JP2010089221A

JP2010089221A - 表面被覆切削工具

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Publication number: JP2010089221A
Application number: JP2008262816A
Authority: JP
Inventors: Fumio Tsushima; 文雄対馬; Kazunori Sato; 和則佐藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2008-10-09
Publication date: 2010-04-22
Anticipated expiration: 2028-10-09
Also published as: JP5267790B2

Abstract

【課題】高速断続重切削において、硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性を発揮する表面被覆切削工具を提供する。
【解決手段】工具基体の表面に、硬質被覆層を蒸着形成してなる表面被覆切削工具において、下部層はＴｉ化合物層で構成され、また、上部層は、化学蒸着により形成された一層平均層厚０．５〜１．０μｍの酸化アルミニウム層と物理蒸着により形成された一層平均層厚０．３〜０．５μｍの酸化アルミニウム層との交互積層構造として構成され、さらに、上部層内に連続して存在するクラックの層厚方向最大長さは０．５μｍ以上１．０μｍ以下である。
【選択図】図１

Description

この発明は、硬質被覆層の上部層を、化学蒸着で形成したα型酸化アルミニウム層と物理蒸着で形成した酸化アルミニウム層の交互積層構造として構成し、上部層内に連続して存在するクラックの層厚方向の最大長さを０．５μｍ以上１．０μｍ以下とすることによって、鋼や鋳鉄の高速断続切削を重切削条件で行っても切刃にチッピング（微小欠け）、欠損、剥離等の異常損傷の発生なく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮する表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関するものである。

従来、一般に、炭化タングステン基（以下、ＷＣ基で示す）超硬合金または炭窒化チタン基（以下、ＴｉＣＮ基で示す）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、いずれも化学蒸着で形成された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層以上の積層からなり、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、化学蒸着で形成した状態でα型の結晶構造を有し、かつ１〜１５μｍの平均層厚を有するα型酸化アルミニウム（以下、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃で示す）層、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を化学蒸着で形成してなる被覆工具が知られているが、この被覆工具は、切刃部にきわめて短いピッチで繰り返し機械的衝撃が付加される高速断続切削に用いた場合、硬質被覆層の上部層を構成するＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、高い高温硬さを有し、かつ耐熱性にすぐれているものの、層内に存在するクラックを起点とし、またこれの進展により、硬質被覆層にはチッピング（微小欠け）、欠損、剥離が発生し易くなり、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。
一方、層内にクラックの存在しない酸化アルミニウムとして、物理蒸着により形成した酸化アルミニウム（以下、ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃で示す）層を硬質被覆層の上部層として形成した被覆工具も知られている。
特開２００５−２０５５４７号公報特許第３７４０６４７号明細書特開２００４−３３２００７号公報

近年の切削加工の省エネ化および省力化に対する要求は強く、これに伴ない、切削条件は一段と厳しいものとなってきており、上記のＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層を上部層とする従来被覆工具を、特に、切刃に対して大きな衝撃的・機械的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続重切削に用いた場合には、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層内に存在するクーリングクラックにより、硬質被覆層にはチッピング（微小欠け）、欠損、剥離が発生し易くなり、また、上記のＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層を上部層とする従来被覆工具の場合は、層内のクラック形成は少ないため、チッピング、欠損、剥離等の発生の恐れは少ないものの、硬度が不足するため耐摩耗性が不十分となり、いずれの従来被覆工具についても、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、上記の従来被覆工具の耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性の向上を図るとともにすぐれた耐摩耗性を有し、工具寿命の延命化を図るべく、硬質被覆層の上部層を構成するＡｌ₂Ｏ₃層に着目し、研究を行なった結果、次のような知見を得た。

従来、化学蒸着による酸化アルミニウム層（ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層）の形成は、例えば、通常の化学蒸着装置により、
反応ガス組成：容量％で、ＡｌＣｌ_３：６〜１０％、ＣＯ_２：１０〜１５％、ＨＣｌ：３〜５％、Ｈ₂Ｓ：０．０５〜０．２％、Ｈ₂：残り、
反応雰囲気温度：１０２０〜１０５０℃、
反応雰囲気圧力：３〜５ｋＰａ、
の条件で蒸着することによって形成することができる。
また、物理蒸着による酸化アルミニウム層（ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層）の形成は、例えば、図２（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に概略正面図で示される構造の、アークイオンプレーティング装置（以下、ＡＩＰ装置と略記する）とスパッタリング装置（以下、ＳＰ装置と略記する）が併設された物理蒸着装置により、
ＳＰ装置のカソード電極（蒸発源）：金属Ａｌ
装置内反応雰囲気ガス：Ｏ_２２０〜４０ｖｏｌ％，Ａｒ残り、
装置内雰囲気圧力：２〜４Ｐａ、
装置内雰囲気温度：３００〜５５０℃、
スパッタ出力：２〜４ｋＷ、
の条件で蒸着することによって形成することができる。

既に述べたように、上記ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、高い高温硬さを有し、かつ耐熱性にすぐれているものの、高速断続重切削加工においては、層内に存在するクーリングクラックの伝播・進展によって、耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性が十分ではなく、また、上記ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、層内に存在するクラックは僅かであるものの、高温硬さが不足するため十分な耐摩耗性を示さない。

そこで本発明者等は、表面被覆工具の硬質被覆層の上部層である酸化アルミニウム層の形成に際し、図1に示されるように、化学蒸着により一層平均層厚０．５〜１．０μｍの酸化アルミニウム層（ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層）を形成し、この上に、物理蒸着により一層平均層厚０．３〜０．５μｍの極薄の酸化アルミニウム層（ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層）を形成し、このような交互積層を繰り返し行ない、合計層厚３〜１５μｍのＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層とＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の交互積層構造からなる上部層を形成し、この上部層中に存在するクラックの状態を観察したところ、クラックは主として、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層中に存在し、しかも、層中に連続して形成されているクラックの層厚方向の最大長さは０．５μｍ以上１．０μｍ以下であることを確認した。

そして、硬質被覆層の下部層として、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層のうちの１種または２種以上からなるＴｉ化合物層を形成し、この上に、上記ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層とＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の交互積層構造からなる上部層を形成した被覆工具を、切刃に対して大きな衝撃的・機械的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続重切削に供したところ、上部層内に極薄ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層が存在することによって、層厚方向へのクラックの伝播・進展が阻止されるため、その結果、上部層は、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の有する高温硬さおよび耐熱性をそのまま備えるばかりか、すぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性を備えるようになり、長期の使用にわたって、チッピング等を発生することなくすぐれた耐摩耗性を示した。

この発明は、上記知見にもとづいてなされたものであって、
「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、１〜１５μｍの層厚を有する下部層と、３〜１５μｍの層厚を有する上部層とで構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる表面被覆切削工具において、
上記下部層は、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種または２種以上からなるＴｉ化合物層で構成され、
また、上記上部層は、化学蒸着により形成された一層平均層厚０．５〜１．０μｍの酸化アルミニウム層と物理蒸着により形成された一層平均層厚０．３〜０．５μｍの酸化アルミニウム層との交互積層構造として構成され、
さらに、上部層内に連続して存在するクラックの層厚方向最大長さは０．５μｍ以上１．０μｍ以下であることを特徴とする表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。

本発明の被覆工具の硬質被覆層について、以下に詳細に説明する。

（ａ）Ｔｉ化合物層（下部層）
Ｔｉの炭化物（ＴｉＣ）層、窒化物（ＴｉＮ）層、炭窒化物（ＴｉＣＮ）層、炭酸化物（ＴｉＣＯ）層および炭窒酸化物（ＴｉＣＮＯ）層のうちの１層または２層以上からなるＴｉ化合物層は、例えば、通常の化学蒸着条件によって蒸着形成することができ、そして、Ｔｉ化合物層からなる下部層は、工具基体及び上部層のいずれにも強固に密着し、硬質被覆層の工具基体に対する密着性向上に寄与するとともに、それ自体が高温強度を有し、これの存在によって硬質被覆層が高温強度を具備するようになる。
ただ、下部層全体の層厚が１μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その層厚が１５μｍを越えると、切刃に対して大きな衝撃的・機械的負荷が繰り返し作用する高速断続重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、下部層全体としての層厚を１〜１５μｍと定めた。

（ｂ）ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層
上部層の交互積層構造を構成するＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、既に良く知られている化学蒸着法で蒸着形成することができる。
例えば、通常の化学蒸着装置により、
反応ガス組成：容量％で、ＡｌＣｌ_３：６〜１０％、ＣＯ_２：１０〜１５％、ＨＣｌ：３〜５％、Ｈ₂Ｓ：０．０５〜０．２％、Ｈ₂：残り、
反応雰囲気温度：９００〜９８０℃、
反応雰囲気圧力：３〜５ｋＰａ、
の条件で蒸着することによって形成することができる。
上記ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、すぐれた高温硬さと耐熱性を備え、高速断続重切削加工において耐摩耗性を担保するための層として機能する。
ただ、交互積層構造を構成するＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の一層平均層厚が０．５μｍ未満であると、上部層に十分な高温硬さと耐熱性を付与することができず、一方、一層平均層厚が１．０μｍを超えると、粗大なクラックが発生した場合、この亀裂の伝播・進展を、薄層のＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層で阻止することができなくなるので、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の一層平均層厚は０．５〜１．０μｍと定めた。

（ｃ）ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層
ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層とともに交互積層構造の上部層を構成するＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、例えば、図２（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に概略正面図で示される構造のＡＩＰ装置とＳＰ装置とが併設された物理蒸着装置により、
ＳＰ装置のカソード電極（蒸発源）：金属Ａｌ
装置内反応雰囲気ガス：Ｏ_２２０〜４０ｖｏｌ％，Ａｒ残り、
装置内雰囲気圧力：２〜４Ｐａ、
装置内雰囲気温度：３００〜５５０℃、
スパッタ出力：２〜４ｋＷ、
の条件で蒸着することによって形成することができる。
上記ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層は、層内にクラックが存在しないばかりか、高速断続重切削加工時に、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層に存在するクラックが層厚方向に伝播・進展することを阻止する作用を有し、交互積層構造からなる上部層の耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性を向上させる。
ただ、交互積層構造を構成するＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の一層平均層厚が０．３μｍ未満であると、クラックの伝播・進展抑制作用が十分でなく、一方、一層平均層厚が０．５μｍを超えると、交互積層構造からなる上部層全体としての高温硬さが低下し、耐摩耗性が劣化するので、ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の一層平均層厚は０．３〜０．５μｍと定めた。

（ｄ）交互積層構造からなる上部層
所定の一層平均層厚のＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層と、所定の一層平均層厚のＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層との交互積層構造として上部層は形成されるが、上部層全体としての層厚が３μｍ未満では、長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮することができず、一方、層厚が１５μｍを超えると、チッピング等が発生しやすくなることから、上部層全体としての層厚を３〜１５μｍと定めた。
また、上部層内に存在するクラックについては、層厚方向と直交する面内にクラックが進展しても、チッピング発生等に大きく影響しないが、層厚方向に連続して存在するクラックの最大長さが０．５μｍ未満では、上部層内の残留応力の緩和が不十分となるため、高速断続重切削時に切刃に作用する衝撃的・機械的負荷によりチッピング、欠損、剥離が生じやすくなり、一方、層厚方向に連続して存在するクラックの最大長さが１．０μｍを越えるようになると、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の間に介在形成した薄層のＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層を貫通してクラックが突き抜けた状態となるため、クラックの伝播・進展を抑制する作用が低下してしまい、チッピング、欠損、剥離が多発するようになることから、上部層において、連続して存在するクラックの層厚方向の最大長さを０．５μｍ以上１．０μｍ以下とした。

本発明の被覆工具は、硬質被覆層の下部層をＴｉ化合物層から構成し、また、その上部層を、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層とＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層との交互積層構造として構成していることにより、上部層が、すぐれた高温硬さ、耐熱性とともに、すぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性を備え、したがってこれを、切刃に対して大きな衝撃的・機械的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続重切削に用いた場合にも、チッピング、欠損、剥離等の異常損傷を発生することなく、長期の使用にわたって、すぐれた耐摩耗性を発揮するものである。

つぎに、本発明の被覆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、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、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・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。

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、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た。

ついで同じく表３に示される条件で、表４に示される一層平均目標層厚でＣＶＤ−Ａｌ_２Ｏ_３層を蒸着するとともに、
ついで、図２（ａ）に概略平面図で、同（ｂ）に概略正面図で示される構造の、ＡＩＰ装置とＳＰ装置とが併設された物理蒸着装置を用い、
ＳＰ装置のカソード電極（蒸発源）：金属Ａｌ、
装置内反応雰囲気ガス：Ｏ_２３０ｖｏｌ％，Ａｒ残り、
装置内雰囲気圧力：３Ｐａ、
装置内雰囲気温度：５５０℃、
スパッタ出力：３ｋＷ、
という条件で、表４に示される一層平均目標層厚でＰＶＤ−Ａｌ_２Ｏ_３層を蒸着し、
さらに、ＣＶＤ−Ａｌ_２Ｏ_３層とＰＶＤ−Ａｌ_２Ｏ_３層との蒸着を交互に繰り返し行い、交互積層構造からなる上部層を、表４に示される目標層厚になるように蒸着形成し、本発明被覆工具１〜１３をそれぞれ製造した。

また、比較の目的で、工具基体Ａ〜Ｆおよび工具基体ａ〜ｆの表面に、表３に示される条件にて、表５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た。
そして、その内のいくつかについては、表３に示される条件で、表５に示される目標層厚でＣＶＤ−Ａｌ_２Ｏ_３層のみを蒸着することにより上部層を形成し、比較被覆工具１〜５、８〜１２を製造した。
また、残りのものについては、上記本発明被覆工具１〜１３のＰＶＤ−Ａｌ_２Ｏ_３層形成条件と同じ条件で、図２に示される物理蒸着装置を用いて、下部層の上に、表５に示される目標層厚でＰＶＤ−Ａｌ_２Ｏ_３層のみを蒸着して上部層を形成し、比較被覆工具６、７、１３を製造した。

本発明被覆工具１〜１３及び比較被覆工具１〜１３の硬質被覆層の上部層について、クラックの発生状況等を走査型電子顕微鏡を用いて観察・測定した。上記各被覆工具の上部層中に連続して存在するクラックについて、測定した層厚方向の最大長さの値（μｍ）を表４に示す。
また、本発明被覆工具１〜１３および比較被覆工具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、上記の各種の被覆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、本発明被覆工具１〜１３および従来被覆工具１〜１３のそれぞれについては、次の切削条件Ａ、Ｂで高速断続重切削試験を行った。
[切削条件Ａ]
被削材：ＪＩＳ・ＳＮＣＭ４３９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：２．５ｍｍ、
送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：２０分、
の条件での合金鋼の湿式高速断続高切り込み切削試験（通常の切削速度および切り込みは、それぞれ、２００ｍ／ｍｉｎ、１．５ｍｍ）、
[切削条件Ｂ]
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：３５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１５分、
の条件での鋳鉄の乾式高速断続高送り切削試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、２５０ｍ／ｍｉｎ、０．３ｍｍ／ｒｅｖ．）、
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、本発明被覆超硬切削工具１〜１３は、硬質被覆層の上部層が、ＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層と薄層のＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の交互積層構造として構成され、上部層中に連続して存在するクラックの層厚方向最大長さは０．５μｍ以上１．０μｍ以下であり、さらに、薄層のＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の存在によって、切削加工時にこれらのクラックの伝播・進展が抑制されることから、切刃に対して大きな衝撃的・機械的負荷が繰り返し作用する鋼や鋳鉄の高速断続重切削加工にこれを用いた場合でも、硬質被覆層の上部層は、すぐれた高温硬さ、耐熱性とともにすぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性を備え、チッピング等の異常損傷を発生することもなく長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮するものである。
これに対して、硬質被覆層の上部層がＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層のみで構成されている比較被覆工具１〜５、８〜１２は、チッピング、欠損、剥離等の異常損傷の発生により工具寿命は短く、また、硬質被覆層の上部層がＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層のみで構成されている比較被覆工具６、７、１３は、チッピング等の発生は見られないものの、耐摩耗性が劣りやはり工具寿命が短いものであった。

上述のように、この発明の被覆工具は、硬質被覆層の上部層がＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層と薄層のＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の交互積層構造として構成され、すぐれた高温硬さ、耐熱性とともにすぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐剥離性を備えるので、通常の条件での鋼や鋳鉄の連続切削および断続切削は勿論のこと、きわめて苛酷な切削条件である高速断続重切削においても、チッピング等の異常損傷を発生することもなく、長期に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであり、切削加工の省エネ化および省力化に十分満足に対応できるものである。

本発明被覆工具のＣＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層とＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層の交互積層からなる硬質被覆層の上部層の縦断面模式図である。ＰＶＤ−Ａｌ₂Ｏ₃層を蒸着形成するためのアークイオンプレーティング装置（ＡＩＰ装置）とスパッタリング装置（ＳＰ装置）が併設された物理蒸着装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。

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、１〜１５μｍの層厚を有する下部層と、３〜１５μｍの層厚を有する上部層とで構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる表面被覆切削工具において、
上記下部層は、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種または２種以上からなるＴｉ化合物層で構成され、
また、上記上部層は、化学蒸着により形成された一層平均層厚０．５〜１．０μｍの酸化アルミニウム層と物理蒸着により形成された一層平均層厚０．３〜０．５μｍの酸化アルミニウム層との交互積層構造として構成され、
さらに、上部層内に連続して存在するクラックの層厚方向最大長さは０．５μｍ以上１．０μｍ以下であることを特徴とする表面被覆切削工具。