JP2022147772A - 表面被覆切削工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐欠損性をより向上させた表面被覆切削工具の提供【解決手段】被覆層は、その平均層厚が１．０～２０．０μｍで、組成を組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）で表したとき、ｘの平均含有割合ｘａｖｇが０．７６～０．９５、ｙの平均含有割合ｙａｖｇが０．０００～０．０１５であるＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層を有し、前記層は、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する複合窒化物または複合炭窒化物の結晶粒を有し、工具基体の表面の法線方向に対する前記結晶粒のそれぞれの｛１１０｝面の法線方向のなす傾斜角のうち、０～４５度の範囲内にある傾斜角を０．２５度毎に区分した傾斜角度分布の各区分における度数分布において、０～１０度の前記区分のいずれかに最高度数が存在し、前記０～１０度の前記区分の度数分布の和が前記傾斜角度分布の度数全体の和の４５％以上を占める表面被覆切削工具【選択図】図１
Description
本発明は、表面被覆切削工具（以下、被覆工具ということがある）に関するものである。
従来、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金等の工具基体の表面に、被覆層を形成した被覆工具が知られており、優れた耐摩耗性を発揮することが知られている。
そして、被覆工具の耐久性を向上させるべく、被覆層の改善についての種々の提案がなされている。
そして、被覆工具の耐久性を向上させるべく、被覆層の改善についての種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、工具基体の表面上に（Ａｌ１－ｘＶｘ）の窒化物、炭窒化物、窒酸化物および炭窒化酸化物のいずれか（ｘは０．２４～０．４５）を被覆した被覆工具が記載され、該被覆工具は刃先の欠けやチッピング、被覆層の剥離を防止し、良好な湿潤性を有するとされている。
本発明は、前記事情や前記提案を鑑みてなされたものであって、耐欠損性をより向上させた被覆工具を提供することを目的する。
本発明の実施形態に係る表面被覆切削工具は、
工具基体と該工具基体の表面に被覆層を有し、
１）前記被覆層は、その平均層厚が１．０～２０．０μｍであって、その組成を組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）で表したとき、ｘの平均含有割合ｘａｖｇが０．７６～０．９５、ｙの平均含有割合ｙａｖｇが０．０００～０．０１５であるＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層を有し、
２）前記複合窒化物層または複合炭窒化物層は、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する複合窒化物または複合炭窒化物の結晶粒を有し、
３）前記工具基体の表面の法線方向に対する前記結晶粒のそれぞれの｛１１０｝面の法線方向のなす傾斜角のうち、０～４５度の範囲内にある傾斜角を０．２５度毎に区分した傾斜角度分布の各区分における度数分布において、０～１０度の前記区分のいずれかに最高度数が存在し、かつ、前記０～１０度の前記区分の度数分布の和が、前記傾斜角度分布の度数全体の和の４５％以上を占めること。
工具基体と該工具基体の表面に被覆層を有し、
１）前記被覆層は、その平均層厚が１．０～２０．０μｍであって、その組成を組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）で表したとき、ｘの平均含有割合ｘａｖｇが０．７６～０．９５、ｙの平均含有割合ｙａｖｇが０．０００～０．０１５であるＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層を有し、
２）前記複合窒化物層または複合炭窒化物層は、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する複合窒化物または複合炭窒化物の結晶粒を有し、
３）前記工具基体の表面の法線方向に対する前記結晶粒のそれぞれの｛１１０｝面の法線方向のなす傾斜角のうち、０～４５度の範囲内にある傾斜角を０．２５度毎に区分した傾斜角度分布の各区分における度数分布において、０～１０度の前記区分のいずれかに最高度数が存在し、かつ、前記０～１０度の前記区分の度数分布の和が、前記傾斜角度分布の度数全体の和の４５％以上を占めること。
さらに、前記実施形態に係る表面被覆切削工具は、以下の（１）～（７）の各事項の１または２以上を満足してもよい。ただし、（４）と（５）を同時に満足しない。
（１）前記結晶粒は、平均結晶粒子幅が０．１～２．０μｍ、平均アスペクト比が２．０～１０．０の柱状晶であり、＜００１＞で表される等価な結晶方位のいずれか一つの方位に沿って、その粒内にＡｌの含有割合が極大値と極小値をとる繰返し変化を有し、前記ｘの前記極大値の平均値と前記極小値と平均値との差Δｘが０．０３～０．１０であるものを含む。
（２）前記結晶粒は、平均結晶粒子幅が０．１～２．０μｍ、平均アスペクト比が２．０～１０．０の柱状晶であり、＜００１＞で表される等価な結晶方位のいずれか一つの方位に沿って、その粒内にＡｌの含有割合が極大値と極小値をとる繰返し変化を有し、前記繰返し変化の平均間隔が３～１００ｎｍであって、前記方位に対して直交する面内での前記ｘの変化幅ｘ０が０．０１以下であること。
（３）前記結晶粒の格子定数ａは、立方晶ＶＮの格子定数ａＶＮと立方晶ＡｌＮの格子定数ａＡｌＮに対して、０．０５ａＶＮ＋０．９５ａＡｌＮ≦ａ≦０．２４ａＶＮ＋０．７６ａＡｌＮの関係を満たすこと。
（４）前記複合窒化物または複合炭窒化物層は、前記結晶粒のみからなること。
（５）前記複合窒化物または複合炭窒化物層は、六方晶構造を有する微結晶粒が存在し、該微結晶粒の占める面積割合が３０％以下であって、かつ、その平均粒径が０．０１～０．３０μｍであること。
（６）前記工具基体と前記ＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層の間に、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層または２層以上のＴｉ化合物層からなり、０．１～２０．０μｍの合計平均層厚を有する下部層が存在すること。
（７）前記複合窒化物層または複合炭窒化物層の上部に、少なくとも酸化アルミニウム層を含む上部層が１．０～２５．０μｍの合計平均層厚で存在すること。
前記によれば、耐欠損性の向上した表面被覆切削工具を得ることができる。
本発明者は、ＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層（以下、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層ということがある）を被覆した被覆工具について、検討を行ったところ、ＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層を単に被覆しただけでは耐欠損性が十分ではないことを知見した。
そこで、検討を重ねた結果、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の｛１１０｝面の法線方向を工具基体の表面に垂直な方向（工具基体の表面の法線方向）に特定の態様で配向するようにすると、耐欠損性が向上することを見出した。
以下では、本発明の実施形態に係る表面被覆切削工具について説明する。
なお、本明細書および特許請求の範囲において、数値範囲を「Ｌ～Ｍ」（Ｌ、Ｍは共に数値）で表現するときは、その範囲は上限値（Ｍ）および下限値（Ｌ）を含んでおり、上限値（Ｍ）と下限値（Ｌ）の単位は同じである。
なお、本明細書および特許請求の範囲において、数値範囲を「Ｌ～Ｍ」（Ｌ、Ｍは共に数値）で表現するときは、その範囲は上限値（Ｍ）および下限値（Ｌ）を含んでおり、上限値（Ｍ）と下限値（Ｌ）の単位は同じである。
Ｉ．被覆層
本実施形態の被覆層（２）は、図１に示すように、工具基体（１）の表面上に存在し、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層（３）を含む。工具基体（１）と（ＶＡｌ）（ＣＮ）層（３）との間には、下部層（４）を有してもよく、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の表面には上部層（５）を有してもよい。
以下、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を中心に説明する。
本実施形態の被覆層（２）は、図１に示すように、工具基体（１）の表面上に存在し、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層（３）を含む。工具基体（１）と（ＶＡｌ）（ＣＮ）層（３）との間には、下部層（４）を有してもよく、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の表面には上部層（５）を有してもよい。
以下、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を中心に説明する。
１．（ＶＡｌ）（ＣＮ）層
（１）平均層厚
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の平均層厚は、１．０～２０．０μｍであることが好ましい。その理由は、平均層厚が１．０μｍ未満では、平均層厚が薄いため長期の使用にわたって耐摩耗性を十分確保することができず、一方、平均層厚が２０．０μｍを超えると、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の結晶粒が粗大化し易くなり、チッピングを発生しやすくなるためである。
（１）平均層厚
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の平均層厚は、１．０～２０．０μｍであることが好ましい。その理由は、平均層厚が１．０μｍ未満では、平均層厚が薄いため長期の使用にわたって耐摩耗性を十分確保することができず、一方、平均層厚が２０．０μｍを超えると、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の結晶粒が粗大化し易くなり、チッピングを発生しやすくなるためである。
（２）組成
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の組成は、組成を組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）で表したとき、ｘの平均含有割合ｘａｖｇが０．７６～０．９５、ｙの平均含有割合ｙａｖｇが０．０００～０．０１５であることが好ましい。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の組成は、組成を組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）で表したとき、ｘの平均含有割合ｘａｖｇが０．７６～０．９５、ｙの平均含有割合ｙａｖｇが０．０００～０．０１５であることが好ましい。
その理由は、以下のとおりである。ｘａｖｇが０．７６未満では、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の耐摩耗性が十分ではなく、一方、０．９５を超えると、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の脆化が生じやすく耐欠損性が低下するためである。また、ｙａｖｇは前記範囲にあるとき、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層と工具基体または後述する下部層との密着性が向上し、切削加工時の衝撃を緩和して、被覆層の耐欠損性が確実に向上するためである。
なお、（Ｖ１－ｘＡｌｘ）と（ＣｙＮ１－ｙ）との比は特に限定されるものではないが、（Ｖ１－ｘＡｌｘ）を１とするとき、（ＣｙＮ１－ｙ）との比は０．８～１．２とすることが好ましい。その理由は、（Ｖ１－ｘＡｌｘ）に対する（ＣｙＮ１－ｙ）の比が前記範囲内であれば、より確実に本発明の目的が達成できるためである。
（３）ＮａＣｌ型面心立方構造
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層には、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒が含まれていることが好ましい。すなわち、縦断面（工具基体の表面の微小な凹凸を無視して、平らな面として扱ったとき、工具基体の表面に垂直な断面）において、ＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の占める面積割合が６０％以上、より好ましくは８０％以上、全ての結晶粒（面積割合が１００％）がＮａＣｌ型の面心立方構造であってもよい。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層には、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒が含まれていることが好ましい。すなわち、縦断面（工具基体の表面の微小な凹凸を無視して、平らな面として扱ったとき、工具基体の表面に垂直な断面）において、ＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の占める面積割合が６０％以上、より好ましくは８０％以上、全ての結晶粒（面積割合が１００％）がＮａＣｌ型の面心立方構造であってもよい。
（４）｛１１０｝面の法線方向の傾斜分布
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層に対して、電子線後方散乱解析法（ＥＢＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒に対して、
［１］工具基体の表面の法線方向に対して、この結晶粒の｛１１０｝面の法線方向（図２で７で表される方向）がなす傾斜角を測定し、
［２］その傾斜角のうち０～４５度の範囲内にある傾斜角を０．２５度毎に区分し、
［３」各区分に存在する度数を集計して傾斜角度度数分布を求めたとき、
この求めた傾斜角度度数分布において、０～１０度の範囲にある区分のいずれかに最高ピーク（度数の最大値）があり、かつ、この０～１０度の範囲にある度数の和が、０～４５度の範囲に存在する度数の和に対して４５％以上の割合で存在することが好ましい。
この割合は、５０％以上がより好ましく、５５％以上がより一層好ましい。
このような傾斜角度数分布を有することにより、耐摩耗性を維持しつつ靭性が向上するため、被覆層の耐欠損性が確実に向上する。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層に対して、電子線後方散乱解析法（ＥＢＳＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を用いて、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒に対して、
［１］工具基体の表面の法線方向に対して、この結晶粒の｛１１０｝面の法線方向（図２で７で表される方向）がなす傾斜角を測定し、
［２］その傾斜角のうち０～４５度の範囲内にある傾斜角を０．２５度毎に区分し、
［３」各区分に存在する度数を集計して傾斜角度度数分布を求めたとき、
この求めた傾斜角度度数分布において、０～１０度の範囲にある区分のいずれかに最高ピーク（度数の最大値）があり、かつ、この０～１０度の範囲にある度数の和が、０～４５度の範囲に存在する度数の和に対して４５％以上の割合で存在することが好ましい。
この割合は、５０％以上がより好ましく、５５％以上がより一層好ましい。
このような傾斜角度数分布を有することにより、耐摩耗性を維持しつつ靭性が向上するため、被覆層の耐欠損性が確実に向上する。
なお、傾斜角度数分布を求めるに当たり、理想的なランダム配向の場合、傾斜角度数は工具基体の表面の法線方向に対するある結晶面の法線方向がなす傾斜角によらず一定の値になるように規格化を行う。
ここで、工具基体の表面とは、縦断面の観察像における、工具基体と被覆層の界面粗さの平均線とする。すなわち、工具基体がインサートのような平面の表面を有するときは、前記縦断面においてエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ：Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた元素マッピングを実施し、得られた元素マップに対して公知の画像処理を行うことで被覆層（後述する下部層が存在すれば、被覆層の代わりに下部層を用いる）と工具基体の界面を定め、こうして得られた被覆層と工具基体との界面の粗さ曲線について、平均線を算術的に求め、これを工具基体の表面とする。そして、この平均線に対して、垂直な方向を工具基体に垂直な方向（層厚方向）とする。
また、工具基体がドリルのように曲面の表面を有する場合であっても、被覆層の層厚に対して工具径が十分に大きければ、測定領域における被覆層と工具基体との間の界面は略平面となることから、同様の手法により工具基体の表面を決定することができる。すなわち、例えばドリルであれば、軸方向に垂直な断面の被覆層の縦断面においてＥＤＳを用いた元素マッピングを実施し、得られた元素マップに対して公知の画像処理を行うことで被覆層と工具基体の界面を定め、こうして得られた被覆層と工具基体との界面の粗さ曲線について、平均線を算術的に求め、これを工具基体の表面とする。そして、この平均線に対して、垂直な方向を工具基体に垂直な方向（層厚方向）とする。
（５）平均粒子幅とアスペクト比
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒は、平均結晶粒子幅が０．１～２．０μｍ、平均アスペクト比が２．０～１０．０の柱状晶であることがより好ましい。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒は、平均結晶粒子幅が０．１～２．０μｍ、平均アスペクト比が２．０～１０．０の柱状晶であることがより好ましい。
その理由は、平均粒子幅が０．１μｍよりも小さい微粒になると粒界の増加による耐塑性変形性の低下、耐酸化性の低下により異常損傷に至りやすくなり、一方、平均粒子幅Ｗが３．００μｍよりも大きくなると粗大に成長した粒子の存在により、靱性が低下しやすくなるためである。
また、平均アスペクト比が２．０よりも小さい粒状結晶になると切削時に被覆層表面に生じるせん断応力に対してその界面（結晶粒界）が破壊起点となりやすくなってしまいチッピングの原因となり、一方、平均アスペクト比が１０．０を超えると、切削時に刃先に微小なチッピングが生じ、隣り合う柱状組織に欠けが生じた場合に、被覆層の表面に生じるせん断応力に対しての抗力が小さくなりやすく、柱状組織が破断することによって一気に損傷が進行し、大きなチッピングを生じるためである。
ここで、平均均粒子幅と平均アスペクト比の算出方法について説明する。
まず、被覆層の工具基体に平行な方向の５０μｍの観察視野（縦断面）において結晶粒界を判定する。結晶粒界の判定方法としては、電子線後方散乱回折装置を用いてこの観察視野面内を二次元的に０．０１μｍ間隔で解析し、観察視野面内のＮａＣｌ型面心立方構造の結晶格子を有する測定点を求める。このＮａＣｌ型面心立方構造の結晶格子を有する測定点の中で、隣接する測定点（以下、ピクセルという）の間で５度以上の方位差がある場合、または隣接するピクセルがＮａＣｌ型面心立方構造の結晶格子を有しない場合、そのピクセル同士の境界を粒界と定義する。
まず、被覆層の工具基体に平行な方向の５０μｍの観察視野（縦断面）において結晶粒界を判定する。結晶粒界の判定方法としては、電子線後方散乱回折装置を用いてこの観察視野面内を二次元的に０．０１μｍ間隔で解析し、観察視野面内のＮａＣｌ型面心立方構造の結晶格子を有する測定点を求める。このＮａＣｌ型面心立方構造の結晶格子を有する測定点の中で、隣接する測定点（以下、ピクセルという）の間で５度以上の方位差がある場合、または隣接するピクセルがＮａＣｌ型面心立方構造の結晶格子を有しない場合、そのピクセル同士の境界を粒界と定義する。
そして、粒界で囲まれた領域を１つの結晶粒と定義する。ただし、隣接するピクセル全てと５度以上の方位差がある単独に存在するピクセルは結晶粒とせず、２ピクセル以上が連結しているものを結晶粒として取り扱う。このようにして、粒界判定を行い、結晶粒を特定する。
次に、ある結晶粒ｉに対して工具基体の表面と垂直方向（層厚方向）の最大長さＨｉ、工具基体の表面と平行方向の最大長さである粒子幅Ｗｉ、および面積Ｓｉを求める。結晶粒ｉのアスペクト比ＡｉはＡｉ＝Ｈｉ／Ｗｉとして算出する。このようにして、観察視野内の少なくとも２０以上（ｉ＝１～２０以上）の結晶粒の粒子幅Ｗ１～Ｗｎ（ｎ≧２０）を［数１］により面積加重平均し、前記結晶粒の平均粒子幅Ｗとする。また、同様にして前記結晶粒のアスペクト比Ａ１～Ａｎ（ｎ≧２０）を求め、［数２］により面積加重平均して、前記結晶粒の平均アスペクト比Ａとする。
（６）Ａｌの含有割合の繰返し変化
［１］極大値と極小値
図２に模式的に示すように、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒（６）は、＜００１＞で表される等価な結晶方位のうちの一つの方位（１０）に沿って、Ａｌの含有割合（すなわち、Ｖの含有割合でもある）について、Ａｌ含有量が相対的に多い領域（８）に極大値と、Ａｌ含有量が相対的に少ない領域（９）に極小値を繰り返す、繰返し変化を有することがより好ましい。
［１］極大値と極小値
図２に模式的に示すように、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒（６）は、＜００１＞で表される等価な結晶方位のうちの一つの方位（１０）に沿って、Ａｌの含有割合（すなわち、Ｖの含有割合でもある）について、Ａｌ含有量が相対的に多い領域（８）に極大値と、Ａｌ含有量が相対的に少ない領域（９）に極小値を繰り返す、繰返し変化を有することがより好ましい。
ここで、Ａｌの含有割合（すなわち、Ｖの含有割合でもある）とは、例えば、図３に模式的に示す変化をいう。図３では、極大値、極小値のそれぞれが同じ値であり、隣接する極大値と極小値の間隔も同じであるが、本明細書および特許請求の範囲でいうＡｌ含有割合の繰返し変化とは、Ａｌ含有割合が極大値と極小値を交互にとるように変化すればよく、極大値および極小値が、それぞれ、同じ値であっても同じ値でなくてもよく、隣接する極大値と極小値の間隔も同じであっても、同じでなくてもよい。
Ａｌの含有割合における極大値の平均値と極小値の平均値との差は、前述の組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）におけるｘの差（Δｘ）が、０．０３～０．１０であることがより好ましい。これにより、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒内に適正な歪が生じ、被覆層の硬さが確実に向上する。
すなわち、Δｘが０．０３未満であると、前述の歪が小さく、被覆層が十分な硬さを有しないことがあり、一方、０．１０を超えるとこの歪が大きくなりすぎて、格子欠陥が増え、被覆層の硬さが低下してしまうことがある。
［２］繰返し変化の間隔
極大値と極小値の繰返しの間隔の平均値は、３～１００ｎｍであることがより好ましい。その理由は、３ｎｍ未満であると、被覆層の靭性が低下することがあり、一方、１００ｎｍを超えると、被覆層の硬さの向上が期待できないことがあるためである。
極大値と極小値の繰返しの間隔の平均値は、３～１００ｎｍであることがより好ましい。その理由は、３ｎｍ未満であると、被覆層の靭性が低下することがあり、一方、１００ｎｍを超えると、被覆層の硬さの向上が期待できないことがあるためである。
極大値と極小値の繰返しの間隔は、結晶粒の＜００１＞で表される等価の結晶方位のうちの一つの方位に沿って、ライン分析を行い、Ａｌの含有割合を測定し、グラフ化することにより求められる。なお、グラフ化して解析するに当たり公知のノイズ除去方法（例えば、移動平均法）を用いる。
すなわち、図３に示すようにＡｌ含有割合の繰返し変化を示す曲線に対して、この曲線を横切る直線ｍを引く。この直線ｍは、前記曲線に囲まれた領域の面積が直線ｍの上側と下側とで等しくなるように引いたものである。そして、この直線ｍがＡｌの含有割合の繰返し変化を示す曲線を横切る領域毎に、Ａｌの含有割合の極大値または極小値を求めるとともに、両者の間隔を測定し、複数箇所におけるこの測定値を平均することによって、（ＶＡｌ）（ＣＮ）におけるＡｌの含有割合の繰返し変化の平均間隔を求める。
［３］繰返し変化のある方向と直交する面
さらに、Ａｌ含有割合の極大値と極小値の繰返し変化のある方向に直交する面（繰返し変化のある方向を法線とする面。図２では、番号（１０）の方向を法線とする面）内では、前記組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）におけるｘの変化幅（すなわち、最大値と最小値の差）ｘ０は、０．０１以下であることがより好ましい。
このｘ０がこの範囲にあるとき、より確実に、被覆層の硬度と耐欠損性の向上がなされる。
さらに、Ａｌ含有割合の極大値と極小値の繰返し変化のある方向に直交する面（繰返し変化のある方向を法線とする面。図２では、番号（１０）の方向を法線とする面）内では、前記組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）におけるｘの変化幅（すなわち、最大値と最小値の差）ｘ０は、０．０１以下であることがより好ましい。
このｘ０がこの範囲にあるとき、より確実に、被覆層の硬度と耐欠損性の向上がなされる。
（７）ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の格子定数
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層について、Ｘ線回折装置を用い、Ｃｕ－Ｋα線を線源としてＸ線回折試験を実施し、ＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の格子定数ａを求めたとき、格子定数ａが、立方晶ＶＮ（ＪＣＰＤＳ００－０３５－０７６８）の格子定数ａＶＮ：４．１３９２Åと立方晶ＡｌＮ（ＪＣＰＤＳ００－０４６－１２００）の格子定数ａＡｌＮ：４．０４５０Åに対して、０．０５ａＶＮ＋０．９５ａＡｌＮ＝４．０５０≦ａ≦０．２４ａＶＮ＋０．７６ａＡｌＮ＝４．０６８の関係を満たすことがより好ましい。この関係を満たすとき、より高い硬さを示すことにより、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層はより優れた耐摩耗性に加えて、より優れた耐衝撃性を備える。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層について、Ｘ線回折装置を用い、Ｃｕ－Ｋα線を線源としてＸ線回折試験を実施し、ＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の格子定数ａを求めたとき、格子定数ａが、立方晶ＶＮ（ＪＣＰＤＳ００－０３５－０７６８）の格子定数ａＶＮ：４．１３９２Åと立方晶ＡｌＮ（ＪＣＰＤＳ００－０４６－１２００）の格子定数ａＡｌＮ：４．０４５０Åに対して、０．０５ａＶＮ＋０．９５ａＡｌＮ＝４．０５０≦ａ≦０．２４ａＶＮ＋０．７６ａＡｌＮ＝４．０６８の関係を満たすことがより好ましい。この関係を満たすとき、より高い硬さを示すことにより、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層はより優れた耐摩耗性に加えて、より優れた耐衝撃性を備える。
（８）六方晶構造を有する微結晶粒
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を縦断面で観察したとき、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒のそれぞれは、柱状晶であって、その粒界部に六方晶構造の微結晶粒が３０％以下の面積割合で存在してもよい。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を縦断面で観察したとき、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒のそれぞれは、柱状晶であって、その粒界部に六方晶構造の微結晶粒が３０％以下の面積割合で存在してもよい。
この３０％以下の面積割合で、六方晶構造を有する微結晶粒が存在すると、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の粒界での滑りが抑制され、被覆層の靭性が確実に向上する。しかし、面積割合が３０％を超えると、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒が少なくなって、被覆層硬さが低下してしまうことがある。
また、六方晶構造を有する微結晶粒の平均粒径は、０．０１～０．３０μｍであることがより好ましい。その理由は平均粒径が０．０１μｍ未満であると、前述の粒界すべりの抑制が不十分であることがあり、一方、０．３０μｍを超えると、被覆層内と歪が大きくなってしまい被覆層の硬さが低下することがあるためである。
ここで、平均粒径は、微結晶粒の面積を求め、それに相当する円の径とする。
２．下部層
本実施形態の（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を含む被覆層は、それだけでも十分に前記目的を達成するが、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上のＴｉ化合物層からなり、０．１～２０．０μｍの合計平均層厚を有する下部層を設けた場合には、この層が奏する効果と相俟って、被覆工具としてより優れた特性が発揮される。ただし、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上のＴｉ化合物層からなる下部層を設ける場合、下部層の合計平均層厚が０．１μｍ未満では、下部層の働きが十分に発揮されず、一方、２０．０μｍを超えると結晶粒が粗大化し易くなり、チッピングを発生しやすくなる。
本実施形態の（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を含む被覆層は、それだけでも十分に前記目的を達成するが、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上のＴｉ化合物層からなり、０．１～２０．０μｍの合計平均層厚を有する下部層を設けた場合には、この層が奏する効果と相俟って、被覆工具としてより優れた特性が発揮される。ただし、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層または２層以上のＴｉ化合物層からなる下部層を設ける場合、下部層の合計平均層厚が０．１μｍ未満では、下部層の働きが十分に発揮されず、一方、２０．０μｍを超えると結晶粒が粗大化し易くなり、チッピングを発生しやすくなる。
３．上部層
また、本実施形態の（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を含む被覆層に、酸化アルミニウム層を含む合計の平均層厚が１．０～２５．０μｍとなる上部層を設けると、被覆工具として優れた特性がより一層発揮されて好ましい。ここで、合計平均層厚が１．０μｍ未満であると、上部層の働きが十分に発揮されず、一方、２５．０μｍを超えると、チッピングが発生しやすくなる。
また、本実施形態の（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を含む被覆層に、酸化アルミニウム層を含む合計の平均層厚が１．０～２５．０μｍとなる上部層を設けると、被覆工具として優れた特性がより一層発揮されて好ましい。ここで、合計平均層厚が１．０μｍ未満であると、上部層の働きが十分に発揮されず、一方、２５．０μｍを超えると、チッピングが発生しやすくなる。
ＩＩ．工具基体
（１）材質
材質は、従来公知の工具基体の材質であれば、本発明の目的を達成することを阻害するものでない限り、いずれのものも使用可能である。一例をあげるならば、超硬合金（ＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、さらに、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加したものも含むもの等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの等）、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）、ｃＢＮ焼結体のいずれかであることが好ましい。
（１）材質
材質は、従来公知の工具基体の材質であれば、本発明の目的を達成することを阻害するものでない限り、いずれのものも使用可能である。一例をあげるならば、超硬合金（ＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、さらに、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加したものも含むもの等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの等）、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）、ｃＢＮ焼結体のいずれかであることが好ましい。
（２）形状
工具基体の形状は、切削工具として用いられる形状であれば特段の制約はなく、インサートの形状、ドリルの形状が例示できる。
工具基体の形状は、切削工具として用いられる形状であれば特段の制約はなく、インサートの形状、ドリルの形状が例示できる。
ＩＩＩ．製造方法
本実施形態の（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の製造方法は、例えば、ＮＨ３ガスとＨ２ガスからなるガス群Ａと、ＶＣｌ４、ＡｌＣｌ３、Ｎ２、Ｈ２からなるガス群Ｂを用いて、ＣＶＤ法により行うことができる。
本実施形態の（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の製造方法は、例えば、ＮＨ３ガスとＨ２ガスからなるガス群Ａと、ＶＣｌ４、ＡｌＣｌ３、Ｎ２、Ｈ２からなるガス群Ｂを用いて、ＣＶＤ法により行うことができる。
ここで、ガス群Ａとガス群Ｂとは、熱ＣＶＤ装置の反応容器内の空間で被成膜物の直前までガスを分離して供給し、被成膜物の直前でガス群Ａとガス群Ｂが混合し、反応させるようにする。これは、互いに反応活性の高いガス種を成膜領域にわたって均一に供給して、皮膜を均一に成膜するために有効である。詳細な技術内容は、例えば、特許６５１１７９８号公報に開示されている。
同公報に記載されている成膜装置は、図４～６に示すガス供給管を有しており、その構造を説明する。
図４、５に示すように、その中心（１３）を中心に所定の回転速度で回転する円筒管であるガス供給管（１１）は、その軸心方向に沿って延びる仕切部材（１２）により、内部をほぼ二等分され、ガス群Ａ流通部（１４）とガス群Ｂ流通部（１５）を有している。
図４、５に示すように、その中心（１３）を中心に所定の回転速度で回転する円筒管であるガス供給管（１１）は、その軸心方向に沿って延びる仕切部材（１２）により、内部をほぼ二等分され、ガス群Ａ流通部（１４）とガス群Ｂ流通部（１５）を有している。
ガス供給管（１１）には、図４に示すようにほぼ同じ高さの位置にある噴出口対（２０）を構成するガス群Ａ噴出口（１６）とガス群Ｂ噴出口（１７）が高さ方向に沿って複数設けられている。
図５に示すガス群Ａ噴出口（１６）とガス群Ｂ噴出口（１７）は、同じ噴出口対（２０）に属しており、ガス群Ａ噴出口（１６）の外周側開口端の中心（１８）とガス群Ｂ噴出口（１７）の外周側開口端の中心（１９）のなす角度がαである。
また、図６に示すように、高さ方向（軸方向）に隣り合う２つの噴出口対（２０）における原料ガス群Ａ噴出口１６同士の軸周りの相対角度がβ１、高さ方向（軸方向）に隣り合う２つの噴出口対（２０）における原料ガス群Ｂ噴出口１７同士の軸周りの相対角度のβ２である。そして、高さ方向（軸方向）に隣り合うガス群Ａ噴出口（１６）とガス群Ｂ噴出口（１７）の軸周りの相対角度は、それぞれ、γ１、γ２である。
ＩＶ．測定方法
（１）平均層厚
前述のとおり工具基体の表面を決定した後、工具基体の表面に対して垂直な方向に沿って複数の分析ライン（例えば５本）で測定を行う。（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の平均層厚は、Ａｌ原子が出現し、その含有割合が１原子％となったところを隣接層との境界と定め、分析ライン毎の層厚を求め、平均をとって平均層厚とする。
（１）平均層厚
前述のとおり工具基体の表面を決定した後、工具基体の表面に対して垂直な方向に沿って複数の分析ライン（例えば５本）で測定を行う。（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の平均層厚は、Ａｌ原子が出現し、その含有割合が１原子％となったところを隣接層との境界と定め、分析ライン毎の層厚を求め、平均をとって平均層厚とする。
（２）組成
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の組成は、以下のようにして求める。
Ａｌの平均含有割合ｘａｖｇについては、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｅｒ）を用い、表面を研磨した試料において、電子線を試料表面側から照射し、得られた特性Ｘ線の解析結果の１０点平均からＡｌの平均含有割合ｘａｖｇを求める。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の組成は、以下のようにして求める。
Ａｌの平均含有割合ｘａｖｇについては、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａｎａｌｙｓｅｒ）を用い、表面を研磨した試料において、電子線を試料表面側から照射し、得られた特性Ｘ線の解析結果の１０点平均からＡｌの平均含有割合ｘａｖｇを求める。
Ｃの平均含有割合ｙａｖｇについては、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により求めた。イオンビームを試料表面側から７０μｍ×７０μｍの範囲に照射し、スパッタリング作用によって放出された成分について深さ方向の濃度測定を行う。
（３）ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による電子線回折により、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の結晶構造を同定し、ＮａＣｌ型面心立方構造であることを確認し、その面積割合を求める。
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による電子線回折により、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の結晶構造を同定し、ＮａＣｌ型面心立方構造であることを確認し、その面積割合を求める。
（４）傾斜角度数分布
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の傾斜角度数分布については、縦断面を研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ：Ｆｉｅｌｄ－Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、前記断面研磨面の測定範囲内に存在するＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の個々に照射する。
（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の傾斜角度数分布については、縦断面を研磨面とした状態で、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ：Ｆｉｅｌｄ－Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、前記断面研磨面の測定範囲内に存在するＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の個々に照射する。
ＥＢＳＤ法を用いて、工具基体の表面と水平方向に長さ５０μｍ、工具基体の表面と垂直な方向の断面に沿って層厚の距離までの測定範囲内の被覆層について０．０１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、工具基体の表面の法線（前記研磨面における工具基体の表面と垂直な方向）に対して、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層の結晶面である｛１１０｝面の法線がなす傾斜角を測定する。
そして、この測定結果に基づいて、前記測定傾斜角のうち、０～４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計することにより、０～１０度の範囲内に存在する度数のピークの存在（最高度数）を確認し、かつ０～１０度の範囲内に存在する度数の割合を求める。
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。すなわち、工具基体としてＷＣ基超硬合金を用いたインサート切削工具をあげるが、工具基体の材質は前述のものであればよく、その形状は前述のとおりドリル等の形状であってもよい。
１．工具基体の製造
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、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２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た。
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、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２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た。
その後、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、三菱マテリアル社製ＬＯＧＵ１２０７０４０ＰＮＥＲ－Ｍのインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ～Ｃをそれぞれ製造した。
２．成膜
工具基体Ａ～Ｃの表面に、ＣＶＤ装置を用いて、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を成膜し、表５、６に示す実施例１～１０を得た。成膜条件は、表２に示すとおりであったが、概ね、次のとおりであった。
工具基体Ａ～Ｃの表面に、ＣＶＤ装置を用いて、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を成膜し、表５、６に示す実施例１～１０を得た。成膜条件は、表２に示すとおりであったが、概ね、次のとおりであった。
反応ガス組成（ガス成分の含有割合は、ガス群Ａとガス群Ｂの合計を１００容量％とする容量％である）：
ガス群Ａ ＮＨ３：２．０～３．０％、Ｈ２：５５～６０％
ガス群Ｂ：ＡｌＣｌ３：０．６～０．９％、ＶＣｌ４：０．２～０．３％、
Ａｌ（ＣＨ３）３：０．０～０．５％、Ｎ２：０．０～１２．０％、
Ｈ２：残
反応雰囲気圧力：４．５～５．０ｋＰａ
反応雰囲気温度：７００～８５０℃
ガス群Ａ ＮＨ３：２．０～３．０％、Ｈ２：５５～６０％
ガス群Ｂ：ＡｌＣｌ３：０．６～０．９％、ＶＣｌ４：０．２～０．３％、
Ａｌ（ＣＨ３）３：０．０～０．５％、Ｎ２：０．０～１２．０％、
Ｈ２：残
反応雰囲気圧力：４．５～５．０ｋＰａ
反応雰囲気温度：７００～８５０℃
ここで、ガス群Ａとガス群Ｂは、それぞれ、前記特許６５１１７９８号公報に記載されたＣＶＤ装置の、原料ガスＡ、原料ガスＢとして供給された。ガス供給管の回転速度、ガス供給管の噴出孔角度は以下のとおりであった。
ガス供給管の回転速度：５～２０ｒｐｍ
ガス供給管の噴出孔角度：
α：１８０°
β１およびβ２：１５５°
γ１およびγ２：２５°
ガス供給管の回転速度：５～２０ｒｐｍ
ガス供給管の噴出孔角度：
α：１８０°
β１およびβ２：１５５°
γ１およびγ２：２５°
なお、実施例４～１０については、表３に示す条件により表４に示す下部層および／または上部層を成膜した。
比較のために、工具基体Ａ～Ｃの表面に表２に示す成膜条件によって、（ＶＡｌ）（ＣＮ）層を成膜し、表５、６に示す比較例１～１０を得た。
比較例工程については原料ガスを２系統に分離せずに1本のガス供給管から熱ＣＶＤ装置の反応容器内に供給した。そのため、ガス群Ａ噴出口（１６）とガス群Ｂ噴出口（１７）の区別はなく噴出口対（２０）は存在しないガス供給管を用いた。
なお、比較例４～１０については、表３に示す条件により表４に示す下部層および／または上部層を成膜した。
比較例工程については原料ガスを２系統に分離せずに1本のガス供給管から熱ＣＶＤ装置の反応容器内に供給した。そのため、ガス群Ａ噴出口（１６）とガス群Ｂ噴出口（１７）の区別はなく噴出口対（２０）は存在しないガス供給管を用いた。
なお、比較例４～１０については、表３に示す条件により表４に示す下部層および／または上部層を成膜した。
前記実施例１～１０、比較例１～１０について、前述した方法を用いて、平均Ａｌ含有割合ｘａｖｇと平均Ｃ含有割合ｙａｖｇを算出した。また、工具基体の表面の法線方向に対して｛１１０｝面の法線がなすそれぞれの傾斜角度数分布において、傾斜角度数の最高度数が０～１０度内の区分に存在するかを確認すると共に、傾斜角が０～１０度の範囲内に存在する度数の割合を求めた。さらに、Ａｌの組成変化の＜００１＞で表される等価の方位に沿ったＡｌ含有割合の繰返し変化の有無とＡｌ含有割合の極大値の平均と極小値の平均との差、その平均の繰返し間隔、さらには、その方位に直交する面内のＡｌ含有割合の変化についても測定した。
加えて、ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の割合、ＮａＣｌ型の面心立方構造を有するＴｉＮおよびＡｌＮの格子定数、ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する柱状晶の粒界部に存在する微粒径の結晶粒の面積割合を測定した。
また、平均層厚は、各構成層の縦断面に対して、走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍）を用いて観察し、観察視野内の５点の層厚を測定して平均して求めた。
また、平均層厚は、各構成層の縦断面に対して、走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍）を用いて観察し、観察視野内の５点の層厚を測定して平均して求めた。
これらの結果を表５、６にまとめた。また、図７に実施例８における工具基体の表面の法線方向に対して、ＮａＣｌ型面心立方構造の結晶粒の｛１１０｝面の法線方向のなす傾斜角の度数分布を示した。
続いて、実施例１～１０および比較例１～１０について、いずれもカッタ径３２ｍｍの工具鋼製カッタ先端部に固定治具にてクランプした状態で、合金鋼ＳＣＭ４４０の湿式正面フライス加工試験を実施し、切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
切削試験：湿式正面フライス切削加工
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０幅
切削速度：１９０ｍ／ｍｉｎ
切り込みａｐ：６.０ｍｍ
切り込みａｅ：２０ｍｍ
一刃送り量：０．１２ｍｍ／刃
切削時間：８０分
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０幅
切削速度：１９０ｍ／ｍｉｎ
切り込みａｐ：６.０ｍｍ
切り込みａｅ：２０ｍｍ
一刃送り量：０．１２ｍｍ／刃
切削時間：８０分
表７に、切削試験の結果を示す。なお、比較例１～１０については、刃先欠損が原因で寿命に至ったため、寿命に至るまでの時間を示す。
表７に示す結果から明らかなように、実施例はいずれも刃先欠損の発生がなく、耐欠損生が向上しており、長期にわたって優れた切削性能を発揮する。
これに対して、比較被例１～１０は、いずれも刃先欠損が発生し、短時間で使用寿命に至っている。
これに対して、比較被例１～１０は、いずれも刃先欠損が発生し、短時間で使用寿命に至っている。
１ 工具基体
２ 被覆層
３ （ＶＡｌ）（ＣＮ）層
４ 下部層
５ 上部層
６ （ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒
７ （ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の｛１１０｝面の法線方向
８ Ａｌの含有量が相対的に多い領域
９ Ａｌの含有量が相対的に少ない領域
１０ ＜００１＞で表される等価な結晶方位
１１ ガス供給管
１２ 仕切り部材
１３ ガス供給管の中心
１４ ガス群Ａ流通部
１５ ガス群Ｂ流通部
１６ ガス群Ａ噴出口
１７ ガス群Ｂ噴出口
１８ ガス群Ａ噴出口の外周側開口端の中心
１９ ガス群Ｂ噴出口の外周側開口端の中心
２０ 噴出口対
α 角度
β１ 角度
β２ 角度
γ１ 角度
γ２ 角度
２ 被覆層
３ （ＶＡｌ）（ＣＮ）層
４ 下部層
５ 上部層
６ （ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒
７ （ＶＡｌ）（ＣＮ）層のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の｛１１０｝面の法線方向
８ Ａｌの含有量が相対的に多い領域
９ Ａｌの含有量が相対的に少ない領域
１０ ＜００１＞で表される等価な結晶方位
１１ ガス供給管
１２ 仕切り部材
１３ ガス供給管の中心
１４ ガス群Ａ流通部
１５ ガス群Ｂ流通部
１６ ガス群Ａ噴出口
１７ ガス群Ｂ噴出口
１８ ガス群Ａ噴出口の外周側開口端の中心
１９ ガス群Ｂ噴出口の外周側開口端の中心
２０ 噴出口対
α 角度
β１ 角度
β２ 角度
γ１ 角度
γ２ 角度
Claims (8)
- 工具基体と該工具基体の表面に被覆層を有する表面被覆切削工具であって、
１）前記被覆層は、その平均層厚が１．０～２０．０μｍであって、その組成を組成式：（Ｖ１－ｘＡｌｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）で表したとき、ｘの平均含有割合ｘａｖｇが０．７６～０．９５、ｙの平均含有割合ｙａｖｇが０．０００～０．０１５であるＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層を有し、
２）前記複合窒化物層または複合炭窒化物層は、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する複合窒化物または複合炭窒化物の結晶粒を有し、
３）前記工具基体の表面の法線方向に対する前記結晶粒のそれぞれの｛１１０｝面の法線方向のなす傾斜角のうち、０～４５度の範囲内にある傾斜角を０．２５度毎に区分した傾斜角度分布の各区分における度数分布において、０～１０度の前記区分のいずれかに最高度数が存在し、かつ、前記０～１０度の前記区分の度数分布の和が、前記傾斜角度分布の度数全体の和の４５％以上を占めること、
を特徴とする表面被覆切削工具。 - 前記結晶粒は、平均結晶粒子幅が０．１～２．０μｍ、平均アスペクト比が２．０～１０．０の柱状晶であり、＜００１＞で表される等価な結晶方位のいずれか一つの方位に沿って、その粒内にＡｌの含有割合が極大値と極小値をとる繰返し変化を有し、前記ｘの前記極大値の平均値と前記極小値と平均値との差Δｘが０．０３～０．１０であるものを含むことを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
- 前記結晶粒は、平均結晶粒子幅が０．１～２．０μｍ、平均アスペクト比が２．０～１０．０の柱状晶であり、＜００１＞で表される等価な結晶方位のいずれか一つの方位に沿って、その粒内にＡｌの含有割合が極大値と極小値をとる繰返し変化を有し、前記繰返し変化の平均間隔が３～１００ｎｍであって、前記方位に対して直交する面内での前記ｘの変化幅ｘ０が０．０１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。
- 前記結晶粒の格子定数ａは、、立方晶ＶＮの格子定数ａＶＮと立方晶ＡｌＮの格子定数ａＡｌＮに対して、０．０５ａＶＮ＋０．９５ａＡｌＮ≦ａ≦０．２４ａＶＮ＋０．７６ａＡｌＮの関係を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記複合窒化物または複合炭窒化物層は、前記結晶粒のみからなることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記複合窒化物または複合炭窒化物層は、六方晶構造を有する微結晶粒が存在し、該微結晶粒の占める面積割合が３０％以下であって、かつ、その平均粒径が０．０１～０．３０μｍであることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記工具基体と前記ＶとＡｌの複合窒化物層または複合炭窒化物層の間に、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層または２層以上のＴｉ化合物層からなり、０．１～２０．０μｍの合計平均層厚を有する下部層が存在することを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
- 前記複合窒化物層または複合炭窒化物層の上部に、少なくとも酸化アルミニウム層を含む上部層が１．０～２５．０μｍの合計平均層厚で存在することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021049160A JP2022147772A (ja) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 表面被覆切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021049160A JP2022147772A (ja) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 表面被覆切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022147772A true JP2022147772A (ja) | 2022-10-06 |
Family
ID=83462449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021049160A Pending JP2022147772A (ja) | 2021-03-23 | 2021-03-23 | 表面被覆切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2022147772A (ja) |
-
2021
- 2021-03-23 JP JP2021049160A patent/JP2022147772A/ja active Pending
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