JP2002144111A - 表面被覆窒化硼素焼結体工具 - Google Patents
表面被覆窒化硼素焼結体工具Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｃＢＮ焼結体基材に対する硬質被覆膜の密着
力が著しく改善された被覆高圧相型窒化硼素焼結体工具
を提供すること。 【解決手段】 工具刃先の少なくとも切削に関与する部
分が、高圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その上に形
成された表面被覆層が存在し、表面被覆膜層が、前記高
圧相型窒化硼素焼結体基材に不連続に又は分散した粒子
状として存在する中間層と、更にその上に形成された硬
質被膜層からなり、中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６
ａ元素の元素群から選ばれた少なくとも１つの元素から
なることを特徴とする、被覆高圧相型窒化硼素焼結体工
具。
力が著しく改善された被覆高圧相型窒化硼素焼結体工具
を提供すること。 【解決手段】 工具刃先の少なくとも切削に関与する部
分が、高圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その上に形
成された表面被覆層が存在し、表面被覆膜層が、前記高
圧相型窒化硼素焼結体基材に不連続に又は分散した粒子
状として存在する中間層と、更にその上に形成された硬
質被膜層からなり、中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６
ａ元素の元素群から選ばれた少なくとも１つの元素から
なることを特徴とする、被覆高圧相型窒化硼素焼結体工
具。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、立方晶型窒化硼素
（ｃＢＮ）、ウルツ鉱型窒化硼素（ｗＢＮ）等の高圧相
型窒化硼素を含有する焼結体（以下、ｃＢＮ焼結体とい
う）を基材とする切削工具材料の改良に関するものであ
り、密着力に優れ、かつ平滑性に優れる硬質被覆膜を有
する表面被覆高圧相型窒化硼素焼結体切削工具に関する
ものである。
（ｃＢＮ）、ウルツ鉱型窒化硼素（ｗＢＮ）等の高圧相
型窒化硼素を含有する焼結体（以下、ｃＢＮ焼結体とい
う）を基材とする切削工具材料の改良に関するものであ
り、密着力に優れ、かつ平滑性に優れる硬質被覆膜を有
する表面被覆高圧相型窒化硼素焼結体切削工具に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ｃＢＮ (cubic boron nitride)は、ダイ
ヤモンドに次ぐ硬度・熱伝導率を持ち、また、ダイヤモ
ンドと比較して、鉄系金属との反応性が低いという優れ
た特徴を有する。そのため、このｃＢＮを含有するｃＢ
Ｎ焼結体を用いた切削工具は、加工能率向上、及び設備
費低減などの利点から、鉄系難削材加工において、研削
加工用工具ないしは超硬合金やサーメット等の切削工具
に取って代わってきた。
ヤモンドに次ぐ硬度・熱伝導率を持ち、また、ダイヤモ
ンドと比較して、鉄系金属との反応性が低いという優れ
た特徴を有する。そのため、このｃＢＮを含有するｃＢ
Ｎ焼結体を用いた切削工具は、加工能率向上、及び設備
費低減などの利点から、鉄系難削材加工において、研削
加工用工具ないしは超硬合金やサーメット等の切削工具
に取って代わってきた。
【０００３】切削工具用のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子
と結合材からなる焼結体で、下記の２つのタイプに大別
することができる。 (1)体積で３０〜８０％のｃＢＮ粒子を含有し、ｃＢＮ
粒子がＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮなどのＴｉ系セラミッ
クスを主成分とする結合材を介して結合されており、耐
摩耗性と強度のバランスに優れている焼結体で、主に焼
入鋼用途で使用されている。 (2)体積で８０〜９０％のｃＢＮ粒子を含有、ｃＢＮ粒
子同士が直接結合され、残部がＡｌ化合物又はＣｏ化合
物を主成分とする結合材からなり、熱伝導率と強度に優
れる焼結体で、主に鋳鉄用途で使用されている。
と結合材からなる焼結体で、下記の２つのタイプに大別
することができる。 (1)体積で３０〜８０％のｃＢＮ粒子を含有し、ｃＢＮ
粒子がＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＣＮなどのＴｉ系セラミッ
クスを主成分とする結合材を介して結合されており、耐
摩耗性と強度のバランスに優れている焼結体で、主に焼
入鋼用途で使用されている。 (2)体積で８０〜９０％のｃＢＮ粒子を含有、ｃＢＮ粒
子同士が直接結合され、残部がＡｌ化合物又はＣｏ化合
物を主成分とする結合材からなり、熱伝導率と強度に優
れる焼結体で、主に鋳鉄用途で使用されている。
【０００４】近年では研削スラッジなどの産業廃棄物の
削減、及び地球温暖化対策としての消費電力の低減など
地球環境問題に対する意識の高まりを背景に、切削用ｃ
ＢＮ焼結体工具は、地球環境問題に適合した工具として
ますます注目されている。しかしながら、ｃＢＮ粒子は
ビッカース硬度Ｈｖ＝５，０００前後と高硬度（結合材
の硬度は高々Ｈｖ＝２，５００程度）であるにもかかわ
らず、Ｆｅ系金属に対する親和性がＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔ
ｉＣＮ結合材よりも高いこと、及びへき開性を有すると
いう欠点を持ち合わせており、ｃＢＮ焼結体工具も、最
終的には工具刃先の熱的な摩耗、及び摩耗の進行に起因
する欠損により寿命に至るため、更なる長寿命化が望ま
れていた。
削減、及び地球温暖化対策としての消費電力の低減など
地球環境問題に対する意識の高まりを背景に、切削用ｃ
ＢＮ焼結体工具は、地球環境問題に適合した工具として
ますます注目されている。しかしながら、ｃＢＮ粒子は
ビッカース硬度Ｈｖ＝５，０００前後と高硬度（結合材
の硬度は高々Ｈｖ＝２，５００程度）であるにもかかわ
らず、Ｆｅ系金属に対する親和性がＴｉＮ，ＴｉＣ，Ｔ
ｉＣＮ結合材よりも高いこと、及びへき開性を有すると
いう欠点を持ち合わせており、ｃＢＮ焼結体工具も、最
終的には工具刃先の熱的な摩耗、及び摩耗の進行に起因
する欠損により寿命に至るため、更なる長寿命化が望ま
れていた。
【０００５】特に、最近では、焼入れ鋼部品の多様（変
種変量）化、及び高機能化の観点からも益々ｃＢＮ焼結
体工具に対する期待は高まっており、より高速・高能率
で、かつ加工面性状を高品位に加工できる工具の開発が
望まれていた。例えば、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性及び耐
欠損性を更に向上させるため、ｃＢＮ焼結体にＴｉＮ，
ＴｉＣＮ，ＴｉＡｌＮ被膜等を被覆する方法が提案され
ている。しかし、ｃＢＮ焼結体工具は過酷な条件下で使
用されるため、突発的な被覆膜の剥離がしばしば発生
し、寿命のばらつきが大きいという問題点があった。
種変量）化、及び高機能化の観点からも益々ｃＢＮ焼結
体工具に対する期待は高まっており、より高速・高能率
で、かつ加工面性状を高品位に加工できる工具の開発が
望まれていた。例えば、ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性及び耐
欠損性を更に向上させるため、ｃＢＮ焼結体にＴｉＮ，
ＴｉＣＮ，ＴｉＡｌＮ被膜等を被覆する方法が提案され
ている。しかし、ｃＢＮ焼結体工具は過酷な条件下で使
用されるため、突発的な被覆膜の剥離がしばしば発生
し、寿命のばらつきが大きいという問題点があった。
【０００６】被覆膜の密着力向上を目的として、例えば
特開平７−１８４１５号公報、又は米国特許第５，７０
９，９０７号明細書で示されるように、あらかじめ基材
の表面に０．５〜１２．５μｍの凹凸を付け、粗面化し
た状態で成膜を行う工具も提案されている。しかしなが
ら、これらの工具で切削を行う場合、工具表面形状が被
削材に転写されるため、寸法精度や加工面の品位（面粗
度など）が従来のｃＢＮ焼結体工具よりも悪化する。ｃ
ＢＮ工具は、従来工具と比較し、μｍオーダーでの加工
精度が要求される用途での適用が特に多いことから、こ
れらの工具による実用切削は困難であった。
特開平７−１８４１５号公報、又は米国特許第５，７０
９，９０７号明細書で示されるように、あらかじめ基材
の表面に０．５〜１２．５μｍの凹凸を付け、粗面化し
た状態で成膜を行う工具も提案されている。しかしなが
ら、これらの工具で切削を行う場合、工具表面形状が被
削材に転写されるため、寸法精度や加工面の品位（面粗
度など）が従来のｃＢＮ焼結体工具よりも悪化する。ｃ
ＢＮ工具は、従来工具と比較し、μｍオーダーでの加工
精度が要求される用途での適用が特に多いことから、こ
れらの工具による実用切削は困難であった。
【０００７】一方、ｃＢＮ基材を粗面化せずに被覆膜の
密着強度を向上させる手段として、例えば特開平１−９
６０８３号公報、又は特開平１−９６０８４号公報で示
されるように、ｃＢＮ焼結体の表面に平均層厚０．０５
〜０．３μｍの金属Ｔｉ層を介して、窒化チタンからな
る硬質被覆膜を被覆した工具が提案されている。しかし
ながら、これらの方法では、比較的高硬度の鉄系難削材
の切削を行う際には、刃先が高圧・高温環境に曝される
ため、金属チタンが軟化し、硬質被覆膜が容易に欠損、
剥離してしまうという問題があった。また、特開平８−
１１９７７４号公報のＴｉＡｌＮ被覆ｃＢＮ工具におい
ては、ｃＢＮ基材表面を粗面化することなく、ＴｉＡｌ
Ｎ膜を密着力良く付ける手法として、ｃＢＮ基材とＴｉ
ＡｌＮ被覆膜との間にＴｉＮ層を中間層として被覆する
技術が開示されているが、本手法では原理的にｃＢＮ基
材とＴｉＮ膜との密着力以上の向上が望めない上に、ｃ
ＢＮ焼結体中のＴｉＮやＴｉＣなどの結合材の少ない、
すなわちｃＢＮの含有率の高い焼結体に被覆する場合に
は、硬質被覆膜層の密着力の低下が不可避であった。
密着強度を向上させる手段として、例えば特開平１−９
６０８３号公報、又は特開平１−９６０８４号公報で示
されるように、ｃＢＮ焼結体の表面に平均層厚０．０５
〜０．３μｍの金属Ｔｉ層を介して、窒化チタンからな
る硬質被覆膜を被覆した工具が提案されている。しかし
ながら、これらの方法では、比較的高硬度の鉄系難削材
の切削を行う際には、刃先が高圧・高温環境に曝される
ため、金属チタンが軟化し、硬質被覆膜が容易に欠損、
剥離してしまうという問題があった。また、特開平８−
１１９７７４号公報のＴｉＡｌＮ被覆ｃＢＮ工具におい
ては、ｃＢＮ基材表面を粗面化することなく、ＴｉＡｌ
Ｎ膜を密着力良く付ける手法として、ｃＢＮ基材とＴｉ
ＡｌＮ被覆膜との間にＴｉＮ層を中間層として被覆する
技術が開示されているが、本手法では原理的にｃＢＮ基
材とＴｉＮ膜との密着力以上の向上が望めない上に、ｃ
ＢＮ焼結体中のＴｉＮやＴｉＣなどの結合材の少ない、
すなわちｃＢＮの含有率の高い焼結体に被覆する場合に
は、硬質被覆膜層の密着力の低下が不可避であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
過酷な条件で切削を行っても、ｃＢＮ焼結体工具に被覆
した硬質被覆膜が剥離せずに、高品位な加工面を長時間
にわたって維持できる工具の開発を目的として、被覆ｃ
ＢＮ焼結体工具における硬質被覆膜の欠損、剥離のメカ
ニズムの研究を行った。
過酷な条件で切削を行っても、ｃＢＮ焼結体工具に被覆
した硬質被覆膜が剥離せずに、高品位な加工面を長時間
にわたって維持できる工具の開発を目的として、被覆ｃ
ＢＮ焼結体工具における硬質被覆膜の欠損、剥離のメカ
ニズムの研究を行った。
【０００９】その結果、（Ｉ）ｃＢＮ焼結体と、例えば
ＴｉＮ，ＴｉＣＮ又はＴｉＡｌＮといった硬質薄膜は、
基材と硬質被覆膜間の拡散や反応等によって接合される
のであるが、難焼結性のｃＢＮ粒子よりも、結合材部と
強固な結合を生じ、硬質被覆膜層が基材との密着力を維
持していること、及び（ＩＩ）硬質被覆膜層内に過度の
応力が残留している場合や、例えば断続部を有する被削
材の加工など外部から硬質被覆膜層に衝撃が負荷される
ような場合には、これらの応力により、硬質被覆膜とｃ
ＢＮ焼結体との界面、或いは硬質被覆膜内での破壊に起
因する膜剥離が生じていること、を見出して本発明に到
達した。すなわち、本発明は上記した従来技術の問題点
を解消し、特に中間層の改良に着目することで基材に対
する硬質被覆膜の密着力が著しく改善された被覆高圧相
型窒化硼素焼結体工具を提供することを目的とする。
ＴｉＮ，ＴｉＣＮ又はＴｉＡｌＮといった硬質薄膜は、
基材と硬質被覆膜間の拡散や反応等によって接合される
のであるが、難焼結性のｃＢＮ粒子よりも、結合材部と
強固な結合を生じ、硬質被覆膜層が基材との密着力を維
持していること、及び（ＩＩ）硬質被覆膜層内に過度の
応力が残留している場合や、例えば断続部を有する被削
材の加工など外部から硬質被覆膜層に衝撃が負荷される
ような場合には、これらの応力により、硬質被覆膜とｃ
ＢＮ焼結体との界面、或いは硬質被覆膜内での破壊に起
因する膜剥離が生じていること、を見出して本発明に到
達した。すなわち、本発明は上記した従来技術の問題点
を解消し、特に中間層の改良に着目することで基材に対
する硬質被覆膜の密着力が著しく改善された被覆高圧相
型窒化硼素焼結体工具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的は以下に要約
した各発明及び態様によって有利に達成される。 （１）工具刃先の少なくとも切削に関与する部分が、高
圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その表面に形成され
た表面被覆層が存在し、該表面被覆層が、前記高圧相型
窒化硼素焼結体基材との界面に不連続に存在する中間層
と、更にその上に形成された硬質被膜層を備え、該中間
層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から選
ばれた少なくとも１つの元素からなり、該中間層の厚さ
が１μｍ以下、好ましくは０．００５μｍ以上１μｍ以
下であることを特徴とする、表面被覆窒化硼素焼結体工
具。 （２）工具刃先の少なくとも切削に関与する部分が、高
圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その表面に形成され
た表面被覆層が存在し、該表面被覆層が、前記高圧相型
窒化硼素焼結体基材との界面に不連続に存在する中間層
と、更にその上に形成された硬質被膜層を備え、該中間
層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から選
ばれた少なくとも１つの元素からなる分散した粒子とし
て存在し、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒子の割合
が表面被覆層に対して体積で１％以上２０％以下、好ま
しくは１％以上１８％以下であり、かつ０．５μｍ以上
の粒子の割合が表面被覆層に対して体積で５％以下であ
ることを特徴とする、表面被覆窒化硼素焼結体工具。 （３）中間層が、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖ元素の少なくとも１種
を含むことを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載
の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
した各発明及び態様によって有利に達成される。 （１）工具刃先の少なくとも切削に関与する部分が、高
圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その表面に形成され
た表面被覆層が存在し、該表面被覆層が、前記高圧相型
窒化硼素焼結体基材との界面に不連続に存在する中間層
と、更にその上に形成された硬質被膜層を備え、該中間
層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から選
ばれた少なくとも１つの元素からなり、該中間層の厚さ
が１μｍ以下、好ましくは０．００５μｍ以上１μｍ以
下であることを特徴とする、表面被覆窒化硼素焼結体工
具。 （２）工具刃先の少なくとも切削に関与する部分が、高
圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その表面に形成され
た表面被覆層が存在し、該表面被覆層が、前記高圧相型
窒化硼素焼結体基材との界面に不連続に存在する中間層
と、更にその上に形成された硬質被膜層を備え、該中間
層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から選
ばれた少なくとも１つの元素からなる分散した粒子とし
て存在し、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒子の割合
が表面被覆層に対して体積で１％以上２０％以下、好ま
しくは１％以上１８％以下であり、かつ０．５μｍ以上
の粒子の割合が表面被覆層に対して体積で５％以下であ
ることを特徴とする、表面被覆窒化硼素焼結体工具。 （３）中間層が、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖ元素の少なくとも１種
を含むことを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載
の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
【００１１】（４）硬質被膜層が、４ａ，５ａ，６ａ族
元素、Ａｌ，Ｂ，Ｓｉ及びＹの中から選択される１種以
上の元素と、Ｃ，Ｎ及びＯの中から選択される１種以上
の元素とからなる少なくとも１層以上でヌープ硬度Ｈｋ
＝２，０００以上の硬度を有する化合物による層を含
み、膜厚が０．５μｍ以上且つ１０μｍ以下、好ましく
は１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする上記
（１）〜（３）のいずれかに記載の表面被覆窒化硼素焼
結体工具。 （５）表面被覆層がイオンプレーティング法、スパッタ
蒸着法、又は真空アーク蒸着法により形成されることを
特徴とする、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の表
面被覆窒化硼素焼結体工具。
元素、Ａｌ，Ｂ，Ｓｉ及びＹの中から選択される１種以
上の元素と、Ｃ，Ｎ及びＯの中から選択される１種以上
の元素とからなる少なくとも１層以上でヌープ硬度Ｈｋ
＝２，０００以上の硬度を有する化合物による層を含
み、膜厚が０．５μｍ以上且つ１０μｍ以下、好ましく
は１μｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする上記
（１）〜（３）のいずれかに記載の表面被覆窒化硼素焼
結体工具。 （５）表面被覆層がイオンプレーティング法、スパッタ
蒸着法、又は真空アーク蒸着法により形成されることを
特徴とする、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の表
面被覆窒化硼素焼結体工具。
【００１２】（６）表面被覆層の最表面層が、Ｔｉ又は
Ｃｒから選択される１種以上の元素と、Ｃ，ＮおよびＯ
の中から選択される１種以上の元素とからなる化合物で
あることを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれか
に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 （７）表面被覆層の最表面層が、ＣｒＮ層であることを
特徴とする、上記（１）〜（６）のいずれかに記載の表
面被覆窒化硼素焼結体工具。
Ｃｒから選択される１種以上の元素と、Ｃ，ＮおよびＯ
の中から選択される１種以上の元素とからなる化合物で
あることを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれか
に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 （７）表面被覆層の最表面層が、ＣｒＮ層であることを
特徴とする、上記（１）〜（６）のいずれかに記載の表
面被覆窒化硼素焼結体工具。
【００１３】（８）少なくとも切削に関与する箇所に、
ＪＩＳ Ｂ０６０１（但し測定長０．８ｍｍ）に規定さ
れた中心線平均粗さＲａが０．２μｍ以下である表面被
覆層を有することを特徴とする上記（１）〜（７）のい
ずれかに記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 （９）工具刃先の少なくとも切削に関与する部分が、立
方晶窒化硼素を３０体積％以上８０体積％以下含み、残
部結合材が周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の窒化物、
硼化物、炭化物及びＡｌ化合物ならびにこれらの固溶体
からなる群から選択される少なくとも１種と不可避不純
物からなる立方晶窒化硼素焼結体を基材とする、上記
（１）〜（８）のいずれかに記載の表面被覆窒化硼素焼
結体工具。
ＪＩＳ Ｂ０６０１（但し測定長０．８ｍｍ）に規定さ
れた中心線平均粗さＲａが０．２μｍ以下である表面被
覆層を有することを特徴とする上記（１）〜（７）のい
ずれかに記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 （９）工具刃先の少なくとも切削に関与する部分が、立
方晶窒化硼素を３０体積％以上８０体積％以下含み、残
部結合材が周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の窒化物、
硼化物、炭化物及びＡｌ化合物ならびにこれらの固溶体
からなる群から選択される少なくとも１種と不可避不純
物からなる立方晶窒化硼素焼結体を基材とする、上記
（１）〜（８）のいずれかに記載の表面被覆窒化硼素焼
結体工具。
【００１４】（１０）工具刃先の少なくとも切削に関与
する部分が、立方晶窒化硼素を８０体積％以上９０体積
％以下含み、残部結合材がＣｏ化合物、Ａｌ化合物及び
これらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１
種と不可避不純物からなる立方晶窒化硼素焼結体を基材
とする、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の表面被
覆窒化硼素焼結体工具。 （１１）立方晶窒化硼素粒子の平均粒径が４μｍ以下、
好ましくは０．５μｍ以上３．５μｍ以下である、上記
（１）〜（１０）のいずれかに記載の表面被覆窒化硼素
焼結体工具。
する部分が、立方晶窒化硼素を８０体積％以上９０体積
％以下含み、残部結合材がＣｏ化合物、Ａｌ化合物及び
これらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１
種と不可避不純物からなる立方晶窒化硼素焼結体を基材
とする、上記（１）〜（８）のいずれかに記載の表面被
覆窒化硼素焼結体工具。 （１１）立方晶窒化硼素粒子の平均粒径が４μｍ以下、
好ましくは０．５μｍ以上３．５μｍ以下である、上記
（１）〜（１０）のいずれかに記載の表面被覆窒化硼素
焼結体工具。
【００１５】上記（１）の発明は、表面被覆窒化硼素焼
結体工具において、本発明者らが、ｃＢＮ焼結体を粗面
化せずに密着力を向上させるためには、ｃＢＮ焼結体の
主成分であるｃＢＮ粒子との反応性のよい中間層を生成
することにより、ｃＢＮ焼結体基材に硬質被膜層を高い
密着力で被覆可能であると考え、種々検討した結果、中
間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から
選ばれた少なくとも１つの元素からなる金属、及び金属
間化合物を特定の厚さで形成された場合に、ｃＢＮ焼結
体基材に硬質被膜層が高い密着強度で被覆され、過酷な
条件での切削においても硬質被膜が剥離しなくなること
を見出したことで達成されたものである。
結体工具において、本発明者らが、ｃＢＮ焼結体を粗面
化せずに密着力を向上させるためには、ｃＢＮ焼結体の
主成分であるｃＢＮ粒子との反応性のよい中間層を生成
することにより、ｃＢＮ焼結体基材に硬質被膜層を高い
密着力で被覆可能であると考え、種々検討した結果、中
間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から
選ばれた少なくとも１つの元素からなる金属、及び金属
間化合物を特定の厚さで形成された場合に、ｃＢＮ焼結
体基材に硬質被膜層が高い密着強度で被覆され、過酷な
条件での切削においても硬質被膜が剥離しなくなること
を見出したことで達成されたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】上記中間層の成分としては、金属
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｗが好ましい。これは、基材で
あるｃＢＮ焼結体の主成分であるｃＢＮなどの高圧相型
窒化硼素との反応性に富む金属Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，
Ｗが前記ｃＢＮ基材と前記中間層界面で前記金属の窒化
物及び硼化物を反応生成することにより、密着力が向上
する。更に中間層の上に被覆する硬質被膜層と中間層も
反応して、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ及びＷの窒化物、炭化
物、炭窒化物及び酸化物を生成しやすく、その結果、基
材であるｃＢＮ焼結体と硬質被膜層が高い密着強度で接
合するからである。また、中間層を形成する際に、中間
層を構成する元素がｃＢＮ焼結体表面に入射する運動エ
ネルギーによって立方晶窒化硼素粒子および結合材部分
において焼結体の内部へ拡散し、組成が連続的に変化す
る傾斜組成材料を生成する。こうして形成された中間層
を構成する元素を含むｃＢＮ焼結体表面は、中間層との
密着力をさらに向上させる。中間層と硬質被膜層との界
面も上記と同様に硬質被膜層内部に、中間層を構成する
元素の傾斜組成部分が形成され、該界面の密着力を向上
させる。さらに、硬質被膜層を構成する化合物層（例え
ばＴｉＡｌＮ）に中間層を形成する元素が微量添加され
ることにより、硬質被膜層の耐摩耗性および耐酸化性が
向上し、切削工具としての性能がさらに向上する。
Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｗが好ましい。これは、基材で
あるｃＢＮ焼結体の主成分であるｃＢＮなどの高圧相型
窒化硼素との反応性に富む金属Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，
Ｗが前記ｃＢＮ基材と前記中間層界面で前記金属の窒化
物及び硼化物を反応生成することにより、密着力が向上
する。更に中間層の上に被覆する硬質被膜層と中間層も
反応して、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ及びＷの窒化物、炭化
物、炭窒化物及び酸化物を生成しやすく、その結果、基
材であるｃＢＮ焼結体と硬質被膜層が高い密着強度で接
合するからである。また、中間層を形成する際に、中間
層を構成する元素がｃＢＮ焼結体表面に入射する運動エ
ネルギーによって立方晶窒化硼素粒子および結合材部分
において焼結体の内部へ拡散し、組成が連続的に変化す
る傾斜組成材料を生成する。こうして形成された中間層
を構成する元素を含むｃＢＮ焼結体表面は、中間層との
密着力をさらに向上させる。中間層と硬質被膜層との界
面も上記と同様に硬質被膜層内部に、中間層を構成する
元素の傾斜組成部分が形成され、該界面の密着力を向上
させる。さらに、硬質被膜層を構成する化合物層（例え
ばＴｉＡｌＮ）に中間層を形成する元素が微量添加され
ることにより、硬質被膜層の耐摩耗性および耐酸化性が
向上し、切削工具としての性能がさらに向上する。
【００１７】ｃＢＮ基材界面での密着強度を向上させて
も、硬質被膜層内に過度の応力が残留している場合に
は、この残留応力により膜内での破壊に起因した膜剥離
が生ずることがある。ところが、本発明により硬質被膜
層よりも展延性に優れる中間層を不連続に配置すること
により、応力集中を緩和し、硬質被膜層内での破壊に起
因する膜剥離を抑制することができる。特に、図２に示
されるように、前記の不連続に形成された中間層が０．
１μｍ以上０．５μｍ以下の粒径を有する粒子で構成す
ることが、応力緩和の点では特に好ましい。すなわち、
前記硬質被膜層で粒子状の中間層を囲繞させることによ
り、より緻密で微細な硬質被膜層の骨格構造を形成させ
ることが可能となり、食い付き回数が多い、或いは切込
みの変動が大きい高硬度鉄系難削材の連続切削や、鉄系
難削材の断続切削のような刃先に衝撃が負荷される用途
において特に効果的である。本発明では、このように中
間層を不連続層で形成するか又は粒状不連続層で形成す
ることに特徴を有するが、こうすることによってｃＢＮ
焼結体と硬質被膜層との密着力はより増加し、応力集中
を緩和し、硬質被膜層とｃＢＮ焼結体基材の剥離を抑制
するという効果が得られる。
も、硬質被膜層内に過度の応力が残留している場合に
は、この残留応力により膜内での破壊に起因した膜剥離
が生ずることがある。ところが、本発明により硬質被膜
層よりも展延性に優れる中間層を不連続に配置すること
により、応力集中を緩和し、硬質被膜層内での破壊に起
因する膜剥離を抑制することができる。特に、図２に示
されるように、前記の不連続に形成された中間層が０．
１μｍ以上０．５μｍ以下の粒径を有する粒子で構成す
ることが、応力緩和の点では特に好ましい。すなわち、
前記硬質被膜層で粒子状の中間層を囲繞させることによ
り、より緻密で微細な硬質被膜層の骨格構造を形成させ
ることが可能となり、食い付き回数が多い、或いは切込
みの変動が大きい高硬度鉄系難削材の連続切削や、鉄系
難削材の断続切削のような刃先に衝撃が負荷される用途
において特に効果的である。本発明では、このように中
間層を不連続層で形成するか又は粒状不連続層で形成す
ることに特徴を有するが、こうすることによってｃＢＮ
焼結体と硬質被膜層との密着力はより増加し、応力集中
を緩和し、硬質被膜層とｃＢＮ焼結体基材の剥離を抑制
するという効果が得られる。
【００１８】この不連続な中間層は、厚さが、好ましく
は０．００５μｍ以上１μｍ未満で高い密着力を得るこ
とができる〔不連続中間層、図１（Ａ），（Ｂ）参
照〕。これは、中間層が０．００５μｍ未満の場合、ｃ
ＢＮ焼結体基材との間に充分な密着力を得るだけの拡散
層又は反応層を生成することができない、また中間層が
厚さ１μｍを超える場合は、拡散又は反応しきれない硬
度の低い金属成分からなる層が厚くなりすぎ切削時の高
温高圧下で硬質被膜層が剥離するためである。また不連
続な中間層が分散した粒子で構成されている場合〔粒状
不連続中間層、図２（Ａ），（Ｂ）参照〕には表面被覆
層内に占める０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒子の割
合が体積で２０％を超えるか或いは０．５μｍ以上の粒
子の割合が体積で５％以上になると、前記同様金属粒子
の物理的特性が支配的となり、表面被覆窒化硼素焼結体
切削工具の切削性能が大幅に低下する。０．１μｍ以上
０．５μｍ未満の粒子の割合が体積で１％未満の場合に
は、前記の応力緩和の効果が少なくなる。
は０．００５μｍ以上１μｍ未満で高い密着力を得るこ
とができる〔不連続中間層、図１（Ａ），（Ｂ）参
照〕。これは、中間層が０．００５μｍ未満の場合、ｃ
ＢＮ焼結体基材との間に充分な密着力を得るだけの拡散
層又は反応層を生成することができない、また中間層が
厚さ１μｍを超える場合は、拡散又は反応しきれない硬
度の低い金属成分からなる層が厚くなりすぎ切削時の高
温高圧下で硬質被膜層が剥離するためである。また不連
続な中間層が分散した粒子で構成されている場合〔粒状
不連続中間層、図２（Ａ），（Ｂ）参照〕には表面被覆
層内に占める０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒子の割
合が体積で２０％を超えるか或いは０．５μｍ以上の粒
子の割合が体積で５％以上になると、前記同様金属粒子
の物理的特性が支配的となり、表面被覆窒化硼素焼結体
切削工具の切削性能が大幅に低下する。０．１μｍ以上
０．５μｍ未満の粒子の割合が体積で１％未満の場合に
は、前記の応力緩和の効果が少なくなる。
【００１９】中間層の成分としては、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖが
特に好ましい。Ｃｒは、金属Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗ
と比較して、面粗さの滑らかな中間層を得ることができ
るからである。これは、例えばＴｉの融点が１６７５℃
なのに対し、１８９０℃と高融点であり、中間層の被覆
の際に粗大粒子となりにくいからと考えられる。この結
果、金属Ｃｒを中間層に用いた場合には、表面被覆窒化
硼素焼結体切削工具の面粗さも滑らかとなり、金属Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗからなる中間層を有する前記切
削工具よりも、加工面性状を高品位に加工できる。Ｚｒ
は、中間層成膜時に高圧相窒化硼素と反応し硼化物を生
成するが、Ｔｉの硼化物がＦｅ系金属との親和性が比較
的高いのに対し、Ｚｒの硼化物は、Ｆｅ系金属に対して
極めて安定である。この結果、金属Ｚｒを中間層に用い
た場合には、金属Ｔｉを中間層に用いた場合より、切削
時に金属中間層が受けるダメージが少なく、刃先摩耗時
の密着力の低下が少ない。Ｖ及びＶ化合物は、切削時の
高温下で、潤滑作用を有する酸化物を生成するため切削
抵抗を低減できる。
特に好ましい。Ｃｒは、金属Ｔｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗ
と比較して、面粗さの滑らかな中間層を得ることができ
るからである。これは、例えばＴｉの融点が１６７５℃
なのに対し、１８９０℃と高融点であり、中間層の被覆
の際に粗大粒子となりにくいからと考えられる。この結
果、金属Ｃｒを中間層に用いた場合には、表面被覆窒化
硼素焼結体切削工具の面粗さも滑らかとなり、金属Ｔ
ｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｗからなる中間層を有する前記切
削工具よりも、加工面性状を高品位に加工できる。Ｚｒ
は、中間層成膜時に高圧相窒化硼素と反応し硼化物を生
成するが、Ｔｉの硼化物がＦｅ系金属との親和性が比較
的高いのに対し、Ｚｒの硼化物は、Ｆｅ系金属に対して
極めて安定である。この結果、金属Ｚｒを中間層に用い
た場合には、金属Ｔｉを中間層に用いた場合より、切削
時に金属中間層が受けるダメージが少なく、刃先摩耗時
の密着力の低下が少ない。Ｖ及びＶ化合物は、切削時の
高温下で、潤滑作用を有する酸化物を生成するため切削
抵抗を低減できる。
【００２０】中間層の形成方法としては、真空蒸着法、
スパッタ蒸着法、真空アーク蒸着法、イオンプレーティ
ング法などのＰＶＤ法や、各種ＣＶＤ法など、公知の手
法を用いることができる。これらの中でも、イオンプレ
ーティング法、スパッタ蒸着法、真空アーク蒸着法は原
料のイオン化率が高く、イオンの基材の打ち込み効果等
により、基材との間で高い密着力が得られるため、特に
好ましい。中間層を形成する場合に、厚さを０．００５
μｍ以上１μｍ未満にコントロールするには通常は成膜
装置の操作に際し、ターゲット種に応じて、ガス種、ガ
ス圧、真空度、アーク電流、バイアス電圧及び成膜時間
を調整することにより行う。不連続もしくは粒状の中間
層を形成する為には、主に被処理基材に印加するバイア
ス電圧を−３００Ｖ以上−１，０００Ｖ以下に調整して
行う。該バイアス電圧が−３００Ｖ未満では連続的な被
膜が形成され、本発明の目的は達成されない。また、該
バイアス電圧が−１，０００Ｖを超えると、スパッタ効
果が大きくなり、中間層が形成されなくなる。
スパッタ蒸着法、真空アーク蒸着法、イオンプレーティ
ング法などのＰＶＤ法や、各種ＣＶＤ法など、公知の手
法を用いることができる。これらの中でも、イオンプレ
ーティング法、スパッタ蒸着法、真空アーク蒸着法は原
料のイオン化率が高く、イオンの基材の打ち込み効果等
により、基材との間で高い密着力が得られるため、特に
好ましい。中間層を形成する場合に、厚さを０．００５
μｍ以上１μｍ未満にコントロールするには通常は成膜
装置の操作に際し、ターゲット種に応じて、ガス種、ガ
ス圧、真空度、アーク電流、バイアス電圧及び成膜時間
を調整することにより行う。不連続もしくは粒状の中間
層を形成する為には、主に被処理基材に印加するバイア
ス電圧を−３００Ｖ以上−１，０００Ｖ以下に調整して
行う。該バイアス電圧が−３００Ｖ未満では連続的な被
膜が形成され、本発明の目的は達成されない。また、該
バイアス電圧が−１，０００Ｖを超えると、スパッタ効
果が大きくなり、中間層が形成されなくなる。
【００２１】前述したようにｃＢＮ焼結体のみでは、耐
摩耗性が不足する場合や、或いは切削中のｃＢＮ粒子の
へき開粒子、及び脱落粒子の工具刃先への巻き込みによ
り、筋状の工具逃げ面摩耗部に形成される筋状の擦過痕
となり、これが、加工面に転写され、加工面の面粗度を
低下させる場合がある。そこで、硬質被膜層は、４ａ，
５ａ，６ａ族元素、Ａｌ，Ｂ，Ｓｉ及びＹの中から選択
される１種以上の元素と、Ｃ，Ｎ及びＯの中から選択さ
れる１種以上の元素とからなる少なくとも１種以上の化
合物による層を含むことが好ましい。前記硬質被膜層を
ｃＢＮ焼結体基材に密着力良く被覆し、ｃＢＮ粒子と鉄
系難削材との接触を抑制することにより、工具の耐摩耗
性、耐欠損性の向上、及び加工面を高品位で加工するこ
とができる等の効果があるからである。特に、Ｙを固溶
させる場合は、膜の硬度と耐酸化性が向上する。
摩耗性が不足する場合や、或いは切削中のｃＢＮ粒子の
へき開粒子、及び脱落粒子の工具刃先への巻き込みによ
り、筋状の工具逃げ面摩耗部に形成される筋状の擦過痕
となり、これが、加工面に転写され、加工面の面粗度を
低下させる場合がある。そこで、硬質被膜層は、４ａ，
５ａ，６ａ族元素、Ａｌ，Ｂ，Ｓｉ及びＹの中から選択
される１種以上の元素と、Ｃ，Ｎ及びＯの中から選択さ
れる１種以上の元素とからなる少なくとも１種以上の化
合物による層を含むことが好ましい。前記硬質被膜層を
ｃＢＮ焼結体基材に密着力良く被覆し、ｃＢＮ粒子と鉄
系難削材との接触を抑制することにより、工具の耐摩耗
性、耐欠損性の向上、及び加工面を高品位で加工するこ
とができる等の効果があるからである。特に、Ｙを固溶
させる場合は、膜の硬度と耐酸化性が向上する。
【００２２】硬質被膜層は適宜に複数層とすることがで
きるが最表面層はＴｉＮ又はＣｒＮ層であることが、好
ましい。これは、ｃＢＮ焼結体工具は黒色であるのに対
し、ＴｉＮ、及びＣｒＮは、それぞれ鮮やかな金色、銀
色を有するので、本被覆ｃＢＮ焼結体工具をマスプロダ
クションで使用する際に、寿命に達した工具と未使用の
工具の区別が容易になり、工具管理が徹底できるからで
ある。硬質被膜層の最表面層がＣｒＮ層であることが、
特に好ましい。摩擦係数が極めて小さいＣｒＮ層を最表
面に被覆することにより、切削時の溶着を抑制できるた
め良好な仕上げ面を長時間にわたり維持できるからであ
る。従来ＣｒＮ膜は、前記の優れた耐溶着性を有するに
もかかわらず、ＴｉＮ膜のＨｋ＝２，０００に対しＨｋ
＝１，７００と硬度が低いことから、ｃＢＮ母材に単層
で被覆した場合や超硬合金母材を用いた場合には、膜表
面に大きな応力集中が生じるとＣｒＮ膜ないしは、超硬
合金母材が塑性変形を起こし、その変形量に追従できず
ＣｒＮ膜がヒビ割れ、剥離を生じてしまうという問題点
があった。本発明ではＣｒＮよりも硬度に優れるｃＢＮ
焼結体やＴｉＡｌＮ（Ｈｋ＝２，５００以上）を下地と
することにより、大きな応力集中が生じても変形量が抑
制されＣｒＮ膜の損傷を抑制し、耐久性を著しく向上さ
せることに成功した。
きるが最表面層はＴｉＮ又はＣｒＮ層であることが、好
ましい。これは、ｃＢＮ焼結体工具は黒色であるのに対
し、ＴｉＮ、及びＣｒＮは、それぞれ鮮やかな金色、銀
色を有するので、本被覆ｃＢＮ焼結体工具をマスプロダ
クションで使用する際に、寿命に達した工具と未使用の
工具の区別が容易になり、工具管理が徹底できるからで
ある。硬質被膜層の最表面層がＣｒＮ層であることが、
特に好ましい。摩擦係数が極めて小さいＣｒＮ層を最表
面に被覆することにより、切削時の溶着を抑制できるた
め良好な仕上げ面を長時間にわたり維持できるからであ
る。従来ＣｒＮ膜は、前記の優れた耐溶着性を有するに
もかかわらず、ＴｉＮ膜のＨｋ＝２，０００に対しＨｋ
＝１，７００と硬度が低いことから、ｃＢＮ母材に単層
で被覆した場合や超硬合金母材を用いた場合には、膜表
面に大きな応力集中が生じるとＣｒＮ膜ないしは、超硬
合金母材が塑性変形を起こし、その変形量に追従できず
ＣｒＮ膜がヒビ割れ、剥離を生じてしまうという問題点
があった。本発明ではＣｒＮよりも硬度に優れるｃＢＮ
焼結体やＴｉＡｌＮ（Ｈｋ＝２，５００以上）を下地と
することにより、大きな応力集中が生じても変形量が抑
制されＣｒＮ膜の損傷を抑制し、耐久性を著しく向上さ
せることに成功した。
【００２３】硬質被膜層の膜厚は、０．５μｍ以上且つ
１０μｍ以下、特に１μｍ以上５μｍ以下であることが
好ましい。これは、膜厚が０．５μｍ未満であると、切
削時に硬質被膜層が短時間に摩耗するため硬質被膜層の
効果が得られないし、また膜厚が１０μｍを超えると硬
質被膜層中の残留応力の影響で基材との密着力の低下が
生じるからである。表面被覆層の形成方法としては、真
空蒸着法、スパッタ蒸着法、真空アーク蒸着法、イオン
プレーティング法などのＰＶＤ法や、各種ＣＶＤ法な
ど、公知の手法を用いることができる。これらの中で
も、イオンプレーティング法、スパッタ蒸着法、真空ア
ーク蒸着法は原料のイオン化率が高く、イオンの基材の
打ち込み効果等により、中間層と基材との間で高い密着
力が得られるため、特に好ましい。特に、イオンプレー
ティング等のＰＶＤ法による薄膜形成ではイオン化した
原料物質が、蒸発源と被コーティング基材との間に印加
されたバイアス電圧によって基材に打ち込まれ、界面を
清浄化し、また、界面に一種のミキシング層を形成する
ので高い密着強度が得られる。尚、本発明では、中間層
と硬質被膜層は同一装置で連続して成膜するので、上記
の効果は両方の膜の形成時に作用する。
１０μｍ以下、特に１μｍ以上５μｍ以下であることが
好ましい。これは、膜厚が０．５μｍ未満であると、切
削時に硬質被膜層が短時間に摩耗するため硬質被膜層の
効果が得られないし、また膜厚が１０μｍを超えると硬
質被膜層中の残留応力の影響で基材との密着力の低下が
生じるからである。表面被覆層の形成方法としては、真
空蒸着法、スパッタ蒸着法、真空アーク蒸着法、イオン
プレーティング法などのＰＶＤ法や、各種ＣＶＤ法な
ど、公知の手法を用いることができる。これらの中で
も、イオンプレーティング法、スパッタ蒸着法、真空ア
ーク蒸着法は原料のイオン化率が高く、イオンの基材の
打ち込み効果等により、中間層と基材との間で高い密着
力が得られるため、特に好ましい。特に、イオンプレー
ティング等のＰＶＤ法による薄膜形成ではイオン化した
原料物質が、蒸発源と被コーティング基材との間に印加
されたバイアス電圧によって基材に打ち込まれ、界面を
清浄化し、また、界面に一種のミキシング層を形成する
ので高い密着強度が得られる。尚、本発明では、中間層
と硬質被膜層は同一装置で連続して成膜するので、上記
の効果は両方の膜の形成時に作用する。
【００２４】基材であるｃＢＮ焼結体は、好ましい組成
の例として下記の（１）及び（２）があげられる。 （１）ｃＢＮを３０体積％以上８０体積％以下含み、残
部が周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の窒化物、硼化
物、炭化物、アルミニウム化合物ならびにこれらの固溶
体からなる群から選択される少なくとも１種からなる結
合材、及び不可避不純物からなるｃＢＮ焼結体。このｃ
ＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子が主に、鉄との親和性の低い
前記結合材を介して強固に結合されたもので、耐摩耗性
と強度が向上している。本焼結体におけるｃＢＮ含有率
は体積で３０％以上８０％以下含むことが好ましい。こ
れは、ｃＢＮの含有率が３０体積％未満となると、ｃＢ
Ｎ焼結体の硬度が低下し、例えば焼入鋼のような高い硬
度の被削材を切削するための硬度が不足するからであ
り、逆にｃＢＮの含有率が８０体積％を超える場合は、
結合材を介したｃＢＮ粒子同士の結合が困難になり、ｃ
ＢＮ焼結体の強度が低下するからである。
の例として下記の（１）及び（２）があげられる。 （１）ｃＢＮを３０体積％以上８０体積％以下含み、残
部が周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の窒化物、硼化
物、炭化物、アルミニウム化合物ならびにこれらの固溶
体からなる群から選択される少なくとも１種からなる結
合材、及び不可避不純物からなるｃＢＮ焼結体。このｃ
ＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子が主に、鉄との親和性の低い
前記結合材を介して強固に結合されたもので、耐摩耗性
と強度が向上している。本焼結体におけるｃＢＮ含有率
は体積で３０％以上８０％以下含むことが好ましい。こ
れは、ｃＢＮの含有率が３０体積％未満となると、ｃＢ
Ｎ焼結体の硬度が低下し、例えば焼入鋼のような高い硬
度の被削材を切削するための硬度が不足するからであ
り、逆にｃＢＮの含有率が８０体積％を超える場合は、
結合材を介したｃＢＮ粒子同士の結合が困難になり、ｃ
ＢＮ焼結体の強度が低下するからである。
【００２５】（２）ｃＢＮを８０体積％以上９０体積％
以下含み、ｃＢＮ粒子同士が結合しており、残部結合材
がＡｌ化合物、若しくはＣｏ化合物を主成分とするｃＢ
Ｎ焼結体。このｃＢＮ焼結体は、触媒作用を有するＡｌ
又はＣｏを含有する金属、或いは金属間化合物を出発原
料として液相焼結を行うことにより、ｃＢＮ粒子同士を
結合させ、かつｃＢＮ粒子の含有率を高めることができ
る。ｃＢＮ粒子の含有率が高いため耐摩耗性に劣るもの
の、ｃＢＮ粒子同士が強固な骨格構造を形成しているこ
とから耐欠損性に優れ、酷な条件での切削が可能とな
る。本焼結体におけるｃＢＮ含有率は体積で８０％以上
９０％以下含むことが好ましい。これは、ｃＢＮの含有
率が８０体積％未満となると、ｃＢＮ粒子同士の結合に
よる骨格構造を形成するのが難しくなり、逆にｃＢＮの
含有率が９０体積％を超える場合には、触媒作用を有す
る前記結合材が不足により、ｃＢＮ焼結体に未焼結部を
生ずるため、ｃＢＮ焼結体の強度が低下するからであ
る。
以下含み、ｃＢＮ粒子同士が結合しており、残部結合材
がＡｌ化合物、若しくはＣｏ化合物を主成分とするｃＢ
Ｎ焼結体。このｃＢＮ焼結体は、触媒作用を有するＡｌ
又はＣｏを含有する金属、或いは金属間化合物を出発原
料として液相焼結を行うことにより、ｃＢＮ粒子同士を
結合させ、かつｃＢＮ粒子の含有率を高めることができ
る。ｃＢＮ粒子の含有率が高いため耐摩耗性に劣るもの
の、ｃＢＮ粒子同士が強固な骨格構造を形成しているこ
とから耐欠損性に優れ、酷な条件での切削が可能とな
る。本焼結体におけるｃＢＮ含有率は体積で８０％以上
９０％以下含むことが好ましい。これは、ｃＢＮの含有
率が８０体積％未満となると、ｃＢＮ粒子同士の結合に
よる骨格構造を形成するのが難しくなり、逆にｃＢＮの
含有率が９０体積％を超える場合には、触媒作用を有す
る前記結合材が不足により、ｃＢＮ焼結体に未焼結部を
生ずるため、ｃＢＮ焼結体の強度が低下するからであ
る。
【００２６】また、基材であるｃＢＮ焼結体中のｃＢＮ
粒子の平均粒径が４μｍ以下であるものの場合、切削性
能の向上が著しい。これは、ｃＢＮ粒子が４μｍ以下に
なると、ｃＢＮ粒子の表面積が増加し、ｃＢＮ粒子と硬
質被覆膜層と密着力が向上するためである。ｃＢＮ粒子
の平均粒径の好ましい範囲は０．５μｍ以上３．５μｍ
以下である。
粒子の平均粒径が４μｍ以下であるものの場合、切削性
能の向上が著しい。これは、ｃＢＮ粒子が４μｍ以下に
なると、ｃＢＮ粒子の表面積が増加し、ｃＢＮ粒子と硬
質被覆膜層と密着力が向上するためである。ｃＢＮ粒子
の平均粒径の好ましい範囲は０．５μｍ以上３．５μｍ
以下である。
【００２７】
【実施例】以下、本発明を実施例について詳細に説明す
るが限定を意図するものではない。 （実施例１） （１）試料の作製 まず、超硬合金製ポット及びボールを用いて、質量で４
０％のＴｉＮと１０％のＡｌからなる結合材粉末と粒径
２μｍのｃＢＮ粉末５０％を混ぜ合わせ、超硬合金製容
器に充填し、圧力５Ｇｐａ、温度１４００℃で６０分焼
結し、焼入れ鋼連続切削用のｃＢＮ焼結体を得た。この
ｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４０
８の形状の切削用チップを得た。そのチップに、以下の
方法を用いた表面被覆層を成膜した。図３（Ａ）及び
（Ｂ）は、この発明で用いた成膜装置の模式図であり、
本装置は公知のアークイオンプレーティング法を用いて
いる。図３（Ａ）を参照すると、成膜装置１は、チャン
バー２と主テーブル３と支持棒４とアーク式蒸発源５ａ
及び５ｂと、陰極６ａ及び６ｂと、可変電源としての直
流電源７ａ，７ｂ及び８と、ガスを供給するためのガス
導入口９とを備えている。チャンバー２は真空ポンプと
連結されており、チャンバー２内の圧力を変化させるこ
とが可能である。チャンバー内に主テーブル３と支持棒
４とガス導入口９と陰極６ａ及び６ｂが設けられてい
る。
るが限定を意図するものではない。 （実施例１） （１）試料の作製 まず、超硬合金製ポット及びボールを用いて、質量で４
０％のＴｉＮと１０％のＡｌからなる結合材粉末と粒径
２μｍのｃＢＮ粉末５０％を混ぜ合わせ、超硬合金製容
器に充填し、圧力５Ｇｐａ、温度１４００℃で６０分焼
結し、焼入れ鋼連続切削用のｃＢＮ焼結体を得た。この
ｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４０
８の形状の切削用チップを得た。そのチップに、以下の
方法を用いた表面被覆層を成膜した。図３（Ａ）及び
（Ｂ）は、この発明で用いた成膜装置の模式図であり、
本装置は公知のアークイオンプレーティング法を用いて
いる。図３（Ａ）を参照すると、成膜装置１は、チャン
バー２と主テーブル３と支持棒４とアーク式蒸発源５ａ
及び５ｂと、陰極６ａ及び６ｂと、可変電源としての直
流電源７ａ，７ｂ及び８と、ガスを供給するためのガス
導入口９とを備えている。チャンバー２は真空ポンプと
連結されており、チャンバー２内の圧力を変化させるこ
とが可能である。チャンバー内に主テーブル３と支持棒
４とガス導入口９と陰極６ａ及び６ｂが設けられてい
る。
【００２８】チャンバー２内に設けられた支持棒４は、
主テーブル３を支持する。支持棒４内には回転軸が設け
られており、この回転軸が主テーブル３を回転させる。
主テーブル３に基材１０を保持するための治具１１が設
けられている。支持棒４、主テーブル３及び治具１１は
直流電源８の負極と電気的に接続されている。直流電源
８の正極はアースされている。チャンバー２の側壁に
は、アーク式蒸発源５ａとそのアーク式蒸発源５ａに接
続された陰極６ａと向かい合うように、チャンバー２の
側壁にアーク式蒸発源５ｂと陰極６ｂが取り付けられて
いる。アーク式蒸発源５ａ及び陰極６ａは、直流電源７
ａの負極と電気的に接続されている。直流電源７ａの正
極はアースされ、かつチャンバー２と電気的に接続され
ている。直流電源７ｂの正極はアースされ、かつチャン
バー２に電気的に接続されている。（また、図３（Ｂ）
に示されているように紙面垂直方向にも１対の蒸発源５
ｃ，５ｄが設置されている。）
主テーブル３を支持する。支持棒４内には回転軸が設け
られており、この回転軸が主テーブル３を回転させる。
主テーブル３に基材１０を保持するための治具１１が設
けられている。支持棒４、主テーブル３及び治具１１は
直流電源８の負極と電気的に接続されている。直流電源
８の正極はアースされている。チャンバー２の側壁に
は、アーク式蒸発源５ａとそのアーク式蒸発源５ａに接
続された陰極６ａと向かい合うように、チャンバー２の
側壁にアーク式蒸発源５ｂと陰極６ｂが取り付けられて
いる。アーク式蒸発源５ａ及び陰極６ａは、直流電源７
ａの負極と電気的に接続されている。直流電源７ａの正
極はアースされ、かつチャンバー２と電気的に接続され
ている。直流電源７ｂの正極はアースされ、かつチャン
バー２に電気的に接続されている。（また、図３（Ｂ）
に示されているように紙面垂直方向にも１対の蒸発源５
ｃ，５ｄが設置されている。）
【００２９】アーク式蒸発源５ａおよび５ｂは陰極６ａ
及び６ｂとチャンバー２との間のアーク放電によって、
陰極６ａ及び６ｂを部分的に溶解させて、陰極物質を矢
印１２ａ及び１２ｂに示す方向に蒸発させるものであ
る。陰極６ａ及び６ｂとチャンバー２との間には電圧が
印加される。陰極６ａは（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．５）に
より構成される。陰極６ｂはＴｉ，Ｃｒ，Ｚｒ或いはＶ
等の周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から選
ばれた少なくとも１つの元素からなる金属、及び金属間
化合物より構成される。なお（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．
５）とは、ＴｉとＡｌの原子数比が０．５：０．５の化
合物をいう。ガスを供給するガス導入口９には、矢印１
３で示す方向から様々なガスが導入される。このガスの
例として、アルゴン，窒素，水素，酸素ガスまたは例え
ばメタン，アセチレン，ベンゼンなどの炭化水素ガスな
どがある。
及び６ｂとチャンバー２との間のアーク放電によって、
陰極６ａ及び６ｂを部分的に溶解させて、陰極物質を矢
印１２ａ及び１２ｂに示す方向に蒸発させるものであ
る。陰極６ａ及び６ｂとチャンバー２との間には電圧が
印加される。陰極６ａは（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．５）に
より構成される。陰極６ｂはＴｉ，Ｃｒ，Ｚｒ或いはＶ
等の周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元素群から選
ばれた少なくとも１つの元素からなる金属、及び金属間
化合物より構成される。なお（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．
５）とは、ＴｉとＡｌの原子数比が０．５：０．５の化
合物をいう。ガスを供給するガス導入口９には、矢印１
３で示す方向から様々なガスが導入される。このガスの
例として、アルゴン，窒素，水素，酸素ガスまたは例え
ばメタン，アセチレン，ベンゼンなどの炭化水素ガスな
どがある。
【００３０】まず、図３（Ａ）で示すような装置を用い
て、主テーブル３を回転させながら、真空ポンプにより
チャンバー２内を減圧し、ヒーター（図示せず）により
基材１０を温度４５０℃に加熱して、チャンバー２内の
圧力が１．５×１０-5Ｐａとなるまで真空引きを行っ
た。次に、ガス導入口９からアルゴンガスを導入してチ
ャンバー内の圧力を３〜５．０Ｐａに保持し、直流電源
８の電圧を徐々に上げながら、−１０００Ｖとし、基材
１０の表面クリーニングを２０分間行った。その後、ア
ルゴンガスを排気した。次に、チャンバー２内の圧力が
０．５〜１０．０Ｐａになるようにガス導入口９からア
ルゴンガスを導入した。直流電源７ｂから５０〜２００
Ａのアーク電流を供給し、陰極６ｂから金属イオンを発
生させた。直流電源８のバイアス電圧を−３００〜−６
００Ｖとし、基材１０の表面において各種中間層の形成
を行い、所定の厚み（１０ｎｍ）に達するまでこの状態
を維持した。ターゲット種に応じて、前記ガス圧、アー
ク電流、バイアス電圧、及び成膜時間を調整することに
より、不連続な中間層（図１）を形成した。その後、直
流電源７ｂ及び８を切り、アルゴンガスを排気した。前
記中間層膜の形成が終了すると、チャンバー２内の圧力
が５Ｐａとなるように、ガス導入口９から窒素ガスを導
入し、直流電源７ａから１００Ａのアーク電流を供給
し、陰極６ａを構成する（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．５）を
蒸発させ、直流電源８に−１５０Ｖの電圧をかけ、基材
１０の表面に厚さが約３μｍの硬質被覆膜である（Ｔ
ｉ、Ａｌ）Ｎを形成した。引き続き、直流電源７ａを切
り、直流電源７ｂに１００Ａのアーク電流を供給し、陰
極６ｂからＣｒイオンを発生させ、基材１０の最表面に
約０．５μｍのＣｒＮ膜を形成した。また、陰極６ａ及
び６ｂを変え、また成膜時間を変化させ、他は上記と同
じ方法で、本発明品試料Ｎｏ．１〜４のチップを作製し
た。
て、主テーブル３を回転させながら、真空ポンプにより
チャンバー２内を減圧し、ヒーター（図示せず）により
基材１０を温度４５０℃に加熱して、チャンバー２内の
圧力が１．５×１０-5Ｐａとなるまで真空引きを行っ
た。次に、ガス導入口９からアルゴンガスを導入してチ
ャンバー内の圧力を３〜５．０Ｐａに保持し、直流電源
８の電圧を徐々に上げながら、−１０００Ｖとし、基材
１０の表面クリーニングを２０分間行った。その後、ア
ルゴンガスを排気した。次に、チャンバー２内の圧力が
０．５〜１０．０Ｐａになるようにガス導入口９からア
ルゴンガスを導入した。直流電源７ｂから５０〜２００
Ａのアーク電流を供給し、陰極６ｂから金属イオンを発
生させた。直流電源８のバイアス電圧を−３００〜−６
００Ｖとし、基材１０の表面において各種中間層の形成
を行い、所定の厚み（１０ｎｍ）に達するまでこの状態
を維持した。ターゲット種に応じて、前記ガス圧、アー
ク電流、バイアス電圧、及び成膜時間を調整することに
より、不連続な中間層（図１）を形成した。その後、直
流電源７ｂ及び８を切り、アルゴンガスを排気した。前
記中間層膜の形成が終了すると、チャンバー２内の圧力
が５Ｐａとなるように、ガス導入口９から窒素ガスを導
入し、直流電源７ａから１００Ａのアーク電流を供給
し、陰極６ａを構成する（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．５）を
蒸発させ、直流電源８に−１５０Ｖの電圧をかけ、基材
１０の表面に厚さが約３μｍの硬質被覆膜である（Ｔ
ｉ、Ａｌ）Ｎを形成した。引き続き、直流電源７ａを切
り、直流電源７ｂに１００Ａのアーク電流を供給し、陰
極６ｂからＣｒイオンを発生させ、基材１０の最表面に
約０．５μｍのＣｒＮ膜を形成した。また、陰極６ａ及
び６ｂを変え、また成膜時間を変化させ、他は上記と同
じ方法で、本発明品試料Ｎｏ．１〜４のチップを作製し
た。
【００３１】比較品として、中間層の形成なしに硬質被
覆膜層を形成した試料Ｎｏ．１３、中間層の材質が本発
明品の範囲に含まれない試料Ｎｏ．１４、中間層の膜厚
が本発明品の範囲に含まれない試料Ｎｏ．５及び１０、
硬質被覆膜層の膜厚が本発明の範囲に含まれない試料Ｎ
ｏ．２０、超硬合金基材（Ｐ３０）上に本発明の表面被
覆層を被覆した試料Ｎｏ．２１、及び表面被覆層を被覆
していないｃＢＮ焼結体試料Ｎｏ．２２のチップについ
ても用意した。次に、前記各種これらの硬質被覆膜の硬
度（Ｈｋ）を測定するために＃１００００のラッピング
ペーパーでラップした後、荷重２５ｇ、１０秒の条件
で、ヌープ圧子を押し込んだ際の圧痕サイズから測定し
た。
覆膜層を形成した試料Ｎｏ．１３、中間層の材質が本発
明品の範囲に含まれない試料Ｎｏ．１４、中間層の膜厚
が本発明品の範囲に含まれない試料Ｎｏ．５及び１０、
硬質被覆膜層の膜厚が本発明の範囲に含まれない試料Ｎ
ｏ．２０、超硬合金基材（Ｐ３０）上に本発明の表面被
覆層を被覆した試料Ｎｏ．２１、及び表面被覆層を被覆
していないｃＢＮ焼結体試料Ｎｏ．２２のチップについ
ても用意した。次に、前記各種これらの硬質被覆膜の硬
度（Ｈｋ）を測定するために＃１００００のラッピング
ペーパーでラップした後、荷重２５ｇ、１０秒の条件
で、ヌープ圧子を押し込んだ際の圧痕サイズから測定し
た。
【００３２】（２）切削試験 次に、これらの切削チップを用い、焼入鋼の１種である
ＳＵＪ２の丸棒（ＨＲＣ６３）の外周切削を行った。切
削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り
０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式で２５分間の条件で切削を
行い、逃げ面摩耗量と硬質被覆膜の剥離状態を評価し
た。試料の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を表
１に示す。
ＳＵＪ２の丸棒（ＨＲＣ６３）の外周切削を行った。切
削速度１５０ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り
０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式で２５分間の条件で切削を
行い、逃げ面摩耗量と硬質被覆膜の剥離状態を評価し
た。試料の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を表
１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】以上の結果より、中間層が周期律表４ａ，
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている本発明の試料Ｎｏ．１〜４、６〜
９、１１、１２、１６〜２０は、中間層がない試料Ｎ
ｏ．１３や中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素
群以外である試料Ｎｏ．１４と比較して切削試験におい
て膜剥離が生じにくいことが分かる。また従来の焼入れ
鋼切削用ｃＢＮ焼結体である試料Ｎｏ．２２と比較し
て、摩耗が大幅に減少しているのが分かる。中間層の厚
さが本発明と比較して厚い試料Ｎｏ．５，１０や、硬質
被覆膜が本発明と比較して厚い試料Ｎｏ．２０は、切削
初期において膜剥離が生じ、短寿命である。また、超硬
合金基材に本発明の表面被覆層を被覆した試料Ｎｏ．２
１は、切削初期から基材の塑性変形に伴い、基材、表面
被覆層とも欠損を生じてしまい、本実施例の加工条件で
は使用できない。
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている本発明の試料Ｎｏ．１〜４、６〜
９、１１、１２、１６〜２０は、中間層がない試料Ｎ
ｏ．１３や中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素
群以外である試料Ｎｏ．１４と比較して切削試験におい
て膜剥離が生じにくいことが分かる。また従来の焼入れ
鋼切削用ｃＢＮ焼結体である試料Ｎｏ．２２と比較し
て、摩耗が大幅に減少しているのが分かる。中間層の厚
さが本発明と比較して厚い試料Ｎｏ．５，１０や、硬質
被覆膜が本発明と比較して厚い試料Ｎｏ．２０は、切削
初期において膜剥離が生じ、短寿命である。また、超硬
合金基材に本発明の表面被覆層を被覆した試料Ｎｏ．２
１は、切削初期から基材の塑性変形に伴い、基材、表面
被覆層とも欠損を生じてしまい、本実施例の加工条件で
は使用できない。
【００３５】（実施例２） （１）試料の作製 超硬合金製ポット及びボールを用いて、質量で１５％の
Ｃｏと５％のＡｌからなる結合材粉末との３μｍのｃＢ
Ｎ粉末８０％を混ぜ合わせ、超硬合金製容器に充填し、
圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で６０分焼結し、焼入れ
鋼断続切削用のｃＢＮ焼結体を得た。このｃＢＮ焼結体
を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４０８の形状の切
削用チップとした。そのチップに、Ｙを質量％で３％含
有する（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．５）により構成される陰
極６ａを用い、実施例１と同様の方法を用いて各種表面
被覆層を成膜、硬度を測定した（試料Ｎｏ．２３〜３
１）。
Ｃｏと５％のＡｌからなる結合材粉末との３μｍのｃＢ
Ｎ粉末８０％を混ぜ合わせ、超硬合金製容器に充填し、
圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で６０分焼結し、焼入れ
鋼断続切削用のｃＢＮ焼結体を得た。このｃＢＮ焼結体
を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４０８の形状の切
削用チップとした。そのチップに、Ｙを質量％で３％含
有する（Ｔｉ０．５、Ａｌ０．５）により構成される陰
極６ａを用い、実施例１と同様の方法を用いて各種表面
被覆層を成膜、硬度を測定した（試料Ｎｏ．２３〜３
１）。
【００３６】不連続で粒子状の中間層（図２）の形成
は、製膜工程の中間層形成過程において、直流電源８の
バイアス電圧を−６００〜−１０００Ｖ、チャンバー内
の圧力を０．５〜１０．０Ｐａとし、各種ターゲット種
においてガス圧、アーク電圧、バイアス電圧、及び成膜
時間を調整することにより実施した。表面被覆膜層内に
存在している０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒状不連
続中間層の割合、及び０．５μｍ以上の粒状中間層の割
合を調査するために、前記の被覆後の試料をＦＩＢ（集
束イオンビーム加工装置）により、すくい面に垂直な方
向に分断して得られた面をＦＥ−ＳＥＭ（電界放射型走
査電子顕微鏡）により分析した（試料Ｎｏ．３２〜４
５）。
は、製膜工程の中間層形成過程において、直流電源８の
バイアス電圧を−６００〜−１０００Ｖ、チャンバー内
の圧力を０．５〜１０．０Ｐａとし、各種ターゲット種
においてガス圧、アーク電圧、バイアス電圧、及び成膜
時間を調整することにより実施した。表面被覆膜層内に
存在している０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒状不連
続中間層の割合、及び０．５μｍ以上の粒状中間層の割
合を調査するために、前記の被覆後の試料をＦＩＢ（集
束イオンビーム加工装置）により、すくい面に垂直な方
向に分断して得られた面をＦＥ−ＳＥＭ（電界放射型走
査電子顕微鏡）により分析した（試料Ｎｏ．３２〜４
５）。
【００３７】（２）切削試験 次に、これらの切削チップを用い、焼入鋼の１種である
ＳＣＭ４１５の丸棒で２本のＵ字状の溝を有する被削材
（ＨＲＣ５８）の外周切削を行った。切削速度２００ｍ
／ｍｉｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り０．１ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、乾式で１５分間の条件で切削を行い、逃げ面摩耗
量と、硬質被覆膜の剥離状態を評価した。以下に、試料
の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を表２に示
す。
ＳＣＭ４１５の丸棒で２本のＵ字状の溝を有する被削材
（ＨＲＣ５８）の外周切削を行った。切削速度２００ｍ
／ｍｉｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り０．１ｍｍ／ｒｅ
ｖ．、乾式で１５分間の条件で切削を行い、逃げ面摩耗
量と、硬質被覆膜の剥離状態を評価した。以下に、試料
の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を表２に示
す。
【００３８】
【表２】
【００３９】
【表３】
【００４０】以上の結果より、中間層が周期律表４ａ，
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている試料Ｎｏ．２４〜２６，２８，２
９，３７〜３９，４３は、中間層がない試料Ｎｏ．４２
や中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素群以外で
ある試料Ｎｏ．３１及び３６と比較して、切削試験にお
いて膜剥離が生じにくく、切削時に長寿命となることが
分かる。また従来のｃＢＮ焼結体である試料Ｎｏ．４６
と比較して長寿命となっている。中間層の厚さが本発明
と比較して厚い試料Ｎｏ．２７、表面被覆膜層における
中間層の０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒子の割合が
多い試料Ｎｏ．４０及び０．５μｍ以上の分散粒子の割
合が多い試料Ｎｏ．４１では、膜剥離が生じることがあ
り、逆に短寿命となっていることが分かる。また、超硬
合金基材に本発明の表面被覆層を被覆した試料Ｎｏ．４
５は、切削初期から基材の塑性変形に伴い、基材、表面
被覆層とも欠損を生じてしまい、本実施例の加工条件で
は使用できない。
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている試料Ｎｏ．２４〜２６，２８，２
９，３７〜３９，４３は、中間層がない試料Ｎｏ．４２
や中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素群以外で
ある試料Ｎｏ．３１及び３６と比較して、切削試験にお
いて膜剥離が生じにくく、切削時に長寿命となることが
分かる。また従来のｃＢＮ焼結体である試料Ｎｏ．４６
と比較して長寿命となっている。中間層の厚さが本発明
と比較して厚い試料Ｎｏ．２７、表面被覆膜層における
中間層の０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒子の割合が
多い試料Ｎｏ．４０及び０．５μｍ以上の分散粒子の割
合が多い試料Ｎｏ．４１では、膜剥離が生じることがあ
り、逆に短寿命となっていることが分かる。また、超硬
合金基材に本発明の表面被覆層を被覆した試料Ｎｏ．４
５は、切削初期から基材の塑性変形に伴い、基材、表面
被覆層とも欠損を生じてしまい、本実施例の加工条件で
は使用できない。
【００４１】（実施例３） （１）試料の作製 まず、超硬合金製ポット及びボールを用いて、質量で５
０％のＴｉＮと５％のＡｌからなる結合材粉末と粒径１
μｍのｃＢＮ粉末４５％を混ぜ合わせ、超硬合金製容器
に充填し、圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で４０分焼結
し、焼入れ鋼高精度切削用のｃＢＮ焼結体を得た。この
ｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４０
８の形状の切削用チップとした。そのチップに、（Ｔｉ
０．７、Ａｌ０．３）により構成される陰極６ａを用
い、実施例２と同様の方法を用いて各種表面被覆膜を成
膜、硬度を測定した。また、その際切削に関与する部分
の表面被覆層表面の中心線平均粗さＲａ〔ＪＩＳ Ｂ０
６０１（但し測定長０．８ｍｍ）に規定〕を評価した。
表面被覆層の表面粗さについては、成膜時の真空度を１
×１０-6〜１×１０-3Ｔｏｒｒの間で変化させ種々の粗
さの試料を作製した。表面被覆膜層内に存在している粒
状不連続中間層の存在形態を、実施例２と同様に調査し
たところ、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒状不連続
中間層の割合が体積で８％、０．５μｍ以上の粒状中間
層の割合が３％であった。
０％のＴｉＮと５％のＡｌからなる結合材粉末と粒径１
μｍのｃＢＮ粉末４５％を混ぜ合わせ、超硬合金製容器
に充填し、圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で４０分焼結
し、焼入れ鋼高精度切削用のｃＢＮ焼結体を得た。この
ｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４０
８の形状の切削用チップとした。そのチップに、（Ｔｉ
０．７、Ａｌ０．３）により構成される陰極６ａを用
い、実施例２と同様の方法を用いて各種表面被覆膜を成
膜、硬度を測定した。また、その際切削に関与する部分
の表面被覆層表面の中心線平均粗さＲａ〔ＪＩＳ Ｂ０
６０１（但し測定長０．８ｍｍ）に規定〕を評価した。
表面被覆層の表面粗さについては、成膜時の真空度を１
×１０-6〜１×１０-3Ｔｏｒｒの間で変化させ種々の粗
さの試料を作製した。表面被覆膜層内に存在している粒
状不連続中間層の存在形態を、実施例２と同様に調査し
たところ、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒状不連続
中間層の割合が体積で８％、０．５μｍ以上の粒状中間
層の割合が３％であった。
【００４２】（２）切削試験 次に、これらの切削チップを用い、焼入鋼の１種である
ＳＣＭ４１５の丸棒で（ＨＲＣ６０）の外周切削を行っ
た。切削速度２００ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．１ｍｍ、
送り０．０８ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式で４０分間の条件で
切削を行い、被削材の１０点平均面粗さＲｚ（ＪＩＳ
Ｂ０６０１に規定）と、硬質被覆膜の剥離状態を評価し
た。試料の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を下
記の表３に示す。
ＳＣＭ４１５の丸棒で（ＨＲＣ６０）の外周切削を行っ
た。切削速度２００ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．１ｍｍ、
送り０．０８ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式で４０分間の条件で
切削を行い、被削材の１０点平均面粗さＲｚ（ＪＩＳ
Ｂ０６０１に規定）と、硬質被覆膜の剥離状態を評価し
た。試料の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を下
記の表３に示す。
【００４３】
【表４】
【００４４】以上の結果より、中間層が周期律表４ａ，
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている試料Ｎｏ．４７〜５２は、中間層
が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素群以外である試料
Ｎｏ．５３と比較して、試料の面粗さが小さく、すなわ
ち滑らかで、切削試験において被削材の面粗さＲｚが小
さな加工、つまり高精度加工が可能であり、かつ膜剥離
が生じにくく、切削時に長寿命となることが分かる。従
来の焼入れ鋼高精度加工用ｃＢＮ焼結体と比較しても、
高精度な加工面が得られていることが分かる。中間層が
周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少な
くとも１つの元素から形成されている試料Ｎｏ．４７〜
５２の中でも、特に中間層がＣｒの場合、試料の面粗さ
Ｒａが小さく、また、同じ面粗さを有する中間層がＴｉ
からなる本発明品よりも、被削材の面粗さＲｚも小さ
く、切削時に長寿命となることが分かる。
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている試料Ｎｏ．４７〜５２は、中間層
が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素群以外である試料
Ｎｏ．５３と比較して、試料の面粗さが小さく、すなわ
ち滑らかで、切削試験において被削材の面粗さＲｚが小
さな加工、つまり高精度加工が可能であり、かつ膜剥離
が生じにくく、切削時に長寿命となることが分かる。従
来の焼入れ鋼高精度加工用ｃＢＮ焼結体と比較しても、
高精度な加工面が得られていることが分かる。中間層が
周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少な
くとも１つの元素から形成されている試料Ｎｏ．４７〜
５２の中でも、特に中間層がＣｒの場合、試料の面粗さ
Ｒａが小さく、また、同じ面粗さを有する中間層がＴｉ
からなる本発明品よりも、被削材の面粗さＲｚも小さ
く、切削時に長寿命となることが分かる。
【００４５】（実施例４） （１）試料の作製 まず、超硬合金製ポット及びボールを用いて、質量で４
０％のＴｉＮと１５％のＡｌからなる結合材粉末と粒径
３μｍのｃＢＮ粉末４５％を混ぜ合わせ、超硬合金製容
器に充填し、圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で５０分焼
結し、焼入れ鋼汎用切削用のｃＢＮ焼結体を得た。この
ｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４１
２の形状の切削用チップを得た。そのチップに、（Ｔｉ
０．６、Ａｌ０．４）により構成される陰極６ａを用
い、実施例１と同様の方法を用いて各種表面被覆膜を成
膜、硬度を測定した。表面被覆膜層内に存在している粒
状不連続中間層の存在形態を、実施例２と同様に調査し
たところ、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒状不連続
中間層の割合が８％、０．５μｍ以上の粒状中間層の割
合が３％であった。
０％のＴｉＮと１５％のＡｌからなる結合材粉末と粒径
３μｍのｃＢＮ粉末４５％を混ぜ合わせ、超硬合金製容
器に充填し、圧力５ＧＰａ、温度１４００℃で５０分焼
結し、焼入れ鋼汎用切削用のｃＢＮ焼結体を得た。この
ｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮＧＡ１２０４１
２の形状の切削用チップを得た。そのチップに、（Ｔｉ
０．６、Ａｌ０．４）により構成される陰極６ａを用
い、実施例１と同様の方法を用いて各種表面被覆膜を成
膜、硬度を測定した。表面被覆膜層内に存在している粒
状不連続中間層の存在形態を、実施例２と同様に調査し
たところ、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の粒状不連続
中間層の割合が８％、０．５μｍ以上の粒状中間層の割
合が３％であった。
【００４６】（２）切削試験 次に、これらの切削チップを用い、鋼の１種であるＳ４
５Ｃの丸棒（ＨＲＣ１５）の外周切削を行った。切削速
度６００ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．５ｍｍ、送り０．３
ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式で３０分間の条件で切削を行い、
逃げ面摩耗量と、硬質被覆膜の剥離状態を評価した。試
料の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を表４に示
す。
５Ｃの丸棒（ＨＲＣ１５）の外周切削を行った。切削速
度６００ｍ／ｍｉｎ、切り込み０．５ｍｍ、送り０．３
ｍｍ／ｒｅｖ．、乾式で３０分間の条件で切削を行い、
逃げ面摩耗量と、硬質被覆膜の剥離状態を評価した。試
料の詳細と切削試験を行った場合の評価結果を表４に示
す。
【００４７】
【表５】
【００４８】以上の結果より、中間層が周期律表４ａ，
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている試料Ｎｏ．５５〜６０は、中間層
がない試料Ｎｏ．６１や中間層が周期律表４ａ，５ａ及
び６ａ族元素群以外である試料Ｎｏ．６２と比較して、
切削試験において膜剥離が生じにくく、切削時に長寿命
となることが分かる。また従来のｃＢＮ焼結体である試
料Ｎｏ．６４と比較して摩耗が少なく長寿命となってい
る。特にＶを中間層とする本発明の試料Ｎｏ．５７〜６
０では、切削時の溶着もなく、良好な摩耗形態を呈す
る。また、超硬合金基材に本発明の表面被覆層を被覆し
た試料Ｎｏ．６３は、比較的切削初期から基材の塑性変
形に伴い、基材、表面被覆層とも欠損を生じてしまい、
本実施例の加工条件では使用できない。
５ａ及び６ａ族元素群から選ばれた少なくとも１つの元
素から形成されている試料Ｎｏ．５５〜６０は、中間層
がない試料Ｎｏ．６１や中間層が周期律表４ａ，５ａ及
び６ａ族元素群以外である試料Ｎｏ．６２と比較して、
切削試験において膜剥離が生じにくく、切削時に長寿命
となることが分かる。また従来のｃＢＮ焼結体である試
料Ｎｏ．６４と比較して摩耗が少なく長寿命となってい
る。特にＶを中間層とする本発明の試料Ｎｏ．５７〜６
０では、切削時の溶着もなく、良好な摩耗形態を呈す
る。また、超硬合金基材に本発明の表面被覆層を被覆し
た試料Ｎｏ．６３は、比較的切削初期から基材の塑性変
形に伴い、基材、表面被覆層とも欠損を生じてしまい、
本実施例の加工条件では使用できない。
【００４９】（実施例５） （１）試料の作製 高圧相窒化硼素焼結体（ｃＢＮ、或いはｗＢＮ）の作製
において、結合材及び高圧相窒化硼素粉末の混合比、又
は粉末の粒度を適宜変更させて、それ以外は実施例１の
方法と同様にして、試料を作製した。被覆膜はすべて、
不連続なＣｒ中間層（厚さ０．４μｍ）を有し、硬質被
覆膜第１層がＴｉＡｌＮ（３．０μｍ）、最表面をＣｒ
Ｎ（０．３μｍ）とした。
において、結合材及び高圧相窒化硼素粉末の混合比、又
は粉末の粒度を適宜変更させて、それ以外は実施例１の
方法と同様にして、試料を作製した。被覆膜はすべて、
不連続なＣｒ中間層（厚さ０．４μｍ）を有し、硬質被
覆膜第１層がＴｉＡｌＮ（３．０μｍ）、最表面をＣｒ
Ｎ（０．３μｍ）とした。
【００５０】（２）切削試験 次に、これらの切削チップを用い、ダイス鋼であるＳＫ
Ｄ１１の丸棒で６本のＶ字状の溝を有する被削材（ＨＲ
Ｃ５９）の外周切削を行った。切削速度１２０ｍ／ｍｉ
ｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、
乾式で切削を行い、表面被膜が剥離、又はｃＢＮ基材ご
と欠損するまでの時間を評価した。試料の詳細と切削試
験を行った場合の評価結果を下記表５に示す。
Ｄ１１の丸棒で６本のＶ字状の溝を有する被削材（ＨＲ
Ｃ５９）の外周切削を行った。切削速度１２０ｍ／ｍｉ
ｎ、切り込み０．２ｍｍ、送り０．１ｍｍ／ｒｅｖ．、
乾式で切削を行い、表面被膜が剥離、又はｃＢＮ基材ご
と欠損するまでの時間を評価した。試料の詳細と切削試
験を行った場合の評価結果を下記表５に示す。
【００５１】
【表６】
【００５２】以上の結果より、基材ｃＢＮ焼結体の結合
材が、周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の窒化物、硼
化物、炭化物ならびにこれらの固溶体からなる群から選
択される少なくとも１種と、Ａｌ化合物とからなる結合
材と、不可避不純物からなる結合材である試料Ｎｏ．６
５〜７２において、ｃＢＮの含有率が本発明の範囲外で
ある試料Ｎｏ．６５及び７２は基材ｃＢＮ焼結体の強度
が弱く、切削初期において欠損して寿命に致ることが分
かる。さらに、ｃＢＮの平均粒径が大きい試料Ｎｏ．７
３では、膜剥離しやすいことが分かる。また、基材ｃＢ
Ｎ焼結体の結合材が、Ｃｏ化合物、Ａｌ化合物及びこれ
らの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種と
不可避不純物からなる結合材である試料Ｎｏ．７４〜７
６において、ｃＢＮの含有率が本発明の範囲外である試
料Ｎｏ．７４及び試料Ｎｏ．７６は基材ｃＢＮ焼結体の
強度が弱く、切削初期において欠損して寿命に至ること
が分かる。さらに、ｃＢＮの平均粒径が大きい試料Ｎ
ｏ．７７では、膜剥離しやすいことが分かる。
材が、周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の窒化物、硼
化物、炭化物ならびにこれらの固溶体からなる群から選
択される少なくとも１種と、Ａｌ化合物とからなる結合
材と、不可避不純物からなる結合材である試料Ｎｏ．６
５〜７２において、ｃＢＮの含有率が本発明の範囲外で
ある試料Ｎｏ．６５及び７２は基材ｃＢＮ焼結体の強度
が弱く、切削初期において欠損して寿命に致ることが分
かる。さらに、ｃＢＮの平均粒径が大きい試料Ｎｏ．７
３では、膜剥離しやすいことが分かる。また、基材ｃＢ
Ｎ焼結体の結合材が、Ｃｏ化合物、Ａｌ化合物及びこれ
らの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種と
不可避不純物からなる結合材である試料Ｎｏ．７４〜７
６において、ｃＢＮの含有率が本発明の範囲外である試
料Ｎｏ．７４及び試料Ｎｏ．７６は基材ｃＢＮ焼結体の
強度が弱く、切削初期において欠損して寿命に至ること
が分かる。さらに、ｃＢＮの平均粒径が大きい試料Ｎ
ｏ．７７では、膜剥離しやすいことが分かる。
【００５３】（実施例６） （１）試料の作成 実施例４と同様の方法を用いて、下記のように切削用チ
ップを作成した。まず、超硬合金製ポットおよびボール
を用いて、質量で４０％のＴｉＮと１５％のＡｌからな
る結合材粉末と粒径３μｍのｃＢＮ粉末４５％を混ぜ合
わせ、超硬製容器に充填し、圧力５ＧＰａ、温度１４０
０℃で５０分焼結し、焼入れ鋼汎用切削用のｃＢＮ焼結
体を得た。このｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮ
ＧＡ１２０４１２の形状の切削用チップを得た。得られ
たチップに（Ｔｉ０．６Ａｌ０．４）により構成される
陰極６ａを用い、実施例１と同様の方法を用いて、実施
例４の試料Ｎｏ．５６と同じ構成の表面被覆層を成膜し
た。
ップを作成した。まず、超硬合金製ポットおよびボール
を用いて、質量で４０％のＴｉＮと１５％のＡｌからな
る結合材粉末と粒径３μｍのｃＢＮ粉末４５％を混ぜ合
わせ、超硬製容器に充填し、圧力５ＧＰａ、温度１４０
０℃で５０分焼結し、焼入れ鋼汎用切削用のｃＢＮ焼結
体を得た。このｃＢＮ焼結体を加工し、ＩＳＯ規格ＳＮ
ＧＡ１２０４１２の形状の切削用チップを得た。得られ
たチップに（Ｔｉ０．６Ａｌ０．４）により構成される
陰極６ａを用い、実施例１と同様の方法を用いて、実施
例４の試料Ｎｏ．５６と同じ構成の表面被覆層を成膜し
た。
【００５４】（２）元素分布分析 次に、上記で得られた切削チップを表面被覆層に垂直な
方向に切断して薄片を作成し、得られた薄片をイオンシ
ニング法により透過型電子顕微鏡用の試料とした。同試
料を透過型電子顕微鏡で観測し、表面被覆層についてそ
の基材側の界面から膜厚方向に数箇所を選択してエネル
ギー分散型Ｘ線微小分析装置（ＥＤＸ）を用いて、各分
析地点の構成元素の組成を求めた。定量化については標
準試料から求めた検量線で校正した。尚、分析は、基材
のｃＢＮ結晶粒の上部にあたる部分と、結合材の上部に
あたる部分の２箇所について実施した。得られた結果を
表６に示す。
方向に切断して薄片を作成し、得られた薄片をイオンシ
ニング法により透過型電子顕微鏡用の試料とした。同試
料を透過型電子顕微鏡で観測し、表面被覆層についてそ
の基材側の界面から膜厚方向に数箇所を選択してエネル
ギー分散型Ｘ線微小分析装置（ＥＤＸ）を用いて、各分
析地点の構成元素の組成を求めた。定量化については標
準試料から求めた検量線で校正した。尚、分析は、基材
のｃＢＮ結晶粒の上部にあたる部分と、結合材の上部に
あたる部分の２箇所について実施した。得られた結果を
表６に示す。
【００５５】
【表７】 得られた結果について、Ｃｒの元素分布の界面からの距
離に対してプロットしたものを図４に示す。ｃＢＮ結晶
粒の上部、結合材の上部のいずれの場合も界面部から表
面被覆層の成長方向に向かってＣｒの分布が減少してお
り、傾斜組成材料が形成されていることが確認できた。
離に対してプロットしたものを図４に示す。ｃＢＮ結晶
粒の上部、結合材の上部のいずれの場合も界面部から表
面被覆層の成長方向に向かってＣｒの分布が減少してお
り、傾斜組成材料が形成されていることが確認できた。
【００５６】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の表面被覆
立方晶型窒化硼素焼結体工具は、従来のものと比較して
ｃＢＮ焼結体基材に対する硬質被覆膜の密着力を向上さ
せ、ｃＢＮ粒子と鉄系難削材との接触を抑制することに
より工具の耐摩耗性、耐欠損性の向上、加工面の高品質
化等優れた効果を奏することができ、それにより工具の
寿命も向上するという顕著な効果がある。
立方晶型窒化硼素焼結体工具は、従来のものと比較して
ｃＢＮ焼結体基材に対する硬質被覆膜の密着力を向上さ
せ、ｃＢＮ粒子と鉄系難削材との接触を抑制することに
より工具の耐摩耗性、耐欠損性の向上、加工面の高品質
化等優れた効果を奏することができ、それにより工具の
寿命も向上するという顕著な効果がある。
【図１】ｃＢＮ基材表面に本発明に係る中間層を不連続
に被覆した状態を示す平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。
に被覆した状態を示す平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。
【図２】ｃＢＮ基材表面に本発明に係る中間層を粒状不
連続相として被覆した状態を示す平面図（Ａ）及び横断
面図（Ｂ）。
連続相として被覆した状態を示す平面図（Ａ）及び横断
面図（Ｂ）。
【図３】本発明の焼結体の製造に用いるアークイオンプ
レーティング法による成膜装置を示す模式図。（Ａ）は
断面図、（Ｂ）は平面図。
レーティング法による成膜装置を示す模式図。（Ａ）は
断面図、（Ｂ）は平面図。
【図４】本発明に係る表面被覆層内のＣｒの元素分布を
界面からの距離（ｎｍ）に対してプロットしたグラフ。
界面からの距離（ｎｍ）に対してプロットしたグラフ。
１：成膜装置 ２：チャンバー ３：主テーブル ４：支持棒 ５ａ，５ｂ：アーク式蒸発源 ６ａ，６ｂ：陰極 ７ａ，７ｂ：直流電源 ８：直流電源 ９：ガス導入口 １０：基材 １１：治具 １２ａ，１２ｂ：蒸発方向
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大原 久典 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 福井 治世 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 3C046 FF04 FF11 FF16 FF20 FF21 FF25 FF27 4K029 AA04 BA02 BA07 BA17 BA43 BA54 BA55 BA58 BB02 BC00 BD05 CA04 CA06 EA01
Claims (11)
- 【請求項１】 工具刃先の少なくとも切削に関与する部
分が、高圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その表面に
形成された表面被覆層が存在し、該表面被覆層が、前記
高圧相型窒化硼素焼結体基材との界面に不連続に存在す
る中間層と、更にその上に形成された硬質被膜層を備
え、該中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元
素群から選ばれた少なくとも１つの元素からなり、該中
間層の厚さが１μｍ以下であることを特徴とする、表面
被覆窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項２】 工具刃先の少なくとも切削に関与する部
分が、高圧相型窒化硼素焼結体を基材とし、その表面に
形成された表面被覆層が存在し、該表面被覆層が、前記
高圧相型窒化硼素焼結体基材との界面に不連続に存在す
る中間層と、更にその上に形成された硬質被膜層を備
え、該中間層が周期律表４ａ，５ａ及び６ａ族元素の元
素群から選ばれた少なくとも１つの元素からなる分散し
た粒子として存在し、０．１μｍ以上０．５μｍ未満の
粒子の割合が表面被覆層に対して体積で１％以上２０％
以下であり、かつ０．５μｍ以上の粒子の割合が表面被
覆層に対して体積で５％以下であることを特徴とする、
表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項３】 中間層が、Ｃｒ，Ｚｒ，Ｖ元素の少なく
とも１種を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記
載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項４】 硬質被膜層が、４ａ，５ａ，６ａ族元
素、Ａｌ，Ｂ，Ｓｉ及びＹの中から選択される１種以上
の元素と、Ｃ，Ｎ及びＯの中から選択される１種以上の
元素とからなる少なくとも１層以上でヌープ硬度Ｈｋ＝
２，０００以上の硬度を有する化合物による層を含み、
膜厚が０．５μｍ以上且つ１０μｍ以下であることを特
徴とする、請求項１又は２に記載の表面被覆窒化硼素焼
結体工具。 - 【請求項５】 表面被覆層がイオンプレーティング法、
スパッタ蒸着法、又は真空アーク蒸着法により形成され
ることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記
載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項６】 表面被覆層の最表面層が、Ｔｉ又はＣｒ
から選択される１種以上の元素と、Ｃ，Ｎ及びＯの中か
ら選択される１種以上の元素とからなる化合物であるこ
とを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の
表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項７】 表面被覆層の最表面層が、ＣｒＮ層であ
ることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記
載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項８】 少なくとも切削に関与する箇所に、ＪＩ
Ｓ Ｂ０６０１（但し測定長０．８ｍｍ）に規定された
中心線平均粗さＲａが０．２μｍ以下である表面被覆層
を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 【請求項９】 工具刃先の少なくとも切削に関与する部
分が、立方晶窒化硼素を３０体積％以上８０体積％以下
含み、残部結合材が周期律表４ａ，５ａ，６ａ族元素の
窒化物、硼化物、炭化物及びＡｌ化合物ならびにこれら
の固溶体からなる群から選択される少なくとも１種と不
可避不純物からなる立方晶窒化硼素焼結体を基材とす
る、請求項１ないし８のいずれかに記載の表面被覆窒化
硼素焼結体工具。 - 【請求項１０】 工具刃先の少なくとも切削に関与する
部分が、立方晶窒化硼素を８０体積％以上９０体積％以
下含み、残部結合材がＣｏ化合物、Ａｌ化合物及びこれ
らの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種と
不可避不純物からなる立方晶窒化硼素焼結体を基材とす
る、請求項１ないし８のいずれかに記載の表面被覆窒化
硼素焼結体工具。 - 【請求項１１】 立方晶窒化硼素粒子の平均粒径が４μ
ｍ以下である、請求項１ないし１０のいずれかに記載の
表面被覆窒化硼素焼結体工具。
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| JP2001247814A JP3637883B2 (ja) | 2000-08-31 | 2001-08-17 | 表面被覆窒化硼素焼結体工具 |
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| CA002356042A CA2356042C (en) | 2000-08-31 | 2001-08-28 | A tool of a surface-coated boron nitride sintered compact |
| DE60144001T DE60144001D1 (de) | 2000-08-31 | 2001-08-30 | Schneidwerkzeug aus einem beschichteten Bornitridsinterkörper |
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|---|---|---|---|---|
| WO2012070290A1 (ja) * | 2010-11-26 | 2012-05-31 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆焼結体 |
| JP2013521492A (ja) * | 2010-03-01 | 2013-06-10 | ウェスティングハウス エレクトリック スウェーデン アーベー | 中性子吸収材および中性子吸収材の製造のための方法 |
| WO2023276066A1 (ja) * | 2021-06-30 | 2023-01-05 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
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