(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024139281
(43)【公開日】2024-10-09
(54)【発明の名称】被覆切削工具
(51)【国際特許分類】
B23B 27/14 20060101AFI20241002BHJP
B23B 27/20 20060101ALI20241002BHJP
C23C 16/32 20060101ALI20241002BHJP
C23C 16/34 20060101ALI20241002BHJP
C23C 16/36 20060101ALI20241002BHJP
C23C 16/40 20060101ALI20241002BHJP
C23C 16/30 20060101ALI20241002BHJP
【ＦＩ】
B23B27/14 A
B23B27/14 B
B23B27/20
C23C16/32
C23C16/34
C23C16/36
C23C16/40
C23C16/30
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023050153
(22)【出願日】2023-03-27
(71)【出願人】
【識別番号】000221144
【氏名又は名称】株式会社タンガロイ
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】範 滄宇
【テーマコード（参考）】
3C046
4K030
【Ｆターム（参考）】
3C046FF03
3C046FF04
3C046FF05
3C046FF10
3C046FF13
3C046FF16
3C046FF17
3C046FF22
3C046FF25
3C046FF35
3C046HH04
4K030AA01
4K030AA03
4K030AA09
4K030AA14
4K030AA17
4K030AA18
4K030BA18
4K030BA35
4K030BA36
4K030BA38
4K030BA41
4K030BA43
4K030CA03
4K030DA02
4K030DA03
4K030JA01
4K030JA06
4K030JA09
4K030JA10
4K030LA22
(57)【要約】
【課題】耐欠損性及び耐摩耗性を向上させた工具寿命の長い被覆切削工具を提供する。
【解決手段】基材と基材の表面に形成された被覆層とを含む被覆切削工具であって、被覆層が基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と下部α型Ａｌ2Ｏ3層と中間層と上部α型Ａｌ2Ｏ3層とをこの順で含み、下部層が、ＴｉとＣ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を含み、下部層の平均厚さが特定範囲内であり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ１が特定範囲内であり、特定の式１及び式２で表される条件を満たし、中間層は、ＴｉとＣ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、平均厚さが特定範囲内であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ２が特定範囲内であり、特定の式３で表される条件を満たす被覆切削工具。
【選択図】図１
【解決手段】基材と基材の表面に形成された被覆層とを含む被覆切削工具であって、被覆層が基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と下部α型Ａｌ2Ｏ3層と中間層と上部α型Ａｌ2Ｏ3層とをこの順で含み、下部層が、ＴｉとＣ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を含み、下部層の平均厚さが特定範囲内であり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ１が特定範囲内であり、特定の式１及び式２で表される条件を満たし、中間層は、ＴｉとＣ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、平均厚さが特定範囲内であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ２が特定範囲内であり、特定の式３で表される条件を満たす被覆切削工具。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、前記基材の表面に形成された被覆層と、を備える被覆切削工具であって、
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、前記基材の表面と垂直な方向の前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記基材の表面の法線と前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（２）で表される条件を満たし、
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
（式（２－１）中、Ｌnは、前記基材の表面と垂直な方向の前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面を含む観察視野において、前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の前記基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点及び凸部の最高点を特定し、特定された個々の凹部の最低点と、該凹部の最低点に隣接する凸部の最高点とを直線で結んで作成される線分のうち、前記観察視野の左からｎ番目の線分の長さ（μｍ）を表し、βnは、作成された前記各線分と、前記基材表面に平行な直線とがなす各角度のうち、前記観察視野の左からｎ番目の角度（度）を表す。だだし、前記観察視野の領域は、前記基材表面に平行な方向において、各（Ｌn×ｃｏｓβn）の長さの合計が５０μｍ以上となる領域とする。）
前記中間層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記中間層の平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（３）で表される条件を満たす、
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、前記基材の表面と垂直な方向の前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、前記方位差Ｂは、前記平均角度β（度）を求めるための観察視野において、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、前記特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、前記基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
被覆切削工具。
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、前記基材の表面と垂直な方向の前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記基材の表面の法線と前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（２）で表される条件を満たし、
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
【数1】
前記中間層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記中間層の平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（３）で表される条件を満たす、
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、前記基材の表面と垂直な方向の前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、前記方位差Ｂは、前記平均角度β（度）を求めるための観察視野において、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、前記特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、前記基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
被覆切削工具。
【請求項2】
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、前記平均角度β（度）を求めるための観察視野における前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の前記基材と反対側の表面上の個々の前記凹部の前記最低点のうち、最も前記基材側に位置する前記最低点から前記基材側に向かって０．２μｍの位置の前記基材の表面と平行な方向における粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上２．０μｍ以下である、
請求項１に記載の被覆切削工具。
請求項１に記載の被覆切削工具。
【請求項3】
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２に対する前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１の比（Ｔ１／Ｔ２）が、１．０以上１２．０以下である、
請求項１又は請求項２に記載の被覆切削工具。
請求項１又は請求項２に記載の被覆切削工具。
【請求項4】
前記被覆層の平均厚さが、８．００μｍ以上２５．００μｍ以下である、
請求項１又は請求項２に記載の被覆切削工具。
請求項１又は請求項２に記載の被覆切削工具。
【請求項5】
前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体である、
請求項１又は請求項２に記載の被覆切削工具。
請求項１又は請求項２に記載の被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被覆切削工具に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、超硬合金などからなる基材の表面に化学蒸着法により３～２０μｍの総膜厚で被覆層を蒸着形成してなる被覆切削工具が、鋼や鋳鉄等の切削加工に用いられていることは、よく知られている。上記の被覆層としては、例えば、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物及び炭窒酸化物並びに酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）からなる群より選ばれる１種の単層又は２種以上の複層からなる被覆層が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１では、基材と該基材上に形成された被膜とを備えた表面被覆切削工具であって、被膜は、複数のα－Ａｌ2Ｏ3の結晶粒を含んだα－Ａｌ2Ｏ3層を含み、α－Ａｌ2Ｏ3層は、基材側に配置された下層部と、該下層部上に配置された中間部と、該中間部上に配置された上層部とを含み、下層部は、α－Ａｌ2Ｏ3層の断面研磨面に対する電子線後方散乱回折装置を用いた結晶方位マッピングにおいて、（００１）配向したα－Ａｌ2Ｏ3の結晶粒の面積比率が３５％未満となり、中間部は、結晶方位マッピングにおいて、（００１）配向したα－Ａｌ2Ｏ3の結晶粒の面積比率が３５％以上となり、上層部は、結晶方位マッピングにおいて、（００１）配向したα－Ａｌ2Ｏ3の結晶粒の面積比率が３５％未満となり、α－Ａｌ2Ｏ3層の厚みは、４～１８μｍであり、中間部の厚みは、α－Ａｌ2Ｏ3層の厚みの５０％以上を占め、下層部および上層部の厚みはいずれも１μｍ以上である、表面被覆切削工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１７／０６１０５８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年の切削加工では、高速化、高送り化及び深切込み化がより顕著となり、また、被削材の高強度化により、従来よりも工具の耐欠損性及び耐摩耗性を向上させることが求められている。特に、近年、鋼の高速切削等、被覆切削工具に負荷が作用するような切削加工が増えている。特許文献１に記載の被覆切削工具は、上層部のα型Ａｌ2Ｏ3層の（１１０）配向の割合が低く、耐熱衝撃性が不十分であり、耐欠損性に改善の余地がある。また、特許文献１に記載の被覆切削工具は、（００１）配向した中間部のα型Ａｌ2Ｏ3層に対する、上層部のα型Ａｌ2Ｏ3層の（１１０）配向の方向が制御されておらず、切削中の亀裂の発生及び進展を抑制する効果が不十分であり、耐欠損性に改善の余地がある。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐欠損性及び耐摩耗性を向上させた工具寿命の長い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】
【0007】
本発明者が研究を重ねたところ、被覆切削工具を特定の構成にすると、その耐欠損性及び耐摩耗性を向上させることが可能となり、その結果、被覆切削工具の工具寿命を延長することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
［１］
基材と、前記基材の表面に形成された被覆層と、を備える被覆切削工具であって、
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、前記基材の表面と垂直な方向の前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記基材の表面の法線と前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（２）で表される条件を満たし、
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
［１］
基材と、前記基材の表面に形成された被覆層と、を備える被覆切削工具であって、
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、前記基材の表面と垂直な方向の前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記基材の表面の法線と前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（２）で表される条件を満たし、
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
【0009】
【数1】
【0010】
（式（２－１）中、Ｌnは、前記基材の表面と垂直な方向の前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面を含む観察視野において、前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の前記基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点及び凸部の最高点を特定し、特定された個々の凹部の最低点と、該凹部の最低点に隣接する凸部の最高点とを直線で結んで作成される線分のうち、前記観察視野の左からｎ番目の線分の長さ（μｍ）を表し、βnは、作成された前記各線分と、前記基材表面に平行な直線とがなす各角度のうち、前記観察視野の左からｎ番目の角度（度）を表す。だだし、前記観察視野の領域は、前記基材表面に平行な方向において、各（Ｌn×ｃｏｓβn）の長さの合計が５０μｍ以上となる領域とする。）
前記中間層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記中間層の平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（３）で表される条件を満たす、
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、前記基材の表面と垂直な方向の前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、前記方位差Ｂは、前記平均角度β（度）を求めるための観察視野において、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、前記特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、前記基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
被覆切削工具。
［２］
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、前記平均角度β（度）を求めるための観察視野における前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の前記基材と反対側の表面上の個々の前記凹部の前記最低点のうち、最も前記基材側に位置する前記最低点から前記基材側に向かって０．２μｍの位置の前記基材の表面と平行な方向における粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上２．０μｍ以下である、
［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２に対する前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１の比（Ｔ１／Ｔ２）が、１．０以上１２．０以下である、
［１］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記被覆層の平均厚さが、８．００μｍ以上２５．００μｍ以下である、
［１］～［３］のいずれか１つに記載の被覆切削工具。
［５］
前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体である、
［１］～［４］のいずれか１つに記載の被覆切削工具。
前記中間層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、
前記中間層の平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（３）で表される条件を満たす、
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、前記基材の表面と垂直な方向の前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、前記平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、前記方位差Ｂは、前記平均角度β（度）を求めるための観察視野において、前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、前記特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、前記基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
被覆切削工具。
［２］
前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、前記平均角度β（度）を求めるための観察視野における前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の前記基材と反対側の表面上の個々の前記凹部の前記最低点のうち、最も前記基材側に位置する前記最低点から前記基材側に向かって０．２μｍの位置の前記基材の表面と平行な方向における粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上２．０μｍ以下である、
［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２に対する前記下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１の比（Ｔ１／Ｔ２）が、１．０以上１２．０以下である、
［１］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記被覆層の平均厚さが、８．００μｍ以上２５．００μｍ以下である、
［１］～［３］のいずれか１つに記載の被覆切削工具。
［５］
前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体である、
［１］～［４］のいずれか１つに記載の被覆切削工具。
【発明の効果】
【0011】
本発明によると、耐欠損性及び耐摩耗性を向上させた工具寿命の長い被覆切削工具を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の被覆切削工具の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明は下記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【0014】
［被覆切削工具］
本実施形態の被覆切削工具は、基材と、基材の表面に形成された被覆層と、を備える被覆切削工具であって、被覆層が、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（２）で表される条件を満たし、
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
本実施形態の被覆切削工具は、基材と、基材の表面に形成された被覆層と、を備える被覆切削工具であって、被覆層が、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（２）で表される条件を満たし、
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
【0015】
【数2】
【0016】
（式（２－１）中、Ｌnは、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面を含む観察視野において、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点及び凸部の最高点を特定し、特定された個々の凹部の最低点と、該凹部の最低点に隣接する凸部の最高点とを直線で結んで作成される線分のうち、観察視野の左からｎ番目の線分の長さ（μｍ）を表し、βnは、作成された各線分と、基材表面に平行な直線とがなす各角度のうち、観察視野の左からｎ番目の角度（度）を表す。だだし、観察視野の領域は、基材表面に平行な方向において、各（Ｌn×ｃｏｓβn）の長さの合計が５０μｍ以上となる領域とする。）
中間層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、中間層の平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、
上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（３）で表される条件を満たす。
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、方位差Ｂは、平均角度β（度）を求めるための観察視野において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
中間層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、中間層の平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、
上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、下記式（３）で表される条件を満たす。
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、方位差Ｂは、平均角度β（度）を求めるための観察視野において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
【0017】
本実施形態の被覆切削工具は、上記のような構成にすることにより、耐欠損性及び耐摩耗性を向上させることが可能となり、その結果、工具寿命を延長することができる。
このような被覆切削工具が、耐欠損性及び耐摩耗性に優れる要因は、詳細には明らかではないが、下記のように推定される。ただし、要因は下記に限定されない。
本実施形態の被覆切削工具は、下部層の平均厚さが３．００μｍ以上であることにより、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、また、下部層の平均厚さが１５．００μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が２．００μｍ以上であることにより、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、また、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が１５．００μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、ＲＳＡが６０面積％以上であることにより、クレータ摩耗の進展が抑制されるため、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、また、ＲＳＡが１００面積％未満であることにより、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の形成が容易になる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度βが１５度以上であることにより、中間層を介した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層との間の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れ、また、平均角度βが４５度以下であることにより、被覆層の表面の凹凸が小さくなり、切削抵抗が低減されるため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度βを１５度以上４５度以下の範囲とすることで、切削中の亀裂の進展が抑制されるため、耐欠損性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具は、中間層の平均厚さが０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であることにより、容易にＲＳＢの値を所定範囲内とすることができる。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が０．５０μｍ以上であることにより、耐熱衝撃性が向上するため耐欠損性が向上し、また、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が５．００μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、ＲＳＢが５０面積％超であることにより、耐熱衝撃性が向上するため耐欠損性が向上し、また、ＲＳＢが１００面積％未満であることにより、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の形成が容易になる。
上述した効果が相俟って、本実施形態の被覆切削工具は、耐欠損性及び耐摩耗性を向上させた工具寿命の長いものとなる。
このような被覆切削工具が、耐欠損性及び耐摩耗性に優れる要因は、詳細には明らかではないが、下記のように推定される。ただし、要因は下記に限定されない。
本実施形態の被覆切削工具は、下部層の平均厚さが３．００μｍ以上であることにより、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、また、下部層の平均厚さが１５．００μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が２．００μｍ以上であることにより、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、また、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が１５．００μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、ＲＳＡが６０面積％以上であることにより、クレータ摩耗の進展が抑制されるため、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、また、ＲＳＡが１００面積％未満であることにより、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の形成が容易になる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度βが１５度以上であることにより、中間層を介した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層との間の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れ、また、平均角度βが４５度以下であることにより、被覆層の表面の凹凸が小さくなり、切削抵抗が低減されるため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度βを１５度以上４５度以下の範囲とすることで、切削中の亀裂の進展が抑制されるため、耐欠損性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具は、中間層の平均厚さが０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であることにより、容易にＲＳＢの値を所定範囲内とすることができる。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が０．５０μｍ以上であることにより、耐熱衝撃性が向上するため耐欠損性が向上し、また、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が５．００μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、ＲＳＢが５０面積％超であることにより、耐熱衝撃性が向上するため耐欠損性が向上し、また、ＲＳＢが１００面積％未満であることにより、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の形成が容易になる。
上述した効果が相俟って、本実施形態の被覆切削工具は、耐欠損性及び耐摩耗性を向上させた工具寿命の長いものとなる。
【0018】
一般的に従来技術では、例えば、特許文献１のように、１層からなるα型Ａｌ2Ｏ3層において、下部側を（００１）面に配向させて上部側を（１１０）面に配向させる構成（この構成を、以下「構成Ａ」とも呼称する。）とすることがある。この場合、下部側及び上部側のいずれか一方又は双方の配向の割合を高くすることが困難となる傾向にある。
本実施形態では、このような状況に鑑み、上述したとおりＲＳＡが特定の範囲となるように（００１）面に配向した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、ＲＳＢが特定の範囲となるように（１１０）面に配向した上部α型Ａｌ2Ｏ3層とを同時に備えるために、下部側のα型Ａｌ2Ｏ3層と上部側のα型Ａｌ2Ｏ3層との間に、Ｔｉ化合物層を含む中間層を形成する構成（この構成を、以下「構成Ｂ」とも呼称する。）としている。
本実施形態の被覆切削工具は、このように中間層を形成することにより、耐摩耗性に優れる（００１）面に配向したα型Ａｌ2Ｏ3層と、耐欠損性に優れる（１１０）面に配向したα型Ａｌ2Ｏ3層との、双方の効果を備えることができると推定している。
さらに、本発明者は、構成Ｂにおいて、下部側のα型Ａｌ2Ｏ3層の表面の凹凸を制御することにより、α型Ａｌ2Ｏ3層の下部側と上部側との密着性が向上することを見出した。すなわち、構成Ｂにおいて、さらに下部α型Ａｌ2Ｏ3層における「平均角度β（度）」を１５度以上４５度以下の範囲に制御した構成（この構成を、以下「構成Ｃ」とも呼称する。）とすることにより、耐欠損性に一層優れるという知見を得て本発明を完成するに至った。
本実施形態では、このような状況に鑑み、上述したとおりＲＳＡが特定の範囲となるように（００１）面に配向した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、ＲＳＢが特定の範囲となるように（１１０）面に配向した上部α型Ａｌ2Ｏ3層とを同時に備えるために、下部側のα型Ａｌ2Ｏ3層と上部側のα型Ａｌ2Ｏ3層との間に、Ｔｉ化合物層を含む中間層を形成する構成（この構成を、以下「構成Ｂ」とも呼称する。）としている。
本実施形態の被覆切削工具は、このように中間層を形成することにより、耐摩耗性に優れる（００１）面に配向したα型Ａｌ2Ｏ3層と、耐欠損性に優れる（１１０）面に配向したα型Ａｌ2Ｏ3層との、双方の効果を備えることができると推定している。
さらに、本発明者は、構成Ｂにおいて、下部側のα型Ａｌ2Ｏ3層の表面の凹凸を制御することにより、α型Ａｌ2Ｏ3層の下部側と上部側との密着性が向上することを見出した。すなわち、構成Ｂにおいて、さらに下部α型Ａｌ2Ｏ3層における「平均角度β（度）」を１５度以上４５度以下の範囲に制御した構成（この構成を、以下「構成Ｃ」とも呼称する。）とすることにより、耐欠損性に一層優れるという知見を得て本発明を完成するに至った。
【0019】
図１は、本実施形態の被覆切削工具の一例を部分的に示す断面模式図である。被覆切削工具７は、基材１と、基材１の表面に形成された被覆層６とを有する。被覆層６では、基材１側から、下部層２、下部α型Ａｌ2Ｏ3層３、中間層４、上部α型Ａｌ2Ｏ3層５がこの順で上方向に積層されている。
【0020】
本実施形態における基材は、被覆切削工具の基材として用いられ得るものであれば、特に限定されない。そのような基材として、例えば、超硬合金、サーメット、セラミックス及び立方晶窒化硼素焼結体が挙げられる。これらの中でも、基材が、超硬合金であると好ましい。このような基材を用いることで被覆切削工具が耐欠損性及び耐摩耗性に優れる傾向にある。
【0021】
本実施形態において、被覆層は、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、必要に応じて外部層を含んでもよい。
被覆層の平均厚さは、特に限定されないが、８．００μｍ以上２５．００μｍ以下であると好ましい。被覆層の平均厚さが８．００μｍ以上であると耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れる傾向にあり、２５．００μｍ以下であると被覆層の密着性が向上し、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、被覆層の平均厚さは、８．５０μｍ以上２４．６０μｍ以下であるとより好ましく、１５．４０μｍ以上２１．３０μｍ以下であると更に好ましい。
被覆層の平均厚さは、特に限定されないが、８．００μｍ以上２５．００μｍ以下であると好ましい。被覆層の平均厚さが８．００μｍ以上であると耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れる傾向にあり、２５．００μｍ以下であると被覆層の密着性が向上し、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、被覆層の平均厚さは、８．５０μｍ以上２４．６０μｍ以下であるとより好ましく、１５．４０μｍ以上２１．３０μｍ以下であると更に好ましい。
【0022】
［下部層］
本実施形態において、下部層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含む。被覆切削工具が、基材と下部α型Ａｌ2Ｏ3層との間に上記下部層を備えることにより、密着性及び耐摩耗性が向上する。
本実施形態において、下部層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含む。被覆切削工具が、基材と下部α型Ａｌ2Ｏ3層との間に上記下部層を備えることにより、密着性及び耐摩耗性が向上する。
【0023】
下部層におけるＴｉ化合物層としては、特に限定されないが、例えば、ＴｉＣからなるＴｉＣ層（以下、単に「ＴｉＣ層」ともいう。）、ＴｉＮからなるＴｉＮ層（以下、単に「ＴｉＮ層」ともいう。）、ＴｉＣＮからなるＴｉＣＮ層（以下、単に「ＴｉＣＮ層」ともいう。）、ＴｉＣＯからなるＴｉＣＯ層（以下、単に「ＴｉＣＯ層」ともいう。）、ＴｉＣＮＯからなるＴｉＣＮＯ層（以下、単に「ＴｉＣＮＯ層」ともいう。）、ＴｉＯＮからなるＴｉＯＮ層（以下、単に「ＴｉＯＮ層」ともいう。）、及びＴｉＢ2からなるＴｉＢ2層（以下、単に「ＴｉＢ2層」ともいう。）が挙げられる。本発明による効果を一層有効かつ確実に奏する観点から、下部層のＴｉ化合物層としては、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、及び／又はＴｉＣＮＯ層を含むことが好ましい。
【0024】
下部層は、１層で構成されていてもよく、複層（例えば、２層又は３層）で構成されていてもよい。本発明による効果を一層有効かつ確実に奏する観点から、複層で構成されることが好ましく、２層以上で構成されることがより好ましく、３層以上で構成されることが更に好ましく、３層で構成されることがより更に好ましい。下部層が３層で構成されている場合は、基材の表面上にＴｉＣ層又はＴｉＮ層を第１層として有し、第１層の表面上に、ＴｉＣＮ層を第２層として有し、第２層の表面上に、ＴｉＣＮＯ層又はＴｉＣＯ層を第３層として有してもよい。これらの中では、下部層が基材の表面上にＴｉＮ層を第１層として有し、第１層の表面上に、ＴｉＣＮ層を第２層として有し、第２層の表面上に、ＴｉＣＮＯ層又はＴｉＣＯ層を第３層として有すると好ましい。
【0025】
本実施形態において、下部層の平均厚さは、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下である。下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上であると耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、１５．００μｍ以下であると被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。同様の観点から、下部層の平均厚さは３．２０μｍ以上１４．８０μｍ以下であると好ましく、４．５０μｍ以上１４．３０μｍ以下であるとより好ましい。
【0026】
下部層の平均厚さは、下記の方法により測定する。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が下部層を横断する長さの相加平均を、下部層の平均厚さとする。 本実施形態における各層の平均厚さは、上記の方法のように、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定して、特定した合計６点を用いる。つまり、特定した合計６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が各層を横断する長さの相加平均を、各層の平均厚さとする。
なお、上記「基材表面の法線」とは、より正確には、平均角度βの測定方法における基材表面に略平行な直線の法線を指す。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が下部層を横断する長さの相加平均を、下部層の平均厚さとする。 本実施形態における各層の平均厚さは、上記の方法のように、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定して、特定した合計６点を用いる。つまり、特定した合計６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が各層を横断する長さの相加平均を、各層の平均厚さとする。
なお、上記「基材表面の法線」とは、より正確には、平均角度βの測定方法における基材表面に略平行な直線の法線を指す。
【0027】
下部層が上述のとおり第１～３層で形成される場合、基材の表面上に形成される第１層の平均厚さは、耐欠損性及び／又は耐摩耗性を一層向上させる観点から、０．１０μｍ以上１．００μｍ以下であると好ましい。同様の観点から、第１層の平均厚さは、０．２０μｍ以上０．５０μｍ以下であるとより好ましい。
【0028】
下部層が上述のとおり第１～３層で形成される場合、第１層の表面上に形成される第２層の平均厚さは、耐欠損性及び／又は耐摩耗性を一層向上させる観点から、３．００μｍ以上１４．００μｍ以下であると好ましい。同様の観点から、第２層の平均厚さは、３．８０μｍ以上１３．５０μｍ以下であるとより好ましく、４．３０μｍ以上１２．５０μｍ以下であると更に好ましい。
【0029】
下部層が上述のとおり第１～３層で形成される場合、第２層の表面上に形成される第３層の平均厚さは、耐欠損性及び／又は耐摩耗性を一層向上させる観点から、０．１０μｍ以上１．００μｍ以下であると好ましい。同様の観点から、第３層の平均厚さは、０．１０μｍ以上０．８０μｍ以下であるとより好ましく、０．１０μｍ以上０．５０μｍ以下であると更に好ましい。
【0030】
Ｔｉ化合物層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなる層であるが、下部層による作用効果を奏する限りにおいて、上記元素以外の成分を微量含んでもよい。
【0031】
［下部α型Ａｌ2Ｏ3層］
本実施形態において、下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、α型Ａｌ2Ｏ3からなるα型Ａｌ2Ｏ3層を含む。
下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、上述の式（１）で表される条件を満たし、上述の式（２）で表される条件を満たす。
本実施形態において、下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、α型Ａｌ2Ｏ3からなるα型Ａｌ2Ｏ3層を含む。
下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、上述の式（１）で表される条件を満たし、上述の式（２）で表される条件を満たす。
【0032】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１は、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下である。下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が２．００μｍ以上であることにより、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、また、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が１５．００μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。同様の観点から、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１は、２．８０μｍ以上１４．８０μｍ以下であると好ましく、４．００μｍ以上１４．００μｍ以下であるとより好ましい。
【0033】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１は、下記の方法により測定する。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が下部α型Ａｌ2Ｏ3層を横断する長さの相加平均を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さとする。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が下部α型Ａｌ2Ｏ3層を横断する長さの相加平均を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さとする。
【0034】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、下記式（１）で表される条件を満たす。
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
６０≦ＲＳＡ＜１００ （１）
（式（１）中、ＲＳＡは、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
【0035】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、ＲＳＡが６０面積％以上であると、クレータ摩耗の進展が抑制されるため、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れる。また、ＲＳＡが１００面積％未満であると下部α型Ａｌ2Ｏ3層の形成が容易になる。同様の観点から、ＲＳＡが、６３面積％以上９６面積％以下であると好ましく、７０面積％以上９０面積％以下であるとより好ましい。
【0036】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、下記式（２）で表される条件を満たす。
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
１５≦平均角度β≦４５ （２）
（式（２）中、平均角度β（度）は、下記式（２－１）で表される。）
【0037】
【数3】
【0038】
（式（２－１）中、Ｌnは、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面を含む観察視野において、下部α型Ａｌ2Ｏ3の基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点及び凸部の最高点を特定し、特定された個々の凹部の最低点と、該凹部の最低点に隣接する凸部の最高点とを直線で結んで作成される線分のうち、観察視野の左からｎ番目の線分の長さ（μｍ）を表し、βnは、作成された各線分と、基材表面に平行な直線とがなす各角度のうち、観察視野の左からｎ番目の角度（度）を表す。だだし、観察視野の領域は、基材表面に平行な方向において、各（Ｌn×ｃｏｓβn）の長さの合計が５０μｍ以上となる領域とする。）
【0039】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度βが１５度以上であると、中間層を介した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層との間の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度βが４５度以下であると、被覆層の表面の凹凸が小さくなり、切削抵抗が低減されるため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。また、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度βを１５度以上４５度以下の範囲とすることで、切削中の亀裂の進展が抑制されるため、耐欠損性が向上する。
【0040】
また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層における平均角度βを１５度以上４５度以下の範囲に制御した構成（この構成を、以下「構成Ｃ」とも呼称する。）のうち、平均角度βをさらに２２度以上３８度以下の範囲に制御した構成（この構成を、構成Ｄとも呼称する。）の場合には、耐欠損性に特に優れる。
構成Ｃにおいて、下部α型Ａｌ2Ｏ3層における平均角度βが大きいほど、基材表面の法線に対する上部α型Ａｌ2Ｏ3層の（１１０）面への配向の割合は低下する傾向にある。そのため、一般的に、上部α型Ａｌ2Ｏ3層における平均角度βが大きいほど密着性が向上する一方で、耐チッピング性が低下して、耐欠損性が向上し難いとの予測もし得るが、実際には、構成Ｃのうち構成Ｄが特に耐欠損性に優れるという知見を得た。この点に関し、構成Ｃのうち、特に構成Ｄとすることで、密着性以外の耐欠損性を向上させる効果が得られている推定される。
この要因は明らかではないが以下のように推定している。
一般的に、α型の結晶構造を有するＡｌ2Ｏ3におけるへき開面として（０１２）面が知られており、亀裂による破壊が生じやすい傾向にある。ＲＳＡが特定の範囲となるように（００１）面に配向した下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、（０１２）面は基材表面に対して約５８度（基材表面の法線に対しては３２度）傾いて存在する。
また、一般的に、α型の結晶構造を有するＡｌ2Ｏ3の（１１０）面は他の面に比して熱膨張係数が小さい。このため、（１１０）面への配向は、熱衝撃による（１１０）面に対して垂直な方向への亀裂の発生及び進展を抑制する効果があると考えられる。
以上２つの点より、構成Ｄは、切削中の上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、熱衝撃により基材表面に対して２２度以上３８度以下の範囲の方向の亀裂が発生しにくくなり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層のへき開面に沿った方向に進展する確率が低減される。そのため、熱衝撃のかかる切削中の耐チッピング性も向上し、耐欠損性に優れると考えられる。
構成Ｃにおいて、下部α型Ａｌ2Ｏ3層における平均角度βが大きいほど、基材表面の法線に対する上部α型Ａｌ2Ｏ3層の（１１０）面への配向の割合は低下する傾向にある。そのため、一般的に、上部α型Ａｌ2Ｏ3層における平均角度βが大きいほど密着性が向上する一方で、耐チッピング性が低下して、耐欠損性が向上し難いとの予測もし得るが、実際には、構成Ｃのうち構成Ｄが特に耐欠損性に優れるという知見を得た。この点に関し、構成Ｃのうち、特に構成Ｄとすることで、密着性以外の耐欠損性を向上させる効果が得られている推定される。
この要因は明らかではないが以下のように推定している。
一般的に、α型の結晶構造を有するＡｌ2Ｏ3におけるへき開面として（０１２）面が知られており、亀裂による破壊が生じやすい傾向にある。ＲＳＡが特定の範囲となるように（００１）面に配向した下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、（０１２）面は基材表面に対して約５８度（基材表面の法線に対しては３２度）傾いて存在する。
また、一般的に、α型の結晶構造を有するＡｌ2Ｏ3の（１１０）面は他の面に比して熱膨張係数が小さい。このため、（１１０）面への配向は、熱衝撃による（１１０）面に対して垂直な方向への亀裂の発生及び進展を抑制する効果があると考えられる。
以上２つの点より、構成Ｄは、切削中の上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、熱衝撃により基材表面に対して２２度以上３８度以下の範囲の方向の亀裂が発生しにくくなり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層のへき開面に沿った方向に進展する確率が低減される。そのため、熱衝撃のかかる切削中の耐チッピング性も向上し、耐欠損性に優れると考えられる。
【0041】
平均角度βは、下記の方法により測定する。
基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面をＦＥ－ＳＥＭを用いて観察し、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面の観察像を得る。この際、基材表面に略平行な方向が、観察像の左右方向に平行となるように観察像を得る。
より詳細には、「基材表面に略平行な方向が、観察像の左右方向に平行となるように観察像を得る。」とは、観察像の左側の端から右側の端に向かって、被覆層と基材との界面が横断し、左側の端における被覆層及び基材の界面と、右側の端における被覆層及び基材の界面とを結んだ直線が、観察像の左右方向に平行となるように観察像を得ることを意味する。上記直線は基材表面に略平行な直線を指す。
観察像において、基材表面に略平行な直線を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面より基材側の位置に引く。観察像において下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面は、左端から右端に向かって該表面と基材表面に略平行な直線との最短距離が小となる部分と、大となる部分とが連続する形態として観察される。観察像の左端から右端に向かって、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面と前記直線との最短距離が、大となる部分から小となる部分へと転換する点を全て特定し、個々の凹部の最低点とする。観察像の左端から右端に向かって、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面と上記直線との最短距離が、小となる部分から大となる部分へと転換する点を全て特定し、個々の凹部の最低点とする。特定された個々の凹部の最低点と、該凹部の最低点と隣接する凸部の最高点とを結ぶ線分を引く。全ての線分の長さと、該線分と基材表面に略平行な直線とがなす角度を個々に求める。この際、観察視野の左からｎ番目の線分の長さをＬnと表し、ｎ番目の線分と基材表面に略平行な直線とがなす角度をβnと表す。
得られた値を式（２－１）に代入し、算出された値を平均角度βとする。
基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面をＦＥ－ＳＥＭを用いて観察し、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面の観察像を得る。この際、基材表面に略平行な方向が、観察像の左右方向に平行となるように観察像を得る。
より詳細には、「基材表面に略平行な方向が、観察像の左右方向に平行となるように観察像を得る。」とは、観察像の左側の端から右側の端に向かって、被覆層と基材との界面が横断し、左側の端における被覆層及び基材の界面と、右側の端における被覆層及び基材の界面とを結んだ直線が、観察像の左右方向に平行となるように観察像を得ることを意味する。上記直線は基材表面に略平行な直線を指す。
観察像において、基材表面に略平行な直線を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面より基材側の位置に引く。観察像において下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面は、左端から右端に向かって該表面と基材表面に略平行な直線との最短距離が小となる部分と、大となる部分とが連続する形態として観察される。観察像の左端から右端に向かって、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面と前記直線との最短距離が、大となる部分から小となる部分へと転換する点を全て特定し、個々の凹部の最低点とする。観察像の左端から右端に向かって、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の表面と上記直線との最短距離が、小となる部分から大となる部分へと転換する点を全て特定し、個々の凹部の最低点とする。特定された個々の凹部の最低点と、該凹部の最低点と隣接する凸部の最高点とを結ぶ線分を引く。全ての線分の長さと、該線分と基材表面に略平行な直線とがなす角度を個々に求める。この際、観察視野の左からｎ番目の線分の長さをＬnと表し、ｎ番目の線分と基材表面に略平行な直線とがなす角度をβnと表す。
得られた値を式（２－１）に代入し、算出された値を平均角度βとする。
【0042】
なお、本実施形態において、下部α型Ａｌ2Ｏ3層は、α型Ａｌ2Ｏ3からなるα型Ａｌ2Ｏ3層を含んでいるが、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、α型Ａｌ2Ｏ3以外の成分を含んでもよい。
【0043】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度β（度）を求めるための観察視野における下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点のうち、最も基材側に位置する最低点から基材側に向かって０．２μｍの位置の基材の表面と平行な方向における粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上２．０μｍ以下であると好ましい。
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、当該平均粒径が０．３μｍ以上であると、ＲＳＢの値を、所定範囲内に制御することが容易となる傾向にある。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、当該平均粒径が２．０μｍ以下であると、中間層を介した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層との間の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、当該平均粒径が、０．４μｍ以上１．９μｍ以下であるとより好ましく、０．７μｍ以上１．６μｍ以下であるとさらに好ましい。
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、当該平均粒径が０．３μｍ以上であると、ＲＳＢの値を、所定範囲内に制御することが容易となる傾向にある。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、当該平均粒径が２．０μｍ以下であると、中間層を介した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層との間の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、当該平均粒径が、０．４μｍ以上１．９μｍ以下であるとより好ましく、０．７μｍ以上１．６μｍ以下であるとさらに好ましい。
【0044】
［中間層］
本実施形態において、中間層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下である。
上述したとおり、一般的に、１層からなるα型Ａｌ2Ｏ3層において、下部側を（００１）面に配向させて上部側を（１１０）面に配向させる構成（この構成を、以下「構成Ａ」とも呼称する。）とすることがある。この場合、下部側及び上部側のいずれか一方又は双方の配向の割合を高くすることが困難となる傾向にある。
本実施形態では、被覆層において、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と上部α型Ａｌ2Ｏ3層との間にＴｉ化合物層を含む中間層を形成する構成（この構成を、以下「構成Ｂ」とも呼称する。）とすることで、上述したとおりＲＳＡが特定の範囲となるように（００１）面に配向した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、ＲＳＢが特定の範囲となるように（１１０）面に配向した上部α型Ａｌ2Ｏ3層とを同時に配置することができ、双方の効果を備えることができると推定している。
本実施形態において、中間層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下である。
上述したとおり、一般的に、１層からなるα型Ａｌ2Ｏ3層において、下部側を（００１）面に配向させて上部側を（１１０）面に配向させる構成（この構成を、以下「構成Ａ」とも呼称する。）とすることがある。この場合、下部側及び上部側のいずれか一方又は双方の配向の割合を高くすることが困難となる傾向にある。
本実施形態では、被覆層において、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と上部α型Ａｌ2Ｏ3層との間にＴｉ化合物層を含む中間層を形成する構成（この構成を、以下「構成Ｂ」とも呼称する。）とすることで、上述したとおりＲＳＡが特定の範囲となるように（００１）面に配向した下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、ＲＳＢが特定の範囲となるように（１１０）面に配向した上部α型Ａｌ2Ｏ3層とを同時に配置することができ、双方の効果を備えることができると推定している。
【0045】
中間層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、好ましくはＴｉと、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含む。
【0046】
中間層におけるＴｉ化合物層としては、特に限定されないが、例えば、ＴｉＣからなるＴｉＣ層（以下、単に「ＴｉＣ層」ともいう。）、ＴｉＮからなるＴｉＮ層（以下、単に「ＴｉＮ層」ともいう。）、ＴｉＣＮからなるＴｉＣＮ層（以下、単に「ＴｉＣＮ層」ともいう。）、ＴｉＣＯからなるＴｉＣＯ層（以下、単に「ＴｉＣＯ層」ともいう。）、ＴｉＣＮＯからなるＴｉＣＮＯ層（以下、単に「ＴｉＣＮＯ層」ともいう。）、ＴｉＯＮからなるＴｉＯＮ層（以下、単に「ＴｉＯＮ層」ともいう。）、及びＴｉＢ2からなるＴｉＢ2層（以下、単に「ＴｉＢ2層」ともいう。）が挙げられる。本発明による効果を一層有効かつ確実に奏する観点から、中間層のＴｉ化合物層としては、ＴｉＣＯ層、及び／又はＴｉＣＮＯ層を含むことが好ましい。
【0047】
中間層は、１層で構成されていてもよく、複層（例えば、２層又は３層）で構成されていてもよい。本発明による効果を一層有効かつ確実に奏する観点から、中間層は、１層で構成されていることが好ましい。
【0048】
中間層の平均厚さは、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下である。これによって、耐欠損性に優れる。同様の観点から、中間層の平均厚さは、０．０５μｍ以上０．９０μｍ以下であると好ましく、０．２０μｍ以上０．８０μｍ以下であるとより好ましい。
また、中間層の平均厚さを上記の範囲内とすることで、上部α型Ａｌ2Ｏ3層におけるＲＳＢ（面積％）を、容易に所定範囲内に調整することができる。
また、中間層の平均厚さを上記の範囲内とすることで、上部α型Ａｌ2Ｏ3層におけるＲＳＢ（面積％）を、容易に所定範囲内に調整することができる。
【0049】
中間層の平均厚さは、下記の方法により測定する。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が中間層を横断する長さの相加平均を、中間層の平均厚さとする。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が中間層を横断する長さの相加平均を、中間層の平均厚さとする。
【0050】
［上部α型Ａｌ2Ｏ3層］
本実施形態において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、上述の式（３）で表される条件を満たす。
本実施形態において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層は、平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、上述の式（３）で表される条件を満たす。
【0051】
本実施形態において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下である。
本実施形態の被覆切削工具は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上であることで、耐熱衝撃性が向上し、耐欠損性が向上し、また、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、５．００μｍ以下であることで、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。同様の観点から、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．６０μｍ以上４．５０μｍ以下であると好ましく、０．８０μｍ以上２．２０μｍ以下であるとより好ましい。
本実施形態の被覆切削工具は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上であることで、耐熱衝撃性が向上し、耐欠損性が向上し、また、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、５．００μｍ以下であることで、被覆層の剥離が抑制され、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。同様の観点から、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．６０μｍ以上４．５０μｍ以下であると好ましく、０．８０μｍ以上２．２０μｍ以下であるとより好ましい。
【0052】
上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２は、下記の方法により測定する。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が上部α型Ａｌ2Ｏ3層を横断する長さの相加平均を、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さとする。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が上部α型Ａｌ2Ｏ3層を横断する長さの相加平均を、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さとする。
【0053】
本実施形態において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層は、下記式（３）で表される条件を満たす。
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、方位差Ｂは、平均角度β（度）を求めるための観察視野において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
５０＜ＲＳＢ＜１００ （３）
（式（３）中、ＲＳＢは、基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。ただし、方位差Ｂは、平均角度β（度）を求めるための観察視野において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求める。）
【0054】
本実施形態の被覆切削工具は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、ＲＳＢが５０面積％超であると、耐熱衝撃性が向上するため、耐欠損性が向上する。また、ＲＳＢが１００面積％未満であると上部α型Ａｌ2Ｏ3層の形成が容易になる。同様の観点から、ＲＳＢが、５２面積％以上９１面積％以下であると好ましく、５４面積％以上８２面積％以下であるとより好ましい。
【0055】
なお、本実施形態において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層は、α型Ａｌ2Ｏ3からなるα型Ａｌ2Ｏ3層を含んでいるが、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、α型Ａｌ2Ｏ3以外の成分を含んでもよい。
【0056】
本実施形態において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２に対する下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１の比（Ｔ１／Ｔ２）は、１．０以上１２．０以下であると好ましい。
本実施形態の被覆切削工具は、Ｔ１／Ｔ２が１．０以上であると、クレータ摩耗の進展が抑制されるため、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れる傾向にあり、Ｔ１／Ｔ２が１２．０以下であると、耐熱衝撃性が向上するため耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、Ｔ１／Ｔ２が１．３以上１０．７以下であるとより好ましく、３．５以上９．３以下であるとさらに好ましい。
本実施形態の被覆切削工具は、Ｔ１／Ｔ２が１．０以上であると、クレータ摩耗の進展が抑制されるため、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れる傾向にあり、Ｔ１／Ｔ２が１２．０以下であると、耐熱衝撃性が向上するため耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、Ｔ１／Ｔ２が１．３以上１０．７以下であるとより好ましく、３．５以上９．３以下であるとさらに好ましい。
【0057】
［外部層］
本実施形態において、被覆層は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の界面（すなわち、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の表面）上に外部層を含んでいてもよい。被覆層が外部層を含むことで、耐摩耗性を向上させることができる。また、使用したコーナを容易に識別することもできる。
外部層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素（好ましくはＣ元素及び／又はＮ元素）とからなる化合物の層であると、耐摩耗性に優れる傾向にあり好ましい。同様の観点から、外部層は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢ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の層であることがより好ましく、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ及びＯ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の層であることが更に好ましい。中でも、外部層の具体例としては、ＴｉＮからなるＴｉＮ層、ＴｉＣＮＯからなるＴｉＣＮＯ層、ＴｉＣＮからなるＴｉＣＮ層であることが好ましい。
本実施形態において、被覆層は、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材とは反対側の界面（すなわち、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の表面）上に外部層を含んでいてもよい。被覆層が外部層を含むことで、耐摩耗性を向上させることができる。また、使用したコーナを容易に識別することもできる。
外部層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素（好ましくはＣ元素及び／又はＮ元素）とからなる化合物の層であると、耐摩耗性に優れる傾向にあり好ましい。同様の観点から、外部層は、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢ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の層であることがより好ましく、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ及びＯ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の層であることが更に好ましい。中でも、外部層の具体例としては、ＴｉＮからなるＴｉＮ層、ＴｉＣＮＯからなるＴｉＣＮＯ層、ＴｉＣＮからなるＴｉＣＮ層であることが好ましい。
【0058】
外部層の平均厚さは、特に限定されず、例えば、０．１μｍ以上５．０μｍ以下であってもよい。本発明による効果を一層有効かつ確実に奏する観点からは、外部層の平均厚さが、０．１５μｍ以上３．０μｍ以下であると好ましく、０．２μｍ以上３．０μｍ以下であるとより好ましい。
【0059】
外部層の平均厚さは、下記の方法により測定する。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が外部層を横断する長さの相加平均を、外部層の平均厚さとする。
平均角度βの測定方法において特定した、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面の凹部の最低点及び凸部の最高点のうち、基材表面との最短距離が小である凹部の最低点を最短距離が小である側から順に３点、基材表面との最短距離が大である凸部の最高点を最短距離が大である側から順に３点特定する。特定した６点を通る、基材表面の法線を引き、これらの法線が外部層を横断する長さの相加平均を、外部層の平均厚さとする。
【0060】
［ＲＳＡ及びＲＳＢの測定方法］
本実施形態において、ＲＳＡ及びＲＳＢを測定する方法としては、例えば、測定する断面を電解放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で観察し、ＦＥ－ＳＥＭに付属した電子後方散乱解析像装置（ＥＢＳＤ）を用いて特定の方位差を有する粒子の断面積を測定することができる。ＲＳＡ及びＲＳＢは、それぞれ測定する結晶面が異なる点以外は、同様にして方位差を測定し粒子の断面積を算出してもよい。より具体的には、例えば、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
本実施形態において、ＲＳＡ及びＲＳＢを測定する方法としては、例えば、測定する断面を電解放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で観察し、ＦＥ－ＳＥＭに付属した電子後方散乱解析像装置（ＥＢＳＤ）を用いて特定の方位差を有する粒子の断面積を測定することができる。ＲＳＡ及びＲＳＢは、それぞれ測定する結晶面が異なる点以外は、同様にして方位差を測定し粒子の断面積を算出してもよい。より具体的には、例えば、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
【0061】
［被覆層の形成方法］
本実施形態の被覆切削工具における被覆層の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。ただし、各層の形成方法はこれに限定されない。
本実施形態の被覆切削工具における被覆層の形成方法は、特に限定されるものではないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。ただし、各層の形成方法はこれに限定されない。
【0062】
例えば、下部層のＴｉ化合物層は、以下の方法により形成される。
Ｔｉの窒化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：５．０～１０．０ｍｏｌ％、Ｎ2：２０～６０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を８５０～９５０℃、圧力を３００～４００ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
Ｔｉの窒化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：５．０～１０．０ｍｏｌ％、Ｎ2：２０～６０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を８５０～９５０℃、圧力を３００～４００ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0063】
Ｔｉの炭化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：１．５～３．５ｍｏｌ％、ＣＨ4：３．５～５．５ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を７０～８０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0064】
Ｔｉの炭窒化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：５．０～７．０ｍｏｌ％、ＣＨ3ＣＮ：０．５～１．５ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を８００～９００℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0065】
Ｔｉの炭窒酸化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：３．０～４．０ｍｏｌ％、ＣＯ：０．５～１．０ｍｏｌ％、Ｎ2：３０～４０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を５０～１５０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0066】
Ｔｉの炭酸化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：１．０～２．０ｍｏｌ％、ＣＯ：２．０～３．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を５０～１５０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0067】
下部層の形成後、その表面に下部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3層を形成する。その形成方法としては、例えば、以下の方法により形成される。
まず、基材の表面に、１層以上のＴｉ化合物層からなる下部層を形成する。次いで、それらの層のうち、基材から最も離れた層（基材ではない層）の表面を酸化する。その後、核形成工程を経て基材から最も離れた層の表面に下部α型Ａｌ2Ｏ3層を形成する。
まず、基材の表面に、１層以上のＴｉ化合物層からなる下部層を形成する。次いで、それらの層のうち、基材から最も離れた層（基材ではない層）の表面を酸化する。その後、核形成工程を経て基材から最も離れた層の表面に下部α型Ａｌ2Ｏ3層を形成する。
【0068】
より具体的には、上記基材から最も離れた層の表面の酸化は、原料組成をＣＯ2：０．３～１．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を５０～６０ｈＰａとする条件により行われてもよい（酸化工程１）。その際の酸化処理時間は、１～５分であると好ましい。
【0069】
その後、上記基材から最も離れた層の表面に核を形成する核形成工程を行う。核形成工程は、原料組成をＡｌＣｌ3：１．０～５．０ｍｏｌ％、ＣＯ2：０．５～２．５ｍｏｌ％、ＣＯ：０．５～２．５ｍｏｌ％、ＨＣｌ：１．０～３．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われてもよい（核形成工程１）。この際、核形成工程１の処理時間は１～１０分であると好ましい。
【0070】
その後、下部層の表面に下部α型Ａｌ2Ｏ3層を形成する。以下、下部α型Ａｌ2Ｏ3層を３段階に分けて形成する場合について説明する。
下部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3層の第１段階の形成は、原料組成をＡｌＣｌ3：１．５～２．５ｍｏｌ％、ＣＯ2：１．０～２．５ｍｏｌ％、ＨＣｌ：３．０～６．０ｍｏｌ％、Ｈ2Ｓ：０．０５～０．１０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９７０～１０３０℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われてもよい（成膜工程１）。この際、成膜工程１の処理時間は、成膜工程１によって形成される膜の厚さが、目的とする下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さの５％～１５％の厚さとなる時間であることが好ましく、１０％の厚さとなる時間であることがより好ましい。
下部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3層の第１段階の形成は、原料組成をＡｌＣｌ3：１．５～２．５ｍｏｌ％、ＣＯ2：１．０～２．５ｍｏｌ％、ＨＣｌ：３．０～６．０ｍｏｌ％、Ｈ2Ｓ：０．０５～０．１０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９７０～１０３０℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われてもよい（成膜工程１）。この際、成膜工程１の処理時間は、成膜工程１によって形成される膜の厚さが、目的とする下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さの５％～１５％の厚さとなる時間であることが好ましく、１０％の厚さとなる時間であることがより好ましい。
【0071】
また、成膜工程１の後、下部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3層の第２段階の形成は、原料組成をＡｌＣｌ3：２．０～４．０ｍｏｌ％、ＣＯ2：１．０～２．５ｍｏｌ％、ＨＣｌ：２．０～４．０ｍｏｌ％、Ｈ2Ｓ：０．６～１．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９７０～１０３０℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われてもよい（成膜工程２）。この際、成膜工程２の処理時間は、成膜工程２によって形成される膜の厚さが、目的とする下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さの５０％～７０％の厚さとなる時間であることが好ましく、６０％の厚さとなる時間であることがより好ましい。
【0072】
また、成膜工程２の後、下部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3層の第３段階の形成は、原料組成をＡｌＣｌ3：４．０～７．０ｍｏｌ％、ＣＯ2：１．５～３．０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：０．３～０．８ｍｏｌ％、Ｈ2Ｓ：０．６～１．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９３０～９７０℃、圧力を１００～１４０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われてもよい（成膜工程３）。この際、成膜工程３の処理時間は、成膜工程３によって形成される膜の厚さが、目的とする下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さの２５％～３５％の厚さとなる時間であることが好ましく、３０％の厚さとなる時間であることがより好ましい。
【0073】
ＲＳＡ（面積％）を所定範囲内とするためには、成膜工程１及び／又は成膜工程２において、原料組成中のＨ2Ｓの割合を制御したりすればよい。具体的には、例えば、成膜工程１及び／又は成膜工程２の原料組成において、Ｈ2Ｓの割合を大きくすることにより、ＲＳＡが高くなる傾向にある。
【0074】
下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度β（度）を求めるための観察視野における下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点のうち、最も基材側に位置する最低点から基材側に向かって０．２μｍの位置の基材の表面と平行な方向における粒子の平均粒径を所定範囲内とするためには、成膜工程１において、原料組成中のＣＯ2、及び／又はＨＣｌの割合を制御したりすればよい。具体的には、例えば、成膜工程１の原料組成において、ＣＯ2の割合を小さくしたり、ＨＣｌの割合を大きくしたりすることにより、上記平均粒径が大きくなる傾向にある。
【0075】
平均角度βを所定範囲内とするためには、成膜工程３において、原料組成中のＡｌＣｌ3及び／又はＨＣｌの割合を制御したりすればよい。具体的には、例えば、成膜工程３の原料組成において、ＡｌＣｌ3の割合を大きくしたり、ＨＣｌの割合を小さくしたりすることにより、平均角度βが大きくなる傾向にある。
【0076】
次に、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の表面上に、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含む中間層を形成する。中間層の形成は、例えば、以下の方法により行うことができる。
【0077】
例えば、中間層としてのＴｉの炭窒酸化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：４．０～７．０ｍｏｌ％、ＣＯ：２．０～４．０ｍｏｌ％、Ｎ2：３０～４０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９３０～９７０℃、圧力を８０～１２０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0078】
中間層としてのＴｉの炭酸化物層からなるＴｉ化合物層は、原料組成をＴｉＣｌ4：４．０～７．０ｍｏｌ％、ＣＯ：２．０～４．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９３０～９７０℃、圧力を８０～１２０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0079】
中間層の形成後、その表面に上部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3層を形成する。その形成方法としては、例えば、以下の方法により形成される。
まず、中間層の表面を酸化する。その後、核形成工程を経て中間層の表面に上部α型Ａｌ2Ｏ3層を形成する。
まず、中間層の表面を酸化する。その後、核形成工程を経て中間層の表面に上部α型Ａｌ2Ｏ3層を形成する。
【0080】
より具体的には、中間層の表面の酸化は、原料組成をＣＯ2：０．３～１．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を５０～６０ｈＰａとする条件により行われてもよい（酸化工程２）。その際の酸化処理時間は、１～５分であると好ましい。
【0081】
その後、中間層の表面に核を形成する核形成工程を行う。核形成工程は、原料組成をＡｌＣｌ3：３．０～７．０ｍｏｌ％、ＣＯ2：２．０～５．０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：３．０～５．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を７０～９０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われてもよい（核形成工程２）。この際、核形成工程２の処理時間は１～１０分であると好ましい。
【0082】
その後、上部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3層の形成は、原料組成をＡｌＣｌ3：２．０～４．０ｍｏｌ％、ＣＯ2：４．０～７．０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：１．０～２．５ｍｏｌ％、Ｈ2Ｓ：０．０５～０．１０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９３０～９７０℃、圧力を１００～１４０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われてもよい（成膜工程４）。
【0083】
ＲＳＢ（面積％）を所定範囲内とするためには、中間層の形成工程における原料組成中のＣＯの割合、成膜工程４における原料組成中のＣＯ2の割合を制御すればよい。具体的には、中間層の形成工程の原料組成においてＣＯの割合を大きくしたり、成膜工程４の原料組成においてＣＯ2の割合を大きくしたりすると、ＲＳＢが高くなる傾向にある。
また、中間層の平均厚さを所定の範囲内とすると、ＲＳＢが高くなる傾向にある。
また、中間層の平均厚さを所定の範囲内とすると、ＲＳＢが高くなる傾向にある。
【0084】
上部α型Ａｌ2Ｏ3層の表面上に、必要に応じて、例えば、ＴｉＣＮＯ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層などの外部層を形成してもよい。外部層の形成は、例えば、以下の方法により行うことができる。
【0085】
外部層としてのＴｉＮ層は、原料組成をＴｉＣｌ4：５．０～１０．０ｍｏｌ％、Ｎ2：２０～６０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を３００～４００ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0086】
外部層としてのＴｉＣＮ層は、原料組成をＴｉＣｌ4：４．０～８．０ｍｏｌ％、ＣＨ3ＣＮ：０．５～２．０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0087】
外部層としてのＴｉＣＮＯ層は、原料組成をＴｉＣｌ4：３．０～４．０ｍｏｌ％、ＣＯ：０．５～１．０ｍｏｌ％、Ｎ2：３０～４０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を８０～１２０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。
【0088】
本実施形態の被覆切削工具は、少なくとも耐欠損性及び耐摩耗性に優れていることに起因して、従来よりも工具寿命を延長できるという効果を奏すると考えられる（ただし、工具寿命を延長できる要因は上記に限定されない）。本実施形態の被覆切削工具の種類として具体的には、フライス加工用若しくは旋削加工用刃先交換型切削インサート、ドリル及びエンドミルを挙げることができる。
【実施例0089】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0090】
［発明品１～２７、及び比較品１～１７］
基材として、ＣＮＭＧ１２０４０８のインサート形状に加工した、８８．５％ＷＣ－６．７％Ｃｏ－１．４％ＴｉＣ－０．６％ＴｉＮ－０．５％ＴａＣ－２．０％ＮｂＣ－０．２％ＺｒＣ－０．１％Ｃｒ3Ｃ2（以上質量％）の組成を有する超硬合金を用意した。この基材の刃先稜線部にＳｉＣブラシにより丸ホーニングを施した後、基材の表面を洗浄した。
基材として、ＣＮＭＧ１２０４０８のインサート形状に加工した、８８．５％ＷＣ－６．７％Ｃｏ－１．４％ＴｉＣ－０．６％ＴｉＮ－０．５％ＴａＣ－２．０％ＮｂＣ－０．２％ＺｒＣ－０．１％Ｃｒ3Ｃ2（以上質量％）の組成を有する超硬合金を用意した。この基材の刃先稜線部にＳｉＣブラシにより丸ホーニングを施した後、基材の表面を洗浄した。
【0091】
基材の表面を洗浄した後、被覆層を化学蒸着法により形成した。まず、基材を該熱式化学蒸着装置に装入し、表１に示す原料組成、温度及び圧力の条件の下、表１４及び表１５に記載の組成を示す第１層を、表１４及び表１５に示す平均厚さになるよう、基材の表面に形成した。次いで、表１に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表１４及び表１５に示す第２層を、表１４及び表１５に示す平均厚さになるよう、第１層の表面に形成した。次に、表１に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表１４及び表１５に示す第３層を、表１４及び表１５に示す平均厚さになるよう、第２層の表面に形成した。これにより、３層から構成された下部層を形成した。その後、表２に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表２に示す時間で第３層の表面に酸化処理を施した。
【0092】
次いで、酸化処理を施した第３層の表面に、表２に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表２に示す時間で下部α型Ａｌ2Ｏ3層の核形成工程を実施した。
その後、第３層の表面に、表４及び表５に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で成膜工程１を、その後、表６及び表７に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で成膜工程２を、その後、表８及び表９に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で成膜工程３を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が表１４及び表１５に示す平均厚さになるよう、それぞれ実施した。なお、成膜工程１で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の１０％となるように形成し、成膜工程２で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の６０％となるように形成し、成膜工程３で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の３０％となるように形成した。ただし、例外的に比較品１２は、成膜工程１で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の１０％となるように形成し、成膜工程２で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の９０％となるように形成した。
その後、第３層の表面に、表４及び表５に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で成膜工程１を、その後、表６及び表７に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で成膜工程２を、その後、表８及び表９に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で成膜工程３を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が表１４及び表１５に示す平均厚さになるよう、それぞれ実施した。なお、成膜工程１で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の１０％となるように形成し、成膜工程２で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の６０％となるように形成し、成膜工程３で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の３０％となるように形成した。ただし、例外的に比較品１２は、成膜工程１で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の１０％となるように形成し、成膜工程２で形成される層は、厚さが下部α型Ａｌ2Ｏ3層の所望の平均厚さＴ１の９０％となるように形成した。
【0093】
次いで、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の表面に、表１０及び表１１に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、中間層を、全体の平均厚さが表１６及び表１７に示すとおりになるように形成した。その後、表３に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表３に示す時間で中間層の表面に酸化処理を施した。
【0094】
次いで、酸化処理を施した中間層の表面に、表３に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表３に示す時間で上部α型Ａｌ2Ｏ3層の核形成工程を実施した。
その後、中間層の表面に、表１２及び表１３に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が表１６及び表１７に示す平均厚さになるように蒸着時間を調整して形成した。
ただし、比較品１１及び比較品１２については、中間層及び上部α型Ａｌ2Ｏ3層を形成しなかった。
その後、中間層の表面に、表１２及び表１３に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下で、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が表１６及び表１７に示す平均厚さになるように蒸着時間を調整して形成した。
ただし、比較品１１及び比較品１２については、中間層及び上部α型Ａｌ2Ｏ3層を形成しなかった。
【0095】
さらに、発明品２４～発明品２６、比較品１１及び比較品１２については、表１に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表１６及び表１７に記載の組成を示す外部層を、表１６及び１７に記載の平均厚さになるよう、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の表面に形成した。
こうして、発明品１～２７、及び比較品１～１７の被覆切削工具を得た。
こうして、発明品１～２７、及び比較品１～１７の被覆切削工具を得た。
【0096】
試料の各層の厚さは、上述の方法により求めた。その測定結果を表１４～表１７に示す。
【0097】
【表1】
【0098】
【表2】
【0099】
【表3】
【0100】
【表4】
【0101】
【表5】
【0102】
【表6】
【0103】
【表7】
【0104】
【表8】
【0105】
【表9】
【0106】
【表10】
【0107】
【表11】
【0108】
【表12】
【0109】
【表13】
【0110】
【表14】
【0111】
【表15】
【0112】
【表16】
【0113】
【表17】
【0114】
［平均角度βの測定］
平均角度βについては、上述の方法により測定した。
平均角度βについては、上述の方法により測定した。
【0115】
［ＲＳＡ及びＲＳＢの測定及び計算］
ＲＳＡ及びＲＳＢについて下記の条件で、それぞれ下記の測定断面を電解放射型走査電子顕微鏡（以下、「ＦＥ－ＳＥＭ」ともいう）で観察し、ＦＥ－ＳＥＭに付属した電子後方散乱解析像装置（以下、「ＥＢＳＤ」ともいう）を用いて後述の「（特定の方位差を有する粒子の断面積の測定方法）」により、方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の合計、及び方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の合計を測定した。
得られた値から、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合をＲＳＡとして、算出した。
基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、上述の平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合をＲＳＢとして、算出した。ただし、方位差Ｂは、平均角度β（度）を求めるための観察視野において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求めた。
以上の測定結果を表１８及び表１９に示す。
（条件）
・測定断面の削り出し方法
ＲＳＡ及びＲＳＢ：ダイヤモンドペーストを用いて被覆切削工具を研磨し、基材の表面と垂直な方向の断面組織を得た。その後、コロイダルシリカを用いて仕上げ研磨を行い、断面組織の鏡面研磨面を得た。
・測定断面
ＲＳＡ：基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面
ＲＳＢ：基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面
・方位差
ＲＳＡ：方位差Ａ（基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度（単位：度））
ＲＳＢ：方位差Ｂ（平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度（単位：度））
ＲＳＡ及びＲＳＢについて下記の条件で、それぞれ下記の測定断面を電解放射型走査電子顕微鏡（以下、「ＦＥ－ＳＥＭ」ともいう）で観察し、ＦＥ－ＳＥＭに付属した電子後方散乱解析像装置（以下、「ＥＢＳＤ」ともいう）を用いて後述の「（特定の方位差を有する粒子の断面積の測定方法）」により、方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の合計、及び方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の合計を測定した。
得られた値から、基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度である方位差Ａが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合をＲＳＡとして、算出した。
基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面において、該断面全体の面積の合計を１００面積％とした場合、上述の平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度である方位差Ｂが０度以上１５度以下である粒子の断面積の割合をＲＳＢとして、算出した。ただし、方位差Ｂは、平均角度β（度）を求めるための観察視野において、上部α型Ａｌ2Ｏ3層を、特定した凹部の各最低点及び凸部の各最高点を通る、基材表面の各法線によって区切り、区切られた領域ごとに求めた。
以上の測定結果を表１８及び表１９に示す。
（条件）
・測定断面の削り出し方法
ＲＳＡ及びＲＳＢ：ダイヤモンドペーストを用いて被覆切削工具を研磨し、基材の表面と垂直な方向の断面組織を得た。その後、コロイダルシリカを用いて仕上げ研磨を行い、断面組織の鏡面研磨面を得た。
・測定断面
ＲＳＡ：基材の表面と垂直な方向の下部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面
ＲＳＢ：基材の表面と垂直な方向の上部α型Ａｌ2Ｏ3層の断面
・方位差
ＲＳＡ：方位差Ａ（基材の表面の法線と下部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（００１）面の法線とがなす角度（単位：度））
ＲＳＢ：方位差Ｂ（平均角度β（度）を求める際に作成された線分の法線と上部α型Ａｌ2Ｏ3層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度（単位：度））
【0116】
（特定の方位差を有する粒子の断面積の測定方法）
試料をＦＥ－ＳＥＭにセットした。試料に７０度の入射角度で、１５ｋＶの加速電圧及び１．０ｎＡ照射電流で電子線を照射した。測定範囲３０μｍ×５０μｍにて、０．０５μｍのステップサイズというＥＢＳＤの設定で、各粒子の方位差及び断面積の測定を行った。測定範囲内における粒子の断面積は、その断面積に対応するピクセルの総和とした。すなわち、各層において、方位差Ａ又は方位差Ｂに基づいた０度以上１５度以下の範囲における粒子の断面積の合計は、各範囲に該当する粒子断面が占めるピクセルを集計し、面積に換算して求めた。
試料をＦＥ－ＳＥＭにセットした。試料に７０度の入射角度で、１５ｋＶの加速電圧及び１．０ｎＡ照射電流で電子線を照射した。測定範囲３０μｍ×５０μｍにて、０．０５μｍのステップサイズというＥＢＳＤの設定で、各粒子の方位差及び断面積の測定を行った。測定範囲内における粒子の断面積は、その断面積に対応するピクセルの総和とした。すなわち、各層において、方位差Ａ又は方位差Ｂに基づいた０度以上１５度以下の範囲における粒子の断面積の合計は、各範囲に該当する粒子断面が占めるピクセルを集計し、面積に換算して求めた。
【0117】
［下部α型Ａｌ2Ｏ3層のα型Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径］
得られた発明品１～２７及び比較品１～１７について、下部α型Ａｌ2Ｏ3層を構成するα型Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径は、ＦＥ－ＳＥＭに付属したＥＢＳＤを用いて測定した。具体的には、ダイヤモンドペーストを用いて被覆切削工具を研磨し、基材の表面と平行な方向の断面組織を得た。その後、コロイダルシリカを用いて仕上げ研磨を行い、断面組織の鏡面研磨面を得た。断面組織を有する試料をＦＥ－ＳＥＭにセットし、試料に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧及び１．０ｎＡ照射電流で電子線を照射した。測定範囲３０μｍ×５０μｍにて、０．０５μｍのステップサイズというＥＢＳＤの設定で測定を行った。ＥＢＳＤにより被覆切削工具の下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度β（度）を求めるための観察視野における下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点のうち、最も基材側に位置する最低点から基材側に向かって０．２μｍの位置の基材の表面と平行な方向における粒子の平均粒径を測定した。
より具体的には、まず、隣接する測定点の間で５度以上の方位差がある場合はそこを粒界と定義した。粒界で囲まれた領域を１つの結晶粒と定義して平均粒径を求めた。上記最も基材側に位置する最低点から基材側に向かって０．２μｍの位置において、基材の表面と平行な方向の直線を引いた。次に、直線の範囲に含まれる結晶粒の数をそれぞれ求めた。直線の長さをそれぞれの結晶粒の数で除した値を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層におけるα型Ａｌ2Ｏ3の平均粒径とした。このとき、直線の長さは、４０μｍとした。得られた平均粒径の結果を、表１８及び表１９に示す。
得られた発明品１～２７及び比較品１～１７について、下部α型Ａｌ2Ｏ3層を構成するα型Ａｌ2Ｏ3粒子の平均粒径は、ＦＥ－ＳＥＭに付属したＥＢＳＤを用いて測定した。具体的には、ダイヤモンドペーストを用いて被覆切削工具を研磨し、基材の表面と平行な方向の断面組織を得た。その後、コロイダルシリカを用いて仕上げ研磨を行い、断面組織の鏡面研磨面を得た。断面組織を有する試料をＦＥ－ＳＥＭにセットし、試料に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧及び１．０ｎＡ照射電流で電子線を照射した。測定範囲３０μｍ×５０μｍにて、０．０５μｍのステップサイズというＥＢＳＤの設定で測定を行った。ＥＢＳＤにより被覆切削工具の下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、平均角度β（度）を求めるための観察視野における下部α型Ａｌ2Ｏ3層の基材と反対側の表面上の個々の凹部の最低点のうち、最も基材側に位置する最低点から基材側に向かって０．２μｍの位置の基材の表面と平行な方向における粒子の平均粒径を測定した。
より具体的には、まず、隣接する測定点の間で５度以上の方位差がある場合はそこを粒界と定義した。粒界で囲まれた領域を１つの結晶粒と定義して平均粒径を求めた。上記最も基材側に位置する最低点から基材側に向かって０．２μｍの位置において、基材の表面と平行な方向の直線を引いた。次に、直線の範囲に含まれる結晶粒の数をそれぞれ求めた。直線の長さをそれぞれの結晶粒の数で除した値を、下部α型Ａｌ2Ｏ3層におけるα型Ａｌ2Ｏ3の平均粒径とした。このとき、直線の長さは、４０μｍとした。得られた平均粒径の結果を、表１８及び表１９に示す。
【0118】
【表18】
【0119】
【表19】
【0120】
得られた試料を用いて、以下の切削試験を行い、評価した。
【0121】
［切削試験１］
・インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８（ＩＳＯ規格）、
・基材の組成：８８．５％ＷＣ－６．７％Ｃｏ－１．４％ＴｉＣ－０．６％ＴｉＮ－０．５％ＴａＣ－２．０％ＮｂＣ－０．２％ＺｒＣ－０．１％Ｃｒ3Ｃ2（質量％）、
・被削材：Ｓ４５Ｃ、
・被削材形状：丸棒、
・切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：２．０ｍｍ、
・送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：水溶性クーラント、
・評価項目：試料の最大逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るまでの加工時間（分）を工具寿命とした。耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れるほど、本切削試験における工具寿命（加工時間）が長くなる。
・インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８（ＩＳＯ規格）、
・基材の組成：８８．５％ＷＣ－６．７％Ｃｏ－１．４％ＴｉＣ－０．６％ＴｉＮ－０．５％ＴａＣ－２．０％ＮｂＣ－０．２％ＺｒＣ－０．１％Ｃｒ3Ｃ2（質量％）、
・被削材：Ｓ４５Ｃ、
・被削材形状：丸棒、
・切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：２．０ｍｍ、
・送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：水溶性クーラント、
・評価項目：試料の最大逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るまでの加工時間（分）を工具寿命とした。耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れるほど、本切削試験における工具寿命（加工時間）が長くなる。
【0122】
［切削試験２］
・インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８（ＩＳＯ規格）、
・基材の組成：８８．５％ＷＣ－６．７％Ｃｏ－１．４％ＴｉＣ－０．６％ＴｉＮ－０．５％ＴａＣ－２．０％ＮｂＣ－０．２％ＺｒＣ－０．１％Ｃｒ3Ｃ2（質量％）、
・被削材：Ｓ４５Ｃ、
・被削材形状：外周面に等間隔で４本の溝が入っている丸棒、
・切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：１．５ｍｍ、
・送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：水溶性クーラント、
・評価項目：試料が欠損に至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの衝撃回数を測定した。耐欠損性に優れるほど、本切削試験における工具寿命が長く（衝撃回数が多く）なる。
・インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８（ＩＳＯ規格）、
・基材の組成：８８．５％ＷＣ－６．７％Ｃｏ－１．４％ＴｉＣ－０．６％ＴｉＮ－０．５％ＴａＣ－２．０％ＮｂＣ－０．２％ＺｒＣ－０．１％Ｃｒ3Ｃ2（質量％）、
・被削材：Ｓ４５Ｃ、
・被削材形状：外周面に等間隔で４本の溝が入っている丸棒、
・切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：１．５ｍｍ、
・送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：水溶性クーラント、
・評価項目：試料が欠損に至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの衝撃回数を測定した。耐欠損性に優れるほど、本切削試験における工具寿命が長く（衝撃回数が多く）なる。
【0123】
得られた評価の結果を表２０及び表２１に示す。なお、切削試験１における加工時間について、２８分以上を「Ａ」、２０分以上２８分未満を「Ｂ」、２０分未満を「Ｃ」と評価し、切削試験２における衝撃回数について、１００００回以上を「Ａ」、７０００回以上１００００未満を「Ｂ」、７０００回未満を「Ｃ」と評価した。
【0124】
【表20】
【0125】
【表21】
【0126】
表２０及び表２１に示されている通り、発明品は、切削試験１及び切削試験２の評価がどちらもＢ以上であった。このような結果から、被覆切削工具が基材と、基材の表面に形成された被覆層と、を備える被覆切削工具であって、被覆層が、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、下部α型Ａｌ2Ｏ3層と、中間層と、上部α型Ａｌ2Ｏ3層と、をこの順で含み、下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、下部層の平均厚さが、３．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ１が、２．００μｍ以上１５．００μｍ以下であり、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、式（１）で表される条件を満たし、下部α型Ａｌ2Ｏ3層において、式（２）で表される条件を満たし、中間層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、中間層の平均厚さが、０．０５μｍ以上１．００μｍ以下であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層の平均厚さＴ２が、０．５０μｍ以上５．００μｍ以下であり、上部α型Ａｌ2Ｏ3層において、式（３）で表される条件を満たす発明品は、耐欠損性及び耐摩耗性に優れ、長い工具寿命を有することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0127】
本発明の被覆切削工具は、耐欠損性及び耐摩耗性に優れることにより、従来よりも工具寿命を延長できるので、その点で産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【0128】
１…基材、２…下部層、３…下部α型Ａｌ2Ｏ3層、４…中間層、５…上部α型Ａｌ2Ｏ3層、６…被覆層、７…被覆切削工具
【図1】