に適用する場合には、優れた切削性能を発揮させる上で、基体２は、第１の好適例である超硬合金からなるのが好ましい。
一方、例えば直径３０ｍｍ以下の焼入れ鋼からなる被切削物を切削加工する場合の工具としては、下記で説明する工具を用いるのが好ましく、かかる場合の基体２としては、第２の好適例であるｃＢＮ焼結体からなるのが好ましい。以下、この工具について説明する。【００５０】
図３（ａ）は、工具の他の例を示す概略斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す工具の表面付近を示す部分拡大概略断面図である。なお、図３においては、前述した図１，図２と同一の構成部分には同一の符号を付して説明は省略する。【００５１】
図３に示すように、表面被覆ｃＢＮ基切削工具である工具２１は、基体２（ｃＢＮ焼結体）を、ワイヤ加工等によって所定の形状に切り出し、裏打ち超硬合金２８と接合した後、超硬合金基台２９の切刃先端部に形成した切り込み段部３０にろう付けしたものを母材２２とする。母材２２の形状は、主面にすくい面２３を、側面に逃げ面２４を、すくい面２３と逃げ面２４との交差稜部に切刃２５を有し、その母材２２の表面に被覆層６を成膜した構成となっている。【００５２】
ここで、本実施形態にかかる工具２１は、基体２がｃＢＮを主成分とする硬質相を結合相で結合したｃＢＮ焼結体からなる。具体的には、例えば硬質相質量全体の２０質量％〜９５質量％のｃＢＮからなる硬質相と、結合相とからなるｃＢＮ基焼結体を用いることができる。【００５３】
前記結合相としては、例えばコバルト、ニッケル、アルミニウム等の金属、または窒化チタン（ＴｉＮ）や炭化チタン（ＴｉＣ）等のセラミックを主成分とするもの等が挙げられ、特に、前記結合相が窒化チタン（ＴｉＮ）および炭化チタン（ＴｉＣ）を含むことが、被覆層６との密着力が高まり、膜剥離や刃先のチッピングを抑えることができるため望ましい。より具体的には、ＴｉＮとＴｉＣが混在していると、基体２の強度がより高まるとともに、ＴｉおよびＡｌを含む被覆層６の硬度により近くなり、耐欠損性と付着力がさらに向上するため望ましい。【００５４】
また、基体２を構成するｃＢＮ粒子の粒径は、耐摩耗性、強度の点から０．２〜５．０μｍ、望ましくは０．５〜３．０μｍの範囲にあるのがよい。ｃＢＮ粒子の粒径の測定は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等によって１０００〜５０００倍の倍率で撮影した画像をルーゼックス等の一般的な画像解析装置を用いて測定する方法によって可能である。【００５５】
さらに、前記ｃＢＮ粒子の外周部に、周期率表第４、５および６族金属元素、鉄族金属およびＡｌからなる群れより選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼炭化物、硼窒化物および酸化物のうち、前記結合相成分以外の化合物を含む中間相が存在することが、ｃＢＮ粒子をさらに強固に保持することができる点で望ましい。かかる構成にすることによって、第１被覆層６ａとｃＢＮを主成分とする硬質相を含んでなる基体２との硬度が近くなり、成膜時に発生する応力が最適化されて、被覆層６の付着力を十分に確保することができ、膜剥離を防ぐことができる。その他の構成は、前記した工具１と同様であるので、説明を省略する。【００５６】
次に、前記した工具１の製造方法について説明する。まず、工具形状の基体２を従来公知の方法を用いて作製する。次に、この基体２の表面に、上述した構成の硬質被覆層６を成膜する。具体的な成膜方法としては、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理気相合成（ＰＶＤ）法を用いる。成膜方法の詳細についてその一例を説明すると、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とを含む硬質被覆層をスパッタリング法で作製する場合には、金属チタン（Ｔｉ）および金属アルミニウム（Ａｌ）の２種類以上の金属ターゲットを独立として用いるか、またはこれらの合金をターゲットに用い、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスと反応させて成膜する。【００５７】
このとき、第２被覆層の成膜に用いるターゲットとして、第１被覆層６ａの成膜に用いるターゲットに加えて、Ａｌを含まないか、またはＡｌの含有比率の低い金属ターゲット、例えばチタン（Ｔｉ）金属ターゲットを別途追加して成膜し、かつ第１被覆層６ａを成膜する時に第２被覆層６ｂを成膜する時よりも成膜時の高いバイアス電圧で成膜することにより、硬質被覆層６を形成することができる。なお、この方法によって成膜された硬質被覆層６においては、第１被覆層６ａのＡｌの含有量が第２被覆層６ｂのＡｌの含有比率よりも多くなる。【００５８】
次に、前記した工具２１の製造方法について説明する。まず、原料粉末として０．２〜３μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するｃＢＮ原料粉末、平均粒径０．２〜３μｍ、好ましくは０．５〜３μｍ、より好ましくは１〜３μｍの周期律表第４、５および６族金属元素から選ばれる少なくとも１種の元素の炭化物、窒化物および炭窒化物の少なくともいずれか一種からなる粉末、および必要により平均粒径０．５〜５μｍのＡｌあるいは鉄族金属の内の少なくとも一種の原料粉末を特定の組成に秤量し１６〜７２時間ボールミルにて粉砕混合する。【００５９】
その後、必要に応じて所定形状に成形する。成形には、プレス成形、射出成形、鋳込成形、押出成形等の周知の成形手段を用いることができる。【００６０】
ついで、これを別途用意した超硬合金製裏打ち支持体と共に超高圧焼結装置に装入し、１２００〜１４００℃の範囲内の所定の温度、５ＧＰａの圧力下で１０〜３０分保持することによって、ｃＢＮ質焼結体からなる基体２を得ることができる。この際、４、５、６族金属の炭化物と４、５、６族金属の窒化物が個々に存在した構造とするには、昇温速度および降温速度を毎分３０〜５０℃とし、加熱保持時間（焼成時間）を１０〜１５分とするのが好ましい。このような構成とすることによって、焼結による不良を低減することができる。【００６１】
続いて、作製した基体２（ｃＢＮ焼結体）を、超硬合金基台２９の切込み段部３０にろう付けして、母材２２を作製する。該母材２２の表面に、前記した工具１と同様にして被覆層６を成膜することで、表面被覆ｃＢＮ基切削工具である工具２１を得ることができる。【００６２】
このとき、第１被覆層６ａを成膜する時に第２被覆層６ｂを成膜する時よりも成膜時の高いバイアス電圧、特に、１００Ｖ以上、好ましくは１２０Ｖ以上で成膜することにより、第２被覆層６ｂよりも微細な粒子で構成される硬質被覆層を成膜することができる。また、第２被覆層６ｂを成膜するときのバイアス電圧を１００Ｖ未満、特に８０Ｖ未満とすることで、表面に異常粒子が発生しにくく、平滑な表面の硬質被覆層が成膜できる。なお、この方法によって成膜された被覆層６においては、第１被覆層６ａのＡｌの含有量が第２被覆層６ｂのＡｌの含有比率よりも多くなる。その他の構成は、前記した工具１と同様であるので、説明を省略する。【００６３】
＜切削物の製造方法＞
次に、本発明の切削物の製造方法にかかる一実施形態について説明する。本実施形態にかかる切削物の製造方法は、前記した工具１、工具２１をそれぞれ用いて切削物を得る方法である。【００６４】
（工具１を用いる切削物の製造方法）
工具１を用いる場合には、優れた切削性能を発揮させる上で、基体２は、第１の好適例である超硬合金からなるのが好ましい。また、加工方法としては、例えば被切削物（切削加工される金属ワーク等の被削材）が回転する旋削加工、工具１が回転する転削加工等が挙げられ、特に旋削加工、転削加工のいずれにおいても仕上加工に用いられることが好ましい。【００６５】
具体的には、工具１を用いる切削物の製造方法は、すくい面３と逃げ面４との交差稜部に切刃５が形成された工具１を準備する工程と、切刃５を被切削物の表面に接触させる工程と、切刃５を回転させて被切削物を切削加工する工程と、切刃５を前記被切削物の表面から離間させる工程とを含むようにして行う。これにより、加工面粗度が向上した切削物を得ることができる。すなわち、前記した通り、工具１にかかる硬質被覆層６の均質性が高いことから、工具１の切刃５における硬質被覆層６の均質性が高く、さらに硬質被覆層６の表面の平滑性も高いことから、切削加工したときの被切削物の仕上面粗度も高いものになる。【００６６】
（工具２１を用いる切削物の製造方法）
工具２１を用いる場合には、基体２が第２の好適例であるｃＢＮ焼結体からなり、直径３０ｍｍ以下の焼入れ鋼からなる被切削物を切削加工するのに好適である。また、加工方法としては、前記した旋削加工および転削加工のうち、いずれにも適用可能であるが、被削材が溶着しやすい旋削加工においても工具寿命を延ばすことができる。【００６７】
具体的には、工具２１を用いる切削物の製造方法は、すくい面２３と逃げ面２４との交差稜部に切刃２５が形成された工具２１を準備する工程と、切刃２５を直径３０ｍｍ以下の焼入れ鋼からなる被切削物の表面に接触させる工程と、切刃２５または前記被切削物の一方を回転させて被切削物を切削加工する工程と、切刃２５を前記被切削物の表面から離間させる工程とを含むようにして行うのがよい。これにより、加工面粗度が向上した切削物を得ることができる。すなわち、前記した通り、工具２１にかかる被覆層６の均質性が高いことから、工具２１の切刃２５における被覆層６の均質性が高く、さらに被覆層６の表面の平滑性も高いことから、切削加工したときの被削材の仕上げ面粗度も高いものになる。【００６８】
以下、実施例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。【００６９】
［実施例Ｉ］
＜切削工具の作製＞
平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末を主成分として、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．２質量％、平均粒径１．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を０．６質量％の割合で添加し混合して、プレス成形により三角形状をなす溝入切削工具形状（京セラ製溝入れチップＧＢＡ４３Ｒ３００ＭＹ）に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。また、各試料のすくい面表面をブラスト加工、ブラシ加工等によって研磨加工した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニング）を施して基体を作製した。【００７０】
このようにして作製した基体に対してスパッタリング法により表１に示す種々の組成にて硬質被覆層を成膜した。なお、試料Ｎｏ．Ｉ−７については表１に示す第１被覆層と第２被覆層の表面にＴｉＮ層を０．２μｍの層厚で成膜した。【００７１】
得られた試料に対して、硬質被覆層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、第１被覆層と第２被覆層の有無、それらの層厚、粒状結晶の結晶粒径および柱状結晶の平均結晶幅を求めた。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察する際に、各被覆層の任意３箇所における組成をエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）によって測定し、これらの平均値を各被覆層の組成として算出した。【００７２】
さらに、硬質被覆層の表面（第２被覆層の表面）における算術平均粗さＲａを接触式の表面粗さ計で任意の３箇所について測定し、その平均値を求めた。具体的な測定方法は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１’０１に基づき触針式表面粗さ測定器を用いて、カットオフ値：０．２５ｍｍ、基準長さ：０．８ｍｍ、走査速度：０．１ｍｍ／秒にて測定した。また、上記顕微鏡観察写真から、基体と第１被覆層との間の界面をトレースし、この形状からＪＩＳ  Ｂ０６０１’０１に準拠して界面における算術平均粗さ（Ｒａ）を求めた。【００７３】
＜切削試験＞
次に、得られた溝入切削工具形状のスローアウェイチップ（切削工具）を用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表２に示した。
切削方法：連続旋削加工
被削材  ：ＳＣＭ４３５
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ
送り    ：０．０８ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：肩切り込み２ｍｍ、深さ切り込み４ｍｍ
切削状態：湿式
評価方法：１０分間切削した時点で加工された被削材の仕上面粗度（加工面粗度Ｒａ）を
測定した。また、２０分切削後のフランク摩耗と先端摩耗、
チッピングの有無を顕微鏡にて測定した。【００７４】
【表１】
2007111301.tif 000004
【００７５】
【表２】
2007111301.tif 000005
【００７６】
表１、表２に示す結果より、粒状結晶からなる第１被覆層のみを成膜した試料Ｎｏ．Ｉ−１１は、早期にチッピングが発生して工具寿命が短いものであった。また、第１被覆層の平均結晶径が０．１μｍより大きい試料Ｎｏ．Ｉ−１２でも、早期にチッピングが発生して工具寿命が短いものであった。さらに、第２被覆層の平均結晶幅が０．３μｍを超える試料Ｎｏ．Ｉ−１３では、第２被覆層の硬度と耐摩耗性が低下した。さらに、第１被覆層の平均結晶径が０．１μｍより大きく、かつ第１被覆層の平均結晶径が第２被覆層の平均結晶幅と同じ試料Ｎｏ．Ｉ−１４では、硬質被覆層の内部応力が増大し第２被覆層の靭性が低下して耐欠損性が低下した。また、第１被覆層６ａの層厚が１μｍを超える試料Ｎｏ．Ｉ−１５では、第２被覆層のように耐欠損性の高い被覆層によって応力緩和する効果がなくて硬質被覆層全体の耐欠損性が低下した。【００７７】
これに対して、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．Ｉ−１〜１０では、いずれも硬質被覆層が均質で、表面粗さが小さく、かつ耐欠損性にも優れて仕上面粗度が良好な切削性能を発揮した。【００７８】
［実施例II］
＜切削工具の作製＞
平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末を主成分として、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．２質量％、平均粒径１．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を０．６質量％の割合で添加し混合して、プレス成形により刃先交換式ミリング用切削工具形状（ＢＤＭＴ１１Ｔ３０８ＥＲ−ＪＴ）に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。また、各試料のすくい面表面をブラスト加工、ブラシ加工等によって研磨加工した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニング）を施して基体を作製した。【００７９】
このようにして作製した基体に対してスパッタリング法により表３に示す種々の組成にて硬質被覆層を成膜した。なお、試料Ｎｏ．II−７については表３に示す第１被覆層と第２被覆層の表面にＴｉＮ層を０．２μｍの層厚で成膜した。【００８０】
得られた試料に対して、硬質被覆層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、第１被覆層と第２被覆層の有無、それらの層厚、粒状結晶の結晶粒径および柱状結晶の平均結晶幅を求めた。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察する際に、各被覆層の任意３箇所における組成をエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）によって測定し、これらの平均値を各被覆層の組成として算出した。【００８１】
＜切削試験＞
次に、得られた刃先交換式ミリング用切削工具形状のスローアウェイチップ（切削工具）を用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表４に示した。
切削方法：肩削り（ミリング加工）
被削材  ：ＳＫＤ１１
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り    ：０．１２ｍｍ／ｔｏｏｔｈ
切り込み：横切り込み１０ｍｍ、深さ切り込み３ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：１０分間切削した時点で、チッピングの有無を顕微鏡にて測定し、加工され
た被削材において発生したバリの高さを測定するとともに、切削表面の外観
（すなわち加工面外観の光沢）を定性的にチェックした。なお、バリの高さは、
５箇所測定して得た値の平均値を平均バリ高さとして表４に示した。【００８２】
【表３】
2007111301.tif 000006
【００８３】
【表４】
2007111301.tif 000007
【００８４】
表３、表４に示す結果より、粒状結晶からなる第１被覆層のみを成膜した試料Ｎｏ．II−１１で加工された仕上げ面には光沢がなく、バリも非常に高くなっていた。早期に被膜剥離が生じこのような結果になったものと推測される。また、第１被覆層の平均結晶径が０．１μｍより大きい試料Ｎｏ．II−１２でも、同様の理由により仕上げ面の品質は悪いものであった。さらに、第２被覆層の平均結晶幅が０．３μｍを超える試料Ｎｏ．II−１３では、第２被覆層の硬度と耐摩耗性が低下したため、早期に摩滅損傷し欠損に至ったものと考えられる。さらに、第１被覆層の平均結晶径が０．１μｍより大きく、かつ第１被覆層の平均結晶径が第２被覆層の平均結晶幅と同じ試料Ｎｏ．II−１４では、硬質被覆層の内部応力が増大し第２被覆層の靭性が低下して耐欠損性が低下した。また、第１被覆層の層厚が１μｍを超える試料Ｎｏ．II−１５では、第２被覆層のように耐欠損性の高い被覆層によって応力緩和する効果がなく硬質被覆層全体の耐欠損性が低下した。【００８５】
これに対して、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．II−１〜１０では、いずれも硬質被覆層が均質で、耐欠損性に優れており仕上面品質が良好な切削性能を発揮した。【００８６】
［実施例III］
＜切削工具の作製＞
平均粒径２．５μｍのｃＢＮ原料粉末、平均粒径１．５μｍのＴｉＣ原料粉末、平均粒径１．２μｍのＴｉＮ原料粉末、平均粒径１μｍのＴｉＣＮ原料粉末、平均粒径１μｍのＮｂＣ原料粉末、平均粒径１．１μｍのＴａＣ原料粉末、平均粒径０．９μｍのＮｉ原料粉末、平均粒径１．２μｍの金属Ａｌ原料粉末、平均粒径０．８μｍの金属Ｃｏ原料粉末を用いて、表５に示す組成となるように調合し、この粉体を、アルミナ製ボールを用いたボールミルで１６時間混合した。次に混合した粉体を圧力９８ＭＰａで加圧成形した。得られた成形体を、超高圧、高温装置を用いて、表５に示す速度で昇温し、圧力５．０ＧＰａで、表５に示す温度、時間で焼成した後、表５に示す降温速度で降温することにより焼成してｃＢＮ質焼結体を得た。【００８７】
また、作製したｃＢＮ質焼結体を別途準備した超硬合金基台にろう付けして、京セラ製溝入れチップＧＢＡ４３Ｒ３００形状の母材を作製した。該母材に、ダイヤモンドホイールを用いて刃先処理（チャンファホーニング）を施した。【００８８】
このようにして作製した母材に対してスパッタリング法により表６に示す種々の組成にて被覆層を成膜した。
得られた試料に対して、被覆層の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、第１被覆層と第２被覆層の有無、それらの層厚、粒状粒子の結晶粒径および柱状粒子の平均粒子幅を求めた。また、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察する際に、各被覆層の任意３箇所における組成をエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）によって測定し、これらの平均値を各被覆層の組成として算出した。【００８９】
さらに、被覆層の表面（第２被覆層の表面）における最大高さＲｚを接触式の表面粗さ計で任意の３箇所について測定し、その平均値を求めた。また、上記顕微鏡観察写真から、基体と第１被覆層との間の界面をトレースし、この形状から界面における最大高さＲｚを求めた。【００９０】
＜切削試験＞
次に、得られた溝入切削工具形状のスローアウェイチップ（切削工具）を用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表７に示した。
切削方法：連続旋削端面加工
被削材  ：ＳＣＭ４３５  ＨＲＣ５８〜６０  φ（直径）３０ｍｍ
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ（Ｍａｘ５０００ｒｐｍ）
送り    ：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：肩切り込み０．１ｍｍ、深さ切り込み０．２ｍｍ
切削状態：湿式
評価方法：１０分間切削した時点で加工された被削材の仕上面粗度（加工面粗度Ｒａ）を
測定した。また、２０分切削後のフランク摩耗と先端摩耗、チッピングの有無
を顕微鏡にて測定した。【００９１】
【表５】
2007111301.tif 000008
【００９２】
【表６】
2007111301.tif 000009
【００９３】
【表７】
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【００９４】
表５〜表７に示す結果より、粒状粒子で構成される第１被覆層のみを成膜した試料Ｎｏ．III−１１は、刃先に溶着が発生し、早期にチッピングが発生して工具寿命が短く、被削材の加工面粗さも粗雑なものであった。また、第１被覆層の平均粒子径が０．１μｍより大きい試料Ｎｏ．III−１２でも、早期にチッピングが発生して工具寿命が短いものであった。さらに、第２被覆層の平均粒子幅が０．３μｍを超える試料Ｎｏ．III−１３では、第２被覆層の硬度と耐摩耗性が低下した。さらに、第１被覆層の平均粒子径が０．１μｍより大きく、かつ第１被覆層の平均粒子径が第２被覆層の平均粒子幅と同じ試料Ｎｏ．III−１４では、被覆層の内部応力が増大し第２被覆層の靭性が低下して耐欠損性が低下した。また、第１被覆層の層厚が１μｍを超える試料Ｎｏ．III−１５では、第２被覆層のように耐欠損性の高い被覆層によって応力緩和する効果がなくて被覆層全体の耐欠損性が低下した。【００９５】
これに対して、試料Ｎｏ．III−１〜１０では、いずれも被覆層が均質で、表面粗さが小さく、かつ耐欠損性にも優れて仕上面粗度が良好な切削性能を発揮した。そのうち、基体の結合相成分にＴｉＮおよびＴｉＣの両方を含む試料Ｎｏ．III−１、２においては、全体層厚が２μｍ以下のように薄い被覆層であっても、付着力に優れるため、耐欠損性および耐摩耗性の両面に優れ、良好な切削性能を発揮した。【００９６】
［実施例IV］
＜切削工具の作製＞
前記した実施例IIIにおける試料Ｎｏ．III−１と同様の組成のｃＢＮ焼結体を作製し、別途準備したＴＮＧＡ１６０４０８形状の超硬合金基台にろう付けして、母材を作製した。該母材に、ダイヤモンドホイールを用いて刃先処理（チャンファホーニング）を施した。【００９７】
このようにして作製した母材に対してスパッタリング法により表６に示す試料Ｎｏ．III−１と同様の硬質被覆層を成膜した。【００９８】
＜切削試験＞
次に、得られたスローアウェイチップ（切削工具）を用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。
切削方法：連続旋削端面加工
被削材  ：ＳＣＭ４３５  ＨＲＣ５８〜６０  φ（直径）３０ｍｍ
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り    ：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：０．１ｍｍ
切削状態：湿式【００９９】
切削試験の結果、１０分間切削した時点で加工された被削材の仕上面粗度（加工面粗度Ｒａ）が０．１２μｍと非常に平滑な仕上面粗度であった。また、２０分切削後のフランク摩耗が０．１３ｍｍ、先端摩耗が０．１０ｍｍと、非常に優れた耐摩耗性を発揮し、また、切刃にチッピング等の損傷もなかった。【０１００】
以上、本発明にかかる好適な実施態様例について示したが、本発明は上述した実施態様例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。例えば上記で説明した実施態様例では、本発明の表面被覆工具を切削工具に用いた場合について説明したが、本発明にかかる表面被覆工具の用途はこれに限定されるものではなく、例えばフライス切削用工具、ドリルやエンドミルのような転削工具は勿論、パンチやダイス、スリッタのような切削用途以外の耐摩耗工具等にも好適に適用可能である。【０１０１】
また、本発明は、工具１、工具２１にかかるそれぞれの表面被覆工具に限定されるものではなく、工具１と工具２１とを組み合わせた実施態様例にかかる表面被覆工具であってもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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