JP2015030042A - 表面被覆工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐摩耗性および耐欠損性に優れるとともに、加工物に対する耐溶着性に優れた表面被覆工具を提供する。
【解決手段】 基体２の表面に被覆層６を被覆してなり、被覆層６が、Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ａｌ_ａＷ_ｂＳｉ_ｃＶ_ｄＭ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上、０．４５≦ａ≦０．６、０．０１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．０１≦ｄ≦０．１、０．０１≦ｅ≦０．２、０≦ｘ≦１）からなるとともに、被覆層６中に、金属Ｗを含有する第１分散相７ａと、金属Ｖを含有する第２分散相７ｂとが点在している切削工具１等の表面被覆工具である。
【選択図】 図１

Description

本発明は基体の表面に被覆層が成膜されている表面被覆工具に関する。

現在、切削工具や耐摩部材、摺動部材といった耐摩耗性や摺動性、耐欠損性を必要とする部材では、超硬合金やサーメット等の焼結合金、ダイヤモンドやｃＢＮ（立方晶窒化硼素）の高硬度焼結体、アルミナや窒化珪素等のセラミックスからなる基体の表面に被覆層を成膜して、耐摩耗性、摺動性または耐欠損性を向上させた表面被覆工具が使われている。

また、イオンプレーティング法やスパッタリング法を用いて成膜されるＴｉやＡｌを主成分とする窒化物からなる被覆層が盛んに研究されており、工具寿命を延命させるための改良が続けられている。

例えば、特許文献１では、基体の表面に、Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ａｌ_ａＷ_ｂＳｉ_ｃＭ_ｄ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上、０．４５≦ａ≦０．５５、０．０１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．０５、０．０１≦ｄ≦０．１、０≦ｘ≦１）層を被覆した切削工具が開示されている。

特開２００９−０５０９９７号公報

しかしながら、特許文献１に記載された被覆層を含有する切削工具では、高速切削のような被覆層の温度が高くなる加工条件では、被覆層に被削材が溶着しやすくなる場合があり、この場合には、溶着した部分から被覆層が急激に摩耗することがあった。

本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、耐摩耗性および耐欠損性に優れるとともに、耐溶着性に優れた表面被覆工具を提供することにある。

本発明の表面被覆工具は、基体の表面に被覆層を具備する表面被覆工具であって、前記被覆層が、Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ａｌ_ａＷ_ｂＳｉ_ｃＶ_ｄＭ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上、０．４５≦ａ≦０．６、０．０１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．０１≦ｄ≦０．１、０．０１≦ｅ≦０．２、０≦ｘ≦１）からなるとともに、前記被覆層中に、金属Ｗを含有する第１分散相と、金属Ｖを含有する第２分散相とが点在しているものである。

本発明の表面被覆工具は、被覆層の組成が、Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ａｌ_ａＷ_ｂＳｉ_ｃＶ_ｄＭ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上、０．４５≦ａ≦０．６、０．０１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．０１≦ｄ≦０．１、０．０１≦ｅ≦０．２、０≦ｘ≦１）からなる。この組成領域では被覆層が高温になっても耐摩耗性が劣化しにくく、高い耐摩耗性を維持できる。また、被覆層の耐欠損性が高い。しかも、被覆層の被加工物に対する耐溶着性が高い。これにより、
溶着による摩耗の急激な進行も抑制できる。さらに、被覆層の中には、金属Ｗを含有する第１分散相と、金属Ｖを含有する第２分散相とが点在している。そのために、被覆層内に存在する内部応力を低減できる結果、被覆層の耐欠損性が向上する。さらに、第２分散相が被加工面に露出した際に、酸化バナジウムに変化する。酸化バナジウムは耐溶着性に優れた材料であることから、被覆層の被加工物に対する耐溶着性をより高めることができる。

本発明の表面被覆工具の一例を示し、（ａ）概略斜視図、（ｂ）被覆層を含む断面図である。 本発明の表面被覆工具の他の一例を示す断面図である。

本発明の表面被覆工具についての好適な実施態様である図１を用いて説明する。

図１によれば、切削工具１は、基体２の表面に被覆層６を具備している。また、切削工具１は、主面がすくい面３を、側面が逃げ面４を、すくい面３と逃げ面４との交差稜線が切刃５となる。

本実施態様によれば、被覆層６は、Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ａｌ_ａＷ_ｂＳｉ_ｃＶ_ｄＭ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上、０．４５≦ａ≦０．６、０．０１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．０１≦ｄ≦０．１、０．０１≦ｅ≦０．２、０≦ｘ≦１）からなる。また、被覆層６中には、金属Ｗを含有する第１分散相７ａと、金属Ｖを含有する第２分散相７ｂとが点在している。これによって、高温になっても耐摩耗性が劣化しにくく、高い耐摩耗性を維持できる。また、被覆層の耐欠損性が高い。しかも、被覆層の被加工物に対する耐溶着性が高いために、溶着による摩耗の急激な進行も抑制できる。

ここで、ａ（Ａｌ含有比率）が０．４５よりも少ないと被覆層の耐酸化性が低下して、被覆層６の耐摩耗性が低下する。ａ（Ａｌ含有比率）が０．６よりも多いと被覆層６の結晶構造が立方晶から六方晶に変化する傾向があり硬度が低下して、被覆層６の耐摩耗性が低下する。ａの特に望ましい範囲は０．４８≦ａ≦０．５５である。また、ｂ（Ｗ含有比率）が０．０１よりも少ないと被覆層の耐欠損性が低下して切削中にチッピングが発生しやすくなり、ｂ（Ｗ含有比率）が０．１よりも多いと被覆層の硬度が低下する。ｂの特に望ましい範囲は０．０１≦ｂ≦０．０８である。さらに、ｃ（Ｓｉ含有比率）が０．０１よりも少ないと酸化開始温度が低下して切削時の耐摩耗性が低下し、ｃ（Ｓｉ含有比率）が０．１よりも多いと、被覆層６の耐欠損性が低下する。ｃの特に望ましい範囲は０．０１≦ｃ≦０．０４である。また、ｄ（Ｖ含有比率）が０．０１よりも少ないと被覆層の耐溶着性が低くなってしまい、ｄ（Ｖ含有比率）が０．１よりも多いと被覆層６の硬度が低下する。ｄの特に望ましい範囲は０．０１≦ｄ≦０．０８である。また、ｅ（Ｍ含有比率）が０．０１よりも少ないと酸化開始温度が低くなってしまい、ｅ（Ｍ含有比率）が０．２よりも多いと被覆層６の耐酸化性が低下して、被覆層６の耐摩耗性が低下する。ｅの特に望ましい範囲は０．０１≦ｅ≦０．０８である。

なお、金属ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上であるが、中でもＮｂまたはＭｏを含有する場合には、被覆層６の耐酸化性がより向上して、被覆層６の耐摩耗性がより向上する。

また、被覆層６の非金属成分であるＣ、Ｎは切削工具に必要な硬度および靭性に影響を及ぼすものであり、本実施態様では、ｘ（Ｎ含有比率）は０≦ｘ≦１、特に、０．８≦ｘ
≦１である。ここで、本発明によれば、上記被覆層６の組成は、エネルギー分散型Ｘ線分光分析法（ＥＤＸ）またはＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）にて測定できる。

ここで、被覆層６の中には、金属Ｗを含有する第１分散相７ａと、金属Ｖを含有する第２分散相７ｂとが点在しているために、被覆層６内に存在する内部応力を低減できる。さらに、第２分散相７ｂは、加工中に被覆層６の摩耗によって、被覆層６の表面に露出した際に、第２分散相７ｂ中に含有される金属Ｖが酸化されて酸化バナジウム（例えばＶ_２Ｏ_５）となる。そして、酸化バナジウムは耐溶着性が高いために、被覆層６の被加工物に対する耐溶着性をより高めることができる。なお、金属Ｗを含有する第１分散相７ａおよび金属Ｖを含有する第２分散相７ｂの平均粒径は３０〜３００ｎｍである。また、第１分散相７ａの具体的な組成は、金属元素総量に対するモル比で、例えば、Ｔｉを０．１〜０．３、Ａｌを０．１〜０．３、Ｗを０．２〜０．４、Ｓｉを０〜０．１、金属Ｍを０〜０．２の比率で含有する合金からなる。なお、第１分散相７ａの外周側は炭化または窒化されて、炭化物および窒化物の少なくとも１種が形成されていてもよい。さらに、第２分散相７ｂの具体的な組成は、金属元素総量に対するモル比で、例えば、Ｔｉを０．１〜０．３、Ａｌを０．１〜０．３、Ｖを０．２〜０．４、Ｓｉを０〜０．１、金属Ｍを０〜０．２の比率で含有する合金からなる。なお、第２分散相７ａの外周側は炭化または窒化されて、炭化物および窒化物の少なくとも１種が形成されていてもよい。

また、金属Ｖは、窒化バナジウムや炭化バナジウムに比べて、大気中に晒された状態で、酸化バナジウムに変化しやすいので、加工中に被覆層６の表面に酸化バナジウムが生成する確率が高い。そのために、被覆層６の耐溶着性がより確実に向上する。また、第２分散相７ｂは被覆層６中に分散して存在するので、被覆層６全体の耐溶着性を向上させることができる。すなわち、被覆層６の表面のみに酸化バナジウムが存在する場合には、摩耗しやすい酸化バナジウムが加工初期に摩滅してしまい、酸化バナジウムの溶着を抑制する効果がすぐになくなってしまう。

さらに、図２の実施態様においては、被覆層６が異なる組成のそれぞれ２層以上が交互に積層された多層積層体の構成となっている。そして、本実施態様においては、Ｖを含まないか、または第２薄層１０よりもＶ含有比率が低い第１薄層９と、第１薄層９よりもＶ含有比率が高い第２薄層１０とのそれぞれ２層以上が、交互に積層されている。これによって、被覆層６内にクラックが進展することを抑制することができ、かつ被覆層６全体が高硬度化して、耐摩耗性が向上する。ここで、本実施態様においては、第１薄層９中のＶ含有比率は、金属元素総量に対する比率で０〜０．０２であり、第２薄層１０中のＶ含有比率は、金属元素総量に対する比率で０．０２〜１である。

そして、本実施態様によれば、被覆層６の第２薄層１０中に含有されるＶ含有比率は、基体２側よりも最表面側のほうが高くなっている。これによって、加工の初期から、被覆層６の表面に被加工物の一部が溶着して、工具を使用できる時間が極端に短くなることを抑制することができる。

なお、本発明においては、このように組成の異なる２種類以上の多層構成からなる被覆層６の組成は、被覆層６の全体組成で表わし、電子線マイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）等によって分析可能である。また、第１薄層９および第２薄層１０の各層の組成は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察において、エネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によって確認できる。

また、本実施態様では、被覆層６の内部には、図１（ｂ）に示すように、第１分散相７ａおよび第２分散相７ｂ以外に、ＷおよびＶ以外の被覆層６を構成する金属元素を含有する他の分散相７ｃが存在する。他の分散相７ｃの具体的な組成は、金属元素総量に対する
モル比で、例えば、Ｔｉを０．１〜０．５、Ａｌを０．１〜０．５、Ｓｉを０〜０．１、金属Ｍを０〜０．２の比率で含有する合金からなる。なお、他の分散相７ｃの外周側は炭化または窒化されて、炭化物および窒化物の少なくとも１種が形成されていてもよい。

なお、本実施態様によれば、分散相７（第１分散相７ａ、第２分散相７ｂおよび他の分散相７ｃ）以外の被覆層６を構成する粒子は、図１（ｂ）に示すように、被覆層６の厚み方向に長い柱状結晶となっている。これによって、被覆層６の耐摩耗性および耐欠損性が高いものである。

さらに、本実施態様によれば、被覆層６の内部に存在する分散相７（第１分散相７ａ、第２分散相７ｂおよび他の分散相７ｃ）の数は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察における１０μｍ×被覆層６の厚みの観察領域に存在する直径３０ｎｍ以上の分散相７の個数を、被覆層６の厚みを５μｍに換算したときの含有比率に換算して（例えば、観察領域の被覆層６の厚みが２．５μｍの場合には、観察領域の被覆層６中に観察される分散相７の個数の２倍の個数を分散相の含有比率とする。）、分散相７の含有比率が３〜３０個数、望ましくは５〜２０個数の比率で存在する。これによって、被覆層６の内部応力が低減され、被覆層６の耐欠損性が向上する。

ここで、本実施態様によれば、被覆層６の内部に存在する第１分散相７ａの分散相７の全個数に対する存在比率は、３０〜７０個数％（全個数の３０〜７０％）であり、被覆層６の内部に存在する第２分散相７ｂの分散相７の全個数に対する存在比率は５〜５０個数％である。さらに、被覆層６の内部に存在する第１分散相７ａおよび第２分散相７ｂの合計の存在比率は、分散相７の全個数に対して５０％以上である。なお、ＴＥＭ観察において、１０μｍ×被覆層の厚みの領域を１視野として観察しても確認できないほど小さな分散粒子７が存在する場合があるので、分散粒子７を確認する際には、顕微鏡の倍率を上げて、観察すればよい。

また、本実施態様において、被覆層６の表面においては、分散相７の全個数に対して他の分散相７ｃが５０個数％以上、特に６０個数％以上存在する。さらに、被覆層６の表面に存在する他の分散相７ｃの全個数に対する５０個数％以上はＡｌを主成分とする。これによって、被覆層６の表面において、切削油等の保液性を高めて、切屑の通過による発熱が緩和される。

なお、基体２としては、炭化タングステンや炭窒化チタンを主成分とする硬質相とコバルト、ニッケル等の鉄族金属を主成分とする結合相とからなる超硬合金やサーメットの硬質合金、窒化ケイ素や酸化アルミニウムを主成分とするセラミックス、多結晶ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素からなる硬質相とセラミックスや鉄族金属等の結合相とを超高圧下で焼成する超高圧焼結体等の硬質材料が好適に使用される。

さらに、上記記載では切削工具１について説明したが、摺動部品や金型等の耐摩部品、掘削工具、刃物等の工具、耐衝撃部品等の各種の用途への応用も可能である。特に、切削工具１を高速切削条件で加工した場合に優れた切削性能を示す。

（製造方法）
次に、本発明の表面被覆工具の製造方法について説明する。

まず、工具形状の基体を従来公知の方法を用いて作製する。次に、基体の表面に、被覆層を成膜する。被覆層の成膜方法として、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。成膜方法の一例についての詳細について説明すると、被覆層をアークイオンプレーティング法で作製する場合には、被覆層を構
成する金属元素を含有するターゲットを、チャンバの側壁面位置にセットする。

具体的なターゲットの組成は、被覆層を構成する金属元素の金属または合金からなる。このターゲットをチャンバの側壁面の所定の位置に載置して、成膜する。ここで、被覆層中に、金属Ｗを含有する第１分散相と金属Ｖを含有する第２分散相とを存在させるためには、以下のターゲットを用いる。ターゲットの具体的な構成は、ＷとＶは他の成分とは別に、例えば円柱状の塊として、ターゲット中に埋め込んだ形態とする。

また、第１薄層と第２薄層との繰り返し交互積層からなる被覆層６を成膜するには、例えば、金属バナジウム（Ｖ）の含有比率の多いターゲットと、被覆層６を構成する所定の金属（Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｓｉ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種以上）をそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲットまたは焼結体ターゲットをチャンバの側壁面位置にセットする。このとき、ターゲットの具体的な載置方法は、例えば、チャンバの側壁面の対向する位置に、第１ターゲットと第２ターゲットとをそれぞれ載置する。また、３枚以上のは複数枚のターゲットを用いる場合には、第１ターゲットの枚数を第２ターゲットの枚数よりも多く用いるとともに、第２ターゲットの載置位置をチャンバの側壁面の全周に対して偏った位置となるように載置して成膜する。

この方法において、被覆層中に、金属Ｗを含有する第１分散相を存在させるためには、上記のターゲットと同様に、Ｗについては、他の成分とは別に、例えば円柱状の塊として、ターゲット中に埋め込んだ形態とする。また、被覆層中に、金属Ｖを含有する第２分散相を存在させるためには、第２ターゲットにかける電流を第１ターゲットにかける電流よりも大きくする方法が適用できる。さらに、被覆層のＶ含有比率を、基体側よりも最表面側のほうが高くなるようにする、すなわち、第１薄層と第２薄層との交互積層からなる被覆層６の第２薄層中に含有されるＶ含有比率を、基体側よりも最表面側のほうが高くなるようにするためには、成膜後期において、第２ターゲットに流す電流を大きくすればよい。

なお、成膜する際には、これらのターゲットを用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ_２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ_４）／アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスと反応させるイオンプレーティング法またはスパッタリング法によって被覆層を成膜する。このとき、基体をセットする向きは、例えば、逃げ面がチャンバの側面とほぼ平行に、かつすくい面がチャンバの上面とほぼ平行な向きにセットする。基体をセットする向きは、すくい面がチャンバの側面とほぼ平行に、かつ逃げ面がチャンバの上面とほぼ平行な向きであってもよい。

なお、上記被覆層を成膜する際には、被覆層の結晶構造を適正なものとして、高硬度で基体との密着性が高い被覆層を成膜するために、本実施態様では、基体に対して、３５〜２００Ｖのバイアス電圧を印加した状態で成膜する。

平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末を主成分として、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．１質量％、平均粒径１．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）粉末を０．３質量％の割合で添加し混合して、プレス成形により京セラ製切削工具ＬＯＭＵ１００４０８ＥＲ-ＧＭ形状のスローアウェイチップ形状に成形した後、脱バインダ処理を施し、
０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。また、各試料のすくい面表面をブラスト加工、ブラシ加工等によって研磨加工した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニング）を施した。

このようにして作製した基体に対して、金属Ｗおよび金属Ｖを円柱状の塊として含有するターゲットをセットして、バイアス電圧７５Ｖを印加し、アーク電流１５０Ａをそれぞれ流し、成膜温度５４０℃として表１に示す組成の被覆層を成膜した。なお、被覆層の組成は下記方法にて全体組成を測定した。なお、試料Ｎｏ．１６については、金属Ｖを他の金属と同じく合金として含有するターゲットを使用し、試料Ｎｏ．１８については、金属Ｗを他の金属と同じく合金として含有するターゲットを使用した。

得られた試料に対して、被覆層の断面から、逃げ面の被覆層の任意３か所について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）にて、被覆層の組成を分析した。３か所の平均組成を被覆層の組成として表１に記載した。また、透過型電子線顕微鏡（ＴＥＭ）にて、被覆層を含む切削工具の断面について観察し、１０μｍ×被覆層の厚みの任意領域における直径３０ｎｍ以上の分散相の組成を、エネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）（アメテック社製ＥＤＡＸ）によって測定し、第１分散相、第２分散相、その他の分散相を特定した。これらの個数を測定し、１０μｍ×被覆層の厚みの測定領域で観察された分散相の個数から、被覆層の厚みを５μｍの基準厚みに換算した場合で見積もって、１０か所における平均個数を算出し、分散相として存在比率を表１に示した。なお、被覆層の表面についてもＳＥＭ観察を行い、分散相の組成を確認したところ、いずれの試料についても、分散相の全個数に対して他の分散相の個数が５０個数％以上の比率で存在しており、他の分散相の個数の５０％以上はＡｌを主成分とするものであった。結果は表１に示した。

次に、得られたスローアウェイチップを用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表１に示した。
切削方法：ミリング加工
被削材 ：合金鋼（ＳＣＭ４３５）
切削速度：２５０ｍ／分
送り ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：２．０ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：切削時間８０分加工後の切削工具を観察して切刃状態を確認した。また、工具寿命まで加工できた加工数を確認し、そのときの逃げ面摩耗幅と先端摩耗幅を測定した。

表１に示す結果より、本発明の被覆層の組成範囲Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ａｌ_ａＷ_ｂＳｉ_ｃＶ_ｄＭ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上、０．４５≦ａ≦０．６、０．０１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．０１≦ｄ≦０．１、０．０１≦ｅ≦０．２、０≦ｘ≦１）に対して、ａ、ｂ、ｅが外れる試料Ｎｏ．１７、１９、２０、２２では、被覆層の耐摩耗性が低下して、摩耗幅が大きくなった。また、本発明の被覆層の組成範囲に対して、Ｖを含まず、ｄが０．０１より小さい試料Ｎｏ．１では、被削材の溶着があり、摩耗幅が大きくなった。さらに、本発明の被覆層の組成範囲に対して、ｃが０．１０より大きい試料Ｎｏ．２１では、被覆層の耐欠損性が低下した。さらに、金属Ｗを含有する第１分散相が存在しない試料Ｎｏ．１８では、被覆層の内部応力が高くなってチッピングが発生し、金属Ｖを含有する第２分散相が存在しない試料Ｎｏ．１６では、被覆層の表面に溶着が発生して摩耗幅が大きいものであるとともに、直線切刃の一部にはチッピングも見られた。

これに対して、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．２〜１５では、いずれもチッピングの発生が少なく、かつ摩耗幅も小さい良好な切削性能を発揮した。

実施例１の基体に対して、主ターゲットである第１ターゲット、Ｖを含有する第２ターゲットをセットして、バイアス電圧７５Ｖを印加し、第１ターゲットに流すアーク電流を
１００Ａ、第２ターゲットに流すアーク電流を１５０Ａとし、成膜温度５４０℃として、表２〜３に示す組成の被覆層を成膜した。得られた試料の被覆層の断面についてのＴＥＭ観察によって、第１薄層と第２薄層とが存在することを確認できた。そして、ＥＤＳによって、第１薄層と第２薄層の組成を分析した。さらに、実施例１と同様に、第１分散相、第２分散相、その他の分散相を特定し、分散相として存在比率を測定した。また、試料の断面について、ＳＥＭ観察をするとともに、ＥＰＭＡにて被覆層の厚み方向の全体の領域について組成を分析した。さらに、実施例１と同じ条件で切削性能を評価した。結果は表２〜３に示した。

なお、被覆層の表面についてもＳＥＭ観察を行い、分散相の組成を確認したところ、いずれの試料についても、分散相の全個数に対して他の分散相の個数が５０個数％以上の比率で存在しており、他の分散相の個数の５０％以上はＡｌを主成分とするものであった。また、各試料の被覆層の厚みは３．０μｍ、第１薄層の１層の平均厚みは６０ｎｍ、第２薄層の１層の平均厚みは第１ターゲットと第２ターゲットとの載置枚数を変えることによって、１０〜４０ｎｍの範囲内で調整した。

表２、３の結果から、金属Ｗを含有する第１分散相が存在しない試料Ｎｏ．２８では、被覆層の内部応力が高くなってチッピングが発生し、金属Ｖを含有する第２分散相が存在しない試料Ｎｏ．２７では、被覆層の表面に溶着が発生して摩耗幅が大きく、直線切刃にはチッピングも見られた。これに対して、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．２３〜２６では、いずれもチッピングの発生が少なく、かつ摩耗幅も小さい良好な切削性能を発揮した。

１ 切削工具
２ 基体
３ すくい面
４ 逃げ面
５ 切刃
６ 被覆層
７ 分散相
７ａ 第１分散相
７ｂ 第２分散相
７ｃ 他の分散相
９ 第１薄層
１０ 第２薄層

Claims (3)

1. 基体の表面に被覆層を具備する表面被覆工具であって、前記被覆層が、Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}Ａｌ_ａＷ_ｂＳｉ_ｃＶ_ｄＭ_ｅ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｙから選ばれる１種以上、０．４５≦ａ≦０．６、０．０１≦ｂ≦０．１、０．０１≦ｃ≦０．１、０．０１≦ｄ≦０．１、０．０１≦ｅ≦０．２、０≦ｘ≦１）からなるとともに、前記被覆層中に、金属Ｗを含有する第１分散相と、金属Ｖを含有する第２分散相とが点在している表面被覆工具。
2. 前記被覆層は、Ｖを含まないかまたはＶ含有比率が低い第１薄層と、該第１薄層に比べてＶ含有比率が高い第２薄層とのそれぞれ２層以上が、交互に積層した多層積層体からなる請求項１記載の表面被覆工具。
3. 前記被覆層の前記基体側の前記第２薄層よりも、最表面側の前記第２薄層のほうが、該第２薄層中に含有されるＶ含有比率が高い請求項２記載の表面被覆工具。