JP5663813B2 - 表面被覆窒化硼素焼結体工具 - Google Patents
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Description
(1)少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体と該立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被膜とを備える、表面被覆窒化硼素焼結体工具である
(2)上記立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子を30体積%以上80体積%以下含み、周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも1種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含む結合相をさらに含む
(3)上記被膜はA層とB層とを備える
(4)上記A層は、MLaza1(Mは周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、LaはB、C、NおよびOの1種以上を表わし、za1は0.85以上1.0以下である)を含む
(5)上記B層は、組成の異なる2種以上の化合物層が交互にそれぞれ1つ以上積層されてなり、該化合物層のそれぞれの厚さは30nm以上300nm以下である
(6)上記化合物層の1種であるB1化合物層は、(Ti1-xb1-yb1Sixb1M1yb1)(C1-zb1Nzb1)(M1はTiを除く周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素ならびにAlの1種以上を表わし、xb1は0.01以上0.25以下であり、yb1は0以上0.7以下であり、zb1は0.4以上1以下である)を含む
(7)上記化合物層の1種であって上記B1化合物層とは異なるB2化合物層は、(Al1-xb2M2xb2)(C1-zb2Nzb2)(M2は周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素ならびにSiの1種以上を表わし、xb2は0.2以上0.7以下であり、zb2は0.4以上1以下である)を含む
(8)上記B1化合物層の平均厚さt1と上記B2化合物層の平均厚さt2との比であるt2/t1が0.5<t2/t1≦10.0の関係を満たす
(9)上記A層の厚さは0.2μm以上10μm以下であり、上記B層の厚さは0.1μm以上5μm以下であり、かつ上記被膜全体の厚さは0.5μm以上15μm以下である。
本実施の形態の被覆cBN工具は少なくとも切れ刃部分に、cBN焼結体と、該cBN焼結体の表面上に形成された被膜とを備えている。後述するように、該被膜が耐クレータ摩耗性に優れるA層と耐境界摩耗性に優れるB層とから構成されていることにより、焼結合金、難削鋳鉄、焼入鋼などの加工において長期にわたって高い寸法精度を維持することができる、すなわち面粗度寿命が長いという優れた効果を有する。そして、とりわけ軽断続切削において、従来の切削工具に比し、顕著に長い面粗度寿命を有することができる。
本実施の形態のcBN焼結体は、被覆cBN工具の切れ刃部分のうち当該工具の基材を構成するものであり、cBN粒子を30体積%以上80体積%以下で含み、さらに残部として結合相を含む。
(cBN粒子の体積含有率)=(cBN粒子の占有面積)÷(視野画像におけるcBN焼結体組織の面積)×100。
本実施の形態の被膜はA層とB層とを含むものである。本実施の形態において、被膜は上記のA層とB層を含む限り、A層とB層以外に他の層を含むことができ、他の層を含んでいたとしても本発明の効果は示される。ここで他の層としては、たとえば後述するA層とB層との間に設けられるC層や、最下層であるD層等を挙げることができる。ただし、他の層はこれらに限られるものではなく、これら以外の層を含んでいたとしても、本発明の範囲を逸脱するものではない。
本実施の形態においてA層は、MLaza1(Mは周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、LaはB、C、NおよびOの1種以上を表わし、za1は0.85以上1.0以下である)を含む。これにより、A層は切削加工時に滑らかに摩耗する。換言すれば、A層は、剥離、割れまたはチッピング等を伴うことなく摩耗することができる。したがって、被覆cBN工具の耐クレータ摩耗性または耐逃げ面摩耗性などを高めることができる。
本実施の形態において、B層は組成の異なる2種以上の化合物層が交互にそれぞれ1つ以上積層されてなる。以下では、B層として、B1化合物層とB2化合物層とが交互にそれぞれ1つ以上積層された構成を挙げるが、本実施の形態のB層は、B1化合物層とB2化合物層とを含む限り、B1化合物層およびB2化合物層以外に他の層を含んでいても何ら差し支えなく、本発明の効果は示される。なお、B層の厚さは0.1μm以上5μm以下である。
B層を構成するB1化合物層は、(Ti1-xb1-yb1Sixb1M1yb1)(C1-zb1Nzb1)(M1はTiを除く周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素ならびにAlの1種以上を表わし、xb1は0.01以上0.25以下であり、yb1は0以上0.7以下であり、zb1は0.4以上1以下である)を含む。ここで、B1化合物層の厚さは30nm以上300nm以下であり、より好ましくは40nm以上200nm以下であり、特に好ましくは50nm以上150nm以下である。
B1化合物層とともに、B層を構成するB2化合物層は(Al1-xb2M2xb2)(C1-zb2Nzb2)(M2は周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素ならびにSiの1種以上を表わし、xb2は0.2以上0.7以下であり、zb2は0.4以上1以下である)を含む。ここで、M2は、TiおよびCrの少なくとも1つを表わすことが好ましい。B2化合物層がAlとTiおよびCrの少なくとも1つとを含むことにより、B2化合物層に耐摩耗性と耐熱性とを兼ね備えた高靭性層としての機能が付与される。
(B1化合物層の平均厚さt1)=(B1化合物層の厚さの合計)÷(B1化合物層の層数)。
(B1化合物層の平均厚さt1)=(B1化合物層のみを積層して形成されたB層の厚さ)÷(B1化合物層の積層数)。
(B層全体におけるSi組成の平均値)={(B層を構成する各層のSi組成)×(当該各層の厚さ)の総和}÷(B層全体の厚さ)。
本実施の形態の被膜は、A層とB層との間に設けられたC層をさらに含むことが好ましい。かかるC層はMcLczc(Mcは周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、LcはB、C、NおよびOの1種以上を表わし、zcは0以上0.85以下である)を含むことが好ましい。C層を設けることにより、特性および組織の異なるA層とB層とを強固に密着させることができる。さらに、A層がB層よりも表面側に設けられている場合には、A層の摩耗に伴う損傷およびA層で発生したクラックが基材側へ伝搬することをC層で遮ることができる。
本実施の形態の被膜は、基材とB層との間に設けられたD層をさらに含むことが好ましい。かかるD層はMdLdzd(Mdは周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、LdはB、C、NおよびOの1種以上を表わし、zdは0.85以上1.0以下である)を含むことが好ましい。このようなD層はcBN焼結体との密着性に優れる。したがって、被膜がD層を含むことにより、被膜とcBN焼結体との密着性を高めることができる。なお、より好ましくは、LdはNである。
本実施の形態にかかる被覆cBN工具の製造方法は、たとえば、少なくとも切れ刃部分にcBN焼結体を有する基材を準備する工程と、cBN焼結体上に被膜を形成する工程とを含むものである。
本実施の形態の基材は、基材本体とcBN焼結体からなる基材とを接合することにより製造することができる。基材本体の材料としては、たとえば超硬合金を用いることができる。このような基材本体は、たとえば従来公知の焼結法および成形法により製造することができる。また、cBN焼結体からなる基材は、たとえばcBN粒子と結合相の原料粉末とからなる混合物を高温高圧下で焼結させることにより製造することができる。そして、基材本体の適切な部位に、cBN焼結体からなる基材を従来公知のロウ材で接合し、所定の形状に研削加工することにより、基材を製造することができる。なお、基材全体をcBN焼結体から構成することも当然可能である。
上記のようにして得られた基材に被膜を形成することにより被覆cBN工具を製造することができる。ここで、被膜を形成する工程は、アークイオンプレーティング法(真空アーク放電を利用して固体材料を蒸発させるイオンプレーティング法)またはスパッタリング法により被膜を形成する工程を含むことが好ましい。アークイオンプレーティング法では、被膜を構成することになる金属種を含む金属蒸発源とCH4、N2またはO2等の反応ガスとを用いて被膜を形成することができる。なお、被膜を形成する条件としては従来公知の条件を採用することができる。また、スパッタリング法では、被膜を構成することになる金属種を含む金属蒸発源と、CH4、N2またはO2等の反応ガスと、Ar、Kr、Xe等のスパッタガスとを用いて被膜を形成することができる。なお、この場合も被膜を形成する条件としては従来公知の条件を採用することができる。
図1は、実施例における被覆cBN工具の構成の一例を示す断面図である。また図2は、実施例における被覆cBN工具の要部の構成の一例を示す断面図である。
以下のようにして表1に示す組成を有するcBN焼結体A〜Iを製造した。なお、表1中「X線検出化合物」の欄に示す化合物は、cBN焼結体の断面または表面をX線回折(XRD:X‐ray diffraction)装置によって定性分析した際に検出された化合物である。
まず、原子比でTi:N=1:0.6となるように平均粒径1μmのTiN粉末と平均粒径が3μmのTi粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中1200℃で30分間熱処理してから粉砕した。これによりTiN0.6からなる金属間化合物粉末を得た。
表1に示すように、cBN粒子の体積含有率および平均粒径を変更する以外は、cBN焼結体Aと同様にして、cBN焼結体B〜Gを得た。
まず、原子比でTi:C:N=1:0.3:0.3となるように平均粒径1μmのTiCN粉末と平均粒径が3μmのTi粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中1200℃で30分間熱処理してから粉砕した。これによりTiC0.3N0.3からなる金属間化合物粉末を得た。
まず、原子比でTi:C=1:0.6となるように平均粒径1μmのTiC粉末と平均粒径が3μmのTi粉末とを混合することにより混合物を得た。該混合物を真空中1200℃で30分間熱処理してから粉砕した。これによりTiC0.6からなる金属間化合物粉末を得た。
以下のようにして試料1に係る被覆cBN工具を製造した。
形状がISO規格のDNGA150408であり、超硬合金材料(K10相当)からなる基材本体を準備した。該基材本体の刃先(コーナ部分)に上記のcBN焼結体A(形状:頂角が55°であり当該頂角を挟む両辺がそれぞれ2mmである二等辺三角形を底面とし、厚さが2mmの三角柱状のもの)を接合した。なお接合には、Ti−Zr−Cuからなるロウ材を用いた。次いで、接合体の外周面、上面および下面を研削し、刃先にネガランド形状(ネガランド幅が150μmであり、ネガランド角が25°)を形成した。このようにして、切れ刃部分がcBN焼結体Aからなる基材3を得た。
(成膜装置)
ここで、以降の工程において、被膜の形成に用いる成膜装置について説明する。当該成膜装置には真空ポンプが接続されており、装置内部に真空引き可能な真空チャンバーを有している。真空チャンバー内には、回転テーブルが設置されており、該回転テーブルは治具を介して基材がセットできるように構成されている。真空チャンバー内にセットされた基材は、真空チャンバー内に設置されているヒーターにより加熱することができる。また、真空チャンバーにはエッチングおよび成膜用のガスを導入するためのガス配管が、流量制御用のマスフローコントローラ(MFC:Mass Flow Controller)を介して、接続されている。さらに、真空チャンバー内には、エッチング用のArイオンを発生させるためのタングステンフィラメント、必要な電源が接続された成膜用のアーク蒸発源もしくはスパッタ源が配置されている。そして、アーク蒸発源もしくはスパッタ源には、成膜に必要な蒸発源原料(ターゲット)がセットされている。
上記のようにして得られた基材3を、成膜装置の真空チャンバー内にセットし、チャンバー内の真空引きを行なった。その後、回転テーブルを3rpmで回転させながら基材3を500℃に加熱した。次いで、真空チャンバー内にArガスを導入し、タングステンフィラメントを放電させてArイオンを発生させ、基材3にバイアス電圧を印加し、Arイオンにより基材3のエッチングを行なった。なお、このときのエッチング条件は次のとおりである
Arガスの圧力 :1Pa
基板バイアス電圧:−500V。
次に、上記の成膜装置内でD層20を基材3上に形成した。具体的には次に示す条件で厚さ0.1μmとなるように蒸着時間を調整してD層を形成した
ターゲット :Al(50原子%)、Ti(50原子%)
導入ガス :N2
成膜圧力 :4Pa
アーク放電電流 :150A
基板バイアス電圧:−35V
テーブル回転数 :3rpm。
D層20に続いて、上記の成膜装置内でD層20の上にB層30を形成した。具体的には、以下に示す条件で、B1化合物層31とB2化合物層32とをそれぞれ交互に5回ずつ繰り返して形成することにより、合計層数が10層であり、合計厚さ1.0μmのB層30を形成した。B層の形成においては、B1化合物層31の厚さを50nm、B2化合物層32の厚さを150nmとなるように蒸着時間を調整した。なお、試料1において、B層の最下層はB1化合物層31であり、最上層はB2化合物層32である。
B1化合物層は次に示す条件で形成した
ターゲット :Ti(90原子%)、Si(10原子%)
導入ガス :N2
成膜圧力 :3Pa
アーク放電電流 :150A
基板バイアス電圧:−40V。
B2化合物層は次に示す条件で形成した
ターゲット :Al(65原子%)、Cr(35原子%)
導入ガス :N2
成膜圧力 :3Pa
アーク放電電流 :150A
基板バイアス電圧:−50V。
以下のようにして、試料2〜7に係る被覆cBN工具を製造した。
まず、試料1と同様にして、基材上にD層20とB層30とを形成した。その後、次に示す条件でC層40をB層30の上に形成した。なお、C層40の厚さは蒸着時間を調整することにより、0.1μmとした
ターゲット :Ti
導入ガス :Ar
成膜圧力 :1Pa
アーク放電電流 :160A
基板バイアス電圧:−75V
テーブル回転数 :3rpm。
C層40を形成した後、次に示す条件でC層40の上にA層50を形成した。このとき、導入ガス(N2およびCH4)の流量はA層50においてC:N=1:1となるように調整した。そして、蒸着時間を調整することにより、表2中A層の厚さの欄に示すように、それぞれの試料でA層50の厚さを変化させた
ターゲット :Ti
導入ガス :N2、CH4
成膜圧力 :2Pa
アーク放電電流 :180A
基板バイアス電圧:−350V
テーブル回転数 :3rpm。
表2および3に示すように、cBN焼結体A〜Iを使用して、試料8〜49に係る被覆cBN工具を製造した。表2および3中、左端列に「*」が付された試料が実施例に係る被覆cBN工具である。
ターゲット :表2および3の各層の組成の欄に示す金属元素
導入ガス :Ar、N2およびCH4から1種以上を適宜選択
成膜圧力 :0.1〜7Pa
アーク放電電流 :60〜300A
基板バイアス電圧:−700〜−25V
テーブル回転数 :2〜10rpm。
cBN焼結体Dを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層およびB層をこの順で該基材上に積層した。なお、試料8〜12では、B1化合物層が表3に示す組成となるように、それぞれの試料で成膜条件を変更してB層を形成した。
さらに試料8〜12では、厚さ方向(基材側から被膜表面へ向かう方向)にCおよびNの組成が傾斜状に変化するTiCN層を含むA層を、B層の上に積層した。表2中、当該A層の組成を、便宜上「TiCN*1」と記している。当該A層の具体的な構成を表4に示す。また、当該A層は次のようにして形成した。
cBN焼結体Bを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層、B層、C層およびA層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成した。これにより、試料13〜17に係る被覆cBN工具を得た。なお、試料13〜17では、B層の層数およびB1化合物層の平均厚さt1が表3に示す数値となるように、それぞれの試料で成膜条件を変更してB層を形成した。
また、C層は、B層を形成した後、次に示す条件で0.03μmの厚さとなるように形成した
ターゲット :Ti(50原子%)、Al(50原子%)
導入ガス :N2
成膜圧力 :0.2Pa
アーク放電電流 :150A
基板バイアス電圧:−80V
テーブル回転数 :8rpm。
cBN焼結体Cを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層、B層およびA層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成した。
cBN焼結体Eを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層およびB層をこの順で該基材上に積層した。なお、試料23〜27では、B層の層数およびB2化合物層の平均厚さt2が表3に示す数値となるように、それぞれの試料で成膜条件を変更してB層を形成した。
さらに試料23〜27では、厚さ方向にCおよびNの組成がステップ状に変化するTiCN層を含むA層を、B層の上に積層した。表2中、当該A層の組成を、便宜上「TiCN*2」と記している。当該A層の具体的な構成を表4に示す。表4に示すように、当該A層は、基材側(cBN焼結体側)から、所定厚さ(ステップ)毎に、段階的に導入ガスの組成を変更して形成した。これによりB層の上に、厚さ方向にCおよびNの組成がステップ状に変化するTiCN層を含むA層が積層されてなる被膜を得た。そしてこれにより、試料23〜27に係る被覆cBN工具を得た。
cBN焼結体Fを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層、B層およびA層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成した。これにより、試料28〜33に係る被覆cBN工具を得た。なお、試料28〜33では、表3に示すようにそれぞれの試料で層数を変更してB層を形成した。
cBN焼結体Gを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層、B層およびA層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成した。これにより、試料34に係る被覆cBN工具を得た。
cBN焼結体Gを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層およびB層をこの順で該基材上に積層した。
さらに試料35〜38では、厚さ方向にCおよびNの組成がステップ状に変化するTiCN層からなるA層をB層の上に積層することにより被膜を形成した。表2中、当該A層の組成を、便宜上「TiCN*3」と記している。当該A層の具体的な構成を表4に示す。
cBN焼結体A〜Iを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層およびB層をこの順で該基材上に積層した。
さらに試料39〜47では、厚さ方向(基材側から被膜表面へ向かう方向)にCおよびNの組成が傾斜状に変化するTiCN層を含むA層を、B層の上に積層することにより被膜を形成した。表2中、当該A層の組成を、便宜上「TiCN*4」と記している。当該A層の具体的な構成を表4に示す。当該A層は、導入ガス中にCH4を流入させるタイミング(基材側からの距離)を表4に示すように変更する以外は、上記「TiCN*1」と同様にして形成した。これにより、試料39〜47に係る被覆cBN工具を得た。
cBN焼結体Dを用い、試料1と同様にして基材を得、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層およびB層をこの順で該基材上に積層した。これにより、試料48に係る被覆cBN工具を得た。
cBN焼結体Dを用い、試料1と同様にして基材を得、B層およびC層を形成せず、成膜条件を適宜調整して、表2および3に示す構成のD層およびA層をこの順で該基材上に積層し、被膜を形成した。これにより、試料49に係る被覆cBN工具を得た。
以上のようにして得られた試料1〜49に係る被覆cBN工具の切削性能および面粗度寿命を、焼入鋼の軽断続切削により評価した。
各試料の工具を用い、次に示す切削条件に従って、切削距離4kmの切削加工を行なった。そして、光学顕微鏡を使用して工具の逃げ面摩耗量VBを測定した。また、「JIS B 0601」に準拠して、加工後の被削材の「十点平均粗さ(μm)」(すなわち、Rzjis)を測定し、面粗度Rzとした。結果を表5に示す。表5中、逃げ面摩耗量VBが小さいほど、耐逃げ面摩耗性に優れる。また、Rzが小さいほど耐境界摩耗性に優れ、高精度加工が可能であることを示している。
被削材 :焼入鋼SCM415H(HRC60)、外径φ100、外径部に1本のV字溝を有するもの
切削速度:150m/min
送り量 :f=0.1mm/rev
切込み :ap=0.1mm
切削油 :なし(乾式切削)。
次に、寿命判定基準をRz=3.2μmとして、高精度加工における面粗度寿命を測定した。すなわち、上記の切削条件で切削距離500mの加工を1セットとして繰り返し加工を行ない、1セットの加工が終了する度に表面粗さ計を使用して被削材の面粗度Rzを測定し、Rzが3.2μmを超えた時点で試験終了とした。そして、500m×セット回数から総切削距離(km)を算出した。さらに、Rzを縦軸、切削距離を横軸とする散布図を作成し、該散布図上において終了点と終了直前の点との2点を結ぶ直線上で、Rzが3.2μmに達する切削距離を面粗度寿命とした。その結果を表5に示す。
表5中、左端列に「*」が付された試料が実施例に係る被覆cBN工具である。表1〜5より明らかなように、上記構成(1)〜(9)を備える実施例の被覆cBN工具は、かかる条件を満たさない工具に比し、耐逃げ面摩耗性および耐境界摩耗性に優れ、焼入鋼の高精度加工において優れた工具寿命を有することが確認された。
試料3〜6の評価では、A層の厚さが1μm以上3μm以下である試料4および5は、特に優れた面粗度寿命を示す傾向が確認された。したがって、A層の厚さは1μm以上3μm以下であることが好ましい。
試料9〜11の評価では、B層全体におけるSi組成の平均値が0.01以上である試料10および11は、Si組成の平均値が0.01未満である試料9に比し、優れた面粗度寿命を示した。また、試料24〜26の評価では、Si組成の平均値が0.07以下である試料26が、Si組成の平均値が0.07を超える試料24および25に比し、優れた面粗度寿命を示した。したがって、B層全体におけるSi組成の平均値は、0.01以上0,07以下であることが好ましい。
試料14〜16および24〜26の評価では、t2/t1が1.6<t2/t1≦5.0の関係を満たす試料は、かかる条件を満たさない試料に比し、面粗度寿命が長い傾向にあった。さらにt2/t1が3.0<t2/t1≦4.0の関係を満たす試料は特に長い面粗度寿命を示していた。したがって、t2/t1は、1.6<t2/t1≦5.0の関係を満たすことが好ましく、3.0<t2/t1≦4.0の関係を満たすことがより好ましい。
試料19〜21の評価では、B2化合物層に含まれる(Al1-xb2M2xb2)(C1-zb2Nzb2)において、M2がTiおよびCrの少なくとも1つを表わし、M2の組成xb2が0.25以上0.5以下である試料20および21は、かかる条件を満たさない試料19に比し、優れた面粗度寿命を示した。したがって、M2の組成xb2は0.25以上0.5以下であることが好ましい。
試料29〜32の評価では、B層全体の厚さが0.6μm以上3.0μm以下である試料30および31は、かかる条件を満たさない試料に比し、面粗度寿命が長い傾向にあった。したがって、B層全体の厚さは0.6μm以上3.0μm以下であることが好ましい。
試料35〜37の評価では、A層の表面側に、基材側(cBN焼結体側)よりもCの組成の大きな領域を有する試料35は、特に優れた面粗度寿命を示す傾向が確認された。したがって、A層は、A層の表面側にcBN焼結体側よりもCの組成の大きな領域を有することが好ましい。
試料39〜47の評価では、cBN焼結体におけるcBN粒子の体積含有率が50体積%以上65体積%以下である試料41〜47は特に面粗度寿命が長い傾向が確認された。したがってcBN粒子の体積含有率は50体積%以上65体積%以下であることが好ましい。
Claims (17)
- 少なくとも切れ刃部分に立方晶窒化硼素焼結体と該立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被膜とを備える表面被覆窒化硼素焼結体工具であって、
前記立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子を30体積%以上80体積%以下含み、周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも1種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含む結合相をさらに含み、
前記被膜はA層とB層とを備え、
前記A層は、MLaza1(Mは周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、LaはB、C、NおよびOの1種以上を表わし、za1は0.85以上1.0以下である)を含み、
前記B層は、組成の異なる2種以上の化合物層が交互にそれぞれ1つ以上積層されてなり、
前記化合物層のそれぞれの厚さは30nm以上300nm以下であり、
前記化合物層の1種であるB1化合物層は、(Ti1-xb1-yb1Sixb1M1yb1)(C1-zb1Nzb1)(M1はTiを除く周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素ならびにAlの1種以上を表わし、xb1は0.01以上0.25以下であり、yb1は0以上0.7以下であり、zb1は0.4以上1以下である)を含み、
前記化合物層の1種であって前記B1化合物層とは異なるB2化合物層は、(Al1-xb2M2xb2)(C1-zb2Nzb2)(M2は周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素ならびにSiの1種以上を表わし、xb2は0.2以上0.7以下であり、zb2は0.4以上1以下である)を含み、
前記B1化合物層の平均厚さt1と前記B2化合物層の平均厚さt2との比であるt2/t1が0.5<t2/t1≦10.0の関係を満たし、
前記A層の厚さは0.2μm以上10μm以下であり、前記B層の厚さは0.1μm以上5μm以下であり、かつ前記被膜全体の厚さは0.5μm以上15μm以下であり、
前記B1化合物層の厚さをt1 0 として表わし、前記B2化合物層の厚さをt2 0 として表わし、互いに接する前記B1化合物層と前記B2化合物層との厚さの比をt2 0 /t1 0 として表わした場合、
前記t2 0 /t1 0 は、前記立方晶窒化硼素焼結体側から前記A層側に向かって徐々に小さくなり、前記立方晶窒化硼素焼結体側では1.0<t2 0 /t1 0 ≦5.0の関係を満たし、かつ前記A層側では0.5<t2 0 /t1 0 <3.0の関係を満たす、表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 前記A層は、(Ti1-xaMaxa)(C1-za2Nza2)(MaはTiを除く周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、xaは0以上0.7以下であり、za2は0以上1以下である)を含む、請求項1に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記A層では、Nの組成za2が、前記立方晶窒化硼素焼結体側から当該A層の表面側へ向かってステップ状または傾斜状に変化する、請求項2に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記A層は、当該A層の表面側に、前記立方晶窒化硼素焼結体側よりもCの組成の大きな領域を有する、請求項2または請求項3に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記B2化合物層において、前記M2はTiおよびCrの少なくとも1つを表わし、前記M2の組成xb2は0.25以上0.5以下である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記t2/t1は、1.6<t2/t1≦5.0の関係を満たす、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記B層全体におけるSi組成の平均値は0.005以上0.1以下である、請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記B層全体におけるSi組成の平均値は、0.01以上0.07以下である、請求項7に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記A層は、前記B層よりも前記被膜の表面側に設けられている、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記被膜は、前記A層と前記B層との間に設けられたC層をさらに含み、
前記C層は、McLczc(Mcは周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、LcはB、C、NおよびOの1種以上を表わし、zcは0.2以上0.85以下である)を含み、
前記C層の厚さは0.005μm以上0.5μm以下である、請求項1〜請求項9のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 前記C層において、前記Lcの組成zcは0.2以上0.7未満である、請求項10に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記C層は、前記A層および前記B層を構成する元素の少なくとも1種以上を含む、請求項10または請求項11に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記被膜は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記B層との間に設けられたD層をさらに含み、
前記D層は、MdLdzd(Mdは周期表の第4族元素、第5族元素および第6族元素、AlならびにSiの1種以上を表わし、LdはB、C、NおよびOの1種以上を表わし、zdは0.85以上1.0以下である)を含む、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 前記立方晶窒化硼素焼結体は、前記立方晶窒化硼素粒子を50体積%以上65体積%以下含む、請求項1〜請求項13のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被膜との界面では、前記立方晶窒化硼素粒子が前記結合相よりも前記被膜側に突出した形状を有し、
前記立方晶窒化硼素粒子と前記結合相との段差が0.05μm以上1.0μm以下である、請求項1〜請求項14のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。 - 前記立方晶窒化硼素粒子の体積含有率は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被膜との界面から前記立方晶窒化硼素焼結体の内部に向かって高くなる、請求項1〜請求項15のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
- 前記立方晶窒化硼素粒子の粒径は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被膜との界面から前記立方晶窒化硼素焼結体の内部に向かって大きくなる、請求項1〜請求項16のいずれか1項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
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