(57)【要約】【課題】低硬度で溶着性の高い被削材の高速切削加工で、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング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】工具基体の表面に、ＣｒとＹの複合窒化物層からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、該硬質被覆層は、その層厚方向に沿って、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、該硬質被覆層におけるＹ最高含有点でのＹの含有割合αは０．１６〜０．２６、また、Ｃｒ最高含有点でのＹの含有割合βは０．０１〜０．１０（但し、α、βはいずれも原子比）を満足する。【選択図】        なし【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炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層として、１〜５μｍの層厚を有するＣｒとＹの複合窒化物層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
上記硬質被覆層は、その層厚方向に沿って、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点とが０．０３〜０．１μｍの間隔をおいて交互に繰り返し存在し、Ｙ最高含有点からＣｒ最高含有点へと、また、Ｃｒ最高含有点からＹ最高含有点へと、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、
前記Ｙ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合をα、また、前記Ｃｒ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合をβ（但し、α、βはいずれも原子比）で表した場合、αは０．１６〜０．２６、また、βは０．０１〜０．１０を満足することを特徴とする表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、特に銅合金、炭素鋼等のように低硬度で、しかも、切粉が切刃に溶着しやすい被削材の切削加工を、高熱発生を伴う高速切削条件で行った場合にも、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性と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、被覆工具として、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットで構成された工具基体の表面に、少なくとも、窒化クロム（以下、ＣｒＮで示す）層を硬質被覆層として物理蒸着してなる被覆工具が知られており、そしてＣｒＮ層がすぐれた潤滑性と耐摩耗性を有することが知られている。
【０００４】
そして、上記従来被覆工具のＣｒＮ層が、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基体を装入し、ヒータで装置内を、例えば５００℃の温度に加熱した状態で、Ｃｒ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に、例えば電流：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、例えば２Ｐａの反応雰囲気とし、一方上記基体には、例えば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件で蒸着することにより、工具基体表面に、上記ＣｒＮ層を形成し得ることも知られている。
【特許文献１】特開平１１−１５６９９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の切削加工装置のＦＡ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、切削工具には被削材の材種にできるだけ影響を受けない汎用性、すなわち、できるだけ多くの材種の切削加工が可能な切削工具が求められる傾向にあるが、上記の従来被覆工具においては、これを、銅合金、炭素鋼等の低硬度であって工具表面に溶着し易い被削材の、高熱発生を伴う高速切削条件で用いた場合には、切削時の発熱によって被削材および切粉は高温に加熱され、硬質被覆層表面に対する粘着性および反応性が一段と増し、その一方、高温下での硬質被覆層の潤滑性が低下するため、溶着、チッピング（微少欠け）、偏摩耗が発生し、これが原因で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】
【０００６】
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に銅合金、炭素鋼等の低硬度であって工具表面に溶着し易い被削材の切削加工を、高熱発生を伴う高速切削条件で行った場合に、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮する被覆工具を開発すべく、上記の従来被覆工具に着目し、研究を行った結果、
（ａ）上記従来被覆工具の硬質被覆層であるＣｒＮ層に、Ｃｒとの合量に占めるＹの含有割合が１〜１０原子％となるようにＹ成分を含有させＣｒとＹの複合窒化物（以下、（Ｃｒ，Ｙ）Ｎで示す）層を形成すると、Ｙ成分の含有によって、（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層はすぐれた耐熱性およびすぐれた高温硬さを示すようになることから、（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層を被覆した切削工具は、高熱発生を伴う高速切削条件下ですぐれた耐摩耗性を示すようになるが、その一方、十分な潤滑性を備えていないため、切刃部での溶着発生等により、チッピングを発生しやすくなること。
【０００７】
（ｂ）ところで、ＣｒＮ層により多量のＹ成分を含有させ、Ｃｒとの合量に占めるＹの含有割合が１６〜２６原子％となるような（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層を形成させると、この（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層は、上記（ａ）の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎに比して高温硬さは劣るものの、靭性にすぐれ、かつ、高温条件下においてもすぐれた潤滑性を保持し、溶着、チッピング発生を抑制できるようになること。
【０００８】
（ｃ）そこで、工具基体表面に、（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層からなる硬質被覆層を形成するにあたり、該硬質被覆層の層厚方向に沿って、Ｙ含有割合が最大であるＹ最高含有点と、Ｙ含有割合が最小であるＣｒ最高含有点とを交互に繰り返し形成し、かつ、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する硬質被覆層を蒸着形成したところ、Ｙ含有割合が最大であるＹ最高含有点では、すぐれた靭性とすぐれた潤滑性を有し、Ｙ最高含有点の存在が、Ｙ含有割合が最小であるＣｒ最高含有点で不足する特性（潤滑性）を付与・補完することができること。
【０００９】
（ｄ）上記（ｃ）の硬質被覆層は、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構造のアークイオンプレーティング装置、すなわち装置中央部に工具基体装着用回転テーブルを設け、前記回転テーブルを挟んで一方にはカソード電極（蒸発源）としてＹ最高含有点形成用Ｃｒ−Ｙ合金を配置し、また、その他方にはカソード電極（蒸発源）としてＣｒ最高含有点形成用Ｃｒ−Ｙ合金を配置したアークイオンプレーティング装置を用い、この装置の前記回転テーブル上の中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に外周部に沿って複数の工具基体をリング状に装着し、この状態で装置内雰囲気を窒素雰囲気として前記回転テーブルを回転させると共に、蒸着形成される硬質被覆層の層厚均一化を図る目的で工具基体自体も自転させながら、前記カソード電極（蒸発源）とアノード電極との間にアーク放電を発生させることにより、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点が交互に繰り返し存在し、かつ、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する硬質被覆層形成することができること。
【００１０】
（ｅ）Ｙ含有割合が最大であるＹ最高含有点と、Ｙ含有割合が最小であるＣｒ最高含有点とが交互に繰り返し存在し、かつ、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する上記硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆工具は、銅合金、炭素鋼等の低硬度であって工具表面への溶着性の高い被削材の切削加工を、高熱発生を伴う高速切削条件で行った場合であっても、Ｃｒ最高含有点がすぐれた耐熱性、高温硬さを備え、また、Ｙ最高含有点がすぐれた靭性、潤滑性を備え、硬質被覆層全体としては、すぐれた耐熱性、高温硬さ、靭性および潤滑性を相兼ね備えたものとなることから、長期に亘ってすぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮するようになること。
以上（ａ）〜（ｅ）に示される研究結果を得たのである。
【００１１】
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、
「  炭化タングステン（ＷＣ）基超硬合金または炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）基サーメットで構成された工具基体の表面に、硬質被覆層として、１〜５μｍの層厚を有するＣｒとＹの複合窒化物層（（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層）を蒸着形成した表面被覆切削工具（被覆工具）において、
上記硬質被覆層は、その層厚方向に沿って、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点とが０．０３〜０．１μｍの間隔をおいて交互に繰り返し存在し、Ｙ最高含有点からＣｒ最高含有点へと、また、Ｃｒ最高含有点からＹ最高含有点へと、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、
前記Ｙ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合をα、また、前記Ｃｒ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合をβ（但し、α、βはいずれも原子比）で表した場合、αは０．１６〜０．２６、また、βは０．０１〜０．１０を満足することを特徴とする表面被覆切削工具（被覆工具）。」
に特徴を有するものである。
【００１２】
つぎに、この発明の被覆工具の硬質被覆層について、詳細に説明する。
【００１３】
まず、この発明では、硬質被覆層を構成する（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層に、Ｙ含有割合が最大であるＹ最高含有点（言い換えれば、Ｃｒ含有割合が最小であるＣｒ最低含有点でもある）と、Ｙ含有割合が最小であるＣｒ最高含有点（言い換えれば、Ｙ最低含有点）とを交互に繰り返し存在させることにより、夫々お互いに不足する特性（即ち、Ｙ最高含有点では、靭性、潤滑性にすぐれるものの、高温硬さが不十分であり、一方、Ｃｒ最高含有点では、高温硬さにすぐれるが、靭性、潤滑性が不足する）を相補完せしめ、硬質被覆層全体として、すぐれた特性を発揮せしめるようにしている。
また、この発明の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層からなる硬質被覆層は、同一成分系の蒸着膜で構成され、しかも、その組成変化が層内で連続的であるため、例えば、異種材料の蒸着膜を積層して硬質被覆層を形成したものと比べて、硬質被覆層自体の靭性が高く、層間剥離が起こる恐れはない。
【００１４】
この発明では、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を形成しているが、
まず、Ｙ最高含有点における（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層の組成を、
組成式：（Ｃｒ１−αＹα）Ｎ
で表した場合、Ｙ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合αが０．１６未満であると、高温条件下の高速切削では、低硬度易溶着性の被削材（例えば、銅合金、炭素鋼）との十分な潤滑性を確保することができず、一方、αが０．２６を超えると、高温靭性は向上するものの、高温硬さの急激な低下がみられ、摩耗が促進されるようになることから、Ｙ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合αは、０．１６〜０．２６（但し、原子比）と定めた。
また、Ｃｒ最高含有点における（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層の組成を、
組成式：（Ｃｒ１−βＹβ）Ｎ
で表した場合、Ｃｒ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合βが０．０１未満であると、Ｙ成分を含有させたことによる（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層の高温硬さ向上効果を期待できず、一方、βが０．１を超えると、高温硬さが低下傾向を示し、十分な耐摩耗性を確保できなくなることから、Ｃｒ最高含有点におけるＣｒとの合量に占めるＹの含有割合βは、０．０１〜０．１０（但し、原子比）と定めた。
【００１５】
この発明では、硬質被覆層におけるＹ最高含有点とＣｒ最高含有点との間隔を０．０３〜０．１μｍとしているが、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点との間隔が０．０３μｍ未満であると、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点とがそれぞれ備えるすぐれた特性を十分発揮することはできず、一方、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点との間隔が０．１μｍを超えると、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点、それぞれが有する欠点が顕在化する（例えば、Ｙ最高含有点であれば高温硬さの不足、また、Ｃｒ最高含有点であれば潤滑性の不足）ようになるため、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点との間隔を０．０３〜０．１μｍと定めた。
また、この発明では、硬質被覆層の層厚を１〜５μｍと定めたが、層厚が１μｍ未満では、自身のもつすぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するには不十分であり、一方その層厚が５μｍを越えると、低硬度被削材の高速切削加工では切刃部にチッピングが発生し易くなることから、その層厚を１〜５μｍと定めた。
【発明の効果】
【００１６】
この発明の被覆工具は、Ｙ最高含有点とＣｒ最高含有点とが交互に繰り返し存在し、かつ、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する硬質被覆層を蒸着形成し、そして、該硬質被覆層が、全体としてすぐれた耐熱性、高温硬さ、靭性および潤滑性を兼ね備えていることから、特に、銅合金、炭素鋼等の低硬度で溶着性が高い被削材の切削加工を、高熱発生を伴う高速切削条件で行った場合であっても、すぐれた耐チッピング性を示し、また、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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１】
【００１８】
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、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、ＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ−１〜Ａ−１０を形成した。
【００１９】
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、Ｍｏ２Ｃ粉末、ＺｒＣ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、ＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体Ｂ−１〜Ｂ−６を形成した。
【００２０】
（ａ）ついで、上記の工具基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６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、図１に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の中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に外周部にそって装着し、前記回転テーブルを挟んで相対向する両側にカソード電極（蒸発源）を配置し、その一方にはカソード電極（蒸発源）としてＹ最高含有点形成用Ｃｒ−Ｙ合金を配置し、また、その他方にはカソード電極（蒸発源）としてＣｒ最高含有点形成用Ｃｒ−Ｙ合金を配置し、
（ｂ）まず、装置内を排気して０．１Ｐａ以下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自転しながら回転する工具基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつ前記カソード電極のいずれか一つとアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって工具基体表面を前記Ｃｒ−Ｙ合金によってボンバード洗浄し、
（ｃ）次に、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、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつカソード電極の前記各Ｃｒ−Ｙ合金とアノード電極との間に１２０Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、前記工具基体の表面に、表３に示されるＹ最高含有点組成、Ｃｒ最高含有点組成、目標間隔、目標層厚の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層を蒸着形成することにより、
ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する本発明被覆工具としての本発明表面被覆スローアウエイチップ（以下、本発明被覆チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
【００２１】
また、比較の目的で、これら工具基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、それぞれ図２に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、カソード電極（蒸発源）として所定組成のＣｒ−Ｙ合金を装着し、まず、装置内を排気して０．１Ｐａ以下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、前記工具基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつカソード電極のＣｒ−Ｙ合金とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって工具基体表面を前記Ｃｒ−Ｙ合金でボンバード洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して３Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記工具基体に印加するバイアス電圧を−１００Ｖに下げて、前記所定組成のカソード電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記工具基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそれぞれの表面に、表４に示される目標組成、目標層厚からなる均一組成の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層で構成された硬質被覆層を蒸着形成することにより、比較被覆工具としての表面被覆スローアウエイチップ（以下、比較被覆チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
【００２２】
つぎに、上記の各種の被覆チップを、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、本発明被覆チップ１〜１６および比較被覆チップ１〜１６について、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの丸棒、
切削速度：  ２５０  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  ２．０  ｍｍ、
送り：  ０．３  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  ５  分、
の条件（切削条件Ａ）での炭素鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は、１５０ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・Ｃ１１００の丸棒、
切削速度：  ２３０  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  ２．０  ｍｍ、
送り：  ０．２  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  ５  分、
の条件（切削条件Ｂ）での銅合金の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は、１２０ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ１０Ｃの丸棒、
切削速度：  ２５０  ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：  ２．０  ｍｍ、
送り：  ０．３  ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：  ５  分、
の条件（切削条件Ｃ）での軟鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は、１３０ｍ／ｍｉｎ．）、
を行い、いずれの切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５に示した。
【００２３】
【表１】
2009119552.tif 000002
【００２４】
【表２】
2009119552.tif 000003
【００２５】
【表３】
2009119552.tif 000004
【００２６】
【表４】
2009119552.tif 000005
【００２７】
【表５】
2009119552.tif 000006
【実施例２】
【００２８】
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１．２μｍのＺｒＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ３Ｃ２粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同１．０μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ［質量比で、ＴｉＣ／ＷＣ＝５０／５０］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６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、１３ｍｍ、および２６ｍｍの３種の工具基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに前記の３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、表６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、並びにいずれもねじれ角３０度の４枚刃スクエア形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。
【００２９】
ついで、これらの工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面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に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表７に示されるＹ最高含有点組成、Ｃｒ最高含有点組成、目標間隔、目標層厚の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層を蒸着形成することにより、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する本発明被覆工具としての本発明表面被覆超硬製エンドミル（以下、本発明被覆エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３０】
また、比較の目的で、上記の工具基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面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に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、同じく表７に示される目標組成、目標層厚からなる均一組成の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層を蒸着することにより、比較被覆工具としての表面被覆超硬製エンドミル（以下、比較被覆エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３１】
つぎに、上記本発明被覆エンドミル１〜８および比較被覆エンドミル１〜８のうち、
本発明被覆エンドミル１〜３および比較被覆エンドミル１〜３については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの板材、
切削速度：  ５０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ３  ｍｍ、
テーブル送り：  ２４０  ｍｍ／分、
の条件での炭素鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は、３０ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆エンドミル４〜６および比較被覆エンドミル４〜６については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｃ１１００の板材、
切削速度：  ５０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ３．５  ｍｍ、
テーブル送り：  ２１０  ｍｍ／分、
の条件での銅合金の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は、３０ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆エンドミル７，８および比較被覆エンドミル７，８については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ１０Ｃの板材、
切削速度：  ５０  ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：  ３  ｍｍ、
テーブル送り：  ２２０  ｍｍ／分、
の条件での軟鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は、３０ｍ／ｍｉｎ．）、
をそれぞれ行い、いずれの溝切削加工試験でも切刃部の外周刃の逃げ面摩耗幅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７に示した。
【００３２】
【表６】
2009119552.tif 000007
【００３３】
【表７】
2009119552.tif 000008
【実施例３】
【００３４】
上記の実施例２で製造した直径が８ｍｍ（工具基体Ｃ−１〜Ｃ−３形成用）、１３ｍｍ（工具基体Ｃ−４〜Ｃ−６形成用）、および２６ｍｍ（工具基体Ｃ−７、Ｃ−８形成用）の３種の丸棒焼結体を用い、この３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、溝形成部の直径×長さがそれぞれ４ｍｍ×１３ｍｍ（工具基体Ｄ−１〜Ｄ−３）、８ｍｍ×２２ｍｍ（工具基体Ｄ−４〜Ｄ−６）、および１６ｍｍ×４５ｍｍ（工具基体Ｄ−７、Ｄ−８）の寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の２枚刃形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８をそれぞれ製造した。
【００３５】
ついで、これらの工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の切刃に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表８に示されるＹ最高含有点組成、Ｃｒ最高含有点組成、目標間隔、目標層厚の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層を蒸着形成することにより、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する本発明被覆工具としての本発明表面被覆超硬製ドリル（以下、本発明被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３６】
また、比較の目的で、上記の工具基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の表面に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表１３に示される目標組成、目標層厚、かつ、均一組成からなる（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層を蒸着することにより、比較被覆工具としての表面被覆超硬製ドリル（以下、比較被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
【００３７】
つぎに、上記本発明被覆ドリル１〜８および比較被覆ドリル１〜８のうち、本発明被覆ドリル１〜３および比較被覆ドリル１〜３については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの板材、
切削速度：  ８０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．５  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  ８  ｍｍ、
の条件での炭素鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は、５０ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆ドリル４〜６および比較被覆ドリル４〜６については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｃ１１００の板材、
切削速度：  ８０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．３５  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  ８  ｍｍ、
の条件での銅合金の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は、４０ｍ／ｍｉｎ．）、
本発明被覆ドリル７，８および比較被覆ドリル７，８については、
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・Ｓ１０Ｃの板材、
切削速度：  ５０  ｍ／ｍｉｎ．、
送り：  ０．２  ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：  ７  ｍｍ、
の条件での軟鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は、３０ｍ／ｍｉｎ．）、
をそれぞれ行い、いずれの湿式高速穴あけ切削加工試験（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８に示した。
【００３８】
【表８】
2009119552.tif 000009
【００３９】
この結果得られた本発明被覆工具としての本発明被覆チップ１〜１６、本発明被覆エンドミル１〜８、および本発明被覆ドリル１〜８の、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する硬質被覆層を構成する（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層の組成、並びに、比較被覆工具としての比較被覆チップ１〜１６、比較被覆エンドミル１〜８、および比較被覆ドリル１〜８の均一組成の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層からなる硬質被覆層の組成を、透過型電子顕微鏡を用いてのエネルギー分散Ｘ線分析法により測定したところ、それぞれ目標組成と実質的に同じ組成を示した。
【００４０】
また、上記本発明被覆工具のＹ最高含有点とＣｒ最高含有点の間隔、さらに、上記本発明被覆工具と上記比較被覆工具の硬質被覆層の層厚を走査型電子顕微鏡を用いて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値（５ヶ所の平均値）を示した。
【００４１】
表５、７、８に示される結果から、本発明被覆工具は、銅合金や炭素鋼のように低硬度で溶着性の高い被削材の、高熱発生を伴う高速切削条件での切削加工に用いた場合でも、ＣｒとＹの含有割合がそれぞれ連続的に変化する成分濃度分布構造を有する硬質被覆層である（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層が、すぐれた耐熱性、高温硬さ、靭性を備えるとともに、前記被削材および切粉との間のすぐれた潤滑性、耐溶着性が確保されていることによって、チッピングの発生なく、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、硬質被覆層が均一組成の（Ｃｒ，Ｙ）Ｎ層で構成された比較被覆工具においては、低硬度溶着性被削材の高速重切削加工では、耐摩耗性が不十分であったり、また、切刃部に発生したチッピングにより、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
【００４２】
上述のように、この発明の被覆工具は、一般鋼や普通鋳鉄などの切削加工は勿論のこと、特に銅合金や炭素鋼のように低硬度で溶着性の高い被削材の高速切削加工でもすぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮し、長期に亘ってすぐれた切削性能を示すものであるから、切削加工装置のＦＡ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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明被覆工具を構成する硬質被覆層を形成するのに用いたアークイオンプレーティング装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。
【図２】比較被覆工具を構成する硬質被覆層を形成するのに用いた従来の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１】
2009119552.tif 000010
【図２】
2009119552.tif 000011