(57)【要約】【課題】高負荷切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐剥離性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具を提供する。【解決手段】 ＷＣ基超硬合金からなる工具基体表面に、下部層として、１〜２０μｍの平均層厚を有するＴｉ化合物層、中間層として、該層の構成成分として少なくともＢを含有し、１〜５μｍの平均層厚を有するＢ含有Ｔｉ化合物層、上部層として、１〜２５μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ２Ｏ３層からなる硬質被覆層を被覆形成した表面被覆切削工具であって、上記中間層は、下部層側から上部層側へ向かうにしたがって次第に層中のＢ含有量が増加するＢの傾斜組成を有し、しかも、中間層の最上部から０．３〜３μｍの深さ領域にわたる中間層表層部における中間層の組成は、組成式：Ｔｉ１−ＸＢＸで表した場合、０．６０≦ｘ≦０．７０（但し、ｘは原子比）を満足する【選択図】  図２
2013237106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質相成分としてＷＣを含有し、結合相形成成分としてＣｏを含有するＷＣ基超硬合金からなる工具基体表面に、
（ａ）下部層は、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭窒酸化物のうちの１種または２種以上からなり、１〜２０μｍの平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）中間層は、該層の構成成分として少なくともＢを含有し、１〜５μｍの平均層厚を有するＢ含有Ｔｉ化合物層、
（ｃ）上部層は、１〜２５μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ２Ｏ３層、
上記（ａ）〜（ｃ）からなる硬質被覆層を被覆形成した表面被覆切削工具において、
（ｄ）上記（ｂ）の中間層は、下部層（ａ）側から上部層（ｃ）側へ向かうにしたがって次第に該層中のＢ含有量が増加するＢの傾斜組成を有し、しかも、中間層の最上部から０．３〜３μｍの深さ領域にわたる中間層表層部における中間層の組成は、
組成式：Ｔｉ１−ＸＢＸ
で表した場合、０．６０≦ｘ≦０．７０（但し、ｘは原子比）を満足することを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
上記ＷＣ基超硬合金は、硬質相形成成分として、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種以上をさらに含有する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】
上記（ｃ）の上部層の表面に、さらに、Ｔｉの窒化物層を最外層として被覆形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、硬質被覆層が、すぐれた高温硬さ、耐熱性および密着性を有することにより、球状黒鉛鋳鉄等の難削材の高負荷切削加工に用いた場合でも、硬質被覆層の剥離を生じることなく、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被覆工具には、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】
従来から、被覆工具として、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金からなる工具基体の表面に、
（ａ）下部層として、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭窒酸化物のうちの１種または２種以上からなり、１〜２０μｍの平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層として、１〜２０μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ２Ｏ３層、
上記（ａ）、（ｂ）からなる硬質被覆層を被覆形成した被覆工具が良く知られている。
しかし、上記従来被覆工具においては、溶着量増加に伴って切削抵抗が増加するため、膜剥離（膜の層間剥離）が発生しやすくなり、また、耐摩耗性の劣化が生じやすいため、工具寿命が短命であるという問題点があった。
【０００４】
そこで、このような問題を解決するための被覆工具として、例えば、特許文献１に示すように、炭化タングステンを主成分とし、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物等を含む硬質相と、鉄族金属から選択された少なくとも１種を含む結合相とを含む超硬合金を工具基体とし、その表面に下部層、中間層、上部層からなる硬質被覆層を形成した被覆工具において、
下部層は、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族の炭化物、窒化物、炭窒化物、硼化物、硼窒化物、硼窒炭化物、酸化物、炭酸化物、酸窒化物、炭窒酸化物よりなる群から選択される少なくとも一種の材料で構成された柱状組織層で構成し、
上部層は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウムおよびそれらの固溶体よりなる群から選択される少なくとも一種の酸化物層で構成し、
中間層は、下部層側を硼窒化チタン（ＴｉＢＮ）、また、上部層側を硼窒酸化チタン（ＴｉＢＮＯ）で構成するとともに、下部層側から上部層側に向かって酸素含有量が増加する酸素の傾斜組成構造として構成した被覆工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４２５１９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の切削加工装置の高性能化および自動化はめざましく、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、切削加工は高速化し、かつ被削材の種類に限定されない汎用性のある被覆工具が強く望まれる傾向にあるが、上記の従来被覆工具においては、これを球状黒鉛鋳鉄の高負荷切削、例えば、高速高切り込み切削、高送り切削等、に供した場合には、被削材の溶着と剥離が繰り返されることにより硬質被覆層の剥離が生じやすく、そのため、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、球状黒鉛鋳鉄の高負荷切削加工において、溶着等が発生した場合でも、硬質被覆層の剥離を抑制し得るとともに、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮する被覆工具を開発すべく、鋭意研究を行った結果、次のような知見を得た。
【０００８】
即ち、前記特許文献１に示す従来被覆工具においては、中間層として、下部層側を硼窒化チタン（ＴｉＢＮ）、また、上部層側を硼窒酸化チタン（ＴｉＢＮＯ）で構成するとともに、下部層側から上部層側に向かって酸素含有量が増加する酸素の傾斜組成構造として構成しているが、本発明者らは、中間層におけるＢ含有量の影響をさらに詳細に検討したところ、
（ａ）中間層を、Ｂを含有するＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭窒酸化物のうちの１種または２種以上の層（「Ｂ含有Ｔｉ化合物層」という）として構成し、
（ｂ）該Ｂ含有Ｔｉ化合物層中におけるＢ含有量は、下部層側から上部層側へ向かうにしたがって次第に増加するＢの傾斜組成を構成し、
（ｃ）さらに、中間層の最上部から０．３〜３μｍの深さ領域にわたる中間層表層部における中間層の組成は、
組成式：Ｔｉ１−ＸＢＸ
で表した場合、０．６０≦ｘ≦０．７０（但し、ｘは原子比）を満足する層として構成することにより、下部層（Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭窒酸化物のうちの１種または２種以上の層）との密着性にすぐれる。
さらに、中間層表層部に形成される上記Ｔｉの硼化物層は、平均粒径１０〜５００ｎｍの微細組織を有するとともに、上部層のα型Ａｌ２Ｏ３と同様の六方晶構造を有することから、上部層のα型Ａｌ２Ｏ３層の核生成密度が増加するとともに、上部層のα型Ａｌ２Ｏ３層との密着性も向上する。
【０００９】
したがって、本発明で規定する中間層を備えた被覆工具は、球状黒鉛鋳鉄等の難削材の高負荷切削加工に供した場合であっても、硬質被覆層の剥離を生じることがなく、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮することを見出したのである。
【００１０】
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）  硬質相成分としてＷＣを含有し、結合相形成成分としてＣｏを含有するＷＣ基超硬合金からなる工具基体表面に、
（ａ）下部層は、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物、炭窒酸化物のうちの１種または２種以上からなり、１〜２０μｍの平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）中間層は、該層の構成成分として少なくともＢを含有し、１〜５μｍの平均層厚を有するＢ含有Ｔｉ化合物層、
（ｃ）上部層は、１〜２５μｍの平均層厚を有するα型Ａｌ２Ｏ３層、
上記（ａ）〜（ｃ）からなる硬質被覆層を被覆形成した表面被覆切削工具において、
（ｄ）上記（ｂ）の中間層は、下部層（ａ）側から上部層（ｃ）側へ向かうにしたがって次第に該層中のＢ含有量が増加するＢの傾斜組成を有し、しかも、中間層の最上部から０．３〜３μｍの深さ領域にわたる中間層表層部における中間層の組成は、
組成式：Ｔｉ１−ＸＢＸ
で表した場合、０．６０≦ｘ≦０．７０（但し、ｘは原子比）を満足することを特徴とする表面被覆切削工具。
（２）  上記ＷＣ基超硬合金は、硬質相形成成分として、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族元素の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種以上をさらに含有することを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆切削工具。
（３）  上記（ｃ）の上部層の表面に、さらに、Ｔｉの窒化物層を最外層として被覆形成したことを特徴とする前記（１）または（２）に記載の表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。
【００１１】
つぎに、この発明の被覆工具について、詳細に説明する。
図１に概略説明図で示すように、この発明の被覆工具は、ＷＣ基超硬合金からなる工具基体表面に、例えば、化学蒸着法により、下部層としてのＴｉ化合物層を被覆形成し、下部層上に、中間層としてのＢ含有Ｔｉ化合物層を被覆形成し、さらに、中間層上に、上部層としてのα型Ａｌ２Ｏ３層を被覆形成する。
また、必要に応じて、上部層上に、最外層として平均層厚０．２〜２．０μｍのＴｉの窒化物層を被覆形成しても良い。
【００１２】
工具基体：
この発明では、工具基体として、主たる硬質相成分としてＷＣを含有し、結合相形成成分としてＣｏを含有するＷＣ基超硬合金を使用するが、母材強度、高温硬度、耐摩耗性の向上という観点から、ＷＣ基超硬合金の硬質相形成成分として、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族の元素（好ましくは、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ）の炭化物、窒化物、炭窒化物の１種または２種以上をさらに含有させることもできる。
ただ、周期律表の４ａ，５ａ，６ａ族の元素の炭化物、窒化物、炭窒化物からなる硬質相形成成分は、これらを多量に含有した場合には、強度低下を招く恐れがあるので、これらの成分（但し、ＷＣを除く）の合計含有量は１０重量％以下とすることが望ましい。
【００１３】
下部層（Ｔｉ化合物層）：
下部層は、Ｔｉの炭化物（ＴｉＣ）、窒化物（ＴｉＮ）、炭窒化物（ＴｉＣＮ）、炭酸化物（ＴｉＣＯ）、炭窒酸化物（ＴｉＣＮＯ）のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物層として構成するが、これらのＴｉ化合物層は、自体が高温強度を有し、これの存在によって硬質被覆層が高温強度を具備するようになる。
しかし、下部層の合計平均層厚が１μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その合計平均層厚が２０μｍを越えると、チッピング、欠損、剥離を発生し易くなることから、その合計平均層厚を１〜２０μｍと定めた。  
【００１４】
中間層：
図２に、中間層の拡大概略説明図を示す。中間層は、該層の構成成分として少なくともＢを含有し、１〜５μｍの平均層厚を有するＢの傾斜組成構造を有する。
ただし、下部層のＴｉ化合物層側から上部層のα型Ａｌ２Ｏ３層側へ向かうにしたがって、中間層中のＢ含有量が次第に増加するＢの傾斜組成構造を形成するようにするとともに、中間層の最上部から０．３〜３μｍの深さ領域にわたって中間層表層部を形成する。
そして、中間層表層部における中間層の組成を、
組成式：Ｔｉ１−ＸＢＸ
で表した場合、０．６０≦ｘ≦０．７０（但し、ｘは原子比）を満足するように中間層を構成する。  
【００１５】
つまり、上記中間層であるＢ含有Ｔｉ化合物層は、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯのうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物層において、その構成成分としてさらにＢを含有させたものに相当するが、Ｂ含有量は、中間層全体に均一組成となるように含有させるのではなく、下部層側から上部層側へ向かうにしたがって、次第にＢ含有量が増加するように構成し、Ｂ成分は、中間層中で傾斜組成構造を示す。
そして、下部層側の中間層は、Ｂを含有するもののその含有量は少なく、一方、上部層側に向かうにしたがって、Ｂ含有量を多くし、中間層の最上部から０．３〜３μｍの深さ領域にわたる中間層表層部においては、組成式：Ｔｉ１−ＸＢＸ（但し、ｘは原子比であって、０．６０≦ｘ≦０．７０を満足する）で示されるＴｉの硼化物層を形成する。
【００１６】
中間層を、上記のごときＢの傾斜組成構造を有するＢ含有Ｔｉ化合物層で構成する技術的な理由は、以下のとおりである。
下部層側の中間層は、Ｂ含有量が少ないため、下部層との密着性は高く維持されるが、中間層と上部層との密着性を高めるために、上部層と接する中間層の上部層側（中間層表層部）において、Ｔｉ１−ＸＢＸ（但し、ｘは原子比であって、０．６０≦ｘ≦０．７０を満足する）で示されるＴｉの硼化物層を形成する。
中間層表層部に形成された上記Ｔｉの硼化物層は、平均粒径１０〜５００ｎｍの微細組織を有することから、この上に形成される上部層のα型Ａｌ２Ｏ３層の核生成密度が増加し、微細粒状組織からなるα型Ａｌ２Ｏ３層が形成される。
さらに、上記Ｔｉの硼化物層は、その結晶構造がα型Ａｌ２Ｏ３と同様の六方晶構造を有することから、上部層のα型Ａｌ２Ｏ３層との密着性も改善される。
したがって、下部層と上部層との間に、上記の中間層を介在形成し、更に、中間層の最上部から０．３〜３μｍの深さ領域にわたる中間層表層部においては、上記Ｔｉの硼化物層が形成されていることによって、この発明の被覆工具は、球状黒鉛鋳鉄等の高負荷切削加工に供した場合であっても、硬質被覆層の剥離を生じることがなく、長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するのである。
【００１７】
ここで、中間層の層厚が１μｍ未満であると、傾斜組成の勾配が急峻になりすぎるため所望の密着性を発揮することが出来ず、一方、５μｍを超えると、中間層組織が粗大成長して中間層最表面での微細組織が実現できなくなり、切削中に硬質皮膜の剥離、脱落が発生し、早期に工具寿命となることから、中間層の層厚は、１〜５μｍと定めた。
また、中間層表層部に形成される組成式：Ｔｉ１−ＸＢＸで表されるＴｉの硼化物層のｘの値が０．６０未満である場合には、所望の硼化物組織（即ち、平均粒径１０〜５００ｎｍの微細組織）を形成することができず上層部との密着性が低下し、一方、ｘの値が０．７０を超える場合には、表面層部が脆化し、表層部を起点として上層の被膜が剥離するため硬質被覆層に期待される耐摩耗性を利用することが出来ず、早期に工具寿命に至ることから、上記組成式におけるｘの値は、０．６０以上０．７０以下と定めた。
さらに、中間層表層部の層厚が０．３μｍ未満では、上記Ｔｉの硼化物層を均一に形成し、上部層との密着性を高めることができず、一方、層厚が３μｍを超える場合には、上記Ｔｉの硼化物層自体が破壊の起点となって、硬質被覆層の脱落が発生しやすくなるため、中間層表層部の層厚は０．３〜３μｍと定めた。
【００１８】
上記の中間層の成膜は、例えば、以下のように行うことができる。
工具基体表面に、通常の化学蒸着法によって、所定の層厚のＴｉ化合物層からなる下部層を蒸着形成した後、該下部層表面に、
まず、第１段階として、
反応ガス組成（容量％）：ＴｉＣｌ４  ２％、  ＢＣｌ３  ２〜６％、Ｎ２  １８〜２３％  残部Ｈ２、
反応圧力：９５〜１０５  ｋＰａ、
反応温度：８００〜８２０℃、
の条件で、成膜の進行とともに次第にＢＣｌ３の含有割合を高めながら蒸着を行う（例えば、成膜初期にＢＣｌ３を２％含有させておき、成膜の進行とともに徐々にＢＣｌ３量を６％にまで増加させる）ことにより、Ｂ成分の組成傾斜構造を備える所定の層厚のＢ含有Ｔｉ化合物層を形成し、
ついで、第２段階として、
反応ガス組成（容量％）：ＴｉＣｌ４  ２％、  ＢＣｌ３  ６％、  残部Ｈ２、
反応圧力：１２〜１６  ｋＰａ、
反応温度：１０８０〜１１２０℃、
の条件で、Ｔｉ１−ＸＢＸ（但し、ｘは原子比。０．６０≦ｘ≦０．７０）を満足する組成のＴｉの硼化物層を、中間層表層部に蒸着形成することによって、
この発明の、Ｂ含有Ｔｉ化合物層からなる中間層を形成することができる。
【００１９】
上部層（α型Ａｌ２Ｏ３層）：
α型Ａｌ２Ｏ３層からなる上部層は、前記中間層の上に形成されることによって、中間層との密着性にすぐれ剥離の発生が抑制されるとともに、耐摩耗性にすぐれたものとなる。
つまり、中間層表層部に形成された平均粒径１０〜５００ｎｍの微細組織のＴｉの硼化物層の上にα型Ａｌ２Ｏ３の核形成が行われるところ、Ｔｉの硼化物はα型Ａｌ２Ｏ３と同様な六方晶構造を有するとともに、α型Ａｌ２Ｏ３の核形成密度が高くなるため、その結果、上部層としては中間層との密着性にすぐれ、しかも、微細粒状組織のα型Ａｌ２Ｏ３層が形成されるために、すぐれた高温硬さ、耐熱性および耐摩耗性が発揮される。
ただ、上部層の層厚が１μｍ未満の場合には、長期の使用にわたって十分な耐摩耗性を付与することはできず、一方、層厚が２５μｍを超える場合には、靱性が低下し、チッピング、欠損、剥離が発生しやすくなることから、上部層の層厚は１〜２５μｍと定めた。
【００２０】
なお、この発明では、上部層の表面に最外層として、金色のＴｉＮ層を識別層として形成することができるが、その層厚は、０．２〜２μｍ程度で十分である。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の被覆工具は、Ｔｉ化合物層からなる下部層とα型Ａｌ２Ｏ３層からなる上部層との間にＢ含有Ｔｉ化合物層を中間層として介在形成し、しかも、該中間層では、Ｂ成分の組成傾斜構造を形成するとともに、中間層表層部にＴｉ１−ＸＢＸ（但し、ｘは原子比。０．６０≦ｘ≦０．７０）を満足する組成のＴｉの硼化物層を形成することによって、上部層であるα型Ａｌ２Ｏ３層との密着性を高めるとともに、該α型Ａｌ２Ｏ３層の組織を微細粒状組織となすことにより、球状黒鉛鋳鉄等の高送り、高切り込みの高負荷切削加工において、剥離の発生を抑制するとともに、長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の被覆工具の縦断面概略説明図である。
【図２】本発明の被覆工具の硬質被覆層の中間層の拡大概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
つぎに、この発明の被覆工具を実施例により具体的に説明する。
【実施例】
【００２４】
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、ＺｒＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＴｉＮ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、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、９８ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５Ｐａの真空中、１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、切刃部にＲ：０．０７ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に規定するインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ〜Ｃをそれぞれ製造した。
【００２５】
つぎに、これらの工具基体Ａ〜Ｃの表面に、通常の化学蒸着装置を用い、硬質被覆層の下部層として、表２に示される条件で、表５に示されるＴｉ化合物層を蒸着形成し、
ついで、中間層として、表３に示される条件でＢ含有Ｔｉ化合物層を、表６に示される組み合わせ、かつ同じく表６に示される目標層厚で蒸着形成し、その後、表２に示される条件にて、上部層としてのＡｌ２Ｏ３層を同じく表６に示される組み合わせ、かつ目標層厚で蒸着形成することにより本発明被覆工具１〜１０をそれぞれ製造した。
なお、本発明被覆工具９、１０については、最外層に所定層厚のＴｉＮ層を被覆形成した。
【００２６】
また、比較の目的で、硬質被覆層の下部層として、表２に示される条件で、表５に示されるＴｉ化合物層を蒸着形成し、
ついで、表４に示される条件にて、同じく表７に示される目標層厚で中間層を蒸着形成し（あるいは、中間層を形成せず）、その後、表２に示される条件にて、上部層としてのＡｌ２Ｏ３層を同じく表７に示される組み合わせ、かつ目標層厚で蒸着形成することによりことにより従来被覆工具１〜１０をそれぞれ製造した。
なお、従来被覆工具９、１０については、最外層に所定層厚のＴｉＮ層を被覆形成した。
【００２７】
ついで、上記の本発明被覆工具の中間層（Ｂ含有Ｔｉ化合物層）について、縦断面研磨面について、オージェ電子分光法により、その層厚方向に沿ってＢ含有量を線分析し、中間層部位を特定し、スポット分析にて各5点測定してその平均値からＢ含有量の値を求めた。
同様に従来被覆工具の中間層についてもＢ含有量を測定した。
表６、表７に、中間層の測定位置とその位置におけるＢ含有量の値を示す。
なお、Ｂ含有量は、５点測定の平均値を示す。
【００２８】
また、本発明被覆工具および従来被覆工具の下部層、中間層(中間層表層部を含む)及び上部層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて測定（同じく縦断面測定）したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示した。
【００２９】
【表１】
2013237106.tif 000003
【００３０】
【表２】
2013237106.tif 000004
【００３１】
【表３】
2013237106.tif 000005
【００３２】
【表４】
2013237106.tif 000006
【００３３】
【表５】
2013237106.tif 000007
【００３４】
【表６】
2013237106.tif 000008
【００３５】
【表７】
2013237106.tif 000009
【００３６】
つぎに、上記の各種の被覆工具をいずれも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、本発明被覆工具１〜１０および従来被覆工具１〜１０について、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ５５０の丸棒、
切削速度：  ３３０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：  １．６ｍｍ、
送り：  １．０ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：  １０  分、
の条件（切削条件Ａ）での球状黒鉛鋳鉄の乾式高速高送り切削試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、１８０ｍ／ｍｉｎ，０．３ｍｍ／ｒｅｖ）、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣＤ３００の丸棒端面、
切削速度：  １２０〜４００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：  ２．０ｍｍ、
送り：  １．０ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：  ８分、
の条件（切削条件Ｂ）での球状黒鉛鋳鉄の乾式高速高切り込み切削試験（通常の切削速度および切り込みは、それぞれ、６０〜２００ｍ／ｍｉｎ，０．５ｍｍ）、
を行い、いずれの切削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８に示した。
【００３７】
【表８】
2013237106.tif 000010
【００３８】
表５〜９に示される結果から、本発明被覆工具１〜１０は、Ｔｉ化合物層からなる下部層とα型Ａｌ２Ｏ３層からなる上部層との間にＢ含有Ｔｉ化合物層を中間層として介在形成し、そして、該中間層は、Ｂ成分の組成傾斜構造を備えるとともに、中間層表層部には、Ｔｉ１−ＸＢＸ（但し、ｘは原子比。０．６０≦ｘ≦０．７０）を満足する組成のＴｉの硼化物層が形成されていることによって、上部層との密着性が向上し、球状黒鉛鋳鉄の高送り、高切り込みの高負荷切削加工において、剥離の発生を抑制するとともに、長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮することができる。
これに対して、中間層として本発明で規定するＢ含有Ｔｉ化合物層が形成されていない従来被覆工具１〜１０においては、硬質被覆層の密着性が十分でないため、高負荷切削加工においては、チッピング、欠損、剥離等が発生し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
上述のように、この発明の被覆工具は、球状黒鉛鋳鉄等の高負荷切削加工ですぐれた耐剥離性、耐摩耗性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削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１】
2013237106.tif 000011
【図２】
2013237106.tif 000012