7806958 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(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2026-01-19

(45)【発行日】2026-01-27

(54)【発明の名称】被覆切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20260120BHJP

   C23C 14/06 20060101ALI20260120BHJP

   B23B 27/20 20060101ALN20260120BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 A

C23C14/06 L

B23B27/20

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2025110494

(22)【出願日】2025-06-30

【審査請求日】2025-06-30

【早期審査対象出願】

(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】110001508

【氏名又は名称】弁理士法人 津国

(72)【発明者】

【氏名】川勾 秀汰朗

【審査官】荻野 豪治

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１００３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８１６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１９３０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０８０８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１４６７１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／１４

Ｂ２３Ｂ ２７／２０

Ｂ２３Ｂ ５１／００

Ｂ２３Ｃ ５／１６ － ５／２４

Ｂ２３Ｐ １５／２８

Ｃ２３Ｃ １４／００ － １６／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、前記基材の上に形成された被覆層とを含む被覆切削工具であって、
前記被覆層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｉ及びＢからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とからなる立方晶の結晶構造を有する化合物を含む化合物層を有し、
前記化合物層の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であり、
前記化合物層の前記立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩａとしたとき、前記Ｉａを示す角度α_ａが５°以上２５°以下であり、
前記化合物層の前記立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、前記Ｉｂを示す角度α_ｂが４０°以上６０°未満であり、
前記化合物層の前記Ｉａに対する前記Ｉｂの比（Ｉｂ／Ｉａ）が、０．５以上１．０未満であり、
前記化合物層が、下記式（１）で表される組成を有し、
（Ａｌ _ａ Ｔｉ _ｂ Ｍ _{１－ａ－ｂ} ）Ｘ ・・・（１）
前記Ｍが、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｓｉ及びＢからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記Ｘが、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ａの値が、０．７３以上０．９０以下であり、
前記ｂの値が、０．０８以上０．２７以下である、被覆切削工具。

【請求項2】

前記化合物層の前記Ｉｂを示す前記角度α_ｂと前記Ｉａを示す前記角度α_ａとの差（α_ｂ－α_ａ）が、２０°以上４０°以下である、請求項１に記載の被覆切削工具。

【請求項3】

前記１－ａ－ｂの値が、０．００以上０．１２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】

前記被覆層の全体の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ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。

【背景技術】

【0002】

近年、切削加工の高能率化に対する需要の高まりに伴い、従来よりも工具寿命の長い切削工具が求められている。このため、工具材料の要求特性として、切削工具の寿命に関係する耐摩耗性の向上及び耐欠損性の向上が一段と重要になっている。そこで、これらの特性を向上させるため、超硬合金、サーメット、又は立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）等からなる基材と、その表面を被覆する被覆層とを含む被覆切削工具が広く用いられている。

【0003】

被覆切削工具の例として、特許文献１には、基体と、該基体の上に位置する被覆層とを備える被覆工具が記載されている。特許文献１には、具体的には、被覆工具の該被覆層は、周期表４、５、６族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｙ及びＭｎのうちの少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ及びＯのうちの少なくとも１種の元素とを含む立方晶の結晶を含有することが記載されている。更に特許文献１には、被覆工具の前記被覆層は、前記立方晶の結晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、１５°～３０°の間に位置する第１ピークと、６０°～７５°の間に位置する第２ピークと、前記第１ピークと前記第２ピークとの間に、前記第１ピーク及び前記第２ピークのＸ線強度よりもＸ線強度が低い谷部を有し、前記第１ピークのピーク強度は、前記第２ピークのピーク強度の０．７倍以上であることが記載されている。

【0004】

被覆切削工具の例として、特許文献２には、基体と、該基体の表面に位置する被覆層とを備える被覆工具が記載されている。特許文献２には、具体的には、前記被覆層は、周期律４ａ、５ａ、６ａ族元素、Ａｌ、Ｓｉ、Ｂ、Ｙ及びＭｎの中から選ばれた少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎの中から選択される少なくとも１種の元素とからなる立方晶の結晶を含有することが記載されている。更に特許文献２には、被覆工具の前記被覆層の（１１１）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布における０°以上９０°以下の測定範囲において、α軸の角度が３０°以上９０°以下の範囲におけるＸ線強度の最大値と最小値との差が、前記最大値の１０％以下であることが記載されている。また、特許文献２には、別な例として、被覆工具の前記被覆層の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布における０°以上９０°以下の測定範囲において、α軸の角度が０°以上５０°以下の範囲にＸ線強度の極大値及び極小値を有し、かつ、前記極大値と前記極小値との差が、前記極大値の１０％以下であることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１９／１４６７１１号

【文献】国際公開第２０２３／１６２６８２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、加工能率を上げるために、従来よりも切削条件が厳しくなる傾向にある。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。

【0007】

鋳鉄を被削材として、工具を用いて加工する場合がある。鋳鉄においても高強度化の傾向にある。高強度化した鋳鉄のような被削材の加工においては、切れ刃にかかる熱的負荷及び機械的負荷も高くなるため、チッピングが生じやすい。また、チッピングを起点とした欠けが発生する場合もある。したがって、高強度化した鋳鉄のような被削材の加工においては、工具寿命を長くすることが困難である。

【0008】

特許文献１には、被覆切削工具が立方晶の結晶の所定の被覆層を有することにより、高い硬度と優れた耐摩耗性を有することが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の被覆切削工具は、被覆層の密着性が十分ではないため、耐欠損性に改善の余地がある。

【0009】

特許文献２には、被覆工具の被覆層が所定の立方晶の結晶を含有することにより、結晶方位が揃った均質な組織を有することが記載されている。そのため、特許文献２には、被覆工具が例えばチッピング等の異常摩耗を抑制することができることが記載されている。しかしながら、特許文献２の被覆工具は、高温強度が十分ではないためチッピングが生じやすく、耐欠損性に改善の余地があり、また、硬さが十分ではないため、耐摩耗性に改善の余地がある。

【0010】

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものである。本発明は、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有し、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】

【0011】

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。

【0012】

（構成１）
構成１は、基材と、前記基材の上に形成された被覆層とを含む被覆切削工具であって、
前記被覆層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｉ及びＢからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とからなる立方晶の結晶構造を有する化合物を含む化合物層を有し、
前記化合物層の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であり、
前記化合物層の前記立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩａとしたとき、前記Ｉａを示す角度α_ａが５°以上２５°以下であり、
前記化合物層の前記立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、前記Ｉｂを示す角度α_ｂが４０°以上６０°未満であり、
前記化合物層の前記Ｉａに対する前記Ｉｂの比（Ｉｂ／Ｉａ）が、０．５以上１．０未満である、被覆切削工具である。

【0013】

（構成２）
構成２は、前記化合物層の前記Ｉｂを示す前記角度α_ｂと前記Ｉａを示す前記角度α_ａとの差（α_ｂ－α_ａ）が、２０°以上４０°以下である、構成１の被覆切削工具である。

【0014】

（構成３）
構成３は、前記化合物層が、下記式（１）で表される組成を有し、
（Ａｌ_ａＴｉ_ｂＭ_{１－ａ－ｂ}）Ｘ ・・・（１）
前記Ｍが、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｓｉ及びＢからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記Ｘが、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であり、
前記ａの値が、０．６０以上０．９０以下であり、
前記ｂの値が、０．０８以上０．４０以下であり、
前記１－ａ－ｂの値が、０．００以上０．２０以下である、構成１又は２の被覆切削工具である。

【0015】

（構成４）
構成４は、前記被覆層の全体の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、構成１～３のいずれかの被覆切削工具である。

【0016】

（構成５）
構成５は、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、構成１～４のいずれかの被覆切削工具である。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有し、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】

【0018】

【図1】発明品１の化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す図である。

【図2】比較品３の化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す図である。

【図3】Ｓｃｈｕｌｚの反射法の光学系を示す模式図である。

【図4】α角とβ角の位置を示した正極点図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態について、具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。

【0020】

＜被覆切削工具＞
本実施形態の被覆切削工具は、基材と、基材の上に形成された被覆層とを含む。被覆切削工具の種類として、具体的には、フライス加工用又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などを挙げることができる。

【0021】

＜基材＞
本実施形態の被覆切削工具の基材としては、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などを挙げることができる。本実施形態の被覆切削工具の基材は、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であることが好ましい。その中でも、基材が超硬合金又はサーメットであると、耐欠損性及び耐摩耗性に優れるので、より好ましい。

【0022】

なお、上述の基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。例えば、基材が超硬合金の場合には、その表面に脱β層が形成されていることができる。また、基材がサーメットの場合には、表面硬化層が形成されていることができる。被覆切削工具の基材の表面が改質されていても、本実施形態の効果を奏することができる。

【0023】

＜被覆層＞
本実施形態の被覆切削工具の被覆層は、所定の化合物層を有する。本明細書で、所定の化合物層とは、後述する所定の元素からなる立方晶の結晶構造を有する化合物を含み、化合物層の平均厚さが所定の範囲であり、化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布が、後述する所定の分布（例えば、所定の最大強度が、後述する所定の角度の範囲になる分布）となるような化合物層のことをいう。本明細書では、本実施形態の被覆切削工具の被覆層のことを、「本実施形態の被覆層」という場合がある。本実施形態の被覆層は、所定の化合物層以外の層を有することができる。本実施形態の被覆層は、所定の化合物層のみからなることが好ましい。

【0024】

本実施形態の被覆切削工具が、所定の化合物層を有する被覆層を含むことにより、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を得ることができる。

【0025】

本実施形態の被覆層に含まれる化合物層は、単層の化合物層であることができる。本実施形態の被覆層に含まれる化合物層は、組成の異なった複数種類の化合物層が積層した構造の化合物層であることができる。化合物層が複数種類の化合物層である場合、本明細書では、基材に近い化合物層から、第１層の化合物層、第２層の化合物層などのように、いうことがある。本明細書では、「第１層の化合物層」等のことを、単に「第１層」等ということがある。複数種類の化合物層が積層した構造の場合、化合物層の種類は、１種以上５種以下であることが好ましく、１種以上３種以下であることがより好ましい。化合物層の数が多くなることにより、工具寿命をより長くすることができる傾向にある。一方、化合物層の種類が多すぎる場合には、被覆切削工具の製造コストが高くなる可能性がある。化合物層が、組成の異なった複数種類の化合物層が積層した構造の化合物層である場合、各層の平均厚さとして、例えば、０．１μｍ以上５．０μｍ以下であってもよく、０．２μｍ以上３．０μｍ以下であってもよい。

【0026】

本実施形態の被覆層に含まれる化合物層は、組成の異なった複数種類の化合物層が交互に積層した構造の化合物層であることができる。化合物層が複数種類の化合物層が交互に積層した構造の化合物層である場合、本明細書では、基材に近い化合物層から、第１層の化合物層、第２層の化合物層などのように、いうことがある。本明細書では、「第１層の化合物層」等のことを、単に「第１層」等ということがある。例えば、化合物層が、第１層及び第２層が交互に積層した構造の化合物層である場合、第１層及び第２層を１ペアの化合物層として、化合物層は、１ペアの化合物層が複数ペア積層した構造であることができる。１ペアの化合物層に含まれる化合物層が３層以上の構造の場合も同様である。化合物層が３層以上の構造の場合、「１ペアの化合物層」の代わりに「１セットの化合物層」ということができる。ただし、本明細書では、化合物層が３層以上の構造の場合も、２層の構造と同様に、「ペア」との用語を用いる場合がある。化合物層の１ペアに含まれる化合物層の種類は、２種以上５種以下であることが好ましく、２種以上３種以下であることが好ましい。化合物層の１ペアに含まれる化合物層の数が多くなることにより、工具寿命をより長くすることができる傾向にある。一方、化合物層の種類が多すぎる場合には、被覆切削工具の製造コストが高くなる可能性がある。

【0027】

化合物層は、組成の異なった複数種類の化合物層（１ペアの化合物層）が交互に積層した構造であることが好ましい。化合物層がこのような構造であることにより、切削加工中に発生した亀裂が基材に向かって進展するのを抑制することができるので、被覆層は、耐欠損性が一層向上する傾向にある。化合物層が、組成の異なった複数種類の化合物層が交互に積層した構造である場合、１層当たりの平均厚さは２ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上７５０ｎｍ以下であることがより好ましく、４ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが更に好ましい。１層当たりの平均厚さが大きくなると、均一な厚さの層を形成することが容易となる傾向にある。一方、１層当たりの平均厚さが小さくなると、各層同士の密着性に優れることにより、被覆層の剥離が抑制されるため、被覆層は、耐欠損性に優れる傾向にある。化合物層のペア数は、２ペア以上１０００ペア以下であることが好ましく、２ペア以上５０ペア以下であることがより好ましく、２ペア以上２０ペア以下であることが更に好ましい。

【0028】

本実施形態の被覆切削工具の被覆層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｉ及びＢからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素とからなる立方晶の結晶構造を有する化合物を含む化合物層を有する。被覆層の化合物層が所定の化合物を含むことにより、耐欠損性及び耐摩耗性に優れる。

【0029】

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の化合物層の平均厚さは、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であり、０．６μｍ以上４．８μｍ以下であることが好ましく、０．８μｍ以上４．５μｍ以下であることがより好ましい。化合物層の平均厚さは、被覆切削工具の切れ刃からすくい面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍の断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で３箇所測定し、３箇所の平均値として求めることができる。

【0030】

被覆層の化合物層の平均厚さが、５．０μｍ以下であることにより、被覆層の剥離を抑制することができるため、耐欠損性に優れる。一方、化合物層の平均厚さが、０．５μｍ以上であることにより、耐摩耗性に優れる。

【0031】

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の化合物層では、化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩａとしたとき、Ｉａを示す角度α_ａが５°以上２５°以下である。角度α_ａは、６°以上２４°以下であることが好ましく、８°以上２３°以下であることがより好ましい。

【0032】

図１に、実施例１の発明品１の化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を示す。図１では、角度αが０°以上９０°以下の範囲において、１５°の角度で最大強度Ｉａが存在する。したがって、発明品１の被覆層の、角度αが０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩａとしたとき、Ｉａを示す角度α_ａは１５°である。

【0033】

図２に、比較品３の化合物層の立方晶の（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では、角度αが０°以上９０°以下の範囲において、３７°の角度で最大強度Ｉａが存在する。したがって、比較品３の被覆層の、角度αが０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩａとしたとき、Ｉａを示す角度α_ａは３７°である。したがって、比較品３の被覆層の場合の角度α_ａは、５°以上２５°以下の範囲ではない。

【0034】

被覆層の化合物層の角度α_ａが２５°以下である場合には、高温強度が高くなり、チッピングの発生が抑制されるため、耐欠損性に優れる。また、被覆層の硬さが向上するため、耐摩耗性も優れる。一方、角度α_ａが５°以上である場合には、被覆層の靭性が向上するため、耐欠損性に優れる。

【0035】

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の化合物層では、化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、角度αが４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、Ｉｂを示す角度α_ｂが４０°以上６０°未満である。角度α_ｂは、４２°以上５８°以下であることが好ましく、４３°以上５７°以下であることがより好ましい。

【0036】

図１に示す実施例１の発明品１の化合物層の、立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布では、角度αが４０°以上９０°以下の範囲において、４８°の角度で最大強度（極大値）Ｉｂが存在する。したがって、発明品１の被覆層の、４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、Ｉｂを示す角度α_ｂは４８°である。

【0037】

図２に示す比較品３の化合物層の、立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布では、角度αが４０°以上９０°以下の範囲において、極大値は存在しない。４０°以上では角度αが大きくなるにしたがって、Ｘ線強度は単調減少する。そのため、角度αが４０°以上９０°以下の範囲では、角度αが４０°のときにＸ線強度が最大値になる。したがって、図２に示す比較品３の場合は、角度αが４０°以上９０°以下の範囲において、角度αが４０°のときに、Ｘ線強度が最大強度Ｉｂになる。したがって、比較品３の化合物層の、角度αが４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、Ｉｂを示す角度α_ｂは４０°である。

【0038】

被覆層の化合物層の角度α_ｂが６０°未満である場合には、被覆層の靭性が向上するため、耐欠損性に優れる。一方、角度α_ｂが４０°以上である場合には、被覆層の剥離が抑制されるため、耐欠損性に優れる。

【0039】

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の化合物層では、化合物層のＩａに対するＩｂの比（Ｉｂ／Ｉａ）が、０．５以上１．０未満である。比（Ｉｂ／Ｉａ）は、０．５１以上０．９７以下であることが好ましい。

【0040】

被覆層の化合物層において、比（Ｉｂ／Ｉａ）が１．０未満である場合には、被覆層の高温強度が高くなり、チッピングの発生が抑制されるため、耐欠損性に優れる。また、硬さが向上するため、耐摩耗性に優れる。一方、比（Ｉｂ／Ｉａ）が０．５以上である場合には、被覆層の剥離が抑制されるため、耐欠損性に優れる。

【0041】

本実施形態の被覆切削工具の被覆層に含まれる所定の化合物層が、上述の所定の元素からなる立方晶の結晶構造を有する化合物を含み、化合物層の平均厚さが所定の範囲であり、化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、上述の最大強度Ｉａ及びＩｂを示す角度α_ａ及びα_ｂが上述の所定の範囲であり、比（Ｉｂ／Ｉａ）が所定の範囲であることにより、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を得ることができる。

【0042】

本実施形態の被覆層の化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布は、Ｓｃｈｕｌｚの反射法により測定することができる。Ｓｃｈｕｌｚの反射法は、図３に示すように２θを回折角度として入射角と反射角がそれぞれθである等角度反射の光学系を使用する。具体的には、Ｓｃｈｕｌｚの反射法では、図３に示すように、試料面内のＡ軸を中心とするα回転と、試料面法線（Ｂ軸）を中心とするβ回転（すなわち試料面内回転）により、入射Ｘ線に対する試料の方向を変えて回折線の強度分布を測定する。Ｂ軸が入射線と回折線とで決まる平面上にあるとき、α角を９０°と定義する。α角が９０°のときは、図４に示すように正極点図上で中心の点になる。具体的な測定方法として、例えば株式会社Ｂｕｌｋｅｒ製Ｘ線回折装置Ｄ８ Ｄｉｓｃｏｖｅｒの逆格子空間マッピングプログラムを使用し、下記の測定手法及び解析条件により、化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を測定することができる。なお、本明細書では、α角のことを「角度α」という場合がある。

【0043】

［測定手法（Ｓｃｈｕｌｚの反射法）］
（１）高精度ゴニオメータ
（２）多目的試料台
（３）２次元検出器 Ｖａｎｔｅｃ－５００
（４）ターゲット：Ｃｕ、電圧：５０ｋＶ、電流：１０００μＡ
（５）マイクロスリット：１ｍｍ
（６）ＵＢＣコリメータ：０．５ｍｍ

【0044】

[解析条件]
（１）２θ固定角度：解析に用いる化合物層の立方晶の（２００）面の回析角度は、４２．０°から４４．５°の間で回折強度が最も高くなる角度を２θ_ｘとしたときの、２θ_ｘ－０．１°から２θ_ｘ＋０．１°の範囲とした。
（２）α走査範囲：０度から９０度（１度ステップ）
（３）β固定角度：０°

【0045】

化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図の等高線からも最高強度を示すα角を読みとることができる。一方、図１に示すように化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布から、０°以上９０°以下の範囲における最大強度Ｉａを示す角度α_ａ、及び４０°以上９０°以下の範囲における最大強度Ｉｂを示す角度α_ｂを容易に求めることができる。

【0046】

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の化合物層では、化合物層の角度α_ｂと角度α_ａとの差（α_ｂ－α_ａ）が、２０°以上４０°以下であることが好ましく、２４°以上３８°以下であることがより好ましく、２７°以上３６°以下であることが更に好ましい。

【0047】

被覆層の化合物層において、差（α_ｂ－α_ａ）が４０°以下である場合には、被覆層の靭性が向上するため、耐欠損性に優れる傾向にある。一方、差（α_ｂ－α_ａ）が２０°以上である場合には、角度α_ａを２５°以下とすることによる被覆層が硬さ向上の効果が一層高まるため、耐摩耗性に優れる傾向にある。

【0048】

実施形態の被覆切削工具の被覆層の化合物層は、下記式（１）で表される組成を有することができる。式（１）中、「Ａｌ」はアルミニウムであり、「Ｔｉ」はチタンである。式（１）中、記号Ｘは炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）から選択される少なくとも１種の元素である。記号Ｍは、後述する所定の元素のグループから選択される少なくとも１種の元素である。
（Ａｌ_ａＴｉ_ｂＭ_{１－ａ－ｂ}）Ｘ ・・・（１）

【0049】

被覆層の化合物層の組成を表す式（１）において、記号Ｍで表す元素（Ｍ元素）は、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｓｉ及びＢからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。

【0050】

化合物層が、式（１）のＭ元素としてＣｒを含む場合、被覆層における六方晶の形成が抑制され、被覆層の硬さが向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。

【0051】

化合物層が、式（１）のＭ元素としてＮｂ、Ｔａ、Ｍｏ及び／又はＷを含む場合、被覆層の靭性が向上するため、耐欠損性に優れる傾向にある。

【0052】

化合物層が、式（１）のＭ元素としてＳｉ及び／又はＢを含む場合、被覆層の硬さが向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。

【0053】

化合物層が、式（１）のＭ元素としてＣｒ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ及び／又はＹを含む場合、被覆層の耐酸化性が向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。

【0054】

被覆層の化合物層の組成を表す式（１）において、記号Ｘで表す元素（Ｘ元素）は、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。Ｘ元素は、Ｃ及びＮからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素であることが好ましく、Ｎであることがより好ましい。被覆層の化合物層がＸ元素を含む化合物を含むことにより、被覆層は耐欠損性及び耐摩耗性に優れる。

【0055】

式（１）において、Ａｌ元素、Ｔｉ元素及びＭ元素の合計に対するＡｌ元素の含有割合（原子比）であるａの値は、０．６０以上０．９０以下であることが好ましく、０．６７以上０．８９以下であることがより好ましく、０．７３以上０．８８以下であることが更に好ましい。

【0056】

被覆層の化合物層の組成を表す式（１）において、ａの値が０．９０以下である場合には、被覆層の六方晶の形成が抑制され、硬さが向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。一方、ａの値が０．６０以上である場合には、被覆層がＡｌ元素を多く含むことで、被覆層の硬さ及び耐酸化性が向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。

【0057】

被覆層の化合物層の組成を表す式（１）において、Ａｌの含有割合（原子比）ａを大きくすることにより、角度α_ａ及び角度α_ｂを大きくすることができる。

【0058】

式（１）において、Ａｌ元素、Ｔｉ元素及びＭ元素の合計に対するＴｉ元素の含有割合（原子比）であるｂの値は、０．０８以上０．４０以下であることが好ましく、０．１０以上０．３３以下であることがより好ましく、０．１２以上０．２７以下であることが更に好ましい。

【0059】

被覆層の化合物層の組成を表す式（１）において、ｂの値が０．４０以下である場合には、被覆層が相対的にＡｌ元素を多く含むことで、耐熱性が向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。又は、被覆層が相対的にＭ元素を多く含むことで、耐摩耗性及び／又は耐欠損性に優れる傾向にある。一方、ｂの値が０．０８以上である場合には、被覆層の剥離が抑制されるため、耐欠損性に優れる傾向にある。

【0060】

式（１）において、Ａｌ元素、Ｔｉ元素及びＭ元素の合計に対するＭ元素の含有割合（原子比）である１－ａ－ｂの値は、０．００以上０．２０以下であることが好ましく、０．００以上０．１０以下であることがより好ましく、０．００以上０．０５以下であることが更に好ましく、０．００であることがより更に好ましい。

【0061】

被覆層の化合物層の組成を表す式（１）において、１－ａ－ｂの値が０．２０以下である場合には、被覆層が相対的にＡｌ元素及び／又はＴｉ元素を多く含むことで、耐熱性が向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。また、１－ａ－ｂの値がゼロである場合（Ｍ元素を含まない場合）には、相対的にＡｌ元素及び／又はＴｉ元素を多く含むことで、被覆層の耐熱性が向上するため、耐摩耗性に優れる傾向にある。一方、１－ａ－ｂの値がゼロより大きい場合（Ｍ元素を含む場合）には、耐摩耗性及び／又は耐欠損性に優れる傾向にある。

【0062】

本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の全体の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましく、０．６μｍ以上４．８μｍ以下であることがより好ましく、０．８μｍ以上４．５μｍ以下であることが更に好ましい。被覆層の平均厚さは、被覆切削工具の切れ刃からすくい面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍の断面を、ＳＥＭで３箇所測定し、３箇所の平均値として求めることができる。被覆層が化合物層のみからなる場合には、被覆層の全体の平均厚さは、化合物層の平均厚さと同じである。

【0063】

被覆層の全体の平均厚さが、５．０μｍ以下である場合には、被覆層の剥離が抑制されるため、耐欠損性が向上する傾向にある。一方、被覆層の全体の平均厚さが、０．５μｍ以上である場合には、耐摩耗性が向上する傾向にある。

【0064】

本実施形態の被覆切削工具は、上述の所定の被覆層を有することにより、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を得ることができる。

【0065】

特許文献１には、化合物層の前記立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、角度αが４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、Ｉｂを示す角度α_ｂが４０°以上６０°未満であることは記載されていない。一方、本実施形態の被覆切削工具は、化合物層の前記立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、角度αが４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、Ｉｂを示す角度α_ｂが４０°以上６０°未満であるという特徴を有する。本実施形態の被覆切削工具は、Ｉｂを示す角度α_ｂが４０°以上であることにより、被覆層の剥離が抑制される。そのため、特許文献１に記載の被覆工具と比べて、本実施形態の被覆層は耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、Ｉｂを示す角度α_ｂが６０°未満であることにより、被覆層の靭性が向上する。そのため、特許文献１に記載の被覆工具と比べて、本実施形態の被覆層は耐欠損性に優れる。

【0066】

特許文献２には、化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、角度αが０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩａとしたとき、前記Ｉａを示す角度α_ａが５°以上２５°以下であることが記載されていない。一方、本実施形態の被覆切削工具は、Ｉａを示す角度α_ａが５°以上２５°以下であるという特徴を有する。本実施形態の被覆切削工具は、Ｉａを示す角度α_ａが５°以上であることにより、被覆層の靭性が向上する。そのため、特許文献２に記載の被覆工具と比べて、本実施形態の被覆層は耐欠損性に優れる。本実施形態の被覆切削工具は、Ｉａを示す角度が２５°以下であることにより、特許文献２に記載の被覆工具と比べて、次の効果を奏する。すなわち、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の靭性が向上するため、本実施形態の被覆層は耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の高温強度が高くなり、チッピングの発生が抑制されるため、本実施形態の被覆層は耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、硬さが向上するため、本実施形態の被覆層の耐摩耗性も優れる。

【0067】

また、特許文献２には、化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、角度αが０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩａとし、角度αが４０°以上９０°以下の範囲における最大強度をＩｂとしたとき、化合物層の比（Ｉｂ／Ｉａ）が、０．５以上１．０未満であることが記載されていない。一方、本実施形態の被覆切削工具は、化合物層の比（Ｉｂ／Ｉａ）が、０．５以上１．０未満であるという特徴を有する。本実施形態の被覆切削工具は、比（Ｉｂ／Ｉａ）が０．５以上であることにより、被覆層の剥離が抑制される。そのため、特許文献１に記載の被覆工具と比べて、本実施形態の被覆層は耐欠損性に優れる。本実施形態の被覆切削工具は、比（Ｉｂ／Ｉａ）が１．０未満であることにより、特許文献２に記載の被覆工具と比べて、次の効果を奏する。すなわち、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の高温強度が高くなり、チッピングの発生が抑制されため、本実施形態の被覆層は耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の硬さが向上するため、本実施形態の被覆層は耐摩耗性に優れる。

【0068】

＜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化合物層の形成方法（製造方法）は、特に限定されるものではない。化合物層の形成方法として、例えば、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、スパッタ法、及びイオンミキシング法などの物理蒸着法を挙げることができる。物理蒸着法を使用して被覆層を形成すると、シャープエッジを形成することができる。そのため化合物層の形成には、物理蒸着法を使用することが好ましい。その中でも、アークイオンプレーティング法を使用した場合は、より優れた被覆層と基材との密着性を得ることができる。そのため化合物層の形成には、アークイオンプレーティング法を使用することが、より好ましい。

【0069】

本実施形態の被覆層に含まれる化合物層は、組成の異なった複数種類の化合物層が積層した構造の化合物層であることができる。例えば、化合物層が、組成の異なった２つの化合物層が積層した構造である場合、化合物層は、第１層の化合物層及び第２層の化合物層からなることができる。この場合、組成の異なった複数種類の化合物層のそれぞれを、下記の方法で形成することができる。また、１つの化合物層（例えば、第１層の化合物層）を、複数回に分けて形成することができる。

【0070】

＜被覆切削工具の製造方法＞
本実施形態の被覆切削工具の製造方法について、以下に具体例を用いて説明する。なお、本実施形態の被覆切削工具の製造方法は、本実施形態の被覆切削工具の構成を達成し得る限り、特に制限されるものではない。

【0071】

まず、工具形状に加工した基材を物理蒸着装置の反応容器内に収容し、金属蒸発源を反応容器内に設置する。金属蒸発源に含まれる元素は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｉ及びＢからなる群から選ばれる少なくとも１種の元素である。その後、反応容器内をその圧力が１．０×１０^－２Ｐａ以下の真空になるまで真空引きし、反応容器内のヒーターにより基材をその温度が２００℃以上７００℃以下になるまで加熱する。加熱後、反応容器内にＡｒガスを導入して、反応容器内の圧力を０．５Ｐａ以上５．０Ｐａ以下とする。圧力０．５Ｐａ以上５．０Ｐａ以下のＡｒガス雰囲気にて、基材に－５００Ｖ以上－３５０Ｖ以下のバイアス電圧を印加し、反応容器内のタングステンフィラメントに４０Ａ以上５０Ａ以下の電流を流して、基材の表面にＡｒガスによるイオンボンバードメント処理を施す。基材の表面にイオンボンバードメント処理を施した後、反応容器内をその圧力が１．０×１０^－２Ｐａ以下の真空になるまで真空引きする。

【0072】

本実施形態に用いる被覆層の化合物層を形成する場合、基材の温度が所定の開始温度になるように、基材の温度を制御する。制御後、反応容器内にガスを導入して、反応容器内の圧力を３．０Ｐａ以上８．０Ｐａ以下とする。導入するガスとしては、例えば、被覆層の化合物層が炭素（Ｃ）を含む場合、導入するガスとしては、Ｃ_２Ｈ_２ガスが挙げられる。被覆層の化合物層が窒素（Ｎ）を含む場合、導入するガスとしては、Ｎ_２ガスが挙げられる。被覆層の化合物層が酸素（Ｏ）を含む場合、導入するガスとしては、Ｏ_２ガスが挙げられる。被覆層の化合物層が、炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）及び酸素（Ｏ）から選択される少なくとも２つを含む場合、導入するガスとしては、上述したガスの混合ガスが挙げられる。例えば、被覆層の化合物層が、Ｎ及びＣを含む場合、導入するガスとしては、Ｎ_２ガスとＣ_２Ｈ_２ガスとの混合ガスが挙げられる。

【0073】

例えば、被覆層の化合物層が、窒素（Ｎ）及び炭素（Ｃ）を含む場合、混合ガスの体積比率としては、特に限定されないが、例えば、Ｎ_２ガス：Ｃ_２Ｈ_２ガス＝９５：５から８５：１５までの範囲であってもよい。

【0074】

なお、炭素（Ｃ）を含む被覆層の化合物層を形成する場合、必要に応じて炭素（Ｃ）を含む金属蒸発源を用いることができる。

【0075】

次いで、基材に－６００Ｖ以上－２５０Ｖ以下、好ましくは－５５０Ｖ以上－３００Ｖ以下のバイアス電圧を印加してアーク電流５０Ａ以上２５０Ａ以下、好ましくは８０Ａ以上２００Ａ以下のアーク放電により各層の金属及び非金属成分に応じた金属蒸発源を蒸発させて、被覆層の化合物層を形成することができる。このときに、基材の温度を昇温させて、所定の開始温度から所定の到達温度になるように、一定の勾配で基材の温度を変化させながら、被覆層の化合物層を形成することができる。このようにして、化合物層の形成を行うことができる。

【0076】

本実施形態の被覆切削工具の製造方法では、１つの化合物層（例えば、第１層の化合物層）を、複数回に分けて形成することができる。本明細書では、１つの化合物層を複数回に分けて形成したときの形成回数のことを、「サイクル数」という。したがって、上述の化合物層の形成は、所定の化合物層の１以上のサイクル数の形成であることができる。化合物層を、複数サイクルに分けて形成する場合、１サイクル目の形成後、基材の温度を所定の開始温度まで冷却する。この冷却の間は、化合物層の形成を中断する。基材の温度が所定の開始温度になったら、次の２サイクル目の形成を開始する。このときには、上述の１サイクル目と同様に、基材の温度を昇温させて、所定の開始温度から所定の到達温度になるように、一定の勾配で基材の温度を変化させながら、２サイクル目の化合物層を形成することができる。以上の手順を繰り返して、所定のサイクル数の化合物層を形成することができる。

【0077】

化合物層が、組成の異なった２つの化合物層が積層した構造の化合物層である場合には、所定のサイクル数の第１層の化合物層を形成した後、第１層と同様の手順で、所定のサイクル数の第２層の化合物層を形成することができる。組成の異なった化合物層が３つ以上積層した構造の化合物層の場合も同様である。

【0078】

被覆層の化合物層を形成するときの開始温度は、２００℃以上５５０℃以下であることが好ましく、２５０℃以上５２０℃以下であることがより好ましく、３００℃以上４８０℃以下であることが更に好ましい。１つの層を形成するために複数サイクル数の形成を行う場合、各サイクルの開始温度は、同じ温度であることが好ましい。

【0079】

被覆層の化合物層を形成するときの到達温度は、上述の開始温度より高い温度である。到達温度は、４００℃以上７００℃以下であることが好ましく、４５０℃以上６５０℃以下であることがより好ましく、４８０℃以上６２０℃以下であることが更に好ましい。１つの層を形成するために複数サイクル数の形成を行う場合、各サイクルの到達温度は、同じ温度であることが好ましい。

【0080】

被覆層の化合物層を形成するときの、所定の開始温度から所定の到達温度までに形成する化合物層の厚さ（１サイクルの化合物層の厚さ）は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以上６００ｎｍ以下であることが更に好ましい。１つの層を形成するために複数サイクル数の形成を行う場合、各サイクルの化合物層の厚さは、同じ厚さであることが好ましい。

【0081】

被覆層の化合物層の所定の組成の１つの層を形成するときの、サイクル数（形成回数）は、１サイクル以上６０サイクル以下であることが好ましく、２サイクル以上５５サイクル以下であることがより好ましい。

【0082】

被覆層の化合物層が、組成の異なった２つの化合物層（第１層及び第２層）からなる場合、第１層と第２層とが交互にそれぞれ２層以上積層された交互積層構造を形成することができる。この場合、第１層は第１層の成膜条件で形成し、第２層は第２層の成膜条件で形成する。第１層の金属成分に応じた金属蒸発源と、第２層の金属成分に応じた金属蒸発源とを所定の条件にて、交互にアーク放電により蒸発させることによって、各層を交互に形成することができる。第１層の金属成分に応じた金属蒸発源、開始温度及び到達温度と、第２層の金属成分に応じた金属蒸発源、開始温度及び到達温度とをそれぞれ調整することによって、交互積層構造を構成する各層の厚さを制御することができる。

【0083】

本実施形態の被覆切削工具では、上述の化合物層を形成する工程において、圧力、開始温度、到達温度、１サイクルあたりの厚さ、及び基材に印加するバイアス電圧などの製造パラメータを制御することにより、化合物層のＸ線強度分布を所定の形状にすることができる。以下に、化合物層に対する各製造パラメータの影響について、説明する。

【0084】

化合物層の形成の際に、開始温度を低くすることにより、角度α_ａ及び角度α_ｂを小さくすることができ、比（Ｉｂ／Ｉａ）を大きくすることができる。

【0085】

化合物層の形成の際に、到達温度を高くすることにより、角度α_ｂ及び差（α_ｂ－α_ａ）を大きくすることができる。

【0086】

化合物層の形成の際に、１サイクルあたりの厚さを厚くすることにより、比（Ｉｂ／Ｉａ）を大きくすることができる。

【0087】

化合物層の形成の際に、圧力を大きくすることにより、角度α_ａを大きくすることができ、差（α_ｂ－α_ａ）を小さくすることができる。

【0088】

化合物層の形成の際に、基材に印加するバイアス電圧を小さくすることにより、角度α_ｂ及び角度α_ａを小さくすることができる。なお、「基材に印加するバイアス電圧を小さくする」とは、バイアス電圧を負の方向に大きくすること（すなわち、バイアス電圧が負の値の場合には、負の値の絶対値を大きくすること）を意味する。

【0089】

本実施形態の被覆切削工具における被覆層を構成する各層の厚さは、被覆切削工具の断面組織から、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などを用いて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、金属蒸発源に対向する面の切れ刃稜線部から、当該面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍における３箇所以上の断面から各層の厚さを測定して、その平均値（相加平均値）を計算することで求めることができる。

【0090】

また、本実施形態の被覆切削工具における被覆層を構成する各層の組成は、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線分析装置（ＥＤＳ）や波長分散型Ｘ線分析装置（ＷＤＳ）などを用いて測定することができる。

【実施例】

【0091】

以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の実施例では、被覆層は、化合物層以外の層を有しない。そのため、化合物層のことを、被覆層という場合がある。

【0092】

（実施例１）
実施例１として、発明品１～２３の試料を作製した。また、発明品１～２３に対する比較例（比較例１）として、比較品１～１１を作製した。

【0093】

＜製造方法＞
発明品１～２３及び比較品１～１１の基材として、ＳＷＭＴ１３Ｔ３ＡＦＰＲ－ＭＪ（株式会社タンガロイ製）のインサート形状に加工した、８６．１％ＷＣ－１２．０％Ｃｏ－１．１ＮｂＣ－０．８％Ｃｒ_３Ｃ_２（以上質量％）の組成を有する超硬合金を用意した。アークイオンプレーティング装置の反応容器内に、表１に示す化合物層の組成になるよう金属蒸発源を配置した。用意した基材を、被覆層の形成のための反応容器内の回転テーブルの固定金具に固定した。

【0094】

表１に示す実施例１の化合物層は、下記式（１）で表す組成を有する。実施例１の発明品１５～２３の化合物層では、式（１）中、記号Ｍで表す元素として、表１の「Ｍ種」欄に示す元素を用いた。実施例１の化合物層では、式（１）中、記号Ｘで表す元素として、窒素（Ｎ）を用いた。
（Ａｌ_ａＴｉ_ｂＭ_{１－ａ－ｂ}）Ｘ ・・・（１）

【0095】

その後、反応容器内をその圧力が５．０×１０^－３Ｐａ以下の真空になるまで真空引きした。真空引き後、反応容器内のヒーターにより、基材の温度が４５０℃になるまで加熱した。加熱後、反応容器内にその圧力が２．７ＰａになるようにＡｒガスを導入した。
基材の温度が表２に示す開始温度になるまで基材を加熱した。

【0096】

圧力２．７ＰａのＡｒガス雰囲気にて、基材に－４００Ｖのバイアス電圧を印加して、反応容器内のタングステンフィラメントに４０Ａの電流を流して、基材の表面にＡｒガスによるイオンボンバードメント処理を３０分間施した。イオンボンバードメント処理終了後、反応容器内をその圧力が５．０×１０^－３Ｐａ以下の真空になるまで真空引きした。

【0097】

次に、発明品１～２３及び比較品１～１１の基材の表面に１サイクル目の化合物層を形成した。具体的には、真空引き後、基材の温度が表２に示す開始温度になるように制御した。また、窒素ガス（Ｎ_２）を反応容器内に導入し、反応容器内を表２に示す圧力に調整した。その後、表２に示すバイアス電圧を基材に印加して、表１に示す組成の化合物層の金属蒸発源を、表２に示すアーク電流のアーク放電により蒸発させて、基材の表面に１サイクル目の化合物層を形成した。なお、化合物層の形成中、表２に示す反応容器内の圧力になるよう制御した。また、１サイクル目の化合物層の厚さが、表２の「１サイクルあたりの厚さ」欄に示す厚さとなるように、それぞれのアーク放電時間を調整して制御した。また、基材の温度が、１サイクル目の化合物層の形成開始のときに表２の「開始温度」欄に示す開始温度であり、１サイクル目の化合物層の形成終了のときに表２の「到達温度」欄に示す到達温度になるように、一定の勾配で基材の温度を変化させながら、化合物層を形成した。以上のようにして、基材の表面に１サイクル目の化合物層を形成した。

【0098】

化合物層の形成は、表２の「サイクル数」欄に示す回数繰り返して行った。基材の表面に１サイクル目の化合物層を形成した後、化合物層の形成を停止し、基材の温度を表２に示す開始温度まで冷却した。その後、上述の１サイクル目の化合物層を形成工程と同様に、基材の表面に２サイクル目の化合物層を形成した。この工程を表２の「サイクル数」欄に示す回数繰り返すことにより、所定のサイクル数の化合物層を形成した。

【0099】

表２に示すように、比較品５の「開始温度」及び「到達温度」は同じである。この場合は、化合物層を形成する際の基材の温度は一定にして、１サイクルで厚さ３０００ｎｍの化合物層全体を形成した。

【0100】

発明品１～２３、並び比較品１～４及び５～１１の化合物層を形成する際は、所定のサイクル数の成膜条件は、すべて同じにした。したがって、発明品１～２３、並び比較品１～４及び５～１１のそれぞれの化合物層を形成する際の、各サイクルの成膜時間は一定である。

【0101】

表２に示す所定のサイクル数及び所定の平均厚さまで化合物層を基材の表面に形成した後に、ヒーターの電源を切り、試料温度が１００℃以下になった後で、反応容器内から試料を取り出した。

【0102】

以上のように、発明品１～２３及び比較品１～１１の被覆切削工具を製造した。

【0103】

＜化合物層の平均厚さの測定＞
各発明品及び比較品の化合物層の平均厚さは、被覆切削工具の切れ刃からすくい面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍の断面を、ＳＥＭで３箇所測定し、３箇所の平均値を平均厚さとした。表１に、各発明品及び比較品の化合物層の平均厚さを示す。また、表２に、被覆層の１サイクルあたりの厚さを示す。表２の「１サイクルあたりの厚さ」欄に記載の値は、化合物層全体の平均厚さを、サイクル数で除した値である。

【0104】

＜Ｘ線強度分布の測定＞
得られた試料について、株式会社Ｂｌｕｋｅｒ製Ｘ線回折装置Ｄ８ Ｄｉｓｃｏｅｒを用いて、２θ／θ法のＸ線回折測定を行った。測定条件は管電圧５０ｋＶ、管電流１０００μＡ、Ｘ線源ＣｕＫα、マイクロスリット１ｍｍ、ＵＢＣコリメータ０．５ｍｍ、２θの測定範囲を１０°以上１４０°以下とした。このとき、全試料の化合物層（被覆層）における化合物の結晶構造は立方晶のＮａＣｌ型構造であることを確認した。更に、下記に示す測定手法及び解析条件により化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を測定した。

【0105】

［測定手法（Ｓｃｈｕｌｚの反射法）］
（１）高精度ゴニオメータ
（２）多目的試料台
（３）２次元検出器 Ｖａｎｔｅｃ－５００
（４）ターゲット：Ｃｕ、電圧：５０ｋＶ、電流：１０００μＡ
（５）マイクロスリット：１ｍｍ
（６）ＵＢＣコリメータ：０．５ｍｍ

【0106】

［解析条件］
（１）２θ固定角度：解析に用いる化合物層の立方晶の（２００）面の回析角度は、４２．０°から４４．５°の間で回折強度が最も高くなる角度を２θ_ｘとしたときの、２θ_ｘ－０．１°から２θ_ｘ＋０．１°の範囲とした。
（２）α走査範囲：０°から９０°（１°ステップ）
（３）β固定角度：０°

【0107】

上述のように測定した各試料の化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布に基づいて、０°以上９０°以下の範囲における最大強度Ｉａ、Ｉａを示す角度α_ａ、４０°以上９０°以下のα角の範囲における最大強度Ｉｂ、及びＩｂを示す角度α_ｂの値を求めた。表３に、実施例１の各試料のＩａを示す角度α_ａ、及びＩｂを示す角度α_ｂの値を示す。また、表３に、実施例１の各試料の、角度α_ｂと角度α_ａとの差（α_ｂ－α_ａ）、及びＩａとＩｂとの比（Ｉｂ／Ｉａ）の値を示す。

【0108】

＜各層の組成の測定＞
実施例１の各発明品及び比較品の化合物層の組成は、被覆切削工具の所定の層の断面を、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いて測定した。化合物層の結晶系は、２θ／θ集中法光学系のＸ線回折測定により同定した。表１に、各発明品及び比較品の化合物層の組成（各層に含まれる元素の種類及び含有比）を示す。

【0109】

＜切削試験＞
実施例１の発明品及び比較品の被覆切削工具に対して切削試験を行い、耐欠損性（工具寿命）を評価した。

【0110】

切削試験条件は下記の通りである。
［切削試験条件］
被削材：ＦＣＤ６００
被削材形状：２００ｍｍ×１００ｍｍ×６０ｍｍの板
切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ
切削幅：１００ｍｍ
切り込み深さ：２．０ｍｍ
刃当たり送り：０．２５ｍｍ／ｔｏｏｔｈ
クーラント：不使用
評価項目：工具の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍを超えるまで、又は切れ刃が欠損に至るまでの加工時間を工具寿命とし、工具寿命に至るまでの加工時間を測定した。また、工具寿命に至ったときの損傷の形態をそれぞれＳＥＭで観察した。

【0111】

表４に、実施例１の発明品及び比較品の切削試験の結果を示す。

【0112】

（実施例２）
実施例２として、発明品２４～２９の試料を作製した。実施例２では、被覆層として、複数種類の化合物層を積層した。表７に示すように、発明品２４、２６及び２７では２種の化合物層（第１層及び第２層）からなる被覆層を形成した。発明品２５では３種の化合物層（第１層、第２層及び第３層）からなる被覆層を形成した。

【0113】

表５に示すように、実施例２では、種別Ａ～Ｆの６種類の組成の化合物層を用いた。実施例２の各発明品の化合物層の組成の測定方法は、実施例１の試料の化合物層の組成の測定方法と同様である。

【0114】

表５に示す実施例２の種別Ａ～Ｆの化合物層は、下記式（１）で表す組成を有する。実施例２の種別Ｆの化合物層では、式（１）中、記号Ｍで表す元素として、表５の「Ｍ種」欄に示す元素（Ｗ）を用いた。実施例２の種別Ａ～Ｆの化合物層では、式（１）中、記号Ｘで表す元素として、実施例１と同様に、窒素（Ｎ）を用いた。
（Ａｌ_ａＴｉ_ｂＭ_{１－ａ－ｂ}）Ｘ ・・・（１）

【0115】

表６に、種別Ａ～Ｆの化合物層の成膜条件を示す。種別Ａ～Ｆの化合物層の形成は、表６に示す条件に従って、実施例１の試料の化合物層の形成と同様に行った。

【0116】

表７及び８の「種別」欄に、発明品２４～２９で用いた化合物層（第１層、第２層及び第３層）が、表５に記載の種別Ａ～Ｆのどれに対応するかを示す。

【0117】

発明品２４～２７の第１層は、基材に最も近い化合物層である。発明品２４～２７では、第１層の形成後に、第２層を形成した。発明品２５では、第２層の形成後に、更に第３層を形成した。発明品２４～２７について、表７の「平均厚さ」欄には、各化合物層（第１層、第２層又は第３層）のそれぞれの平均厚さを示す。例えば、発明品２４では、４サイクルで形成した第１層全体の平均厚さが０．８μｍであり、１４サイクルで形成した第２層全体の平均厚さが２．８μｍである。

【0118】

表８に示す発明品２８では、２サイクルで形成した第１層と、１サイクルで形成した第２層とを交互に６回（６ペア）、繰り返して化合物層を形成した。発明品２８について、表８の「１ペアあたりのサイクル数」及び「１ペアあたりの平均厚さ」欄には、各化合物層（第１層又は第２層）のそれぞれの１ペアあたりのサイクル数及び平均厚さを示す。例えば、発明品２８では、１ペアあたりのサイクル数が２回、１ペアあたりの平均厚さが０．４μｍの第１層と、１ペアあたりのサイクル数が１回、１ペアあたりの平均厚さが０．２μｍの第２層とを交互に繰り返し形成した。発明品２８の１ペアあたりの第１層及び第２層の合計の化合物層の合計の平均厚さは０．６μｍ（＝０．４μｍ＋０．２μｍ）であり、合計６ペアの化合物層全体の平均厚さは３．６μｍ（＝０．６μｍ×６ペア）である。

【0119】

表８に示す発明品２９では、１サイクルで形成した第１層と、１サイクルで形成した第２層とを交互に１５回（１５ペア）、繰り返して化合物層を形成した。例えば、発明品２９では、１ペアあたりのサイクル数が１回、１ペアあたりの平均厚さが０．２μｍの第１層と、１ペアあたりのサイクル数が１回、１ペアあたりの平均厚さが０．０６μｍの第２層とを交互に繰り返し形成した。発明品２９の１ペアあたりの第１層及び第２層の合計の平均厚さは０．２６μｍ（＝０．２μｍ＋０．０６μｍ）であり、合計１５ペアの化合物層全体の平均厚さは３．９μｍ（＝０．２６μｍ×１５ペア）である。

【0120】

表７及び８の「化合物層全体の平均厚さ」欄には、化合物層全体（第１層及び第２層、又は第１層から第３層）の平均厚さを示す。実施例２の試料において、化合物層の平均厚さの測定方法は、実施例１の試料の場合と同様である。

【0121】

実施例１と同様の条件で、実施例２の発明品の化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布を測定した。各試料の化合物層の立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布に基づいて、０°以上９０°以下の範囲における最大強度Ｉａ、Ｉａを示す角度α_ａ、４０°以上９０°以下のα角の範囲における最大強度Ｉｂ、及びＩｂを示す角度α_ｂの値を求めた。表９に、実施例２の各試料のＩａを示す角度α_ａ、及びＩｂを示す角度α_ｂの値を示す。また、表９に、実施例２の、角度α_ｂと角度α_ａとの差（α_ｂ－α_ａ）、及びＩａに対するＩｂの比（Ｉｂ／Ｉａ）の値を示す。

【0122】

実施例１と同様に、実施例２の発明品の被覆切削工具に対して切削試験を行い、工具寿命を評価した。表１０に、実施例２の発明品の切削試験の結果を示す。

【0123】

＜切削試験の評価＞
実施例１及び２の切削試験において、本実施形態の発明品は、工具寿命が４２分以上であり、すべての比較品の工具寿命より長かった。したがって、本実施形態の発明品は、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具であるといえる。

【0124】

一方、実施例１の切削試験において、すべての比較品は、工具寿命が３６分以下だった。また、切削試験の際に、比較品１及び３～１１では、工具寿命に至ったときの損傷の形態が欠損であった。

【0125】

以上のことから、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し、工具寿命の長い被覆切削工具であることが明らかである。

【0126】

【表1】

【0127】

【表2】

【0128】

【表3】

【0129】

【表4】

【0130】

【表5】

【0131】

【表6】

【0132】

【表7】

【0133】

【表8】

【0134】

【表9】

【0135】

【表10】

【要約】

【課題】 優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を提供する。
【解決手段】 基材と被覆層とを含む被覆切削工具である。前記被覆層が、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ａｌ、Ｓｉ及びＢから選ばれる少なくとも１種と、Ｃ、Ｎ及びＯから選ばれる少なくとも１種とからなる立方晶の化合物を含む化合物層を有し、前記化合物層の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であり、前記化合物層の前記立方晶の（２００）面に関する正極点図のα軸のＸ線強度分布において、角度αが０°以上９０°以下の範囲における最大強度Ｉａを示す角度α_ａが５°以上２５°以下であり、及び角度αが４０°以上９０°以下の範囲における最大強度Ｉｂを示す角度α_ｂが４０°以上６０°未満であり、前記化合物層の前記Ｉａに対する前記Ｉｂの比（Ｉｂ／Ｉａ）が、０．５以上１．０未満である。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】