JP2827597B2 - 硬質層被覆超硬合金製切削工具およびその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、従来よりも結晶粒の
微細な炭窒化チタン単一硬質層を被覆した硬質層被覆超
硬合金製切削工具およびその製造法に関するものであ
り、この製造法で製造された硬質層被覆超硬合金製切削
工具は、中低速および高速の連続切削だけでなく、フラ
イス切削などの断続切削に用いた場合にも優れた切削性
能を示すものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、結合相形成成分として、鉄族金
属のうち１種または２種以上を含有し、さらに必要に応
じて周期律表の４ａ、５ａ、および６ａ族金属の炭化
物、窒化物、炭窒化物を０．５〜３０重量％含有し、残
りが炭化タングステン（以下、ＷＣと記す、）および不
可避不純物からなる超硬合金基体（以下、超硬合金基体
という）の表面に、ＴｉＣＮ層を物理蒸着法により被覆
してなる硬質層被覆超硬合金製切削工具は知られている
（特開昭５２−１０８７１号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の物
理蒸着法により形成されたＴｉＣＮ層は、結晶粒径は粗
大であるために靭性が不足して亀裂が発生して剥離しや
すく、したがって、（１） 従来の物理蒸着法により形
成されたＴｉＣＮ層を有する硬質層被覆超硬合金製切削
工具を、フライス切削などの断続切削に用いた場合には
ＴｉＣＮ硬質層が剥離してその部分から欠損が発生し、
（２） さらに、上記従来の硬質層被覆超硬合金製切削
工具を用いて、中低速連続切削を行なうと逃げ面摩耗が
激しく、また、高速連続切削を行なうとクレーター摩耗
が激しいために、連続切削速度に応じて硬質層被覆超硬
合金製切削工具を使い分けしなければ満足のいく使用寿
命が得られないにもかかわらず、かかる切削工具の使い
分けは面倒であるところから切削工具の使い分けはあま
り行われておらず、そのために十分な切削寿命が得られ
ていない、などの課題があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述のような課題を解決し、中低速および高速の連続切
削だけでなく、フライス切削などの断続切削に用いた場
合にも一層の長寿命を示す硬質層被覆超硬合金製切削工
具を得るべく研究を行った結果、超硬合金基体の表面に
炭窒化チタンの単一硬質層を被覆してなる硬質層被覆超
硬合金製切削工具において、上記炭窒化チタンの単一硬
質層の組成ををＴｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝
１］で表すと、上記炭窒化チタンＴｉ（ＣｘＮｙ）単一
硬質層の、ｘを、上記炭窒化チタン単一硬質層の最内面
と最外面の間で少なくとも１つの極大値または極小値を
とり、これに対応して、ｙを、上記炭窒化チタン単一硬
質層の最内面と最外面の間で少なくとも１つの極小値ま
たは極大値をとるようにＣおよびＮの濃度をそれぞれ変
化せしめると、上記Ｔｉ（ＣｘＮｙ）単一硬質層全体の
結晶粒が微細化し、強靭で耐剥離性に優れた硬質層被覆
超硬合金製切削工具が得られるという知見を得たのであ
る。

【０００５】この発明は、かかる知見にもとづいて成さ
れたものであって、超硬合金基体の表面に、Ｔｉ（Ｃｘ
Ｎｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］で示される組成を有する
炭窒化チタン単一硬質層を被覆してなる切削工具におい
て、上記炭窒化チタンＴｉ（ＣｘＮｙ）単一硬質層の、
ｘは、上記炭窒化チタン単一硬質層の最内面と最外面の
間で少なくとも１つの極大値または極小値をとり、これ
に対応して、ｙは、上記炭窒化チタン単一硬質層の最内
面と最外面の間で少なくとも１つの極小値または極大値
をとるようにＣおよびＮの濃度が変化している硬質層被
覆超硬合金製切削工具、並びにその製造法、に特徴を有
するものである。

【０００６】この発明の硬質層被覆超硬合金製切削工具
における炭窒化チタン単一硬質層を形成するには、図１
に示される物理蒸着装置を用いる。図１において、１は
反応炉、２は反応ガス導入口、３は基体、４はルツボ、
５は放電用電極、６は金属チタン、７は電子ビーム、８
はヒーター、９はマスフローコントローラー、１０は真
空計、１１は圧力コントローラーである。

【０００７】反応炉１内に基体３を挿入し、反応炉１内
を所定の温度に加熱し、さらに反応炉１内に設置された
ルツボ４内に金属チタン６を充填したのち、反応炉１の
内部を真空に保持し、マスフローコントローラー９から
反応ガス導入口２を通してＡｒガスを導入し、反応炉１
内をＡｒガス雰囲気に保持して基体３をボンバードクリ
ーニングし、ついで上記Ａｒガスを反応炉１から排出し
たのち窒素ガスおよび炭化水素ガスを導入し、電子ビー
ム７を金属チタン６に照射して溶融蒸発させ、放電用電
極５に正の電圧を印加し、放電用電極５と溶融金属チタ
ン６の間に電子ビーム７が溶融金属チタン６に衝突して
発生させた二次電子と、溶融金属チタン６の表面から蒸
発した金属蒸気によって放電を生起させる。上記窒素ガ
スおよび炭化水素ガスを導入するマスフローコントロー
ラー９は、真空計１０と接続した圧力コントローラー１
１により制御される。

【０００８】圧力コントローラー１１によりマスフロー
コントローラー９を制御し、上記反応炉１に導入する窒
素ガスと炭化水素ガスからなる反応混合ガスを、例え
ば、図２のグラフに示されるように、物理蒸着の進行に
ともなって、窒素ガス導入量を連続的に減少させて極小
値Ｑｍｉｎに至らしめ、続けて、上記極小値Ｑｍｉｎか
ら連続的に増加するように供給し、これに反比例するよ
うに炭化水素ガスを連続的に増加するように供給して極
大値Ｑｍａｘに至らしめ、続けて、上記極大値Ｑｍａｘ
から連続的に減少するように供給する。

【０００９】上記極小値Ｑｍｉｎとは、反応ガス導入量
が減少から増加に変化する点の値であり、さらに、炭窒
化チタンＴｉ（ＣｘＮｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］単一
硬質層の成分濃度曲線が上記炭窒化チタン単一硬質層の
最内面と最外面の間で谷底を示す値である。極大値Ｑｍ
ａｘとは、反応ガスの導入量が増加から減少に変化する
点の値を示し、また、成分濃度曲線が上記炭窒化チタン
単一硬質層の最内面と最外面の間で山頂を示す値であ
る。

【００１０】窒素ガス導入量および炭化水素ガス導入量
は、断続的に変化させても良いが、連続的に変化させる
ほうが好ましく、図２のグラフでは、窒素ガス導入量お
よび炭化水素ガス導入量を曲線的に連続して変化させて
いるが、これに限定されるものではなく、図３に示され
るように、直線的に連続して変化させてもよい。

【００１１】また、図４に示されるように、物理蒸着の
進行にともなって、窒素ガス導入量を連続的に増加させ
て極大値Ｑｍａｘに至らしめ、続けて、上記極大値Ｑｍ
ａｘから連続的に減少するように供給し、これに反比例
するように炭化水素ガスを連続的に減少するように供給
して極小値Ｑｍｉｎに至らしめ、続けて、上記極小値Ｑ
ｍｉｎから連続的に増加するように供給してもよい。

【００１２】さらに、図５および図６に示されるよう
に、窒素ガス導入量の極小値Ｑｍｉｎおよび極大値Ｑｍ
ａｘがそれぞれ１個以上存在し、同時に炭化水素ガスの
極大値Ｑｍａｘおよび極小値Ｑｍｉｎがそれぞれ１個以
上存在するように連続的に供給してもよい。

【００１３】このようにして反応炉１に窒素ガスと炭化
水素ガスの導入量を変化させながら反応混合ガスを導入
して得られた炭窒化チタン単一硬質層をＴｉ（ＣｘＮ
ｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］で表すと、ｘおよびｙの値
は、反応ガスとして窒素ガスと炭化水素ガスの混合ガス
を導入する関係から、それぞれ０．００５≦ｘ≦０．９
９５および０．００５≦ｙ≦０．９９５の範囲内で、上
記図２〜図６の反応混合ガスの供給パターンと類似パタ
ーンのＣおよびＮの濃度分布を示す。

【００１４】この発明の方法で示されるように、反応混
合ガスとして、窒素ガスと炭化水素ガスをその供給量を
変化させながら導入すると、形成された炭窒化チタン単
一硬質層は、特に結晶粒が微細化するので靭性が向上
し、さらに超硬合金基体に接する最内面でＴｉＮが最大
成分として含まれるようにした炭窒化チタン単一硬質層
は、超硬合金基体に対する付着性が一層優れたものとな
る。したがって、この発明の硬質層被覆超硬合金製切削
工具は、中低速から高速の広範囲の切削速度を有する連
続切削に適用できるだけでなく、フライス切削などの断
続切削にも優れた効果を奏するものである。

【００１５】この炭窒化チタン単一硬質層の厚さは、２
０μｍ以下であることが好ましい。２０μｍを越えると
切削時に基体との間に熱膨脹の差が大きくなり、亀裂が
生じて剥離しやすくなる。一方、上記単一硬質層が０．
５μｍ未満では硬質層剥離抑制効果が十分でないために
０．５μｍ以上であることが好ましい。

【００１６】

【実施例】つぎに、この発明の硬質層被覆超硬合金製切
削工具およびその製造法の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。

【００１７】実施例１ 原料粉末として、それぞれ平均粒径：１．２μｍのＣｏ
粉末、ＴｉＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末を用意し、こ
れら粉末を、Ｃｏ粉末：９重量％、ＴｉＣ粉末：１重量
％、ＴａＣ粉末：２重量％、残り：ＷＣ粉末となるよう
に配合し、混合したのち、圧粉体に成型し、この圧粉体
を通常の条件で焼結して焼結体を製造し、この焼結体を
研削してＩＳＯ規格ＴＮＧＡ１６０４０８の形状を有
し、ＩＳＯ規格Ｐ３０相当の材質を有するＷＣ基超硬合
金製チップを作製した。

【００１８】つぎに、このＷＣ基超硬合金製チップを基
体とし、図１の通常のイオンプレーティング装置内の反
応炉１の上方に装着し、一方、上記イオンプレーティン
グ装置内の反応炉１の下方に設置されたルツボ４内に
は、Ｔｉ金属６を充填した。かかる状態で上記イオンプ
レーティング装置の反応炉１内を１×１０^-5Ｔｏｒｒの
真空に保持し、昇温速度：６℃／ｍｉｎ．で７００℃に
昇温させた。

【００１９】この温度に保持しながら、マスフローコン
トローラー９から反応ガス導入口２を通してＡｒガスを
供給し、５×１０^-2ＴｏｒｒのＡｒガス雰囲気に保持し
てボンバードクリーニングした。

【００２０】ついで、Ｔｉ金属６を電子ビーム７より加
熱蒸発させるとともに、マスフローコントローラー９を
切り替えて反応ガス導入口２より窒素ガス：９９．９５
容量％、アセチレンガス：０．０５％の混合ガスとなる
ように導入してスタートし、使用済みの反応混合ガス
は、排気口より排気させながらイオンプレーティング装
置の反応炉１内の圧力を真空計１０により２．０×１０
^-4Ｔｏｒｒに維持し、上記窒素ガスを図７の実線で示さ
れるように供給すると同時にアセチレンガスを図７の点
線で示されるように供給した。

【００２１】図７において、反応混合ガスは、窒素ガス
を９９．５容量％、アセチレンガスを０．５容量％の混
合割合でスタートし、窒素ガス供給量をリニアに減少さ
せ、一方、アセチレンガスはリニアに増加させ、５０分
経過した時点では窒素ガスを０．５容量％、アセチレン
ガス：９９．５容量％の混合割合となるようにし、１０
０分経過した時点では窒素ガスを９９．５容量％、アセ
チレンガスを０．５容量％の混合割合となるようにリニ
アに変化させて供給することを示している。

【００２２】上記のように、窒素ガスとアセチレンガス
の量を反比例するように連続的に変化させながら物理蒸
着を行い、上記ＷＣ基超硬合金製チップの表面に厚さ：
５μｍを有する炭窒化チタン単一硬質層を被覆してなる
本発明硬質層被覆超硬合金製チップ１を１０個製造し
た。

【００２３】上記１０個の本発明硬質層被覆超硬合金製
チップ１の内の任意の１個を取り出し、その表面に形成
された厚さ：５μｍの炭窒化チタン単一硬質層のオージ
ェ分析による深さ方向のポイント分析してＴｉＮおよび
ＴｉＣのスペクトル強度を求め、このスペクトル強度に
基ずくＴｉＮ／ＴｉＣのファクター解析を行ったとこ
ろ、図８に示されるＣおよびＮの層厚深さ方向の濃度分
布が得られた。

【００２４】さらに、上記炭窒化チタン単一硬質層をＸ
線回折し、（２００）面の半価幅を用いてＳｃｈｅｒｒ
ｅｒの式により平均結晶粒径を算出してその結果を表１
に示した。

【００２５】実施例２ 実施例１で作製したＷＣ基超硬合金製チップを実施例１
と同様にイオンプレーティング装置内でボンバードクリ
ーニングし、ついで、Ｔｉ金属６を電子ビーム７より加
熱蒸発させるとともに、マスフローコントローラー９を
切り替えて反応ガス導入口２より窒素ガス：０容量％、
アセチレンガス：１００％の混合ガスとなるように導入
してスタートし、使用済みの反応混合ガスは、排気口よ
り排気させながらイオンプレーティング装置の反応炉１
内の圧力を真空計１０により２．０×１０^-4Ｔｏｒｒに
維持し、上記窒素ガスを図９の実線で示されるように供
給すると同時にアセチレンガスを図９の点線で示される
ように供給した。

【００２６】図９において、反応混合ガスは、窒素ガス
を０．５容量％、アセチレンガスを９９．５容量％の混
合割合でスタートし、窒素ガス供給量をリニアに増加さ
せ、一方、アセチレンガスはリニアに減少させ、４０分
経過した時点では窒素ガスを９９．５容量％、アセチレ
ンガスを０．５容量％の混合割合となるようにし、１０
０分経過した時点では窒素ガスを０．５容量％、アセチ
レンガスを９９．５容量％の混合割合となるようにリニ
アに変化させて供給することを示している。

【００２７】上記のように、窒素ガスとアセチレンガス
の量を反比例するように連続的に変化させながら物理蒸
着を行い、上記ＷＣ基超硬合金製チップの表面に厚さ：
５μｍを有する炭窒化チタン単一硬質層を被覆してなる
本発明硬質層被覆超硬合金製チップ２を１０個製造し
た。

【００２８】上記１０個の本発明硬質層被覆超硬合金製
チップ２の内の任意の１個を取り出し、その表面に形成
された厚さ：５μｍの炭窒化チタン単一硬質層のオージ
ェ分析による深さ方向のポイント分析してＴｉＮおよび
ＴｉＣのスペクトル強度を求め、このスペクトル強度に
基ずくＴｉＮ／ＴｉＣのファクター解析を行ったとこ
ろ、図１０に示されるＣおよびＮの層厚深さ方向の濃度
分布が得られた。

【００２９】さらに、上記炭窒化チタン単一硬質層をＸ
線回折し、（２００）面の半価幅を用いてＳｃｈｅｒｒ
ｅｒの式により平均結晶粒径を算出してその結果を表１
に示した。

【００３０】従来例１ 一方、比較のために、実施例１と同様にＷＣ基超硬合金
製チップをボンバードクリーニングし、ついで、窒素ガ
スおよびアセチレンガスの混合ガスを窒素ガス：アセチ
レンガス＝１：１の一定比率で１００分間流しながら物
理蒸着することにより、上記ＷＣ基超硬合金製チップの
表面に厚さ：５μｍの炭窒化チタン層からなる従来硬質
層被覆超硬合金製チップ１を１０個製造した。この１０
個の従来硬質層被覆超硬合金製チップ１の内の任意の１
個を取り出して、その表面に形成された厚さ：５μｍの
炭窒化チタン単一硬質層の組成をＥＰＭＡを用いて測定
した結果、最表面からの内部に向かってＴｉ（Ｃ_0.5 Ｎ
_0.5 ）均一組成の被覆層が形成されていることが確認さ
れた。さらにＸ線回折し、（２００）面の半価幅を用い
てＳｃｈｅｒｒｅｒの式により平均結晶粒径を算出して
その結果を表１に示した。

【００３１】実施例１で作製した１０個の本発明硬質層
被覆超硬合金製チップ１、実施例２で作製した１０個の
本発明硬質層被覆超硬合金製チップ２および従来例１で
作製した１０個の従来硬質層被覆超硬合金製チップ１に
ついて、下記の条件で断続切削試験、中低速連続切削試
験および高速連続切削試験を実施し、それらの切削試験
結果も表１に示した。

【００３２】断続乾式切削試験 被削材：ＳＣＭ４４０（ブリネル硬さ：３００）製で軸
方向外周に４本の溝の付いた円柱体、 切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．２１ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：１．０ｍｍ、 切削時間：２ｍｉｎ． の条件で断続乾式切削し、１０個の試験切刃のうちの欠
損が発生した切刃数を測定した。

【００３３】中低速連続切削試験 被削材：ＳＮＣＭ４３９（ブリネル硬さ：２５０）、 切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：１．５ｍｍ、 の条件でそれぞれ１０個のチップについて連続切削し、
中低速連続切削において最も激しく摩耗する逃げ面摩耗
幅Ｖ_B が０．３ｍｍになるまでの時間（分）を測定し、
それらの平均値を求めた。

【００３４】高速連続切削試験 被削材：ＳＮＣＭ４３９（ブリネル硬さ：２５０）、 切削速度：２１０ｍ／ｍｉｎ、 送り：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ．、 切込み：１．５ｍｍ、 切削時間：２０ｍｉｎ． の条件でそれぞれ１０個のチップについて乾式高速連続
切削し、高速連続切削において最も激しく摩耗するクレ
ーター摩耗深さの平均値を求めた。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示される結果から、本発明硬質層被
覆超硬合金製チップ１および２は被覆硬質層の結晶粒径
は微細であり、断続乾式切削において、いずれも欠損発
生がなく、さらに中低速および高速の連続切削において
も長期にわたって優れた切削性能を発揮するのに対し、
従来硬質層被覆超硬合金製チップ１は、被覆硬質層の結
晶粒径は粗大であり、断続乾式切削において欠損発生も
多く、さらに中低速連続切削において逃げ面摩耗幅が
０．３ｍｍになるまでの時間が短く、また高速連続切削
において短時間で切刃欠損が発生し、従って、チップの
寿命も短いところから切削性能が劣ったものであること
が明らかである。

【００３７】実施例３〜９ 実施例１と同様に窒素ガスの極小値Ｑｍｉｎおよびアセ
チレンガスの極大値Ｑｍａｘを有するように窒素ガスと
アセチレンガスを連続的に変化させながらガスの供給時
間を調節して表２に示される各種厚さの炭窒化チタン単
一硬質層を、実施例１で作製したＷＣ基超硬合金製チッ
プ表面に形成し、本発明硬質層被覆超硬合金製チップ３
〜９をそれぞれ１０個づつ作製した。

【００３８】これら本発明硬質層被覆超硬合金製チップ
３〜９についても、炭窒化チタン単一硬質層をＸ線回折
して（２００）面の半価幅を用いてＳｃｈｅｒｒｅｒの
式により平均結晶粒径を算出し、さらに実施例１と同一
条件で断続乾式切削試験、中低速連続切削試験および高
速連続切削試験を行ない、それらの結果を表２に示し
た。

【００３９】実施例１０ 窒素ガスおよびアセチレンガスの極小値Ｑｍｉｎおよび
極大値Ｑｍａｘをそれぞれ複数個有するように、すなわ
ち図１１に示されるように、窒素ガスとアセチレンガス
を連続的に変化させながらガスの供給時間を調節して厚
さ：１３μｍの炭窒化チタン単一硬質層を、実施例１で
作製したＷＣ基超硬合金製チップ表面に形成し、本発明
硬質層被覆超硬合金製チップ１０を１０個づつ作製し
た。

【００４０】これら本発明硬質層被覆超硬合金製チップ
１０について、炭窒化チタン単一硬質層をＸ線回折して
（２００）面の半価幅を用いてＳｃｈｅｒｒｅｒの式に
より平均結晶粒径を算出し、さらに実施例１と同一条件
で断続乾式切削試験、中低速連続切削試験および高速連
続切削試験を行ない、それらの結果を表２に示した。

【００４１】従来例２〜６ 一方、比較のために、実施例１と同様にボンバードクリ
ーニングしたのち、窒素ガスおよびアセチレンガスの混
合ガスを窒素ガス：アセチレンガス＝１：１の一定比率
で所定時間間流しながら物理蒸着することにより、上記
ＷＣ基超硬合金製チップの表面に表３に示される厚さの
炭窒化チタン層からなる従来硬質層被覆超硬合金製チッ
プ２〜６を１０個づつ製造した。これら従来硬質層被覆
超硬合金製チップ２〜６を従来例１と同様にＸ線回折
し、（２００）面の半価幅を用いてＳｃｈｅｒｒｅｒの
式により平均結晶粒径を算出し、さらに実施例１と同一
条件で断続乾式切削試験、中低速連続切削試験および高
速連続切削試験を行ない、それらの結果を表３に示し
た。

【００４２】

【表２】

【００４３】

【表３】

【００４４】表２および表３に示される結果から、本発
明硬質層被覆超硬合金製チップ３〜９は被覆硬質層の結
晶粒径は微細であり、断続乾式切削において、いずれも
欠損発生がなく、さらに中低速および高速の連続切削に
おいても長期にわたって優れた切削性能を発揮するのに
対し、従来硬質層被覆超硬合金製チップ２〜６は、被覆
硬質層の結晶粒径は粗大であり、断続乾式切削において
欠損発生も多く、さらに中低速連続切削において逃げ面
摩耗幅が０．３ｍｍになるまでの時間が短く、また高速
連続切削において短時間で切刃欠損が発生し、従って、
チップの寿命も短いところから切削性能が劣り、実施例
１とほぼ同じ結果が得られていることが分かる。

【００４５】さらに、本発明硬質層被覆超硬合金製チッ
プ７および１０は、いずれも炭窒化チタン単一硬質層の
膜厚が１３μｍであるが、窒素ガスおよびアセチレンガ
スの極小値Ｑｍｉｎおよび極大値Ｑｍａｘをそれぞれ複
数個有するように、すなわち図１１に示されるように、
極小値Ｑｍｉｎおよび極大値Ｑｍａｘが１個以上存在す
るように窒素ガスとアセチレンガスを連続的に変化させ
ながらガスの供給量を調節して作製した厚さ：１３μｍ
の炭窒化チタン単一硬質層１０は、窒素ガスおよびアセ
チレンガスの極小値Ｑｍｉｎおよび極大値Ｑｍａｘをそ
れぞれ１個だけ有するように、すなわち図２に示される
ように、窒素ガスとアセチレンガスを連続的に変化させ
ながらガスの供給時間を調節して作製した厚さ：１３μ
ｍの炭窒化チタン単一硬質層７よりも被覆硬質層の結晶
粒径は微細であり、優れた性能を示すことが分かる。

【００４６】

【発明の効果】上述のように、この発明の硬質層被覆超
硬合金切削工具は、優れた耐欠損性を有するので、優れ
た切削性能を長期にわたって発揮することができ、産業
上優れた効果をもたらすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明で用いる物理蒸着装置の概略図であ
る。

【図２】この発明の窒素ガスおよび炭化水素ガスの導入
量を模型的に示したグラフである。

【図３】この発明の窒素ガスおよび炭化水素ガスの導入
量を模型的に示したグラフである。

【図４】この発明の窒素ガスおよび炭化水素ガスの導入
量を模型的に示したグラフである。

【図５】この発明の窒素ガスおよび炭化水素ガスの導入
量を模型的に示したグラフである。

【図６】この発明の窒素ガスおよび炭化水素ガスの導入
量を模型的に示したグラフである。

【図７】この発明の実施例１における窒素ガスおよび炭
化水素ガスの導入量を示したグラフである。

【図８】実施例１により得られた炭窒化チタン単一硬質
層におけるＣとＮの濃度分布を示すグラフである。

【図９】この発明の実施例２における窒素ガスおよび炭
化水素ガスの導入量を示したグラフである。

【図１０】実施例２により得られた炭窒化チタン単一硬
質層におけるＣとＮの濃度分布を示すグラフである。

【図１１】この発明の実施例１０における窒素ガスおよ
び炭化水素ガスの導入量を示したグラフである。

【００４７】

【符号の説明】

１ 反応炉 ２ 反応ガス導入口 ３ 基体 ４ ルツボ ５ 放電用電極 ６ 金属チタン ７ 電子ビーム ８ ヒーター ９ マスフローコントローラー １０ 真空計 １１ 圧力コントローラー Ｑｍａｘ 極大値 Ｑｍｉｎ 極小値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23B 27/14 B23P 15/28

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超硬合金基体の表面に、Ｔｉ（ＣｘＮ
   ｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］で示される組成を有する炭
   窒化チタン単一硬質層を被覆してなる切削工具におい
   て、上記炭窒化チタンＴｉ（ＣｘＮｙ）単一硬質層の、
   ｘは、上記炭窒化チタン単一硬質層の最内面と最外面の
   間で少なくとも１つの極大値をとり、一方、ｙは、上記
   炭窒化チタン単一硬質層の最内面と最外面の間で少なく
   とも１つの極小値をとるようにＣおよびＮの濃度が変化
   していることを特徴とする硬質層被覆超硬合金製切削工
   具。
2. 【請求項２】 物理蒸着反応炉内に超硬合金基体を装備
   し、反応ガスとして炭化水素ガスと窒素ガスの混合ガス
   を導入しながら炭窒化チタン単一硬質層を物理蒸着する
   硬質層被覆超硬合金製切削工具の製造法において、上記
   混合ガスの炭化水素ガスの比率を、物理蒸着開始から終
   了に至るまでに少なくとも１つの極大値をとるように変
   化せしめ、同時に上記混合ガスの窒素ガスの比率を、物
   理蒸着開始から終了に至るまでに少なくとも１つの極小
   値をとるように変化せしめることを特徴とする硬質層被
   覆超硬合金製切削工具の製造法。
3. 【請求項３】 超硬合金基体の表面に、Ｔｉ（ＣｘＮ
   ｙ）［ただし、ｘ＋ｙ＝１］で示される組成を有する炭
   窒化チタン単一硬質層を被覆してなる切削工具におい
   て、上記炭窒化チタンＴｉ（ＣｘＮｙ）単一硬質層の、
   ｘは、上記炭窒化チタン単一硬質層の最内面と最外面の
   間で少なくとも１つの極小値をとり、一方、ｙは、上記
   炭窒化チタン単一硬質層の最内面と最外面の間で少なく
   とも１つの極大値をとるようにＣおよびＮの濃度が変化
   していることを特徴とする硬質層被覆超硬合金製切削工
   具。
4. 【請求項４】 物理蒸着反応炉内に超硬合金基体を装備
   し、反応ガスとして炭化水素ガスと窒素ガスの混合ガス
   を導入しながら炭窒化チタン単一硬質層を物理蒸着する
   硬質層被覆超硬合金製切削工具の製造法において、上記
   混合ガスの炭化水素ガスの比率を、物理蒸着開始から終
   了に至るまでに少なくとも１つの極小値をとるように変
   化せしめ、同時に上記混合ガスの窒素ガスの比率を、物
   理蒸着開始から終了に至るまでに少なくとも１つの極大
   値をとるように変化せしめることを特徴とする硬質層被
   覆超硬合金製切削工具の製造法。