JP2001293602A - 切削工具とその製造方法および製造装置 - Google Patents
切削工具とその製造方法および製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ドリル、エンドミル等に好適で、耐摩耗性、
高滑り性、高焼き付き性、被削材の加工精度などを向上
できる表面被覆切削工具を提供する。 【解決手段】 基材と、その基材上に形成された4a、5
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。耐摩耗性被膜中には、B4C、BN、T
iB2、TiB、TiC、WC、SiC、SiNX（X＝0.5〜1.33）および
Al20３を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。この超微粒化合物の粒径は0.5〜50n
mが好ましい。基材にはcBN焼結体やダイヤモンド焼結体
が利用できる。
高滑り性、高焼き付き性、被削材の加工精度などを向上
できる表面被覆切削工具を提供する。 【解決手段】 基材と、その基材上に形成された4a、5
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。耐摩耗性被膜中には、B4C、BN、T
iB2、TiB、TiC、WC、SiC、SiNX（X＝0.5〜1.33）および
Al20３を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。この超微粒化合物の粒径は0.5〜50n
mが好ましい。基材にはcBN焼結体やダイヤモンド焼結体
が利用できる。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【０００３】一方、高温硬度と高温強度を必要とする分
野では、cBN（立方晶窒化硼素）焼結体、ダイヤモンド
焼結体、窒化ケイ素焼結体、酸化アルミニウム-炭化チ
タン焼結体の工具が用いられている。
野では、cBN（立方晶窒化硼素）焼結体、ダイヤモンド
焼結体、窒化ケイ素焼結体、酸化アルミニウム-炭化チ
タン焼結体の工具が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】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。
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。
【０００５】そこで、例えば特開昭61-183187号公報で
は、cBN焼結体の最表面にTiN膜を被覆することが提案さ
れている。また、特開平8-134629号公報では、cBN焼結
体の基材上に周期律表4a、5a、6a族元素、Al、Siおよび
Bからなる群から選択される少なくとも1種の元素の炭化
物、窒化物、炭窒化物、酸化物を主成分とする化合物の
層を少なくとも2層以上有し、各層が粒径1〜50nmの超微
粒で構成されていることを特徴とする超微粒積層膜を提
案している。この超微粒積層膜は、少なくとも1層の化
合物が立方晶型の結晶構造を持つ主に金属結合性の化合
物であり、他の少なくとも1層は常温、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
化合物で構成することができる。この超微粒積層膜は、
弾性率、ポアソン比など機械的特性が異なる化合物のナ
ノメートルオーダーの微粒をナノメートルオーダーで積
層することによって、各層内の転位の伝搬に対する抵抗
が増大し、転位を抑制できる。また、各層あるいは各粒
を越えて伝搬する転位を各層間および層を構成する微粒
の界面において止めることができ、膜の塑性変形が低減
する。さらに、クラックの成長も界面において抑制され
膜の耐欠損性が向上できる。しかし、切削工具寿命をさ
らに延長させるためには、さらに被膜硬度の向上が必至
となってきている。
は、cBN焼結体の最表面にTiN膜を被覆することが提案さ
れている。また、特開平8-134629号公報では、cBN焼結
体の基材上に周期律表4a、5a、6a族元素、Al、Siおよび
Bからなる群から選択される少なくとも1種の元素の炭化
物、窒化物、炭窒化物、酸化物を主成分とする化合物の
層を少なくとも2層以上有し、各層が粒径1〜50nmの超微
粒で構成されていることを特徴とする超微粒積層膜を提
案している。この超微粒積層膜は、少なくとも1層の化
合物が立方晶型の結晶構造を持つ主に金属結合性の化合
物であり、他の少なくとも1層は常温、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
化合物で構成することができる。この超微粒積層膜は、
弾性率、ポアソン比など機械的特性が異なる化合物のナ
ノメートルオーダーの微粒をナノメートルオーダーで積
層することによって、各層内の転位の伝搬に対する抵抗
が増大し、転位を抑制できる。また、各層あるいは各粒
を越えて伝搬する転位を各層間および層を構成する微粒
の界面において止めることができ、膜の塑性変形が低減
する。さらに、クラックの成長も界面において抑制され
膜の耐欠損性が向上できる。しかし、切削工具寿命をさ
らに延長させるためには、さらに被膜硬度の向上が必至
となってきている。
【０００６】そこで、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、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つ材料
は、耐熱性にも優れることから、上述の表面被覆に替わ
る被覆材料として非常に有望ではある。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。
素、炭化ケイ素、窒化ケイ素、アルミナなど、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つ材料
は、耐熱性にも優れることから、上述の表面被覆に替わ
る被覆材料として非常に有望ではある。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。
【０００７】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。
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。
【０００８】
【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。
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。
【０００９】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、cBN焼結体またはダイヤモンド焼結体で構成す
る。そして、耐摩耗性被膜中に、B４C、BN、TiB２、Ti
B、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。
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、cBN焼結体またはダイヤモンド焼結体で構成す
る。そして、耐摩耗性被膜中に、B４C、BN、TiB２、Ti
B、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。
【００１０】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、前述の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。
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、前述の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。
【００１１】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。
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。
【００１２】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。
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。
【００１３】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。
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。
【００１４】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。
が、複数層による積層構造であることが好ましい。
【００１５】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。
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。
【００１６】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。
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。
【００１７】基材としては、cBNを20体積％以上含む下
記の4つのタイプのcBN焼結体の中から選択できる。
記の4つのタイプのcBN焼結体の中から選択できる。
【００１８】（1）99.9体積％以上のcBNを含むcBN焼結
体。
体。
【００１９】（2）cBNを30〜90体積％と結合材とを含む
cBN焼結体。このcBN焼結体の結合材は周期律表4a、5a、
6a族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物およびこれ
らの固溶体からなる群の中から選択される少なくとも1
種とアルミニウム化合物とからなるものが好適である。
結合材が、50〜98重量％のTiC、TiN、TiCN、（TiM）C、
（TiM）Nおよび（TiM）CNからなる群から選択される1種
（ここで、MはTiを除く周期律表4a、5a、6a族元素の中
から選択される遷移金属元素）と2〜50重量％のアルミ
ニウム化合物とを含むものでも良い。特に、結合材が、
50〜98重量％のTiNと2〜50重量％のアルミニウム化合物
と不可避的不純物とからなることが好ましい。
cBN焼結体。このcBN焼結体の結合材は周期律表4a、5a、
6a族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物およびこれ
らの固溶体からなる群の中から選択される少なくとも1
種とアルミニウム化合物とからなるものが好適である。
結合材が、50〜98重量％のTiC、TiN、TiCN、（TiM）C、
（TiM）Nおよび（TiM）CNからなる群から選択される1種
（ここで、MはTiを除く周期律表4a、5a、6a族元素の中
から選択される遷移金属元素）と2〜50重量％のアルミ
ニウム化合物とを含むものでも良い。特に、結合材が、
50〜98重量％のTiNと2〜50重量％のアルミニウム化合物
と不可避的不純物とからなることが好ましい。
【００２０】（3）40〜95体積％以上のcBNと結合材とを
含むcBN焼結体。この結合材はTiN、CoまたはWの炭化
物、硼化物、窒化アルミニウムおよび不可避的不純物と
からなるものが好ましい。特に、結合材が、1〜50重量
％のTiNとCoまたはWの炭化物、硼化物、窒化アルミニウ
ム、硼化アルミニウムおよびこれらの固溶体からなる群
から選択される少なくとも1種とを含むことが好まし
い。
含むcBN焼結体。この結合材はTiN、CoまたはWの炭化
物、硼化物、窒化アルミニウムおよび不可避的不純物と
からなるものが好ましい。特に、結合材が、1〜50重量
％のTiNとCoまたはWの炭化物、硼化物、窒化アルミニウ
ム、硼化アルミニウムおよびこれらの固溶体からなる群
から選択される少なくとも1種とを含むことが好まし
い。
【００２１】（4）90体積％以上のcBNと結合材とを含む
cBN焼結体。この結合材が周期律表1aまたは2a族元素の
硼化物とTiNと不可避的不純物とからなるものが好適で
ある。また、結合材が、1〜50重量％のTiNと周期律表1a
または2a族元素の硼窒化物とを含むものでも良い。
cBN焼結体。この結合材が周期律表1aまたは2a族元素の
硼化物とTiNと不可避的不純物とからなるものが好適で
ある。また、結合材が、1〜50重量％のTiNと周期律表1a
または2a族元素の硼窒化物とを含むものでも良い。
【００２２】さらに、基材としてダイヤモンドを40体積
％以上含む下記のダイヤモンド焼結体を選択することも
できる。
％以上含む下記のダイヤモンド焼結体を選択することも
できる。
【００２３】（1）ダイヤモンドを50〜98体積％含む焼
結体。この焼結体の残部には、鉄族金属、WCのうち少な
くとも1種以上を含むことが好ましい。特に、鉄鉄金属
はCoが好適である。
結体。この焼結体の残部には、鉄族金属、WCのうち少な
くとも1種以上を含むことが好ましい。特に、鉄鉄金属
はCoが好適である。
【００２４】（2）ダイヤモンドを60〜95体積％含む焼
結体。この焼結体の残部には、鉄族金属、周期律表4a、
5a、6a族元素の炭化物および炭窒化物から選択される1
種以上、WCのうち少なくとも1種以上からなる物質を含
むことが望ましい。さらに好ましくは、残部がCoおよび
TiCとWCならびに不可避的不純物とからなることであ
る。
結体。この焼結体の残部には、鉄族金属、周期律表4a、
5a、6a族元素の炭化物および炭窒化物から選択される1
種以上、WCのうち少なくとも1種以上からなる物質を含
むことが望ましい。さらに好ましくは、残部がCoおよび
TiCとWCならびに不可避的不純物とからなることであ
る。
【００２５】（3）ダイヤモンドを60〜98体積％含む焼
結体。この焼結体の残部は、炭化ケイ素、ケイ素、WCの
うち少なくとも1種以上からなるものが好ましい。
結体。この焼結体の残部は、炭化ケイ素、ケイ素、WCの
うち少なくとも1種以上からなるものが好ましい。
【００２６】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。
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。
【００２７】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。
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。
【００２８】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。
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。
【００２９】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。
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。
【００３０】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。
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。
【００３１】
【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。
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。
【００３２】（実験例1）（１）サンプルの作製 （ｉ）本発明品の作製 超硬合金製ポットとボールを用いてTiN粉末とアルミニ
ウム粉末とを80：20の重量比で混合して結合材粉末を得
た。次に、この結合材粉末と平均粒径2.5μmのcBN粉末
とを40：60の体積比となるように配合し、Mo容器に充填
し、圧力５GPa、温度1450℃で20分間焼結した。ここで
得られたcBN焼結体は65体積％のcBNを含み、この焼結体
を切削工具用に加工して基材とした。なお、切削工具形
状はSNGN120408のものを用意した。
ウム粉末とを80：20の重量比で混合して結合材粉末を得
た。次に、この結合材粉末と平均粒径2.5μmのcBN粉末
とを40：60の体積比となるように配合し、Mo容器に充填
し、圧力５GPa、温度1450℃で20分間焼結した。ここで
得られたcBN焼結体は65体積％のcBNを含み、この焼結体
を切削工具用に加工して基材とした。なお、切削工具形
状はSNGN120408のものを用意した。
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】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。
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。
【００３６】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。
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。
【００３７】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。
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。
【００３８】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。
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。
【００３９】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400℃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。
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400℃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。
【００４０】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。
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。
【００４１】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−50V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。
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−50V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。
【００４２】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。
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。
【００４３】（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。
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。
【００４４】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。
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。
【００４５】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。
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。
【００４６】（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と対向
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。
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。
【００４７】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。
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。
【００４８】（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、実際に被削材を
高炭素クロム軸受け鋼（SUJ2 硬度HRC60）の丸棒を用
い、この丸棒の外周を切削試験した。切削条件は、切削
速度120m/min、送り0.1mm/rev.、切り込み0.2mm、ドラ
イ条件とした。寿命評価結果を表1に示す。
１および従来品２のそれぞれについて、実際に被削材を
高炭素クロム軸受け鋼（SUJ2 硬度HRC60）の丸棒を用
い、この丸棒の外周を切削試験した。切削条件は、切削
速度120m/min、送り0.1mm/rev.、切り込み0.2mm、ドラ
イ条件とした。寿命評価結果を表1に示す。
【００４９】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。
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。
【００５０】
【表１】
【００５１】
【表２】
【００５２】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。
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。
【００５３】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、チップの他、ドリル、エンドミル
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）などの向上が期待で
き、工具寿命を改善することができる。
明切削工具によれば、チップの他、ドリル、エンドミル
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）などの向上が期待で
き、工具寿命を改善することができる。
【００５４】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。
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。
【００５５】
【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。
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。
【図１】本発明装置の模式図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０４Ｂ 41/87 Ｃ０４Ｂ 41/87 Ｎ 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 大田 倫子 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 AA02 CC08 FF06 3C046 FF02 FF10 FF11 FF13 FF17 FF20 FF25 FF27 FF35 4K029 AA04 BA44 BA53 BA54 BA55 BA56 BA57 BA58 BA59 BA60 BA64 BB02 BB10 BD05 CA04 CA06 CA13 DD06 EA01
Claims (23)
- 【請求項１】 基材と、その基材上に形成された4a、5
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cBN焼結体またはダイヤモンド焼結体で、 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。 - 【請求項２】 前記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。 - 【請求項３】 前記超微粒化合物の粒径が0.5〜50nmで
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。 - 【請求項４】 前記超微粒化合物が非晶質構造を有する
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。 - 【請求項５】 前記耐摩耗性被膜は、複数層で構成され
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。 - 【請求項６】 前記耐摩耗性被膜の厚みが0.5〜10μmで
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。 - 【請求項７】 前記基材表面と前記耐摩耗性被膜との間
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。 - 【請求項８】 中間層の厚みが0.05〜1.0μｍであるこ
とを特徴とする請求項７に記載の切削工具。 - 【請求項９】 前記切削工具は、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。 - 【請求項１０】 基材がcBNを20体積％以上含むcBN焼結
体であることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。 - 【請求項１１】 基材がcBNを99.9体積％以上含むcBN焼
結体であることを特徴とする請求項１に記載の切削工
具。 - 【請求項１２】 基材が30〜90体積％のcBNと結合材と
を含むcBN焼結体であり、 この結合材が周期律表4a、5a、6a族元素の窒化物、炭化
物、硼化物、酸化物およびこれらの固溶体よりなる群か
ら選択される少なくとも1種ならびにアルミニウム化合
物を含むことを特徴とする請求項10に記載の切削工具。 - 【請求項１３】 結合材が、50〜98重量％のTiC、TiN、
TiCN、（TiM）C、（TiM）Nおよび（TiM）CNからなる群
から選択される1種（ここで、MはTiを除く周期律表4a、
5a、6a族元素の中から選択される遷移金属元素）と2〜5
0重量％のアルミニウム化合物とからなることを特徴と
する請求項12に記載の切削工具。 - 【請求項１４】 基材が40〜95体積％のcBNと結合材と
を含むcBN焼結体であり、 この結合材がTiNと、CoまたはWの炭化物、硼化物、窒化
アルミニウム、硼化アルミニウムおよびこれらの固溶体
からなる群から選択される少なくとも1種とを含むこと
を特徴とする請求項1に記載の切削工具。 - 【請求項１５】 基材が90体積％以上のcBNと結合材と
を含み、 この結合材が周期律表1aまたは2a族元素の硼化物とTiN
とを含むことを特徴とする請求項1に記載の切削工具。 - 【請求項１６】 基材が90体積％以上のcBNと結合材と
を含み、 この結合材が、1〜50重量％のTiNと、周期律表1aまたは
2a族元素の硼窒化物とを含むことを特徴とする請求項1
に記載の切削工具。 - 【請求項１７】 基材がダイヤモンドを40体積％以上を
含むダイヤモンド焼結体であることを特徴とする請求項
１に記載の切削工具。 - 【請求項１８】 基材が50〜98体積％のダイヤモンドと
結合材とを含む焼結体であり、 この結合材が鉄族金属、WCのうち少なくとも1種以上を
含むことを特徴とする請求項1に記載の切削工具。 - 【請求項１９】 基材が60〜95体積％のダイヤモンドと
結合材とを含む焼結体であり、 この結合材が鉄族金属、周期律表4a、5a、6a族元素の炭
化物および炭窒化物から選択される1種以上の化合物な
らびにWCのうち少なくとも1種以上を含むことを特徴と
する請求項1に記載の切削工具。 - 【請求項２０】 結合材がCo、TiC、WCのうち少なくと
も1種以上を含むことを特徴とする請求項19に記載の切
削工具。 - 【請求項２１】 基材が60〜98体積％のダイヤモンドと
結合材とを含む焼結体であり、この結合材が炭化ケイ
素、ケイ素、WCのうち少なくとも1種以上を含むことを
特徴とする請求項1に記載の切削工具。 - 【請求項２２】 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
とする切削工具の製造装置。 - 【請求項２３】 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。
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