JP4771197B2 - 難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具 - Google Patents
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Description
この発明は、硬質被覆層がすぐれた潤滑性を有し、したがって特に軟鋼やステンレス鋼、さらに高マンガン鋼などの粘性の高い難削材の高い発熱を伴う高速切削加工に用いた場合にも、切削時に切粉が切刃部に溶着することなく、すぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具（以下、被覆サーメット工具という）に関するものである。
一般に、被覆サーメット工具には、各種の鋼や鋳鉄などの被削材の旋削加工や平削り加工にバイトの先端部に着脱自在に取り付けて用いられるスローアウエイチップ、前記被削材の穴あけ切削加工などに用いられるドリルやミニチュアドリル、さらに前記被削材の面削加工や溝加工、肩加工などに用いられるソリッドタイプのエンドミルなどがあり、また前記スローアウエイチップを着脱自在に取り付けて前記ソリッドタイプのエンドミルと同様に切削加工を行うスローアウエイエンドミル工具などが知られている。
また、被覆サーメット工具として、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットで構成されたサーメット基体（以下、単に基体という）の表面に、単一相構造を有し、かつ、
組成式：（Ｔｉ1-（X＋Ｙ） ＡｌX ＶＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．５０〜０．６５、Ｙは０．０１〜０．０９を示す）、
を満足するＴｉとＡｌとＶの複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎで示す］層からなる硬質被覆層を２〜８μｍの平均層厚で蒸着形成してなる被覆サーメット工具が知られており、前記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層においては、構成成分であるＡｌによって高温硬さおよび耐熱性、同Ｔｉによって高温強度、さらに同Ｖによって潤滑性が向上した特性をもつようになることも知られている。
組成式：（Ｔｉ1-（X＋Ｙ） ＡｌX ＶＹ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．５０〜０．６５、Ｙは０．０１〜０．０９を示す）、
を満足するＴｉとＡｌとＶの複合窒化物［以下、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎで示す］層からなる硬質被覆層を２〜８μｍの平均層厚で蒸着形成してなる被覆サーメット工具が知られており、前記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層においては、構成成分であるＡｌによって高温硬さおよび耐熱性、同Ｔｉによって高温強度、さらに同Ｖによって潤滑性が向上した特性をもつようになることも知られている。
さらに、上記の被覆サーメット工具が、例えば図２に概略説明図で示される物理蒸着装置の１種であるアークイオンプレーティング装置に上記の基体を装入し、ヒーターで装置内を、例えば５００℃の温度に加熱した状態で、アノード電極と所定組成を有するＴｉ−Ａｌ−Ｖ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）との間に、例えば電流：９０Ａの条件でアーク放電を発生させ、同時に装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して、例えば２Ｐａの反応雰囲気とし、一方上記基体には、例えば−１００Ｖのバイアス電圧を印加した条件で、前記基体の表面に、上記（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより製造されることも知られている。
特開平１０−２３７６２８号公報
近年の切削加工装置の高性能化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工は高速化の傾向にあるが、上記の従来被覆サーメット工具においては、これを炭素鋼や低合金鋼、さらに普通鋳鉄などの切削を高速切削加工条件で行うのに用いた場合には、通常の切削性能を示し問題はないが、特に軟鋼やステンレス鋼、さらに高マンガン鋼などの粘性の高い難削材などの切削加工を、高熱発生を伴なう高速切削加工条件で行うのに用いた場合には、特に硬質被覆層の潤滑性不足が原因で、切粉が切刃部に溶着し易くなり、これが原因でチッピング（微少欠け）が発生し、この結果比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、特に上記難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた潤滑性を発揮する被覆サーメット工具を開発すべく、上記の従来被覆サーメット工具の硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層に着目し、研究を行った結果、
（ａ）硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層において、Ｖ成分の含有割合を多くすれば潤滑性が向上するが、上記の従来（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層における１〜９原子％程度のＶ含有割合では、粘性の高い難削材の高速切削加工に要求される高い潤滑性を確保することができず、これらの要求に満足に対応させるためには前記１〜９原子％をはるかに越えた５０〜７０原子％のＶ含有が必要であり、一方５０〜７０原子％のＶ成分を含有した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層を硬質被覆層として実用に供するためには、所定量のＴｉを含有させて所定の高温強度を確保する必要があるが、この場合Ａｌ成分の含有割合はきわめて低い状態となるのが避けられず、この結果高温硬さおよび耐熱性のきわめて低いものとなること。
（ａ）硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層において、Ｖ成分の含有割合を多くすれば潤滑性が向上するが、上記の従来（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層における１〜９原子％程度のＶ含有割合では、粘性の高い難削材の高速切削加工に要求される高い潤滑性を確保することができず、これらの要求に満足に対応させるためには前記１〜９原子％をはるかに越えた５０〜７０原子％のＶ含有が必要であり、一方５０〜７０原子％のＶ成分を含有した（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層を硬質被覆層として実用に供するためには、所定量のＴｉを含有させて所定の高温強度を確保する必要があるが、この場合Ａｌ成分の含有割合はきわめて低い状態となるのが避けられず、この結果高温硬さおよび耐熱性のきわめて低いものとなること。
（ｂ）組成式：（Ｔｉ1-（Ａ＋Ｂ）ＡｌＡＶＢ）Ｎ（ただし、原子比で、Ａは０．０１〜０．１０、Ｂは０．５０〜０．７０を示す）を満足する、Ｖ含有割合が５０〜７０原子％の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層と、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＶＤ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．２５〜０．４０、Ｄは０．２０〜０．３５を示す）を満足する、相対的にＡｌ成分の含有割合を多くした（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
を、それぞれの層厚を５〜２０ｎｍ（ナノメーター）の薄層とした状態で、交互積層すると、この結果の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層は、薄層の交互積層構造によって、上記の高Ｖ含有の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層（以下、薄層Ａという）のもつすぐれた潤滑性と、前記薄層Ａに比して相対的にＶ含有割合が低く、かつ相対的にＡｌ含有割合が高い（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層（以下、薄層Ｂという）のもつ所定の相対的に高い高温硬さおよび耐熱性を具備するようになること。
組成式：（Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＶＤ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．２５〜０．４０、Ｄは０．２０〜０．３５を示す）を満足する、相対的にＡｌ成分の含有割合を多くした（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
を、それぞれの層厚を５〜２０ｎｍ（ナノメーター）の薄層とした状態で、交互積層すると、この結果の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層は、薄層の交互積層構造によって、上記の高Ｖ含有の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層（以下、薄層Ａという）のもつすぐれた潤滑性と、前記薄層Ａに比して相対的にＶ含有割合が低く、かつ相対的にＡｌ含有割合が高い（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層（以下、薄層Ｂという）のもつ所定の相対的に高い高温硬さおよび耐熱性を具備するようになること。
（ｃ）上記（ｂ）の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層は、難削材の高速切削加工で要求される、すぐれた潤滑性を具備するものの、十分満足な高温硬さおよび耐熱性を有するものでないので、これを硬質被覆層の上部層として設け、一方同下部層として、潤滑性は不十分であるが、相対的にＡｌ成分の含有割合が高く、すぐれた高温硬さと耐熱性を具備する上記の従来硬質被覆層に相当する組成を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、すなわち、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＶＦ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６５、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足する、単一相構造の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
を設けた構造にすると、この結果の硬質被覆層は、一段とすぐれた潤滑性に加えて、高温硬さと耐熱性、さらに高温強度を備えたものとなるので、この硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆サーメット工具は、上記の難削材の高い高熱発生を伴う高速切削加工でも、切刃部に切粉が溶着することがなく、この結果チッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するようになること。
以上（ａ）〜（ｃ）に示される研究結果を得たのである。
組成式：（Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＶＦ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６５、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足する、単一相構造の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
を設けた構造にすると、この結果の硬質被覆層は、一段とすぐれた潤滑性に加えて、高温硬さと耐熱性、さらに高温強度を備えたものとなるので、この硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆サーメット工具は、上記の難削材の高い高熱発生を伴う高速切削加工でも、切刃部に切粉が溶着することがなく、この結果チッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するようになること。
以上（ａ）〜（ｃ）に示される研究結果を得たのである。
この発明は、上記の研究結果に基づいてなされたものであって、基体の表面に、
（ａ）いずれも（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎからなる上部層と下部層で構成し、前記上部層は０．５〜１．５μｍ、前記下部層は２〜６μｍの層厚をそれぞれ有し、
（ｂ）上記上部層は、いずれも５〜２０ｎｍ（ナノメ−タ−）の層厚を有する薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有し、
上記薄層Ａは、
組成式：（Ｔｉ1-（Ａ＋Ｂ）ＡｌＡＶＢ）Ｎ（ただし、原子比で、Ａは０．０１〜０．１０、Ｂは０．５０〜０．７０を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
上記薄層Ｂは、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＶＤ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．２５〜０．４０、Ｄは０．２０〜０．３５を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、からなり、
（ｃ）上記下部層は、単一相構造を有し、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＶＦ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６５、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
からなる硬質被覆層を蒸着形成してなる、難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆サーメット工具に特徴を有するものである。
（ａ）いずれも（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎからなる上部層と下部層で構成し、前記上部層は０．５〜１．５μｍ、前記下部層は２〜６μｍの層厚をそれぞれ有し、
（ｂ）上記上部層は、いずれも５〜２０ｎｍ（ナノメ−タ−）の層厚を有する薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有し、
上記薄層Ａは、
組成式：（Ｔｉ1-（Ａ＋Ｂ）ＡｌＡＶＢ）Ｎ（ただし、原子比で、Ａは０．０１〜０．１０、Ｂは０．５０〜０．７０を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
上記薄層Ｂは、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＶＤ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．２５〜０．４０、Ｄは０．２０〜０．３５を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、からなり、
（ｃ）上記下部層は、単一相構造を有し、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＶＦ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６５、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層、
からなる硬質被覆層を蒸着形成してなる、難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する被覆サーメット工具に特徴を有するものである。
つぎに、この発明の被覆サーメット工具の硬質被覆層に関し、上記の通りに数値限定した理由を説明する。
（ａ）下部層の組成式および層厚
上記の通り、硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層におけるＡｌ成分には高温硬さおよび耐熱性を向上させ、一方同Ｔｉ成分には高温強度、さらに同Ｖ成分には潤滑性を向上させる作用があり、下部層ではＡｌ成分の含有割合を相対的に多くして、高い高温硬さおよび耐熱性を具備せしめるが、Ａｌの含有割合を示すＥ値がＴｉとＶとの合量に占める割合（原子比、以下同じ）で０．５０未満では、相対的にＴｉの割合が多くなって、難削材の高速切削加工に要求されるすぐれた高温硬さおよび耐熱性を確保することができず、摩耗進行が急激に促進するようになり、一方Ａｌの割合を示すＥ値が同０．６５を越えると、相対的にＴｉの割合が少なくなり過ぎて、高温強度が急激に低下し、この結果チッピング（微少欠け）などが発生し易くなることから、Ｅ値を０．５０〜０．６５と定めた。
また、Ｖの割合を示すＦ値がＴｉとＡｌとの合量に占める割合で、０．０１未満では、所定の潤滑性を確保することができず、一方同Ｆ値が０．０９を超えると、高温硬さおよび耐熱性が急激に低下するようになることから、Ｆ値を０．０１〜０．０９と定めた。
さらに、その層厚が２μｍ未満では、自身のもつすぐれた高温硬さおよび耐熱性を硬質被覆層に長期に亘って付与できず、工具寿命短命の原因となり、一方その層厚が６μｍを越えると、チッピングが発生し易くなることから、その層厚を２〜６μｍと定めた。
（ａ）下部層の組成式および層厚
上記の通り、硬質被覆層を構成する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層におけるＡｌ成分には高温硬さおよび耐熱性を向上させ、一方同Ｔｉ成分には高温強度、さらに同Ｖ成分には潤滑性を向上させる作用があり、下部層ではＡｌ成分の含有割合を相対的に多くして、高い高温硬さおよび耐熱性を具備せしめるが、Ａｌの含有割合を示すＥ値がＴｉとＶとの合量に占める割合（原子比、以下同じ）で０．５０未満では、相対的にＴｉの割合が多くなって、難削材の高速切削加工に要求されるすぐれた高温硬さおよび耐熱性を確保することができず、摩耗進行が急激に促進するようになり、一方Ａｌの割合を示すＥ値が同０．６５を越えると、相対的にＴｉの割合が少なくなり過ぎて、高温強度が急激に低下し、この結果チッピング（微少欠け）などが発生し易くなることから、Ｅ値を０．５０〜０．６５と定めた。
また、Ｖの割合を示すＦ値がＴｉとＡｌとの合量に占める割合で、０．０１未満では、所定の潤滑性を確保することができず、一方同Ｆ値が０．０９を超えると、高温硬さおよび耐熱性が急激に低下するようになることから、Ｆ値を０．０１〜０．０９と定めた。
さらに、その層厚が２μｍ未満では、自身のもつすぐれた高温硬さおよび耐熱性を硬質被覆層に長期に亘って付与できず、工具寿命短命の原因となり、一方その層厚が６μｍを越えると、チッピングが発生し易くなることから、その層厚を２〜６μｍと定めた。
（ｂ）上部層の薄層Ａの組成式
上部層の薄層Ａの（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）ＮにおけるＶ成分は、上記の通り相対的に含有割合を著しく高くして、潤滑性を向上させ、もって高熱発生を伴う難削材の高速切削加工に適応させる目的で含有するものであり、したがってＢ値が０．５０未満では所望のすぐれた潤滑性を確保することができず、一方Ｂ値が０．７０を越えると、層自体が具備すべき高温強度を確保することができなくなり、チッピングが発生し易くなることから、Ｂ値を０．５０〜０．７０と定めた。
また、Ａｌの割合を示すＡ値がＴｉとＶとの合量に占める割合で、０．０１未満では、最低限の高温硬さおよび耐熱性を確保することができず、摩耗促進の原因となり、一方同Ａ値が０．１０を超えると、高温強度に低下傾向が現れるようになり、チッピング発生の原因となることから、Ａ値を０．０１〜０．１０と定めた。
上部層の薄層Ａの（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）ＮにおけるＶ成分は、上記の通り相対的に含有割合を著しく高くして、潤滑性を向上させ、もって高熱発生を伴う難削材の高速切削加工に適応させる目的で含有するものであり、したがってＢ値が０．５０未満では所望のすぐれた潤滑性を確保することができず、一方Ｂ値が０．７０を越えると、層自体が具備すべき高温強度を確保することができなくなり、チッピングが発生し易くなることから、Ｂ値を０．５０〜０．７０と定めた。
また、Ａｌの割合を示すＡ値がＴｉとＶとの合量に占める割合で、０．０１未満では、最低限の高温硬さおよび耐熱性を確保することができず、摩耗促進の原因となり、一方同Ａ値が０．１０を超えると、高温強度に低下傾向が現れるようになり、チッピング発生の原因となることから、Ａ値を０．０１〜０．１０と定めた。
（ｃ）上部層の薄層Ｂの組成式
上部層の薄層Ｂにおいては、上記薄層Ａに比してＶ成分の含有割合を相対的に低くし、かつＡｌ成分の含有割合を相対的に高く維持することで、前記薄層Ａに不足する高温硬さおよび耐熱性を具備せしめ、隣接する薄層Ａの高温硬さおよび耐熱性不足を補強し、もって、前記薄層Ａの有するすぐれた潤滑性と、前記薄層Ｂの有する相対的に高い高温硬さおよび耐熱性を具備した上部層を形成するものであるが、組成式におけるＡｌの含有割合を示すＣ値が０．２５未満になると、所定の高温硬さおよび耐熱性を確保することができず、これが摩耗促進の原因となり、一方同Ｃ値が０．４０を越えると、高温強度が急激に低下するようになり、上部層自体にチッピングが発生し易くなることから、Ｃ値を０．２５〜０．４０と定めた。
また、Ｖの割合を示すＤ値がＴｉとＡｌとの合量に占める割合で、０．２０未満では、上部層全体の潤滑性低下が避けられず、一方同Ｄ値が０．３５を超えると、上部層全体の高温強度が急激に低下することから、Ｄ値を０．２０〜０．３５と定めた。
上部層の薄層Ｂにおいては、上記薄層Ａに比してＶ成分の含有割合を相対的に低くし、かつＡｌ成分の含有割合を相対的に高く維持することで、前記薄層Ａに不足する高温硬さおよび耐熱性を具備せしめ、隣接する薄層Ａの高温硬さおよび耐熱性不足を補強し、もって、前記薄層Ａの有するすぐれた潤滑性と、前記薄層Ｂの有する相対的に高い高温硬さおよび耐熱性を具備した上部層を形成するものであるが、組成式におけるＡｌの含有割合を示すＣ値が０．２５未満になると、所定の高温硬さおよび耐熱性を確保することができず、これが摩耗促進の原因となり、一方同Ｃ値が０．４０を越えると、高温強度が急激に低下するようになり、上部層自体にチッピングが発生し易くなることから、Ｃ値を０．２５〜０．４０と定めた。
また、Ｖの割合を示すＤ値がＴｉとＡｌとの合量に占める割合で、０．２０未満では、上部層全体の潤滑性低下が避けられず、一方同Ｄ値が０．３５を超えると、上部層全体の高温強度が急激に低下することから、Ｄ値を０．２０〜０．３５と定めた。
（ｄ）上部層の薄層Ａと薄層Ｂの層厚
それぞれの層厚が５ｎｍ未満ではそれぞれの薄層を上記の組成で明確に形成することが困難であり、この結果上部層に所望のすぐれた潤滑性、さらに所定の高温硬さと耐熱性を確保することができなくなり、またそれぞれの層厚が２０ｎｍを越えるとそれぞれの薄層がもつ欠点、すなわち薄層Ａであれば高温硬さと耐熱性不足、薄層Ｂであれば潤滑性不足が層内に局部的に現れ、これが原因でチッピングが発生し易くなったり、摩耗進行が促進されるようになることから、それぞれの層厚を５〜２０ｎｍと定めた。
それぞれの層厚が５ｎｍ未満ではそれぞれの薄層を上記の組成で明確に形成することが困難であり、この結果上部層に所望のすぐれた潤滑性、さらに所定の高温硬さと耐熱性を確保することができなくなり、またそれぞれの層厚が２０ｎｍを越えるとそれぞれの薄層がもつ欠点、すなわち薄層Ａであれば高温硬さと耐熱性不足、薄層Ｂであれば潤滑性不足が層内に局部的に現れ、これが原因でチッピングが発生し易くなったり、摩耗進行が促進されるようになることから、それぞれの層厚を５〜２０ｎｍと定めた。
（ｅ）上部層の層厚
その層厚が０．５μｍ未満では、自身のもつすぐれた潤滑性および所定の高温硬さと耐熱性を硬質被覆層に長期に亘って付与できず、工具寿命短命の原因となり、一方その層厚が１．５μｍを越えると、チッピングが発生し易くなることから、その層厚を０．５〜１．５μｍと定めた。
その層厚が０．５μｍ未満では、自身のもつすぐれた潤滑性および所定の高温硬さと耐熱性を硬質被覆層に長期に亘って付与できず、工具寿命短命の原因となり、一方その層厚が１．５μｍを越えると、チッピングが発生し易くなることから、その層厚を０．５〜１．５μｍと定めた。
この発明の被覆サーメット工具は、硬質被覆層が（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなるが、硬質被覆層の上部層を薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造とすることによって、所定の高温硬さと耐熱性を保持した状態で、すぐれた潤滑性を具備せしめ、同単一相構造の下部層がすぐれた高温硬さと耐熱性を有することから、特に切粉が切刃部に溶着し易く、これが原因でチッピングが発生し易くなる高熱発生を伴なう難削材の高速切削加工でも、前記硬質被覆層にチッピングの発生なく、すぐれた耐摩耗性を長期に亘って発揮するものである。
つぎに、この発明の被覆サーメット工具を実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも１〜３μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃr3 Ｃ2 粉末、ＴｉＮ粉末、ＴａＮ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、ボールミルで７２時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａ の圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を６Ｐａの真空中、温度：１４００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＷＣ基超硬合金製の基体Ａ−１〜Ａ−１０を形成した。
また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの範囲内の所定の平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比でＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を２ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分にＲ：０．０３のホーニング加工を施してＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４０８のチップ形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の基体Ｂ−１〜Ｂ−６を形成した。
（ａ）ついで、上記の基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図１に示されるアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル上の中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に外周部にそって装着し、一方側のカソード電極（蒸発源）として、それぞれ表３，４に示される目標組成に対応した成分組成をもった上部層の薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金、他方側のカソード電極（蒸発源）として、同じくそれぞれ表３，４に示される目標組成に対応した成分組成をもった上部層の薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金を前記回転テーブルを挟んで対向配置し、また前記両Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金から９０度ずれた位置に前記回転テーブルに沿ってカソード電極（蒸発源）として下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金を装着し、
（ｂ）まず、装置内を排気して０．１Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、前記回転テーブル上で自転しながら回転する基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつ前記下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって基体表面を前記Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金によってボンバード洗浄し、
（ｃ）装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して３Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつ前記下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記基体の表面に、表３，４に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層を硬質被覆層の下部層として蒸着形成し、
（ｄ）ついで、装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加した状態で、前記薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極との間に５０〜２００Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、前記基体の表面に所定層厚の薄層Ａを形成し、前記薄層Ａ形成後、アーク放電を停止し、代って前記薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極間に同じく５０〜２００Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、所定層厚の薄層Ｂを形成した後、アーク放電を停止し（この場合薄層Ｂの形成から開始してもよい）、再び前記薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極間のアーク放電による薄層Ａの形成と、前記薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極間のアーク放電による薄層Ｂの形成を交互に繰り返し行い、もって前記基体の表面に、層厚方向に沿って表３，４に示される目標組成および一層目標層厚の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層からなる上部層を同じく表３，４に示される全体目標層厚で蒸着形成することにより、本発明被覆サーメット工具としての本発明表面被覆サーメット製スローアウエイチップ（以下、本発明被覆チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
（ｂ）まず、装置内を排気して０．１Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、前記回転テーブル上で自転しながら回転する基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつ前記下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって基体表面を前記Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金によってボンバード洗浄し、
（ｃ）装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して３Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつ前記下部層形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって前記基体の表面に、表３，４に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層を硬質被覆層の下部層として蒸着形成し、
（ｄ）ついで、装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して２Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する基体に−１００Ｖの直流バイアス電圧を印加した状態で、前記薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極との間に５０〜２００Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、前記基体の表面に所定層厚の薄層Ａを形成し、前記薄層Ａ形成後、アーク放電を停止し、代って前記薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極間に同じく５０〜２００Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、所定層厚の薄層Ｂを形成した後、アーク放電を停止し（この場合薄層Ｂの形成から開始してもよい）、再び前記薄層Ａ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極間のアーク放電による薄層Ａの形成と、前記薄層Ｂ形成用Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極間のアーク放電による薄層Ｂの形成を交互に繰り返し行い、もって前記基体の表面に、層厚方向に沿って表３，４に示される目標組成および一層目標層厚の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層からなる上部層を同じく表３，４に示される全体目標層厚で蒸着形成することにより、本発明被覆サーメット工具としての本発明表面被覆サーメット製スローアウエイチップ（以下、本発明被覆チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、これら基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、それぞれ図２に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、カソード電極（蒸発源）として、それぞれ表５に示される目標組成に対応した成分組成をもったＴｉ−Ａｌ−Ｖ合金を装着し、まず、装置内を排気して０．１Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、前記基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつカソード電極の前記Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって基体表面を前記Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金でボンバード洗浄し、ついで装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して３Ｐａの反応雰囲気とすると共に、前記基体に印加するバイアス電圧を−１００Ｖに下げて、前記Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ合金のカソード電極とアノード電極との間にアーク放電を発生させ、もって前記基体Ａ−１〜Ａ−１０およびＢ−１〜Ｂ−６のそれぞれの表面に、表５に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着形成することにより、従来被覆サーメット工具に相当する比較被覆サーメット工具としての比較表面被覆サーメット製スローアウエイチップ（以下、比較被覆チップと云う）１〜１６をそれぞれ製造した。
つぎに、上記の各種の被覆チップを、いずれも工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、本発明被覆チップ１〜１６および比較被覆チップ１〜１６について、
被削材：ＪＩＳ・ＳＵＳ３１６の丸棒、
切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．２ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ａ）でのステンレス鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は１２０ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭｎＨ２の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ｂ）での高マンガン鋼の乾式断続高速切削加工試験（通常の切削速度は１００ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＳＳ４００の丸棒、
切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ｃ）での軟鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ．）を行い、いずれの切削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表６に示した。
被削材：ＪＩＳ・ＳＵＳ３１６の丸棒、
切削速度：２４０ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．２ｍｍ、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ａ）でのステンレス鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は１２０ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭｎＨ２の長さ方向等間隔４本縦溝入り丸棒、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ｂ）での高マンガン鋼の乾式断続高速切削加工試験（通常の切削速度は１００ｍ／ｍｉｎ．）、
被削材：ＪＩＳ・ＳＳ４００の丸棒、
切削速度：４００ｍ／ｍｉｎ．、
切り込み：１．５ｍｍ、
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ．、
切削時間：１０分、
の条件（切削条件Ｃ）での軟鋼の乾式連続高速切削加工試験（通常の切削速度は２００ｍ／ｍｉｎ．）を行い、いずれの切削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。この測定結果を表６に示した。
原料粉末として、平均粒径：５．５μｍを有する中粗粒ＷＣ粉末、同０．８μｍの微粒ＷＣ粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、同１．２μｍのＮｂＣ粉末、同１．２μｍのＺｒＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ3Ｃ2粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同１．０μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ［質量比で、ＴｉＣ／ＷＣ＝５０／５０］粉末、および同１．８μｍのＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表７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、１００ＭＰａの圧力で所定形状の各種の圧粉体にプレス成形し、これらの圧粉体を、６Ｐａの真空雰囲気中、７℃／分の昇温速度で１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この温度に１時間保持後、炉冷の条件で焼結して、直径が８ｍｍ、１３ｍｍ、および２６ｍｍの３種の基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに前記の３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、表７に示される組合せで、切刃部の直径×長さがそれぞれ６ｍｍ×１３ｍｍ、１０ｍｍ×２２ｍｍ、および２０ｍｍ×４５ｍｍの寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の４枚刃スクエア形状をもったＷＣ基超硬合金製の基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８をそれぞれ製造した。
ついで、これらの基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面をアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表８に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなる下部層と、同じく層厚方向に沿って表８に示される目標組成および一層目標層厚の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層からなる上部層を同じく表８に示される全体目標層厚で蒸着形成することにより、本発明被覆サーメット工具としての本発明表面被覆サーメット製エンドミル（以下、本発明被覆エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、上記の基体（エンドミル）Ｃ−１〜Ｃ−８の表面をアセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、同じく表９に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆サーメット工具に相当する比較被覆サーメット工具としての比較表面被覆サーメット製エンドミル（以下、比較被覆エンドミルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
つぎに、上記本発明被覆エンドミル１〜８および比較被覆エンドミル１〜８のうち、本発明被覆エンドミル１〜３および比較被覆エンドミル１〜３については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＵＳ３０４の板材、
切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：１．５ｍｍ、
テーブル送り：２４０ｍｍ／分、
の条件でのステンレス鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は３０ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆エンドミル４〜６および比較被覆エンドミル４〜６については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣＭｎＨ２の板材、
切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：３．５ｍｍ、
テーブル送り：２３０ｍｍ／分、
の条件での高マンガン鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は３０ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆エンドミル７，８および比較被覆エンドミル７，８については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＳ４００の板材、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：８ｍｍ、
テーブル送り：４８０ｍｍ／分、
の条件での軟鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は１００ｍ／ｍｉｎ．）をそれぞれ行い、いずれの溝切削加工試験でも切刃部の外周刃の逃げ面摩耗幅が使用寿命の目安とされる０．１ｍｍに至るまでの切削溝長を測定した。この測定結果を表８，９にそれぞれ示した。
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＵＳ３０４の板材、
切削速度：６０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：１．５ｍｍ、
テーブル送り：２４０ｍｍ／分、
の条件でのステンレス鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は３０ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆エンドミル４〜６および比較被覆エンドミル４〜６については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣＭｎＨ２の板材、
切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：３．５ｍｍ、
テーブル送り：２３０ｍｍ／分、
の条件での高マンガン鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は３０ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆エンドミル７，８および比較被覆エンドミル７，８については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＳ４００の板材、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ．、
溝深さ（切り込み）：８ｍｍ、
テーブル送り：４８０ｍｍ／分、
の条件での軟鋼の乾式高速溝切削加工試験（通常の切削速度は１００ｍ／ｍｉｎ．）をそれぞれ行い、いずれの溝切削加工試験でも切刃部の外周刃の逃げ面摩耗幅が使用寿命の目安とされる０．１ｍｍに至るまでの切削溝長を測定した。この測定結果を表８，９にそれぞれ示した。
上記の実施例２で製造した直径が８ｍｍ（基体Ｃ−１〜Ｃ−３形成用）、１３ｍｍ（基体Ｃ−４〜Ｃ−６形成用）、および２６ｍｍ（基体Ｃ−７、Ｃ−８形成用）の３種の丸棒焼結体を用い、この３種の丸棒焼結体から、研削加工にて、溝形成部の直径×長さがそれぞれ４ｍｍ×１３ｍｍ（基体Ｄ−１〜Ｄ−３）、８ｍｍ×２２ｍｍ（基体Ｄ−４〜Ｄ−６）、および１６ｍｍ×４５ｍｍ（基体Ｄ−７、Ｄ−８）の寸法、並びにいずれもねじれ角３０度の２枚刃形状をもったＷＣ基超硬合金製の基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８をそれぞれ製造した。
ついで、これらの基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の切刃に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図１に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、表１０に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなる下部層と、同じく層厚方向に沿って表１０に示される目標組成および一層目標層厚の薄層Ａと薄層Ｂの交互積層からなる上部層を同じく表１０に示される全体目標層厚で蒸着形成することにより、本発明被覆サーメット工具としての本発明表面被覆サーメット製ドリル（以下、本発明被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、上記の基体（ドリル）Ｄ−１〜Ｄ−８の表面に、ホーニングを施し、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、同じく図２に示されるアークイオンプレーティング装置に装入し、上記実施例１と同一の条件で、同じく表１１に示される目標組成および目標層厚の単一相構造を有する（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着することにより、従来被覆サーメット工具に相当する比較被覆サーメット工具としての比較表面被覆サーメット製ドリル（以下、比較被覆ドリルと云う）１〜８をそれぞれ製造した。
つぎに、上記本発明被覆ドリル１〜８および比較被覆ドリル１〜８のうち、本発明被覆ドリル１〜３および比較被覆ドリル１〜３については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＳ４００の板材、
切削速度：９０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：６ｍｍ、
の条件での軟鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は４５ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆ドリル４〜６および比較被覆ドリル４〜６については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＵＳ３１６の板材、
切削速度：５５ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：１０ｍｍ、
の条件でのステンレス鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は２５ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆ドリル７，８および比較被覆ドリル７，８については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣＭｎＨ２の板材、
切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：２０ｍｍ、
の条件での合金工具鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は２５ｍ／ｍｉｎ．）、をそれぞれ行い、いずれの湿式高速穴あけ切削加工試験（水溶性切削油使用）でも先端切刃面の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るまでの穴あけ加工数を測定した。この測定結果を表８にそれぞれ示した。
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＳ４００の板材、
切削速度：９０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：６ｍｍ、
の条件での軟鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は４５ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆ドリル４〜６および比較被覆ドリル４〜６については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＵＳ３１６の板材、
切削速度：５５ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：１０ｍｍ、
の条件でのステンレス鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は２５ｍ／ｍｉｎ．）、本発明被覆ドリル７，８および比較被覆ドリル７，８については、
被削材−平面：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍの寸法をもったＪＩＳ・ＳＣＭｎＨ２の板材、
切削速度：５０ｍ／ｍｉｎ．、
送り：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、
穴深さ：２０ｍｍ、
の条件での合金工具鋼の湿式高速穴あけ切削加工試験（通常の切削速度は２５ｍ／ｍｉｎ．）、をそれぞれ行い、いずれの湿式高速穴あけ切削加工試験（水溶性切削油使用）でも先端切刃面の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るまでの穴あけ加工数を測定した。この測定結果を表８にそれぞれ示した。
この結果得られた本発明被覆サーメット工具としての本発明被覆チップ１〜１６、本発明被覆エンドミル１〜８、および本発明被覆ドリル１〜８の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎからなる硬質被覆層を構成する上部層の薄層Ａおよび薄層Ｂ、さらに同下部層の組成、並びに従来被覆サーメット工具に相当する比較被覆サーメット工具としての比較被覆チップ１〜１６、比較被覆エンドミル１〜８、および比較被覆ドリル１〜８の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎからなる硬質被覆層の組成を、透過型電子顕微鏡を用いてのエネルギー分散型Ｘ線分析法により測定したところ、それぞれ目標組成と実質的に同じ組成を示した。
また、上記の硬質被覆層の構成層の平均層厚を透過型電子顕微鏡を用いて断面測定したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均値（５ヶ所の平均値）を示した。
表３〜１１に示される結果から、本発明被覆サーメット工具は、いずれも硬質被覆層がそれぞれ組成の異なる、（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎからなる単一相構造の下部層と、層厚がそれぞれ５〜２０ｎｍの薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有する上部層で構成され、前記下部層がすぐれた高温硬さおよび耐熱性、さらに前記上部層がすぐれた潤滑性を有し、硬質被覆層はこれらのすぐれた特性を兼ね備えたものとなるので、特に軟鋼やステンレス鋼、さらに高マンガン鋼などの粘性の高い難削材の高い発熱を伴う高速切削加工に用いた場合にも、すぐれた潤滑性を発揮し、切削時に切粉が切刃部に溶着することがなく、すぐれた耐チッピング性を発揮するのに対して、硬質被覆層が単一相構造の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ層からなる比較被覆サーメット工具は、前記難削材の高速切削加工では、特に潤滑性不足が原因で切刃部にチッピングが発生し、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明の被覆サーメット工具は、特に各種の炭素鋼や低合金鋼、さらに普通鋳鉄などの高速切削条件での切削加工は勿論のこと、特に難削材の高熱発生を伴なう高速切削加工でもすぐれた耐チッピング性を発揮し、長期に亘ってすぐれた切削性能を示すものであり、被削材に対して広い汎用性を有するものであるから、切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。
Claims (1)
- 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成されたサーメット基体の表面に、
（ａ）いずれもＴｉとＡｌとＶ（バナジウム）の複合窒化物からなる上部層と下部層で構成し、前記上部層は０．５〜１．５μｍ、前記下部層は２〜６μｍの層厚をそれぞれ有し、
（ｂ）上記上部層は、いずれも５〜２０ｎｍ（ナノメ−タ−）の層厚を有する薄層Ａと薄層Ｂの交互積層構造を有し、
上記薄層Ａは、
組成式：（Ｔｉ1-（Ａ＋Ｂ）ＡｌＡＶＢ）Ｎ（ただし、原子比で、Ａは０．０１〜０．１０、Ｂは０．５０〜０．７０を示す）を満足するＴｉとＡｌとＶの複合窒化物層、
上記薄層Ｂは、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｃ＋Ｄ）ＡｌＣＶＤ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｃは０．２５〜０．４０、Ｄは０．２０〜０．３５を示す）を満足するＴｉとＡｌとＶの複合窒化物層、からなり、
（ｃ）上記下部層は、単一相構造を有し、
組成式：（Ｔｉ1-（Ｅ＋Ｆ）ＡｌＥＶＦ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｅは０．５０〜０．６５、Ｆは０．０１〜０．０９を示す）を満足するＴｉとＡｌとＶの複合窒化物層、
からなる硬質被覆層を蒸着形成してなる、難削材の高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具。
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