JP2002160105A - 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 - Google Patents
耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具Info
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Landscapes
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- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 切粉に対する表面潤滑性にすぐれた表面被覆
超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、（ａ）下
部層として、０．５〜１５μｍの平均層厚を有し、Ｔｉ
Ｃ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ層のうちの１種以上からなるＴｉ化合物層、
（ｂ）中間層として、１〜１５μｍの平均層厚を有す
る、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合
層、（ｃ）表面下地層として、０．１〜３μｍの平均層
厚を有し、組成式：（Ｔｉ1-WＡｌW）ＯX で表わした場
合、Ｗ：０．０２〜０．１５、Ｘ：１．２〜１．７を満
足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、（ｄ）表面層とし
て、０．０５〜２μｍの平均層厚を有し、組成式：Ｔｉ
Ｎ1-Y（Ｏ）Yで表わした場合、Ｙ：Ｔｉに対する原子比
で０．０１〜０．４を満足するＴｉ窒酸化物層で構成さ
れた硬質被覆層を３〜３０μｍの全体平均層厚で化学蒸
着および／または物理蒸着してなる。
超硬合金製切削工具を提供する。 【解決手段】 ＷＣ基超硬合金基体の表面に、（ａ）下
部層として、０．５〜１５μｍの平均層厚を有し、Ｔｉ
Ｃ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉ
ＣＮＯ層のうちの１種以上からなるＴｉ化合物層、
（ｂ）中間層として、１〜１５μｍの平均層厚を有す
る、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合
層、（ｃ）表面下地層として、０．１〜３μｍの平均層
厚を有し、組成式：（Ｔｉ1-WＡｌW）ＯX で表わした場
合、Ｗ：０．０２〜０．１５、Ｘ：１．２〜１．７を満
足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、（ｄ）表面層とし
て、０．０５〜２μｍの平均層厚を有し、組成式：Ｔｉ
Ｎ1-Y（Ｏ）Yで表わした場合、Ｙ：Ｔｉに対する原子比
で０．０１〜０．４を満足するＴｉ窒酸化物層で構成さ
れた硬質被覆層を３〜３０μｍの全体平均層厚で化学蒸
着および／または物理蒸着してなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、特に各種の鋼や
鋳鉄などの高速切削加工に用いた場合に、硬質被覆層が
すぐれた耐チッピング性を発揮する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。
鋳鉄などの高速切削加工に用いた場合に、硬質被覆層が
すぐれた耐チッピング性を発揮する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。
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】さらに、従来、上記の切削工具として、炭
化タングステン基超硬合金基体（以下、超硬基体とい
う）の表面に、（ａ）下部層として、０．５〜１５μｍ
の平均層厚を有し、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、Ｔ
ｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮ
Ｏで示す）層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層、（ｂ）中間層として、１〜１５μｍの平均層
厚を有し、酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3で示す）
層、および例えば特開昭５７−３９１６８号公報や特開
昭６１−２０１７７８号公報に記載されるＡｌ2Ｏ3の素
地に酸化ジルコニウム（以下、ＺｒＯ2で示す）相が分
散分布してなるＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層（以下、Ａｌ2
Ｏ3−ＺｒＯ2混合層と云う）のいずれか、または両方、
（ｃ）表面層として、０．０５〜２μｍの平均層厚を有
するＴｉＮ層、以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被
覆層を３〜３０μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／
または物理蒸着してなる被覆超硬工具が知られており、
この被覆超硬工具が、例えば各種低合金鋼や鋳鉄などの
連続切削や断続切削に用いられていることも知られてい
る。また、上記の従来被覆超硬工具において、硬質被覆
層の表面層を構成するＴｉＮ層は、自体が黄金色の表面
色調を有することから、工具の使用前と使用後の識別を
容易にするために設けられていることもよく知られると
ころである。
化タングステン基超硬合金基体（以下、超硬基体とい
う）の表面に、（ａ）下部層として、０．５〜１５μｍ
の平均層厚を有し、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、Ｔ
ｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮ
Ｏで示す）層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ
化合物層、（ｂ）中間層として、１〜１５μｍの平均層
厚を有し、酸化アルミニウム（以下、Ａｌ2Ｏ3で示す）
層、および例えば特開昭５７−３９１６８号公報や特開
昭６１−２０１７７８号公報に記載されるＡｌ2Ｏ3の素
地に酸化ジルコニウム（以下、ＺｒＯ2で示す）相が分
散分布してなるＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層（以下、Ａｌ2
Ｏ3−ＺｒＯ2混合層と云う）のいずれか、または両方、
（ｃ）表面層として、０．０５〜２μｍの平均層厚を有
するＴｉＮ層、以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被
覆層を３〜３０μｍの全体平均層厚で化学蒸着および／
または物理蒸着してなる被覆超硬工具が知られており、
この被覆超硬工具が、例えば各種低合金鋼や鋳鉄などの
連続切削や断続切削に用いられていることも知られてい
る。また、上記の従来被覆超硬工具において、硬質被覆
層の表面層を構成するＴｉＮ層は、自体が黄金色の表面
色調を有することから、工具の使用前と使用後の識別を
容易にするために設けられていることもよく知られると
ころである。
【０００４】また、一般に、上記の被覆超硬工具の硬質
被覆層を構成するＴｉ化合物層や、Ａｌ2Ｏ3層 および
Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層が粒状結晶組織を有し、かつ
前記Ａｌ2Ｏ3層はα型結晶構造をもつものやκ型結晶構
造をもつものなどが広く実用に供されるており、さらに
例えば特開平６−８０１０号公報や特開平７−３２８８
０８号公報に記載されるように、上記被覆超硬工具の硬
質被覆層を構成する前記Ｔｉ化合物層のうちのＴｉＣＮ
層を、層自身の靱性向上を目的として、通常の化学蒸着
装置にて、反応ガスとして有機炭窒化物を含む混合ガス
を使用し、７００〜９５０℃の中温温度域で化学蒸着す
ることにより形成して縦長成長結晶組織をもつようにす
ることも知られている。
被覆層を構成するＴｉ化合物層や、Ａｌ2Ｏ3層 および
Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層が粒状結晶組織を有し、かつ
前記Ａｌ2Ｏ3層はα型結晶構造をもつものやκ型結晶構
造をもつものなどが広く実用に供されるており、さらに
例えば特開平６−８０１０号公報や特開平７−３２８８
０８号公報に記載されるように、上記被覆超硬工具の硬
質被覆層を構成する前記Ｔｉ化合物層のうちのＴｉＣＮ
層を、層自身の靱性向上を目的として、通常の化学蒸着
装置にて、反応ガスとして有機炭窒化物を含む混合ガス
を使用し、７００〜９５０℃の中温温度域で化学蒸着す
ることにより形成して縦長成長結晶組織をもつようにす
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の要求は強く、これに伴
い、切削加工は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、特にこれの硬質被覆層の表面層を構
成するＴｉＮ層は被削材である各種鋼に対する付着性の
強いものであるため、特に高い発熱を伴う高速切削加工
では、切粉が高温加熱されることと相まって前記ＴｉＮ
層に強力に付着し、前記ＴｉＮ層を硬質被覆層から局部
的に剥がし取るように作用するが、この場合前記ＴｉＮ
層は中間層であるＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2
混合層に対しても密着性のすぐれたものであることか
ら、これらの中間層を含み、その他の構成層も前記Ｔｉ
Ｎ層と一緒に局部的に剥がし取られ、この結果刃先にチ
ッピング（微小欠け）が発生し、比較的短時間で使用寿
命に至るのが現状である。
に対する省力化および省エネ化の要求は強く、これに伴
い、切削加工は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、特にこれの硬質被覆層の表面層を構
成するＴｉＮ層は被削材である各種鋼に対する付着性の
強いものであるため、特に高い発熱を伴う高速切削加工
では、切粉が高温加熱されることと相まって前記ＴｉＮ
層に強力に付着し、前記ＴｉＮ層を硬質被覆層から局部
的に剥がし取るように作用するが、この場合前記ＴｉＮ
層は中間層であるＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2
混合層に対しても密着性のすぐれたものであることか
ら、これらの中間層を含み、その他の構成層も前記Ｔｉ
Ｎ層と一緒に局部的に剥がし取られ、この結果刃先にチ
ッピング（微小欠け）が発生し、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、上記の硬質被覆層の表面層がＴ
ｉＮ層で構成された従来被覆超硬工具に着目し、特にこ
れの高速切削加工条件下での耐チッピング性の向上を図
るべく研究を行った結果、 （ａ）上記の従来被覆超硬工具の硬質被覆層を形成する
に際して、中間層としてのＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3
−ＺｒＯ2混合層を形成した後で、まず、表面下地層と
して、化学蒸着装置にて、反応ガス組成を、体積％で、 ＴｉＣｌ4：０．２〜１０％、 ＡｌＣｌ3：０．０５〜１％、 ＣＯ2：０．１〜１０％、 Ａｒ：５〜６０％、 Ｈ2：残り、 とし、かつ、 反応雰囲気温度：８００〜１１００℃、 反応雰囲気圧力：４〜７０ｋＰａ、 とした条件で、０．１〜３μｍの平均層厚を有し、か
つ、 組成式：（Ｔｉ1-WＡｌＷ）ＯZ、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、いずれも原子比で Ｗ：０．０２〜０．１５、 Ｚ：１．２５〜１．９０、 を満足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、 を形成し、このＴｉとＡｌの複合酸化物層の上に、表面
層として、通常の条件、即ち、反応ガス組成を、体積％
で、 ＴｉＣｌ4：０．２〜１０％、 Ｎ2：４〜６０％、 Ｈ2：残り、 とし、かつ、 反応雰囲気温度：８００〜１１００℃、 反応雰囲気圧力：４〜９０ｋＰａ、 とした条件で、０．０５〜２μｍの平均層厚を有するＴ
ｉＮ層を形成すると、この表面層形成時に上記表面下地
層を構成するＴｉとＡｌの複合酸化物層の酸素が拡散し
てきてＴｉ窒酸化物層が形成されるようになり、この場
合前記Ｔｉ窒酸化物層形成後の表面下地層は、 組成式：（Ｔｉ1-WＡｌW）ＯX、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、いずれも原子比で Ｗ：０．０２〜０．１５、 Ｘ：１．２〜１．７、 を満足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、となり、一方前
記表面層は、同じく厚さ方向中央部をオージェ分光分析
装置で測定して、拡散酸素の割合がＴｉに対する原子比
で０．０１〜０．４、即ち、 組成式：ＴｉＮ1-Y（Ｏ）、 で表わした場合［ただし、（Ｏ）は上記表面下地層から
の拡散酸素を示す］、 Ｙ：Ｔｉに対する原子比で０．０１〜０．４、 を満足するＴｉ窒酸化物層となり、この結果の上記Ｔｉ
窒酸化物層およびＴｉとＡｌの複合酸化物層が硬質被覆
層の表面層および表面下地層として化学蒸着および／ま
たは物理蒸着された被覆超硬工具においては、前記表面
下地層が、材質的に同種の前記表面層とは勿論のこと、
これに含有するＡｌの作用で硬質被覆層の中間層を構成
するＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層に対し
ても強固に密着すると共に、特に前記Ｔｉ窒酸化物層
が、上記ＴｉＮ層と同等の黄金色の表面色調を具備する
ため、工具の使用前後の識別を可能とし、かつ被削材で
ある各種鋼に対する付着性のきわめて低いものであるた
め、高熱発生を伴う高速切削加工にも高温加熱された切
粉が付着することがなくなることから、切刃のチッピン
グ発生が著しく抑制され、長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するようになること。 （ｂ）上記（ａ）の被覆超硬工具の硬質被覆層の表面下
地層を構成するＴｉとＡｌの複合酸化物層においては、
中間層を構成するＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2
混合層との界面部ではＴｉに比して相対的にＡｌの含有
割合を高くし、かつ表面層を構成するＴｉＮ層との界面
部では反対にＡｌに比してＴｉの含有割合を高くする
と、前記中間層および表面層に対する密着性がさらに一
段と向上するようになることから、前記Ａｌ2Ｏ3層 お
よびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層からなる中間層との界面
部ではＴｉに比して相対的にＡｌの含有割合を高く、一
方表面層との界面部では反対にＡｌに比してＴｉの含有
割合を高くする成分濃度勾配を厚さ方向に連続的および
／または断続的に形成するのが望ましいこと。以上
（ａ）および（ｂ）に示される研究結果が得られたので
ある。
上述のような観点から、上記の硬質被覆層の表面層がＴ
ｉＮ層で構成された従来被覆超硬工具に着目し、特にこ
れの高速切削加工条件下での耐チッピング性の向上を図
るべく研究を行った結果、 （ａ）上記の従来被覆超硬工具の硬質被覆層を形成する
に際して、中間層としてのＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3
−ＺｒＯ2混合層を形成した後で、まず、表面下地層と
して、化学蒸着装置にて、反応ガス組成を、体積％で、 ＴｉＣｌ4：０．２〜１０％、 ＡｌＣｌ3：０．０５〜１％、 ＣＯ2：０．１〜１０％、 Ａｒ：５〜６０％、 Ｈ2：残り、 とし、かつ、 反応雰囲気温度：８００〜１１００℃、 反応雰囲気圧力：４〜７０ｋＰａ、 とした条件で、０．１〜３μｍの平均層厚を有し、か
つ、 組成式：（Ｔｉ1-WＡｌＷ）ＯZ、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、いずれも原子比で Ｗ：０．０２〜０．１５、 Ｚ：１．２５〜１．９０、 を満足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、 を形成し、このＴｉとＡｌの複合酸化物層の上に、表面
層として、通常の条件、即ち、反応ガス組成を、体積％
で、 ＴｉＣｌ4：０．２〜１０％、 Ｎ2：４〜６０％、 Ｈ2：残り、 とし、かつ、 反応雰囲気温度：８００〜１１００℃、 反応雰囲気圧力：４〜９０ｋＰａ、 とした条件で、０．０５〜２μｍの平均層厚を有するＴ
ｉＮ層を形成すると、この表面層形成時に上記表面下地
層を構成するＴｉとＡｌの複合酸化物層の酸素が拡散し
てきてＴｉ窒酸化物層が形成されるようになり、この場
合前記Ｔｉ窒酸化物層形成後の表面下地層は、 組成式：（Ｔｉ1-WＡｌW）ＯX、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、いずれも原子比で Ｗ：０．０２〜０．１５、 Ｘ：１．２〜１．７、 を満足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、となり、一方前
記表面層は、同じく厚さ方向中央部をオージェ分光分析
装置で測定して、拡散酸素の割合がＴｉに対する原子比
で０．０１〜０．４、即ち、 組成式：ＴｉＮ1-Y（Ｏ）、 で表わした場合［ただし、（Ｏ）は上記表面下地層から
の拡散酸素を示す］、 Ｙ：Ｔｉに対する原子比で０．０１〜０．４、 を満足するＴｉ窒酸化物層となり、この結果の上記Ｔｉ
窒酸化物層およびＴｉとＡｌの複合酸化物層が硬質被覆
層の表面層および表面下地層として化学蒸着および／ま
たは物理蒸着された被覆超硬工具においては、前記表面
下地層が、材質的に同種の前記表面層とは勿論のこと、
これに含有するＡｌの作用で硬質被覆層の中間層を構成
するＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層に対し
ても強固に密着すると共に、特に前記Ｔｉ窒酸化物層
が、上記ＴｉＮ層と同等の黄金色の表面色調を具備する
ため、工具の使用前後の識別を可能とし、かつ被削材で
ある各種鋼に対する付着性のきわめて低いものであるた
め、高熱発生を伴う高速切削加工にも高温加熱された切
粉が付着することがなくなることから、切刃のチッピン
グ発生が著しく抑制され、長期に亘ってすぐれた切削性
能を発揮するようになること。 （ｂ）上記（ａ）の被覆超硬工具の硬質被覆層の表面下
地層を構成するＴｉとＡｌの複合酸化物層においては、
中間層を構成するＡｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2
混合層との界面部ではＴｉに比して相対的にＡｌの含有
割合を高くし、かつ表面層を構成するＴｉＮ層との界面
部では反対にＡｌに比してＴｉの含有割合を高くする
と、前記中間層および表面層に対する密着性がさらに一
段と向上するようになることから、前記Ａｌ2Ｏ3層 お
よびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層からなる中間層との界面
部ではＴｉに比して相対的にＡｌの含有割合を高く、一
方表面層との界面部では反対にＡｌに比してＴｉの含有
割合を高くする成分濃度勾配を厚さ方向に連続的および
／または断続的に形成するのが望ましいこと。以上
（ａ）および（ｂ）に示される研究結果が得られたので
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、（ａ）下部層
として、０．５〜１５μｍの平均層厚を有し、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉＣ
ＮＯ層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物
層、（ｂ）中間層として、１〜１５μｍの平均層厚を有
する、Ａｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層、
（ｃ）表面下地層として、０．１〜３μｍの平均層厚を
有し、かつ、 組成式：（Ｔｉ1-WＡｌW）ＯX、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、いずれも原子比で Ｗ：０．０２〜０．１５、 Ｘ：１．２〜１．７、 を満足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、（ｄ）表面層と
して、０．０５〜２μｍの平均層厚を有し、かつ、 組成式：ＴｉＮ1-Y（Ｏ）、 で表わした場合［ただし、（Ｏ）は上記表面下地層から
の拡散酸素を示す］、同じく厚さ方向中央部をオージェ
分光分析装置で測定して、 Ｙ：Ｔｉに対する原子比で０．０１〜０．４、 を満足するＴｉ窒酸化物層、以上（ａ）〜（ｄ）で構成
された硬質被覆層を３〜３０μｍの全体平均層厚で化学
蒸着および／または物理蒸着してなる、耐チッピング性
のすぐれた被覆超硬工具に特徴を有するものである。
されたものであって、超硬基体の表面に、（ａ）下部層
として、０．５〜１５μｍの平均層厚を有し、ＴｉＣ
層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉＣ
ＮＯ層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物
層、（ｂ）中間層として、１〜１５μｍの平均層厚を有
する、Ａｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層、
（ｃ）表面下地層として、０．１〜３μｍの平均層厚を
有し、かつ、 組成式：（Ｔｉ1-WＡｌW）ＯX、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、いずれも原子比で Ｗ：０．０２〜０．１５、 Ｘ：１．２〜１．７、 を満足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、（ｄ）表面層と
して、０．０５〜２μｍの平均層厚を有し、かつ、 組成式：ＴｉＮ1-Y（Ｏ）、 で表わした場合［ただし、（Ｏ）は上記表面下地層から
の拡散酸素を示す］、同じく厚さ方向中央部をオージェ
分光分析装置で測定して、 Ｙ：Ｔｉに対する原子比で０．０１〜０．４、 を満足するＴｉ窒酸化物層、以上（ａ）〜（ｄ）で構成
された硬質被覆層を３〜３０μｍの全体平均層厚で化学
蒸着および／または物理蒸着してなる、耐チッピング性
のすぐれた被覆超硬工具に特徴を有するものである。
【０００８】この発明の被覆超硬工具において、硬質被
覆層の表面層を構成するＴｉ窒酸物層の拡散酸素の割合
（Ｙ値）をＴｉに対する原子比で０．０１〜０．４０と
したのは、その値が０．０１未満では切粉に対する付着
性抑制に所望の効果を確保することができず、一方その
値が０．４０を越えると、層中に気孔が形成され易くな
り、健全な表面層の安定的形成が難しくなるという理由
によるものである。
覆層の表面層を構成するＴｉ窒酸物層の拡散酸素の割合
（Ｙ値）をＴｉに対する原子比で０．０１〜０．４０と
したのは、その値が０．０１未満では切粉に対する付着
性抑制に所望の効果を確保することができず、一方その
値が０．４０を越えると、層中に気孔が形成され易くな
り、健全な表面層の安定的形成が難しくなるという理由
によるものである。
【０００９】また、同じく表面層を構成するＴｉ窒酸化
物層は、上記の通り、まず、表面下地層として、酸素の
（Ｔｉ＋Ａｌ）に対する割合を原子比で１．２５〜１．
９０（Ｚ値）としたＴｉとＡｌの複合酸化物層を形成
し、ついで前記表面下地層の上に通常の条件でＴｉＮ層
を蒸着することにより形成されるものであり、したがっ
て前記ＴｉＮ層形成時における前記表面下地層からの酸
素の拡散が不可欠となるが、前記表面下地層におけるＺ
値が１．２５未満であると、前記ＴｉＮ層への酸素の拡
散反応が急激に低下し、表面層における拡散酸素の割合
（Ｙ値）をＴｉに対する原子比で０．０１以上にするこ
とができず、一方同Ｚ値が１．９０を越えると、前記表
面層における拡散酸素の割合がＴｉに対する原子比で
０．４０を越えて多くなってしまうことから、Ｚ値を
１．２５〜１．９０と定めたものであり、この場合表面
層形成後の表面下地層における酸素の割合（Ｘ値）は
（Ｔｉ＋Ａｌ）に対する原子比で１．２〜１．７の範囲
内の値をとるようになる、言い換えれば表面層形成後の
表面下地層のＸ値が１．２〜１．７を満足する場合に、
前記表面層のＹ値は０．０１〜０．４０を満足するもの
となるのである。さらに、上記ＴｉとＡｌの複合酸化物
層からなる表面下地層においては、上記の通りＡｌ2Ｏ3
層および／またはＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層の中間層と
の界面部では相対的にＡｌの含有割合を高く、一方Ｔｉ
窒酸化物層の表面層との界面部では反対にＴｉの含有割
合を高くすることにより、これら中間層および表面層に
対する密着性が一段と向上したものになるのであるか
ら、厚さ方向中心部における０．０２〜０．１５のＷ値
を中心として、これより下側は相対的にＷ値を高く、上
側は相対的にＷ値を低くした成分濃度勾配を厚さ方向に
連続的および／または断続的に形成するのが望ましい。
物層は、上記の通り、まず、表面下地層として、酸素の
（Ｔｉ＋Ａｌ）に対する割合を原子比で１．２５〜１．
９０（Ｚ値）としたＴｉとＡｌの複合酸化物層を形成
し、ついで前記表面下地層の上に通常の条件でＴｉＮ層
を蒸着することにより形成されるものであり、したがっ
て前記ＴｉＮ層形成時における前記表面下地層からの酸
素の拡散が不可欠となるが、前記表面下地層におけるＺ
値が１．２５未満であると、前記ＴｉＮ層への酸素の拡
散反応が急激に低下し、表面層における拡散酸素の割合
（Ｙ値）をＴｉに対する原子比で０．０１以上にするこ
とができず、一方同Ｚ値が１．９０を越えると、前記表
面層における拡散酸素の割合がＴｉに対する原子比で
０．４０を越えて多くなってしまうことから、Ｚ値を
１．２５〜１．９０と定めたものであり、この場合表面
層形成後の表面下地層における酸素の割合（Ｘ値）は
（Ｔｉ＋Ａｌ）に対する原子比で１．２〜１．７の範囲
内の値をとるようになる、言い換えれば表面層形成後の
表面下地層のＸ値が１．２〜１．７を満足する場合に、
前記表面層のＹ値は０．０１〜０．４０を満足するもの
となるのである。さらに、上記ＴｉとＡｌの複合酸化物
層からなる表面下地層においては、上記の通りＡｌ2Ｏ3
層および／またはＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層の中間層と
の界面部では相対的にＡｌの含有割合を高く、一方Ｔｉ
窒酸化物層の表面層との界面部では反対にＴｉの含有割
合を高くすることにより、これら中間層および表面層に
対する密着性が一段と向上したものになるのであるか
ら、厚さ方向中心部における０．０２〜０．１５のＷ値
を中心として、これより下側は相対的にＷ値を高く、上
側は相対的にＷ値を低くした成分濃度勾配を厚さ方向に
連続的および／または断続的に形成するのが望ましい。
【００１０】さらに、同じく硬質被覆層を構成する表面
層および表面下地層の平均層厚を、それぞれ０．０５〜
２μｍおよび０．１〜３μｍとしたのは、その平均層厚
が０．０５μｍ未満および０．１μｍ未満では、前者に
あっては所望の表面色調（黄金色）を確保することがで
きず、また後者にあっては表面層への酸素供給が不十分
になり、一方前者の色調付与作用は２μｍ、後者の酸素
供給作用は３μｍの平均層厚で十分満足に行うことがで
きるという理由にもとづくものである。
層および表面下地層の平均層厚を、それぞれ０．０５〜
２μｍおよび０．１〜３μｍとしたのは、その平均層厚
が０．０５μｍ未満および０．１μｍ未満では、前者に
あっては所望の表面色調（黄金色）を確保することがで
きず、また後者にあっては表面層への酸素供給が不十分
になり、一方前者の色調付与作用は２μｍ、後者の酸素
供給作用は３μｍの平均層厚で十分満足に行うことがで
きるという理由にもとづくものである。
【００１１】また、下部層および中間層の平均層厚をそ
れぞれ０．５〜１５μｍおよび１〜１５μｍとしたの
は、前者の下部層（Ｔｉ化合物層）の平均層厚が０．５
μｍ未満になると、切刃にチッピングが発生し易くな
り、一方後者の中間層（Ａｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−
ＺｒＯ2混合層）の平均層厚が１μｍ未満になると、特
に切刃の逃げ面摩耗の進行が促進するようになり、また
前者の平均層厚が１５μｍを越えると、耐摩耗性が急激
に低下するようになり、一方後者の平均層厚が１５μｍ
を越えると、切刃に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。さらに、硬質被覆層の全体平均
層厚を３〜３０μｍとしたのは、その層厚が３μｍでは
所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方
その層厚が３０μｍ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。
れぞれ０．５〜１５μｍおよび１〜１５μｍとしたの
は、前者の下部層（Ｔｉ化合物層）の平均層厚が０．５
μｍ未満になると、切刃にチッピングが発生し易くな
り、一方後者の中間層（Ａｌ2Ｏ3層 およびＡｌ2Ｏ3−
ＺｒＯ2混合層）の平均層厚が１μｍ未満になると、特
に切刃の逃げ面摩耗の進行が促進するようになり、また
前者の平均層厚が１５μｍを越えると、耐摩耗性が急激
に低下するようになり、一方後者の平均層厚が１５μｍ
を越えると、切刃に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。さらに、硬質被覆層の全体平均
層厚を３〜３０μｍとしたのは、その層厚が３μｍでは
所望のすぐれた耐摩耗性を確保することができず、一方
その層厚が３０μｍ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。
【００１２】
【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０．５〜４μｍ
の範囲内の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、（Ｔｉ，
Ｗ）Ｃ（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７
０）粉末、（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝
２４／２０／５６）粉末、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／
ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、Ｃｒ3Ｃ2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の圧力で所定形状の圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、１３００〜１５
００℃の範囲内の所定温度に１時間保持の条件で真空焼
結することによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に規定
するスローアウエイチップ形状をもった超硬基体（チッ
プ）Ａ〜Ｆをそれぞれ製造した。
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０．５〜４μｍ
の範囲内の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、（Ｔｉ，
Ｗ）Ｃ（重量比で、以下同じ、ＴｉＣ／ＷＣ＝３０／７
０）粉末、（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ（ＴｉＣ／ＴｉＮ／ＷＣ＝
２４／２０／５６）粉末、（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ（ＴａＣ／
ＮｂＣ＝９０／１０）粉末、Ｃｒ3Ｃ2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の圧力で所定形状の圧粉体にプレス
成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、１３００〜１５
００℃の範囲内の所定温度に１時間保持の条件で真空焼
結することによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に規定
するスローアウエイチップ形状をもった超硬基体（チッ
プ）Ａ〜Ｆをそれぞれ製造した。
【００１３】ついで、これらの超硬基体(チップ)Ａ〜Ｆ
の表面に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着
装置を用い、表２、３（表２中のｌ−ＴｉＣＮは特開平
６−８０１０号公報に記載される縦長成長結晶組織をも
つＴｉＣＮ層の形成条件を示すものであり、これ以外は
通常の粒状結晶組織の形成条件を示すものである）に示
される条件にて、表４に示される組成および目標層厚の
Ｔｉ化合物層（下部層）、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡ
ｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層（中間層）、さらに拡散酸素供
給用ＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面下地層）および拡
散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）からなる硬質被
覆層を形成することにより図１（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もった本発明
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）
１〜１０をそれぞれ製造した。
の表面に、ホーニングを施した状態で、通常の化学蒸着
装置を用い、表２、３（表２中のｌ−ＴｉＣＮは特開平
６−８０１０号公報に記載される縦長成長結晶組織をも
つＴｉＣＮ層の形成条件を示すものであり、これ以外は
通常の粒状結晶組織の形成条件を示すものである）に示
される条件にて、表４に示される組成および目標層厚の
Ｔｉ化合物層（下部層）、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡ
ｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層（中間層）、さらに拡散酸素供
給用ＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面下地層）および拡
散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）からなる硬質被
覆層を形成することにより図１（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もった本発明
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）
１〜１０をそれぞれ製造した。
【００１４】また、比較の目的で、表５に示される通
り、拡散酸素供給用ＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面下
地層）および拡散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）
の形成を行なわず、これに代って表面層としてＴｉＮ層
を形成する以外は同一の条件で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）１〜１０をそれぞれ製
造した。
り、拡散酸素供給用ＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面下
地層）および拡散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）
の形成を行なわず、これに代って表面層としてＴｉＮ層
を形成する以外は同一の条件で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）１〜１０をそれぞれ製
造した。
【００１５】この結果得られた本発明被覆超硬チップ１
〜１０の硬質被覆層を構成する表面層および表面下地層
について、その厚さ方向中央部の酸素含有割合（Ｙ値お
よびＸ値）をオージェ分光分析装置を用いて測定したと
ころ、表６に示される値を示した。なお、上記表面下地
層の厚さ方向中央部のＡｌ含有割合（Ｗ値）を同じくオ
ージェ分光分析装置を用いて測定したところ、表３に示
される目標値と実質的に同じ値を示した。さらに、上記
の本発明被覆超硬チップ１〜１０および従来被覆超硬チ
ップ１〜１０のそれぞれの硬質被覆層の構成層の層厚を
走査型電子顕微鏡を用いて断面測定したところ、それぞ
れ目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点平均）を示し
た。なお、上記の目標値と実測値の関係は以下の実施例
２、３でも同じ結果を示した。
〜１０の硬質被覆層を構成する表面層および表面下地層
について、その厚さ方向中央部の酸素含有割合（Ｙ値お
よびＸ値）をオージェ分光分析装置を用いて測定したと
ころ、表６に示される値を示した。なお、上記表面下地
層の厚さ方向中央部のＡｌ含有割合（Ｗ値）を同じくオ
ージェ分光分析装置を用いて測定したところ、表３に示
される目標値と実質的に同じ値を示した。さらに、上記
の本発明被覆超硬チップ１〜１０および従来被覆超硬チ
ップ１〜１０のそれぞれの硬質被覆層の構成層の層厚を
走査型電子顕微鏡を用いて断面測定したところ、それぞ
れ目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点平均）を示し
た。なお、上記の目標値と実測値の関係は以下の実施例
２、３でも同じ結果を示した。
【００１６】つぎに、上記本発明被覆超硬チップ１〜１
０および従来被覆超硬チップ１〜１０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：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続旋削加工試験、並び
に、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９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：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼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。
０および従来被覆超硬チップ１〜１０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：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼の乾式高速連続旋削加工試験、並び
に、 被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９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：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切削時間：５分、 の条件での合金鋼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。
【００１７】
【表１】
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】
【表４】
【００２１】
【表５】
【００２２】
【表６】
【００２３】（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１．２μｍのＺｒＣ粉末、同２．３μ
ｍのＣｒ3Ｃ2粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同１．０
μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ粉末、同１．８μｍのＣｏ粉末、
および同１．２μｍの炭素（Ｃ）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１３
７０〜１４７０℃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８
ｍｍ、１３ｍｍ、および２６ｍｍの３種の超硬基体形成
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の寸法をもった超
硬基体（エンドミル）ａ〜ｈをそれぞれ製造した。
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２．３μ
ｍのＣｒ3Ｃ2粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同１．０
μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ粉末、同１．８μｍのＣｏ粉末、
および同１．２μｍの炭素（Ｃ）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１３
７０〜１４７０℃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８
ｍｍ、１３ｍｍ、および２６ｍｍの３種の超硬基体形成
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の寸法をもった超
硬基体（エンドミル）ａ〜ｈをそれぞれ製造した。
【００２４】ついで、これらの超硬基体（エンドミル）
ａ〜ｈの表面に、ホーニングを施した状態で、通常の化
学蒸着装置を用い、同じく表２、３に示される条件に
て、表８に示される組成および目標層厚のＴｉ化合物層
（下部層）、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡｌ2Ｏ3−Ｚｒ
Ｏ2混合層（中間層）、さらに拡散酸素供給用ＴｉとＡ
ｌの複合酸化物層（表面下地層）および拡散酸素含有の
Ｔｉ窒酸化物層（表面層）からなる硬質被覆層を形成す
ることにより、図２（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）１〜８を
それぞれ製造した。
ａ〜ｈの表面に、ホーニングを施した状態で、通常の化
学蒸着装置を用い、同じく表２、３に示される条件に
て、表８に示される組成および目標層厚のＴｉ化合物層
（下部層）、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡｌ2Ｏ3−Ｚｒ
Ｏ2混合層（中間層）、さらに拡散酸素供給用ＴｉとＡ
ｌの複合酸化物層（表面下地層）および拡散酸素含有の
Ｔｉ窒酸化物層（表面層）からなる硬質被覆層を形成す
ることにより、図２（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）１〜８を
それぞれ製造した。
【００２５】また、比較の目的で、表９に示される通
り、上記の拡散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）お
よび拡散酸素供給用のＴｉとＡｉの複合酸化物層（表面
下地層）に代って、ＴｉＮ層（表面層）を形成する以外
は同一の条件で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）１〜８をそれぞれ製造した。
り、上記の拡散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）お
よび拡散酸素供給用のＴｉとＡｉの複合酸化物層（表面
下地層）に代って、ＴｉＮ層（表面層）を形成する以外
は同一の条件で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）１〜８をそれぞれ製造した。
【００２６】この結果得られた本発明被覆超硬エンドミ
ル１〜８の硬質被覆層を構成する表面層および表面下地
層について、その厚さ方向中央部の酸素含有割合（Ｙ値
およびＸ値）をオージェ分光分析装置を用いて測定した
ところ、表８に示される値を示した。つぎに、上記本発
明被覆超硬エンドミル１〜８および従来被覆超硬エンド
ミル１〜８のうち、本発明被覆超硬エンドミル１〜３お
よび従来被覆超硬エンドミル１〜３については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ．、 溝深さ（切り込み）：２ｍｍ、 テーブル送り：５５０ｍｍ／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４〜６および従来被覆超硬エンドミル
４〜６については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：９０ｍ／ｍｉｎ．、 溝深さ（切り込み）：５ｍｍ、 テーブル送り：６００ｍｍ／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７，８および従来被覆超硬エンドミル
７，８については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４１５の板材、 切削速度：９０ｍ／ｍｉｎ．、 溝深さ（切り込み）：１０ｍｍ、 テーブル送り：６００ｍｍ／分、 の条件での合金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切刃部先端面の直
径が使用寿命の目安とされる０．２ｍｍ減少するまでの
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。
ル１〜８の硬質被覆層を構成する表面層および表面下地
層について、その厚さ方向中央部の酸素含有割合（Ｙ値
およびＸ値）をオージェ分光分析装置を用いて測定した
ところ、表８に示される値を示した。つぎに、上記本発
明被覆超硬エンドミル１〜８および従来被覆超硬エンド
ミル１〜８のうち、本発明被覆超硬エンドミル１〜３お
よび従来被覆超硬エンドミル１〜３については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ．、 溝深さ（切り込み）：２ｍｍ、 テーブル送り：５５０ｍｍ／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４〜６および従来被覆超硬エンドミル
４〜６については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：９０ｍ／ｍｉｎ．、 溝深さ（切り込み）：５ｍｍ、 テーブル送り：６００ｍｍ／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７，８および従来被覆超硬エンドミル
７，８については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４１５の板材、 切削速度：９０ｍ／ｍｉｎ．、 溝深さ（切り込み）：１０ｍｍ、 テーブル送り：６００ｍｍ／分、 の条件での合金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切刃部先端面の直
径が使用寿命の目安とされる０．２ｍｍ減少するまでの
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。
【００２７】
【表７】
【００２８】
【表８】
【００２９】
【表９】
【００３０】（実施例３）上記の実施例２で製造した直
径が８ｍｍ（超硬基体ａ〜ｃ形成用）、１３ｍｍ（超硬
基体ｄ〜ｆ形成用）、および２６ｍｍ（超硬基体ｇ、ｈ
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（超硬基体ａ‘〜ｃ’）、８ｍｍ
×２２ｍｍ（超硬基体ｄ‘〜ｆ’）、および１６ｍｍ×
４５ｍｍ（超硬基体ｇ‘、ｈ’）の寸法をもった超硬基
体（ドリル）ａ‘〜ｈ’をそれぞれ製造した。
径が８ｍｍ（超硬基体ａ〜ｃ形成用）、１３ｍｍ（超硬
基体ｄ〜ｆ形成用）、および２６ｍｍ（超硬基体ｇ、ｈ
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（超硬基体ａ‘〜ｃ’）、８ｍｍ
×２２ｍｍ（超硬基体ｄ‘〜ｆ’）、および１６ｍｍ×
４５ｍｍ（超硬基体ｇ‘、ｈ’）の寸法をもった超硬基
体（ドリル）ａ‘〜ｈ’をそれぞれ製造した。
【００３１】ついで、これらの超硬基体（ドリル）ａ
‘〜ｈ’の表面に、ホーニングを施した状態で、通常の
化学蒸着装置を用い、同じく表２、３に示される条件に
て、表１０に示される組成および目標層厚のＴｉ化合物
層（下部層）、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡｌ2Ｏ3−Ｚ
ｒＯ2混合層（中間層）、さらに拡散酸素供給用のＴｉ
とＡｌの複合酸化物層（表面下地層）および拡散酸素含
有のＴｉ窒酸化物層（表面層）からなる硬質被覆層を形
成することにより、図３（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）１〜８
をそれぞれ製造した。
‘〜ｈ’の表面に、ホーニングを施した状態で、通常の
化学蒸着装置を用い、同じく表２、３に示される条件に
て、表１０に示される組成および目標層厚のＴｉ化合物
層（下部層）、Ａｌ2Ｏ3層および／またはＡｌ2Ｏ3−Ｚ
ｒＯ2混合層（中間層）、さらに拡散酸素供給用のＴｉ
とＡｌの複合酸化物層（表面下地層）および拡散酸素含
有のＴｉ窒酸化物層（表面層）からなる硬質被覆層を形
成することにより、図３（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）１〜８
をそれぞれ製造した。
【００３２】また、比較の目的で、表１１に示される通
り、上記の拡散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）お
よび拡散酸素供給用のＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面
下地層）に代って、ＴｉＮ層（表面層）を形成する以外
は同一の条件で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）
１〜８をそれぞれ製造した。
り、上記の拡散酸素含有のＴｉ窒酸化物層（表面層）お
よび拡散酸素供給用のＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面
下地層）に代って、ＴｉＮ層（表面層）を形成する以外
は同一の条件で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）
１〜８をそれぞれ製造した。
【００３３】この結果得られた本発明被覆超硬ドリル１
〜８の硬質被覆層を構成する表面層および表面下地層に
ついて、その厚さ方向中央部の酸素含有割合（Ｙ値およ
びＸ値）をオージェ分光分析装置を用いて測定したとこ
ろ、表１０に示される値を示した。つぎに、上記本発明
被覆超硬ドリル１〜８および従来被覆超硬ドリル１〜８
のうち、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については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．３ｍｍ／分、 の条件での合金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４〜６および従来被覆超硬ドリル４〜
６については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．３ｍｍ／分、 の条件での合金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７，８および従来被覆超硬ドリル７，
８については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４１５の板材、 切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．４ｍｍ／分、 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（水溶性切削油使用）高速穴
あけ切削加工試験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。
〜８の硬質被覆層を構成する表面層および表面下地層に
ついて、その厚さ方向中央部の酸素含有割合（Ｙ値およ
びＸ値）をオージェ分光分析装置を用いて測定したとこ
ろ、表１０に示される値を示した。つぎに、上記本発明
被覆超硬ドリル１〜８および従来被覆超硬ドリル１〜８
のうち、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については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．３ｍｍ／分、 の条件での合金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４〜６および従来被覆超硬ドリル４〜
６については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の板材、 切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．３ｍｍ／分、 の条件での合金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７，８および従来被覆超硬ドリル７，
８については、 被削材：平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５
０ｍｍのＪＩＳ・ＳＣＭ４１５の板材、 切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ．、 送り：０．４ｍｍ／分、 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（水溶性切削油使用）高速穴
あけ切削加工試験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。
【００３４】
【表１０】
【００３５】
【表１１】
【００３６】
【発明の効果】表４〜１１に示される結果から、硬質被
覆層の表面層がＴｉＮ層の形成時に表面下地層から拡散
してきた酸素と反応して形成されたＴｉ窒酸化物層で構
成された本発明被覆超硬工具は、いずれも高い発熱を伴
う鋼の高速切削加工でも、同じく硬質被覆層を構成する
ＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面下地層）がＡｌ2Ｏ3層
およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層（中間層）、さらに前
記Ｔｉ窒酸化物層（表面層）に対して強固に密着し、か
つ前記Ｔｉ窒酸化物層（表面層）の高温加熱の切粉に対
する親和性がきわめて低く、切粉が前記Ｔｉ窒酸化物層
に付着することがないことから、切刃にチッピングの発
生なく、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、硬質
被覆層の表面層がＴｉＮ層で構成された従来被覆超硬工
具においては、いずれも切粉が前記ＴｉＮ層に付着し易
く、前記ＴｉＮ層が他の構成層とともに前記切粉によっ
て剥がし取られることから、切刃にチッピングの発生し
易く、これが原因で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、使用前後の識別工具の特に各種鋼や鋳鉄などの高
速切削加工での実用を可能とするものであり、かつ実用
に際しては切刃にチッピングの発生なく、すぐれた耐摩
耗性を長期に亘って発揮するものである。
覆層の表面層がＴｉＮ層の形成時に表面下地層から拡散
してきた酸素と反応して形成されたＴｉ窒酸化物層で構
成された本発明被覆超硬工具は、いずれも高い発熱を伴
う鋼の高速切削加工でも、同じく硬質被覆層を構成する
ＴｉとＡｌの複合酸化物層（表面下地層）がＡｌ2Ｏ3層
およびＡｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2混合層（中間層）、さらに前
記Ｔｉ窒酸化物層（表面層）に対して強固に密着し、か
つ前記Ｔｉ窒酸化物層（表面層）の高温加熱の切粉に対
する親和性がきわめて低く、切粉が前記Ｔｉ窒酸化物層
に付着することがないことから、切刃にチッピングの発
生なく、すぐれた耐摩耗性を発揮するのに対して、硬質
被覆層の表面層がＴｉＮ層で構成された従来被覆超硬工
具においては、いずれも切粉が前記ＴｉＮ層に付着し易
く、前記ＴｉＮ層が他の構成層とともに前記切粉によっ
て剥がし取られることから、切刃にチッピングの発生し
易く、これが原因で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、使用前後の識別工具の特に各種鋼や鋳鉄などの高
速切削加工での実用を可能とするものであり、かつ実用
に際しては切刃にチッピングの発生なく、すぐれた耐摩
耗性を長期に亘って発揮するものである。
【図１】（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。
は被覆超硬チップの概略縦断面図である。
【図２】（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。
（ｂ）は同切刃部の概略横断面図である。
【図３】（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。
は同溝形成部の概略横断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｐ 15/28 Ｂ２３Ｐ 15/28 Ａ Ｃ０４Ｂ 41/89 Ｃ０４Ｂ 41/89 Ｊ Ｃ２３Ｃ 16/30 Ｃ２３Ｃ 16/30 16/32 16/32 16/34 16/34 16/36 16/36 16/40 16/40 Ｆターム(参考） 3C037 CC02 CC04 CC09 3C046 FF03 FF10 FF13 FF16 FF19 FF22 FF25 4K018 AD06 BA04 BA11 DA11 FA24 KA15 4K030 AA03 AA06 AA14 BA24 BA36 BA38 BA41 BA42 BA43 BB12 CA03 LA01 LA22
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化タングステン基超硬合金基体の表面
に、 （ａ）下部層として、０．５〜１５μｍの平均層厚を有
し、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物
層、および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上の
複層からなるＴｉ化合物層、 （ｂ）中間層として、１〜１５μｍの平均層厚を有す
る、酸化アルミニウム層および／または酸化アルミニウ
ムの素地に酸化ジルコニウム相が分散分布してなる酸化
アルミニウム−酸化ジルコニウム混合層、 （ｃ）表面下地層として、０．１〜３μｍの平均層厚を
有し、かつ、 組成式：（Ｔｉ1-WＡｌW）ＯX、 で表わした場合、厚さ方向中央部をオージェ分光分析装
置で測定して、いずれも原子比で Ｗ：０．０２〜０．１５、 Ｘ：１．２〜１．７、 を満足するＴｉとＡｌの複合酸化物層、 （ｄ）表面層として、０．０５〜２μｍの平均層厚を有
し、かつ、 組成式：ＴｉＮ1-Y（Ｏ）Y、 で表わした場合［ただし、（Ｏ）は上記表面下地層から
の拡散酸素を示す］、同じく厚さ方向中央部をオージェ
分光分析装置で測定して、 Ｙ：Ｔｉに対する原子比で０．０１〜０．４、 を満足するＴｉ窒酸化物層、以上（ａ）〜（ｄ）で構成
された硬質被覆層を３〜３０μｍの全体平均層厚で化学
蒸着および／または物理蒸着してなる、耐チッピング性
のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具。
Priority Applications (1)
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| JP2000319750A JP4019244B2 (ja) | 2000-09-18 | 2000-10-19 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-282052 | 2000-09-18 | ||
| JP2000282052 | 2000-09-18 | ||
| JP2000319750A JP4019244B2 (ja) | 2000-09-18 | 2000-10-19 | 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具 |
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|---|---|---|---|
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| WO2010106811A1 (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| JP2011000690A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
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| JP2011173759A (ja) * | 2010-02-25 | 2011-09-08 | Showa Denko Kk | セラミックス複合部材の製造方法 |
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| US9371580B2 (en) | 2013-03-21 | 2016-06-21 | Kennametal Inc. | Coated body wherein the coating scheme includes a coating layer of TiAl2O3 and method of making the same |
| US9181620B2 (en) | 2013-03-21 | 2015-11-10 | Kennametal Inc. | Coatings for cutting tools |
| US9719175B2 (en) | 2014-09-30 | 2017-08-01 | Kennametal Inc. | Multilayer structured coatings for cutting tools |
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-
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- 2000-10-19 JP JP2000319750A patent/JP4019244B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| WO2010106811A1 (ja) * | 2009-03-18 | 2010-09-23 | 三菱マテリアル株式会社 | 表面被覆切削工具 |
| US8828527B2 (en) | 2009-03-18 | 2014-09-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool |
| JP2011000690A (ja) * | 2009-06-22 | 2011-01-06 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
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| CN116751079A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-09-15 | 昆明理工大学 | 一种耐高温磨蚀氢化炉及其涂层制备方法 |
| CN116751079B (zh) * | 2023-05-05 | 2024-01-26 | 昆明理工大学 | 一种耐高温磨蚀氢化炉及其涂层制备方法 |
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