ホーム > 特許ランキング > 株式会社ＭＯＬＤＩＮＯ
知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 日立ツール株式会社の特許一覧 ▶ エリコン・トレーディング・アクチェンゲゼルシャフト，トリュープバッハの特許一覧
(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】2024-07-22
(45)【発行日】2024-07-30
(54)【発明の名称】被覆工具
(51)【国際特許分類】
B23B 27/14 20060101AFI20240723BHJP
B23C 5/16 20060101ALI20240723BHJP
C23C 14/06 20060101ALI20240723BHJP
C23C 14/34 20060101ALI20240723BHJP
【ＦＩ】
B23B27/14 A
B23C5/16
C23C14/06 H
C23C14/34 Z
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2022580658
(86)(22)【出願日】2022-02-09
(86)【国際出願番号】 JP2022005117
(87)【国際公開番号】W WO2022172954
(87)【国際公開日】2022-08-18
【審査請求日】2023-06-06
(31)【優先権主張番号】P 2021020682
(32)【優先日】2021-02-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000233066
【氏名又は名称】株式会社ＭＯＬＤＩＮＯ
(73)【特許権者】
【識別番号】598051691
【氏名又は名称】エリコン・サーフェス・ソリューションズ・アクチェンゲゼルシャフト，プフェフィコーン
【氏名又は名称原語表記】ＯＥＲＬＩＫＯＮ ＳＵＲＦＡＣＥ ＳＯＬＵＴＩＯＮＳ ＡＧ， ＰＦＡＥＦＦＩＫＯＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100142424
【弁理士】
【氏名又は名称】細川 文広
(74)【代理人】
【識別番号】100140774
【弁理士】
【氏名又は名称】大浪 一徳
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 智也
(72)【発明者】
【氏名】久保田 和幸
(72)【発明者】
【氏名】ヤラマンチリ クマール
(72)【発明者】
【氏名】クラポフ デニス
(72)【発明者】
【氏名】カルス ボルフガング
【審査官】山本 忠博
(56)【参考文献】
【文献】特表２０１６－５２２３２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１１７７０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１１０２５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３１６３５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／０６５３９７（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｂ ２７／１４，５１／００；
Ｂ２３Ｃ ５／１６；
Ｂ２３Ｐ １５／２８；
Ｃ２３Ｃ １４／００－１４／５８，１６／３４－１６／３６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基材と、前記基材の上に硬質皮膜を有する被覆工具であって、前記硬質皮膜はスパッタリング皮膜であり、
前記硬質皮膜は、金属（半金属を含む）元素の総量に対して、Ａｌを６５原子％以上９０原子％以下で含有しており、Ｔｉを１０原子％以上３５原子％以下で含有している窒化物または炭窒化物であって面心立方格子構造を有し、
前記硬質皮膜は面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲に最大強度Ｉａを示し、α角０°～７０°の範囲の強度は前記最大強度Ｉａの３０％以下であることを特徴とする被覆工具。
【請求項2】
前記α角０°～７０°の範囲の強度は、前記最大強度Ｉａの２０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の被覆工具。
【請求項3】
前記硬質皮膜は、Ｘ線回折または透過電子顕微鏡の制限視野回折パターンの強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（１１１）面が最大強度を示すことを特徴とする請求項１または２に記載の被覆工具。
【請求項4】
前記硬質皮膜は、面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲以外にピークを有さないことを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項に記載の被覆工具。
【請求項5】
前記硬質皮膜の面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲に最大強度Ｉｂを示すことを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の被覆工具。
【請求項6】
前記硬質皮膜の面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲以外にピークを有さないことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の被覆工具。
【請求項7】
前記硬質皮膜は金属元素と非金属元素の総量に対して、アルゴン（Ａｒ）を０．２０原子％以下で含有することを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の被覆工具。
【請求項8】
前記硬質皮膜は圧縮残留応力を有することを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項に記載の被覆工具。
【請求項9】
前記硬質皮膜の断面観察において、円相当径が１μｍ以上のドロップレットが１００μｍ２当たり５個以下であることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項に記載の被覆工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金型や切削工具等の工具に適用する被覆工具に関する。
本願は、２０２１年２月１２日に日本に出願された特願２０２１－０２０６８２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０２１年２月１２日に日本に出願された特願２０２１－０２０６８２号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【0002】
ＡｌとＴｉの窒化物や炭窒化物（以下、ＡｌＴｉＮやＡｌＴｉＣＮと記載する場合もある。）は耐摩耗性と耐熱性に優れる膜種であり、被覆金型や被覆切削工具として広く適用されている。ところで、硬質皮膜の特性改善として結晶の配向を制御することが提案されている。例えば、特許文献１には（２００）面を特定の方向に配向させたＡｌＴｉＮを設けた被覆工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】ＷＯ２０１９／１４６７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ＡｌＴｉＮやＡｌＴｉＣＮはＡｌの含有比率が大きくなると、六方最密充填構造（ｈｃｐ構造）のＡｌＮが増加して皮膜硬度および工具性能が低下し易い。本発明者はＡｌリッチＡｌＴｉＮやＡｌＴｉＣＮを設けた被覆工具は高硬度鋼の加工においては早期に工具寿命に達する場合があり、耐久性に改善の余地があることを確認した。本発明は上記の事情に鑑み、耐久性の優れる被覆工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明の一態様の被覆工具は、基材と、前記基材の上に硬質皮膜を有する被覆工具であって、
前記硬質皮膜は、金属（半金属を含む）元素の総量に対して、Ａｌを６５原子％以上９０原子％以下で含有しており、Ｔｉを１０原子％以上３５原子％以下で含有している窒化物または炭窒化物であって面心立方格子構造を有し、
前記硬質皮膜は面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲に最大強度Ｉａを示し、α角０°～７０°の範囲の強度は前記Ｉａの３０％以下である被覆工具である。
前記硬質皮膜は、金属（半金属を含む）元素の総量に対して、Ａｌを６５原子％以上９０原子％以下で含有しており、Ｔｉを１０原子％以上３５原子％以下で含有している窒化物または炭窒化物であって面心立方格子構造を有し、
前記硬質皮膜は面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲に最大強度Ｉａを示し、α角０°～７０°の範囲の強度は前記Ｉａの３０％以下である被覆工具である。
【0006】
前記α角０°～７０°の範囲の強度は、前記Ｉａの２０％以下であることが好ましい。
前記硬質皮膜は、Ｘ線回折または透過電子顕微鏡の制限視野回折パターンの強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（１１１）面が最大強度を示すことが好ましい。
前記硬質皮膜は面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲以外にピークを有さないことが好ましい。
前記硬質皮膜の面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲に最大強度Ｉｂを示すことが好ましい。
前記硬質皮膜の面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲以外にピークを有さないことが好ましい。
前記硬質皮膜は金属元素と非金属元素の総量に対して、アルゴン（Ａｒ）を０．２０原子％以下で含有することが好ましい。前記アルゴン含有量は０．１０原子％以下であってもよい。前記アルゴン含有量は０．０３原子％以上であってもよい。
前記硬質皮膜は圧縮残留応力を有することが好ましい。
前記硬質皮膜の断面観察において、円相当径が１μｍ以上のドロップレットが１００μｍ２当たり５個以下であることが好ましい。より好ましくは、１００μｍ２当たり３個以下である。更に好ましくは、１００μｍ２当たり１個以下である。更には、円相当径が５μｍ以上のドロップレットを含有しないことが好ましい。
前記硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ａｌの含有比率が７０原子％以上であってもよい。Ａｌの含有比率は７２原子％以上であってもよい。Ａｌの含有比率は７５原子％以上であってもよい。Ａｌの含有比率は８５原子％以下であってもよい。
前記硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ｔｉの含有比率が１５原子％以上であってもよい。Ｔｉの含有比率は３０原子％以下であってもよい。Ｔｉの含有比率は２８原子％以下であってもよい。Ｔｉの含有比率は２５原子％以下であってもよい。
前記硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、ＡｌとＴｉの含有比率の合計を９０原子％以上としてもよい。前記硬質皮膜は、ＡｌとＴｉの窒化物、またはＡｌとＴｉの炭窒化物であってもよい。
前記硬質皮膜は、Ｘ線回折または透過電子顕微鏡の制限視野回折パターンの強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（１１１）面が最大強度を示すことが好ましい。
前記硬質皮膜は面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲以外にピークを有さないことが好ましい。
前記硬質皮膜の面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲に最大強度Ｉｂを示すことが好ましい。
前記硬質皮膜の面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲以外にピークを有さないことが好ましい。
前記硬質皮膜は金属元素と非金属元素の総量に対して、アルゴン（Ａｒ）を０．２０原子％以下で含有することが好ましい。前記アルゴン含有量は０．１０原子％以下であってもよい。前記アルゴン含有量は０．０３原子％以上であってもよい。
前記硬質皮膜は圧縮残留応力を有することが好ましい。
前記硬質皮膜の断面観察において、円相当径が１μｍ以上のドロップレットが１００μｍ２当たり５個以下であることが好ましい。より好ましくは、１００μｍ２当たり３個以下である。更に好ましくは、１００μｍ２当たり１個以下である。更には、円相当径が５μｍ以上のドロップレットを含有しないことが好ましい。
前記硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ａｌの含有比率が７０原子％以上であってもよい。Ａｌの含有比率は７２原子％以上であってもよい。Ａｌの含有比率は７５原子％以上であってもよい。Ａｌの含有比率は８５原子％以下であってもよい。
前記硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ｔｉの含有比率が１５原子％以上であってもよい。Ｔｉの含有比率は３０原子％以下であってもよい。Ｔｉの含有比率は２８原子％以下であってもよい。Ｔｉの含有比率は２５原子％以下であってもよい。
前記硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、ＡｌとＴｉの含有比率の合計を９０原子％以上としてもよい。前記硬質皮膜は、ＡｌとＴｉの窒化物、またはＡｌとＴｉの炭窒化物であってもよい。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、耐久性に優れる被覆工具を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施例１のＡｌＴｉＮにおける（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図2】本実施例１のＡｌＴｉＮにおける（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図3】本実施例２のＡｌＴｉＮにおける（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図4】本実施例２のＡｌＴｉＮにおける（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図5】比較例１のＡｌＴｉＮにおける（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図6】比較例１のＡｌＴｉＮにおける（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図7】比較例２のＡｌＴｉＮにおける（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図8】比較例２のＡｌＴｉＮにおける（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図9】比較例３のＡｌＴｉＮにおける（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図10】比較例３のＡｌＴｉＮにおける（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布の一例である。
【図11】本実施例１のＡｌＴｉＮにおけるＸＲＤの測定結果の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明者は、ＡｌリッチのＡｌとＴｉを主体とする窒化物または炭窒化物について、面心立方格子構造の結晶の配向を制御することで、耐久性が向上する傾向にあることを知見した。以下、本発明の実施形態の詳細について説明をする。
本実施形態の被覆工具は、基材の表面にＡｌリッチのＡｌとＴｉを主体とする窒化物または炭窒化物の硬質皮膜を有する被覆工具である。本実施形態の被覆工具は、金型や切削工具に適用することができる。特に、工具径が５ｍｍ以下、更には３ｍｍ以下の小径エンドミルに適用することが好ましい。
本実施形態の被覆工具は、基材の表面にＡｌリッチのＡｌとＴｉを主体とする窒化物または炭窒化物の硬質皮膜を有する被覆工具である。本実施形態の被覆工具は、金型や切削工具に適用することができる。特に、工具径が５ｍｍ以下、更には３ｍｍ以下の小径エンドミルに適用することが好ましい。
【0010】
本実施例において、基材は特段限定されるものではない。冷間工具鋼、熱間工具鋼、高速度鋼、超硬合金等を用途に応じて適宜適用すればよい。基材は予め窒化処理やボンバード処理等をしても良い。
【0011】
本実施形態に係る硬質皮膜は、窒化物または炭窒化物であり、金属（半金属を含む。以下同様。）元素の総量に対して、Ａｌを６５原子％以上９０原子％以下で含有しており、Ｔｉを１０原子％以上３５原子％以下で含有している。ＡｌとＴｉを主体とする窒化物または炭窒化物は耐摩耗性と耐熱性のバランスに優れる膜種であり、基材との密着性にも優れ、特にＡｌの含有比率を大きくすることで硬質皮膜の耐熱性がより向上する。また、ＡｌとＴｉを主体とする窒化物または炭窒化物は、Ａｌの含有比率を大きくすることで、工具表面に酸化保護皮膜が形成され易くなるとともに、皮膜組織が微細になるため、溶着による硬質皮膜の摩耗が抑制され易くなる。
【0012】
上述したＡｌの添加効果を十分に発揮するには、本実施形態に係る硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ａｌの含有比率を６５原子％以上とする。更にはＡｌの含有比率は７０原子％以上であることが好ましい。更にはＡｌの含有比率は７２原子％以上であることが好ましい。更にはＡｌの含有比率は７５原子％以上であることが好ましい。一方、Ａｌの含有比率が大きくなり過ぎると硬質皮膜の結晶構造が変化して脆弱となる。そのため、本実施形態に係る硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ａｌの含有比率を９０原子％以下とする。更にはＡｌの含有比率は８５原子％以下であることが好ましい。
【0013】
本実施形態に係る硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ｔｉの含有比率を１０原子％以上とする。これにより、硬質皮膜に優れた耐摩耗性を付与することができる。更にはＴｉの含有比率を１５原子％以上とすることが好ましい。一方、硬質皮膜に含有されるＴｉの含有比率が大きくなり過ぎると、上述したＡｌの含有比率を大きくする効果が得られ難い。そのため、本実施形態に係る硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、Ｔｉの含有比率を３５原子％以下とする。更にはＴｉの含有比率は３０原子％以下であることが好ましい。更にはＴｉの含有比率は２８原子％以下であることが好ましい。更にはＴｉの含有比率は２５原子％以下であることが好ましい。
【0014】
被覆工具にさらに優れた耐久性を付与するために、本実施形態に係る硬質皮膜は、金属元素全体を１００原子％とした場合、ＡｌとＴｉの含有比率の合計を９０原子％以上とすることが好ましい。また、本実施形態に係る硬質皮膜は、ＡｌとＴｉの窒化物または炭窒化物であってもよい。耐熱性がより優れる膜種である窒化物であることが好ましい。
本実施形態に係る硬質皮膜の金属元素の含有比率は、鏡面加工した硬質皮膜について、電子プローブマイクロアナライザー装置（ＥＰＭＡ）を用いて測定することができる。この場合、例えば、硬質皮膜表面の鏡面加工後、直径が約１μｍの分析範囲を５点分析した平均から求めることができる。
本実施形態に係る硬質皮膜の金属元素の含有比率は、鏡面加工した硬質皮膜について、電子プローブマイクロアナライザー装置（ＥＰＭＡ）を用いて測定することができる。この場合、例えば、硬質皮膜表面の鏡面加工後、直径が約１μｍの分析範囲を５点分析した平均から求めることができる。
【0015】
本実施形態に係る硬質皮膜には、ＡｌとＴｉ以外の金属元素を含有しても良い。例えば、本実施形態に係る硬質皮膜は、耐摩耗性や耐熱性などの向上を目的として、周期律表の４ａ族、５ａ族、６ａ族の元素およびＳｉ、Ｂ、Ｙ、Ｙｂ、Ｃｕから選択される１種または２種以上の元素を含有することもできる。これらの元素は被覆工具の皮膜特性を向上させるために一般的に含有されるものであり、被覆工具の耐久性を著しく低下させない範囲で添加可能である。但し、ＡｌとＴｉ以外の金属元素の含有比率が大きくなり過ぎると、被覆工具の耐久性が低下する場合がある。そのため、本実施形態に係る硬質皮膜が、ＡｌとＴｉ以外の金属元素を含有する場合、その合計の含有比率は、金属元素全体を１００原子％とした場合に、１０原子％以下であることが好ましい。更には、５原子％以下であることが好ましい。
【0016】
＜結晶構造＞
本実施形態に係る硬質皮膜は面心立方格子構造を有しており、面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲に最大強度Ｉａを示し、α角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの３０％以下である。これにより、α角８０°～９０°の最大強度に対してα角０°～７０°の範囲の強度が相対的に低くなり、基材平面方向に対してほぼ垂直な方向のα角８０°～９０°に（１１１）面の多くが存在していることになる。（１１１）面が基材平面方向に対してほぼ垂直な方向に配向することで硬質皮膜の全体がより緻密となって耐久性が向上すると考えられる。（１１１）面のα角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの２０％以下、更には１５％以下であることが好ましい。面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲以外にはピークを有さないことが好ましい。
本実施形態に係る硬質皮膜は、Ｘ線回折または電子線回折パターンの強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（１１１）面が最大強度を示すことが好ましい。最大強度を示す面心立方格子構造の（１１１）面がほぼ同じ方向に配向することで耐久性が向上すると考えられる。
本実施形態に係る硬質皮膜は面心立方格子構造を有しており、面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲に最大強度Ｉａを示し、α角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの３０％以下である。これにより、α角８０°～９０°の最大強度に対してα角０°～７０°の範囲の強度が相対的に低くなり、基材平面方向に対してほぼ垂直な方向のα角８０°～９０°に（１１１）面の多くが存在していることになる。（１１１）面が基材平面方向に対してほぼ垂直な方向に配向することで硬質皮膜の全体がより緻密となって耐久性が向上すると考えられる。（１１１）面のα角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの２０％以下、更には１５％以下であることが好ましい。面心立方格子構造の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角８０°～９０°の範囲以外にはピークを有さないことが好ましい。
本実施形態に係る硬質皮膜は、Ｘ線回折または電子線回折パターンの強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（１１１）面が最大強度を示すことが好ましい。最大強度を示す面心立方格子構造の（１１１）面がほぼ同じ方向に配向することで耐久性が向上すると考えられる。
【0017】
本実施形態に係る硬質皮膜は、面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲に最大強度Ｉｂを示すことが好ましい。（２００）面も特定の方向に強く配向する硬質皮膜とすることで、耐久性が向上すると考えられる。面心立方格子構造の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、α角２０°～５０°の範囲以外にはピークを有さないことが好ましい。
本実施形態に係る硬質皮膜はＸ線回折または電子線回折パターンの強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（１１１）面に次いで面心立方格子構造の（２００）面のピーク強度が強いことが好ましい。
本実施形態に係る硬質皮膜はＸ線回折または電子線回折パターンの強度プロファイルにおいて、面心立方格子構造の（１１１）面に次いで面心立方格子構造の（２００）面のピーク強度が強いことが好ましい。
【0018】
＜中間皮膜、上層＞
本実施形態の被覆工具は、硬質皮膜の密着性をより向上させるため、必要に応じて、工具の基材と硬質皮膜との間に別途中間皮膜を設けてもよい。例えば、金属、窒化物、炭窒化物、炭化物のいずれかからなる層を工具の基材と硬質皮膜との間に設けてもよい。
また、本実施形態に係る硬質皮膜の上に、本実施形態に係る硬質皮膜と異なる成分比や異なる組成を有する硬質皮膜を別途形成させてもよい。さらには、本実施形態に係る硬質皮膜と、別途本実施形態に係る硬質皮膜と異なる組成比や異なる組成を有する硬質皮膜とを相互積層させてもよい。
本実施形態の被覆工具は、硬質皮膜の密着性をより向上させるため、必要に応じて、工具の基材と硬質皮膜との間に別途中間皮膜を設けてもよい。例えば、金属、窒化物、炭窒化物、炭化物のいずれかからなる層を工具の基材と硬質皮膜との間に設けてもよい。
また、本実施形態に係る硬質皮膜の上に、本実施形態に係る硬質皮膜と異なる成分比や異なる組成を有する硬質皮膜を別途形成させてもよい。さらには、本実施形態に係る硬質皮膜と、別途本実施形態に係る硬質皮膜と異なる組成比や異なる組成を有する硬質皮膜とを相互積層させてもよい。
【0019】
本実施形態に係る硬質皮膜は、圧縮残留応力を有することが好ましい。硬質皮膜が圧縮残留応力を有することで被覆工具の耐久性が向上する。硬質皮膜に圧縮残留応力を付与するには、物理蒸着法であるアークイオンプレーティング法あるいはスパッタリング法で被覆することが好ましい。スパッタリング法を適用することで、アークイオンプレーティング法では不可避的に含まれる硬質皮膜中のドロップレットが少なくなり好ましい。
【0020】
＜ドロップレット＞
本実施形態に係る硬質皮膜は、断面観察において円相当径が１μｍ以上のドロップレットが１００μｍ２当たり５個以下であることが好ましい。本明細書における「ドロップレット」は、アークイオンプレーティング法では、カソードから飛び出す１～数十μｍ程度の溶融粒子に起因する硬質皮膜上の付着物である。本明細書における「ドロップレット」は、スパッタリング法では、ターゲットから突発的に飛散する１～数十μｍ程度の金属粒子に起因する硬質皮膜上の付着物である。
本実施形態に係る硬質皮膜は、断面観察において円相当径が１μｍ以上のドロップレットが１００μｍ２当たり５個以下であることが好ましい。本明細書における「ドロップレット」は、アークイオンプレーティング法では、カソードから飛び出す１～数十μｍ程度の溶融粒子に起因する硬質皮膜上の付着物である。本明細書における「ドロップレット」は、スパッタリング法では、ターゲットから突発的に飛散する１～数十μｍ程度の金属粒子に起因する硬質皮膜上の付着物である。
【0021】
物理蒸着法で被覆する硬質皮膜では、ドロップレットが主な物理的な欠陥となりうる。とりわけ、円相当径が１μｍ以上の粗大なドロップレットは硬質皮膜の内部で破壊の起点となりうるため、その発生頻度を低減することで、硬質皮膜の靭性を高めることができる。本実施形態においては、硬質皮膜の断面観察において、円相当径が１μｍ以上のドロップレットが１００μｍ２当たり５個以下であることが好ましい。より好ましくは、１００μｍ２当たり３個以下である。更に好ましくは、１００μｍ２当たり１個以下である。更には、円相当径が５μｍ以上のドロップレットを含有しないことが好ましい。
また、硬質皮膜の表面についても、円相当径が１μｍ以上のドロップレットが、１００μｍ２当たり５個以下であることが好ましい。より好ましくは、硬質皮膜の表面のドロップレットは１００μｍ２当たり３個以下である。更に好ましくは、硬質皮膜の表面のドロップレットは１００μｍ２当たり１個以下である。
また、硬質皮膜の表面についても、円相当径が１μｍ以上のドロップレットが、１００μｍ２当たり５個以下であることが好ましい。より好ましくは、硬質皮膜の表面のドロップレットは１００μｍ２当たり３個以下である。更に好ましくは、硬質皮膜の表面のドロップレットは１００μｍ２当たり１個以下である。
【0022】
硬質皮膜の断面観察においてドロップレットを評価するには、硬質皮膜を鏡面加工した後、収束イオンビーム法で加工し、透過型電子顕微鏡を用いて鏡面加工された面を５，０００～１０，０００倍で複数の視野を観察する。また、硬質皮膜の表面のドロップレットの個数は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）等を用いて硬質皮膜の表面を観察することで求めることができる。
【0023】
本実施形態に係る硬質皮膜は、金属元素と非金属元素の総量に対して、アルゴン（Ａｒ）を０．２０原子％以下で含有することが好ましい。硬質皮膜の欠陥となるドロップレットは、スパッタリング法を適用することで発生頻度を低減させることができる。一方、スパッタリング法ではアルゴンイオンを用いてターゲット成分をスパッタリングするため、スパッタリング法で被覆した硬質皮膜はアルゴンを少なからず含有する。とりわけ、アルゴンは結晶粒界に濃化し易く、結晶粒径が微粒になるとアルゴンの含有比率が大きくなる傾向になる。但し、硬質皮膜中のアルゴンの含有比率が大きくなると、結晶粒界において粒子同士の結合力が低下する。本実施形態に係る硬質皮膜のように、Ａｌの含有比率が大きい硬質皮膜においては、過多に含まれるアルゴンは欠陥となりうるため、その含有比率を一定以下にすることが有効である。具体的には、本実施形態に係る硬質皮膜は、金属元素と非金属元素の総量に対して、アルゴンを０．２０原子％以下で含有することが好ましい。更には、アルゴンを０．１０原子％以下とすることが好ましい。
なお、本実施形態に係る硬質皮膜は、アルゴン以外に他の希ガスを含有した混合ガスを用いてスパッタリングすれば、アルゴン以外の希ガスも含有しうる。
なお、本実施形態に係る硬質皮膜は、アルゴン以外に他の希ガスを含有した混合ガスを用いてスパッタリングすれば、アルゴン以外の希ガスも含有しうる。
【0024】
スパッタリング法において、硬質皮膜に含まれるアルゴンの含有比率を限りなく０原子％に近づけようとすると、アルゴンの流量が小さくなり過ぎてスパッタリングが安定しない。また、仮にアルゴンの含有比率が０原子％に近づくとしても、靭性、耐熱性、耐摩耗性といった切削工具に適用する硬質皮膜としての基本的な特性が損なわれうる。本実施形態に係る硬質皮膜は、アルゴンの含有比率の下限は特段限定されないが、スパッタリング法を安定させて、被覆工具に適用する硬質皮膜としての基本的な皮膜特性を確保するために、アルゴンを０．０３原子％以上で含有させることが好ましい。
【0025】
本実施形態に係る硬質皮膜の窒素およびアルゴンの含有比率は、上述した金属元素の含有比率の測定と同様に、鏡面加工した硬質皮膜について、電子プローブマイクロアナライザー装置（ＥＰＭＡ）を用いて測定することができる。上述した金属元素の含有比率の測定と同様に、鏡面加工後、直径が約１μｍの分析範囲を５点分析した平均から求めることができる。
本実施形態に係る硬質皮膜は、非金属元素としては窒素以外に微量のアルゴン、酸素、炭素が含まれうる。
本実施形態に係る硬質皮膜は、非金属元素としては窒素以外に微量のアルゴン、酸素、炭素が含まれうる。
【0026】
＜製造方法＞
本実施形態に係る硬質皮膜の被覆では、３個以上のＡｌＴｉ系合金ターゲットを用いて、ターゲットに順次電力を印加して、電力が印加されるターゲットが切り替わる際に、電力の印加が終了するターゲットと電力の印加を開始するターゲットの両方のターゲットに同時に電力が印加されている時間を設けるスパッタリング法を適用することが好ましい。このようなスパッタリング法はターゲットのイオン化率が高い状態が被覆中に維持されて、ミクロレベルで緻密な硬質皮膜が得られるとともに、不可避的に含有されるアルゴンや酸素が少ない傾向にある。そして、スパッタリング装置の炉内温度を２００℃～４００℃、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－２００Ｖ～－７０Ｖ、ＡｒガスおよびＮ２ガスを導入して炉内圧力を０．１Ｐａ～０．４Ｐａとすることが好ましい。なお、炭窒化物を被覆する場合には、ターゲットに微量の炭素を添加するか、反応ガスの一部をメタンガス等の炭化水素系ガスに置換すればよい。
本実施形態に係る硬質皮膜の被覆では、３個以上のＡｌＴｉ系合金ターゲットを用いて、ターゲットに順次電力を印加して、電力が印加されるターゲットが切り替わる際に、電力の印加が終了するターゲットと電力の印加を開始するターゲットの両方のターゲットに同時に電力が印加されている時間を設けるスパッタリング法を適用することが好ましい。このようなスパッタリング法はターゲットのイオン化率が高い状態が被覆中に維持されて、ミクロレベルで緻密な硬質皮膜が得られるとともに、不可避的に含有されるアルゴンや酸素が少ない傾向にある。そして、スパッタリング装置の炉内温度を２００℃～４００℃、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－２００Ｖ～－７０Ｖ、ＡｒガスおよびＮ２ガスを導入して炉内圧力を０．１Ｐａ～０．４Ｐａとすることが好ましい。なお、炭窒化物を被覆する場合には、ターゲットに微量の炭素を添加するか、反応ガスの一部をメタンガス等の炭化水素系ガスに置換すればよい。
【0027】
電力パルスの最大電力密度は、１．０ｋＷ／ｃｍ２以上とすることが好ましい。但し、ターゲットに印加する電力密度が大きくなり過ぎると成膜が安定し難い。また、電力密度が大きくなり過ぎると、スパッタリング法であってもドロップレットの発生頻度が高くなる傾向にある。そのため、電力パルスの最大電力密度は、２．０ｋＷ／ｃｍ２以下とすることが好ましい。個々のターゲットに印加する電力パルスの時間は、２００マイクロ秒以上とすることが好ましい。また、電力の印加が終了する合金ターゲットと電力の印加を開始する合金ターゲットの両方の合金ターゲットに同時に電力が印加されている時間は５マイクロ秒以上２０マイクロ秒以下とすることが好ましい。
【実施例1】
【0028】
＜基材＞
基材として、組成がＷＣ（ｂａｌ．）－Ｃｏ（８．０質量％）－ＶＣ（０．３質量％）－Ｃｒ３Ｃ２（０．５質量％）、硬度９４．０ＨＲＡ（ロックウェル硬さ、ＪＩＳ Ｇ ０２０２に準じて測定した値）からなる超硬合金製の２枚刃ボールエンドミルを準備した。
基材として、組成がＷＣ（ｂａｌ．）－Ｃｏ（８．０質量％）－ＶＣ（０．３質量％）－Ｃｒ３Ｃ２（０．５質量％）、硬度９４．０ＨＲＡ（ロックウェル硬さ、ＪＩＳ Ｇ ０２０２に準じて測定した値）からなる超硬合金製の２枚刃ボールエンドミルを準備した。
【0029】
本実施例１、２及び比較例１、３は、スパッタ蒸発源を６機搭載できるスパッタリング装置を使用した。これらの蒸着源のうち、硬質皮膜を被覆するためにＡｌＴｉ合金ターゲット（表１参照。本明細書において合金組成の数値は原子比である。以下同様。）３個を蒸着源として装置内に設置した。また、比較例１は、中間皮膜を被覆するためにＡｌ６０Ｔｉ４０合金ターゲット３個を蒸着源として装置内に設置した。
基材である工具をスパッタリング装置内のサンプルホルダーに固定し、工具にバイアス電源を接続した。なお、バイアス電源は、ターゲットとは独立して工具に負のバイアス電圧を印加する構造となっている。工具は、毎分２回転で自転しかつ、固定治具とサンプルホルダーを介して公転する。工具とターゲット表面との間の距離は１００ｍｍとした。
導入ガスは、Ａｒ、およびＮ２を用い、スパッタリング装置に設けられたガス供給ポートから導入した。
基材である工具をスパッタリング装置内のサンプルホルダーに固定し、工具にバイアス電源を接続した。なお、バイアス電源は、ターゲットとは独立して工具に負のバイアス電圧を印加する構造となっている。工具は、毎分２回転で自転しかつ、固定治具とサンプルホルダーを介して公転する。工具とターゲット表面との間の距離は１００ｍｍとした。
導入ガスは、Ａｒ、およびＮ２を用い、スパッタリング装置に設けられたガス供給ポートから導入した。
【0030】
＜ボンバード処理＞
まず工具に硬質皮膜を被覆する前に、以下の手順で工具にボンバード処理を行った。スパッタリング装置内のヒーターにより炉内温度が４３０℃になった状態で３０分間の加熱を行った。その後、スパッタリング装置の炉内を真空排気し、炉内圧力を５．０×１０－３Ｐａ以下とした。そして、Ａｒガスをスパッタリング装置の炉内に導入し、炉内圧力を０．８Ｐａに調整した。そして、工具に－１７０Ｖの直流バイアス電圧を印加して、Ａｒイオンによる工具のクリーニング（ボンバード処理）を２０分以上実施した。
まず工具に硬質皮膜を被覆する前に、以下の手順で工具にボンバード処理を行った。スパッタリング装置内のヒーターにより炉内温度が４３０℃になった状態で３０分間の加熱を行った。その後、スパッタリング装置の炉内を真空排気し、炉内圧力を５．０×１０－３Ｐａ以下とした。そして、Ａｒガスをスパッタリング装置の炉内に導入し、炉内圧力を０．８Ｐａに調整した。そして、工具に－１７０Ｖの直流バイアス電圧を印加して、Ａｒイオンによる工具のクリーニング（ボンバード処理）を２０分以上実施した。
【0031】
＜硬質皮膜の被覆＞
本実施例１はボンバード処理後に硬質皮膜を基材の表面に被覆した。炉内温度を２００℃にして、スパッタリング装置の炉内にＡｒガス（０．２Ｐａ）およびＮ２ガス（０．１Ｐａ）を導入して炉内圧力を０．３Ｐａにした。基材に直流バイアス電圧を印加して、ターゲットに印加する電力がオーバーラップする時間は１０マイクロ秒とし、各ターゲットに印加される電力の１周期当りの放電時間を１０ミリ秒とした。そして、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－１００Ｖ、最大電力を１．５Ｋｗ／ｃｍ２として、３個のＡｌ８０Ｔｉ２０合金ターゲットに連続的に電力を印加して、基材の表面に約３．０μｍの硬質皮膜を被覆した。
本実施例２はボンバード処理後に硬質皮膜を基材の表面に被覆した。炉内温度を３００℃にして、スパッタリング装置の炉内にＡｒガス（０．１Ｐａ）およびＮ２ガス（０．０４Ｐａ）を導入して炉内圧力を０．１４Ｐａにした。基材に直流バイアス電圧を印加して、ターゲットに印加する電力がオーバーラップする時間は１０マイクロ秒とし、各ターゲットに印加される電力の１周期当りの放電時間を１０ミリ秒とした。そして、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－１００Ｖ、最大電力を１．５Ｋｗ／ｃｍ２として、３個のＡｌ７５Ｔｉ２５合金ターゲットに連続的に電力を印加して、基材の表面に約３．０μｍの硬質皮膜を被覆した。
比較例１はボンバード処理後に、膜厚が約０．２μｍの窒化物からなる中間皮膜を設けたのちに、本実施例１と同じ条件で硬質皮膜を設けた。
比較例３はボンバード処理後に硬質皮膜を基材の表面に被覆した。炉内温度を２００℃にして、スパッタリング装置の炉内にＡｒガス（０．１Ｐａ）およびＮ２ガス（０．０７Ｐａ）を導入して炉内圧力を０．１７Ｐａにした。基材に直流バイアス電圧を印加して、ターゲットに印加する電力がオーバーラップする時間は１０マイクロ秒とし、各ターゲットに印加される電力の１周期当りの放電時間を１０ミリ秒とした。そして、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－８０Ｖ、最大電力を１．５Ｋｗ／ｃｍ２として、３個のＡｌ８０Ｔｉ２０合金ターゲットに連続的に電力を印加して、基材の表面に約３．０μｍの硬質皮膜を被覆した。
本実施例１はボンバード処理後に硬質皮膜を基材の表面に被覆した。炉内温度を２００℃にして、スパッタリング装置の炉内にＡｒガス（０．２Ｐａ）およびＮ２ガス（０．１Ｐａ）を導入して炉内圧力を０．３Ｐａにした。基材に直流バイアス電圧を印加して、ターゲットに印加する電力がオーバーラップする時間は１０マイクロ秒とし、各ターゲットに印加される電力の１周期当りの放電時間を１０ミリ秒とした。そして、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－１００Ｖ、最大電力を１．５Ｋｗ／ｃｍ２として、３個のＡｌ８０Ｔｉ２０合金ターゲットに連続的に電力を印加して、基材の表面に約３．０μｍの硬質皮膜を被覆した。
本実施例２はボンバード処理後に硬質皮膜を基材の表面に被覆した。炉内温度を３００℃にして、スパッタリング装置の炉内にＡｒガス（０．１Ｐａ）およびＮ２ガス（０．０４Ｐａ）を導入して炉内圧力を０．１４Ｐａにした。基材に直流バイアス電圧を印加して、ターゲットに印加する電力がオーバーラップする時間は１０マイクロ秒とし、各ターゲットに印加される電力の１周期当りの放電時間を１０ミリ秒とした。そして、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－１００Ｖ、最大電力を１．５Ｋｗ／ｃｍ２として、３個のＡｌ７５Ｔｉ２５合金ターゲットに連続的に電力を印加して、基材の表面に約３．０μｍの硬質皮膜を被覆した。
比較例１はボンバード処理後に、膜厚が約０．２μｍの窒化物からなる中間皮膜を設けたのちに、本実施例１と同じ条件で硬質皮膜を設けた。
比較例３はボンバード処理後に硬質皮膜を基材の表面に被覆した。炉内温度を２００℃にして、スパッタリング装置の炉内にＡｒガス（０．１Ｐａ）およびＮ２ガス（０．０７Ｐａ）を導入して炉内圧力を０．１７Ｐａにした。基材に直流バイアス電圧を印加して、ターゲットに印加する電力がオーバーラップする時間は１０マイクロ秒とし、各ターゲットに印加される電力の１周期当りの放電時間を１０ミリ秒とした。そして、基材に印加する負圧のバイアス電圧を－８０Ｖ、最大電力を１．５Ｋｗ／ｃｍ２として、３個のＡｌ８０Ｔｉ２０合金ターゲットに連続的に電力を印加して、基材の表面に約３．０μｍの硬質皮膜を被覆した。
【0032】
比較例２はアークイオンプレーティング装置を使用した。Ａｌ６５Ｔｉ３５合金ターゲットを蒸着源として装置内に設置した。まず、Ａｒイオンによる工具のクリーニング（ボンバード処理）を実施した。次いで、アークイオンプレーティング装置の炉内圧力を５．０×１０－３Ｐａ以下に真空排気して、炉内温度を５００℃とし、炉内圧力が３．２ＰａになるようにＮ２ガスを導入した。次いで、工具に－１００Ｖの直流バイアス電圧を印加して、Ａｌ６５Ｔｉ３５合金ターゲットに１５０Ａの電流を供給して、工具の表面に約３．０μｍの硬質皮膜を被覆した。
【0033】
硬質皮膜の皮膜組成は、電子プローブマイクロアナライザー装置（株式会社日本電子製 ＪＸＡ－８５００Ｆ）に付属する波長分散型電子プローブ微小分析（ＷＤＳ－ＥＰＭＡ）で測定した。物性評価用のボールエンドミルを鏡面加工して、加速電圧１０ｋＶ、照射電流５×１０－８Ａ、取り込み時間１０秒とし、分析領域が直径１μｍの範囲を５点測定してその平均値から硬質皮膜の金属含有比率および金属成分と非金属成分の合計におけるＡｒの含有比率を求めた。スパッタリング法で被覆した硬質皮膜は、Ａｒを０．０５～０．１原子％含有していることを確認した。
【0034】
Ｘ線強度分布の測定条件は以下の通りとした。なお、試料面法線が入射線と回折線で決まる平面上にあるとき、α角を９０°とする。α角が９０°のとき、正極点図上では中心の点となる。
菅球：ＣｕＫα線
出力：４５ｋＶ、２００ｍＡ
ビーム：平行法
光学系：インプレーン
検出器：Ｄ／ｔｅＸ Ｕｌｔｒａ２５０
ソーラースリット開き角度：０．５ｄｅｇ
入射スリット幅：１．０ｍｍ
受光スリット幅：１．０ｍｍ
走査方法：同心円
β走査範囲：０°～３６０°／３．０°ステップ
２θ固定角度：（１１１）面の回折角度は３６．０°～３９．０°までの間で回折強度が最も高くなる角度とする。（２００）面の回折角度は４２．０°～４５．０°までの間で回折強度が最も高くなる角度とする。
α走査範囲：０～９０°／３．０°ステップ
菅球：ＣｕＫα線
出力：４５ｋＶ、２００ｍＡ
ビーム：平行法
光学系：インプレーン
検出器：Ｄ／ｔｅＸ Ｕｌｔｒａ２５０
ソーラースリット開き角度：０．５ｄｅｇ
入射スリット幅：１．０ｍｍ
受光スリット幅：１．０ｍｍ
走査方法：同心円
β走査範囲：０°～３６０°／３．０°ステップ
２θ固定角度：（１１１）面の回折角度は３６．０°～３９．０°までの間で回折強度が最も高くなる角度とする。（２００）面の回折角度は４２．０°～４５．０°までの間で回折強度が最も高くなる角度とする。
α走査範囲：０～９０°／３．０°ステップ
【0035】
【表1】
【0036】
図１に本実施例１の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図３に本実施例２の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図５に比較例１の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図７に比較例２の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図９に比較例３の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。
図１、３から本実施例１、２の（１１１）面はα角９０°に最大ピーク強度を有し、α角０°～７０°の範囲は強度が低く、α角８０°～９０°の狭い範囲に強く配向していることが分かる。
図５、７、９から比較例１～３は本実施例１、２と配向性が異なることが確認される。本実施例１と比較例１は硬質皮膜の成膜条件は同じだが、比較例１は中間皮膜の上に硬質皮膜を設けたことで、中間皮膜の表面状態の影響を受けて、本実施例１と結晶の配向性が変化したと推定される。ｈｃｐ構造のＡｌＮが増加し易いＡｌリッチ皮膜であるため、硬質皮膜の下の基材や中間皮膜の表面状態が結晶構造の配向性に大きく影響していると推定される。
表１に図から読み取ったピーク強度値を示す。本実施例１の（１１１）面は、α角９０°で最大強度Ｉａ(３５６２)を示し、α角０°～７０°の範囲の最大強度は３３０であった。本実施例１の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの９％であり、（１１１）面がα角８０°～９０°に強く配向していることが確認された。すなわち、本実施例１の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度が、最大強度Ｉａの３０％以下、かつ２０％以下であった。
本実施例２の（１１１）面は、α角９０°で最大強度Ｉａ(８５９)を示し、α角０°～７０°の範囲の最大強度は２３３であった。本実施例２の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの２７％であり、（１１１）面がα角８０°～９０°に強く配向していることが確認された。すなわち、本実施例２の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度が、最大強度Ｉａの３０％以下であった。
図１、３から本実施例１、２の（１１１）面はα角９０°に最大ピーク強度を有し、α角０°～７０°の範囲は強度が低く、α角８０°～９０°の狭い範囲に強く配向していることが分かる。
図５、７、９から比較例１～３は本実施例１、２と配向性が異なることが確認される。本実施例１と比較例１は硬質皮膜の成膜条件は同じだが、比較例１は中間皮膜の上に硬質皮膜を設けたことで、中間皮膜の表面状態の影響を受けて、本実施例１と結晶の配向性が変化したと推定される。ｈｃｐ構造のＡｌＮが増加し易いＡｌリッチ皮膜であるため、硬質皮膜の下の基材や中間皮膜の表面状態が結晶構造の配向性に大きく影響していると推定される。
表１に図から読み取ったピーク強度値を示す。本実施例１の（１１１）面は、α角９０°で最大強度Ｉａ(３５６２)を示し、α角０°～７０°の範囲の最大強度は３３０であった。本実施例１の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの９％であり、（１１１）面がα角８０°～９０°に強く配向していることが確認された。すなわち、本実施例１の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度が、最大強度Ｉａの３０％以下、かつ２０％以下であった。
本実施例２の（１１１）面は、α角９０°で最大強度Ｉａ(８５９)を示し、α角０°～７０°の範囲の最大強度は２３３であった。本実施例２の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度は最大強度Ｉａの２７％であり、（１１１）面がα角８０°～９０°に強く配向していることが確認された。すなわち、本実施例２の（１１１）面は、α角０°～７０°の範囲の強度が、最大強度Ｉａの３０％以下であった。
【0037】
図２に本実施例１の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図４に本実施例２の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図６に比較例１の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図８に比較例２の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図１０に比較例３の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。
図２、４から本実施例１、２の（２００）面はα角２０°～５０°にピーク強度があった。
図２、４から本実施例１、２の（２００）面はα角２０°～５０°にピーク強度があった。
【0038】
図１１に本実施例１のＡｌＴｉＮにおけるＸＲＤの測定結果の一例を示す。本実施例１のＡｌＴｉＮは面心立方格子構造の（１１１）のピーク強度が最大強度を示すことが確認された。また、本実施例１、２のＡｌＴｉＮは、ＸＲＤではｈｃｐ構造のＡｌＮのピーク強度は確認されなかった。
【0039】
（条件）乾式加工
工具：２枚刃超硬ボールエンドミル
型番：ＥＰＤＢＥ２０１０－６、ボール半径０．５ｍｍ
切削方法：底面切削
被削材：ＳＴＡＶＡＸ（５２ＨＲＣ）（ボーラー・ウッデホルム株式会社製）
切り込み：軸方向、０．０３ｍｍ、径方向、０．０３ｍｍ
切削速度：６７．８ｍ／ｍｉｎ
一刃送り量：０．０１３５ｍｍ／刃
切削距離：１５ｍ
評価方法：切削加工後、走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察し、工具と被削材が擦過した幅を測定し、そのうちの擦過幅が最も大きかった部分を最大摩耗幅とした。
工具：２枚刃超硬ボールエンドミル
型番：ＥＰＤＢＥ２０１０－６、ボール半径０．５ｍｍ
切削方法：底面切削
被削材：ＳＴＡＶＡＸ（５２ＨＲＣ）（ボーラー・ウッデホルム株式会社製）
切り込み：軸方向、０．０３ｍｍ、径方向、０．０３ｍｍ
切削速度：６７．８ｍ／ｍｉｎ
一刃送り量：０．０１３５ｍｍ／刃
切削距離：１５ｍ
評価方法：切削加工後、走査型電子顕微鏡を用いて倍率１０００倍で観察し、工具と被削材が擦過した幅を測定し、そのうちの擦過幅が最も大きかった部分を最大摩耗幅とした。
【0040】
【表2】
【0041】
本実施例１、２は逃げ面最大摩耗幅が小さく耐久性に優れることが確認された。本発明例１、２の硬質皮膜は、面心立方格子構造の（１１１）面がα角８０°～９０°に強く配向しており、これにより被覆工具の耐久性が向上したと推定される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】