7824583 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】2026-02-25

(45)【発行日】2026-03-05

(54)【発明の名称】被覆切削工具

(51)【国際特許分類】

   B23B 27/14 20060101AFI20260226BHJP

   C23C 16/30 20060101ALI20260226BHJP

   C23C 16/36 20060101ALI20260226BHJP

   C23C 16/40 20060101ALI20260226BHJP

【ＦＩ】

B23B27/14 A

C23C16/30

C23C16/36

C23C16/40

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2024103830

(22)【出願日】2024-06-27

(65)【公開番号】P2026005467

(43)【公開日】2026-01-16

【審査請求日】2025-02-03

(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】範 滄宇

(72)【発明者】

【氏名】城地 司

【審査官】荻野 豪治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２４－０８２０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５８８４１３８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１４－１２４７５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１４０６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｂ ２７／１４

Ｂ２３Ｂ ５１／００

Ｂ２３Ｃ ５／１６

Ｂ２３Ｐ １５／２８

Ｃ２３Ｃ １６／３０ － １６／４２

(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る被覆切削工具であって、
前記被覆層は、前記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に含み、
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化合物層を含み、
前記中間層が、α型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ₂Ｏ₃層を含み、
前記上部層が、Ｔｉ炭窒化物からなるＴｉＣＮ層を含み、
前記被覆層全体の平均厚さが、８．５μｍ以上３０．０μｍ以下であり、
前記上部層の平均厚さが、１．０μｍ以上６．０μｍ以下であり、
前記上部層のＴｉＣＮ層において、下記式（ｉ）及び式（ｉｉ）で表される条件を満たし、
３０≦ＲＳＡ≦７０ （ｉ）
（式（ｉ）中、ＲＳＡは、前記基材の表面と平行な方向の前記上部層のＴｉＣＮ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ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（４２２）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ａが０度以上１５度未満である領域Ａの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
２０≦ＲＳＢ≦６０ （ｉｉ）
（式（ｉｉ）中、ＲＳＢは、前記基材の表面と平行な方向の前記上部層のＴｉＣＮ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ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（２２０）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ｂが０度以上１５度未満である領域Ｂの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
前記上部層のＴｉＣＮ層において、前記領域Ｂの平均径が、５．０μｍ未満である、被覆切削工具。

【請求項2】

前記上部層のＴｉＣＮ層において、前記領域Ｂの平均径が、１．０μｍ以上である、請求項１に記載の被覆切削工具。

【請求項3】

前記上部層のＴｉＣＮ層において、前記領域Ａの平均径が、５．０μｍ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4】

前記上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上１．２μｍ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】

前記中間層において、下記式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）が、５．０以上８．９以下である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。

【数1】

（式（ｉｉｉ）中、Ｉ（ｈ，ｋ，ｌ）は、中間層に含まれるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（ｈ，ｋ，ｌ）面を測定したＸ線回折によるピーク強度であり、Ｉ₀（ｈ，ｋ，ｌ）は、ＪＣＰＤＳカード番号１０－０１７３によるα型酸化アルミニウムの（ｈ，ｋ，ｌ）面の標準回折強度であり、（ｈ，ｋ，ｌ）は、（０，１，２）、（１，０，４）、（１，１，３）、（０，２，４）、（１，１，６）、（２，１，４）、（３，０，０）、（０，２，１０）及び（０，０，１２）の９の結晶面を指す。）

【請求項6】

前記中間層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ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7】

前記下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ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8】

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】

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には、基体の表面に、ＴｉＣＮ層を少なくとも１層含む多層からなる被覆層を設けた表面被覆部材であって、前記ＴｉＣＮ層のうちの最も上層に位置する上層ＴｉＣＮ層が、ＴｉＣＮ粒状結晶からなるとともに、Ｘ線回折測定において（４２２）ピークが最強である表面被覆部材が記載されている。

【0004】

また、例えば、特許文献２には、硬質合金表面に被覆層を設けた被覆硬質合金において、前記被覆層は、硬質合金側から順に内側層、中間層及び外側層を具え、この内側層は、周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物及びそれらの固溶体から選択された１種以上の層を含み、前記中間層は、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム及びそれらの固溶体から選択された１種以上の層を含み、前記外側層は、柱状組織を有する炭窒化チタン層を含む、周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化物及びそれらの固溶体ならびに酸化アルミニウムから選択された１種以上の層とを含み、前記被覆硬質合金の断面組織において中間層の表層部の最大粗さＡｍａｘと外側層中における柱状組織を有する炭窒化チタン層の表層部の最大粗さＢｍａｘとの関係が式１を満たすことを特徴とする被覆硬質合金が記載されている。
（Ｂｍａｘ／Ａｍａｘ）＜１ …式１
（ただし、０．５μｍ＜Ａｍａｘ＜４．５μｍ ０．５μｍ≦Ｂｍａｘ≦４．５μｍ）
また、特許文献２において、被覆硬質合金の断面組織において中間層の表層部の粗さの最大値Ａｍａｘと外側層中の柱状組織を有する炭窒化チタン層の表層部の粗さＢｍａｘとの関係が式２を満たすことが記載されている。
（Ｂｍａｘ／Ａｍａｘ）＜０．８ …式２
また、特許文献２において、前記外側層における柱状組織の炭窒化チタン層の式３に示す配向性指数ＴＣが、（２２０）面、（３１１）面、（３３１）面、（４２２）面のうちいずれかの面で最も大きく、その最大値が１．３以上３．５以下であることが記載されている。

【数1】

Ｉ（ｈｋｌ）、Ｉ（ｈ_xｋ_yｌ_z）：測定された（ｈｋｌ）、（ｈ_xｋ_yｌ_z）面の回折強度
Ｉｏ（ｈｋｌ）、Ｉｏ（ｈ_xｋ_yｌ_z）：ＡＳＴＭ標準による（ｈｋｌ）、（ｈ_xｋ_yｌ_z）面のＴｉＣとＴｉＮの粉末回折強度の平均値
（ｈｋｌ）、（ｈ_xｋ_yｌ_z）：（１１１）、（２００）、（２２０）、（３１１）、（３３１）、（４２０）、（４２２）、（５１１）の８面

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１４－１８８６２６号公報

【文献】国際公開第２０００／０７９０２２号

【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、耐チッピング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、近年、鋼の高速切削等、被覆切削工具に負荷が作用するような切削加工が増えており、かかる過酷な切削条件下において、従来の工具では耐摩耗性、耐チッピング性及び耐欠損性が十分でなく、工具寿命を長くできない。特許文献１に記載の表面被覆部材は、被覆層において、最も上層に位置する上層ＴｉＣＮ層が（４２２）ピークが最強となるＴｉＣＮ層であるため耐摩耗性に優れる一方で粒子が脱落しやすく、耐チッピング性及び耐欠損性に改善の余地がある。また、特許文献２に記載の被覆硬質合金は、外側層におけるＴｉＣＮ層（炭窒化チタン層）の（２２０）面に配向した粒子の分散状態が考慮されていないため、耐摩耗性、耐チッピング性及び耐欠損性に改善の余地がある。

【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、耐チッピング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】

本発明者らは、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結果、特定の構成にすると、耐摩耗性、耐チッピング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可能になるという知見を得て、本発明を完成するに至った。

【0009】

すなわち、本発明は下記のとおりである。
〔１〕
基材と、該基材の表面に形成された被覆層とを備える被覆切削工具であって、
前記被覆層は、前記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に含み、
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化合物層を含み、
前記中間層が、α型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ₂Ｏ₃層を含み、
前記上部層が、Ｔｉ炭窒化物からなるＴｉＣＮ層を含み、
前記被覆層全体の平均厚さが、８．５μｍ以上３０．０μｍ以下であり、
前記上部層の平均厚さが、１．０μｍ以上６．０μｍ以下であり、
前記上部層のＴｉＣＮ層において、下記式（ｉ）及び式（ｉｉ）で表される条件を満たし、
３０≦ＲＳＡ≦７０ （ｉ）
（式（ｉ）中、ＲＳＡは、前記基材の表面と平行な方向の前記上部層のＴｉＣＮ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ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（４２２）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ａが０度以上１５度未満である領域Ａの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
２０≦ＲＳＢ≦６０ （ｉｉ）
（式（ｉｉ）中、ＲＳＢは、前記基材の表面と平行な方向の前記上部層のＴｉＣＮ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ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（２２０）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ｂが０度以上１５度未満である領域Ｂの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
前記上部層のＴｉＣＮ層において、前記領域Ｂの平均径が、５．０μｍ未満である、被覆切削工具。
〔２〕
前記上部層のＴｉＣＮ層において、前記領域Ｂの平均径が、１．０μｍ以上である、〔１〕に記載の被覆切削工具。
〔３〕
前記上部層のＴｉＣＮ層において、前記領域Ａの平均径が、５．０μｍ以上３０．０μｍ以下である、〔１〕又は〔２〕に記載の被覆切削工具。
〔４〕
前記上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上１．２μｍ以下である、〔１〕～〔３〕のいずれかに記載の被覆切削工具。
〔５〕
前記中間層において、下記式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）が、５．０以上８．９以下である、〔１〕～〔４〕のいずれかに記載の被覆切削工具。

【数2】

（式（ｉｉｉ）中、Ｉ（ｈ，ｋ，ｌ）は、中間層に含まれるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（ｈ，ｋ，ｌ）面を測定したＸ線回折によるピーク強度であり、Ｉ₀（ｈ，ｋ，ｌ）は、ＪＣＰＤＳカード番号１０－０１７３によるα型酸化アルミニウムの（ｈ，ｋ，ｌ）面の標準回折強度であり、（ｈ，ｋ，ｌ）は、（０，１，２）、（１，０，４）、（１，１，３）、（０，２，４）、（１，１，６）、（２，１，４）、（３，０，０）、（０，２，１０）及び（０，０，１２）の９の結晶面を指す。）
〔６〕
前記中間層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下である、〔１〕～〔５〕のいずれかに記載の被覆切削工具。
〔７〕
前記下部層の平均厚さが、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下である、〔１〕～〔６〕のいずれかに記載の被覆切削工具。
〔８〕
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〕～〔７〕のいずれかに記載の被覆切削工具。

【発明の効果】

【0010】

本発明の被覆切削工具は、優れた耐摩耗性、耐チッピング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。

【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断面図である。

【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、該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、被覆層は、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に含み、下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を含み、中間層が、α型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ₂Ｏ₃層を含み、上部層が、Ｔｉ炭窒化物からなるＴｉＣＮ層を含み、被覆層全体の平均厚さが、８．５μｍ以上３０．０μｍ以下であり、上部層の平均厚さが、１．０μｍ以上６．０μｍ以下であり、上部層のＴｉＣＮ層において、下記式（ｉ）及び式（ｉｉ）で表される条件を満たし、
３０≦ＲＳＡ≦７０ （ｉ）
（式（ｉ）中、ＲＳＡは、基材の表面と平行な方向の上部層のＴｉＣＮ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、ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（４２２）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ａが０度以上１５度未満である領域Ａの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
２０≦ＲＳＢ≦６０ （ｉｉ）
（式（ｉｉ）中、ＲＳＢは、基材の表面と平行な方向の上部層のＴｉＣＮ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、ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（２２０）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ｂが０度以上１５度未満である領域Ｂの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径が、５．０μｍ未満である。

【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、耐チッピング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、耐チッピング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、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を含有する。本実施形態の被覆切削工具は、基材とα型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ₂Ｏ₃層を含有する中間層との間に、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は、上部層がＴｉ炭窒化物からなるＴｉＣＮ層を含有することにより、硬さが高くなるため、耐摩耗性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層全体の平均厚さが８．５μｍ以上であることにより、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層全体の平均厚さが３０．０μｍ以下であることにより、被覆層の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部層の平均厚さが１．０μｍ以上であることにより、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、上部層の平均厚さが６．０μｍ以下であることにより、被覆層の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＡが３０面積％以上であることにより、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＡが７０面積％以下であることにより、粒子の脱落が抑制されるため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＢが２０面積％以上であることにより、粒子の脱落が抑制されるため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＢが６０面積％以下であることにより、耐摩耗性に優れる。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径が、５．０μｍ未満であることにより、領域Ｂが、ＴｉＣＮ層中に分散して形成されていることを示し、上述のＲＳＢを２０面積％以上とすることによる粒子の脱落抑制の効果を有効かつ確実に奏することができ、また、粗大な領域Ｂが減少するため、耐摩耗性が向上する。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、耐チッピング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。

【0015】

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６は、基材１と、基材１の表面に形成された被覆層５とを備え、被覆層５には、下部層２、中間層３、及び上部層４が基材側からこの順序で上方向に積層されている。

【0016】

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。

【0017】

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、セラミックス及び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。

【0018】

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。

【0019】

本実施形態に用いる被覆層は、全体の平均厚さが、８．５μｍ以上３０．０μｍ以下である。本実施形態の被覆切削工具は、被覆層全体の平均厚さが８．５μｍ以上であることにより、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層全体の平均厚さが３０．０μｍ以下であることにより、被覆層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、被覆層全体の平均厚さは、１１．３μｍ以上２８．１μｍ以下であることが好ましく、１３．５μｍ以上２５．１μｍ以下であることがより好ましい。
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ことで求めることができる。

【0020】

［下部層］
本実施形態に用いる下部層は、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化合物層を含む。本実施形態の被覆切削工具は、基材とα型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ₂Ｏ₃層を含有する中間層との間に、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。

【0021】

下部層におけるＴｉ化合物層としては、特に限定されないが、例えば、ＴｉＣからなるＴｉＣ層、ＴｉＮからなるＴｉＮ層、ＴｉＣＮからなるＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯからなるＴｉＣＯ層、ＴｉＣＮＯからなるＴｉＣＮＯ層、ＴｉＯＮからなるＴｉＯＮ層、及びＴｉＢ₂からなるＴｉＢ₂層が挙げられる。

【0022】

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、３層で構成されていることが更に好ましい。下部層に含まれるＴｉ化合物層を構成するＴｉ化合物としては、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、ＴｉＣＮＯ層、及びＴｉＣＯ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。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。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ＴｉＣＮＯ層であり、該ＴｉＣＮＯ層がα－Ａｌ₂Ｏ₃層を含有する中間層と接するように形成すると、密着性が一層向上する傾向にある。下部層が３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、第２層の表面に、ＴｉＣＮＯ層又はＴｉＣＯ層を第３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、第２層の表面に、ＴｉＣＮＯ層を第３層として形成してもよい。

【0023】

本実施形態に用いる下部層の平均厚さは、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、下部層の平均厚さが３．０μｍ以上であることにより、耐摩耗性に優れる傾向にある。一方、本実施形態の被覆切削工具は、下部層の平均厚さが１５．０μｍ以下であることにより、被覆層の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、下部層の平均厚さは、３．２μｍ以上１４．５μｍ以下であることが好ましく、４．０μｍ以上１３．０μｍ以下であることがより好ましい。

【0024】

本実施形態に用いる下部層において、例えば、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、０．１μｍ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。

【0025】

本実施形態に用いる下部層において、例えば、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、３．０μｍ以上１４．０μｍ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、３．５μｍ以上１２．５μｍ以下であることがより好ましく、４．５μｍ以上９．５μｍ以下であることが更に好ましい。

【0026】

本実施形態に用いる下部層において、例えば、ＴｉＣＮＯ層又はＴｉＣＯ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、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。同様の観点から、ＴｉＣＮＯ層又はＴｉＣＯ層の平均厚さは、０．２μｍ以上１．０μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以上１．０μｍ以下であることが更に好ましい。

【0027】

下部層における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。

【0028】

［中間層］
本実施形態に用いる中間層は、α型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ₂Ｏ₃層を含有する。

【0029】

本実施形態に用いる中間層の平均厚さは、３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、α－Ａｌ₂Ｏ₃層を含有する中間層の平均厚さが３．０μｍ以上であると、耐摩耗性に優れる傾向にある。また、後述するＴＣ（０，０，１２）の制御が容易となる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、α－Ａｌ₂Ｏ₃層を含有する中間層の平均厚さが１５．０μｍ以下であると、被覆層の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、中間層の平均厚さは、４．０μｍ以上１４．０μｍ以下であることがより好ましく、５．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが更に好ましい。

【0030】

本実施形態の被覆切削工具は、中間層において、下記式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）が、５．０以上８．９以下であることが好ましい。

【数3】

（式（ｉｉｉ）中、Ｉ（ｈ，ｋ，ｌ）は、中間層に含まれるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（ｈ，ｋ，ｌ）面を測定したＸ線回折によるピーク強度であり、Ｉ₀（ｈ，ｋ，ｌ）は、ＪＣＰＤＳカード番号１０－０１７３によるα型酸化アルミニウムの（ｈ，ｋ，ｌ）面の標準回折強度であり、（ｈ，ｋ，ｌ）は、（０，１，２）、（１，０，４）、（１，１，３）、（０，２，４）、（１，１，６）、（２，１，４）、（３，０，０）、（０，２，１０）及び（０，０，１２）の９の結晶面を指す。）

【0031】

本実施形態の被覆切削工具は、中間層において、上記式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）が、５．０以上であることにより、耐摩耗性に優れる傾向にある。一方、本実施形態の被覆切削工具は、中間層において、上記式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）が、８．９以下であると、容易に製造することができる。同様の観点から、上記式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）は、５．３以上８．８以下であることがより好ましく、６．３以上８．４以下であることが更に好ましい。
なお、本実施形態において、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）は、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。

【0032】

中間層は、α型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ₂Ｏ₃層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型の酸化アルミニウム（α型Ａｌ₂Ｏ₃）以外の成分を含んでもよく、含まなくてもよい。

【0033】

［上部層］
本実施形態に用いる上部層は、Ｔｉ炭窒化物からなるＴｉＣＮ層を含む。本実施形態の被覆切削工具は、上部層がＴｉ炭窒化物からなるＴｉＣＮ層を含有することにより、硬さが高くなるため、耐摩耗性が向上する。

【0034】

また、本実施形態に用いる上部層のＴｉＣＮ層において、下記式（ｉ）及び式（ｉｉ）で表される条件を満たす。
３０≦ＲＳＡ≦７０ （ｉ）
（式（ｉ）中、ＲＳＡは、前記基材の表面と平行な方向の前記上部層のＴｉＣＮ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ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（４２２）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ａが０度以上１５度未満である領域Ａの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
２０≦ＲＳＢ≦６０ （ｉｉ）
（式（ｉｉ）中、ＲＳＢは、前記基材の表面と平行な方向の前記上部層のＴｉＣＮ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ＴｉＣＮ層の断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（２２０）面の法線とがなす角度（単位：度）である方位差Ｂが０度以上１５度未満である領域Ｂの断面積の合計の割合（単位：面積％）である。）
なお、ここで、ＲＳＡ及びＲＳＢの分析位置は、上部層におけるＴｉＣＮ層の平均厚さの、基材側から６０％以上が残った位置の、基材の表面と平行な方向に露出させた断面とする。

【0035】

本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＡが３０面積％以上であることにより、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＡが７０面積％以下であることにより、粒子の脱落が抑制されるため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。同様の観点から、ＲＳＡは、３３面積％以上６８面積％以下であることがより好ましく、４０面積％以上６４面積％以下であることがさらに好ましい。また、本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＢが２０面積％以上であることにより、粒子の脱落が抑制されるため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、ＲＳＢが６０面積％以下であることにより、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、ＲＳＢは、２２面積％以上５８面積％以下であることがより好ましく、２４面積％以上５６面積％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、ＲＳＡ及びＲＳＢは、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。

【0036】

本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径が、５．０μｍ未満である。本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径が、５．０μｍ未満であることにより、領域Ｂが、ＴｉＣＮ層中に分散して形成されていることを示し、上述のＲＳＢを２０面積％以上とすることによる粒子の脱落抑制の効果を有効かつ確実に奏することができ、また、粗大な領域Ｂが減少するため、耐摩耗性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径が、１．０μｍ以上であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径が、１．０μｍ以上であると、領域Ｂによる粒子の脱落抑制の効果を有効かつ確実に奏する傾向にある。同様の観点から、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径は、１．１μｍ以上４．８μｍ以下であることがより好ましく、１．５μｍ以上４．６μｍ以下であることが更に好ましい。

【0037】

また、本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ａの平均径が、５．０μｍ以上３０．０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ａの平均径が５．０μｍ以上であると、上述のＲＳＡを３０面積％以上とすることによる耐摩耗性向上の効果が一層向上する傾向にある。一方、本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ａの平均径が３０．０μｍ以下であると、製造が容易である。同様の観点から、上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ａの平均径は、５．３μｍ以上２７．５μｍ以下であることがより好ましく、６．０μｍ以上１８．５μｍ以下であることが更に好ましい。

【0038】

なお、本実施形態において、領域Ｂの平均径は、該領域ごとの円相当径を求め、その面積平均値を「領域Ｂの平均径」として求める。また、領域Ａの平均径も特定する領域を領域Ｂに代えて領域Ａとすること以外は「領域Ｂの平均径」と同様の方法で求める。具体的には、後述する実施例に記載の方法により求めることができる。

【0039】

本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径が、０．３μｍ以上１．２μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径が０．３μｍ以上であると、耐欠損性が向上する傾向にある。一方、本実施形態の被覆切削工具は、上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径が１．２μｍ以下であると、耐摩耗性が向上する傾向にある。同様の観点から、上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径は、０．５μｍ以上１．１μｍ以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態において、ＴｉＣＮ層の粒子の平均粒径は、該粒子ごとに円相当径を求め、その面積平均値を平均粒径として算出する。具体的には、後述する実施例に記載の方法により算出することができる。

【0040】

本実施形態に用いる上部層は、Ｔｉ炭窒化物からなるＴｉＣＮ層以外に、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含んでいてもよい。
また、上部層におけるＴｉＣＮ層以外のＴｉ化合物層としては、特に限定されないが、例えば、ＴｉＣからなるＴｉＣ層、ＴｉＮからなるＴｉＮ層、ＴｉＣＯからなるＴｉＣＯ層、ＴｉＣＮＯからなるＴｉＣＮＯ層、ＴｉＯＮからなるＴｉＯＮ層が挙げられる。中でも、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮＯ層が好ましい。

【0041】

上部層は、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。上部層が複層で構成されている場合には、中間層と接する側の層として、後述する密着層を形成することが好ましく、また、ＴｉＣＮ層の基材とは反対側の表面に別の層を形成していてもよい。上部層が２層で構成されている場合には、ＴｉＣＮ層を第１層として形成し、第１層の表面にＴｉＮ層を第２層として形成してもよい。また、上部層が３層で構成されている場合には、中間層と接する側に密着層として、ＴｉＣＮＯ層又はＴｉＣＯ層を形成し、密着層の表面にＴｉＣＮ層を第２層として形成し、第２層の表面にＴｉＮ層を第３層として形成してもよい。

【0042】

本実施形態に用いる上部層の平均厚さは、１．０μｍ以上６．０μｍ以下である。本実施形態の被覆切削工具は、上部層の平均厚さが１．０μｍ以上であることにより、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の被覆切削工具は、上部層の平均厚さが６．０μｍ以下であることにより、被覆層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、上部層の平均厚さは、１．３μｍ以上５．８μｍ以下であることが好ましく、１．４μｍ以上５．７μｍ以下であることがより好ましい。

【0043】

上部層におけるＴｉＣＮ層の平均厚さは、１．０μｍ以上５．５μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、上部層におけるＴｉＣＮ層の平均厚さが１．０μｍ以上であることにより、耐摩耗性が向上する傾向にある。また、本実施形態の被覆切削工具は、上部層におけるＴｉＣＮ層の平均厚さが５．５μｍ以下であることにより、被覆層の密着性が向上するため、耐チッピング性及び耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、上部層におけるＴｉＣＮ層の平均厚さは、１．２μｍ以上５．５μｍ以下であることがより好ましく、２．０μｍ以上５．５μｍ以下であることが更に好ましい。

【0044】

本実施形態に用いる上部層が中間層と接している場合、上部層において、中間層と接する側の密着層（以下、単に「密着層」とも記す）として、ＴｉＣＯからなる層、ＴｉＯＮからなる層、及びＴｉＣＮＯからなる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。本実施形態に用いる上部層は、このような密着層を備えると中間層との密着性が向上する傾向にある。同様の観点から、密着層としては、ＴｉＣＯ層又はＴｉＣＮＯ層がより好ましい。

【0045】

本実施形態に用いる上部層において、密着層の平均厚さは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具は、密着層の平均厚さが０．１μｍ以上であると、上部層と中間層との密着性に優れ、耐チッピング性が向上する傾向にある。一方、本実施形態の被覆切削工具は、密着層の平均厚さが１．０μｍ以下であると、耐摩耗性が向上する傾向にある。同様の観点から、密着層の平均厚さは、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。

【0046】

本実施形態に用いる上部層が複層（例えば、２層又は３層）で構成されている場合には、上部層を構成する層のうち最も基材から遠い最外層（以下、単に「最外層」とも記す）としてＴｉＮ層を形成してもよい。本実施形態の被覆切削工具は、上部層がこのような最外層を備えると、使用したコーナーを識別することが容易となる傾向にある。
本実施形態に用いる上部層において、このような最外層の平均厚さの範囲としては、例えば０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下であり、より好ましくは０．１μｍ以上０．３μｍ以下である。

【0047】

上部層におけるＴｉ化合物層は、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層であるが、上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。

【0048】

［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を構成する各層の形成方法として、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。

【0049】

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－Ａｌ₂Ｏ₃層の核を形成し、その核が形成された状態で、α－Ａｌ₂Ｏ₃層を形成する。さらに、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の表面にＴｉＣＮ層を含むＴｉ化合物層からなる上部層を形成する。

【0050】

下部層におけるＴｉ化合物層の形成方法として、特に限定されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。
例えば、Ｔｉの窒化物層（以下、「ＴｉＮ層」ともいう。）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３５０～４５０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。

【0051】

Ｔｉの炭化物層（以下、「ＴｉＣ層」ともいう。）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。

【0052】

Ｔｉの炭窒化物層（以下、「ＴｉＣＮ層」ともいう。）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７０～９０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。

【0053】

下部層におけるＴｉの炭窒酸化物層（以下、「ＴｉＣＮＯ層」ともいう。）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。

【0054】

Ｔｉの炭酸化物層（以下、「ＴｉＣＯ層」ともいう。）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。

【0055】

また、α－Ａｌ₂Ｏ₃層（以下、単に「Ａｌ₂Ｏ₃層」ともいう。）からなる中間層は、例えば、以下の方法により形成される。

【0056】

まず、下部層のうち基材から最も離れた層の表面の酸化は、原料組成をＣＯ₂：０．１～０．５ｍｏｌ％、Ｈ₂Ｓ：０．０５～０．１５ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を９００～９５０℃、圧力を６０～８０ｈＰａ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、１～５分であることが好ましい。

【0057】

その後、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の核は、原料組成をＡｌＣｌ₃：１．０～４．０ｍｏｌ％、ＣＯ：０．０５～２．０ｍｏｌ％、ＣＯ₂：１．０～３．０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：２．０～３．０ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を９００～９５０℃、圧力を６０～８０ｈＰａとする化学蒸着法で形成される（核形成工程）。核形成工程の好ましい時間は、３～３０分である。

【0058】

そして、α－Ａｌ₂Ｏ₃層は、原料組成をＡｌＣｌ₃：３．５～５．５ｍｏｌ％、ＣＯ₂：３．０～４．０ｍｏｌ％、ＨＣｌ：３．５～４．５ｍｏｌ％、Ｈ₂Ｓ：０．４～１．０ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を９８０～１０３０℃、圧力を７０～９０ｈＰａとする化学蒸着法で形成される（成膜工程）。

【0059】

中間層において、式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）を上記特定の範囲とするためには、例えば、成膜工程におけるガス組成中のＨ₂Ｓの割合を制御したり、中間層の平均厚さを制御したりすればよい。より具体的には、例えば、成膜工程におけるガス組成中のＨ₂Ｓの割合を大きくしたり、中間層の平均厚さを大きくしたりすることにより、式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）を大きくできる傾向にある。
また、後述する上部層を形成する第１工程を実施し、かつ式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）を大きくすることにより、領域Ａの平均径を大きくできる傾向にある。

【0060】

さらに、上部層の形成方法として、特に限定されないが、例えば、以下の方法を挙げることができる。まず、中間層（α－Ａｌ₂Ｏ₃層）と接触する側に密着層を形成する場合は、上部層を形成する第１工程として、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の表面にＴｉ化合物層（密着層）を形成する。次に、上部層を形成する第２工程として、ＴｉＣＮ層を密着層の表面に形成する。さらに、ＴｉＣＮ層の表面にＴｉ化合物層を形成してもよい。また、上部層を形成する第１工程として、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の表面にＴｉＣＮ層を形成し、次いで、上部層を形成する第２工程として、さらにＴｉＣＮ層を形成してもよい。

【0061】

上部層を形成する第１工程として、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の表面に、例えば、ＴｉＣＮＯ層を形成する場合は、原料組成をＴｉＣｌ₄：７．５～１０．０ｍｏｌ％、Ｃ₂Ｈ₄：１．２～３．５ｍｏｌ％、ＣＨ₃ＣＮ：０．７～１．２ｍｏｌ％、ＣＯ：１．８～２．４ｍｏｌ％、Ｎ₂：１５．０～２５．０ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を７６０～８５０℃、圧力を７０～１１０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。

【0062】

上部層を形成する第１工程として、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の表面に、例えば、ＴｉＣＮ層を形成する場合は、原料組成をＴｉＣｌ₄：７．５～１０．０ｍｏｌ％、Ｃ₂Ｈ₄：１．２～３．５ｍｏｌ％、ＣＨ₃ＣＮ：０．７～１．２ｍｏｌ％、Ｎ₂：１５．０～２５．０ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を７６０～８５０℃、圧力を７０～１１０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。ここで、ＴｉＣＮ層を形成する時間は、１５～２５分であることが好ましい。

【0063】

上部層を形成する第２工程として、ＴｉＣＮ層を形成する場合は、原料組成をＴｉＣｌ₄：５．０～７．０ｍｏｌ％、ＣＨ₃ＣＮ：１．５～２．５ｍｏｌ％、Ｎ₂：１５．０～２５．０ｍｏｌ％、Ｈ₂：残部とし、温度を８００～９００℃、圧力を７０～１２０ｈＰａとする化学蒸着法で形成することができる。

【0064】

さらに、ＴｉＣＮ層の表面にＴｉＮ層を形成する場合は、原料組成をＴｉＣｌ₄：５．０～１０．０ｍｏｌ％、Ｎ₂：２０．０～６０．０ｍｏｌ％、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。

【0065】

上部層のＴｉＣＮ層において、ＲＳＡを上記特定の範囲とするためには、例えば、上述した上部層を形成する第１工程を実施し、かつ式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）を制御したりすればよい。より具体的には、例えば、上述した上部層を形成する第１工程を実施し、かつ式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）を大きくしたりすることにより、ＲＳＡを大きくできる傾向にある。

【0066】

上部層のＴｉＣＮ層において、ＲＳＢを上記特定の範囲とするためには、例えば、上部層を形成する第１工程において、中間層の表面に最初に形成する層がＴｉＣＮ層の場合、ガス組成中のＣ₂Ｈ₄の割合を制御したりすればよい。より具体的には、上部層を形成する第１工程において、中間層の表面に最初に形成する層がＴｉＣＮ層の場合、ガス組成中のＣ₂Ｈ₄の割合を大きくしたりすることにより、ＲＳＢを大きくできる傾向にある。
また、上部層のＴｉＣＮ層において、ＲＳＢを上記特定の範囲とするためには、例えば、上部層を形成する第１工程において、中間層の表面に最初に形成する層がＴｉＣＮＯ層の場合、ＴｉＣＮＯ層の平均厚さを制御したり、ガス組成中のＣ₂Ｈ₄及び／又はＣＯの割合を制御したりすればよい。より具体的には、上部層を形成する第１工程において、中間層の表面に最初に形成する層がＴｉＣＮＯ層の場合、ＴｉＣＮＯ層の平均厚さを大きくしたり、ガス組成中のＣ₂Ｈ₄及び／又はＣＯの割合を大きくしたりすることにより、ＲＳＢを大きくできる傾向にある。

【0067】

上部層のＴｉＣＮ層において、領域Ｂの平均径を上記特定の範囲とするためには、例えば、上部層を形成する第１工程において、温度を制御したりすればよい。より具体的には、上部層を形成する第１工程において、温度を低くすることにより、領域Ｂの平均径を小さくできる傾向にある。

【0068】

上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径を上記特定の範囲とするためには、例えば、上部層を形成する第２工程において、温度を制御したりすればよい。より具体的には、上部層を形成する第２工程において、温度を高くすることにより、粒子の平均粒径を大きくできる傾向にある。また、上部層のＴｉＣＮ層において、粒子の平均粒径を大きくすると、領域Ａ及び領域Ｂの平均径を大きくできる傾向にある。

【0069】

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逃げ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。

【実施例】

【0070】

以下、実施例を挙げ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。

【0071】

基材として、インサート形状：ＣＮＭＧ１２０４０８（ＩＳＯ規格）を有し、８７．０％ＷＣ－８．６％Ｃｏ－２．０％ＴｉＮ－２．０％ＮｂＣ－０．４％Ｃｒ₃Ｃ₂（以上質量％）の組成を有する超硬合金製の切削インサートを用意した。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。

【0072】

［発明品１～２６及び比較品１～１５］
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、基材の表面に下部層を形成した。具体的には、基材を外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に組成を示すＡ層を、表６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に組成を示すＢ層を、表６に示す平均厚さになるよう、Ａ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に組成を示すＣ層を、表６に示す平均厚さになるよう、Ｂ層の表面に形成した。これにより、３層から構成された下部層を形成した。その後、表２に示す組成、温度及び圧力の条件の下、表２に示す時間にて、下部層の表面に酸化処理を施した。次いで、表２に示す原料組成、温度及び圧力の条件の下、表２に示す時間にて、酸化処理を施した下部層の表面にα型酸化アルミニウム（α－Ａｌ₂Ｏ₃）の核を形成した。さらに、表３に示す原料組成、温度及び圧力の条件の下、下部層及びα型酸化アルミニウム（α－Ａｌ₂Ｏ₃）の核の表面に、表６に組成を示す中間層（α－Ａｌ₂Ｏ₃層）を、表６に示す平均厚さになるよう形成した。次いで、中間層（α－Ａｌ₂Ｏ₃層）の表面に上部層を形成した。具体的には、まず、上部層を形成する第１工程として、発明品１～２０及び２５～２６並びに比較品１～１１及び１３～１６については、表４に示す原料組成、温度及び圧力の条件の下、表７に組成を示すＸ層（密着層）を、表７に示す平均厚さになるよう、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の表面に形成した。なお、発明品２１～２４については、表４に示す原料組成、温度及び圧力の条件の下、上部層を形成する第１工程を２０分間実施し、表７に組成を示すＹ層（ＴｉＣＮ層）の一部（平均厚さ：約０．２μｍ）を中間層（α－Ａｌ₂Ｏ₃層）の表面に形成した。なお、比較品１２については、上部層を形成する第１工程を実施しなかった。次に、上部層を形成する第２工程として、表５に示す原料組成、温度及び圧力の条件の下、表７に組成を示すＹ層を、表７に示す平均厚さになるよう、Ｘ層の表面又は中間層（α－Ａｌ₂Ｏ₃層）の表面に形成した。なお、発明品２１～２４については、表７に組成を示すＹ層（ＴｉＣＮ層）を、上部層を形成する第１工程と第２工程との合計で表７に示す平均厚さになるように中間層（α－Ａｌ₂Ｏ₃層）の表面に形成した。さらに、発明品５～１０、１４～１６、２０、２３及び２４、並びに比較品１～３、５～９、１２、１４及び１５については、表１に示す原料組成、温度及び圧力の条件の下、表７に組成を示すＺ層（最外層）を、表７に示す平均厚さになるよう、Ｙ層の表面に形成した。こうして、発明品１～２６及び比較品１～１５の被覆切削工具を得た。

【0073】

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逃げ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逃げ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。

【0074】

【表1】

【0075】

【表2】

【0076】

【表3】

【0077】

【表4】

【0078】

【表5】

【0079】

【表6】

【0080】

【表7】

【0081】

［ＲＳＡ及びＲＳＢ］
ＲＳＡ及びＲＳＢを以下のとおり算出した。
得られた試料において、上部層におけるＴｉＣＮ層の平均厚さの、基材側から８０％が残った位置の、基材の表面と平行な方向に上部層のＴｉＣＮ層の断面を露出させた。得られた断面を鏡面研磨し、その鏡面研磨面を電解放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で観察した。ＦＥ－ＳＥＭに付属した電子後方散乱解析像装置（ＥＢＳＤ）を用いて、露出させた断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（４２２）面の法線とがなす方位差Ａを測定した。方位差Ａが０度以上１５度未満である領域の断面積の、分析を行った上部層のＴｉＣＮ層の断面積の合計（方位差Ａが０度以上４５度以下の範囲内にある上部層のＴｉＣＮ層の断面積の合計：ＲＳＡ_Total）１００面積％に対する割合をＲＳＡ（単位：面積％）とした。具体的には、まず、方位差Ａが０度以上１５度未満の範囲内にある領域の断面積と、０度以上４５度以下の範囲内にある領域の断面積を求めた。なお、０度以上４５度以下の領域の断面積の合計は１００面積％となる。これら方位差Ａに基づいた断面積の内、方位差Ａが０度以上１５度未満の範囲内にある領域の断面積の合計を、ＲＳＡ_Totalに対する比率として表したものをＲＳＡとした。同様に、ＦＥ－ＳＥＭに付属したＥＢＳＤを用いて、露出させた断面の法線と、ＴｉＣＮ層の粒子の（２２０）面の法線とがなす方位差Ｂを測定した。方位差Ｂが０度以上１５度未満である領域の断面積の、分析を行った上部層のＴｉＣＮ層の断面積の合計（方位差Ｂが０度以上４５度以下の範囲内にある上部層のＴｉＣＮ層の断面積の合計：ＲＳＢ_Total）１００面積％に対する割合をＲＳＢ（単位：面積％）とした。具体的には、まず、方位差Ｂが０度以上１５度未満の範囲内にある領域の断面積と、０度以上４５度以下の範囲内にある領域の断面積を求めた。なお、０度以上４５度以下の領域断面の面積の合計は１００面積％となる。これら方位差Ｂに基づいた断面積の内、方位差Ｂが０度以上１５度未満の範囲内にある領域の断面積の合計を、ＲＳＢ_Totalに対する比率として表したものをＲＳＢとした。以上の測定結果を下記表８に示す。なお、ＥＢＳＤによる測定は、以下のようにして行った。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１２０μｍ×１２０μｍにて、０．０５μｍのステップサイズ（測定点間の距離）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ＴｉＣＮ層の断面積は、その面積に対応するピクセルの総和とした。すなわち、方位差Ａ及びＢに基づいた各領域の断面積の合計は、各方位差の範囲に該当する領域の断面が占めるピクセルを集計し、面積に換算して求めた。同様のＥＢＳＤによる測定を、上述の測定範囲において合計３視野で行い、得られた各面積の平均値を求めた。得られた平均値から、ＲＳＡ及びＲＳＢを算出した。

【0082】

［各領域の平均径］
領域Ａの平均径は、該領域ごとの円相当径を求め、その面積平均値を「領域Ａの平均径」として求めた。具体的には以下の方法で求めた。測定範囲１２０μｍ×１２０μｍにて、０．０５μｍのステップサイズ（測定点間の距離）というＥＢＳＤの設定で、合計３視野でＥＢＳＤによる測定を行った。方位差Ａが０度以上１５度未満である測定点と、それ以外の測定点との間の境界によって囲まれた、方位差Ａが０度以上１５度未満である領域を１つの領域Ａと定義し、各領域Ａの占める断面積を求めた。得られた断面積と同じ面積を有する円の直径を各領域Ａの径とした。測定範囲に含まれる領域Ａの径の面積平均径を領域Ａの平均径とした。
また、「領域Ｂの平均径」の測定方法については、特定した境界が「方位差Ｂが０度以上１５度未満である測定点とそれ以外の測定点との間の境界」であり、特定した領域が「方位差Ｂが０度以上１５度未満である領域」であること以外は、領域Ａの平均径と同じ方法とした。結果を下記表８に示す。

【0083】

［ＴｉＣＮ層の粒子の平均粒径］
ＴｉＣＮ層の粒子の平均粒径は、該粒子ごとに円相当径を求め、その面積平均値を平均粒径として算出した。具体的には以下のとおり算出した。測定範囲１２０μｍ×１２０μｍにて、０．０５μｍのステップサイズ（測定点間の距離）というＥＢＳＤの設定で、合計３視野でＥＢＳＤによる測定を行った。このとき、方位差が５°以上の測定点間の境界を粒界とした。粒界で囲まれた領域を１つの粒子と定義し、各粒子の占める断面積を求めた。得られた断面積と同じ面積を有する円の直径を各粒子の粒径とした。測定範囲に含まれる全ての粒子の粒径の面積平均径をＴｉＣＮ層の粒子の平均粒径とした。結果を下記表８に示す。

【0084】

【表8】

【0085】

［α－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）］
得られた試料について、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ集中法光学系のＸ線回折測定を、出力：４５ｋＶ、２００ｍＡ、入射側ソーラースリット：５°、発散縦スリット：２／３°、発散縦制限スリット：５ｍｍ、散乱スリット：８ｍｍ、受光側ソーラースリット：５°、受光スリット：１０ｍｍ、検出器：Ｄ/ｔｅｘ ｕｌｔｒａ、スキャンモード：連続、サンプリング幅：０．０１°、スキャンスピード：１２°／分、２θ測定範囲：２５°～１４０°とする条件で行った。装置は、株式会社リガク製のＸ線回折装置（型式「ＳｍａｒｔＬａｂ」）を用いた。Ｘ線回折図形から中間層におけるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の各結晶面のピーク強度を求めた。得られた各結晶面のピーク強度から、下記式（ｉｉｉ）で表されるα－Ａｌ₂Ｏ₃層の（０，０，１２）面の組織係数ＴＣ（０，０，１２）を求めた。結果を表９に示す。

【数4】

（式（ｉｉｉ）中、Ｉ（ｈ，ｋ，ｌ）は、α－Ａｌ₂Ｏ₃層の（ｈ，ｋ，ｌ）面を測定したＸ線回折によるピーク強度であり、Ｉ₀（ｈ，ｋ，ｌ）は、ＪＣＰＤＳカード番号１０－０１７３によるα－Ａｌ₂Ｏ₃の（ｈ，ｋ，ｌ）面の標準回折強度であり、（ｈ，ｋ，ｌ）は、（０，１，２）、（１，０，４）、（１，１，３）、（０，２，４）、（１，１，６）、（２，１，４）、（３，０，０）、（０，２，１０）及び（０，０，１２）の９の結晶面を指す。）

【0086】

【表9】

【0087】

得られた発明品１～２６及び比較品１～１５を用いて、下記の条件にて切削試験１及び切削試験２を行った。切削試験１は耐摩耗性及び耐チッピング性を評価する試験であり、切削試験２は耐欠損性を評価する試験である。各切削試験の結果を表１０に示す。

【0088】

［切削試験１］
被削材：ＳＣＭ４１５、
被削材形状：外周面に、等間隔に２本の溝が入っている丸棒、
切削速度：２４０ｍ／分、
切り込み深さ：１．５ｍｍ、
送り：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ、
クーラント：水溶性クーラント、
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。また、１０分加工後の損傷形態をＳＥＭで確認した。

【0089】

［切削試験２］
被削材：Ｓ４５Ｃ、
被削材形状：外周面に、等間隔に４本の溝が入っている丸棒、
切削速度：１８０ｍ／分、
切り込み深さ：１．５ｍｍ、
送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、
クーラント：水溶性クーラント、
評価項目：試料が欠損に至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの衝撃回数を測定した。

【0090】

切削試験１の工具寿命に至るまでの加工時間について、３７分以上を「Ａ」、２５分以上３７分未満を「Ｂ」、２５分未満を「Ｃ」として評価した。切削試験２の工具寿命に至るまでの累積の衝撃回数について、１５０００回以上を「Ａ」、１００００回以上１５０００回未満を「Ｂ」、１００００回未満を「Ｃ」として評価した。この評価では、「Ａ」が最も優れており、次に「Ｂ」が優れており、「Ｃ」が最も劣っていることを意味し、Ａ又はＢを多く有するほど切削性能に優れることを意味する。得られた評価の結果を表１０に示す。なお、比較品１５は、１０分加工を終える前に欠損したため、「－」と記載した。

【0091】

【表10】

【0092】

表１０に示す結果より、発明品の切削試験１及び切削試験２の評価は、どちらも「Ａ」又は「Ｂ」の評価であった。一方、比較品の評価は、チッピング試験及び摩耗試験の両方又はいずれかが、「Ｃ」であった。よって、発明品の耐摩耗性、耐チッピング性及び耐欠損性は、比較品と比べて、総じて、より優れていることが分かる。

【0093】

以上の結果より、発明品は、耐摩耗性、耐チッピング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】

【0094】

本発明の被覆切削工具は、優れた耐摩耗性、耐チッピング性及び耐欠損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】

【0095】

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

【図1】