(57)【要約】  本開示の被覆工具は、第１面を具備する基体と、前記第１面の上に位置する被覆膜と、を有する。前記基体は、炭化タングステン粒子を有する硬質相と、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方を含有する結合相と、を有する。前記第１面には、前記結合相を７０面積％以上含有し、円相当径が１０μｍ以上の島部が点在している。前記被覆層は、前記第１面の上に位置する、チタン化合物を含有する第１層と、該第１層の上に接して位置する、酸化アルミニウムを含有する第２層とを有する。前記被覆層は、前記第１面に直交する断面において、前記第１層に、前記第１層及び前記第２層の境界に沿った方向に並んで位置する複数の空孔を有する。前記界面に沿う方向における前記空孔の幅の平均値が、隣り合う前記空孔の間隔の平均値よりも小さい。【選択図】図４
2020050259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面を具備する基体と、
前記第１面の上に位置する被覆膜と、を有し、
前記基体が、炭化タングステン粒子を有する硬質相と、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方を含有する結合相と、を有する被覆工具であって、
前記第１面には、前記結合相を７０面積％以上含有し、円相当径が１０μｍ以上の島部が点在しており、
前記被覆層は、前記第１面の上に位置する、チタン化合物を含有する第１層と、該第１層の上に接して位置する、酸化アルミニウムを含有する第２層とを有し、
前記被覆層は、前記第１面に直交する断面において、前記第１層に、前記第１層及び前記第２層の境界に沿った方向に並んで位置する複数の空孔を有し、前記界面に沿う方向における前記空孔の幅の平均値が、隣り合う前記空孔の間隔の平均値よりも小さい、被覆工具。
【請求項２】
前記第１層が炭窒化チタンを含有し、前記第２層がα−アルミナを含有する、請求項１に記載の被覆工具。
【請求項３】
前記第１面に直交する断面において、前記第１面に平行な方向での前記空孔の幅の平均値が、前記第１面に直交する方向での前記空孔の高さの平均値よりも大きい、請求項１または２に記載の被覆工具。
【請求項４】
前記第１面に直交する断面において、前記空孔から前記境界までの距離の平均値が、前記第１面に直交する方向での前記空孔の高さの平均値よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１つに記載の被覆工具。
【請求項５】
前記第１面に直交する断面において、前記空孔から前記境界までの距離の平均値が、前記第１面に平行な方向での隣り合う前記空孔の間隔の平均値よりも大きい、請求項１〜４のいずれか１つに記載の被覆工具。
【請求項６】
第１端から第２端に向かって伸びる棒状であり、前記第１端の側に位置するポケットを有するホルダと、
前記ポケット内に位置する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の被覆工具とを有する切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、切削加工に用いられる被覆工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
旋削加工及び転削加工のような切削加工に用いられる被覆工具としては、例えば特許文献１に記載の被覆工具が知られている。特許文献１に記載の切削工具では、例えば、特許文献１の図２に示すように、基体の表面に結合相であるコバルト（Ｃｏ）やニッケル（Ｎｉ）が凝集した結合相凝集部を複数点在させた海島構造を設けることによって基体と被覆層の密着力を高くすることが記載されている。【０００３】
特許文献２には、超硬合金などで構成された基体の表面に、チタン（Ｔｉ）の化合物を含有する層（チタン化合物層）及び酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含有する層（酸化アルミニウム層）を備えた被覆層が形成された被覆工具が記載されている。特許文献２に記載の被覆工具においては、チタン化合物層及び酸化アルミニウム層の界面に複数の空孔が形成されており、これら複数の空孔によって、衝撃緩和効果が得られることが記載されている。【０００４】
これらの特許文献に記載されているように、被覆工具においては、基体と被覆層の密着性や被覆層の衝撃緩和効果を高くすることが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００６／１０４００４
【特許文献２】特開２０１５−１８２２０９号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示の被覆工具は、第１面を具備する基体と、前記第１面の上に位置する被覆膜とを有する。前記基体は、炭化タングステン粒子を有する硬質相と、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方を含有する結合相とを有する。そして、前記第１面には、前記結合相を７０面積％以上含有し、円相当径が１０μｍ以上の島部が点在している。前記被覆層は、前記第１面の上に位置する、チタン化合物を含有する第１層と、該第１層の上に接して位置する、酸化アルミニウムを含有する第２層とを有する。前記被覆層は、前記第１面に直交する断面において、前記第１層に、前記第１層及び前記第２層の境界に沿った方向に並んで位置する複数の空孔を有する。前記界面に沿う方向における前記空孔の幅の平均値が、隣り合う前記空孔の間隔の平均値よりも小さい。
【０００７】
本開示の切削工具は、第１端から第２端に向かって伸びる棒状であり、前記第１端の側に位置するポケットを有するホルダと、前記ポケット内に位置する、上述の被覆工具とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の被覆工具を示す斜視図である。
【図２】図１に示す被覆工具におけるＡ−Ａ断面の断面図である。
【図３】図２に示す被覆工具における被覆層付近の拡大図である。
【図４】図３に示す領域Ｂ１の一例を示す拡大図である。
【図５】図３に示す領域Ｂ１の他の例を示す拡大図である。
【図６】本開示の切削工具を示す平面図である。
【図７】図６に示す領域Ｂ２の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の被覆工具１について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、被覆工具は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００１０】
＜被覆工具＞
図１及び図２に示すように、本開示の被覆工具１は、基体３及び被覆層５を備えている。基体３は、第１面７（図２における上面）と、第１面７と隣り合う第２面９（図２における側面）と、第１面７及び第２面９が交わる稜線の少なくとも一部に位置する切刃１１とを有している。
【００１１】
図１に示す例における基体３は四角板形状であり、第１面７が四角形である。そのため、第２面９の数は４つとなっている。第１面７の少なくとも一部がすくい面領域であり、第２面９の少なくとも一部が逃げ面領域である。なお、基体３の形状としては、四角板形状に限定されるものではなく、例えば第１面７が、三角形、五角形、六角形又は円形であってもよい。また、基体３は、板形状に限定されるものではなく、例えば柱形状であってもよい。
【００１２】
基体３は、例えば、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方を５〜１０質量％含有しており、他にＷＣや金属の炭化物や窒化物や炭窒化物からなる硬質相を含有している。これらの硬質相の平均粒径は、硬度を高くする観点から３μｍ以下、さらに１μｍ以下であるとよい。
【００１３】
基体３は、表面に結合相が凝集した結合相凝集部が複数点在する。この結合相凝集部を島部とも言い、この島部以外を海に見立てた表し方として、表面が海島構造を有すると言う。なお、結合相凝集部とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等による、上面視あるいは断面視において、色調差が確認された領域の面積に対し、結合相を７０面積％以上含有している部分のことを指す。色調差が確認された部分が結合相凝集部（島部）であったとき、結合相凝集部以外の海にあたる領域においては、結合相が占める割合は、７０面積％よりも小さい。
【００１４】
結合相凝集部は、基体３の表面である第１面７に垂直な方向から見たとき円相当径が１０μｍ以上である。また、円相当径は５０μｍ以上であってもよい。さらに、円相当径は３００μｍ以下であってもよい。また、基体３の表面において、結合相凝集部の面積割合は１０〜７０面積％とするとよい。このような円相当径の範囲の結合相凝集部を有する基体３は、基体３と被覆層との接合性に優れている。
【００１５】
上述の結合相凝集部の円相当径や面積割合は、例えば、ＳＥＭを用いて反射電子画像を撮影したのち、画像解析ソフトを用いて解析することができる。撮影時や画像解析ソフトを用いて、結合相凝集部とそれ以外の部分の色調差を強調すると解析が容易になる。また、ＷＤＳなどの元素の種類毎にマッピングできる装置を用いてもよい。いずれの場合であっても、例えば、１枚の写真に複数の結合相凝集部が収まるように拡大率を調整して写真撮影を行い、画像解析ソフトを用いて、円相当径や面積割合を算出するとよい。測定する面積は、１ｍｍ×１ｍｍとするとよい。また、測定する結合相凝集部の数は少なくとも１０以上とするとよい。なお、基体３が、貫通穴２３を有し、貫通穴２３において基体３の表面が露出するとき、貫通穴２３の表面を基体３の表面とみなし、結合相凝集部の大きさや面積を特定してもよい。また、基体３の表面が露出していない場合には、被覆膜５を除去したのちに、結合相凝集部の大きさや面積を特定してもよい。
【００１６】
被覆層５は、基体３の少なくとも第１面７の上に位置している。被覆層５は、第１面７のみの上に位置していてもよく、また、基体３における第１面７以外の他の面の上に位置していてもよい。図２に示す例では、第１面７に加えて第２面９の上にも被覆層５が位置している。被覆層５は、切削加工における被覆工具１の耐摩耗性及び耐チッピング性などの特性を向上させるために備えられている。
【００１７】
基体３は、第１面７及び第１面７の反対側に位置する面を貫通する貫通穴２３を有していてもよい。貫通穴２３は、被覆工具１をホルダに固定するための固定部材を挿入するために用いることができる。固定部材としては、例えばネジ及びクランプ部材が挙げられる。
【００１８】
基体３の大きさは特に限定されるものではないが、例えば、第１面７の一辺の長さが３〜２０ｍｍ程度に設定される。また、第１面７から第１面７の反対側に位置する面までの高さは５〜２０ｍｍ程度に設定される。
【００１９】
被覆層５は、図３に示すように、第１層１３及び第２層１５を有している。第１層１３は、第１面７の上に位置しており、チタン化合物を含有している。また、第２層１５は、第１層１３の上に接して位置しており、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）を含有している。なお、図３において結合相凝集部は省略している。
【００２０】
結合相凝集部を有する本開示のインサート１は、基体３と被覆層５との接合性に優れている。
【００２１】
第１層１３に含有されているチタン化合物としては、例えば、チタンの炭化物、窒化物、酸化物、炭窒化物、炭酸化物及び炭窒酸化物が挙げられる。第１層１３は、上記の化合物のいずれか１つのみを含有する構成であってもよく、また、上記の化合物のうち複数を含有する構成であってもよい。
【００２２】
また、第１層１３は、チタン化合物を含有しているものであれば、単層の構成であってもよく、また、複数の層が積層された構成であってもよい。例えば第１層１３は、窒化チタン層１７と、炭窒化チタン層１９とが積層された構成であってもよい。第１層１３が窒化チタン層１７を有している場合には、基体３と第１層１３との密着力がさらに高い。なお、窒化チタン層１７および炭窒化チタン層１９は、それぞれ窒化チタンおよび炭窒化チタンが主成分ということであり、他の成分を含有していてもよい。また、上記の「主成分」とは、他の成分と比較して質量％の値が最も大きい成分であることを意味している。
【００２３】
被覆層５は、第１層１３及び第２層１５のみによって構成されていてもよく、また、これらの層以外の層を有していてもよい。例えば、基体３及び第１層１３の間に別の層が存在していてもよく、また、第２層１５の上に別の層が存在していてもよい。
【００２４】
また、炭窒化チタン層１９が、互いに組成の異なる複数の領域が積層された構成であってもよい。例えば、炭窒化チタン層１９が、いわゆるＭＴ（moderate temperature）−第１領域１９ａと、いわゆるＨＴ（high temperature）−第２領域１９ｂとが積層された構成であってもよい。
【００２５】
第１層１３が第１領域１９ａ及び第２領域１９ｂを有する場合において、第１層１３が、第１領域１９ａ及び第２領域１９ｂの間に更に中間領域１９ｃを有していてもよい。なお、上記の層及び領域の境界は、例えば、ＳＥＭ写真又は透過電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）写真）を観察することにより、特定することが可能である。その特定は、各層を構成する元素の割合や、結晶の大きさや配向性の差異によって行うことができる。
【００２６】
また、第２層１５に含有されている酸化アルミニウムとしては、例えば、α−アルミナ（α−Ａｌ2Ｏ3）、γ−アルミナ（γ−Ａｌ2Ｏ3）及びκ−アルミナ（κ−Ａｌ2Ｏ3）が挙げられる。これらのうち第２層１５がα−アルミナを含有している場合には、被覆工具１の耐熱性を高めることができる。第２層１５は、上記の化合物のいずれか１つのみを含有する構成であってもよく、また、上記の化合物のうち複数を含有する構成であってもよい。
【００２７】
第２層１５に含有されている酸化アルミニウムが上記の化合物のいずれであるかは、例えば、Ｘ線回折（ＸＲＤ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）分析を行い、ピーク値の分布を観察することによって評価できる。
【００２８】
第１層１３におけるチタン化合物の含有比率、及び、第２層１５における酸化アルミニウムの含有比率は特定の値に限定されるものではない。一例として、第１層１３がチタン化合物を主成分として含有しており、また、第２層１５が酸化アルミニウムを主成分として含有している構成が挙げられる。なお、上記の「主成分」とは、上述と同じく、他の成分と比較して質量％の値が最も大きい成分であることを意味している。
【００２９】
第１層１３はチタン化合物以外の成分を含有していてもよく、また、第２層１５は酸化アルミニウム以外の成分を含有していてもよい。例えば、第１層１３が酸化アルミニウムを含有する場合や第２層１５がチタン化合物を含有する場合には、第１層１３及び第２層１５の接合性が向上する。
【００３０】
被覆層５は、図４に示すように、第１層１３の内部に空孔２１を有している。具体的には、基体３の第１面７に直交する断面において、被覆層５における第１層１３に、第１層１３及び第２層１５の境界１６に沿った方向に並んで位置する複数の空孔２１を有している。
【００３１】
また、第１面７に直交する断面において、第１面７に平行な方向での空孔２１の幅ｗ１の平均値が、隣り合う空孔２１の間隔、すなわち第１部分Ｘの幅ｗ２の平均値よりも小さい。このような構成を満たす被覆工具１は、第１部分Ｘの強度が低下することを抑えつつ、空孔２１において高い耐衝撃性を得ることができる。そのため、第１層１３及び第２層１５の接合性の低下を抑えつつ、空孔２１によって衝撃を緩和する効果が得られる。
【００３２】
なお、第１面７に平行な方向での空孔２１の幅ｗ１の平均値を評価する際に、第１面７に直交する断面に存在する全ての空孔２１の幅ｗ１を評価する必要はなく、断面において並んで位置する５〜１０個程度の空孔２１の幅ｗ１の平均値によって評価すればよい。例えば、第１面７に直交する断面において第１層１３及び第２層１５の境界１６を含む１０μｍ四方の領域を抽出し、この領域における空孔２１の幅ｗ１を測定すればよい。また、第１部分Ｘの幅ｗ２の平均値は、断面において並んで位置する５〜１０個程度の空孔２１での間隔の平均値によって評価すればよい。なお、本開示においては、他にも平均値を定める場合がある。これらはいずれも、５〜１０程度の値の平均値とするとよい。
【００３３】
空孔２１は、第１層１３に存在していればよい。例えば、図４に示すように第１層１３内に位置している構成だけでなく、図５に示すように第１層１３内及び第２層１５内のそれぞれに位置している構成であってもよい。図５において、第１層１３及び第２層１５の境界１６に沿った仮想線分を一点鎖線で示しており、第２層１５内に位置する空孔２１が第１層１３及び第２層１５の境界１６に沿って位置していてもよい。
【００３４】
なお、空孔２１が第１層１３及び第２層１５の境界１６に沿って位置しているとは、複数の空孔２１の第１層１３及び第２層１５の境界１６までの間隔が、その平均値に対して±２０％の範囲に収まっていることをいう。
【００３５】
被覆工具１の耐熱性及び耐久性の観点から第１層１３がチタン化合物として炭窒化チタンを含有し、さらに、第２層１５が酸化アルミニウムとしてα−アルミナを含有している場合において、複数の空孔２１が第１層１３内に位置している際には被覆工具１の耐久性がさらに高められる。
【００３６】
これは、α−アルミナと比較して炭窒化チタンの硬度は高いものの耐衝撃性が低いが、空孔２１が第１層１３内に位置していることにより、第１層１３において空孔２１による耐衝撃性を高めることができ、被覆工具１の耐久性がさらに高められるからである。
【００３７】
空孔２１の大きさとしては、特に限定されるものではないが、例えば、２０〜２００ｎｍに設定できる。空孔２１の大きさが２０ｎｍ以上である場合には、空孔２１による衝撃緩和の効果を高めることができる。また、空孔２１の大きさが、２００ｎｍ以下の場合には、第１層１３の強度を維持し易い。なお、空孔２１の大きさとは、その空孔２１の第１面７に直交する断面における幅ｗ１の最大値を意味する。
【００３８】
また、空孔２１の形状としては、特に限定されるものではないが、第１面７に直交する断面において、第１面７に直交する方向における高さｈ１よりも第１面７に平行な方向の幅ｗ１が大きい場合、言い換えれば、第１面７に平行な方向での空孔２１の幅ｗ１の平均値が、第１面７に直交する方向での空孔２１の高さｈ１の平均値よりも大きい場合には、空孔２１の比率を抑えつつ耐衝撃性をさらに高めることができる。これは、以下の理由による。
【００３９】
切削加工物を製造するため被削材を切削加工する際に、被覆層５に対しては第１面７に直交する方向に切削負荷が加わり易い。このとき、空孔２１が第１面７に直交する方向の高さｈ１よりも第１面７に平行な方向の幅ｗ１が大きい形状である場合には、空孔２１を必要以上に大きくすることなく、空孔２１の広い範囲で切削負荷を吸収することができる。そのため、空孔２１の比率を抑えつつ耐衝撃性をさらに高めることができる。なお、空孔２１が第１面７に直交する方向の高さｈ１とは、空孔２１が第１面７に直交する方向の高さｈ１の最大値である。
【００４０】
具体的には、第１面７に平行な方向での空孔２１の高さｈ１の平均値に対する第１面７に直交する方向での空孔２１の幅ｗ１の平均値の比率が１．２以上である場合には、空孔２１の広い範囲で切削負荷を吸収しやすい。また、上記の比率が２以下である場合には、第１面７に直交する方向での空孔２１の変形量が確保され易いので、空孔２１において安定して切削負荷を吸収しやすい。
【００４１】
第１面７に直交する断面での第１面７及び第２面９の境界の最大高さをＲｚとした際に、第１面７に直交する方向での空孔２１の高さｈ１の平均値がＲｚよりも小さい場合には、被覆層５の耐久性の低下を抑え易い。
【００４２】
第１層１３における隣り合う空孔２１間に位置する第１部分Ｘ及び複数の空孔２１が変形することによって本開示の被覆工具１は高い耐衝撃性を備えている。ここで、第１面７に直交する方向での空孔２１の幅の平均値がＲｚよりも小さい場合には、隣り合う空孔２１を結ぶ仮想線が、空孔２１の幅よりも大きく折れ曲がったジグザグ形状で示される。
【００４３】
仮想線が上記の形状で示される際には、仮に第１部分Ｘの一つに亀裂が生じた場合であっても、この亀裂が生じた第１部分Ｘの隣に位置する第１部分Ｘに亀裂が進展しにくい。そのため、被覆層５の耐久性が低下しにくい。
【００４４】
また、第１面７に直交する断面において、空孔２１から第１層１３及び第２層１５の境界１６までの距離ｄ１の平均値が、第１部分Ｘの幅ｗ２の平均値よりも大きい場合にも、被覆層５の耐久性が低下しにくい。なお、空孔２１から第１層１３及び第２層１５の境界１６までの距離ｄ１とは、空孔２１における、境界１６への距離の最小値である。
【００４５】
これは、上記の場合においては、第１部分Ｘと比較して空孔２１から第１層１３及び第２層１５の境界１６までの距離が十分に確保できるため、仮に第１部分Ｘの一つに亀裂が生じた場合であっても、この亀裂が第１層１３及び第２層１５の境界１６に達しにくいからである。上記の亀裂が第１層１３及び第２層１５の境界１６に達しにくいため、第１層１３及び第２層１５の接合性が低下しにくい。
【００４６】
空孔２１は、第１層１３に位置しており、第１層１３及び第２層１５の境界から離れて位置している。ここで、第１面７に直交する断面において、空孔２１から第１層１３及び第２層１５の境界１６までの距離ｄ１の平均値が、第１面７に直交する方向での空孔２１の高さｈ１の平均値よりも大きい場合には、被覆層５における耐衝撃性を高めつつ第１層１３及び第２層１５の接合性が低下しにくい。
【００４７】
これは、空孔２１の大きさと比較して空孔２１から第１層１３及び第２層１５の境界１６までの距離が十分に確保できるため、切削負荷を吸収するため空孔２１が変形する場合であっても、第１層１３及び第２層１５の境界１６は変形しない、または、変形量が十分に小さくなるからである。第１層１３及び第２層１５の境界１６が大きく変形しにくいため、第１層１３及び第２層１５の接合性が低下しにくい。
【００４８】
＜製造方法＞
次に、本開示に係る被覆工具の製造方法の一例を説明する。
【００４９】
まず、基体３となる硬質合金を焼成によって形成しうる炭化物、窒化物、炭窒化物及び酸化物などから選択される無機物粉末に、金属粉末、カーボン粉末などを適宜添加及び混合して、混合粉末を作製する。
【００５０】
例えば平均粒径１．０μｍ以下の炭化タングステン（ＷＣ）粉末を７９〜９４．８質量％、平均粒径０．３〜１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．１〜３．０質量％、平均粒径０．３〜２．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ3Ｃ2）粉末を０．１〜３質量％、平均粒径０．２〜０．６μｍの金属コバルト（Ｃｏ）を５〜１５質量％、さらに所望により、金属タングステン（Ｗ）粉末、あるいはカーボンブラック（Ｃ）を混合する。
【００５１】
次に、上記混合に際して、メタノール等の有機溶媒をスラリーの固形分比率が６０〜８０質量％となるように添加するとともに、適切な分散剤を添加し、ボールミルや振動ミル等の粉砕装置で１０〜２０時間の粉砕時間で粉砕することにより、混合粉末の均一化を図った後、混合粉末にパラフィン等の有機パインダを添加して成形用の混合粉末を得る。
【００５２】
そして、上記混合粉末を用いて、例えばプレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形等の公知の成形方法によって所定形状に成形した後、０．０１〜０．６ＭＰａのアルゴンガス中、１３５０〜１４５０℃、望ましくは１３７５〜１４２５℃で、０．２〜２時間焼成した後、５５〜６５℃／分の速度で８００℃以下の温度まで冷却することにより基体３が得られる。
【００５３】
ここで、上記焼成条件のうち、焼成温度が１３５０℃より低いと合金を徴密化させることができず硬度低下を招き、逆に焼成温度が１４５０℃を超えると、ＷＣ粒子が粒成長して硬度、強度ともに低下する。また、この焼成温度が上記範囲から外れる場合、または焼成時のガス雰囲気が０．０１ＭＰａよりも低いか、または０．６ＭＰａを超える場合には、いずれも結合相凝集部が生成されず、超硬合金表面における放熱性が低下してしまう。また、焼成時の雰囲気をＮ2ガス雰囲気にすると、結合相凝集部が生成しない。また、冷却速度が５５℃／分より遅いと結合相凝集部が生成せず、冷却速度が６５℃／分より速いと結合相凝集部の面積割合が大きくなりすぎる。
【００５４】
なお、必要に応じて、基体３の表面に研磨加工及びホーニング加工を施してもよい。
【００５５】
次に、基体３の表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって被覆層５を成膜する。
【００５６】
まず、第１層１３における窒化チタン層１７（下地層）を成膜する。水素（Ｈ2）ガスに、０．５〜１０体積％の四塩化チタンガスと、１０〜６０体積％の窒素ガスとを混合して、反応ガスとして用いられる第１混合ガスを作製する。第１混合ガスを１０〜２０ｋＰａのガス分圧でチャンバ内に導入し、８３０〜８７０℃の温度域で窒化チタン層１７を成膜する。
【００５７】
次に、第１層１３における第１領域１９ａを成膜する。水素ガスに、０．５〜１０体積％の四塩化チタンガスと、５〜６０体積％の窒素ガスと、０．１〜３体積％のアセトニトリルガスとを混合して、第２混合ガスを作製する。第２混合ガスを６〜１２ｋＰａのガス分圧でチャンバ内に導入し、８３０〜８７０℃の温度域でＭＴ−炭窒化チタンを含有する第１領域１９ａを成膜する。
【００５８】
次に、中間領域１９ｃを成膜する。水素ガスに、３体積％〜３０体積％の四塩化チタンガスと、３体積％〜１５体積％のメタンガスと、５体積％〜１０体積％の窒素ガスと、０．５体積％〜５体積％の二酸化炭素（ＣＯ2）ガスとを混合して、第３混合ガスを作製する。第３混合ガスを６〜１２ｋＰａのガス分圧でチャンバ内に導入し、９８０〜１０５０℃の温度域で５０〜３００ｎｍ程度の厚みの中間領域１９ｃを成膜する。第３混合ガスが二酸化炭素ガスを含有していることによって、この中間領域１９ｃに空孔２１が形成される。上記の条件とすると、第１面７に直交する断面において、第１面７に平行な方向での空孔２１の幅ｗ１の平均値が、隣り合う空孔２１の間隔ｗ２の平均値よりも小さい被覆工具１を作製できる。
【００５９】
また、このとき中間領域１９ｃの厚みが５０〜３００ｎｍ程度と薄いため、中間領域１９ｃに形成された空孔２１を、第１層１３及び第２層１５の境界１６に沿った方向に並んで位置させることが可能となる。
【００６０】
次に、第１層１３における第２領域１９ｂを成膜する。水素ガスに、１〜４体積％の四塩化チタンガスと、５〜２０体積％の窒素ガスと、０．１〜１０体積％のメタンガスと、０．５体積％〜１０体積％の二酸化炭素ガスとを混合して、第４混合ガスを作製する。第４混合ガスを５〜４５ｋＰａのガス分圧でチャンバ内に導入し、９５０〜１０５０℃の温度域で０．３〜３μｍ程度の厚みのＨＴ−炭窒化チタンを含有する第２領域１９ｂを成膜する。
【００６１】
次に、第２層１５を成膜する。成膜温度を９５０℃〜１１００℃、ガス圧を５ｋＰａ〜２０ｋＰａとし、反応ガスの組成が、水素ガスに、５体積％〜１５体積％の三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）ガスと、０．５体積％〜２．５体積％の塩化水素（ＨＣｌ）ガスと、０．５体積％〜５．０体積％の二酸化炭素ガスと、０体積％〜１体積％の硫化水素（Ｈ2Ｓ）ガスとを混合して、第５混合ガスを作製する。第５混合ガスをチャンバ内に導入し、第２層１５を成膜する。
【００６２】
その後、必要に応じて、成膜した被覆層５の表面における切刃１１が位置する部分を研磨加工する。このような研磨加工を行った場合には、切刃１１への被削材の溶着が抑制され易くなるため、さらに耐欠損性に優れた被覆工具１となる。
【００６３】
なお、上記の製造方法は、被覆工具１を製造する方法の一例である。したがって、被覆工具１は、上記の製造方法によって作製されたものに限定されないことは言うまでもない。例えば、第２層１５の上に別途第３層を成膜してもよい。
【００６４】
第１面７に直交する断面において、第１面７に平行な方向での空孔２１の幅ｗ１の平均値が、第１面７に直交する方向での空孔２１の高さｈ１の平均値よりも大きい被覆工具１を作製するには、中間領域１９ｃの成膜の際に時間調整を行い、中間領域１９ｃを５０〜１５０ｎｍ程度の厚みに成膜するとよい。
【００６５】
第１面７に直交する断面において、空孔２１から境界１６までの距離ｄ１の平均値が、第１面７に直交する方向での空孔２１の高さｈ１の平均値よりも大きい被覆工具１を作製するには、中間領域１９ｃの成膜の際に時間調整を行い、５０〜１５０ｎｍ程度の厚みに成膜したのち、第１層１３における第２領域１９ｂを、０．５〜３μｍ程度の厚みに成膜するとよい。第１面に直交する断面において、空孔２１から境界１６までの距離ｄ１の平均値が、隣り合う空孔２１の間隔ｗ２の平均値よりも大きい被覆工具１を作製するには、第１層１３における第２領域１９ｂが、隣り合う空孔２１の間隔ｗ２の平均値よりも厚くなるように成膜するとよい。
【００６６】
＜切削工具＞
次に、本開示の切削工具１０１について図面を用いて説明する。
【００６７】
本開示の切削工具１０１は、図６および図７に示すように、第１端（図６における上）から第２端（図６における下）に向かって延びる棒状体であり、第１端の側に位置するポケット１０３を有するホルダ１０５と、ポケット１０３に位置する上記の被覆工具１とを備えている。本開示の切削工具１０１においては、稜線における切刃として用いられる部分がホルダ１０５の先端から突出するように被覆工具１が装着されている。
【００６８】
ポケット１０３は、被覆工具１が装着される部分であり、ホルダ１０５の下面に対して平行な着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有している。また、ポケット１０３は、ホルダ１０５の第１端側において開口している。
【００６９】
ポケット１０３には被覆工具１が位置している。このとき、被覆工具１の下面がポケット１０３に直接に接していてもよく、また、被覆工具１とポケット１０３との間にシートを挟んでいてもよい。
【００７０】
被覆工具１は、稜線における切刃として用いられる部分がホルダ１０５から外方に突出するように装着される。被覆工具１は、ネジ１０７によって、ホルダ１０５に装着されている。すなわち、被覆工具１の貫通穴２３にネジ１０７を挿入し、このネジ１０７の先端をポケット１０３に形成されたネジ孔（不図示）に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、被覆工具１がホルダ１０５に装着されている。
【００７１】
ホルダ１０５としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いることが好ましい。
【００７２】
図６、７に示す例では、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工が挙げられる。なお、切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具に上記の実施形態の被覆工具１を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１・・・被覆工具
３・・・基体
５・・・被覆層
７・・・第１面
９・・・第２面
１１・・・切刃
１３・・・第１層
１５・・・第２層
１６・・・境界（第１層及び第２層の境界）
１７・・・窒化チタン層
１９・・・炭窒化チタン層
１９ａ・・第１領域
１９ｂ・・第２領域
１９ｃ・・中間領域
２１・・・空孔
２３・・・貫通穴
１０１・・・切削工具
１０３・・・ポケット
１０５・・・ホルダ
１０７・・・固定ネジ
【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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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年3月2日(2021.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面を具備する基体と、
前記第１面の上に位置する被覆膜と、を有し、
前記基体が、炭化タングステン粒子を有する硬質相と、コバルトおよびニッケルの少なくとも一方を含有する結合相と、を有する被覆工具であって、
前記第１面には、前記結合相を７０面積％以上含有し、円相当径が１０μｍ以上の島部が点在しており、
前記被覆層は、前記第１面の上に位置する、チタン化合物を含有する第１層と、該第１層の上に接して位置する、酸化アルミニウムを含有する第２層とを有し、
前記被覆層は、前記第１面に直交する断面において、前記第１層に、前記第１層及び前記第２層の境界に沿った方向に並んで位置する複数の空孔を有し、前記境界に沿う方向における前記空孔の幅の平均値が、隣り合う前記空孔の間隔の平均値よりも小さい、被覆工具。
【請求項２】
前記第１層が炭窒化チタンを含有し、前記第２層がα−アルミナを含有する、請求項１に記載の被覆工具。
【請求項３】
前記第１面に直交する断面において、前記第１面に平行な方向での前記空孔の幅の平均値が、前記第１面に直交する方向での前記空孔の高さの平均値よりも大きい、請求項１または２に記載の被覆工具。
【請求項４】
前記第１面に直交する断面において、前記空孔から前記境界までの距離の平均値が、前記第１面に直交する方向での前記空孔の高さの平均値よりも大きい、請求項１〜３のいずれか１つに記載の被覆工具。
【請求項５】
前記第１面に直交する断面において、前記空孔から前記境界までの距離の平均値が、前記第１面に平行な方向での隣り合う前記空孔の間隔の平均値よりも大きい、請求項１〜４のいずれか１つに記載の被覆工具。
【請求項６】
第１端から第２端に向かって伸びる棒状であり、前記第１端の側に位置するポケットを有するホルダと、
前記ポケット内に位置する、請求項１〜５のいずれか１つに記載の被覆工具とを有する切削工具。
【国際調査報告】
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