表面被覆切削工具
【課題】 耐欠損性が高くチッピングや欠損が発生しにくい表面被覆切削工具を提供する。
【解決手段】 基体２の表面に、第１被覆層３と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層４とを順次被覆していることによって、硬質被覆層５に衝撃がかかっても第２被覆層４から伝わる力が分散して第１被覆層３には衝撃が伝わりにくくクラックが進展しにくくなる結果、硬質被覆層５に発生するチッピングや大きな欠損を抑制できる。
【解決手段】 基体２の表面に、第１被覆層３と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層４とを順次被覆していることによって、硬質被覆層５に衝撃がかかっても第２被覆層４から伝わる力が分散して第１被覆層３には衝撃が伝わりにくくクラックが進展しにくくなる結果、硬質被覆層５に発生するチッピングや大きな欠損を抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面被覆切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超硬合金やサーメットなどの基材表面に、化学蒸着法や物理蒸着法によって形成された耐摩耗性、機械的強度に優れる被覆層を被着形成してなる表面被覆切削工具が広く用いられる。
【０００３】
特に、物理蒸着法にて成膜された被覆層は、鋼やステンレス、アルミ等の材料を加工するための切削工具として好適に用いられており、中でも、アーク放電や、ホロカソードを用いたイオンプレーティング法、スパッタリング法などの色々な成膜方法があり、各方法の特徴に合った用途で使い分けられている。
【０００４】
そして、かかる被覆層の改善を目指して上記被覆層の多層化が検討されている。例えば、特許文献１では、アークイオンプレーティング法によって形成されるＴｉＡｌＮからなる被覆層について、基体側から、（２００）面に最大ピーク強度を有する第１皮膜と、（１１１）面に最大ピーク強度を有する第２皮膜とを順次形成した表面被覆切削工具が提案され、被覆層が基体から剥離するのを抑制できることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２では、アークイオンプレーティング法にて最大粗さ５μｍの表面を有する第１層を成膜した後、その表面にスパッタリング法にてＭｏ２Ｓ等の固体潤滑膜を成膜することによって、安価な固定潤滑膜を用いても基体との密着力が低下せず、高い耐摩耗性と潤滑性を保持できることが記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３では、基体の表面にアークイオンプレーティング法にてＴｉＡｌＮの硬質被覆層を成膜した後、その表面にスパッタリング法によってＺｒＯ２の潤滑被覆層を成膜した被覆超硬工具が記載され、ＺｒＯ２層が強靭化したものとなって切削時に優れた耐摩耗性を発揮することが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−３３０９１４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８７２０号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の被覆層では切刃に衝撃がかかると被覆層全体にクラックが進展しやすく、チッピングや大きな欠損が発生することがあった。
【０００８】
本発明の目的は、耐欠損性が高くチッピングや欠損が発生しにくい表面被覆工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基体の表面に、第１被覆層と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層とを順次被覆していることを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記構成において、前記第１被覆層および前記第２被覆層が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記構成において、前記第１被覆層が前記基体の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記構成において、前記第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅が０．１〜０．８μｍであり、前記第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
また、上記構成において、前記第１被覆層がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、前記第２被覆層がスパッタリング法にて成膜されたものであることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記構成において、前記第１被覆層と前記第２被覆層との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ前記第２被覆層の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることを特徴とする。
【００１５】
また、上記構成において、前記第１被覆層の層厚が０．１〜３μｍであり、前記第２被覆層の層厚が０．５〜５μｍであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記構成において、前記第１被覆層と前記第２被覆層との総膜厚が２〜７μｍであることを特徴とする。
【００１７】
また、上記構成において、前記第１被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも前記第２被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）ことを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記構成において、３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、基体の表面に、第１被覆層と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層とを順次被覆していることによって、被覆層に衝撃がかかっても第２被覆層から伝わる力が分散して第１被覆層には衝撃が伝わりにくくクラックの進展が抑制される結果、被覆層に発生するチッピングや大きな欠損を抑制できる。
【００２０】
ここで、前記第１被覆層および前記第２被覆層が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることによって、両被覆層は硬度が高く、かつ柱状結晶を構成しやすく耐欠損性に優れたものとなる。
【００２１】
また、前記第１被覆層が前記基体の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることによって、第１被覆層が高硬度で基体との密着性に優れるものとなる。さらに、前記第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅が０．１〜０．８μｍであり、前記第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅よりも大きいことによって、被覆層全体としての残留応力を低減することができるとともに硬質被覆層におけるクラックの進展が偏向されやすくなるため、被覆層の膜剥離やチッピングを防止することができて耐欠損性が向上する。
【００２２】
ここで、前記第１被覆層がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、前記第２被覆層がスパッタリング法にて成膜されたものであることが望ましい。これによって、第１被覆層が高硬度で基体に対する高い付着力を有するとともに、第２被覆層が被覆層の表面を非常に平滑な状態にすることができ、加工面粗度の低下や、被削材の工具表面への溶着を防ぐことができる。しかも、第２被覆層に残存する残留応力を小さくすることができて、被覆層の層厚が厚くなっても残留応力によって自己破壊しにくく、厚膜化も可能となる。
【００２３】
なお、前記第１被覆層と前記第２被覆層との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ前記第２被覆層の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることが望ましい。これによって、前記第１被覆層と前記第２被覆層との密着性が高くてチッピングの発生を抑制できるとともに、被覆層の表面が平滑で、例えば、切削工具として用いた場合には切削加工面の面粗度を平滑に仕上げることができ、被削材の溶着を抑制することができ、切屑の流れもスムーズにできる。
【００２４】
また、前記第１被覆層の層厚が０．１〜３．０μｍであり、前記第２被覆層の層厚が０．５〜５．０μｍであることによって、被覆層は基体との密着性が高くかつ厚膜化しても自己破壊により被覆層がチッピングすることを防止できる。これによって、前記第１被覆層と前記第２被覆層との総膜厚を、例えば切削工具として使用する際に必要な耐摩耗性および耐欠損性に優れた２〜７μｍとできる。
【００２５】
なお、前記第１被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも前記第２被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）こと、特に、３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることが望ましい。これによって、第１被覆層の表面、すなわち第２被覆層との界面における面粗度の平滑性を高めることができるとともに、基体と第１被覆層との密着性を高めることができる。さらに、第２被覆層の耐酸化性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の表面被覆工具の好適例である表面被覆切削工具（以下、単に工具と略す）について、その一実施態様を示す断面写真である図１を基に説明する。
【００２７】
図１によれば、工具１は、基体２の表面に、第１被覆層３と、柱状結晶から構成されて基体２の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層４とを順次被覆した硬質被覆層５が被着形成されている。これによって、硬質被覆層５に衝撃がかかっても第２被覆層４から伝わる力が分散して第１被覆層３および基体２に伝わる衝撃が伝わりにくくクラックが進展しにくくなる結果、硬質被覆層５に発生するチッピングや大きな欠損を抑制できる。
【００２８】
ここで、第１被覆層３および第２被覆層４が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることによって、硬質被覆層５は、硬度が高く、かつ柱状結晶を構成しやすく耐欠損性に優れたものとなる。なお、第１被覆層３と第２被覆層４を構成する成分は必ずしも同じ元素および比率である必要はなく、必要に応じて変化させることができる。
【００２９】
また、第１被覆層３が平均で基体２の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅ｄ１が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることによって、第１被覆層３が高硬度で基体との密着性に優れるものとなる。さらに、第２被覆層４を構成する柱状結晶の平均結晶幅ｄ２が０．１〜０．８μｍであり、第１被覆層３を構成する柱状結晶の平均結晶幅ｄ１よりも大きいことによって、硬質被覆層５全体としての残留応力を低減することができるとともに硬質被覆層５におけるクラックの進展が偏向されやすくなるため、硬質被覆層５の膜剥離やチッピングを防止することができて耐欠損性が向上する。
【００３０】
なお、第１被覆層３の平均結晶幅ｄ１と、第２被覆層４の平均結晶幅ｄ２の比ｄ２／ｄ１を１．５以上、特に１．５〜３とすることによって、硬質被覆層内部の残留応力を低減することができ、硬質被覆層５の厚膜化が可能である。ここで、平均結晶幅ｄ１およびｄ２の測定方法は、硬質被覆層５の断面について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて５，０００倍〜５００，０００倍の倍率での拡大写真を撮り、その写真に対して、第２被覆層４の中間厚み位置で柱状結晶の成長方向と垂直な線分Ａを引き、この線分Ａ上を横切る粒界数を測定して、線分Ａの長さ／粒界の数によって平均結晶幅ｄ２を求めることができる。同様に、第１被覆層３においても、中間厚み位置で柱状結晶の成長方向と垂直な線分Ｂを引き、この線分Ｂ上を横切る粒界数を測定して、線分Ｂの長さ／粒界の数によって平均結晶幅ｄ１を求めることができる。なお、第１被覆層３および第２被覆層４を構成する結晶が粒状である場合には、中間厚み位置で基体の表面と平行な線分を引き、この線分上を横切る粒界数を測定して、線分の長さ／粒界の数によって平均結晶幅ｄを求める。
【００３１】
ここで、硬質被覆層５の構成としては、第１被覆層３がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、第２被覆層４がスパッタリング法にて成膜されたものであることが望ましい。これによって、第１被覆層３が高硬度で基体に対する高い付着力を有するとともに、第２被覆層４が硬質被覆層５の表面を非常に平滑な状態にすることができ、切削工具として用いた場合には加工面粗度の低下を防止できるとともに被削材の工具１表面への溶着を防ぐことができる。しかも、第２被覆層４に残存する残留応力を小さくすることができて、硬質被覆層５の層厚が厚くなっても残留応力によって自己破壊しにくく、厚膜化も可能となる。
【００３２】
さらに、第１被覆層３と第２被覆層４との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ第２被覆層４の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることによって、第１被覆層３と第２被覆層４との密着性が高くてチッピングの発生を抑制できるとともに、硬質被覆層５の表面を平滑なものにできる。なお、第１被覆層３と第２被覆層４との界面の粗さは、上記顕微鏡観察写真から、第１被覆層と第２被覆層の間の界面をトレースし、この形状からＪＩＳ Ｂ０６０１’０１に準拠して界面粗さを測定する。
【００３３】
また、第１被覆層３の層厚が０．１〜３．０μｍであり、第２被覆層４の層厚が０．５〜５．０μｍであることによって、硬質被覆層５は基体との密着性が高くかつ厚膜化しても自己破壊により硬質被覆層５がチッピングすることを防止できる。これによって、第１被覆層３と第２被覆層４との総膜厚が、切削工具として使用する際に必要な耐摩耗性および耐欠損性に優れた２〜７μｍとできる。
【００３４】
ここで、第１被覆層３における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも第２被覆層４における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）こと、特に、３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることが、第１被覆層３の第１被覆層の表面、すなわち第２被覆層との界面における面粗度の平滑性を高めることができるとともに、基体と第１被覆層との密着性を高めることができる。さらに、第２被覆層４の耐酸化性を向上させることができる。
【００３５】
なお、基体２は、例えば、超硬合金やサーメット、窒化珪素や酸化アルミニウム等のセラミックス、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超高圧焼結体が好適に用いられる。
【００３６】
（製造方法）
上記図１の表面被覆切削工具の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、無機原料粉末に、金属粉末、カーボン粉末などを適宜添加し、これにバインダが適量添加して混合し、この混合粉末を、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形などの成形方法で所望の工具形状に成形する。そして、この成形体を焼成して基体を作製する。
【００３８】
次に、得られた基体に対して、必要に応じて、基体表面の研磨加工、切刃部のホーニング加工などが施した後、硬質被覆層を成膜する。硬質被覆層の詳細な成膜条件について説明すると、まず、得られた基体の表面にアークイオンプレーティング法を用いて第１被覆層を成膜する。アークイオンプレーティング法による成膜が可能な成膜装置を用いて、所定元素の金属または合金にて構成されたターゲットを用い、アーク放電によりターゲット中の金属を蒸発させてイオン化するのと同時に、窒素ガスやメタンガス等の反応ガス、およびアルゴンガスやキセノンガス等の不活性ガスを混合した混合ガスを成膜装置のチャンバ内に供給し、金属イオンと反応ガスとを反応させることにより所望の構成からなる第１被覆層を成膜する。
【００３９】
ここで、成膜中に、窒素ガスやメタンガスの反応ガスとともにヘリウムガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス等の不活性ガスを混合ガス中に添加して、基体に１００〜３００Ｖのバイアス電圧を印加しながら成膜することによって、基体に対する第１被覆層の付着力を高めることができる。特に、アルゴンガスを添加するとともにバイアス電圧を１２０〜２００Ｖとすることが、密着力の高い第１被覆層の製造ができるため望ましい。
【００４０】
次に、イオンプレーティング法によって第１被覆層を成膜した基体の表面にスパッタリング法により第２被覆層を成膜する。この時、スパッタリング装置内にセットされる基体の位置が、第１被覆層での成膜位置に対してずれた位置となるように制御して基体またはターゲットを配置することにより、第２被覆層の結晶の成長方向を制御することができる。
【００４１】
また、所望により、イオンプレーティング法にて第１被覆層を成膜した後にスパッタリング法で第２被覆層を成膜する前に、成膜された第１被覆層の表面にＡｒイオンによるイオンボンバード処理を行うことが望ましい。この処理によって第１被覆層の表面の面粗度を調節して第２被覆層の第１被覆層への付着力を向上させることができる。なお、第１被覆層を成膜する前にも基体の表面にＡｒイオンによるイオンボンバード処理を行うことが、第１被覆層が成膜された表面が平滑になる点で望ましい。
【００４２】
ここで、スパッタリング装置は、前述のイオンプレーティング装置と同じ装置を用いて第１被覆層を成膜した後引き続いて第２被覆層を成膜することも可能である。または、第１被覆層を成膜した後、イオンプレーティング装置から一旦基体を取り出して、スパッタリング装置にセットすることもできる。
【００４３】
第２被覆層の成膜条件は、アルゴンイオンまたアルゴンとクリプトンの混合ガスをグロー放電によってイオン化し、発生したイオンにより金属または合金にて構成されたターゲットの表面をスパッタリングすると同時に、窒素（Ｎ２）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス等の反応ガスと反応させて成膜する。成膜時に基体に印加するバイアス電圧を５０〜２００Ｖとすることにより、第２被覆層の結晶化度を高くかつ逆スパッタの発生も抑制されて第２被覆層の組成が変動してしまうことも防止できる。特に、バイアス電圧を８０〜１５０Ｖとすることが、第２被覆層の結晶化度を高くかつ第２被覆層の内部に発生する内部応力を抑制できて第２被覆層の耐欠損性が高い被覆層５の製造ができるため望ましい。
【００４４】
このようにして得られる本発明の表面被覆切削工具は、たとえば、旋削加工具、転削加工具、穴あけ加工具などが挙げられる。旋削加工具としては、たとえば、外丸削りバイト、突っ切り／溝削りバイト、面削りバイトなどの外径旋削バイト、内径旋削バイト、外径ホルダ、内径ホルダ、スモールツールホルダ、溝入れホルダなどのホルダなどとして使用できる。転削加工具としては、たとえば、平フライス、正面フライス、側フライス、溝切りフライスなどフライス、１枚刃エンドミル、複数刃エンドミル、テーパ刃エンドミル、ボールエンドミルなどのエンドミルなどが挙げられる。穴あけ加工具としては、たとえば、ツイストドリル、スローアウェイ式ドリル、コアドリル、センタ穴ドリルなどのドリル、深穴工具などが挙げられる。それ以外にも、スリッターなどの切断刃、裁断刃、ダイスなどの型工具、ノズルなどの耐摩耗工具にも使用できる。もちろん、スローアウェイ工具としても使用できる。
【実施例】
【００４５】
平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末に対して、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化チタン（ＴｉＣ）粉末を０．５質量％、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末と炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を合計で５質量％の割合で添加、混合して、プレス成形によりスローアウェイインサート形状（ＣＮＭＡ１２０４０８）に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニングＲ）を施した。
【００４６】
そして、上記基体に表１に記載した第１被覆層および表２に記載した第２被覆層を順次成膜した硬質被覆層を形成して試料Ｎｏ．１〜１３を作製した。
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
作製した試料の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって１万倍と２０万倍で観察し、第１被覆層および第２被覆層それぞれの層厚並びにこれらの総層厚、結晶形態、平均結晶幅および平均角度を測定した。結果は表１、表２に示した。
【００４９】
また、各被覆層中のアルミニウム元素の含有量をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＰＭＡ）により測定した。結果は表１、表２に示した。
【００５０】
また、硬質被覆層の第２被覆層の表面における算術平均粗さＲａを接触式の表面粗さ計で任意３箇所について測定し、その平均値から求めた。具体的な測定方法は、ＪＩＳ Ｂ０６０１’０１に基づき触針式表面粗さ測定器を用いて、カットオフ値：０．２５ｍｍ、基準長さ：０．８ｍｍ、走査速度：０．１ｍｍ／秒にて測定した。また、上記ＴＥＭ写真から、第１被覆層と第２被覆層の間の界面をトレースし、この形状からＪＩＳ Ｂ０６０１’０１に準拠して第１被覆層と第２被覆層との間の界面粗さを求めた。
【００５１】
さらに、硬質被覆層の付着力をスクラッチ試験にて測定した。スクラッチ試験は、ダイヤモンド圧子を硬質皮膜表面に付与し、その後、付与荷重を徐々に増加させながら硬質皮膜上を一方向にスクラッチすることにより実施した。付与荷重がある値に達したところで硬質皮膜が剥離するので、その値を基体と硬質被覆層との付着力とした。剥離が生じたことの有無は、ダイヤモンド圧子に取り付けられたアコースティックエミッションの急激な変化が生じる点として判断した。結果は表３に示した。
【００５２】
さらに、作製した試料にて下記の切削条件で切削評価を行った。
【００５３】
＜切削条件＞
切削方法：旋削
被削材 ：ＳＣＭ４５０
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り ：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．５ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：２０分間切削後のチッピングの有無、逃げ面摩耗幅
また、そのときの刃先の状態を走査型電子顕微鏡にて観察し、刃先の損傷状態を表３に示した。
【表３】
【００５４】
表２，３より、本発明の範囲外となる試料Ｎｏ．１１〜１３において、基体と接する下層部をアークイオンプレーティング以外の方法で成膜した試料（Ｎｏ．１１，１２）では、基体との密着力が弱いため、切削の早期膜剥離が発生してしまい、被削材の溶着やチッピングが発生して早期に工具寿命が来てしまった。また、工具の表面に露出する上部層にスパッタリング法以外の方法で成膜した試料Ｎｏ．１１，１３では、工具表面の面粗度が粗くなるため、被削材の溶着しやすくなり、早期に加工面の面粗度が０．３μｍ以上になってしまった。
【００５５】
これに対して、本発明の範囲内となる試料Ｎｏ．１〜１０においては、硬質被覆層の付着力も高く、基体表面の粗大粒子も少なく、非常に平滑な表面であった。切削評価においても、硬質被覆層の剥離も無く、非常に優れた切削寿命を発揮した。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の表面被覆切削工具の好適例である表面被覆切削工具について、その一実施態様を示す断面写真である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 工具
２ 基体
３ 第１被覆層
４ 第２被覆層
５ 硬質被覆層
ｄ１ 第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅
ｄ２ 第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面被覆切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、超硬合金やサーメットなどの基材表面に、化学蒸着法や物理蒸着法によって形成された耐摩耗性、機械的強度に優れる被覆層を被着形成してなる表面被覆切削工具が広く用いられる。
【０００３】
特に、物理蒸着法にて成膜された被覆層は、鋼やステンレス、アルミ等の材料を加工するための切削工具として好適に用いられており、中でも、アーク放電や、ホロカソードを用いたイオンプレーティング法、スパッタリング法などの色々な成膜方法があり、各方法の特徴に合った用途で使い分けられている。
【０００４】
そして、かかる被覆層の改善を目指して上記被覆層の多層化が検討されている。例えば、特許文献１では、アークイオンプレーティング法によって形成されるＴｉＡｌＮからなる被覆層について、基体側から、（２００）面に最大ピーク強度を有する第１皮膜と、（１１１）面に最大ピーク強度を有する第２皮膜とを順次形成した表面被覆切削工具が提案され、被覆層が基体から剥離するのを抑制できることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２では、アークイオンプレーティング法にて最大粗さ５μｍの表面を有する第１層を成膜した後、その表面にスパッタリング法にてＭｏ２Ｓ等の固体潤滑膜を成膜することによって、安価な固定潤滑膜を用いても基体との密着力が低下せず、高い耐摩耗性と潤滑性を保持できることが記載されている。
【０００６】
さらに、特許文献３では、基体の表面にアークイオンプレーティング法にてＴｉＡｌＮの硬質被覆層を成膜した後、その表面にスパッタリング法によってＺｒＯ２の潤滑被覆層を成膜した被覆超硬工具が記載され、ＺｒＯ２層が強靭化したものとなって切削時に優れた耐摩耗性を発揮することが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−３３０９１４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７８７２０号公報
【特許文献３】特開２００６−１５４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の被覆層では切刃に衝撃がかかると被覆層全体にクラックが進展しやすく、チッピングや大きな欠損が発生することがあった。
【０００８】
本発明の目的は、耐欠損性が高くチッピングや欠損が発生しにくい表面被覆工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基体の表面に、第１被覆層と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層とを順次被覆していることを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記構成において、前記第１被覆層および前記第２被覆層が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、上記構成において、前記第１被覆層が前記基体の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、上記構成において、前記第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅が０．１〜０．８μｍであり、前記第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
また、上記構成において、前記第１被覆層がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、前記第２被覆層がスパッタリング法にて成膜されたものであることを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記構成において、前記第１被覆層と前記第２被覆層との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ前記第２被覆層の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることを特徴とする。
【００１５】
また、上記構成において、前記第１被覆層の層厚が０．１〜３μｍであり、前記第２被覆層の層厚が０．５〜５μｍであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記構成において、前記第１被覆層と前記第２被覆層との総膜厚が２〜７μｍであることを特徴とする。
【００１７】
また、上記構成において、前記第１被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも前記第２被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）ことを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記構成において、３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、基体の表面に、第１被覆層と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層とを順次被覆していることによって、被覆層に衝撃がかかっても第２被覆層から伝わる力が分散して第１被覆層には衝撃が伝わりにくくクラックの進展が抑制される結果、被覆層に発生するチッピングや大きな欠損を抑制できる。
【００２０】
ここで、前記第１被覆層および前記第２被覆層が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることによって、両被覆層は硬度が高く、かつ柱状結晶を構成しやすく耐欠損性に優れたものとなる。
【００２１】
また、前記第１被覆層が前記基体の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることによって、第１被覆層が高硬度で基体との密着性に優れるものとなる。さらに、前記第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅が０．１〜０．８μｍであり、前記第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅よりも大きいことによって、被覆層全体としての残留応力を低減することができるとともに硬質被覆層におけるクラックの進展が偏向されやすくなるため、被覆層の膜剥離やチッピングを防止することができて耐欠損性が向上する。
【００２２】
ここで、前記第１被覆層がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、前記第２被覆層がスパッタリング法にて成膜されたものであることが望ましい。これによって、第１被覆層が高硬度で基体に対する高い付着力を有するとともに、第２被覆層が被覆層の表面を非常に平滑な状態にすることができ、加工面粗度の低下や、被削材の工具表面への溶着を防ぐことができる。しかも、第２被覆層に残存する残留応力を小さくすることができて、被覆層の層厚が厚くなっても残留応力によって自己破壊しにくく、厚膜化も可能となる。
【００２３】
なお、前記第１被覆層と前記第２被覆層との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ前記第２被覆層の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることが望ましい。これによって、前記第１被覆層と前記第２被覆層との密着性が高くてチッピングの発生を抑制できるとともに、被覆層の表面が平滑で、例えば、切削工具として用いた場合には切削加工面の面粗度を平滑に仕上げることができ、被削材の溶着を抑制することができ、切屑の流れもスムーズにできる。
【００２４】
また、前記第１被覆層の層厚が０．１〜３．０μｍであり、前記第２被覆層の層厚が０．５〜５．０μｍであることによって、被覆層は基体との密着性が高くかつ厚膜化しても自己破壊により被覆層がチッピングすることを防止できる。これによって、前記第１被覆層と前記第２被覆層との総膜厚を、例えば切削工具として使用する際に必要な耐摩耗性および耐欠損性に優れた２〜７μｍとできる。
【００２５】
なお、前記第１被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも前記第２被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）こと、特に、３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることが望ましい。これによって、第１被覆層の表面、すなわち第２被覆層との界面における面粗度の平滑性を高めることができるとともに、基体と第１被覆層との密着性を高めることができる。さらに、第２被覆層の耐酸化性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の表面被覆工具の好適例である表面被覆切削工具（以下、単に工具と略す）について、その一実施態様を示す断面写真である図１を基に説明する。
【００２７】
図１によれば、工具１は、基体２の表面に、第１被覆層３と、柱状結晶から構成されて基体２の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層４とを順次被覆した硬質被覆層５が被着形成されている。これによって、硬質被覆層５に衝撃がかかっても第２被覆層４から伝わる力が分散して第１被覆層３および基体２に伝わる衝撃が伝わりにくくクラックが進展しにくくなる結果、硬質被覆層５に発生するチッピングや大きな欠損を抑制できる。
【００２８】
ここで、第１被覆層３および第２被覆層４が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることによって、硬質被覆層５は、硬度が高く、かつ柱状結晶を構成しやすく耐欠損性に優れたものとなる。なお、第１被覆層３と第２被覆層４を構成する成分は必ずしも同じ元素および比率である必要はなく、必要に応じて変化させることができる。
【００２９】
また、第１被覆層３が平均で基体２の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅ｄ１が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることによって、第１被覆層３が高硬度で基体との密着性に優れるものとなる。さらに、第２被覆層４を構成する柱状結晶の平均結晶幅ｄ２が０．１〜０．８μｍであり、第１被覆層３を構成する柱状結晶の平均結晶幅ｄ１よりも大きいことによって、硬質被覆層５全体としての残留応力を低減することができるとともに硬質被覆層５におけるクラックの進展が偏向されやすくなるため、硬質被覆層５の膜剥離やチッピングを防止することができて耐欠損性が向上する。
【００３０】
なお、第１被覆層３の平均結晶幅ｄ１と、第２被覆層４の平均結晶幅ｄ２の比ｄ２／ｄ１を１．５以上、特に１．５〜３とすることによって、硬質被覆層内部の残留応力を低減することができ、硬質被覆層５の厚膜化が可能である。ここで、平均結晶幅ｄ１およびｄ２の測定方法は、硬質被覆層５の断面について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて５，０００倍〜５００，０００倍の倍率での拡大写真を撮り、その写真に対して、第２被覆層４の中間厚み位置で柱状結晶の成長方向と垂直な線分Ａを引き、この線分Ａ上を横切る粒界数を測定して、線分Ａの長さ／粒界の数によって平均結晶幅ｄ２を求めることができる。同様に、第１被覆層３においても、中間厚み位置で柱状結晶の成長方向と垂直な線分Ｂを引き、この線分Ｂ上を横切る粒界数を測定して、線分Ｂの長さ／粒界の数によって平均結晶幅ｄ１を求めることができる。なお、第１被覆層３および第２被覆層４を構成する結晶が粒状である場合には、中間厚み位置で基体の表面と平行な線分を引き、この線分上を横切る粒界数を測定して、線分の長さ／粒界の数によって平均結晶幅ｄを求める。
【００３１】
ここで、硬質被覆層５の構成としては、第１被覆層３がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、第２被覆層４がスパッタリング法にて成膜されたものであることが望ましい。これによって、第１被覆層３が高硬度で基体に対する高い付着力を有するとともに、第２被覆層４が硬質被覆層５の表面を非常に平滑な状態にすることができ、切削工具として用いた場合には加工面粗度の低下を防止できるとともに被削材の工具１表面への溶着を防ぐことができる。しかも、第２被覆層４に残存する残留応力を小さくすることができて、硬質被覆層５の層厚が厚くなっても残留応力によって自己破壊しにくく、厚膜化も可能となる。
【００３２】
さらに、第１被覆層３と第２被覆層４との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ第２被覆層４の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることによって、第１被覆層３と第２被覆層４との密着性が高くてチッピングの発生を抑制できるとともに、硬質被覆層５の表面を平滑なものにできる。なお、第１被覆層３と第２被覆層４との界面の粗さは、上記顕微鏡観察写真から、第１被覆層と第２被覆層の間の界面をトレースし、この形状からＪＩＳ Ｂ０６０１’０１に準拠して界面粗さを測定する。
【００３３】
また、第１被覆層３の層厚が０．１〜３．０μｍであり、第２被覆層４の層厚が０．５〜５．０μｍであることによって、硬質被覆層５は基体との密着性が高くかつ厚膜化しても自己破壊により硬質被覆層５がチッピングすることを防止できる。これによって、第１被覆層３と第２被覆層４との総膜厚が、切削工具として使用する際に必要な耐摩耗性および耐欠損性に優れた２〜７μｍとできる。
【００３４】
ここで、第１被覆層３における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも第２被覆層４における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）こと、特に、３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることが、第１被覆層３の第１被覆層の表面、すなわち第２被覆層との界面における面粗度の平滑性を高めることができるとともに、基体と第１被覆層との密着性を高めることができる。さらに、第２被覆層４の耐酸化性を向上させることができる。
【００３５】
なお、基体２は、例えば、超硬合金やサーメット、窒化珪素や酸化アルミニウム等のセラミックス、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の超高圧焼結体が好適に用いられる。
【００３６】
（製造方法）
上記図１の表面被覆切削工具の製造方法について説明する。
【００３７】
まず、無機原料粉末に、金属粉末、カーボン粉末などを適宜添加し、これにバインダが適量添加して混合し、この混合粉末を、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形などの成形方法で所望の工具形状に成形する。そして、この成形体を焼成して基体を作製する。
【００３８】
次に、得られた基体に対して、必要に応じて、基体表面の研磨加工、切刃部のホーニング加工などが施した後、硬質被覆層を成膜する。硬質被覆層の詳細な成膜条件について説明すると、まず、得られた基体の表面にアークイオンプレーティング法を用いて第１被覆層を成膜する。アークイオンプレーティング法による成膜が可能な成膜装置を用いて、所定元素の金属または合金にて構成されたターゲットを用い、アーク放電によりターゲット中の金属を蒸発させてイオン化するのと同時に、窒素ガスやメタンガス等の反応ガス、およびアルゴンガスやキセノンガス等の不活性ガスを混合した混合ガスを成膜装置のチャンバ内に供給し、金属イオンと反応ガスとを反応させることにより所望の構成からなる第１被覆層を成膜する。
【００３９】
ここで、成膜中に、窒素ガスやメタンガスの反応ガスとともにヘリウムガス、アルゴンガス、クリプトンガス、キセノンガス等の不活性ガスを混合ガス中に添加して、基体に１００〜３００Ｖのバイアス電圧を印加しながら成膜することによって、基体に対する第１被覆層の付着力を高めることができる。特に、アルゴンガスを添加するとともにバイアス電圧を１２０〜２００Ｖとすることが、密着力の高い第１被覆層の製造ができるため望ましい。
【００４０】
次に、イオンプレーティング法によって第１被覆層を成膜した基体の表面にスパッタリング法により第２被覆層を成膜する。この時、スパッタリング装置内にセットされる基体の位置が、第１被覆層での成膜位置に対してずれた位置となるように制御して基体またはターゲットを配置することにより、第２被覆層の結晶の成長方向を制御することができる。
【００４１】
また、所望により、イオンプレーティング法にて第１被覆層を成膜した後にスパッタリング法で第２被覆層を成膜する前に、成膜された第１被覆層の表面にＡｒイオンによるイオンボンバード処理を行うことが望ましい。この処理によって第１被覆層の表面の面粗度を調節して第２被覆層の第１被覆層への付着力を向上させることができる。なお、第１被覆層を成膜する前にも基体の表面にＡｒイオンによるイオンボンバード処理を行うことが、第１被覆層が成膜された表面が平滑になる点で望ましい。
【００４２】
ここで、スパッタリング装置は、前述のイオンプレーティング装置と同じ装置を用いて第１被覆層を成膜した後引き続いて第２被覆層を成膜することも可能である。または、第１被覆層を成膜した後、イオンプレーティング装置から一旦基体を取り出して、スパッタリング装置にセットすることもできる。
【００４３】
第２被覆層の成膜条件は、アルゴンイオンまたアルゴンとクリプトンの混合ガスをグロー放電によってイオン化し、発生したイオンにより金属または合金にて構成されたターゲットの表面をスパッタリングすると同時に、窒素（Ｎ２）ガス、メタン（ＣＨ４）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス等の反応ガスと反応させて成膜する。成膜時に基体に印加するバイアス電圧を５０〜２００Ｖとすることにより、第２被覆層の結晶化度を高くかつ逆スパッタの発生も抑制されて第２被覆層の組成が変動してしまうことも防止できる。特に、バイアス電圧を８０〜１５０Ｖとすることが、第２被覆層の結晶化度を高くかつ第２被覆層の内部に発生する内部応力を抑制できて第２被覆層の耐欠損性が高い被覆層５の製造ができるため望ましい。
【００４４】
このようにして得られる本発明の表面被覆切削工具は、たとえば、旋削加工具、転削加工具、穴あけ加工具などが挙げられる。旋削加工具としては、たとえば、外丸削りバイト、突っ切り／溝削りバイト、面削りバイトなどの外径旋削バイト、内径旋削バイト、外径ホルダ、内径ホルダ、スモールツールホルダ、溝入れホルダなどのホルダなどとして使用できる。転削加工具としては、たとえば、平フライス、正面フライス、側フライス、溝切りフライスなどフライス、１枚刃エンドミル、複数刃エンドミル、テーパ刃エンドミル、ボールエンドミルなどのエンドミルなどが挙げられる。穴あけ加工具としては、たとえば、ツイストドリル、スローアウェイ式ドリル、コアドリル、センタ穴ドリルなどのドリル、深穴工具などが挙げられる。それ以外にも、スリッターなどの切断刃、裁断刃、ダイスなどの型工具、ノズルなどの耐摩耗工具にも使用できる。もちろん、スローアウェイ工具としても使用できる。
【実施例】
【００４５】
平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末に対して、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化チタン（ＴｉＣ）粉末を０．５質量％、炭化バナジウム（ＶＣ）粉末と炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を合計で５質量％の割合で添加、混合して、プレス成形によりスローアウェイインサート形状（ＣＮＭＡ１２０４０８）に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニングＲ）を施した。
【００４６】
そして、上記基体に表１に記載した第１被覆層および表２に記載した第２被覆層を順次成膜した硬質被覆層を形成して試料Ｎｏ．１〜１３を作製した。
【表１】
【００４７】
【表２】
【００４８】
作製した試料の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって１万倍と２０万倍で観察し、第１被覆層および第２被覆層それぞれの層厚並びにこれらの総層厚、結晶形態、平均結晶幅および平均角度を測定した。結果は表１、表２に示した。
【００４９】
また、各被覆層中のアルミニウム元素の含有量をエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＰＭＡ）により測定した。結果は表１、表２に示した。
【００５０】
また、硬質被覆層の第２被覆層の表面における算術平均粗さＲａを接触式の表面粗さ計で任意３箇所について測定し、その平均値から求めた。具体的な測定方法は、ＪＩＳ Ｂ０６０１’０１に基づき触針式表面粗さ測定器を用いて、カットオフ値：０．２５ｍｍ、基準長さ：０．８ｍｍ、走査速度：０．１ｍｍ／秒にて測定した。また、上記ＴＥＭ写真から、第１被覆層と第２被覆層の間の界面をトレースし、この形状からＪＩＳ Ｂ０６０１’０１に準拠して第１被覆層と第２被覆層との間の界面粗さを求めた。
【００５１】
さらに、硬質被覆層の付着力をスクラッチ試験にて測定した。スクラッチ試験は、ダイヤモンド圧子を硬質皮膜表面に付与し、その後、付与荷重を徐々に増加させながら硬質皮膜上を一方向にスクラッチすることにより実施した。付与荷重がある値に達したところで硬質皮膜が剥離するので、その値を基体と硬質被覆層との付着力とした。剥離が生じたことの有無は、ダイヤモンド圧子に取り付けられたアコースティックエミッションの急激な変化が生じる点として判断した。結果は表３に示した。
【００５２】
さらに、作製した試料にて下記の切削条件で切削評価を行った。
【００５３】
＜切削条件＞
切削方法：旋削
被削材 ：ＳＣＭ４５０
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り ：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．５ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：２０分間切削後のチッピングの有無、逃げ面摩耗幅
また、そのときの刃先の状態を走査型電子顕微鏡にて観察し、刃先の損傷状態を表３に示した。
【表３】
【００５４】
表２，３より、本発明の範囲外となる試料Ｎｏ．１１〜１３において、基体と接する下層部をアークイオンプレーティング以外の方法で成膜した試料（Ｎｏ．１１，１２）では、基体との密着力が弱いため、切削の早期膜剥離が発生してしまい、被削材の溶着やチッピングが発生して早期に工具寿命が来てしまった。また、工具の表面に露出する上部層にスパッタリング法以外の方法で成膜した試料Ｎｏ．１１，１３では、工具表面の面粗度が粗くなるため、被削材の溶着しやすくなり、早期に加工面の面粗度が０．３μｍ以上になってしまった。
【００５５】
これに対して、本発明の範囲内となる試料Ｎｏ．１〜１０においては、硬質被覆層の付着力も高く、基体表面の粗大粒子も少なく、非常に平滑な表面であった。切削評価においても、硬質被覆層の剥離も無く、非常に優れた切削寿命を発揮した。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の表面被覆切削工具の好適例である表面被覆切削工具について、その一実施態様を示す断面写真である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 工具
２ 基体
３ 第１被覆層
４ 第２被覆層
５ 硬質被覆層
ｄ１ 第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅
ｄ２ 第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に、第１被覆層と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層とを順次被覆していることを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記第１被覆層および前記第２被覆層が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることを特徴とする請求項１記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記第１被覆層が前記基体の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面被覆切削工具。
【請求項４】
前記第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅が０．１〜０．８μｍであり、前記第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
前記第１被覆層がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、前記第２被覆層がスパッタリング法にて成膜されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
前記第１被覆層と前記第２被覆層との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ前記第２被覆層の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項７】
前記第１被覆層の層厚が０．１〜３μｍであり、前記第２被覆層の層厚が０．５〜５μｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項８】
前記第１被覆層と前記第２被覆層との総膜厚が２〜７μｍであることを特徴とする請求項７記載の表面被覆切削工具。
【請求項９】
前記第１被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも前記第２被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項１０】
３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることを特徴とする請求項９記載の表面被覆切削工具。
【請求項１】
基体の表面に、第１被覆層と、柱状結晶から構成されて前記基体の表面の垂線方向に対して平均で１〜１５°の角度で斜めの方向に成長した第２被覆層とを順次被覆していることを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項２】
前記第１被覆層および前記第２被覆層が、（Ｔｉ１−ａ−ｂＡｌａＸｂ）Ｃ１−ｄＮｄ（ただし、ＸはＴｉを除く周期表第４、５および６族元素、Ｓｉおよび希土類元素より選ばれる一種以上の元素。０．３≦ａ≦０．７、０≦ｂ≦０．２、０≦ｄ≦１）から構成されていることを特徴とする請求項１記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記第１被覆層が前記基体の表面の垂線方向に成長した、平均結晶幅が０．０２〜０．３μｍの柱状結晶粒子にて構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の表面被覆切削工具。
【請求項４】
前記第２被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅が０．１〜０．８μｍであり、前記第１被覆層を構成する柱状結晶の平均結晶幅よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の表面被覆切削工具。
【請求項５】
前記第１被覆層がイオンプレーティング法にて成膜されたものであり、前記第２被覆層がスパッタリング法にて成膜されたものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項６】
前記第１被覆層と前記第２被覆層との界面の粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）に換算した値で０．１〜０．２５μｍであり、かつ前記第２被覆層の表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．０３〜０．１５μｍであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項７】
前記第１被覆層の層厚が０．１〜３μｍであり、前記第２被覆層の層厚が０．５〜５μｍであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項８】
前記第１被覆層と前記第２被覆層との総膜厚が２〜７μｍであることを特徴とする請求項７記載の表面被覆切削工具。
【請求項９】
前記第１被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ１よりも前記第２被覆層における金属元素に対するＡｌの含有量であるａ２のほうが多い（ａ２＞ａ１）ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【請求項１０】
３０原子％≦ａ１≦６０原子％、かつ４０原子％≦ａ２≦７０原子％であることを特徴とする請求項９記載の表面被覆切削工具。
【図１】
【公開番号】特開２００８−１０５１６４（Ｐ２００８−１０５１６４Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２９２８６５（Ｐ２００６−２９２８６５）
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２７日（２００６．１０．２７）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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