JP2010076083A - 表面被覆切削工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速加工およびドライ加工でさらなる長寿命化を達成することができる表面被覆切削工具を提供する。
【解決手段】本発明は、基材と、基材上に形成された被覆膜とを備え、被覆膜は、Ｔｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）からなるＡ層と、Ｔｉ1-yＡｌyＮ（ただし、０．３＜ｙ＜０．７）からなるＢ層とがそれぞれ交互に積層されて構成されており、Ａ層の厚みλａおよびＢ層の厚みλｂはそれぞれ２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、互いに接しているＡ層およびＢ層の厚みの比であるλａ／λｂの値は、基材に最も近い位置においては０．４＜λａ／λｂ＜０．７であって、基材側から被覆膜の最表面側に進むにしたがって連続的および／または段階的に増加していき、被覆膜の最表面に最も近い位置においては１．５＜λａ／λｂ＜３となる表面被覆切削工具である。
【選択図】図１
【解決手段】本発明は、基材と、基材上に形成された被覆膜とを備え、被覆膜は、Ｔｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）からなるＡ層と、Ｔｉ1-yＡｌyＮ（ただし、０．３＜ｙ＜０．７）からなるＢ層とがそれぞれ交互に積層されて構成されており、Ａ層の厚みλａおよびＢ層の厚みλｂはそれぞれ２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、互いに接しているＡ層およびＢ層の厚みの比であるλａ／λｂの値は、基材に最も近い位置においては０．４＜λａ／λｂ＜０．７であって、基材側から被覆膜の最表面側に進むにしたがって連続的および／または段階的に増加していき、被覆膜の最表面に最も近い位置においては１．５＜λａ／λｂ＜３となる表面被覆切削工具である。
【選択図】図１
Description
本発明は、表面被覆切削工具に関し、特に、高速加工およびドライ加工でさらなる長寿命化を達成することができる表面被覆切削工具に関する。
最近の表面被覆切削工具の動向として、地球環境保全の観点から、切削油剤を用いないドライ加工が求められていること、被削材が多様化していること、および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の理由から、表面被覆切削工具の刃先温度はますます高温になる傾向にある。その結果、表面被覆切削工具の寿命が短くなるため、表面被覆切削工具を構成する材料に要求される特性は厳しくなる一方である。表面被覆切削工具の長寿命化のために表面被覆切削工具を構成する材料に要求される特性としては、基材上に形成される被覆膜の安定性（被覆膜の耐酸化特性や密着性）は勿論のこと、被覆膜の耐摩耗性や潤滑性も重要となってくる。
表面被覆切削工具の耐摩耗性の改善のため、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼などの基材上に、ＴｉＡｌＮを単層または複数層積層して、被覆膜を形成することはよく知られている。しかしながら、最近の高速加工およびドライ加工においては、ＴｉＡｌＮのみからなる被覆膜では長寿命の表面被覆切削工具を得ることができないのが現状である。
このような問題を解決するため、近年ではＴｉおよびＡｌに加えてさらに第３元素を含む被覆膜が提案されている。たとえば特許文献１には、ＴｉＡｌＮからなる被覆膜にさらに第３元素としてＳｉを添加することによって、被覆膜の硬度と耐酸化性とを両立させた表面被覆切削工具が開示されている。しかしながら、Ｓｉを含む被覆膜は耐摩耗性の改善には効果があるものの、低炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼等のように工具刃先に溶着しやすい被削材を切削する場合、その溶着物が脱落する際に被覆膜も同時に剥離してしまうため、結果として高速加工およびドライ加工における長寿命化を達成することができないという問題があった。
また、特許文献２には、被覆膜が周期律表のＩＶＡ族元素、ＶＡ族元素、ＶＩＡ族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群から選択された少なくとも１種の元素の窒化物からなるＡ層と、Ｃｒの窒化物からなるＢ層とが交互に積層されて構成されており、被覆膜の最表面側に進むにしたがって連続的および／または段階的にＢ層の厚みを厚くすることで高速加工およびドライ加工で長寿命化を達成した表面被覆切削工具が開示されている。しかしながら、この構成においても、高速加工およびドライ加工における表面被覆切削工具のさらなる長寿命化には限界があった。
そこで、特許文献３には、表面被覆切削工具の耐溶着性を向上させるために、ＺｒＮ、ＨｆＮ、ＮｂＮ、ＴａＮ、ＭｏＮおよびＷＮから選択された少なくとも１種の化合物を含む固体潤滑被膜と、ＴｉＣＮやＴｉＡｌＮのような硬質皮膜とを被覆膜に含む表面被覆切削工具が開示されている。しかしながら、上記の固体潤滑被膜は、硬度が不十分であることから耐摩耗性も不十分であり、切削速度が２０ｍ／ｍｉｎを超えるようないわゆる高速加工においては長寿命を達成することができなかった。
特許第２７９３７７３号公報
特開２００７−１１１８１５号公報
特開２００１−１７９５３３号公報
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、高速加工およびドライ加工でさらなる長寿命化を達成することができる表面被覆切削工具を提供することにある。
本発明は、基材と、基材上に形成された被覆膜とを備え、被覆膜は、Ｔｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）からなるＡ層と、Ｔｉ1-yＡｌyＮ（ただし、０．３＜ｙ＜０．７）からなるＢ層とがそれぞれ交互に積層されて構成されており、Ａ層の厚みλａおよびＢ層の厚みλｂはそれぞれ２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、互いに接しているＡ層およびＢ層の厚みの比であるλａ／λｂの値は、基材に最も近い位置においては０．４＜λａ／λｂ＜０．７であって、基材側から被覆膜の最表面側に進むにしたがって連続的および／または段階的に増加していき、被覆膜の最表面に最も近い位置においては１．５＜λａ／λｂ＜３となる表面被覆切削工具である。
ここで、本発明の表面被覆切削工具は、基材と被覆膜との間に中間層を有しており、中間層は、Ｔｉ、Ｃｒ、ＴｉＮまたはＣｒＮからなり、中間層の厚みは、０．１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。
また、本発明の表面被覆切削工具は、被覆膜の最表面上に表面保護層を有しており、表面保護層は、ＴｉＮｂＣＮからなり、表面保護層の厚みは、０．１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。
また、本発明の表面被覆切削工具において、被覆膜の全体の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
また、本発明の表面被覆切削工具において、被覆膜は、物理蒸着法により形成されたものであることが好ましい。
また、本発明の表面被覆切削工具において、基材は、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化硼素焼結体、または酸化アルミニウムと炭化チタンとからなる基材のいずれかであることが好ましい。
本発明によれば、高速加工およびドライ加工でさらなる長寿命化を達成することができる表面被覆切削工具を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
図１に、本発明の表面被覆切削工具の一例の模式的な拡大断面図を示す。ここで、本発明の表面被覆切削工具は、基材１と基材１上に形成された被覆膜２とを備え、被覆膜２は、Ｔｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）からなるＡ層３と、Ｔｉ1-yＡｌyＮ（ただし、０．３＜ｙ＜０．７）からなるＢ層４とがそれぞれ交互に積層されて構成されている。そして、Ａ層３の厚みλａおよびＢ層４の厚みλｂはそれぞれ２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であって、互いに接しているＡ層３とＢ層４との厚みの比であるλａ／λｂの値が、基材１に最も近い位置においては０．４＜λａ／λｂ＜０．７であり、基材１側から被覆膜２の最表面側に進むにしたがって連続的および／または段階的に増加していき、被覆膜２の最表面に最も近い位置においては１．５＜λａ／λｂ＜３となっている。なお、Ａ層３およびＢ層４はそれぞれ２層以上形成される。
Ａ層３は、Ｔｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）からなることを特徴とする。ここで、Ａ層３を構成するＴｉ1-xＮｂxＮのＮｂの組成比を示すｘを０．３未満とすることによって、格子歪みが誘起されることによりＡ層３の硬度を高め、Ａ層３の耐摩耗性を向上させることができるため、高速加工およびドライ加工でさらなる長寿命化を達成することが可能な表面被覆切削工具を得ることができる。
なお、ＮｂＮは鋼系材料との摩擦係数が低いため、被削材の溶着防止、被削材の加工品位の向上、ならびに高速加工時およびドライ加工時の刃先温度の上昇を抑えることができる。それゆえ、Ａ層３をＴｉＮとＮｂＮとを組み合わせたＴｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）から形成することによって、高速加工時の発熱による酸化摩耗の低減にも効果的であり、本発明の表面被覆切削工具の高速加工およびドライ加工における長寿命化をさらに向上させることができる傾向が大きくなる。
さらに、Ａ層３を構成するＴｉ1-xＮｂxＮのＮｂの組成比ｘを、０．０５≦ｘ≦０．２５の範囲内の値とした場合には、Ａ層３の硬度と潤滑性とのバランスをさらに向上させることができ、本発明の表面被覆切削工具の高速加工およびドライ加工における長寿命化を大幅に向上させることができる傾向が大きくなる点で好ましい。
なお、Ａ層３を構成するＴｉ1-xＮｂxＮのＮｂの組成比ｘは、Ａ層３におけるＴｉ（チタン）とＮｂ（ニオブ）との総原子数に対するＮｂの原子数の比を意味する。
また、Ｂ層４は、Ｔｉ1-yＡｌyＮ（ただし、０．３＜ｙ＜０．７）からなることを特徴とする。ここで、Ｂ層４を構成するＴｉ1-yＡｌyＮのＡｌの組成比を示すｙを０．３＜ｙ＜０．７の範囲内の値とすることによって、Ｂ層４を耐摩耗性と靭性とのバランスに優れた膜とすることができるため、高速加工およびドライ加工でさらなる長寿命化を達成することが可能な表面被覆切削工具を得ることができる。
また、Ｂ層４を構成するＴｉ1-yＡｌyＮのＡｌの組成比ｙを、０．４≦ｙ≦０．６５の範囲内の値とした場合には、Ｂ層４の耐摩耗性と靭性とのバランスをさらに向上させることができ、本発明の表面被覆切削工具の高速加工およびドライ加工における長寿命化を大幅に向上させることができる傾向が大きくなる点で好ましい。
なお、Ｂ層４を構成するＴｉ1-yＡｌyＮのＡｌの組成比ｙは、Ｂ層４におけるＴｉ（チタン）とＡｌ（アルミニウム）の総原子数に対するＡｌの原子数の比を意味する。
上述したように、Ｂ層４はＴｉ1-yＡｌyＮから構成されるため、耐摩耗性と靭性に優れるが、基材１上に形成される被覆膜２を耐摩耗性と靭性に優れるＢ層４のみから形成した場合には、本発明の表面被覆切削工具の高速加工およびドライ加工における長寿命化に限界があった。
本発明者は、硬度と潤滑性に優れるＴｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）からなるＡ層３と、耐摩耗性と靭性に優れるＴｉ1-yＡｌyＮ（ただし、０．３＜ｙ＜０．７）からなるＢ層４とをそれぞれ交互に積層してこれらの膜の特性を組み合わせることによって、耐摩耗性、靭性、硬度および潤滑性のすべてを兼ね備えた被覆膜２の形成を試みたが、単純に積層しただけでは十分な耐摩耗性が得られず、本発明の表面被覆切削工具の高速加工およびドライ加工における長寿命化を図ることができなかった。
本発明者が様々な検討をした結果、本発明の表面被覆切削工具の上記のＡ層３とＢ層４とから構成される被覆膜２中のＡｌの含有量が少ないほど、切り屑が擦過するすくい面側の摩耗を抑えることができることを見い出した。これは、Ａｌの含有量が少ない材料ほど熱伝導率が高い膜となりやすいため、切削時に発生する熱が基材１側に伝わり、被覆膜２の表面の酸化摩耗が低減されるためと考えられる。しかしながら、被覆膜２中のＡｌの含有量を少なくすると、被覆膜２の靭性が低下する。
そこで、本発明者が鋭意検討した結果、被覆膜２を構成するＡ層３とＢ層４の厚みをそれぞれ変えてＡｌの含有量を制御することによって、耐摩耗性、靭性、硬度および潤滑性のすべてを兼ね備えた被覆膜２を得ることができる。
すなわち、被覆膜２を構成するＡ層３の厚みλａおよびＢ層４の厚みλｂをそれぞれ２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内の厚みとし、互いに接しているＡ層３とＢ層４との厚みの比であるλａ／λｂの値を基材１に最も近い位置においては０．４＜λａ／λｂ＜０．７の範囲内の値とし、基材１側から被覆膜２の最表面側に進むにしたがって連続的および／または段階的に増加させ、被覆膜２の最表面に最も近い位置においては１．５＜λａ／λｂ＜３の範囲内の値とすることによって、耐摩耗性、靭性、硬度および潤滑性のすべてを兼ね備えた被覆膜２を得ることができる。このような構成の被覆膜２を基材１上に備えることによって、高速加工およびドライ加工でさらなる長寿命化を達成することができる表面被覆切削工具を得ることができる。
ここで、本発明の表面被覆切削工具の被覆膜２を構成するＡ層３の厚み（Ａ層３の１層当たりの厚み）λａおよびＢ層４の厚み（Ｂ層４の１層当たりの厚み）λｂはそれぞれ２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内の厚みとされる。Ａ層３の１層当たりの厚みλａおよびＢ層４の１層当たりの厚みλｂがそれぞれ２ｎｍ未満である場合には、Ａ層３およびＢ層４の形成がそれぞれ困難となる傾向にある。また、Ａ層３の１層当たりの厚みλａおよびＢ層４の１層当たりの厚みλｂがそれぞれ１０００ｎｍを超える場合には、Ａ層３およびＢ層４のそれぞれの層の１層当たりの厚みが大きくなりすぎてＡ層３とＢ層４とを組み合わせた効果が少なくなる。
また、本発明の表面被覆切削工具の被覆膜２の基材１側においては、耐摩耗性と靭性に優れたＢ層４の厚みをＡ層３の厚みよりも厚くされる。これは、被覆膜２の基材１側では耐摩耗性と靭性に優れたＢ層４の厚みを厚くすることによって、耐欠損性の向上などの高速加工時およびドライ加工時における長寿命化に関する効果を向上させるためである。より具体的には、互いに接しているＡ層３の厚みλａとＢ層４の厚みλｂとの厚みの比であるλａ／λｂの値は、基材１に最も近い位置においては０．４＜λａ／λｂ＜０．７の範囲内の値とされていればよく、本発明の表面被覆切削工具の長寿命化を図る観点からは、０．５≦λａ／λｂ≦０．６の範囲内の値とされることが好ましい。
一方、本発明の表面被覆切削工具の被覆膜２の最表面側においては、硬度と潤滑性に優れたＡ層３の厚みがＢ層４の厚みよりも厚くされる。これは、被覆膜２の最表面側では硬度と潤滑性に優れたＡ層３の厚みを厚くすることによって、Ａ層３の潤滑性に起因する刃先温度の低下や、Ａｌの含有量の低下に起因する被覆膜２のすくい面側の酸化摩耗の低減などの高速加工時およびドライ加工時における長寿命化に関する効果を向上させるためである。さらに、被覆膜２の最表面側においてＡ層３の厚みを厚くすることによって、被削材の加工品位を向上させることも可能である。ここで、被覆膜２の最表面側におけるＡ層３の厚みおよびＢ層４の厚みについて、より具体的に説明すると、互いに接しているＡ層３の厚みλａとＢ層４の厚みλｂとの厚みの比であるλａ／λｂの値は、被覆膜２の最表面側においては１．５＜λａ／λｂ＜３．０の範囲内の値とされていればよく、本発明の表面被覆切削工具の長寿命化を図る観点からは、２．０≦λａ／λｂ≦２．５の範囲内の値とされることが好ましい。
なお、本発明において、「連続的に増加」とは、たとえば図２に示すように、基材から被覆膜の最表面にかけて進むにしたがってλａ／λｂの値が直線状に増加する場合が挙げられるが、直線状に減少する場合に限定されず、指数関数状に増加する場合も含まれる。また、本発明において、「段階的に増加」とは、たとえば図３に示すように、基材から被覆膜の最表面にかけて進むにしたがってλａ／λｂの値が階段状に増加する場合が挙げられるが、図３に示す形態には限定されない。また、本発明においては、基材から被覆膜の最表面にかけて、λａ／λｂの値が連続的に増加する箇所と段階的に増加する箇所とが入り混じっていてもよい。
また、本発明において、被覆膜２の全体の厚みは０．５μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。被覆膜２の全体の厚みが０．５μｍ未満である場合には被覆膜２の耐摩耗性が低下するおそれがある。また、被覆膜２の全体の厚みが２０μｍを超える場合には、被覆膜２中に残存する圧縮応力に耐え切れずに、被覆膜２が自己破壊するおそれがある。なお、被覆膜２の耐摩耗性の低下および自己破壊を有効に防止する観点からは、被覆膜２の全体の厚みは２μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。
また、基材１としては、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化硼素焼結体、または酸化アルミニウムと炭化チタンとからなる基材のいずれかを用いることが好ましい。
また、基材１と被覆膜２の密着性を向上する観点からは、基材１と被覆膜２との間に、ＴｉＮ、ＣｒＮ、ＴｉまたはＣｒからなる中間層を設けることが望ましい。このような中間層は、上記の基材１と被覆膜２のそれぞれに対して密着性に優れているため、基材１と被覆膜２との密着性が向上する傾向にある。
また、中間層の厚みは０．１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。中間層の厚みが０．１μｍ未満である場合には中間層が薄すぎて基材１と被覆膜２との密着性を向上することができないおそれがあり、中間層の厚みが１μｍを超えた場合には基材１と被覆膜２との密着性のさらなる向上が見られない傾向にある。
また、被覆膜２の最表面上には、ＴｉＮｂＣＮからなる表面保護層を設けることも望ましい。ＴｉＮｂＣＮからなる表面保護層を被覆膜２の最表面上に設けた場合には、表面保護層中のカーボンによって潤滑性を発現させるため、切削時の刃先温度の低下および加工品位の向上がさらに促進する傾向にある。なお、表面保護層を構成するＴｉＮｂＣＮにおけるＴｉ（チタン）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｃ（炭素）およびＮ（窒素）の組成比は特に限定されるものではない。
また、表面保護層の厚みは０．１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。表面保護層の厚みが０．１μｍ未満である場合には表面保護層の厚みが薄すぎて、切削開始後すぐに表面保護層が摩耗してなくなってしまうおそれがあり、２μｍを超える場合には表面保護層が厚すぎて、被覆膜２から表面保護層が剥離しやすくなる。
なお、本発明において、Ａ層３、Ｂ層４、被覆膜２、中間層および表面保護層などの厚みはそれぞれ、透過型電子顕微鏡観察により測定することが可能である。
また、結晶性の高い化合物を形成することができる成膜プロセスを用いて基材１上に被覆膜２を形成することが好ましい。そこで、種々の成膜プロセスを検討した結果、物理蒸着法を用いて被覆膜２を形成することが好ましいことが判明した。物理蒸着法としては、たとえば、スパッタリング法またはイオンプレーティング法などが挙げられるが、特に、原料となる元素のイオン化率が高いカソードアークイオンプレーティング法が最も好ましい。基材１の表面上に直接被覆膜２を形成するための成膜プロセスとしてカソードアークイオンプレーティング法を用いた場合には、被覆膜２の形成前に基材１の表面に対して金属イオンおよび／またはガスイオンによるイオンボンバードメント処理が可能となるため、基材１と被覆膜２の密着性が格段に向上する傾向にある。
以下に、本発明において、基材１上に被覆膜２を形成する方法の一例について説明する。この例は、カソードアークイオンプレーティング法により被覆膜２を形成する方法の一例である。
まず、図４にその概略を示したカソードアークイオンプレーティング装置１０を用意する。
ここで、カソードアークイオンプレーティング装置１０は、第１アーク蒸発源１３、第２アーク蒸発源１４および第３アーク蒸発源１５という３つのアーク蒸発源とともに、回転テーブル１１、ヒータ１２およびガス導入口１６を有している。
まず、回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉＮｂターゲットを、第２アーク蒸発源１４としてＴｉＡｌターゲットをセットした。
次に、カソードアークイオンプレーティング装置１０内を真空引きした後にアルゴンをガス導入口１６から導入し、アルゴン中でグロー放電を発生させることによってアルゴンイオンを生成する。そして、当該アルゴンイオンによって、基材１の表面をスパッタクリーンニング（ボンバード）する。
その後、カソードアークイオンプレーティング装置１０からアルゴンを排気した後に回転テーブル１１を回転させ、第１アーク蒸発源１３としてのＴｉＮｂターゲットおよび第２アーク蒸発源１４としてのＴｉＡｌターゲットをそれぞれイオン化させる。それと同時に、反応ガスとなる窒素をガス導入口１６からカソードアークイオンプレーティング装置１０内に導入し、基材１上にＡ層３およびＢ層４を交互に積層して被覆膜２を形成する。
ここで、基材１が第１アーク蒸発源１３の前を通るときにはＡ層３が積層され、第２アーク蒸発源１４の前を通るときにはＢ層４が積層されるため、基材１上にＡ層３とＢ層４とを交互に積層することができる。
また、基材１上への被覆膜２の形成開始直後においては、第１アーク蒸発源１３のアーク電流をたとえば７０Ａとし、第２アーク蒸発源１４のアーク電流をたとえば１５０Ａとして、第１アーク蒸発源１３のアーク電流を第２アーク蒸発源１４のアーク電流よりも小さくすることによって、基材１に最も近い位置において互いに接しているＡ層３の厚みλａとＢ層４の厚みλｂとの厚みの比であるλａ／λｂの値を０．４＜λａ／λｂ＜０．７の範囲内の値とすることができる。
その後は、連続的または段階的に、第１アーク蒸発源１３のアーク電流を大きく、第２アーク蒸発源１４のアーク電流を小さくしながら、Ａ層３およびＢ層４を交互に積層していく。
そして、被覆膜２の最表面に最も近い位置においては、第１アーク蒸発源１３のアーク電流を第２アーク蒸発源１４のアーク電流よりも大きくすることによって、被覆膜２の最表面に最も近い位置で互いに接しているＡ層３の厚みλａとＢ層４の厚みλｂとの厚みの比であるλａ／λｂの値を１．５＜λａ／λｂ＜３の範囲内の値とすることができる。
ここで、上記で例示した基材１上に被覆膜２を形成する方法の一例において、Ａ層３およびＢ層４のそれぞれの１層当たりの厚みは、２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内の厚みであるため、回転テーブル１１の回転数、第１アーク蒸発源１３のアーク電流および第２アーク蒸発源１４のアーク電流などを制御することにより、Ａ層３の１層当たりの厚みλａおよびＢ層４の１層当たりの厚みλｂのそれぞれの厚みを制御することが可能である。
また、上記の図１に示す構成の表面被覆切削工具においては、基材１上にまずＢ層４を形成した後にＡ層３を形成し、その後、Ｂ層４とＡ層３とを交互に積層していき、最後にＡ層３を形成することによって被覆膜２を形成しているが、この構成に限定されないことは言うまでもない。
たとえば、図５の模式的拡大断面図に示す構成の表面被覆切削工具のように、基材１上にまずＡ層３を形成した後にＢ層４を形成し、その後、Ａ層３とＢ層４とを交互に積層していき、最後にＢ層４を形成することによって被覆膜２を形成してもよい。
また、たとえば、図６の模式的拡大断面図に示す構成の表面被覆切削工具のように、基材１上にまずＢ層４を形成した後にＡ層３を形成し、その後、Ｂ層４とＡ層３とを交互に積層していき、最後にＢ層４を形成することによって被覆膜２を形成してもよい。
また、たとえば、図７の模式的拡大断面図に示す構成の表面被覆切削工具のように、基材１上にまずＡ層３を形成した後にＢ層４を形成し、その後、Ａ層３とＢ層４とを交互に積層していき、最後にＡ層３を形成することによって被覆膜２を形成してもよい。
以下のようにして、実施例１〜実施例１４および比較例１〜比較例６のそれぞれの表面被覆切削工具について作製し、それぞれ表面被覆切削工具の寿命について評価した。
また、実施例１〜実施例１４および比較例１〜比較例６のそれぞれの表面被覆切削工具の中間層の構成を表１に示し、被覆膜の構成を表２に示し、表面保護層の構成を表３に示す。また、それぞれの表面被覆切削工具の寿命についての評価結果を表４に示す。
なお、表２の「組成」の欄は、実施例１〜実施例１４および比較例１〜比較例６のそれぞれの表面被覆切削工具の被覆膜を構成するＡ層とＢ層の材料組成を示している。
また、表２の「基材側に最も近い位置」の欄は、実施例１〜実施例１４および比較例１〜比較例６のそれぞれの表面被覆切削工具の被覆膜を構成するＡ層およびＢ層のうち、基材に最も近い位置において互いに接しているＡ層の厚みλａ、Ｂ層の厚みλｂおよびその比λａ／λｂを示している。
また、表２の「最表面側に最も近い位置」の欄は、実施例１〜実施例１４および比較例１〜比較例６のそれぞれの表面被覆切削工具の被覆膜を構成するＡ層およびＢ層のうち、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接しているＡ層の厚みλａ、Ｂ層の厚みλｂおよびその比λａ／λｂを示している。
また、表２の「λａ／λｂの増加」の欄は、実施例１〜実施例１４および比較例１〜比較例６のそれぞれの表面被覆切削工具の被覆膜を構成して互いに接しているＡ層の厚みλａとＢ層の厚みλｂとの比λａ／λｂの値が基材側から最表面に向かってどのように増加しているかということを示している。
（実施例１）
図４に示すカソードアークイオンプレーティング装置１０の回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
図４に示すカソードアークイオンプレーティング装置１０の回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
まず、カソードアークイオンプレーティング装置１０内を真空引きした後にアルゴンをガス導入口１６から導入し、その真空度を３Ｐａに維持しながら基材１を４５０℃まで加熱した。
次に、基材１にバイアス電圧を徐々に印加しながらバイアス電圧を−１０００Ｖまで上げてアルゴン中でグロー放電を発生させることにより、アルゴンイオンによる基材１の表面のクリーニング処理を１５分間行なった。そして、上記クリーニング処理後にカソードアークイオンプレーティング装置１０からアルゴンを排気した。これにより、基材１の表面がスパッタクリーンニングされた。
次に、窒素をガス導入口１６からカソードアークイオンプレーティング装置１０内に導入した後、基材１に−５０Ｖのバイアス電圧を印加した状態で、回転テーブル１１を３ｒｐｍの回転速度で回転させ、第３アーク蒸発源１５にアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上に０．２μｍの厚みのＴｉＮからなる中間層を形成した。
次に、第１アーク蒸発源１３および第２アーク蒸発源１４にそれぞれアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上にＴｉ0.9Ｎｂ0.1ＮからなるＡ層とＴｉ0.5Ａｌ0.5ＮからなるＢ層とを交互に積層して被覆膜を形成した。
ここで、基材１が第１アーク蒸発源１３の前を通るときにはＡ層が積層され、第２アーク蒸発源１４の前を通るときにはＢ層が積層された。被覆膜の形成開始直後は、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流を７０Ａ、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流を１５０Ａとして、基材１に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流を１５０Ａ、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流を７０Ａとして、λａ／λｂ＝２を満たすＡ層およびＢ層を形成した。
なお、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは４．８μｍであった。
そして、被覆膜を形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０から窒素を一旦排気した後に、カソードアークイオンプレーティング装置１０内に窒素とメタンの混合ガスを導入し、基材１に−５０Ｖのバイアス電圧を印加した状態で、第１アーク蒸発源１３にアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上に０．７μｍの厚みのＴｉ0.9Ｎｂ0.1ＣＮからなる表面保護層を形成した。
また、基材として、６枚刃で外径１０ｍｍの超硬合金製エンドミル、外径８ｍｍの超硬合金製ドリルおよびＰ２０相当超硬合金製旋削用スローアウェイチップ（形状：ＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ−ＧＵ）をそれぞれ用いて、それぞれの基材上に上記の被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。
そして、上記のようにして作製したエンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップのそれぞれについて、以下の切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
（ｉ）エンドミル切削試験
被削材としてＳＫＤ１１（ＨＲＣ６１）を用い、被削材の側面切削をダウンカットで、切削速度が２００ｍ／ｍｉｎ、送り量が０．０２５ｍｍ／刃、切り込み量ａp＝１０ｍｍ、切り込み量ａe＝０．６ｍｍの条件で、エアブローをしながら切削を行なった。そして、切削長５０ｍ時点での切れ刃外周の摩耗幅（ｍｍ）を表面被覆切削工具の寿命として評価した。
被削材としてＳＫＤ１１（ＨＲＣ６１）を用い、被削材の側面切削をダウンカットで、切削速度が２００ｍ／ｍｉｎ、送り量が０．０２５ｍｍ／刃、切り込み量ａp＝１０ｍｍ、切り込み量ａe＝０．６ｍｍの条件で、エアブローをしながら切削を行なった。そして、切削長５０ｍ時点での切れ刃外周の摩耗幅（ｍｍ）を表面被覆切削工具の寿命として評価した。
（ｉｉ）ドリル切削試験
被削材としてＳ５０Ｃを用い、被削材の穴加工を、切削速度が８０ｍ／ｍｉｎ、送り量が０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、切削油なしの条件で、穴深さが３０ｍｍの貫通穴を形成することにより行なった。そして、切削長３０ｍ時点での先端マージン部の摩耗幅（ｍｍ）を表面被覆切削工具の寿命として評価した。
被削材としてＳ５０Ｃを用い、被削材の穴加工を、切削速度が８０ｍ／ｍｉｎ、送り量が０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、切削油なしの条件で、穴深さが３０ｍｍの貫通穴を形成することにより行なった。そして、切削長３０ｍ時点での先端マージン部の摩耗幅（ｍｍ）を表面被覆切削工具の寿命として評価した。
（ｉｉｉ）旋削用スローアウェイチップ切削試験
被削材としてＳＣＭ４３５（直径３５０ｍｍ）を用い、切削速度が３００ｍ／ｍｉｎ、送り量が０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み量が１．５ｍｍ、水溶性切削油の条件で行なった。そして、切削時間１５分時点での表面被覆切削工具の逃げ面の摩耗幅（ｍｍ）を表面被覆切削工具の寿命として評価した。
被削材としてＳＣＭ４３５（直径３５０ｍｍ）を用い、切削速度が３００ｍ／ｍｉｎ、送り量が０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、切り込み量が１．５ｍｍ、水溶性切削油の条件で行なった。そして、切削時間１５分時点での表面被覆切削工具の逃げ面の摩耗幅（ｍｍ）を表面被覆切削工具の寿命として評価した。
（実施例２）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.55Ａｌ0.45ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＣｒターゲットをセットした。その後は、実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．５μｍのＣｒＮからなる中間層を形成した後に、Ｔｉ0.8Ｎｂ0.2ＮからなるＡ層とＴｉ0.55Ａｌ0.45ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、さらにＴｉ0.8Ｎｂ0.2ＣＮからなる表面保護層を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.55Ａｌ0.45ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＣｒターゲットをセットした。その後は、実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．５μｍのＣｒＮからなる中間層を形成した後に、Ｔｉ0.8Ｎｂ0.2ＮからなるＡ層とＴｉ0.55Ａｌ0.45ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、さらにＴｉ0.8Ｎｂ0.2ＣＮからなる表面保護層を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
また、実施例２においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．６０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．１４を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは３．２μｍであった。
そして、被覆膜を形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０から窒素を一旦排気した後に、カソードアークイオンプレーティング装置１０内に窒素とメタンの混合ガスを導入し、基材１に−５０Ｖのバイアス電圧を印加した状態で、第１アーク蒸発源１３にアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上に１．２μｍの厚みのＴｉ0.8Ｎｂ0.2ＣＮからなる表面保護層を形成した。
（実施例３）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.95Ｎｂ0.05ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.45Ａｌ0.55ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.95Ｎｂ0.05ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.45Ａｌ0.55ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
その後は、中間層の形成時に窒素を導入しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．３μｍのＴｉからなる中間層を形成した後に、Ｔｉ0.95Ｎｂ0.05ＮからなるＡ層とＴｉ0.45Ａｌ0.55ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、さらにＴｉ0.95Ｎｂ0.05ＣＮからなる表面保護層を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
また、実施例３においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５３を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．１１を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは１４．７μｍであった。
そして、被覆膜を形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０から窒素を一旦排気した後に、カソードアークイオンプレーティング装置１０内に窒素とメタンの混合ガスを導入し、基材１に−５０Ｖのバイアス電圧を印加した状態で、第１アーク蒸発源１３にアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上に０．２μｍの厚みのＴｉ0.95Ｎｂ0.05ＣＮからなる表面保護層を形成した。
（実施例４）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＣｒターゲットをセットした。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＣｒターゲットをセットした。
その後は、中間層の形成時に窒素を導入しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．９μｍのＣｒからなる中間層を形成した後に、Ｔｉ0.85Ｎｂ0.15ＮからなるＡ層とＴｉ0.4Ａｌ0.6ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、さらにＴｉ0.85Ｎｂ0.15ＣＮからなる表面保護層を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例４においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５７を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．１８を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは８．２μｍであった。
そして、被覆膜を形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０から窒素を一旦排気した後に、カソードアークイオンプレーティング装置１０内に窒素とメタンの混合ガスを導入し、基材１に−５０Ｖのバイアス電圧を印加した状態で、第１アーク蒸発源１３にアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上に１．９μｍの厚みのＴｉ0.85Ｎｂ0.15ＣＮからなる表面保護層を形成した。
（実施例５）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
その後は、実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．３μｍのＴｉＮからなる中間層を形成した後に、Ｔｉ0.9Ｎｂ0.1ＮからなるＡ層とＴｉ0.5Ａｌ0.5ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、さらにＴｉ0.9Ｎｂ0.1ＣＮからなる表面保護層を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例５においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．００を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは２．２μｍであった。
そして、被覆膜を形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０から窒素を一旦排気した後に、カソードアークイオンプレーティング装置１０内に窒素とメタンの混合ガスを導入し、基材１に−５０Ｖのバイアス電圧を印加した状態で、第１アーク蒸発源１３にアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上に０．４μｍの厚みのＴｉ0.9Ｎｂ0.1ＣＮからなる表面保護層を形成した。
（実施例６）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.75Ｎｂ0.25ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.35Ａｌ0.65ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＣｒターゲットをセットした。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.75Ｎｂ0.25ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.35Ａｌ0.65ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＣｒターゲットをセットした。
その後は、被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．６μｍのＣｒＮからなる中間層を形成した後に、Ｔｉ0.75Ｎｂ0.25ＮからなるＡ層とＴｉ0.35Ａｌ0.65ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例６においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．２９を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは６．５μｍであった。
（実施例７）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.55Ａｌ0.45ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.55Ａｌ0.45ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてＴｉターゲットをセットした。
その後は、中間層の形成時に窒素を導入しなかったこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．２μｍのＴｉからなる中間層を形成した後に、Ｔｉ0.8Ｎｂ0.2ＮからなるＡ層とＴｉ0.55Ａｌ0.45ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例７においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５７を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは９．２μｍであった。
（実施例８）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.8Ｎｂ0.2ＮからなるＡ層とＴｉ0.5Ａｌ0.5ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例８においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５３を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．０５を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは１１．５μｍであった。
そして、被覆膜を形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０から窒素を一旦排気した後に、カソードアークイオンプレーティング装置１０内に窒素とメタンの混合ガスを導入し、基材１に−５０Ｖのバイアス電圧を印加した状態で、第１アーク蒸発源１３にアーク電流を流してアーク放電によりイオン化させ、基材１上に１．２μｍの厚みのＴｉ0.8Ｎｂ0.2ＣＮからなる表面保護層を形成した。
（実施例９）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.9Ｎｂ0.1ＮからなるＡ層とＴｉ0.4Ａｌ0.6ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例９においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５３を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは２．５μｍであった。
（実施例１０）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.9Ｎｂ0.1ＮからなるＡ層とＴｉ0.4Ａｌ0.6ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例１０においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５３を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは１．５μｍであった。
（実施例１１）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.9Ｎｂ0.1ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.9Ｎｂ0.1ＮからなるＡ層とＴｉ0.4Ａｌ0.6ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例１１においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５３を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは１９．８μｍであった。
（実施例１２）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.85Ｎｂ0.15ＮからなるＡ層とＴｉ0.5Ａｌ0.5ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例１２においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．４１を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．９１を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは４．５μｍであった。
（実施例１３）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.85Ｎｂ0.15ＮからなるＡ層とＴｉ0.5Ａｌ0.5ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例１３においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．６７を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝１．５７を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは４．５μｍであった。
（実施例１４）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.72Ｎｂ0.28ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.32Ａｌ0.68ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.72Ｎｂ0.28ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.32Ａｌ0.68ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.72Ｎｂ0.28ＮからなるＡ層とＴｉ0.32Ａｌ0.68ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、実施例１４においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５３を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは４．５μｍであった。
（比較例１）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.65Ｎｂ0.35ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.75Ａｌ0.25ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.65Ｎｂ0.35ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.75Ａｌ0.25ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.65Ｎｂ0.35ＮからなるＡ層とＴｉ0.75Ａｌ0.25ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、比較例１においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５７を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については連続的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については連続的に減少させることによって、λａ／λｂの値を連続的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．００を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは３．８μｍであった。
（比較例２）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.25Ａｌ0.75ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.8Ｎｂ0.2ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.25Ａｌ0.75ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.8Ｎｂ0.2ＮからなるＡ層とＴｉ0.25Ａｌ0.75ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、比較例２においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．５０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．００を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは５．６μｍであった。
（比較例３）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.95Ｎｂ0.05ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.95Ｎｂ0.05ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.4Ａｌ0.6ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としては何もセットしなかった。
その後は、中間層を形成せずに被覆膜を基材上に直接形成したこと、および被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に、Ｔｉ0.95Ｎｂ0.05ＮからなるＡ層とＴｉ0.4Ａｌ0.6ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、比較例３においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．７７を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝１．３０を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは３．２μｍであった。
（比較例４）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.45Ａｌ0.55ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてはＴｉをセットした。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４としてＴｉ0.45Ａｌ0.55ターゲットをセットし、第３アーク蒸発源１５としてはＴｉをセットした。
その後は、被覆膜上に表面保護層を形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、基材上に厚さ０．３μｍのＴｉＮからなる中間層を形成した後に、ＴｉＮからなる中間層上にＴｉ0.85Ｎｂ0.15ＮからなるＡ層とＴｉ0.45Ａｌ0.55ＮからなるＢ層とを交互に積層した被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
なお、比較例４においては、被覆膜の形成開始直後は、基材に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の厚みの比がλａ／λｂ＝０．４８を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。そして、被覆膜の形成の進行に伴って、第１アーク蒸発源１３に流れるアーク電流については段階的に増加させるとともに、第２アーク蒸発源１４に流れるアーク電流については段階的に減少させることによって、λａ／λｂの値を段階的に増加させながら、Ａ層およびＢ層をそれぞれ１層ずつ交互に順次積層していった。そして、被覆膜の最表面に最も近い位置において互いに接するＡ層およびＢ層の形成時においては、λａ／λｂ＝２．４３を満たすようにＡ層およびＢ層を形成した。
また、被覆膜の形成は、基材上にまずＡ層を形成し、その後Ｂ層を形成して、Ａ層およびＢ層を順次交互に形成した後、被覆膜の最表面にＢ層が設置されるように行なった。また、被覆膜の形成後は、カソードアークイオンプレーティング装置１０内のガスを排気した。また、被覆膜全体の厚みは１４．２μｍであった。
（比較例５）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４および第３アーク蒸発源１５としてはそれぞれ何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.5Ａｌ0.5ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４および第３アーク蒸発源１５としてはそれぞれ何もセットしなかった。
その後は、基材上に４．５μｍの厚みのＴｉ0.5Ａｌ0.5Ｎの単層からなる被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
（比較例６）
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４および第３アーク蒸発源１５としてはそれぞれ何もセットしなかった。
図４に示す回転テーブル１１に基材１をセットするとともに、第１アーク蒸発源１３としてＴｉ0.85Ｎｂ0.15ターゲットをセットし、第２アーク蒸発源１４および第３アーク蒸発源１５としてはそれぞれ何もセットしなかった。
その後は、基材上に４．５μｍの厚みのＴｉ0.85Ａｌ0.15Ｎの単層からなる被覆膜を形成し、表面被覆切削工具として、エンドミル、ドリルおよび旋削用スローアウェイチップをそれぞれ作製した。そして、これらの表面被覆切削工具について、実施例１と同様にして、切削試験を行ない、表面被覆切削工具の寿命の評価を行なった。その評価結果を表４に示す。
表１〜表４に示すように、実施例１〜実施例１４の表面被覆切削工具は、比較例１〜比較例６の表面被覆切削工具と比べて、高速加工および／またはドライ加工である上記の（ｉ）〜（ｉｉｉ）の切削試験においていずれも長寿命であって、高速加工およびドライ加工のいずれにも十分に対応することができることが確認された。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明の表面被覆切削工具は、たとえば、ドリル、エンドミル、フライス加工用スローアウェイチップ、旋削用スローアウェイチップ、メタルソー、歯切工具、リーマまたはタップなどとして好適に用いることができる。
１ 基材、２ 被覆膜、３ Ａ層、４ Ｂ層、１０ カソードアークイオンプレーティング装置、１１ 回転テーブル、１２ ヒータ、１３ 第１アーク蒸発源、１４ 第２アーク蒸発源、１５ 第３アーク蒸発源、１６ ガス導入口。
Claims (6)
- 基材と、
前記基材上に形成された被覆膜とを備え、
前記被覆膜は、Ｔｉ1-xＮｂxＮ（ただし、０＜ｘ＜０．３）からなるＡ層と、Ｔｉ1-yＡｌyＮ（ただし、０．３＜ｙ＜０．７）からなるＢ層とがそれぞれ交互に積層されて構成されており、
前記Ａ層の厚みλａおよび前記Ｂ層の厚みλｂはそれぞれ２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
互いに接している前記Ａ層および前記Ｂ層の厚みの比であるλａ／λｂの値は、前記基材に最も近い位置においては０．４＜λａ／λｂ＜０．７であって、前記基材側から前記被覆膜の最表面側に進むにしたがって連続的および／または段階的に増加していき、前記被覆膜の最表面に最も近い位置においては１．５＜λａ／λｂ＜３となる、表面被覆切削工具。 - 前記基材と前記被覆膜との間に中間層を有しており、
前記中間層は、Ｔｉ、Ｃｒ、ＴｉＮまたはＣｒＮからなり、
前記中間層の厚みは、０．１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の表面被覆切削工具。 - 前記被覆膜の最表面上に表面保護層を有しており、
前記表面保護層は、ＴｉＮｂＣＮからなり、
前記表面保護層の厚みは、０．１μｍ以上２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２に記載の表面被覆切削工具。 - 前記被覆膜の全体の厚みは、０．５μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記被覆膜は、物理蒸着法により形成されたことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記基材は、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、窒化硼素焼結体、または酸化アルミニウムと炭化チタンとからなる基材のいずれかであることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
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