特許 6385233 被覆切削工具

(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】6385233

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】被覆切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23C 5/16 20060101AFI20180827BHJP

   B23B 27/14 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   B23C5/16

   B23B27/14 B

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-208849(P2014-208849)

(22)【出願日】2014年10月10日

(65)【公開番号】特開2016-78131(P2016-78131A)

(43)【公開日】2016年5月16日

【審査請求日】2017年9月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005083

【氏名又は名称】日立金属株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000233066

【氏名又は名称】三菱日立ツール株式会社

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 智也

【審査官】 宮部 菜苗

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１５６６９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１３／０１８７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１３７３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２１２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２５４２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１３８２８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０２５８３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｃ １／００−９／００

Ｂ２３Ｂ ２７／００−２９／３４

Ｂ２３Ｂ ５１／００−５１／１４

Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材に硬質皮膜を被覆した被覆切削工具であって、
前記被覆切削工具は、前記基材の上に、ナノビーム回折パターンでＷＣの結晶構造に指数付けされ、タングステン（Ｗ）およびクロム（Ｃｒ）を含む炭化物からなるＡ層と、
前記Ａ層の上に、金属（半金属を含む）元素の総量に対しＡｌの含有比率（原子％）が５０％以上、Ｃｒの含有比率（原子％）が２０％以上、ＡｌとＣｒの合計の含有比率（原子％）が８５％以上、Ｓｉの含有比率（原子％）が４％〜１５％である窒化物又は炭窒化物からなるＢ層と、を含み、
前記Ａ層の膜厚は１〜１０ｎｍであり、前記Ｂ層はＮａＣｌ型の結晶構造である被覆切削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、金型加工に適用されるボールエンドミル等の硬質皮膜を被覆した被覆切削工具に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、室温での板材の曲げ、絞り、抜きなどのプレス成形に用いられる金型材の切削加工では、高硬度なプリハードン鋼の加工および高能率加工が求められている。そのため、切削工具には、より優れた耐久性が要求されており、耐熱性や耐摩耗性が優れる各種セラミックスからなる硬質皮膜を切削工具の表面に被覆した被覆切削工具が適用されている。例えば、耐熱性に優れる皮膜種であるＡｌＣｒの窒化物又は炭窒化物をベースに、Ｓｉおよびその他の金属（半金属を含む）元素を添加して、耐摩耗性や耐熱性を高めることが提案されている。そして、このＡｌＣｒＳｉ系の窒化物又は炭窒化物を被覆切削工具の硬質皮膜として用いることが提案されている（特許文献１〜３）。
更に、ミクロ組織を制御したＡｌＣｒＳｉ系の窒化物又は炭窒化物も提案されている（特許文献４）。特許文献４によれば、相対的にＳｉに富むアモルファス相と相対的にＳｉに乏しい結晶相とからなるミクロ組織を有するＡｌＣｒＳｉ系の窒化物は、皮膜硬度が向上して、耐酸化性も改善されている。この窒化物を適用することで、被覆切削工具の耐久性が向上することが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２３９７９２号公報

【特許文献2】特開２００５−１２６７３６号公報

【特許文献3】特開２００４−３３７９８８号公報

【特許文献4】特開２００２−３３７００７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、被削材の高硬度化および更なる高速加工化により、被覆切削工具には更なる耐久性が求められている。本発明者が詳細検討したところ、特許文献１〜４のような被覆切削工具を適用しても耐摩耗性や皮膜の密着性が不十分で満足する耐久性が得られ難い場合があることを確認した。本発明は上記の課題に鑑み、耐久性に優れる被覆切削工具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明者は、基材と硬質皮膜の間に特定の中間皮膜を介した上でＳｉ含有量を調整したＡｌＣｒＳｉ系の窒化物又は炭窒化物を適用することで被覆切削工具の耐久性が著しく改善されることを見出して本発明に到達した。
すなわち本発明は、基材に硬質皮膜を被覆した被覆切削工具であって、
前記被覆切削工具は、前記基材の上に、ナノビーム回折パターンでＷＣの結晶構造に指数付けされ、タングステン（Ｗ）およびクロム（Ｃｒ）を含む炭化物からなるＡ層と、
前記Ａ層の上に、金属（半金属を含む）元素の総量に対しＡｌの含有比率（原子％）が５０％以上、Ｃｒの含有比率（原子％）が２０％以上、ＡｌとＣｒの合計の含有比率（原子％）が８５％以上、Ｓｉの含有比率（原子％）が４％〜１５％である窒化物又は炭窒化物からなるＢ層と、を含み、
前記Ａ層の膜厚は１〜１０ｎｍであり、前記Ｂ層はＮａＣｌ型の結晶構造である被覆切削工具である。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、硬質皮膜の密着性が格段に向上して被覆切削工具の耐久性を大幅に改善することが可能となる。よって、例えば高硬度なプリハードン鋼の加工においても、金型製作のリードタイム短縮、金型の高精度化、調質による変寸の低減効果が期待され、産業上極めて有効である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本発明者は、高硬度材の高能率加工における被覆切削工具の損傷要因について検討し、硬質皮膜を形成する柱状粒界を起点に皮膜破壊が発生し易いことを確認した。一方で、柱状粒界を低減するために硬質皮膜の組織を微細化すると基材との密着性が低下するため被覆切削工具の耐久性が低下する。更に本発明者は、高硬度材を高能率加工するためには、耐熱性と耐摩耗性を兼ね備えた皮膜種を適用した被覆切削工具が有効であることを確認した。そして耐熱性と耐摩耗性が優れる皮膜種であるＡｌＣｒＳｉ系の窒化物又は炭窒化物をベースに皮膜組織を微細化して破壊の起点となる結晶粒界を低減することを検討し、硬質皮膜の組織を微細化することに起因する基材と硬質皮膜の密着性の低下を十分に補完できる皮膜構造があることを見出して本発明に到達した。以下、本発明の詳細について説明する。

【0008】

まず、本発明の硬質皮膜であるＢ層について説明する。
Ｂ層は、被覆切削工具として優れた耐摩耗性と耐熱性が発揮できる窒化物又は炭窒化物とする。より好ましくは窒化物である。そして、優れた耐熱性を確保するために、金属（半金属を含む）元素の総量に対し、Ａｌの含有量比率（原子％）を５０％以上とすることが重要である。Ａｌは耐熱性を付与する元素であり、Ａｌの含有比率が５０％未満になるとＢ層の耐熱性が不十分となる。更には、Ｂ層のＡｌの含有比率（原子％）を５５％以上とすることで耐熱性がより優れて好ましい。更には、Ａｌの含有比率（原子％）を６０％以上とすることが好ましい。一方、Ａｌの含有量が多くなり過ぎるとＺｎＳ型の結晶構造が主体となり被覆切削工具の耐久性が低下する傾向にある。そのため、Ａｌの含有比率（原子％）を６８％以下とすることが好ましい。なお、本発明における半金属とはＳｉ、Ｂである。

【0009】

Ｂ層の結晶構造をＮａＣｌ型の結晶構造とし、優れた耐摩耗性を付与するためには、Ｃｒの含有比率（原子％）を２０％以上とすることが必要である。Ｃｒ含有量がこれよりも少ないとＺｎＳ型の結晶構造が主体となり被覆切削工具の耐久性が低下する傾向にある。更には、Ｃｒの含有比率（原子％）を２５％以上にすることが好ましい。
本発明においてＢ層は、耐熱性および耐摩耗性を高いレベルで両立させて耐久性を高めるために、ＡｌとＣｒの合計の含有比率（原子％）を８５％以上とする。更には、ＡｌとＣｒの合計の含有比率（原子％）を９０％以上とすることが好ましい。

【0010】

Ｓｉは、ＡｌＣｒＳｉ系の窒化物又は炭窒化物の組織を微細化するために重要な元素である。Ｓｉを含有していないＡｌＣｒＮおよびＳｉ含有量が少ないＡｌＣｒＳｉＮは柱状粒子が粗大となる。このような組織形態の硬質皮膜は皮膜破壊の起点となる結晶粒界が多くなるため逃げ面摩耗が増大する傾向にある。一方、一定量のＳｉを含有したＡｌＣｒＳｉＮは組織が微細化し、例えば、電子顕微鏡による断面観察（２０，０００倍）において明確な柱状粒子が観察され難くなる。このような組織形態の硬質皮膜は、破壊の起点となる柱状粒界が少なくなり逃げ面摩耗を抑制することができる。但し、Ｓｉ含有量が多くなると非晶質およびＺｎＳ型の結晶構造が主体となり易くなり、被覆切削工具の耐久性が低下する。被覆切削工具の耐久性を低下させずに皮膜組織を十分に微細化するには、Ｂ層は、Ｓｉの含有比率（原子％）を４％〜１５％とすることが重要である。更には、Ｓｉの含有比率（原子％）は５％以上であることが好ましい。更には、Ｓｉの含有比率（原子％）は１０％以下であることが好ましい。

【0011】

本発明のＢ層は、ＮａＣｌ型の結晶構造であることが重要である。本発明においてＮａＣｌ型の結晶構造であるとは、例えば、Ｘ線回折においてＮａＣｌ型の結晶構造に起因する回折強度が最大強度を示すものである。ＺｎＳ型の結晶構造に起因する回折強度が最大強度を示すものは脆弱であるため被覆切削工具として耐久性が乏しくなる。特に、湿式加工においては、耐久性が低下する傾向にある。
Ｂ層は、Ｘ線回折においてＺｎＳ型の結晶構造に起因する回折強度が確認されないことが好ましい。しかし、ＮａＣｌ型の結晶構造に起因する回折強度が最大強度を示すのであれば、一部にＺｎＳ型の結晶構造および非晶質相を含有してもよい。

【0012】

但し、皮膜の被験面積が小さい場合や、Ｂ層の上に後述する別の皮膜を被覆している場合には、上記Ｘ線回折によるＮａＣｌ型の結晶構造の同定が困難な場合がある。このような場合であっても、例えば透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いた制限視野回折法による結晶構造の同定を行うことができる。

【0013】

本発明におけるＢ層のミクロ組織は、Ｓｉ量の全体に対して相対的にＳｉ含有量の多い結晶相に、Ｓｉ量の全体に対して相対的にＳｉ含有量が少ない結晶相が分散する組織形態である。Ｂ層がこのような組織形態になることで、皮膜により高い残留圧縮応力が付与されるとともに、クラックの進展がミクロレベルでも抑制されて優れた耐久性が発揮できると考えられる。これにより優れた耐久性が発揮できると考えられる。一般的に、Ｓｉ含有量が多くなると、ＡｌＣｒＳｉ系の窒化物又は炭窒化物は非晶質相が主体の組織形態となり易く、靱性が低下する傾向にある。本発明におけるＢ層は、結晶相を有する結晶構造の層であり、Ｂ層の結晶性を高めるため、基材付近の磁束密度を高めて被覆をしている。具体的には、ターゲット中心付近の平均磁束密度が１４ｍＴ以上である。また、ターゲット背面および外周に永久磁石を配備し、基材付近まで磁力線が到達するよう調整したカソードを用いて、Ｂ層を被覆している。また、基材に印加する負のバイアス電圧の絶対値が小さくなると非晶質相が増加する傾向にある。Ｂ層の被覆においては−２５０Ｖ〜−１００Ｖで被覆することが好ましい。結晶相をより安定化させるには、−２２０Ｖ〜−１５０Ｖで被覆することがより好ましい。
また、後述するＣｒボンバード処理によって形成されるＡ層の直上にＢ層を被覆していることも、Ｂ層のミクロ組織がＳｉ含有量が異なる結晶相を含む組織形態になることに影響していると考えられる。

【0014】

Ｂ層は、ＮａＣｌ型の結晶構造に起因する回折強度が最大強度を示す範囲であれば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉの含有量を考慮して、他の元素（例えば周期律表の４ａ族、５ａ族、６ａ族の金属元素およびＢから選択される１種または２種以上の元素）を、金属元素の含有比率（原子％）で０〜１０％含有することができる。これ以上の添加はＢ層の耐摩耗性及び耐熱性を低下させる傾向にある。
Ｂ層の膜厚が薄くなり過ぎると優れた耐久性が十分に発揮されない場合がある。また、膜厚が厚くなり過ぎると皮膜剥離が発生する場合がある。Ｂ層の厚みは、例えば、０．５μｍ〜１０μｍの範囲から適当な値を選択すれば良い。Ｂ層の厚みは、より好ましくは１μｍ以上である。また、Ｂ層の厚みは、より好ましくは５μｍ以下である。

【0015】

本発明において、Ｂ層の上に更に別の層を被覆しても本発明の効果を発揮する。そのため、本発明におけるＡ層とＢ層とで成る皮膜構造は、Ｂ層を工具の最表面とすること以外に、別の層を被覆しても良い。そしてこの場合、Ｂ層の上には、保護皮膜として耐熱性と耐摩耗性に優れる窒化物又は炭窒化物からなるＣ層が被覆されていることが好ましい。より好ましくは窒化物からなる層である。Ｃ層は、耐熱衝撃性に優れる残留圧縮応力を有する硬質皮膜であることが好ましい。特に湿式加工においては、加熱冷却のサイクルにより硬質皮膜が剥離し易くなることから、高い残留圧縮応力を有する硬質皮膜を保護皮膜として設けることが好ましい。
特に、残留圧縮応力が高い皮膜種である点で、Ｔｉの含有比率（原子％）を５０％以上、Ｓｉの含有比率（原子％）を１％〜３０％含有する窒化物又は炭窒化物皮膜が好ましい。

【0016】

続いてＡ層について説明する。本発明の硬質皮膜であるＢ層は微細な組織形態であるため基材との密着性が乏しい。この密着性を改善するために種々の検討を行った。まず、従来の窒化物からなる中間皮膜を介した皮膜構造では、密着性を改善するには十分でなかった。本発明者は様々な条件で切削試験を行い、ナノビーム回折パターンからＷＣの結晶構造に指数付けされ、タングステン（Ｗ）およびクロム（Ｃｒ）を含む炭化物からなるＡ層を基材の上に設けることで、微細な組織形態であるＢ層との密着性が改善されて、被覆切削工具の耐久性が向上することを確認した。つまり、基材とＢ層との間にＡ層を形成することにより、微細な組織形態であるＢ層の基材との密着性を改善したものである。
基材の上にあるＡ層がＷを含んだ炭化物とすれば基材である超硬合金との親和性が強くなり密着性が優れると考えられる。また、Ａ層がＣｒを含むことで、Ａ層の上にある微細組織であるＢ層がＮａＣｌ型の結晶構造を維持し易くなる。そして、Ａ層の近傍にあるＢ層の結晶性がより高まり、基材とＢ層の密着性がより高まると考えられる。Ａ層は、金属元素の総量に対してＣｒの含有比率（原子％）が１０％以上２５％以下であることが好ましい。
Ａ層の膜厚は、薄くなり過ぎても厚くなり過ぎても、基材との密着性を向上させるのに好ましくない。よって、Ａ層の膜厚は１ｎｍ〜１０ｎｍとする。Ａ層の膜厚は２ｎｍ〜８ｎｍであることが好ましい。
Ａ層は、ＷおよびＣｒ以外に皮膜成分および母材成分を含有しても良い。Ａ層の実測定においては、基材側のＣｏや硬質皮膜側のＡｌ、Ｓｉ、Ｎが含まれ得るが、ナノビーム回折パターンからＷＣの結晶構造に指数付けされ、ＷおよびＣｒを含む炭化物とすることで本発明の効果は発揮される。
Ａ層は、透過型電子顕微鏡観察による断面観察、組成分析、ナノビーム回折パターンより確認することができる。

【0017】

基材の上に、ナノビーム回折パターンからＷＣの結晶構造に指数付けされ、ＷおよびＣｒを含む炭化物を形成するためには、ターゲットの外周にコイル磁石を配備してアークスポットをターゲット内部に閉じ込めるような磁場構成としたカソード用いて、Ｃｒボンバードを実施することが好ましい。このようなカソードを用いてＣｒでボンバード処理することで、ボンバードされたＣｒイオンが基材表面のＷＣに拡散してＷおよびＣｒを含む炭化物が形成され易くなる。本発明において、ナノビーム回折パターンからＷＣの結晶構造に指数付けされ、ＷおよびＣｒを含む炭化物であるＡ層は、機能部である刃先に形成されることで、刃先における基材と硬質皮膜の密着性が高まり、被覆切削工具の耐久性を高める効果を得ることができる。
Ｃｒボンバードの際に、基材に印加する負のバイアス電圧の絶対値が小さい場合、ＷおよびＣｒを含む炭化物が形成され難い。また、ターゲットへ投入する電流が低いとＷおよびＣｒを含む炭化物が形成され難い。そのため、基材に印加する負のバイアス電圧は−１０００Ｖ〜−７００Ｖとすることが好ましい。また、ターゲットへ投入する電流は８０Ａ〜１５０Ａとすることが好ましい。また、Ｃｒボンバード処理の時間が短いと、ナノビーム回折パターンからＷＣの結晶構造に指数付けされ、ＷとＣｒを含有する炭化物が形成され難くなり、Ｂ層の密着性が低下する傾向にある。一方、Ｃｒボンバード処理の時間が長すぎると、Ａ層の膜厚が厚くなり過ぎて、Ｂ層の密着性が低下する傾向にある。そのため、Ｃｒボンバード処理は３分〜７分とすることが好ましい。
ボンバードはアルゴンガス、窒素ガス、水素ガス、炭化水素系ガス等を導入しながら実施してもよいが、炉内雰囲気を１．０×１０^−２Ｐａ以下の真空下で実施することで基材表面が清浄化されるだけでなく、拡散層が形成され易くなり好ましい。

【0018】

ボールエンドミルのチゼル部では被加工材と常に接触しながら加工を行っているため、優れた耐熱性と耐摩耗性が要求される。本発明の被覆切削工具はボールエンドミルに適用することで特に優れた耐久性を示すため好ましい。特に４０ＨＲＣ以上の金型材の切削加工において被覆切削工具の耐久性を向上させることができるので好ましい。更には５０ＨＲＣ以上の金型材の切削加工に適用しても優れた耐久性を発揮できるので好ましい。

【0019】

本発明の基材に適用する超硬合金の硬度は９３．０ＨＲＡ以上９５．０ＨＲＡ以下であることが好ましい。基材の硬度が低くなり過ぎれば耐摩耗性を改善するのに十分でない場合がある。また、基材の硬度が高くなり過ぎれば靱性が低下するためチッピングが発生する場合がある。優れた耐久性をより安定して発揮には、基材の硬度は９３．５ＨＲＡ以上であることがより好ましい。また、基材の硬度は、９４．５ＨＲＡ以下であることがより好ましい。基材はＣｏを５〜１５質量％含有するＷＣ−Ｃｏ基の超硬合金であることが好ましい。

【実施例】

【0020】

＜成膜装置＞
成膜には、アークイオンプレーティング方式の成膜装置を用いた。本装置は、複数のカソード（アーク蒸発源）、真空容器および基材回転機構を含む。
カソードは、ターゲット外周にコイル磁石を配備したカソードが１基（以下「Ｃ１」という。）、ターゲット背面および外周に永久磁石を配備し、ターゲットに垂直方向の磁束密度がターゲット中央付近で１４ｍＴ以上の磁場を有したカソードが２基（以下「Ｃ２」、「Ｃ３」という。）搭載されている。
真空容器内は、内部を真空ポンプにより排気され、ガスは供給ポートより導入される。真空容器内に設置した各基材にはバイアス電源が接続され、独立して各基材に負のＤＣバイアス電圧を印加する。
基材回転機構は、プラネタリーとプラネタリー上のプレート状治具、プレート状治具上のパイプ状治具が取り付けられ、プラネタリーが毎分３回転の速さで回転し、プレート状治具、パイプ状治具は夫々自公転する。

【0021】

＜基材＞
物性評価および切削試験用に、基材として、組成がＷＣ（ｂａｌ．）−Ｃｏ（８質量％）−Ｃｒ（０．５質量％）−ＶＣ（０．３質量％）、ＷＣ平均粒度０．６μｍ、硬度９３．９ＨＲＡ、からなる超硬合金製の２枚刃ボールエンドミル（日立ツール株式会社製）を準備した。

【0022】

＜加熱および真空排気工程＞
各基材をそれぞれ真空容器内のパイプ状冶具に固定し、真空容器内に設置したヒーターにより、基材温度５００℃まで加熱、真空排気を行い、基材温度５００℃、真空容器内の圧力を８×１０^−３Ｐａ以下とした。

【0023】

＜Ａｒボンバード工程＞
その後、真空容器内にＡｒガスを導入し、０．６７Ｐａとした。その後、フィラメント電極に２０Ａの電流を供給、基材に−２００Ｖのバイアス電圧を印加し、Ａｒボンバードを４分間実施した。

【0024】

＜Ｃｒボンバード工程＞
その後、真空容器内の圧力が８×１０^−３Ｐａ以下になるように真空排気した。続いて、基材にバイアス電圧を印加して、Ｃ１に１５０Ａのアーク電流を供給してＣｒボンバード処理を実施した。

【0025】

＜成膜工程＞
Ｃｒボンバード後、直ちにＣ１への電力供給を中断した。そして、真空容器内のガスを窒素に置き換え、真空容器内の圧力を４Ｐａ、基材設定温度を５５０℃としＣ２に１４０Ａの電力を供給し、基材に負のバイアス電圧を印加して硬質皮膜（Ｂ層）を約３μｍ被覆した。その後、略２５０℃以下に基材を冷却して真空容器から取り出した。なお、比較例４はＣｒボンバード処理を実施せず、Ａｒボンバード処理の後に硬質皮膜（Ｂ層）を被覆した。表１に実施例１で使用したターゲット組成及び被覆条件を示す。

【0026】

【表1】

【0027】

硬質皮膜の組成は、波長分散型電子線プローブ微小分析（ＷＤＳ−ＥＰＭＡ）により測定した。測定条件は、加速電圧１０ｋＶ、試料電流５×１０^−８Ａ、取り込み時間１０秒、分析領域直径１μｍ、分析深さが略１μｍで５点測定してその平均値から求めた。

【0028】

皮膜構造を確認するため、ボールエンドミルの刃先部分について、膜面に垂直な面で切断した場合の切断面を、電界放射型透過電子顕微鏡（日本電子株式会社製 ＪＥＭ−２０１０Ｆ型）を用いて分析した。本発明に係るＢ層は、制限視野回折パターンから、（２００）面又は（１１１）面が最大強度を示すＮａＣｌ型の結晶構造であることを確認した。また、本発明に係るＢ層を５００，０００倍のＴＥＭ像を確認したところ、何れもミクロ組織に、全体的なＳｉ量に対して相対的にＳｉ含有量の多い結晶相に、全体的なＳｉ量に対して相対的にＳｉ含有量が少ない結晶相が分散する組織形態であることを確認した。

【0029】

Ａ層の組成は、付属するＵＴＷ型Ｓｉ（Ｌｉ）半導体検出器を用いてビーム径１ｎｍで分析した。ナノビーム回折は、カメラ長５０ｃｍとし、２ｎｍ以下のビーム径で分析した。ＥＤＳスペクトル分析およびナノビーム回折パターンから、基材、Ａ層、Ｂ層の確認を行った。ＥＤＳスペクトル分析結果から、本発明例のＡ層は、金属元素の含有比率（原子％）でＷを最も多く含有し、次いでＣｒを多く含有することを確認した。金属元素の含有比率（原子％）でＷの含有比率（原子％）は約８０％であった。また、Ｃｒの含有比率(原子％)は約１５％であった。また、ＷおよびＣｒ以外には硬質皮膜の成分であるＡｌ、Ｓｉ、Ｎを含有していた。また、母材成分であるＣｏも僅かに含有していた。そして、本発明例のＡ層はナノビーム回折パターンからＷＣの結晶構造に指数付けが可能であった。
ＥＤＳスペクトル分析およびナノビーム回折パターンから、本発明例のＡ層はＷＣの結晶構造に指数付けされ、タングステン（Ｗ）とクロム（Ｃｒ）を含有する炭化物であることを確認した。本発明例と比較例１にはＡ層が約５ｎｍ形成されていた。比較例２、３は、金属Ｃｒが約５ｎｍ形成されていた。比較例４は、基材とＢ層の間に別層は形成されていない。各試料の物性評価の結果を表２に示す。

【0030】

湿式加工後の母材露出幅から被覆切削工具の耐久性を評価した。切削条件を下記に示す。
条件：湿式加工
工具：２枚刃超硬ボールエンドミル
型番：ＥＰＤＢ２０１０−６、ボール半径０．５ｍｍ、首下長さ６ｍｍ
切削方法：底面切削
被削材：ＨＰＭ３８（５２ＨＲＣ）
切り込み：軸方向、０．０４ｍｍ、径方向、０．０４ｍｍ
切削速度：７８．５ｍ／ｍｉｎ
一刃送り量：０．０１８９ｍｍ／刃
切削油：水溶性エマルジョン加圧供給
切削距離：３０ｍ
評価方法：切削加工後、走査型電子顕微鏡を用いて倍率１５０倍で観察し、工具と被削材が擦過した幅を実測し、そのうちの擦過幅が最も大きかった部分を最大摩耗幅とした。

【0031】

【表2】

【0032】

本発明例１、２は、皮膜剥離が発生せずに安定した摩耗形態を示した。そしてその時の摩耗幅は小さく優れた耐久性を示した。なお、表２中、「ｆｃｃ」は、面心立方格子構造（ＮａＣｌ型構造）を示す。
これに対して比較例１〜４は著しい皮膜剥離が発生して不安定な摩耗形態を示した。
比較例１は、本発明例と同じＡ層を形成しているが、Ｂ層のＳｉが少ないため皮膜破壊の起点となる結晶粒界が多く、逃げ面摩耗が増大して耐久性が低下した。
比較例２、３は、本発明例のようなＡ層は形成されておらず、金属Ｃｒが形成されていた。そのため、微細組織であるＢ層との密着性が不十分であり、耐久性が低下した。
比較例４は、Ｂ層の皮膜組織は微細であるが、Ａ層を形成しておらず密着性が低下したため耐久性が低下した。