JP5922546B2 - 切削工具 - Google Patents

Description

本発明は基体の表面に被覆層が成膜されている切削工具に関する。

現在、切削工具や耐摩部材、摺動部材といった耐摩耗性や摺動性、耐欠損性を必要とする部材では、超硬合金やサーメット等の焼結合金、ダイヤモンドやｃＢＮ（立方晶窒化硼素）の高硬度焼結体、アルミナや窒化珪素等のセラミックスからなる基体の表面に被覆層を成膜して、耐摩耗性、摺動性または耐欠損性を向上させる手法が使われている。

また、上記物理蒸着法としてイオンプレーティング法やスパッタリング法を用いて成膜されるＴｉやＡｌを主成分とする窒化物からなる被覆層が盛んに研究されており、工具寿命を延命させるための改良が続けられている。これら表面被覆工具は、切削速度の高速化を初めとする切削環境の変化、被削材の多様化に対応するため、被覆材料元素以外にも様々な工夫が施されてきている。

例えば、特許文献１や特許文献２では、イオンプレーティング法にて基体の表面にＴｉＡｌＮ等の被膜を被覆した表面被覆工具において、成膜中に印加する負のバイアスの絶対値を成膜初期よりも成膜後期で高めることによって、Ｔｉの含有比率を平坦部よりも切刃で多くした被覆膜が開示されている。

特開平０１−１９０３８３号公報 特開平０８−２６７３０６号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された切刃におけるＴｉの含有比率を高くしたＴｉＡｌＮ膜の構成でも、加工の形態によっては切刃において突発欠損や急激な摩耗が進行する場合があった。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、局所ごとに最適な切削性能を発揮できる被覆層を備えた切削工具を提供することにある。

本発明の切削工具は、基体の表面に、Ａｌ_ａＭ_１−ａ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．２≦ａ≦０．６５、０≦ｘ≦１）からなる被覆層を被覆してなるとともに、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を有しており、前記切刃における前記被覆層中のＡｌ含有比率が前記逃げ面における前記被覆層中のＡｌ含有比率よりも高いものである。

本発明の切削工具によれば、基体の表面を覆うＡｌを含有する被覆層が、切刃のほうが逃げ面よりも被覆層中のＡｌ含有比率が高い構成となっている。これによって、切刃における被覆層の耐酸化性を向上させることができる。その結果、フライス工具、ドリル、エンドミル等の回転工具を用いて切刃の温度が高くなるような過酷な切削条件で切削加工する場合でも、従来の切削工具でしばしば発生していた切刃の境界における突発欠損や急激
な摩耗の進行を抑制できる。しかも、逃げ面における機械的なこすれ摩耗も抑制することができるために、工具寿命が延びる。

本発明の切削工具の一例を示し、（ａ）概略斜視図、（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。 図１の切削工具の被覆層の一例についての要部拡大図である。

本発明の切削工具についての好適な実施態様例である図１（（ａ）概略斜視図、（ｂ）（ａ）のＸ−Ｘ断面図）を用いて説明する。
図１によれば、切削工具１は、主面にすくい面３を、側面に逃げ面４を、すくい面３と逃げ面４との交差稜線に切刃５を有し、基体２の表面に被覆層６を具備している。

被覆層６は、Ａｌ_ａＭ_１−ａ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．２≦ａ≦０．６５、０≦ｘ≦１）からなる。

図１に示す切削工具１は、切刃５における被覆層６中のＡｌ含有比率が逃げ面４における被覆層６中のＡｌ含有比率よりも高く、本実施態様では、逃げ面４から切刃５に向かって被覆層６中のＡｌ含有比率が漸次高くなっている。これによって、切刃５における被覆層６の耐酸化性を高めることができ、回転工具の過酷な切削条件における切刃５の境界での突発欠損や急激な摩耗の進行を抑制できる。しかも、逃げ面４におけるこすれ摩耗の進行も抑制することができる。

なお、切刃５における被覆層６の具体的な組成は、Ａｌ_ａＭ_１−ａ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．２≦ａ≦０．６５、０≦ｘ≦１）からなる。被覆層６において、ａ（金属Ａｌ組成比率)が０．２よりも小さいと被覆層６の耐酸化性および耐摩耗性が低
下する。逆に、ａ（金属Ａｌ組成比率)が０．６５よりも大きいと、被覆層６を構成する
結晶の結晶構造が立方晶から六方晶に変化して被覆層６の耐摩耗性が低下する。ａの特に望ましい範囲は０．４≦ａ≦０．６３であり、さらに望ましくは０．５２≦ａ≦０．６０である。

なお、金属ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｙから選ばれる１種以上であるが、中でもＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｎｂ、ＭｏおよびＷの１種以上を含有すると硬度に優れて、耐摩耗性に優れる。さらにその中でも、金属ＭがＴｉ、Ｃｒ、ＮｂまたはＳｉの１種以上を含有すると、高温での耐酸化性に優れるために、例えば、フライス工具、ドリルまたはエンドミル等の回転工具を用いて過酷な切削条件で切削加工した場合においても切刃５の境界部での突発欠損や急激な摩耗の進行を抑制できる。

また、本実施態様における切刃５における被覆層６のより具体的な組成を例示すると、Ａｌ_ａＴｉ_ｂＣｒ_ｃＮｂ_ｄＷ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（０．２≦ａ≦０．６５、０．２５≦ｂ≦０．８、０≦ｃ≦０．４、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。被覆層６がこの組成範囲になることによって、被覆層６は酸化開始温度が高くなって耐酸化性が高くなる。ここで、ｃ＞０、すなわち被覆層６がＣｒを含有する場合には被覆層６の耐溶着性が向上する。ｄ＞０、すなわち被覆層６がＮｂを含有する場合には被覆層６の酸化開始温度が高くなって耐酸化性が向上する。ｅ＞０、すなわち被覆層６がＷを含有する場合には被覆層６に内在する内部応力を低減することができて、被覆層６の耐欠損性が向上する。しかも、被覆層６は硬度が高く、かつ基体２との
密着性も高いものである。そのため、回転工具の過酷な切削条件においても、切刃５の境界部での突発欠損や急激な摩耗の進行を抑制できる。

ここで、ｂ（Ｔｉ組成比率）が０．３以上であると、被覆層６の結晶構造が立方晶から六方晶へ変化して硬度が低下することなく、耐摩耗性が高い。ｂ（Ｔｉ組成比率）が０．８以下であると、被覆層６の耐酸化性および耐熱性が高い。ｂの特に望ましい範囲は０．２５≦ｂ≦０．５１である。ｃ（Ｃｒ組成比）が０．４以下であると被覆層６の耐溶着性が向上するとともに耐欠損性が向上する。ｃの特に望ましい範囲は０．０３≦ｃ≦０．２である。ｄ（Ｎｂ組成比率)が０．２５以下であると被覆層６の耐酸化性および硬度が低
下することなく耐摩耗性が高い。ｄの特に望ましい範囲は０．０１≦ｄ≦０．２である。ｅ（Ｗ組成比率)が０．２５以下であると被覆層６の耐酸化性および硬度が低下すること
なく耐摩耗性が高い。ｅの特に望ましい範囲は０．０１≦ｅ≦０．１である。

また、被覆層６の非金属成分であるＣ、Ｎは切削工具に必要な硬度および靭性に優れたものであり、本実施態様では、ｘ（Ｎ組成比率）は０．９≦ｘ≦１である。ここで、本発明によれば、上記被覆層６の組成は、エネルギー分散型Ｘ線分光分析法（ＥＤＸ）またはＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）にて測定できる。

ここで、本実施態様においては、切刃５における被覆層６中のＡｌ含有比率がすくい面３における被覆層６中のＡｌ含有比率よりも高く、さらに、本実施態様においては、すくい面３から切刃５に向かって被覆層６中のＡｌ含有比率が高くなっている。これによって、被覆層６の切刃５における被覆層６の耐酸化性が向上する。その結果、切刃５の境界における突発欠損や急激な摩耗の進行が抑制される。また、本実施態様では、逃げ面４における被覆層６のＴｉの含有比率が高い。この結果、硬度が高くて機械的なこすれ摩耗の進行が抑制させる。

また、本実施態様では、逃げ面４における被覆層６中のＡｌ含有比率がすくい面３における被覆層６中のＡｌ含有比率よりも高い。これによって、すくい面３における耐酸化性が向上して、すくい面３におけるクレータ摩耗を抑制できる。また、本実施態様によれば、逃げ面４においては被覆層６のＴｉ含有比率が高い。その結果、被覆層６の硬度が高くなり逃げ面摩耗を抑制できる。

さらに、本実施態様において、切刃５における被覆層６の組成は、上記組成式Ａｌ_ａＴｉ_ｂＣｒ_ｃＮｂ_ｄＷ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）において、０．２≦ａ≦０．６５、０．２５≦ｂ≦０．８、０≦ｃ≦０．４、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。また、逃げ面４における被覆層６の組成は、上記組成式Ａｌ_ａＴｉ_ｂＣｒ_ｃＮｂ_ｄＷ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）において、０．１９≦ａ≦０．６３、０．２７≦ｂ≦０．８２、０≦ｃ≦０．４１、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。すくい面３における被覆層６の組成は、上記組成式Ａｌ_ａＴｉ_ｂＣｒ_ｃＮｂ_ｄＷ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）において、０．１８≦ａ≦０．６１、０．３１≦ｂ≦０．８２、０≦ｃ≦０．４２、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ≦１）である。

なお、本発明において、被覆層６の組成や厚みを特定する際の切刃５の範囲は、切削工具１の断面において、すくい面３と逃げ面４とを延長した交点から５００μｍ幅の領域と定義する。したがって、すくい面３の範囲は、切削工具１の主面等のすくい面３の中央から切刃５の終端である交差稜線から５００μｍの位置までに亘る領域、逃げ面４の範囲は、切削工具１の側面等の逃げ面４の中央から切刃５の終端である交差稜線から５００μｍの位置までに亘る領域である。

ここで、本実施態様によれば、被覆層６を構成する結晶が厚み方向に長い柱状結晶からなり、該柱状結晶の平均結晶幅が２００ｎｍ以下である。これによって、被覆層６の表面が高温に曝された場合でも、被覆層６の内部が酸化されることを抑制できるため、被覆層６の耐酸化性がさらに向上する。前記柱状結晶の平均結晶幅の望ましい範囲は１０〜２００ｎｍ、特に望ましくは３０〜１５０ｎｍである。また、本実施態様によれば、切刃５における前記柱状結晶の平均結晶幅が、逃げ面４における前記柱状結晶の平均結晶幅よりも大きい。これによって、切刃５における耐欠損性を高めることができるとともに、逃げ面におけるこすれ摩耗の進行を抑制できる。切刃５における前記柱状結晶の平均結晶幅の望ましい範囲は５０〜２００ｎｍ、特に望ましい範囲は７０〜１５０ｎｍであり、逃げ面４における前記柱状結晶の平均結晶幅の望ましい範囲は１０〜１５０ｎｍ、特に望ましい範囲は３０〜１２０ｎｍである。なお、本発明における柱状結晶の平均結晶幅は、被覆層６の厚みの中間の位置において、基体２と被覆層６との界面に平行な直線を引いて、測定した直線の長さ／この直線の中に存在する粒界の数で算出する。

また、図２の本実施態様においては、被覆層６の一例についての要部拡大図に示すように、被覆層６は、Ａｌ含有比率が高い第１被覆層６ａと、Ａｌを含まないかＡｌ含有比率が低い第２被覆層６ｂとの１層ずつの合計２層が積層された２層以上の多層からなり、本実施態様によれば、図２に示すように、第１被覆層６ａと第２被覆層６ｂとが交互に積層された多層構成となっている。これによって、被覆層６内にクラックが進展することを抑制することができ、かつ被覆層６全体が高硬度化して、耐摩耗性が向上する。なお、本発明においては、このように組成の異なる２種類以上の多層構成からなる被覆層６の組成は、被覆層６の全体組成で表わし、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等によって分析可能である。また、第１被覆層および第２被覆層の各層の組成は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に付随のエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）等によって分析可能である。なお、上記多層構成の被覆層６を形成するには、例えば、成膜装置のチャンバの内壁側面に、組成の異なるターゲットを一定の間隔をあけて配置した状態で、成膜する試料を回転させながら成膜することによって作製することができる。

さらに、本実施態様では、逃げ面４における被覆層６の厚みｔ_ｆと切刃５における被覆層６の厚みｔ_ｃとの比（ｔ_ｃ／ｔ_ｆ）が１．１〜３である。これによって、切刃５における耐チッピング性と逃げ面４における耐摩耗性とのバランスを保って、工具寿命を長くすることができる。

なお、本実施態様では、被覆層６の逃げ面４における厚みが、すくい面３における厚みよりも厚い。これによって、逃げ面４の耐摩耗性が向上し、工具寿命を延ばすことができる。本実施態様では、逃げ面４における被覆層６の厚みｔ_ｆとすくい面３における被覆層６の厚みｔ_ｒとの比（ｔ_ｆ／ｔ_ｒ）が１．２〜３である。

また、本実施態様では、被覆層６の表面および内部には、図１（ｂ）に示すように、ドロップレット７と呼ばれる粒状物質が存在する。そして、本実施態様では、すくい面３の表面に存在するドロプレット７の平均組成は逃げ面４の表面に存在するドロップレット７の平均組成に比べてＡｌ含有比率が高い構成となっている。

この構成によれば、切削時にすくい面３上を切屑が通過してもドロップレット７の存在によって切屑がすくい面にベタ当たりすることなく、被覆層６の表面がさほど高温になることがない。しかも、すくい面３のほうが逃げ面４に比べてドロップレット７中のＡｌ含有比率が高いので、すくい面３上に存在するドロップレット７の耐酸化性が高く、かつ切削液を被覆層６の表面に保液する効果も発揮する。また、逃げ面４においてはドロップレット７中のＡｌの含有割合が低くて耐酸化性が低いために、早期に摩耗して消滅してしまい、加工時の仕上げ面状態が改善される。

なお、本実施態様では、被覆層６のすくい面３の表面に形成されるドロップレット７のＡｌ含有比率Ａｌ_ＤＲは逃げ面４の表面に形成されるドロップレット７のＡｌ含有比率Ａｌ_ＤFに対して１．０５≦Ａｌ_ＤＲ／Ａｌ_ＤＦ≦１．６０である。これによって、すくい
面３および逃げ面４における耐摩耗性をともに最適化できる。

また、存在するドロップレット７の数は、すくい面３における１０μｍ×１０μｍ四方で直径が０．２μｍ以上のドロップレット７が１５〜５０個、より望ましくは１８〜３０個である。これによって、切屑の通過による発熱の緩和の点で望ましい。また、すくい面３におけるドロップレット７の数が逃げ面４に存在するドロップレット７の数よりも多いことが、すくい面３が切屑の通過によって高温になることを緩和するとともに、逃げ面４の表面を滑らかにして仕上げ面品位を向上する点で望ましい。

また、被覆層６のすくい面３の表面に形成されるドロップレット７のＴｉ含有比率Ｔｉ_ＤＲは逃げ面４の表面に形成されるドロップレット７のＴｉ含有比率Ｔｉ_ＤFに対して０
．９１≦Ｔｉ_ＤＲ／Ｔｉ_ＤＦ≦０．９７であることが、すくい面３および逃げ面４における耐チッピング性をともに最適化できる点で望ましい。比率Ｔｉ_ＤＲ／Ｔｉ_ＤＦの特に望ましい範囲は０．９４≦Ｔｉ_ＤＲ／Ｔｉ_ＤＦ≦０．９７である。さらに、被覆層６のすくい面３の表面に形成されるドロップレット７のＣｒ含有比率Ｃｒ_ＤＲは逃げ面４の表面に形成されるドロップレット７のＣｒ含有比率Ｃｒ_ＤFに対して１．００≦Ｃｒ_ＤＲ／Ｃｒ
_ＤＦ≦２．５であることが、すくい面３および逃げ面４における耐摩耗性をともに最適化できる点で望ましい。比率Ｃｒ_ＤＲ／Ｃｒ_ＤＦの特に望ましい範囲は１．００≦Ｃｒ_ＤＲ／Ｃｒ_ＤＦ≦１．５である。

なお、基体２としては、炭化タングステンや炭窒化チタンを主成分とする硬質相とコバルト、ニッケル等の鉄族金属を主成分とする結合相とからなる超硬合金やサーメットの硬質合金、窒化ケイ素や酸化アルミニウムを主成分とするセラミックス、多結晶ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素からなる硬質相とセラミックスや鉄族金属等の結合相とを超高圧下で焼成する超高圧焼結体等の硬質材料が好適に使用される。

（製造方法）
次に、本発明の切削工具の製造方法について説明する。

まず、工具形状の基体を従来公知の方法を用いて作製する。次に、基体の表面に、被覆層を成膜する。被覆層の成膜方法として、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。成膜方法の一例についての詳細について説明すると、被覆層をアークイオンプレーティング法で作製する場合には、金属アルミニウム（Ａｌ）、および所定の金属Ｍ（ただし、ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種以上）をそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲットまたは焼結体ターゲットを用い、チャンバの側壁面位置にセットする。

このとき、ターゲットの周囲には磁石が設置され、ターゲットの裏面の中央側にはセンター磁石が設置されている。本発明によれば、この磁石の磁力の強さを制御することによって、上記実施態様の切削工具を作製することができる。すなわち、Ａｌ含有比率が多いターゲットに併設されるセンター磁石の磁力を強くし、Ａｌを含まないかＡｌ含有比率が少ないターゲットのセンター磁石の磁力を弱くする。これによって、各ターゲットから発生する金属イオンの拡散状態を変えて、チャンバ内に存在する金属イオンの分布状態を変化させる。その結果、基体の表面に成膜される被覆層中の各金属の含有比率、およびドロップレットの存在状態を変化させることができる。なお、各ターゲットの数は被覆層が所
望の組成となるように調整される。

成膜条件としては、これらのターゲットを用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ_２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ_４）／アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスと反応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って被覆層およびドロップレットを成膜する。このとき、基体のセット位置は逃げ面がチャンバの側面とほぼ平行に、かつすくい面がチャンバの上面とほぼ平行な向きにセットする。この時、センター磁石には２〜８Ｔの磁力を印加して成膜するが、Ａｌを含有するターゲットに併設されるセンター磁石に印加する磁力を、Ａｌを含まないかＡｌ含有比率が低いターゲットに併設されるセンター磁石に印加する磁力よりも高くして成膜する。

なお、上記被覆層を成膜する際には、被覆層の結晶構造を考慮して高硬度な被覆層を作製できるとともに基体との密着性を高めるために、本実施態様では、３５〜２００Ｖのバイアス電圧を印加する。

平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末を主成分として、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．１質量％、平均粒径１．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）粉末を０．３質量％の割合で添加し混合して、プレス成形により京セラ製切削工具ＢＤＭＴ１１Ｔ３０８ＴＲ−ＪＴ形状のスローアウェイチップ形状に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。また、各試料のすくい面表面をブラスト加工、ブラシ加工等によって研磨加工した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニング）を施した。

このようにして作製した基体に対して、Ａｌ含有比率が高い第１ターゲット、およびＡｌを含まないかＡｌ含有比率が低い第２ターゲットに対して、表１に示すセンター磁石をセットして、表１に示すバイアス電圧を印加し、アーク電流１５０Ａをそれぞれ流し、成膜温度５４０℃として表２〜３に示す組成の被覆層を成膜した。なお、被覆層の組成は下記方法にて測定した。

得られた試料に対して、被覆層の表面から、切刃、すくい面及び逃げ面の被覆層の各位置の任意３箇所について走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、エネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）（アメテック社製ＥＤＡＸ）によって組成を分析した。各分析結果の平均値を被覆層の組成として表記した。また、前記各位置の任意３箇所に存在するドロップレットについて、各視野で大きい順に１０個ずつ観察し、エネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）（アメテック社製ＥＤＡＸ）によって測定し、これらの平均値を被覆層のすくい面、逃げ面の各表面上のドロップレットの組成として算出した。表中、すくい面に形成されたドロップレットについてＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒの平均含有量（原子％）をそれぞれＡｌ_ＤＲ、Ｔｉ_ＤＲ、Ｃｒ_ＤＲ、逃げ面に形成されたドロップレットについてＡｌ，Ｔｉ，Ｃｒの平均含有量（原子％）をそれぞれＡｌ_ＤＦ、Ｔｉ_ＤＦ、Ｃｒ_ＤＦと表記し、ドロップレットの比率を算出した。さらに、１視野における１０μｍ×１０μｍ四方の任意領域における直径０．２μｍ以上のドロップレットの個数を測定し、測定箇所３箇所におけるドロップレットの平均個数を算出した。また、各試料の被覆層を含む断面についてＳＥＭ観察を行い、切刃、すくい面および逃げ面の各位置における被覆層の厚みを測定した。結果は表２〜４に示した。

また、被覆層の断面について、電子線後方散乱回折法を用いて、被覆層を構成する各結晶の向きを観察し、向きが異なる結晶を異なる色で表すことによって結晶粒界を特定し、
被覆層を構成する結晶の平均結晶幅を算出したところ、試料Ｎｏ．１〜７については平均結晶幅は各試料とも２００ｎｍ以下であり、切刃における平均結晶幅が逃げ面における平均結晶幅より大きかった。

次に、得られたスローアウェイチップを用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表４に示した。
切削方法：ミリング加工
被削材 ：炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）
切削速度：２００ｍ／分
送り ：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：２．０ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：工具寿命まで加工できた加工数を確認し、そのときの切刃の状態を確認した。

表１〜４に示す結果より、切刃よりも逃げ面において被覆層のＡｌ含有比率が高い試料Ｎｏ．８では、切刃の境界部分に突発欠損が発生して加工数が少なかった。また、切刃と逃げ面における被覆層のＡｌ含有比率が同じ試料Ｎｏ．９では、境界部分において早期に摩耗が進行した。これに対して、本発明の範囲内である逃げ面よりも切刃における被覆層のＡｌ含有比率が高い試料Ｎｏ．１〜７では、いずれも切刃の境界において、異常な欠損や摩耗の進行が見られず、良好な切削性能を発揮した。

１ 切削工具
２ 基体
３ すくい面
４ 逃げ面
５ 切刃
６ 被覆層
７ ドロップレット

Claims (7)

1. 基体の表面に、ＡｌａＭ１−ａ（Ｃ１−ｘＮｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．２≦ａ≦０．６５、０≦ｘ≦１）からなる被覆層を被覆してなるとともに、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を有しており、前記切刃における前記被覆層中のＡｌ含有比率が前記逃げ面における前記被覆層中のＡｌ含有比率よりも高いとともに、前記切刃における前記被覆層中のＡｌ含有比率が前記すくい面における前記被覆層中のＡｌ含有比率よりも高い切削工具。
2. 前記逃げ面における前記被覆層中のＡｌ含有比率が前記すくい面における前記被覆層中のＡｌ含有比率よりも高い請求項１記載の切削工具。
3. 前記被覆層を構成する結晶が厚み方向に長い柱状結晶からなり、該柱状結晶の平均結晶幅が２００ｎｍ以下である請求項１または２記載の切削工具。
4. 前記切刃における前記柱状結晶の平均結晶幅が、前記逃げ面における前記柱状結晶の平均結晶幅よりも大きい請求項３記載の切削工具。
5. 前記被覆層が、Ａｌ含有比率が高い第１被覆層と、Ａｌを含有しないかまたはＡｌ含有比率が低い第２被覆層とが積層された２層以上の多層からなる請求項１乃至４のいずれか記載の切削工具。
6. 前記逃げ面における前記被覆層の厚みｔｆと前記切刃における前記被覆層の厚みｔｃとの比（ｔｃ／ｔｆ）が１．１〜３である請求項１乃至５のいずれか記載の切削工具。
7. 前記逃げ面における前記被覆層の厚みｔｆと前記すくい面における前記被覆層の厚みｔｒとの比（ｔｆ／ｔｒ）が１．５〜３である請求項１乃至６のいずれか記載の切削工具。

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