JP2000210801A

JP2000210801A - 酸化アルミニウム被覆工具部材

Info

Publication number: JP2000210801A
Application number: JP11075228A
Authority: JP
Inventors: Seiji Kiriyama; 誠司桐山
Original assignee: Toshiba Tungaloy Co Ltd
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 1998-07-29
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高温領域における酸化アルミニウムの被覆層の
優れた特性を最大に引出して、高靱性、高硬度性、耐摩
耗性、耐酸化性、耐熱衝撃性、耐欠損性、耐溶着性のあ
る被覆層、特に酸化アルミニウムの被覆層の耐剥離性を
高めて被削材との耐溶着性を向上させることにより一層
長寿命を達成させた酸化アルミニウム被覆工具部材の提
供。【解決手段】基材上に、Ａｌ，Ｔｉ，ＯおよびＣの元素
を含む中間層と、この中間層に隣接した酸化アルミニウ
ムの外層からなる。この中間層は、ＴｉとＡｌを含む複
合炭酸化物、複合窒化物、複合酸化物、複合窒酸化物、
炭窒酸化物などの２種以上が分散した混合層のどちらか
一層、もしくはこれらの２層以上が積層されたもので、
最外層に酸化アルミニウムが被覆された工具部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属、合金または
セラミックス焼結体の基材上に耐剥離性に優れた酸化ア
ルミニウムの被覆層を被覆し、工具の長寿命化を達成さ
せた酸化アルミニウム被覆工具部材に関する。さらに具
体的に述べると、本発明は、金属、合金またはセラミッ
クス焼結体の基材上に、基材と酸化アルミニウムの被覆
層との間に熱膨張差および界面との適合性などを考慮し
た中間層を介在させることにより、例えば旋削工具，フ
ライス工具，ドリル，エンドミルに代表される切削用工
具として、ダイス，パンチなどの型工具からスリッタ−
などの切断刃，裁断刃などの耐摩耗用工具として、ノズ
ルや塗付工具などの耐腐食耐摩耗用工具として、鉱山，
道路，土建などに用いられる切断工具，掘削工具，窄孔
工具，破砕工具に代表される土木建設用工具として最適
な酸化アルミニウム被覆工具部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から金属、合金またはセラミックス
焼結体の基材上に、化学蒸着法（ＣＶＤ法），物理蒸着
法（ＰＶＤ法）またはプラズマＣＶＤ法を利用して基材
よりも硬質な被覆層を被覆し、基材の強度および靭性と
被覆層の耐摩耗性とのシナジー効果を発揮させた被覆部
材が実用されてきている。現在、工具として実用されて
いる被覆部材における被覆層の材質は、Ｔｉの窒化物，
炭窒化物，炭化物，ＴｉとＡｌとの複合窒化物，複合炭
窒化物などのＴｉ元素含有被覆層と、酸化アルミニウム
被覆層が代表例として挙げられる。

【０００３】これらの被覆部材のうち、基材上に、酸化
アルミニウムの被覆層を被覆し、酸化アルミニウムの被
覆層の特性を有効に引き出して、長寿命を達成しようと
した被覆部材が多数提案されている。酸化アルミニウム
の被覆層を被覆した被覆部材を、工具として用いる場
合、特に高温で過酷な条件で使用される切削工具の場合
には、基材と酸化アルミニウムの被覆層との密着性が最
大の課題となる。このような課題を解決しょうとして提
案されている代表的なものに、特開平４−２５６５０３
号公報がある。また、基材と酸化アルミニウムの被覆層
との密着性の問題には直接関係しないが、ＴｉとＡｌと
の炭酸化物に関する先行技術として、ＪＶａｃＳｃｉ
ＴｅｃｈＡ（４）６１９８６，Ｐ２７０７〜２７
１２がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】酸化アルミニウムの被
覆層を被覆した酸化アルミニウム被覆工具部材に関する
先行技術のうち、特開平４−２５６５０３号公報には、
炭化タングステン基超硬合金基材の表面に、Ｔｉの炭化
物，窒化物，炭窒化物および炭窒酸化物からなるＴｉ化
合物の１種の単層または多層でなる内層と中間層と酸化
アルミニウムの外層とを順次被覆し、中間層が内層と外
層との混合層であることを特徴とする耐剥離性の優れた
表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削チップにつ
いて開示されている。

【０００５】この同公報に開示の表面被覆切削チップ
は、内層と外層との混合層からなる中間層であることか
ら、各層間の全面積における熱膨張差の歪みに起因する
剥離に対しては緩和されるが、切削チップの刃先、特に
切刃における微小面積における熱膨張差による歪みに対
し、それほど大きな緩和効果がなく、外層と中間層との
適合性が最適になっていないという問題がある。また、
同公報に開示の表面被覆切削チップは、中間層の成分の
うち、内層の成分が占める部分においては外層との密着
性が劣るために、結局中間層と外層との密着性も大きな
効果を期待できないという問題がある。

【０００６】そして、同公報の実施例の欄に開示されて
いるように中間層を被覆する方法として「内層の帯域時
間と外層の帯域時間をそれぞれ３０秒として交互に繰り
返して移動させる」としているが、この方法では実質的
には内層成分の層と外層成分の層とが超極薄層として積
層されることにもなり、一つの層に内層成分と外層成分
とが混在した混合層としての効果が得られないという問
題がある。さらに、同公報による方法では、被覆層の形
成工程における成膜操作が煩雑になること、そのために
成膜操作用調整設備を増設する必要があるなどの問題も
ある。

【０００７】その他、上述した先行技術としてのＪＶ
ａｃＳｃｉＴｅｃｈＡ（４）６１９８６，Ｐ２
７０７〜２７１２には、ＴｉwＡｌxＯvＣzの被覆層をＣ
ＶＤ法によりＴｉＣ膜上に成膜し、被覆層中のＡｌ含有
量を３〜５８％にし、切削工具として用いた例が開示さ
れている。この同技術文献には、チタンーアルミニウム
複合炭酸化物であるＴｉwＡｌxＯvＣzの被覆層と従来の
ＴｉＣ被覆層，ＴｉＣ−Ａｌ₂Ｏ₃積層などについて、切
削試験における耐摩耗性の対比がなされているが、Ｔｉ
wＡｌxＯvＣzの被覆層とＡｌ₂Ｏ₃被覆層との関係につい
ては開示されていないことである。

【０００８】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、高温領域における酸化アルミニウ
ムの被覆層の優れた特性を最大に引出して、高靭性，高
硬度性，耐摩耗性，耐酸化性，耐熱衝撃性，耐欠損性，
耐溶着性のある被覆層、特に酸化アルミニウムの被覆層
の耐剥離性を高めて被削材との耐溶着性を向上させるこ
とにより一層長寿命を達成させた酸化アルミニウム被覆
工具部材の提供を目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、長期に亘っ
て、超硬合金の基材表面に酸化アルミニウムの被覆層を
被覆した被覆超硬合金における酸化アルミニウム被覆層
の耐剥離性について検討していた者である。この検討結
果から、次のような第１〜５の知見を得て本発明を完成
するに至ったものである。第１の知見は、酸化アルミニ
ウム被覆超硬合金における基材と酸化アルミニウム被覆
層との熱膨張差が酸化アルミニウム被覆層の耐剥離性に
大きく影響を及ぼすことになる。第２の知見は、酸化ア
ルミニウム被覆層に隣接する物質として、ＴｉとＡｌと
を含む複合炭酸化物、ＴｉとＡｌとを含む複合炭酸化物
中に酸化アルミニウムが分散した混合物質、またはＴｉ
とＡｌとを含む複合炭窒酸化物中に酸化アルミニウムが
分散した混合物質からなる場合には、酸化アルミニウム
との付着性，密着性が最適になる。第３の知見は、炭酸
化チタン層の成膜時にＡｌ供給源となるガスを導入する
と、成膜時の適切な条件下において成膜反応時に炭酸化
チタン中にＡｌが取り込まれてＴｉとＡｌとを含む複合
炭酸化物の単一層またはＴｉとＡｌとを含む複合炭酸化
物中に酸化アルミニウムが分散した混合層が形成され
る。第４の知見は、原料ガス中に窒素含有ガスを添加す
ると、ＴｉとＡｌとを含む複合炭窒酸化物中に酸化アル
ミニウムが分散した混合層が形成される。第５の知見
は、これらの単一層または混合層を中間層とし、この中
間層の表面に酸化アルミニウム被覆層を被覆すると耐剥
離性，付着性，および密着性の問題が解決されて、切削
工具として長寿命が達成される。

【００１０】本発明の酸化アルミニウム被覆工具部材
は、基材上に、Ａｌ（アルミニウム），Ｔｉ（チタ
ン），Ｏ（酸素）およびＣ（炭素）の元素を含有した中
間層と、該中間層に隣接した外層とが被覆されており、
該外層は酸化アルミニウムからなり、該中間層はＴｉと
Ａｌとを含む複合炭酸化物の単一層、および炭化チタ
ン、窒化チタン、酸化チタン、炭窒化チタン、炭酸化チ
タン、窒酸化チタン、炭窒酸化チタン、酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸炭化ア
ルミニウム、酸窒炭化アルミニウム、ＴｉとＡｌとを含
む複合窒化物、ＴｉとＡｌとを含む複合酸化物、Ｔｉと
Ａｌとを含む複合炭酸化物、ＴｉとＡｌとを含む複合窒
酸化物、ＴｉとＡｌとを含む複合炭窒酸化物の中の２種
以上が分散した混合層のどちらか１層、もしくはこれら
が２層以上の積層に被覆されたことを特徴とするもので
ある。

【００１１】

【発明の実施の態様】本発明の被覆工具部材における基
材は、被膜を被覆するときに加熱する温度に耐えること
ができる金属部材，焼結合金またはセラミックス焼結体
でなり、具体的には、例えばステンレス鋼，耐熱合金，
高速度鋼，ダイス鋼，Ｔｉ合金，Ａｌ合金に代表される
金属部材、超硬合金，サ−メット，粉末ハイスに代表さ
れる焼結合金、Ａｌ₂Ｏ₃系焼結体，Ｓｉ₃Ｎ₄系焼結体,
サイアロン系焼結体，ＺｒＯ₂系焼結体に代表されるセ
ラミックス焼結体を挙げることができる。これらのう
ち、切削用工具または耐摩耗用工具として用いるときに
は、超硬合金の基材、特にＦｅ族金属を主成分とする結
合相量が４〜１２重量％と、残部が炭化タングステンま
たは炭化タングステンを主成分とし、他に周期律表４
ａ，５ａ，６ａ族金属の炭化物およびこれらの相互固溶
体の中の１種以上の立方晶構造の化合物を１０重量％以
下含有する超硬合金の基材が好ましい。

【００１２】これらの基材上に被覆される中間層は、具
体的な例示として化学式により記載すると、（Ｔｉ，Ａ
ｌ）（Ｃ，Ｏ）もしくは（Ｔｉ，Ａｌ，Ｍ）（Ｃ，Ｏ）
の単一層でなる中間層、ＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＯ，Ｔｉ
Ｏ₂，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ），Ｔｉ（Ｃ，Ｏ），Ｔｉ（Ｎ，
Ｏ），Ｔｉ（Ｃ，Ｎ，Ｏ），Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ，Ａｌ
（Ｏ，Ｎ），Ａｌ（Ｏ，Ｃ），Ａｌ（Ｏ，Ｃ，Ｎ），
（Ｔｉ，Ａｌ）Ｏ，（Ｔｉ，Ａｌ）Ｎ，（Ｔｉ，Ａｌ）
（Ｃ，Ｏ），（Ｔｉ，Ａｌ）（Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ａ
ｌ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ），（Ｔｉ，Ａｌ，Ｍ）（Ｃ，Ｏ），
（Ｔｉ，Ａｌ，Ｍ）（Ｎ，Ｏ）および（Ｔｉ，Ａｌ，
Ｍ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）の中から選ばれた２種以上が均一分
散された混合層、またはこれらの単一層と混合層の積層
した中間層を代表例として挙げることができる。（た
だし、Ｍは、Ｔｉ，Ａｌを除いた金属および半金属の元
素の１種以上を表わし、特に周期律表の４ａ，５ａ，６
ａ族金属元素，Ｓｉ半金属元素の場合が好ましい）

【００１３】この中間層は、主として外層および内層と
の付着性および密着性を高める役割をするものである。
このために、中間層は、外層および内層との耐剥離性を
高める目的から、その平均層厚さが０．０５〜３μｍで
あることが好ましく、特に０．１〜２μｍであることが
好ましいことである。また、中間層は、工程の簡素化か
ら基材に隣接して被覆することが好ましいことである
が、基材と中間層との付着性および密着性を高める媒介
として、基材と中間層の間に内層を介在させることも好
ましいことである。さらに、中間層は、中間層を構成し
ている元素のうち、Ａｌ（アルミニウム）とＯ（酸素）
の元素量が外層との界面に向かって漸増し、逆にＴｉ
（チタン）とＣ（炭素）の元素量が基材方向に向かって
漸増している傾斜組成成分になっている場合には、中間
層に隣接する界面における付着性および密着性をより一
層高める効果があること、熱膨張差による歪みが減少す
ることから好ましいことである。

【００１４】中間層と基材との間に介在させる内層は、
チタン，炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭酸
化チタン，窒酸化チタン，炭窒酸化チタン，ＴｉとＡｌ
とを含む複合窒化物，ＴｉとＡｌとを含む複合炭化物，
ＴｉとＡｌとを含む複合炭窒化物，ＴｉとＡｌとを含む
複合窒酸化物，ＴｉとＡｌとを含む複合炭窒酸化物の中
の１種の単層または２種以上の積層でなる場合には、基
材と内層および内層と中間層のそれぞれの層界面におけ
る付着性および密着性が高まり好ましいことである。

【００１５】特に、本発明の被覆工具部材は、基材に超
硬合金またはサーメットを用いて、この基材に隣接して
上述の内層を被覆させると、基材と内層および内層と中
間層のそれぞれの層界面における付着性および密着性が
高まり、切削工具として使用した場合に寿命向上が顕著
となることから、好ましいことである。この場合におけ
る内層は、上述した内層の役割の他に、外層および中間
層が部分的に摩滅した後に、耐摩耗性をカバーする効果
があり、逆に内層の層厚さが厚くなると層内破壊が生じ
やすくなることから、内層の平均層厚さを０．５〜２０
μｍにすることが好ましく、特に１〜１８μｍにするこ
とが好ましいことである。また、内層は、炭化チタン，
窒化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チタン，窒酸化チタ
ン，炭窒酸化チタンの中の１種の単層または２種以上の
多層を含んでいる場合には、これらの内層が基材表面に
対して柱状晶となる結晶構造である場合には、内層内の
強度が優れることから、切削工具のような過酷な条件に
おいては、特に好ましいことである。

【００１６】中間層の表面に隣接して被覆される酸化ア
ルミニウムの外層は、結晶構造的には結晶化された酸化
アルミニウムを主成分とする被覆層からなるものであ
る。この外層は、結晶酸化アルミニウムの中でも高温特
性および高温での安定性に優れるα酸化アルミニウムの
被覆層である場合が好ましいことである。その他の外層
の形態としては、外層として成膜の容易性、および外層
に隣接して形成される中間層との密着性からκ酸化アル
ミニウムの被覆層である場合、α酸化アルミニウムとκ
酸化アルミニウムとの混合した被覆層の場合、α酸化ア
ルミニウムを含む混合層の場合、κ酸化アルミニウムを
含む混合層の場合、α酸化アルミニウムおよび／または
κ酸化アルミニウムと非晶質酸化アルミニウムとの混合
層でも好ましいことである。この外層の平均層厚さは、
外層の耐酸化性，耐摩耗性，および被削材などの相手材
との耐溶着性などの特性を発揮させ得る層厚さと、逆に
層厚さが厚くなると層内の破壊が発生しやすくなること
から、外層の平均層厚さが０．５〜１２μｍでなること
が好ましく、特に１〜１０μｍでなることが好ましいこ
とである。

【００１７】本発明の被覆工具部材は、切削工具などに
使用する場合に、実質的には被削材と接触する層が外層
であれば、十分にその効果を発揮し、長寿命を達成し得
る。しかし、外層が被覆された外観からは、使用前後の
区別が非常に困難となること、切削工具の中でも、特に
スローアウェイチップの場合には、複数の刃先コーナー
を使用することから、使用前後の区別が一目瞭然となる
ことが重要となる。そこで、外層の表面に、使用前後の
区別が明確となるような彩色物質の最外層を被覆するこ
とが好ましいことである。

【００１８】彩色物質の最外層は、製品の包装，実用時
の設置，取付けなどの使用前の取扱時には剥離しなく
て、実際に切削工具として実用するときに、被削材に接
触した時点で剥離していることが好ましいことである。
この最外層は、黄色系，黄金色系などの彩色物質にする
と、使用後の刃先コーナーが黒色系色彩であることか
ら、使用前の刃先コーナーであるのか使用後の刃先コー
ナーであるのかについて、区別が容易となるので好まし
いことである。この最外層は、具体的には、例えば窒化
チタン，炭窒化チタン，窒酸化チタン，炭窒酸化チタ
ン，窒化ジルコニウム，窒化タンタルの中の１種以上の
単層または多層でなる場合を挙げることができる。この
最外層は、成膜の容易性，製品の装飾的効果および鮮明
な色彩による使用前後の区別の容易性から窒化チタンが
好ましいことである。また、最外層は、上述の最外層の
目的および短時間の成膜工程とするために、その平均層
厚さが０．０５〜３μｍであることが好ましく、特に
０．１〜２μｍであることが好ましいことである。以上
詳述した中間層を初め、内層、外層、および最外層は、
化学量論組成でなる場合、または非化学量論組成でなる
場合でもよく、実質的には非化学量論組成からなってい
る場合が多いものである。

【００１９】本発明の被覆工具部材は、従来から市販さ
れているステンレス鋼，耐熱合金，高速度鋼，ダイス
鋼，Ｔｉ合金，Ａｌ合金に代表される金属部材、超硬合
金，サ−メット，粉末ハイスに代表される焼結合金、Ａ
ｌ₂Ｏ₃系焼結体，Ｓｉ₃Ｎ₄系焼結体，サイアロン系焼結
体，ＺｒＯ₂系焼結体に代表されるセラミックス焼結体
を基材として使用することができる。これらの基材のう
ち、好ましい基材は、コバルトおよび／またはニッケル
を主成分とする結合相を３〜２０重量％と、炭化タング
ステンまたは炭化タングステンと周期律表４ａ（Ｔｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ），５ａ（Ｔａ，Ｎｂ，Ｖ），６ａ（Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｃｒ）族元素の炭化物、炭窒化物、炭酸化物、およ
びこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種
でなる立方晶構造化合物とからなる硬質相を８０〜９７
重量％とを含有する超硬合金である。この基材の表面
を、必要に応じて研磨し、超音波洗浄、有機溶剤洗浄な
どを行った後に、従来から行われている物理蒸着法（以
下、「ＰＶＤ法」という），化学蒸着法（以下、「ＣＶ
Ｄ法」という）またはプラズマＣＶＤ法により基材上に
被覆層を被覆して、本発明の被覆工具部材を作製するこ
とができる。

【００２０】

【作用】本発明の被覆工具部材は、中間層が外層との付
着性および密着性を高める作用をし、かつ被覆層内部，
被覆層の各層間の界面および基材と被覆層との界面近傍
に残留する応力を緩和する作用をし、超硬合金およびサ
ーメットの基材で、この基材表面に内層，中間層および
外層の被覆層が被覆されている場合には、各層間の熱膨
張差の緩和および各界面において最適化が生じて、被覆
層の耐剥離性の向上を一層高める作用をしており、その
結果として被覆層全体の強度，破壊靭性値および耐摩耗
性を向上させる作用をしているものである。

【００２１】

【実施試験１】基材の組成成分は、８５％ＷＣ−２％Ｔ
ｉＣ−１％ＴｉＮ−３％ＴａＣ−１％ＮｂＣ−８％Cｏ
（重量％）でなる超硬合金とした。基材の形状は、菱形
で、逃げ面：０度、厚さ：４．７６ｍｍ、コーナ半径：
０．８ｍｍ、切刃にホーニング加工を施したクランプ用
穴付スローアウエイチップとした。この基材の表面を有
機溶剤で洗浄および乾燥後，ＣＶＤ装置のチャンバー内
に設置した。（逃げ面とすくい面に同時に被覆できる治
具を用いて設置）被覆層は、基材に隣接する第１内層、
次に第２内層、中間層、外層、最外層を順次被覆して本
発明品１〜４を得た。このときのチャンバー内における
反応ガス組成、反応ガス圧力および反応温度を表１に示
した。また、比較として、中間層に相当する第３層のみ
被覆条件が異なり、その他、第１内層、第２内層、外層
および最外層は、本発明品１〜４と同様の条件により被
覆し、比較品１を得た。

【００２２】こうして得た本発明品１〜４および比較品
１のそれぞれの被覆層について、Ｘ線回折装置、走査型
電子顕微鏡，金属顕微鏡およびＥＤＳ装置により調べ
て、各被覆層の組成成分および平均層厚さを表２に示し
た。

【００２３】次いで、本発明品１〜４および比較品１を
用いて、以下の切削条件により湿式断続切削試験を行っ
た。切削条件は、被削材：機械構造用炭素鋼材（国際規
格：ＩＳＯのＣ４５、アメリカ鉄鋼協会：ＡＩＳＩの１
０４５、日本工業規格：ＪＩＳのＳ４５Ｃに相当する材
料）に４本の溝入丸棒、切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み：２．０ｍｍ、水
溶性切削油を使用した。湿式断続切削試験の結果は、切
刃のチッピング、被覆層の剥離などによる工具寿命に至
るまでの衝撃回数を測定して、表３に示した。表３に示
した本発明品１の中間層は、固溶体であり、本発明品２
の中間層は、微粒の酸化アルミニウムが分散した混合層
であり、本発明品３および４の中間層は、本発明品２よ
りも祖粒の酸化アルミニウムが分散した混合層であっ
た。また、外層は、α酸化アルミニウムとκ酸化アルミ
ニウムとの混合層であった。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【実施試験２】表４に示した各被覆層の被覆条件以外
は、実施試験１とほぼ同様に行って、主として中間層の
組成成分および層構成の影響を対比する目的で、本発明
品５〜１７と比較品２〜８を得た。これらの本発明品５
〜１７は、それぞれが比較品２〜８に対応するものであ
り、これらの各被覆層について実施試験１と同様に調査
し、その結果を表５に示した。また、本発明品５〜１７
と比較品２〜８を用いて、実施試験１と同様の条件によ
り切削試験を行って、衝撃回数が５０００回に達したと
きに、各工具表面を走査型電子顕微鏡で観察し、（工具
すくい面における被覆層の剥離面積）／（工具すくい面
における切削領域面積）の式により被覆層の剥離度を求
めて、その結果を表６に示した。そして、切削試験を行
った結果、本発明品５〜１７および比較品２〜８の工具
寿命に至るまでの衝撃回数を表６に併記した。なお、表
５における本発明品８、９、１４、１５、１６、１７の
中間層は、単一層と混合層との２層でなる積層からなっ
ているものである。これらの中間層は、内層側に単一
層、外層側に混合層が形成されているものである。ま
た、外層は、実施試験１と同様の結晶構造であった。

【００２８】

【表４】

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】

【実施試験３】実施試験２における化学蒸着装置に代え
て、アークイオンプレーティング装置を用いて、被覆層
の被覆条件を表７とした以外は、ほぼ実施試験２と同様
に行って、本発明品１８〜２７および比較品９〜１３の
被覆工具部材を得た。こうして得た本発明品１８〜２７
および比較品９〜１３のそれぞれの被覆層を実施試験１
と同様に調査し、その結果を表８に示した。また、本発
明品１８〜２７および比較品９〜１３を用いて、実施試
験２と同様にして、被覆層の剥離度および切削試験にお
ける寿命に至るまでの衝撃回数を求めて、表９に示し
た。なお、表８における本発明品１８〜２７の中間層
は、前述の表５における本発明品８などの中間層と同様
に積層構造からなっているものである。また、外層は、
α酸化アルミニウムからなっていた。

【００３２】

【表７】

【００３３】

【表８】

【００３４】

【表９】

【００３５】

【発明の効果】本発明の被覆工具部材は、従来の被覆工
具部材に対比して、被覆層の耐剥離性が優れているこ
と、この被覆層のうち、酸化アルミニウムでなる外層の
耐剥離性が顕著に優れていることから、外層自体の有し
ている高硬度，耐酸化性および耐溶着性が十分に発揮さ
れること、特に外層と中間層と内層とによる被覆層の各
層間の適合性と各層の熱膨張差が緩和されて歪みが抑制
されていることと、この被覆層の相互特性と併せて、高
靭性，耐摩耗性，耐熱衝撃性，耐欠損性，高硬度，耐酸
化性および耐溶着性が顕著に向上し、その結果として切
削試験における長寿命化が達成されること、さらには、
切削加工における高効率化が達成されるという効果があ
る。

フロントページの続きＦターム(参考） 3C046 FF03 FF10 FF17 FF25 FF40 FF42 FF55 4K029 AA04 BA41 BA44 BA50 BA54 BA55 BA60 BA64 BB02 BD05 EA01 4K030 BA18 BA35 BA36 BA38 BA41 BA43 BB12 CA03 JA01 LA01 LA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材上に、Ａｌ（アルミニウム），Ｔｉ
（チタン），Ｏ（酸素）およびＣ（炭素）の元素を含有
した中間層と、該中間層に隣接した外層とが被覆されて
おり、該外層は酸化アルミニウムからなり、該中間層は
ＴｉとＡｌとを含む複合炭酸化物の単一層、および炭化
チタン、窒化チタン、酸化チタン、炭窒化チタン、炭酸
化チタン、窒酸化チタン、炭窒酸化チタン、酸化アルミ
ニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム、酸炭
化アルミニウム、酸窒炭化アルミニウム、ＴｉとＡｌと
を含む複合窒化物、ＴｉとＡｌとを含む複合酸化物、Ｔ
ｉとＡｌとを含む複合炭酸化物、ＴｉとＡｌとを含む複
合窒酸化物、ＴｉとＡｌとを含む複合炭窒酸化物の中の
２種以上が分散した混合層のどちらか１層、もしくはこ
れらが２層以上の積層に被覆された酸化アルミニウム被
覆工具部材。
【請求項２】上記基材は、超硬合金からなる請求項１
に記載の酸化アルミニウム被覆工具部材。
【請求項３】上記中間層は、ＴｉとＡｌとを含む複合
炭酸化物の単一層、ＴｉとＡｌとを含む複合炭酸化物中
に酸化アルミニウムが分散した混合層、ＴｉとＡｌとを
含む複合炭窒酸化物中に酸化アルミニウムが分散した混
合層から選ばれた１層、または少なくともこれらの１層
を含む積層からなる請求項１または２に記載の酸化アル
ミニウム被覆工具部材。
【請求項４】上記外層に隣接する中間層は、ＴｉとＡ
ｌとを含む複合炭酸化物の単一層、ＴｉとＡｌとを含む
複合炭酸化物中に酸化アルミニウムが分散した混合層、
またはＴｉとＡｌとを含む複合炭窒酸化物中に酸化アル
ミニウムが分散した混合層からなる請求項１〜３のいず
れか１項に記載の酸化アルミニウム被覆工具部材。
【請求項５】上記中間層は、上記外層側の界面方向に
アルミニウム元素と酸素元素を多く含有し、基材側の界
面方向にチタン元素と炭素元素を多く含有している請求
項１〜４のいずれか１項に記載の酸化アルミニウム被覆
工具部材。
【請求項６】上記中間層は、平均層厚さが０．０５〜
３μｍである請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸化
アルミニウム被覆工具部材。
【請求項７】上記外層は、平均層厚さが０．５〜１２
μｍである請求項１〜６のいずれか１項に記載の酸化ア
ルミニウム被覆工具部材。
【請求項８】上記基材と上記中間層との間に、チタ
ン，炭化チタン，窒化チタン，炭窒化チタン，炭酸化チ
タン，窒酸化チタン，炭窒酸化チタン，ＴｉとＡｌとを
含む複合窒化物，ＴｉとＡｌとを含む複合炭化物，Ｔｉ
とＡｌとを含む複合炭窒化物，ＴｉとＡｌとを含む複合
窒酸化物，ＴｉとＡｌとを含む複合炭窒酸化物の中の１
種の単層または２種以上の積層でなる内層が被覆されて
いる請求項１〜７のいずれか１項に記載の酸化アルミニ
ウム被覆工具部材。
【請求項９】上記内層は、平均層厚さが０．５〜２０
μｍである請求項８に記載の酸化アルミニウム被覆工具
部材。
【請求項１０】該外層の表面に平均層厚さが０．０５
〜３μｍの彩色物質からなる最外層が被覆されている請
求項１〜９のいずれか１項に記載の酸化アルミニウム被
覆工具部材。
【請求項１１】上記酸化アルミニウム被覆工具部材
は、切削工具として用いられる請求項１〜１０のいずれ
か１項に記載の酸化アルミニウム被覆工具部材。