JP2006043791A

JP2006043791A - 硬質被覆層が断続重切削加工で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

Info

Publication number: JP2006043791A
Application number: JP2004225171A
Authority: JP
Inventors: Akira Osada; 晃長田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: JP4483467B2

Abstract

【課題】硬質被覆層が断続重切削加工で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）下部層が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）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有し、かつ化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有し、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、特定の傾斜角度数分布グラフを示すＡｌ_２Ｏ_３層、以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、特に各種の鋼や鋳鉄などの被削材の断続切削加工を、高切り込みや高送りなどの重切削条件で行った場合にも、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）下部層が、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の全体平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有し、かつ化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム（以下、α型Ａｌ₂Ｏ₃層という）層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を蒸着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ることは良く知られている。

また、上記の被覆サーメット工具において、これの硬質被覆層の構成層は、一般に粒状結晶組織を有し、さらに、下部層である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。
特開平６−３１５０３号公報特開平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、切削加工は切削条件のうちの切り込みや送りをなどを高くした重切削条件で行われる傾向にあるが、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、特にこれを強い機械的衝撃が繰り返し付加される前記の重切削条件で断続切削加工を行うのに用いた場合には、硬質被覆層を構成するα型Ａｌ₂Ｏ₃層が十分な耐衝撃性を具備するものでないために、前記硬質被覆層にチッピング（微少欠け）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α型Ａｌ₂Ｏ₃層が硬質被覆層の上部層を構成する被覆サーメット工具に着目し、特に前記α型Ａｌ₂Ｏ₃層の耐衝撃性向上を図るべく研究を行った結果、
下部層としてＴｉ化合物層を形成した後の工具基体の表面に、上部層としてのα型Ａｌ₂Ｏ₃層を蒸着形成するに際して、これの蒸着形成に先だって、例えば、通常の化学蒸着装置にて、
反応ガス組成：容量％で、ＡｌＣｌ₃：３〜１０％、ＣＯ₂：０．５〜３％、Ｃ₂Ｈ₄：０．０１〜０．３％、ＳＦ_６：０．０１〜０．２％、Ｈ₂：残り、
反応雰囲気温度：７５０〜９００℃、
反応雰囲気圧力：３〜１３ｋＰａ、
の低温条件で、Ａｌ₂Ｏ₃核を前記表面に分散分布した状態で形成し、この場合、走査型電子顕微鏡を用い、１００００倍の倍率で観察して、Ａｌ₂Ｏ₃核が平均値で５〜２００個／μｍ^２の割合で分散分布するのが望ましく、ついで、装置内雰囲気を圧力：３〜１３ｋＰａのＡｒ雰囲気に変え、装置内温度を９３０〜１０５０℃に昇温した条件で前記Ａｌ₂Ｏ₃核に加熱処理を施した状態で、
硬質被覆層の上部層としてのα型Ａｌ₂Ｏ₃層を通常の条件で蒸着形成すると、この結果の前記加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核形成後に蒸着形成されたα型Ａｌ₂Ｏ₃層は、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、図１（ａ），（ｂ）に概略説明図で示される通り、工具基体表面と平行な表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを作成した場合、前記従来α型Ａｌ₂Ｏ₃層は、図３に例示される通り、（０００１）面の測定傾斜角の分布が０〜４５度の範囲内で不偏的な傾斜角度数分布グラフを示すのに対して、前記Ａｌ₂Ｏ₃核形成のα型Ａｌ₂Ｏ₃層は、図２に例示される通り、傾斜角区分の特定位置にシャープな最高ピークが現れ、このシャープな最高ピークは、前記Ａｌ₂Ｏ₃核の分布割合を変化させることによりグラフ横軸の傾斜角区分に現れる位置が変わること。

（ｂ）上記のＡｌ₂Ｏ₃核形成のα型Ａｌ₂Ｏ₃層は上記従来α型Ａｌ₂Ｏ₃層に比して著しく耐衝撃性の向上したものとなるので、これを硬質被覆層の上部層として蒸着形成してなる被覆サーメット工具は、特に断続切削加工を高切り込みや高送りなどの重切削条件で行うのに用いた場合にも、同じく前記従来α型Ａｌ₂Ｏ₃層を蒸着形成してなる従来被覆サーメット工具に比して、硬質被覆層が一段とすぐれた耐チッピング性を発揮するようになること。

（ｃ）試験結果によれば、上記加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核の分布割合を平均値で５〜２００個／μｍ^２とすると、上記シャープな最高ピークが傾斜角区分の３３〜４３度の範囲内に現れると共に、前記３３〜４３度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の４５％以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示すようになり、この結果の傾斜角度数分布グラフで３３〜４３度の範囲内に傾斜角区分の最高ピークが現れ、かつ前記３３〜４３度の範囲内に存在する度数割合が４５％以上の割合を占めるα型Ａｌ₂Ｏ₃層を硬質被覆層の上部層として、下部層のＴｉ化合物層と共存した状態で蒸着形成してなる被覆サーメット工具は、上記の従来被覆サーメット工具に比して、特に断続切削加工を重切削条件で行った場合に一段と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ようになること。
以上（ａ）〜（ｃ）に示される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）下部層が、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の全体平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有し、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、上記工具基体の表面と平行な表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、前記３３〜４３度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の４５％以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示すα型Ａｌ₂Ｏ₃層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる、硬質被覆層が断続重切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する被覆サーメット工具に特徴を有するものである。

以下に、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おいて、上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ）下部層のＴｉ化合物層
Ｔｉ化合物層は、α型Ａｌ₂Ｏ₃層の下部層として存在し、自身の具備するすぐれた高温強度によって硬質被覆層が高温強度向上に寄与するほか、工具基体と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を向上させる作用を有するが、その平均層厚が３μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その平均層厚が２０μｍを越えると、特に高熱発生を伴なう高速切削では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、その平均層厚を３〜２０μｍと定めた。

（ｂ）上部層のα型Ａｌ₂Ｏ₃層
上記の傾斜角度数分布グラフで、３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークを示すα型Ａｌ₂Ｏ₃層は、Ａｌ₂Ｏ₃自体のもつ高硬度とすぐれた耐熱性に加えて、すぐれた耐衝撃性を有し、したがって、強い機械的衝撃が繰り返し付加される断続重切削加工で、上記の従来被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成するα型Ａｌ₂Ｏ₃層に比して、一段とすぐれた耐チッピング性を発揮するが、その平均層厚が１μｍ未満では、所望のすぐれた耐摩耗性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。

（ｃ）加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核
この発明の被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成するα型Ａｌ₂Ｏ₃層に関して、傾斜角度数分布グラフで最高ピークを示す傾斜角区分と加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核の分布割合との間には密接な関係があり、この場合試験結果によれば、前記加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核の分布割合を平均値で５〜２００個／μｍ^２の範囲内で変化させると、最高ピークが３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分に現れると共に、前記３３〜４３度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の４５％以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示すようになるものであり、したがって、前記加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核の分布割合が、５個／μｍ^２未満では、これの上に蒸着形成されるα型Ａｌ₂Ｏ₃層の傾斜角度数分布グラフの３３〜４３度の範囲内に現れるピーク高さが不十分、すなわち、前記３３〜４３度の範囲内に存在する度数の合計割合が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の４５％未満となってしまい、この場合上記の通り、前記α型Ａｌ₂Ｏ₃層に所望のすぐれた耐衝撃性を確保することができず、一方その分布割合が、２００個／μｍ^２を越えると、最高ピークの現れる傾斜角区分が３３〜４３度の範囲から外れるようになるほか、前記最高ピークの高さも低下してしまい、この場合も前記α型Ａｌ₂Ｏ₃層に所望のすぐれた耐衝撃性を確保することができないことから、硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層上に形成される前記加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核の分布割合を平均値で５〜２００個／μｍ^２としたのである。

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、必要に応じて硬質被覆層の最表面層とし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、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、強い機械的衝撃を伴なう断続切削加工を重切削条件で行うのに用いた場合にも、硬質被覆層の上部層を構成するα型Ａｌ₂Ｏ₃層が、Ａｌ₂Ｏ₃自身のもつすぐれた高温硬さと耐熱性による耐摩耗性に加えて、一段とすぐれた耐衝撃性を具備することから、すぐれた耐チッピング性を発揮し、使用寿命の一層の延命化を可能とするものである。

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、Ｃｒ₃Ｃ₂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・ＣＮＭＧ１６０４１２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、Ｍｏ₂Ｃ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・ＣＮＭＧ１６０４１２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。

ついで、これらの工具基体Ａ〜Ｆおよび工具基体ａ〜ｆのそれぞれを、Ａｌ₂Ｏ₃核分布割合測定用試験片と共に、通常の化学蒸着装置に装入し、まず、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、表４に示される目標層厚のＴｉ化合物層を硬質被覆層の下部層として蒸着形成し、ついで、
反応ガス組成：容量％で、ＡｌＣｌ₃：６．５％、ＣＯ₂：１．６％、Ｃ₂Ｈ₄：０．１３％、ＳＦ_６：０．１２％、Ｈ₂：残り、
反応雰囲気温度：８２０℃、
反応雰囲気圧力：８ｋＰａ、
の低温条件でＡｌ₂Ｏ₃核を形成した後、
装置内雰囲気を圧力：８ｋＰａのＡｒ雰囲気に変え、かつ装置内温度を１０００℃に昇温した条件で前記Ａｌ₂Ｏ₃核に加熱処理を施して加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核とし、
この時点で前記試験片を装置から取り出し、引続いて、同じく表３に示される条件で、同じく表４に示される目標層厚のα型Ａｌ₂Ｏ₃層を硬質被覆層の上部層として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。

また、上記のＡｌ₂Ｏ₃核分布割合測定用試験片における加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核の分布割合については、走査型電子顕微鏡を用い、１００００倍の倍率で観察して、３μｍ×３μｍの範囲内に存在するＡｌ₂Ｏ₃核の数を任意箇所５ヶ所について測定し、この測定結果を表４に単位面積（μｍ^２）当たりの平均値で示した。

また、比較の目的で、表５に示される通り、硬質被覆層のα型Ａｌ₂Ｏ₃層を形成するに先だって、上記の加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核の形成を行な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。

ついで、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α型Ａｌ₂Ｏ₃層について、電界放出型走査電子顕微鏡を用いて、傾斜角度数分布グラフをそれぞれ作成した。
すなわち、上記傾斜角度数分布グラフは、上記のα型Ａｌ₂Ｏ₃層の表面を上記工具基体の表面と平行な研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、前記表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射して、電子後方散乱回折像装置を用い、３０×５０μｍの領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、この測定結果に基づいて、前記測定傾斜核のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計することにより作成した。

この結果得られた各種のα型Ａｌ₂Ｏ₃層の傾斜角度数分布グラフにおいて、（０００１）面が最高ピークを示す傾斜角区分、並びに３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分内に存在する傾斜角度数の傾斜角度数分布グラフ全体の傾斜角度数に占める割合をそれぞれ表４，５にそれぞれ示した。

上記の各種のα型Ａｌ₂Ｏ₃層の傾斜角度数分布グラフにおいて、表４，５にそれぞれ示される通り、本発明被覆サーメット工具の加熱処理Ａｌ₂Ｏ₃核上に形成されたα型Ａｌ₂Ｏ₃層は、いずれも（０００１）面の測定傾斜角の分布が３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが現れ、かつ３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分内に存在する傾斜角度数の割合が４５％以上である傾斜角度数分布グラフを示すのに対して、従来被覆サーメット工具のα型Ａｌ₂Ｏ₃層は、いずれも（０００１）面の測定傾斜角の分布が０〜４５度の範囲内で不偏的で、最高ピークが存在せず、３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分内に存在する傾斜角度数の割合も３０％以下である傾斜角度数分布グラフを示すものであった。
なお、図２は、本発明被覆サーメット工具４のα型Ａｌ₂Ｏ₃層の傾斜角度数分布グラフ、図３は、従来被覆サーメット工具４のα型Ａｌ₂Ｏ₃層の傾斜角度数分布グラフをそれぞれ示すものである。

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（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各種の被覆サーメット工具について、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、
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：４．０ｍｍ、
送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ａという）での合金鋼の乾式断続高切り込み切削試験（通常の切り込みは２．０ｍｍ）、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ４０Ｃの長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：１８０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．０ｍｍ、
送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ｂという）での炭素鋼の乾式断続高送り切削試験（通常の送りは０．２５ｍｍ／ｒｅｖ）、さらに、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ３００の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：５．０ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ｃという）での鋳鉄の乾式断続高切り込み切削試験（通常の切り込みは２．０ｍｍ）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６に示した。

表４〜６に示される結果から、本発明被覆サーメット工具１〜１３は、いずれも硬質被覆層の上部層が、（０００１）面の傾斜角が３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分で最高ピークを示すと共に、前記３３〜４３度の傾斜角区分範囲内に存在する度数の合計割合が４５％以上を占める傾斜角度数分布グラフを示すα型Ａｌ₂Ｏ₃層で構成され、すぐれた耐衝撃性を有することから、鋼および鋳鉄の強い機械的衝撃を伴なう断続重切削加工で、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のに対して、硬質被覆層の上部層が、（０００１）面の測定傾斜角の分布が０〜４５度の範囲内で不偏的で、最高ピークが存在しない傾斜角度数分布グラフを示すα型Ａｌ₂Ｏ₃層で構成された従来被覆サーメット工具１〜１３においては、いずれも上記の断続重切削加工では、前記α型Ａｌ₂Ｏ₃層の耐衝撃性不足が原因で硬質被覆層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、特に断続切削加工を重切削条件で行う場合に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。

硬質被覆層を構成するα型Ａｌ₂Ｏ₃層における結晶粒の（０００１）面の傾斜角の測定範囲を示す概略説明図である。本発明被覆サーメット工具４の硬質被覆層を構成するα型Ａｌ₂Ｏ₃層の（０００１）面の傾斜角度数分布グラフである。従来被覆サーメット工具４の硬質被覆層を構成するα型Ａｌ₂Ｏ₃層の（０００１）面の傾斜角度数分布グラフである。

Claims

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）下部層が、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の全体平均層厚を有するＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１〜１５μｍの平均層厚を有し、かつ化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有すると共に、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、工具基体表面と平行な表面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記表面研磨面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフにおいて、３３〜４３度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、前記３３〜４３度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の４５％以上の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示す酸化アルミニウム層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる、硬質被覆層が断続重切削加工で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。