JP2005313243A - 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆サーメット製切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 硬質被覆層がすぐれた耐熱衝撃性を有する表面被覆サーメット製切削工具を提供する。
【解決手段】ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成された工具基体の表面に、（ａ）下部層として、いずれも蒸着形成された３〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、（ｂ）上部層として、化学蒸着形成した状態でκ型またはθ型の結晶構造を有するＡｌ₂Ｏ₃層の表面に、変態発生割れ起点材として、化学蒸着形成され特定の組成式：ＴｉＯ_Ｘを満足するＴｉ酸化物微粒を分散分布させた状態で、加熱処理を施して、前記κ型またはθ型の結晶構造を有するＡｌ₂Ｏ₃層の結晶構造をα型結晶構造に変態してなると共に１〜１５μｍの平均層厚を有する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層、（ｃ）表面層として、蒸着形成され、かつ０．５〜３μｍの平均層厚を有するＣｒＮ層、以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を形成してなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、特に鋼や鋳鉄などの高速断続切削時に切刃部にきわめて短いピッチで繰り返し付加される機械的熱的衝撃に対して硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具（以下、被覆サーメット工具という）に関するものである。

従来、一般に、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットで構成された基体（以下、これらを総称して工具基体という）の表面に、
（ａ）下部層として、いずれも蒸着形成されたＴｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの１層または２層以上からなり、かつ３〜２０μｍの合計平均層厚を有Ｔｉ化合物層、
（ｂ）上部層として、化学蒸着形成した状態でα型の結晶構造を有し、かつ１〜１５μｍの平均層厚を有する蒸着α型酸化アルミニウム（以下、Ａｌ₂Ｏ₃で示す）層、
（ｃ）表面層として、蒸着形成され、かつ０．５〜３μｍの平均層厚を有する窒化クロム（以下、ＣｒＮで示す）層、
以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を形成してなる被覆サーメット工具が知られており、この被覆サーメット工具が、例えば各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削に用いられていることも知られている。

また、一般に、上記の被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層やＡｌ₂ Ｏ₃ 層、さらにＣｒＮ層が粒状結晶組織を有し、また、前記Ｔｉ化合物層を構成するＴｉＣＮ層を、層自身の強度向上を目的として、通常の化学蒸着装置にて、反応ガスとして有機炭窒化物、例えばＣＨ₃ＣＮを含む混合ガスを使用し、７００〜９５０℃の中温温度域で化学蒸着することにより形成して縦長成長結晶組織をもつようにすることも知られている。
特開２００３−２６６２１２ 特開平６−８０１０号公報

近年の切削装置の高性能化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工は一段と高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆サーメット工具においては、これを鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削に用いた場合には問題はないが、特にこれを切削条件の最も厳しい高速断続切削、すなわち切刃部にきわめて短いピッチで繰り返し機械的熱的衝撃が付加される高速断続切削に用いた場合、硬質被覆層の下部層であるＴｉ化合物層は高強度を有し、すぐれた耐衝撃性を示すものの、同上部層を構成する蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層は、硬質で耐熱性にすぐれるものの、機械的熱的衝撃に対してきわめて脆いものであるために、これが原因で硬質被覆層にはチッピング（微小欠け）が発生し易くなり、この結果比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。

そこで、本発明者等は、上述のような観点から、上記の被覆サーメット工具の硬質被覆層の上部層を構成するＡｌ₂Ｏ₃層の耐チッピング性向上をはかるべく研究を行った結果、
工具基体の表面に、通常の化学蒸着装置で、下部層として、通常の条件で、上記Ｔｉ化合物層を形成した後［この場合、上記の縦長成長結晶組織を有するＴｉＣＮ層（以下、ｌ−ＴｉＣＮ層で示す）を除くＴｉ化合物層を、例えば物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレーティング装置にて、カソード電極（蒸発源）として金属Ｔｉを用い、反応雰囲気を、例えばメタン分解ガス、窒素ガス、あるいはメタン分解ガスと窒素ガスの混合ガス、さらにメタン分解ガスと酸素ガスの混合ガスや、メタン分解ガスと窒素ガスと酸素ガスの混合ガスの雰囲気として蒸着形成してもよい］、同じく通常の条件で、蒸着形成した状態でκ型またはθ型の結晶構造を有するＡｌ₂Ｏ₃層を形成し、ついで、前記Ａｌ₂Ｏ₃層の表面を、同じく化学蒸着装置にて、
反応ガス組成：体積％で、ＴｉＣｌ_４：０．２〜３％、ＣＯ_２：０．２〜１０％、Ａｒ：５〜５０％、Ｈ_２：残り、
反応雰囲気温度：９００〜１０２０℃、
反応雰囲気圧力：７〜３０ｋＰａ、
時間：１〜１０分、
の条件で処理すると、前記Ａｌ₂ Ｏ₃ 層の表面には、
組成式：ＴｉＯ_Ｘ 、
で表わした場合、同じくオージェ分光分析装置で測定して、Ｘ値がＴｉに対する原子比で１．２〜１．９、を満足するＴｉ酸化物微粒が分散分布するようになり、この状態で、加熱処理、望ましくは圧力：７〜５０ｋＰａのＡｒ雰囲気中、温度：１０００〜１２００℃に１０〜１２０分保持の条件で加熱処理を施して、前記κ型またはθ型の結晶構造のＡｌ₂Ｏ₃層をα型結晶構造のＡｌ₂Ｏ₃層に変態させると、この結果の加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層においては、前記変態前のＡｌ₂ Ｏ₃ 層の表面に一様に分散分布したＴｉ酸化物微粒が前記κ型またはθ型の結晶構造からα型結晶構造へ変態する際に発生する割れ（クラック）の起点となることから、変態発生割れはきわめて微細化し、かつ一様に分散分布した状態となると共に、層厚に関係なく、すなわち層厚に変化があっても、Ｘ線回折測定で（００６）面および（０１８）面に一様な強さで明確な回折ピークが現れるＸ線回折チャートを示すようになり、この結果としてすぐれた耐チッピング性を具備するようになり、したがって、前記加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層の上に、さらに表面層としてＣｒＮ層を蒸着形成［この場合、化学蒸着形成しても、例えば上記の物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレーティング装置にて、カソード電極（蒸発源）として金属Ｃｒを用い、反応雰囲気を窒素ガス雰囲気とすることにより形成してもよい］してなる硬質被覆層、すなわち、硬質被覆層の表面層が前記ＣｒＮ層、上部層が前記加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層、下部層が上記Ｔｉ化合物層（このＴｉ化合物層には上記の条件での加熱処理では何らの変化も起らない）で構成された被覆サーメット工具においては、特に激しい機械的熱的衝撃を伴なう高速断続切削加工でも前記加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層が、高強度を有する前記Ｔｉ化合物層およびすぐれた潤滑性を発揮する前記ＣｒＮ層との共存と相俟って、すぐれた耐チッピング性を発揮することから、硬質被覆層におけるチッピング発生が著しく抑制され、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すようになるという研究結果を得たのである。

この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットで構成された工具基体の表面に、
（ａ）下部層として、いずれも蒸着形成されたＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層、およびＴｉＣＮＯ層のうちの１層または２層以上からなり、かつ３〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層として、化学蒸着形成した状態でκ型またはθ型の結晶構造を有するＡｌ₂Ｏ₃層の表面に、
変態発生割れ起点材として、化学蒸着形成され、かつ、
組成式：ＴｉＯ_Ｘ 、
で表わした場合、オージェ分光分析装置で測定して、Ｘ値がＴｉに対する原子比で１．２〜１．９、を満足するＴｉ酸化物微粒を分散分布させた状態で、加熱処理を施して、前記κ型またはθ型の結晶構造を有するＡｌ₂Ｏ₃層の結晶構造をα型結晶構造に変態してなると共に、Ｘ線回折測定で（００６）面および（０１８）面に明確な回折ピークが現れるＸ線回折チャートを示し、かつ１〜１５μｍの平均層厚を有する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層、
（ｃ）表面層として、蒸着形成され、かつ０．５〜３μｍの平均層厚を有するＣｒＮ層、
以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を形成してなる、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する被覆サーメット工具に特徴を有するものである。

つぎに、この発明の被覆サーメット工具の硬質被覆層の構成層について、上記の通りに数値限定した理由を以下に説明する。
（ａ）下部層（Ｔｉ化合物層）の平均層厚
Ｔｉ化合物層は、自体が高強度を有し、これの存在によって硬質被覆層が高強度を具備するようになるほか、工具基体と上部層である加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層のいずれにも強固に密着し、よって硬質被覆層の工具基体に対する密着性向上に寄与する作用をもつが、その合計平均層厚が３μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その合計平均層厚が２０μｍを越えると、特に高熱発生を伴なう高速断続切削で熱塑性変形を起し易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その合計平均層厚を３〜２０μｍと定めた。

（ｂ）Ｔｉ酸化物微粒の組成（Ｘ値）
Ｔｉ酸化物微粒は、上記の通り蒸着α型Ａｌ₂ Ｏ₃ 層の加熱変態α型Ａｌ₂ Ｏ₃ 層への加熱変態時に発生する割れの起点となることから、加熱変態α型Ａｌ₂ Ｏ₃ 層における変態発生割れは、微細化し、かつ一様に分散分布したものとなり、この結果前記加熱変態α型Ａｌ₂ Ｏ₃ 層はすぐれた耐チッピング性を具備するようになるほか、Ｘ線回折測定で（００６）面および（０１８）面に層厚に関係なく、一様の強さの明確な回折ピークが現れるＸ線回折チャートを示すようになる、すなわち前記Ｔｉ酸化物微粒の分散形成なくして前記Ｘ線回折チャートを示す加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層の形成は困難であるが、そのＸ値がＴｉに対する原子比で１．２未満でも、また同１．９を越えても変態発生割れ微細化効果を十分に発揮させることができず、かつ（００６）面および（０１８）面に明確な回折ピークが現れるＸ線回折チャートを示す加熱変態α型Ａｌ₂ Ｏ₃ 層の形成は困難となることから、そのＸ値をＴｉに対する原子比で１．２〜１．９と定めた。

（ｃ）上部層（加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層）の平均層厚
加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層は、Ａｌ₂Ｏ₃自体のもつ高硬度とすぐれた耐熱性によって硬質被覆層の耐摩耗性を向上させると共に、上記の通り自身の具備するすぐれた耐チッピング性によって、硬質被覆層にチッピングが発生するのを著しく抑制する作用を有するが、その平均層厚が１μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その平均層厚が１５μｍを越えて厚くなりすぎると、チッピングが発生し易くなることから、その平均層厚を１〜１５μｍと定めた。

（ｄ）表面層（ＣｒＮ層）の平均層厚
ＣｒＮ層には、被削材と切刃面との間に介在して、これら両者間の潤滑性を向上させ、もって耐チッピング性向上に寄与する作用を有するが、その平均層厚が０．５μｍ未満では、前記作用に所望の向上効果が得られず、一方前記作用は３μｍまでの平均層厚で十分であることから、その平均層厚を０．５〜３μｍと定めた。

なお、切削工具の使用前後の識別を目的として、黄金色の色調を有するＴｉＮ層を、必要に応じて蒸着形成してもよいが、この場合の平均層厚は０．１〜１μｍでよく、これは０．１μｍ未満では、十分な識別効果が得られず、一方前記ＴｉＮ層による前記識別効果は１μｍまでの平均層厚で十分であるという理由からである。

この発明被覆サーメット工具は、機械的熱的衝撃がきわめて高く、かつ高い発熱を伴なう鋼の高速断続切削でも、硬質被覆層の上部層を構成する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層がすぐれた耐チッピング性を発揮することから、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示すものである。

つぎに、この発明の被覆サーメット工具を実施例により具体的に説明する。

原料粉末として、いずれも１〜３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ₃ Ｃ₂ 粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＮ粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン中で２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５Ｐａの真空中、１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、切刃部にＲ：０．０７ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４０８に規定するスローアウエイチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ〜Ｆをそれぞれ製造した。

また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比でＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ₂ Ｃ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１．３ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５４０℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０７ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４１２のチップ形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体ａ〜ｆを形成した。

つぎに、これらの工具基体Ａ〜Ｆおよび工具基体ａ〜ｆの表面に、通常の化学蒸着装置を用い、表３（表３中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつＴｉＣＮ層の形成条件を示すものであり、これ以外は通常の粒状結晶組織の形成条件を示すものである）に示される条件にて、硬質被覆層の下部層としてＴｉ化合物層を、表５に示される組み合わせで、かつ目標層厚で蒸着形成し、ついで同じく表３に示される条件にて、結晶構造がκ型またはθ型のＡｌ₂Ｏ₃層を同じく表５に示される組み合わせで、かつ目標層厚で蒸着形成し、ついで前記κ型またはθ型のＡｌ₂Ｏ₃層の表面に、Ｔｉ酸化物微粒を同じく表４に示される条件で表５に示される組み合わせで蒸着形成した状態で、これに３０ｋＰａのＡｒ雰囲気中、温度：１１００℃に２０〜１００分の範囲内の所定の時間保持の条件で加熱処理を施して、前記κ型またはθ型の結晶構造のＡｌ₂Ｏ₃層をα型結晶構造のＡｌ₂Ｏ₃層に変態させてなる加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層を硬質被覆層の上部層として形成し、さらに同じく表３に示される条件にて、同表面層として、ＣｒＮ層を表５に示される目標層厚で蒸着形成することにより本発明被覆サーメット工具１〜１３をそれぞれ製造した。

なお、上記本発明被覆サーメット工具１〜１３の製造に際しては、それぞれ別途試験片を用意し、この試験片を同じく化学蒸着装置に装入し、前記試験片の表面にＴｉ酸化物微粒が形成された時点で装置から取りだし、前記Ｔｉ酸化物微粒の組成（Ｘ値）をオージェ分光分析装置で測定した。

また、比較の目的で、表６に示される通り、硬質被覆層の上部層として同じく表３に示される条件で、同じく表６に示される目標層厚の蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層を形成し、かつ上記のＴｉ酸化物微粒の形成および上記条件での加熱処理を行わない以外は同一の条件で従来被覆サーメット工具１〜１３をそれぞれ製造した。

この結果得られた上記の本発明被覆サーメット工具と従来被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層と蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層の相違を観察する目的でＸ線回折を測定した。

まず、Ｘ線回折測定用試料として、Ｘ線回折チャート上で（００１）面および（００２）面にのみ回折ピークが現れる単結晶ＷＣを基体試料として用い、この基体試料の表面に、本発明被覆サーメット工具３、９、および１２の目標層厚が１５μｍ、１０μｍ、および５μｍの加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層、並びに従来被覆サーメット工具３、９、および１２の同じく目標層厚が１５μｍ、１０μｍ、および５μｍの蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層の形成条件と同一の条件で、それぞれ目標層厚が１５μｍ、１０μｍ、および５μｍの加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層および蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層を直接形成して本発明被覆試料Ａ〜Ｃおよび従来被覆試料ａ〜ｃをそれぞれ調製した。

ついで、これら被覆試料の前記加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層および蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層のＸ線回折測定を、通常のＸ線回折装置を用い、Ｘ線管中に設置されたＣｕ陽極（ターゲット）に対して、電圧：４０ｋＶ、電流：３５０ｍＡの条件で金属Ｗフィラメントから発生させた熱電子を加速照射することにより、前記Ｃｕ陽極表面から０．１５４ｎｍの波長を有する特性Ｘ線であるＣｕ−Ｋα線を発生させ、前記特性Ｘ線を前記被覆試料表面に照射し、前記被覆試料から散乱したＸ線のうち、被覆試料表面に対するＸ線入射角度θと等しい角度で回折したＸ線の強度をＸ線検出器にて測定することにより行なった。この測定結果を図１〜６に示した。

本発明被覆試料Ａ〜Ｃの加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層のＸ線回折チャートを示す図１〜３と、従来被覆試料ａ〜ｃの蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層のＸ線回折チャートを示す図４〜６の比較から、前記加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層には、いずれの層厚でも（００６）面および（０１８）面に一様の強さで明確な回折ピークが現れているのに対して、前記蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層ではこれら（００６）面および（０１８）面に回折ピークは存在しないことが明かである。

また、この結果得られた本発明被覆サーメット工具１〜１３および従来被覆サーメット工具１〜１３について、これの硬質被覆層の構成層をオージェ分光分析装置で測定（層の縦断面を観察）したところ、前者ではいずれも目標組成と実質的に同じ組成を有するＴｉ化合物層、加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層、およびＣｒＮ層からなり、かつ表面部に加熱処理前に蒸着されたＴｉ酸化物微粒も上記の測定で目標組成と実質的に同じ組成を示すものであった。一方後者では、いずれも同じく目標組成と実質的に同じ組成を有するＴｉ化合物、蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層、およびＣｒＮ層からなることが確認された。さらに、これらの被覆サーメット工具の硬質被覆層の構成層の厚さを走査型電子顕微鏡を用いて測定（同じく縦断面測定）したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示した。

つぎに、上記の各種の被覆サーメット工具をいずれも工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、本発明被覆サーメット工具１〜１３および従来被覆サーメット工具１〜１３について、
被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４２０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ａという）での合金鋼の乾式高速断続切削試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ）、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ５５Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：３００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．３５ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ｂという）での炭素鋼の乾式高速断続切削試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ）、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ２５０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：０．３ｍｍ、
送り：１．５ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ｃという）での普通鋳鉄の乾式高速断続切削試験（通常の切削速度は３００ｍ／ｍｉｎ）を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表７に示した。

表５〜７に示される結果から、本発明被覆サーメット工具１〜１３は、機械的熱的衝撃がきわめて高く、かつ高い発熱を伴なう鋼や鋳鉄の高速断続切削でも、硬質被覆層の上部層を構成する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層がすぐれた耐チッピング性を発揮することから、切刃部のチッピング発生が著しく抑制され、すぐれた耐摩耗性を示すのに対して、硬質被覆層の上部層が蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層からなる従来被覆サーメット工具１〜１３においては、高速断続切削では前記蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層が激しい機械的熱的に耐えられず、切刃部にチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。

上述のように、この発明の被覆サーメット工具は、各種鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこと、特に機械的熱的衝撃がきわめて高く、かつ高い発熱を伴なう切削条件の最も厳しい高速断続切削でもすぐれた耐チッピング性を示し、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削装置の高性能化並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。

本発明被覆サーメット工具３の硬質被覆層を構成する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層（目標層厚：１５μｍ）のＸ線回折チャートを示す図である。 本発明被覆サーメット工具９の硬質被覆層を構成する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層（目標層厚：１０μｍ）のＸ線回折チャートを示す図である。 本発明被覆サーメット工具１２の硬質被覆層を構成する加熱変態α型Ａｌ₂Ｏ₃層（目標層厚：５μｍ）のＸ線回折チャートを示す図である。 従来被覆サーメット工具３の硬質被覆層を構成する蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層（目標層厚：１５μｍ）のＸ線回折チャートを示す図である。 従来被覆サーメット工具９の硬質被覆層を構成する蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層（目標層厚：１０μｍ）のＸ線回折チャートを示す図である。 従来被覆サーメット工具１２の硬質被覆層を構成する蒸着α型Ａｌ₂Ｏ₃層（目標層厚：５μｍ）のＸ線回折チャートを示す図である。

Claims (1)

1. 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、
   （ａ）下部層として、いずれも蒸着形成されたＴｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層、および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上からなり、かつ３〜２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉ化合物層、
   （ｂ）上部層として、化学蒸着形成した状態でκ型またはθ型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層の表面に、変態発生割れ起点材として、化学蒸着形成され、
   組成式：ＴｉＯ_Ｘ 、
   で表わした場合、オージェ分光分析装置で測定して、Ｘ値がＴｉに対する原子比で１．２〜１．９、を満足するＴｉ酸化物微粒を分散分布させた状態で、加熱処理を施して、前記κ型またはθ型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層の結晶構造をα型結晶構造に変態してなると共に、Ｘ線回折測定で（００６）面および（０１８）面に明確な回折ピークが現れるＸ線回折チャートを示し、かつ１〜１５μｍの平均層厚を有する加熱変態α型酸化アルミニウム層、
   （ｃ）表面層として、蒸着形成され、０．５〜３μｍの平均層厚を有する窒化クロム層、
   以上（ａ）〜（ｃ）で構成された硬質被覆層を形成してなる硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を有する表面被覆サーメット製切削工具。

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