(57)【要約】      （修正有）【課題】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】工具基体の少なくとも逃げ面の表面に、チタン化合物層からなる下部層と酸化アルミニウム層からなる上部層を硬質被覆層として蒸着形成した表面被覆切削工具において、逃げ面の酸化アルミニウム層には、０〜１０度の度数割合が５０％以上である０〜１０度の度数割合が高い領域と、０〜１０度の度数割合が２５％以下である０〜１０度の度数割合が低い領域とが存在し、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は逃げ面全体の面積の２０〜６０％を占め、さらに、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は、平均縞間隔が１０〜１００μｍである縞状、平均格子間隔が１０〜１００である格子状または平均スポット径は１０〜１００μｍであり、かつ、スポットの中心間距離の平均が３０〜３００μｍであるスポット状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成された工具基体の少なくとも逃げ面の表面に、チタン化合物層からなる下部層と酸化アルミニウム層からなる上部層を硬質被覆層として蒸着形成した表面被覆切削工具において、
上記逃げ面の酸化アルミニウム層について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子後方散乱回折像装置を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを作成し、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計が、前記傾斜角度数分布グラフにおける度数全体に占める割合を０〜１０度の度数割合として求めたとき、
上記逃げ面の酸化アルミニウム層には、０〜１０度の度数割合が５０％以上である０〜１０度の度数割合が高い領域と、０〜１０度の度数割合が２５％以下である０〜１０度の度数割合が低い領域とが存在し、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は逃げ面全体の面積の２０〜６０％を占めることを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
請求項１に記載の表面被覆切削工具において、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は、逃げ面において縞状に形成され、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域の平均縞間隔は１０〜１００μｍであ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】
請求項１に記載の表面被覆切削工具において、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は、逃げ面において格子状に形成され、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域の平均格子間隔は１０〜１００μｍであ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４】
請求項１に記載の表面被覆切削工具において、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は、逃げ面においてスポット状に形成され、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域の平均スポット径は１０〜１００μｍであり、かつ、スポットの中心間距離の平均が３０〜３００μｍであ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、ニッケルクロムモリブデン鋼等の高硬度鋼の高速高送り切削加工において、硬質被覆層がすぐれた耐剥離性と耐摩耗性を備え、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能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】
従来、一般に、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金で構成された基体（以下、工具基体という）の表面に、
（ａ）下部層が、いずれも化学蒸着形成された、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの２層以上からなり、かつ３〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、化学蒸着形成された、１〜１５μｍの平均層厚を有する酸化アルミニウム（以下、Ａｌ２Ｏ３で示す）層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を形成してなる被覆工具が知られており、このような硬質被覆層を被覆形成した被覆工具が、すぐれた耐摩耗性を示すことも知られている。
【０００３】
そして、切削工具に要求される各種の切削性能をさらに高めるために種々の工夫がなされており、例えば、被覆工具の耐変形抵抗性、強靭性、耐摩耗性を高めるために、特許文献１に示すように、工具基体表面に、Ｔｉ化合物層とＡｌ２Ｏ３層を被覆形成した被覆工具において、Ａｌ２Ｏ３層の配向係数ＴＣについて、ＴＣ（００６）を２より大きくし、さらに、二番目に大きい配向係数ＴＣ（１０４）を２＞ＴＣ（１０４）＞０．５とした被覆工具が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、工具基体表面に形成したＡｌ２Ｏ３層が第一層と第二層からなり、すくい面には第一層と第二層を形成し、一方、エッジ部及び逃げ面には、第一層のみを形成した被覆工具が提案されている。
また、特許文献３には、工具基体表面に形成したＡｌ２Ｏ３層が第一層と第二層からなり、すくい面には第一層と第二層を形成し、一方、エッジ部及び逃げ面には、第二層のみを形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】特開２００９−２８８９４号公報
【特許文献２】国際公開第２０１４／９６３４８号
【特許文献３】国際公開第２０１４／９６３５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年の切削装置の高性能化はめざましく、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、切削加工は一段と高能率化の傾向にある。
上記の特許文献１〜３で提案されている従来被覆工具は、Ａｌ２Ｏ３層の配向係数ＴＣを調整することにより、あるいは、逃げ面に被覆するＡｌ２Ｏ３層の種別を選択することにより、高速切削条件下での被覆工具の耐異常損傷性を改善すると同時に耐摩耗性の向上を図るものであるが、耐異常損傷性と耐摩耗性の両立は難しく、特に、ニッケルクロムモリブデン鋼等の高硬度鋼の高速高送り切削加工においては、工具基体の塑性変形が生じやすく、耐摩耗性を確保するために硬質被覆層として「０〜１０度の度数割合の高いＡｌ２Ｏ３層」を被覆した場合には、変形に追従できないために剥離を生じやすくなる。
なお、上記でいう「０〜１０度の度数割合」とは、上記Ａｌ２Ｏ３層について電界放出型走査電子顕微鏡と電子後方散乱回折像装置を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを作成した場合、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計が、前記傾斜角度数分布グラフにおける度数全体に占める割合のことを指す。以下でも、同様である。
一方、０〜１０度の度数割合が低いＡｌ２Ｏ３層を被覆した場合には、耐剥離性にはすぐれるものの、耐摩耗性が十分ではなくなる。
したがって、切れ刃に大きな負荷が作用し、工具基体の塑性変形が生じやすい高硬度鋼の高速高送り切削加工において、耐剥離性と耐摩耗性に優れた被覆工具が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、本発明者は、切れ刃に大きな負荷が作用し、工具基体の塑性変形が生じやすい高硬度鋼の高速高送り切削加工において、耐剥離性と耐摩耗性を改善すべく、硬質被覆層の上部層であるＡｌ２Ｏ３層に着目して、鋭意研究を行ったところ、次のような知見を得た。
【０００８】
逃げ面の硬質被覆層を構成するＡｌ２Ｏ３層について、０〜１０度の度数割合を高めれば耐摩耗性を確保することができるが、切れ刃に大きな負荷が作用する高硬度鋼の高速高送り切削加工においては、逃げ面の硬質被覆層は工具基体の塑性変形に追従できないため、硬質被覆層に皺がより、このような皺発生の多い箇所から硬質被覆層の剥離が発生することは前述のとおりである。
そこで、逃げ面の硬質被覆層を、耐摩耗性にすぐれた０〜１０度の度数割合を高いＡｌ２Ｏ３層と、耐剥離性にすぐれた０〜１０度の度数割合の低いＡｌ２Ｏ３層とで構成することができれば、逃げ面の耐摩耗性を維持したままで、耐剥離性を向上させ得るとの発想のもと、逃げ面の硬質被覆層を、０〜１０度の度数割合の高いＡｌ２Ｏ３層と、０〜１０度の度数割合の小さいＡｌ２Ｏ３層とが共存するような硬質被覆層を形成する方法を見出すとともに、このような方法によって、逃げ面の硬質被覆層として、０〜１０度の度数割合の高いＡｌ２Ｏ３層と、０〜１０度の度数割合の低いＡｌ２Ｏ３層とが共存する硬質被覆層を備える被覆工具を得たのである。
【０００９】
この発明は、上記の知見に基づいてなされたものであって、
「（１）  炭化タングステン基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成された工具基体の少なくとも逃げ面の表面に、チタン化合物層からなる下部層と酸化アルミニウム層からなる上部層を硬質被覆層として蒸着形成した表面被覆切削工具において、
上記逃げ面の酸化アルミニウム層について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子後方散乱回折像装置を用い、表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを作成し、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計が、前記傾斜角度数分布グラフにおける度数全体に占める割合を０〜１０度の度数割合として求めたとき、
上記逃げ面の酸化アルミニウム層には、０〜１０度の度数割合が５０％以上の領域と、０〜１０度の度数割合が２５％以下の領域とが存在し、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は逃げ面全体の面積の２０〜６０％を占めることを特徴とする表面被覆切削工具。
（２）  前記（１）に記載の表面被覆切削工具において、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は、逃げ面において縞状に形成され、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域の平均縞間隔は１０〜１００μｍであ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）  前記（１）に記載の表面被覆切削工具において、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は、逃げ面において格子状に形成され、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域の平均格子間隔は１０〜１００μｍであることを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆切削工具。
（４）  前記（１）に記載の表面被覆切削工具において、前記０〜１０度の度数割合が低い領域は、逃げ面においてスポット状に形成され、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域の平均スポット径は１０〜１００μｍであり、かつ、スポットの中心間距離の平均が３０〜３００μｍであることを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。
【００１０】
つぎに、この発明の被覆工具の硬質被覆層の構成層について、詳細に説明する。
下部層（Ｔｉ化合物層）：
下部層のＴｉ化合物層としては、チタンの炭化物（ＴｉＣ）層、窒化物（ＴｉＮ）層、炭窒化物（ＴｉＣＮ）層、炭酸化物（ＴｉＣＯ）層、炭窒酸化物（ＴｉＣＮＯ）層の１層または２層以上からなるＴｉ化合物層を用いることができるが、下部層は、それ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ほか、工具基体と上部層であるＡｌ２Ｏ３層のいずれにも強固に密着し、硬質被覆層の工具基体に対する密着性向上に寄与する作用をもつ。
下部層は、その合計平均層厚が３μｍ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、チッピングを起し易くなることから、下部層の合計平均層厚は３〜２０μｍとすることが望ましい。  
【００１１】
上部層（Ａｌ２Ｏ３層）：
硬質被覆層の上部層であるＡｌ２Ｏ３層は、すぐれた高温硬さと耐熱性を有し、硬質被覆層の耐摩耗性向上に寄与するが、例えば、切れ刃に大きな負荷が作用する高硬度鋼の高速高送り切削加工においては、逃げ面の硬質被覆層が工具基体の塑性変形に追従できないため、硬質被覆層の剥離が発生しやすい。
そこで、この発明では、逃げ面の硬質被覆層の剥離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被覆工具を提供すべく、逃げ面の表面の酸化アルミニウム層に、０〜１０度の度数割合が５０％以上である０〜１０度の度数割合が高い領域と、０〜１０度の度数割合が２５％以下である０〜１０度の度数割合が低い領域とを形成し、かつ、前記０〜１０度の度数割合が低い領域の面積割合を、逃げ面全体の面積の２０〜６０％としている。
ここで、前記０〜１０度の度数割合が低い領域が逃げ面全体に占める面積割合が６０％を超えると、耐摩耗性が低下し、一方、０〜１０度の度数割合が低い領域が逃げ面全体に占める面積割合が２０％未満になると、耐剥離性が低下することから、０〜１０度の度数割合が低い領域が逃げ面全体に占める面積割合は、２０〜６０面積％とする。
【００１２】
前記０〜１０度の度数割合が高い領域あるいは０〜１０度の度数割合が低い領域の形成パターンについては、その面積割合が前記範囲内であれば特に制限はないが、例えば、図１〜図３に示す形態が挙げられる。
図１〜図３は、０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域によって形成される逃げ面の酸化アルミニウム層の具体的なパターンの例を示す。
【００１３】
図１では、０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域とが交互に縞状に形成されており、また、図２では、０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域とが格子状に形成されており、また、図３では、０〜１０度の度数割合が高い領域あるいは０〜１０度の度数割合が低い領域が逃げ面にスポット状に形成されている。
例えば、図１において、０〜１０度の度数割合が低い領域、即ち、耐剥離性にすぐれた酸化アルミニウム領域、が形成される縞間隔が、  １０μｍ未満では耐剥離性向上効果が低下し、一方、１００μｍを超えると耐摩耗性に劣る領域が実質的に粗大化し偏摩耗を発生しやすくなることから、耐剥離性を低下させずに耐摩耗性を維持するという観点から平均縞間隔は１０〜１００μｍであることが望ましい。
【００１４】
また、図２においては、０〜１０度の度数割合が低い領域、即ち、耐剥離性にすぐれた酸化アルミニウム領域と、０〜１０度の度数割合が高い領域、即ち、耐摩耗性にすぐれた酸化アルミニウム領域が、格子状に形成されているが、このようなパターンの場合も、図１の場合と同様に、耐剥離性を低下させずに耐摩耗性を維持するという観点から、０〜１０度の度数割合が低い領域が形成する平均格子間隔は、１０〜１００μｍであることが望ましい。
【００１５】
図３に示されるように、０〜１０度の度数割合が低い領域がスポット状に形成されているような場合には、その面積割合が８０〜２０面積％であると同時に、スポットのそれぞれの直径が１０〜１００μｍであること、また、スポットの中心間距離の平均が３０〜３００μｍであることが望ましい。これは、粗大なスポットが形成された場合には、逃げ面に局部的に耐摩耗性の低い粗大な領域が形成されることとなり、偏摩耗を発生しやすくなり、一方、スポット径が小さすぎると、剥離発生を抑制する効果が低減するからである。
【００１６】
ここで、０〜１０度の度数割合が高い領域とは、０〜１０度の度数割合が５０％以上である領域をいい、また、０〜１０度の度数割合が低い領域とは、０〜１０度の度数割合が２５％以下である領域をいう。
高硬度鋼の高速高送り切削加工においては、長期の使用にわたって硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮するためには、逃げ面の酸化アルミニウム層の０〜１０度の度数割合が５０％以上は必要であり、一方、切れ刃に大きな負荷が作用する高硬度鋼の高速高送り切削加工において、硬質被覆層の剥離発生を抑制するためには、逃げ面の酸化アルミニウム層の０〜１０度の度数割合が２５％以下であることが必要とされるからである。
【００１７】
なお、本発明でいう０〜１０度の度数割合は、電界放出型走査電子顕微鏡と電子後方散乱回折像装置を用いて、傾斜角度数分布グラフを作製し、工具基体表面の法線に対して、Ａｌ２Ｏ３結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、この測定結果に基づいて、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を測定した結果から、求めることができる。
【００１８】
図１〜図３に示されるような領域パターンを、逃げ面の酸化アルミニウム層に形成する一つの方法について、図４を参照して説明する。
即ち、図４（ａ）に示すように、ＷＣ超硬合金からなる工具基体の切れ刃にホーニング加工を施し、通常の成膜条件で所定の層厚のＴｉ化合物層からなる下部層を蒸着形成する。
ついで、図４（ｂ）に示すように、逃げ面の下部層表面に所定のパターンに倣ってレーザーを照射し、下部層の表面の一部を除去する。
ここで、所定のパターンとは、図１に示すように、逃げ面表面に０〜１０度の度数割合が低い領域を５０μｍ以下の縞間隔で形成する場合には、レーザー加工処理を受けていない部分の縞間隔が５０μｍ以下となるように、レーザー加工するということである。
ついで、図４（ｃ）に示すように、レーザー加工によって所定のパターンが形成された下地層の表面に、０〜１０度の度数割合が高くなるような成膜条件で、酸化アルミニウム層を成膜する。
【００１９】
０〜１０度の度数割合が高くなるような成膜条件とは、例えば、次のような条件である。
反応ガス組成（容量％）：ＡｌＣｌ３：２〜５％、ＣＯ２：３〜８％
ＨＣｌ：６〜１０％、Ｈ２Ｓ：０．２５〜０．７５％、
Ａｒ：０〜３０％、Ｈ２：残り
反応雰囲気温度：９６０〜１０２０℃
反応雰囲気圧力：６〜１０ｋＰａ
【００２０】
ついで、逃げ面の酸化アルミニウム層を平滑に研磨し（砥石、ダイヤモンドスラリー、エアロラップ等、如何なる研磨手段でも可）、図４（ｄ）に示すように、下部層が露出するまで研磨し、酸化アルミニウム層と露出した下部層からなる所定パターンの逃げ面を作製する。
ついで、図４（ｄ）に示される逃げ面表面に、酸化アルミニウム層を成膜する。この際の成膜条件は、０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層上には、０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層が形成され、一方、露出した下部層表面には、０〜１０度の度数割合が低い酸化アルミニウム層が形成されるような条件で酸化アルミニウム層を成膜する。
【００２１】
前記０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層上には、０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層が形成され、一方、露出した下部層表面には、０〜１０度の度数割合が低い酸化アルミニウム層が形成されるような成膜条件とは、例えば、次のような条件である。
反応ガス組成（容量％）：ＡｌＣｌ３：２〜５％、ＣＯ２：３〜８％、ＨＣｌ：２〜８％、
Ｈ２Ｓ：０．１５〜０．４０％、Ｈ２：残り
反応雰囲気温度：８５０〜９００℃
反応雰囲気圧力：２０〜３０ｋＰａ
【００２２】
前記方法によって成膜することによって、図４（ｅ）に示されるように、逃げ面の酸化アルミニウム層には、０〜１０度の度数割合が５０％以上である０〜１０度の度数割合が高い領域と、０〜１０度の度数割合が２５％以下である０〜１０度の度数割合が低い領域とが存在し、かつ、前記０〜１０度の度数割合が高い領域は逃げ面全体の面積の２０〜６０％を占める硬質被覆層が形成される。
なお、０〜１０度の度数割合が高い領域が逃げ面全体に占める面積割合、あるいは、縞状もしくは格子状に形成され０〜１０度の度数割合が低い領域の、該領域相互の間隔は、レーザー加工処理における照射パターンによって決定される。
【００２３】
なお、本発明の被覆工具の逃げ面における酸化アルミニウム層の層厚は、結晶組織構造を備えたＡｌ２Ｏ３層は、その平均層厚が２μｍ未満では、所望の耐摩耗性を長期にわたって発揮することができず、一方、その層厚が  １５μｍを超えると、チッピング、欠損等の異常損傷が発生しやすくなることから、その平均層厚は２〜１５μｍとすることが望ましい。
また、本発明でいう下部層の平均層厚とは、下部層にレーザー加工を施す前の平均層厚をいい、また、酸化アルミニウム層の平均層厚とは、レーザー加工を施されていない下部層表面に成膜された酸化アルミニウム層の平均層厚をいう。
【発明の効果】
【００２４】
この発明の被覆工具は、硬質被覆層として、Ｔｉ化合物層からなる下部層とＡｌ２Ｏ３層からなる上部層を備え、その逃げ面の酸化アルミニウム層には、０〜１０度の度数割合が高い領域と、０〜１０度の度数割合が低い領域とが存在し、かつ、０〜１０度の度数割合が低い領域は逃げ面全体の面積の２０〜６０％を占めることから、切れ刃に大きな負荷が作用し、工具基体の塑性変形が生じやすい高硬度鋼の高速高送り切削加工において、すぐれた耐剥離性と耐摩耗性を両立させることが可能であり、その結果、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】被覆工具の逃げ面の酸化アルミニウム層に０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域とを交互に縞状に形成した本発明被覆工具の一例を示す。
【図２】被覆工具の逃げ面の酸化アルミニウム層に０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域とを格子状に形成した本発明被覆工具の一例を示す。
【図３】被覆工具の逃げ面の酸化アルミニウム層に０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域とをスポット状に形成した本発明被覆工具の一例を示す。
【図４】（ａ）〜（ｅ）は、本発明被覆工具の作製過程を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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。
なお、ここでは、工具基体として炭化タングステン基超硬合金を用いた場合について説明するが、工具基体としてＴｉＣＮ基サーメットを用いた場合も同様である。
【００２７】
［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、ＺｒＣ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，Ｂを製造した。
【００２８】
（ａ）  つぎに、これらの工具基体Ａ，Ｂの逃げ面の表面に、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３に示されるＴｉ化合物層を蒸着形成した（図４（ａ）参照）。
（ｂ）  ついで、上記Ｔｉ化合物層の表面を、レーザー加工処理することで、所定サイズの縞状の溝を形成した（図４（ｂ）参照）。
（ｃ）  ついで、上記所定の溝を形成したＴｉ化合物層の表面に、表４に示される条件で０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層を蒸着形成した（図４（ｃ）参照）。
（ｄ）  ついで、Ｔｉ化合物層がレーザー加工のパターン通りに露出するまで、酸化アルミニウム層の研磨処理を施した（図４（ｄ）参照）。
この研磨処理は、エアロラップによって行った。
エアロラップの条件は、平均メディア径約０．３ｍｍ、エアー圧０．５ＭＰａであり、逃げ面に投射したレーザー加工のパターンが露出するまで行った。
（ｅ）  この研磨処理によって、露出したＴｉ化合物層と、Ｔｉ化合物層に形成された溝に埋設された酸化アルミニウム層とによって所定パターンが形成されることになるが、この上に、表５に示される条件で、０〜１０度の度数割合が低い酸化アルミニウム層を蒸着形成した（図４（ｅ）参照）。
上記工程によって、表６に示す本発明被覆工具１〜５を作製した。
上記工程によって作製された本発明被覆工具１〜５の逃げ面の硬質被覆層の酸化アルミニウム層は、図４（ｄ）に示される露出したＴｉ化合物層の表面から成長した０〜１０度の度数割合が低い酸化アルミニウム層の領域と、図４（ｄ）に示される溝に埋設された酸化アルミニウム層から成長した０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層の領域とからなり、しかも、０〜１０度の度数割合が低い領域と高い領域とは縞状に形成されている。
【００２９】
［実施例２］
実施例１で作製した工具基体Ａ，Ｂに対して、実施例１の（ａ）〜（ｅ）と同様な工程で、表７に示す本発明被覆工具６〜１０を作製した。
なお、工程（ｂ）のレーザー加工処理で、Ｔｉ化合物層に所定サイズの格子状の溝を形成したので、本発明被覆工具６〜１０の逃げ面には、０〜１０度の度数割合が低い領域と高い領域とが格子状に形成されている。
【００３０】
［実施例３］
実施例１で作製した工具基体Ａ，Ｂに対して、実施例１の（ａ）〜（ｅ）と同様な工程で、表８に示す本発明被覆工具１１〜１５を作製した。
なお、工程（ｂ）のレーザー加工処理で、Ｔｉ化合物層に所定径、所定スポット中心間距離を有する溝を形成したので、本発明被覆工具１１〜１５の逃げ面には、０〜１０度の度数割合が低い領域と高い領域とがスポット状に形成されている。
【００３１】
［比較例］
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３に示されるＴｉ化合物層を蒸着形成し、ついで、上記Ｔｉ化合物層の表面を、レーザー加工処理することで、所定形状の溝を形成した。なお、レーザー加工処理によって形成した溝のサイズは、本発明で定めた０〜１０度の度数割合が低い領域が形成する縞状、格子状あるいはスポット状のサイズ範囲外とした。
ついで、表４に示される条件で０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層を蒸着形成した。
ついで、Ｔｉ化合物層が露出するようになるまで、酸化アルミニウム層を研磨処理した。
ついで、露出したＴｉ化合物層と、Ｔｉ化合物層に形成された溝に埋設された酸化アルミニウム層の上に、表５に示される条件で、０〜１０度の度数割合が低い酸化アルミニウム層を蒸着形成することにより、表９に示す比較被覆工具１〜１５を製造した。
なお、レーザー加工処理によって形成した溝の形状は、比較被覆工具１〜５は縞状、比較被覆工具６〜１０は格子状、比較被覆工具１１〜１５はスポット状とした。
【００３２】
［参考例］
参考のため、硬質被覆層の下部層として、表２に示される条件で、表３に示されるＴｉ化合物層を蒸着形成し、ついで、表４に示される条件で０〜１０度の度数割合が高い酸化アルミニウム層を蒸着形成することにより、参考被覆工具１を作製した。
また、同じく、硬質被覆層の下部層として、表２に示される条件で、表３に示されるＴｉ化合物層を蒸着形成し、ついで、表５に示される条件で、０〜１０度の度数割合が低い酸化アルミニウム層を蒸着形成することにより、参考被覆工具２を作製した。
即ち、参考被覆工具１、２においては、０〜１０度の度数割合が低い領域と高い領域とを共存させていない。
【００３３】
上記本発明被覆工具１〜１５、比較被覆工具１〜９および参考被覆工具１、２の逃げ面における、Ｔｉ化合物層、酸化アルミニウム層の層厚を、走査型電子顕微鏡を用いて５点測定し、これを平均することにより、平均層厚を求めた。
なお、本発明被覆工具１〜１５、比較被覆工具１〜９におけるＴｉ化合物層の層厚とは、レーザー加工処理を施す前の層厚をいい、また、酸化アルミニウム層の層厚とは、レーザー加工を施されていないＴｉ化合物層表面に成膜された酸化アルミニウム層の層厚をいう。
ついで、上記の本発明被覆工具と比較例被覆工具の硬質被覆層の上部層を構成するＡｌ２Ｏ３層について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子後方散乱回折像装置を用いて、傾斜角度数分布グラフをそれぞれ作成した。
まず、傾斜角度数分布グラフは、上部層のＡｌ２Ｏ３層を＃５０００番以上の砥石で研磨した後、１ｕｍ以下のダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンドペーストを用いて鏡面研磨面とし、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、前記縦断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射し、電子後方散乱回折像装置を用いて、３０×５０μｍの領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、工具基体の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、この測定結果に基づいて、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に測定、集計することにより作成した。
また、上記測定は、Ａｌ２Ｏ３層の０〜１０度の度数割合が高い領域、低い領域のそれぞれの領域について行った。  さらに、０〜１０度の度数割合が低い領域（即ち、０〜１０度の度数割合が２５％以下）によって形成される縞間隔、格子間隔あるいはスポット径・スポット中心間距離を５点測定し、これを平均することによって平均縞間隔、平均格子間隔あるいは平均スポット径・平均スポット中心間距離を求めた。
また、酸化アルミニウム層について、その表面の０〜１０度の度数割合が低い領域が逃げ面全体に占める面積割合を求めた。
表６〜表９にこれらの値を示す。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
【表２】
2016168644.tif 000004
【００３６】
【表３】
2016168644.tif 000005
【００３７】
【表４】
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【００３８】
【表５】
2016168644.tif 000007
【００３９】
【表６】
2016168644.tif 000008
【００４０】
【表７】
2016168644.tif 000009
【００４１】
【表８】
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【００４２】
【表９】
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【００４３】
つぎに、上記本発明被覆工具、比較被覆工具および参考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、
被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９（硬さ：ＨＢ３３０）の丸棒、
切削速度：    ２４０  ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：    １．６  ｍｍ、
送り：        ０．７  ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：    ５  分、
の条件で高硬度鋼（ニッケルクロムモリブデン鋼）の湿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、２００ｍ／ｍｉｎ、０．３ｍｍ／ｒｅｖ程度）を行い、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
この測定結果を表１０に示した。
【００４４】
【表１０】
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【００４５】
表６〜１０に示される結果から、本発明被覆工具１〜１５は、逃げ面の硬質被覆層の酸化アルミニウム層が、０〜１０度の度数割合が５０％以上の領域と、０〜１０度の度数割合が２５％以下の領域とが存在し、かつ、０〜１０度の度数割合が低いは逃げ面全体の面積の２０〜６０％を占めることから、切れ刃に大きな負荷が作用し、工具基体の塑性変形が生じやすい高硬度鋼の高速高送り切削加工において、すぐれた耐剥離性と耐摩耗性を発揮する。
これに対して比較被覆工具１〜１５は、０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域とが共存するものの、その面積割合が本発明で定めた範囲外であることから、耐剥離性の劣化、あるいは、耐摩耗性の劣化のいずれかが生じ、工具寿命が短い。
また、参考被覆工具は、０〜１０度の度数割合が高い領域と０〜１０度の度数割合が低い領域とが共存していないため、耐剥離性の劣化、あるいは、耐摩耗性の劣化のいずれかにより、早期に工具寿命に至る。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
上述のように、この発明の被覆工具は、切れ刃に高負荷が作用するニッケルクロムモリブデン鋼等の高硬度鋼の高速高送り切削加工においてすぐれた耐剥離性とともにすぐれた耐摩耗性を示し、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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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