WO2021193676A1 - 被覆工具 - Google Patents

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WO2021193676A1
WO2021193676A1 PCT/JP2021/012104 JP2021012104W WO2021193676A1 WO 2021193676 A1 WO2021193676 A1 WO 2021193676A1 JP 2021012104 W JP2021012104 W JP 2021012104W WO 2021193676 A1 WO2021193676 A1 WO 2021193676A1
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layer
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coating layer
substrate
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PCT/JP2021/012104
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優作 洲河
隼人 久保
健二 熊井
洋之 金城
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京セラ株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to covering tools.
  • Patent Document 1 As a covering tool, for example, a surface coating cutting tool described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-221992 (Patent Document 1) is known.
  • the surface-coated cutting tool described in Patent Document 1 includes a coating film including an inner layer and an outer layer on a base material.
  • the inner layer contains an aluminum oxide layer as a layer in contact with the outer layer.
  • the outer layer includes a multi-layer structure in which three or more layers are laminated, and each layer constituting the multi-layer structure contains titanium.
  • An example of a covering tool of the present disclosure which is not limited to the present disclosure, has a substrate and a coating layer located on the substrate.
  • the covering tool includes a first surface, a second surface adjacent to the first surface, and a cutting edge located at least a part of the ridgeline portion of the first surface and the second surface.
  • the coating layer has a first coating layer containing Al 2 O 3 particles and a second layer located on the first layer.
  • the second layer has a first film, a second film in contact with the first film, and a third film in contact with the second film, in this order from the side of the substrate.
  • the first film, the second film, and the third film each contain Ti.
  • the first film, the second film, and the third film contain at least one selected from C and N, respectively.
  • the N content contained in the first film is the first N amount
  • the N content contained in the second film is the second N amount
  • the N content contained in the third film is the third N amount.
  • the relationship of 1st N amount> 3rd N amount> 2nd N amount is satisfied.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the covering tool of embodiment which is not limited in this disclosure. It is sectional drawing of the II-II cross section in the covering tool shown in FIG. It is an enlarged view which expanded the region A1 shown in FIG. It is an enlarged view which expanded the region A2 shown in FIG. It is a perspective view which shows the cutting tool of embodiment which is not limited in this disclosure.
  • the covering tool 1 of the embodiment not limited to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
  • the covering tool 1 may include any component not shown in each of the referenced figures.
  • the dimensions of the members in each drawing do not faithfully represent the dimensions of the actual constituent members and the dimensional ratio of each member.
  • the covering tool 1 As an example of the covering tool 1, a cutting insert applicable to a cutting tool used when cutting a work material is shown.
  • the covering tool 1 can be applied to, for example, wear-resistant parts such as sliding parts and dies, tools such as excavation tools and blades, and impact-resistant parts.
  • the application of the covering tool 1 is not limited to the illustrated one.
  • the coating tool 1 may have a substrate 2 and a coating layer 3 located on the substrate 2.
  • the material of the substrate 2 examples include hard alloys, ceramics and metals.
  • the cemented carbide includes, for example, WC (tungsten carbide) and, if desired, at least one selected from the group of carbides, nitrides, and carbonitrides of the metals of Groups 4, 5 and 6 of the Periodic Table other than WC.
  • Cemented carbide in which the hard phase is bonded by a bonded phase made of an iron metal such as Co (cobalt) or Ni (nickel) can be mentioned.
  • Ti-based cermet and the like may be mentioned.
  • Ceramics examples include Si 3 N 4 (silicon nitride), Al 2 O 3 (aluminum oxide), diamond and cBN (cubic boron nitride).
  • metal examples include carbon steel, high speed steel, alloy steel and the like.
  • the material of the substrate 2 is not limited to the illustrated material.
  • the coating layer 3 may cover the entire surface 4 of the substrate 2, or may cover only a part of the surface 4. When the coating layer 3 covers only a part of the surface 4 of the substrate 2, it can be said that the coating layer 3 is located at least a part on the substrate 2.
  • the coating layer 3 may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method.
  • the coating layer 3 may be a CVD film.
  • the coating layer 3 is not limited to a specific thickness.
  • the thickness of the coating layer 3 may be set to 1 to 30 ⁇ m.
  • the thickness and structure of the coating layer 3, the shape of the crystals constituting the coating layer 3, and the like may be measured by, for example, cross-sectional observation using an electron microscope. Examples of the electron microscope include a scanning electron microscope (SEM) and a transmission electron microscope (TEM).
  • the first surface 5 may be a rake surface.
  • the entire surface of the first surface 5 may be a rake surface, or a part thereof may be a rake surface.
  • the region of the first surface 5 along the cutting edge 7 may be a rake surface.
  • the second surface 6 may be an escape surface.
  • the entire surface of the second surface 6 may be a flank, or a part thereof may be a flank.
  • the region of the second surface 6 along the cutting edge 7 may be the flank.
  • the cutting edge 7 may be located in a part of the ridgeline portion, or may be located in the entire ridgeline portion.
  • the cutting edge 7 can be used for cutting a work material.
  • the covering tool 1 may have a square plate shape as in the non-limiting example shown in FIG.
  • the shape of the covering tool 1 is not limited to the square plate shape.
  • the first surface 5 may be triangular, pentagonal, hexagonal or circular.
  • the covering tool 1 may have a pillar shape.
  • the coating layer 3 may have the first coating layer 8 as in the non-limiting example shown in FIG.
  • the first coating layer 8 may have a first layer 9 and a second layer 10 located on the first layer 9.
  • the first layer 9 may contain Al 2 O 3 particles.
  • the first layer 9 may be an Al 2 O 3 layer.
  • the Al 2 O 3 layer may mean a layer containing Al 2 O 3 as a main component.
  • the "main component” may mean the component having the largest mass% value as compared with other components.
  • the first film 11, the second film 12, and the third film 13 may each contain Ti (titanium). Further, the first film 11, the second film 12, and the third film 13 may contain at least one selected from C (carbon) and N (nitrogen), respectively.
  • first film 11, the second film 12, and the third film 13 may each contain a titanium compound.
  • the first film 11, the second film 12, and the third film 13 may each contain a titanium compound as a main component.
  • examples of the titanium compound may include carbides of titanium, nitrides, oxides, carbonitrides, coal oxides, carbon dioxide oxides and the like.
  • the N content contained in the first film 11 is the first N amount
  • the N content contained in the second film 12 is the second N amount
  • the N content contained in the third film 13 is the third N amount.
  • the relationship of 1st N amount> 3rd N amount> 2nd N amount may be satisfied.
  • the first film 11 is the most easily peelable film among the first film 11, the second film 12, and the third film 13.
  • the first film 11 has the lowest adhesion among the first film 11, the second film 12, and the third film 13.
  • the first film 11 has the highest welding resistance among the first film 11, the second film 12, and the third film 13.
  • the hardness, peeling resistance and welding resistance of the third film 13 are located between the first film 11 and the second film 12, respectively.
  • the covering tool 1 having each film having such a structure as in the above-mentioned covering structure is excellent in wear resistance and welding resistance.
  • the second film 12 may contain TiC particles
  • the third film 13 may contain TiCN particles.
  • the second film 12 may be a TiC film
  • the third film 13 may be a TiCN film.
  • the second film 12 and the third film 13 may each contain TiCN particles.
  • the second film 12 and the third film 13 may be TiCN films, respectively.
  • the second film 12 and the third film 13 each contain TiCN particles, X2> X3 may be satisfied. That is, the C content contained in the second film 12 may be higher than the C content contained in the third film 13.
  • the thicknesses of the first film 11, the second film 12, and the third film 13 may be the same or different.
  • the thickness of the second film 12 may be thicker than the thickness of the first film 11 and the thickness of the third film 13. In this case, the wear resistance is high.
  • each of the first film 11, the second film 12, and the third film 13 is not limited to a specific value.
  • the thickness of the first film 11 may be set to 0.1 to 0.5 ⁇ m.
  • the thickness of the second film 12 may be set to 0.5 to 1.0 ⁇ m.
  • the thickness of the third film 13 may be set to 0.3 to 0.7 ⁇ m.
  • the thickness of the second film 12 may be 40% or more of the total thickness of the second layer 10.
  • the second layer 10 may or may not be in contact with the first layer 9.
  • the first layer 9 may or may not be in contact with the substrate 2.
  • the first coating layer 8 may have another layer located between the first layer 9 and the second layer 10, and may be located between the substrate 2 and the first layer 9. It may have other layers.
  • the other layer may contain TiN particles, TiC particles or TiCN particles.
  • the other layer may be a TiN film, a TiC film or a TiCN film.
  • the first coating layer 8 may be located on the first surface 5 (rake surface). In this case, the wear resistance and welding resistance of the first surface 5 are high.
  • the first coating layer 8 may be located on the second surface 6 (relief surface). In this case, the wear resistance and welding resistance of the second surface 6 are high.
  • the coating layer 3 may have a second coating layer 14, as in the non-limiting example shown in FIG.
  • the second coating layer 14 may have a third layer 15.
  • the third layer 15 may contain Al 2 O 3 particles.
  • the third layer 15 may be an Al 2 O 3 layer.
  • the third layer 15 may be the outermost layer.
  • the second coating layer 14 may be located on the second surface 6 (relief surface). In this case, the welding resistance of the second surface 6 is high.
  • the second coating layer 14 may be located on the first surface 5 (rake surface). In this case, the welding resistance of the first surface 5 is high.
  • the first coating layer 8 may be located on the first surface 5 (rake surface), and the second coating layer 14 may be located on the second surface 6 (escape surface).
  • the first surface 5 has high wear resistance and welding resistance
  • the second surface 6 has high welding resistance.
  • the first coating layer 8 may be located on the second surface 6 (relief surface), and the second coating layer 14 may be located on the first surface 5 (rake surface).
  • the first surface 5 has high welding resistance
  • the second surface 6 has high wear resistance and welding resistance.
  • the substrate 2 may be prepared first. A case where a substrate 2 made of a hard alloy is produced as the substrate 2 will be described as an example. First, metal powder, carbon powder and the like may be appropriately added and mixed with inorganic powders such as metal carbides, nitrides, carbonitrides and oxides capable of forming the substrate 2 by firing to obtain a mixed powder. Next, this mixed powder may be molded into a predetermined tool shape by a known molding method such as press molding, casting molding, extrusion molding, or cold hydrostatic press molding to obtain a molded product. Then, the obtained molded product may be fired in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere to obtain a substrate 2. The surface 4 of the substrate 2 may be polished or honed.
  • the coating layer 3 may be formed on the surface 4 of the obtained substrate 2 by the CVD method to obtain the coating tool 1.
  • the first layer 9 When the first layer 9 is in contact with the substrate 2, as in the non-limiting example shown in FIG. 3, the first layer 9 (Al 2 O 3 layer) may be formed first.
  • AlCl 3 aluminum trichloride
  • HCl hydrogen chloride
  • CO 2 carbon dioxide
  • a mixed gas consisting of 5 to 5% by volume, 0.5% by volume or less of hydrogen sulfide (H 2 S) gas, and the balance of hydrogen (H 2 ) gas may be adjusted.
  • this mixed gas may be introduced into the chamber, the temperature may be set to 930 to 1010 ° C., the pressure may be set to 5 to 10 kPa, and the time may be set to 30 to 300 minutes to form the first layer 9.
  • This film forming condition can also be applied to the third layer 15.
  • the first film 11, the second film 12, and the third film 13 in the second layer 10 may be formed in this order.
  • TiN film is formed as the first film 11
  • a mixed gas consisting of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas in an amount of 0.1 to 10% by volume, nitrogen (N 2 ) gas in an amount of 10 to 60% by volume, and the rest being hydrogen (H 2 ) gas is used. You may adjust. Then, this mixed gas may be introduced into the chamber, the temperature may be set to 800 to 1010 ° C., the pressure may be set to 10 to 85 kPa, and the time may be set to 10 to 60 minutes to form the first film 11 which is a TiN film. ..
  • reaction gas composition a mixture consisting of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas of 0.1 to 30% by volume, methane (CH 4 ) gas of 0.1 to 20% by volume, and the rest of hydrogen (H 2) gas.
  • TiCl 4 titanium tetrachloride
  • CH 4 methane
  • H 2 hydrogen
  • this mixed gas may be introduced into the chamber, the temperature may be set to 800 to 1100 ° C., the pressure may be set to 10 to 85 kPa, and the time may be set to 10 to 120 minutes to form the second film 12 which is a TiC film. ..
  • the reaction gas composition is 0.1 to 10% by volume of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) gas, 10 to 60% by volume of nitrogen (N 2 ) gas, and 0.1 to 15 % by volume of methane (CH 4) gas. %, A mixed gas consisting of hydrogen (H 2) gas as the rest may be adjusted. Then, this mixed gas may be introduced into the chamber, the temperature may be set to 800 to 1100 ° C., the pressure may be set to 5 to 30 kPa, and the time may be set to 20 to 100 minutes to form the third film 13 which is a TiCN film. ..
  • This film forming condition can also be applied when the second film 12 is a TiCN film. Further, for example, in the above reaction gas composition, when the ratio of the N 2 component is large, N / (C + N) is large. On the contrary, when the ratio of the N 2 component is small, N / (C + N) is small.
  • the reaction gas composition is adjusted to contain N in the first film 11, the second film 12, and the third film 13.
  • the amount can be 1N> 3N> 2N.
  • the region including the cutting edge 7 may be polished. As a result, the region including the cutting edge 7 becomes smooth, and as a result, welding of the work material is suppressed, and the fracture resistance of the cutting edge 7 is improved.
  • the above manufacturing method is an example of a method for manufacturing the covering tool 1. Therefore, it goes without saying that the covering tool 1 is not limited to the one manufactured by the above manufacturing method.
  • the cutting tool 101 of the non-limiting embodiment of the present disclosure has a length extending from the first end 102a to the second end 102b, and is a pocket located on the first end 102a side. It may have a holder 102 having 103 and a covering tool 1 located in pocket 103. Note that FIG. 5 illustrates a case where the covering tool 1 has a through hole, and the covering tool 1 is fixed to the pocket 103 with a screw 104 through the through hole.
  • a substrate was prepared. Specifically, with respect to the average particle diameter 1.2 ⁇ m of WC powder, average particle metal Co powder of diameter 1.5 [mu] m 6 wt%, 2.0 wt% of TiC (titanium carbide) powder, Cr 3 C 2 (Chromium carbide) powder was added at a ratio of 0.2% by mass, mixed, and formed into a cutting tool shape (CNMG120408) by press molding to obtain a molded product. The obtained molded product was subjected to a binder removal treatment and fired in a vacuum of 0.5 to 100 Pa at 1400 ° C. for 1 hour to prepare a substrate made of cemented carbide. The rake face (first surface) of the produced substrate was brushed to perform cutting edge treatment (R honing).
  • a coating layer (second layer) was formed on the obtained substrate by the CVD method under the film formation conditions shown in Table 1 to obtain a coating tool (cutting insert) shown in Table 2.
  • Al 2 O 3 layer (first layer) is formed on the substrate.
  • the film formation conditions and thickness of the Al 2 O 3 layer are as follows.
  • Welding resistance evaluation Processing method Turning work material: S45C Round bar Cutting speed: 100 m / min Feed: 0.1 mm / rev Notch: 1.0 mm Machining condition: Wet evaluation item: Check the state of welding to the cutting edge when the cutting time is 5 minutes
  • Table 2 shows the flank wear amount (Vb) when the cutting time is 20 minutes and the state of welding to the cutting edge when the cutting time is 5 minutes.
  • the two parameters of cutting edge welding and chipping are shown according to the following criteria.
  • the notation of " ⁇ ” regarding the state of welding to the cutting edge means that there was no welding and no chipping.
  • the notation of " ⁇ ” means that no chipping occurred, but a small amount of welding was confirmed.
  • the notation of " ⁇ ” means that chipping did not occur, but the amount of welding was larger than that of " ⁇ ”.
  • the notation of "x” means that welding has occurred and chipping due to welding has occurred.

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Abstract

本開示の限定されない一例の被覆工具は、基体と、基体の上に位置する被覆層とを有する。被覆層は、Ａｌ2Ｏ3粒子を含有する第１層と、第１層の上に位置する第２層とを有する第１被覆層を有する。第２層は、基体の側から順に、第１膜と、第１膜に接する第２膜と、第２膜に接する第３膜とを有する。第１膜、第２膜および第３膜は、それぞれＴｉを含有する。第１膜、第２膜および第３膜は、それぞれＣおよびＮから選ばれる少なくとも１種を含有する。第１膜に含まれるＮ含有量を第１Ｎ量とし、第２膜に含まれるＮ含有量を第２Ｎ量とし、第３膜に含まれるＮ含有量を第３Ｎ量とした場合、第１Ｎ量＞第３Ｎ量＞第２Ｎ量の関係を充足する。

Description

被覆工具 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年３月２７日に出願された日本国特許出願２０２０－０５７６８４号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本開示は、被覆工具に関する。
　被覆工具として、例えば、特開２０１７－２２１９９２号公報（特許文献１）に記載の表面被覆切削工具が知られている。特許文献１に記載の表面被覆切削工具は、内層および外層を含む被膜を基材の上に備える。内層は、外層と接する層として酸化アルミニウム層を含む。外層は、３層以上積層された多層構造を含み、多層構造を構成する各層は、チタンを含む。
　本開示の限定されない一例の被覆工具は、基体と、該基体の上に位置する被覆層とを有する。前記被覆工具は、第１面と、該第１面と隣り合う第２面と、前記第１面と前記第２面の稜線部の少なくとも一部に位置する切刃とを備える。前記被覆層は、Ａｌ2Ｏ3粒子を含有する第１層と、該第１層の上に位置する第２層とを有する第１被覆層を有する。前記第２層は、前記基体の側から順に、第１膜と、該第１膜に接する第２膜と、該第２膜に接する第３膜とを有する。前記第１膜、前記第２膜および前記第３膜は、それぞれＴｉを含有する。前記第１膜、前記第２膜および前記第３膜は、それぞれＣおよびＮから選ばれる少なくとも１種を含有する。前記第１膜に含まれるＮ含有量を第１Ｎ量とし、前記第２膜に含まれるＮ含有量を第２Ｎ量とし、前記第３膜に含まれるＮ含有量を第３Ｎ量とした場合、第１Ｎ量＞第３Ｎ量＞第２Ｎ量の関係を充足する。
本開示の限定されない実施形態の被覆工具を示す斜視図である。 図１に示す被覆工具におけるＩＩ－ＩＩ断面の断面図である。 図２に示す領域Ａ１を拡大した拡大図である。 図２に示す領域Ａ２を拡大した拡大図である。 本開示の限定されない実施形態の切削工具を示す斜視図である。
　＜被覆工具＞
　以下、本開示の限定されない実施形態の被覆工具１について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図では、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみが簡略化して示される。したがって、被覆工具１は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。
　図１～図４においては、被覆工具１の一例として、被削材を切削加工するときに使用される切削工具に適用可能な切削インサートを示している。被覆工具１は、切削工具の他、例えば、摺動部品や金型などの耐摩部品、掘削工具、刃物などの工具、および、耐衝撃部品などにも適用できる。なお、被覆工具１の用途は、例示したものに限定されない。
　被覆工具１は、基体２と、基体２の上に位置する被覆層３とを有していてもよい。
　基体２の材質としては、例えば、硬質合金、セラミックスおよび金属などが挙げられ得る。硬質合金としては、例えば、ＷＣ（炭化タングステン）と、所望により、ＷＣ以外の周期表第４、５、６族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物の群から選ばれる少なくとも１種とからなる硬質相を、Ｃｏ（コバルト）やＮｉ（ニッケル）などの鉄属金属からなる結合相で結合させた超硬合金などが挙げられ得る。また、他の硬質合金として、Ｔｉ基サーメットなども挙げられ得る。セラミックスとしては、例えば、Ｓｉ3Ｎ4（窒化珪素）、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）、ダイヤモンドおよびｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などが挙げられ得る。金属としては、例えば、炭素鋼、高速度鋼および合金鋼などが挙げられ得る。なお、基体２の材質は、例示したものに限定されない。
　被覆層３は、基体２の表面４の全面を覆ってもよく、また、一部のみを覆ってもよい。被覆層３が基体２の表面４の一部のみを被覆しているときは、被覆層３は、基体２の上の少なくとも一部に位置する、と言ってもよい。
　被覆層３は、化学蒸着（ＣＶＤ）法で成膜されていてもよい。言い換えれば、被覆層３は、ＣＶＤ膜であってもよい。
　被覆層３は、特定の厚みに限定されない。例えば、被覆層３の厚みは、１～３０μｍに設定されてもよい。なお、被覆層３の厚み、構造、被覆層３を構成する結晶の形状などの測定は、例えば、電子顕微鏡を用いた断面観察で行ってもよい。電子顕微鏡としては、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、および、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）などが挙げられ得る。
　被覆工具１は、図１および図２に示す限定されない一例のように、第１面５（上面）と、第１面５と隣り合う第２面６（側面）と、第１面５と第２面６の稜線部の少なくとも一部に位置する切刃７とを備えていてもよい。
　第１面５は、すくい面であってもよい。第１面５は、その全面がすくい面であってもよく、また、その一部がすくい面であってもよい。例えば、第１面５のうち切刃７に沿った領域が、すくい面であってもよい。
　第２面６は、逃げ面であってもよい。第２面６は、その全面が逃げ面であってもよく、また、その一部が逃げ面であってもよい。例えば、第２面６のうち切刃７に沿った領域が、逃げ面であってもよい。
　切刃７は、稜線部の一部に位置していてもよく、また、稜線部の全部に位置していてもよい。切刃７は、被削材の切削に用いることが可能である。
　被覆工具１は、図１に示す限定されない一例のように、四角板形状であってもよい。なお、被覆工具１の形状は、四角板形状に限定されない。例えば、第１面５は、三角形、五角形、六角形または円形であってもよい。また、被覆工具１は、柱形状であってもよい。
　被覆工具１は、特定の大きさに限定されない。例えば、第１面５の一辺の長さは、３～２０ｍｍ程度に設定されてもよい。また、第１面５から第１面５の反対側に位置する面（下面）までの高さは、５～２０ｍｍ程度に設定されてもよい。
　ここで、被覆層３は、図３に示す限定されない一例のように、第１被覆層８を有していてもよい。第１被覆層８は、第１層９と、第１層９の上に位置する第２層１０とを有していてもよい。
　第１層９は、Ａｌ2Ｏ3粒子を含有していてもよい。第１層９は、Ａｌ2Ｏ3層であってもよい。Ａｌ2Ｏ3層とは、Ａｌ2Ｏ3を主成分として含有する層のことを意味してもよい。「主成分」とは、他の成分と比較して質量％の値が最も大きい成分のことを意味してもよい。
　第２層１０は、基体２の側から順に、第１膜１１と、第１膜１１に接する第２膜１２と、第２膜１２に接する第３膜１３とを有していてもよい。
　第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３は、それぞれＴｉ（チタン）を含有していてもよい。また、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３は、それぞれＣ（炭素）およびＮ（窒素）から選ばれる少なくとも１種を含有していてもよい。
　より具体的には、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３は、それぞれチタン化合物を含有していてもよい。第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３は、それぞれチタン化合物を主成分として含有していてもよい。チタン化合物としては、例えば、チタンの炭化物、窒化物、酸化物、炭窒化物、炭酸化物および炭窒酸化物などが挙げられ得る。
　第１膜１１に含まれるＮ含有量を第１Ｎ量とし、第２膜１２に含まれるＮ含有量を第２Ｎ量とし、第３膜１３に含まれるＮ含有量を第３Ｎ量とした場合、第１Ｎ量＞第３Ｎ量＞第２Ｎ量の関係を充足していてもよい。
　上記の関係を充足する場合、第１膜１１は、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３のうち、最も剥離しやすい膜である。言い換えると、第１膜１１は、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３のうち、最も密着性が低い。また、第１膜１１は、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３のうち、最も耐溶着性に優れる。
　上記の関係を充足する場合、第２膜１２は、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３のうち、最も硬度が高い膜である。その一方で、第２膜１２は、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３のうち、最も耐溶着性が低い。
　上記の関係を充足する場合、第３膜１３の硬度、耐剥離性および耐溶着性は、それぞれ第１膜１１と第２膜１２との間に位置する。
　このような構成を有する各膜を、上記の被覆構成のように有する被覆工具１は、耐摩耗性および耐溶着性に優れる。
　第１Ｎ量、第２Ｎ量および第３Ｎ量は、特定の値に限定されない。例えば、第１Ｎ量は、４５～５５原子％に設定されてもよい。第２Ｎ量は、０～２５原子％に設定されてもよい。第３Ｎ量は、２５～４５原子％に設定されてもよい。Ｎ含有量は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）分析法で測定された値であってもよい。
　第１膜１１は、Ｔｉ（Ｃx1Ｎy1Ｏz1）（０≦ｘ１≦１、０≦ｙ１≦１、０≦ｚ１＜１、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１）からなる粒子を含有していてもよい。第２膜１２は、Ｔｉ（Ｃx2Ｎy2Ｏz2）（０≦ｘ２≦１、０≦ｙ２≦１、０≦ｚ２＜１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１）からなる粒子を含有していてもよい。第３膜１３は、Ｔｉ（Ｃx3Ｎy3Ｏz3）（０≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦１、０≦ｚ３＜１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１）からなる粒子を含有していてもよい。
　ｙ１＝１であってもよい。すなわち、第１膜１１は、ＴｉＮ粒子を含有していてもよい。また、第１膜１１は、ＴｉＮ膜であってもよい。ＴｉＮ膜とは、ＴｉＮを主成分として含有する膜のことを意味してもよい。この点は、他の膜においても同様に定義してもよい。
　ｘ２＝１であってもよい。また、０＜ｘ３＜１、０＜ｙ３＜１、ｚ３＝０であってもよい。すなわち、第２膜１２は、ＴｉＣ粒子を含有していてもよく、また、第３膜１３は、ＴｉＣＮ粒子を含有していてもよい。第２膜１２は、ＴｉＣ膜であってもよく、また、第３膜１３は、ＴｉＣＮ膜であってもよい。
　０＜ｘ２＜１、０＜ｙ２＜１、ｚ２＝０であってもよい。また、０＜ｘ３＜１、０＜ｙ３＜１、ｚ３＝０であってもよい。すなわち、第２膜１２および第３膜１３は、それぞれＴｉＣＮ粒子を含有していてもよい。第２膜１２および第３膜１３は、それぞれＴｉＣＮ膜であってもよい。
　第２膜１２および第３膜１３が、それぞれＴｉＣＮ粒子を含有する場合には、Ｘ２＞Ｘ３であってもよい。すなわち、第２膜１２に含まれるＣ含有量が、第３膜１３に含まれるＣ含有量よりも多くてもよい。
　第３膜１３は、ＣおよびＮを含有していてもよい。第３膜１３におけるＮ／（Ｃ＋Ｎ）は、０．７以上であってもよい。また、第３膜１３におけるＮ／（Ｃ＋Ｎ）は、０．９以下であってもよい。Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）は、ＣおよびＮの総和に対するＮの原子比での含有比率であってもよい。Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）分析法で測定してもよい。なお、Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）は原子比率を示している。
　第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３のそれぞれの厚みは、同じであってもよく、また、異なっていてもよい。例えば、第２膜１２の厚みは、第１膜１１の厚みおよび第３膜１３の厚みよりも厚くてもよい。この場合には、耐摩耗性が高い。
　第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３のそれぞれの厚みは、特定の値に限定されない。例えば、第１膜１１の厚みは、０．１～０．５μｍに設定されてもよい。第２膜１２の厚みは、０．５～１．０μｍに設定されてもよい。第３膜１３の厚みは、０．３～０．７μｍに設定されてもよい。第２膜１２の厚みは、第２層１０の全体の厚みのうち、４０％以上であってもよい。
　なお、第２層１０の厚みは、第１層９の厚みと同じであってもよく、また、異なっていてもよい。例えば、第２層１０の厚みは、第１層９の厚みよりも厚くてもよい。
　第２層１０は、第１層９に接していてもよく、また、第１層９に接していなくてもよい。同様に、第１層９は、基体２に接していてもよく、また、基体２に接していなくてもよい。例えば、第１被覆層８は、第１層９と第２層１０との間に位置する他の層を有していてもよく、また、基体２と第１層９との間に位置する他の層を有していてもよい。他の層は、ＴｉＮ粒子、ＴｉＣ粒子またはＴｉＣＮ粒子を含有していてもよい。他の層は、ＴｉＮ膜、ＴｉＣ膜またはＴｉＣＮ膜であってもよい。
　第１被覆層８は、第１面５（すくい面）に位置していてもよい。この場合には、第１面５の耐摩耗性および耐溶着性が高い。
　第１被覆層８は、第２面６（逃げ面）に位置していてもよい。この場合には、第２面６の耐摩耗性および耐溶着性が高い。
　被覆層３は、図４に示す限定されない一例のように、第２被覆層１４を有していてもよい。第２被覆層１４は、第３層１５を有していてもよい。第３層１５は、Ａｌ2Ｏ3粒子を含有していてもよい。第３層１５は、Ａｌ2Ｏ3層であってもよい。第３層１５は、最表層であってもよい。
　第２被覆層１４は、第２面６（逃げ面）に位置していてもよい。この場合には、第２面６の耐溶着性が高い。
　第２被覆層１４は、第１面５（すくい面）に位置していてもよい。この場合には、第１面５の耐溶着性が高い。
　第１被覆層８が、第１面５（すくい面）に位置し、第２被覆層１４が、第２面６（逃げ面）に位置していてもよい。この場合には、第１面５の耐摩耗性および耐溶着性が高く、第２面６の耐溶着性が高い。
　第１被覆層８が、第２面６（逃げ面）に位置し、第２被覆層１４が、第１面５（すくい面）に位置していてもよい。この場合には、第１面５の耐溶着性が高く、第２面６の耐摩耗性および耐溶着性が高い。
　＜被覆工具の製造方法＞
　次に、本開示の限定されない実施形態の被覆工具の製造方法について、被覆工具１を製造する場合を例に挙げて説明する。
　最初に基体２を作製してもよい。基体２として、硬質合金からなる基体２を作製する場合を例に挙げて説明する。まず、焼成によって基体２を形成できる金属炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物などの無機物粉末に、金属粉末、カーボン粉末などを適宜添加して混合し、混合粉末を得てもよい。次に、この混合粉末を、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形などの公知の成形方法によって所定の工具形状に成形し、成形体を得てもよい。そして、得られた成形体を真空中または非酸化性雰囲気中で焼成し、基体２を得てもよい。基体２の表面４には、研磨加工やホーニング加工を施してもよい。
　次に、得られた基体２の表面４にＣＶＤ法によって被覆層３を成膜し、被覆工具１を得てもよい。
　図３に示す限定されない一例のように、第１層９が基体２に接する場合には、最初に第１層９（Ａｌ2Ｏ3層）を成膜してもよい。まず、反応ガス組成として、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）ガスを０．５～５体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．５～３．５体積％、二酸化炭素（ＣＯ2）ガスを０．５～５体積％、硫化水素（Ｈ2Ｓ）ガスを０．５体積％以下、残りが水素（Ｈ2）ガスからなる混合ガスを調整してもよい。そして、この混合ガスをチャンバ内に導入し、温度を９３０～１０１０℃、圧力を５～１０ｋＰａ、時間を３０～３００分に設定し、第１層９を成膜してもよい。なお、この成膜条件は、第３層１５にも適用可能である。
　次に、第２層１０における第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３を順に成膜してもよい。
　第１膜１１としてＴｉＮ膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。まず、反応ガス組成として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）ガスを０．１～１０体積％、窒素（Ｎ2）ガスを１０～６０体積％、残りが水素（Ｈ2）ガスからなる混合ガスを調整してもよい。そして、この混合ガスをチャンバ内に導入し、温度を８００～１０１０℃、圧力を１０～８５ｋＰａ、時間を１０～６０分に設定し、ＴｉＮ膜である第１膜１１を成膜してもよい。
　次に、第２膜１２としてＴｉＣ膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。まず、反応ガス組成として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）ガスを０．１～３０体積％、メタン（ＣＨ4）ガスを０．１～２０体積％、残りが水素（Ｈ2）ガスからなる混合ガスを調整してもよい。そして、この混合ガスをチャンバ内に導入し、温度を８００～１１００℃、圧力を１０～８５ｋＰａ、時間を１０～１２０分に設定し、ＴｉＣ膜である第２膜１２を成膜してもよい。
　次に、第３膜１３としてＴｉＣＮ膜を成膜する場合を例に挙げて説明する。まず、反応ガス組成として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）ガスを０．１～１０体積％、窒素（Ｎ2）ガスを１０～６０体積％、メタン（ＣＨ4）ガスを０．１～１５体積％、残りが水素（Ｈ2）ガスからなる混合ガスを調整してもよい。そして、この混合ガスをチャンバ内に導入し、温度を８００～１１００℃、圧力を５～３０ｋＰａ、時間を２０～１００分に設定し、ＴｉＣＮ膜である第３膜１３を成膜してもよい。なお、この成膜条件は、第２膜１２がＴｉＣＮ膜である場合にも適用可能である。また、例えば、上記の反応ガス組成において、Ｎ2成分の割合が多いと、Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）が大きい。逆に、Ｎ2成分の割合が少ないと、Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）が小さい。
　ここで、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３を成膜する際に、反応ガス組成を調整することによって、第１膜１１、第２膜１２および第３膜１３におけるＮ含有量を第１Ｎ量＞第３Ｎ量＞第２Ｎ量にすることが可能である。
　得られた被覆工具１において、切刃７を含む領域に研磨加工を施してもよい。これにより、切刃７を含む領域が平滑になり、その結果、被削材の溶着が抑制され、切刃７の耐欠損性が向上する。
　なお、上記の製造方法は、被覆工具１を製造する方法の一例である。したがって、被覆工具１が、上記の製造方法によって作製されたものに限定されないことは言うまでもない。
　＜切削工具＞
　図５に示す限定されない一例のように、本開示の限定されない実施形態の切削工具１０１は、第１端１０２ａから第２端１０２ｂに亘る長さを有し、第１端１０２ａ側に位置するポケット１０３を有するホルダ１０２と、ポケット１０３に位置する被覆工具１と、を有していてもよい。なお、図５では、被覆工具１が貫通孔を有し、この貫通孔を介して被覆工具１をポケット１０３にネジ１０４で固定した場合を例示している。
　以下、実施例を挙げて本開示を詳細に説明するが、本開示は以下の実施例に限定されない。
　［試料Ｎｏ．１～８］
　＜被覆工具の作製＞
　まず、基体を作製した。具体的には、平均粒径１．２μｍのＷＣ粉末に対して、平均粒径１．５μｍの金属Ｃｏ粉末を６質量％、ＴｉＣ（炭化チタン）粉末を２．０質量％、Ｃｒ3Ｃ2（炭化クロム）粉末を０．２質量％の比率で添加して混合し、プレス成形により切削工具形状（ＣＮＭＧ１２０４０８）に成形し、成形体を得た。得られた成形体に脱バインダ処理を施し、０．５～１００Ｐａの真空中、１４００℃で１時間焼成し、超硬合金からなる基体を作製した。作製した基体のすくい面（第１面）の側に、ブラシ加工で刃先処理（Ｒホーニング）を施した。
　次に、得られた基体の上にＣＶＤ法により表１に示す成膜条件で被覆層（第２層）を成膜し、表２に示す被覆工具（切削インサート）を得た。
　なお、表２に示す被覆工具はいずれも、基体の上にＡｌ2Ｏ3層（第１層）が成膜されている。Ａｌ2Ｏ3層の成膜条件および厚みは、以下のとおりである。
　ＡｌＣｌ3ガス：４．０体積％
　ＨＣｌガス：１．０体積％
　ＣＯ2ガス：４．５体積％
　Ｈ2Ｓガス：０．３体積％
　Ｈ2ガス：残部
　温度：１０００℃
　圧力：１０ｋＰａ
　時間：３００分
　厚み：５．０μｍ
　表１および表２において、各化合物は化学記号で表記した。表１に示す被覆層の厚みと、上記のＡｌ2Ｏ3層の厚みは、ＳＥＭを用いた断面観察により得た値である。なお、表１において、ＴｉＮと表記した膜は、実質的にＣを含んでおらず、Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）は、おおよそ１、ＴｉＣと表記した膜は、実質的にＮを含んでおらず、Ｎ／（Ｃ＋Ｎ）は、おおよそ０である。また、表１において、試料Ｎｏ．１におけるＴｉＣＮ膜のＮ／（Ｃ＋Ｎ）は、０．８、試料Ｎｏ．２～７におけるＴｉＣＮ膜のＮ／（Ｃ＋Ｎ）は、０．７、試料Ｎｏ．８におけるＴｉＣＮ膜のＮ／（Ｃ＋Ｎ）は、０．５である。
　＜評価＞
　得られた被覆工具について、外観色を目視にて評価した。結果を表１に示す。また、耐摩耗性と刃先への溶着の有無を評価した。測定方法を以下に示すとともに、結果を表２に示す。
　＜切削評価条件＞
耐摩耗性評価
加工方法：旋削加工
被削材　：ＳＣＭ４３５丸棒
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ
送り　　：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．５ｍｍ
加工状態：湿式
評価項目：切削時間２０分時の逃げ面の摩耗量を確認
耐溶着性評価
加工方法：旋削加工
被削材　：Ｓ４５Ｃ丸棒
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ
送り　　：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．０ｍｍ
加工状態：湿式
評価項目：切削時間５分時の刃先への溶着の状態を確認
　表２においては、切削時間２０分時の逃げ面摩耗量（Ｖｂ）、および切削時間５分時の刃先への溶着の状態を記載している。表２における刃先溶着の欄は、刃先溶着と、チッピングの二つのパラメータを以下の判断基準で表記した。刃先への溶着の状態に関して「◎」の表記は、溶着が無く、チッピングも無かったことを意味する。「〇」の表記は、チッピングは生じなかったが、若干量の溶着が確認されたことを意味する。「△」の表記は、チッピングは生じなかったが、「〇」よりも溶着量が多かったことを意味する。「×」の表記は、溶着が生じ、溶着起因のチッピングが生じたことを意味する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すとおり、実施例に該当する試料Ｎｏ．３～８は、いずれも比較例に該当する試料Ｎｏ．１～２に比べて優れた切削性能が得られた。
　　１・・・被覆工具（切削インサート）
　　２・・・基体
　　３・・・被覆層
　　４・・・表面
　　５・・・第１面
　　６・・・第２面
　　７・・・切刃
　　８・・・第１被覆層
　　９・・・第１層
　１０・・・第２層
　１１・・・第１膜
　１２・・・第２膜
　１３・・・第３膜
　１４・・・第２被覆層
　１５・・・第３層
１０１・・・切削工具
１０２・・・ホルダ
１０２ａ・・第１端
１０２ｂ・・第２端
１０３・・・ポケット
１０４・・・ネジ

Claims (5)

  1. 　基体と、該基体の上に位置する被覆層とを有する被覆工具であって、
    　前記被覆工具は、第１面と、該第１面と隣り合う第２面と、前記第１面と前記第２面の稜線部の少なくとも一部に位置する切刃とを備え、
    　前記被覆層は、
    　　Ａｌ2Ｏ3粒子を含有する第１層と、
    　　該第１層の上に位置する第２層とを有する第１被覆層を有し、
    　前記第２層は、前記基体の側から順に、
    　　第１膜と、
    　　該第１膜に接する第２膜と、
    　　該第２膜に接する第３膜とを有し、
    　前記第１膜、前記第２膜および前記第３膜は、それぞれＴｉを含有し、
    　前記第１膜、前記第２膜および前記第３膜は、それぞれＣおよびＮから選ばれる少なくとも１種を含有し、
    　前記第１膜に含まれるＮ含有量を第１Ｎ量とし、
    　前記第２膜に含まれるＮ含有量を第２Ｎ量とし、
    　前記第３膜に含まれるＮ含有量を第３Ｎ量とした場合、
    　第１Ｎ量＞第３Ｎ量＞第２Ｎ量の関係を充足する、被覆工具。
  2. 　前記第２膜の厚みは、前記第１膜の厚みおよび前記第３膜の厚みよりも厚い、請求項１に記載の被覆工具。
  3. 　前記第３膜は、ＣおよびＮを含有しており、
    　前記第３膜におけるＮ／（Ｃ＋Ｎ）は、０．７以上である、請求項１または２に記載の被覆工具。
  4. 　前記第２膜の厚みは、０．５μｍ以上、１．０μｍ以下である、請求項１～３のいずれかに記載の被覆工具。
  5. 　第１端から第２端に亘る長さを有し、前記第１端側に位置するポケットを有するホルダと、
    　前記ポケットに位置する請求項１～４のいずれかに記載の被覆工具と、を有する切削工具。
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