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(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】P2024092734
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】被覆切削工具
(51)【国際特許分類】
B23B 27/14 20060101AFI20240701BHJP
【ＦＩ】
B23B27/14 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022208868
(22)【出願日】2022-12-26
(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】石井 克弥
【テーマコード（参考）】
3C046
【Ｆターム（参考）】
3C046FF10
3C046FF13
3C046FF16
3C046FF17
3C046FF25
3C046FF27
(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、上部層と、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、上部層がα型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、下部層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層において、下部層側の界面から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、下側上部層において方位差が特定の条件を満たし、上側上部層において方位差が特定の条件を満たす、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、上部層と、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、上部層がα型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、下部層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層において、下部層側の界面から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、下側上部層において方位差が特定の条件を満たし、上側上部層において方位差が特定の条件を満たす、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、上部層と、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、前記上部層が、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、
前記下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層において、前記下部層側の界面（ただし、前記界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、前記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、
前記下側上部層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
（式（１）中、ＲＳＡ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記上側上部層において、下記式（２）で表される条件を満たす、
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
（式（２）中、ＲＳＢ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
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、上部層と、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、前記上部層が、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、
前記下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層において、前記下部層側の界面（ただし、前記界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、前記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、
前記下側上部層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
（式（１）中、ＲＳＡ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記上側上部層において、下記式（２）で表される条件を満たす、
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
（式（２）中、ＲＳＢ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
被覆切削工具。
【請求項2】
前記下側上部層において、下記式（３）で表される条件を満たす、
０＜ＲＳＢ１≦２０ （３）
（式（３）中、ＲＳＢ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
請求項１に記載の被覆切削工具。
０＜ＲＳＢ１≦２０ （３）
（式（３）中、ＲＳＢ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
請求項１に記載の被覆切削工具。
【請求項3】
前記上側上部層において、下記式（４）で表される条件を満たす、
０≦ＲＳＡ２≦１０ （４）
（式（４）中、ＲＳＡ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
０≦ＲＳＡ２≦１０ （４）
（式（４）中、ＲＳＡ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項4】
前記上部層において、前記下部層側の界面から前記被覆層の表面に向かって０．５μｍ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を第１の平均粒径とし、
前記上部層において、前記基材と反対側の界面から前記基材側の界面に向かって１．０μｍ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を第２の平均粒径とした場合、
前記第１の平均粒径に対する前記第２の平均粒径の比が、１．０以上２．０以下である、
請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
前記上部層において、前記基材と反対側の界面から前記基材側の界面に向かって１．０μｍ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を第２の平均粒径とした場合、
前記第１の平均粒径に対する前記第２の平均粒径の比が、１．０以上２．０以下である、
請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項5】
前記第１の平均粒径が、０．３μｍ以上０．５μｍ以下である、
請求項４に記載の被覆切削工具。
請求項４に記載の被覆切削工具。
【請求項6】
前記第２の平均粒径が、０．３μｍ以上１．０μｍ以下である、
請求項４に記載の被覆切削工具。
請求項４に記載の被覆切削工具。
【請求項7】
前記被覆層の平均厚さが、６．０μｍ以上３０．０μｍ以下である、
請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
請求項１又は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、基材を被覆する被膜とを備える切削工具であって、被膜は、基材上に設けられたα－アルミナ層を含み、α－アルミナ層は、α－アルミナの結晶粒を含み、α－アルミナ層は、下側部と上側部とを含み、第二界面の法線を含む平面でα－アルミナ層を切断したときの断面に対し、電界放射型走査顕微鏡を用いた電子後方散乱回折像解析によってα－アルミナの結晶粒のそれぞれの結晶方位を特定し、これに基づいたカラーマップを作成した場合に、カラーマップにおいて、上側部は、（００６）面の法線方向が前記第二界面の法線方向に対して±１５°以内となるα－アルミナの結晶粒の占める面積比率が５０％以上であり、下側部は、（１１０）面の法線方向が第二界面の法線方向に対して±１５°以内となるα－アルミナの結晶粒の占める面積比率が５０％以上であり、α－アルミナ層の厚みが３μｍ以上２０μｍ以下である切削工具が提案されている。
【0004】
特許文献２では、被覆物体であって、（０１２）の方向に成長した結晶面を有する制御されたミクロ構造と相組成に特徴のあるα－Ａｌ2Ｏ3の緻密な微細グレン化層を被覆物が少なくとも１層は含んでいる耐火性単層或いは複層から成る被覆物を有する被覆物体が提案されている。
【0005】
特許文献３では、切削インサートであって、最外層に向かってアルミニウム含有量が増加する（Ｔｉ、Ａｌ）（Ｃ、Ｏ、Ｎ）の結合相の上に形成され、α－Ａｌ２Ｏ３の核生成工程がアルミ化工程及び酸化工程を含み、α－Ａｌ２Ｏ３層は１～２０μｍの範囲の厚みを有し且つ柱状粒を含み、アルミナ粒の長さ／幅の比が２～１２であり、ＸＲＤを使用した測定において（０１２）成長集合組織、並びに（１０４）、（１１０）、（１１３）及び（１１６）の回折ピークが測定されるα－Ａｌ２Ｏ３層を有する切削インサートが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】国際公開２０２０／１７０５７１号
【特許文献2】特開平０６－３１６７５８号公報
【特許文献3】特開２００３－３４０６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
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、鋳鉄は薄肉化を達成するために強度が向上し、切削加工においては、鋳鉄の高速切削等、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。かかる過酷な切削条件下において、特許文献１～３に記載のような従来の被覆切削工具では、機械的強度及び／又はアルミナ層の耐剥離性が不十分であるため、欠損や摩耗が生じる場合がある。
【0008】
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】
【0009】
本発明者は被覆切削工具の工具寿命の延長について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。
【0010】
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、上部層と、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、前記上部層が、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、
前記下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層において、前記下部層側の界面（ただし、前記界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、前記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、
前記下側上部層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
（式（１）中、ＲＳＡ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記上側上部層において、下記式（２）で表される条件を満たす、
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
（式（２）中、ＲＳＢ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
被覆切削工具。
［２］
前記下側上部層において、下記式（３）で表される条件を満たす、
０＜ＲＳＢ１≦２０ （３）
（式（３）中、ＲＳＢ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記上側上部層において、下記式（４）で表される条件を満たす、
０≦ＲＳＡ２≦１０ （４）
（式（４）中、ＲＳＡ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
［１］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記上部層において、前記下部層側の界面から前記被覆層の表面に向かって０．５μｍ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を第１の平均粒径とし、
前記上部層において、前記基材と反対側の界面から前記基材側の界面に向かって１．０μｍ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を第２の平均粒径とした場合、
前記第１の平均粒径に対する前記第２の平均粒径の比が、１．０以上２．０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］
前記第１の平均粒径が、０．３μｍ以上０．５μｍ以下である、
［４］に記載の被覆切削工具。
［６］
前記第２の平均粒径が、０．３μｍ以上１．０μｍ以下である、
［４］又は［５］に記載の被覆切削工具。
［７］
前記被覆層の平均厚さが、６．０μｍ以上３０．０μｍ以下である、
［１］～［６］のいずれか１つに記載の被覆切削工具。
［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、上部層と、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、前記上部層が、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、
前記下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記上部層において、前記下部層側の界面（ただし、前記界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、前記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、
前記下側上部層において、下記式（１）で表される条件を満たし、
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
（式（１）中、ＲＳＡ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
前記上側上部層において、下記式（２）で表される条件を満たす、
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
（式（２）中、ＲＳＢ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
被覆切削工具。
［２］
前記下側上部層において、下記式（３）で表される条件を満たす、
０＜ＲＳＢ１≦２０ （３）
（式（３）中、ＲＳＢ１は、前記基材の表面と垂直な方向の前記下側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記上側上部層において、下記式（４）で表される条件を満たす、
０≦ＲＳＡ２≦１０ （４）
（式（４）中、ＲＳＡ２は、前記基材の表面と垂直な方向の前記上側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
［１］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記上部層において、前記下部層側の界面から前記被覆層の表面に向かって０．５μｍ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を第１の平均粒径とし、
前記上部層において、前記基材と反対側の界面から前記基材側の界面に向かって１．０μｍ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を第２の平均粒径とした場合、
前記第１の平均粒径に対する前記第２の平均粒径の比が、１．０以上２．０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］
前記第１の平均粒径が、０．３μｍ以上０．５μｍ以下である、
［４］に記載の被覆切削工具。
［６］
前記第２の平均粒径が、０．３μｍ以上１．０μｍ以下である、
［４］又は［５］に記載の被覆切削工具。
［７］
前記被覆層の平均厚さが、６．０μｍ以上３０．０μｍ以下である、
［１］～［６］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することができる。
【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、被覆層が、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、上部層と、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、上部層が、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層において、下部層側の界面（ただし、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、下側上部層において、下記式（１）で表される条件を満たし、上側上部層において、下記式（２）で表される条件を満たすものである。
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
（式（１）中、ＲＳＡ１は、基材の表面と垂直な方向の下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
（式（２）中、ＲＳＢ２は、基材の表面と垂直な方向の上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
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、被覆層が、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、上部層と、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、上部層が、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層において、下部層側の界面（ただし、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、下側上部層において、下記式（１）で表される条件を満たし、上側上部層において、下記式（２）で表される条件を満たすものである。
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
（式（１）中、ＲＳＡ１は、基材の表面と垂直な方向の下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
（式（２）中、ＲＳＢ２は、基材の表面と垂直な方向の上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。）
【0015】
このような被覆切削工具が、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。
上述の組成を有する下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上であると耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、１５．０μｍ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。また、上述の組成を有する上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上であるとクレータ摩耗が抑制されることで、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、１５．０μｍ以下であると下部層と上部層との密着性が向上し、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。
上述の下側上部層において、ＲＳＡ１が４０面積％以上であると下部層との密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性が向上する。そして、ＲＳＡ１が８０面積％以下であると下側上部層の形成が容易になる。さらに、上述の上側上部層において、ＲＳＢ２が５０面積％以上であると機械的強度が向上することで、耐欠損性が向上する。そして、ＲＳＢ２が９０面積％以下であると上側上部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。
上述の組成を有する下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上であると耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、１５．０μｍ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。また、上述の組成を有する上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上であるとクレータ摩耗が抑制されることで、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、１５．０μｍ以下であると下部層と上部層との密着性が向上し、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。
上述の下側上部層において、ＲＳＡ１が４０面積％以上であると下部層との密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性が向上する。そして、ＲＳＡ１が８０面積％以下であると下側上部層の形成が容易になる。さらに、上述の上側上部層において、ＲＳＢ２が５０面積％以上であると機械的強度が向上することで、耐欠損性が向上する。そして、ＲＳＢ２が９０面積％以下であると上側上部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。
【0016】
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５は、基材１と、基材１の表面に形成された被覆層４とを有する。被覆層４では、基材１側から、下部層２、上部層３がこの順で上方向に積層されている。上部層３は、下部層２側から被覆層４の表面側に向かって１μｍまでの範囲において下側上部層３ａを含み、下側上部層３ａよりも被覆層４の表面側の範囲において上側上部層３ｂを含む。
【0017】
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、立方晶窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、及び高速度鋼が挙げられる。これらの中でも、基材が、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のいずれかであると好ましく、超硬合金であるとより好ましい。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。
【0018】
本実施形態の被覆層は、基材の表面に形成され、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、上部層と、を順に含み、必要に応じて外部層を含んでもよい。
被覆層全体の平均厚さは、特に限定されないが、６．０μｍ以上３０．０μｍ以下であると好ましい。被覆層全体の平均厚さが６．０μｍ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、３０．０μｍ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、被覆層全体の平均厚さは、７．６μｍ以上２９．７μｍ以下であるとより好ましく、１１．３μｍ以上１９．４μｍ以下であると更に好ましい。
被覆層全体の平均厚さは、特に限定されないが、６．０μｍ以上３０．０μｍ以下であると好ましい。被覆層全体の平均厚さが６．０μｍ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、３０．０μｍ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、被覆層全体の平均厚さは、７．６μｍ以上２９．７μｍ以下であるとより好ましく、１１．３μｍ以上１９．４μｍ以下であると更に好ましい。
【0019】
［下部層］
本実施形態の下部層は、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α型Ａｌ２Ｏ３層を含む上部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。
本実施形態の下部層は、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α型Ａｌ２Ｏ３層を含む上部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。
【0020】
Ｔｉ化合物層としては、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相、ＴｉＣＯ層、及び／又はＴｉＣＮＯ層を含むことが好ましい。
【0021】
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。
【0022】
本実施形態の下部層の平均厚さは、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下である。下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上であると耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、１５．０μｍ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３．７μｍ以上１４．７μｍ以下であると好ましく、４．２μｍ以上１３．７μｍ以下であるとより好ましい。
【0023】
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、０．１μｍ以上１．２μｍ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、０．１μｍ以上０．６μｍ以下であるとより好ましく、０．１μｍ以上０．３μｍ以下であると更に好ましい。
【0024】
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、３．０μｍ以上１５．０μｍ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、３．５μｍ以上１３．５μｍ以下であるとより好ましく、５．８μｍ以上１３．０μｍ以下であると更に好ましい。
【0025】
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、０．１μｍ以上３．０μｍ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、０．３μｍ以上２．０μｍ以下であるとより好ましく、０．５μｍ以上１．０μｍ以下であると更に好ましい。
【0026】
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。
【0027】
［上部層］
本実施形態の上部層は、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層（以下、単に「α型Ａｌ２Ｏ３層」ともいう。）を含む。また、本実施形態の上部層は、下部層との界面（但し、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を占める下側上部層と、上記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を占める上側上部層と、を含む。
本実施形態の上部層は、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層（以下、単に「α型Ａｌ２Ｏ３層」ともいう。）を含む。また、本実施形態の上部層は、下部層との界面（但し、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を占める下側上部層と、上記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を占める上側上部層と、を含む。
【0028】
本実施形態の上部層の平均厚さは、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下である。上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上であるとクレータ摩耗が抑制されることで、耐摩耗性及び耐塑性変形性に優れ、１５．０μｍ以下であると下部層と上部層との密着性が向上し、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。同様の観点から、上部層の平均厚さは３．２μｍ以上１４．８μｍ以下であると好ましく、４．０μｍ以上１２．０μｍ以下であるとより好ましい。
【0029】
上部層において、下部層側の界面から被覆層の表面に向かって０．５μｍ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第１の平均粒径とし、上部層において、基材と反対側の界面から基材側の界面に向かって１．０μｍ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第２の平均粒径とした場合、第１の平均粒径に対する第２の平均粒径の比が、１．０以上２．０以下であると好ましい。
上記平均粒径の比が１．０以上であると、上部層の形成が容易となる傾向になり、上記平均粒径の比が２．０以下であると、下側上部層と上側上部層との粒径差に起因する亀裂が、上部層内部に発生するのを抑制する傾向にあり、その結果、下側上部層と上側上部層と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。同様の観点から、第１の平均粒径に対する第２の平均粒径の比は、１．２以上１．８以下であるとより好ましく、１．３以上１．７以下であると更に好ましい。
上記平均粒径の比が１．０以上であると、上部層の形成が容易となる傾向になり、上記平均粒径の比が２．０以下であると、下側上部層と上側上部層との粒径差に起因する亀裂が、上部層内部に発生するのを抑制する傾向にあり、その結果、下側上部層と上側上部層と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。同様の観点から、第１の平均粒径に対する第２の平均粒径の比は、１．２以上１．８以下であるとより好ましく、１．３以上１．７以下であると更に好ましい。
【0030】
［下側上部層］
本実施形態の下側上部層は、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、下部層側の界面（但し、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を占め、式（１）で表される条件を満たす。なお、式（１）中、ＲＳＡ１は、基材の表面と垂直な方向の下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
本実施形態の下側上部層は、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、下部層側の界面（但し、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を占め、式（１）で表される条件を満たす。なお、式（１）中、ＲＳＡ１は、基材の表面と垂直な方向の下側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
４０≦ＲＳＡ１≦８０ （１）
【0031】
下側上部層において、ＲＳＡ１が４０面積％以上であると、下部層との密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性が向上する。また、ＲＳＡ１が８０面積％以下であると下側上部層の形成が容易になる。同様の観点から、ＲＳＡ１が、４２面積％以上７９面積％以下であると好ましく、５０面積％以上７２面積％以下であるとより好ましい。
【0032】
本実施形態の下側上部層が、下記式（３）で表される条件を満たすと好ましい。下側上部層において、ＲＳＢ１が０面積％超であると、下側上部層の形成が容易になる傾向にあり、また、ＲＳＢ１が２０面積％以下であると、下部層と上部層との密着性が向上し、耐チッピング性及び耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、ＲＳＢ１は、０面積％超１６面積％以下であるとより好ましく、０面積％超１５面積％以下であると更に好ましい。
０＜ＲＳＢ１≦２０ （３）
なお、式（３）中、ＲＳＢ１は、基材の表面と垂直な方向の下側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
０＜ＲＳＢ１≦２０ （３）
なお、式（３）中、ＲＳＢ１は、基材の表面と垂直な方向の下側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
【0033】
本実施形態の第１の平均粒径は、上部層において、下部層側の界面から被覆層の表面に向かって０．５μｍ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である。第１の平均粒径は、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。第１の平均粒径が０．３μｍ以上であると下側上部層における配向性の制御が容易になる傾向にある。また、第１の平均粒径が０．５μｍ以下であると上部層が剥離した場合の剥離面積を小さくすることができ、破壊の起点となる領域が小さくなるため、耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、第１の平均粒径は、０．３μｍ以上０．４μｍ以下であることがより好ましい。
【0034】
下側上部層は、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。
【0035】
［上側上部層］
上側上部層は、上部層において上記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を占め、下記式（２）で表される条件を満たす。なお、式（２）中、ＲＳＢ２は、基材の表面と垂直な方向の上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
上側上部層は、上部層において上記下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を占め、下記式（２）で表される条件を満たす。なお、式（２）中、ＲＳＢ２は、基材の表面と垂直な方向の上側上部層の断面において、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α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度である方位差が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
５０≦ＲＳＢ２≦９０ （２）
【0036】
上側上部層において、ＲＳＢ２が５０面積％以上であると、機械的強度が向上することで、耐欠損性が向上する。また、ＲＳＢ２が９０面積％以下であると上側上部層の形成が容易になる。同様の観点から、ＲＳＢ２が、５２面積％以上８８面積％以下であると好ましく、５８面積％以上８２面積％以下であるとより好ましい。
【0037】
本実施形態の上側上部層が、下記式（４）で表される条件を満たすと好ましい。上側上部層において、ＲＳＡ２が１０面積％以下であると、機械的強度が向上することで、耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、ＲＳＡ２は、０面積％以上８面積％以下であるとより好ましく、０面積％以上６面積％以下であると更に好ましい。
０≦ＲＳＡ２≦１０ （４）
なお、式（４）中、ＲＳＡ２は、基材の表面と垂直な方向の上側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
０≦ＲＳＡ２≦１０ （４）
なお、式（４）中、ＲＳＡ２は、基材の表面と垂直な方向の上側上部層の断面において、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が０度以上２０度以下である粒子の断面積の割合（単位：面積％）である。
【0038】
本実施形態の第２の平均粒径は、上部層において、基材と反対側の界面から基材側の界面に向かって１．０μｍ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である。第２の平均粒径は、０．３μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。第２の平均粒径が０．３μｍ以上であると、α型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の粒界を起点とした亀裂の発生及び進展が抑制されるため、亀裂を介して上部層と下部層との界面に入り込む被削材成分の量が少なくなる。その結果、上部層と下部層との密着性が向上し、耐チッピング性が向上する傾向にある。また、第２の平均粒径が１．０μｍ以下であると、上部層が剥離した場合の剥離面積を小さくすることができ、破壊の起点となる領域を小さくなるため、耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、第２の平均粒径は、０．４μｍ以上０．９μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上０．８μｍ以下であることが更に好ましい。
【0039】
上側上部層は、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。
【0040】
［外部層］
本実施形態の被覆層は、上部層の基材とは反対側の界面（すなわち、上部層の表面）上に外部層を含んでいてもよい。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（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、Ｎとからなる化合物の層であることが更に好ましく、ＴｉＮからなるＴｉＮ層であることが特に好ましい。
本実施形態の被覆層は、上部層の基材とは反対側の界面（すなわち、上部層の表面）上に外部層を含んでいてもよい。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（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、Ｎとからなる化合物の層であることが更に好ましく、ＴｉＮからなるＴｉＮ層であることが特に好ましい。
【0041】
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２．０μｍ以下であるとより好ましい。
【0042】
［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。ＲＳＡ１及びＲＳＡ２、並びにＲＳＢ１及びＲＳＢ２は、それぞれ測定する結晶面と、被覆層での測定範囲が異なる点以外は、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。ＲＳＡ１及びＲＳＡ２、並びにＲＳＢ１及びＲＳＢ２は、それぞれ測定する結晶面と、被覆層での測定範囲が異なる点以外は、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。
【0043】
［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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
α型Ａｌ２Ｏ３層の下側上部層は、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、基材から最も離れた層の表面に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、基材から最も離れた層の表面にα型Ａｌ２Ｏ３層を形成する。
【0050】
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ＣＯ：０～２．０ｍｏｌ％、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る（酸化工程１）。その際の酸化処理時間は、１～１０分であると好ましい。
【0051】
その後、下側上部層のα型Ａｌ２Ｏ３層の形成は、原料組成をＡｌＣｌ3：１．０～２．５ｍｏｌ％、ＣＯ2：１．０～２．５ｍｏｌ％、ＨＣｌ：２．０～３．０ｍｏｌ％、Ｈ2Ｓ：０．０５～０．１０ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０００℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われる（成膜工程１）。この際、成膜工程１の処理時間は１５～１２０分であると好ましく、また、ＣＯ２／Ｈ２Ｓの範囲を、例えば、１０～５０であってもよく、１０～４８であってもよい。
【0052】
ＲＳＡ１（面積％）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ＡｌＣｌ３、ＣＯ２、及びＨ２Ｓの割合を制御したりすればよい。具体的には、成膜工程１の原料組成において、ＣＯ２の割合を大きくしたり、Ｈ２Ｓの割合を小さくしたりすることにより、方位差Ａが所定範囲内である粒子の割合（面積％）を大きくすることができ、ＲＳＡ１が高くなる傾向にある。
【0053】
ＲＳＢ１（面積％）を所定範囲内とするためには、成膜工程１における原料組成中のＡｌＣｌ３の割合を制御したりすればよい。具体的には、成膜工程１の原料組成においてＡｌＣｌ３の割合を小さくすることにより、方位差Ｂが所定範囲内である粒子の割合（面積％）を小さくすることができ、ＲＳＢ１が低くなる傾向にある。
【0054】
第１の平均粒径を所定範囲内とするためには、成膜工程１における温度を制御したり、原料組成中の各成分の割合を制御したりすればよい。具体的には、成膜工程１において温度を高くしたり、ＲＳＡ１が大きくなるように制御したり、ＲＳＢ１が小さくなるように制御したりすることにより、第１の平均粒径が大きくなる傾向にあり、成膜工程１において温度を高くすると、第１の平均粒径がより効果的に大きくなる。
【0055】
下側上部層の形成後、その表面に上側上部層の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。
【0056】
上側上部層のα型Ａｌ２Ｏ３層の形成は、原料組成をＡｌＣｌ3：２．０～５．０ｍｏｌ％、ＣＯ2：２．０～４．０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：２．０～３．０ｍｏｌ％、Ｈ2Ｓ：０．１～０．３ｍｏｌ％、Ｈ2：残部とし、温度を９５０～１０００℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする条件の化学蒸着法により行われる（成膜工程２）。この際、ＣＯ２／Ｈ２Ｓの範囲は、例えば、６．７～４０であってもよく、１０～２６．７であってもよい。
【0057】
ＲＳＡ２（面積％）を所定範囲内とするためには、成膜工程１における原料組成中の各成分の割合を制御したり、成膜工程２における原料組成中の各成分の割合を制御したりすればよい。具体的には、ＲＳＡ１が小さくなるように制御したり、ＲＳＢ２が大きくなるように制御したりすることにより、ＲＳＡ２が小さくなる傾向にある。
【0058】
ＲＳＢ２（面積％）を所定範囲内とするためには、成膜工程２における原料組成中のＡｌＣｌ３、ＣＯ２、及びＨ２Ｓの割合を制御すればよい。具体的には、成膜工程２の原料組成において、ＣＯ２の割合を大きくしたり、Ｈ２Ｓの割合を小さくしたり、ＡｌＣｌ３の割合を大きくしたりすると、方位差Ｂが所定範囲内である粒子の割合（面積％）を大きくすることができ、ＲＳＢ２が高くなる傾向にある。
【0059】
第２の平均粒径を所定範囲内とするためには、成膜工程２における温度を制御したり、原料組成中の各成分の割合を制御したりすればよい。具体的には、成膜工程２において温度を高くしたり、ＲＳＡ２が大きくなるように制御したり、ＲＳＢ２が小さくなるように制御したりすることにより、第２の平均粒径が大きくなる傾向にあり、成膜工程２において温度を高くすると、第２の平均粒子がより効果的に大きくなる傾向にある。
【0060】
上側上部層の表面上に、必要に応じて、ＴｉＮ層及び／又はＴｉＣＮ層からなる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。
【0061】
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。
【0062】
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％、Ｎ2：０～１０．０ｍｏｌ％、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。
【0063】
本実施形態の被覆切削工具の被覆層における各層の厚さは、被覆切削工具の断面組織を、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、又はＦＥ－ＳＥＭ等を用いて観察することにより測定することができる。なお、本実施形態の被覆切削工具における各層の平均厚さは、刃先稜線部から被覆切削工具のすくい面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍において、各層の厚さを３箇所以上測定し、その相加平均値として求めることができる。また、各層の組成は、本実施形態の被覆切削工具の断面組織から、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）や波長分散型Ｘ線分光器（ＷＤＳ）等を用いて測定することができる。
【0064】
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0065】
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。
【0066】
［発明品１～２６、及び比較品１～１１］
基材として、ＣＮＭＧ１２０４０８のインサート形状に加工した、９３．７％ＷＣ－６．０％Ｃｏ－０．３％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、９３．７％ＷＣ－６．０％Ｃｏ－０．３％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。
【0067】
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６及び表７に記載の組成を示す第１層を、表６及び表７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６及び表７に示す第２層を、表６及び表７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６及び表７に示す第３層を、表６及び表７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、ＣＯ２：０．５ｍｏｌ％、Ｈ２：９９．５ｍｏｌ％とし、温度１０００℃、圧力５５ｈＰａの条件の下、第３層の表面に５分の間酸化処理を施した。
【0068】
次いで、酸化処理を施した第３層の表面に、表２及び表３に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、α型Ａｌ２Ｏ３層の下側上部層を、１μｍの平均厚さになるように蒸着時間を調整して形成した。次いで、下側上部層の表面に、表４及び表５に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、α型Ａｌ２Ｏ３層の上側上部層を、上部層全体の平均厚さが表６及び表７に示すとおりになるように蒸着時間を調整して形成した。
【0069】
さらに、発明品１８を除く全ての発明品及び比較品について、表１に示す原料組成、温度、及び圧力の条件の下、表６及び表７に記載の組成を示す外部層を、表６及び７に記載の平均厚さになるよう、上部層の表面に形成した。
こうして、発明品１～２６、及び比較品１～１１の被覆切削工具を得た。
こうして、発明品１～２６、及び比較品１～１１の被覆切削工具を得た。
【0070】
試料の各層の厚さを下記のようにして求めた。すなわち、ＦＥ－ＳＥＭを用いて、被覆切削工具の刃先稜線部からすくい面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍における断面での３箇所の厚さを測定し、その相加平均値を平均厚さとして求めた。得られた試料の各層の組成は、被覆切削工具の刃先稜線部からすくい面の中心部に向かって５０μｍまでの位置の近傍の断面において、ＥＤＳを用いて測定した。その測定結果を表６及び表７に示す。
【0071】
【表1】
【0072】
【表2】
【0073】
【表3】
【0074】
【表4】
【0075】
【表5】
【0076】
【表6】
【0077】
【表7】
【0078】
［ＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１及びＲＳＢ２の測定及び計算］
ＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１及びＲＳＢ２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、方位差が０度以上２０度以下の範囲内にある粒子の断面積と、方位差が０度以上９０度以下の範囲内にある粒子の断面積の合計を測定した。なお、方位差が０度以上９０度以下の粒子の断面積の合計は、断面全体の面積の合計と等しく、１００面積％となる。
方位差が０度以上９０度以下の範囲内にある断面の粒子の断面積の合計１００面積％に対する、方位差が０度以上２０度未満の範囲内にある粒子の断面積の占める割合を、それぞれＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１及びＲＳＢ２とした。以上の測定結果を表８及び表９に示す。
（条件）
・測定断面の削り出し方法
ＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１及びＲＳＢ２：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
ＲＳＡ１及びＲＳＢ１：基材の表面と垂直な方向の上部層の断面のうち、下部層側の界面（ただし、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲
ＲＳＡ２及びＲＳＢ２：基材の表面と垂直な方向の上部層の断面のうち、下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲
・方位差
ＲＳＡ１及びＲＳＡ２：方位差Ａ（基材の表面の法線とα型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度（単位：度））
ＲＳＢ１及びＲＳＢ２：方位差Ｂ（基材の表面の法線とα型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度（単位：度））
ＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１及びＲＳＢ２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、方位差が０度以上２０度以下の範囲内にある粒子の断面積と、方位差が０度以上９０度以下の範囲内にある粒子の断面積の合計を測定した。なお、方位差が０度以上９０度以下の粒子の断面積の合計は、断面全体の面積の合計と等しく、１００面積％となる。
方位差が０度以上９０度以下の範囲内にある断面の粒子の断面積の合計１００面積％に対する、方位差が０度以上２０度未満の範囲内にある粒子の断面積の占める割合を、それぞれＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１及びＲＳＢ２とした。以上の測定結果を表８及び表９に示す。
（条件）
・測定断面の削り出し方法
ＲＳＡ１、ＲＳＡ２、ＲＳＢ１及びＲＳＢ２：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
ＲＳＡ１及びＲＳＢ１：基材の表面と垂直な方向の上部層の断面のうち、下部層側の界面（ただし、界面に凹凸がある場合は、最も被覆層の表面側にある位置）から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲
ＲＳＡ２及びＲＳＢ２：基材の表面と垂直な方向の上部層の断面のうち、下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲
・方位差
ＲＳＡ１及びＲＳＡ２：方位差Ａ（基材の表面の法線とα型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（１１０）面の法線とがなす角度（単位：度））
ＲＳＢ１及びＲＳＢ２：方位差Ｂ（基材の表面の法線とα型Ａｌ２Ｏ３層の粒子の（０１２）面の法線とがなす角度（単位：度））
【0079】
（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上部層の粒子の断面積は、その断面積に対応するピクセルの総和とした。すなわち、各層の粒子の、方位差Ａ又は方位差Ｂに基づいた０度以上２０度以下の範囲及び０度以上９０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上部層の粒子の断面積は、その断面積に対応するピクセルの総和とした。すなわち、各層の粒子の、方位差Ａ又は方位差Ｂに基づいた０度以上２０度以下の範囲及び０度以上９０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。
【0080】
【表8】
【0081】
【表9】
【0082】
［第１の平均粒径及び第２の平均粒径］
得られた発明品１～２６及び比較品１～１１について、下側上部層と上側上部層を構成する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上部層における断面組織において、下部層と上部層との界面から被覆層の表面に向かって０．５μｍ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１（第１の平均粒径）及び、上部層において基材と反対側の界面から基材側の界面に向かって１．０μｍ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２（第２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た。そして、第１の平均粒径及び第２の平均粒径を求める。上記それぞれの位置において、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、第１の平均粒径及び第２の平均粒径とした。このとき、直線の長さは、２０μｍとした。得られた第１の平均粒径及び第２の平均粒径の結果を、表１０及び表１１に示す。
得られた発明品１～２６及び比較品１～１１について、下側上部層と上側上部層を構成する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上部層における断面組織において、下部層と上部層との界面から被覆層の表面に向かって０．５μｍ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１（第１の平均粒径）及び、上部層において基材と反対側の界面から基材側の界面に向かって１．０μｍ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２（第２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た。そして、第１の平均粒径及び第２の平均粒径を求める。上記それぞれの位置において、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、第１の平均粒径及び第２の平均粒径とした。このとき、直線の長さは、２０μｍとした。得られた第１の平均粒径及び第２の平均粒径の結果を、表１０及び表１１に示す。
【0083】
【表10】
【0084】
【表11】
【0085】
得られた試料を用いて、以下の切削試験を行い、評価した。
【0086】
［切削試験１］
・インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８（ＩＳＯ規格）、
・基材の組成：９３．７％ＷＣ－６．０％Ｃｏ－０．３％Ｃｒ３Ｃ２（以上質量％）、
・被削材：ＦＣＤ６００、
・被削材形状：直径１２０ｍｍ×長さ４００ｍｍの円柱形状（円柱の外周に等間隔に４本の溝）、
・切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：２．０ｍｍ、
・送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：使用、
・評価項目：試料が欠損に至った時を工具寿命とし、欠損した時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：９３．７％ＷＣ－６．０％Ｃｏ－０．３％Ｃｒ３Ｃ２（以上質量％）、
・被削材：ＦＣＤ６００、
・被削材形状：直径１２０ｍｍ×長さ４００ｍｍの円柱形状（円柱の外周に等間隔に４本の溝）、
・切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：２．０ｍｍ、
・送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：使用、
・評価項目：試料が欠損に至った時を工具寿命とし、欠損した時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。
【0087】
［切削試験２］
・インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８（ＩＳＯ規格）、
・基材の組成：９３．７％ＷＣ－６．０％Ｃｏ－０．３％Ｃｒ３Ｃ２（以上質量％）、
・被削材：ＦＣ２００、
・被削材形状：直径１８０ｍｍ×厚さ２３ｍｍの円盤形状（円盤の中心に直径７０ｍｍの穴）、
・切削速度：７００ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：２．０ｍｍ、
・送り：０．３０ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：使用、
・評価項目：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：９３．７％ＷＣ－６．０％Ｃｏ－０．３％Ｃｒ３Ｃ２（以上質量％）、
・被削材：ＦＣ２００、
・被削材形状：直径１８０ｍｍ×厚さ２３ｍｍの円盤形状（円盤の中心に直径７０ｍｍの穴）、
・切削速度：７００ｍ／ｍｉｎ、
・切り込み深さ：２．０ｍｍ、
・送り：０．３０ｍｍ／ｒｅｖ、
・クーラント：使用、
・評価項目：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。
【0088】
得られた評価の結果を表１２及び表１３に示す。なお、切削試験１における衝撃回数について、１５０００回以上を「Ａ」、１００００回以上１５０００未満を「Ｂ」、１００００回未満を「Ｃ」と評価し、切削試験２における加工時間について、２５分以上を「Ａ」、２０分以上２５分未満を「Ｂ」、２０分未満を「Ｃ」と評価した。
【0089】
【表12】
【0090】
【表13】
【0091】
表１２及び表１３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、前記基材の表面に形成された被覆層と、を備え、被覆層が、基材側から被覆層の表面に向かって、下部層と、上部層と、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、上部層が、α型Ａｌ２Ｏ３からなるα型Ａｌ２Ｏ３層を含み、下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、上部層において、下部層側の界面から被覆層の表面側の界面に向かって１μｍまでの範囲を下側上部層とし、下側上部層よりも被覆層の表面側の範囲を上側上部層とした場合、下側上部層において式（１）で表される条件を満たし、上側上部層において式（２）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】
【0092】
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】
【0093】
１…基材、２…下部層、３…上部層、３ａ…下側上部層、３ｂ…上側上部層、４…被覆層、５…被覆切削工具。
【図1】
