JP2017124463A - 表面被覆切削工具およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】硬度および耐欠損性の両特性に優れた表面被覆切削工具を提供することを目的とする。
【解決手段】表面を有し、表面は、すくい面および逃げ面を含み、すくい面および逃げ面の境界部分が切れ刃を成す表面被覆切削工具であって、基材と、基材の表面を被覆する被膜と、を備え、被膜は、ＮａＣｌ型結晶構造のＴｉＡｌＮ層を有し、ＴｉＡｌＮ層のうち、切れ刃に位置する切れ刃領域の組成をＴｉ_1-XEＡｌ_XEＮとし、すくい面に位置するすくい面領域の組成をＴｉ_1-XRＡｌ_XRＮとし、かつ逃げ面に位置する逃げ面領域の組成をＴｉ_1-XFＡｌ_XFＮとした場合に、０．６５＜ＸＲ≦０．９、０．６５＜ＸＦ≦０．９、０．４≦ＸＥ≦０．７、ＸＲ−ＸＥ≧０．２、およびＸＦ−ＸＥ≧０．２を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面被覆切削工具およびその製造方法に関する。

鋼や鋳鉄などの切削加工に用いられる切削工具として、基材の表面に硬質被膜が設けられた表面被覆切削工具がある。この硬質被膜の一つとして、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）と窒素（Ｎ）との化合物であるＮａＣｌ型結晶構造のＴｉＡｌＮからなる被膜（以下、「ＴｉＡｌＮ被膜」という）が知られている。このＴｉＡｌＮ被膜は、これまでＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法によって作製されており、所望の物性を発揮し得るように、その組成等の改良が試みられていた。

たとえば、特許文献１には、ＰＶＤ法によって作製されるＴｉＡｌＮ被膜の組成を、工具における各部位ごとに変化させた表面被覆切削工具が開示されている。また、ＴｉＡｌＮ被膜のＡｌの含有割合を高めることによって、その硬度が高められることが知られており、その実現に向けて様々な検討がなされていた。しかし、ＰＶＤ法によって作製されたＴｉＡｌＮ被膜では、Ａｌの配合割合を０．６５超にすると、ウルツ型のＡｌＮが析出してしまい、結果的に、期待されるような十分な硬度を発揮できないのが実情であった。

これに対し、近年、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法によってＴｉＡｌＮ被膜を作製することで、ＮａＣｌ型結晶構造を維持したまま、Ａｌの配合割合を０．６５超とすることが可能となった。たとえば、特許文献２には、ＣＶＤ法によって、Ａｌの割合が０．７５超０．９３以下のＴｉＡｌＮ被膜が製造される旨が開示されている。

しかし、ＣＶＤ法によってＡｌの配合割合を高めたＴｉＡｌＮ被膜の作製が可能となることによって、「Ａｌの含有割合を高め過ぎることによる耐欠損性の低下」という新たな問題点が浮かび上がった。これは、ＴｉＡｌＮ被膜の硬度が高くなり過ぎることによって、ＴｉＡｌＮ被膜の靱性が低くなり、結果的にＴｉＡｌＮ被膜が欠損してしまうためである。

上記の問題点に対し、特許文献３および特許文献４には、ＴｉＡｌＮ被膜中に、敢えてウルツ型のＡｌＮを析出させることによって、硬度の過剰な高まりを抑制し、これによって耐欠損性の低下を抑制する旨が開示されている。

特開平８−２６７３０６号公報 特表２００８−５４５０６３号公報 国際公開第２０１２／１２６０３０号公報 独国特許発明第１０２００７０００５１２号明細書

しかし、ＣＶＤ法において、ＴｉＡｌＮ被膜中にＡｌＮを析出させるに当たって、その割合や析出位置等の制御は難しい。このため、特許文献３および特許文献４に開示されるようなＴｉＡｌＮ被膜を有する表面被覆切削工具を工業的に生産することは実質的に困難である。このような理由から、ＮａＣｌ型結晶構造のＴｉＡｌＮ被膜に由来する高い硬度を有すると共に、高い耐欠損性を発揮し得る表面被覆切削工具の開発が求められる。

本開示の目的は、硬度および耐欠損性の両特性に優れた表面被覆切削工具を提供することである。

本発明の一態様に係る表面被覆切削工具は、表面を有し、表面は、すくい面および逃げ面を含み、すくい面および逃げ面の境界部分が切れ刃を成す表面被覆切削工具であって、基材と、基材の表面を被覆する被膜と、を備え、被膜は、ＮａＣｌ型結晶構造のＴｉＡｌＮ層を有し、ＴｉＡｌＮ層のうち、切れ刃に位置する切れ刃領域の組成をＴｉ_1-XEＡｌ_XEＮとし、すくい面に位置するすくい面領域の組成をＴｉ_1-XRＡｌ_XRＮとし、かつ逃げ面に位置する逃げ面領域の組成をＴｉ_1-XFＡｌ_XFＮとした場合に、
０．６５＜ＸＲ≦０．９、
０．６５＜ＸＦ≦０．９、
０．４≦ＸＥ≦０．７、
ＸＲ−ＸＥ≧０．２、
およびＸＦ−ＸＥ≧０．２を満たす。

本発明の一態様に係る表面被覆切削工具の製造方法は、上述の表面被覆切削工具の製造方法であって、反応炉内に配置された基材上に、ＣＶＤ法によりＴｉＡｌＮ層を形成するＴｉＡｌＮ層形成工程を含み、ＴｉＡｌＮ層形成工程は、ＴｉおよびＡｌを含む第１原料ガスおよびアンモニアを含む第２原料ガスを、基材が配置された反応炉内に供給する第１工程を含み、第１工程において、切れ刃領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量は、すくい面領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量および逃げ面領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量の各々よりも少ない。

上記によれば、硬度および耐欠損性の両特性に優れた表面被覆切削工具を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る表面被覆切削工具の一例を示す斜視図である。 図１の表面被覆切削工具の断面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ線矢視方向から見た断面図である。 図１の斜線部分を示す図であり、ＩＩＩ領域を示す断面斜視図である。 図２に示す断面図において、切れ刃にホーニング加工が施されている場合の部分図である。 図３に示す断面斜視図において、切れ刃にホーニング加工が施されている場合の断面斜視図である。 図２に示す断面図において、切れ刃にネガランド加工が施されている場合の部分図である。 図３に示す断面斜視図において、切れ刃にネガランド加工が施されている場合の断面斜視図である。 図２に示す断面図において、切れ刃にホーニング加工とネガランド加工とが施されている場合の部分図である。 図３に示す断面斜視図において、切れ刃にホーニング加工とネガランド加工とが施されている場合の断面斜視図である。 ＣＶＤ装置の反応炉内における基材の配置を説明するための模式図である。

[本発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。なお、本明細書の結晶学的記載においては、個別面を（）で示す。また、本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味しており、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。また本明細書において、「ＴｉＡｌＮ」、「ＴｉＮ」、「ＴｉＣＮ」等の化学式において特に原子比を特定していないものは、各元素の原子比が「１」のみであることを示すものではなく、従来公知の原子比が全て含まれるものとする。

本発明者らは、上述のように、ＣＶＤ法によってＡｌの配合割合の高いＴｉＡｌＮ被膜を作製する場合に、ウルツ型のＡｌＮを析出させるような従来の手法では、その制御が難しく、硬度および耐欠損性に優れた被膜を実際に提供することは難しいと考えた。そこで、従来の手法とは大きく異なる手法として、ＴｉＡｌＮ被膜の組成を工具における位置毎に変化させる手法に着眼した。

ＣＶＤ法とは、本来一様の被膜を成膜するための手法であるため、上記手法の確立には多くの困難があったが、上記着眼点に基づいて種々の検討を重ね、基材の各表面への各原料ガスの供給方法を特徴的な態様とすることによって、上記手法を実現できることを知見した。そして、この知見に基づいて更に鋭意検討を重ねることにより、本発明を完成させた。

〔１〕本発明の一態様に係る表面被覆切削工具は、表面を有し、表面は、すくい面および逃げ面を含み、すくい面および逃げ面の境界部分が切れ刃を成す表面被覆切削工具であって、基材と、基材の表面を被覆する被膜と、を備え、被膜は、ＮａＣｌ型結晶構造のＴｉＡｌＮ層を有し、ＴｉＡｌＮ層のうち、切れ刃に位置する切れ刃領域の組成をＴｉ_1-XEＡｌ_XEＮとし、すくい面に位置するすくい面領域の組成をＴｉ_1-XRＡｌ_XRＮとし、かつ逃げ面に位置する逃げ面領域の組成をＴｉ_1-XFＡｌ_XFＮとした場合に、
０．６５＜ＸＲ≦０．９、
０．６５＜ＸＦ≦０．９、
０．４≦ＸＥ≦０．７、
ＸＲ−ＸＥ≧０．２、
およびＸＦ−ＸＥ≧０．２を満たす。

上記表面被覆切削工具によれば、逃げ面およびすくい面においては、顕著に高い硬度を発揮することができ、最も負荷のかかる切れ刃においては、靱性と硬度とのバランスに優れる。このため、工具全体として、高い硬度を維持しつつ、高い耐欠損性を発揮することができる。したがって、上記表面被覆切削工具は、硬度および耐欠損性に優れることとなる。

〔２〕上記表面被覆切削工具において、ＴｉＡｌＮ層における（１１１）面の配向性指数ＴＣ（１１１）は、１＜ＴＣ（１１１）≦４を満たすことが好ましい。この場合、さらに耐摩耗性に優れる。

〔３〕上記表面被覆切削工具において、ＴｉＡｌＮ層は、１〜１０μｍの厚みを有することが好ましい。この場合、さらに上記特性に優れる。

〔４〕上記表面被覆切削工具において、被膜は、３〜１５μｍの厚みを有することが好ましい。この場合、切削工具としての適性に優れる。

〔５〕本発明の一態様に係る表面被覆切削工具の製造方法は、上述の表面被覆切削工具の製造方法であって、反応炉内に配置された基材上に、ＣＶＤ法によりＴｉＡｌＮ層を形成するＴｉＡｌＮ層形成工程を含み、ＴｉＡｌＮ層形成工程は、ＴｉおよびＡｌを含む第１原料ガスおよびアンモニアを含む第２原料ガスを、基材が配置された反応炉内に供給する第１工程を含み、第１工程において、切れ刃領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量は、すくい面領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量および逃げ面領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量の各々よりも少ない。

上記製造方法によれば、各領域（切れ刃領域、すくい面領域、および逃げ面領域）に対応する部分のＴｉＡｌＮ層の各組成が変化するように制御することができる。したがって、上述の表面被覆切削工具を製造することができる。

[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）について説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。

＜表面被覆切削工具＞
図１に示されるように、本実施形態の表面被覆切削工具１（以下、単に「工具１」とも記す）は、上面、下面および四つの側面を含む表面を有しており、全体として、上下方向にやや薄い四角柱形状である。また、工具１には、上下面を貫通する貫通孔が形成されており、工具１の４つの側面の境界部分においては、隣り合う側面同士が円弧面で繋がれている。

本実施形態の工具１では、上面および下面がすくい面１１を成し、４つの側面（およびこれらを繋ぐ円弧面）が逃げ面１２を成す。また、すくい面１１と逃げ面１２の境界部分が切れ刃１３として機能する。換言すれば、本実施形態の工具１は、表面（上面、下面、四つの側面、これらの側面を繋ぐ円弧面、および貫通孔の内周面）を有し、表面はすくい面１１および逃げ面１２を含み、すくい面１１および逃げ面１２の境界部分が切れ刃１３を成す。

ここで、すくい面１１および逃げ面１２の境界部分とは、「すくい面１１と逃げ面１２との境界を成す稜線Ｅと、すくい面１１および逃げ面１２のうち稜線Ｅ近傍となる部分と、を併せた部分」を意味する。「すくい面１１および逃げ面１２のうち稜線Ｅ近傍となる部分」とは、工具１の切れ刃１３の形状によって決定される。以下に、工具１が、シャープエッジ形状の工具、ホーニング加工が施されたホーニング形状の工具、およびネガランド加工が施されたネガランド形状の工具の場合について説明する。

図２および図３に、シャープエッジ形状の工具１を示す。このようなシャープエッジ形状の工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち稜線Ｅ近傍となる部分」は、稜線Ｅからの距離（直線距離）Ｄが、５０μｍ以下の領域（図３において、点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、シャープエッジ形状の工具１における切れ刃１３とは、図３において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。

図４および図５に、ホーニング加工が施されたホーニング形状の工具１を示す。図４および図５においては、工具１の各部の他、すくい面１１を含む仮想平面Ｒ、逃げ面１２を含む仮想平面Ｆ、仮想平面Ｒと仮想平面Ｆとが交差してなる仮想稜線ＥＥ、すくい面１１と仮想平面Ｒとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＲ、および逃げ面１２と仮想平面Ｆとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＦが示されている。なお、ホーニング形状の工具１において、上記の「稜線Ｅ」は、「仮想稜線ＥＥ」と読み替える。

このようなホーニング形状の工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち仮想稜線ＥＥ近傍となる部分」は、仮想境界線ＥＲおよび仮想境界線ＥＦとに挟まれる領域（図５において点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、ホーニング形状の工具１における切れ刃１３とは、図５において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。

図６および図７に、ネガランド加工が施されたネガランド形状の工具１を示す。図６および図７においても、工具１の各部の他、すくい面１１を含む仮想平面Ｒ、逃げ面１２を含む仮想平面Ｆ、仮想平面Ｒと仮想平面Ｆとが交差してなる仮想稜線ＥＥ、すくい面１１と仮想平面Ｒとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＲ、および逃げ面１２と仮想平面Ｆとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＦが示されている。なお、ネガランド形状の工具１においても、上記の「稜線Ｅ」は、「仮想稜線ＥＥ」と読み替える。

このようなネガランド形状の工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち仮想稜線ＥＥ近傍となる部分」は、仮想境界線ＥＲおよび仮想境界線ＥＦとに挟まれる領域（図７において点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、ネガランド形状の工具１における切れ刃１３とは、図７において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。

図８および図９に、ホーニングとネガランドとが組み合された加工が施された形状の工具１を示す。図８および図９においても、工具１の各部の他、すくい面１１を含む仮想平面Ｒ、逃げ面１２を含む仮想平面Ｆ、仮想平面Ｒと仮想平面Ｆとが交差してなる仮想稜線ＥＥ、すくい面１１と仮想平面Ｒとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＲ、および逃げ面１２と仮想平面Ｆとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＦが示されている。なお、ネガランド形状の工具１においても、上記の「稜線Ｅ」は、「仮想稜線ＥＥ」と読み替える。なお、仮想平面Ｒは、すくい面１１のうち切れ刃１３に近い平面を含む面とする。

このような形状の工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち仮想稜線ＥＥ近傍となる部分」は、仮想境界線ＥＲおよび仮想境界線ＥＦとに挟まれる領域（図８において点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、当該工具１における切れ刃１３とは、図８において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。

図１に戻り、図１には、旋削加工用刃先交換型切削チップとしての工具１が示されるが、工具１はこれに限られず、ドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどを例示できる。

また、工具１が刃先交換型切削チップ等である場合、工具１は、チップブレーカを有するものも、有さないものも含まれ、また、切れ刃１３は、その形状がシャープエッジ（すくい面と逃げ面とが交差する稜）（図１〜図３参照）、ホーニング（シャープエッジに対してアールを付与したもの）（図４および図５参照）加工されたもの、ネガランド（面取りをしたもの）（図６および図７参照）加工されたもの、ホーニング加工とネガランド加工とが組み合されたもの（図８および図９参照）のいずれをも含み得る。

図２に示されるように、上記工具１は、基材２と、該基材２の表面を被覆する被膜３とを有する。工具１において、被膜３は、基材２の全面を被覆することが好ましいが、基材２の一部がこの被膜３で被覆されていなかったり、被膜３の構成が部分的に異なったりしていたとしても本実施形態の範囲を逸脱するものではない。

＜基材＞
図２および図３に示されるように、本実施形態の基材２は、すくい面２ａと、逃げ面２ｂとを有する。また、すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界部分が切れ刃２ｃを成す。「すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界部分」とは、上述の「すくい面１１と逃げ面１２との境界部分」と同様に、「すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界を成す稜線と、すくい面２ａおよび逃げ面２ｂのうち稜線近傍となる部分と、を併せた部分」を意味する。また「すくい面２ａと逃げ面２ｂのうち稜線近傍となる部分」とは、工具１の切れ刃１３の形状がシャープエッジ形状であるか、ホーニング形状であるか、ネガランド形状であるかによって、上述のように定義されることとなる。

基材２としては、この種の基材として従来公知のものであればいずれのものも使用することができる。たとえば、超硬合金（たとえばＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、あるいはＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加したものも含む）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど）、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体のいずれかであることが好ましい。これらの各種基材の中でも、特にＷＣ基超硬合金、サーメット（特にＴｉＣＮ基サーメット）を選択することが好ましい。これは、これらの基材が特に高温における硬度と強度とのバランスに優れ、表面被覆切削工具の基材として優れた特性を有するためである。

＜被膜＞
本実施形態の被膜３は、ＴｉＡｌＮ層を有する限り、他の層を含んでも良いし、含まなくても良い。他の層としては、たとえばＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＢＮＯ層、ＴｉＣＮＯ層、Ａｌ₂Ｏ₃層、ＴｉＢ₂層、ＴｉＡｌＮ層、ＴｉＡｌＣＮ層、ＴｉＡｌＯＮ層、ＴｉＡｌＯＮＣ層等を挙げることができる。その積層の順も特に限定されない。

このような本実施形態の被膜３は、基材２を被覆することにより、硬度、耐欠損性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。

被膜３は、３〜１５μｍの厚みを有することが好ましい。その厚みが３μｍ未満では、工具寿命が不十分となる場合があり、１５μｍを超えると、断続加工において被膜３と基材２との間に大きな応力が加わった際に被膜３の剥離または破壊が高頻度に発生する場合がある。上記厚みは、より好ましくは５〜１５μｍであり、さらに好ましくは７〜１５μｍである。

＜ＴｉＡｌＮ層＞
本実施形態の被膜３は、ＴｉＡｌＮ層を含む。このＴｉＡｌＮ層は、当該被膜３中に１層または２層以上含まれることができる。

本実施形態のＴｉＡｌＮ層の特徴の一つは、ＮａＣｌ型結晶構造を有する点にある。ここで「ＮａＣｌ型結晶構造を有する」とは、ＴｉＡｌＮ層のＸ線回折スペクトルを測定した場合に、ＮａＣｌ型結晶構造由来のピークが観察され、ＮａＣｌ型結晶構造以外の結晶構造（たとえば、ウルツ型結晶構造）由来のピークが観察されない（すなわち、検出限界以下である）ことを意味する。このようなＸ線回折スペクトルは、以下のようにして測定される。

まず、工具１の逃げ面１２の平坦な任意の一部分を切り出して、これをホルダーに固定し、サンプルを準備し、必要に応じて研磨処理することにより、測定対象とする表面を平滑にする。なお、ＴｉＡｌＮ層上に他の層が形成されている場合には、その層を研磨等により除去した上で、ＴｉＡｌＮ層の表面を平滑にする。次に、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いてＴｉＡｌＮ層のＸ線回折を行い、Ｘ線回折スペクトルを得る。

上述のＸ線回折は、たとえば、Ｘ線回折装置（ＳｍａｒｔＬａｂ（登録商標）、リガク株式会社製）を用いて、以下の条件で測定することができる。
回折法 ：θ−２θ法
Ｘ線源 ：Ｃｕ−Ｋα線（１．５４１８６２Å）
検出器 ：Ｄ／Ｔｅｘ Ｕｌｔｒａ２５０
管電圧 ：４５ｋＶ
管電流 ：２００ｍＡ
スキャンスピード：２０°／分
スキャン範囲 ：１５〜８５°
スリット ：２．０ｍｍ。

また、本実施形態のＴｉＡｌＮ層の他の特徴は、ＴｉＡｌＮ層のうち、切れ刃１３に位置する切れ刃領域の組成をＴｉ_1-XEＡｌ_XEＮとし、すくい面１１に位置するすくい面領域の組成をＴｉ_1-XRＡｌ_XRＮとし、逃げ面１２に位置する逃げ面領域の組成をＴｉ_1-XFＡｌ_XFＮとした場合に、以下（１）〜（５）を満たすことにある。
（１）０．６５＜ＸＲ≦０．９；
（２）０．６５＜ＸＦ≦０．９；
（３）０．４≦ＸＥ≦０．７；
（４）ＸＲ−ＸＥ≧０．２；
（５）およびＸＦ−ＸＥ≧０．２。

上記ＸＲ、ＸＦ、およびＸＥは、エネルギー分散型Ｘ線分光器を備える走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ−ＥＤＳ）を用いて、ＴｉＡｌＮ層の各領域（切れ刃領域、すくい面領域、および逃げ面領域）における各組成を測定することにより、求めることができる。

ＸＥの算出方法について説明する。まず、切れ刃領域のＴｉＡｌＮ層の断面を含む測定試料を準備する。この測定試料は、たとえば、工具１を、被膜３の厚み方向に沿って（ＴｉＡｌＮ層に略垂直な断面が得られるように）切断することにより得られる。また、必要に応じて、露出する切断面を研磨処理して、該切断面に含まれる切れ刃領域のＴｉＡｌＮ層の断面を平滑にする。

なお、測定試料用の断面作製にあたって、切れ刃領域のうち、切れ刃領域とすくい面領域との境界近傍ではなく、切れ刃領域の中央部分の断面を用いることが好ましい。切れ刃領域のうちの上記境界近傍の特性よりも、切れ刃領域のうちの上記中央部分の特性のほうが、工具１の切れ刃１３としての特性に大きく影響するためである。

次に、ＳＥＭ−ＥＤＳを用いて準備された測定試料を観察し、ＴｉＡｌＮ層におけるＡｌとＴｉとの組成比を分析し、ＴｉＡｌＮ層におけるＡｌの割合を算出する。１つの工具１において、測定点を３箇所以上としてＡｌの割合を算出し、これらの値の平均値をＸＥとする。

ＸＲについても同様に、すくい面領域のＴｉＡｌＮ層の断面を含む測定試料を準備し、ＳＥＭ−ＥＤＳを用いて、ＴｉＡｌＮ層におけるＡｌとＴｉとの組成比を分析する。ＸＲの算出に際しても、１つの工具１において、測定点を３箇所以上としてＡｌの割合を算出し、これらの値の平均値をＸＲとする。

なお、測定試料用の断面作製にあたって、すくい面領域のうち、切れ刃領域とすくい面領域との境界から５０〜１００μｍ離れた領域の断面を用いることが好ましい。「切れ刃領域とすくい面領域との境界」は、図３、図５、図７および図９のすくい面１１において、点ハッチングが施された領域と、点ハッチングが施されていない領域との境界に相当する。

ＸＦについても同様に、逃げ面領域のＴｉＡｌＮ層の断面を含む測定試料を準備し、ＳＥＭ−ＥＤＳを用いて、ＴｉＡｌＮ層におけるＡｌとＴｉとの組成比を分析する。ＸＦの算出に際しても、１つの工具１において、測定点を３箇所以上としてＡｌの割合を算出し、これらの値の平均値をＸＦとする。

なお、測定試料用の断面作製にあたって、逃げ面領域のうち、切れ刃領域と逃げ面領域との境界から５０〜２００μｍ離れた領域の断面を用いることが好ましい。「切れ刃領域とすくい面領域との境界」は、図３、図５、図７および図９の逃げ面１２において、点ハッチングが施された領域と、点ハッチングが施されていない領域との境界に相当する。

上述のＳＥＭ−ＥＤＳ解析は、たとえば走査型電子顕微鏡（Ｓ−３４００Ｎ型、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、以下の条件で測定することができる。
加速電圧 ：１５ｋＶ
プロセスタイム ：５
スペクトルレンジ：０〜２０ｋｅＶ
チャンネル数 ：１Ｋ
フレーム数 ：１５０
Ｘ線取り出し角度：３０°。

ここで、ＸＥを算出するに当たっては、工具１の実際の使用状況を鑑みて、測定試料とするＴｉＡｌＮ層の断面の位置を決定することが好ましい。具体的には、工具１が、コーナー部分（円弧を描く頂角の部分）の切れ刃１３によって被削材を切削すべく使用される場合には、コーナー部分の切れ刃領域に位置するＴｉＡｌＮ層の断面を測定試料とすることが好ましい。一方、工具１が、ストレート部分（直線を描く部分）の切れ刃１３によって被削材を切削すべく使用される場合には、ストレート部分の切れ刃領域に位置するＴｉＡｌＮ層の断面を測定試料とすることが好ましい。工具１を切削工具として用いた場合の実際の工具特性に直結するためである。

また、ＸＲを算出するに当たっても、工具１の実際の使用状況を鑑みて、測定試料とするＴｉＡｌＮ層の断面の位置を決定することが好ましい。具体的には、工具１が、コーナー部分の切れ刃１３によって被削材を切削すべく使用される場合には、コーナー部分の切れ刃領域近傍のすくい面領域に位置するＴｉＡｌＮ層の断面を測定試料とすることが好ましい。コーナー部分近傍のすくい面１１の特性が、工具１を切削工具として用いた場合の実際の工具特性に直結するためである。一方、同様の理由により、工具１が、ストレート部分の切れ刃１３によって被削材を切削すべく使用される場合には、ストレート部分の切れ刃領域近傍のすくい面領域に位置するＴｉＡｌＮ層の断面を測定試料とすることが好ましい。ＸＦを算出するにあたっても同様である。

ＮａＣｌ型結晶構造を有し、かつ上記（１）〜（５）を満たすＴｉＡｌＮ層は、高い硬度と高い耐欠損性とを有することができ、もって、硬度および耐欠損性に優れることとなる。したがって、このようなＴｉＡｌＮ層を有する工具１は、硬度および耐欠損性に優れることができる。この理由について、本発明者らは、次のように考察する。

本実施形態のＴｉＡｌＮ層は、上記（１）〜（３）に規定されるように、Ａｌ割合が０．６５超となる領域を有している。それにも関わらず、その結晶構造はＮａＣｌ型結晶構造を維持している。このようなＴｉＡｌＮ層は、従来のＰＶＤ法によっては作製し得なかったものであり、これによって、高い硬度を有することができる。さらに、ＴｉＡｌＮ層は、さらに上記（４）および（５）に規定されるように、切れ刃１３（切れ刃領域）におけるＡｌ割合が、すくい面１１（すくい面領域）および逃げ面１２（逃げ面領域）の各々と比して小さい。このような構成を有することにより、ＴｉＡｌＮ層は、すくい面１１および逃げ面１２においては、顕著に高い硬度を発揮することができ、最も負荷のかかる（すなわち、欠損が生じ易い）切れ刃１３においては、靱性と硬度とのバランスに優れることができる。したがって、工具１全体として、実際の使用に適した高い硬度と高い耐欠損性とを発揮できる。

以上詳述した本実施形態のＴｉＡｌＮ層において、上記（３）は０．４＜ＸＥ＜０．５５が好ましい。この場合、さらに上記効果に優れる。また、上記（４）および（５）に関し、その上限値は特に限定されないが、硬度と耐欠損性とのバランスの観点からは、０．４以下であることが好ましく、０．３８以下であることがより好ましい。

また、本実施形態のＴｉＡｌＮ層において、（１１１）面の配向性指数ＴＣ（１１１）は、１．０＜ＴＣ（１１１）≦４．０を満たすことが好ましく、２．０＜ＴＣ（１１１）≦４．０を満たすことがより好ましい。この場合、さらに耐摩耗性に優れる。

ここで「配向性指数」とは、一般的に配向性指数ＴＣ（ｈｋｌ）で表記され、下記式（１）で示される。

式（１）中、Ｉ（ｈｋｌ）は、（ｈｋｌ）反射面のＸ線回折強度を示し、Ｉ₀（ｈｋｌ）は、ＩＣＤＤのデータベース００−０４６−１２００による標準強度を示す。また、式（１）中のｎは、計算に用いた反射数を示し、本実施形態では５である。反射に用いた（ｈｋｌ）面は、（１１１）、（２００）、（２２０）、（３１１）および（２２２）である。したがって、本実施形態のＴｉＡｌＮ層におけるＴＣ（１１１）は、下記式（２）で示すことができる。

本実施形態において、上記式（２）で示されるＴｉＡｌＮ層の（１１１）面の配向性指数ＴＣ（１１１）は、ＸＲＤを用いた分析により求めることができる。

たとえば、Ｘ線回折装置（ＳｍａｒｔＬａｂ（登録商標）、リガク株式会社製）を用いて、以下の条件で測定することができる。
回折法：θ−２θ法
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線（１．５４１８６２Å）
検出器：Ｄ／Ｔｅｘ Ｕｌｔｒａ２５０
管電圧：４５ｋＶ
管電流：２００ｍＡ
スキャンスピード：２０°／分
スキャン範囲：１５〜８５°
スリット：２．０ｍｍ。

また、本実施形態のＴｉＡｌＮ層は、１〜１０μｍの厚みを有することが好ましい。その厚みが１μｍ未満では、硬度および耐欠損性を十分に発揮できない恐れがあり、１０μｍを超えると、ＴｉＡｌＮ層の剥離が発生する場合がある。上記厚みは、より好ましくは２〜１０μｍであり、さらに好ましくは５〜７μｍである。

また、本実施形態のＴｉＡｌＮ層は、上記効果を奏する限り、不純物を含んでいていも良い。不純物としては、塩素（Ｃｌ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）、アルゴン（Ａｒ）および水素（Ｈ）が挙げられる。なかでもＣｌは、ＣＶＤ法によって作製されたＴｉＡｌＮ層に含まれ得る特有の元素であって、ＰＶＤ法によって作製されたＴｉＡｌＮ層中には混入し得ない。ＴｉＡｌＮ層におけるＣｌの濃度は、０．０５〜０．２０原子％である。

＜他の層＞
本実施形態の被膜３は、上述のように、他の層を含んでも良い。他の層の例示は上記において列挙したが、たとえば、基材２の表面に接する下地層としては、ＴｉＣＮ層またはＴｉＮ層が好適である。この場合、基材２と被膜３との密着性に優れる。また、被膜３の最表面に位置する表面層としては、ＴｉＣＮＯ層またはＡｌ₂Ｏ₃層が好適である。この場合、被膜３の耐酸化性がより優れることとなる。

＜製造方法＞
本実施形態の表面被覆切削工具は、反応炉内に配置された基材上に、ＣＶＤ法によりＴｉＡｌＮ層を形成するＴｉＡｌＮ層形成工程を含む。ＴｉＡｌＮ層形成工程は、ＴｉおよびＡｌを含む第１原料ガスおよびアンモニアを含む第２原料ガスを、基材が配置された反応炉内に供給する第１工程を含む。そして、この第１工程においては、切れ刃領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量は、すくい面領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量および逃げ面領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量の各々よりも少ない。

ここで、「切れ刃領域に対応する基材の表面」とは、基材の表面のうち、切れ刃領域に対応するＴｉＡｌＮ層が配置されるべき表面を意味する。同様に、「すくい面領域に対応する基材の表面」は、基材の表面のうち、すくい面領域に対応するＴｉＡｌＮ層が配置されるべき表面を意味し、「逃げ面領域に対応する基材の表面」とは、基材の表面のうち、逃げ面領域に対応するＴｉＡｌＮ層が配置されるべき表面を意味する。

本実施形態の表面被覆切削工具の被膜は、ＣＶＤ法によって製造することができるのであり、被膜のうち、ＴｉＡｌＮ層以外の層が形成される場合、それらの層は、従来公知の条件で形成することができる。一方、ＴｉＡｌＮ層は、上記の特異的なＣＶＤ法によって形成することができるものである。

上記の特異的なＣＶＤ法を実施可能なＣＶＤ装置の一例として、図１０に示される反応炉を有するＣＶＤ装置が挙げられる。図１０に示される反応炉内には、第１配管５１と、第２配管５２とが配置されている。第１配管５１および第２配管５２は、それぞれ貫通孔５１ａ〜５１ｃおよび貫通孔５２ａ〜５２ｃを有している。第１配管５１と反応炉内とは、貫通孔５１ａ〜５１ｃを介して連通しており、第２配管５２と反応炉内とは、貫通孔５２ａ〜５２ｃを介して連通している。

なお、図１０において、貫通孔５１ａ〜５１ｃと、貫通孔５２ａ〜５２ｃは、それぞれわずかに高さ（図の上下方向）が異なっているように示されるが、これは理解を容易とするための図であり、各高さは一致していることが好ましい。すなわち、貫通孔５１ａと貫通孔５２ａ、貫通孔５１ｂと貫通孔５２ｂ、貫通孔５１ｃと貫通孔５２ｃとは、それぞれ同じ高さに配置されていることが好ましい。

ＴｉＡｌＮ層形成工程において、基材２は反応炉内に配置される。このとき、基材２の切れ刃２ｃの表面（切れ刃領域に対応する基材の表面）と、貫通孔（５１ａ〜５１ｃ、５２ａ〜５２ｃ）とが直接対峙しないように、両者間に遮蔽板５３および５４が配置される。また、反応炉内の圧力および温度は、それぞれ０．５〜３．０ｋＰａおよび６００〜９００℃に制御することができる。さらに基材２は、図中回転矢印で示すように、自転していることが好ましい。

第１工程において、第１配管５１には、ＴｉおよびＡｌを含む第１原料ガスが供給され、第２配管５２には、アンモニア（ＮＨ₃）を含む第２原料ガスが供給される。第１原料ガスの具体例としては、ＡｌＣｌ₃、ＴｉＣｌ₄、ＨＣｌ、Ｎ₂およびＡｒからなる混合ガスが挙げられる。第２原料ガスの具体例としては、ＮＨ₃、Ｎ₂およびＡｒからなる混合ガスが挙げられる。第１原料ガスと第２原料ガスとを各々異なる配管に流すことにより、反応炉内に噴出される前に、ＡｌＣｌ₃またはＴｉＣｌ₄と、ＮＨ₃とが反応してしまうことを抑制することができる。

第１原料ガスにおけるＴｉおよびＡｌの割合は特に制限されないが、本実施形態のＴｉＡｌＮ層を成膜するに当たっては、たとえば、ＡｌＣｌ₃およびＴｉＣｌ₄を用いる場合、ＡｌＣｌ₃／ＴｉＣｌ₄（体積比）は、１〜５が好ましく、２〜４がさらに好ましいことが各種実験から導かれている。また、本実施形態のＴｉＡｌＮ層を成膜するに当たって、反応炉内に供給されるガスの総量（体積）を１００％とした場合に、ＮＨ₃の流量の割合（体積割合）は、２．３〜２．９％が好ましいことも、各種実験から導かれている。

第１配管５１に供給された第１原料ガスは、貫通孔５１ａ〜５１ｃを介して反応炉内に噴出される。一方、第２配管５２に供給された第２原料ガスは、貫通孔５２ａ〜５２ｃを介して反応炉内に噴出される。なお、図８においては、各配管内における第１原料ガスの流れ、および第２原料ガスの流れを実線矢印および点線矢印で示す。これにより、基材２の表面にＴｉＡｌＮ層が形成される。

上記のようなＣＶＤ法によって本実施形態に係るＴｉＡｌＮ層が作製される理由について、本発明者らは次のように考察する。

図１０を参照し、第１工程において各貫通孔から噴出された各ガスは、噴出孔から基材２側へ拡散していき、これにより、基材の表面にＴｉＡｌＮ層が形成される。より具体的には、各ガスは、貫通孔側を上流とし、かつ基材側を下流とする流路内を流れていき、該流路内に位置する基材の表面にて化学反応を起こし、この化学反応の結果物として、該表面においてＴｉＡｌＮ層が形成される。

ここで、本実施形態においては、図１０に示されるように、基材２の切れ刃２ｃ（切れ刃領域に対応する基材の表面）と貫通孔から噴出された各ガスとの間に遮断板５３，５４が配置されている。このため、各ガスの一部は、図中白抜きの矢印で示すように、遮蔽板５３，５４をまわり込むように流れる。このように流れるガス（以下、「廻り込みガス」という）は、まず、すくい面２ａのうちのすくい面領域に対応する表面または逃げ面２ｂのうちの逃げ面領域に対応する表面に到達し、これらの表面にて化学反応を起こし、その後、切れ刃２ｃに到達し、切れ刃領域に対応する表面にて化学反応を起こす、という挙動を示すこととなる。換言すれば、廻り込みガスの流路に関し、各噴出孔から切れ刃領域に対応する表面に到達するまでの流路の長さは、各ガスが各噴出孔からすくい面領域に対応する表面および逃げ面領域に対応する表面に到達するまでの各流路の長さよりも大きくなることとなる。

ところで、廻り込みガスには、ＡｌＣｌ₃、ＴｉＣｌ₄およびＮＨ₃が含まれるが、ＴｉＣｌ₄とＮＨ₃との反応性よりも、ＡｌＣｌ₃とＮＨ₃との反応性のほうが高い。したがって、すくい面領域に対応する表面および逃げ面領域に対応する表面においてＡｌＣｌ₃がＴｉＣｌ₄よりも多く消費されるために、切れ刃領域に対応する表面に到達する廻り込みガスにおけるＡｌとＴｉとの原子比（ＡｌＣｌ₃／ＴｉＣｌ₄）は、すくい面領域に対応する表面および逃げ面領域に対応する表面に到達する廻り込みガスにおける同原子比よりも小さくなる。このため、切れ刃領域に対応する表面に到達するＡｌの量は、すくい面領域に対応する表面および逃げ面領域に対応する表面に到達するＡｌの各量よりも少なくなる。

以上の理由により、切れ刃領域に対応するＴｉＡｌＮ層のＡｌ含有割合は、すくい面領域および逃げ面領域に対応する各ＴｉＡｌＮ層の各Ａｌ含有割合よりも小さくなり、結果的に、本実施形態に係るＴｉＡｌＮ層が形成される。

上述の製造方法においては、遮蔽板を用いることによって、切れ刃領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの量を、すくい面領域に対応する基材の表面および逃げ面領域に対応する基材の表面に到達するＡｌの各量よりも少なくすることを可能としたが、本発明はこれに限定されない。たとえば、貫通孔との位置関係について、すくい面領域に対応する基材の表面および逃げ面領域に対応する基材の表面を、切れ刃領域に対応する基材の表面よりも、より貫通孔に近づけることにより、すくい面領域に対応する基材の表面および逃げ面領域に対応する基材の表面と噴出孔との各距離を、切れ刃領域に対応する基材の表面と噴出孔との距離よりも短くするように基材２を反応炉内に配置してもよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下において、ウルツ型のＡｌＮを含有するＴｉＡｌＮ層についても、単に「ＴｉＡｌＮ層」と記載する場合がある。

＜基材の調製＞
以下の表１に記載の基材Ｋおよび基材Ｌの２種類の基材を準備した。具体的には、表１に記載の配合組成からなる原料粉末を均一に混合し、所定の形状に加圧成形した後、１３００〜１５００℃で１〜２時間焼結することにより、形状がＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ−ＧＵ（住友電気工業製）（基材Ｋ）およびＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ（住友電気工業製）（基材Ｌ）の超硬合金製の基材を得た。

＜被膜の形成＞
上記で得られた各基材に対してその表面に被膜を形成した。具体的には、基材を化学気相蒸着装置の反応炉内にセットすることにより、基材上に化学気相蒸着法により被膜を形成した。

被膜の形成条件は、以下の表２および表３に記載した通りである。表２はＴｉＡｌＮ層以外の各層の形成条件を示し、表３はＴｉＡｌＮ層の形成条件を示している。

表２中の「残り」とは、Ｈ₂が原料ガスの残部を占めることを示している。また、「全ガス量」とは、標準状態（０℃、１気圧）における気体を理想気体とし、単位時間当たりに化学気相蒸着装置に導入された全体積流量を示す（表３についても同じ）。

また、表３に示すように、ＴｉＡｌＮ層の形成条件はａ〜ｊとｋ〜ｏの１５通りであり、このうちａ〜ｊが実施例の条件であり、ｋ〜ｏが比較例の条件である。特に、形成条件ａ〜ｊにおいては、図１０と同様の配置となるように、反応炉内に遮蔽板を配置した。表３の「遮蔽板幅」とは、図１０における遮蔽板５３，５４の上下方向の幅を意味し、「遮蔽板距離」とは、図１０の左右方向における遮蔽板５３，５４と基材２の切れ刃２ｃとの間の空間長さの最短値を意味する。なお、表３の形成条件ｍ，ｎ，ｏは、それぞれ、上述の特許文献２、３および４に開示される各ＴｉＡｌＮ層の形成条件と同様である。

＜表面被覆切削工具の作製＞
上記の表２および表３の条件により、基材上に被膜を形成することにより、以下の表４に示した試料Ｎｏ．１〜３６の表面被覆切削工具を作製した。

表４に関し、たとえば試料Ｎｏ．１の表面被覆切削工具は、基材として表１に記載の基材Ｋを採用し、その基材Ｋの表面に、厚み０．５μｍのＴｉＮ層および厚み８．５μｍのＴｉＣＮ層がこの順に積層された下地層を、表２の条件で形成し、その下地層上に厚み５．０μｍのＴｉＡｌＮ層を表３の形成条件ａで形成することにより、基材上に合計厚み１４．０μｍの被膜を形成した構成であることを示している。なお、表４中の空欄は、該当する層が形成されていないことを示す。

＜ＴｉＡｌＮ層の特性＞
ＴｉＡｌＮ層の特性評価用として、基材Ｋ上に、形成条件ａ〜ｏの各方法でＴｉＡｌＮ層を作製し、該ＴｉＡｌＮ層の各種特性を評価した。その結果を表５に示す。

表５において、「ウルツ型検出」の欄には、上述のＸ線回折スペクトルの測定方法にて、ＴｉＡｌＮ層の結晶構造を確認した結果を示す。「無」とは、ウルツ型結晶構造由来のピークが観察されず、ＮａＣｌ型結晶構造由来のピークのみが観察されたことを意味し、「有」とは、ウルツ型結晶構造由来のピークが観察されたことを意味する。

また、表５の「Ａｌ割合」の各欄には、切れ刃領域、すくい面領域、および逃げ面領域のそれぞれに対応するＴｉＡｌＮ層におけるＡｌの割合を示す。各領域のＡｌの割合は、それぞれ、３箇所以上の測定点の平均値とした。

また、後述する切削試験において、表面被覆切削工具のコーナー部分を切れ刃として使用した。このため、コーナー部分の切れ刃領域におけるＴｉＡｌＮ層の断面を、切れ刃領域の測定試料とした。同様の理由から、コーナー部分の切れ刃領域とすくい面領域との境界から５０〜１００μｍ離れたすくい面領域におけるＴｉＡｌＮ層の断面を、すくい面領域の測定試料とし、コーナー部分の切れ刃領域と逃げ面領域との境界から５０〜２００μｍ離れた逃げ面領域におけるＴｉＡｌＮ層の断面を、逃げ面領域の測定試料とした。

また「ＴＣ（１１１）」の欄には、配向性指数ＴＣ（１１１）の結果を示す。なお、各値は、上述の方法により算出し、かつ３つの測定点の平均値とした。表５に示される各硬度およびヤング率は、超微小押し込み硬さ試験機（エリオニクス社製）を用いて、ＴｉＡｌＮ層の厚み方向に垂直に３０００ｍｇｆの荷重で圧子を押し込むことにより求めた。なお、表中の「ｅｄｇｅ」、「ｒａｋｅ」および「ｆｌａｎｋ」は、「切れ刃領域」、「すくい面領域」および「逃げ面領域」を意味する。

表５に示されるように、形成条件ａ〜ｊで作製されたＴｉＡｌＮ層は、ＮａＣｌ型結晶構造からなり、かつ、上記（１）〜（５）を満たすことが確認された。一方、形成条件ｋ〜ｏで作製されたＴｉＡｌＮ層は、これらを満たしていなかった。

また、Ｈｖ／Ｅに関し、形成条件ａ〜ｊで作製されたＴｉＡｌＮ層は、切れ刃で最も高く、すくい面および逃げ面の各値は、切れ刃の値よりも０．００５以上小さい値であった。

＜切削試験１＞
以下の表６に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具について、以下の切削条件により逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２０ｍｍとなるまでの切削時間を測定するとともに切れ刃の最終損傷形態を観察した。その結果を表６に示す。切削時間が長いもの程、硬度に優れ、工具寿命が長くなっていることを示す。また、最終損傷形態が「摩耗」であるものは、切れ刃が欠損することなく摩耗したことを意味し、最終損傷形態が「チッピング」であるものは、切れ刃にチッピングが生じたことを意味する。

＜切削条件＞
被削材：ＦＣＤ６００丸棒外周切削
周速：２００ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：１．０ｍｍ
切削液：あり。

表６より明らかなように実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐摩耗性および耐チッピング性の両者が高いことから、硬度および耐欠損性の両特性に優れていることが確認された。

＜切削試験２＞
以下の表７に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具について、以下の切削条件により、切れ刃が欠損するまでの切削時間を測定した。その結果を表７に示す。切削時間が長いもの程、耐欠損性に優れていることを示す。

＜切削条件＞
被削材：ＳＣＭ４３５溝材
周速：２００ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：１．０ｍｍ
切削液：あり。

表７より明らかなように実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐チッピング性に優れていたことから、耐欠損性に優れていることが確認された。

＜切削試験３＞
以下の表８に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具について、以下の切削条件により逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２０ｍｍとなるまでの切削距離を測定するとともに切れ刃の最終損傷形態を観察した。その結果を表８に示す。切削距離が長いもの程、硬度に優れ、工具寿命が長くなっていることを示す。また、最終損傷形態が「欠損」であるものは、切れ刃に欠損が生じたことを意味する。「欠損」とは、「チッピング」が微小な欠けであるのに対し、「欠損」とは切れ刃の生じた大きな欠けを意味する。

＜切削条件＞
被削材：ＦＣＤ７００ブロック材
周速：３５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．３０ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：あり
カッタ：ＷＧＣ４１６０（住友電工ハードメタル株式会社製）。

表８より明らかなように実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐摩耗性および耐チッピング性の両者が高いことから、硬度および耐欠損性の両特性に優れていることが確認された。

＜切削試験４＞
以下の表９に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具について、以下の切削条件により逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２０ｍｍとなるまでの切削距離を測定するとともに切れ刃の最終損傷形態を観察した。その結果を表９に示す。切削距離が長いもの程、耐欠損性に優れ、工具寿命が長くなっていることを示す。

＜切削条件＞
被削材：Ｓ４５０Ｃブロック材
周速：１６０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．３０ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：２．０ｍｍ
切削液：なし
カッタ：ＷＧＣ４１６０（住友電工ハードメタル株式会社製）。

表９より明らかなように実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐欠損性に優れていた。

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実施の形態および実施例ではなく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。

１ 表面被覆切削工具
２ 基材
２ａ すくい面
２ｂ 逃げ面
２ｃ 切れ刃
３ 被膜
１１ すくい面
１２ 逃げ面
１３ 切れ刃
Ｅ 稜線
Ｆ，Ｒ 仮想平面
ＥＥ 仮想稜線
ＥＦ，ＥＲ 仮想境界線
５１ 第１配管
５２ 第２配管
５１ａ〜５１ｃ，５２ａ〜５２ｃ 貫通孔
５３，５４ 遮蔽板。

Claims (5)

1. 表面を有し、前記表面は、すくい面および逃げ面を含み、前記すくい面および前記逃げ面の境界部分が切れ刃を成す表面被覆切削工具であって、
   基材と、
   前記基材の表面を被覆する被膜と、を備え、
   前記被膜は、ＮａＣｌ型結晶構造のＴｉＡｌＮ層を有し、
   前記ＴｉＡｌＮ層のうち、前記切れ刃に位置する切れ刃領域の組成をＴｉ_1-XEＡｌ_XEＮとし、前記すくい面に位置するすくい面領域の組成をＴｉ_1-XRＡｌ_XRＮとし、かつ前記逃げ面に位置する逃げ面領域の組成をＴｉ_1-XFＡｌ_XFＮとした場合に、
   ０．６５＜ＸＲ≦０．９、０．６５＜ＸＦ≦０．９、０．４≦ＸＥ≦０．７、ＸＲ−ＸＥ≧０．２、およびＸＦ−ＸＥ≧０．２を満たす、表面被覆切削工具。
2. 前記ＴｉＡｌＮ層において、（１１１）面の配向性指数ＴＣ（１１１）は、１．０＜ＴＣ（１１１）≦４．０を満たす、請求項１に記載の表面被覆切削工具。
3. 前記ＴｉＡｌＮ層は、１μｍ以上１０μｍ以下の厚みを有する、請求項１または請求項２に記載の表面被覆切削工具。
4. 前記被膜は、３μｍ以上１５μｍ以下の厚みを有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表面被覆切削工具。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表面被覆切削工具の製造方法であって、
   反応炉内に配置された前記基材上に、ＣＶＤ法により前記ＴｉＡｌＮ層を形成するＴｉＡｌＮ層形成工程を含み、
   前記ＴｉＡｌＮ層形成工程は、
   ＴｉおよびＡｌを含む第１原料ガスおよびアンモニアを含む第２原料ガスを、前記基材が配置された前記反応炉内に供給する第１工程を含み、
   前記第１工程において、
   前記切れ刃領域に対応する前記基材の表面に到達する前記Ａｌの量は、前記すくい面領域に対応する基材の表面に到達する前記Ａｌの量および前記逃げ面領域に対応する基材の表面に到達する前記Ａｌの量の各々よりも少ない、表面被覆切削工具の製造方法。

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