(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン基超硬合金基体または炭窒化チタン系サーメット基体の表面に、アークイオンプレーティング装置を用い、０．８〜１０μｍの全体平均層厚で蒸着した硬質被覆層が、個々の平均層厚が０．０１〜０．１μｍの第１薄層と第２薄層の交互積層からなり、
（ａ）上記第１薄層を、組成式：（Ｔｉ1-(X+Y)ＡｌXＳｉY）Ｎで表わした場合、厚さ方向中央部の透過型電子顕微鏡による測定で、原子比で、Ｘ：０．２０〜０．３５、Ｙ：０．２５〜０．３０を満足する組成を有し、かつ同じく透過型電子顕微鏡による観察で、超微細結晶Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ複合窒化物粒子をスケルトン構造（骨格構造）をもった非晶質窒化珪素が取り囲む組織を示すＴｉ−Ａｌ−Ｓｉ複合窒化物で構成し、
（ｂ）上記第２薄層を、組成式：（Ａｌ1-ZＳｉZ）Ｎで表わした場合、厚さ方向中央部の透過型電子顕微鏡による測定で、原子比で、Ｚ：０．１５〜０．３０を満足する組成を有し、かつ同じく透過型電子顕微鏡による観察で、超微細結晶Ａｌ−Ｓｉ複合窒化物粒子をスケルトン構造（骨格構造）をもった非晶質窒化珪素が取り囲む組織を示すＡｌ−Ｓｉ複合窒化物で構成したこと、
を特徴とする硬質被覆層がすぐれた耐熱性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に高熱発生を伴なう鋼や鋳鉄などの高速切削で、硬質被覆層がすぐれた耐熱性を発揮して、過熱による摩耗進行を抑制し、もって一段の使用寿命の延命化を可能ならしめた表面被覆超硬合金製切削工具（以下、被覆超硬工具という）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、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、切削工具として、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）基サーメットからなる基体（以下、これらを総称して超硬基体と云う）の表面に、
（ａ）組成式：（Ｔｉ1-XＡｌX）Ｎで表わした場合、厚さ方向中央部のオージェ分光分析装置による測定で、原子比で、Ｘ：０．３０〜０．７０、を満足するＴｉ−Ａｌ複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎで示す］で構成された下部層、
（ｂ）窒化アルミニウム（以下、ＡｌＮで示す］で構成された上部層、
以上（ａ）および（ｂ）からなる硬質被覆層を０．８〜１０μｍの全体平均層厚で物理蒸着してなる被覆超硬工具が知られており、また、上記被覆超硬工具において、これを構成する硬質被覆層の上記下部層がすぐれた高温硬さと耐熱性を有し、同上部層がすぐれた熱伝導性を有することから、これを各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削加工に用いた場合、前記上部層の発揮するすぐれた放熱性と相俟って、前記下部層がすぐれた耐摩耗性を発揮することも良く知られるところである。
【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、例えば雰囲気を０．１３Ｐａの真空として、４００℃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合金および金属Ａｌがそれぞれセットされたカソード電極（蒸発源）との間に、例えば電圧：３５Ｖ、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、反応雰囲気圧力を１Ｐａとし、一方上記超硬基体には、例えば−１５０Ｖ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、硬質被覆層の下部層として（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層および上部層としてＡｌＮ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。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年の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、切削加工は切削機械の高性能化とも相俟って高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆超硬工具においては、これを鋼や鋳鉄などの通常の条件での切削加工に用いた場合には問題はないが、これを高速切削条件で用いると、切削加工時の発生熱はきわめて高いものとなるため、硬質被覆層の上部層を構成するＡｌＮ層による放熱作用では硬質被覆層の温度上昇を十分満足に防止することができず、このような硬質被覆層の温度上昇は摩耗進行を著しく促進することから、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の従来被覆超硬工具の硬質被覆層に着目し、特に高速切削時における温度上昇にもすぐれた耐摩耗性を発揮する硬質被覆層を開発すべく研究を行った結果、
（ａ）上記従来被覆超硬工具の硬質被覆層の構成層である（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層およびＡｌＮ層のそれぞれに、Ｓｉを含有させて、組成式：（Ｔｉ1-(X+Y)ＡｌXＳｉY）Ｎで表わした場合、厚さ方向中央部の透過型電子顕微鏡による測定で、原子比で、Ｘ：０．２０〜０．３５、Ｙ：０．２５〜０．３０を満足する組成を有するＴｉ−Ａｌ−Ｓｉ複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎで示す］層、並びに組成式：（Ａｌ1-ZＳｉZ）Ｎで表わした場合、同じく厚さ方向中央部の同じく透過型電子顕微鏡による測定で、原子比で、Ｚ：０．１５〜０．３０を満足する組成を有するＡｌ−Ｓｉ複合窒化物［以下、（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎで示す）層とすると共に、これら（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層および（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層の形成を、例えばアークイオンプレーティング装置により行なう場合に、超硬基体に印加されるバイアス電圧および反応雰囲気である窒素雰囲気を、前記超硬基体の加熱温度を相対的に高い状態、例えば５００℃に保持した状態で相対的に高い、例えば−３００Ｖおよび１０Ｐａとした条件で行なうと、これら（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層および（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層は、透過型電子顕微鏡による観察で、それぞれ超微細結晶Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ複合窒化物粒子［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒という］および超微細結晶Ａｌ−Ｓｉ複合窒化物粒子［以下、（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒という］をスケルトン構造（骨格構造）をもった非晶質窒化珪素（以下、非晶質ＳｉＮで示す）が取り囲む組織をもつようになること。
（ｂ）上記（ａ）の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層および（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層を、交互積層とすると共に、これらの個々の層厚を平均層厚で０．０１〜０．１μｍのきわめて薄い薄層とした状態で、全体平均層厚を０．８〜１０μｍとした条件で硬質被覆層を構成すると、この結果の硬質被覆層は、これを構成する前記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層（以下、第１薄層という）および（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層（以下、第２薄層という）とも、前記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒および（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒、さらにスケルトン構造の前記非晶質ＳｉＮがきわめてすぐれた耐熱性を具備することから、硬質被覆層自体の耐熱性が一段と向上し、かつ前記両薄層による薄膜化交互積層構造によって硬質被覆層全体が厚さ方向に均一な特性をもつようになり、したがって、この硬質被覆層を形成してなる被覆超硬工具は、これを特に鋼や鋳鉄などの高熱発生を伴なう高速切削加工に用いても、硬質被覆層がすぐれた耐熱性を発揮し、これ自体の過熱による摩耗進行が抑制されることから、耐摩耗性が一層向上し、長期に亘って安定した切削性能を発揮するようになること。
以上（ａ）および（ｂ）に示される研究結果を得たのである。
【０００７】
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、超硬基体の表面に、アークイオンプレーティング装置を用い、０．８〜１０μｍの全体平均層厚で蒸着した硬質被覆層が、個々の平均層厚が０．０１〜０．１μｍの第１薄層と第２薄層の交互積層からなり、
（ａ）上記第１薄層を、組成式：（Ｔｉ1-( X+Y)ＡｌXＳｉY）Ｎで表わした場合、厚さ方向中央部の透過型電子顕微鏡による測定で、原子比で、Ｘ：０．２０〜０．３５、Ｙ：０．２５〜０．３０を満足する組成を有し、かつ同じく透過型電子顕微鏡による観察で、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒をスケルトン構造（骨格構造）をもった非晶質ＳｉＮが取り囲む組織を示す（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎで構成し、
（ｂ）上記第２薄層を、組成式：（Ａｌ1-ZＳｉZ）Ｎで表わした場合、厚さ方向中央部の透過型電子顕微鏡による測定で、原子比で、Ｚ：０．１５〜０．３０を満足する組成を有し、かつ同じく透過型電子顕微鏡による観察で、（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒をスケルトン構造をもった非晶質ＳｉＮが取り囲む組織を示す（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎで構成してなる、硬質被覆層がすぐれた耐熱性を発揮する被覆超硬工具に特徴を有するものである。
【０００８】
つぎに、この発明の被覆超硬工具において、硬質被覆層の交互積層を構成する第１薄層および第２薄層の組成、さらに平均層厚を上記の通りに限定した理由を説明する。
（ａ）硬質被覆層の第１薄層の組成
上記第１薄層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層においては、ＴｉとＡｌとＳｉの一部が、Ｔｉによる高強度と高靭性、Ａｌによるすぐれた高温硬さと耐熱性、さらに一部のＳｉによる一段とすぐれた耐熱性を具備した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒を形成するほか、残りのＳｉがきわめてすぐれた耐熱性を有するスケルトン構造の非晶質ＳｉＮを形成するものであり、したがって組成式：（Ｔｉ1-(X+Y)ＡｌXＳｉY）ＮのＸ値が原子比（以下同じ）で、０．２未満では前記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒に所望の高温硬さおよび耐熱性を確保することができず、同じくＹ値が０．２５未満では、特にすぐれた耐熱性を有する非晶質ＳｉＮスケルトン構造の十分な形成ができない場合が発生し、この場合さらに一段の耐熱性向上効果は困難であり、一方Ｘ値が０．３５を越えると、前記スケルトン構造の形成が抑制される場合が生じ、この場合も所望のすぐれた耐熱性を確保することが困難になり、またＹ値が０．３０を越えると、硬質被覆層の強度が急激に低下し、これが原因で切刃にチッピングが発生し易くなると云う理由によりＸ値を０．２〜０．３５、Ｙ値を０．２５〜０．３０と定めた。
【０００９】
（ｂ）硬質被覆層の第２薄層の組成
上記第２薄層を構成する（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ層においては、Ｓｉの一部がすぐれた熱伝導性（放熱性）を有するＡｌＮに固溶して、これの耐熱性を向上させ、もってすぐれた熱伝導性と耐熱性を有する（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒を形成し、さらに残りのＳｉが、同じくきわめてすぐれた耐熱性を有するスケルトン構造の非晶質ＳｉＮを形成するものであり、したがってＺ値が０．１５未満では、同じく特にすぐれた耐熱性を有するスケルトン構造の非晶質ＳｉＮの形成が不十分で、所望のすぐれた耐熱性を確保するこができず、一方Ｚ値が０．３０を越えると、本来ＡｌＮのもつすぐれた熱伝導性が急激に低下するようになることから、Ｚ値を０．１５〜０．３０と定めた。
【００１０】
（ｃ）硬質被覆層の平均層厚
硬質被覆層の交互積層を構成する第１薄層および第２薄層の平均層厚を、それぞれ０．０１〜０．１μｍとしたのは、いずれの薄層においても、その平均層厚が０．０１μｍ未満になると、それぞれの薄層のもつ特性、すなわち第１薄層のもつ高強度と高靭性、およびすぐれた高温硬さ、さらに一段とすぐれた耐熱性、並びに第２薄層のもつすぐれた熱伝導性と、一段とすぐれた耐熱性を硬質被覆層に十分に具備せしめることができず、一方その平均層厚がそれぞれ０．１μｍを越えると、硬質被覆層の厚さ方向の特性にバラツキが発生するようになり、切削性能に経時的に不均性が現れるようになるという理由によるものである。
また、硬質被覆層の全体平均層厚を０．８〜１０μｍとしたのは、その層厚が０．８μｍでは所望のすぐれた耐摩耗性を長期に亘って確保することができず、一方その層厚が１０μｍを越えると、切刃に欠けやチッピングが発生し易くなるという理由によるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の被覆超硬工具を実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
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、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3 Ｃ2 粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＮ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、ボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａ の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１４００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０５のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の超硬基体Ａ−１〜Ａ−４，およびＡ−９，１０を形成した。
【００１２】
また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比でＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を２ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＴｉＣＮ系サーメット製の超硬基体Ｂ−１およびＢ−４を形成した。
【００１３】
ついで、これら超硬基体Ａ−１〜Ａ−４，およびＡ−９，１０、さらにＢ−１およびＢ−４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、例えば図１（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に概略正面図で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に装着し、一方カソード電極（蒸発源）として、種々の成分組成をもった第１薄層形成用Ｔｉ−Ａｌ―Ｓｉ合金と第２薄層形成用Ａｌ−Ｓｉ合金を装置内の所定位置に装着し、またボンバート洗浄用金属Ｔｉも装着し、まず装置内を排気して０．５Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、前記回転テーブル上で回転する超硬基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、カソード電極の前記金属Ｔｉとアノード電極との間にアーク放電を発生させ、もって超硬基体表面をＴｉボンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して１０Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で回転する超硬基体に−３００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、前記カソード電極(前記第１薄層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｓｉ合金または第２薄層形成用Ａｌ−Ｓｉ合金)とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記超硬基体の表面に、表３に示される目標組成および目標層厚の第１薄層と第２薄層とを表４に示される組み合わせで、かつ同じく表４に示される交互積層数からなる硬質被覆層を蒸着することにより、図３（ａ）に概略斜視図で、同（ｂ）に概略縦断面図で示される形状を有する本発明被覆超硬工具としての本発明表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ（以下、本発明被覆超硬チップと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００１４】
また、比較の目的で、上記の超硬基体Ａ−１〜Ａ−４，およびＡ−９，１０、さらにＢ−１およびＢ−４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、同じく図２に例示される通常のアークイオンプレーティング装置に装着し、一方カソード電極（蒸発源）として、種々の成分組成をもったＴｉ−Ａｌ合金と金属Ａｌを装置内の所定位置に装着し、またボンバート洗浄用金属Ｔｉも装着し、まず装置内を排気して０．５Ｐａの真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、前記超硬基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、カソード電極の前記金属Ｔｉとアノード電極との間にアーク放電を発生させ、もって超硬基体表面をＴｉボンバート洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して４Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記超硬基体に−１５０Ｖの直流バイアス電圧を印加する条件で、前記カソード電極(前記Ｔｉ−Ａｌ合金または金属Ａｌ)とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記超硬基体の表面に表５に示される通りの目標組成および目標層厚の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層（下部層）およびＡｌＮ層（上部層）で構成された硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬合金製スローアウエイチップ（以下、従来被覆超硬チップと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００１５】
つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜８および従来被覆超硬チップ１〜８について、これを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、
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件での合金鋼の乾式高速連続旋削加工試験、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ５０Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：５分、
の条件での炭素鋼の乾式高速断続旋削加工試験、さらに、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：５分、
の条件での鋳鉄の乾式高速断続旋削加工試験を行い、いずれの旋削加工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６に示した。
【００１６】
【表１】
0003948013.tif 000002
【００１７】
【表２】
0003948013.tif 000003
【００１８】
【表３】
0003948013.tif 000004
【００１９】
【表４】
0003948013.tif 000005
【００２０】
【表５】
0003948013.tif 000006
【００２１】
【表６】
0003948013.tif 000007
【００２２】
（実施例２）
原料粉末として、平均粒径：５．５μｍを有する中粗粒ＷＣ粉末、同０．８μｍの微粒ＷＣ粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、同１．２μｍのＮｂＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ3Ｃ2粉末、同１．０μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ粉末、および同１．８μｍのＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表７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、１００ＭＰａの圧力で所定形状の各種の圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉体を、６Ｐａの真空雰囲気中、７℃／分の昇温速度で１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この温度に１時間保持後、炉冷の条件で焼結して、直径が８ｍｍの丸棒焼結体Ｃ−１およびＣ−２、同１３ｍｍの丸棒焼結体Ｃ−５およびＣ−６、さらに同２６ｍｍの丸棒焼結体Ｃ−７を形成し、これらの丸棒焼結体のうちの丸棒焼結体Ｃ−１，Ｃ−２，Ｃ−５，およびＣ−７から、研削加工にて、表７に示される組合せで、切刃部の直径×長さがそれぞれ６ｍｍ×１３ｍｍ、１０ｍｍ×２２ｍｍ、および２０ｍｍ×４５ｍｍの寸法をもったエンドミル超硬基体をそれぞれ製造した。
【００２３】
ついで、これらのエンドミル超硬基体を、それぞれアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１（ａ），（ｂ）に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、これらの表面に上記実施例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第１薄層と第２薄層とを表８に示される組み合わせで、かつ同じく表８に示される交互積層数からなる硬質被覆層を蒸着することにより、図４（ａ）に概略正面図で、同（ｂ）に切刃部の概略横断面図で示される形状を有する本発明被覆超硬工具としての本発明表面被覆超硬合金製エンドミル（以下、本発明被覆超硬エンドミルと云う）１〜４をそれぞれ製造した。
【００２４】
また、比較の目的で、上記のエンドミル超硬基体を、それぞれアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に例示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、これらの表面に上記実施例１における従来被覆超硬チップ１〜８の製造条件と同じ条件で、表９に示される目標組成および目標層厚の下部層としての（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層および上部層としてのＡｌＮ層で構成された硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬合金製エンドミル（以下、従来被覆超硬エンドミルと云う）１〜４をそれぞれ製造した。
【００２５】
つぎに、上記本発明被覆超硬エンドミル１〜４および従来被覆超硬エンドミル１〜４のうち、本発明被覆超硬エンドミル１，２および従来被覆超硬エンドミル１，２については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９の板材、
切削速度：１６０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：３ｍｍ、
テーブル送り：６５０ｍｍ／分、
の条件での合金鋼の乾式高速溝切削加工試験、本発明被覆超硬エンドミル３および従来被覆超硬エンドミル３については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＦＣ３００の板材、
切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：５ｍｍ、
テーブル送り：６００ｍｍ／分、
の条件での鋳鉄の乾式高速溝切削加工試験、本発明被覆超硬エンドミル４および従来被覆超硬エンドミル４については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＵＳ３０４の板材、
切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：１０ｍｍ、
テーブル送り：１５０ｍｍ／分、
の条件でのステンレス鋼の乾式高速溝切削加工試験、
をそれぞれ行い、いずれの溝切削加工試験でも外周刃の逃げ面摩耗量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。この測定結果を表８，９にそれぞれ示した。
【００２６】
【表７】
0003948013.tif 000008
【００２７】
【表８】
0003948013.tif 000009
【００２８】
【表９】
0003948013.tif 000010
【００２９】
（実施例３）
上記の実施例２で製造した直径が８ｍｍおよび１３ｍｍの丸棒焼結体のうちの丸棒焼結体Ｃ−１，Ｃ−５，およびＣ−６を用い、これらの丸棒焼結体から、研削加工にて、表７に示される組み合わせで、溝形成部の直径×長さがそれぞれ４ｍｍ×１３ｍｍおよび８ｍｍ×２２ｍｍの寸法をもったドリル超硬基体をそれぞれ製造した。
【００３０】
ついで、これらのドリル超硬基体を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１（ａ），（ｂ）に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、これら超硬基体の表面に、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第１薄層と第２薄層とを表１０に示される組み合わせで、かつ同じく表１０に示される交互積層数からなる硬質被覆層を蒸着することにより、図５（ａ）に概略正面図で、同（ｂ）に溝形成部の概略横断面図で示される形状を有する本発明被覆超硬工具としての本発明表面被覆超硬合金製ドリル（以下、本発明被覆超硬ドリルと云う）１〜３をそれぞれ製造した。
【００３１】
また、比較の目的で、上記のドリル超硬基体を、それぞれアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に例示される通常のアークイオンプレーティング装置に装入し、これらの表面に上記実施例１における従来被覆超硬チップ１〜８の製造条件と同じ条件で、表１１に示される目標組成および目標層厚の下部層としての（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層および上部層としてのＡｌＮ層で構成された硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆超硬工具としての従来表面被覆超硬合金製ドリル（以下、従来被覆超硬ドリルと云う）１〜３をそれぞれ製造した。
【００３２】
つぎに、上記本発明被覆超硬ドリル１〜３および従来被覆超硬ドリル１〜３のうち、本発明被覆超硬ドリル１および従来被覆超硬ドリル１については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ５０Ｃの板材、
切削速度：１４０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ、
の条件での炭素鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験、本発明被覆超硬ドリル２，３および従来被覆超硬ドリル２，３については、
被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１８ｍｍ／ｒｅｖ、
の条件での合金鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験、をそれぞれ行い、いずれの湿式高速穴あけ切削加工試験（いずれの試験も水溶性切削油使用）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。この測定結果を表１０，１１にそれぞれ示した。
【００３３】
【表１０】
0003948013.tif 000011
【００３４】
【表１１】
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【００３５】
また、この結果得られた本発明被覆超硬工具としての本発明被覆超硬チップ１〜８、本発明被覆超硬エンドミル１〜４、および本発明被覆超硬ドリル１〜３の硬質被覆層を構成する第１薄層および第２薄層の組成、組織、および層厚、並びに従来被覆超硬工具としての従来被覆超硬チップ１〜８、従来被覆超硬エンドミル１〜４、および従来被覆超硬ドリル１〜３の硬質被覆層の構成層である下部層および上部層の組成、組織、および層厚を、個々の構成層の厚さ方向中央部を透過型電子顕微鏡を用いて測定したところ、組成および層厚に関しては、表３〜１１の目標組成および目標層厚と実質的に同じ組成および平均層厚（任意５ヶ所測定の平均値との比較）を示し、さらに、組織に関しては、前記本発明被覆超硬工具は、いずれも第１薄層が（Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒をスケルトン構造（骨格構造）をもった非晶質ＳｉＮが取り囲む組織、第２薄層が（Ａｌ，Ｓｉ）Ｎ結晶微粒をスケルトン構造をもった非晶質ＳｉＮが取り囲む組織を示し、前記従来被覆超硬工具は、いずれも下部層が結晶質の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ、上部層が同じく結晶質のＡｌＮからなる組織を示した。
【００３６】
【発明の効果】
表３〜１１に示される結果から、硬質被覆層が第１薄層と第２薄層の交互多重積層からなる本発明被覆超硬工具は、いずれも鋼や鋳鉄の切削加工を高い発熱を伴う高速で行っても、前記硬質被覆層のもつすぐれた耐熱性によって硬質被覆層が高温加熱されるにもかかわらず、摩耗進行が著しく抑制され、切刃に欠けやチッピングなどの発生なく、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、実質的に硬質被覆層が下部層の（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ層と上部層のＡｌＮ層からなる従来被覆超硬工具においては、いずれも高速切削時に発生する高熱で温度上昇した硬質被覆層は十分な耐熱性を具備したものでないために、摩耗進行が著しく促進し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明の被覆超硬工具は、各種の鋼や鋳鉄などの通常の条件での切削加工は勿論のこと、特に高速切削加工においてもすぐれた耐摩耗性を発揮するものであるから、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】
【図１】  本発明被覆超硬工具の硬質被覆層の形成に用いたアークイオンプレーティング装置を示し、（ａ）が概略平面図、（ｂ）が概略正面図である。
【図２】  従来被覆超硬工具の硬質被覆層の形成に用いた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３】  （ａ）は被覆超硬チップの概略斜視図、（ｂ）は被覆超硬チップの概略縦断面図である。
【図４】  （ａ）は被覆超硬エンドミル概略正面図、（ｂ）は同切刃部の概略横断面図である。
【図５】  （ａ）は被覆超硬ドリルの概略正面図、（ｂ）は同溝形成部の概略横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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