JP2010207946A

JP2010207946A - 切削工具

Info

Publication number: JP2010207946A
Application number: JP2009055858A
Authority: JP
Inventors: Hirochika Ishii; 博規石井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-09-24
Anticipated expiration: 2029-03-10
Also published as: JP5383259B2

Abstract

【課題】刃先に大きな衝撃がかかる切削においてもαＡｌ_２Ｏ_３層とＴｉＣＮ層との界面で破壊が起きず、αＡｌ_２Ｏ_３層が剥離しない切削工具を提供する。
【解決手段】基体２表面にＴｉＣＮ層４とαＡｌ_２Ｏ_３層６を順に形成し、すくい面１１においてαＡｌ_２Ｏ_３層６の表面を鏡面とした状態で電界放出型走査顕微鏡を用いて後方散乱電子回折像解析からαＡｌ_２Ｏ_３層の各結晶の結晶方位を特定し、これに基づいてカラーマップを作成したとき、５０〜９０面積％が長径１μｍ〜３μｍの粗粒子２１、０〜２０面積％が長径０．５μｍより大きくて１μｍより小さい中粒子２３、１０〜５０面積％が長径０．０５μｍ〜０．５μｍの微粒子２２で構成され、かつ、粗粒子２１のうちの８０面積％以上が（０，０，０，１）面の結晶方位を持つとともに、微粒子２２のうちの５０面積％以上が（１，０，−１，０）面の結晶方位を持っている切削工具１である。
【選択図】図３

Description

本発明は、被覆層を基体の表面に被着形成した切削工具に関する。

従来より、金属の切削加工に広く用いられている切削工具は、超硬合金やサーメット、セラミックス等の基体の表面に、複数の被覆層が形成された切削工具が多用されている。前記被覆層としては、炭化チタン（ＴｉＣ）層、窒化チタン（ＴｉＮ）層、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）層および酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）層等の多層構造からなる被覆層が知られており、ＴｉＣＮ層、中間層（結合層）、Ａｌ_２Ｏ_３層の順に成膜された被覆層が多用されている。特に、Ａｌ_２Ｏ_３層をα型結晶からなるαＡｌ_２Ｏ_３層にて構成する場合には、ＴｉＣＮ層とαＡｌ_２Ｏ_３層との間で剥離が発生しやすく、αＡｌ_２Ｏ_３層の密着力を高める必要があった。

特許文献１では、αＡｌ_２Ｏ_３層の粒径、膜厚、および（０１２）面に対する組織化係数を調整することにより、αＡｌ_２Ｏ_３層の密着力を向上させることが記載されている。

また、特許文献２では、αＡｌ_２Ｏ_３層における(０００１)面に配向している粒子が、７０面積％以上を占めることによって、Ａｌ_２Ｏ_３層が優れた耐チッピング性を発揮することが記載されている。

特開平０６−３１６７５８号公報特開２００４−２８４００３号公報

しかしながら、上記特許文献１または２に記載の切削工具も、αＡｌ_２Ｏ_３層とその下地層との密着力やαＡｌ_２Ｏ_３層の被削材に対する耐溶着性が不十分であり、鋳鉄等の中速、または高速連続切削加工のように被削材が溶着しやすく、かつ、断続的に切刃に衝撃がかかるような切削加工においては被覆層が剥離して十分な切削性能を発揮できず、このような被削材の切削加工においては被覆層の耐剥離性の向上が求められていた。

従って、本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、被削材が溶着せず、さらにαＡｌ_２Ｏ_３層が剥離しない安定した切削性能を発揮する切削工具を提供することである。

本発明者は、上記課題に対して検討した結果、αＡｌ_２Ｏ_３層を構成する結晶を粗粒子と微粒子が混在した構成とし、かつ、粗粒子と微粒子の結晶方位を適正化することによって、αＡｌ_２Ｏ_３層の耐溶着性を向上させ、かつ、αＡｌ_２Ｏ_３層の剥離を抑制できる結果、切削工具の耐摩耗性が向上することを知見した。

すなわち、本発明の切削工具は、すくい面と逃げ面との交差稜線部が切刃を構成し、基体表面に、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）層とα型結晶構造を有する酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）層とを順に形成してなる切削工具において、前記すくい面において前記αＡｌ_２Ｏ_３層の表面を鏡面とした状態で電界放出型走査顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて後方散乱電子回折像（ＥＢＳＤ）解析から酸化アルミニウム層の各結晶の結晶方位を特定し、これに基づいてカラーマップを作成したとき、５０〜９０面積％が長径１μｍ〜３μｍの粗粒子、０〜２０面積％が長径が０．５μｍより大きく１μｍより小さい中粒子、１０〜５０面積％が長径０．０５μｍ〜０．５μｍの微粒子で構成され、かつ、前記粗粒子のうちの８０面積％以上が（０，０，０，１）面の結晶方位を持つとともに、前記微粒子のうちの５０面積％以上が（１，０，−１，０）面の結晶方位を持っていることを特徴とする。

ここで、前記中粒子が存在する場合にはそのうちの５０面積％以上が（０，１，−１，０）面の結晶方位を持っていることが望ましい。

本発明の切削工具によれば、Ａｌ_２Ｏ_３層を構成する結晶がα型Ａｌ_２Ｏ_３結晶であって粗粒子と微粒子が混在した構成からなり、かつ、粗粒子と微粒子の配向結晶面を適正化することによって、αＡｌ_２Ｏ_３層の耐溶着性を向上させ、かつ、αＡｌ_２Ｏ_３層の剥離を抑制できる結果、切削工具の耐剥離性を向上させることができる。

また、前記中粒子が存在する場合にはそのうちの５０面積％以上の粒子の結晶配向が（０，１，−１，０）面に配向していることによって、αＡｌ_２Ｏ_３層の耐溶着性をさらに向上させることができる。

本発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップの一例についての概略斜視図である。図１のスローアウェイチップの断面についての模式図である。図２のスローアウェイチップについて、Ａｌ_２Ｏ_３層を表面に露出させた状態で電界放出型走査顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて後方散乱電子回折像（ＥＢＳＤ）解析からＡｌ_２Ｏ_３層の各結晶の結晶方位を特定し、これに基づいて作成したカラーマップである。

本発明の切削工具の好適例であるスローアウェイチップ（以下、チップと略す。）の一例についての概略斜視図である図１、およびその断面についての模式図である図２に基づいて説明する。図１によれば、チップ１は主面をすくい面１１および着座面（図示せず）、側面を逃げ面１２とし、すくい面１１と逃げ面１２の交差稜線部に切刃１３を有する形状からなる。そして、図２に示すように、チップ１は、基体２の表面に、ＴｉＮ層３と、ＴｉＣＮ層４と、α型結晶構造を有するＡｌ_２Ｏ_３層（以下、単にαＡｌ_２Ｏ_３層と称す。）６とが形成された被覆層８を被覆した構成からなる。

ここで、本発明によれば、αＡｌ_２Ｏ_３層６を表面に露出させて、鏡面となるように加工した状態で電界放出型走査顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて後方散乱電子回折像（ＥＢＳＤ）解析からαＡｌ_２Ｏ_３層６の各結晶の結晶方位を特定し、これに基づいてカラーマップを作成したとき、図３のようなマップとなる。すなわち、αＡｌ_２Ｏ_３結晶のうちの５０〜９０面積％、好ましくは６０〜８０面積％、特に６０〜７０面積％が長径１μｍ〜３μｍよりなる粗粒子２１からなり、０〜２０面積％、好ましくは、０〜１０面積％、特に０〜１面積％が長径０．５μｍより大きく１μｍより小さい中粒子２３からなり、１０〜５０面積％、好ましくは２０〜４０面積％、特に、３０〜４０面積％が長径０．０５μｍ〜０．５μｍの微粒子２２からなる構成となる。そして、粗粒子２１のうちの８０面積％以上、特に９０面積％以上が（０，０，０，１）面の結晶方位を持ち、かつ、微粒子２２のうちの５０面積％以上、特に８０面積％以上が（１，０，−１，０）面の結晶方位を持っている。

すなわち、αＡｌ_２Ｏ_３層６を構成するαＡｌ_２Ｏ_３結晶が粗粒子と微粒子が混在する粗微混粒構造からなり、かつこれらの粒子の結晶方位が上記所定の方向にあることによって、αＡｌ_２Ｏ_３層６の被削材に対する耐溶着性を向上できると共に、αＡｌ_２Ｏ_３層６の耐剥離性を向上させることができる。

ここで、粗粒子２１の含有量が５０面積％未満もしくは９０面積％より大きくなると、αＡｌ_２Ｏ_３層６の密着力が弱くなり、αＡｌ_２Ｏ_３層に剥離が発生してしまう。また、微粒子２２の含有比率が１０面積％未満になるかもしくは５０面積％より大きくなると、αＡｌ_２Ｏ_３層６に十分な密着力を付与させることができなくなる。さらに、中粒子２３の含有量が１０面積％より多い場合にもαＡｌ_２Ｏ_３層に剥離が発生しやすくなる。

また、粗粒子２１の（０，０，０，１）面配向が８０％未満だと耐溶着性が低下する。一方、微粒子２２の（１，０，−１，０）面配向となる粒子が５０％未満であると、αＡｌ_２Ｏ_３層６の密着力が不十分となり、膜剥離が発生しやすくなってしまう。

ここで、αＡｌ_２Ｏ_３層６を構成する結晶の粒径、および各結晶の結晶方位を測定する方法について説明する。測定面はすくい面１１のうちの着座面に平行な部分とし、αＡｌ_２Ｏ_３層６の上面から０．２μｍの深さ以内の深さだけ研磨した鏡面とする。このとき、被覆層８の表面がαＡｌ_２Ｏ_３層６でなく、ＴｉＮのように他の層が被覆している場合には、被覆層８を着座面と平行に研磨加工してαＡｌ_２Ｏ_３層６を露出させた面を測定面とする。αＡｌ_２Ｏ_３層６が露出している場合には上面から０．２μｍの深さ以内の深さだけ研磨した鏡面を測定面とする。

測定装置は、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用い、これに後方散乱電子回折像（ＥＢＳＤ：Electron Backscatter diffrection PatternまたはＥＢＳＰとも呼ばれる。）システムが組み込まれた装置を用いる。そして、この装置を用いて後方散乱電子回折像（ＥＢＳＤ）を作成し、そのデータを解析して結晶方位データを算出し、この結晶方位データに基づいてカラーマッピング図を作成する。カラーマッピングにおいては、αＡｌ_２Ｏ_３層６の（０，０，０，１）面、（１，０，−１，０）面、（０，１，−１，０）面をそれぞれ異なる色に指定してマッピングすることにより、視覚的に各結晶の配向状態を認識することができる。

本発明においては、各結晶に対して最も長く引ける対角線を長軸として、１〜３μｍを粗粒子２１、０．５μｍより大きく１μｍより小さい中粒子２３、０．０５〜０．５μｍを微粒子２２と区分する。そして、粗粒子の各結晶について結晶方位を特定し、(０，０，０，１)面の結晶方位を示す色を呈している結晶の面積を粗粒子２１の総面積で割り、（０，０，０，１）面の粒子の割合を算出する。同様に微粒子２２の（１，０，−１，０）面の結晶方位を示す色を呈している結晶の割合、中粒子２３の（０，１，−１，０）面の結晶方位を示す色を呈している結晶の割合を算出する。

なお、測定に際しては、観察する画像の倍率は７，５００倍として１５μｍ四方のカラーマッピングにて分析する。また、このカラーマッピングを３視野について行い、これらの測定値の平均値を測定値とする。

ここで、本発明によれば、αＡｌ_２Ｏ_３層６において、中粒子２３の存在比率が２０面積％以下であることが、αＡｌ_２Ｏ_３層６の密着力を向上させることができるために望ましい。つまり、中粒子２３の含有量を２０面積％以下として、αＡｌ_２Ｏ_３層６の結晶状態を粗微混粒の組織とすることによってαＡｌ_２Ｏ_３層６の付着力を高めることができる。

なお、中粒子２３が存在する場合であっても、中粒子２３のうちの５０面積％以上、特に、８０面積％以上の粒子の結晶配向が（０，１，−１，０）面に配向していることが、αＡｌ_２Ｏ_３層６の被削材に対する耐溶着性が向上するため望ましい。

一方、ＴｉＣＮ層４は、高い硬度と靭性を有するため、工具１の耐摩耗性および耐欠損性を向上させることができる。特に、筋状結晶構造をなす筋状ＴｉＣＮ結晶とすることにより、工具１の耐摩耗性および耐欠損性を向上させることができる。また、幅の狭い筋状ＴｉＣＮ結晶にて構成されるＴｉＣＮ層の上に、幅の広い結晶構造をなす筋状のＴｉＣＮ結晶からなるＴｉＣＮ層を設けることによって、αＡｌ_２Ｏ_３層６の密着力をさらに向上させることができるため望ましい。

さらに、αＡｌ_２Ｏ_３層６とＴｉＣＮ層４との間には、Ｔｉ、Ａｌ、炭素および窒素を主成分とする中間層５が設けられている。特に、中間層５は、αＡｌ_２Ｏ_３層６と接する下層として酸素を１５〜２５原子％含有し、かつ、厚みが０．５〜３０ｎｍからなることが、αＡｌ_２Ｏ_３層６の密着力を向上させることができるため望ましい。

また、αＡｌ_２Ｏ_３層６の上層にＴｉＮ層を形成した場合には、被覆層表面の摺動性、外観等の調整が可能となる。すなわち、ＴｉＮ層は金色を呈するため、切削工具１を使用したときに表層が摩耗して使用済みかどうかの判別がつきやすく、また、摩耗の進行を容易に確認できるため望ましい。なお、表層はＴｉＮ層に限定されるものではなく、摺動性を高めるためにＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）層やＣｒＮ層を形成する場合もある。表層をなすＴｉＮ層の厚みは２．０μｍ以下であることが望ましく、かかる表層の剥離強度がαＡｌ_２Ｏ_３層６の剥離強度よりも低いことが使用の有無を目視で確認しやすくなる点で望ましい。

さらに、ＴｉＣＮ層４と基体２との間に下地層として配設されるＴｉＮ層３は、基体２の成分が被覆層８に拡散することを抑制する効果がある。

なお、切削工具１の基体２は、炭化タングステン（ＷＣ）と、所望により周期表第４、５、６族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物の群から選ばれる少なくとも１種からなる硬質相をコバルト（Ｃｏ）および／またはニッケル（Ｎｉ）等の鉄属金属からなる結合相にて結合させた超硬合金や、Ｔｉ基サーメット、またはＳｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）等のセラミックスのいずれかが好適に使用できる。中でも、基体２は、超硬合金またはサーメットからなることが耐欠損性および耐摩耗性の点で望ましい。
（製造方法）
ここで、本発明の切削工具を作製する方法の一例について説明する。

まず、基体２となる硬質合金を焼成によって形成しうる金属炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物等の無機物粉末に、金属粉末、カーボン粉末等を適宜添加、混合し、プレス成形、鋳込成形、押出成形、冷間静水圧プレス成形等の公知の成形方法によって所定の工具形状に成形した後、真空中または非酸化性雰囲気中にて焼成することによって上述した硬質合金からなる基体２を作製する。そして、上記基体２の表面に所望によって研磨加工や切刃部のホーニング加工を施す。

次に、その表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって表面被覆層を成膜する。
まず、反応ガス組成として四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを０．５〜１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを１０〜６０体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を８００〜９４０℃、８〜５０ｋＰａの条件で下地層であるＴｉＮ層３を成膜する。

次に、反応ガス組成として、体積％で四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを０．５〜１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを１０〜６０体積％、アセトニトリル（ＣＨ_３ＣＮ）ガスを０．１〜３．０体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、成膜温度を７８０〜８８０℃、５〜２５ｋＰａにてＴｉＣＮ層４を成膜する。

ここで、上記成膜条件のうち、反応ガス中のアセトニトリルガスの割合が０．１〜０．４体積％に調整すること、および成膜温度を７８０℃〜８８０℃とすることが、断面観察において下側部分が微細な筋状晶をなすＴｉＣＮ層（ＭＴ−ＴｉＣＮ層）を形成できるために望ましい。

また、ＴｉＣＮ層４の上側部分の成膜条件として、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを２．５〜４体積％、メタン（ＣＨ_４）ガスを０．１〜１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを０〜１５体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を９５０〜１１００℃、５〜４０ｋＰａとすることが望ましい。

その後、中間層５を下記ａ工程にて成膜する。具体的な条件としては、まず、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを１〜５体積％、メタン（ＣＨ_４）ガスを４〜１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを１０〜３０体積％、一酸化炭素（ＣＯ）ガスを４〜１０体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスからなる混合ガスを調整する。これらの混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を９５０〜１１００℃、ガス圧５〜４０ｋＰａ、成膜時間を２０〜６０分とする（ａ−１工程）。

次に、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを１〜３体積％、残りが窒素（Ｎ_２）ガスとし、この混合ガスを反応チャンバ内に導入し、反応チャンバ内の温度を９５０〜１１００℃、圧力を５〜４０ｋＰａにして、処理時間を１０〜６０分として前記ａ−１工程で成膜された部分を酸化する処理を行う（ａ−２工程）。

このａ−１工程とａ−２工程によって中間層５を極薄く形成できる。形成された中間層５は適正な酸素量を有するが、これが、この後に成膜されるＡｌ_２Ｏ_３層を構成する結晶がα型Ａｌ_２Ｏ_３結晶となり、α型Ａｌ_２Ｏ_３結晶の成長を本発明の範囲内とするために必要である。

そして、上記ａ工程にて形成された中間層５の表面に、水素（Ｈ_２）ガスをキャリアガスとして塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）を流すことによってαＡｌ_２Ｏ_３層６の核形成を行う（ｂ工程）。本発明によれば、この核形成処理工程（ｂ工程）を下記２つの工程に分けて行う。すなわち、まず、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）ガスを２．０〜５．０体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスからなる混合ガスを用いて、この混合ガスを反応チャンバ内に導入し、反応チャンバ内の温度を９５０〜１１００℃、圧力を５〜４０ｋＰａ、処理時間を５〜１０分として成膜を行う。これによって、中間層５の表面部分にαＡｌ_２Ｏ_３層６の粗粒子の核が生成する（ｂ−１工程）。次に、ＡｌＣｌ_３ガスの量を０．５〜１．５体積％として、反応チャンバ内の温度を９５０〜１１００℃、圧力を５〜４０ｋＰａ、処理時間を１〜４分として成膜を行う。これによってαＡｌ_２Ｏ_３の微粒子の核が生成する（ｂ−２工程）。このように粗粒子の核を生成させた後に微粒子の核を生成させることによって、αＡｌ_２Ｏ_３粒子が粗粒子と微粒子との２種類の粒径群からなるとともに結晶の方位を特定の方向に制御したαＡｌ_２Ｏ_３層６を作製することができる。

そして、引き続き、αＡｌ_２Ｏ_３層６を成膜する。αＡｌ_２Ｏ_３層６の成膜方法としては、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）ガスを０．５〜３．０体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを１．０〜３．０体積％、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを１．０〜５．０体積％、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）ガスを０．２〜０．４体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスからなる混合ガスを用い、９５０〜１０５０℃、５〜１０ｋＰａとすることが望ましい。

また、所望により、表層（ＴｉＮ層等）を成膜する。具体的な成膜条件は、反応ガス組成として四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを０．１〜１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを５〜６０体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスからなる混合ガスを調整して反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を９６０〜１１００℃、１０〜８５ｋＰａとすればよい。

そして、所望により、成膜した被覆層３表面の少なくとも切刃部を研磨加工する。この研磨加工により、切刃部が平滑に加工され、被削材の溶着を抑制して、さらに耐欠損性に優れた工具となる。

平均粒径１．５μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末に対して、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を６質量％の割合で添加、混合して、プレス成形により切削工具形状（ＣＮＭＡ１２０４１２）に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．５〜１００Ｐａの真空中、１４００℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にてすくい面側について刃先処理（Ｒホーニング）を施した。

次に、上記超硬合金に対して、ＣＶＤ法により、ＴｉＣｌ_４ガスを２．０体積％、Ｎ_２ガスを３３体積％、残りがＨ_２ガスからなる混合ガスを反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を８８０℃、１６ｋＰａとして下地層のＴｉＮ層を０．１μｍ成膜し、次に、ＴｉＣｌ_４ガスを２．５体積％、Ｎ_２ガスを２３体積％、ＣＨ_３ＣＮガスを０．４体積％、残りがＨ_２ガスからなる混合ガスを反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を８６５℃、９ｋＰａとして平均結晶幅が０．３μｍの筋状ＴｉＣＮ層を５μｍ成膜し、続いて、ＴｉＣｌ_４ガスを２．５体積％、Ｎ_２ガスを１０体積％、ＣＨ_３ＣＮガスを０．９体積％、残りがＨ_２ガスからなる混合ガスを反応チャンバ内に導入し、チャンバ内を８６５℃、９ｋＰａとして平均結晶幅が０．８μｍの筋状ＴｉＣＮ層を０．５μｍ成膜した。その後、表１の条件の工程を表２に示す順に成膜して、中間層を１５ｎｍ、αＡｌ_２Ｏ_３層を４．５μｍおよび最表層のＴｉＮ層を０．５μｍ成膜した。そして、被覆層の表面をすくい面側から３０秒間ブラシ加工して試料Ｎｏ．１〜２０の切削工具を作製した。

得られた工具について、主面を研磨加工し、αＡｌ_２Ｏ_３層が表面から０．２μｍ以内の深さだけ研磨された鏡面状態で露出するように研磨加工した。そして、この研磨面に対して電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いてＥＢＳＤ解析からαＡｌ_２Ｏ_３層を構成する各αＡｌ_２Ｏ_３結晶の粒径、粗粒子、微粒子、中粒子の存在割合、および各結晶の結晶方位を測定した。なお、測定には上記ＥＢＳＤ解析からαＡｌ_２Ｏ_３層の各結晶の結晶方位を特定したデータに基づいて作成したカラーマッピングを用いた。ここで、カラーマッピング像においては、酸化アルミニウム層の（０，０，０，１）面を赤色、（１，０，−１，０）面を青色、（０，１，−１，０）面を緑色として示した。

そして、全ての粗粒子に対して、(０，０，０，１)面の赤色になっている粒子を特定して粗粒子の総面積で割り、粗粒子のうちの（０，０，０，１）面の結晶方位を持つ結晶の割合を算出した。同様に微粒子の（１，０，−１，０）面の結晶方位を持つ結晶の割合、中粒子の（０，１，−１，０）面の結晶方位を持つ結晶の割合を算出した。このとき、測定する画像の倍率は７，５００倍とし、１５μｍ四方を１視野として３視野について測定を行い、これらの測定値の平均値を各結晶の測定値とした。結果は表３に示した。

そして、この切削工具を用いて下記の条件により、断続切削試験を行い、耐欠損性を評価した。
被削材：ダクタイル鋳鉄８本溝入りスリーブ材（ＦＣＤ７００）
工具形状：ＣＮＭＡ１２０４１２
切削速度：３００ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．０ｍｍ
その他：水溶性切削液使用
評価項目：摩耗量が０．３ｍｍとなった時の切削時間を測定した。また、切削直後、切削時間３分経過した後の切刃の状態をそれぞれ観察した。結果は表４に示した。

表１〜４より、試料Ｎｏ．９〜２０では、切刃のαＡｌ_２Ｏ_３層が早期に剥離したため、摩耗の進行が早まり、十分な工具寿命を得ることができなかった。

これに対して、本発明のαＡｌ_２Ｏ_３層を成膜した試料１〜８では、切削評価においてαＡｌ_２Ｏ_３層の剥離や切刃チッピング、被削材の溶着が抑制され、耐摩耗性が優れた切削性能を有するものであった。

１切削工具
２基体
３窒化チタン（ＴｉＮ）層
４炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）層
５中間層
６ α型結晶構造を有する酸化アルミニウム層（αＡｌ_２Ｏ_３層）
８被覆層
１１すくい面
１２逃げ面
１３切刃
２１粗粒子
２２微粒子
２３中粒子

Claims

すくい面と逃げ面との交差稜線部が切刃を構成し、基体表面に、炭窒化チタン層とα型結晶構造を有する酸化アルミニウム層とを順に形成してなる切削工具において、前記すくい面において前記酸化アルミニウム層の表面を鏡面とした状態で電界放出型走査顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）を用いて後方散乱電子回折像（ＥＢＳＤ）解析から前記酸化アルミニウム層の各結晶の結晶方位を特定し、これに基づいてカラーマップを作成したとき、５０〜９０面積％が長径１μｍ〜３μｍの粗粒子、０〜２０面積％が長径０．５μｍより大きくて１μｍより小さい中粒子、１０〜５０面積％が長径０．０５μｍ〜０．５μｍの微粒子で構成され、かつ、前記粗粒子のうちの８０面積％以上が（０，０，０，１）面の結晶方位を持つとともに、前記微粒子のうちの５０面積％以上が（１，０，−１，０）面の結晶方位を持っていることを特徴とする切削工具。
前記中粒子が存在する場合には、前記中粒子のうちの５０面積％以上が（０，１，−１，０）面の結晶方位を持っていることを特徴とする請求項１に記載の切削工具。