JP2002103304A - クロムの酸化物または酸窒化物の皮膜および該皮膜を形成した切削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＶＤ処理により硬質皮膜を施した切削工具
に、干渉色を呈するクロムの酸化物または酸窒化物の皮
膜を形成することで、硬質被覆処理が施されている旨を
ユーザーに覚知させる。 【解決手段】 刃部の母材が工具鋼、超硬合金その他サ
ーメットの何れかよりなる切削工具であって、刃部にＰ
ＶＤ処理することで刃部表面に層状に形成され、クロム
またはクロムの窒化物、炭化物、炭窒化物の何れか１つ
若しくは２つ以上からなる硬質皮膜層と、ＰＶＤ処理に
際して窒素および酸素の流量比が０：１０〜４：１の範
囲になるよう制御することで切削工具に形成され、自然
光における分光色の一部または全部が縞状に分布する干
渉色を呈するクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜とか
らなり、クロムの酸化物または酸窒化物の皮膜が呈する
干渉色をもって、硬質被覆処理が施されている旨をユー
ザーに覚知させ得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＰＶＤ処理によ
り形成されるクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜と、
ＰＶＤ処理により硬質皮膜を施した切削工具において、
干渉色を呈するクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜を
該工具に形成することで、硬質被覆処理が施されている
旨をユーザーに覚知させ得るようにした切削工具とに関
するものである。

【０００２】

【従来技術】木材や木質材料系の複合材料を切削加工す
るのに使用される丸鋸等の回転切削用工具その他プレー
ナ用平刃等の平削り用工具は、その刃部の母材として、
例えば高速度工具鋼や高クロム合金工具鋼等の工具鋼、
超硬合金その他サーメットを材料として選択的に採用し
ている。そしてこれらの切削工具では、切れ味の更なる
改善や切削寿命の持続と向上を目的として、その刃部に
各種の硬質皮膜を施す処理が広く実施されている。

【０００３】例えば、刃部に硬質皮膜を施す手段とし
て、特願平１−７５８８９号(特公平６−６９６８１号)
や、特願平２−２５７８６４号(特許第２６６５５６５
号)に開示される技術が知られている。これらの発明で
は、高速度工具鋼や高クロム合金工具鋼その他超硬合金
等を母材とする木材切削用の切削工具において、その刃
部の逃げ面またはすくい面の何れか一方の面にクロム窒
化物からなる硬質被覆層を形成することで刃先の経時的
な摩耗を抑制するものであって、従来の被覆層を施して
ない切削工具に比較して、切れ味の持続性や耐久性の点
で優れた効果が発揮される。

【０００４】また特願平４−１８７０７７号(特許第２
８１６５１１号)には、前記と同じく高速度工具鋼や高
クロム合金工具鋼その他超硬合金等を母材とする木材切
削用刃物において、該刃物の逃げ面またはすくい面の何
れか一方または両方にクロム窒化物の中間層を設け、こ
の中間層の上にクロム(Ｃｒ)の表面層を設けることで、
切れ味が持続して寿命が向上することが開示されてい
る。更に特願平５−２５９３２３号(特許第２６７３６
５５号)には、逃げ面の粗さをＲｍａｘ１〜１０μｍに
仕上げた側面刃における回転方向の逃げ角が１０゜以下
である回転切削工具に関して、その逃げ面にクロムまた
はクロムの窒化物、炭化物、炭窒化物のうち何れかを被
覆することで、従来の切削工具に比べて１０倍以上の長
寿命化が達成される旨が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように切削工具の
刃部にクロムまたはクロムの窒化物、炭化物、炭窒化物
の如きクロム系硬質皮膜(以下「クロム系皮膜」という)
を形成することで、該刃部における切れ味の持続性およ
び刃先の長寿命化を図ることが従来より行なわれてい
る。勿論、この硬質皮膜処理が施された切削工具であっ
ても、使用に伴ない経時的に切れ味は低下するので刃先
を再研磨する必要があるが、その場合は硬質皮膜を施し
た個所を外して再研磨しなければならない。しかし前記
刃部に施されたクロム系皮膜が呈する色(色合い、色調)
は、一般に白色、灰白色、灰色或いはその中間色の単一
色であって、切削工具における母材の金属光沢色と簡単
に区別することが困難であり、従って硬質皮膜の処理が
なされているか否かを識別し難いのが現状である。

【０００６】一例として、木材の長さ方向の端面にフィ
ンガ状の継ぎ手部を加工するフィンガカッタで前述の硬
質皮膜処理を施したものでは、その加工形状の精度を維
持するためにすくい面だけを再研磨する必要がある。し
かるに硬質皮膜は先に述べたクロム系皮膜であるため
に、該被覆が施されているか否かを視覚で識別すること
は難く、誤って外周刃逃げ面を再研磨してしまう畏れが
あった。このときは、フィンガカッタに要求される加工
形状の精度は維持し得なくなってしまう。

【０００７】また製材から木質系ボードの加工まで種々
の切断加工を行なうチップソーの切れ味が低下したとき
は、刃部のすくい面と外周刃逃げ面の両方を再研磨する
のが一般的である。しかし前記硬質皮膜処理の施された
チップソーに関しては、すくい面および外周刃逃げ面の
両方を再研磨すると皮膜全体が除去されてしまい、切れ
味の持続性および刃先の長寿命化が図られなくなってし
まう。従って硬質皮膜の施されたチップソーでは、すく
い面または外周刃逃げ面の何れか一面だけを再研磨する
ことになっている。しかるに前記硬質皮膜はクロム系皮
膜であるため、被覆処理の有無をユーザーが視覚により
識別することが同じく困難で、再研磨してはならない部
位(すくい面または外周刃逃げ面)を誤って研磨してしま
い、刃部の耐久性を低下させる畏れがあった。

【０００８】このように硬質皮膜が施された切削工具の
再研磨に際して、該硬質皮膜が形成されている部位の有
無を視覚で識別することが困難な事実に鑑み、刃部にク
ロム系皮膜を処理した後に、更なる別工程でクロム(Ｃ
ｒ)以外の蒸発金属を用いて別の色調、例えば金色を呈
する窒化チタン(ＴｉＮ)や黄緑色を呈する窒化バナジウ
ム(ＶＮ)等の上層を被覆形成する技術が特開平２−２５
２５０１号公報に記載されている。この技術によれば、
硬質皮膜の上に金色や黄緑色を呈する窒化膜等が被覆さ
れるために、該硬質皮膜の形成部位を視覚により容易に
判別し得る利点がある。しかしＰＶＤ処理により前記硬
質皮膜を形成する場合は、チャンバ中に存在させるべき
蒸発金属を、クロムから例えば窒化チタンや窒化バナジ
ウム等の他の金属物質に交換しなければならない。すな
わちクロム系硬質皮膜を形成するためのＰＶＤ処理バッ
チとは別工程として、該硬質皮膜の上に色調判別用の窒
化膜等を形成するＰＶＤ処理バッチが必要となり、製造
コストおよび手間が大幅に嵩んでしまう難点がある。

【０００９】

【発明の目的】本発明は、前述した課題を好適に解決す
るために提案されたものであって、ＰＶＤ処理により形
成されるクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜を提供す
ることを目的とする。また本発明の別の目的は、ＰＶＤ
処理により硬質皮膜を施した切削工具に関して、干渉色
を呈するクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜を該工具
に形成することで、硬質被覆処理が施されている旨をユ
ーザーに覚知させ得るようにした切削工具を提供するこ
とにある。本発明の更に別の目的は、従来は別バッチの
ＰＶＤ処理によらざるを得なかったためにコスト高とな
っていたところを改善して、チャンバー中の蒸発金属を
交換する必要をなくし、コストおよび手間が嵩む難点を
解消させることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を克服し、所期
の目的を達成するため本発明に係るクロムの酸化物また
は酸窒化物の皮膜は、ＰＶＤ処理に際し窒素および酸素
の流量比が０：１０〜４：１の範囲になるよう制御する
ことで、クロムの酸化物または酸窒化物の皮膜が呈する
色調を、自然光における分光色の一部または全部が縞状
に分布する干渉色となるようにしたことを特徴とする。

【００１１】同じく前記課題を克服し、所期の目的を達
成するために本願の別の発明は、刃部の母材が工具鋼、
超硬合金その他サーメットの何れかよりなる切削工具で
あって、前記刃部にＰＶＤ処理することで刃部表面に層
状に形成され、クロムまたはクロムの窒化物、炭化物、
炭窒化物の何れか１つ若しくは２つ以上からなる硬質皮
膜層と、前記ＰＶＤ処理に際して窒素および酸素の流量
比が０：１０〜４：１の範囲になるよう制御することで
前記切削工具に形成され、自然光における分光色の一部
または全部が縞状に分布する干渉色を呈するクロムの酸
化物または酸窒化物の皮膜とからなり、前記クロムの酸
化物または酸窒化物の皮膜が呈する干渉色をもって、前
記硬質被覆処理が施されている旨をユーザーに覚知させ
得るようにしたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に本発明について、好適な実施
例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。本
願の発明者は、ＰＶＤ処理により切削工具の刃部にクロ
ム系硬質皮膜を施した後に、クロム以外の蒸発金属から
なる呈色皮膜を更に施すことで該硬質皮膜の有無を判別
させようとする場合に、従来は別バッチのＰＶＤ処理に
よらざるを得なかったためにコスト高となっている現状
に鑑み、この難点を解消すべく様々な試験を行なった。

【００１３】そして発明者は、ＰＶＤ処理による切削工
具への硬質皮膜の形成に際し、蒸発金属をクロムに固定
すると共に、チャンバー中に供給される反応ガスの組成
を変化させる実験を繰り返した結果、クロム系硬質皮
膜の上層としてクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜を
施すと共に、ＰＶＤ処理中における窒素と酸素の流量
比を或る範囲に設定することで、該皮膜は透明膜にな
って自然光の分光色の一部または全部が縞状に分布する
干渉色を呈することを見い出したものである。そして得
られたクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜が呈する色
調は金属光沢色と明らかに相違し、下地となっている硬
質皮膜処理の有無を瞬時に識別し得るものである。この
ようにＰＶＤ処理によりクロム系硬質皮膜を施した後
に、該皮膜の上層として呈色皮膜を形成する際に、この
呈色皮膜の成分となる蒸発金属を前記クロム系皮膜の成
分となる蒸発金属(クロム)と同じにすることで、チャン
バー中の蒸発金属を交換する必要がなくなる。すなわち
別バッチで呈色皮膜を形成する必要がないため、コスト
および手間が従来のＰＶＤ処理の単一バッチと殆ど変わ
ることがなく、従ってコストが嵩む難点を解消し得るも
のである。

【００１４】ここでクロムの酸化物または酸窒化物の皮
膜をＰＶＤ処理により形成するに際して、該皮膜が呈す
る色調は皮膜中の窒素と酸素の流量比によって決定され
る。すなわち窒素と酸素の流量比が或る範囲に特定され
ると、前記皮膜が呈する色調は自然光の分光色(いわゆ
る虹色)の一部または全部が縞状に分布する干渉色にな
る。より具体的には、窒素と酸素の流量比を０：１０〜
４：１の範囲に特定することが好適であり、酸素流量が
４：１より少ない場合は全体が窒化クロム(ＣｒＮ)が呈
する色調である灰白色となる。また窒素と酸素の流量比
の上限は、好ましくは１：９の範囲にあり、酸素流量が
これより多い場合は、前記の流量比以外の条件の如何に
よって３酸化２クロム(Ｃｒ₂Ｏ₃)が成膜されて黒色を呈
してしまうことがある。

【００１５】また、前述した処理条件の下で皮膜が干渉
色を呈する場合であっても、被処理物品の形状やチャン
バー内への装着方法の如何によっては、クロム金属から
蒸発したクロムイオンが該物品の一部へ殆ど到達し得な
い部分も出てくる。このようにクロムイオンが到達しな
かったり、またはクロムイオンが僅かしか到達しなかっ
たりした部分は成膜されず、その部分は表面が酸化され
て黒黄色を呈する。特に酸素流量が１：９よりも多い場
合は、より広い範囲で表面酸化が起き易く、商品価値の
見地から好ましくない場合がある。なお、装置の特性そ
の他の事情により、例えばアーク放電を安定化させる目
的でチャンバー内の圧力を上昇させる必要があるような
場合等においては、窒素と酸素の流量比を前述した範囲
内とし、アルゴン(Ａｒ)等の不活性ガスを同時に流すこ
とができる。

【００１６】なおクロムの酸化物または酸窒化物の膜厚
は、極力薄くした方が自然光の分光が略完全に発色し、
しかも透明度の高い鮮明な色を呈することになる。逆に
前記膜厚が大きくなるに従って、色合いが濃くなると共
に分光色の全てが識別され難くなる傾向を示す。そして
該膜厚が更に大きくなると、赤色等が僅かに認められる
程度となり、遂には全体の色調が濃灰色〜黒色を呈する
ようになってしまう。但し、本発明が企図している如
く、クロムの酸化物または酸窒化物の皮膜が呈する干渉
色をもって、切削工具に硬質被覆処理を施してあるか否
かを判別する目印として利用する場合には、前記皮膜の
厚みを大きくする必要はなく、例えば０.０４〜１.３μ
ｍの範囲に納まっていればよい。このように硬質被覆処
理の判別用途に限って考えると、本発明で得られるクロ
ムの酸化物または酸窒化物の皮膜は非常に薄くてよいこ
とになる。

【００１７】この点につき本願では、次のような測定方
法によって膜厚を推定した。先ず、後述する実験例１の
試料１における干渉色の分布と膜厚を測定した結果は、
図３に示す通りであった。一般に透明膜に対し略直角に
光が照射される場合を想定すると、干渉色を呈する膜厚
ｈは、ｈ＝λ(２ｍ−１)／４ｎで表される。ここにλ＝
波長、ｍ＝正整数、ｎ＝屈折率である。実験例１におい
て、中心孔近傍に確認された青色部分(最も膜が薄い部
分)の膜厚は実測で０.０５μｍであった。青色の波長λ
を４５０ｎｍとし、この青色がｍ＝１であるとするなら
ば、屈折率ｎは２.２５となるが、同じようにｍ＝２で
あるとするならば、屈折率ｎは６.７５となって一般的
な屈折率の値から大きくずれてしまうので、この青色は
ｍ＝１であると推測される。なお、実験例１では最も膜
厚が薄い部分は青色であったが、膜厚分布がゆるやかで
ある実験例２では、最も膜厚が薄い部分で紫色が確認さ
れた。ここで屈折率ｎ＝２.２５、紫色の波長λ＝３９
０ｎｍとすれば、干渉色が最初に現れるこの紫色の部分
の膜厚(すなわち最小膜厚)は約０.０４μｍであると推
定される。すなわち最小膜厚は約０.０４μｍとなる。
また実験２の試料１３において、干渉色を確認し得る限
界での膜厚は、実測値で１.３μｍであった。何れにし
ても、クロムの酸化物または酸窒化物の膜厚が薄いほど
鮮明な色調(明るい虹色)になり、厚みが大きくなるほど
透明感のない混合色或いはくすんだ色調となるので、目
的用途に応じて適宜の膜厚が選択される。

【００１８】なお、膜厚が厚目である場合や膜厚に均一
性が求められる場合は、皮膜に自然光の分光色全てが現
れるとは限らず、被処理物品の形状やチャンバーに供給
される反応ガスの分量等の制御パラメータの種類に依存
して分光色の一部だけが発色し、これにより様々の色調
を呈することになる。従って前記制御パラメータを可変
とすることで、分光色の呈色度合いを目的に応じて微妙
に変化させることができる。例えば、窒素と酸素の流量
比により皮膜の透明度を種々に変化させることができ、
その流量比を約３：１付近に設定することで最も透明度
のある膜が得られる。また、被処理物品の形状程度の如
何によっては、チャンバー中でのクロムイオンの到達度
に相違を生じ、同一物品であっても細部において膜厚が
異なるために色調分布が様々になることが判っている。

【００１９】また、ＰＶＤ処理による硬質皮膜の形成に
際しては、基板のクリーニングを目的としてボンバード
処理が一般的に実施されるが、このボンバード処理を前
述したクロムの酸化物または酸窒化物の皮膜処理後に行
なうと、該皮膜はコントラストの弱い色調を呈すること
になる。更に、クロム酸窒化物皮膜を処理した後、クロ
ム膜を極めて薄く被覆すると、クロムが呈する白色の下
に前記クロム酸窒化物の皮膜が呈する色が透けて見える
状態となって全体が白っぽくなる。

【００２０】上層をなす前記クロムの酸化物または酸窒
化物の皮膜処理に際して、例えば中間層をなすクロム窒
化物皮膜の形成後に、チャンバー中を流れる窒素の流量
を減らしていき、逆に酸素の流量を増やしていけば、所
謂傾斜組成層とすることができる。すなわち中間層と上
層の間の積層体接合界面における高い応力集中は、層間
剥離を生じさせる原因になるが、この積層体接合界面を
傾斜組成とすることで物性値が急変する界面が存在しな
くなる。従って応力特異性がなくなり、応力緩和の発生
により切削中や再研磨中に上層が剥離して消失すること
がなく、長期間に亘って硬質被覆処理の有無を識別可能
になる。

【００２１】

【実験例１】次に、実験例１により本発明の実施例を具
体的に説明する。ここでは、アーク放電型イオンプレー
ティング装置を使用してＰＶＤ処理法を実施し、これに
よりクロムの酸化物または酸窒化物の被覆層を超硬合金
の替刃に形成した。その際の処理条件は、以下の通りで
あった。 蒸発金属の種類 クロム(Ｃｒ) アーク放電電流値 １５０Ａ 基板のバイアス電圧 −４０Ｖ チャンバー内圧力 ２.６Ｐａ 導入ガスの流量(酸素、窒素共に) ３５０〜７００ｓｃｃｍ 処理時間 １０分 試料として、超硬合金を材質とする替刃式カッターの替
刃を使用した。試料は矩形状板体であって、その寸法は
幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ、厚み１.５ｍｍであった。
またチャンバー内で該試料は、その被覆面が蒸発金属板
(ターゲット)の蒸発面と平行になるように取り付けた。
なお、この場合に試料は、その中央部に位置する直径
４.５ｍｍの通孔を介してＭ４皿ビスで治具に取り付け
たので、その通孔周辺は前記皿ビスの頭の陰になる。

【００２２】各被覆層の構成および結果を、表１に纏め
て示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】試料に被覆されたクロムの酸化物または酸
窒化物の皮膜を、Ｘ線回折により測定した。そのＸ線回
折測定条件は、以下の通りであった。 測定装置 理学電気社製Ｘ線回折装置 (RINT Ultima＋／２２００PC) 管球ターゲット 銅(Ｃｕ) 管球出力 ４０ＫＶ ２０ｍＡ スキャン方式 ２θ−θ スキャン速度 ２°／ｍｉｎ ステップ幅 ０.０２° 検出器 シンチレーションカウンター 発散スリット １° 散乱スリット １° 受光スリット ０.０３ｍｍ

【００２５】表１において、試料１の色調は干渉色を呈
したが、試料２の色調は替刃全体が黒色を呈するに至っ
た。これらの試料をＸ線回折により測定したところ、図
１に示すように、試料２の超硬合金替刃には３酸化２ク
ロム(Ｃｒ₂Ｏ₃)の回折ピークが現れた。しかるに図２か
ら判明する如く、試料１の超硬合金替刃には３酸化２ク
ロムの回折ピークは現れなかった。すなわち、被覆面が
蒸発金属板(ターゲット)の蒸発面と平行になるように試
料を取り付けた実験例１において、試料２のように酸素
だけを流した場合は、３酸化２クロムが成膜されて干渉
色を呈しないことが判った。また同条件下において、試
料１のように窒素と酸素を同時に流すことで皮膜がアモ
ルファス化し、干渉色を呈することが判明した。図３
は、試料１に係る超硬合金の替刃が干渉色を呈している
ことを示している。すなわち外側から内側にかけて、緑
色、赤色、緑色、赤色、黄色、赤〜緑色、黄色、青色の
干渉色となっていることが確認された。

【００２６】

【実験例２】次に、実験例２により本発明の実施例を更
に具体的に説明する。ここでは、アーク放電型イオンプ
レーティング装置を使用してＰＶＤ処理法を実施し、こ
れによりクロムの酸化物または酸窒化物の被覆層を丸鋸
状の円盤に形成した。その際の処理条件は、以下の通り
であった。 蒸発金属の種類 クロム(Ｃｒ) アーク放電電流値 １５０Ａ 基板のバイアス電圧 −４０Ｖ チャンバー内圧力 ０.１３〜２.６Ｐａ 導入ガスの流量(酸素、窒素共に) ３０〜７００ｓｃｃｍ 処理時間 ３〜１０分 フランジと試料との間隔 ２０ｍｍ フランジ直径 ３４０ｍｍ マスキング直径 １００ｍｍ

【００２７】試料として、合金工具鋼(ＳＫ−５)を材質
とする丸鋸状の円盤を使用した。試料の寸法は外部直径
４５０ｍｍ、厚み２.０ｍｍであった。図４に示すよう
に、半径２２５ｍｍの円盤状試料１０を、半径５０ｍｍ
で厚み２０ｍｍの円形マスキング１２,１２で両側から
挟み、更に該マスキング１２,１２の両側を半径１７０
ｍｍのフランジ１４,１４により挟むことでリング状の
マスキングを施した。このとき試料１０、マスキング１
２,１２およびフランジ１４,１４は、何れも中心軸を整
列させてある。この状態でＰＶＤ処理することで、試料
１０の両側面には、前記マスキング１２,１２を外れた
外周付近のみに被覆層が形成される。

【００２８】夫々の処理条件および得られた結果を、表
２に纏めて示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】チャンバー内の圧力を２.６Ｐａとして一
定に保ち、窒素と酸素の流量を各々変化させて３分間処
理した(試料３〜試料１１)。これによれば、窒素と酸素
の流量比を１０：０に設定した場合(試料３)は、全体が
窒化クロム(ＣｒＮ)の色調である灰白色を呈して、干渉
色を呈するには至らなかった。また窒素と酸素の流量比
を９：１に設定した場合(試料４)は、全体が窒化クロム
の色調である灰白色を呈したものの、僅かに繰り返し回
数１(ｍ＝１)の干渉色が見られた。但し、この干渉色は
非常に暖昧な色調であった。また該干渉色が現れた外側
の位置では、窒化クロムの色調である灰白色を呈してい
た。

【００３１】更に窒素と酸素の流量比を４：１〜０：１
０の範囲に設定した場合(試料５〜試料１１)は、干渉色
が数回の繰り返しにより明瞭に見られ、特に窒素の流量
比が１：３の場合(試料８)が最も鮮明に現れた。この中
で、窒素と酸素の流量比が１：２４および０：１０の場
合(試料１０および試料１１)は、干渉色が現れる外側の
位置で該干渉色が重なり合って黒色を呈した。この黒色
部をＸ線回折した結果、３酸化２クロムは認められず、
これがアモルファスであることを確認した。すなわち被
覆面が蒸発金属板と直角をなす面であると、酸素流量比
が０：１０であってもアモルファス化することが判明し
た。更に、クロムイオンが殆ど到達しない試料中央部の
マスキング付近は殆ど成膜がなされず、該試料の表面が
酸化して黒黄色となった。

【００３２】次に、窒素と酸素の流量比は等分の１：１
としつつも流量を少なくし、チャンバー内の圧力を０.
１３Ｐａに保持して３分間処理した場合(試料１２)は、
全体がクロムの色調である白色を呈して干渉色は見られ
なかった。また、窒素と酸素の流量比を１：３に設定
し、チャンバー内の圧力を２.６Ｐａに保持して１０分
間処理した場合(試料１３)、干渉色の繰り返しは６回
(ｍ＝６)確認できた。この場合、干渉色の分布の範囲は
狭く、その外側の位置は干渉色が重なり合って黒灰色と
なった。このように、窒素と酸素の流量比を０：１０〜
４：１の範囲内で夫々変化させることで、自然光の分光
色の一部または全部が縞状に分布する干渉色となり、識
別可能であることが判明した。この実験例２の結果によ
れば、窒素と酸素の流量比は好ましくは１：９〜４：１
であった。

【００３３】

【実験例３】次に、実験例３により本発明の実施例を更
に具体的に説明する。ここでは、アーク放電型イオンプ
レーティング装置を使用してＰＶＤ処理法を実施し、こ
れによりクロムの酸化物または酸窒化物の被覆層を超硬
合金がろう付けされたチップソーに形成した。その際の
処理条件は、以下の通りであった。 蒸発金属の種類 クロム(Ｃｒ) アーク放電電流値 １５０Ａ 基板のバイアス電圧 −４０Ｖ チャンバー内圧力 ０.６〜２.６Ｐａ 導入ガスの流量(酸素、窒素共に) ３５〜７００ｓｃｃｍ 処理時間 ３分 試料間隔 １０ｍｍ マスキング直径 ２３０ｍｍ 試料として、超硬合金のチップを外周刃部にろう付けし
た刃数４０のチップソーを使用した。試料の寸法は外部
直径３０５ｍｍ、刃厚３.０ｍｍであった。試料におけ
る台金の中央部にリング状のマスキングを施し、試料を
１０ｍｍ間隔で複数枚積み重ね、該マスキング以外の部
分(台金側面および刃部側面と外周面)に被覆層を形成す
る処理を行なった。前記のマスキングは、図４に示した
方法に準じて施した。

【００３４】各被覆層の構成および結果を、表３に纏め
て示す。

【００３５】

【表３】

【００３６】試料２１は、上層に窒化クロムを処理した
場合の比較例であって、台金の外周部と共に刃先部の色
調は灰白色を呈していた。また、同じく比較例としての
試料２２はクロムを処理したものであって、その色調は
白色を呈していた。

【００３７】この実験例３において、試料１４〜試料１
９に示す如く、窒素と酸素のガス流量を夫々変化させ
た。この場合は全ての試料に関して、自然光の分光色の
一部または全部が縞状に分布する干渉色を良好に呈し、
硬質被覆処理の有無が容易に識別可能であった。但し、
窒素と酸素の流量比を０：１０に設定した場合(試料１
９)は、試料の側面に干渉色が現れたものの、実験例１
の被覆面と同じく蒸発金属板に対して平行な面となる刃
部外周面は、３酸化２クロムの黒色を呈した。更にこの
場合は、図５に示すように、クロムイオンが試料に殆ど
到達せず、従って成膜が殆どなされないマスキング付近
はかなり広い幅で表面が酸化され、黒黄色を呈した。こ
のような事実から、酸素量が多過ぎると好ましくない場
合があることが判る。なお、試料２０は窒素と酸素の流
量比を９：１に設定した比較例であって、これが呈する
色調は窒化クロムと略同色の灰白色となった。

【００３８】以上の実験例３から、窒素と酸素の流量比
を０：１０〜４：１の範囲内で夫々変化させることで、
クロムの酸化物または酸窒化物の皮膜が呈する色調は自
然光の分光色の一部または全部が縞状に分布する干渉色
となり、ユーザーが視覚により充分に識別可能であるこ
とが判った。すなわち、硬質被覆処理がなされた切削工
具であることの目印を低廉なコストで付し得るものであ
り、これにより硬質膜の維持が必要な面を再研磨により
除去してしまう可能性を確実に低減させ得るものであ
る。なお上層は、複数層からなるクロムの酸化物または
酸窒化物層の何れであってもよい。この実験例３では、
刃先部と共に台金外周部にもクロムの酸化物または酸窒
化物の皮膜を被覆したが、台金部分を全部マスキングす
ることで、刃先部だけを露出させて被覆処理するように
してもよい。更に、刃部が本体にろう付けされておらず
着脱自在な替刃である場合は、その替刃のみにクロムの
酸化物または酸窒化物が被覆される。また本発明は、前
述した実施例のみに限定されるものでなく、装飾その他
に広く応用可能である。

【００３９】

【実験例４】次に、実験例４により本発明の実施例を更
に具体的に説明する。ここでは、アーク放電型イオンプ
レーティング装置を使用してＰＶＤ処理法を実施し、こ
れによりクロムの酸化物または酸窒化物の被覆層を、超
硬合金がろう付けされた成型面取りルータに形成した。
その際の処理条件は、以下の通りであった。 蒸発金属の種類 クロム(Ｃｒ) アーク放電電流値 １５０Ａ 基板のバイアス電圧 −４０Ｖ チャンバー内圧力 ２.６Ｐａ 窒素ガスの流量 ３５０sccm 酸素ガスの流量 ３５０sccm 処理時間 ５分 試料として、外周刃部に刃先材料として超硬合金をろう
付けした刃数２の成型面取りルータを使用した。試料の
寸法は外径５４ｍｍ、シャンク径１６ｍｍ、全長６７ｍ
ｍ、刃長２３ｍｍであった。

【００４０】図６に示す如く、試料たる成型面取りルー
タの外周面は略均一の色調(緑色)を呈すると共に、細部
が自然光の分光色の一部または全部が縞状に分布する干
渉色を良好に呈していた。従って、該ルータの施したク
ロムの酸化物または酸窒化物の被覆の有無が容易に識別
可能であった。

【００４１】

【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、Ｐ
ＶＤ処理により形成されるクロムの酸化物または酸窒化
物の皮膜が提供される。またＰＶＤ処理により硬質皮膜
を施した切削工具に関して、干渉色を呈するクロムの酸
化物または酸窒化物の皮膜を該工具に形成することで、
硬質被覆処理が施されている旨をユーザーに覚知させる
ことができる。しかもクロム系硬質皮膜を施した後に、
クロム以外の蒸発金属からなる呈色皮膜を更に施すこと
で該硬質皮膜の有無を判別させようとする場合に、従来
は別バッチのＰＶＤ処理によらざるを得なかったために
コスト高となっていたが、本発明によれば呈色皮膜の成
分となる蒸発金属をクロム系皮膜の成分となる蒸発金属
と同じにすることで、チャンバー中の蒸発金属を交換す
る必要がなくなり、コストおよび手間が嵩む難点を解消
し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】表１の試料２に係る超硬合金の替刃をＸ線回折
測定した際のＸ線回折強度を示すグラフ図であって、３
酸化２クロムの回折ピークが現れている状態を示してい
る。

【図２】表１の試料１に係る超硬合金の替刃をＸ線回折
測定した際のＸ線回折強度を示すグラフ図であって、３
酸化２クロムの回折ピークが現れていない状態を示して
いる。

【図３】表１の試料１に係る超硬合金の替刃が、干渉色
を呈していることを示す説明平面図である。

【図４】試料に係る丸鋸状の円盤にマスキングを施した
状態を示す正面図であって、中心軸より上方だけを示し
てある。

【図５】試料としてのチップソーの部分側面図であっ
て、干渉色が良好に現れている状態を示している。

【図６】試料としての成型面取りルータの概略斜視図で
あって、干渉色が良好に現れている状態を示している。

【符号の説明】

１０ 試料(丸鋸状円盤) １２ マスキング １４ フランジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＶＤ処理に際し窒素および酸素の流量
   比が０：１０〜４：１の範囲になるよう制御すること
   で、クロムの酸化物または酸窒化物の皮膜が呈する色調
   を、自然光における分光色の一部または全部が縞状に分
   布する干渉色となるようにしたことを特徴とするクロム
   の酸化物または酸窒化物の皮膜。
2. 【請求項２】 刃部の母材が工具鋼、超硬合金その他サ
   ーメットの何れかよりなる切削工具であって、 前記刃部にＰＶＤ処理することで刃部表面に層状に形成
   され、クロムまたはクロムの窒化物、炭化物、炭窒化物
   の何れか１つ若しくは２つ以上からなる硬質皮膜層と、 前記ＰＶＤ処理に際して窒素および酸素の流量比が０：
   １０〜４：１の範囲になるよう制御することで前記切削
   工具に形成され、自然光における分光色の一部または全
   部が縞状に分布する干渉色を呈するクロムの酸化物また
   は酸窒化物の皮膜とからなり、 前記クロムの酸化物または酸窒化物の皮膜が呈する干渉
   色をもって、前記硬質被覆処理が施されている旨をユー
   ザーに覚知させ得るようにしたことを特徴とするクロム
   の酸化物または酸窒化物の皮膜を形成した切削工具。
3. 【請求項３】 硬質皮膜層およびクロムの酸化物または
   酸窒化物の皮膜は、前記刃部における逃げ面またはすく
   い面の何れかに形成される請求項２記載のクロムの酸化
   物または酸窒化物の皮膜を形成した切削工具。