JPH11114704A - 炭化チタン被覆工具 - Google Patents
炭化チタン被覆工具Info
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- JPH11114704A JPH11114704A JP29035397A JP29035397A JPH11114704A JP H11114704 A JPH11114704 A JP H11114704A JP 29035397 A JP29035397 A JP 29035397A JP 29035397 A JP29035397 A JP 29035397A JP H11114704 A JPH11114704 A JP H11114704A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チタンの炭化物を主とする層の機械特性を高
めるとともにチタンの炭化物を主とする層前後との膜密
着性を高めることにより、切削特性の優れた炭化チタン
被覆工具を提供する。 【解決手段】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物を主と
する層からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタ
ンの炭化物を主とする層が（４２２）面からの等価Ｘ線
回折強度比ＰＲが最も大きいことを特徴とする炭化チタ
ン被覆工具。
めるとともにチタンの炭化物を主とする層前後との膜密
着性を高めることにより、切削特性の優れた炭化チタン
被覆工具を提供する。 【解決手段】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物を主と
する層からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタ
ンの炭化物を主とする層が（４２２）面からの等価Ｘ線
回折強度比ＰＲが最も大きいことを特徴とする炭化チタ
ン被覆工具。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭化チタン被覆工具
に関するものである。
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、被覆工具は超硬質合金、高速度
鋼、特殊鋼よりなる基体表面に硬質皮膜を化学蒸着法
や、物理蒸着法により成膜することにより作製される。
このような被覆工具は皮膜の耐摩耗性と基体の強靭性と
を兼ね備えており、広く実用に供されている。特に、高
硬度材を高速で切削する場合に、切削工具の刃先温度は
１０００℃前後まで上がるとともに、被削材との接触に
よる摩耗や断続切削等の機械的衝撃に耐える必要があ
り、耐摩耗性と強靭性とを兼ね備えた被覆工具が重宝さ
れている。
鋼、特殊鋼よりなる基体表面に硬質皮膜を化学蒸着法
や、物理蒸着法により成膜することにより作製される。
このような被覆工具は皮膜の耐摩耗性と基体の強靭性と
を兼ね備えており、広く実用に供されている。特に、高
硬度材を高速で切削する場合に、切削工具の刃先温度は
１０００℃前後まで上がるとともに、被削材との接触に
よる摩耗や断続切削等の機械的衝撃に耐える必要があ
り、耐摩耗性と強靭性とを兼ね備えた被覆工具が重宝さ
れている。
【０００３】硬質皮膜には、耐摩耗性と靭性に優れた周
期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒
化物からなる非酸化膜や耐酸化性に優れた酸化膜が単層
あるいは多層膜として用いられる。非酸化膜では例えば
ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮが利用され、酸化膜では特に
α型酸化アルミニウムやκ型酸化アルミニウム等が利用
されている。特に、周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の
炭化物からなる非酸化膜は硬度が高く、耐摩耗性に優れ
るのが特長であり被覆工具に多用されているが、その欠
点は酸化されやすく特性が安定しないことである。
期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒
化物からなる非酸化膜や耐酸化性に優れた酸化膜が単層
あるいは多層膜として用いられる。非酸化膜では例えば
ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮが利用され、酸化膜では特に
α型酸化アルミニウムやκ型酸化アルミニウム等が利用
されている。特に、周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の
炭化物からなる非酸化膜は硬度が高く、耐摩耗性に優れ
るのが特長であり被覆工具に多用されているが、その欠
点は酸化されやすく特性が安定しないことである。
【０００４】このため従来より特開昭５６−１５６７６
７や特許番号２５３５８６６号、特許番号２５５６１０
１号等が提案されている。特開昭５６−１５６７６７で
は工具または部品の表面にチタン、ジルコニウム、ハフ
ニウムまたはこれらの合金の炭化物、窒化物またはこれ
らに酸素を固溶させた化合物を被覆したものからなり、
部品の表面に対して＜２２０＞の方向に強く配向し、
｛２２０｝面からのＸ線回折ピークと２番目に強いＸ線
回折ピークとの強度比が１００：１５以下であることを
特徴とする高硬度物質被覆品が提案されている。また、
特許番号２５５６１０１号ではＸ線回折における１番目
のピーク高さが（２００）面に現れ、２番目のピーク高
さが（２２０）面に現れ、さらに３番目のピーク高さが
（１１１）面に現れるピーク高さ分布を有するＴｉの炭
化物を被覆したものが提案されている。また、特開平２
−１５９３６３、特開平５−２８７３２３、特開平５−
２９５５１７では基体と接する第一層に（１１１）面の
配向の強いＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物の膜あるい
はＢ１型化合物を用いることが、特開平８−２８１５０
２では（２００）面に対する（１１１）面の強度比が２
〜６０の周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の炭化物、窒
化物、炭酸化物、窒酸化物からなる硬質膜が提案されて
いる。また、特開平８−２５７８０８ではＸ線回折ピー
ク強度がＩ（１１１）＞Ｉ（２２０）＞Ｉ（２００）で
あるチタンの炭酸化物層を少なくとも一層含む複合硬質
層が提案され、特開平８−９０３１１ではＸ線回折によ
る最大ピーク強度が（１１１）面に現れるチタンの炭窒
化物層が少なくとも一層含まれそのチタンの炭窒化物層
の上に特定のκ-Al2O3層を被覆する切削工具が提案され
ている。
７や特許番号２５３５８６６号、特許番号２５５６１０
１号等が提案されている。特開昭５６−１５６７６７で
は工具または部品の表面にチタン、ジルコニウム、ハフ
ニウムまたはこれらの合金の炭化物、窒化物またはこれ
らに酸素を固溶させた化合物を被覆したものからなり、
部品の表面に対して＜２２０＞の方向に強く配向し、
｛２２０｝面からのＸ線回折ピークと２番目に強いＸ線
回折ピークとの強度比が１００：１５以下であることを
特徴とする高硬度物質被覆品が提案されている。また、
特許番号２５５６１０１号ではＸ線回折における１番目
のピーク高さが（２００）面に現れ、２番目のピーク高
さが（２２０）面に現れ、さらに３番目のピーク高さが
（１１１）面に現れるピーク高さ分布を有するＴｉの炭
化物を被覆したものが提案されている。また、特開平２
−１５９３６３、特開平５−２８７３２３、特開平５−
２９５５１７では基体と接する第一層に（１１１）面の
配向の強いＴｉの炭化物、窒化物、炭窒化物の膜あるい
はＢ１型化合物を用いることが、特開平８−２８１５０
２では（２００）面に対する（１１１）面の強度比が２
〜６０の周期律表ＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族の炭化物、窒
化物、炭酸化物、窒酸化物からなる硬質膜が提案されて
いる。また、特開平８−２５７８０８ではＸ線回折ピー
ク強度がＩ（１１１）＞Ｉ（２２０）＞Ｉ（２００）で
あるチタンの炭酸化物層を少なくとも一層含む複合硬質
層が提案され、特開平８−９０３１１ではＸ線回折によ
る最大ピーク強度が（１１１）面に現れるチタンの炭窒
化物層が少なくとも一層含まれそのチタンの炭窒化物層
の上に特定のκ-Al2O3層を被覆する切削工具が提案され
ている。
【０００５】上記のように従来用いられているＴｉの炭
化物層はＸ線回折時の最高ピークがいずれも（２００）
面や（２２０）面あるいは（１１１）面からのＸ線回折
ピークに現れるのが特徴であり、（４２２）面からのＸ
線回折ピーク強度が強いＴｉの炭化物層や双晶構造を持
った結晶粒を含有するＴｉの炭化物層に関しては言及し
ていない。
化物層はＸ線回折時の最高ピークがいずれも（２００）
面や（２２０）面あるいは（１１１）面からのＸ線回折
ピークに現れるのが特徴であり、（４２２）面からのＸ
線回折ピーク強度が強いＴｉの炭化物層や双晶構造を持
った結晶粒を含有するＴｉの炭化物層に関しては言及し
ていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の被覆工具に
おける非酸化膜（硬質皮膜）の欠点を踏まえて、本発明
が解決しようとする課題はチタンの炭化物を主とする層
の機械特性を高めるとともにチタンの炭化物を主とする
層前後との膜密着性を高めることにより、切削特性の優
れた炭化チタン被覆工具を提供することである。
おける非酸化膜（硬質皮膜）の欠点を踏まえて、本発明
が解決しようとする課題はチタンの炭化物を主とする層
の機械特性を高めるとともにチタンの炭化物を主とする
層前後との膜密着性を高めることにより、切削特性の優
れた炭化チタン被覆工具を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために先に特願平８−１９２７９５、特願平９
−９６４４６、特願平９−７７５０３、特願平９−７７
５０４等を提案し、更なる改善策を鋭意研究してきた結
果、（４２２）面からの等価Ｘ線回折強度比ＰＲやＸ線
回折ピーク強度が強いチタン等の炭化物を主とする層や
双晶構造を持った結晶粒を含有するチタン等の炭化物を
主とする層を被覆することにより、周期律表IVａ、Ｖ
ａ、VIａ族金属の炭化物からなる非酸化膜、特にチタン
の炭化物を主とする層を被覆した工具の切削特性等が優
れることを見出し、本発明に想到した。
解決するために先に特願平８−１９２７９５、特願平９
−９６４４６、特願平９−７７５０３、特願平９−７７
５０４等を提案し、更なる改善策を鋭意研究してきた結
果、（４２２）面からの等価Ｘ線回折強度比ＰＲやＸ線
回折ピーク強度が強いチタン等の炭化物を主とする層や
双晶構造を持った結晶粒を含有するチタン等の炭化物を
主とする層を被覆することにより、周期律表IVａ、Ｖ
ａ、VIａ族金属の炭化物からなる非酸化膜、特にチタン
の炭化物を主とする層を被覆した工具の切削特性等が優
れることを見出し、本発明に想到した。
【０００８】すなわち本発明は、基体表面に周期律表の
IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、
並びに酸化アルミニウムのいずれか一種の単層皮膜また
は二種以上の多層皮膜を有しその少なくとも一層がチタ
ンの炭化物を主とする層からなる炭化チタン被覆工具に
おいて、前記チタンの炭化物を主とする層が（４２２）
面からの等価Ｘ線回折強度比ＰＲが最も大きいことを特
徴とする炭化チタン被覆工具であり、また、前記チタン
の炭化物を主とする層が（４２２）面からのＸ線回折強
度が最も大きいことを特徴とする炭化チタン被覆工具で
ある。また、本発明は、前記チタンの炭化物を主とする
層が（３１１）面または（１１１）面からのＸ線回折強
度または等価Ｘ線回折強度比ＰＲが二番目に大きいこと
を特徴とする炭化チタン被覆工具である。また、本発明
は、基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミニウムのい
ずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層皮膜を有し
その少なくとも一層がチタンの炭化物を主とする層から
なる炭化チタン被覆工具において、前記チタンの炭化物
を主とする層が双晶構造を持った結晶粒を含有すること
を特徴とする炭化チタン被覆工具であり、また、本発明
は、前記チタンの炭化物を主とする層の下地がチタンの
炭窒化物層であり、前記双晶構造が下地であるチタンの
炭窒化物層の双晶構造部から連続していることを特徴と
する炭化チタン被覆工具である。また、本発明は、前記
チタンの炭化物を主とする層の表面に酸化アルミニウム
膜を被覆していることを特徴とする炭化チタン被覆工具
である。また、本発明は、周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも
一種以上とＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのうちの
少なくとも一種以上とよりなる超硬質合金を基体とする
ことを特徴とする炭化チタン被覆工具である。
IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、
並びに酸化アルミニウムのいずれか一種の単層皮膜また
は二種以上の多層皮膜を有しその少なくとも一層がチタ
ンの炭化物を主とする層からなる炭化チタン被覆工具に
おいて、前記チタンの炭化物を主とする層が（４２２）
面からの等価Ｘ線回折強度比ＰＲが最も大きいことを特
徴とする炭化チタン被覆工具であり、また、前記チタン
の炭化物を主とする層が（４２２）面からのＸ線回折強
度が最も大きいことを特徴とする炭化チタン被覆工具で
ある。また、本発明は、前記チタンの炭化物を主とする
層が（３１１）面または（１１１）面からのＸ線回折強
度または等価Ｘ線回折強度比ＰＲが二番目に大きいこと
を特徴とする炭化チタン被覆工具である。また、本発明
は、基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミニウムのい
ずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層皮膜を有し
その少なくとも一層がチタンの炭化物を主とする層から
なる炭化チタン被覆工具において、前記チタンの炭化物
を主とする層が双晶構造を持った結晶粒を含有すること
を特徴とする炭化チタン被覆工具であり、また、本発明
は、前記チタンの炭化物を主とする層の下地がチタンの
炭窒化物層であり、前記双晶構造が下地であるチタンの
炭窒化物層の双晶構造部から連続していることを特徴と
する炭化チタン被覆工具である。また、本発明は、前記
チタンの炭化物を主とする層の表面に酸化アルミニウム
膜を被覆していることを特徴とする炭化チタン被覆工具
である。また、本発明は、周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも
一種以上とＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのうちの
少なくとも一種以上とよりなる超硬質合金を基体とする
ことを特徴とする炭化チタン被覆工具である。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳説する。図２は
代表的な本発明品に対する測定例の一例を示すものであ
り、後述の実施例の条件により基体表面にＴｉＮとＴｉ
ＣＮを成膜した後、ＴｉＣ層を成膜した炭化チタン被覆
工具の皮膜部分を試料面にして２θ−θ走査法により測
定したＸ線回折パターンを示したものである。図１は後
に詳説するように図２のＸ線回折パターンから求めた各
（ｈｋｌ）面の等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）値を
図示したものである。Ｘ線源にはＣｕのＫα１（波長λ
＝１．５４０５Ａ）を用いた。図１から本発明品のＴｉ
Ｃ層の等価Ｘ線回折強度比はＰＲ（１１１）、ＰＲ（２
００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２
２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２２）、ＰＲ（５１
１）のうちＰＲ（４２２）が最も大きく、（４２２）面
の配向が最も強いことがわかる。
代表的な本発明品に対する測定例の一例を示すものであ
り、後述の実施例の条件により基体表面にＴｉＮとＴｉ
ＣＮを成膜した後、ＴｉＣ層を成膜した炭化チタン被覆
工具の皮膜部分を試料面にして２θ−θ走査法により測
定したＸ線回折パターンを示したものである。図１は後
に詳説するように図２のＸ線回折パターンから求めた各
（ｈｋｌ）面の等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）値を
図示したものである。Ｘ線源にはＣｕのＫα１（波長λ
＝１．５４０５Ａ）を用いた。図１から本発明品のＴｉ
Ｃ層の等価Ｘ線回折強度比はＰＲ（１１１）、ＰＲ（２
００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２
２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２２）、ＰＲ（５１
１）のうちＰＲ（４２２）が最も大きく、（４２２）面
の配向が最も強いことがわかる。
【００１０】等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）はＴｉ
の炭化物を主とする層の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折ピ
ーク強度を定量的に評価するために次式により定義した
ものである。ここでＩ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面による
実測時のＸ線回折強度を表し、I0（ｈｋｌ）はＡＳＴＭ
ファイル Ｎｏ．３２−１３８３ （ＰｏｗｄｅｒＤｉ
ｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｆｉｌｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ
ｂｙ ＪＣＰＤＳＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎ
ｔｅｒ ｆｏｒ ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＤａｔａ）に
記載されているＴｉＣのＸ線回折強度であり、配向が等
方的である粉末粒子の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折強度
を表している。表１はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．３２−
１３８３に記載されているＴｉＣのＸ線回折強度I0（ｈ
ｋｌ）とｄ定数からＸ線源に上記ＣｕＫα１線を用いた
時に得られる２θ値を計算したものをまとめたもので、
等方的に配向しているＴｉＣ粉末粒子の２θ値とＸ線回
折強度を表している。
の炭化物を主とする層の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折ピ
ーク強度を定量的に評価するために次式により定義した
ものである。ここでＩ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面による
実測時のＸ線回折強度を表し、I0（ｈｋｌ）はＡＳＴＭ
ファイル Ｎｏ．３２−１３８３ （ＰｏｗｄｅｒＤｉ
ｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｆｉｌｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ
ｂｙ ＪＣＰＤＳＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎ
ｔｅｒ ｆｏｒ ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＤａｔａ）に
記載されているＴｉＣのＸ線回折強度であり、配向が等
方的である粉末粒子の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折強度
を表している。表１はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．３２−
１３８３に記載されているＴｉＣのＸ線回折強度I0（ｈ
ｋｌ）とｄ定数からＸ線源に上記ＣｕＫα１線を用いた
時に得られる２θ値を計算したものをまとめたもので、
等方的に配向しているＴｉＣ粉末粒子の２θ値とＸ線回
折強度を表している。
【００１１】
【表１】
【００１２】本発明における等価Ｘ線回折強度比ＰＲ
（ｈｋｌ）は、ＡＳＴＭファイルに記載された等方粒子
のＸ線回折ピーク強度I0（ｈｋｌ）に対するＸ線回折で
実測した皮膜の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折ピーク強度
Ｉ（ｈｋｌ）の相対強度を示しており、ＰＲ（ｈｋｌ）
値が大きい程（ｈｋｌ）面からのＸ線回折ピーク強度が
他のＸ線回折ピーク強度よりも強く、（ｈｋｌ）面方向
に測定物（皮膜）が配向していることを示す。 ＰＲ（ｈｋｌ）＝｛Ｉ（ｈｋｌ）/I0（ｈｋｌ）｝／[Σ｛Ｉ（ｈｋｌ）/I0 （ｈｋｌ）｝/８]・・・・・式（１） 但し、（ｈｋｌ）＝（１１１）、（２００）、（２２
０）、（３１１）、（２２２）、（４２０）、（４２
２）、（５１１） 図１、図２等より、本発明の炭化チタン被覆工具におけ
るＴｉの炭化物を主とする層のＰＲ（ｈｋｌ）を測定す
ると後述の実施例で詳説するように、そのＴｉの炭化物
を主とする層はＰＲ（１１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ
（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２２）、ＰＲ
（４２０）、ＰＲ（４２２）、ＰＲ（５１１）のうちＰ
Ｒ（４２２）が最も大きく、（４２２）面の配向が最も
強いことがわかる。
（ｈｋｌ）は、ＡＳＴＭファイルに記載された等方粒子
のＸ線回折ピーク強度I0（ｈｋｌ）に対するＸ線回折で
実測した皮膜の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折ピーク強度
Ｉ（ｈｋｌ）の相対強度を示しており、ＰＲ（ｈｋｌ）
値が大きい程（ｈｋｌ）面からのＸ線回折ピーク強度が
他のＸ線回折ピーク強度よりも強く、（ｈｋｌ）面方向
に測定物（皮膜）が配向していることを示す。 ＰＲ（ｈｋｌ）＝｛Ｉ（ｈｋｌ）/I0（ｈｋｌ）｝／[Σ｛Ｉ（ｈｋｌ）/I0 （ｈｋｌ）｝/８]・・・・・式（１） 但し、（ｈｋｌ）＝（１１１）、（２００）、（２２
０）、（３１１）、（２２２）、（４２０）、（４２
２）、（５１１） 図１、図２等より、本発明の炭化チタン被覆工具におけ
るＴｉの炭化物を主とする層のＰＲ（ｈｋｌ）を測定す
ると後述の実施例で詳説するように、そのＴｉの炭化物
を主とする層はＰＲ（１１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ
（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２２）、ＰＲ
（４２０）、ＰＲ（４２２）、ＰＲ（５１１）のうちＰ
Ｒ（４２２）が最も大きく、（４２２）面の配向が最も
強いことがわかる。
【００１３】図３は代表的な本発明の被覆工具において
チタンの炭化物を主とする層（後述の図４の２）と酸化
アルミニウム膜（後述の図４の１）との界面近傍を
（株）日立製作所製の透過電子顕微鏡（Ｈ−９０００Ｕ
ＨＲ）により４００万倍で観察したものの一例である。
この本発明品は後述の実施例１の条件で基体表面にＴｉ
ＮとＴｉＣＮを成膜した後、ＴｉＣ層を薄く成膜しその
まま連続してＴｉＣの成膜に用いた構成ガスにさらにＣ
Ｏ2ガスを追加して反応させてＴｉＣＯ層を成膜するこ
とによりチタンの炭化物を主とする層を作製した後、そ
の表面上に酸化アルミニウムを成膜したものである。図
４は図３に対応した模式図である。図３、図４よりチタ
ンの炭化物を主とする層の一部を形成する結晶粒はその
中央部の直線状界面（図４の４で示される部分）で二つ
に分かれており双晶構造を持つこと、またこの双晶構造
部はチタンの炭化物を主とする層の下地であるチタンの
炭窒化物層から連続していることがわかる。
チタンの炭化物を主とする層（後述の図４の２）と酸化
アルミニウム膜（後述の図４の１）との界面近傍を
（株）日立製作所製の透過電子顕微鏡（Ｈ−９０００Ｕ
ＨＲ）により４００万倍で観察したものの一例である。
この本発明品は後述の実施例１の条件で基体表面にＴｉ
ＮとＴｉＣＮを成膜した後、ＴｉＣ層を薄く成膜しその
まま連続してＴｉＣの成膜に用いた構成ガスにさらにＣ
Ｏ2ガスを追加して反応させてＴｉＣＯ層を成膜するこ
とによりチタンの炭化物を主とする層を作製した後、そ
の表面上に酸化アルミニウムを成膜したものである。図
４は図３に対応した模式図である。図３、図４よりチタ
ンの炭化物を主とする層の一部を形成する結晶粒はその
中央部の直線状界面（図４の４で示される部分）で二つ
に分かれており双晶構造を持つこと、またこの双晶構造
部はチタンの炭化物を主とする層の下地であるチタンの
炭窒化物層から連続していることがわかる。
【００１４】本発明品の周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金
属の炭化物からなる非酸化膜、特にチタンの炭化物を主
とする層を被覆した工具の切削特性等が優れる理由は明
確ではないが次のことが考えられる。本発明品のチタン
の炭化物を主とする層は図３、図４に示す例からもわか
るように例えばその下地であるチタンの炭窒化物層等か
ら結晶が連続的に成長しておりチタンの炭化物を主とす
る層自体の結晶性と機械特性が優れるとともに下地膜と
の密着性も優れていることが期待される。またこの時
に、チタンの炭化物を主とする層の等価Ｘ線回折強度比
ＰＲ（４２２）が大きな値を示しており、チタンの炭化
物を主とする層の等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（４２２）が
大きな値を示す時にその下地層等との密着性が優れ、更
には当該層の上に成膜した酸化膜等との密着性も優れる
ことになったものと考えられる。
属の炭化物からなる非酸化膜、特にチタンの炭化物を主
とする層を被覆した工具の切削特性等が優れる理由は明
確ではないが次のことが考えられる。本発明品のチタン
の炭化物を主とする層は図３、図４に示す例からもわか
るように例えばその下地であるチタンの炭窒化物層等か
ら結晶が連続的に成長しておりチタンの炭化物を主とす
る層自体の結晶性と機械特性が優れるとともに下地膜と
の密着性も優れていることが期待される。またこの時
に、チタンの炭化物を主とする層の等価Ｘ線回折強度比
ＰＲ（４２２）が大きな値を示しており、チタンの炭化
物を主とする層の等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（４２２）が
大きな値を示す時にその下地層等との密着性が優れ、更
には当該層の上に成膜した酸化膜等との密着性も優れる
ことになったものと考えられる。
【００１５】本発明における被覆方法には既知の成膜方
法を適用することが可能である。例えば、通常の化学蒸
着法（熱ＣＶＤ）、プラズマを付加した化学蒸着法（Ｐ
ＡＣＶＤ）、イオンプレーティング法等を用いることが
できる。用途は切削工具に限るものではなく、チタンの
炭化物を主とする膜を含む単層あるいは多層の硬質皮膜
により被覆された耐摩耗材や金型、溶湯部品等でも良
い。チタンの炭化物を主とする膜の下地はTiCN膜に限る
ものではなくTiN膜等他の膜であっても同様の効果が得
られ、また酸化アルミニウム膜はκ型酸化アルミニウム
単相、α型酸化アルミニウム単相、κ型酸化アルミニウ
ムとα型酸化アルミニウムとの混合膜やκ型酸化アルミ
ニウム、α型酸化アルミニウムとγ型酸化アルミニウ
ム、θ型酸化アルミニウム、δ型酸化アルミニウム、χ
型酸化アルミニウム等、他の酸化アルミニウムとの混合
膜あるいは酸化アルミニウムと酸化ジルコニウム等他の
酸化物との混合膜等の酸化物であっても同様の効果が得
られる。
法を適用することが可能である。例えば、通常の化学蒸
着法（熱ＣＶＤ）、プラズマを付加した化学蒸着法（Ｐ
ＡＣＶＤ）、イオンプレーティング法等を用いることが
できる。用途は切削工具に限るものではなく、チタンの
炭化物を主とする膜を含む単層あるいは多層の硬質皮膜
により被覆された耐摩耗材や金型、溶湯部品等でも良
い。チタンの炭化物を主とする膜の下地はTiCN膜に限る
ものではなくTiN膜等他の膜であっても同様の効果が得
られ、また酸化アルミニウム膜はκ型酸化アルミニウム
単相、α型酸化アルミニウム単相、κ型酸化アルミニウ
ムとα型酸化アルミニウムとの混合膜やκ型酸化アルミ
ニウム、α型酸化アルミニウムとγ型酸化アルミニウ
ム、θ型酸化アルミニウム、δ型酸化アルミニウム、χ
型酸化アルミニウム等、他の酸化アルミニウムとの混合
膜あるいは酸化アルミニウムと酸化ジルコニウム等他の
酸化物との混合膜等の酸化物であっても同様の効果が得
られる。
【００１６】本発明においてチタンの炭化物を主とする
層または酸化アルミニウム膜は必ずしも最外層である必
要はなく、例えば更にその上に少なくとも一層のチタン
化合物（例えばＴｉＮ層等）を被覆しても良い。
層または酸化アルミニウム膜は必ずしも最外層である必
要はなく、例えば更にその上に少なくとも一層のチタン
化合物（例えばＴｉＮ層等）を被覆しても良い。
【００１７】次に本発明による被覆工具を実施例によっ
て具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に
限定されるものでない。
て具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に
限定されるものでない。
【００１８】（実施例１）ＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜することにより非酸化膜を形成した後、９
５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が４
〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガ
スとをトータル２，２００ｍｌ／分で５〜３０分間流し
てまず成膜し、そのまま連続して本構成ガスに更に２．
２〜１１０ｍｌ／分のＣＯ2ガスを追加して５〜３０分
間成膜することによりチタンの炭化物を主とする膜（Ｔ
ｉＣ／ＴｉＣＯ層）を作製した。その後、続いてＡｌ金
属小片を詰め３５０℃に保温した小筒中にＨ2ガスを３
１０ｍｌ／分とＨＣｌガス１３０ｍｌ／分とを流すこと
により発生させたＡｌＣｌ3ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣ
Ｏ2ガス１００ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内に流し１０１０
〜１０２０℃で反応させることにより所定の厚さの酸化
アルミニウム膜を成膜し本発明品を作製した。
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜することにより非酸化膜を形成した後、９
５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が４
〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガ
スとをトータル２，２００ｍｌ／分で５〜３０分間流し
てまず成膜し、そのまま連続して本構成ガスに更に２．
２〜１１０ｍｌ／分のＣＯ2ガスを追加して５〜３０分
間成膜することによりチタンの炭化物を主とする膜（Ｔ
ｉＣ／ＴｉＣＯ層）を作製した。その後、続いてＡｌ金
属小片を詰め３５０℃に保温した小筒中にＨ2ガスを３
１０ｍｌ／分とＨＣｌガス１３０ｍｌ／分とを流すこと
により発生させたＡｌＣｌ3ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣ
Ｏ2ガス１００ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内に流し１０１０
〜１０２０℃で反応させることにより所定の厚さの酸化
アルミニウム膜を成膜し本発明品を作製した。
【００１９】図３は実施例１の代表的な炭化チタン被覆
工具において観察された、酸化アルミニウムを主とする
酸化膜、チタンの炭化物を主とする層、下地膜近傍の透
過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真の一例である。また、図４
は図３に対応した模式図である。 図３、図４より、非酸
化膜であるＴｉＣＮの結晶粒（図４の３はその一部）上
にチタンの炭化物を主とする層（図４の２はその一部）
が形成されその上に酸化アルミニウムを主とする酸化膜
（図４の１はその一部）が形成されている。図４に示さ
れる２ａ部分から図３の本発明のチタンの炭化物を主と
する層２が双晶構造を持っていること、また、下地のＴ
ｉＣＮ膜３の双晶構造部とチタンの炭化物を主とする層
２の双晶構造とが連続していること、すなわち、双晶部
の境界面４が連続していることがわかる。また、図３、
図４のチタンの炭化物を主とする層中の２ｂ部とＴｉＣ
Ｎ層中の３ａ部の電子線回折像を透過電子顕微鏡で観察
した結果、それぞれ図５、図６の結果を得た。図５、図
６より２ｂ部、３ａ部の両者はともにｆｃｃ構造を持
ち、（１１０）の結晶軸が写真面に垂直方向に立ってお
り２ｂ部、３ａ部が相互にエピタキシャルの関係にある
ことがわかる。ここで、図３の透過電子顕微鏡写真は成
膜面の膜断面を厚さ２０μm以下に研磨した後更にイオ
ンミリングにより膜断面の厚さを極端に薄くした状態で
電子線を膜断面を透過させることによって観察したもの
である。このため、チタンの炭化物を主とする層の双晶
部分が観察される確率は低く、図３のように、一視野に
一乃至二箇所の双晶部分が観測されると言うことはかな
りの頻度でチタンの炭化物を主とする層に双晶部分が存
在していると判断される。
工具において観察された、酸化アルミニウムを主とする
酸化膜、チタンの炭化物を主とする層、下地膜近傍の透
過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真の一例である。また、図４
は図３に対応した模式図である。 図３、図４より、非酸
化膜であるＴｉＣＮの結晶粒（図４の３はその一部）上
にチタンの炭化物を主とする層（図４の２はその一部）
が形成されその上に酸化アルミニウムを主とする酸化膜
（図４の１はその一部）が形成されている。図４に示さ
れる２ａ部分から図３の本発明のチタンの炭化物を主と
する層２が双晶構造を持っていること、また、下地のＴ
ｉＣＮ膜３の双晶構造部とチタンの炭化物を主とする層
２の双晶構造とが連続していること、すなわち、双晶部
の境界面４が連続していることがわかる。また、図３、
図４のチタンの炭化物を主とする層中の２ｂ部とＴｉＣ
Ｎ層中の３ａ部の電子線回折像を透過電子顕微鏡で観察
した結果、それぞれ図５、図６の結果を得た。図５、図
６より２ｂ部、３ａ部の両者はともにｆｃｃ構造を持
ち、（１１０）の結晶軸が写真面に垂直方向に立ってお
り２ｂ部、３ａ部が相互にエピタキシャルの関係にある
ことがわかる。ここで、図３の透過電子顕微鏡写真は成
膜面の膜断面を厚さ２０μm以下に研磨した後更にイオ
ンミリングにより膜断面の厚さを極端に薄くした状態で
電子線を膜断面を透過させることによって観察したもの
である。このため、チタンの炭化物を主とする層の双晶
部分が観察される確率は低く、図３のように、一視野に
一乃至二箇所の双晶部分が観測されると言うことはかな
りの頻度でチタンの炭化物を主とする層に双晶部分が存
在していると判断される。
【００２０】作製した膜のＸ線回折を理学電気（株）製
のＸ線回折装置（ＲＵ−２００BH）を用いて２θ−θ法
により２θが１０〜１４５°の範囲内で行った。Ｘ線源
には上記ＣｕＫα線を用い、ノイズ（バックグランド）
は装置に内蔵されたソフトにより除去し、実施例１の一
例を示す図２のＸ線回折結果を得た。図２と同様のＸ線
回折パターンから求めた本発明品Ｎｏ．１１、１２、１
３、１４の炭化チタン膜のＸ線回折強度Ｉ（ｈｋｌ）の
測定値を表２に、そのＸ線回折強度Ｉ（ｈｋｌ）から式
（１）により求めた等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）
値を表３にまとめた。なお、実測される２θ値は表１に
まとめたＡＳＴＭファイルに記載されている２θ値の前
後で微妙に異なるため、図２等のＸ線回折パターンにお
いてＴｉＣ（炭化チタン）のピークを同定するときは、
２θ値とともに、その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣＮの
ピーク、ＴｉＮのピーク、κ-Al2O3のピーク、α-Al2O3
のピーク等との位置関係も考慮して決定した。表２、表
３より、本発明品はいずれもＰＲ（１１１）、ＰＲ（２
００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２
２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２２）、ＰＲ（５１
１）のうちＰＲ（４２２）が最も大きく（４２２）面の
配向が最も強いこと、さらには、本発明品のＮｏ．１１
はＰＲ（４２２）とともにＸ線回折強度Ｉ（４２２）も
最大であることがわかる。
のＸ線回折装置（ＲＵ−２００BH）を用いて２θ−θ法
により２θが１０〜１４５°の範囲内で行った。Ｘ線源
には上記ＣｕＫα線を用い、ノイズ（バックグランド）
は装置に内蔵されたソフトにより除去し、実施例１の一
例を示す図２のＸ線回折結果を得た。図２と同様のＸ線
回折パターンから求めた本発明品Ｎｏ．１１、１２、１
３、１４の炭化チタン膜のＸ線回折強度Ｉ（ｈｋｌ）の
測定値を表２に、そのＸ線回折強度Ｉ（ｈｋｌ）から式
（１）により求めた等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）
値を表３にまとめた。なお、実測される２θ値は表１に
まとめたＡＳＴＭファイルに記載されている２θ値の前
後で微妙に異なるため、図２等のＸ線回折パターンにお
いてＴｉＣ（炭化チタン）のピークを同定するときは、
２θ値とともに、その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣＮの
ピーク、ＴｉＮのピーク、κ-Al2O3のピーク、α-Al2O3
のピーク等との位置関係も考慮して決定した。表２、表
３より、本発明品はいずれもＰＲ（１１１）、ＰＲ（２
００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２
２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２２）、ＰＲ（５１
１）のうちＰＲ（４２２）が最も大きく（４２２）面の
配向が最も強いこと、さらには、本発明品のＮｏ．１１
はＰＲ（４２２）とともにＸ線回折強度Ｉ（４２２）も
最大であることがわかる。
【００２１】
【表２】
【００２２】
【表３】
【００２３】次に、実施例１の条件で製作した切削工具
各５個を用いて、鋳物の被削材を以下の条件で１時間連
続切削試験した後にチタンの炭化物を主とする層や酸化
アルミニウム被覆膜の剥離状況を倍率２００倍の光学顕
微鏡により観察し、評価した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 ３００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果、上記本発明品はいずれも１時間連
続切削後もチタンの炭化物を主とする層やアルミナ膜の
剥離が見られず切削工具として優れていることが判明し
た。
各５個を用いて、鋳物の被削材を以下の条件で１時間連
続切削試験した後にチタンの炭化物を主とする層や酸化
アルミニウム被覆膜の剥離状況を倍率２００倍の光学顕
微鏡により観察し、評価した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 ３００ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果、上記本発明品はいずれも１時間連
続切削後もチタンの炭化物を主とする層やアルミナ膜の
剥離が見られず切削工具として優れていることが判明し
た。
【００２４】また、上記本発明品の切削工具各５個を以
下の条件で断続切削し、１，０００回衝撃切削後に刃先
先端の欠け状況を倍率５０倍の実体顕微鏡で観察し、評
価した。 被削材 ＳＣＭ材 切削条件 １００ ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ ｍｍ 切削試験後、上記本発明品はいずれも刃先に欠損不良を
発生すること無く使用でき、長寿命であった。更に、Ｎ
ｏ．１１は１、５００回衝撃切削後にも刃先先端に欠け
が見られず特に優れることがわかった。
下の条件で断続切削し、１，０００回衝撃切削後に刃先
先端の欠け状況を倍率５０倍の実体顕微鏡で観察し、評
価した。 被削材 ＳＣＭ材 切削条件 １００ ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ ｍｍ 切削試験後、上記本発明品はいずれも刃先に欠損不良を
発生すること無く使用でき、長寿命であった。更に、Ｎ
ｏ．１１は１、５００回衝撃切削後にも刃先先端に欠け
が見られず特に優れることがわかった。
【００２５】（従来例１）チタンの炭化物を主とする層
の差異による炭化チタン被覆工具の切削特性への影響を
明らかにするために、本発明品と同様にＷＣ７２％、Ｔ
ｉＣ８％、（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ１１％、Ｃｏ９％（％はい
ずれも重量％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬
基板の表面に０．３μｍ厚さのＴｉＮ膜と６μｍ厚さの
ＴｉＣＮ膜を形成した後、１０１０℃でＣＨ4／ＴｉＣ
ｌ4ガスの容積比が２〜３のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガス
とＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ／分
で５〜３０分間流してＴｉＣ膜を成膜した後、そのまま
連続して本構成ガスに更に２．２〜１１０ｍｌ／分のＣ
Ｏ2ガスを追加して５〜３０分間成膜することによりチ
タンの炭化物を主とする膜（ＴｉＣ／ＴｉＣＯ層）を作
製した。その後、実施例１と同一の条件で１０２０℃で
Ｈ2ガス、ＡｌＣｌ3ガスおよびＣＯ2ガスにより所定の
厚さの酸化アルミニウム膜を成膜した従来の炭化チタン
被覆工具Ｎｏ．１５，１６を作製した。
の差異による炭化チタン被覆工具の切削特性への影響を
明らかにするために、本発明品と同様にＷＣ７２％、Ｔ
ｉＣ８％、（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ１１％、Ｃｏ９％（％はい
ずれも重量％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬
基板の表面に０．３μｍ厚さのＴｉＮ膜と６μｍ厚さの
ＴｉＣＮ膜を形成した後、１０１０℃でＣＨ4／ＴｉＣ
ｌ4ガスの容積比が２〜３のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガス
とＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ／分
で５〜３０分間流してＴｉＣ膜を成膜した後、そのまま
連続して本構成ガスに更に２．２〜１１０ｍｌ／分のＣ
Ｏ2ガスを追加して５〜３０分間成膜することによりチ
タンの炭化物を主とする膜（ＴｉＣ／ＴｉＣＯ層）を作
製した。その後、実施例１と同一の条件で１０２０℃で
Ｈ2ガス、ＡｌＣｌ3ガスおよびＣＯ2ガスにより所定の
厚さの酸化アルミニウム膜を成膜した従来の炭化チタン
被覆工具Ｎｏ．１５，１６を作製した。
【００２６】作製した従来品のチタンの炭化物を主とす
る膜近傍を実施例１と同様に透過電子顕微鏡で観察した
が、チタンの炭化物を主とする層に双晶構造部は見られ
なかった。
る膜近傍を実施例１と同様に透過電子顕微鏡で観察した
が、チタンの炭化物を主とする層に双晶構造部は見られ
なかった。
【００２７】また、作製した従来品のチタンの炭化物を
主とする層のＸ線回折パターンを実施例１と同様に測定
して得られた炭化チタン膜の各ピークのＸ線回折強度の
測定値Ｉ（ｈｋｌ）とその測定値Ｉ（ｈｋｌ）から求め
たＰＲ（ｈｋｌ）を表２、表３のＮｏ．１５、１６にま
とめた。表３より、従来品１５、１６はＰＲ（２００）
やＰＲ（２２０）がＰＲ（４２２）よりも大きく、（２
００）面や（２２０）面の配向が強いことがわかる。
主とする層のＸ線回折パターンを実施例１と同様に測定
して得られた炭化チタン膜の各ピークのＸ線回折強度の
測定値Ｉ（ｈｋｌ）とその測定値Ｉ（ｈｋｌ）から求め
たＰＲ（ｈｋｌ）を表２、表３のＮｏ．１５、１６にま
とめた。表３より、従来品１５、１６はＰＲ（２００）
やＰＲ（２２０）がＰＲ（４２２）よりも大きく、（２
００）面や（２２０）面の配向が強いことがわかる。
【００２８】従来例１で作製した切削工具各５個を用い
て上記実施例１と同一の条件で連続切削試験を行った結
果、これら従来例品はいずれも１０分間連続切削後にチ
タンの炭化物を主とする層や酸化アルミニウム膜の剥離
が見られた。また、従来例１で作製した切削工具各５個
を上記実施例１と同一条件で断続切削し、１，０００回
衝撃切削後に刃先先端の欠け状況を倍率５０倍の実体顕
微鏡で観察した結果、いずれにも大きな欠けが発生して
おり、切削工具として劣っていることが判明した。
て上記実施例１と同一の条件で連続切削試験を行った結
果、これら従来例品はいずれも１０分間連続切削後にチ
タンの炭化物を主とする層や酸化アルミニウム膜の剥離
が見られた。また、従来例１で作製した切削工具各５個
を上記実施例１と同一条件で断続切削し、１，０００回
衝撃切削後に刃先先端の欠け状況を倍率５０倍の実体顕
微鏡で観察した結果、いずれにも大きな欠けが発生して
おり、切削工具として劣っていることが判明した。
【００２９】（実施例２）ＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣＨ4／Ｔ
ｉＣｌ4ガスの容積比が４〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ
4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ
／分で１２０分間流してチタンの炭化物を主とする層
（ＴｉＣ膜）を成膜し本発明品（被覆工具）Ｎｏ．２１
〜２４を作製した。作製した膜のＸ線回折パターンを実
施例１と同様にして測定した一例を図７のＸ線回折結果
に示す。図７と同様のＸ線回折パターンから求めた本発
明品Ｎｏ．２１〜２４のチタンの炭化物を主とする層
（ＴｉＣ膜）の各（ｈｋｌ）面ピークのＸ線回折強度Ｉ
（ｈｋｌ）の測定値を表４に、その各Ｘ線回折強度Ｉ
（ｈｋｌ）から式（１）により求めた等価Ｘ線回折強度
比ＰＲ（ｈｋｌ）値を表５のＮｏ．２１〜２４にまとめ
た。図８は表５の本発明品Ｎｏ．２１〜２４の等価Ｘ線
回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）値を図示したものである。
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣＨ4／Ｔ
ｉＣｌ4ガスの容積比が４〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ
4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ
／分で１２０分間流してチタンの炭化物を主とする層
（ＴｉＣ膜）を成膜し本発明品（被覆工具）Ｎｏ．２１
〜２４を作製した。作製した膜のＸ線回折パターンを実
施例１と同様にして測定した一例を図７のＸ線回折結果
に示す。図７と同様のＸ線回折パターンから求めた本発
明品Ｎｏ．２１〜２４のチタンの炭化物を主とする層
（ＴｉＣ膜）の各（ｈｋｌ）面ピークのＸ線回折強度Ｉ
（ｈｋｌ）の測定値を表４に、その各Ｘ線回折強度Ｉ
（ｈｋｌ）から式（１）により求めた等価Ｘ線回折強度
比ＰＲ（ｈｋｌ）値を表５のＮｏ．２１〜２４にまとめ
た。図８は表５の本発明品Ｎｏ．２１〜２４の等価Ｘ線
回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）値を図示したものである。
【００３０】
【表４】
【００３１】
【表５】
【００３２】表５と図８より、本発明品はＰＲ（１１
１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１）、ＰＲ（２２２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２
２）、ＰＲ（５１１）のうちＰＲ（４２２）が最も大き
く（４２２）面の配向が最も強いこと、また、ＰＲ（３
１１）がＰＲ（４２２）に次いで大きく（３１１）面の
配向が二番目に強いことがわかる。本発明品のチタンの
炭化物を主とする層とＴｉＣＮ層との近傍の組織を実施
例１と同様に透過電子顕微鏡で観察した結果、チタンの
炭化物を主とする層に双晶構造部が見られＴｉＣＮ層の
双晶構造部と連続していることが確認された。また、同
様の観察で、実施例１と同様にチタンの炭化物を主とす
る層とＴｉＣＮ層の両者の結晶方位が一致し、エピタキ
シャルに成長している部分が観察された。
１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１）、ＰＲ（２２２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２
２）、ＰＲ（５１１）のうちＰＲ（４２２）が最も大き
く（４２２）面の配向が最も強いこと、また、ＰＲ（３
１１）がＰＲ（４２２）に次いで大きく（３１１）面の
配向が二番目に強いことがわかる。本発明品のチタンの
炭化物を主とする層とＴｉＣＮ層との近傍の組織を実施
例１と同様に透過電子顕微鏡で観察した結果、チタンの
炭化物を主とする層に双晶構造部が見られＴｉＣＮ層の
双晶構造部と連続していることが確認された。また、同
様の観察で、実施例１と同様にチタンの炭化物を主とす
る層とＴｉＣＮ層の両者の結晶方位が一致し、エピタキ
シャルに成長している部分が観察された。
【００３３】（従来例２）チタンの炭化物を主とする層
の差異による炭化チタン被覆工具の切削特性への影響を
明らかにするために、実施例２と同様にＷＣ７２％，Ｔ
ｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はい
ずれも重量％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬
基板をＣＶＤ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法
によりＨ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスと
を原料ガスに用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃で
まず形成し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガス
とＣＨ3ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣ
Ｎ膜を９００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣ
Ｈ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が２〜３のＴｉＣｌ4ガス
とＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２０
０ｍｌ／分で１２０分間流してチタンの炭化物を主とす
る層（ＴｉＣ膜）を成膜し従来品（従来の被覆工具）Ｎ
ｏ．２５、２６を作製した。作製した膜のＸ線回折パタ
ーンを実施例１と同様にして測定し得られた炭化チタン
膜の各ピークの測定値Ｉ（ｈｋｌ）を表４のＮｏ．２
５、２６に、等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）を表５
のＮｏ．２５、２６に各々示した。表４、表５より、従
来品Ｎｏ．２５、２６はＰＲ（２２０）やＰＲ（２０
０）が最大であり、（２２０）面や（２００）面の配向
が強いことがわかる。
の差異による炭化チタン被覆工具の切削特性への影響を
明らかにするために、実施例２と同様にＷＣ７２％，Ｔ
ｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はい
ずれも重量％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬
基板をＣＶＤ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法
によりＨ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスと
を原料ガスに用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃で
まず形成し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガス
とＣＨ3ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣ
Ｎ膜を９００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣ
Ｈ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が２〜３のＴｉＣｌ4ガス
とＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２０
０ｍｌ／分で１２０分間流してチタンの炭化物を主とす
る層（ＴｉＣ膜）を成膜し従来品（従来の被覆工具）Ｎ
ｏ．２５、２６を作製した。作製した膜のＸ線回折パタ
ーンを実施例１と同様にして測定し得られた炭化チタン
膜の各ピークの測定値Ｉ（ｈｋｌ）を表４のＮｏ．２
５、２６に、等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（ｈｋｌ）を表５
のＮｏ．２５、２６に各々示した。表４、表５より、従
来品Ｎｏ．２５、２６はＰＲ（２２０）やＰＲ（２０
０）が最大であり、（２２０）面や（２００）面の配向
が強いことがわかる。
【００３４】次に、実施例２および従来例２の条件で製
作した切削工具（スローアウェイチップ）を用いて、以
下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が０．４ｍ
ｍ、クレーター摩耗が０．１ｍｍのどちらかに達した時
間を寿命と判断した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果を表６に示した。表６より、従来例
２の条件で作製した従来品のスローアウェイチップＮ
ｏ．２５、２６はいずれも２０分以内の切削で寿命に達
しているのに対して、実施例２の条件で作製した本発明
によるスローアウェイチップのＮｏ．２１〜２４の寿命
はいずれも３５〜４０分間切削できる良好なもので、切
削耐久特性が優れていることが判明した。また、表６に
おいて、ＰＲ（４２２）、Ｉ（４２２）の両者が最も強
く、ＰＲ（３１１）、Ｉ（３１１）が二番目に強いもの
の切削寿命が４０分以上と最も優れ、次いでＰＲ（４２
２）が最大であるもののＩ（４２２）が最大ではないも
のの切削寿命が３５分以上とこれも良好な切削特性を示
すことがわかる。
作した切削工具（スローアウェイチップ）を用いて、以
下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が０．４ｍ
ｍ、クレーター摩耗が０．１ｍｍのどちらかに達した時
間を寿命と判断した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果を表６に示した。表６より、従来例
２の条件で作製した従来品のスローアウェイチップＮ
ｏ．２５、２６はいずれも２０分以内の切削で寿命に達
しているのに対して、実施例２の条件で作製した本発明
によるスローアウェイチップのＮｏ．２１〜２４の寿命
はいずれも３５〜４０分間切削できる良好なもので、切
削耐久特性が優れていることが判明した。また、表６に
おいて、ＰＲ（４２２）、Ｉ（４２２）の両者が最も強
く、ＰＲ（３１１）、Ｉ（３１１）が二番目に強いもの
の切削寿命が４０分以上と最も優れ、次いでＰＲ（４２
２）が最大であるもののＩ（４２２）が最大ではないも
のの切削寿命が３５分以上とこれも良好な切削特性を示
すことがわかる。
【００３５】
【表６】
【００３６】以上より、等価Ｘ線回折強度比ＰＲ（１１
１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１）、ＰＲ（２２２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２
２）、ＰＲ（５１１）のうちでＰＲ（４２２）が最大で
あるチタンの炭化物を主とする層を被覆することにより
切削耐久特性に優れた炭化チタン被覆工具を得られるこ
とがわかる。本発明においてはチタンの炭化物を主とす
る層の組成はＴｉＣ、ＴｉＣＯおよびその混合膜に限る
ものではなく微量（不可避）の添加物、不純物（例えば
数重量％程度。）が含まれたものでも上記実施例と同様
の作用効果が得られることは勿論である。また、下地膜
はＴｉＣＮに限るものではなく、例えばＴｉＮ膜上にＴ
ｉの炭化膜を成膜した場合も上記実施例と同様の作用効
果が得られた。なお、本願におけるチタンの炭化物を主
とする層として、チタンの炭化物（例えばＴｉＣ等。）
からなる層、チタンの炭化物と炭酸化物（例えばＴｉＣ
／ＴｉＣＯ等。）からなる層、チタンの炭化物と炭酸窒
化物（例えばＴｉＣ／ＴｉＣＮＯ等。）からなる層等が
挙げられる。
１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１）、ＰＲ（２２２）、ＰＲ（４２０）、ＰＲ（４２
２）、ＰＲ（５１１）のうちでＰＲ（４２２）が最大で
あるチタンの炭化物を主とする層を被覆することにより
切削耐久特性に優れた炭化チタン被覆工具を得られるこ
とがわかる。本発明においてはチタンの炭化物を主とす
る層の組成はＴｉＣ、ＴｉＣＯおよびその混合膜に限る
ものではなく微量（不可避）の添加物、不純物（例えば
数重量％程度。）が含まれたものでも上記実施例と同様
の作用効果が得られることは勿論である。また、下地膜
はＴｉＣＮに限るものではなく、例えばＴｉＮ膜上にＴ
ｉの炭化膜を成膜した場合も上記実施例と同様の作用効
果が得られた。なお、本願におけるチタンの炭化物を主
とする層として、チタンの炭化物（例えばＴｉＣ等。）
からなる層、チタンの炭化物と炭酸化物（例えばＴｉＣ
／ＴｉＣＯ等。）からなる層、チタンの炭化物と炭酸窒
化物（例えばＴｉＣ／ＴｉＣＮＯ等。）からなる層等が
挙げられる。
【００３７】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、チタン
の炭化物を主とする膜の密着性が良く、切削特性の優れ
た長寿命の炭化チタン被覆工具が実現でき、極めて有用
なものである。
の炭化物を主とする膜の密着性が良く、切削特性の優れ
た長寿命の炭化チタン被覆工具が実現でき、極めて有用
なものである。
【図１】本発明に係わる炭化チタン被覆工具の等価Ｘ線
回折強度比ＰＲの一例を示す図である。
回折強度比ＰＲの一例を示す図である。
【図２】本発明に係わる炭化チタン被覆工具のＸ線回析
パターンの一例を示す図である。
パターンの一例を示す図である。
【図３】本発明に係わる炭化チタン被覆工具のセラミッ
ク材料の組織写真の一例である。
ク材料の組織写真の一例である。
【図４】図３に対応した模式図である。
【図５】本発明に係わる炭化チタン被覆工具の電子線回
折像の一例を示す図である。
折像の一例を示す図である。
【図６】本発明に係わる炭化チタン被覆工具の電子線回
折像の一例を示す図である。
折像の一例を示す図である。
【図７】本発明に係わる炭化チタン被覆工具のＸ線回析
パターンの一例を示す図である。
パターンの一例を示す図である。
【図８】本発明に係わる炭化チタン被覆工具の等価Ｘ線
回折強度比ＰＲの一例を示す図である。
回折強度比ＰＲの一例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 権田 正幸 埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地 日立金属株 式会社磁性材料研究所内 (72)発明者 島 順彦 千葉県成田市新泉13番地の２ 日立ツール 株式会社成田工場内
Claims (8)
- 【請求項１】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物を主と
する層からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタ
ンの炭化物を主とする層が（４２２）面からの等価Ｘ線
回折強度比ＰＲが最も大きいことを特徴とする炭化チタ
ン被覆工具。 - 【請求項２】 前記チタンの炭化物を主とする層が（４
２２）面からのＸ線回折強度が最も大きいことを特徴と
する請求項１に記載の炭化チタン被覆工具。 - 【請求項３】 前記チタンの炭化物を主とする層が（３
１１）面または（１１１）面からのＸ線回折強度または
等価Ｘ線回折強度比ＰＲが二番目に大きいことを特徴と
する請求項１または２に記載の炭化チタン被覆工具。 - 【請求項４】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物を主と
する層からなる炭化チタン被覆工具において、前記チタ
ンの炭化物を主とする層が双晶構造を持った結晶粒を含
有することを特徴とする炭化チタン被覆工具。 - 【請求項５】 前記チタンの炭化物を主とする層が双晶
構造を持った結晶粒を含有することを特徴とする請求項
１乃至３のいずれかに記載の炭化チタン被覆工具。 - 【請求項６】 前記チタンの炭化物を主とする層の下地
がチタンの炭窒化物層であり、前記双晶構造が下地であ
るチタンの炭窒化物層の双晶構造部から連続しているこ
とを特徴とする請求項４または５に記載の炭化チタン被
覆工具。 - 【請求項７】 前記チタンの炭化物を主とする層の表面
に酸化アルミニウム膜を被覆していることを特徴とする
請求項１乃至６のいずれかに記載の炭化チタン被覆工
具。 - 【請求項８】 周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種以上と
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのうちの少なくとも
一種以上とよりなる超硬質合金を基体とすることを特徴
とする請求項１乃至７のいずれかに記載の炭化チタン被
覆工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29035397A JPH11114704A (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 炭化チタン被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29035397A JPH11114704A (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 炭化チタン被覆工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11114704A true JPH11114704A (ja) | 1999-04-27 |
Family
ID=17754949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29035397A Withdrawn JPH11114704A (ja) | 1997-10-07 | 1997-10-07 | 炭化チタン被覆工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11114704A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006315173A (ja) * | 2001-06-19 | 2006-11-24 | Kobe Steel Ltd | 切削工具用硬質皮膜およびその製造方法 |
| JP2009184046A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Mitsubishi Materials Corp | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2009279694A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Mitsubishi Materials Corp | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2009279693A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Mitsubishi Materials Corp | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2011025405A (ja) * | 2001-06-19 | 2011-02-10 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性に優れた硬質皮膜およびその製造方法 |
-
1997
- 1997-10-07 JP JP29035397A patent/JPH11114704A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006315173A (ja) * | 2001-06-19 | 2006-11-24 | Kobe Steel Ltd | 切削工具用硬質皮膜およびその製造方法 |
| JP2011025405A (ja) * | 2001-06-19 | 2011-02-10 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性に優れた硬質皮膜およびその製造方法 |
| JP2009184046A (ja) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Mitsubishi Materials Corp | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2009279694A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Mitsubishi Materials Corp | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性と耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具 |
| JP2009279693A (ja) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Mitsubishi Materials Corp | 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
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| A711 | Notification of change in applicant |
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Effective date: 20060824 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
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