JP2005279811A

JP2005279811A - 硬質被膜被覆工具

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Publication number: JP2005279811A
Application number: JP2004095312A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sugita; 博昭杉田
Original assignee: OSG Corp
Current assignee: OSG Corp
Priority date: 2004-03-29
Filing date: 2004-03-29
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2024-03-29
Also published as: JP4160921B2

Abstract

【課題】工具母材との密着性が優れているとともに、被削材の種類に応じて耐溶着性または高温での耐摩耗性に優れた特性を容易に選定できるようにする。
【解決手段】工具母材１２の表面上に、ＣｒＮの中間層１４、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜１６、および（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの第２硬質被膜１８が順次積層して設けられているため、中間層１４の存在で超硬合金製の工具母材１２に対する密着性が向上する一方、第１硬質被膜１６は、膜自体の結合力が高いとともに、中間層１４を構成しているＣｒＮや第２硬質被膜１８を構成している（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎとの密着性が良いため、被膜全体として付着強度が向上する。また、表面を構成している第２硬質被膜１８は（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎで、混晶比ｘ、ｙを適当に選定することにより、ＨｆＮによる高温での耐摩耗性を重視したチップや、ＣｒＮによる耐溶着性を重視したチップを容易に提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は硬質被膜被覆工具に係り、特に、被削材の種類に応じて耐溶着性または高温での耐摩耗性に優れた特性を容易に選定できる硬質被膜被覆工具に関するものである。

切削工具等の加工工具の表面に、硬質被膜としてＨｆＮ（窒化ハフニウム）膜やＣｒＮ（窒化クロム）膜をコーティングすることが、例えば特許文献１に記載されている。また、特許文献２には、超硬合金等の工具母材の表面にＴｉＮ膜を設けるとともに、そのＴｉＮ膜の上に、ＨｆＮにＴｉ（チタン）を所定の割合で添加した（Ｔｉ、Ｈｆ）Ｎ膜をコーティングする技術が記載されている。

特開平５−２３９６２４号公報特許第３２４９２７７号公報

ところで、上記ＨｆＮ膜は、高温での耐摩耗性が優れているため、被加工物との摩擦などで加工中に高温になる高能率加工等の高速加工やドライ加工、或いは難削材に対する切削加工などに使用する工具にコーティングすることが考えられているが、超硬合金等の工具母材との密着性や膜自体の結合力が低いため、剥離等の被膜の損傷で必ずしも十分に満足できる工具寿命の向上効果が得られなかった。また、ＣｒＮ膜に比較して耐溶着性が劣り、ステンレス鋼や銅合金などの加工には不向きであった。（Ｔｉ、Ｈｆ）Ｎ膜は、Ｔｉの添加で結合力が向上するとともに、ＴｉＮ膜を介して高い密着性でコーティングできるものの、ＨｆＮ膜に比較して高温での耐摩耗性が劣る。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、工具母材との密着性が優れているとともに、被削材の種類に応じて耐溶着性または高温での耐摩耗性に優れた特性を容易に選定できる硬質被膜被覆工具を提供することにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、表面に硬質被膜がコーティングされている硬質被膜被覆工具であって、(a) 工具母材の表面にはＣｒＮまたはＴｉＮの中間層が設けられているとともに、(b) その中間層の上には、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜が設けられ、(c) その第１硬質被膜の上に、表面を構成するように（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎ〔但し、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｘ≦１〕の第２硬質被膜が設けられていることを特徴とする。

第２発明は、第１発明の硬質被膜被覆工具において、(a) 前記中間層、前記第１硬質被膜、および前記第２硬質被膜は、何れもアーク放電ＰＶＤ（物理的気相成長）法によって設けられているとともに、(b) その中間層の平均膜厚は０．０１〜０．６μｍの範囲内で、前記第１硬質被膜の平均膜厚は０．５〜４．０μｍの範囲内で、前記第２硬質被膜の平均膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲内で、それ等の全体の平均総膜厚は０．５６〜６．６μｍの範囲内であることを特徴とする。

第３発明は、表面に硬質被膜がコーティングされている硬質被膜被覆工具であって、(a) 工具母材の表面にはＣｒＮまたはＴｉＮの中間層が設けられているとともに、(b) その中間層の上には、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎと前記中間層を構成しているＣｒＮまたはＴｉＮとを交互に積層した多層の第１硬質被膜が設けられ、(c) その第１硬質被膜の前記（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの上に、表面を構成するように（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎ〔但し、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｘ≦１〕の第２硬質被膜が設けられていることを特徴とする。

第４発明は、第３発明の硬質被膜被覆工具において、(a) 前記中間層、前記第１硬質被膜、および前記第２硬質被膜は、何れもアーク放電ＰＶＤ法によって設けられているとともに、(b) その中間層の平均膜厚は０．０１〜０．６μｍの範囲内で、前記第１硬質被膜の２種類の層の各々の平均膜厚は０．０１〜０．５０μｍの範囲内で、その第１硬質被膜の全体の平均膜厚は０．４４〜７．４μｍの範囲内であり、前記第２硬質被膜の平均膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲内で、それ等の全体の平均総膜厚は０．５〜１０μｍの範囲内であることを特徴とする。

第１発明の硬質被膜被覆工具においては、ＣｒＮまたはＴｉＮの中間層の存在で超硬合金や高速度工具鋼等の工具母材に対する密着性が向上する一方、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜は、膜自体の結合力が高いとともに、中間層を構成しているＣｒＮやＴｉＮ、或いは第２硬質被膜を構成している（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎとの密着性が良いため、被膜全体として工具母材に対する付着強度が向上する。また、表面を構成している第２硬質被膜は（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎで、被削材の種類や加工条件などに応じて混晶比ｘ、ｙを適当に選定することにより、ＨｆＮによる高温での耐摩耗性を重視した工具や、ＣｒＮによる耐溶着性を重視した工具を容易に提供できるとともに、上記付着強度の向上と相まって工具寿命が実質的に向上する。

なお、上記混晶比ｙ＝１とした場合の第２硬質被膜はＨｆＮとなり、その結合力は低いが、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎから成る第１硬質被膜の存在で第２硬質被膜（ＨｆＮ）の膜厚を例えば２μｍ程度以下にすることができるため、ＨｆＮの結合力に関する問題が抑制される。

第２発明では、中間層、第１硬質被膜、および第２硬質被膜が、何れもアーク放電ＰＶＤ法によって設けられているため、例えば工具母材を処理炉内に保持したまま、それ等の膜を高い膜厚精度で連続して形成することができる。また、中間層の平均膜厚は０．０１〜０．６μｍの範囲内で、第１硬質被膜の平均膜厚は０．５〜４．０μｍの範囲内で、第２硬質被膜の平均膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲内で、それ等の全体の平均総膜厚は０．５６〜６．６μｍの範囲内であるため、優れた付着強度や高温での耐摩耗性、或いは耐溶着性が得られる。

第３発明の硬質被膜被覆工具は、第１硬質被膜が（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎと中間層を構成しているＣｒＮまたはＴｉＮとを交互に積層した多層構造を成している点が第１発明と相違するだけで、第１発明と同様の効果が得られる。加えて、第１硬質被膜が多層構造であるため靱性が向上し、加工時の振動に対する付着強度が一層向上する。

本発明は、エンドミルやフライス、ドリル、バイト等の切削工具に好適に適用されるが、転造加工用の工具など切削加工以外の工具にも適用され得る。それ等の工具に着脱可能に取り付けられて使用されるスローアウェイチップにも適用され得ることは勿論である。

工具母材としては、超硬合金や高速度工具鋼が好適に用いられるが、超硬合金以外の超硬質工具材料や他の工具材料を用いることもできる。

第１硬質被膜の（Ｃｒ、Ｈｆ）ＮのＣｒとＨｆの割合は、例えば１：１に設定されるが、何れか一方が０とならない範囲で適宜変更することが可能である。第１発明の第１硬質被膜は、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの単層であっても良いが、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎを複数積層することも可能で、ＣｒとＨｆの割合（混晶比）が異なる複数種類の（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎを積層することもできる。多層構造の第３発明についても、ＣｒとＨｆの割合が異なる複数種類の（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎを積層することができる。

中間層や第１硬質被膜、第２硬質被膜の形成手段としては、アーク放電イオンプレーティング法等のアーク放電ＰＶＤ法が好適に用いられるが、他の成膜技術を採用することもできる。

中間層を構成しているＣｒＮまたはＴｉＮは、工具母材との密着性を高めるためのもので、平均膜厚が０．０１〜０．６μｍの範囲内が適当であり、０．０１μｍよりも薄いと密着性が損なわれ、０．６μｍよりも厚いと耐摩耗性が損なわれる。第２硬質被膜を構成している（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎは、耐溶着性を高めたり高温での耐摩耗性を高めたりするもので、平均膜厚が０．０５〜２．０μｍの範囲内が適当であり、０．０５μｍよりも薄いと耐溶着性や高温での耐摩耗性が損なわれ、２．０μｍよりも厚いと、混晶比ｙが大きい場合は結合力の不足から強度が損なわれ、混晶比ｘが大きい場合は耐摩耗性が損なわれる可能性がある。

第１硬質被膜を構成している（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎは、上記中間層と第２硬質被膜との密着性を高めるためのもので、第１発明では、平均膜厚が０．５〜４．０μｍの範囲内が適当であり、０．５μｍよりも薄いと密着性が損なわれ、４．０μｍよりも厚いと内部応力が高くなって膜内の密着性が損なわれる。多層構造の第３発明では、２種類の層の各々の平均膜厚は０．０１〜０．５０μｍの範囲内が適当で、０．０１μｍよりも薄いと多層構造による靱性が損なわれ、０．５０μｍよりも厚いと多層化による相乗効果が損なわれる。また、第１硬質被膜の全体の平均膜厚は０．４４〜７．４μｍの範囲内が適当で、０．４４μｍよりも薄いと靱性の向上効果が十分に得られず、７．４μｍよりも厚いと内部応力が高くなって膜内の密着性が損なわれる。

本発明の硬質被膜被覆工具は、第２硬質被膜を構成している（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの混晶比ｘを大きくすると、ＣｒＮの作用で耐溶着性が向上し、ステンレス鋼や銅合金等の溶着し易い被削材に対する切削加工に好適に用いられ、混晶比ｙを大きくすると、ＨｆＮの作用で高温での耐摩耗性が向上し、加工によって工具温度が高くなる高能率加工等の高速加工やドライ加工、難削材に対する切削加工などに対して好適に用いられるが、その他の加工にも使用できることは勿論である。混晶比ｘ、ｙは０〜１．０の範囲で適当に設定されるが、例えば０．３〜０．７の範囲で設定すれば、耐溶着性および高温での耐摩耗性を共に高いレベルで満足する硬質被膜被覆工具を提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明が適用された硬質被膜被覆工具としてのスローアウェイチップ１０を説明する図で、(a) は斜視図、(b) は表層部の断面図である。このスローアウェイチップ１０は、ホルダ等を介して旋盤の刃物台などに取り付けられて旋削加工等に使用されるもので、平面視において略菱形形状を成しており、平行な一対の辺が切れ刃２０として用いられるとともに、平面視の中央部には取付ボルトが挿通させられる取付穴２２が設けられている。また、上下反転して使用できるように、反対側の面（図１(a) における裏側の面）についても、平行な一対の辺が切れ刃２０として用いられるようになっている。

上記スローアウェイチップ１０は、超硬合金製の工具母材１２を主体として構成されており、その工具母材１２の表面には、アーク放電イオンプレーティング法によりＣｒＮから成る中間層１４、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎから成る第１硬質被膜１６、および（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎから成る第２硬質被膜１８が順番に積層して設けられ、その第２硬質被膜１８が表面を構成している。中間層１４の平均膜厚は０．０１〜０．６μｍの範囲内で、本実施例では０．２μｍ程度であり、第１硬質被膜１６の平均膜厚は０．５〜４．０μｍの範囲内で、本実施例では２．０μｍ程度であり、第２硬質被膜１８の平均膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲内で、本実施例では１．０μｍ程度であり、それ等の全体の平均総膜厚は０．５６〜６．６μｍの範囲内で、本実施例では３．２μｍ程度である。第１硬質被膜１６の（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎは、ＣｒとＨｆとを例えば１：１等の所定の割合で含む窒化物の単層であり、第２硬質被膜１８は（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの単層で、混晶比ｘ、ｙはｘ＋ｙ＝１で、被削材の種類や加工条件等により耐溶着性を重視するか高温での耐摩耗性を重視するかによって適宜定められる。すなわち、ＨｆＮは高温での耐摩耗性が優れている一方、ＣｒＮは耐溶着性が優れているため、被削材の種類などに応じて混晶比ｘ、ｙを適当に設定することにより優れた耐久性が得られるようになるのであり、本実施例ではＣｒおよびＨｆを共に含むように、０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１の範囲内で設定されている。

図２は、上記アーク放電イオンプレーティング法によって中間層１４、第１硬質被膜１６、および第２硬質被膜１８を形成するアーク放電イオンプレーティング装置５０の一例を説明する概略構成図（模式図）で、多数のワークすなわち工具母材１２を保持しているワーク保持具５２、そのワーク保持具５２を略垂直な回転中心まわりに回転駆動する回転装置５４、工具母材１２に負のバイアス電圧を印加するバイアス電源５６、工具母材１２などを内部に収容している処理炉としてのチャンバ５８、チャンバ５８内に所定の反応ガスを供給する反応ガス供給装置６０、チャンバ５８内の気体を真空ポンプなどで排出して減圧する排気装置６２、第１アーク電源６４、第２アーク電源６６等を備えている。反応ガス供給装置６０は、本実施例では窒化物であるＣｒＮや（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ、（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎを形成するために窒素ガス（Ｎ₂）を供給するようになっている。

第１アーク電源６４は、中間層１４を構成しているＣｒＮや第１硬質被膜１６を構成している（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ、第２硬質被膜１８を構成している（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの構成物質であるＣｒから成る第１ターゲット６８をカソードとして、アノード７０との間に所定のアーク電流を通電してアーク放電させることにより、第１ターゲット６８からＣｒを蒸発させるもので、蒸発したＣｒは正（＋）の金属イオンになって負（−）のバイアス電圧が印加されている工具母材１２の表面に付着する。また、第２アーク電源６６は、第１硬質被膜１６を構成している（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎや第２硬質被膜１８を構成している（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの構成物質であるＨｆから成る第２ターゲット７２をカソードとして、アノード７４との間に所定のアーク電流を通電してアーク放電させることにより、第２ターゲット７２からＨｆを蒸発させるもので、蒸発したＨｆは正（＋）の金属イオンになって負（−）のバイアス電圧が印加されている工具母材１２の表面に付着する。上記第１ターゲット６８および第２ターゲット７２は、ワーク保持具５２を挟んで略水平方向の対称位置に配置されている。

そして、予め排気装置６２で排気しながらチャンバ５８内が所定の圧力に保持されるように反応ガス供給装置６０から窒素ガスを供給しつつ、バイアス電源５６により工具母材１２に所定のバイアス電圧を印加し、回転装置５４によりワーク保持具５２を所定の回転速度で回転させながら、ＣｒＮの中間層１４や（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜１６、（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの第２硬質被膜１８をそれぞれ所定の膜厚で連続して形成する。具体的には、中間層１４を形成する際には、第１アーク電源６４をＯＮ（通電）し、第１ターゲット６８とアノード７０との間でアーク放電させてＣｒを蒸発させることにより、工具母材１２の表面にＣｒＮの中間層１４を０．２μｍの狙い膜厚で形成する。第１硬質被膜１６を形成する際には、第１アーク電源６４および第２アーク電源６６を共にＯＮ（通電）し、第１ターゲット６８とアノード７０との間でアーク放電させてＣｒを蒸発させるとともに、第２ターゲット７２とアノード７４との間でアーク放電させてＨｆを蒸発させることにより、上記中間層１４の上に（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜１６を２．０μｍの狙い膜厚で形成する。また、第２硬質被膜１８を形成する際には、第１アーク電源６４および第２アーク電源６６を共にＯＮ（通電）し、第１ターゲット６８とアノード７０との間でアーク放電させてＣｒを蒸発させるとともに、第２ターゲット７２とアノード７４との間でアーク放電させてＨｆを蒸発させることにより、上記第１硬質被膜１６の上に（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの第２硬質被膜１８を１．０μｍの狙い膜厚で形成する。第１アーク電源６４および第２アーク電源６６のアーク電流の大きさにより、ＣｒおよびＨｆの混晶比を調整できる。

ここで、本実施例のスローアウェイチップ１０は、工具母材１２の表面にＣｒＮの中間層１４が設けられるとともに、その中間層１４の上に（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜１６が設けられ、その第１硬質被膜１６の上に（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの第２硬質被膜１８が設けられているため、中間層１４の存在で超硬合金製の工具母材１２に対する密着性が向上する一方、第１硬質被膜１６は、膜自体の結合力が高いとともに、中間層１４を構成しているＣｒＮや第２硬質被膜１８を構成している（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎとの密着性が良いため、被膜全体として工具母材１２に対する付着強度が向上する。なお、第２硬質被膜１８の混晶比ｙの比率が高いと、第２硬質被膜１８の結合力が低くなるが、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎから成る第１硬質被膜１６の存在で第２硬質被膜１８の膜厚が１μｍ程度と薄くされているため、混晶比ｙの比率が高い場合でも結合力が問題となる可能性は少ない。

また、表面を構成している第２硬質被膜１８は（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎで、被削材の種類や加工条件などに応じて混晶比ｘ、ｙを適当に選定することにより、ＨｆＮによる高温での耐摩耗性を重視したチップや、ＣｒＮによる耐溶着性を重視したチップを容易に提供できるとともに、前記付着強度の向上と相まって工具寿命が実質的に向上する。

また、本実施例ではアーク放電イオンプレーティング装置５０を用いてＣｒＮの中間層１４、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜１６、および（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの第２硬質被膜１８を形成するため、工具母材１２をチャンバ５８内に保持したままアーク電源６４、６６のＯＮ、ＯＦＦを切り換えたりアーク電流を調整したりするだけで、それ等の中間層１４、第１硬質被膜１６、および第２硬質被膜１８をそれぞれ高い膜厚精度で連続して形成することができる。

また、中間層１４の平均膜厚は０．２μｍ程度で、第１硬質被膜１６の平均膜厚は２．０μｍ程度で、第２硬質被膜１８の平均膜厚は１．０μｍ程度で、被膜全体の平均総膜厚は３．２μｍ程度であるため、特に優れた付着強度や高温での耐摩耗性、或いは耐溶着性が得られる。

なお、上記実施例では中間層１４としてＣｒＮが設けられていたが、ＣｒＮの代わりにＴｉＮを用いることも可能で、その場合は、アーク放電イオンプレーティング装置５０のターゲットとして、前記Ｃｒの第１ターゲット６８およびＨｆの第２ターゲット７２の他に、Ｔｉから成る第３ターゲットを設け、必要に応じてアーク放電によりＴｉを蒸発させるようにすれば良い。

また、前記実施例では（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ単層の第１硬質被膜１６が設けられていたが、図３に示すスローアウェイチップ３０のように、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ層３２ａと、中間層１４と同じＣｒＮ層３２ｂとを交互に積層した多層構造の第１硬質被膜３２を採用することもできる。これ等の（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ層３２ａおよびＣｒＮ層３２ｂの各々の平均膜厚は０．０１〜０．５０μｍの範囲内で、本実施例では０．３μｍ程度である一方、中間層１４の上には（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ層３２ａが位置するとともに、第１硬質被膜３２の最上部も（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ層３２ａとなるように奇数層設けられ、本実施例では１１層設けられており、全体の平均膜厚は３．３μｍ程度である。そして、中間層１４の平均膜厚は０．２μｍ程度で、第２硬質被膜１８の平均膜厚は１．０μｍ程度であり、第１硬質被膜３２を含む被膜全体の平均総膜厚は４．５μｍ程度である。

本実施例では、前記第１実施例と同様の効果が得られるのに加えて、第１硬質被膜３２が（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎ層３２ａとＣｒＮ層３２ｂとを交互に積層した多層構造を成しているため靱性が向上し、切削加工時の振動に対する硬質被膜の付着強度が一層向上する。

上記スローアウェイチップ３０についても、ＣｒＮの中間層１４および第１硬質被膜３２のＣｒＮ層３２ｂの代わりにＴｉＮを用いることが可能である。

次に、本発明の効果を明らかにするために本発明者等が行った試験結果を説明する。図４は、比較的溶着し易い銅合金に対して切削加工を行った場合に、溶着または被膜の剥離等により加工不可となるまでの切削距離（工具寿命）を調べた結果である。使用工具は、φ８の超硬２枚刃のエンドミルで、硬質被膜として３μｍのＴｉＣＮ被膜、ＣｒＮ被膜を設けた２種類の従来品と、前記スローアウェイチップ１０の硬質被膜と同じ構成、すなわち工具母材１２の表面に０．２μｍのＣｒＮの中間層１４が設けられるとともに、その中間層１４の上に２．０μｍの（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜１６が設けられ、その第１硬質被膜１６の上に１．０μｍの（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎの第２硬質被膜１８が設けられた本発明品とを用いた。本発明品の第２硬質被膜１８の混晶比は、ｘ＝０．７でｙ＝０．３であり、耐溶着性を高くするためにＣｒの割合が大きくされている。
（加工条件）
被削材：Ｃ１１００（銅合金）
切削速度：７４ｍ／ｍｉｎ（２９５０ｍｉｎ^-1）
送り速度：０．０４ｍｍ／ｔ（２６０ｍｍ／ｍｉｎ）
切り込み量：ｔ＝０．５ｍｍ
切削方式：側面切削
切り込み深さ（軸方向）：１２ｍｍ
切り込み深さ（径方向）：０．４ｍｍ
切削油剤：水溶性

図４から明らかなように、本発明品によれば、従来のＴｉＣＮやＣｒＮの硬質被膜に比較して、付着強度を含めた耐溶着性に関する工具寿命が一層向上する。

図５は、本発明品（前記実施例のスローアウェイチップ１０と同じ）と、超硬合金の工具母材の表面に３．０μｍの膜厚でＴｉＮ被膜を設けた従来品とを用いて、難削材である鉄−銅系焼結金属材料に対して以下の加工条件で切削加工を行い、工具寿命に達するまでの切削距離（耐久性）を調べた結果で、本発明品の第２硬質被膜１８の混晶比は、ｘ＝０．２でｙ＝０．８であり、高温での耐摩耗性を高くするためにＨｆの割合が大きくされている。
（加工条件）
被削材：鉄−銅系焼結金属
（ＪＩＳＺ２５５０の参照記号Ｐ２０１１Ｚ）
切削速度：Ｖ＝１２０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：ｆ＝０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み量：ｔ＝０．５ｍｍ
切削油剤：水溶性
切削方式：ＮＣ旋盤を用いた連続旋削加工
寿命判定：逃げ面摩耗幅０．２ｍｍ

図５から明らかなように、本発明品によれば、従来のＴｉＮの硬質被膜に比較して約４倍の工具寿命が得られることが分かる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。

本発明の一実施例であるスローアウェイチップを説明する図で、(a) は斜視図、(b) は表層部の断面図である。図１のスローアウェイチップの硬質被膜をコーティングする際に好適に用いられるアーク放電イオンプレーティング装置の一例を説明する概略構成図である。本発明の他の実施例を説明する図で、図１の(b) に相当する断面図である。本発明品および従来品を用いて、銅合金に切削加工を行って耐溶着性（耐久性）を調べた結果を示す図である。本発明品および従来品を用いて、鉄−銅系焼結金属材料に旋削加工を行って耐久性を調べた結果を示す図である。

符号の説明

１０、３０：スローアウェイチップ（硬質被膜被覆工具）１２：工具母材１４：中間層１６、３２：第１硬質被膜１８：第２硬質被膜

Claims

表面に硬質被膜がコーティングされている硬質被膜被覆工具であって、
工具母材の表面にはＣｒＮまたはＴｉＮの中間層が設けられているとともに、
該中間層の上には、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの第１硬質被膜が設けられ、
該第１硬質被膜の上に、表面を構成するように（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎ〔但し、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｘ≦１〕の第２硬質被膜が設けられている
ことを特徴とする硬質被膜被覆工具。
前記中間層、前記第１硬質被膜、および前記第２硬質被膜は、何れもアーク放電ＰＶＤ法によって設けられているとともに、
該中間層の平均膜厚は０．０１〜０．６μｍの範囲内で、前記第１硬質被膜の平均膜厚は０．５〜４．０μｍの範囲内で、前記第２硬質被膜の平均膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲内で、それ等の全体の平均総膜厚は０．５６〜６．６μｍの範囲内である
ことを特徴とする請求項１に記載の硬質被膜被覆工具。
表面に硬質被膜がコーティングされている硬質被膜被覆工具であって、
工具母材の表面にはＣｒＮまたはＴｉＮの中間層が設けられているとともに、
該中間層の上には、（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎと前記中間層を構成しているＣｒＮまたはＴｉＮとを交互に積層した多層の第１硬質被膜が設けられ、
該第１硬質被膜の前記（Ｃｒ、Ｈｆ）Ｎの上に、表面を構成するように（Ｃｒ_x、Ｈｆ_y）Ｎ〔但し、ｘ＋ｙ＝１、０≦ｘ≦１〕の第２硬質被膜が設けられている
ことを特徴とする硬質被膜被覆工具。
前記中間層、前記第１硬質被膜、および前記第２硬質被膜は、何れもアーク放電ＰＶＤ法によって設けられているとともに、
該中間層の平均膜厚は０．０１〜０．６μｍの範囲内で、前記第１硬質被膜の２種類の層の各々の平均膜厚は０．０１〜０．５０μｍの範囲内で、該第１硬質被膜の全体の平均膜厚は０．４４〜７．４μｍの範囲内であり、前記第２硬質被膜の平均膜厚は０．０５〜２．０μｍの範囲内で、それ等の全体の平均総膜厚は０．５〜１０μｍの範囲内である
ことを特徴とする請求項３に記載の硬質被膜被覆工具。