特許 5663814 表面被覆窒化硼素焼結体工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5663814

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月4日

(54)【発明の名称】表面被覆窒化硼素焼結体工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20150115BHJP

   B23B 27/20 20060101ALI20150115BHJP

   C04B 35/583 20060101ALI20150115BHJP

   C04B 41/87 20060101ALI20150115BHJP

【ＦＩ】

   B23B27/14 A

   B23B27/20

   B23B27/14 B

   C04B35/58 103X

   C04B35/58 103H

   C04B41/87 M

   C04B41/87 N

【請求項の数】18

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2013-139797(P2013-139797)

(22)【出願日】2013年7月3日

(65)【公開番号】特開2015-13323(P2015-13323A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2014年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】503212652

【氏名又は名称】住友電工ハードメタル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】月原 望

(72)【発明者】

【氏名】岡村 克己

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸山 誠

【審査官】 村上 哲

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／００５２７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−２５４１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１２９４２２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｂ ２７／１４

Ｂ２３Ｂ ２７／２０

Ｃ０４Ｂ ３５／５８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体と該立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被膜とを備える表面被覆窒化硼素焼結体工具であって、
前記立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子を３０体積％以上８０体積％以下含み、周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも１種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含む結合相をさらに含み、
前記被膜はＡ層とＢ層とを備え、
前記Ａ層は柱状晶から構成され、ＭＬａ_za1（Ｍは周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬａはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚａ１は０．８５以上１．０以下である）を含み、
前記Ｂ層は柱状晶から構成され、組成の異なる２種以上の化合物層が交互にそれぞれ１つ以上積層されてなり、
前記化合物層のそれぞれの厚さは、０．５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、
前記化合物層の１種であるＢ１化合物層は、（Ｔｉ_1-xb1-yb1Ｓｉ_xb1Ｍ１_yb1）（Ｃ_1-zb1Ｎ_zb1）（Ｍ１はＴｉを除く周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＡｌの１種以上を表わし、ｘｂ１は０．０１以上０．２５以下であり、ｙｂ１は０以上０．７以下であり、ｚｂ１は０．４以上１以下である）を含み、
前記化合物層の１種であって前記Ｂ１化合物層とは異なるＢ２化合物層は、（Ａｌ_1-xb2Ｍ２_xb2）（Ｃ_1-zb2Ｎ_zb2）（Ｍ２は周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｂ２は０．２以上０．７以下であり、ｚｂ２は０．４以上１以下である）を含み、
前記Ａ層の厚さは０．２μｍ以上１０μｍ以下であり、前記Ｂ層の厚さは０．０５μｍ以上５μｍ以下であり、かつ前記被膜全体の厚さは０．３μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記Ａ層に含まれる柱状晶の粒径Ｗａは１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつ前記Ｂ層に含まれる柱状晶の粒径Ｗｂは５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である、表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項2】

前記Ａ層は、（Ｔｉ_1-xaＭａ_xa）（Ｃ_1-za2Ｎ_za2）（ＭａはＴｉを除く周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘａは０以上０．７以下であり、ｚａ２は０以上１以下である）を含む、請求項１に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項3】

前記Ａ層では、Ｎの組成ｚａ２が、前記立方晶窒化硼素焼結体側から当該Ａ層の表面側へ向かってステップ状または傾斜状に変化する、請求項２に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項4】

前記Ａ層は、当該Ａ層の表面側に、前記立方晶窒化硼素焼結体側よりもＣの組成の大きな領域を有する、請求項２または請求項３に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項5】

前記Ｂ２化合物層において、前記Ｍ２はＴｉおよびＣｒの少なくとも１つを表わし、前記Ｍ２の組成ｘｂ２は０．２５以上０．５以下である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項6】

前記粒径Ｗａは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項7】

前記粒径Ｗｂは７ｎｍ以上４０ｎｍ以下である、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項8】

前記粒径Ｗａと前記粒径Ｗｂとが、１＜Ｗａ／Ｗｂ≦３０の関係を満たす、請求項１〜７のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項9】

前記Ａ層は前記Ｂ層よりも前記被膜の表面側に設けられている、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項10】

前記被膜は、前記Ａ層と前記Ｂ層との間に設けられたＣ層をさらに含み、
前記Ｃ層は、ＭｃＬｃ_zc（Ｍｃは周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｃはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｃは０．２以上０．８５以下である）を含み、
前記Ｃ層の厚さは０．００５μｍ以上０．５μｍ以下である、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項11】

前記Ｌｃの組成ｚｃは０．２以上０．７未満である、請求項１０に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項12】

前記Ｃ層は、前記Ａ層および前記Ｂ層を構成する元素の少なくとも１種以上を含む、請求項１０または請求項１１に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項13】

前記Ｃ層は粒状晶から構成され、当該粒状晶の粒径Ｗｃは５ｎｍ以上３００ｎｍ以下である、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項14】

前記被膜は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記Ｂ層との間に設けられたＤ層をさらに含み、
前記Ｄ層は、ＭｄＬｄ_zd（Ｍｄは周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｄはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｄは０．８５以上１．０以下である）を含む、請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項15】

前記立方晶窒化硼素焼結体は、前記立方晶窒化硼素粒子を５０体積％以上６５体積％以下含む、請求項１〜請求項１４のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項16】

前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被膜との界面では、前記立方晶窒化硼素粒子が前記結合相よりも前記被膜側に突出した形状を有し、
前記立方晶窒化硼素粒子と前記結合相との段差が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である、請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項17】

前記立方晶窒化硼素粒子の体積含有率は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被膜との界面から前記立方晶窒化硼素焼結体の内部に向かって高くなる、請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【請求項18】

前記立方晶窒化硼素粒子の粒径は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被膜との界面から前記立方晶窒化硼素焼結体の内部に向かって大きくなる、請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも切れ刃部分が、立方晶窒化硼素（以下、「ｃＢＮ」とも記す）焼結体と該ｃＢＮ焼結体上に形成された被膜とを含む表面被覆窒化硼素焼結体工具に関する。

【背景技術】

【0002】

ｃＢＮ焼結体を基材として、その表面にセラミックス等からなる被膜を形成した切削工具（以下、「被覆ｃＢＮ工具」とも記す）は、優れた耐摩耗性を発揮するため、焼入鋼の切削加工に用いられている。

【0003】

このような切削工具として、たとえば、国際公開第２０１０／１５０３３５号パンフレット（特許文献１）および国際公開第２０１２／００５２７５号パンフレット（特許文献２）は、ｃＢＮ焼結体の表面に、特定のセラミックス組成の多層からなる下部層と化合物層からなる上部層を含む被膜を形成した工具を開示している。

【0004】

また、被膜を有する工具の基材としては、ｃＢＮ焼結体ばかりではなく、たとえば超硬合金等も用いられている（特開２００８−１８８６８９号公報（特許文献３））および特表２００８−５３４２９７号公報（特許文献４））。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２０１０／１５０３３５号パンフレット

【特許文献2】国際公開第２０１２／００５２７５号パンフレット

【特許文献3】特開２００８−１８８６８９号公報

【特許文献4】特表２００８−５３４２９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

昨今、切削加工には極めて高い精度が要求されている。ここで要求される精度とは、切削加工後に研磨等の仕上げ加工が不要な程度に、加工後の被削材の面粗度が良好であることである。すなわち、従来とは異なり、切削加工がそれ自体で仕上げ加工を兼ねることが求められている。したがって昨今では、所定の面粗度を維持できる切削距離（以下「面粗度寿命」とも記す）が、工具性能を判断する上で重要な項目となっている。しかしながら、従来の切削工具では、現在のユーザーを十分に満足させる面粗度寿命を有するには至っていない。そのため現状では、面粗度寿命がそのまま工具寿命とみなされるケースが多く、面粗度寿命の向上が切望されている。

【0007】

被削材の面粗度に影響する因子としては種々のものが考えられるが、なかでも摩耗による刃先形状の変化は、とりわけ影響度の大きい因子であると考えられる。そのため、面粗度寿命の向上には耐摩耗性の向上が有効であると考えられる。

【0008】

これまでに、基材の表面に被膜を形成することにより、耐摩耗性を向上させた切削工具が開発されている。たとえば、超硬合金からなる基材の表面に被膜を形成した切削工具は、鋼加工において好適な耐摩耗性を示すことが知られている。

【0009】

しかしながら、鋼よりも高硬度である焼入鋼の高精度加工においては、ｃＢＮ焼結体からなる基材に、超硬合金と同様に被膜をその表面に形成しても、十分な面粗度寿命は得られなかった。そして、焼入鋼の高精度加工における長寿命を実現した切削工具は未だ開発されていないのが現状である。

【0010】

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、焼入鋼をはじめとする硬質材の加工において、高い寸法精度を実現するとともに、優れた工具寿命を有する被覆ｃＢＮ工具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明者は、上記課題を解決するために、様々な化学組成、結晶構造および積層態様の被膜を形成した被覆ｃＢＮ工具で焼入鋼の加工を行ない、工具の損傷形態を詳細に分析した。その結果、通常のクレータ摩耗および逃げ面摩耗に加えて、摩耗部の一方端である前境界部において境界摩耗が発生していることが明らかとなった。そして、この境界摩耗が面粗度寿命に最も大きな影響を与えているとの知見が得られた。

【0012】

本発明者はこれに留まらず、上記知見に基づきさらに検討を重ねた結果、特定の組成、形状および粒径を有する結晶粒から構成される層を積層した被膜を形成することが、境界摩耗の抑制に最も有効であることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0013】

すなわち、本発明の表面被覆窒化硼素焼結体工具は次に示す構成（１）〜（１０）を有する
（１）少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体と該立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被膜とを備える
（２）上記立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子を３０体積％以上８０体積％以下含み、周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも１種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含む結合相をさらに含む
（３）上記被膜はＡ層とＢ層とを備える
（４）上記Ａ層は柱状晶から構成され、ＭＬａ_za1（Ｍは周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬａはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚａ１は０．８５以上１．０以下である）を含む
（５）上記Ｂ層は柱状晶から構成され、組成の異なる２種以上の化合物層が交互にそれぞれ１つ以上積層されてなる
（６）上記化合物層のそれぞれの厚さは０．５ｎｍ以上３００ｎｍ以下である
（７）上記化合物層の１種であるＢ１化合物層は、（Ｔｉ_1-xb1-yb1Ｓｉ_xb1Ｍ１_yb1）（Ｃ_1-zb1Ｎ_zb1）（Ｍ１はＴｉを除く周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＡｌの１種以上を表わし、ｘｂ１は０．０１以上０．２５以下であり、ｙｂ１は０以上０．７以下であり、ｚｂ１は０．４以上１以下である）を含む
（８）上記化合物層の１種であって上記Ｂ１化合物層とは異なるＢ２化合物層は、（Ａｌ_1-xb2Ｍ２_xb2）（Ｃ_1-zb2Ｎ_zb2）（Ｍ２は周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｂ２は０．２以上０．７以下であり、ｚｂ２は０．４以上１以下である）を含む
（９）上記Ａ層の厚さは０．２μｍ以上１０μｍ以下であり、上記Ｂ層の厚さは０．０５μｍ以上５μｍ以下であり、かつ上記被膜全体の厚さは０．３μｍ以上１５μｍ以下である
（１０）上記Ａ層に含まれる柱状晶の粒径Ｗａは１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、かつ上記Ｂ層に含まれる柱状晶の粒径Ｗｂは５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である。

【発明の効果】

【0014】

本発明の表面被覆窒化硼素焼結体工具は、焼入鋼をはじめとする硬質材の加工において、高い寸法精度を実現するとともに、優れた工具寿命を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本実施の形態に係る表面被覆窒化硼素焼結体工具の構成の一例を示す断面図である。

【図2】本実施の形態に係る表面被覆窒化硼素焼結体工具の要部の構成の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係わる実施の形態についてさらに詳細に説明する。なお、以下では図面を用いて説明するが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは同一部分または相当部分を示すものとする。

【0017】

＜＜表面被覆窒化硼素焼結体工具＞＞
本実施の形態の被覆ｃＢＮ工具は少なくとも切れ刃部分に、ｃＢＮ焼結体と、該ｃＢＮ焼結体の表面上に形成された被膜とを備えている。後述するように、該被膜が、粒径の大きな柱状晶を含むＡ層と、粒径の小さな柱状晶を含むＢ層とが積層された構造を有することにより、焼結合金、難削鋳鉄、焼入鋼などの加工において長期にわたって高い寸法精度を維持することができる、すなわち面粗度寿命が長いという優れた効果を有する。そして、とりわけ切削液を用いた湿式切削において、従来の切削工具に比し、顕著に長い面粗度寿命を有することができる。

【0018】

ここで、湿式切削における境界摩耗は次のようにして進行すると考えられる。（ａ）加工中に切削液（クーラントとも呼ばれる）が不連続に刃先にあたるため、刃先では摩擦熱による温度上昇と、切削液による冷却（温度降下）が繰り返される。刃先がこのような熱履歴を経ることにより、被膜表面からｃＢＮ焼結体に至るクラックが発生する。（ｂ）このクラックとアブレシブ摩耗とが相俟って急激に境界摩耗が進展する。

【0019】

本実施の形態の被覆ｃＢＮ工具が、湿式切削において優れた面粗度寿命を示すメカニズムの詳細は不明であるが、本発明者はその理由を、粒径の大きな柱状晶を含むＡ層がアブレシブ摩耗を抑制するとともに、粒径の小さな柱状晶を含むＢ層がクラックの発生と伝搬を抑制するためであると推定している。以下、本実施の形態の被覆ｃＢＮ工具を構成する各部について説明する。

【0020】

＜ｃＢＮ焼結体＞
本実施の形態のｃＢＮ焼結体は、被覆ｃＢＮ工具の切れ刃部分のうち当該工具の基材を構成するものであり、ｃＢＮ粒子を３０体積％以上８０体積％以下で含み、さらに残部として結合相を含む。

【0021】

ここで、結合相は、周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも１種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含むものである。該結合相は焼結体組織中においてｃＢＮ粒子同士を互いに結合している。ｃＢＮ粒子が３０体積％以上含まれることにより、工具の基材であるｃＢＮ焼結体の耐摩耗性の低下を防止することができる。また、ｃＢＮ粒子が８０体積％以下含まれることにより、焼結体組織中において、強度、靭性に優れるｃＢＮ粒子が骨格構造の役割を担い、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性を確保することができる。

【0022】

なお、本明細書において、ｃＢＮ粒子の体積含有率は次に示す方法によって測定するものとする。すなわち、ｃＢＮ焼結体を鏡面研磨し、任意の領域のｃＢＮ焼結体組織の反射電子像を、電子顕微鏡を用いて２０００倍の倍率で観察する。このとき、ｃＢＮ粒子は黒色領域となり、結合相は灰色領域または白色領域となって観察される。観察視野画像において、ｃＢＮ粒子領域と結合相領域とを画像処理により２値化し、ｃＢＮ粒子領域の占有面積を計測する。そして、該占有面積を次の式に代入することによりｃＢＮ粒子の体積含有率を算出する
（ｃＢＮ粒子の体積含有率）＝（ｃＢＮ粒子の占有面積）÷（視野画像におけるｃＢＮ焼結体組織の面積）×１００。

【0023】

かかるｃＢＮ粒子の体積含有率は５０体積％以上６５体積％以下であることが好ましい。ｃＢＮ粒子の体積含有率が５０体積％以上であることにより、被覆ｃＢＮ工具において耐摩耗性と耐欠損性とのバランスが優れる傾向にある。また、ｃＢＮ粒子の体積含有率が６５体積％以下であることにより、結合相が適度に分布することとなるため、結合相によるｃＢＮ粒子同士の接合強度が高まる傾向にある。

【0024】

また、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面では、ｃＢＮ粒子が結合相よりも被膜側に突出した形状を有することが好ましい。これにより、ｃＢＮ焼結体と被膜との密着性を高めることができる。また、ｃＢＮ粒子と結合相との段差は０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。該段差が０．０５μｍ以上であることによりアンカー効果を得ることができる。また、１．０μｍ以下であることにより焼結体からのｃＢＮ粒子の脱落を有効に防止することができる。ここで、該段差はより好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下であり、段差が当該範囲を占めることにより、上記のアンカー効果および脱落防止効果をより一層高めることができる。なお、本明細書において上記段差は後述する被膜全体の厚さ等の測定方法と同一の方法によって測定するものとする。

【0025】

また、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の体積含有率は、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面からｃＢＮ焼結体の内側へ向かうにつれて高くなることが好ましい。このような態様とすることにより、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面では、結合相の体積含有率がｃＢＮ粒子よりも高くなるため、ｃＢＮ焼結体と被膜との密着性を高めることができる。他方、ｃＢＮ焼結体の内部では、ｃＢＮ粒子の体積含有率が結合相の体積含有率よりも高いため、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性を向上させることができる。たとえば、ｃＢＮ粒子の体積含有率を、被膜との界面側（すなわち、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面からｃＢＮ焼結体側へ向かって０μｍ以上２０μｍ以下離れた領域）では４０体積％とし、ｃＢＮ焼結体の厚さ方向中央付近（すなわち、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面からｃＢＮ焼結体の内側へ向かって２０μｍを超えて１００μｍ以下離れた領域）では６０体積％とすることができる。

【0026】

さらに、ｃＢＮ粒子の粒径は、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面からｃＢＮ焼結体の内側へ向かうにつれて大きくなることが好ましい。このような態様とすることにより、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面では、ｃＢＮ粒子の粒径が小さいため、ｃＢＮ焼結体と被膜との密着性を高めることができる。他方、ｃＢＮ焼結体の内部ではｃＢＮ粒子の粒径が大きいため靭性を高めることができる。たとえば、ｃＢＮ粒子の粒径は、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面からｃＢＮ焼結体の内側へ向かって０μｍ以上２０μｍ以下離れた領域では０．１μｍ以上１μｍ以下とし、ｃＢＮ焼結体と被膜との界面からｃＢＮ焼結体の内側へ向かって２０μｍを超えて３００μｍ以下離れた領域では２μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。

【0027】

なお、本明細書において、ｃＢＮ粒子の粒径は次の方法によって測定するものとする。すなわち、ｃＢＮ粒子の体積含有率を求める際に得られたｃＢＮ焼結体組織の反射電子像において、ｃＢＮ粒子に外接する円の直径（すなわち外接円相当径）を測定し、該直径をｃＢＮ粒子の粒径とするものとする。

【0028】

また、本実施の形態において、ｃＢＮ焼結体は、被覆ｃＢＮ工具の切れ刃部分に設けられていればよい。すなわち、被覆ｃＢＮ工具の基材は、ｃＢＮ焼結体からなる切れ刃部分と、ｃＢＮ焼結体とは異なる材料（たとえば超硬合金）からなる基材本体とを含んでいてもよい。この場合、ｃＢＮ焼結体からなる切れ刃部分はロウ材等を介して基材本体に接着されていることが好ましい。ロウ材は接合強度や融点を考慮し適宜選択すればよい。なお、ｃＢＮ焼結体は、被覆ｃＢＮ工具の基材全体を構成していてもよい。

【0029】

＜被膜＞
本実施の形態の被膜はＡ層とＢ層とを含むものである。本実施の形態において、被膜は上記のＡ層とＢ層とを含む限り、Ａ層とＢ層以外に他の層を含むことができ、他の層を含んでいたとしても本発明の効果は示される。ここで他の層としては、たとえば後述するＡ層とＢ層との間に設けられるＣ層や、最下層であるＤ層等を挙げることができる。ただし、他の層はこれらに限られるものではなく、これら以外の層を含んでいたとしても、本発明の範囲を逸脱するものではない。

【0030】

本実施の形態において被膜全体の厚さは０．３μｍ以上１５μｍ以下である。被膜の厚さが０．３μｍ以上であることにより、被膜の厚さが薄いことに起因する被覆ｃＢＮ工具の耐摩耗性の低下を防止することができる。また、被膜全体の厚さが１５μｍ以下であることにより、切削初期における被膜の耐チッピング性を高めることができる。被膜全体の厚さは、より好ましくは１．５μｍ以上１５μｍ以下である。

【0031】

なお、本明細書において、被膜および後述する各層の厚さ、ならびに積層数は、いずれも被覆ｃＢＮ工具を切断し、該断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）または透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）で観察することにより測定されたものである。また、被膜を構成する各層の組成は、ＳＥＭまたはＴＥＭ付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ：Energy Dispersive X-ray spectroscopy）により測定されたものである。ここで、断面観察用のサンプルは、たとえば、集束イオンビーム装置（ＦＩＢ：Focused Ion Beam system）、クロスセクションポリッシャー装置（ＣＰ：Cross section Polisher）などを用いて作製することができる。

【0032】

また、本実施の形態において、被膜は被覆ｃＢＮ工具の切れ刃部分のみに設けられていればよく、切れ刃部分とは異なる部分の一部において設けられていなくてもよいし、被覆ｃＢＮ工具の基材の表面全面を被覆していてもよい。また、切れ刃とは異なる部分において、被膜の一部の積層構成が部分的に異なっていてもよい。

【0033】

＜Ａ層＞
本実施の形態においてＡ層は柱状晶から構成され、ＭＬａ_za1（Ｍは周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬａはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚａ１は０．８５以上１．０以下である）を含み、該柱状晶の粒径Ｗａは１０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。このようにＡ層が、特定組成の、比較的粒径の大きな柱状晶から構成されることにより、湿式切削においてアブレシブ摩耗を効果的に抑制することができる。

【0034】

ここで、Ａ層（または後述するＢ層）が柱状晶から構成されていることは、被覆ｃＢＮ工具を切断し、該断面をＴＥＭで観察することにより確認することができる。すなわち、被膜断面をＴＥＭで観察し、結晶粒のアスペクト比（結晶粒の長径と短径の比（長径÷短径））から、各層が柱状晶から構成されるか否かを判別する。本明細書においては、アスペクト比が１．５以上であるものを「柱状晶」とし、アスペクト比が１．５未満であるものを「粒状晶」とするものとする。なお、「層が柱状晶から構成される」とは、当該層の結晶組織が主として柱状晶を含むことを示すものであり、必ずしも全ての結晶粒が一様に柱状晶であることを示すものではない。したがって、当該層は一部に粒状晶を含んでいてもよい。

【0035】

また、本明細書において「柱状晶の粒径」とは、柱状晶の短径（直径）を意味する。そして「柱状晶の粒径」は次のようにして測定するものとする。まず被覆ｃＢＮ工具を切断し、測定対象とする層の断面をＴＥＭを用いて２００００倍〜１００００００倍の倍率で観察する。この際、観察視野中に少なくとも２０個の結晶粒（柱状晶）が含まれるように倍率を調整することが好ましい。次に観察視野中、無作為に選んだ１０個の柱状晶について、柱状晶の伸長する方向に対して垂直な幅（短径）のうち、最大幅（最大径）を計測する。そして、このようにして得られた計測値のうち、最大値と最小値を除いた計測値の算術平均値を「柱状晶の粒径」とする。

【0036】

なお本実施の形態における柱状晶の大部分は、ｃＢＮ焼結体（基材）の表面に対して略垂直方向（すなわち被膜の厚さ方向）に伸長する結晶配向性を有するものである。しかし、柱状晶は上記断面において、必ずしも一定方向に配向しているわけではなく、ランダムに配向している場合もある。また、柱状晶の伸長方向と切断面の方位関係も一定には限られない。しかし、前述の測定方法を採用することにより、結晶の配向性等が適度に平均化されるため、算出された「粒径」は測定対象とした結晶組織の代表値として扱うことができる。

【0037】

ここで、Ａ層に含まれる柱状晶の粒径Ｗａは、より好ましくは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である。粒径Ｗａが該範囲を占めることにより、アブレシブ摩耗をより一層効果的に抑制することができる。

【0038】

かかるＡ層は、（Ｔｉ_1-xaＭａ_xa）（Ｃ_1-za2Ｎ_za2）（ＭａはＴｉを除く周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘａは０以上０．７以下であり、ｚａ２は０以上１以下である）を含むことがより好ましい。このように、Ａ層がＴｉを含むことにより、Ａ層は切削加工時に滑らかに摩耗する。換言すれば、Ａ層は、剥離、割れまたはチッピングを伴うことなく摩耗することができる。したがって、被覆ｃＢＮ工具の耐クレータ摩耗性または耐逃げ面摩耗性などを高めることができる。ここで、上記ｘａは０以上０．３以下であることがより好ましい。ｘａが該範囲を占めることにより、上記の効果をより一層高めることができる。なお、Ａ層が、（Ｔｉ_{1-xa(1)-xa(2)}Ｍａ（１）_xa(1)Ｍａ（２）_xa(2)）（Ｃ_1-za2Ｎ_za2）を含む場合には、ｘａ（１）とｘａ（２）との和は、好ましくは０以上０．７以下であり、より好ましくは０以上０．３以下である。このことは、後述するＢ層、Ｃ層およびＤ層においても同様に適用されるものとする。

【0039】

本実施の形態において、Ａ層では、上記Ｎの組成（ｚａ２）がｃＢＮ焼結体側から当該Ａ層の表面側に向かってステップ状または傾斜状に変化することが好ましい。たとえば、Ａ層のｃＢＮ焼結体側においてＮの組成が大きい場合、耐欠損性および耐剥離性が高まる傾向にある。また、たとえば、Ａ層の表面側においてＮの組成が小さい場合は、摩耗時におけるＡ層の剥離、割れまたはチッピング等を防止することができる。ここで、「Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側へ向かってステップ状に変化する」とは、Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側に向かって不連続に減少または増加することを示し、たとえば、Ｎの組成が互いに異なる２以上の層を積層することにより得られる構成である。また、「Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側へ向かって傾斜状に変化する」とは、Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側へ向かって連続的に減少または増加することを示し、たとえば、アークイオンプレーティング法によってＡ層を成膜する際にＮの原料ガスとＣの原料ガスとの流量比を連続的に変化させることにより得られる構成である。

【0040】

さらに、Ａ層は、当該Ａ層の表面側にｃＢＮ焼結体側よりもＣの組成の大きな領域を有することが好ましい。これにより、Ａ層のｃＢＮ焼結体側では耐欠損性および耐剥離性が高まるとともに、Ａ層の表面側では摩耗時におけるＡ層の剥離、割れまたはチッピング等を効果的に防止することができる。ここで、Ａ層のｃＢＮ焼結体側とは、ｃＢＮ焼結体の最も近くに位置するＡ層の面からＡ層の内部に向かって０μｍ以上０．１μｍ以下離れた領域を示すものとする。また、Ａ層の表面側とは、Ａ層のｃＢＮ焼結体側とは異なる部分を示すものとする。

【0041】

本実施の形態のＡ層の厚さは０．２μｍ以上１０μｍ以下である。Ａ層の厚さが０．２μｍ以上であることにより、被覆ｃＢＮ工具の耐クレータ摩耗性または耐逃げ面摩耗性などが高まる傾向にある。Ａ層の厚さが１０μｍを超えると、耐クレータ摩耗性または耐逃げ面摩耗性などを高めることが難しい場合もある。したがって、Ａ層の厚さは１０μｍ以下であることを要する。なお、Ａ層の厚さはより好ましくは１μｍ以上３μｍ以下である。

【0042】

また、本実施の形態において、Ａ層は後述するＢ層よりも被覆ｃＢＮ工具の表面側に設けられていることが好ましい。これにより、Ａ層が滑らかに摩耗してクラックの発生を抑制することができる。また、クラックが発生した場合であっても、Ｂ層によって、発生したクラックが基材側に伝搬することを防止することができる。

【0043】

＜Ｂ層＞
本実施の形態において、Ｂ層は柱状晶から構成され、組成の異なる２種以上の化合物層が交互にそれぞれ１つ以上積層されてなる。このようなＢ層としては、たとえば、それぞれ柱状晶を含む２種以上の化合物層が交互に積層された態様を挙げることができるが、このような場合、隣接する化合物層の間で、一の化合物層に含まれる柱状晶と、別の化合物層に含まれる柱状晶とが一体化し、それぞれ別の結晶粒として区別し得ない状態となっていることもある。すなわち、Ｂ層は、２種以上の化合物層を含む柱状晶から構成される場合もある。

【0044】

なお、以下では、Ｂ層として、Ｂ１化合物層とＢ２化合物層とが交互にそれぞれ１つ以上積層された構成を挙げるが、本実施の形態のＢ層は、Ｂ１化合物層とＢ２化合物層とを含む限り、Ｂ１化合物層およびＢ２化合物層以外に他の層を含んでいても何ら差し支えなく、本発明の効果は示される。また、Ｂ層の厚さは０．０５μｍ以上５μｍ以下である。

【0045】

＜Ｂ１化合物層＞
Ｂ層を構成するＢ１化合物層は、（Ｔｉ_1-xb1-yb1Ｓｉ_xb1Ｍ１_yb1）（Ｃ_1-zb1Ｎ_zb1）（Ｍ１はＴｉを除く周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＡｌの１種以上を表わし、ｘｂ１は０．０１以上０．２５以下であり、ｙｂ１は０以上０．７以下であり、ｚｂ１は０．４以上１以下である）を含む。ここで、Ｂ１化合物層の厚さは０．５ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

【0046】

＜Ｂ２化合物層＞
Ｂ１化合物層とともに、Ｂ層を構成するＢ２化合物層は（Ａｌ_1-xb2Ｍ２_xb2）（Ｃ_1-zb2Ｎ_zb2）（Ｍ２は周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｂ２は０．２以上０．７以下であり、ｚｂ２は０．４以上１以下である）を含む。ここで、Ｍ２は、ＴｉおよびＣｒの少なくとも１つを表わすことが好ましい。Ｂ２化合物層がＡｌとＴｉおよびＣｒの少なくとも１つとを含むことにより、Ｂ２化合物層に耐摩耗性と耐熱性とを兼ね備えた高靭性層としての機能が付与される。

【0047】

さらに、Ｍ２の組成ｘｂ２は、好ましくは０．２５以上０．５以下であり、より好ましくは０．２５以上０．４以下である。また、Ｂ２化合物層の厚さは、０．５ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

【0048】

ここで、Ｂ層に含まれる各層の厚さは、３０ｎｍ未満とすることができる。上記のような組成を有するＢ１化合物層またはＢ２化合物層の全部または一部が３０ｎｍ未満の厚さとなることにより、当該部分において強度と靭性とが高められ、クラックの進展を抑制することができる。

【0049】

本実施の形態において、Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１とＢ２化合物層の平均厚さｔ２との比であるｔ２／ｔ１が、０．５＜ｔ２／ｔ１≦１０．０となる関係を満たすことが好ましい。ここで、本明細書において、Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１は、次の計算式を用いて求められたものである（なお、Ｂ２化合物層の平均厚さｔ２も同様である）。
（Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１）＝（Ｂ１化合物層の厚さの合計）÷（Ｂ１化合物層の層数）。

【0050】

また、Ｂ１化合物層の厚さを測定することが困難である場合には、次の計算式を用いてＢ１化合物層の平均厚さｔ１を求めることもできる（Ｂ２化合物層の平均厚さｔ２についても同様である）。
（Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１）＝（Ｂ１化合物層のみを積層して形成されたＢ層の厚さ）÷（Ｂ１化合物層の積層数）。

【0051】

上記ｔ２／ｔ１が０．５＜ｔ２／ｔ１≦１０．０となる関係を満たすことにより、被覆ｃＢＮ工具において耐境界摩耗性などが顕著に高まる。よって、たとえば断続切削のように、繰り返し衝撃や振動が加わる過酷な使用条件であっても、十分な面粗度寿命を示すことができる。ここで、ｔ２／ｔ１はより好ましくは１．６＜ｔ２／ｔ１≦５．０となる関係を満たし、さらに好ましくは３．０＜ｔ２／ｔ１≦４．０となる関係を満たす。

【0052】

本実施の形態において、Ｂ層（すなわち、Ｂ１化合物層およびＢ２化合物層）に含まれる柱状晶の粒径Ｗｂは５ｎｍ以上７０ｎｍ以下である。このように、比較的粒径の小さな柱状晶から構成されることにより、熱衝撃によるクラックの発生と進展を効果的に抑制することができる。ここで、粒径Ｗｂは、より好ましくは７ｎｍ以上４０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。粒径Ｗｂが該範囲を占めることによりクラックの発生と進展をより一層効果的に抑制することができる。

【0053】

さらに、本実施の形態において、上述のＡ層に含まれる柱状晶の粒径Ｗａと、Ｂ層に含まれる柱状晶の粒径Ｗｂとが、１＜Ｗａ／Ｗｂ≦３０の関係を満たすことが好ましい。粒径の比がこのような特定関係を満たすことにより、クラックの進展を抑止する効果をさらに高めることができる。ここで、前述の効果が得られやすいとの観点から、ＷａとＷｂとの関係は、より好ましくは１＜Ｗａ／Ｗｂ＜１０であり、特に好ましくは１＜Ｗａ／Ｗｂ＜４である。

【0054】

なお、Ｂ層の最下層は、Ｂ１化合物層であってもよいし、Ｂ２化合物層であってもよい。また、Ｂ層の最上層は、Ｂ１化合物層であってもよいし、Ｂ２化合物層であってもよい。

【0055】

＜Ｃ層＞
本実施の形態の被膜は、Ａ層とＢ層との間に設けられたＣ層をさらに含むことが好ましい。かかるＣ層はＭｃＬｃ_zc（Ｍｃは周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｃはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｃは０以上０．８５以下である）を含むことが好ましい。Ｃ層を設けることにより、特性および組織の異なるＡ層とＢ層とを強固に密着させることができる。さらに、Ａ層がＢ層よりも表面側に設けられている場合には、Ａ層の摩耗に伴う損傷およびＡ層で発生したクラックが基材側へ伝搬することをＣ層で遮ることができる。

【0056】

また、Ｃ層の厚さは０．００５μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。Ｃ層の厚さが０．００５以上であることにより、Ａ層とＢ層との密着性を高めることができる。また、Ｃ層の厚さが０．５μｍ以下であることにより、Ｃ層によって被膜の厚さが過度に大きくなることがない。ここで、Ｃ層の厚さはより好ましくは０．０１μｍ以上０．２μｍ以下である。

【0057】

上記ＭｃＬｃ_zcにおいて、Ｌｃの組成ｚｃは０よりも大きく０．７未満であることが好ましい。ｚｃが０より大きいことにより、Ｃ層の耐熱性および化学的な耐摩耗性を高めることができ、Ａ層で発生したクラックが基材側へ伝搬することを遮ることができる。なお、ｚｃはより好ましくは０．２以上０．５以下である。

【0058】

また、Ｃ層は、Ａ層およびＢ層を構成する元素の少なくとも１種以上を含むことが好ましい。このようにＣ層がＡ層と共通する元素を含むことにより、Ｃ層とＡ層との密着性を高めることができる。また、Ｃ層がＢ層と共通する元素を含むことにより、Ｃ層とＢ層との密着性を高めることができる。そして、Ｃ層が、Ａ層およびＢ層のそれぞれのうちＣ層側に位置する部分を構成する元素の少なくとも１種以上を含む場合は、密着性がさらに高まる傾向にあり好適である。

【0059】

また、さらに、Ｃ層は上記ＭｃＬｃ_zcを含む粒状晶から構成され、該粒状晶の粒径Ｗｃは５ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、さらにＷｂ＜Ｗｃ＜Ｗａとなる関係を満たすことがより好ましい。このように、Ｃ層の結晶組織が粒状晶からなり、かつその粒径がＡ層の粒径とＢ層の粒径との中間の値であることにより、Ａ層とＢ層との密着性が高まるとともに、クラックの伝搬を抑制しやすくなる傾向にある。なお、粒径Ｗｃは、より好ましくは１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であり、さらに好ましくは５０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下である。粒径Ｗｃが該範囲を占めることにより、Ａ層とＢ層との密着性をさらに高めることができる。

【0060】

ここで、Ｃ層が粒状晶から構成されることは、被覆ｃＢＮ工具を切断し、該断面をＴＥＭで観察することにより確認することができる。前述のように、被膜断面をＴＥＭで観察した際、アスペクト比が１．５未満である結晶粒が「粒状晶」である。また、「層が粒状晶から構成される」とは、当該層の結晶組織が主として粒状晶を含むことを示すものであり、必ずしも全ての結晶粒が一様に粒状晶であることを示すものではない。したがって、当該層は一部に柱状晶を含んでいてもよい。

【0061】

また、本明細書において「粒状晶の粒径」は次のようにして測定するものとする。まず被覆ｃＢＮ工具を切断し、測定対象とする層の断面をＴＥＭを用いて２００００倍〜１００００００倍の倍率で観察する。この際、観察視野中に少なくとも２０個の結晶粒（粒状晶）が含まれるように倍率を調整することが好ましい。次に観察視野中、無作為に選んだ１０個の粒状晶について、外接円相当径を計測する。そして、このようにして得られた計測値のうち、最大値と最小値を除いた計測値の算術平均値を「粒状晶の粒径」とする。

【0062】

＜Ｄ層＞
本実施の形態の被膜は、基材とＢ層との間に設けられたＤ層をさらに含むことが好ましい。かかるＤ層はＭｄＬｄ_zd（Ｍｄは周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｄはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｄは０．８５以上１．０以下である）を含むことが好ましい。このようなＤ層はｃＢＮ焼結体との密着性に優れる。したがって、被膜がＤ層を含むことにより、被膜とｃＢＮ焼結体との密着性を高めることができる。なお、より好ましくは、ＬｄはＮである。

【0063】

ここで、Ｄ層は（Ａｌ_1-xdＭｄ２_xd）Ｌｄ_zd（Ｍｄ２は、周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｄは０．２５以上０．４５以下である）を含むことがより好ましい。このようにＤ層がＡｌを含むことにより、被膜とｃＢＮ焼結体との密着性がより一層高まる傾向にあるため好適である。なお、より好ましくは、Ｍｄ２はＴｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種以上である。

【0064】

また、Ｄ層の厚さは０．０５μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。Ｄ層の厚さが０．０５μｍ以上であることにより、被膜とｃＢＮ焼結体との密着性を高めることができる。また、Ｄ層の厚さが１μｍ以下であることにより、Ｄ層によって被膜の厚さが過度に大きくなることがない。ここで、Ｄ層の厚さはより好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。

【0065】

＜＜被覆ｃＢＮ工具の製造方法＞＞
本実施の形態にかかる被覆ｃＢＮ工具の製造方法は、たとえば、少なくとも切れ刃部分にｃＢＮ焼結体を有する基材を準備する工程と、ｃＢＮ焼結体上に被膜を形成する工程とを含むものである。

【0066】

＜基材を準備する工程＞
本実施の形態の基材は、基材本体とｃＢＮ焼結体からなる基材とを接合することにより製造することができる。基材本体の材料としては、たとえば超硬合金を用いることができる。このような基材本体は、たとえば従来公知の焼結法および成形法により製造することができる。また、ｃＢＮ焼結体からなる基材は、たとえばｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とからなる混合物を高温高圧下で焼結させることにより製造することができる。そして、基材本体の適切な部位に、ｃＢＮ焼結体からなる基材を従来公知のロウ材で接合し、所定の形状に研削加工することにより、基材を製造することができる。なお、基材全体をｃＢＮ焼結体から構成することも当然可能である。

【0067】

＜被膜を形成する工程＞
上記のようにして得られた基材に被膜を形成することにより被覆ｃＢＮ工具を製造することができる。ここで、被膜を形成する工程は、アークイオンプレーティング法（真空アーク放電を利用して固体材料を蒸発させるイオンプレーティング法）またはスパッタリング法により被膜を形成する工程を含むことが好ましい。アークイオンプレーティング法では、被膜を構成することになる金属種を含む金属蒸発源とＣＨ₄、Ｎ₂またはＯ₂等の反応ガスとを用いて被膜を形成することができる。なお、被膜を形成する条件としては従来公知の条件を採用することができる。また、スパッタリング法では、被膜を構成することになる金属種を含む金属蒸発源と、ＣＨ₄、Ｎ₂またはＯ₂等の反応ガスと、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等のスパッタガスとを用いて被膜を形成することができる。なお、この場合も被膜を形成する条件としては従来公知の条件を採用することができる。

【実施例】

【0068】

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。

【0069】

＜＜被覆ｃＢＮ工具の製造＞＞
図１は、実施例における被覆ｃＢＮ工具の構成の一例を示す断面図である。また図２は、実施例における被覆ｃＢＮ工具の要部の構成の一例を示す断面図である。

【0070】

＜ｃＢＮ焼結体の製造＞
以下のようにして表１に示す組成を有するｃＢＮ焼結体Ａ〜Ｉを製造した。なお、表１中「Ｘ線検出化合物」の欄に示す化合物は、ｃＢＮ焼結体の断面または表面をＸ線回折（ＸＲＤ：X‐ray diffraction）装置によって定性分析した際に検出された化合物である。

【0071】

（ｃＢＮ焼結体Ａの製造）
まず、原子比でＴｉ：Ｎ＝１：０．６となるように平均粒径１μｍのＴｉＮ粉末と平均粒径が３μｍのＴｉ粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中１２００℃で３０分間熱処理してから粉砕した。これによりＴｉＮ_0.6からなる金属間化合物粉末を得た。

【0072】

次に、質量比でＴｉＮ_0.6：Ａｌ＝９０：１０となるように、ＴｉＮ_0.6からなる金属間化合物粉末と平均粒径が４μｍのＡｌ粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中１０００℃で３０分間熱処理した。熱処理により得られた化合物を、直径が６ｍｍの超硬合金製ボールメディアを用いて、ボールミル粉砕法により均一に粉砕した。これにより、結合相の原料粉末を得た。

【0073】

続いて、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の含有率が３０体積％となるように平均粒径が１．５μｍのｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合し、直径が３ｍｍの窒化硼素製ボールメディアを用いて、ボールミル混合法により均一に混合して粉末状の混合物を得た。そして、該混合物を超硬合金製支持基板に積層してからＭｏ製カプセルに充填した。次いで、超高圧装置を用いて、圧力５．５ＧＰａ、温度１３００℃で３０分間焼結した。これによりｃＢＮ焼結体Ａを得た。

【0074】

（ｃＢＮ焼結体Ｂ〜Ｇの製造）
表１に示すように、ｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更する以外は、ｃＢＮ焼結体Ａと同様にして、ｃＢＮ焼結体Ｂ〜Ｇを得た。

【0075】

（ｃＢＮ焼結体Ｈの製造）
まず、原子比でＴｉ：Ｃ：Ｎ＝１：０．３：０．３となるように平均粒径１μｍのＴｉＣＮ粉末と平均粒径が３μｍのＴｉ粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中１２００℃で３０分間熱処理してから粉砕した。これによりＴｉＣ_0.3Ｎ_0.３からなる金属間化合物粉末を得た。

【0076】

次に、質量比でＴｉＣ_0.3Ｎ_0.3：Ａｌ＝９０：１０となるように、ＴｉＣ_0.3Ｎ_0.3からなる金属間化合物粉末と平均粒径が４μｍのＡｌ粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中１０００℃で３０分間熱処理した。熱処理により得られた化合物を、直径が６ｍｍの超硬合金製ボールメディアを用いて、ボールミル粉砕法により均一に粉砕した。これにより、結合相の原料粉末を得た。そして、該結合相の原料粉末を用い、表１に示すように、ｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更する以外は、ｃＢＮ焼結体Ａと同様にして、ｃＢＮ焼結体Ｈを得た。

【0077】

（ｃＢＮ焼結体Ｉの製造）
まず、原子比でＴｉ：Ｃ＝１：０．６となるように平均粒径１μｍのＴｉＣ粉末と平均粒径が３μｍのＴｉ粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中１２００℃で３０分間熱処理してから粉砕した。これによりＴｉＣ_0.6からなる金属間化合物粉末を得た。

【0078】

次に、質量比でＴｉＣ_0.6：Ａｌ＝９０：１０となるように、ＴｉＣ_0.6からなる金属間化合物粉末と平均粒径が４μｍのＡｌ粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中１０００℃で３０分間熱処理した。熱処理により得られた化合物を、直径が６ｍｍの超硬合金製ボールメディアを用いて、ボールミル粉砕法により均一に粉砕した。これにより、結合相の原料粉末を得た。そして、該結合相の原料粉末を用い、表１に示すように、ｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更する以外は、ｃＢＮ焼結体Ａと同様にして、ｃＢＮ焼結体Ｉを得た。

【0079】

【表1】

【0080】

＜試料１の製造＞
以下のようにして試料１に係る被覆ｃＢＮ工具を製造した。

【0081】

＜基材の形成＞
形状がＩＳＯ規格のＤＮＧＡ１５０４０８であり、超硬合金材料（Ｋ１０相当）からなる基材本体を準備した。該基材本体の刃先（コーナ部分）に上記のｃＢＮ焼結体Ａ（形状：頂角が５５°であり当該頂角を挟む両辺がそれぞれ２ｍｍである二等辺三角形を底面とし、厚さが２ｍｍの三角柱状のもの）を接合した。なお接合には、Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｕからなるロウ材を用いた。次いで、接合体の外周面、上面および下面を研削し、刃先にネガランド形状（ネガランド幅が１５０μｍであり、ネガランド角が２５°）を形成した。このようにして、切れ刃部分がｃＢＮ焼結体Ａからなる基材３を得た。

【0082】

＜被膜の形成＞
（成膜装置）
ここで、以降の工程において、被膜の形成に用いる成膜装置について説明する。当該成膜装置には真空ポンプが接続されており、装置内部に真空引き可能な真空チャンバーを有している。真空チャンバー内には、回転テーブルが設置されており、該回転テーブルは治具を介して基材がセットできるように構成されている。真空チャンバー内にセットされた基材は、真空チャンバー内に設置されているヒーターにより加熱することができる。また、真空チャンバーにはエッチングおよび成膜用のガスを導入するためのガス配管が、流量制御用のマスフローコントローラ（ＭＦＣ：Mass Flow Controller）を介して、接続されている。さらに、真空チャンバー内には、エッチング用のＡｒイオンを発生させるためのタングステンフィラメント、必要な電源が接続された成膜用のアーク蒸発源もしくはスパッタ源が配置されている。そして、アーク蒸発源もしくはスパッタ源には、成膜に必要な蒸発源原料（ターゲット）がセットされている。

【0083】

（基材のエッチング）
上記のようにして得られた基材３を、成膜装置の真空チャンバー内にセットし、チャンバー内の真空引きを行なった。その後、回転テーブルを３ｒｐｍで回転させながら基材３を５００℃に加熱した。次いで、真空チャンバー内にＡｒガスを導入し、タングステンフィラメントを放電させてＡｒイオンを発生させ、基材３にバイアス電圧を印加し、Ａｒイオンにより基材３のエッチングを行なった。なお、このときのエッチング条件は次のとおりである
Ａｒガスの圧力 ：１Ｐａ
基板バイアス電圧：−５００Ｖ。

【0084】

（Ｄ層の形成）
次に、上記の成膜装置内でＤ層２０を基材３上に形成した。具体的には次に示す条件で厚さ０．１μｍとなるように蒸着時間を調整してＤ層を形成した
ターゲット ：Ａｌ（７０原子％）、Ｔｉ（３０原子％）
導入ガス ：Ｎ₂
成膜圧力 ：３Ｐａ
アーク放電電流 ：１２０Ａ
基板バイアス電圧：−５０Ｖ
テーブル回転数 ：３ｒｐｍ。

【0085】

（Ｂ層の形成）
Ｄ層２０に続いて、上記の成膜装置内でＤ層２０の上にＢ層３０を形成した。具体的には、以下に示す条件で、Ｂ１化合物層３１とＢ２化合物層３２とをそれぞれ交互に１００回ずつ繰り返して形成することにより、合計層数が２００層であり、厚さ１．０μｍのＢ層３０を形成した。Ｂ層の形成においては、Ｂ１化合物層のアーク蒸着源とＢ２化合物層のアーク蒸着源とを同時に点弧し、回転テーブルのテーブル回転数を調整することにより、Ｂ１化合物層３１の厚さを４ｎｍ、Ｂ２化合物層３２の厚さを６ｎｍとした。なお、試料１において、Ｂ層の最下層はＢ１化合物層３１であり、最上層はＢ２化合物層３２である。

【0086】

（Ｂ１化合物層の形成）
Ｂ１化合物層は次に示す条件で形成した
ターゲット ：Ｔｉ（８０原子％）、Ｓｉ（２０原子％）
導入ガス ：Ｎ₂
成膜圧力 ：３Ｐａ
アーク放電電流 ：１２０Ａ
基板バイアス電圧：−５０Ｖ。

【0087】

（Ｂ２化合物層の形成）
Ｂ２化合物層は次に示す条件で形成した
ターゲット ：Ａｌ（７０原子％）、Ｔｉ（３０原子％）
導入ガス ：Ｎ₂
成膜圧力 ：３Ｐａ
アーク放電電流 ：１６０Ａ
基板バイアス電圧：−５０Ｖ。

【0088】

（Ａ層の形成）
Ｂ層３０を形成した後、次に示す条件でＢ層３０の上にＡ層５０を形成した。このとき、導入ガス（Ｎ₂およびＣＨ₄）の流量はＡ層５０においてＣ：Ｎ＝３：７となるように調整した。そして、蒸着時間を調整することにより、厚さ０．１μｍのＡ層を形成した
ターゲット ：Ｔｉ
導入ガス ：Ｎ₂、ＣＨ₄
成膜圧力 ：２Ｐａ
アーク放電電流 ：１３０Ａ
基板バイアス電圧：−４５０Ｖ
テーブル回転数 ：３ｒｐｍ。

【0089】

以上のようにして、基材３の上に、Ｄ層２０とＢ層３０とＡ層５０とがこの順で積層されてなる被膜１０を備えた、試料１に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0090】

＜試料２〜６の製造＞
蒸着時間を調整することにより、表２に示すように、各試料においてＡ層の厚さを変化させる以外は、試料１と同様にして試料２〜６に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0091】

＜試料７〜５２の製造＞
表２および３に示すように、ｃＢＮ焼結体Ａ〜Ｉを使用して、試料７〜５２に係る被覆ｃＢＮ工具を製造した。表２および３中、左端列に「＊」が付された試料が実施例に係る被覆ｃＢＮ工具である。

【0092】

これらの試料においては、表２および３に示す各層が得られるように、次に示す成膜条件の範囲内で適宜調整を行ない、被膜を形成した。

【0093】

（成膜条件）
ターゲット ：表２および３の各層の組成の欄に示す金属元素
導入ガス ：Ａｒ、Ｎ₂およびＣＨ₄から１種以上を適宜選択
成膜圧力 ：０．１〜７Ｐａ
アーク放電電流 ：６０〜３００Ａ
基板バイアス電圧：−７００〜−２５Ｖ
テーブル回転数 ：２〜１０ｒｐｍ。

【0094】

【表2】

【0095】

【表3】

【0096】

＜試料７〜１３の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｄを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層およびＢ層をこの順で該基材上に積層した。

【0097】

（試料７：Ａ層の形成：Ｔｉ_0.9Ｓｉ_0.1ＣＮ^*）
試料７では、厚さ方向（基材側から被膜表面へ向かう方向）にＣおよびＮの組成がステップ状または傾斜状に変化するＴｉ_0.9Ｓｉ_0.1ＣＮ層を含むＡ層を、Ｂ層の上に積層した。表２中、当該Ａ層の組成を、便宜上「Ｔｉ_0.9Ｓｉ_0.1ＣＮ^*」と記している。当該Ａ層の具体的な構成を表４に示す。また、当該Ａ層は次のようにして形成した。

【0098】

まず、導入ガスとしてＮ₂のみを使用し、成膜圧力を１．８Ｐａとして、Ｔｉ_0.9Ｓｉ_0.1Ｎ層を０．２μｍ形成した。次に、導入ガス中のＣＨ₄の流量を徐々に増加させながら、組成がＴｉ_0.9Ｓｉ_0.1ＮからＴｉ_0.9Ｓｉ_0.1Ｃ_0.3Ｎ_0.7へ傾斜状に変化する層を０．５μｍ形成した。その後、さらにＣＨ₄の流量を増加させながら、組成がＴｉ_0.9Ｓｉ_0.1Ｃ_0.3Ｎ_0.7からＴｉ_0.9Ｓｉ_0.1Ｃ_0.5Ｎ_0.5へ傾斜状に変化する層を０．３μｍ形成した。続いて、Ｎ₂とＣＨ₄流量比を固定して、Ｔｉ_0.9Ｓｉ_0.1Ｃ_0.5Ｎ_0.5層を０．５μｍ形成し、再び導入ガスをＮ₂のみに戻してＴｉ_0.9Ｓｉ_0.1Ｎ層を０．２μｍ形成した。

【0099】

【表4】

【0100】

（試料８：Ａ層の形成：Ｔｉ_0.95Ｓｉ_0.05ＣＮ^*）
試料８では、厚さ方向（基材側から被膜表面へ向かう方向）にＣおよびＮの組成がステップ状または傾斜状に変化するＴｉ_0.95Ｓｉ_0.05ＣＮ層を含むＡ層を、Ｂ層の上に積層した。表２中、当該Ａ層の組成を、便宜上「Ｔｉ_0.95Ｓｉ_0.05ＣＮ^*」と記している。当該Ａ層の具体的な構成を表４に示す。また、当該Ａ層は上記試料７のＡ層の形成において、Ａ層の金属元素の組成をＴｉ：Ｓｉ＝０．９：０．１からＴｉ：Ｓｉ＝０．９５：０．０５とする以外は、試料７のＡ層と同様にして形成した。

【0101】

（試料９：Ａ層の形成：Ｔｉ_0.99Ｓｉ_0.01ＣＮ^*）
試料９では、厚さ方向（基材側から被膜表面へ向かう方向）にＣおよびＮの組成がステップ状または傾斜状に変化するＴｉ_0.99Ｓｉ_0.01ＣＮ層を含むＡ層を、Ｂ層の上に積層した。表２中、当該Ａ層の組成を、便宜上「Ｔｉ_0.99Ｓｉ_0.01ＣＮ^*」と記している。当該Ａ層の具体的な構成を表４に示す。また、当該Ａ層は上記試料７のＡ層の形成において、Ａ層の金属元素の組成をＴｉ：Ｓｉ＝０．９：０．１からＴｉ：Ｓｉ＝０．９９：０．０１とする以外は、試料７のＡ層と同様にして形成した。

【0102】

（試料１０〜１３：Ａ層の形成：ＴｉＣＮ^*1）
試料１０〜１３では、厚さ方向（基材側から被膜表面へ向かう方向）にＣおよびＮの組成がステップ状または傾斜状に変化するＴｉＣＮ層を含むＡ層を、Ｂ層の上に積層した。表２中、当該Ａ層の組成を、便宜上「ＴｉＣＮ^*1」と記している。当該Ａ層の具体的な構成を表５に示す。また、当該Ａ層は上記試料７のＡ層の形成において、Ａ層の金属元素の組成をＴｉのみとし、Ａ層形成時の基材の加熱温度を変化させる以外は、試料７のＡ層と同様にして形成した。ここで、基材の加熱温度は試料１０においては試料７と同様に５００℃とし、試料１１は６００℃、試料１２は６５０℃、試料１３では７００℃とした。

【0103】

以上のようにして、試料７〜１３に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0104】

【表5】

【0105】

＜試料１４の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｂを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２に示す構成のＤ層を該基材上に形成した。

【0106】

（Ｂ層の形成）
続いて、次に示す条件で、Ｂ１化合物層とＢ２化合物層とを交互に３回ずつ繰り返して形成することにより、合計層数が６層であり、合計厚さ１．１μｍのＢ層を、Ｄ層の上に積層した。

【0107】

（Ｂ１化合物層の形成）
Ｂ１化合物層は次に示す条件で、蒸着時間を調整することにより、１層の厚さが１２０ｎｍとなるように形成した
ターゲット ：Ｔｉ
導入ガス ：Ｎ₂
成膜圧力 ：３．５Ｐａ
アーク放電電流 ：１４０Ａ
基板バイアス電圧：−３５Ｖ。

【0108】

（Ｂ２化合物層の形成）
Ｂ２化合物層は次に示す条件で、蒸着時間を調整することにより、１層の厚さが２４０ｎｍとなるように形成した
ターゲット ：Ａｌ（６０原子％）、Ｃｒ（４０原子％）
導入ガス ：Ｎ₂
成膜圧力 ：３．５Ｐａ
アーク放電電流 ：１４０Ａ
基板バイアス電圧：−６０Ｖ。

【0109】

（Ｃ層の形成）
Ｂ層を形成した後、次の条件で、蒸着時間を調整することにより、厚さ０．０２μｍのＣ層をＢ層の上に積層した
ターゲット ：Ｔｉ
導入ガス ：Ｎ₂
成膜圧力 ：０．５Ｐａ
アーク放電電流 ：１５０Ａ
基板バイアス電圧：−５００Ｖ。

【0110】

（Ａ層の形成）
さらに、成膜条件を適宜調整して、表２に示す構成のＡ層をＣ層の上に積層し、被膜を形成した。これにより、試料１４に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0111】

＜試料１５〜２０の製造＞
Ｂ１化合物層を形成する際のターゲットを表３に示す金属元素に変更する以外は、試料１４と同様にして、試料１５〜２０に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0112】

＜試料２１〜２６の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｃを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層、Ｂ層およびＡ層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成することにより、試料２１〜２６に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。なおこの際Ｂ層は、試料２１〜２３では試料１と同様の方法で形成し、試料２４〜２６では試料１４と同様の方法で形成した。

【0113】

＜試料２７〜３１の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｅを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層、Ｂ層をこの順で該基材上に積層した。なおこの際Ｂ層は、試料１と同様の方法で形成した。

【0114】

（Ａ層の形成：ＴｉＣＮ^*2）
試料２７〜３１では、厚さ方向にＣおよびＮの組成がステップ状に変化するＴｉＣＮ層を含むＡ層を、Ｂ層の上に積層した。表２中、当該Ａ層の組成を、便宜上「ＴｉＣＮ^*2」と記している。当該Ａ層の具体的な構成を表５に示す。表５に示すように、当該Ａ層は、基材側（ｃＢＮ焼結体側）から、所定厚さ（ステップ）毎に、段階的に導入ガスの組成を変更して形成した。これによりＢ層の上に、厚さ方向にＣおよびＮの組成がステップ状に変化するＴｉＣＮ層を含むＡ層が積層されてなる被膜を得た。そしてこれにより、試料２７〜３１に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0115】

＜試料３２〜３７の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｆを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層、Ｂ層、Ｃ層およびＡ層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成することにより、試料３２〜３７に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。なおＢ層は、試料３２〜３４では試料１と同様の方法で形成し、試料３５〜３７では試料１４と同様の方法で形成した。

【0116】

＜試料３８〜４３の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｇを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層、Ｂ層およびＡ層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成することにより、試料３８〜４３に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。なおＢ層は、試料１と同様の方法で形成した。

【0117】

＜４４〜４９の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｈを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層、Ｂ層をこの順で該基材上に積層した。なお、この際Ｂ層は、試料１と同様の方法で形成した。

【0118】

（Ａ層の形成：ＴｉＣＮ^*3）
試料４６〜４９では、厚さ方向にＣおよびＮの組成がステップ状または傾斜状に変化するＴｉＣＮ層を含むＡ層を、Ｂ層の上に積層した。表２中、当該Ａ層の組成を、便宜上「ＴｉＣＮ^*3」と記している。当該Ａ層の具体的な構成を表５に示す。表５に示すように、当該Ａ層は、基材側（ｃＢＮ焼結体側）から、傾斜状に導入ガスの組成を変化させた後、ステップ状に導入ガスの組成を変更して形成した。

【0119】

試料４６では、まず導入ガス中のＮ₂およびＣＨ₄の流量比を形成される層においてＣ：Ｎ＝１：９となるように調整し、ＴｉＣ_0.1Ｎ_0.9層を１．０μｍ形成した（ステップ１）。次にＣＨ₄の流量比を徐々に増加させながらＮの組成が傾斜状に減少する（Ｃの組成が傾斜状に増加する）ＴｉＣＮ層を１．０μｍ形成した（ステップ２）。

【0120】

試料４７では試料４６と同様にステップ２までを実行し、その後導入ガス中のＮ₂およびＣＨ₄の流量比を形成される層においてＣ：Ｎ＝４：６となるように調整し、ＴｉＣ_0.4Ｎ_0.6層をさらに２．０μｍ形成した（ステップ３）。

【0121】

試料４８ではステップ１〜３を実行した後、再びその上からステップ１〜３に係る層を形成し、合計厚さ８μｍのＡ層を形成した。表５中、このようにステップ１〜３を１周期とし、それを２回繰り返す態様を「２周期」と記している。そして、これと同様に試料４９ではステップ１〜３を３回繰り返し、合計厚さ１２μｍのＡ層を形成した。

【0122】

以上のようにして、Ｂ層の上に、厚さ方向にＣおよびＮの組成がステップ状また傾斜状に変化するＴｉＣＮ層を含むＡ層が積層されてなる被膜を形成し、試料４４〜４９に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0123】

＜試料５０の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｄを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２に示す構成のＡ層を該基材上に形成することにより、試料５０に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。

【0124】

＜試料５１の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｄを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層、Ｂ層をこの順で該基材上に形成することにより、試料５１に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。なおＢ層は試料１と同様の方法で形成した。

【0125】

＜試料５２の製造＞
ｃＢＮ焼結体Ｄを用い、試料１と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表２および３に示す構成のＤ層、Ｂ層およびＡ層をこの順で該基材上に形成することにより、試料５２に係る被覆ｃＢＮ工具を得た。なおＢ層は試料１と同様の方法で形成した。

【0126】

＜＜評価＞＞
以上のようにして得られた試料１〜５２に係る被覆ｃＢＮ工具の切削性能および面粗度寿命を、焼入鋼の高速連続切削により評価した。

【0127】

＜粒径の測定＞
各試料を切断し、被膜の断面をＴＥＭで観察することにより、Ａ層、Ｂ層およびＣ層に含まれる結晶粒の形状を確認した。そして前述の方法に従って、粒径Ｗａ、ＷｂおよびＷｃを計測した。その結果を表２および３に示す。

【0128】

＜逃げ面摩耗量ＶＢおよび面粗度Ｒｚの測定＞
各試料の工具を用い、次に示す切削条件に従って、切削距離４ｋｍの切削加工を行なった。そして、光学顕微鏡を使用して工具の逃げ面摩耗量ＶＢを測定した。また、「ＪＩＳ Ｂ ０６０１」に準拠して、加工後の被削材の「十点平均粗さ（μｍ）」（すなわち、Ｒｚｊｉｓ）を測定し、面粗度Ｒｚとした。結果を表６に示す。表６中、逃げ面摩耗量ＶＢが小さいほど、耐逃げ面摩耗性に優れる。また、Ｒｚが小さいほど耐境界摩耗性に優れ、高精度加工が可能であることを示している。

【0129】

（切削条件）
被削材 ：ＳＣＭ４１５Ｈ（ＨＲＣ６０）、外径φ３０、ワーク１個当たりの切削距離が６．２８ｍのもの
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ
送り量 ：ｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切込み ：ａｐ＝０．１ｍｍ
切削油 ：エマルジョン（商品名「システムカット９６」、製造元「（株）日本フルードシステム」）を２０倍希釈したもの（湿式切削）。

【0130】

＜面粗度寿命の測定＞
次に、寿命判定基準をＲｚ＝３．２μｍとして、高精度加工における面粗度寿命を測定した。すなわち、上記の切削条件で繰り返し加工を行ない、ワーク１個の加工（切削距離：６．２８ｍ）が終了する度に表面粗さ計を使用して加工後ワークの面粗度Ｒｚを測定し、Ｒｚが３．２μｍを超えた時点で試験終了とした。そして、６．２８ｍ×ワーク個数から総切削距離（ｋｍ）を算出した。さらに、Ｒｚを縦軸、切削距離を横軸とする散布図を作成し、該散布図上において終了点と終了直前の点との２点を結ぶ直線上で、Ｒｚが３．２μｍに達する切削距離を面粗度寿命と判定した。その結果を表６に示す。

【0131】

【表6】

【0132】

＜＜結果と考察＞＞
表６中、左端列に「＊」が付された試料が実施例に係る被覆ｃＢＮ工具である。表１〜６より明らかなように、上記構成（１）〜（１０）を備える実施例の被覆ｃＢＮ工具は、かかる条件を満たさない工具に比し、耐逃げ面摩耗性および耐境界摩耗性に優れ、焼入鋼の高精度加工において優れた工具寿命を有することが確認された。

【0133】

さらに、各試料の構成と評価結果を詳細に分析することにより判明した事項を以下に記す。

【0134】

＜Ａ層の厚さ＞
試料２〜５および４５〜４８の評価結果から、Ａ層の厚さが１μｍ以上３μｍ以下である試料３、４５および４６は、特に優れた面粗度寿命を示す傾向が確認された。したがって、Ａ層の厚さは１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。

【0135】

＜Ａ層を構成する柱状晶の粒径Ｗａ＞
試料８〜１２の評価では、Ａ層を構成する柱状晶の粒径Ｗａが５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下である試料９〜１１は、かかる条件を満たさない試料８および１２に比し優れた面粗度寿命を示す傾向が確認された。したがって、Ｗａは５０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましい。

【0136】

＜Ｂ層を構成する柱状晶の粒径Ｗｂ＞
試料１５〜１９の評価では、Ｂ層を構成する柱状晶の粒径Ｗｂが７ｎｍ以上４０ｎｍである試料１６〜１８は、かかる条件を満たさない試料１５および１９に比し優れた面粗度寿命を示す傾向が確認された。したがって、Ｗｂは７ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。

【0137】

＜Ｂ２化合物層の組成＞
試料２８〜３０の評価では、Ｂ２化合物層に含まれる（Ａｌ_1-xb2Ｍ２_xb2）（Ｃ_1-zb2Ｎ_zb2）において、Ｍ２がＴｉおよびＣｒの少なくとも１つを表わし、Ｍ２の組成ｘｂ２が０．２５以上０．５以下である試料２９および３０は、かかる条件を満たさない試料２８に比し、優れた面粗度寿命を示した。したがって、Ｍ２の組成ｘｂ２は０．２５以上０．５以下であることが好ましい。

【0138】

＜Ｂ１化合物層およびＢ２化合物層の厚さ＞
試料２２〜２５および試料３３〜３６の評価では、Ｂ層が３０ｎｍ未満の化合物層を含む場合（試料２２、２３、３３、３４）、面粗度寿命が向上する傾向が確認された。したがって、Ｂ層は一部または全部が３０ｎｍ未満の層で構成されることが好ましい。

【0139】

＜Ｂ層全体の厚さ＞
試料３９〜４２の評価では、Ｂ層全体の厚さの範囲が０．１μｍ以上４μｍ以下であり、これらのうち該厚さが０．５μｍである試料４０と該厚さが１．０μｍである試料４１は特に優れた面粗度寿命を示した。したがって、Ｂ層全体の厚さは好ましくは０．１μｍ以上４μｍ以下であり、より好ましくは０．５μｍ以上４μｍ以下である。

【0140】

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、上述した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。

【0141】

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特許請求の範囲によって示され、特許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。

【符号の説明】

【0142】

３ 基材、１０ 被覆層、２０ Ｄ層、３０ Ｂ層、３１ Ｂ１化合物層、３２ Ｂ２化合物層、４０ Ｃ層、５０ Ａ層、ｔ１ Ｂ１化合物層の平均厚さ、ｔ２ Ｂ２化合物層の平均厚さ。

【図1】

【図2】