JP5928964B2

JP5928964B2 - 表面被覆切削工具

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Publication number: JP5928964B2
Application number: JP2014501951A
Authority: JP
Inventors: パサート・アノンサック; 晋奥野; 秀明金岡; 恵里香岩井; 喬啓市川
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2016-06-01
Anticipated expiration: 2032-08-10
Also published as: US9381575B2; EP2823919B1; EP2823919A1; JPWO2013128673A1; US20150037612A1; WO2013128673A1; CN104136156A; CN104136156B; KR101990169B1; KR20140138124A; EP2823919A4

Description

本発明は、基材と該基材上に形成された被膜とを含む表面被覆切削工具およびその製造方法に関する。

従来より、基材と該基材上に形成された被膜とを含む表面被覆切削工具において、その被膜としてＴｉＢ₂層を含むものが知られている。

たとえば、特開昭５１−１４８７１３号公報（特許文献１）は、超硬合金基体および表面層からなり、この表面層は重ねられた２つの部分層で構成されており、そのうち外側部分層は酸化アルミニウムおよび／または酸化ジルコニウムからなり、内側部分層は１種類以上のホウ化物、特にチタン、ジルコニウム、ハフニウム等の元素の二ホウ化物（すなわちＴｉＢ₂層）から成る耐摩耗性成形部材を開示している。

上記表面層のうち内側部分層は、１０００℃、５０ｔｏｒｒの高温、高真空の条件下で、反応原料ガスとして水素を１９００ｌ／時間、ＴｉＣｌ₄を２０ｍｌ／時間、ＢＣｌ₃を４ｇ／時間の条件で投入し１時間成膜することにより、３μｍのＴｉＢ₂層を形成している。また外側部分層としては、５μｍの酸化アルミニウム層が形成されている。

しかしながら、上記成膜時の高温、高真空の条件下において超硬合金基体中の接合層およびＴｉＢ₂層中のホウ素の拡散により強η層および／またはホウ素含有脆性層が生じ、このためこの耐摩耗性成形部材の寿命を著しく低下させていた。

上記の問題を解決することを目的として、ホウ素の拡散抑制およびＴｉＢ₂層におけるＴｉＢ₂の微粒化により耐摩耗性を向上させた被覆物品が提案されている（特表２０１１−５０５２６１号公報（特許文献２））。この被覆物品は、超硬基材の表面に０．１〜３μｍの窒化チタン、炭窒化チタンおよび炭ホウ素窒化チタンの群からなる層を被覆した後、１〜５μｍのＴｉＢ₂層が形成されている。上記各層のうちＴｉＢ₂層の形成条件は、１０容量％の水素、０．４容量％のＴｉＣｌ₄、０．７容量％のＢＣｌ₃および８８．９容量％のアルゴンガスからなる原料ガス組成で、１時間、標準圧力、温度８００℃において、熱ＣＶＤ法により厚み２．５μｍのＴｉＢ₂層が形成されている。この被覆物品においては、超硬基材中にホウ素の拡散によるホウ素含有脆性層が形成されておらず、ＴｉＢ₂層におけるＴｉＢ₂の粒径も５０ｎｍ以下に制御されており、ある程度の工具寿命の向上が図られていた。

特開昭５１−１４８７１３号公報特表２０１１−５０５２６１号公報

上記のように特許文献２の被覆物品は、ある程度の工具寿命の向上が測られたものであるが、強η層および／またはホウ素含有脆性層形成の抑制やＴｉＢ₂層におけるＴｉＢ₂の粒径の制御のみに着目されているため、ＴｉＢ₂層の性能をさらに向上させるためには限界があり、他の観点からの考察が必要とされていた。

また、このような被覆物品を用いて難削材のＴｉ基合金を加工する場合のように、特に刃先の温度が上昇しやすい加工や切屑の独特な形状（鋸刃型）によって工具の刃先に応力の集中や振動が発生しやすい加工においては、刃先の溶着やチッピングに起因して、耐チッピング性の向上等さらなる性能の向上が求められていた。

本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、被膜としてＴｉＢ₂層を含み、耐摩耗性と耐チッピング性とを高度に向上させた表面被覆切削工具を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねたところ、ＴｉＢ₂層の結晶組織を制御することが重要であるとの知見を得、この知見に基づきさらに検討を重ねることにより、本発明を完成させたものである。

すなわち、本発明の表面被覆切削工具は、基材と該基材上に形成された被膜とを含み、該被膜は、少なくとも一層のＴｉＢ₂層を含み、該ＴｉＢ₂層は、配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）においてＴＣ（１００）が最大となるか、または（１００）面のＸ線回折強度Ｉ（１００）と（１０１）面のＸ線回折強度Ｉ（１０１）との比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）が１．２以上であることを特徴とする。

ここで、該ＴＣ（１００）は、３以上であることが好ましい。
また、本発明は、基材と該基材上に形成された被膜とを含み、該被膜は少なくとも一層のＴｉＢ₂層を含む表面被覆切削工具の製造方法にも係わり、該製造方法は、該ＴｉＢ₂層を形成するステップを含み、該ステップは、１μｍ／ｈｒ以下の成膜速度で該ＴｉＢ₂層を化学気相蒸着法により形成することを特徴とする。

本発明の表面被覆切削工具は、耐摩耗性と耐チッピング性とを高度に向上させたという優れた効果を示す。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
＜表面被覆切削工具＞
本発明の表面被覆切削工具は、基材と該基材上に形成された被膜とを含む構成を有する。このような被膜は、基材の全面を被覆することが好ましいが、基材の一部がこの被膜で被覆されていなかったり、被膜の構成が部分的に異なっていたとしても本発明の範囲を逸脱するものではない。

このような本発明の表面被覆切削工具は、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、タップなどの切削工具として好適に使用することができる。

＜基材＞
本発明の表面被覆切削工具に用いられる基材は、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。たとえば、超硬合金（たとえばＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、あるいはＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加したものも含む）、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、酸化アルミニウムなど）、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体のいずれかであることが好ましい。

これらの各種基材の中でも、特にＷＣ基超硬合金、サーメット（特にＴｉＣＮ基サーメット）を選択することが好ましい。これは、これらの基材が特に高温における硬度と強度とのバランスに優れ、上記用途の表面被覆切削工具の基材として優れた特性を有するためである。

なお、表面被覆切削工具が刃先交換型切削チップ等である場合、このような基材は、チップブレーカを有するものも、有さないものも含まれ、また、刃先稜線部は、その形状がシャープエッジ（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とを組み合せたもののいずれのものも含まれる。

＜被膜＞
本発明の被膜は、少なくとも一層のＴｉＢ₂層を含む限り、他の層を含んでいてもよい。他の層としては、たとえばＡｌ₂Ｏ₃層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＢＮＯ層、ＴｉＣＮＯ層、ＴｉＡｌＮ層、ＴｉＡｌＣＮ層、ＴｉＡｌＯＮ層、ＴｉＡｌＯＮＣ層等を挙げることができる。なお、本発明において、「ＴｉＮ」や「ＴｉＣＮ」等の化学式において特に原子比を特定していないものは、各元素の原子比が「１」のみであることを示すものではなく、従来公知の原子比が全て含まれるものとする。

このような本発明の被膜は、基材を被覆することにより、耐摩耗性や耐チッピング性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。

このような本発明の被膜は、３〜３０μｍ、より好ましくは５〜２０μｍの厚みを有することが好適である。その厚みが３μｍ未満では、耐摩耗性が不十分となる場合があり、３０μｍ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または破壊が高頻度に発生する場合がある。

＜ＴｉＢ₂層＞
本発明の被膜に含まれるＴｉＢ₂層は、配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）においてＴＣ（１００）が最大となるか、または（１００）面のＸ線回折強度Ｉ（１００）と（１０１）面のＸ線回折強度Ｉ（１０１）との比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）が１．２以上であることを特徴とする。本発明のＴｉＢ₂層は、このような特有の結晶組織を有することにより、耐摩耗性と耐チッピング性とが高度に向上するという優れた効果を示す。これは、ＴｉＢ₂層の結晶組織が配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）においてＴＣ（１００）が最大となるか、または（１００）面のＸ線回折強度Ｉ（１００）と（１０１）面のＸ線回折強度Ｉ（１０１）との比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）が１．２以上であるという特有の特性を示すことにより、基材表面に対しＴｉＢ₂結晶が（１００）方向に配向し、硬度およびヤング率が優位になり、過酷な切削条件に伴う衝撃および振動に対し優れた耐摩耗性および耐チッピング性を発揮するためであると考えられる。

ここで、ＴｉＢ₂層とは、二ホウ化チタン（ＴｉＢ₂）により構成される層をいう。なお、このＴｉＢ₂層に不可避不純物等が含まれていても本発明の範囲を逸脱するものではない。

上記の特性はいずれもＸ線回折強度に関係するものであるが、このうち配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）とは、以下の式（１）により規定されるものである。

式（１）中、Ｉ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面のＸ線回折強度を示し、Ｉ₀（ｈｋｌ）はＪＣＰＤＳ３５−０７４１（ＪＣＰＤＳはＪｏｉｎｔＣｏｍｍｉｔｔｅｅｏｎＰｏｗｄｅｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｓ（粉末Ｘ線回折標準）である）による（ｈｋｌ）面を構成するＴｉＢ₂のＸ線粉末回折強度（標準強度）を示す。また式（１）中のｎは、計算に用いた反射数を示し、本発明では８である。なお、用いた反射（ｈｋｌ）は、（００１）、（１００）、（１０１）、（１１０）、（（１０２）＋（１１１））、（２０１）、（１１２）、および（（１０３）＋（２１０））の８面であり、式（１）の右辺の中括弧部分は、これら８面の平均値を示す。なお、「（（１０２）＋（１１１））」は、（１０２）面と（１１１）面との反射が非常に近接しているためこれら２つの反射の合計強度を１つの反射として処理することを意味する。「（（１０３）＋（２１０））」についても同様である。

そして、「配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）においてＴＣ（１００）が最大となる」とは、上記全８面について式（１）により配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）を求めると、ＴＣ（１００）が最大値を示すことを意味し、すなわちこれはＴｉＢ₂の結晶が（１００）面に強配向することを示しており、このように（１００）面が配向面となることにより、硬度とヤング率が過酷な切削条件に伴う衝撃および振動に対し優位になるため、耐摩耗性と耐チッピング性の向上に資するものとなる。

なお、上記ＴＣ（１００）は、３以上であることが好ましく、より好ましくは４以上である。これは、ＴＣ（１００）が３以上であると特に耐チッピング性が向上するという特性が示されるためである。なお、ＴＣ（１００）はこのような観点から大きくなればなるほど好ましいため、特にその上限は制限されないが、ＴｉＢ₂を上記方向に成膜させるのに時間がかかるためコストメリットが低下するという観点からその上限は７以下とすることが好ましい。

一方、上記配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）とは別に、（１００）面のＸ線回折強度Ｉ（１００）と（１０１）面のＸ線回折強度Ｉ（１０１）との比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）を規定するのは、本発明の被膜としてＴｉＮやＴｉＣＮなどの他の層が形成された場合に、ＴｉＢ₂の回折ピークと当該他の層の回折ピークとが重なる場合があり、正確に配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）を評価できない場合があるためである。

このような比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）が１．２以上である場合もＴｉＢ₂の結晶が（１００）面に強配向することを示しており、上記と同様の理由から耐摩耗性と耐チッピング性の向上に資するものとなる。

なお、この比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）は、１．２以上、より好ましくは２以上、さらに好ましくは３以上である。なお、この比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）は、上記のような観点から大きくなればなるほど好ましいため、特にその上限は制限されないが、ＴｉＢ₂を上記方向に成膜させるのに時間がかかるためコストメリットが低下するという観点からその上限は６以下とすることが好ましい。

なお、上記のようなＸ線回折強度に関する特性は、たとえばＸ線測定装置（商品名：「Ｘｐｅｒｔ」、ＰＡＮａｌｙｔｉｃａｌ社製）を用いて以下のような条件で測定することができる。
特性Ｘ線：Ｃｕ−Ｋα
管電圧：４５ｋＶ
管電流：４０ｍＡ
フィルター：多層ミラー
光学系：平行ビーム法
Ｘ線回折法：θ−２θ法
このような本発明のＴｉＢ₂層は、１〜１０μｍ、より好ましくは１．５〜８μｍの厚みを有することが好適である。その厚みが１μｍ未満では、連続加工において十分に耐摩耗性を発揮できない場合があり、１０μｍを超えると、断続切削において耐チッピング性が安定しない場合がある。

なお、ＴｉＢ₂層を構成するＴｉＢ₂の結晶粒の粒径は、特に限定されるものではないが、０．０１〜１μｍ程度とすることが好ましい。

＜その他の層＞
本発明の被膜は、上記のＴｉＢ₂層以外に他の層を含むことができる。このような他の層としては、たとえば基材と被膜との密着性をさらに高めるために基材の直上に形成されるＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＢＮ等からなる下地層や、このような下地層とＴｉＢ₂層との密着性を高めるためにこれら両層の間に形成されるＴｉＣＮ層や、耐酸化性を高めるためにＴｉＢ₂層上に形成されるＡｌ₂Ｏ₃層や、このようなＡｌ₂Ｏ₃層とＴｉＢ₂層との密着性を高めるためにこれら両層の間に形成されるＴｉＣＮＯ、ＴｉＢＮＯ等からなる中間層や、刃先が使用済か否かの識別性を示すために被膜の最表面に形成されるＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ等からなる最外層等を挙げることができるが、これらのみに限定されるものではない。

このような他の層は、通常０．１〜１０μｍの厚みで形成することができる。
＜製造方法＞
本発明は、基材と該基材上に形成された被膜とを含み、該被膜は少なくとも一層のＴｉＢ₂層を含む表面被覆切削工具の製造方法にも係わり、該製造方法は、該ＴｉＢ₂層を形成するステップを含み、該ステップは、１μｍ／ｈｒ以下の成膜速度で該ＴｉＢ₂層を化学気相蒸着法により形成することを特徴とする。すなわち、上記で説明した本発明のＴｉＢ₂層は、このような製造方法により形成することができる。

このように本発明の製造方法では、該ＴｉＢ₂層を形成する成膜速度を１時間当り１μｍ以下の厚み（すなわち１μｍ／ｈｒ以下）で形成することにより、上記で説明したような特徴あるＴｉＢ₂層の構造を形成することが可能となったものである。このような条件を採用したことにより、なぜＴｉＢ₂層の構造が上記のような特徴ある構造になるのか、その詳細なメカニズムは未だ解明されていないが、恐らくＴｉＢ₂層の結晶が成長する際に、下地となる基材や、ＴｉＮまたはＴｉＣＮ等の他の層の格子歪の影響を最小にするべく優先的に（１００）配向するためではないかと推察される。

ここで、上記の製造方法をより詳細に説明すると、まず原料ガス（反応ガスともいう）としては、ＴｉＣｌ₄、ＢＣｌ₃、Ｈ₂およびＡｒを用いることができる。ＴｉＣｌ₄とＢＣｌ₃との体積比ＴｉＣｌ₄／ＢＣｌ₃は２．０以上とすることが好ましく、３．０以上とすることがより好ましい。該体積比が２．０未満では、配向性指数ＴＣ（１００）が低下する場合があるからである。また、原料ガス中Ｈ₂は約５０〜８０体積％、Ａｒは約１５〜５０体積％とすることが好ましい。すなわち、原料ガス中、体積比率的にはＨ₂およびＡｒが大部分を占めるものとなる。

また、反応温度は、８００〜９５０℃とし、より好ましくは８５０〜９００℃である。８００℃未満では本発明の特性を有するＴｉＢ₂層を形成することが困難となり、９５０℃を超えるとＴｉＢ₂が粗粒化したり基材が超硬合金である場合にはη層やホウ素含有脆性層を生成したりする恐れがある。この点、本発明の製造方法によれば、強η層やホウ素含有脆性層が生成することを防止できるという優れた効果が示される。

また、成膜速度の調整は、原料ガスの投入量を制御することにより行なうことができる。たとえば、この製造方法に用いられる化学気相蒸着装置内において、被膜を形成するための基材をセットする設置台が上下に複数段あり、各段ごとに原料ガスを投入する投入口が複数形成されているような場合は、その投入口の数を制御することにより原料ガスの投入量を制御することができる。具体的には、該投入口の数を減少させ、原料ガスの投入量を低減させることにより上記のような成膜速度を達成することができる（なお、上記各段において、投入口の数を減少させない段については原料ガスの投入量が逆に増大する場合があるが、そのような段の設置台にも基材をセットしておき、その基材にも被膜が形成されるようにすることにより他の段への原料ガスの拡散を防止することが好ましい。この場合、そのような被膜が形成された基材は本発明の対象物とはならない）。

成膜速度が１μｍ／ｈｒを超えると、目的とする特性を有するＴｉＢ₂層が形成されず、耐チッピング性が低下することになる。一方、成膜速度は低い方が好ましいが、０．１μｍ／ｈｒ未満では基材の形状によっては十分に被膜が形成されない場合があり、また製造効率も低下するため経済的にも好ましくない。

本発明のＴｉＢ₂層は、上記の条件を採用する限り、圧力等の他の条件は従来公知の条件を特に限定することなく採用することができる。なお、本発明の被膜が、ＴｉＢ₂層以外の層を含む場合、それらの層は従来公知の化学気相蒸着法や物理的蒸着法により形成することができ特にその形成方法は限定されないが、一つの化学気相蒸着装置内においてＴｉＢ₂層と連続的に形成できるという観点から、それらの層は化学気相蒸着法により形成することが好ましい。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜基材の調製＞
以下の表１に記載の基材Ａ〜基材Ｈの８種類の基材を準備した。具体的には、表１に記載の配合組成からなる原料粉末を均一に混合し、所定の形状に加圧成形した後、１３００〜１５００℃で１〜２時間焼結することにより、形状がＣＮＭＧ１２０４０８ＮＵＪとＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇとの２種類の形状の超硬合金製の基材を得た。すなわち、各基材毎に２種の異なった形状のものを作製した。

上記２種の形状はいずれもＩＳＯに基づくものであり、ＣＮＭＧ１２０４０８ＮＵＪは旋削用の刃先交換型切削チップの形状であり、ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇは転削（フライス）用の刃先交換型切削チップの形状である。

＜被膜の形成＞
上記で得られた基材に対してその表面に被膜を形成した。具体的には、基材を化学気相蒸着装置内にセットすることにより、基材上に化学気相蒸着法により被膜を形成した。被膜の形成条件は、以下の表２および表３に記載した通りである。表２はＴｉＢ₂層以外の各層の形成条件を示し、表３はＴｉＢ₂層の形成条件を示している。なお、表２中のＴｉＢＮＯとＴｉＣＮＯは後述の表４の中間層であり、それ以外のものも表４中のＴｉＢ₂層を除く各層に相当することを示す。

また、表３に示すように、ＴｉＢ₂層の形成条件はａ〜ｉとｗ〜ｚの１３通りであり、このうちａ〜ｉが本発明の方法に従う条件であり、ｗ〜ｚが比較例（従来技術）の条件である。

たとえば、形成条件ａは、１．０体積％のＴｉＣｌ₄、０．４体積％のＢＣｌ₃、６４．５体積％のＨ₂、および３４．１体積％のＡｒからなる組成の原料ガス（反応ガス）を、前述のような方法でその投入量を調整することにより化学気相蒸着装置へ供給し、圧力８０．０ｋＰａおよび温度８５０℃の条件下、０．５０μｍ／ｈｒの成膜速度でＴｉＢ₂層を化学気相蒸着法により形成したことを示している。

なお、表２に記載したＴｉＢ₂層以外の各層についても、成膜速度を特に精密に制御しないことを除き、同様に形成した。なお、表２中の「残り」とは、Ｈ₂が原料ガス（反応ガス）の残部を占めることを示している。また、「全ガス量」とは、標準状態（０℃、１気圧）における気体を理想気体とし、単位時間当たりにＣＶＤ炉に導入された全体積流量を示す。

また、各被膜の組成は、ＳＥＭ−ＥＤＸ（走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型Ｘ線分光）により確認した。

＜ＴｉＢ₂層の特性評価＞
各形成条件で得られるＴｉＢ₂層の特性を表３に示した。

表３中、「Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）」は、（１００）面のＸ線回折強度Ｉ（１００）と（１０１）面のＸ線回折強度Ｉ（１０１）との比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）を示し、「ＴＣ（１００）」は、配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）におけるＴＣ（１００）の数値を示し、「ＴＣ（ｈｋｌ）」は、配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）においていずれの結晶面が最大になるかを示している。

なお、これらの特性は、前述の方法により測定したものである。

＜表面被覆切削工具の作製＞
上記の表２および表３の条件により基材上に被膜を形成することにより、以下の表４に示した実施例１〜２２および比較例１〜８の表面被覆切削工具（各被膜毎に２種の刃先交換型切削チップ）を作製した。

たとえば実施例４の表面被覆切削工具は、基材として表１に記載の基材Ｆを採用し、その基材Ｆの表面に下地層として厚み０．５μｍのＴｉＮ層を表２の条件で形成し、その下地層上に厚み５．０μｍのＴｉＣＮ層を表２の条件で形成し、そのＴｉＣＮ層上に厚み２．７μｍのＴｉＢ₂層を表３の形成条件ｇで形成し、、そのＴｉＢ₂層上に中間層として厚み０．５μｍのＴｉＢＮＯ層、厚み２．５μｍのＡｌ₂Ｏ₃層、最外層として厚み１．０μｍのＴｉＮ層を、それぞれこの順に表２の条件で形成することにより、基材上に合計厚み１２．２μｍの被膜を形成した構成であることを示している。この実施例４の表面被覆切削工具のＴｉＢ₂層は、配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）においてＴＣ（１００）が最大であり、その数値は４．２となり、また比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）は３．２である。

なお、比較例１〜８のＴｉＢ₂層は全て本発明の方法に従わない従来技術の条件で形成されているため、それらのＴｉＢ₂層は、本発明のような特性を示さない結晶組織により構成されることになる（表３参照）。

なお、表４中の空欄は、該当する層が形成されていないことを示す。

＜切削試験＞
上記で得られた表面被覆切削工具を用いて、以下の４種類の切削試験を行なった。

＜切削試験１＞
以下の表５に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具（形状がＣＮＭＧ１２０４０８ＮＵＪであるものを使用）について、以下の切削条件により逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２５ｍｍとなるまでの切削時間を測定するとともに刃先の最終損傷形態を観察した。その結果を表５に示す。切削時間が長いもの程、耐摩耗性に優れていることを示す。また、最終損傷形態が正常摩耗に近いもの程、耐チッピング性に優れていることを示す。

＜切削条件＞
被削材：Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ丸棒外周切削
周速：７５ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：あり

表５より明らかなように本発明の実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐摩耗性および耐チッピング性の両者に優れていることは明らかである。

なお、表５の最終損傷形態において、「正常摩耗」とはチッピング、欠けなどを生じず、摩耗のみで構成される損傷形態（平滑な摩耗面を有する）を意味し、「前境界微小チッピング」とは仕上げ面を生成する切れ刃部に生じた微小な欠けを意味し、「チッピング」とは切れ刃部に小さな欠けが生じたことを意味する。

＜切削試験２＞
以下の表６に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具（形状がＣＮＭＧ１２０４０８ＮＵＪであるものを使用）について、以下の切削条件により逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２５ｍｍとなるまでの切削時間を測定するとともに刃先の最終損傷形態を観察した。その結果を表６に示す。切削時間が長いもの程、耐摩耗性に優れていることを示す。また、最終損傷形態が正常摩耗に近いもの程、耐チッピング性に優れていることを示す。

＜切削条件＞
被削材：インコネル７１８丸棒外周切削
周速：５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：３．０ｍｍ
切削液：あり

表６より明らかなように本発明の実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐摩耗性および耐チッピング性の両者に優れていることは明らかである。

なお、表６の最終損傷形態において、「正常摩耗」とはチッピング、欠けなどを生じず、摩耗のみで構成される損傷形態（平滑な摩耗面を有する）を意味し、「前境界微小欠」とは仕上げ面を生成する切れ刃部に生じた微小な欠けでかつ基材の露出が認められることを意味し、「前境界微小チッピング」とは仕上げ面を生成する切れ刃部に生じた微小な欠けを意味する。

＜切削試験３＞
以下の表７に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具（形状がＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇであるものを使用）について、以下の切削条件により欠損または逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２５ｍｍになるまでのパス回数および切削距離を測定するとともに刃先の最終損傷形態を観察した。その結果を表７に示す。

なお、パス回数とは、下記被削材（形状：３００ｍｍ×１００ｍｍ×８０ｍｍの板状）の一側面（３００ｍｍ×８０ｍｍの面）の一方端から他方端までを、表面被覆切削工具（刃先交換型切削チップ）を１枚取付けたカッタにより転削する操作を繰り返し、その繰り返し回数をパス回数とした（なお、パス回数に少数点以下の数値を伴うものは、一方端から他方端までの途中で上記の条件に達したことを示す）。なお、切削距離とは、上記の条件に達するまでに切削加工された被削材の合計距離を意味し、パス回数と上記側面の長さ（３００ｍｍ）との積に相当する。

パス回数が多いもの程（すなわち切削距離が長いもの程）、耐摩耗性に優れていることを示す。また、最終損傷形態が正常摩耗に近いもの程、耐チッピング性に優れていることを示す。

＜切削条件＞
被削材：Ｔｉ６Ａｌ４Ｖブロック材
周速：５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．１５ｍｍ／ｓ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：あり
カッタ：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル社製）
チップ取付け数：１枚

表７より明らかなように本発明の実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐摩耗性および耐チッピング性の両者に優れていることは明らかである。

なお、表７の最終損傷形態において、「正常摩耗」とはチッピング、欠けなどを生じず、摩耗のみで構成される損傷形態（平滑な摩耗面を有する）を意味し、「欠損」とは切れ刃部に生じた大きな欠けを意味する。

＜切削試験４＞
以下の表８に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具（形状がＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇであるものを使用）について、以下の切削条件により欠損または逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２５ｍｍになるまでのパス回数および切削距離を測定するとともに刃先の最終損傷形態を観察した。その結果を表８に示す。

なお、パス回数とは、切削試験３と同様に下記被削材（形状：３００ｍｍ×１００ｍｍ×８０ｍｍの板状）の一側面（３００ｍｍ×８０ｍｍの面）の一方端から他方端までを、表面被覆切削工具（刃先交換型切削チップ）を１枚取付けたカッタにより転削する操作を繰り返し、その繰り返し回数をパス回数とした（なお、パス回数に少数点以下の数値を伴うものは、一方端から他方端までの途中で上記の条件に達したことを示す）。なお、切削距離も、切削試験３と同様に上記の条件に達するまでに切削加工された被削材の合計距離を意味し、パス回数と上記側面の長さ（３００ｍｍ）との積に相当する。

＜切削条件＞
被削材：ＳＵＳ３０４ブロック材
周速：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．１５ｍｍ／ｓ
切込み量：２ｍｍ
切削液：あり
カッタ：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル社製）
チップ取付け数：１枚

表８より明らかなように本発明の実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐摩耗性および耐チッピング性の両者に優れていることは明らかである。

なお、表８の最終損傷形態において、「正常摩耗」とはチッピング、欠けなどを生じず、摩耗のみで構成される損傷形態（平滑な摩耗面を有する）を意味し、「欠損」とは切れ刃部に生じた大きな欠けを意味する。

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および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。

今回開示された実施の形態およ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説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味およ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。

Claims

基材と該基材上に形成された被膜とを含み、
前記被膜は、少なくとも一層のＴｉＢ₂層を含み、
前記ＴｉＢ₂層は、配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）においてＴＣ（１００）が最大となるか、または（１００）面のＸ線回折強度Ｉ（１００）と（１０１）面のＸ線回折強度Ｉ（１０１）との比Ｉ（１００）／Ｉ（１０１）が１．２以上である、表面被覆切削工具。
前記ＴＣ（１００）は、３以上である、請求項１記載の表面被覆切削工具。