特許 7167965 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】

(24)【登録日】2022-10-31

(45)【発行日】2022-11-09

(54)【発明の名称】被覆切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20221101BHJP

   C23C 16/36 20060101ALI20221101BHJP

   C23C 16/40 20060101ALI20221101BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 A

C23C16/36

C23C16/40

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020117681

(22)【出願日】2020-07-08

(65)【公開番号】P2022015066

(43)【公開日】2022-01-21

【審査請求日】2021-05-19

(73)【特許権者】

【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】福島 直幸

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０６２７０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０３７１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００７０２５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０５１５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８９８４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００９３３３１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２７９６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００９０６５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／１４，５１／００；

Ｂ２３Ｃ ５／１６；

Ｂ２３Ｐ １５／２８；

Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８，１６／００－１６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、該基材の表面に形成された被覆層とを備え、
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面側に向かって、下部層、中間層及び上部層をこの順で含み、該中間層が下部層及び上部層に隣接し、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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化合物層の１層又は２層以上からなり、
前記中間層が、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯからなり、
前記上部層が、α型Ａｌ₂Ｏ₃ からなり、
前記下部層の平均厚さが２．０μｍ以上８．０μｍ以下であり、
前記中間層の平均厚さが０．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、且つ、被覆層全体の厚さの１０％以上２０％以下であり、
前記上部層の平均厚さが０．８μｍ以上６．０μｍ以下であり、
前記中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、２０％以上６０％以下であり、該ＣＳＬ粒界が、Σ３粒界、Σ５粒界、Σ７粒界、Σ９粒界、Σ１１粒界、Σ１３粒界、Σ１５粒界、Σ１７粒界、Σ１９粒界、Σ２１粒界、Σ２３粒界、Σ２５粒界、Σ２７粒界、及びΣ２９粒界である、被覆切削工具。

【請求項2】

前記中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、１０％以上５０％未満である、請求項１に記載の被覆切削工具。

【請求項3】

前記被覆層が、前記上部層の前記基材側とは反対側の上に外層を含み、
前記外層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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、
前記外層の平均厚さが０．２μｍ以上４．０μｍ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4】

前記被覆層全体の平均厚さが、５．０μｍ以上２０．０μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の被覆切削工具。

【請求項5】

前記下部層に含まれるＴｉ化合物層が、ＴｉＮからなる層、ＴｉＣからなる層、ＴｉＣＮからなる層及びＴｉＢ₂からなる層からなる群より選ばれる少なくとも１種である、請求項１～４のいずれか１項に記載の被覆切削工具。

【請求項6】

前記基材は、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のいずれかである、請求項１～５のいずれか１項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。

【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。
また、化学蒸着法で形成したＴｉの炭窒化物層と酸化アルミニウム層の密着性を向上させるために（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）層やＴｉの炭窒酸化物層等を形成することが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、基体と、基体の表面に位置する被覆層とを備えた切削工具であって、被覆層は、炭窒化チタンを含有する下層と、下層の上に位置して、α型結晶構造の酸化アルミニウムを含有する上層と、下層及び上層の間に位置する中間層とを有し、中間層は、下層に隣接して、ＴｉＣ_x1Ｎ_y1Ｏ_z1（０≦ｘ１＜１、０≦ｙ１＜１、０＜ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）を含有する第１層と、上層に隣接して、ＴｉＣ_x2Ｎ_y2Ｏ_z2（０≦ｘ２＜１、０≦ｙ２＜１、０＜ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）を含有する第２層と、第１層及び第２層の間に位置して、ＴｉＣ_x3Ｎ_y3Ｏ_z3（０≦ｘ３＜１、０≦ｙ３＜１、０≦ｚ３＜１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１）を含有する第３層と、を有し、ｚ１＞ｚ３、かつ、ｚ２＞ｚ３である、切削工具が記載されている。

【0004】

例えば、特許文献２には、超硬合金、サーメット、セラミック、スチール、若しくは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）などの超硬質物質の基材、及び、全厚さが５から４０μｍであるコーティングであって、コーティングは、少なくとも１つの層が１から２０μｍの厚さを有するα‐Ａｌ₂Ｏ₃層である１つ以上の耐熱性層からなる、コーティング、から成り、ここで、少なくとも１つのα－Ａｌ₂Ｏ₃層中のΣ３型結晶粒界の長さは、Σ３、Σ７、Σ１１、Σ１７、Σ１９、Σ２１、Σ２３、及びΣ２９型結晶粒界（＝Σ３－２９型結晶粒界）の結晶粒界を合計した全長さの８０％超であり、結晶粒界性格分布は、ＥＢＳＤによって測定される切削工具インサートが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開２０１７－０９０７６５号公報

【文献】特表２０１４－５２６３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年の切削加工では、高速化、高送り化及び深切り込み化がより顕著となり、従来よりも工具の耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることが求められている。特に、ステンレスの高速、高送り及び深切り込み加工においては、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、従来の工具では被覆層中の酸化アルミニウム層と下層のＴｉ化合物層との密着性が不十分であるため、酸化アルミニウム層の剥離を起因とした欠損が生じる。これが引き金となって、工具寿命を長くし難い。
一方で、酸化アルミニウム層と下層のＴｉ化合物層との密着性を向上させるために、特許文献１のＴｉＣＮＯ層を形成することが知られているが、加工硬化が生じるステンレス加工においては、密着性が不十分であり、改善の余地がある。また、特許文献２は、Σ３型結晶粒界の長さを検討しているが、ＴｉＣＮ層とα－Ａｌ₂Ｏ₃層との間の結合層における結晶粒界について、考慮されていない。このため、加工硬化が生じるステンレス加工においては、密着性が不十分であり、改善の余地がある。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって工具寿命を延長することができ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】

【0008】

本発明者は、上述の観点から、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、Ｔｉ化合物層を含有する下部層と、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層との間の中間層におけるＣＳＬ粒界の長さの割合を特定の範囲とすることで、一層密着性を向上させることにより、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の損傷を抑制し、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の効果が従来よりも持続するので、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できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0009】

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
［１］
基材と、該基材の表面に形成された被覆層とを備え、
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面側に向かって、下部層、中間層及び上部層をこの順で含み、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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層以上含有し、
前記中間層が、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯを含有し、
前記上部層が、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有し、
前記下部層の平均厚さが２．０μｍ以上８．０μｍ以下であり、
前記中間層の平均厚さが０．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、且つ、被覆層全体の厚さの１０％以上２０％以下であり、
前記上部層の平均厚さが０．８μｍ以上６．０μｍ以下であり、
前記中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、２０％以上６０％以下である、被覆切削工具。
［２］
前記中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、１０％以上５０％未満である、［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記被覆層が、前記上部層の前記基材側とは反対側の上に外層を含み、
前記外層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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、
前記外層の平均厚さが０．２μｍ以上４．０μｍ以下である、［１］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記被覆層全体の平均厚さが、５．０μｍ以上２０．０μｍ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の被覆切削工具。
［５］
前記下部層に含まれるＴｉ化合物層が、ＴｉＮからなる層、ＴｉＣからなる層、ＴｉＣＮからなる層及びＴｉＢ₂からなる層からなる群より選ばれる少なくとも１種である、［１］～［４］のいずれかに記載の被覆切削工具。
［６］
前記基材は、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のいずれかである、［１］～［５］のいずれかに記載の被覆切削工具。

【発明の効果】

【0010】

本発明によると、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる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】

【0011】

【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】

【0012】

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、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、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。

【0013】

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側に向かって、下部層、中間層及び上部層をこの順で含み、下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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層以上含有し、中間層が、ＴｉＣＮＯ（Ｔｉの炭窒化物）、ＴｉＣＯ（Ｔｉの炭化物）又はＴｉＡｌＣＮＯ（Ｔｉ及びＡｌの炭窒酸化物）を含有し、上部層が、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有し、下部層の平均厚さが２．０μｍ以上８．０μｍ以下であり、中間層の平均厚さが０．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、且つ、被覆層全体の厚さの１０％以上２０％以下であり、上部層の平均厚さが０．８μｍ以上６．０μｍ以下であり、中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、２０％以上６０％以下である。

【0014】

本実施形態の被覆切削工具は、上記の構成を備えることにより、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることができ、その結果、工具寿命を延長することができる。本実施形態の被覆切削工具の耐摩耗性及び耐欠損性が向上する要因は、以下のように考えられる。ただし、本発明は、以下の要因により何ら限定されない。すなわち、まず、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の下部層として、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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層以上含有する。本実施形態の被覆切削工具は、基材と中間層との間に、このような下部層を備えると、耐摩耗性及び密着性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具において、下部層の平均厚さが２．０μｍ以上であることにより、耐摩耗性が向上し、一方、下部層の平均厚さが８．０μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制されることに主に起因して耐欠損性が向上する。

【0015】

また、本実施形態の被覆切削工具において、被覆層が、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯを含有する中間層を含む。このような中間層を、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の下に形成すると、密着性が向上する。また、中間層の平均厚さが、０．５μｍ以上であると、下部層の表面を均一に覆うことができるため密着性が向上することにより、剥離を起因とした欠損を抑制することができる。一方、中間層の平均厚さが、２．０μｍ以下であると、欠損の発生を抑制することができ、耐欠損性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具において、中間層の平均厚さは、被覆層全体の平均厚さの１０％以上２０％以下である。中間層の平均厚さが被覆層全体の平均厚さの１０％以上であると、ＣＳＬ粒界の長さの割合が増大することにより、密着性が一層向上し、耐欠損性に優れる。また、中間層の平均厚さが被覆層全体の平均厚さの１０％以上であると、下部層や上部層といった中間層よりも硬度が高い層の占める割合が減少することで、耐欠損性が向上する。一方、中間層の平均厚さが被覆層全体の平均厚さの２０％以下であると、被覆層の強度低下を抑制することにより、欠損の発生を抑制することができる。また、本実施形態の被覆切削工具は、中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、２０％以上６０％以下である。中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、２０％以上であると、比較的低い粒界エネルギーを有する粒界の占める割合が大きくなるため、中間層の機械的特性が向上する。一方、中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、６０％以下であると、結晶粒の粗粒化を抑制できるため耐チッピング性に優れる。なお、本実施形態において、全粒界の合計長さとは、ＣＳＬ粒界の長さとそれ以外の一般結晶粒界の長さとの和である。

【0016】

また、本実施形態の被覆切削工具は、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の平均厚さが０．８μｍ以上６．０μｍ以下である。α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の平均厚さが、０．８μｍ以上であると、被覆切削工具のすくい面における耐クレータ摩耗性が一層向上する。α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の平均厚さが、６．０μｍ以下であると被覆層の剥離がより抑制され、被覆切削工具の耐欠損性が一層向上する傾向にある。

【0017】

そして、これらの構成が組み合わされることにより、本実施形態の被覆切削工具は、耐摩耗性及び耐欠損性が向上し、その結果、工具寿命を延長することができるものと考えられる。

【0018】

図１は、本実施形態の被覆切削工具の一例を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の表面に被覆層６が形成されており、被覆層６には、下部層２、中間層３、上部層４及び外層５がこの順序で上方向（基材側から被覆層の表面側）に積層されている。

【0019】

本実施形態の被覆切削工具は、基材とその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。

【0020】

本実施形態に用いる基材は、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を挙げることができる。それらの中でも、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のいずれかであると、耐摩耗性及び耐欠損性に更に優れるので好ましく、同様の観点から、基材が超硬合金であるとより好ましい。

【0021】

なお、基材は、その表面が改質されたものであってもよい。例えば、基材が超硬合金からなるものである場合、その表面に脱β層が形成されてもよい。また、基材がサーメットからなるものである場合、その表面に硬化層が形成されてもよい。これらのように基材の表面が改質されていても、本発明の作用効果は奏される。

【0022】

本実施形態に用いる被覆層は、その平均厚さが、５．０μｍ以上２０．０μｍ以下であることが好ましく、これにより耐摩耗性が向上する。本実施形態の被覆切削工具は、被覆層全体の平均厚さが５．０μｍ以上であると、耐摩耗性が向上し、被覆層全体の平均厚さが２０．０μｍ以下であると、被覆層の剥離が抑制されることに主に起因して耐欠損性が向上する。特に、ステンレス加工では、被削材が被覆切削工具に溶着し、その後分離（剥がれる）することに起因した被覆層の剥離が生じやすい。この剥離を抑制するために、被覆層全体の平均厚さが１２．２μｍ以下であるとより好ましい。なお、本実施形態の被覆切削工具における各層及び被覆層全体の平均厚さは、各層又は被覆層全体における３箇所以上の断面から、各層の厚さ又は被覆層全体の厚さを測定して、その相加平均値を計算する。

【0023】

［下部層］
本実施形態に用いる下部層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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層以上含有する。本実施形態の被覆切削工具は、基材と中間層との間に、このような下部層を備えると、耐摩耗性及び密着性が向上する。

【0024】

Ｔｉ化合物層としては、例えば、ＴｉＣからなるＴｉＣ層、ＴｉＮからなるＴｉＮ層、ＴｉＣＮからなるＴｉＣＮ層、及びＴｉＢ₂からなるＴｉＢ₂層が挙げられる

【0025】

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）で構成されてもよいが、複層で構成されていることが好ましく、２層又は３層で構成されていることがより好ましく、２層で構成されていることが更に好ましい。下部層は、耐摩耗性及び密着性がより一層向上する観点から、ＴｉＮ層、ＴｉＣ層、ＴｉＣＮ層、及びＴｉＢ₂層からなる群より選ばれる少なくとも１種の層を含むことが好ましい。また、本実施形態の被覆切削工具は、下部層の少なくとも１層がＴｉＣＮ層であると、耐摩耗性が一層向上する傾向にある。

【0026】

また、本実施形態の被覆切削工具は、下部層の少なくとも１層がＴｉＮ層であり、該ＴｉＮ層を基材の表面に形成すると、密着性が一層向上する傾向にある。下部層が２層で構成されている場合には、基材の表面に、ＴｉＣ層又はＴｉＮ層を第１層として形成し、第１層の表面に、ＴｉＣＮ層を第２層として形成してもよい。それらの中では、下部層が基材の表面にＴｉＮ層を第１層として形成し、第１層の表面に、ＴｉＣＮ層を第２層として形成してもよい。

【0027】

本実施形態に用いる下部層の平均厚さは、２．０μｍ以上８．０μｍ以下である。本実施形態の被覆切削工具は、下部層の平均厚さが２．０μｍ以上であることにより、耐摩耗性が向上する。一方、本実施形態の被覆切削工具は、下部層の平均厚さが８．０μｍ以下であることにより、被覆層の剥離が抑制されることに主に起因して耐欠損性が向上する。同様の観点から、下部層の平均厚さは２．５μｍ以上７．０μｍ以下であると好ましく、３．０μｍ以上６．０μｍ以下であるとより好ましい。

【0028】

ＴｉＣ層又はＴｉＮ層の平均厚さは、耐摩耗性及び耐欠損性を一層向上する観点から、０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。同様の観点から、ＴｉＣ層又はＴｉＮ層の平均厚さは、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上０．３μｍ以下であることが更に好ましい。

【0029】

ＴｉＣＮ層の平均厚さは、耐摩耗性及び耐欠損性を一層向上する観点から、１．５μｍ以上８．０μｍ以下であることが好ましい。同様の観点から、ＴｉＣＮ層の平均厚さは、１．６μｍ以上７．９μｍ以下であることがより好ましく、１．８μｍ以上７．８μｍ以下であることが更に好ましい。

【0030】

Ｔｉ化合物層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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】

［中間層］
本実施形態に用いる中間層は、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯを含有する。中間層は、ＴｉＣＮＯからなるＴｉＣＮＯ層、ＴｉＣＯからなるＴｉＣＯ層又はＴｉＡｌＣＮＯからなるＴｉＡｌＣＮＯ層であることが好ましく、ＴｉＣＮＯ層又はＴｉＣＯ層であることが好ましい。このような中間層を、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層と接するように形成すると、密着性が一層向上する。

【0032】

本実施形態に用いる中間層の平均厚さは、０．５μｍ以上２．０μｍ以下である。中間層の平均厚さが、０．５μｍ以上であると、下部層の表面を均一に覆うことができるため密着性が向上することにより、剥離を起因とした欠損を抑制することができる。一方、中間層の平均厚さが、２．０μｍ以下であると、欠損の発生を抑制することができ、耐欠損性が向上する。同様の観点から、中間層の平均厚さは０．８μｍ以上１．８μｍ以下であると好ましい。

【0033】

また、本実施形態の被覆切削工具は、中間層の平均厚さが、被覆層全体の平均厚さの１０％以上２０％以下である。中間層の平均厚さが被覆層全体の平均厚さの１０％以上であると、ＣＳＬ粒界の長さの割合が増大することにより、密着性が一層向上し、耐欠損性に優れる。また、中間層の平均厚さが被覆層全体の平均厚さの１０％以上であると、下部層や上部層といった中間層よりも硬度が高い傾向にある層の占める割合が減少することで、耐欠損性が向上する。一方、中間層の平均厚さが被覆層全体の平均厚さの２０％以下であると、被覆層の強度低下を抑制することにより、欠損の発生を抑制することができる。同様の観点から、中間層の平均厚さは被覆層全体の平均厚さの１９．５％以下であることが好ましい。

【0034】

また、本実施形態の被覆切削工具は、中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、２０％以上６０％以下である。中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、２０％以上であると、比較的低い粒界エネルギーを有する粒界の占める割合が大きくなるため、中間層の機械的特性が向上する。一方、中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合が、６０％以下であると、結晶粒の粗粒化を抑制できるため耐チッピング性に優れる。なお、本実施形態において、全粒界の合計長さとは、ＣＳＬ粒界の長さとそれ以外の一般結晶粒界の長さとを合計した長さである。同様の観点から、中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合は、２２％以上５８％以下であることが好ましく、２４％以上５６％以下であることがより好ましい。

【0035】

また、本実施形態の被覆切削工具は、中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、耐チッピング性の観点からは５０％未満であることが好ましく、耐摩耗性の観点から５０％以上であることが好ましい。中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、５０％未満であると結晶粒の粗粒化を一層抑制できるため耐チッピング性に一層優れる傾向にある。なお、中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、１０％以上であると製造するのが容易である。同様の観点から、中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合は、１５％以上４８％以下であることがより好ましく、１６％以上４７％以下であることが更に好ましい。一方、中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、５０％以上であると粒界エネルギーが比較的低い結晶粒界の割合が多くなり、機械的特性が向上するので、耐クレータ摩耗性が一層向上する傾向にある。なお、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、９０％以下であると製造するのが容易である。同様の観点から、中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合は、５４％以上９０％以下であることが好ましく、６０％以上９０％以下であることがより好ましく、６０％以上８６％以下であることが更に好ましい。

【0036】

本実施形態に用いる中間層は、粒界エネルギーが比較的高い結晶粒界と粒界エネルギーが比較的低い結晶粒界とを有する。通常、結晶粒界は原子の並びが不規則に乱れておりランダムに配列されるため、隙間が多く、比較的高い粒界エネルギーを有する。一方、結晶粒界の中には、原子の並びが規則的であり隙間の少ない粒界もあり、そのような結晶粒界は比較的低い粒界エネルギーを有する。このような比較的低い粒界エネルギーを有する結晶粒界の代表例として対応格子（Ｃｏｉｎｃｉｄｅｎｃｅ Ｓｉｔｅ Ｌａｔｔｉｃｅ）結晶粒界が挙げられる（以下、「ＣＳＬ結晶粒界」と表記し、「ＣＳＬ粒界」とも表記する。）。結晶粒界は、緻密化、クリープ及び拡散のような重要な焼結プロセスに対して、電気的、光学的、及び機械的特性に対してと同様に有意義な影響を及ぼす。結晶粒界の重要性は、いくつかの因子、例えば、物質中の結晶粒界密度、界面の化学組成、及び結晶学的組織、すなわち結晶粒界面方位及び結晶粒方位差に依存する。ＣＳＬ結晶粒界は、特別な役割を果たしている。ＣＳＬ結晶粒界の分布の程度を示す指標として、Σ値が知られており、それは結晶粒界において接する２つの結晶粒の結晶格子点密度と、両方の結晶格子を重ね合わせた際に一致する格子点の密度との比率として定義される。単純な構造の場合、低いΣ値を有する粒界は、低界面エネルギー及び特殊な特性を有する傾向にあることが一般的に認められる。したがって、ＣＳＬ結晶粒界の割合及び結晶粒方位差の分布を制御することは、中間層の特性及びその向上にとって重要であると考えられる。

【0037】

近年、ＥＢＳＤとして知られるＳＥＭをベースとした技術が、物質中の結晶粒界の研究に用いられている。ＥＢＳＤは、後方散乱電子によって発生する菊池回折パターンの自動分析に基づいている。

【0038】

対象とする物質の各結晶粒について、結晶学的方位は、対応する回折パターンのインデックスを作成した後に決定される。ＥＢＳＤを市販のソフトウェアと共に用いることにより、組織分析及び粒界性格分布（Ｇｒａｉｎ Ｂｏｕｎｄａｒｙ Ｃｈａｒａｃｔｅｒ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ：ＧＢＣＤ）の決定が比較的容易に行われる。界面をＥＢＳＤにより測定及び解析することにより、界面の大きなサンプル集団での結晶粒界の方位差を明らかにすることができる。通常、方位差の分布は、物質の処理及び／又は物性に関連する。結晶粒界の方位差は、オイラー角、角／軸の対（ａｎｇｌｅ／ａｘｉｓ ｐａｉｒ）、又はロドリゲスベクトルなどの通常の方位パラメータから得られる。

【0039】

中間層のＣＳＬ結晶粒界は、通常、Σ３粒界の他、例えば、Σ５粒界、Σ７粒界、Σ９粒界、Σ１１粒界、Σ１３粒界、Σ１５粒界、Σ１７粒界、Σ１９粒界、Σ２１粒界、Σ２３粒界、Σ２５粒界、Σ２７粒界、及びΣ２９粒界などの粒界が含まれる。Σ３粒界は、中間層のＣＳＬ結晶粒界の中で最も低い粒界エネルギーを有すると考えられる。ここで、Σ３粒界の長さとは、ＥＢＳＤを備えたＳＥＭで観察される視野（特定の領域）中のΣ３粒界の合計長さを示す。このΣ３粒界は、その他のＣＳＬ結晶粒界と比較して、対応格子点密度が高くなり、低い粒界エネルギーを有する。言い換えれば、Σ３粒界は一致する格子点が多いＣＳＬ結晶粒界であり、Σ３粒界を粒界とする２つの結晶粒は単結晶又は双晶に近い挙動を示し、結晶粒が大きくなる傾向を示す。そして、結晶粒が大きくなると、耐チッピング性等の被膜特性が低下する傾向がある。

【0040】

ここで、全粒界とは、ＣＳＬ結晶粒界以外の結晶粒界とＣＳＬ結晶粒界とを合計したものである。以下、ＣＳＬ結晶粒界以外の結晶粒界を「一般結晶粒界」という。一般結晶粒界は、ＥＢＳＤを備えたＳＥＭで観察した場合の中間層の結晶粒の全粒界からＣＳＬ結晶粒界を除いた残りの粒界となる。したがって、「全粒界の合計長さ」とは「ＣＳＬ結晶粒界の長さと一般結晶粒界の長さとの和」として表すことができる。

【0041】

本実施形態において、中間層における全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合及びＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合は、次のようにして算出することができる。

【0042】

被覆切削工具において、基材の表面と垂直な方向に中間層の断面を露出させて観察面を得る。中間層の断面を露出させる方法としては、例えば、切断及び研磨が挙げられる。このうち、中間層の観察面をより平滑にする観点から研磨が好ましい。特に、観察面は、より平滑である観点から鏡面であると好ましい。中間層の鏡面観察面を得る方法としては、特に限定されないが、例えば、ダイヤモンドペースト又はコロイダルシリカを用いて研磨する方法やイオンミリング等を挙げることができる。

【0043】

その後、上記の観察面を、ＥＢＳＤを備えたＳＥＭによって観察する。該観察領域としては、平坦な面（逃げ面等）を観察することが好ましい。

【0044】

ＳＥＭは、ＥＢＳＤ（ＴｅｘＳＥＭ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製）を備えたＳＵ６６００（日立ハイテクノロジーズ社製）を用いる。

【0045】

観察面の法線は、入射ビームに対して７０°傾斜させ、分析は、１５ｋＶの加速電圧及び１．０ｎＡ照射電流で電子線を照射することにより行われる。データ収集は、観察面上、中間層の厚さの８０％の長さ×１０μｍの面領域に相当する（（中間層の厚さの８０％の長さ（μｍ）×１０）×１００）ポイントについて、０．１μｍ／ステップのステップにて行われる。このデータ収集を５視野の面領域（中間層の厚さの８０％の長さ×１０μｍ）について行い、その平均値を算出する。

【0046】

データ処理は、市販のソフトウェアを用いて行われる。任意のΣ値に対応するＣＳＬ結晶粒界を計数し、全結晶粒界に対する比として各粒界の割合を表すことによって確認することができる。以上より、Σ３粒界の長さ、ＣＳＬ粒界の長さ及び全粒界の合計長さを求めて、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合、及びＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合を算出することができる。

【0047】

なお、本実施形態において、中間層は、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯを含有していればよく、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯ以外の成分を含んでもよく、含まなくてもよい。

【0048】

［上部層］
本実施形態に用いる上部層は、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する。本実施形態の被覆切削工具は、上部層がα型Ａｌ₂Ｏ₃を含有することにより、硬くなるため、耐摩耗性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具は、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層を、中間層の基材側とは反対側の上に有する。本実施形態の被覆切削工具は、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層を、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯを含有する中間層の基材側とは反対側の上に有することにより、被覆層全体の密着性が向上する。これにより、本実施形態の被覆切削工具は、特に剥離を起因とした欠損を抑制することができる。

【0049】

また、本実施形態の被覆切削工具は、α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の平均厚さが０．８μｍ以上６．０μｍ以下である。α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の平均厚さが、０．８μｍ以上であると、被覆切削工具のすくい面における耐クレータ摩耗性が一層向上する。α型Ａｌ₂Ｏ₃を含有する上部層の平均厚さが、６．０μｍ以下であると被覆層の剥離がより抑制され、被覆切削工具の耐欠損性が一層向上する傾向にある。同様の観点から、上部層の平均厚さが１．０μｍ以上６．０μｍ以下であることが好ましく、２．０μｍ以上４．０μｍ以下であるとより好ましい。

【0050】

なお、本実施形態において、中間層は、α型酸化アルミニウム（α型Ａｌ₂Ｏ₃）を含有していればよく、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、α型酸化アルミニウム（α型Ａｌ₂Ｏ₃）以外の成分を含んでもよく、含まなくてもよい。

【0051】

［外層］
本実施形態の被覆切削工具において、被覆層が、上部層の基材側とは反対側に外層を含むことが好ましい。
本実施形態に用いる外層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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化合物層を含むことが好ましい。Ｔｉ化合物層としては、例えば、ＴｉＣからなるＴｉＣ層、ＴｉＮからなるＴｉＮ層、ＴｉＣＮからなるＴｉＣＮ層、及びＴｉＢ₂からなるＴｉＢ₂層が挙げられる。
中でも、本実施形態に用いる外層は、ＴｉＮ層やＴｉＣＮ層などのＴｉ化合物層を有することが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、外層がＴｉＮ層やＴｉＣＮ層などのＴｉ化合物層を有することにより、使用したコーナを容易に識別することができる傾向にある。

【0052】

本実施形態に用いる外層の平均厚さは、０．２μｍ以上４．０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上３．０μｍ以下であることがより好ましい。外層の平均厚さが、上記下限値以上であると、外層を有することによる効果をより有効且つ確実に得ることができ、外層の平均厚さが、上記上限値以下であると被覆層の剥離がより抑制されることに主に起因して被覆切削工具の耐欠損性が一層向上する傾向にある。

【0053】

なお、本実施形態において、外層は、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、ＴｉＮやＴｉＣＮなどのＴｉ化合物以外の成分を含んでもよく、含まなくてもよい。

【0054】

本実施形態の被覆切削工具において、被覆層を構成する各層は、化学蒸着法によって形成されてもよく、物理蒸着法によって形成されてもよい。各層の形成方法の具体例としては、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。

【0055】

（化学蒸着法）
（下部層形成工程）
下部層として、例えば、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ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化合物層を以下のとおり形成することができる。
例えば、Ｔｉ化合物層がＴｉの窒化物層（以下、「ＴｉＮ層」ともいう。）である場合、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。

【0056】

Ｔｉ化合物層がＴｉの炭化物層（以下、「ＴｉＣ層」ともいう。）である場合、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。

【0057】

Ｔｉ化合物層がＴｉの炭窒化物層（以下、「ＴｉＣＮ層」ともいう。）である場合、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。

【0058】

（中間層形成工程）
中間層として、例えば、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯからなる化合物層を以下のとおり形成することができる。
化合物層がＴｉの炭窒酸化物層（以下、「ＴｉＣＮＯ層」ともいう。）である場合、原料組成をＴｉＣｌ₄：０．５～２．５ｍｏｌ％、ＣＯ：０．５～１．５ｍｏｌ％、Ｎ₂：２０～６０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：：２．０～５．０ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を５０～２００ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。

【0059】

化合物層がＴｉの炭酸化物層（以下、「ＴｉＣＯ層」ともいう。）である場合、原料組成をＴｉＣｌ₄：０．５～２．０ｍｏｌ％、ＣＯ：０．５～１．５ｍｏｌ％、ＨＣｌ：２．０～４．０ｍｏｌ％、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。

【0060】

化合物層がＴｉ及びＡｌの炭窒酸化物層（以下、「ＴｉＡｌＣＮＯ層」ともいう。）である場合、原料組成をＴｉＣｌ₄：０．５～２．０ｍｏｌ％、ＣＯ：０．５～１．５ｍｏｌ％、ＡｌＣｌ₃：１．０～３．０ｍｏｌ％、Ｎ₂：２０～６０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：：３．０～５．０ｍｏｌ％、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。

【0061】

中間層において、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さの割合を上述した特定範囲とするためには、中間層形成工程において、圧力を制御したり、中間層の平均厚さを制御したり、原料組成中のＨ₂の割合を制御したり、ＨＣｌを導入したりすればよい。より具体的には、中間層形成工程における圧力を低くしたり、原料組成中のＨ₂の割合を大きくしたりすることにより、中間層におけるＣＳＬ粒界の長さの割合を大きくすることができる。また、中間層の平均厚さを大きくすることにより、中間層におけるＣＳＬ粒界の長さの割合を大きくすることができる。また、中間層形成工程において、ＨＣｌを導入することにより、中間層におけるＣＳＬ粒界の長さの割合を上述した特定範囲の上限値以下とすることができる。

【0062】

また、中間層において、ＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合を上述した特定範囲とするためには、中間層形成工程において、圧力を制御したり、中間層の平均厚さを制御したり、原料組成中のＴｉＣｌ₄の割合を制御したりすればよい。より具体的には、中間層形成工程における圧力を低くしたり、原料組成中のＴｉＣｌ₄の割合を大きくしたりすることにより、中間層におけるΣ３粒界の長さの割合を大きくすることができる。また、中間層の平均厚さを大きくすることにより、中間層におけるΣ３粒界の長さの割合を小さくすることができる。

【0063】

（上部層形成工程）
上部層として、例えば、α型Ａｌ₂Ｏ₃からなるα型Ａｌ₂Ｏ₃層（以下、単に「Ａｌ₂Ｏ₃層」ともいう。）を以下のとおり形成することができる。

【0064】

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、ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＯ又はＴｉＡｌＣＮＯを含有する中間層を形成する。それらの層のうち、基材から最も離れた層の表面を酸化する。その後、基材から離れた層の表面にα型Ａｌ₂Ｏ₃層を含有する上部層を形成する。

【0065】

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、ガス組成をＣＯ₂：０．３～１．０ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を９５０～１０５０℃、圧力を５０～７０ｈＰａとする条件により行われる（酸化工程）。このときの酸化処理時間は、１～１０分であることが好ましい。

【0066】

その後、α型Ａｌ₂Ｏ₃層は、原料ガス組成をＡｌＣｌ₃：２．０～５．０ｍｏｌ％、ＣＯ₂：２．５～４．０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：２．０～３．０ｍｏｌ％、Ｈ₂Ｓ：０．３０～０．４０ｍｏｌ％、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される（成膜工程）。

【0067】

（外層形成工程）
さらに、上部層の表面にＴｉの窒化物層（以下、「ＴｉＮ層」ともいう。）やＴｉの炭窒化物層（以下、「ＴｉＣＮ層」ともいう）からなる外層を形成してもよい。

【0068】

外層としてのＴｉＮ層は、原料組成をＴｉＣｌ₄：７．０～８．０ｍｏｌ％、Ｎ₂：３０～５０ｍｏｌ％、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。

【0069】

外層としてのＴｉＣＮ層は、原料組成をＴｉＣｌ₄：７．０～９．０ｍｏｌ％、ＣＨ₃ＣＮ：０．７～２．０ｍｏｌ％、ＣＨ₄：１．０～２．０ｍｏｌ％、Ｎ₂：４．０～６．０ｍｏｌ％、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。

【0070】

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）、又は電界放射型走査型電子顕微鏡（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、本実施形態の被覆切削工具の被覆層における各層の組成は、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。

【0071】

本実施形態の被覆切削工具は、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有することに起因して、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。

【実施例】

【0072】

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。

【0073】

基材として、ＣＮＭＧ１２０４０８のインサート形状に加工し、８９．２ＷＣ－８．８Ｃｏ－２．０ＮｂＣ（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。

【0074】

［発明品１～１６及び比較品１～１１］
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、基材を外熱式化学蒸着装置に装入し、表１に示す原料ガス組成、温度及び圧力の条件の下、表２に組成を示す下部層を、第１層、第２層の順で、表２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３に示す原料ガス組成、温度及び圧力の条件の下、表２に示す組成の中間層を、表２に示す平均厚さになるよう、下部層の第２層の表面に形成した。次いで、ＣＯ₂：０．５ｍｏｌ％、Ｈ₂：９９．５ｍｏｌ％のガス組成、１０００℃の温度、及び６０ｈＰａの圧力の条件の下、５分間、中間層の表面に酸化処理を施した。次に、表１に示す原料ガス組成、温度及び圧力の条件の下、α型酸化アルミニウムからなる上部層を、表２に示す平均厚さになるよう、酸化処理を施した後の中間層の表面に形成した。最後、表１に示す原料ガス組成、温度及び圧力の条件の下、表２に示す組成の外層を、表２に示す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１～１６及び比較品１～１１の被覆切削工具を得た。

【0075】

【表1】

【0076】

【表2】

【0077】

【表3】

【0078】

［各層の平均厚さ］
得られた試料の各層の平均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。測定結果を表２に示す。

【0079】

［各層の組成］
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。測定結果を表２に示す。

【0080】

［ＣＳＬ粒界の長さ及びΣ３粒界の長さ］
得られた試料の中間層のＣＳＬ粒界の長さ及びΣ３粒界の長さを下記のとおりに測定した。まず、被覆切削工具において、基材の表面と垂直な方向に中間層の断面が露出するまで研磨して観察面を得た。また、得られた観察面を、コロイダルシリカを用いて研磨して鏡面観察面を得た。

【0081】

その後、上記の観察面を、ＥＢＳＤを備えたＳＥＭによって観察した。該観察領域としては、逃げ面を観察した。

【0082】

ＳＥＭは、ＥＢＳＤ（ＴｅｘＳＥＭ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製）を備えたＳＵ６６００（日立ハイテクノロジーズ社製）を用いた。

【0083】

観察面の法線は、入射ビームに対して７０°傾斜させ、分析は、１５ｋＶの加速電圧及び１．０ｎＡ照射電流で電子線を照射することにより行われた。データ収集は、観察面上、中間層の厚さの８０％の長さ×１０μｍの面領域に相当する（（中間層の厚さの８０％の長さ（μｍ）×１０）×１００）ポイントについて、０．１μｍ／ステップのステップにて行われた。このデータ収集を５視野の面領域（中間層の厚さの８０％の長さ×１０μｍ）について行い、その平均値を算出した。

【0084】

データ処理は、市販のソフトウェアを用いて行われた。任意のΣ値に対応するＣＳＬ結晶粒界を計数し、全結晶粒界に対する比として各粒界の割合を表すことによって確認した。以上より、Σ３粒界の長さ、ＣＳＬ粒界の長さ及び全粒界の合計長さを求めて、全粒界の合計長さ１００％に対するＣＳＬ粒界の長さ、及びＣＳＬ粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合を算出した。結果を表４に示す。

【0085】

【表4】

【0086】

得られた発明品１～１６及び比較品１～１１を用いて、下記の条件にて切削試験を行った。切削試験の結果を表５に示す。

【0087】

［切削試験］
インサート：ＣＮＭＧ１２０４０８、
基材：８９．２ＷＣ－８．８Ｃｏ－２．０ＮｂＣ（以上質量％）、
被削材：ＳＵＳ３１６Ｌの丸棒（直径１５０ｍｍ×長さ４００ｍｍ）、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
送り：０．３０ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み深さ：２．０ｍｍ、
クーラント：使用、
評価項目：試料が欠損又は最大逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの加工時間を測定した。

【0088】

【表5】

【0089】

表５に示す結果より、切削試験において、発明品の工具寿命までの加工時間はいずれも「１３分」以上であり、比較品よりも長かった。よって、発明品の耐摩耗性及び耐欠損性は、比較品と比べて、総じて、より優れていることが分かる。

【0090】

以上の結果より、発明品は、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる結果、工具寿命が長いことが分かった。

【産業上の利用可能性】

【0091】

本発明の被覆切削工具は、耐欠損性を低下させることなく、しかも優れた耐摩耗性を有することにより、従来よりも工具寿命を延長できるので、そのような観点から、産業上の利用可能性がある。

【符号の説明】

【0092】

１…基材、２…下部層、３…中間層、４…上部層、５…外層、６…被覆層、７…被覆切削工具

【図1】