JP2021000667A - Surface-coated cutting tool - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた耐欠損性を有しつつ、難削材を加工した場合においても優れた耐反応性及び耐摩耗性を有する、表面被覆切削工具を提供すること。【解決手段】基材と、基材上に設けられた被膜とを備える表面被覆切削工具であって、上記被膜は、タングステンと炭素とからなるWC層と上記WC層の直上に設けられたチタンを含むTi層とを含み、上記Ti層は、最表面層であり、上記Ti層は、X線回折スペクトルにおいて、2θ=40.18〜40.22゜の位置に最大ピークを有し、上記最大ピークの半価幅は、0.1〜0.118°であり、上記最大ピークは、(101)面に由来する、表面被覆切削工具。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface coating cutting tool having excellent fracture resistance and excellent reaction resistance and wear resistance even when a difficult-to-cut material is processed. A surface-coated cutting tool including a base material and a coating film provided on the base material, wherein the coating film is a WC layer composed of tungsten and carbon and titanium provided directly above the WC layer. The Ti layer is the outermost surface layer, and the Ti layer has a maximum peak at a position of 2θ = 40.18 to 40.22 ° in the X-ray diffraction spectrum. The half-value width of the maximum peak is 0.1 to 0.118 °, and the maximum peak is derived from the (101) plane, which is a surface coating cutting tool. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本開示は、表面被覆切削工具に関する。 The present disclosure relates to surface coated cutting tools.
従来より、切削工具の長寿命化を目的として、種々の検討がなされている。例えば、特開2013−146778号公報(特許文献1)には、基材の表面に、Ti、Zr及びHfのいずれか一種の金属層からなる厚さ1〜5μmの下地層と、該下地層の表面に、TiとAlの複合窒化物層からなる層厚1〜20μmの表面層とが被覆形成されている複合部材が開示されている。 Conventionally, various studies have been made for the purpose of extending the life of cutting tools. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-146778 (Patent Document 1), a base layer having a thickness of 1 to 5 μm made of any one of Ti, Zr, and Hf and a base layer having a thickness of 1 to 5 μm A composite member is disclosed in which a surface layer having a layer thickness of 1 to 20 μm composed of a composite nitride layer of Ti and Al is coated on the surface of the above.
しかしながら、特許文献1に記載の複合部材を含む表面被覆切削工具を用いて難削材(例えば、チタン、インコネル(登録商標)、SUS等)を加工した場合、複合窒化物層と被削材とが溶着し、結果として耐欠損性に改善の余地が生じる懸念がある。 However, when a difficult-to-cut material (for example, titanium, Inconel (registered trademark), SUS, etc.) is processed by using a surface-coated cutting tool containing the composite member described in Patent Document 1, the composite nitride layer and the work material are formed. Is welded, and as a result, there is a concern that there is room for improvement in fracture resistance.
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐欠損性を有しつつ、難削材を加工した場合においても優れた耐反応性及び耐摩耗性を有する、表面被覆切削工具を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and is a surface-coated cutting tool having excellent fracture resistance and excellent reactivity and abrasion resistance even when a difficult-to-cut material is processed. Is to provide.
本開示に係る表面被覆切削工具は、基材と、基材上に設けられた被膜とを備える表面被覆切削工具であって、
上記被膜は、タングステンと炭素とからなるWC層と上記WC層の直上に設けられたチタンを含むTi層とを含み、
上記Ti層は、最表面層であり、
上記Ti層は、X線回折スペクトルにおいて、2θ=40.18〜40.22゜の位置に最大ピークを有し、
上記最大ピークの半価幅は、0.1〜0.118°であり、
上記最大ピークは、(101)面に由来する。
The surface-coated cutting tool according to the present disclosure is a surface-coated cutting tool including a base material and a coating film provided on the base material.
The coating film comprises a WC layer composed of tungsten and carbon and a titanium-containing Ti layer provided directly above the WC layer.
The Ti layer is the outermost layer and
The Ti layer has a maximum peak at a position of 2θ = 40.18 to 40.22 ° in the X-ray diffraction spectrum.
The half price range of the maximum peak is 0.1 to 0.118 °.
The maximum peak is derived from the (101) plane.
本開示によれば、優れた耐欠損性を有しつつ、難削材を加工した場合においても優れた耐反応性及び耐摩耗性を有する、表面被覆切削工具を提供することが可能になる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a surface-coated cutting tool having excellent fracture resistance and excellent reaction resistance and wear resistance even when a difficult-to-cut material is processed.
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
[1]本開示に係る表面被覆切削工具は、基材と、基材上に設けられた被膜とを備える表面被覆切削工具であって、
上記被膜は、タングステンと炭素とからなるWC層と上記WC層の直上に設けられたチタンを含むTi層とを含み、
上記Ti層は、最表面層であり、
上記Ti層は、X線回折スペクトルにおいて、2θ=40.18〜40.22゜の位置に最大ピークを有し、
上記最大ピークの半価幅は、0.1〜0.118°であり、
上記最大ピークは、(101)面に由来する。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
[1] The surface-coated cutting tool according to the present disclosure is a surface-coated cutting tool including a base material and a coating film provided on the base material.
The coating film comprises a WC layer composed of tungsten and carbon and a titanium-containing Ti layer provided directly above the WC layer.
The Ti layer is the outermost layer and
The Ti layer has a maximum peak at a position of 2θ = 40.18 to 40.22 ° in the X-ray diffraction spectrum.
The half price range of the maximum peak is 0.1 to 0.118 °.
The maximum peak is derived from the (101) plane.
上記表面被覆切削工具は、上述のような構成を備えることによって、優れた靱性(すなわち、優れた耐欠損性)、耐反応性、及び耐摩耗性を有すると考えられる。 It is considered that the surface-coated cutting tool has excellent toughness (that is, excellent fracture resistance), reaction resistance, and wear resistance by having the above-mentioned structure.
[2]上記WC層は、その厚さが0.5μm以上2.5μm以下であり、
上記Ti層は、その厚さが0.5μm以上1.5μm以下である。これにより、更に優れた耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具となる。
[2] The thickness of the WC layer is 0.5 μm or more and 2.5 μm or less.
The thickness of the Ti layer is 0.5 μm or more and 1.5 μm or less. As a result, the surface coating cutting tool has more excellent fracture resistance, reaction resistance, and wear resistance.
[3]上記被膜は、上記基材と上記WC層との間に設けられた少なくとも一層の硬質被膜層を更に含み、
上記硬質被膜層は、上記WC層とは組成が異なる第一単位層を少なくとも含み、
上記第一単位層は、周期表4族元素、5族元素、6族元素、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなる。これにより、更に優れた耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具となる。
[3] The coating film further includes at least one hard coating layer provided between the base material and the WC layer.
The hard coating layer contains at least a first unit layer having a composition different from that of the WC layer.
The first unit layer is formed by at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Al and Si in the periodic table, or at least one of the above elements, and carbon, nitrogen and oxygen. And a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of boron. As a result, the surface coating cutting tool has more excellent fracture resistance, reaction resistance, and wear resistance.
[4]上記第一単位層は、Ti、Cr、Al、及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなる。これにより、更に優れた耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具となる。 [4] The first unit layer is composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one element of the above element, and a group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron. It consists of a compound consisting of at least one element of choice. As a result, the surface coating cutting tool has more excellent fracture resistance, reaction resistance, and wear resistance.
[5]上記硬質被膜層は、上記WC層及び上記第一単位層とは組成が異なる第二単位層を更に含み、
上記第二単位層は、周期表4族元素、5族元素、6族元素、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなる。これにより、更に優れた耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具となる。
[5] The hard coating layer further includes the WC layer and a second unit layer having a composition different from that of the first unit layer.
The second unit layer is composed of at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Al and Si of the periodic table, or at least one of the above elements, and carbon, nitrogen and oxygen. And a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of boron. As a result, the surface coating cutting tool has more excellent fracture resistance, reaction resistance, and wear resistance.
[6]上記第二単位層は、Ti、Cr、Al、及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなる。これにより、更に優れた耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具となる。 [6] The second unit layer is composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one element of the above element, and a group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron. It consists of a compound consisting of at least one element of choice. As a result, the surface coating cutting tool has more excellent fracture resistance, reaction resistance, and wear resistance.
[7]上記第一単位層及び上記第二単位層は、それぞれが交互に1層以上積層された多層構造を形成している。これにより、優れた耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性に加えて、優れた耐亀裂進展性を有する表面被覆切削工具となる。 [7] The first unit layer and the second unit layer each form a multilayer structure in which one or more layers are alternately laminated. As a result, the surface coating cutting tool has excellent crack resistance in addition to excellent fracture resistance, reaction resistance, and wear resistance.
[8]上記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶窒化硼素焼結体及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。これにより、高温における硬度と強度とに優れる表面被覆切削工具となる。 [8] The base material contains at least one selected from the group consisting of cemented carbide, cermet, high-speed steel, ceramics, cubic boron nitride sintered body and diamond sintered body. This makes the surface coating cutting tool excellent in hardness and strength at high temperature.
[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の一実施形態(以下「本実施形態」と記す。)について説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。本明細書において「A〜B」という形式の表記は、範囲の上限下限(すなわちA以上B以下)を意味し、Aにおいて単位の記載がなく、Bにおいてのみ単位が記載されている場合、Aの単位とBの単位とは同じである。さらに、本明細書において、例えば「TiN」等のように、構成元素の比が限定されていない化学式によって化合物が表された場合には、その化学式は従来公知のあらゆる組成比(元素比)を含むものとする。このとき化学式は、化学量論組成のみならず、非化学量論組成も含むものとする。例えば「TiN」の化学式には、化学量論組成「Ti1N1」のみならず、例えば「Ti1N0.8」のような非化学量論組成も含まれる。このことは、「TiN」以外の化合物の記載、例えば「WC」についても同様である。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Hereinafter, one embodiment of the present disclosure (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described. However, this embodiment is not limited to this. In the present specification, the notation in the form of "A to B" means the upper and lower limits of the range (that is, A or more and B or less), and when the unit is not described in A and the unit is described only in B, A The unit of and the unit of B are the same. Further, in the present specification, when a compound is represented by a chemical formula in which the ratio of constituent elements is not limited, such as "TiN", the chemical formula uses any conventionally known composition ratio (element ratio). It shall include. At this time, the chemical formula shall include not only the stoichiometric composition but also the non-stoichiometric composition. For example, the chemical formula of "TiN" includes not only the stoichiometric composition "Ti 1 N 1 " but also a non-stoichiometric composition such as "Ti 1 N 0.8 ". This also applies to the description of compounds other than "TiN", for example, "WC".
≪表面被覆切削工具≫
本開示に係る表面被覆切削工具は、
基材と、基材上に設けられた被膜とを備える表面被覆切削工具であって、
上記被膜は、タングステンと炭素とからなるWC層と上記WC層の直上に設けられたチタンを含むTi層とを含み、
上記Ti層は、最表面層であり、
上記Ti層は、X線回折スペクトルにおいて、2θ=40.18〜40.22゜の位置に最大ピークを有し、
上記最大ピークの半価幅は、0.1〜0.118°であり、
上記最大ピークは、(101)面に由来する。
≪Surface coating cutting tool≫
The surface coating cutting tool according to the present disclosure is
A surface-coated cutting tool having a base material and a coating provided on the base material.
The coating film comprises a WC layer composed of tungsten and carbon and a titanium-containing Ti layer provided directly above the WC layer.
The Ti layer is the outermost layer and
The Ti layer has a maximum peak at a position of 2θ = 40.18 to 40.22 ° in the X-ray diffraction spectrum.
The half price range of the maximum peak is 0.1 to 0.118 °.
The maximum peak is derived from the (101) plane.
本実施形態の表面被覆切削工具(以下、単に「切削工具」という場合がある。)は、基材と、上記基材上に設けられた被膜とを備える。上記切削工具は、例えば、ドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ等であり得る。 The surface-coated cutting tool of the present embodiment (hereinafter, may be simply referred to as a “cutting tool”) includes a base material and a coating film provided on the base material. The above-mentioned cutting tools include, for example, drills, end mills, replaceable cutting tips for drills, replaceable cutting tips for end mills, replaceable cutting tips for milling, replaceable cutting tips for turning, metal saws, and gear cutting tools. , Reamer, tap, etc.
図1は、表面被覆切削工具の一態様を例示する斜視図である。このような形状の表面被覆切削工具は、例えば、刃先交換型切削チップとして用いられる。上記表面被覆切削工具100は、すくい面1と、逃げ面2と、すくい面1と逃げ面2とが交差する刃先稜線部3とを有する。すなわち、すくい面1と逃げ面2とは、刃先稜線部3を挟んで繋がる面である。刃先稜線部3は、表面被覆切削工具100の切刃先端部を構成する。このような表面被覆切削工具100の形状は、上記表面被覆切削工具の基材の形状と把握することもできる。すなわち、上記基材は、すくい面と、逃げ面と、すくい面及び逃げ面を繋ぐ刃先稜線部とを有する。
FIG. 1 is a perspective view illustrating one aspect of a surface coating cutting tool. A surface-coated cutting tool having such a shape is used, for example, as a cutting tip with a replaceable cutting edge. The surface-coated
<基材>
本実施形態の基材は、この種の基材として従来公知のものであればいずれのものも使用することができる。例えば、上記基材は、超硬合金(例えば、炭化タングステン(WC)基超硬合金、WCの他にCoを含む超硬合金、WCの他にCr、Ti、Ta、Nb等の炭窒化物を添加した超硬合金等)、サーメット(TiC、TiN、TiCN等を主成分とするもの)、高速度鋼、セラミックス(炭化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等)、立方晶窒化硼素焼結体(cBN焼結体)及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、超硬合金、サーメット及びcBN焼結体からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましい。
<Base material>
As the base material of the present embodiment, any conventionally known base material of this type can be used. For example, the base material is a cemented carbide (for example, a cemented carbide (WC) -based cemented carbide, a cemented carbide containing Co in addition to WC, and a carbonitride such as Cr, Ti, Ta, Nb in addition to WC. Cemented carbide, etc.), cermet (mainly composed of TiC, TiN, TiCN, etc.), high-speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, etc.), cubic crystals It is preferable to contain at least one selected from the group consisting of a boron nitride sintered body (cBN sintered body) and a diamond sintered body, and at least one selected from the group consisting of cemented carbide, cermet and cBN sintered body. It is more preferable to include.
なお、基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素又はη相と呼ばれる異常相を含んでいても本実施形態の効果は示される。なお、本実施形態で用いる基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。例えば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていてもよく、このように表面が改質されていても本実施形態の効果は示される。 When a cemented carbide is used as the base material, the effect of the present embodiment is exhibited even if such a cemented carbide contains an abnormal phase called a free carbon or an η phase in the structure. The base material used in the present embodiment may have a modified surface. For example, in the case of cemented carbide, a deβ layer may be formed on the surface thereof, or in the case of cermet, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way, the present embodiment The effect of is shown.
表面被覆切削工具が、刃先交換型切削チップ(フライス加工用刃先交換型切削チップ等)である場合、基材は、チップブレーカーを有するものも、有さないものも含まれる。刃先の稜線部分の形状は、シャープエッジ(すくい面と逃げ面とが交差する稜)、ホーニング(シャープエッジに対してアールを付与したもの)、ネガランド(面取りをしたもの)、ホーニングとネガランドを組み合わせたものの中で、いずれのものも含まれる。 When the surface-coated cutting tool is a cutting tip with a replaceable cutting edge (such as a cutting tip with a replaceable cutting edge for milling), the base material may or may not have a tip breaker. The shape of the ridgeline of the cutting edge is a combination of sharp edges (ridges where the rake face and flanks intersect), honing (sharp edges with a radius), negative lands (chamfered), honing and negative lands. Any of these are included.
<被膜>
本実施形態に係る「被膜」は、タングステンと炭素とからなるWC層とWC層の直上に設けられたチタンを含むTi層とを含む。本実施形態に係る「被膜」は、上記基材上の少なくとも一部(例えば、切削加工時に被削材と接する部分や切り屑と接する部分)に設けられることで、切削工具における耐欠損性、耐摩耗性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。上記被膜は、上記基材上の全面に設けられてもよい。なお、上記基材上の一部に上記被膜が設けられていない場合や、被膜の構成が部分的に異なる場合においても、本実施形態の範囲を逸脱するものではない。なお、被膜は、後述の硬質被膜層(第一単位層、第二単位層)等の他の層を更に含んでいてもよい。
<Coating>
The "coating" according to the present embodiment includes a WC layer composed of tungsten and carbon and a Ti layer containing titanium provided directly above the WC layer. The "coating" according to the present embodiment is provided on at least a part of the base material (for example, a part in contact with a work material or a part in contact with chips during cutting) to provide fracture resistance in a cutting tool. It has the effect of improving various properties such as abrasion resistance. The coating film may be provided on the entire surface of the base material. It should be noted that even when the coating film is not provided on a part of the base material or when the composition of the coating film is partially different, the scope of the present embodiment is not deviated. The coating may further include other layers such as a hard coating layer (first unit layer, second unit layer) described later.
上記被膜は、その厚さが1μm以上14μm以下であることが好ましく、1.2μm以上7μm以下であることがより好ましく、1.4μm以上4.1μm以下であることが更に好ましい。上記厚さが1μm未満である場合、耐摩耗性が低下する傾向がある。上記厚さが14μmを超えると、断続加工において被膜と基材との間に大きな応力が加わった際に被膜の剥離又は破壊が高頻度に発生する傾向にある。ここで、被膜の厚さとは、後述するWC層、Ti層、及び硬質被膜層等の被膜を構成する層それぞれの厚さの総和を意味する。 The thickness of the coating film is preferably 1 μm or more and 14 μm or less, more preferably 1.2 μm or more and 7 μm or less, and further preferably 1.4 μm or more and 4.1 μm or less. If the thickness is less than 1 μm, the wear resistance tends to decrease. If the thickness exceeds 14 μm, peeling or breaking of the coating tends to occur frequently when a large stress is applied between the coating and the base material in the intermittent processing. Here, the film thickness means the total thickness of each of the layers constituting the film, such as the WC layer, the Ti layer, and the hard film layer, which will be described later.
上記被膜の厚さは、例えば、透過型電子顕微鏡(TEM)を用いて、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにおける任意の3点を測定し、測定された3点の厚さの平均値をとることで求めることが可能である。WC層、Ti層、及び硬質被膜層(第一単位層、第二単位層)それぞれの厚さを測定する場合も同様である。透過型電子顕微鏡としては、例えば、日本電子株式会社製の球面収差補正装置、JEM−2100F(商品名)が挙げられる。 The thickness of the coating film is, for example, measured at any three points in a cross-sectional sample parallel to the normal direction of the surface of the base material using a transmission electron microscope (TEM), and the thickness of the three points is measured. It can be obtained by taking the average value of. The same applies when measuring the thickness of each of the WC layer, the Ti layer, and the hard coating layer (first unit layer, second unit layer). Examples of the transmission electron microscope include JEM-2100F (trade name), a spherical aberration corrector manufactured by JEOL Ltd.
(WC層)
上記被膜は、WCで示される化合物からなるWC層を含む。本実施形態に係る「WC層」は、タングステン(W)と炭素(C)とからなる層である。ここで、「WC」には、例えば「WC」及び「W2C」のような化学量論組成も含まれるし、「WC1−X」のような非化学量論組成も含まれる。上記WC層は、本実施形態に係る表面被覆切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、不可避不純物が含まれていてもよい。上記不可避不純物の含有割合は、WC層の全質量に対して0質量%以上0.2質量%以下であることが好ましい。後述する「Ti層」及び「硬質被膜層」についても同様に、本実施形態に係る表面被覆切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、不可避不純物が含まれていてもよい。
(WC layer)
The coating comprises a WC layer composed of a compound represented by WC. The "WC layer" according to the present embodiment is a layer composed of tungsten (W) and carbon (C). Here, the "WC", for example to also include the stoichiometric composition, such as "WC" and "W 2 C" are those non-stoichiometric composition such as "WC 1-X". The WC layer may contain unavoidable impurities as long as the effect of the surface coating cutting tool according to the present embodiment is not impaired. The content ratio of the unavoidable impurities is preferably 0% by mass or more and 0.2% by mass or less with respect to the total mass of the WC layer. Similarly, the "Ti layer" and the "hard coating layer" described later may contain unavoidable impurities as long as the effects of the surface coating cutting tool according to the present embodiment are not impaired.
WCがWC1−xで示される化合物である場合、xの値はWC1−x層において基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルを得て、この断面サンプルに現われた結晶粒に対して走査型電子顕微鏡(SEM)又はTEMに付帯のエネルギー分散型X線分析(EDX:Energy Dispersive X−ray spectroscopy)装置を用いて分析することにより、求めることが可能である。具体的には、上記断面サンプルのWC1−x層における任意の3点それぞれを測定して上記xの値を求め、求められた3点の値の平均値を上記断面サンプルのWC1−x層におけるxとする。ここで当該「任意の3点」は、WC1−x層中の任意の30nm×30nmの領域を3か所選択するものとする。上記EDX装置としては、例えば、日本電子株式会社製のシリコンドリフト検出器、JED−2200(商品名)が挙げられる。 When WC is a compound represented by WC 1-x , the value of x obtains a cross-sectional sample parallel to the normal direction of the surface of the substrate in the WC 1-x layer, and the crystal grains appearing in this cross-sectional sample. On the other hand, it can be obtained by analyzing using a scanning electron microscope (SEM) or an energy dispersive X-ray analysis (EDX: Energy Dispersive X-ray section section) device attached to the TEM. Specifically, each of the three arbitrary points in the WC 1-x layer of the cross-section sample is measured to obtain the value of the above x, and the average value of the obtained three points is the WC 1-x of the cross-section sample. Let x be in the layer. Here, for the "arbitrary three points", it is assumed that three arbitrary 30 nm × 30 nm regions in the WC 1-x layer are selected. Examples of the EDX device include a silicon drift detector manufactured by JEOL Ltd., JED-2200 (trade name).
表面被覆切削工具がWC層を含むことにより、上記WC層の直上に設けられているTi層と相まって、優れた靱性(すなわち、優れた耐欠損性)、耐反応性、及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具となる。上記WC層は、その厚さが0.5μm以上2.5μm以下であることが好ましく、0.6μm以上2μm以下であることがより好ましく、0.7μm以上1.4μm以下であることが更に好ましい。WC層の厚さが0.5μm未満の場合、耐摩耗性が低下する傾向にある。WC層の厚さが2.5μmを超える場合、微細なチッピングが発生しやすくなる傾向にある。 Since the surface coating cutting tool contains the WC layer, it has excellent toughness (that is, excellent fracture resistance), reactivity resistance, and abrasion resistance in combination with the Ti layer provided directly above the WC layer. It becomes a surface coating cutting tool. The thickness of the WC layer is preferably 0.5 μm or more and 2.5 μm or less, more preferably 0.6 μm or more and 2 μm or less, and further preferably 0.7 μm or more and 1.4 μm or less. .. If the thickness of the WC layer is less than 0.5 μm, the wear resistance tends to decrease. When the thickness of the WC layer exceeds 2.5 μm, fine chipping tends to occur easily.
図2は、本実施形態の一態様における表面被覆切削工具の模式断面図である。図2に示すように、上記WC層11は、上記基材10に接していてもよい。言い換えると、上記WC層11は、上記基材10の直上に設けられていてもよい。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the surface coating cutting tool according to one aspect of the present embodiment. As shown in FIG. 2, the
(Ti層)
図2に示すように、上記被膜50は、チタンを含むTi層12を含む。Ti層12は、金属チタンからなってもよい。Ti層12は、上記WC層11の直上に設けられている。上記Ti層12は、最表面層(最外層)である。上記Ti層は、例えば図5(本開示の一態様に係るTi層のX線回折スペクトルの一例を示す図)に示されるように、X線回折測定(XRD測定)を行うことにより得られたX線回折(XRD)スペクトルにおいて、2θ=40.18〜40.22゜の位置に最大ピークを有する。上記最大ピークの半価幅は、0.1〜0.118°であり、上記最大ピークは、(101)面に由来する。すなわち、上記Ti層のX線回折スペクトルが金属チタン由来のピークを有する事が示されている。本実施形態において「金属チタン由来のピーク」には、金属チタン由来のピークから多少シフトしているピークも含まれるものとする。上記Ti層のX線回折スペクトルは、例えば、株式会社リガク製の「SmartLab」(商品名)、パナリティカル製の「X’pert」(商品名)で測定することが可能である。ここで「最大ピークの半価幅」とは、上記最大ピークの半分の強度における、ピークの幅である。本実施形態では、上記Ti層における任意の3点それぞれをXRD測定し、最大ピークを示した位置の確認及び最大ピークの半価幅の算出を行う。任意の3点における平均値を、最大ピークを示した位置及び最大ピークの半価幅とする。
(Ti layer)
As shown in FIG. 2, the
従来の知見では、最表面層がTi層である切削工具を用いて難削材の切削を行った場合、難削材と当該Ti層とが溶着し、耐欠損性が著しく劣るものと考えられていた。そのため、切削工具において最表面層をTi層とすることは、従来の技術常識に反するものである。詳細なメカニズムは不明であり、上記Ti層のX線回折スペクトルの結果から直接的に導き出せる訳ではないが、WC層の直上にTi層を設けることで、WC層からTi層内にWC層を構成する元素が拡散して格子歪みが導入されるか、あるいは極めて微細な合金又はセラミックがTi層内に分散すると推定される。これにより、切削工具において最表面層がTi層であっても、優れた加工を行えるようになったと本発明者らは推測している。 According to the conventional knowledge, when a difficult-to-cut material is cut using a cutting tool whose outermost surface layer is the Ti layer, the difficult-to-cut material and the Ti layer are welded, and the fracture resistance is remarkably inferior. Was there. Therefore, it is contrary to the conventional common general knowledge that the outermost surface layer of the cutting tool is the Ti layer. The detailed mechanism is unknown and cannot be directly derived from the result of the X-ray diffraction spectrum of the Ti layer. However, by providing the Ti layer directly above the WC layer, the WC layer can be separated from the WC layer into the Ti layer. It is presumed that the constituent elements are diffused to introduce lattice strain, or that extremely fine alloys or ceramics are dispersed in the Ti layer. As a result, the present inventors speculate that excellent machining can be performed even if the outermost surface layer of the cutting tool is the Ti layer.
Ti層のXRDスペクトルにおいて、最大ピークが(101)面に由来しない場合、結果として、Ti層は耐摩耗性及び耐反応性が低下する傾向を有すると考えられる。そのため、優れた耐欠損性を有しつつ、難削材を加工した場合においても優れた耐反応性及び耐摩耗性を有する、表面被覆切削工具を提供することが困難になると考えられる。 In the XRD spectrum of the Ti layer, if the maximum peak does not originate from the (101) plane, it is considered that the Ti layer tends to have reduced wear resistance and reactivity resistance as a result. Therefore, it is considered difficult to provide a surface-coated cutting tool having excellent chipping resistance and excellent reaction resistance and wear resistance even when a difficult-to-cut material is processed.
Ti層のXRDスペクトルにおいて、最大ピークが(101)面に由来するものの、2θ=40.18゜未満の位置に確認される場合、Ti層の耐摩耗性が低下する傾向にある。Ti層のXRDスペクトルにおいて、最大ピークが(101)面に由来するものの、最大ピークが2θ=40.22゜を超える位置に確認される場合、Ti層の耐反応性が低下する傾向にある。 In the XRD spectrum of the Ti layer, although the maximum peak is derived from the (101) plane, if it is confirmed at a position of less than 2θ = 40.18 °, the wear resistance of the Ti layer tends to decrease. In the XRD spectrum of the Ti layer, although the maximum peak is derived from the (101) plane, when the maximum peak is confirmed at a position exceeding 2θ = 40.22 °, the reactivity resistance of the Ti layer tends to decrease.
上記最大ピークは、2θ=40.185〜40.215゜の位置に存在することが好ましく、2θ=40.2〜40.21゜の位置に存在することが更に好ましい。上記最大ピークが上記範囲内に確認されることは、Ti層において格子歪みが導入されていることを意味している。そのため、Ti層に優れた耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性が付与されるものと考えられる。 The maximum peak preferably exists at a position of 2θ = 40.185 to 40.215 °, and more preferably exists at a position of 2θ = 40.2 to 40.21 °. When the maximum peak is confirmed within the above range, it means that lattice strain is introduced in the Ti layer. Therefore, it is considered that the Ti layer is provided with excellent fracture resistance, reaction resistance, and wear resistance.
Ti層のXRDスペクトルにおいて、最大ピークが(101)面に由来するものの、最大ピークの半価幅が0.1゜未満である場合、Ti層の耐摩耗性が低下する傾向にある。最大ピークが(101)面に由来するものの、最大ピークの半価幅が0.118°を超える場合、Ti層の耐反応性が低下する傾向にある。 In the XRD spectrum of the Ti layer, although the maximum peak is derived from the (101) plane, when the half-value width of the maximum peak is less than 0.1 °, the wear resistance of the Ti layer tends to decrease. Although the maximum peak is derived from the (101) plane, when the half-value width of the maximum peak exceeds 0.118 °, the reactivity resistance of the Ti layer tends to decrease.
上記最大ピークの半価幅は、0.105〜0.116゜であることが好ましく0.11〜0.113゜であることが更に好ましい。 The half-value range of the maximum peak is preferably 0.105 to 0.116 °, more preferably 0.11 to 0.113 °.
上記Ti層は、その厚さが0.5μm以上1.5μm以下であることが好ましく、0.7μm以上1.2μm以下であることが更に好ましい。上記厚さが0.5μm未満である場合、耐反応性が低下する傾向にある。上記厚さが1.5μmを超える場合、耐摩耗性及び耐欠損性が低下する傾向にある。 The thickness of the Ti layer is preferably 0.5 μm or more and 1.5 μm or less, and more preferably 0.7 μm or more and 1.2 μm or less. When the thickness is less than 0.5 μm, the reactivity resistance tends to decrease. When the thickness exceeds 1.5 μm, the wear resistance and the fracture resistance tend to decrease.
(硬質被膜層)
上記被膜50は、上記基材10と上記WC層11との間に設けられた少なくとも一層の硬質被膜層13を更に含むことが好ましい(図3参照)。例えば、硬質被膜層は、一層であってもよいし、二層であってもよいし、三層以上設けられてもよい。上記硬質被膜層は、上記WC層とは組成が異なる第一単位層を少なくとも含むことが好ましく、上記WC層及び上記第一単位層とは組成が異なる第二単位層を更に含むことがより好ましい。ここで「上記基材と上記WC層との間に設けられた」とは、上記WC層の下側(基材側)に硬質被膜層が設けられていればよく、上記硬質被膜層と上記WC層とは必ずしも接触していることを要しない。言い換えると、上記硬質被膜層とWC層との間に他の層が設けられていてもよい。上記硬質被膜層は、WC層の直下に設けられることが好ましい。また、硬質被膜層は基材と必ずしも接触していることを要しない。言い換えると、上記硬質被膜層と基材との間に他の層が設けられていてもよい。
(Hard coating layer)
The
(第一単位層)
上記第一単位層は、周期表4族元素、5族元素、6族元素、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなることが好ましく、Ti、Cr、Al、及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなることがより好ましい。周期表4族元素としては、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)等が挙げられる。周期表5族元素としては、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)等が挙げられる。周期表6族元素としては、クロム(Cr)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)等が挙げられる。
(First unit layer)
The first unit layer is formed by at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Al and Si in the periodic table, or at least one of the above elements, and carbon, nitrogen and oxygen. And preferably composed of a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of boron, at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one of the above elements. And more preferably, it comprises a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron. Examples of Group 4 elements of the periodic table include titanium (Ti), zirconium (Zr), hafnium (Hf) and the like. Examples of Group 5 elements of the periodic table include vanadium (V), niobium (Nb), tantalum (Ta) and the like. Examples of the Group 6 element of the periodic table include chromium (Cr), molybdenum (Mo), and tungsten (W).
上記第一単位層を構成する化合物としては、例えば、TiWN、TiN、ZrC、TiCNO、TiAlSiN、TiSiN、TiAlN、AlCrN、TiCrSiN、TiAlCrSiN、AlCrN、AlCrO、AlCrSiN、TiZrN、TiAlMoN、TiAlNbN、AlCrTaN、AlTiVN、TiB2、TiCrHfN、CrSiWN、TiAlCN、TiSiCN、AlZrON、AlCrCN、AlHfN、CrSiBON、TiAlWN、AlCrMoCN、TiAlBN、TiAlCrSiBCNO、ZrN及びZrCN等が挙げられる。 Examples of the compound constituting the first unit layer include TiWN, TiN, ZrC, TiCNO, TiAlSiN, TiSiN, TiAlN, AlCrN, TiCrSiN, TiAlCrSiN, AlCrN, AlCrO, AlCrSiN, TiZrN, TiAlMoN, TiAlNbN, AlCrTaN, and AlTiVN. Examples thereof include TiB 2 , TiCrHfN, CrSiWN, TiAlCN, TiSiCN, AlZrON, AlCrCN, AlHfN, CrSiBON, TiAlWN, AlCrMoCN, TiAlBN, TiAlCrSiBCNO, ZrN and ZrCN.
上記硬質被膜層が上記第一単位層のみからなる場合、上記第一単位層(すなわち、上記硬質被膜層)は、その厚さが0.002μm以上10μm以下であることが好ましく、0.005μm以上1.5μm以下であることがより好ましい。 When the hard coating layer is composed of only the first unit layer, the thickness of the first unit layer (that is, the hard coating layer) is preferably 0.002 μm or more and 10 μm or less, preferably 0.005 μm or more. It is more preferably 1.5 μm or less.
(第二単位層)
上記第二単位層は、周期表4族元素、5族元素、6族元素、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなることが好ましく、Ti、Cr、Al、及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素又は、上記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなることがより好ましい。
(Second unit layer)
The second unit layer is formed by at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Al and Si in the periodic table, or at least one of the above elements, and carbon, nitrogen and oxygen. And preferably, it is composed of a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of boron, at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one of the above elements. And more preferably, it comprises a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen and boron.
上記第二単位層を構成する化合物としては、上記第一単位層を構成する化合物と同様の化合物を使用できる。 As the compound constituting the second unit layer, the same compound as the compound constituting the first unit layer can be used.
さらに、上記第一単位層及び上記第二単位層は、それぞれが交互に1層以上積層された多層構造を形成していることが好ましい。すなわち、図4に示すように、硬質被膜層13は、第一単位層131及び第二単位層132からなる多層構造を含むことが好ましい。ここで上記多層構造は、上記第一単位層又は上記第二単位層のいずれの層から積層を開始してもよい。すなわち、上記多層構造における基材側の界面は、上記第一単位層又は上記第二単位層のどちらで構成されていてもよい。また、上記多層構造における上記WC側の界面についても、上記第一単位層又は上記第二単位層のどちらで構成されていてもよい。多層構造を形成することにより、亀裂進展を抑制できる(すなわち、耐亀裂進展性に優れる)という効果がある。
Further, it is preferable that the first unit layer and the second unit layer each form a multilayer structure in which one or more layers are alternately laminated. That is, as shown in FIG. 4, the
上記硬質被膜層が上記多層構造を含む場合、上記硬質被膜層は、その厚さが0.002μm以上10μm以下であることが好ましく、0.005μm以上1.5μm以下であることがより好ましい。 When the hard coating layer contains the multilayer structure, the thickness of the hard coating layer is preferably 0.002 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.005 μm or more and 1.5 μm or less.
第一単位層及び第二単位層が上記多層構造を形成する場合、積層周期は1nm以上100nm以下であることが好ましい。積層周期が1nm未満の場合、混合層が形成され、積層構造を形成することが困難となる傾向にある。積層周期が100nmを超える場合、積層界面による亀裂進展抑制効果に改善の余地が生じる傾向にある。 When the first unit layer and the second unit layer form the above-mentioned multilayer structure, the lamination period is preferably 1 nm or more and 100 nm or less. When the lamination period is less than 1 nm, a mixed layer is formed, and it tends to be difficult to form a laminated structure. When the stacking period exceeds 100 nm, there tends to be room for improvement in the crack growth suppressing effect of the stacking interface.
また、当該多層構造の積層数は、上記硬質被膜層全体の厚さが上記範囲内となる限り、上記第一単位層、上記第二単位層をそれぞれ一層ずつ積層させる態様が含まれるとともに、両層をそれぞれ2層以上、具体的には20〜2500層ずつ交互積層させたものとすることができる。 In addition, the number of layers of the multilayer structure includes a mode in which the first unit layer and the second unit layer are laminated one by one as long as the thickness of the entire hard coating layer is within the above range. Two or more layers, specifically 20 to 2500 layers, may be alternately laminated.
≪表面被覆切削工具の製造方法≫
本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法は、基材準備工程、WC層被覆工程、及びTi層被覆工程を少なくとも含む。本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法はこれらの工程を含む限り、その他の工程を含んでもよい。以下、各工程について説明する。
≪Manufacturing method of surface coating cutting tool≫
The method for manufacturing a surface-coated cutting tool according to the present embodiment includes at least a base material preparation step, a WC layer coating step, and a Ti layer coating step. The method for manufacturing a surface-coated cutting tool according to the present embodiment may include other steps as long as these steps are included. Hereinafter, each step will be described.
<基材準備工程>
基材準備工程では、上記基材を準備する。上記基材としては、上述したようにこの種の基材として従来公知のものであればいずれのものも使用することができる。基材は、製造してもよいし、市販品を購入してもよい。基材を製造する場合、従来公知の方法を用いて製造してもよい。例えば、上記基材が超硬合金からなる場合、所定の配合組成(質量%)からなる原料粉末を市販のアトライターを用いて均一に混合して、続いてこの混合粉末を所定の形状(例えば、SEET13T3AGSN、CNMG120408等)に加圧成形した後に、所定の焼結炉において1300〜1500℃以下で、1〜2時間焼結することにより、超硬合金からなる上記基材を得ることができる。市販品を購入する場合、市販品としては、例えば、住友電工ハードメタル株式会社製のEH520(商品名)が挙げられる。
<Base material preparation process>
In the base material preparation step, the above base material is prepared. As the base material, any conventionally known base material of this type can be used as described above. The base material may be manufactured or a commercially available product may be purchased. When the base material is produced, it may be produced by a conventionally known method. For example, when the base material is made of cemented carbide, a raw material powder having a predetermined compounding composition (mass%) is uniformly mixed using a commercially available attritor, and then this mixed powder is mixed into a predetermined shape (for example,). , SEET13T3AGSN, CNMG120408, etc.) and then sintered in a predetermined sintering furnace at 1300 to 1500 ° C. or lower for 1 to 2 hours to obtain the above-mentioned base material made of cemented carbide. When purchasing a commercially available product, examples of the commercially available product include EH520 (trade name) manufactured by Sumitomo Electric Hardmetal Corp.
<WC層被覆工程>
WC層被覆工程では、上記基材の表面の少なくとも一部をWC層で被覆する。ここで、「基材の表面の少なくとも一部」には、切削加工時に被削材と接する部分及び切り屑と接する部分が含まれる。
<WC layer coating process>
In the WC layer coating step, at least a part of the surface of the base material is coated with the WC layer. Here, "at least a part of the surface of the base material" includes a portion in contact with the work material and a portion in contact with chips during cutting.
上記基材の少なくとも一部をWC層で被覆する方法としては、特に制限されないが、例えば、物理蒸着法(PVD法)によってWC層を形成することが挙げられる。 The method of coating at least a part of the base material with the WC layer is not particularly limited, and examples thereof include forming the WC layer by a physical vapor deposition method (PVD method).
上記物理蒸着法としては、従来公知の物理蒸着法を特に限定することなく用いることができる。このような物理蒸着法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、電子イオンビーム蒸着法等を挙げることができる。特に原料元素のイオン率が高いカソードアークイオンプレーティング法又はスパッタリング法を用いると、被膜を形成する前に基材表面に対して金属又はガスイオンボンバードメント処理が可能となるため、被膜と基材との密着性が格段に向上するので好ましい。 As the physical vapor deposition method, a conventionally known physical vapor deposition method can be used without particular limitation. Examples of such a physical vapor deposition method include a sputtering method, an ion plating method, an arc ion plating method, and an electron ion beam deposition method. In particular, when the cathode arc ion plating method or the sputtering method, which has a high ion ratio of the raw material element, is used, the surface of the base material can be subjected to metal or gas ion bombardment treatment before the film is formed. It is preferable because the adhesion to and from is significantly improved.
アークイオンプレーティング法によりWC層を形成する場合、例えば以下のような条件を挙げることができる。すなわち、まずWCターゲットを装置内のアーク式蒸発源にセットし、基板(基材)温度を350〜500℃及び該装置内のガス圧を0.5〜5.0Paに設定する。上記ガスとしては、アルゴンガスを導入する。そして、基板(負)バイアス電圧を10〜700V且つDC又はパルスDC(周波数30〜300kHz)に維持したまま、カソード電極に80〜150Aのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりWC層を形成することができる。この時、WC層の形成初期(膜厚が0.01μm以下の範囲)にバイアス電圧を650〜700V印加し、その後は低電圧(10V以上200V以下)と高電圧(200V以上700V以下)とを10〜200nmの範囲で当該膜厚が成長する間隔で交互に印加することが好ましい。アークイオンプレーティング法に用いる装置としては、例えば、株式会社神戸製鋼所製のAIP(商品名)が挙げられる。 When the WC layer is formed by the arc ion plating method, for example, the following conditions can be mentioned. That is, first, the WC target is set in the arc type evaporation source in the apparatus, the substrate (base material) temperature is set to 350 to 500 ° C., and the gas pressure in the apparatus is set to 0.5 to 5.0 Pa. Argon gas is introduced as the gas. Then, while maintaining the substrate (negative) bias voltage at 10 to 700 V and DC or pulse DC (frequency 30 to 300 kHz), an arc current of 80 to 150 A is supplied to the cathode electrode to remove metal ions and the like from the arc type evaporation source. The WC layer can be formed by generating it. At this time, a bias voltage of 650 to 700 V is applied at the initial stage of formation of the WC layer (the film thickness is in the range of 0.01 μm or less), and then a low voltage (10 V or more and 200 V or less) and a high voltage (200 V or more and 700 V or less) are applied. It is preferable to apply the voltage alternately in the range of 10 to 200 nm at intervals at which the film thickness grows. Examples of the device used for the arc ion plating method include AIP (trade name) manufactured by Kobe Steel, Ltd.
<Ti層被覆工程>
本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法は、上記WC層被覆工程の後にTi層被覆工程を更に含む。Ti層の形成方法は、特に制限なく、従来の方法を用いることが可能である。具体的には、例えば、上述したPVD法によってTi層を形成することが挙げられる。同一の装置を用いて、上記WC層被覆工程とTi層被覆工程とを連続して行ってもよい。
<Ti layer coating process>
The method for manufacturing a surface coating cutting tool according to the present embodiment further includes a Ti layer coating step after the WC layer coating step. The method for forming the Ti layer is not particularly limited, and a conventional method can be used. Specifically, for example, the Ti layer may be formed by the PVD method described above. The WC layer coating step and the Ti layer coating step may be continuously performed using the same device.
アークイオンプレーティング法によりWC層直上にTi層を形成する場合、基材へのWC層の形成が終了後、30秒以内にWC層の直上にTi層の形成を開始することが好ましい。すなわち、WC層成膜終了時から、Ti層成膜開始までの時間は、30秒以内であることが好ましい。基材へのWC層の形成が終了後、30秒が経過した後にWC層の直上にTi層を形成した場合、Ti層中のチタンが酸化物等を形成する傾向にある。係る場合、優れた耐欠損性を有しつつ、優れた耐反応性及び耐摩耗性を有する、表面被覆切削工具を提供することが達成できないものと考えられる。 When the Ti layer is formed directly above the WC layer by the arc ion plating method, it is preferable to start the formation of the Ti layer directly above the WC layer within 30 seconds after the formation of the WC layer on the base material is completed. That is, the time from the end of the WC layer film formation to the start of the Ti layer film formation is preferably 30 seconds or less. When the Ti layer is formed directly above the WC layer 30 seconds after the formation of the WC layer on the base material is completed, the titanium in the Ti layer tends to form an oxide or the like. In such a case, it is considered that it is not possible to provide a surface-coated cutting tool having excellent reaction resistance and wear resistance while having excellent fracture resistance.
アークイオンプレーティング法によりTi層を形成する場合、例えば以下のような条件を挙げることができる。すなわち、まずTiターゲットを装置内のアーク式蒸発源にセットし、基板(基材)温度を350〜500℃及び該装置内のガス圧を0.1〜2.0Paに設定する。上記ガスとしては、アルゴンガスを導入する。そして、基板(負)バイアス電圧を0〜100V且つDC又はパルスDC(周波数10〜300kHz)に維持したまま、カソード電極に80〜180Aのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりTi層を形成することができる。アークイオンプレーティング法に用い得る装置は、WC層被覆工程と同様である。
When the Ti layer is formed by the arc ion plating method, for example, the following conditions can be mentioned. That is, first, the Ti target is set in the arc type evaporation source in the apparatus, the substrate (base material) temperature is set to 350 to 500 ° C., and the gas pressure in the apparatus is set to 0.1 to 2.0 Pa. Argon gas is introduced as the gas. Then, while maintaining the substrate (negative) bias voltage at 0 to 100 V and DC or pulse DC (
<その他の工程>
本実施形態に係る製造方法では、上述した工程の他にも、上記基材と上記WC層との間に硬質被膜層を形成する硬質被膜層被覆工程を適宜行ってもよい。上述の硬質被膜層は、従来の方法によって形成されてもよい。具体的には、例えば、上述したPVD法によって硬質被膜層を形成することが挙げられる。
<Other processes>
In the production method according to the present embodiment, in addition to the above-mentioned steps, a hard coating layer coating step of forming a hard coating layer between the above-mentioned base material and the above-mentioned WC layer may be appropriately performed. The above-mentioned hard coating layer may be formed by a conventional method. Specifically, for example, the hard coating layer is formed by the PVD method described above.
本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。 The present embodiment will be described in more detail with reference to Examples. However, these embodiments do not limit the present embodiment.
<実施例1>
(基材準備工程)
まず、基材準備工程として、JIS規格K30超硬合金(形状:JIS規格AXMT170530)及びJIS規格K20超硬合金(形状:JIS規格CNMG120408)を基材としてそれぞれ準備した。次に、上記各基材をアークイオンプレーティング装置(株式会社神戸製鋼所製、商品名:AIP)の所定の位置にセットした。
<Example 1>
(Base material preparation process)
First, as a base material preparation step, JIS standard K30 cemented carbide (shape: JIS standard AXMT170530) and JIS standard K20 cemented carbide (shape: JIS standard CNMG120408) were prepared as base materials, respectively. Next, each of the above base materials was set at a predetermined position of an arc ion plating apparatus (manufactured by Kobe Steel, Ltd., trade name: AIP).
(WC層被覆工程)
WC層被覆工程として、アークイオンプレーティング法により上記基材の上にWC層を形成した。具体的には以下の方法で行った。まずWCターゲット(組成がWCであってC量が5.9質量%である焼結ターゲット又は溶成ターゲット)をアークイオンプレーティング装置のアーク式蒸発源にセットした。次に、基材温度を450℃及び該装置内のガス圧を1.3Paに設定した。上記ガスとしては、アルゴンガスを導入した。そして、基材(負)バイアス電圧を30V且つDC又はパルスDC(周波数30kHz)に維持したまま、カソード電極に120Aのアーク電流を供給した。アーク電流の供給でアーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりWC層を形成した。ここで、WC層の形成初期(膜厚が0.2μm以下の範囲)では、基材温度を450℃とし、且つ低周波数30kHzのバイアスと高周波数300kHzのバイアスとを0.5分間隔で交互に印加した。
(WC layer coating process)
As a WC layer coating step, a WC layer was formed on the base material by the arc ion plating method. Specifically, the method was as follows. First, a WC target (sintered target or melted target having a composition of WC and a C content of 5.9% by mass) was set in an arc evaporation source of an arc ion plating apparatus. Next, the substrate temperature was set to 450 ° C. and the gas pressure in the apparatus was set to 1.3 Pa. Argon gas was introduced as the gas. Then, an arc current of 120 A was supplied to the cathode electrode while maintaining the base material (negative) bias voltage at 30 V and DC or pulse DC (frequency 30 kHz). The WC layer was formed by generating metal ions or the like from an arc type evaporation source by supplying an arc current. Here, at the initial stage of forming the WC layer (the film thickness is in the range of 0.2 μm or less), the substrate temperature is set to 450 ° C., and the low frequency 30 kHz bias and the high frequency 300 kHz bias are alternated at 0.5 minute intervals. Was applied to.
(Ti層被覆工程)
WC層被覆工程を行った後に以下の手順にて、WC層の直上にTi層を形成した。なお、Tiからなるターゲット(Tiターゲット)は、前述のWC層被覆工程を行う前に上記アークイオンプレーティング装置のアーク式蒸発源にセットした。次に、基材温度を420℃及び該装置内のガス圧を1.0Paに設定した。上記ガスとしては、アルゴンガスを導入した。そして、基材(負)バイアス電圧を30VDCに維持したまま、カソード電極に150Aのアーク電流を供給した。アーク電流の供給でアーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりTi層をWC層の直上に形成した。WC層成膜終了時から、Ti層成膜開始までの時間は、17秒とされた。以上により、実施例1の表面被覆切削工具が製造された。以上のようにして、タングステンと炭素とからなる厚さ1.1μmのWC層と、上記WC層の直上に設けられたチタンを含む厚さ1.2μmのTi層とを含む被膜を有する、基材が異なる2種の表面被覆切削工具が準備された。
(Ti layer coating process)
After performing the WC layer coating step, a Ti layer was formed directly above the WC layer by the following procedure. The target made of Ti (Ti target) was set in the arc type evaporation source of the arc ion plating apparatus before the above-mentioned WC layer coating step was performed. Next, the substrate temperature was set to 420 ° C. and the gas pressure in the apparatus was set to 1.0 Pa. Argon gas was introduced as the gas. Then, an arc current of 150 A was supplied to the cathode electrode while maintaining the base material (negative) bias voltage at 30 VDC. The Ti layer was formed directly above the WC layer by generating metal ions and the like from an arc type evaporation source by supplying an arc current. The time from the end of the WC layer film formation to the start of the Ti layer film formation was 17 seconds. As described above, the surface coating cutting tool of Example 1 was manufactured. As described above, the group having a coating film including a WC layer having a thickness of 1.1 μm composed of tungsten and carbon and a Ti layer having a thickness of 1.2 μm containing titanium provided directly above the WC layer. Two types of surface coating cutting tools with different materials were prepared.
<実施例2〜実施例20>
実施例1と同様に、基材準備工程及びWC層被覆工程が行われた。その後、Ti層被覆工程の基材温度を350〜500℃の範囲内で変動させ、該装置内のガス圧を0.1〜2.0Paの範囲内で変動させた。ガスとしては、アルゴンガスを導入した。そして、基材(負)バイアス電圧を0〜100V且つDC又はパルスDC(周波数10〜300kHz)に維持したまま、カソード電極にアーク電流を80〜180Aの範囲で変動させて供給した。アーク電流の供給でアーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりTi層をWC層の直上に形成した。DCの際は、バイアス電圧を高くすることによりTi層の膜硬度は高くなり、パルスDCの際は、周波数を高くし、かつバイアス電圧を低くすることにより、Ti層の膜硬度は高くなる。WC層成膜終了時から、Ti層成膜開始時までの時間は、30秒以内とされた。以上により、実施例2〜実施例20に示す表面被覆切削工具が、異なる基材を用いてそれぞれ2種準備された。なお、基材温度を350〜500℃の範囲内で高くすれば(101)面に由来するピークの半価幅が大きくなるという傾向を有し、低くすれば当該半価幅が小さくなるという傾向を有する。ガス圧を0.1〜2.0Paの範囲内で高くすれば(101)面に由来するピークにおける2θが大きくなるという傾向を有し、低くすれば当該2θが小さくなるという傾向を有する。
<Examples 2 to 20>
A substrate preparation step and a WC layer coating step were carried out in the same manner as in Example 1. Then, the base material temperature in the Ti layer coating step was varied in the range of 350 to 500 ° C., and the gas pressure in the apparatus was varied in the range of 0.1 to 2.0 Pa. Argon gas was introduced as the gas. Then, while maintaining the base material (negative) bias voltage at 0 to 100 V and DC or pulse DC (
<実施例21〜実施例24>
WC層被覆工程を行う前に以下の手順にて、基材の直上に硬質被膜層を形成した。まず表1に記載の硬質被膜層の組成の欄における金属組成を含むターゲット(焼結ターゲット又は溶成ターゲット)をアークイオンプレーティング装置のアーク式蒸発源にセットした。次に、基材温度を350〜500℃の範囲で変動させ、該装置内のガス圧を0.8〜5.0Paの範囲で変動させた。反応ガスとしては、アルゴンガスを導入した。その後、カソード電極にアーク電流を80〜150Aの範囲で変動させて供給した。アーク電流の供給でアーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによって、表1に記載の厚さまで硬質被膜層を形成した。なお、実施例22及び実施例24に係る交互積層構造の硬質被膜層を形成する場合は、表1において左側に記載されているものから順に第一単位層、第二単位層として目的の厚さになるまで繰り返して積層した。その後、表1に記載の厚みを有するWC層及びTi層の形成が、実施例2〜実施例20と同様の手順で行われることにより、実施例21〜実施例24に示す表面被覆切削工具が、異なる基材を用いてそれぞれ2種準備された。
<Examples 21 to 24>
Before performing the WC layer coating step, a hard coating layer was formed directly above the base material by the following procedure. First, a target (sintered target or melted target) containing a metal composition in the column of composition of the hard coating layer shown in Table 1 was set in the arc type evaporation source of the arc ion plating apparatus. Next, the substrate temperature was varied in the range of 350 to 500 ° C., and the gas pressure in the apparatus was varied in the range of 0.8 to 5.0 Pa. Argon gas was introduced as the reaction gas. Then, the arc current was varied and supplied to the cathode electrode in the range of 80 to 150 A. A hard coating layer was formed to the thickness shown in Table 1 by generating metal ions or the like from an arc type evaporation source by supplying an arc current. When forming the hard coating layer having the alternating laminated structure according to Examples 22 and 24, the desired thickness is used as the first unit layer and the second unit layer in order from those listed on the left side in Table 1. It was repeatedly laminated until it became. After that, the WC layer and the Ti layer having the thicknesses shown in Table 1 are formed in the same procedure as in Examples 2 to 20, so that the surface coating cutting tools shown in Examples 21 to 24 can be obtained. , Two types were prepared using different substrates.
<比較例1>
表1に示すように、基材の直上に従来公知の方法を用いて硬質被膜層としてTiN層が設けられ、TiN層の直上にTi層が設けられた。また、当該Ti層はXRDスペクトルにおける最大強度を示す面が(002)面であった。これにより、表1に示す比較例1に示す表面被覆切削工具が、異なる基材を用いて2種準備された。
<Comparative example 1>
As shown in Table 1, a TiN layer was provided as a hard coating layer directly above the base material by a conventionally known method, and a Ti layer was provided directly above the TiN layer. Further, in the Ti layer, the plane showing the maximum intensity in the XRD spectrum was the (002) plane. As a result, two types of surface-coated cutting tools shown in Comparative Example 1 shown in Table 1 were prepared using different base materials.
<比較例2>
基材温度を250℃とすること以外は、実施例7と同様の方法により、比較例2に示す表面被覆切削工具が、異なる基材を用いて2種準備された。比較例2において、WC層の直上に設けられたTi層は、XRDスペクトルにおける最大強度を示す面が(002)面であった(表1)。
<Comparative example 2>
Two types of surface coating cutting tools shown in Comparative Example 2 were prepared using different base materials by the same method as in Example 7 except that the base material temperature was set to 250 ° C. In Comparative Example 2, in the Ti layer provided directly above the WC layer, the plane showing the maximum intensity in the XRD spectrum was the (002) plane (Table 1).
<比較例3>
表1に示すように、Ti層の直上に従来公知の方法を用いてTiN層を形成したこと以外は、実施例7と同様の方法により、比較例3に示す表面被覆切削工具が、異なる基材を用いて2種準備された。
<Comparative example 3>
As shown in Table 1, the surface-coated cutting tools shown in Comparative Example 3 have different groups by the same method as in Example 7 except that the TiN layer is formed directly above the Ti layer by a conventionally known method. Two kinds were prepared using the wood.
<比較例4>
表1に示すように、装置内のガス圧を2.5Paとすること以外は、実施例7と同様の方法により、比較例4に示す表面被覆切削工具が、異なる基材を用いて2種準備された。比較例4において、WC層の直上に設けられたTi層は、XRDスペクトルにおける最大ピーク位置(2θ)が40.230°であり、半価幅が0.120°であった。
<Comparative example 4>
As shown in Table 1, two types of surface-coated cutting tools shown in Comparative Example 4 are used by different base materials by the same method as in Example 7 except that the gas pressure in the apparatus is 2.5 Pa. Prepared. In Comparative Example 4, the Ti layer provided directly above the WC layer had a maximum peak position (2θ) of 40.230 ° and a half-value width of 0.120 ° in the XRD spectrum.
<評価>
(XRD測定)
XRD測定用装置(パナリティカル製、商品名:X’pert)を用いて、以下の条件で上述のTi層における任意の3点を測定した。最大ピークを示した測定面は、表1の「最大ピークを示した測定面」に示され、最大ピークを示した位置は、表1の「最大ピーク位置」に示され、最大ピークの半価幅は、表1の「半価幅」の欄に示さている。なお、上記Ti層が最表面でない場合(比較例3)は、機械研磨等で上記Ti層を露出させてからXRD測定を行った。
XRD法の測定条件
走査軸 :2θ−θ
X線源 :Cu−Kα線(1.541862Å)
検出器 :0次元検出器(シンチレーションカウンタ)
管電圧 :45kV
管電流 :40mA
入射光学系 :ミラーの利用
受光光学系 :アナライザ結晶(PW3098/27)の利用
ステップ :0.03°
積算時間 :2秒
スキャン範囲(2θ) :10°〜120°
<Evaluation>
(XRD measurement)
Using an XRD measuring device (manufactured by PANalytical, trade name: X'pert), arbitrary three points in the above-mentioned Ti layer were measured under the following conditions. The measurement surface showing the maximum peak is shown in the "measurement surface showing the maximum peak" in Table 1, and the position showing the maximum peak is shown in the "maximum peak position" in Table 1, and the half price of the maximum peak is shown. The width is shown in the “Half price range” column of Table 1. When the Ti layer was not the outermost surface (Comparative Example 3), the XRD measurement was performed after exposing the Ti layer by mechanical polishing or the like.
Measurement conditions of XRD method Scanning axis: 2θ-θ
X-ray source: Cu-Kα ray (1.541862 Å)
Detector: 0-dimensional detector (scintillation counter)
Tube voltage: 45kV
Tube current: 40mA
Incident optical system: Use of mirror Light receiving optical system: Use of analyzer crystal (PW3098 / 27) Step: 0.03 °
Accumulation time: 2 seconds Scan range (2θ): 10 ° to 120 °
(層の厚みの測定)
WC層、Ti層、硬質被膜層(第一単位層、第二単位層)、及び被膜の厚さは、以下のようにして求めた。まず透過型電子顕微鏡(TEM)(日本電子株式会社製、商品名:JEM−2100F)を用いて、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにおける任意の3点を測定した。その後、測定された3点の厚さの平均値をとることで求めた。結果は、下記表1の「層厚」の欄に示されている。表1中、「WC層」及び「硬質被膜層」における「−」との表記は、該当する層が被膜中に存在しないことを示す。また、実施例22における「AlCrN(11nm)/TiAlSiN(9nm)/TiSiN(13nm)/TiAlSiN(9nm)多層構造」の表記は、硬質被膜層が、厚さ11nmのTiAlSiN層(第一単位層)、厚さ9nmのTiAlSiN層(第二単位層)、厚さ13nmのTiSiN層(第一単位層)、及び厚さ9nmのTiAlSiN層(第二単位層)を上下交互積層した多層構造(合計厚み0.7μm)により形成されていることを示している。実施例24も同様である。
(Measurement of layer thickness)
The thicknesses of the WC layer, the Ti layer, the hard coating layer (first unit layer, second unit layer), and the coating were determined as follows. First, using a transmission electron microscope (TEM) (manufactured by JEOL Ltd., trade name: JEM-2100F), arbitrary three points in a cross-sectional sample parallel to the normal direction of the surface of the base material were measured. Then, it was obtained by taking the average value of the thicknesses of the three measured points. The results are shown in the "Layer Thickness" column of Table 1 below. In Table 1, the notation "-" in the "WC layer" and the "hard coating layer" indicates that the corresponding layer does not exist in the coating. Further, in the notation of "AlCrN (11 nm) / TiAlSiN (9 nm) / TiSiN (13 nm) / TiAlSiN (9 nm) multilayer structure" in Example 22, the hard coating layer is a TiAlSiN layer (first unit layer) having a thickness of 11 nm. , TiAlSiN layer (second unit layer) with a thickness of 9 nm, TiSiN layer (first unit layer) with a thickness of 13 nm, and TiAlSiN layer (second unit layer) with a thickness of 9 nm are alternately laminated vertically (total thickness). It is shown that it is formed by 0.7 μm). The same applies to Example 24.
<切削試験>
上述のようにして作製した試料(実施例1〜24、比較例1〜4)の切削工具を用いて、評価試験1(正面フライス加工試験)及び評価試験2(旋削加工試験)を実施した。表面被覆切削工具の基材として、評価試験1には、材質がK30超硬合金(JIS)であり、形状がAXMT170530(JIS)である基材(フライス加工用刃先交換型切削チップ)を用いた。評価試験2には、材質がK20超硬合金(JIS)であり、形状がCNMG120408(JIS)である基材(旋削加工用刃先交換型切削チップ)を用いた。各試験の切削条件を以下に示す。評価試験1は、切削時間が長いほど耐欠損性及び耐反応性に優れる切削工具として評価することができる。評価試験2は、切削時間が長いほど耐摩耗性に優れる切削工具として評価することができる。評価試験の結果は、表2に示されている。
<Cutting test>
Evaluation test 1 (front milling test) and evaluation test 2 (turning test) were carried out using the cutting tools of the samples (Examples 1 to 24 and Comparative Examples 1 to 4) prepared as described above. As the base material of the surface coating cutting tool, a base material (milling cutting edge exchange type cutting tip) having a material of K30 cemented carbide (JIS) and a shape of AXMT170530 (JIS) was used for evaluation test 1. .. For the
(評価試験1(正面フライス加工試験)の切削条件)
被削材(材質) :Ti−6Al−4V
速度 :50m/分
送り :0.1mm/刃
軸方向への切込み(ap):10mm
径方向への切込み(ae):10mm
切削環境 :WET
評価法 :切削工具が欠損するまでの切削時間
(Cutting conditions for evaluation test 1 (front milling test))
Work material (material): Ti-6Al-4V
Velocity: 50 m / min feed: 0.1 mm / notch in the blade axis direction (ap): 10 mm
Radial notch (ae): 10 mm
Cutting environment: WET
Evaluation method: Cutting time until the cutting tool is damaged
(評価試験2(旋削加工試験)の切削条件)
被削材(材質) :インコネル718
速度 :50m/分
送り :0.15mm/rev
切り込み :0.5mm
切削環境 :WET
評価法 :逃げ面摩耗量0.2mm又は欠損までの切削時間
(Cutting conditions for evaluation test 2 (turning test))
Work Material (Material): Inconel 718
Speed: 50m / min feed: 0.15mm / rev
Notch: 0.5 mm
Cutting environment: WET
Evaluation method: flank wear amount 0.2 mm or cutting time until chipping
上記切削試験の結果から、実施例1〜24の切削工具は、比較例1〜4の切削工具に比べて、耐欠損性、耐反応性、及び耐摩耗性に優れていることが分かった。このことから、優れた耐欠損性を有しつつ、難削材を加工した場合においても優れた耐反応性及び耐摩耗性を有する、最表面層にチタンを含む層を含む表面被覆切削工具が提供されることが示された。 From the results of the above cutting test, it was found that the cutting tools of Examples 1 to 24 are superior in fracture resistance, reactivity resistance, and wear resistance as compared with the cutting tools of Comparative Examples 1 to 4. From this, a surface-coated cutting tool containing a layer containing titanium in the outermost surface layer, which has excellent chipping resistance and also has excellent reactivity resistance and wear resistance even when a difficult-to-cut material is processed, can be used. It was shown to be provided.
以上のように本発明の実施形態及び実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態及び各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。 Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, it is planned from the beginning that the configurations of the above-described embodiments and examples are appropriately combined.
今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態及び実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments and examples disclosed this time should be considered as exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the embodiments and examples described above, and is intended to include meaning equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.
1 すくい面
2 逃げ面
3 刃先稜線部
10 基材
11 WC層
12 Ti層
13 硬質被膜層
50 被膜
100 表面被覆切削工具
131 第一単位層
132 第二単位層。
1 Scooping
Claims (8)
前記Ti層は、最表面層であり、
前記Ti層は、X線回折スペクトルにおいて、2θ=40.18〜40.22゜の位置に最大ピークを有し、
前記最大ピークの半価幅は、0.1〜0.118°であり、
前記最大ピークは、(101)面に由来する、
表面被覆切削工具。 A surface-coated cutting tool including a base material and a coating film provided on the base material, wherein the coating film contains a WC layer composed of tungsten and carbon and a titanium-containing Ti provided directly above the WC layer. Including layers
The Ti layer is the outermost layer and
The Ti layer has a maximum peak at a position of 2θ = 40.18 to 40.22 ° in the X-ray diffraction spectrum.
The half price range of the maximum peak is 0.1 to 0.118 °.
The maximum peak is derived from the (101) plane.
Surface coating cutting tool.
前記Ti層は、その厚さが0.5μm以上1.5μm以下である、
請求項1に記載の表面被覆切削工具。 The thickness of the WC layer is 0.5 μm or more and 2.5 μm or less.
The Ti layer has a thickness of 0.5 μm or more and 1.5 μm or less.
The surface coating cutting tool according to claim 1.
前記硬質被膜層は、前記WC層とは組成が異なる第一単位層を少なくとも含み、
前記第一単位層は、周期表4族元素、5族元素、6族元素、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は前記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなる、
請求項1又は請求項2に記載の表面被覆切削工具。 The coating further comprises at least one hard coating layer provided between the substrate and the WC layer.
The hard coating layer contains at least a first unit layer having a composition different from that of the WC layer.
The first unit layer is formed by at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Al and Si in the periodic table, or at least one of the elements, and carbon, nitrogen and oxygen. And a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of boron,
The surface coating cutting tool according to claim 1 or 2.
前記第二単位層は、周期表4族元素、5族元素、6族元素、Al及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素、又は前記元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物からなる、請求項3又は請求項4に記載の表面被覆切削工具。 The hard coating layer further includes the WC layer and a second unit layer having a composition different from that of the first unit layer.
The second unit layer is composed of at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements, Al and Si, or at least one of the elements, and carbon, nitrogen and oxygen. The surface-coated cutting tool according to claim 3 or 4, which comprises a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of and boron.
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