JP2001293601A - Cutting tool, and manufacturing method and device for the same - Google Patents
Cutting tool, and manufacturing method and device for the sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ドリル、エンドミ
ル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メ
タルソー、歯切工具、リーマ、タップなどの切削工具に
関するものである。特に、表面に平滑な耐摩耗性被膜を
有する切削工具に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting tool such as a drill, an end mill, a tip-changing insert for milling and turning, a metal saw, a tooth cutting tool, a reamer, and a tap. In particular, it relates to a cutting tool having a smooth wear-resistant coating on the surface.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、耐摩耗性および表面保護機能
改善のため、基材表面に硬質被膜層を形成した切削工具
が知られている。その基材の具体例としては、WC基超硬
合金、サーメット、セラミックス、高速度鋼等が挙げら
れる。また、硬質被覆層としては、PVD法やCVD法により
Ti（チタン）、Hf（ハフニウム）、Zr（ジルコニウム）
の炭化物、窒化物、炭窒化物あるいはAlの酸化物などが
挙げられる。硬質被覆層は単層で用いられることもあれ
ば、複層で利用されることもある。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a cutting tool in which a hard coating layer is formed on a substrate surface in order to improve abrasion resistance and surface protection function. Specific examples of the base material include WC-based cemented carbide, cermet, ceramics, high-speed steel, and the like. In addition, as the hard coating layer, PVD method or CVD method
Ti (titanium), Hf (hafnium), Zr (zirconium)
Carbide, nitride, carbonitride or oxide of Al. The hard coating layer may be used as a single layer or may be used as a multiple layer.
【０００３】しかし、最近の切削工具の動向として、加
工能率を一層向上させるため、切削速度がより高速にな
ってきていることなどから、工具刃先温度はますます高
温になる傾向があり、工具材料に要求される特性は厳し
くなる一方である。特に、工具材料の要求特性として、
高温での被膜の安定性（耐酸化特性や被膜の密着性）は
もちろんのこと、切削工具寿命に関係する耐摩耗性、す
なわち被膜硬度の向上が重要となっている。However, as a recent trend of cutting tools, the cutting edge temperature tends to be higher and higher because the cutting speed is becoming higher in order to further improve machining efficiency. The required characteristics are becoming stricter. In particular, as the required characteristics of the tool material,
It is important to improve not only the stability of the coating at high temperatures (oxidation resistance and adhesion of the coating) but also the wear resistance related to the life of the cutting tool, that is, the improvement of the coating hardness.
【０００４】そこで、例えば特公平5-67705号公報に開
示されているように、（TiXAl1-X）（NｙC1-ｙ）ただ
し、0.56≦ｘ≦0.75、0.6≦y≦１のようなTiAl系の被膜
が提案されている。通常のTiN膜では酸化開始温度が600
℃程度であるが、このTiAl系被膜を用いると、酸化開始
温度が850℃まで向上すると言われていることによる。Therefore, as disclosed in, for example, Japanese Patent Publication No. 5-67705, (Ti X Al 1 -X ) (N y C 1 -y ) where 0.56 ≦ x ≦ 0.75 and 0.6 ≦ y ≦ 1 Such TiAl-based coatings have been proposed. Oxidation onset temperature is 600 with a normal TiN film
Although it is about ° C., it is said that the oxidation start temperature is improved to 850 ° C. when this TiAl-based coating is used.
【０００５】さらに、このTiAlN膜の耐酸化性を向上さ
せる手法として、例えば、Donohueらは、Surf．Coat．T
echnol．、94-95、226-231（1997）において、CrとYを
添加することを提案している。Donohueらによれば、こ
のCrとYの添加量を制御することで耐酸化特性が950℃ま
で向上させることができるらしい。Further, as a technique for improving the oxidation resistance of this TiAlN film, for example, Donohue et al., Surf. Coat. T
echnol. , 94-95, 226-231 (1997) propose the addition of Cr and Y. According to Donohue et al., The oxidation resistance can be improved to 950 ° C. by controlling the amounts of Cr and Y added.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの事例
は従来のTi系の被膜、例えばTiN膜に対してAl、Cr、Yを
添加することで耐酸化性が向上するといった被膜の耐酸
化特性改善であって、被覆切削工具において非常に重要
な被膜の高硬度化に関しての言及が少ない。However, in these cases, the oxidation resistance of a conventional Ti-based film, for example, a film in which the oxidation resistance is improved by adding Al, Cr, and Y to a TiN film. There is little mention of improving the hardness of the coating, which is an important improvement in coated cutting tools.
【０００７】そこで、瀬戸山らは特開平7-3432号公報に
おいて、周期律表4a、5a、6a族元素、Al、Bから選択さ
れる１種以上の元素の立方晶型の結晶構造を持つ主に金
属結合性の１種以上の窒化物もしくは炭窒化物と、常
温、常圧、平衡状態において立方晶以外の結晶構造を持
つ主に共有結合性の１種以上の化合物を繰り返して積層
する超薄膜積層構造を提案している。この超薄膜積層構
造は、全体として立方晶型のX線回折パターンを持ち、
それぞれの化合物の層厚を0.2〜20nmとしている。しか
し、被膜硬度を一層向上させることができれば、さらに
切削工具寿命を延長させることが可能となると考えられ
る。Thus, Setoyama et al., In Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-3432, disclose a main element having a cubic crystal structure of at least one element selected from elements of the periodic table 4a, 5a and 6a, Al and B. Superimposed by repeatedly laminating one or more metal-bonding nitrides or carbonitrides and one or more mainly covalent bonding compounds having a crystal structure other than cubic at room temperature, normal pressure and equilibrium A thin film stack structure is proposed. This ultra-thin layered structure has a cubic X-ray diffraction pattern as a whole,
The layer thickness of each compound is 0.2 to 20 nm. However, if the coating hardness can be further improved, it is considered that the life of the cutting tool can be further extended.
【０００８】他方、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナなどは、Ti（チタ
ン）、Hf（ハフニウム）、Zr（ジルコニウム）の炭化
物、窒化物、炭窒化物をはるかに凌ぐ高硬度を持ち、耐
熱性も優れる。そのため、上述の表面被覆に替わる被覆
材料として非常に有望であると以前より言われている。
しかし、これらの材料は従来の手法では合成が難しいこ
とに加え、工具材料として使用に耐えうる密着力が得ら
れないため（被膜がすぐに剥離してしまう）、実用化さ
れていない。On the other hand, diamond, cubic boron nitride,
Silicon carbide, silicon nitride, alumina, and the like have high hardness far superior to carbides, nitrides, and carbonitrides of Ti (titanium), Hf (hafnium), and Zr (zirconium), and have excellent heat resistance. For this reason, it has long been said that it is very promising as a coating material in place of the above-mentioned surface coating.
However, these materials have not been put to practical use because they are difficult to synthesize by conventional methods and do not have sufficient adhesive strength to be used as a tool material (the coating is immediately peeled off).
【０００９】従って、本発明の主目的は、耐摩耗性、高
滑り性、高焼き付き性、被削材の加工精度（表面仕上げ
状態）を向上できる表面被覆切削工具とその製造方法、
製造装置を提供することにある。Accordingly, a main object of the present invention is to provide a surface-coated cutting tool capable of improving abrasion resistance, high slipperiness, high seizureability, and processing accuracy (surface finish state) of a work material, and a method of manufacturing the same.
It is to provide a manufacturing apparatus.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、耐摩耗
性、滑り性、焼き付き性、被削材の加工精度（表面仕上
げ状態）などの切削工具技術の問題を解決するため表面
を被覆した切削工具について様々な研究を行なった。そ
の結果、上述の全ての問題を解決するためには、低温で
も被覆可能なPVD法によって耐酸化特性を持たせながら
高硬度の超微粒子を分散させた耐摩耗性被膜を密着性よ
く切削工具表面に被覆することが有効であるとの知見を
得た。Means for Solving the Problems The present inventors coated a surface to solve problems of cutting tool technology such as abrasion resistance, slipperiness, seizure, and machining accuracy of a work material (surface finish state). Various researches were performed on the obtained cutting tools. As a result, in order to solve all the above-mentioned problems, a wear-resistant coating in which ultra-fine particles of high hardness are dispersed while having oxidation resistance by the PVD method, which can be coated even at low temperatures, has a good adhesion to the cutting tool surface. Was found to be effective.
【００１１】すなわち，本発明切削工具は、基材と、そ
の基材上に形成された4a、5a、6a族元素およびAlからな
る群の中から選択される1種以上の元素の窒化物または
炭窒化物を主成分とする耐摩耗性被膜とを具える。この
基材は、WC基超硬合金、サーメット、炭化ケイ素、窒化
ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化ホウ素、酸
化アルミニウム−炭化チタン焼結体、高速度鋼、ダイス
鋼およびステンレス鋼よりなる群から選択される少なく
とも1種で構成する。そして、耐摩耗性被膜中に、B
４C、BN、TiB２、TiB、TiC、WC、SiC、SiNX（X＝0.5〜
1.33）およびAl203よりなる群から選択される少なくと
も１種の超微粒化合物を含むことを特徴とする。That is, the cutting tool of the present invention comprises a nitride or a nitride of one or more elements selected from the group consisting of a group consisting of a group 4a, 5a, 6a element and Al formed on the base. A wear-resistant coating mainly composed of carbonitride. This substrate is selected from the group consisting of WC-based cemented carbide, cermet, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, alumina, boron carbide, aluminum oxide-titanium carbide sintered body, high speed steel, die steel and stainless steel It consists of at least one kind. And, in the wear-resistant coating, B
4 C, BN, TiB 2 , TiB, TiC, WC, SiC, SiN X (X = 0.5 ~
Characterized in that it comprises at least one ultrafine compound selected from the group consisting of 1.33) and Al 2 0 3.
【００１２】ここで、耐摩耗性被膜の中に前記の超微粒
化合物を含有させている理由は、これらの化合物が非常
に高硬度であるため、被膜の硬度を向上させる働きがあ
ることによる。また、超微粒化合物の粒径は0.5〜50nm
が好ましい。0.5nm未満では、被膜の硬度の向上が見ら
れず、また各元素の拡散によって各粒子の構造が非常に
不安定になり、微粒子構造が消失したり、隣接する粒子
との結合によって粒径が増大し、結局は粒径が0.5nmを
越えることになるからである。逆に、50nmを越える場
合、転位やクラックの抑制効果が低下することに加え、
耐摩耗性被膜中に上手く混合させることができず、耐摩
耗性被膜が剥離してしまうためである。The reason why the ultrafine particles are contained in the abrasion-resistant coating is that these compounds have a very high hardness and therefore have a function of improving the hardness of the coating. The particle size of the ultrafine compound is 0.5 to 50 nm
Is preferred. If it is less than 0.5 nm, no improvement in the hardness of the coating is observed, and the structure of each particle becomes extremely unstable due to the diffusion of each element, the fine particle structure disappears, or the particle size is reduced by bonding with the adjacent particles. This is because the particle size increases to eventually exceed 0.5 nm. Conversely, if it exceeds 50 nm, the effect of suppressing dislocations and cracks will decrease,
This is because they cannot be mixed well in the wear-resistant coating, and the wear-resistant coating is peeled off.
【００１３】また、4a、5a、6a族元素およびAlからなる
群の中から選択される１種以上の元素の窒化物または炭
窒化物を主成分とする耐摩耗性被膜の粒径も0.5〜50nm
に調整すれば、結晶粒のナノメートルサイズ効果によ
り、被膜の硬度上昇、転位・クラック抑制効果およびさ
らなる耐摩耗性向上が得られる。The particle size of the wear-resistant coating mainly composed of a nitride or carbonitride of at least one element selected from the group consisting of elements of Group 4a, 5a and 6a and Al is also 0.5 to 0.5. 50nm
By adjusting the crystal grain size, the hardness of the coating is increased, the dislocation and cracks are suppressed, and the wear resistance is further improved by the nanometer size effect of the crystal grains.
【００１４】さらに、耐摩耗性被膜に分散させる超微粒
化合物が非晶質である場合、被膜中の非晶質混合層によ
るエネルギー分散により、被膜中に進展するクラックの
伝搬が抑えられるため、耐摩耗性が飛躍的に向上する。Further, when the ultrafine compound dispersed in the wear-resistant coating is amorphous, the propagation of cracks in the coating is suppressed by energy dispersion by the amorphous mixed layer in the coating. Abrasion is dramatically improved.
【００１５】耐摩耗性被膜に分散させる超微粒化合物、
すなわちB4C、BN、TiB2、TiB、TiC、WC、SiC、SiNX（X
＝0.5〜1.33）およびAl20３よりなる群から選択される
少なくとも１種は、原子数比がこれに限られるものでは
なく、前記のストイキオメトリーからずれるものであっ
てもよい。An ultrafine compound dispersed in the wear-resistant coating,
That is, B 4 C, BN, TiB 2 , TiB, TiC, WC, SiC, SiN X (X
= 0.5 to 1.33) and Al 2 O 3, and at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 is not limited to this, but may be one deviating from the above-described stoichiometry.
【００１６】次に、耐摩耗性被膜は、単層でも構わない
が、複数層による積層構造であることが好ましい。The abrasion-resistant coating may be a single layer, but preferably has a laminated structure of a plurality of layers.
【００１７】また、耐摩耗性被膜の厚みは0.5〜10μｍ
であることが好ましい。厚みが0.5μｍ未満では耐摩耗
性の向上が見られず、逆に10μｍを越えると被膜中の残
留応力などの影響で基材との密着強度が低下する。The thickness of the wear-resistant coating is 0.5 to 10 μm.
It is preferred that If the thickness is less than 0.5 μm, no improvement in abrasion resistance is observed, while if it exceeds 10 μm, the adhesion strength to the substrate is reduced due to the influence of residual stress in the coating.
【００１８】さらに、基材表面と前記耐摩耗性被膜との
間に中間層を形成することが好ましい。この中間層とし
ては、チタンナイトライドまたはクロムナイトライドを
含む層が好適である。チタンナイトライドは、基材表面
と前記耐摩耗性被膜との両方に密着性が良いので、基材
と耐摩耗性被膜の密着性を一層向上させることができ
る。そのため、耐摩耗性被膜が基材から剥がれることな
く切削工具寿命をさらに向上することができる。中間層
の厚みは0.05〜1.0μｍであることが好ましい。0.05μ
ｍ未満では密着強度の向上が見られず、逆に1.0μｍを
越えても密着強度の更なる向上は見られないからであ
る。Further, it is preferable to form an intermediate layer between the surface of the base material and the wear-resistant coating. As the intermediate layer, a layer containing titanium nitride or chromium nitride is preferable. Titanium nitride has good adhesion to both the substrate surface and the abrasion-resistant film, so that the adhesion between the substrate and the abrasion-resistant film can be further improved. Therefore, the life of the cutting tool can be further improved without the abrasion-resistant coating coming off the substrate. The thickness of the intermediate layer is preferably from 0.05 to 1.0 μm. 0.05μ
If it is less than m, no improvement in the adhesion strength is seen, and if it exceeds 1.0 μm, no further improvement in the adhesion strength is seen.
【００１９】切削工具の具体的用途としては、ドリル、
エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換型チ
ップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどが挙
げられる。Specific applications of cutting tools include drills,
Examples include end mills, insertable inserts for milling and turning, metal saws, gear cutting tools, reamers, taps, and the like.
【００２０】上記の耐摩耗性被膜を基材表面に被覆する
には、結晶性の高い化合物を形成できる成膜プロセスで
作製することが重要である。種々の成膜方法を検討した
結果、原料元素のイオン率が高いカソードアークイオン
プレーティングが一番適していることがわかった。この
カソードアークイオンプレーティングを用いると、耐摩
耗性被膜を形成する前に、基材表面に対して金属のイオ
ンボンバードメント処理が可能となるため、被膜の密着
性が格段によくなる。In order to coat the above-mentioned abrasion-resistant film on the surface of the substrate, it is important to produce the film by a film forming process capable of forming a compound having high crystallinity. As a result of studying various film forming methods, it was found that cathode arc ion plating having a high ion rate of the raw material element was most suitable. When this cathode arc ion plating is used, the metal can be subjected to ion bombardment treatment on the surface of the base material before forming the wear-resistant coating, so that the adhesion of the coating is remarkably improved.
【００２１】また、耐摩耗性被膜に超微粒化合物を分散
させるには、B4C、BN、TiB2、TiB、TiC、WC、SiC、SiNX
（X＝0.5〜1.33）およびAl20３といった高融点材料でも
容易に成膜することができ、非晶質成分も混在させるこ
とが可能なスバッタリング方法を用いることが好まし
い。スパッタリング法は、DC、RF、マグネトロン、アン
バランスドマグネトロンなど、どの様な手法であっても
良い。カソードアークイオンプレーティング法において
も、前記超微粒子化合物を生成することは可能である
が、特に材料が絶縁物である場合、直流アーク放電を成
膜完了までの長時間にわたって持続させることは非常に
困難なため、その合成は非常に難しい。In order to disperse the ultrafine compound in the wear-resistant coating, B 4 C, BN, TiB 2 , TiB, TiC, WC, SiC, SiN X
It is preferable to use a sputtering method that can easily form a film even with a high melting point material such as (X = 0.5 to 1.33) and Al 2 O 3 and can mix an amorphous component. The sputtering method may be any method such as DC, RF, magnetron, and unbalanced magnetron. Even in the cathodic arc ion plating method, it is possible to produce the ultrafine particle compound, but it is extremely difficult to maintain a DC arc discharge for a long time until the completion of film formation, particularly when the material is an insulator. Due to the difficulty, their synthesis is very difficult.
【００２２】そこで、本発明では、切削工具の製造装置
として、カソードアークイオンプレーティング装置にお
いてアーク式蒸発源とは独立に制御可能なスパッタリン
グ蒸発源を用いた。すなわち、本発明切削工具の製造装
置は、真空装置と、真空装置内で基材を保持する基材ホ
ルダと、アーク放電によってカソード物質を溶解させる
アーク式蒸発源と、真空装置内に反応ガスを導入するガ
ス導入口と、基材にゼロまたは負のバイアス電圧を印加
する直流電源と、アーク式蒸発源とは独立に制御可能な
スパッタリング蒸発源とを具えることを特徴とする。Therefore, in the present invention, a sputtering evaporation source which can be controlled independently of an arc evaporation source in a cathode arc ion plating apparatus is used as a cutting tool manufacturing apparatus. That is, the apparatus for manufacturing a cutting tool of the present invention includes a vacuum device, a substrate holder for holding a substrate in the vacuum device, an arc-type evaporation source for dissolving a cathode material by arc discharge, and a reaction gas in the vacuum device. It is characterized by comprising a gas inlet to be introduced, a DC power supply for applying zero or negative bias voltage to the substrate, and a sputtering evaporation source that can be controlled independently of the arc evaporation source.
【００２３】また、本発明切削工具の製造方法は、基材
上に耐摩耗性被膜を形成する切削工具の製造方法であっ
て、真空装置内に反応ガスを導入し、基材にゼロまたは
負のバイアス電圧を印加した状態で、アーク放電によっ
てカソードを溶解させるアーク式蒸発源を用いて基材の
表面に4a、5a、6a族元素およびAlからなる群の中から選
択される１種以上の元素の窒化物または炭窒化物を主成
分とする耐摩耗性被膜を形成する。その際、アーク式蒸
発源とは独立に制御可能なスパッタリング蒸発源を用い
てB4C、BN、TiB2、TiB、TiC、WC、SiC、SiNX（X＝0.5〜
1.33）およびAl 203からなる群の中から選択される１種
以上の超微粒化合物を耐摩耗性被膜中に含有させること
を特徴とする。Further, the method for producing a cutting tool according to the present invention comprises:
A method of manufacturing a cutting tool for forming a wear-resistant coating on
To introduce a reactive gas into the vacuum device,
With a negative bias voltage applied, arc discharge
Of the substrate using an arc evaporation source
Select from the group consisting of 4a, 5a, 6a group elements and Al on the surface.
Mainly nitride or carbonitride of one or more selected elements
A wear-resistant coating is formed. At that time, the arc-type steam
Use a sputtering evaporation source that can be controlled independently of the source
BFourC, BN, TiBTwo, TiB, TiC, WC, SiC, SiNX(X = 0.5 ~
1.33) and Al Two0ThreeOne selected from the group consisting of
Including the above ultrafine compounds in the wear-resistant coating
It is characterized by.
【００２４】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。各実験例中の粒子の粒径は透過電子顕微鏡で観察
し、組成は透過電子顕微鏡に併設の微小領域EDX（Energ
y-dispersiveX-ray Spectroscopy）分析により行っ
た。なお、組成はESCA（Electron Spectroscopy for
Chemical Analysis）またはSIMS（Secondary Ion
Mass Spectroscopy）によっても確認できる。Embodiments of the present invention will be described below. The particle size of the particles in each of the experimental examples was observed with a transmission electron microscope, and the composition was measured in a small area EDX (Energ
y-dispersive X-ray Spectroscopy) analysis. The composition was ESCA (Electron Spectroscopy for
Chemical Analysis) or SIMS (Secondary Ion)
Mass Spectroscopy).
【００２５】（実験例1）（１）サンプルの作製 （ｉ）本発明品の作製 基材として、グレードがJISP30の超硬合金、チップ形状
はJIS規格のSDKN42のものを用意した。(Experimental Example 1) (1) Preparation of Sample (i) Preparation of Product of the Present Invention As a substrate, a cemented carbide of grade JISP30 and a chip shape of SDKN42 of JIS standard was prepared.
【００２６】図１は本発明成膜装置の模式図である。成
膜装置１はチャンバー２と主テーブル３と支持棒４と、
アーク式蒸発源５およびスパッタ式蒸発源６と、可変電
源としての直流電源７および８と、RF電源9、ガスを供
給するためのガス導入口10とを具える。FIG. 1 is a schematic view of the film forming apparatus of the present invention. The film forming apparatus 1 includes a chamber 2, a main table 3, a support rod 4,
It comprises an arc evaporation source 5 and a sputter evaporation source 6, DC power supplies 7 and 8 as variable power supplies, an RF power supply 9, and a gas inlet 10 for supplying gas.
【００２７】チャンバー２は真空ポンプと連結されてお
り、チャンバー２内の圧力を変化させることが可能であ
る。チャンバー２内に設けられた支持棒4は主テーブル
３を支持する。支持棒４内には回転軸が設けられてお
り、この回転軸が主テーブル３を回転させる。主テーブ
ル３上に基材11を保持するための基材ホルダ12が設けら
れている。支持棒4、主テーブル3および基材ホルダ12は
直流電源8の負極と電気的に接続されている。直流電源
８の正極はアースされている。The chamber 2 is connected to a vacuum pump so that the pressure in the chamber 2 can be changed. A support bar 4 provided in the chamber 2 supports the main table 3. A rotation shaft is provided in the support rod 4, and the rotation shaft rotates the main table 3. A base material holder 12 for holding the base material 11 on the main table 3 is provided. The support rod 4, the main table 3, and the substrate holder 12 are electrically connected to the negative electrode of the DC power supply 8. The positive electrode of the DC power supply 8 is grounded.
【００２８】チャンバー２の側壁には、アーク式蒸発源
５と、その蒸発源５に対向するスパッタ式蒸発源６とが
取り付けられている。An arc evaporation source 5 and a sputtering evaporation source 6 facing the evaporation source 5 are attached to the side wall of the chamber 2.
【００２９】アーク式蒸発源５は、直流電源７の負極と
電気的に接続されている。直流電源７の正極はアースさ
れ、かつチャンバー２と電気的に接続されている。スパ
ッタ式蒸発源は、RF電源９と電気的に接続されている。The arc evaporation source 5 is electrically connected to the negative electrode of the DC power supply 7. The positive electrode of the DC power supply 7 is grounded and is electrically connected to the chamber 2. The sputtering type evaporation source is electrically connected to the RF power supply 9.
【００３０】アーク式蒸発源５とチャンバー２との間の
アーク放電によって、アーク式蒸発源５を部分的に溶解
させてカソード物質を基材方向に蒸発させるものであ
る。アーク式蒸発源５とチャンバー２との間には数十V
程度の電圧が印加される。また、スパッタ式蒸発源６に
は、RF電源９から数百〜数千Wの電力を印加してスパッ
タカソード物質を蒸発させる。The arc discharge between the arc type evaporation source 5 and the chamber 2 partially melts the arc type evaporation source 5 to evaporate the cathode material toward the substrate. Dozens of volts between arc evaporation source 5 and chamber 2
Voltage is applied. Further, a power of several hundreds to several thousands W is applied from the RF power supply 9 to the sputtering type evaporation source 6 to evaporate the sputtering cathode material.
【００３１】チャンバー２にガスを供給するガス導入口
10には、図示していないマスフローコントローラーを介
して様々なガスが導入される。このガスの例として、ア
ルゴン、窒素ガス、酸素またはメタン、アセチレン、ベ
ンゼンなどの炭化水素ガスなどがある。Gas inlet for supplying gas to chamber 2
Various gases are introduced into 10 via a mass flow controller (not shown). Examples of this gas include argon, nitrogen gas, oxygen or hydrocarbon gas such as methane, acetylene, benzene and the like.
【００３２】まず、図１で示すような装置を用いて、主
テーブル３を回転させながら、真空ポンプによりチャン
バー２内を減圧すると共に、ヒーター（図示せず）によ
り基材11を温度500℃に加熱し、チャンバー２内の圧力
が1.3×10‐3Paとなるまで真空引きを行なった。次に、
ガス導入口10からアルゴンガスを導入してチャンバー内
の圧力を2.7Paに保持し、直流電源８の電圧を徐々に上
げながら、−1000Vとし、基材11の表面のクリーニング
を10分間行なった。その後、アルゴンガスを排気した。First, using a device as shown in FIG. 1, the inside of the chamber 2 is depressurized by a vacuum pump while rotating the main table 3, and the substrate 11 is heated to 500 ° C. by a heater (not shown). It was heated and evacuated until the pressure in the chamber 2 became 1.3 × 10 −3 Pa. next,
Argon gas was introduced from the gas inlet 10 to maintain the pressure in the chamber at 2.7 Pa, and the voltage of the DC power supply 8 was gradually increased to -1000 V while the surface of the substrate 11 was cleaned for 10 minutes. Thereafter, the argon gas was exhausted.
【００３３】次に、直流電源８の電圧を−1000Vに維持
したまま、チャンバー２内にガス導入口10を通して100S
CCMのアルゴンと、窒素の混合ガスを導入した。直流電
源７から80Aのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源5か
ら金属イオンを発生させた。これにより、金属イオンが
基材11の表面をスパッタクリーニングし、基材11の表面
の強固な汚れや酸化膜が除去された。アーク式蒸発源に
は、Ti、TiAl、Zr、Hf、Cr、V、Nb、Ta、W、Moを用い
た。Next, while the voltage of the DC power supply 8 is maintained at -1000 V, 100 s
A mixed gas of argon and nitrogen of CCM was introduced. An arc current of 80 A was supplied from the DC power supply 7 to generate metal ions from the arc evaporation source 5. As a result, the metal ions sputter-cleaned the surface of the substrate 11, and strong dirt and oxide films on the surface of the substrate 11 were removed. As the arc evaporation source, Ti, TiAl, Zr, Hf, Cr, V, Nb, Ta, W, and Mo were used.
【００３４】その後、チャンバー２内の圧力が４Paにな
るように、ガス導入口10から窒素ガスを導入し、直流電
源８の電圧を−200Vとした。すると、基材11の表面にお
いて金属窒化膜の形成が始まった。金属窒化膜（例えば
TiN）が所定の厚みに（0.3μｍ）に達するまでこの状態
を維持した。これにより、中間層としての金属窒化膜
（TiN膜）を形成した。Thereafter, nitrogen gas was introduced from the gas inlet 10 so that the pressure in the chamber 2 became 4 Pa, and the voltage of the DC power supply 8 was set to -200 V. Then, the formation of the metal nitride film on the surface of the base material 11 started. Metal nitride film (for example,
This state was maintained until TiN) reached a predetermined thickness (0.3 μm). Thus, a metal nitride film (TiN film) was formed as an intermediate layer.
【００３５】中間層の金属窒化膜（例えばTiN膜）の形
成が終了すると、この状態のまま、アーク式蒸発源５に
95Aの電流を供給すると同時にスパッタ式蒸発源６にRF
電源９から1kWの電力を投入した。これにより、アーク
式蒸発源を構成する金属が基材方向に蒸発し、かつスパ
ッタ蒸発源を構成する化合物が基材方向に蒸発して、基
材11の表面に厚さが約３μｍの超微粒子分散耐摩耗性被
膜が形成された。スパッタ蒸発源にはSi、Si3N4、SiN、
SiC、BN、B4C、TiB、TiB2、TiC、W、WC、Al2O3を用い
た。When the formation of the metal nitride film (for example, a TiN film) of the intermediate layer is completed, the arc type evaporation source 5 is kept in this state.
Supply 95A current and RF to sputter evaporation source 6 at the same time
1 kW of power was supplied from the power supply 9. As a result, the metal constituting the arc evaporation source evaporates in the direction of the substrate, and the compound constituting the sputter evaporation source evaporates in the direction of the substrate. A dispersed abrasion resistant coating was formed. Si, Si 3 N 4 , SiN,
SiC, BN, B 4 C, TiB, TiB 2 , TiC, W, WC, and Al 2 O 3 were used.
【００３６】（ii）従来品1の作製 従来品１の作製にあたっては、まず、本発明品と同じ基
材を準備した。この基材を図１で示す基材ホルダ12にセ
ットした。また、装置１において、ガス導入口10をチャ
ンバー２の上部に配置した。アーク式蒸発源５に対向す
るスパッタ式蒸発源６をアーク蒸発源5に変更し、一方
の蒸発源をチタンで、他方の蒸発源をチタンアルミニウ
ムの化合物（Ti0.5、Al0.5）で構成した。（Ti0.5、Al
0.5）とは、TiとAlの原子数比が0.5：0.5の化合物をい
う。その他の成膜装置１の構成については、本発明品の
製造と同様にした。(Ii) Preparation of Conventional Product 1 In preparation of Conventional Product 1, first, the same base material as the product of the present invention was prepared. This substrate was set on the substrate holder 12 shown in FIG. Further, in the apparatus 1, the gas inlet 10 was arranged above the chamber 2. The sputter evaporation source 6 facing the arc evaporation source 5 is changed to the arc evaporation source 5, one of the evaporation sources is made of titanium, and the other is made of a titanium aluminum compound (Ti0.5, Al0.5). did. (Ti0.5, Al
0.5) refers to a compound in which the atomic ratio of Ti to Al is 0.5: 0.5. Other configurations of the film forming apparatus 1 were the same as in the manufacture of the product of the present invention.
【００３７】このような装置10を用いて、基材11の表面
に本発明品を製造したのと同様の手法でアルゴンでスパ
ッタクリーニングし、その後、チタンでスパッタクリー
ニングした。さらに、本発明品を製造した工程と同様に
基材11の表面に厚さが0.3μｍのTiN膜による中間層を形
成した。Using such an apparatus 10, the surface of the substrate 11 was sputter-cleaned with argon in the same manner as that used to manufacture the product of the present invention, and then sputter-cleaned with titanium. Further, an intermediate layer of a 0.3 μm-thick TiN film was formed on the surface of the base material 11 in the same manner as in the step of manufacturing the product of the present invention.
【００３８】TiN膜の形成が終了すると、直流電源７か
らアーク式蒸発源５へ−30V、95Aの電力を供給して、ア
ーク式蒸発源５からチタンイオン、チタンアルミニウム
イオン、アルミニウムイオンを発生させた。また、上部
ガス導入口10から窒素ガスを導入した。これらが基材11
の表面で反応して中間層であるTiN膜上に膜厚が３μｍ
の（Ti0.5、Al0.5）N膜が得られた。これにより、従来
製法による、TiAlN耐摩耗性を有する従来品１を得た。When the formation of the TiN film is completed, a DC power supply 7 supplies -30 V, 95 A power to the arc evaporation source 5 to generate titanium ions, titanium aluminum ions, and aluminum ions from the arc evaporation source 5. Was. Further, nitrogen gas was introduced from the upper gas inlet 10. These are the substrates 11
Reacts on the surface of the substrate and has a thickness of 3 μm on the TiN film as an intermediate layer.
(Ti0.5, Al0.5) N film was obtained. Thus, Conventional Product 1 having TiAlN wear resistance was obtained by the conventional manufacturing method.
【００３９】（iii）従来品２の作製 従来品２の作製に当たっては、アーク式蒸発源５に対向
するスパッタ式蒸発源６をアーク蒸発源５に変更して、
両蒸発源５をチタンで構成した。その他の成膜装置１の
構成については従来品１の場合と同様とした。このよう
な成膜装置１において、まず、基材ホルダ12に基材11を
取り付け、本発明品を製造したのと同様にこれらを回転
させた。次に、本発明品を製造したのと同様の工程で基
材11の表面をアルゴンでスパッタクリーニングし、その
後、チタンでスパッタクリーニングし、さらに中間層と
なるTiN膜を厚さ0.3μｍに形成した。(Iii) Production of Conventional Product 2 In production of Conventional Product 2, the sputter evaporation source 6 facing the arc evaporation source 5 was changed to the arc evaporation source 5,
Both evaporation sources 5 were composed of titanium. Other configurations of the film forming apparatus 1 were the same as those of the conventional product 1. In such a film forming apparatus 1, first, the substrate 11 was attached to the substrate holder 12, and these were rotated as in the case of manufacturing the product of the present invention. Next, the surface of the base material 11 was sputter-cleaned with argon in the same process as that in which the product of the present invention was manufactured, and then sputter-cleaned with titanium. .
【００４０】次に、中間層TiN膜の成膜が終了すると、
直流電源７からアーク式蒸発源５ヘ−30V、95Aの電力を
供給して、アーク式蒸発源5からチタンイオンを発生さ
せた。また、上部ガス導入口10からメタンガス（CH4）
と窒素ガスを導入した。これらが反応して基材11の表面
のTiN膜上に膜厚が３μｍのTi（C0.5、N0.5）膜を形成
した。Ti（C0.5、N0.5）とは、TiとCとNの原子数比が
1：0.5：0.5の化合物をいう。Next, when the formation of the intermediate TiN film is completed,
Electric power of −30 V, 95 A was supplied from the DC power supply 7 to the arc evaporation source 5, and titanium ions were generated from the arc evaporation source 5. In addition, methane gas (CH 4 )
And nitrogen gas were introduced. These reacted to form a 3 μm thick Ti (C0.5, N0.5) film on the TiN film on the surface of the substrate 11. Ti (C0.5, N0.5) means that the atomic ratio of Ti, C and N
1: 0.5: 0.5 refers to the compound.
【００４１】（２）切削工具寿命評価 上述の工程で製造したサンプルである本発明品、従来品
１および従来品２のそれぞれについて、実際に表３の条
件による連続切削試験および断続切削試験を行い、刃先
の逃げ面摩耗幅を測定した。連続切削では丸棒を、断続
切削では４本の溝付き棒を被削材とした。寿命評価結果
を表1に示す。(2) Evaluation of cutting tool life The continuous cutting test and the intermittent cutting test under the conditions shown in Table 3 were actually performed for each of the sample of the present invention, the conventional product 1 and the conventional product 2 which were manufactured in the above-described process. The flank wear width of the cutting edge was measured. A round bar was used for continuous cutting, and four grooved bars were used for intermittent cutting. Table 1 shows the life evaluation results.
【００４２】なお、表２では本発明品のうち、耐摩耗性
膜における硬質超微粒子の粒径が極端に小さいものを比
較品１、大きいものを比較品２、耐摩耗性膜の膜厚の極
端に薄いものを比較品３、厚いものを比較品４、耐摩耗
性膜の結晶粒径が極端に小さいものを比較品５、大いも
のを比較品6、7と表示している。In Table 2, among the products of the present invention, those having extremely small hard ultrafine particles in the abrasion-resistant film were comparative product 1, those having a large particle size were comparative products 2, and those of the abrasion-resistant film. The extremely thin one is referred to as Comparative product 3, the thick one is referred to as Comparative product 4, the one having extremely small crystal grain size of the abrasion resistant film is referred to as Comparative product 5, and the large one is referred to as Comparative products 6, 7.
【００４３】[0043]
【表１】 [Table 1]
【００４４】[0044]
【表２】 [Table 2]
【００４５】[0045]
【表３】 [Table 3]
【００４６】表1、2から明らかなように、本発明品にお
いて切削工具寿命が大きく向上したことが確認された。
また、中間層の厚みとしては、0.1μｍ以上、１μｍ以
下であることが好ましいことがわかる。さらに、超微粒
子分散耐摩耗性被膜の厚みとしては、0.5μｍ以上10μm
以下であることが好ましいことがわかる。超微粒子分散
耐摩耗性被膜の厚さが0.5μｍ未満であれば、被膜自体
の強度が低下し、被膜の耐摩耗性が低下する。また、10
μｍを越える膜厚とした場合、被膜の残留内部応力が高
くなり、膜の剥離が発生する。As is clear from Tables 1 and 2, it was confirmed that the life of the cutting tool was greatly improved in the product of the present invention.
Further, it is understood that the thickness of the intermediate layer is preferably 0.1 μm or more and 1 μm or less. Further, the thickness of the ultra-fine particle-dispersed wear-resistant coating is 0.5 μm or more and 10 μm
It is understood that the following is preferable. If the thickness of the ultrafine particle-dispersed wear-resistant coating is less than 0.5 μm, the strength of the coating itself is reduced, and the wear resistance of the coating is reduced. Also, 10
If the film thickness exceeds μm, the residual internal stress of the film increases, and the film peels off.
【００４７】（実験例２）実験例１と全く同じ方法によ
り、リーマー（JISK10超硬合金）にそれぞれにコーティ
ングを行い、サンプルである本発明品２、比較品２、従
来品１および従来品２を得た。次に、これらのサンプル
を用いて、実際に鋳鉄の穴開け加工を行い、その寿命評
価を行なった。切削条件は、リーマー径20mm、切削速度
5m/min、送り0.4mm/刃、切り込み0.15mm、ウェット条件
とした。なお、寿命の判定は、被加工材の寸法精度が規
定の範囲をはずれた時点とした。その寿命評価結果を表
４に示す。(Experimental Example 2) The reamer (JISK10 cemented carbide) was individually coated by the same method as in Experimental Example 1 to obtain samples 2 of the present invention, comparative product 2, conventional product 1 and conventional product 2. I got Next, using these samples, drilling of cast iron was actually performed, and the life of the samples was evaluated. Cutting conditions are reamer diameter 20mm, cutting speed
The conditions were 5 m / min, feed 0.4 mm / blade, depth of cut 0.15 mm, and wet conditions. The life was determined when the dimensional accuracy of the workpiece was out of the specified range. Table 4 shows the results of the life evaluation.
【００４８】[0048]
【表４】 [Table 4]
【００４９】その結果、本発明のリーマーの寿命が大き
く向上していることが確認された。As a result, it was confirmed that the life of the reamer of the present invention was greatly improved.
【００５０】（実験例３）実験例1と全く同じ方法によ
り、エンドミル（JISK10超硬合金）にそれぞれにコーテ
ィングを行い、サンプルである本発明品２、比較品２、
従来品１および従来品２を得た。次に、これらのサンプ
ルを用いて、実際に鋳鉄のエンドミル側面削り（切削幅
15mm）加工を行い、その寿命評価を行なった。切削条件
は、切削速度75m/min、送り0.02mm/刃、切り込み2mm、
ウェット条件とした。なお、寿命の判定は、被加工材の
寸法精度が規定の範囲をはずれた時点とした。その寿命
評価結果を表５に示す。(Experimental Example 3) An end mill (JISK10 cemented carbide) was coated on each of them in exactly the same manner as in Experimental Example 1, and samples of the present invention 2, comparative products 2,
Conventional product 1 and conventional product 2 were obtained. Next, using these samples, the end mill side milling (cutting width) of cast iron was actually performed.
15mm) and the life was evaluated. Cutting conditions are: cutting speed 75m / min, feed 0.02mm / tooth, depth of cut 2mm,
Wet conditions were used. The life was determined when the dimensional accuracy of the workpiece was out of the specified range. Table 5 shows the results of the life evaluation.
【００５１】[0051]
【表５】 [Table 5]
【００５２】その結果、本発明エンドミルの寿命が大き
く向上していることが確認された。As a result, it was confirmed that the life of the end mill of the present invention was greatly improved.
【００５３】（実験例4）実験例１と全く同じ方法によ
り、旋削用刃先交換型チップ（JISP10超硬合金、刃先形
状はスクイ角８°、逃げ角６°である）にそれぞれにコ
ーティングを行い、サンプルである本発明品２、比較品
２、従来品１および従来品２を得た。次に、これらのサ
ンプルを用いて、実際に鋼の中仕上げ旋削加工を行い、
その寿命評価を行なった。切削条件は、切削速度100m/m
in、送り0.09mm/刃とした。なお、寿命の判定は、被加
工材の寸法精度が規定の範囲をはずれた時点とした。そ
の寿命評価結果を表６に示す。(Experimental Example 4) Coating was performed on each of the turning inserts (JISP10 cemented carbide, the cutting edge shape of which is 8 ° and the relief angle is 6 °) in exactly the same manner as in Experimental Example 1. Samples of the present invention 2, Comparative Product 2, Conventional Product 1, and Conventional Product 2 were obtained. Next, using these samples, we actually performed semi-finishing turning of steel,
The life was evaluated. Cutting conditions are 100m / m cutting speed
in, feed was 0.09 mm / blade. The life was determined when the dimensional accuracy of the workpiece was out of the specified range. Table 6 shows the results of the life evaluation.
【００５４】[0054]
【表６】 [Table 6]
【００５５】その結果、本発明の旋削用刃先交換型チッ
プの寿命が大きく向上していることが確認された。As a result, it was confirmed that the life of the turning-type tip insert for turning according to the present invention was greatly improved.
【００５６】上記の各実験例から明らかなように、本発
明切削工具によれば、ドリル、エンドミル、フライス加
工用および旋削用刃先交換型チップ、メタルソー、歯切
工具、リーマ、タップなどにおける耐摩耗性、高滑り
性、高焼き付き性、被削材の加工精度（表面仕上げ状
態）などの向上が図れるため、工具寿命を改善すること
ができる。As is clear from the experimental examples described above, according to the cutting tool of the present invention, wear resistance in a drill, an end mill, a tip-changing tip for milling and turning, a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, a tap, and the like. In addition, the tool life can be improved because the improvement of the workability, the high slip property, the high seizure property, and the processing accuracy (surface finish state) of the work material can be achieved.
【００５７】尚、本発明の切削工具とその製造方法およ
び製造装置は、上述の具体例にのみ限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変
更を加え得ることは勿論である。The cutting tool of the present invention and the method and apparatus for manufacturing the same are not limited to the specific examples described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. It is.
【００５８】[0058]
【発明の効果】以上説明したように、本発明切削工具に
よれば、耐摩耗性、高滑り性、高焼き付き性、被削材の
加工精度（表面仕上げ状態）などの向上が図れるため、
切削工具の寿命を改善することができる。特に、ドリ
ル、エンドミル、フライス加工用および旋削用刃先交換
型チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなど
の切削工具としての利用に最適である。As described above, according to the cutting tool of the present invention, it is possible to improve the wear resistance, the high slip property, the high seizure property, and the processing accuracy (surface finish state) of the work material.
The life of the cutting tool can be improved. Particularly, it is most suitable for use as a cutting tool such as a drill, an end mill, a tip-changeable insert for milling and turning, a metal saw, a tooth cutting tool, a reamer, and a tap.
【図１】本発明装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of the device of the present invention.
1 成膜装置 2 チヤンバー 3 主テーブル 4 支持棒 5 アーク式蒸発源 6 スバッタ式蒸発源 7、8 直流電源 9 RF電源 10 ガス導入口 11 基材 12 基材ホルダ 1 Deposition equipment 2 Chamber 3 Main table 4 Support bar 5 Arc type evaporation source 6 Submersible type evaporation source 7, 8 DC power supply 9 RF power supply 10 Gas inlet 11 Substrate 12 Substrate holder
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｐ 15/28 Ｂ２３Ｐ 15/28 Ｚ Ｃ２３Ｃ 14/06 Ｃ２３Ｃ 14/06 Ｌ 14/24 14/24 Ｆ 14/34 14/34 Ｓ (72)発明者 大原 久典 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 橋本 泰久 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 3C037 CC01 CC02 CC04 CC08 CC09 CC10 CC11 3C046 FF02 FF03 FF04 FF05 FF10 FF11 FF13 FF17 FF20 FF25 FF27 4K029 AA02 AA04 AA07 BA44 BA53 BA54 BA55 BA56 BA57 BA58 BA59 BA60 BA64 BB02 BB10 BD05 CA04 CA06 CA13 DD06 EA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) B23P 15/28 B23P 15/28 Z C23C 14/06 C23C 14/06 L 14/24 14/24 F 14 / 34 14/34 S (72) Inventor Hisanori Ohara 1-1-1, Konokita, Itami-shi, Itami-shi, Hyogo Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works No. F-term in Sumitomo Electric Industries, Ltd. Itami Works (reference) BD05 CA04 CA06 CA13 DD06 EA01
Claims (11)
a、6a族元素およびAlからなる群の中から選択される1種
以上の元素の窒化物または炭窒化物を主成分とする耐摩
耗性被膜とを具える切削工具であって、 前記基材は、WC基超硬合金、サーメット、炭化ケイ素、
窒化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、炭化ホウ
素、酸化アルミニウム−炭化チタン焼結体、高速度鋼、
ダイス鋼およびステンレス鋼よりなる群から選択される
少なくとも1種を主体とし、 前記耐摩耗性被膜中に、B４C、BN、TiB２、TiB、TiC、W
C、SiC、SiNX（X＝0.5〜1.33）およびAl203よりなる群
から選択される少なくとも１種の超微粒化合物を含むこ
とを特徴とする切削工具。1. A base material and 4a, 5a formed on the base material
a, a cutting tool comprising a wear-resistant coating mainly composed of nitride or carbonitride of at least one element selected from the group consisting of Group 6a elements and Al, wherein the base material Is a WC-based cemented carbide, cermet, silicon carbide,
Silicon nitride, aluminum nitride, alumina, boron carbide, aluminum oxide-titanium carbide sintered body, high-speed steel,
Mainly at least one selected from the group consisting of die steel and stainless steel, B 4 C, BN, TiB 2 , TiB, TiC, W
C, a cutting tool, characterized in that it comprises the SiC, the SiN X (X = 0.5~1.33) and Al 2 0 at least one ultrafine compound 3 is selected from the group consisting of.
群の中から選択される1種以上の元素の窒化物または炭
窒化物の粒径が0.5〜50nmであることを特徴とする請求
項1に記載の切削工具。2. The nitride or carbonitride of at least one element selected from the group consisting of the group 4a, 5a, and 6a elements and Al has a particle size of 0.5 to 50 nm. The cutting tool according to claim 1.
あることを特徴とする請求項１または２に記載の切削工
具。3. The cutting tool according to claim 1, wherein the ultrafine compound has a particle size of 0.5 to 50 nm.
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切削
工具。4. The cutting tool according to claim 1, wherein the ultrafine compound has an amorphous structure.
ていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
の切削工具。5. The cutting tool according to claim 1, wherein the wear-resistant coating is composed of a plurality of layers.
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の
切削工具。6. The cutting tool according to claim 1, wherein the thickness of the wear-resistant coating is 0.5 to 10 μm.
に、チタンナイトライドまたはクロムナイトライドを含
む中間層を具えることを特徴とする請求項１〜６のいず
れかに記載の切削工具。7. The method according to claim 1, further comprising an intermediate layer containing titanium nitride or chromium nitride between the substrate surface and the wear-resistant coating. Cutting tools.
とを特徴とする請求項７に記載の切削工具。8. The cutting tool according to claim 7, wherein the thickness of the intermediate layer is 0.05 to 1.0 μm.
フライス加工用および旋削用刃先交換型チップ、メタル
ソー、歯切工具、リーマ、タップのいずれかであること
を特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の切削工
具。9. The cutting tool is a drill, an end mill,
The cutting tool according to any one of claims 1 to 8, wherein the cutting tool is any one of a tip-changeable insert for milling and turning, a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, and a tap.
する基材ホルダと、アーク放電によってカソード物質を
溶解させるアーク式蒸発源と、真空装置内に反応ガスを
導入するガス導入口と、基材にゼロまたは負のバイアス
電圧を印加する直流電源と、アーク式蒸発源とは独立に
制御可能なスパッタリング蒸発源とを具えることを特徴
とする切削工具の製造装置。10. A vacuum device, a substrate holder for holding a substrate in the vacuum device, an arc-type evaporation source for dissolving a cathode material by arc discharge, and a gas inlet for introducing a reaction gas into the vacuum device. An apparatus for manufacturing a cutting tool, comprising: a DC power supply for applying a zero or negative bias voltage to a substrate; and a sputtering evaporation source that can be controlled independently of an arc evaporation source.
工具の製造方法であって、 真空装置内に反応ガスを導入し、基材にゼロまたは負の
バイアス電圧を印加した状態で、アーク放電によってカ
ソードを溶解させるアーク式蒸発源を用いて基材の表面
に4a、5a、6a族元素およびAlからなる群の中から選択さ
れる１種以上の元素の窒化物または炭窒化物を主成分と
する耐摩耗性被膜を形成し、 同時にアーク式蒸発源とは独立に制御可能なスパッタリ
ング蒸発源を用いてB4C、BN、TiB2、TiB、TiC、WC、Si
C、SiNX（X＝0.5〜1.33）およびAl203からなる群の中か
ら選択される１種以上の超微粒化合物を耐摩耗性被膜中
に含有させることを特徴とする切削工具の製造方法。11. A method of manufacturing a cutting tool for forming a wear-resistant coating on a substrate, comprising: introducing a reactive gas into a vacuum device; and applying a zero or negative bias voltage to the substrate. Using an arc evaporation source that dissolves the cathode by arc discharge, a nitride or carbonitride of at least one element selected from the group consisting of 4a, 5a, 6a group elements and Al is applied to the surface of the base material. Forming a wear-resistant coating as the main component, and simultaneously using a sputtering evaporation source that can be controlled independently of the arc evaporation source, B 4 C, BN, TiB 2 , TiB, TiC, WC, Si
C, the production of cutting tools, characterized in that the inclusion of SiN X (X = 0.5~1.33) and Al 2 0 1 or more selected from the third group consisting of ultrafine compound in wear resistant coating Method.
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