JP5662680B2 - Surface coated cutting tool - Google Patents

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Description

本発明は、基材と該基材上に形成された被膜とを備える表面被覆切削工具に関する。   The present invention relates to a surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating formed on the substrate.

種々の被削材を切削加工するのに用いられる表面被覆切削工具は、WC基超硬合金、サーメット、高速度鋼等の硬質の基材に対してその表面の耐摩耗性を改善したり表面保護機能を改善したりすることを目的として、TiN、TiCN、TiAlN等の硬質被膜でその表面を被覆することが行なわれてきた。特にTiAlNからなる被膜は優れた耐摩耗性を示すことから、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物等からなる被膜に代わってこのような表面被覆切削工具の被膜として広く用いられている。   Surface-coated cutting tools used to cut various work materials can improve the surface wear resistance of hard substrates such as WC-base cemented carbide, cermet, high-speed steel, etc. For the purpose of improving the protective function, the surface has been coated with a hard coating such as TiN, TiCN, TiAlN or the like. In particular, since a coating made of TiAlN exhibits excellent wear resistance, it is widely used as a coating for such surface-coated cutting tools in place of a coating made of titanium nitride, carbide, carbonitride, or the like.

しかしながら、被削材が多様化していることおよび加工効率を向上させるために高速の切削加工が求められることなどの理由から、以前に比し切削工具の寿命は非常に短くなっている。さらに、最近の切削工具の動向として、地球環境保全の観点から切削油剤を用いない乾式の加工(ドライ加工)が求められる傾向にある。   However, the life of cutting tools is much shorter than before due to the diversification of work materials and the need for high-speed cutting to improve processing efficiency. Furthermore, as a recent trend of cutting tools, there is a tendency that dry processing (dry processing) without using a cutting fluid is required from the viewpoint of global environmental conservation.

このため切削工具に要求される特性はますます高度なものとなっており、以って表面被覆切削工具の被膜に対しても種々の高度な特性が要求されている。   For this reason, the characteristics required for cutting tools are becoming increasingly sophisticated, and various advanced characteristics are also required for the coating of surface-coated cutting tools.

このような要求に応える試みとして、TiAlの炭化物、炭窒化物、複合窒化物のおいて、Alの一部をCr、Ce、Mo、Nb等に置き換えた被膜が提案されている。たとえば、難削材の重切削加工における耐チッピング性を改善するものとして、硬質被覆層として、層厚方向にそってAl成分最高含有点とAl成分不含有点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつAl成分最高含有点からAl成分不含有点へ、およびAl成分不含有点からAl成分最高含有点へAl成分含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有する被膜を設けることが検討されている。この被膜においては、上記Al成分最高含有点は組成式[Ti1-(X+Z)AlXZ]N(ただし、XおよびZは原子比であり、Xは0.40〜0.65、Zは0.05〜0.20)を満足し、上記Al成分不含有点は組成式(Ti1-ZZ)N(ただし、Zは原子比であり、Zは0.05〜0.20)を満足し、かつ隣り合う上記Al成分最高含有点とAl成分不含有点の間隔が、0.01〜0.1μmであることを特徴とする(特開2003−300105号公報(特許文献1))。また、特開平12−061708号公報(特許文献2)において、TiもしくはTiとAlを主成分とする窒化物、炭窒化物、窒硼化物、もしくは炭窒硼化物を被覆した被覆硬質合金において、該TiもしくはTiとAlの化合物皮膜のいずれか一種以上と、(Tix1-x)で表わされ、かつxは0.9以下である窒化物、炭窒化物、窒酸化物もしくは炭窒酸化物の皮膜のいずれか一種とを、少なくとも3層被覆したことを特徴とする被覆硬質工具が提案されている。しかしながら、これらの被膜は、上述のような高度な特性の要求を満たすものではなく、さらなる耐チッピング性等の向上が求められている。As an attempt to meet such a requirement, a coating in which a part of Al is replaced with Cr, Ce, Mo, Nb or the like in TiAl carbide, carbonitride, and composite nitride has been proposed. For example, in order to improve chipping resistance in heavy cutting of difficult-to-cut materials, as a hard coating layer, Al component highest content points and Al component non-content points are alternately spaced at predetermined intervals along the layer thickness direction. Provide a coating having a component concentration distribution structure that repeatedly exists and the Al component content continuously changes from the Al component highest content point to the Al component non-content point and from the Al component non-content point to the Al component highest content point It is being considered. In this film, the Al component maximum content point is the composition formula [Ti 1- (X + Z) Al X V Z ] N (where X and Z are atomic ratios, and X is 0.40 to 0.65). , Z satisfies 0.05 to 0.20), and the Al component-free point is the composition formula (Ti 1 -Z V Z ) N (where Z is an atomic ratio, and Z is 0.05 to 0). .20) and the distance between adjacent Al component highest content point and Al component non-contained point is 0.01 to 0.1 μm (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-300105 (Patent) Literature 1)). Further, in JP-A-12-061708 (Patent Document 2), in a coated hard alloy coated with nitride, carbonitride, borohydride, or carbonitride containing Ti or Ti and Al as main components, Any one or more of the Ti or Ti and Al compound film, and a nitride, carbonitride, nitride oxide or carbon represented by (Ti x V 1-x ) and x is 0.9 or less A coated hard tool characterized in that at least three layers of any one of the nitrided oxide films are coated has been proposed. However, these coatings do not satisfy the above-mentioned requirements for advanced characteristics, and further improvements in chipping resistance and the like are required.

また、TiAl系被膜において、Alの一部をCrに置き換えたものとして(TiaAlbCrc)(C1-dd)からなる硬質被膜が提案されている(式中、0.02≦a≦0.30、0.55≦b≦0.765、0.06≦c、a+b+c=1、0.5≦d≦1(a、b、cはそれぞれTi、Al、Crの原子比を示し、dはNの原子比を示す。)、または0.02≦a≦0.175、0.765≦b、4(b−0.75)≦c、a+b+c=1、0.5≦d≦1)((特開2003−071610号公報)特許文献3)。この提案においては、被膜の成分としてTiとAlに対してCrを混在させたことにより、高硬度である岩塩型のAlNの結晶構造を従来のTiAlN被膜に対してさらに高い含有率で含むことができるとされており、以って硬度が向上することからより高度な耐摩耗性を付与することができるとされている。また、耐酸化性に優れるCrとAlの含有率も同時に向上させられるため、より硬度な耐酸化性も付与することができるとされている。しかしながら、Alを必須の構成成分として含むものであるため、Alに起因するクレーター摩耗(すくい面の摩耗現象)を防止することは困難であった。一方、0.05〜0.5μmの平均層厚を有し、組成式(Ti1-XCrX)N(ただし、原子比で、Xは0.05〜0.20を示す)を満足し、さらに、Cu−Kα線を用いたX線回折装置による測定で、(200)面に最高ピークが現われ、かつ前記最高ピークの半価幅が2θで0.9度以下であるX線回折パターンを示すTi−Cr複合窒化物層からなる結晶配向履歴層を有する硬質被膜が提案されている((特開2003−136305号公報)特許文献4)。かかる被膜は、Alを含まないことからクレーター摩耗の発生はある程度防止されるものと考えられるが、(200)面に最高ピークが現われるという結晶構造を有することから十分な硬度を有することができず、耐摩耗性をさらに改善することが求められていた。Further, a hard coating made of (Ti a Al b Cr c ) (C 1-d N d ) has been proposed as a TiAl-based coating in which a part of Al is replaced by Cr (wherein 0.02 ≦ a ≦ 0.30, 0.55 ≦ b ≦ 0.765, 0.06 ≦ c, a + b + c = 1, 0.5 ≦ d ≦ 1 (a, b, and c are atomic ratios of Ti, Al, and Cr, respectively. D represents the atomic ratio of N.), or 0.02 ≦ a ≦ 0.175, 0.765 ≦ b, 4 (b−0.75) ≦ c, a + b + c = 1, 0.5 ≦ d ≦ 1) (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-071610) Patent Document 3). In this proposal, by mixing Cr with Ti and Al as a component of the film, the crystal structure of rock salt type AlN having a high hardness is included at a higher content than the conventional TiAlN film. It is said that it is possible to provide higher wear resistance because of the improved hardness. Moreover, since the content rate of Cr and Al which is excellent in oxidation resistance is also improved at the same time, it is said that it is possible to impart higher hardness oxidation resistance. However, since Al is contained as an essential component, it has been difficult to prevent crater wear (a rake face wear phenomenon) caused by Al. On the other hand, it has an average layer thickness of 0.05 to 0.5 μm and satisfies the composition formula (Ti 1-X Cr X ) N (wherein X is 0.05 to 0.20 in terms of atomic ratio). Further, an X-ray diffraction pattern in which the highest peak appears on the (200) plane and the half-value width of the highest peak is 2θ at 0.9 degrees or less as measured by an X-ray diffractometer using Cu-Kα rays. There has been proposed a hard film having a crystal orientation history layer composed of a Ti—Cr composite nitride layer showing (Patent Document 4) (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-136305). Although such a coating does not contain Al, the occurrence of crater wear is considered to be prevented to some extent, but since it has a crystal structure in which the highest peak appears on the (200) plane, it cannot have sufficient hardness. There was a need to further improve the wear resistance.

TiAl系被膜において、Alの一部をNbに置き換えたものとしては、炭化タングステン基超硬合金基体または炭窒化チタン系サーメット基体の表面に、TiとNbの複合窒化物からなる硬質被覆層を1〜15μmの全体平均層厚で物理蒸着してなる表面被覆超硬合金製切削工具が検討されている(特開2003−340609号公報(特許文献5))。この切削工具においては、被膜厚さ方向にそって、Nb最高含有点とNb最低含有点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつNb最高含有点からNb最低含有点へ、およびNb最低含有点からNb最高含有点へNb含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有している。また、上記Nb最高含有点は組成式(Ti1-XNbX)N(ただし、Xは原子比であり、Xは0.30〜0.50)を満たし、上記Nb最低含有点は組成式(Ti1-YNbY)N(ただし、Yは原子比であり、Yは0.05〜0.25)を満たし、かつ隣り合う上記Nb最高含有点とNb最低含有点との間隔が、0.01〜0.1μmとすることが提案されている。これは、高温硬度に優れるが低靭性および低強度である上記組成(Ti1-XNbX)Nの特性を、(Ti1-YNbY)Nにより補完させるものである。しかしながら、原料を複数組成準備する必要があり、また2つの層の層間隔を最適化する必要があるなど、煩雑な面があり、被膜全体が単一組成で上記要求を満足する表面被覆切削工具が望まれていた。また、特開平12−218407号公報(特許文献6)においては、Si、Cr、Nbの1種もしくは2種以上が被膜の金属成分のみの原子%で10%以上60%以下であり、残部がTiで構成される窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物のいずれかであるa層と、Alが被膜の金属成分のみの原子%で40%より多く75%以下であり、残部がTiで構成される窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物のいずれかであるb層とが、それぞれ一層以上交互に積層され、かつb層が母材表面直上にあることを特徴とする硬質皮膜被覆工具が提案されているが、耐欠損性の向上が十分とはいえなかった。In the TiAl-based coating, a part of Al is replaced with Nb. A hard coating layer made of a composite nitride of Ti and Nb is formed on the surface of a tungsten carbide-based cemented carbide substrate or a titanium carbonitride-based cermet substrate. A surface-coated cemented carbide cutting tool formed by physical vapor deposition with an overall average layer thickness of ˜15 μm has been studied (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-340609 (Patent Document 5)). In this cutting tool, the Nb highest content point and the Nb lowest content point alternately and repeatedly exist at predetermined intervals along the film thickness direction, and from the Nb highest content point to the Nb lowest content point, and Nb It has a component concentration distribution structure in which the Nb content continuously changes from the lowest content point to the highest Nb content point. The Nb highest content point satisfies the composition formula (Ti 1-X Nb x ) N (where X is an atomic ratio, X is 0.30 to 0.50), and the Nb lowest content point is the composition formula. (Ti 1-Y Nb Y ) N (where Y is an atomic ratio, Y is 0.05 to 0.25) and the distance between the adjacent Nb highest content point and the Nb lowest content point adjacent to each other is It has been proposed to be 0.01 to 0.1 μm. This complements the characteristics of the composition (Ti 1-X Nb X ) N, which is excellent in high-temperature hardness but low toughness and low strength, with (Ti 1-Y Nb Y ) N. However, it is necessary to prepare multiple compositions of raw materials, and it is necessary to optimize the interval between the two layers. This is a surface-coated cutting tool that satisfies the above requirements with a single coating composition as a whole. Was desired. In JP-A-12-218407 (Patent Document 6), one or more of Si, Cr, and Nb is 10% or more and 60% or less in atomic percent of only the metal component of the film, and the balance is A layer which is any one of nitride, carbonitride, oxynitride, oxycarbonitride composed of Ti, and Al is more than 40% and 75% or less in atomic% of only the metal component of the coating, More than one layer each of nitride, carbonitride, oxynitride, and oxycarbonitride, each of which is composed of Ti, is alternately stacked, and the layer b is immediately above the base material surface. Although a hard film coated tool characterized by the above has been proposed, the improvement in fracture resistance has not been sufficient.

TiAl系被膜において、Alの一部をMoに置き換えた被膜が特開平9−300105号公報(特許文献7)に開示されているが、被膜としてAlを必須の構成成分として含むものであるため、Alに起因するクレーター摩耗(すくい面の摩耗現象)を防止することは困難であった。一方、組成式(Tix1-x)Cy1-y(ただし、原子比で、0.4≦x≦1、0≦y≦1.0を示す)を満足する被膜がTiCN−Co−Ni合金であるサーメット上への形成ということで提案されている(特開2004−090289号公報(特許文献8))。この被膜においては、配向性の規定がなされておらず、また、添加元素の濃度範囲も不明であり、十分な耐酸化性を有する被膜を達成できておらず、結果として耐摩耗性の更なる改善が求められるものであった。In the TiAl-based film, a film in which a part of Al is replaced with Mo is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-300105 (Patent Document 7). However, since the film contains Al as an essential constituent, It was difficult to prevent crater wear (a rake face wear phenomenon). On the other hand, a film satisfying the composition formula (Ti x M 1-x ) C y N 1-y (provided that the atomic ratio is 0.4 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1.0) is TiCN−. It has been proposed that it is formed on a cermet that is a Co—Ni alloy (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-090289 (Patent Document 8)). In this film, the orientation is not defined, the concentration range of the additive element is unknown, and a film having sufficient oxidation resistance cannot be achieved, resulting in further wear resistance. Improvement was required.

また、切削工具の特性を向上させる被膜として、特公昭61−057904号公報(特許文献9)にはIVa族、Va族、VIa族の金属の窒化物からなる被膜が提案されている。しかし、単にこれらの元素を組合わせて用いただけでは、上記のような効果が得られない場合も多く、特性を向上させる効果的な被膜を得るために、上記金属およびその組成については種々の検討がなされている。たとえば特開平2−050948号公報(特許文献10)には、化学式[TixZryHfz]Nv(x+y+z=1、0.4≦x≦0.95、0.05≦y≦0.5、0.05≦z≦0.5、0.8≦v≦1.0)で示される複合化合物からなる層をイオンビームミキシング法を用いて切削工具表面に設ける被膜の製造方法が提案されている。しかしながら、該方法で得られる複合化合物からなる層はZrが必須成分として含まれており、Zrの存在による刃先の耐欠損性を十分に改善できたものではなかった。また、一般に切削工具等の表面硬化に用いられているTiAlNからなる被膜の特性を向上させる技術として、特開2000−334607号公報(特許文献11)には、TiAl系化合物とB、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、Wを一部含むTiSi系化合物との積層構造を有する被膜が提案されており、特開2002−337007号公報(特許文献12)には、金属成分として相対的にSiに富むCr、AlおよびSiを含む層と、相対的にSiに乏しいCr、AlおよびSiを含む層とから構成され、CrおよびAlとC、N、O、およびBの少なくとも一種との化合物からなる硬質層であって、Crの一部をIVa族、Va族、VIa族の金属およびYのうち一種以上の元素で置き換えてなる硬質層が開示されている。しかしながら、これらの文献に開示された被膜は、Siを必須成分として含むため、Siの存在による刃先の耐欠損性の低下を防止することは困難であった。また、Alを必須成分とするために、切削時のクレーター摩耗の進行の抑制が不可能であった。さらに、特開2000−129420号公報(特許文献13)には、高温摺動部材の表面特性を向上させる被膜が開示されている。この被膜は、表面特性として特にTiN膜の課題である耐高温腐食性の改善を図ることを目的とするものであり、その被膜の形成方法としてダイナミックミキシング法を適用することが記載されている。しかしながら、当該方法により形成された被膜の構造では、表面被覆切削工具に必要とされる耐摩耗性、低摩擦係数および刃先の耐欠損性などを十分に向上させることができるものではなかった。Moreover, as a film for improving the characteristics of the cutting tool, Japanese Patent Publication No. 61-0579904 (Patent Document 9) proposes a film made of a nitride of a metal of group IVa, Va, or VIa. However, there are many cases where the above-mentioned effects cannot be obtained simply by using these elements in combination. In order to obtain an effective film that improves the characteristics, various studies have been made on the above metals and their compositions. Has been made. For example, JP-A 2-050948 (Patent Document 10), the chemical formula [Ti x Zr y Hf z] N v (x + y + z = 1,0.4 ≦ x ≦ 0.95,0.05 ≦ y ≦ 0. 5, 0.05 ≦ z ≦ 0.5, 0.8 ≦ v ≦ 1.0), and a method for producing a coating is proposed in which a layer made of a composite compound is provided on the surface of a cutting tool using an ion beam mixing method. ing. However, the layer made of the composite compound obtained by this method contains Zr as an essential component, and the fracture resistance of the cutting edge due to the presence of Zr has not been sufficiently improved. In addition, as a technique for improving the characteristics of a coating film made of TiAlN that is generally used for surface hardening of a cutting tool or the like, JP 2000-334607 A (Patent Document 11) discloses a TiAl-based compound and B, Al, and V. , Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W has been proposed a film having a laminated structure with a TiSi-based compound, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-337007 (Patent Document 12) And a layer containing Cr, Al and Si, which are relatively rich in Si as a metal component, and a layer containing Cr, Al and Si, which are relatively poor in Si, and Cr, Al and C, N, O, and Disclosed is a hard layer comprising a compound of at least one of B, wherein a part of Cr is replaced with one or more elements of metals of Group IVa, Va, VIa and Y. To have. However, since the coating disclosed in these documents contains Si as an essential component, it has been difficult to prevent a reduction in chipping resistance of the cutting edge due to the presence of Si. Further, since Al is an essential component, it is impossible to suppress the progress of crater wear during cutting. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-129420 (Patent Document 13) discloses a coating that improves the surface characteristics of a high-temperature sliding member. This coating is intended to improve the high temperature corrosion resistance, which is a problem of the TiN film, in particular as a surface property, and it is described that a dynamic mixing method is applied as a method for forming the coating. However, the structure of the coating formed by this method cannot sufficiently improve the wear resistance, the low friction coefficient, the chipping resistance of the blade edge, and the like required for the surface-coated cutting tool.

TiAl系被膜において、Alの一部を他原子に置き換えたものとして、特開2000−334607号公報(特許文献11)において、被膜金属成分の原子%で、Siが10%以上60%以下、B、Al、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、TaおよびWの1種または2種以上の原子が10%未満、残りがTiから構成される窒化物、炭窒化物、酸窒化物、酸炭窒化物のいずれかであり、NaCl型結晶構造を有し、かつ格子定数が0.417nm以上0.423nm以下である被膜が提案されている。しかしながら、この提案においては、被膜としてSiを必須の構成成分として含むものであるため、Siの存在による刃先の耐欠損性低下を防止することは困難であった。   In the TiAl-based film, in which part of Al is replaced with other atoms, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-334607 (Patent Document 11), Si is 10% or more and 60% or less in terms of atomic% of the coating metal component, B Nitride, carbonitride, and oxynitridation in which one or more atoms of Al, V, Cr, Y, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, and W are less than 10% and the remainder is made of Ti A film having an NaCl type crystal structure and a lattice constant of 0.417 nm or more and 0.423 nm or less is proposed. However, in this proposal, since Si is included as an essential component as a coating, it is difficult to prevent a reduction in chipping resistance of the cutting edge due to the presence of Si.

特開平9−295204号公報(特許文献14)では、TiとAlの複合窒化物、炭窒化物または炭化物を被覆したスローアウェイインサートにおいて、Tiの一部が、Tiに対して0.05原子%以上60原子%以下の範囲でZr、Hf、Y、Si、W、Crのうち1種もしくは2種以上の元素に置換された組成を有する化合物からなる被膜層が提案されている。また、たとえば、TiおよびAlに、TiとAlに対し0.1原子%〜50原子%のZr、Hf、Cr、W、Y、Si、Ce、Nbから選択される1種もしくは2種以上の元素である第3成分を含む化合物からなる層と、Tiの窒化物もしくは炭窒化物からなる層を、各々少なくとも2層以上被覆した多層被覆が提案されている(特開平9−323204号公報(特許文献15))。しかしながら、これらの被膜はAlを必須成分として含むため、上記提案されているTiとAlにさらなる成分を含有する層のX線回折における(111)面の回折強度(I(111))に対する(200)面の回折強度(I(200))の値(I(200)/I(111))は1以上であり、また、Alを必須の構成成分として含むものであるため、Alに起因するクレーター摩耗(すくい面の摩耗現象)を防止することは困難であった。他方、Alを含まない組成の化合物からなる被膜が提案されている(特開2006−009059号公報(特許文献16))。しかしながら、該提案されている被膜は、基板上に直接形成するものであり、基材との密着力を向上させるためにタングステンの配合割合が比較的高いものであった。このため、耐酸化性が低く、高度な性能が要求される切削工具に用いた場合、所望の性能を発揮するものではなかった。
特開2003−300105号公報 特開平12−061708号公報 特開2003−071610号公報 特開2003−136305号公報 特開2003−340609号公報 特開平12−218407号公報 特開平9−300105号公報 特開2004−090289号公報 特公昭61−057904号公報 特開平2−050948号公報 特開2000−334607号公報 特開2002−337007号公報 特開2000−129420号公報 特開平9−295204号公報 特開平9−323204号公報 特開2006−009059号公報
In JP-A-9-295204 (Patent Document 14), in a throw-away insert coated with a composite nitride, carbonitride or carbide of Ti and Al, a part of Ti is 0.05 atomic% with respect to Ti. A coating layer made of a compound having a composition substituted with one or more elements of Zr, Hf, Y, Si, W, and Cr in the range of 60 atomic% or less has been proposed. In addition, for example, Ti and Al may be one or more selected from Zr, Hf, Cr, W, Y, Si, Ce, and Nb at 0.1 atomic% to 50 atomic% with respect to Ti and Al. A multilayer coating in which a layer made of a compound containing a third component, which is an element, and a layer made of Ti nitride or carbonitride is coated at least two or more layers has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-323204). Patent Document 15)). However, since these coatings contain Al as an essential component, (200) with respect to the diffraction intensity (I (111)) of the (111) plane in the X-ray diffraction of the layer containing further components in the proposed Ti and Al. ) Surface diffraction intensity (I (200)) value (I (200) / I (111)) is 1 or more, and Al is included as an essential constituent, so that crater wear due to Al ( It was difficult to prevent the rake face wear phenomenon). On the other hand, a film made of a compound having a composition not containing Al has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-009059 (Patent Document 16)). However, the proposed coating is formed directly on the substrate and has a relatively high blending ratio of tungsten in order to improve the adhesion to the base material. For this reason, when used for a cutting tool having low oxidation resistance and requiring high performance, the desired performance was not exhibited.
JP 2003-300105 A JP 12-061708 A JP 2003-071610 A JP 2003-136305 A JP 2003-340609 A JP-A-12-218407 JP-A-9-300105 JP 2004-090289 A Japanese Patent Publication No. 61-057904 JP-A-2-050948 JP 2000-334607 A JP 2002-337007 A JP 2000-129420 A Japanese Patent Laid-Open No. 9-295204 JP-A-9-323204 JP 2006-009059 A

本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、クレーター摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる被膜を備えた表面被覆切削工具を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described situation, and an object thereof is to provide a surface-coated cutting tool provided with a coating that can reduce crater wear and can impart high wear resistance. To do.

本発明の表面被覆切削工具は、基材と該基材上に形成された被膜とを備え、該被膜は、1以上の層を含み、この層のうち少なくとも1の層は、化学式Ti1-XXY(ただし、X、Yはそれぞれ原子比を示し、Xは0<X≦0.3であり、Yは0.1≦Y≦である。また、Zは硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。MはCr、Nb、Mo、Hf、TaまたはWであり、Al、SiおよびZrを含まない。)で示される第1化合物を含むチタン化合物層であることを特徴とする。 The surface-coated cutting tool of the present invention comprises a substrate and a coating formed on the substrate, and the coating includes one or more layers, and at least one of the layers has the chemical formula Ti 1- X M X Z Y (where X and Y are atomic ratios, X is 0 <X ≦ 0.3, Y is 0.1 ≦ Y ≦ 1 , and Z is boron, oxygen, .M indicative of at least one element selected from the group consisting of carbon, and nitrogen, represented by Cr, Nb, Mo, Hf, Ta or W der Ri, Al, does not contain Si and Zr.) It is a titanium compound layer containing the first compound.

上記化合物は、X線回折における(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが0≦B/A≦1となる結晶構造を有する。 The above compound that have a crystal structure that the ratio B / A of peak intensity B of the X-ray diffraction (111) plane of the peak intensity A (200) plane is 0 ≦ B / A ≦ 1.

上記第1化合物は、その結晶粒径が0.1nm以上200nm以下である。 The first compound, the crystal grain size of Ru der than 200nm or less 0.1 nm.

また、上記化学式Ti1-XXYにおけるMがCrの場合、Xは0<X≦0.15であることが好ましく、MがNbの場合、Xは0<X≦0.15であることが好ましい。また、MがCrの場合、上記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.46Å以上2.63Å以下であり、(200)面の面間隔が2.09Å以上2.15Å以下である結晶構造を有することが好ましい。Further, when M in the chemical formula Ti 1-X M X Z Y is Cr, X is preferably 0 <X ≦ 0.15, and when M is Nb, X is 0 <X ≦ 0.15. Preferably there is. When M is Cr, the first compound has a (111) plane spacing of 2.46 mm to 2.63 mm in X-ray diffraction, and a (200) plane spacing of 2.09 mm to 2 It is preferable to have a crystal structure that is 15 mm or less.

化学式Ti1-XXYにおけるMがMoの場合は、上記Xは0<X≦0.15であることが好ましく、上記MがHfの場合は、Xは0<X≦0.2であることが好ましい。また、MがHfの場合は、上記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.40Å以上2.55Å以下であり、(200)面の面間隔が2.09Å以上2.25Å以下である結晶構造を有することが好ましい。When M in the chemical formula Ti 1-X M X Z Y is Mo, X is preferably 0 <X ≦ 0.15, and when M is Hf, X is 0 <X ≦ 0.2. It is preferable that When M is Hf, the first compound has a (111) plane spacing of 2.40 mm to 2.55 mm in X-ray diffraction and a (200) plane spacing of 2.09 mm or more. It preferably has a crystal structure of 2.25 mm or less.

また、化学式Ti1-XXYにおけるMがTaの場合、Xは0<X≦0.15であることが好ましく、この場合、上記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.40Å以上2.65Å以下であり、(200)面の面間隔が2.00Å以上2.30Å以下である結晶構造を有することが好ましい。上記、化学式Ti1-XXYにおけるMがWであり、Xが0<X≦0.2である場合も好ましい。Further, when M in the chemical formula Ti 1-X M X Z Y is Ta, X is preferably 0 <X ≦ 0.15. In this case, the first compound has a (111) plane in X-ray diffraction. It is preferable to have a crystal structure in which the surface spacing is 2.40 to 2.65 and the (200) plane spacing is 2.00 to 2.30. It is also preferable that M in the chemical formula Ti 1-X M X Z Y is W and X is 0 <X ≦ 0.2.

また、上記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.40Å以上2.53Å以下であり、(200)面の面間隔が2.04Å以上2.20Å以下である結晶構造を有する場合も好ましい。   In addition, the first compound has a (111) plane spacing of 2.40 to 2.53 mm and a (200) plane spacing of 2.04 to 2.20 mm in X-ray diffraction. It is also preferable to have a structure.

本発明における上記チタン化合物層または上記第1化合物にはMo、HfW、およびNbからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むことが好ましい。この場合Mo、HfW、およびNbからなる群より選択される少なくとも1種の元素は、Tiに対して原子比で0.005以上0.3以下の割合で含まれることが好ましい。 In the titanium compound layer or the first compound in the present invention, Mo, Hf, W, and preferably contains at least one element selected from the group consisting of Nb. In this case, Mo, Hf, W, and at least one element selected from Nb or Ranaru group is preferably contained in an amount of 0.005 to 0.3 in atomic ratio to Ti.

また、チタン化合物層は、第1化合物を含む第1層と、第2化合物を含む第2層とが各々1層以上積層された積層構造を有し、第2化合物は、Si、Cr、Al、Ti、Hf、Ta、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素と、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とを含むことが好ましく、上記第2化合物は、Cr、AlおよびTiからなる群より選択される少なくとも1種の元素と、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とからなる化合物であることがより好ましい。   The titanium compound layer has a stacked structure in which one or more first layers including the first compound and second layers including the second compound are stacked, and the second compound includes Si, Cr, Al. And at least one element selected from the group consisting of Ti, Hf, Ta, Nb, and V, and at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen Preferably, the second compound includes at least one element selected from the group consisting of Cr, Al, and Ti and at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen. More preferably, it is a compound.

上記のように本発明におけるチタン化合物層が積層構造を有する場合は、第1層は、その厚みが0.5nm以上200nm以下であり、第2層は、その厚みが0.5nm以上200nm以下であることが好ましい。   When the titanium compound layer in the present invention has a laminated structure as described above, the first layer has a thickness of 0.5 nm to 200 nm, and the second layer has a thickness of 0.5 nm to 200 nm. Preferably there is.

また、本発明の表面被覆切削工具は、被膜として下地層が前記基材上に形成され、その下地層上にチタン化合物層が形成された構造とすることができ、この場合、下地層は、Tiと、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とを含む第3化合物を含むことが好ましい。   Further, the surface-coated cutting tool of the present invention can have a structure in which a base layer is formed on the substrate as a coating, and a titanium compound layer is formed on the base layer. It is preferable to include a third compound containing Ti and at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen.

本発明におけるチタン化合物層は、0.3μm以上10μm以下の厚みを有することが好ましい。   The titanium compound layer in the present invention preferably has a thickness of 0.3 μm or more and 10 μm or less.

本発明は上記のような構成とすることによって、クレーター摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる被膜を備えた表面被覆切削工具を提供することができる。   By adopting the above-described configuration, the present invention can provide a surface-coated cutting tool provided with a coating capable of reducing crater wear and imparting high wear resistance.

成膜装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the film-forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1,2 金属原料蒸発源、3 回転テーブル、4 基板ホルダ、5 基板、6 成膜装置。   1, 2 metal source evaporation source, 3 rotary table, 4 substrate holder, 5 substrate, 6 film forming apparatus.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
<表面被覆切削工具>
本発明の表面被覆切削工具は、基材と、該基材上に形成された被膜とを備えるものである。このような構成を有する本発明の表面被覆切削工具は、たとえばドリル、エンドミル、フライス加工用または旋削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、タップまたはクランクシャフトのピンミーリング加工用チップ等として極めて有用に用いることができる。そして、本発明の表面被覆切削工具は、Ti合金加工用またはインコネル合金等の耐熱合金加工用のドリル、エンドミル、フライス加工用または旋削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、タップ等として特に有用に用いることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
<Surface coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of the present invention comprises a substrate and a film formed on the substrate. The surface-coated cutting tool of the present invention having such a structure is, for example, for drill milling, end milling, milling or turning edge cutting type cutting tips, metal saws, gear cutting tools, reamers, taps or crankshaft pin milling. It can be used very effectively as a chip or the like. And the surface-coated cutting tool of the present invention is a drill for heat-resistant alloy processing such as Ti alloy processing or Inconel alloy, end mill, milling processing or cutting edge replacement type cutting tip for turning, metal saw, gear cutting tool, reamer, Particularly useful as a tap or the like.

<基材>
本発明の表面被覆切削工具の基材としては、このような切削工具の基材として知られる従来公知のものを特に限定なく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、あるいはさらにTi、Ta、Nb等の炭窒化物等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、炭化硅素、窒化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、およびこれらの混合体など)、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体等をこのような基材の例として挙げることができる。このような基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素やη相と呼ばれる異常相を含んでいても本発明の効果は示される。
<Base material>
As the base material of the surface-coated cutting tool of the present invention, a conventionally known material known as such a cutting tool base material can be used without particular limitation. For example, cemented carbide (for example, WC base cemented carbide, including WC, including Co, or further including carbonitride such as Ti, Ta, Nb, etc.), cermet (TiC, TiN, TiCN, etc.) High-speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, and mixtures thereof), cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body Etc. can be mentioned as examples of such a substrate. When a cemented carbide is used as such a base material, the effect of the present invention is exhibited even if such a cemented carbide contains an abnormal phase called free carbon or η phase in the structure.

なお、これらの基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていてもよく、このように表面が改質されていても本発明の効果は示される。   In addition, these base materials may have a modified surface. For example, in the case of cemented carbide, a de-β layer may be formed on the surface, and in the case of cermet, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way, The effect is shown.

<被膜>
本発明の表面被覆切削工具の上記基材上に形成される被膜は、1以上の層を含むものである。そして、それらの層のうち少なくとも1の層は、以下で詳述する第1化合物を含むチタン化合物層である。本発明の被膜は、このチタン化合物層を含む限り、さらに他の層を含んでいても差し支えない。なお、本発明の被膜は、基材上の全面を被覆するもののみに限られるものではなく、部分的に被膜が形成される態様をも含む。
<Coating>
The coating film formed on the base material of the surface-coated cutting tool of the present invention includes one or more layers. And at least 1 layer is a titanium compound layer containing the 1st compound explained in full detail below among those layers. The coating of the present invention may contain other layers as long as it contains this titanium compound layer. In addition, the film of this invention is not restricted only to what coat | covers the whole surface on a base material, The aspect in which a film is partially formed is also included.

このような被膜の合計厚み(2以上の層が形成される場合はその総膜厚)は、0.3μm以上15μm以下とすることが好ましく、より好ましくはその上限が10μm以下、さらに好ましくは5μm以下、その下限が0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。その厚みが0.3μm未満の場合、耐摩耗性等の諸特性の向上作用が十分に示されない場合があり、15μmを超えると残留応力が大きくなり基材との密着性が低下する場合がある。なお、膜厚の測定方法としては、切削工具を切断し、その断面をSEM(走査型電子顕微鏡)を用いて観察することにより求めることができる。以下、該被膜についてさらに詳細に説明する。   The total thickness of such a coating (when two or more layers are formed, the total thickness) is preferably 0.3 μm or more and 15 μm or less, more preferably 10 μm or less, and even more preferably 5 μm. Hereinafter, the lower limit is 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more. If the thickness is less than 0.3 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance may not be sufficiently exhibited. If the thickness exceeds 15 μm, the residual stress may increase and the adhesion to the substrate may decrease. . In addition, as a measuring method of a film thickness, it can obtain | require by cut | disconnecting a cutting tool and observing the cross section using SEM (scanning electron microscope). Hereinafter, the coating will be described in more detail.

<チタン化合物層>
本発明のチタン化合物層は、化学式Ti1-XXY(ただし、X、Yはそれぞれ原子比を示し、Xは0<X≦0.3であり、Yは0.1≦Y≦2である。また、Zは硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。MはV、Cr、Nb、Mo、Hf、TaまたはWである。)で示される第1化合物を含むものである。このような第1化合物は、上記Mに該当する金属を含まない構造の化合物に比し高い硬度を示す。これは恐らく、第1化合物の結晶格子中において、上記金属が特定部位のTiに対して侵入型または置換型として混在することにより結晶格子が歪むとともに、結晶粒自体が微細化するためではないかと推測される。
<Titanium compound layer>
Titanium compound layer of the present invention has the formula Ti 1-X M X Z Y ( provided that, X, Y each represent atomic ratios, X is 0 <X ≦ 0.3, Y is 0.1 ≦ Y ≦ Z is at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen, and M is V, Cr, Nb, Mo, Hf, Ta, or W.) The 1st compound shown by these is included. Such a first compound exhibits higher hardness than a compound having a structure not containing a metal corresponding to M. This is probably because, in the crystal lattice of the first compound, the metal is mixed as an interstitial type or a substitution type with respect to Ti at a specific site, so that the crystal lattice is distorted and the crystal grains themselves are made finer. Guessed.

本発明のチタン化合物層は、不可避不純物を除き第1化合物のみによって構成することができる。しかし、後述のような他の成分(元素)を含むことができ、また、後述のような第1化合物を含む層と他の化合物を含む層とが積層されて形成されたものであってもよい。   The titanium compound layer of the present invention can be composed of only the first compound except for inevitable impurities. However, it may contain other components (elements) as described below, and may be formed by laminating a layer containing a first compound and a layer containing another compound as described below. Good.

なお、このようなチタン化合物層は、第1化合物とともに、その第1化合物に起因する(第1化合物の形成時に同時に形成されたり、その形成後に経時的に形成される)副次的化合物を含んでいても差し支えない。そのような副次的化合物は第1化合物に対し少量含まれるものであり、たとえばTiと上記化学式中のZとからなる化合物や、上記化学式中のMとZとからなる化合物が挙げられる他、Ti単体や上記第1化合物に含まれるMの単体も挙げることができる。   Such a titanium compound layer includes, together with the first compound, a secondary compound (formed simultaneously with the formation of the first compound or formed over time after the formation of the first compound). It doesn't matter if it goes out. Such secondary compounds are contained in a small amount with respect to the first compound, and examples thereof include compounds composed of Ti and Z in the above chemical formula, and compounds composed of M and Z in the above chemical formula, Ti simple substance and the simple substance of M contained in the said 1st compound can also be mentioned.

<第1化合物>
上記チタン化合物層に含まれる第1化合物は、化学式Ti1-XXY(ただし、X、Yはそれぞれ原子比を示し、Xは0<X≦0.3であり、Yは0.1≦Y≦2である。また、Zは硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。MはV、Cr、Nb、Mo、Hf、TaまたはWである。)で示される化合物である。上記化学式中、原子比XおよびYが上記範囲を満たす場合は、耐摩耗性を改善する効果が奏される。
<First compound>
The first compound contained in the titanium compound layer has the formula Ti 1-X M X Z Y ( provided that, X, Y each represent atomic ratios, X is 0 <X ≦ 0.3, Y is 0. 1 ≦ Y ≦ 2, and Z represents at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen, and M represents V, Cr, Nb, Mo, Hf, Ta, or W. It is a compound represented by. In the above chemical formula, when the atomic ratios X and Y satisfy the above ranges, the effect of improving the wear resistance is exhibited.

なお、この第1化合物は、上記化学式においてTiまたはCrの一部が他の元素(たとえば後述のようなZr、Si、Mo、Hf、Al、W、Nb、V等)に置換されているものも含み得るものとし、このような場合であっても本発明の範囲を逸脱するものではない。   The first compound is a compound in which a part of Ti or Cr in the above chemical formula is replaced with another element (for example, Zr, Si, Mo, Hf, Al, W, Nb, V, etc. as described later). Even in such a case, it does not depart from the scope of the present invention.

本発明の第1化合物は、上記のような化学式で示されることから明らかなように、構成元素として原則的にAlを含むものではないため、クレーター摩耗を極めて有効に低減することができる。また、上記のような金属元素Mを特定の原子比で含むことにより、適度に残留応力(圧縮応力)が調節され、これらが相乗的に作用することによりクレーター摩耗を飛躍的に低減することができるようになったものと考えられる。   As is apparent from the chemical formula as described above, since the first compound of the present invention does not contain Al as a constituent element in principle, crater wear can be reduced extremely effectively. Moreover, by including the metal element M as described above at a specific atomic ratio, the residual stress (compressive stress) is moderately adjusted, and these act synergistically to dramatically reduce crater wear. It is thought that it has become possible.

なお、上記の化学式中、Zは硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。すなわち、Zは、これらの元素が各単独で構成されていてもよいし、2以上の元素が組み合わされて構成されていてもよい。2以上の元素が組み合わされて構成される場合、各元素の原子比は特に限定されるものではないが、窒素が含まれる場合はこれらの構成元素に占める(すなわち上記化学式中のYに対する)窒素の原子比を50%以上とすることが好適である。   In the above chemical formula, Z represents at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen. That is, Z may be composed of these elements alone or in combination of two or more elements. When two or more elements are combined, the atomic ratio of each element is not particularly limited. However, when nitrogen is included, nitrogen occupies these constituent elements (that is, with respect to Y in the above chemical formula). The atomic ratio is preferably 50% or more.

また、原子比Yは、0.1≦Y≦2である限り特に限定されないが、より好ましくは0.4≦Y≦1.8である。Yが0.1未満の場合、耐摩耗性が低下するため好ましくない。またYが2を超えると、やはり耐摩耗性が低下するため好ましくない。なお、上記のようにZが2種以上の元素で構成される場合は、原子比Yはそれらの元素の合計量を示すものとする。   Further, the atomic ratio Y is not particularly limited as long as 0.1 ≦ Y ≦ 2, but more preferably 0.4 ≦ Y ≦ 1.8. When Y is less than 0.1, the wear resistance is lowered, which is not preferable. On the other hand, if Y exceeds 2, the wear resistance is also lowered, which is not preferable. In addition, when Z is comprised with 2 or more types of elements as mentioned above, the atomic ratio Y shall show the total amount of those elements.

上記化学式においてMは、V、Cr、Nb、Mo、Hf、TaまたはWである。
上記化学式におけるMがV(バナジウム)の場合、すなわち第1化合物がTi1-XXYで示される場合、耐摩耗性に加えて、切削ワークの仕上げ面粗さを良好にすることができる。この場合、上記化学式中、原子比Xは、好ましくは0<X≦0.2であり、その上限がより好ましくは0.15であり、その下限が0.005、さらに好ましくは0.05である。上記MがVの場合は、Xがこれらの値になることで、より耐酸化性が向上し、その結果耐摩耗性が向上する。
In the above chemical formula, M is V, Cr, Nb, Mo, Hf, Ta or W.
When M in the above chemical formula is V (vanadium), that is, when the first compound is represented by Ti 1-X V X Z Y , in addition to wear resistance, the finished surface roughness of the cutting workpiece can be improved. it can. In this case, in the above chemical formula, the atomic ratio X is preferably 0 <X ≦ 0.2, the upper limit thereof is more preferably 0.15, and the lower limit is 0.005, more preferably 0.05. is there. When said M is V, when X becomes these values, oxidation resistance will improve more and as a result, abrasion resistance will improve.

上記化学式におけるMがCr(クロム)の場合、すなわち第1化合物がTi1-XCrXYで示される場合、上記化学式中、原子比Xは、好ましくは0<X≦0.15であり、その上限がより好ましくは0.12、さらに好ましくは0.1であり、その下限が0.005、さらに好ましくは0.01である。When M in the above chemical formula is Cr (chromium), that is, when the first compound is represented by Ti 1-X Cr X Z Y , in the above chemical formula, the atomic ratio X is preferably 0 <X ≦ 0.15 The upper limit is more preferably 0.12, still more preferably 0.1, and the lower limit is 0.005, more preferably 0.01.

上記化学式におけるMがNb(ニオブ)の場合、すなわち第1化合物がTi1-XNbXYで示される場合、原子比Xは、好ましくは0<X≦0.15であり、その上限がより好ましくは0.12、さらに好ましくは0.1、特に好ましくは0.08であり、その下限が0.005、さらに好ましくは0.01である。Xがこれらの値になることで、より耐酸化性が向上し、その結果耐摩耗性が向上する。When M in the above chemical formula is Nb (niobium), that is, when the first compound is represented by Ti 1-X Nb X Z Y , the atomic ratio X is preferably 0 <X ≦ 0.15, and the upper limit is More preferably, it is 0.12, More preferably, it is 0.1, Most preferably, it is 0.08, The minimum is 0.005, More preferably, it is 0.01. When X becomes these values, the oxidation resistance is further improved, and as a result, the wear resistance is improved.

上記化学式におけるMがMo(モリブデン)の場合、すなわち第1化合物がTi1-XMoXYで示される場合、上記化学式中、原子比Xは、好ましくは0<X≦0.15であり、その上限がより好ましくは0.12、さらに好ましくは0.1である。また、その下限が0.005であることが好ましく、さらに好ましくは0.01である。この原子比Xが0.3を超えるとクレーター摩耗の低減効果が劣るとともに優れた耐摩耗性が示されなくなる。When M in the above chemical formula is Mo (molybdenum), that is, when the first compound is represented by Ti 1-X Mo X Z Y , in the above chemical formula, the atomic ratio X is preferably 0 <X ≦ 0.15 The upper limit is more preferably 0.12, and still more preferably 0.1. Moreover, it is preferable that the minimum is 0.005, More preferably, it is 0.01. When the atomic ratio X exceeds 0.3, the effect of reducing crater wear is inferior and excellent wear resistance is not exhibited.

上記化学式におけるMがHf(ハフニウム)の場合、すなわち第1化合物がTi1-XHfXYで示される場合、上記化学式中、原子比Xは、好ましくは0<X≦0.2であり、その上限がより好ましくは0.12、さらに好ましくは0.1であり、その下限が0.005、さらに好ましくは0.01である。原子比Xが上記範囲を満足する場合に、耐酸化性をより向上させることができ、それにより耐摩耗性を改善することができる。一方、原子比Xが0.3を超えると、クレーター摩耗の低減効果が劣るとともに優れた耐摩耗性が示されなくなる。When M in the chemical formula is Hf (hafnium), that is, when the first compound is represented by Ti 1-X Hf X Z Y , in the chemical formula, the atomic ratio X is preferably 0 <X ≦ 0.2. The upper limit is more preferably 0.12, still more preferably 0.1, and the lower limit is 0.005, more preferably 0.01. When the atomic ratio X satisfies the above range, the oxidation resistance can be further improved, whereby the wear resistance can be improved. On the other hand, when the atomic ratio X exceeds 0.3, the effect of reducing crater wear is inferior and excellent wear resistance is not exhibited.

上記化学式におけるMがTa(タンタル)の場合、すなわち第1化合物がTi1-XTaXYで示される場合、上記化学式中、原子比Xは、好ましくは0<X≦0.15であり、その上限がより好ましくは0.12、さらに好ましくは0.1であり、その下限が0.005、さらに好ましくは0.01である。Xがこれらの値になることで、より耐酸化性が向上することで耐摩耗性が向上する。この原子比Xが0.3を超えるとクレーター摩耗の低減効果が劣るとともに優れた耐摩耗性が示されなくなる。When M in the above chemical formula is Ta (tantalum), that is, when the first compound is represented by Ti 1-X Ta X Z Y , the atomic ratio X in the above chemical formula is preferably 0 <X ≦ 0.15 The upper limit is more preferably 0.12, still more preferably 0.1, and the lower limit is 0.005, more preferably 0.01. When X becomes these values, the wear resistance is improved by further improving the oxidation resistance. When the atomic ratio X exceeds 0.3, the effect of reducing crater wear is inferior and excellent wear resistance is not exhibited.

上記化学式におけるMがW(タングステン)の場合、すなわち第1化合物がTi1-XXYで示される場合、上記化学式中の原子比Xは、好ましくは0<X≦0.15であり、その上限がより好ましくは0.12、さらに好ましくは0.1であり、その下限が0.005、さらに好ましくは0.01である。この原子比Xが0.2を超えるとクレーター摩耗の低減効果が劣るとともに優れた耐摩耗性が示されなくなる。When M in the chemical formula is W (tungsten), that is, when the first compound is represented by Ti 1-X W X Z Y , the atomic ratio X in the chemical formula is preferably 0 <X ≦ 0.15 The upper limit is more preferably 0.12, still more preferably 0.1, and the lower limit is 0.005, more preferably 0.01. When the atomic ratio X exceeds 0.2, the effect of reducing crater wear is inferior and excellent wear resistance is not exhibited.

本発明における第1化合物は、上記のような化学式で示されることから明らかなように、構成元素として原則的にAlを含むものではないため、クレーター摩耗を極めて有効に低減することができる。しかも、Vを上記のような原子比で含んだことにより、膜硬度が増加するために、クレーター摩耗を飛躍的に低減することができるようになったものと考えられる。また、Mo、Nb、HfまたはWを含んだことにより、耐酸化性をTiAlNの有する耐酸化性程度に向上させることができる。他方、Cr、Nb、Ta、VまたはHfを含んだことにより、膜硬度を増加させることができる。このことによりクレーター摩耗を極めて有効に低減することができる。   As is apparent from the above chemical formula, the first compound in the present invention does not contain Al as a constituent element in principle, and therefore crater wear can be reduced extremely effectively. Moreover, it is considered that crater wear can be drastically reduced because the film hardness increases by including V in the above atomic ratio. Further, by including Mo, Nb, Hf or W, the oxidation resistance can be improved to the oxidation resistance of TiAlN. On the other hand, the film hardness can be increased by containing Cr, Nb, Ta, V or Hf. This can reduce crater wear very effectively.

また、構成元素として原則的にSi、Zrを含むものではないため、適度に残留応力(圧縮応力)が調節され、刃先の耐欠損性を向上させることができる。   In addition, since Si and Zr are not contained in principle as constituent elements, the residual stress (compressive stress) is appropriately adjusted, and the chipping resistance of the cutting edge can be improved.

<第1化合物の結晶構造>
上記第1化合物は、X線回折における(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが0≦B/A≦1となる結晶構造を有することが望ましい。すなわち、このように規定される結晶構造は、本発明の第1化合物の配向性が(200)優先配向(たとえば前述の特許文献4のように(200)面に最高ピークが現われ、かつその最高ピークの半価幅が2θで0.9度以下であるX線回折パターンを示すような結晶構造)ではなく(111)優先配向であることを示している。この事実は、無配向であるTiN粉末の上記比B/Aが1.3となることから、本発明の第1化合物がもし無配向ならば当然上記比B/Aは1.25〜1.3の範囲内の数値を示すことが予想されるからである。
<Crystal structure of the first compound>
The first compound preferably has a crystal structure in which the ratio B / A between the peak intensity A of the (111) plane and the peak intensity B of the (200) plane in X-ray diffraction satisfies 0 ≦ B / A ≦ 1. . That is, in the crystal structure defined in this way, the orientation of the first compound of the present invention is (200) preferred orientation (for example, the highest peak appears in the (200) plane as in the above-mentioned Patent Document 4, and the highest (111) preferential orientation, not a crystal structure showing an X-ray diffraction pattern in which the half width of the peak is 0.9 degrees or less at 2θ. This fact indicates that the ratio B / A of the non-oriented TiN powder is 1.3, so that if the first compound of the present invention is non-oriented, the ratio B / A is naturally 1.25 to 1. This is because a numerical value within the range of 3 is expected.

上記比B/Aは、より好ましくはその上限が0.8、さらに好ましくは0.5であり、その下限は0となるのが理想である。   The upper limit of the ratio B / A is more preferably 0.8, still more preferably 0.5, and the lower limit is ideally 0.

このように第1化合物の結晶構造が(111)優先配向を示すことにより、極めて高い耐摩耗性が示される。本発明では、(111)優先配向が(200)優先配向の場合に比し極めて高い潤滑性を有していることを見い出しており、それによって切削時の耐摩耗性が向上していると考えられる。また、切削ワークの仕上げ面の粗さを低減することができる。   As described above, when the crystal structure of the first compound exhibits the (111) preferential orientation, extremely high wear resistance is exhibited. In the present invention, it has been found that the (111) preferential orientation has extremely high lubricity compared to the case of the (200) preferential orientation, and it is considered that the wear resistance during cutting is improved. It is done. Further, the roughness of the finished surface of the cutting work can be reduced.

<面間隔>
本発明において、上記第1化合物はそのX線回折における面間隔が特定の範囲である場合は後述のように被膜強度をさらに向上させることができる。このようなX線回折は、θ−2θ法により決定される。
<Surface spacing>
In the present invention, the film strength of the first compound can be further improved as will be described later when the interplanar spacing in the X-ray diffraction is within a specific range. Such X-ray diffraction is determined by the θ-2θ method.

第1化合物がTi1-XXYで示される場合、X線回折における(111)面の面間隔が2.28Å以上2.65Å以下であることが望ましい。また、より望ましくは、(111)面の面間隔が2.40Å以上2.51Å以下であることが望ましい。When the first compound is represented by Ti 1-X V X Z Y , it is desirable that the interplanar spacing of the (111) plane in X-ray diffraction is 2.28 mm or more and 2.65 mm or less. More preferably, the (111) plane spacing is 2.40 mm or more and 2.51 mm or less.

第1化合物がTi1-XCrXYで示される場合、X線回折における(111)面の面間隔が2.46Å以上2.63Å以下であり、(200)面の面間隔が2.09Å以上2.15Å以下である結晶構造を有することが好ましい。さらに好ましくは(111)面の面間隔が2.49Å以上2.58Å以下であり、(200)面の面間隔が2.10Å以上2.13Å以下であることがより好ましい。If the first compound is represented by Ti 1-X Cr X Z Y , spacing of (111) plane in X-ray diffraction is not more than 2.63Å than 2.46A, the spacing of (200) plane 2. It preferably has a crystal structure of 09 to 2.15 cm. More preferably, the (111) plane spacing is 2.49 mm to 2.58 mm, and the (200) plane spacing is 2.10 mm to 2.13 mm.

第1化合物がTi1-XHfXYで示される場合、X線回折における(111)面の面間隔が2.40Å以上2.55Å以下であることが好ましく、(200)面の面間隔が2.09Å以上2.25Å以下である結晶構造を有することが好ましい。前記(111)面の面間隔は、2.43Å以上がより好ましく、さらに好ましくは2.47Å以上である。また、(111)面の面間隔は、2.52Å以下がより好ましく、2.50Å以下がさらに好ましい。前記(200)面の面間隔としては、2.10Å以上がより好ましく、さらに好ましくは2.11Å以上である。また、(200)面の面間隔は、2.16Å以下がより好ましく、2.14Å以下がさらに好ましい。前記(111)面、(200)面の面間隔が上記範囲を満たす場合は、耐摩耗性がさらに向上する傾向がある。When the first compound is represented by Ti 1-X Hf X Z Y , the (111) plane spacing in X-ray diffraction is preferably 2.40 mm or more and 2.55 mm or less, and the (200) plane spacing is Preferably has a crystal structure of 2.09 to 2.25. The plane spacing of the (111) plane is more preferably 2.43 mm or more, and further preferably 2.47 mm or more. Further, the surface spacing of the (111) plane is more preferably 2.52 mm or less, and further preferably 2.50 mm or less. The plane spacing of the (200) plane is more preferably 2.10 mm or more, and further preferably 2.11 mm or more. Further, the (200) plane spacing is more preferably 2.16 mm or less, and further preferably 2.14 mm or less. When the distance between the (111) plane and the (200) plane satisfies the above range, the wear resistance tends to be further improved.

第1化合物がTi1-XTaXYで示される場合、X線回折における(111)面の面間隔が2.30Å以上2.75Å以下であり、(200)面の面間隔が2.00Å以上2.30Å以下である結晶構造であることが望ましい。また、より望ましくは、(111)面の面間隔が2.40Å以上2.55Å以下であり、(200)面の面間隔が2.1Å以上2.2Å以下である結晶構造であることが望ましい。When the first compound is represented by Ti 1-X Ta X Z Y , the (111) plane spacing in the X-ray diffraction is 2.30 mm or more and 2.75 mm or less, and the (200) plane spacing is 2. A crystal structure that is greater than or equal to 00 and less than or equal to 2.30 is desirable. More preferably, the crystal structure has a (111) plane spacing of 2.40 mm to 2.55 mm and a (200) plane spacing of 2.1 mm to 2.2 mm. .

また、本発明の被膜において、第1化合物がTi1-XXYで示される場合、X線回折における(111)面の面間隔が2.30Å以上2.65Å以下であり、(200)面の面間隔が2.04Å以上2.20Å以下である結晶構造を有することが好ましい。In the coating of the present invention, when the first compound is represented by Ti 1-X W X Z Y , the (111) plane spacing in X-ray diffraction is 2.30 mm or more and 2.65 mm or less, (200 ) It is preferable to have a crystal structure having a plane spacing of 2.04 to 2.20.

TiNの(111)の面間隔は一般的に2.45Åであることが知られており、(200)の面間隔は一般的に2.12Åであることが知られている。したがって、上記のような面間隔で規定される本発明の第1化合物の結晶構造は、(111)面において面間隔が明らかに大きくな数値を示すことを表わしている。これは、恐らく第1化合物の結晶格子中において、特定部位のTiに対して上記V、Cr、HfまたはTaが侵入型または置換型として存在しているためではないかと推測される。   It is known that the (111) face spacing of TiN is generally 2.45 mm and the (200) face spacing is generally 2.12 mm. Therefore, the crystal structure of the first compound of the present invention defined by the above-mentioned face spacing represents that the face spacing clearly shows a large value in the (111) plane. This is presumably because V, Cr, Hf or Ta is present as an interstitial type or a substitution type for Ti at a specific site in the crystal lattice of the first compound.

このように第1化合物の結晶構造において、(111)面の面間隔のみが大きな数値を示すことから、この(111)面において大きな歪が存在しているものと考えられる。そして、この(111)面が大きく歪むことによって、被膜の硬度および靭性という機械的特性が向上し、これらの相乗作用により切削性能が飛躍的に向上するものと考えられる。   Thus, in the crystal structure of the first compound, only the (111) plane spacing shows a large numerical value, and it is considered that there is a large strain in the (111) plane. And it is thought that the mechanical properties such as the hardness and toughness of the coating are improved by the large distortion of the (111) plane, and the cutting performance is drastically improved by their synergistic action.

<結晶粒径>
さらに、本発明の第1化合物は、その結晶粒径が0.1nm以上200nm以下であることが好ましく、より好ましくはその上限が100nm、さらに好ましくは60nmである。上記結晶粒径が0.1nm未満になるとアモルファス状態のものと区別できなくなり、200nmを超えると切削性能が低下することがある。
<Crystal grain size>
Furthermore, the first compound of the present invention preferably has a crystal grain size of 0.1 nm or more and 200 nm or less, more preferably the upper limit is 100 nm, and even more preferably 60 nm. When the crystal grain size is less than 0.1 nm, it cannot be distinguished from the amorphous state, and when it exceeds 200 nm, the cutting performance may be deteriorated.

このように本発明の第1化合物の結晶粒径は、上記に示した範囲のように微小であることが好ましく、小さくなればなる程緻密化が促進され靭性が向上したものとなり切削性能が向上したものとなる。したがって、その結晶粒径は小さくなればなる程好ましいが、上記のように0.1nm未満になると結晶状態を維持できなくなりアモルファス状態となってしまうため、却って切削性能が低下することになる。   Thus, it is preferable that the crystal grain size of the first compound of the present invention is as small as the above-mentioned range, and the smaller the size, the more the densification is promoted and the toughness is improved and the cutting performance is improved. Will be. Therefore, the smaller the crystal grain size, the better. However, if the crystal grain size is less than 0.1 nm as described above, the crystal state cannot be maintained and an amorphous state is obtained, so that the cutting performance is deteriorated.

なお、このような結晶粒径は、X線回折における(111)面に起因するピークの半価幅から求めることができる平均値をいう。   In addition, such a crystal grain diameter means the average value which can be calculated | required from the half value width of the peak resulting from the (111) plane in X-ray diffraction.

<チタン化合物層に含まれる他の成分>
本発明のチタン化合物層は、Zr、Si、Mo、Hf、Al、W、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含むことができる。Zr、Si、Al、Nbを含有することにより硬度がさらに高くなり、耐摩耗性が向上する。また、Moを含有することにより耐酸化性が向上し、クレーター摩耗をさらに低減することができる。また、Hf、W、Vを含有することにより硬度と耐酸化性の両者が向上し、耐摩耗性の向上およびクレーター摩耗の低減を達成することができる。
<Other components contained in the titanium compound layer>
The titanium compound layer of the present invention can contain at least one element selected from the group consisting of Zr, Si, Mo, Hf, Al, W, Nb, and V. By containing Zr, Si, Al, and Nb, the hardness is further increased and the wear resistance is improved. Moreover, by containing Mo, oxidation resistance can be improved and crater wear can be further reduced. Further, by containing Hf, W, and V, both hardness and oxidation resistance are improved, and improvement of wear resistance and reduction of crater wear can be achieved.

本発明のチタン化合物層がZr、Si、Mo、Hf、Al、W、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む態様は特に限定されず、上記第1化合物がZr、Si、Mo、Hf、Al、W、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含んでいてもよいし、あるいはこのような第1化合物とは独立して含まれるものであってもよい。なお、上記第1化合物がZr、Si、Mo、Hf、Al、W、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含む場合、それらの元素は該第1化合物中に侵入型または置換型として含有されることが好ましいが、これにより上記の第1化合物の結晶構造の特徴が変化することはない。   The aspect in which the titanium compound layer of the present invention contains at least one element selected from the group consisting of Zr, Si, Mo, Hf, Al, W, Nb, and V is not particularly limited, and the first compound is Zr. May contain at least one element selected from the group consisting of Si, Mo, Hf, Al, W, Nb, and V, or may be contained independently of such a first compound It may be. When the first compound contains at least one element selected from the group consisting of Zr, Si, Mo, Hf, Al, W, Nb, and V, these elements penetrate into the first compound. Although it is preferable to contain as a type | mold or a substituted type | mold, the characteristic of the crystal structure of said 1st compound does not change by this.

また、上記のように優れた効果を示すZr、Si、Mo、Hf、Al、W、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素は、原子比でTiに対して0.005以上0.3以下の割合で含まれることが好ましい。特にAl、SiやZrは、前述の通りクレーター摩耗を促進するという欠点を有するため、これを多量に含むことは好ましくなく、悪影響を及ぼさない範囲で含むことが必要である。   In addition, at least one element selected from the group consisting of Zr, Si, Mo, Hf, Al, W, Nb, and V, which exhibits excellent effects as described above, has an atomic ratio of 0.1 to Ti. It is preferably contained at a ratio of 005 to 0.3. In particular, Al, Si, and Zr have the disadvantage of promoting crater wear as described above. Therefore, it is not preferable to include a large amount of Al, Si, and Zr as long as they do not have an adverse effect.

ここで、上記「Tiに対して」のTiとはチタン化合物層(他の成分が第1化合物に含まれる場合は第1化合物)に含まれる全Tiを示す。上記原子比はZr、Si、Mo、W、Nb、およびVの場合、より好ましくはその上限が0.2、さらに好ましくは0.15であり、その下限が0.01、さらに好ましくは0.02である。また、HfおよびAlの場合、より好ましくはその上限が0.28、さらに好ましくは0.2であり、その下限が0.05、さらに好ましくは0.08である。   Here, Ti of “with respect to Ti” indicates all Ti contained in the titanium compound layer (the first compound when other components are contained in the first compound). In the case of Zr, Si, Mo, W, Nb, and V, the above-mentioned atomic ratio is more preferably the upper limit is 0.2, still more preferably 0.15, and the lower limit is 0.01, more preferably 0.8. 02. In the case of Hf and Al, the upper limit is more preferably 0.28, still more preferably 0.2, and the lower limit is 0.05, more preferably 0.08.

上記原子比が、0.005未満の場合や0.3を超える場合、上記のような優れた効果が示されなくなる場合がある。なお、上記元素が2種以上含まれる場合、その合計量が上記範囲の原子比に含まれる限り各元素間の原子比は特に限定されない。   When the atomic ratio is less than 0.005 or exceeds 0.3, the above excellent effects may not be exhibited. In addition, when the said element is contained 2 or more types, as long as the total amount is contained in the atomic ratio of the said range, the atomic ratio between each element will not be specifically limited.

<チタン化合物層の積層構造>
本発明の上記チタン化合物層は、上記第1化合物を含む第1層と、第2化合物を含む第2層とが各々1層以上積層されて形成されているものとすることができ、この第2化合物は、Si、Cr、Al、Ti、Hf、Ta、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素と、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とを含むものとすることができる。この場合、第1層における第1化合物のMは、第2層に含まれる第2化合物には含まないことが好ましい。このような構成と摺ることにより、第1層と第2層とにより被膜に付与される特性が良好なものとなる。
<Laminated structure of titanium compound layer>
The titanium compound layer of the present invention may be formed by laminating one or more first layers containing the first compound and a second layer containing the second compound. The two compounds are at least one element selected from the group consisting of Si, Cr, Al, Ti, Hf, Ta, Nb, and V, and at least selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen One kind of element can be included. In this case, it is preferable that M of the first compound in the first layer is not included in the second compound included in the second layer. By sliding with such a configuration, the properties imparted to the coating film by the first layer and the second layer are improved.

ここで、この第2化合物は、Si、Cr、Al、Ti、Hf、Ta、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素に対して、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を原子比で0.1以上2以下含むことが好ましい。原子比をこの範囲のものとすることにより、以下のような優れた効果が示される。なお、Si、Cr、Al、Ti、Hf、Ta、Nb、およびVのうち異なった元素が2種以上含まれる場合、その合計量が上記範囲の原子比を満たす限り、各元素間の原子比は特に制限されない。同様にして、硼素、酸素、炭素、および窒素のうち異なった元素が2種以上含まれる場合も、各元素間の原子比は特に制限されない。   Here, the second compound is composed of boron, oxygen, carbon, and nitrogen with respect to at least one element selected from the group consisting of Si, Cr, Al, Ti, Hf, Ta, Nb, and V. It is preferable to contain at least one element selected from the group consisting of 0.1 to 2 in atomic ratio. By setting the atomic ratio within this range, the following excellent effects are exhibited. In addition, when two or more different elements among Si, Cr, Al, Ti, Hf, Ta, Nb, and V are included, the atomic ratio between the elements is as long as the total amount satisfies the atomic ratio in the above range. Is not particularly limited. Similarly, when two or more different elements of boron, oxygen, carbon, and nitrogen are included, the atomic ratio between the elements is not particularly limited.

上記のような積層構造を採用することにより、次のような優れた効果が示される。すなわち、上記第2化合物は耐酸化性に優れているため、クレーター摩耗の低減作用および耐摩耗性の向上作用に加え、チタン化合物層全体として優れた耐酸化性が示される。また、このように組成の異なる2層を積層させたことにより、被膜の厚み方向に亀裂が進展することを極めて有効に抑制することができ、この亀裂の進展による被膜破壊に起因した摩耗現象を効果的に低減することができることから結果的に耐摩耗性をさらに向上させることができる。   By adopting the laminated structure as described above, the following excellent effects are exhibited. That is, since the second compound is excellent in oxidation resistance, the entire titanium compound layer exhibits excellent oxidation resistance in addition to the action of reducing crater wear and the action of improving wear resistance. In addition, by laminating two layers having different compositions in this way, it is possible to extremely effectively prevent cracks from progressing in the thickness direction of the film, and wear phenomenon caused by film destruction due to the progress of the cracks can be suppressed. As a result, the wear resistance can be further improved.

チタン化合物層が上記のような積層構造を有する場合において、特に、第2層がTiおよびAlを含む層やAlおよびCrを含む層である場合の積層構造は、耐摩耗性が向上する上で望ましい。先に述べたように第1化合物を含む第1層においてAlの存在比が増加する場合は、耐クレーター摩耗性を低減させる傾向があるので望ましくない。しかし、第2層としてTiおよびAlを含む層やAlおよびCrを含む層を第1層と多層化(または超多層化)させた場合に、第1層にAlを含む場合のように耐クレーター摩耗性を低下させることはなく、むしろ耐クレーター摩耗性を向上させることが本発明者らの検討によりわかった。これは、上記のような積層構造をとる場合は、この積層構造による被膜全体の靭性の向上が著しいものであることを示唆していると考えられる。上記TiおよびAlを含む層やAlおよびCrを含む層とは、例えば、TiAlNを含む層やAlCrNを含む層などであり、これらの層においてTiとAlの原子比はTi:Al=50:50〜80:20であることが望ましく、AlとCrの原子比はAl:Cr=80:20〜60:40であることが望ましい。   In the case where the titanium compound layer has a laminated structure as described above, the laminated structure in the case where the second layer is a layer containing Ti and Al or a layer containing Al and Cr is used for improving the wear resistance. desirable. As described above, when the abundance ratio of Al increases in the first layer containing the first compound, it is not desirable because it tends to reduce crater wear resistance. However, when a layer containing Ti and Al or a layer containing Al and Cr is multi-layered (or super multi-layered) with the first layer as the second layer, the crater resistance is the same as when the first layer contains Al. It has been found by the present inventors that the wear resistance is not lowered, but rather the crater wear resistance is improved. This is considered to suggest that when the laminated structure as described above is adopted, the toughness of the entire coating film is significantly improved by the laminated structure. The layer containing Ti and Al or the layer containing Al and Cr is, for example, a layer containing TiAlN or a layer containing AlCrN. In these layers, the atomic ratio of Ti and Al is Ti: Al = 50: 50. It is desirable that it is ˜80: 20, and the atomic ratio of Al and Cr is desirably Al: Cr = 80: 20 to 60:40.

第1化合物がTi1-XXYであって上記のような積層構造を有する場合は、第2層を構成する原子にバナジウムを含まないことが耐チッピング性の面から望ましい。この理由としては、例えば第2層がTiAlVNにより構成される場合は、バナジウムを含まないTiAlNにより構成される場合と比較して、第2層の格子定数が第1層のTiVNと近くなり、その結果積層構造を構成する各層間の格子歪みが少ない構造となっていることが挙げられる。すなわち、格子歪みが少ないことから被膜内の圧縮応力が少ないと考えられ、そのため破壊抵抗が小さく、被膜がチッピングしやすくなると考察される。同様の理由により、上記積層構造において、第1化合物と第2層に含まれる第2化合物とはその格子定数が相異なるものであることが好ましい。When the first compound is Ti 1-X V X Z Y and has a laminated structure as described above, it is desirable from the viewpoint of chipping resistance that the atoms constituting the second layer do not contain vanadium. This is because, for example, when the second layer is made of TiAlVN, the lattice constant of the second layer is closer to that of TiVN of the first layer than that of TiAlN not containing vanadium, As a result, it can be mentioned that the structure is such that the lattice distortion between the layers constituting the laminated structure is small. That is, since the lattice distortion is small, it is considered that the compressive stress in the film is small, and therefore, the fracture resistance is small and the film is considered to be easily chipped. For the same reason, in the laminated structure, it is preferable that the first compound and the second compound contained in the second layer have different lattice constants.

チタン化合物層が上記積層構造を有する場合、第1層は、その厚みが0.5nm以上200nm以下であることが好ましく、また同じく第2層も、その厚みが0.5nm以上200nm以下であることが好ましい。この範囲の厚みを有することにより切削時において特に優れた耐摩耗性が示されるからである。そして、上記第1層および第2層の各厚みは、より好ましくはその上限が80nm、さらに好ましくは20nmであり、その下限はより好ましくは1nmである。0.5nm未満の厚みで各層を形成することは困難であり、その厚みが200nmを超えると上記のような優れた効果が示されない場合がある。そして、特に好ましくは上記第1層のみの加算合計厚みが0.3μm以上10μm以下となる場合であり、より好ましくは0.7μm以上5μm以下となる場合である。第1層のみの合計厚みをこれらの範囲とすることにより、上記の効果が最も効果的に発現する。なお、第1層のみの合計厚みがこのような範囲となる限り、第2層のみの合計厚みは特に限定されないが、1μm以上10μm以下の厚みとすれば通常は十分である。このように積層される第1層と第2層との各厚みは、概ね等しいものであってもよいし、異なるものであってもよい。   When the titanium compound layer has the above laminated structure, the first layer preferably has a thickness of 0.5 nm to 200 nm, and the second layer also has a thickness of 0.5 nm to 200 nm. Is preferred. This is because having a thickness in this range exhibits particularly excellent wear resistance during cutting. And as for each thickness of the said 1st layer and the 2nd layer, More preferably, the upper limit is 80 nm, More preferably, it is 20 nm, The lower limit is more preferably 1 nm. It is difficult to form each layer with a thickness of less than 0.5 nm. When the thickness exceeds 200 nm, the above-described excellent effects may not be shown. Particularly preferably, the total thickness of only the first layer is 0.3 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.7 μm or more and 5 μm or less. By making the total thickness of only the first layer within these ranges, the above effect is most effectively exhibited. As long as the total thickness of only the first layer falls within such a range, the total thickness of only the second layer is not particularly limited, but a thickness of 1 μm or more and 10 μm or less is usually sufficient. The thicknesses of the first layer and the second layer stacked in this way may be approximately equal or different.

なお、本発明において積層構造とは、上記第1層と第2層とが各々1層以上積層されて形成されていることを示すものであるが、より好ましくは上記第1層と第2層とが各々上下交互に複数積層されることが好適である。なお、このような積層構造において最下層および最上層は第1層または第2層のいずれの層によって形成されていても差し支えない。また、積層数は特に限定されるものではないが、各層それぞれ1層以上8000層以下、より好ましくは20層以上5000層以下とすることができる。   In the present invention, the laminated structure means that each of the first layer and the second layer is formed by laminating one or more layers, more preferably the first layer and the second layer. It is preferable that a plurality of layers are alternately stacked. In such a laminated structure, the lowermost layer and the uppermost layer may be formed of either the first layer or the second layer. In addition, the number of stacked layers is not particularly limited, but each layer may be 1 layer or more and 8000 layers or less, more preferably 20 layers or more and 5000 layers or less.

<チタン化合物層の厚み>
本発明のチタン化合物層は、0.3μm以上10μm以下の厚みを有することが好ましい。より好ましくは、その上限が8μm、さらに好ましくは6μmであり、その下限が0.7μm、さらに好ましくは1μmである。
<Thickness of titanium compound layer>
The titanium compound layer of the present invention preferably has a thickness of 0.3 μm or more and 10 μm or less. More preferably, the upper limit is 8 μm, more preferably 6 μm, and the lower limit is 0.7 μm, more preferably 1 μm.

上記厚みが0.3μm未満の場合、クレーター摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与するという本発明の効果が示されない場合があるとともに、10μmを超えると、該効果が低減される場合がある。上記厚みが、1μm以上6μm以下の場合に特に優れた上記効果が示される。   If the thickness is less than 0.3 μm, the effect of the present invention that reduces crater wear and imparts high wear resistance may not be shown, and if it exceeds 10 μm, the effect may be reduced. is there. The above-described effect is particularly excellent when the thickness is 1 μm or more and 6 μm or less.

<下地層>
本発明の表面被覆切削工具は、被膜として下地層が基材上に形成され、その下地層上に上記チタン化合物層が形成されたものとすることができ、この下地層は、Tiと、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とを含む第3化合物を含むことができる。この第3化合物は基材との密着性に優れるので、基材上に基材と接するようにしてこの下地層を形成し、この下地層上に上記チタン化合物層を形成すれば、これらの被膜が全体として密着力高く基材上に形成されることになる。
<Underlayer>
In the surface-coated cutting tool of the present invention, a base layer may be formed on a base material as a coating, and the titanium compound layer may be formed on the base layer. The base layer includes Ti and boron. And a third compound containing at least one element selected from the group consisting of oxygen, carbon, and nitrogen. Since this third compound is excellent in adhesion to the base material, if the base layer is formed on the base material so as to be in contact with the base material, and the titanium compound layer is formed on the base layer, these coating films are formed. Is formed on the substrate with high adhesion as a whole.

このような第3化合物としては、たとえばTiN、TiC、TiCN、TiBN、TiNO等、あるいはこれらの化合物にSi、W、またはMo等を添加したもの等を挙げることができる。なお、これらの化学式において特に原子比が規定されない場合は、各元素の原子比は必ずしも等比となるものではなく、従来公知の原子比が全て含まれるものとする。たとえばTiNと記す場合、TiとNとの原子比は1:1が含まれる他、2:1、1:0.95、1:0.9等が含まれる(特に断りのない限り、他の化学式の記載において同じ)。すなわち、Tiと、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素との原子比(Ti以外に他の(金属)元素を含む場合はその元素の原子比を含み、硼素、酸素、炭素、または窒素を2種以上含む場合はそれらの各元素間の原子比も含む)は特に限定されず、従来公知の原子比がすべて含まれる。   Examples of such a third compound include TiN, TiC, TiCN, TiBN, TiNO, etc., or compounds obtained by adding Si, W, Mo, or the like to these compounds. In addition, when atomic ratio is not prescribed | regulated especially in these chemical formulas, the atomic ratio of each element does not necessarily become an equivalent ratio, but all the conventionally well-known atomic ratio shall be included. For example, when TiN is described, the atomic ratio of Ti and N includes 1: 1, and includes 2: 1, 1: 0.95, 1: 0.9, etc. (otherwise, unless otherwise specified) Same for describing chemical formula). That is, the atomic ratio between Ti and at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen (including the atomic ratio of that element when other (metal) elements are included in addition to Ti) In the case where two or more of boron, oxygen, carbon, or nitrogen are contained, the atomic ratio between these elements is also not particularly limited, and all conventionally known atomic ratios are included.

上記のような下地層は、0.05μm以上2μm以下、より好ましくは0.1μm以上1μm以下の厚みを有していることが好ましい。なお、このような下地層は1の層により構成することができる他、2以上の層により構成することもできる(2以上の層により構成する場合はその合計厚みを上記の範囲のものとする)。   The underlayer as described above preferably has a thickness of 0.05 μm to 2 μm, more preferably 0.1 μm to 1 μm. In addition, such an underlayer can be composed of one layer, or can be composed of two or more layers (when composed of two or more layers, the total thickness is within the above range). ).

<その他の層など>
本発明の被膜は、上記のようなチタン化合物層や下地層以外の他の層をさらに1以上含むことができる。たとえばそのような他の層は、下地層とチタン化合物層との間に形成したり、チタン化合物層の上に形成したりすることができる。このような他の層を形成することにより、クレーター摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与するという本発明の効果がさらに向上したり、あるいは潤滑性を付与したり、被削材との溶着を抑制したりすることができるという効果を達成することもできる。
<Other layers>
The film of the present invention may further contain one or more layers other than the titanium compound layer and the underlayer as described above. For example, such other layers can be formed between the base layer and the titanium compound layer, or can be formed on the titanium compound layer. By forming such other layers, the effect of the present invention of reducing crater wear and imparting high wear resistance can be further improved, or lubricity can be imparted. The effect that welding can be suppressed can also be achieved.

このような他の層を構成する化合物としては、たとえばAl23等の酸化物、TiSiN等のケイ窒化物、TiCN等の炭窒化物等を挙げることができる。なお、このような他の層は、0.05μm以上5μm以下、より好ましくは0.1μm以上2μm以下の厚みを有していることが好ましい。Examples of the compound constituting such another layer include oxides such as Al 2 O 3 , siliconitrides such as TiSiN, carbonitrides such as TiCN, and the like. In addition, it is preferable that such other layers have a thickness of 0.05 μm or more and 5 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 2 μm or less.

<製造方法>
本発明の被膜とりわけチタン化合物層は、上記の通り結晶性の高い化合物で構成されている必要があるため、本発明の被膜はそのような結晶性の高い化合物で構成されるような成膜プロセスにより形成されていることが好ましい。したがって、本発明の被膜は特に物理蒸着法(PVD法)により形成されることが望ましい。このような物理蒸着法としては、たとえばバランストマグネトロンスパッタリング法、アンバランストマグネトロンスパッタリング法、アークイオンプレーティング法、これらを各組み合わせた方法等を挙げることができる。なお、チタン化合物層が上記のような積層構造で形成されている場合であっても、これらの物理蒸着法の下、従来公知の手法により形成することができる。
<Manufacturing method>
Since the coating of the present invention, particularly the titanium compound layer, needs to be composed of a compound having high crystallinity as described above, the film forming process in which the coating of the present invention is composed of such a compound having high crystallinity. It is preferable that it is formed by. Therefore, it is desirable that the film of the present invention is formed by physical vapor deposition (PVD method). Examples of such physical vapor deposition include balanced magnetron sputtering, unbalanced magnetron sputtering, arc ion plating, and combinations of these. Even when the titanium compound layer is formed in the above laminated structure, it can be formed by a conventionally known method under these physical vapor deposition methods.

そして、特に上記のようなチタン化合物層を好適に形成する具体的な条件を挙げると以下の通りとなる。すなわち、アークイオンプレーティング法を採用する場合、所望の構造の第1化合物が得られるように適切な配合比で各対応する元素を含んだターゲットをアーク式蒸発源にセットし、基板(基材)温度を400〜700℃および該装置内の反応ガス圧を2.0〜6.0Paに設定し、反応ガスとしてたとえば窒素、メタン、酸素等のうちから1以上のガスを選択することによりこれを導入する。そして、基板(負)バイアス電圧を−60V〜−200Vに維持したまま、カソード電極に50〜120Aのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりチタン化合物層を形成することができる。なお、上記基板(負)バイアス電圧を負側に高く(すなわち、その絶対値を大きく)する程、第1化合物の結晶構造の(111)優先配向性が高くなる傾向を示す。   In particular, specific conditions for suitably forming the titanium compound layer as described above are as follows. That is, when the arc ion plating method is adopted, a target containing each corresponding element at an appropriate blending ratio is set in an arc evaporation source so as to obtain a first compound having a desired structure, and a substrate (base material) ) By setting the temperature to 400 to 700 ° C. and the reaction gas pressure in the apparatus to 2.0 to 6.0 Pa, and selecting one or more gases from among nitrogen, methane, oxygen, etc. as the reaction gas Is introduced. Then, while maintaining the substrate (negative) bias voltage at −60 V to −200 V, an arc current of 50 to 120 A is supplied to the cathode electrode, and metal ions are generated from the arc evaporation source to form a titanium compound layer. can do. Note that the higher the substrate (negative) bias voltage is to the negative side (that is, the larger the absolute value), the higher the (111) preferred orientation of the crystal structure of the first compound tends to be.

また、アンバランストマグネトロンスパッタリング法を採用する場合、基板(基材)温度を400〜600℃および該装置内の反応ガス圧を300mPa〜800mPaに設定し、所望の第1化合物に対応する反応ガスとしてたとえば窒素、アセチレン、酸素のうちから1以上のガスを選択することによりこれを導入する(なお、反応ガスの導入に際しては、希ガス/反応ガスの比を1〜5に設定することが好ましい)。そして、基板(負)バイアス電圧を0V〜−90Vに維持したまま(この基板(負)バイアス電圧は負側に低く(すなわち、その絶対値を小さく)する程第1化合物の結晶構造の(111)優先配向性は高くなる傾向を示す)、ターゲットに0.12〜0.3W/mm2の電力密度を発生させることによりチタン化合物層を形成することができる。When the unbalanced magnetron sputtering method is adopted, the substrate (base material) temperature is set to 400 to 600 ° C., the reaction gas pressure in the apparatus is set to 300 mPa to 800 mPa, and the reaction gas corresponding to the desired first compound For example, one or more gases are selected from nitrogen, acetylene, and oxygen (introducing the reaction gas, the ratio of the rare gas / reaction gas is preferably set to 1 to 5). ). Then, while the substrate (negative) bias voltage is maintained at 0 V to −90 V (the substrate (negative) bias voltage is lowered to the negative side (that is, the absolute value is decreased), the crystal structure of the first compound (111) The titanium compound layer can be formed by generating a power density of 0.12 to 0.3 W / mm 2 on the target.

<実施例>
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、以下の各被膜を構成する各層の化学組成(化合物の組成)は二次電子顕微鏡に付帯のエネルギー分散型ケイ光X線分光計(SEM−EDX)により確認し、各層の厚みは被膜の断面を二次電子顕微鏡(SEM)により観察することにより確認した。また、X線としてCuKα線を用いたθ−2θ法によるX線回折を行なうことにより、第1化合物の結晶構造について、(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/A(下記において、単にB/Aと表記する場合がある)と、結晶粒径と、(111)面の面間隔(d(111))と、(200)面の面間隔(d(200))とを求めた。上記第1化合物の結晶粒径は(111)面の半価幅より算出し、面間隔はピーク強度が最大になる点の2θ角度から算出した。
<Example>
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these. In addition, the chemical composition (composition of the compound) of each layer constituting each of the following films is confirmed by an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer (SEM-EDX) attached to the secondary electron microscope, and the thickness of each layer is determined by the thickness of the film. The cross section was confirmed by observing with a secondary electron microscope (SEM). Also, by performing X-ray diffraction by the θ-2θ method using CuKα rays as X-rays, the peak intensity A of the (111) plane and the peak intensity B of the (200) plane are obtained for the crystal structure of the first compound. Ratio B / A (hereinafter sometimes simply referred to as B / A), crystal grain size, (111) plane spacing (d (111) ), and (200) plane spacing (d (200) ). The crystal grain size of the first compound was calculated from the half width of the (111) plane, and the plane spacing was calculated from the 2θ angle where the peak intensity was maximum.

本実施例において基材上に形成される被膜は、以下のように陰極式アークイオンプレーティング法により形成した。なお、実施例および比較例においては、切削用刃先交換型チップ(超硬合金(P20)製、形状がCNMG120408(ISO規格))を用いて成膜し、表面被覆切削工具を得た。   In the present example, the coating film formed on the substrate was formed by the cathodic arc ion plating method as follows. In Examples and Comparative Examples, a film was formed using a cutting edge-exchangeable tip for cutting (made of cemented carbide (P20), shape CNMG120408 (ISO standard)) to obtain a surface-coated cutting tool.

<陰極式アークイオンプレーティング(AIP)法>
まず、基材として、グレードがP30(JIS B 4053−1998)の超硬合金であり、形状がSNGN120408(JIS B 4121−1998)である切削チップを準備し、これを洗浄した後、陰極式アークイオンプレーティング装置(成膜装置)内の基板取り付け位置にセットした。なお、このような成膜装置としては従来公知の構成のものを特に制限なく使用することができる。
<Cathode-type arc ion plating (AIP) method>
First, as a base material, a cutting tip having a grade of P30 (JIS B 4053-1998) cemented carbide and a shape of SNGN120408 (JIS B 4121-1998) was prepared, washed, and then a cathodic arc. The substrate was set in the ion plating apparatus (deposition apparatus) at the substrate mounting position. As such a film forming apparatus, a conventionally known apparatus can be used without any particular limitation.

そして、真空ポンプにより該装置内を1×10-4Pa以下に減圧するとともに、該装置内に設置されたヒーターにより上記基材の温度を650℃に加熱し、1時間保持した。And while reducing the inside of this apparatus to 1x10 <-4> Pa or less with a vacuum pump, the temperature of the said base material was heated to 650 degreeC with the heater installed in this apparatus, and it hold | maintained for 1 hour.

次に、アルゴンガスを導入して該装置内の圧力を3.0Paに保持し、基板(基材)バイアス電圧を徐々に上げながら−1500Vとし、基材の表面のクリーニングを15分間行なった。その後、アルゴンガスを排気した。   Next, argon gas was introduced to maintain the pressure in the apparatus at 3.0 Pa, the substrate (base material) bias voltage was gradually increased to −1500 V, and the surface of the base material was cleaned for 15 minutes. Thereafter, argon gas was exhausted.

次いで、上記基材表面に形成される被膜(すなわち第1化合物からなるチタン化合物層)として、その化学組成が以下の表1に示したものになるように各対応する金属元素を含んだ各ターゲットを原料蒸発源(アーク式蒸発源)にセットした。基板(基材)温度を550〜650℃および該装置内の反応ガス圧を4.0Paに設定し、表1に示した化学組成の窒素、酸素、硼素、炭素などの軽元素成分に対応する反応ガスとして、窒素、メタン、酸素のうちから1以上のガスを選択することによりこれを導入した。そして、チタン化合物層を構成する第1化合物としてTiVZ、TiCrZ、TiNbZ、TiMoZ、TiHfZ、TiTaZ、TiWZを用いる場合は、基板バイアス電圧を−50V〜−400Vに維持したまま、カソード電極に50A〜200Aのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させチタン化合物層を形成した。   Next, each target containing each corresponding metal element so that its chemical composition is as shown in Table 1 below as a film (that is, a titanium compound layer made of the first compound) formed on the substrate surface. Was set in a raw material evaporation source (an arc evaporation source). The substrate (base material) temperature is set to 550 to 650 ° C. and the reaction gas pressure in the apparatus is set to 4.0 Pa, corresponding to light element components such as nitrogen, oxygen, boron, and carbon having the chemical composition shown in Table 1. This was introduced by selecting one or more gases from among nitrogen, methane, and oxygen as the reaction gas. When TiVZ, TiCrZ, TiNbZ, TiMoZ, TiHfZ, TiTaZ, and TiWZ are used as the first compound constituting the titanium compound layer, the cathode bias is maintained at -50V to -400V, and 50A to 200A is applied to the cathode electrode. The arc current was supplied and metal ions were generated from an arc evaporation source to form a titanium compound layer.

すなわち、アーク式蒸発源から発生した金属イオン、金属元素、またはクラスター等がプラズマ雰囲気中で上記反応ガスと反応することにより、基材上にチタン化合物層(すなわち第1化合物)が形成(析出)されることになる。なお、反応ガスとしては、最終生成物(第1化合物)が窒化物の場合は窒素を選択し、炭化物の場合はメタン(メタンのみに限られずアセチレン等の炭化水素ガスを特に限定なく使用することができる)と雰囲気ガス(反応ガス分圧制御用)としてアルゴンガスを選択し、酸化物の場合は酸素と雰囲気ガス(反応ガス分圧制御用)としてアルゴンガスを選択することができる。また、その他の炭窒化物や窒酸化物等の場合は、上記の例に基づき2種以上の反応ガスを選択して用いた。化学組成に硼素が含まれる場合はターゲットに予め硼素元素を所望量含有させたものを用いた。   That is, a metal compound, metal element, or cluster generated from an arc evaporation source reacts with the reaction gas in a plasma atmosphere to form (precipitate) a titanium compound layer (ie, the first compound) on the substrate. Will be. As the reaction gas, nitrogen is selected when the final product (first compound) is a nitride, and methane (a hydrocarbon gas such as acetylene is not limited to methane, but is not limited to methane). And argon gas can be selected as the atmospheric gas (for reactive gas partial pressure control), and in the case of oxide, argon gas can be selected as the oxygen and atmospheric gas (for reactive gas partial pressure control). In the case of other carbonitrides or nitride oxides, two or more kinds of reaction gases were selected and used based on the above example. When boron was included in the chemical composition, a target containing a desired amount of boron element in advance was used.

第1化合物と第2化合物との積層構造を作製するには、例えば、図1の成膜装置6の構成を示す概略図のように、金属原料蒸発源1,2と、基板用の回転テーブル3と、基板ホルダ4とを少なくとも備えた成膜装置を用いればよい。本実施例等においては、このような成膜装置6を用いてたとえば第1化合物の金属成分からなる原料をターゲット金属原料蒸発源1にセットし、該金属原料蒸発源1に対向する位置または所定の角度を持たせた位置に、第2化合物の金属成分からなる原料をターゲットとして金属原料蒸発源2にセットして、基板ホルダ4に切削チップとなる基板5を保持させる。基材5が各ターゲット側を向くように通過させるために、基材5を回転テーブル3でたとえば図1中の矢印方向に回転させ、第1化合物および第2化合物からなる層をそれぞれ所望数形成させて、積層構造を得た。   In order to produce a laminated structure of the first compound and the second compound, for example, as shown in the schematic diagram showing the configuration of the film forming apparatus 6 in FIG. 3 and the substrate holder 4 may be used. In the present embodiment and the like, using such a film forming apparatus 6, for example, a raw material composed of the metal component of the first compound is set in the target metal raw material evaporation source 1, and a position facing the metal raw material evaporation source 1 or a predetermined position. At the position where the angle is given, the raw material made of the metal component of the second compound is set as a target in the metal raw material evaporation source 2 and the substrate holder 4 holds the substrate 5 serving as a cutting tip. In order to pass the base material 5 so as to face each target side, the base material 5 is rotated by the rotary table 3 in the direction of the arrow in FIG. 1, for example, and a desired number of layers each composed of the first compound and the second compound are formed. To obtain a laminated structure.

窒化物の場合、バイアス電圧を0〜−50Vに設定することで、上記比B/Aが1.0を超えるものとなる。またバイアス電圧を−50Vよりも負側に大きくすることで、配向性についての上記比B/Aを1.0以下とすることができる。なお、耐摩耗性の観点から、バイアス電圧は成膜中に−50Vから−150Vまで連続的に負側に増加させることが望ましく、実施例においては、バイアス電圧を上記範囲において連続的に増加させた。このような製法で作製したチタン化合物層は、上記B/Aが1以下であった。   In the case of nitride, the ratio B / A exceeds 1.0 by setting the bias voltage to 0 to -50V. Further, by increasing the bias voltage to a negative side from −50 V, the ratio B / A for the orientation can be set to 1.0 or less. From the viewpoint of wear resistance, it is desirable that the bias voltage is continuously increased from −50 V to −150 V to the negative side during film formation. In the embodiment, the bias voltage is continuously increased in the above range. It was. The titanium compound layer produced by such a production method had a B / A of 1 or less.

そして、表1〜18に記載した厚みとなったところでアーク式蒸発源に供給する電流を停止し、冷却後該装置内を大気に開放した後、被膜が基材上に形成された表面被覆切削工具を装置から取り出すことにより、本発明の表面被覆切削工具を製造した。なお、表1〜18の「製法」の項において、この陰極式アークイオンプレーティング法により製造された表面被覆切削工具は「AIP」と表記した。   Then, when the thickness described in Tables 1 to 18 is reached, the current supplied to the arc evaporation source is stopped, and after cooling, the inside of the apparatus is opened to the atmosphere, and then the surface-coated cutting in which the coating is formed on the substrate The surface-coated cutting tool of the present invention was manufactured by removing the tool from the apparatus. In addition, in the section of “Production method” in Tables 1 to 18, the surface-coated cutting tool produced by this cathodic arc ion plating method was represented as “AIP”.

参考例1〜27):TiVZ
表1〜2に示す第1化合物の組成、表3に示す第1化合物および第2化合物の組成となるように上記陰極式アークイオンプレーティング法により被膜を形成し、表面被覆切削工具を製造した。
( Reference Examples 1-27): TiVZ
A film was formed by the above-mentioned cathodic arc ion plating method so as to have the composition of the first compound shown in Tables 1 and 2 and the composition of the first compound and the second compound shown in Table 3 to produce a surface-coated cutting tool. .

(比較例1〜6)
比較例1として、第1化合物においてバナジウムを含まない化合物(すなわち具体的にはTiN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例2として、TiAlNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例3は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は参考例2と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例4は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は参考例2と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例5は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は参考例2と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例6は、ターゲットとしてTi単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、参考例2と同様の上記成膜条件にしたがい成膜したSi含有窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表1に示す。
(Comparative Examples 1-6)
As Comparative Example 1, a surface-coated cutting tool in which a film made of a compound containing no vanadium in the first compound (that is, specifically TiN) was formed on a substrate was manufactured. Further, as Comparative Example 2, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlN was formed on a substrate was manufactured. Comparative Example 3 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 2 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 4 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 2 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1. Comparative Example 5 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 2 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. In Comparative Example 6, the same composition as in Reference Example 2 was used except that instead of Ti alone, Ti was mixed with 10 atomic% Si (ratio to the metal composition in the first compound column) Si. This is a Si-containing nitride film formed in accordance with film conditions. Table 1 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例7〜12)
比較例7として、第1化合物においてバナジウムを含まない炭窒化物(すなわち具体的にはTiCN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例8として、TiAlCNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例9は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は参考例9と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例10は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は参考例9と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例11は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は参考例9と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例12は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、参考例9と同様にして得られるSi含有炭窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表2に示す。
(Comparative Examples 7-12)
As Comparative Example 7, a surface-coated cutting tool in which a coating of a carbonitride containing no vanadium in the first compound (that is, specifically TiCN) was formed on a substrate was manufactured. Further, as Comparative Example 8, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlCN was formed on a substrate was manufactured. Comparative Example 9 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 9 except that the atomic ratio X in the above chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 10 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 9 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1. Comparative Example 11 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Reference Example 9 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 12 was the same as Reference Example 9 except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. The Si-containing carbonitride film obtained as described above. Table 2 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例13、14)
比較例13は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は参考例12と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例14は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は参考例18と同様にして得られる表面被覆切削工具である。これらの比較例でえられた表面被覆切削工具の物性等を表3に示す。
(Comparative Examples 13 and 14)
Comparative Example 13 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 12 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 14 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 18 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Table 3 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools obtained in these comparative examples.

<切削試験1>
上記のようにして製造された実施例1〜27の表面被覆切削工具および比較例1〜14の表面被覆切削工具について、以下の表19に示す切削条件により連続旋削試験を実施して、逃げ面摩耗量(VB)とクレーター摩耗量(KT)とを測定した。逃げ面摩耗量が小さいもの程耐摩耗性に優れていることを示し、クレーター摩耗量が小さいもの程クレーター摩耗が低減されていることを示す。その結果を以下の表1〜3に示す。
<Cutting test 1>
For the surface-coated cutting tools of Examples 1 to 27 and the surface-coated cutting tools of Comparative Examples 1 to 14 manufactured as described above, a continuous turning test was performed under the cutting conditions shown in Table 19 below, and the flank The amount of wear (VB) and the amount of crater wear (KT) were measured. The smaller the flank wear amount, the better the wear resistance, and the smaller the crater wear amount, the lower the crater wear. The results are shown in Tables 1 to 3 below.

<切削試験2>
上記のようにして製造された実施例1〜27の表面被覆切削工具および比較例1〜14の表面被覆切削工具について、以下の切削条件により断続切削試験を実施することにより、逃げ面摩耗量とクレーター摩耗量とを測定した。
<Cutting test 2>
About the surface covering cutting tool of Examples 1-27 manufactured as mentioned above and the surface covering cutting tool of Comparative Examples 1-14, by carrying out the intermittent cutting test by the following cutting conditions, flank wear amount and The amount of crater wear was measured.

被削材はサイズが、幅100mm×長さ300mm×高さ100mmであり、長さ300mmの辺に垂直で、幅100mmの辺に平行な溝を等間隔で多数あける。溝間は、溝の中心同士の距離とした。切削試験として、カッターFPG4160Rに、チップ1つだけ取り付け、以下の条件で切削を開始する。チップが破損して、切削が不可になったときの時間を切削時間として表に記載した。この時間が長いほど、被膜の耐欠損性が高いと判断できる。切削試験2の条件を表20に示す。   The workpiece has a size of width 100 mm × length 300 mm × height 100 mm, and a large number of grooves perpendicular to the side having a length of 300 mm and parallel to the side having a width of 100 mm are formed at equal intervals. The distance between the grooves was the distance between the centers of the grooves. As a cutting test, only one chip is attached to the cutter FPG 4160R, and cutting is started under the following conditions. The time when the chip was damaged and cutting was impossible was described in the table as the cutting time. It can be judged that the longer the time, the higher the fracture resistance of the coating. Table 20 shows the conditions of the cutting test 2.

この結果、多層の積層構造にすることで、被膜の耐欠損性が向上し、特に積層周期が10nm程度の被膜を形成した表面被覆切削工具が最も耐欠損性に優れていた。   As a result, the multi-layered laminated structure improved the fracture resistance of the coating, and in particular, the surface-coated cutting tool on which the coating having a lamination period of about 10 nm had the highest fracture resistance.

<切削試験3>
上記のようにして製造された表面被覆切削工具について、以下の切削条件により連続切削試験を実施して、逃げ面摩耗量とクレーター摩耗量とを測定した。表21に示す条件で所定時間切削を行い、最終の被削材表面の光沢を、目視で5段階評価した。5の面光沢が最も優れており、1の面光沢が最も劣っている。「5」は切削面全面が金属光沢を有しており、「4」は剥れなどにより金属光沢不良の部分の合計面積が切削面全面積の1/4程度あり、「3」は上記金属光沢不良の部分の合計面積が切削面全面積の1/2程度あり、「2」は上記金属光沢不良の部分の合計面積が切削面全面積の3/4程度あり、「1」はほとんど光沢が観測されなかったことを示す。
<Cutting test 3>
About the surface covering cutting tool manufactured as mentioned above, the continuous cutting test was implemented on the following cutting conditions, and flank wear amount and crater wear amount were measured. Cutting was performed for a predetermined time under the conditions shown in Table 21, and the gloss of the final work material surface was visually evaluated in five stages. The surface gloss of 5 is the best and the surface gloss of 1 is the worst. “5” indicates that the entire cutting surface has a metallic luster, “4” indicates that the total area of the defective metallic luster due to peeling or the like is about 1/4 of the total area of the cutting surface, and “3” indicates the above metal. The total area of the poorly glossy part is about 1/2 of the total area of the cut surface, “2” is about 3/4 of the total area of the metal glossy defective part, and “1” is almost glossy. Indicates that was not observed.

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上記表1〜3中、「X」、「Y」、「Z」とは第1化合物である化学式Ti1-XXY中のX、Y、Zをそれぞれ示す。「混合元素」とは第1化合物に含まれるTi、Mおよび上記化学式のZ以外の元素を示す。なお、「Z」の項に記載されている数値は原子比を示す(それらの数値の合計は「Y」に記載された数値となる)。「混合元素の原子比」は前述の通り第1化合物に含まれるTiに対する原子比を示す。「d」とはチタン化合物層またはそれに相当する比較例における層の厚みを示す。また、上記表3中、「第2化合物」の項に記載されている数値は原子比を示す。In Tables 1 to 3, “X”, “Y”, and “Z” respectively indicate X, Y, and Z in the chemical formula Ti 1-X M X Z Y as the first compound. “Mixed element” refers to an element other than Ti and M contained in the first compound and Z in the above chemical formula. In addition, the numerical value described in the item of “Z” indicates an atomic ratio (the sum of those numerical values is the numerical value described in “Y”). “Atom ratio of mixed elements” indicates an atomic ratio with respect to Ti contained in the first compound as described above. “D” indicates the thickness of the titanium compound layer or the equivalent layer in the comparative example. In Table 3, the numerical value described in the “second compound” section indicates an atomic ratio.

なお、表1〜3の「積層構造」の項において、チタン化合物層が前述の第1層と第2層とが積層されて形成されている場合は「有」と表記し、そのような積層構造を含まない場合(すなわち単層の場合)は「無」と表記した。   In addition, in the section of “lamination structure” in Tables 1 to 3, when the titanium compound layer is formed by laminating the first layer and the second layer described above, it is expressed as “present”, and such lamination When the structure was not included (that is, in the case of a single layer), it was described as “none”.

(実施例28〜42):TiCrZ
表4に示す第1化合物の組成、または表5に示す第1化合物および第2化合物の組成となるように上記陰極式アークイオンプレーティング法により被膜を形成し、表面被覆切削工具を製造した。
Examples 28 to 42: TiCrZ
A film was formed by the above-mentioned cathodic arc ion plating method so as to have the composition of the first compound shown in Table 4 or the composition of the first compound and the second compound shown in Table 5, thereby producing a surface-coated cutting tool.

(比較例15〜21)
比較例15として、第1化合物においてクロムを含まない炭窒化物(すなわち具体的にはTiCN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例16として、TiAlCNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例17は、実施例24の第1化合物と同じ組成の化合物からなる被膜を形成したものであるが、成膜時のバイアス電圧を50Vに変更することにより(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが1以上となる点において実施例2とは異なる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 15 to 21)
As Comparative Example 15, a surface-coated cutting tool was produced in which a coating of a carbonitride containing no chromium in the first compound (ie, specifically, TiCN) was formed on a substrate. Further, as Comparative Example 16, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlCN was formed on a substrate was manufactured. In Comparative Example 17, a film made of a compound having the same composition as the first compound of Example 24 was formed. By changing the bias voltage during film formation to 50 V, the peak intensity of the (111) plane was This is a surface-coated cutting tool different from Example 2 in that the ratio B / A between A and the peak intensity B of the (200) plane is 1 or more.

また、比較例18は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例24と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例19は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例24と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例20は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例24と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例21は、ターゲットとしてTi単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例24と同様にして得られる表面被覆切削工具である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表4に記載した。   Comparative Example 18 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 24 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 19 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 24 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1. Comparative Example 20 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 24 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 21 was obtained in the same manner as in Example 24 except that instead of Ti alone, Ti was mixed with 10 atomic% Si (ratio to the metal composition in the first compound column) Si. A surface-coated cutting tool. Table 4 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例22〜25)
比較例22は実施例32の第1化合物と同じ組成の化合物からなる被膜を形成したものであるが、成膜時のバイアス電圧を20Vに変更することにより(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが1以上となる点において実施例32とは異なる表面被覆切削工具である。比較例23は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例28と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例24は、実施例38の第1化合物と同じ組成の化合物からなる被膜を形成したものであるが、成膜時のバイアス電圧を20Vに変更することにより(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが1以上となる点において実施例38とは異なる表面被覆切削工具である。比較例25は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例34と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 22-25)
In Comparative Example 22, a film made of a compound having the same composition as the first compound of Example 32 was formed. By changing the bias voltage during film formation to 20 V, the peak intensity A on the (111) plane was 200) a surface-coated cutting tool different from that in Example 32 in that the ratio B / A to the peak intensity B of the surface is 1 or more. Comparative Example 23 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 28 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. In Comparative Example 24, a film made of a compound having the same composition as the first compound of Example 38 was formed. By changing the bias voltage during film formation to 20 V, the peak intensity A on the (111) plane was This is a surface-coated cutting tool different from Example 38 in that the ratio B / A to the peak intensity B of the (200) plane is 1 or more. Comparative Example 25 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 34 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3.

上記実施例28〜42および比較例15〜25で得られた表面被覆切削工具について、上記切削試験1〜3を行なった。その結果を表4〜5に示す。   The cutting tests 1 to 3 were performed on the surface-coated cutting tools obtained in Examples 28 to 42 and Comparative Examples 15 to 25. The results are shown in Tables 4-5.

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表4および5における各項目は表1〜3における各項目と同様の内容を示す。
(実施例43〜49、51〜55および57〜68、ならびに参考例50および56):TiNbZ
表6〜7に示す第1化合物の組成、または表8に示す第1化合物および第2化合物の組成となるように上記陰極式アークイオンプレーティング法により被膜を形成し、表面被覆切削工具を製造した。なお、表中、最左列に「参」と記載されるものは参考例である。
Each item in Tables 4 and 5 shows the same contents as each item in Tables 1-3.
(Examples 43 to 49, 51 to 55 and 57 to 68, and Reference Examples 50 and 56 ): TiNbZ
A film is formed by the cathode arc ion plating method so as to have the composition of the first compound shown in Tables 6 to 7 or the composition of the first compound and the second compound shown in Table 8 to produce a surface-coated cutting tool. did. In the table, “Reference” written in the leftmost column is a reference example.

(比較例26〜31)
比較例26として、第1化合物においてニオブを含まない化合物(すなわち具体的にはTiN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例27として、TiAlNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例28は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例44と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例29は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例44と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 26-31)
As a comparative example 26, a surface-coated cutting tool in which a film made of a compound containing no niobium in the first compound (that is, specifically TiN) was formed on a substrate was manufactured. Further, as Comparative Example 27, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlN was formed on a substrate was manufactured. Comparative Example 28 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 44 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 29 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 44 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例30は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例44と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例31は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例44と同様の上記成膜条件により成膜したSi含有窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表6に示す。   Comparative Example 30 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 44 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula in the first compound exceeds 2. Comparative Example 31 was the same as Example 44 except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. This is a Si-containing nitride film formed under the above film forming conditions. Table 6 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例32〜37)
比較例32として、第1化合物においてニオブを含まない炭窒化物(すなわち具体的にはTiCN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例33として、TiAlCNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例34は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例51と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例35は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例51と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 32-37)
As Comparative Example 32, a surface-coated cutting tool was produced in which a coating of carbonitride containing niobium in the first compound (specifically, TiCN) was formed on a substrate. Further, as Comparative Example 33, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlCN was formed on a base material was manufactured. Comparative Example 34 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 51 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 35 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 51 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例36は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例51と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例37は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例51と同様にして得られるSi含有炭窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表7に示す。   Comparative Example 36 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 51 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 37 is the same as Example 51 except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. The Si-containing carbonitride film obtained as described above. Table 7 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例38、39)
比較例38は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例54と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例39は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例68と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 38 and 39)
Comparative Example 38 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 54 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 39 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 68 except that the atomic ratio X in the above chemical formula exceeds 0.3 in the first compound.

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表6〜8における各項目は表1〜3における各項目と同様の内容を示す。
(実施例69〜74、77〜84および86〜90、ならびに参考例75、76、85および91):TiMoZ
表9〜10に示す第1化合物の組成、または表11に示す第1化合物および第2化合物の組成となるように上記陰極式アークイオンプレーティング法により被膜を形成し、表面被覆切削工具を製造した。なお、表中、最左列に「参」と記載されるものは参考例である。
Each item in Tables 6-8 shows the same content as each item in Tables 1-3.
(Examples 69 to 74, 77 to 84 and 86 to 90, and Reference Examples 75, 76, 85 and 91): TiMoZ
A coating film is formed by the cathode arc ion plating method so as to have the composition of the first compound shown in Tables 9 to 10 or the composition of the first compound and the second compound shown in Table 11 to produce a surface-coated cutting tool. did. In the table, “Reference” written in the leftmost column is a reference example.

(比較例40〜45)
比較例40として、第1化合物においてモリブデンを含まない化合物(すなわち具体的にはTiN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例41として、TiAlNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例42は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例70と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例43は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例70と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 40-45)
As Comparative Example 40, a surface-coated cutting tool in which a coating of a first compound containing no molybdenum (that is, specifically TiN) was formed on a substrate was manufactured. Further, as Comparative Example 41, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlN was formed on a base material was manufactured. Comparative Example 42 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 70 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 43 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 70 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例44は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例70と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例45は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例70と同様の上記成膜条件により成膜したSi含有窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表9に示す。   Comparative Example 44 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 70 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula in the first compound exceeds 2. Comparative Example 45 is the same as Example 70 except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. This is a Si-containing nitride film formed under the above film forming conditions. Table 9 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例46〜51)
比較例46として、第1化合物においてモリブデンを含まない炭窒化物(すなわち具体的にはTiCN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例47として、TiAlCNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例48は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例77と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例49は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例77と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 46-51)
As Comparative Example 46, a surface-coated cutting tool was produced in which a coating of carbonitride containing no molybdenum in the first compound (that is, specifically TiCN) was formed on a substrate. Further, as Comparative Example 47, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlCN was formed on a substrate was manufactured. Comparative Example 48 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 77 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 49 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 77 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例50は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例77と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例51は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例77と同様にして得られるSi含有炭窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表10に示す。   Comparative Example 50 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 77 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 51 was the same as Example 77 except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. The Si-containing carbonitride film obtained as described above. Table 10 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例52、53)
比較例52は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例80と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例53は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例87と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 52 and 53)
Comparative Example 52 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 80 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 53 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 87 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3.

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表9〜11における各項目は表1〜3における各項目と同様の内容を示す。
(実施例92〜97、および99〜110、ならびに参考例98):(TiHfZ)
表12に示す第1化合物の組成、または表13に示す第1化合物および第2化合物の組成となるように上記陰極式アークイオンプレーティング法により被膜を形成し、表面被覆切削工具を製造した。なお、表中、最左列に「参」と記載されるものは参考例である。
Each item in Tables 9-11 shows the same content as each item in Tables 1-3.
(Examples 92 to 97, and 99 to 110, and Reference Example 98 ): (TiHfZ)
A film was formed by the above-mentioned cathodic arc ion plating method so as to have the composition of the first compound shown in Table 12 or the composition of the first compound and the second compound shown in Table 13, and a surface-coated cutting tool was produced. In the table, “Reference” written in the leftmost column is a reference example.

(比較例54〜59)
比較例54として、第1化合物においてハフニウムを含まない炭窒化物(すなわち具体的にはTiCN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例55として、TiAlCNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例56は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は参考例98と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例57は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は参考例98と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 54-59)
As Comparative Example 54, a surface-coated cutting tool in which a coating of a carbonitride containing no hafnium in the first compound (that is, specifically TiCN) was formed on a substrate was manufactured. Further, as Comparative Example 55, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlCN was formed on a substrate was manufactured. Comparative Example 56 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 98 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 57 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Reference Example 98 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例58は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は参考例98と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例59は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、参考例98と同様にして得られる表面被覆切削工具である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表12に示す。 Comparative Example 58 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Reference Example 98 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 59 was the same as Reference Example 98 except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the first compound column) instead of Ti alone as a target. A surface-coated cutting tool obtained as described above. Table 12 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例60、61)
比較例60は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例100と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例61は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例106と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 60 and 61)
Comparative Example 60 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 100 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 61 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 106 except that the atomic ratio X in the above chemical formula exceeds 0.3 in the first compound.

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表12〜13における各項目は表1〜3における各項目と同様の内容を示す。
(実施例111〜116、119〜126および128〜132、ならびに参考例117、118、127および133):TiTaZ
表14〜15に示す第1化合物の組成、または表16に示す第1化合物および第2化合物の組成となるように上記陰極式アークイオンプレーティング法により被膜を形成し、表面被覆切削工具を製造した。なお、表中、最左列に「参」と記載されるものは参考例である。
Each item in Tables 12-13 shows the same content as each item in Tables 1-3.
(Examples 111-116, 119-126 and 128-132, and Reference Examples 117, 118, 127 and 133): TiTaZ
A film is formed by the cathode arc ion plating method so as to have the composition of the first compound shown in Tables 14 to 15 or the composition of the first compound and the second compound shown in Table 16 to produce a surface-coated cutting tool. did. In the table, “Reference” written in the leftmost column is a reference example.

(比較例62〜67)
比較例62として、第1化合物においてタンタルを含まない化合物(すなわち具体的にはTiN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例63として、TiAlNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例64は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例112と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例65は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例112と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 62-67)
As Comparative Example 62, a surface-coated cutting tool in which a film made of a compound containing no tantalum in the first compound (that is, specifically TiN) was formed on a substrate was manufactured. Further, as Comparative Example 63, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlN was formed on a base material was manufactured. Comparative Example 64 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 112 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 65 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 112 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例66は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例112と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例67は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例112と同様の上記成膜条件により成膜したSi含有窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表14に示す。   Comparative Example 66 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 112 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 67 was the same as Example 112 except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. This is a Si-containing nitride film formed under the above film forming conditions. Table 14 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例68〜73)
比較例68として、第1化合物においてタンタルを含まない炭窒化物(すなわち具体的にはTiCN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例69として、TiAlCNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例70は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例119と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例71は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例119と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 68-73)
As Comparative Example 68, a surface-coated cutting tool was produced in which a coating of a carbonitride containing no tantalum in the first compound (specifically, TiCN) was formed on a substrate. Further, as Comparative Example 69, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlCN was formed on a base material was manufactured. Comparative Example 70 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 119 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 71 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 119 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例72は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例119と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例73は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例119と同様にして得られるSi含有炭窒化物被膜である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表15に記載した。   Comparative Example 72 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 119 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 73 was the same as Example 119, except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. The Si-containing carbonitride film obtained as described above. Table 15 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例74、75)
比較例74は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例123と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例75は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例129と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 74 and 75)
Comparative Example 74 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 123 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 75 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 129 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3.

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表14〜16における各項目は表1〜3における各項目と同様の内容を示す。
(実施例134〜150):TiWZ
表17に示す第1化合物の組成、または表18に示す第1化合物および第2化合物の組成となるように上記陰極式アークイオンプレーティング法により被膜を形成し、表面被覆切削工具を製造した。
Each item in Tables 14-16 shows the same content as each item in Tables 1-3.
(Examples 134 to 150): TiWZ
A film was formed by the above-mentioned cathodic arc ion plating method so as to have the composition of the first compound shown in Table 17 or the composition of the first compound and the second compound shown in Table 18, and a surface-coated cutting tool was produced.

(比較例76〜82)
比較例76として、第1化合物においてタングステンを含まない炭窒化物(すなわち具体的にはTiCN)による被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例77として、TiAlCNからなる被膜を基材上に形成した表面被覆切削工具を製造した。また、比較例78は、実施例135の第1化合物と同じ組成の化合物からなる被膜を形成したものであるが、成膜時のバイアス電圧を50Vに変更することにより(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが1以上となる点において実施例135とは異なる表面被覆切削工具である。また、比較例79は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例135と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例80は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが0.1未満となることを除き他は実施例135と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 76-82)
As Comparative Example 76, a surface-coated cutting tool in which a coating of carbonaceous nitride containing no tungsten in the first compound (specifically, TiCN) was formed on a substrate was manufactured. Further, as Comparative Example 77, a surface-coated cutting tool in which a film made of TiAlCN was formed on a substrate was manufactured. In Comparative Example 78, a film made of a compound having the same composition as the first compound of Example 135 was formed. By changing the bias voltage during film formation to 50 V, the peak intensity of the (111) plane was The surface-coated cutting tool is different from Example 135 in that the ratio B / A between A and the peak intensity B of the (200) plane is 1 or more. Comparative Example 79 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 135 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3. Comparative Example 80 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as Example 135 except that the atomic ratio Y in the chemical formula of the first compound is less than 0.1.

比較例81は、第1化合物において上記化学式における原子比Yが2を超えることを除き他は実施例135と同様にして得られる表面被覆切削工具である。比較例82は、ターゲットとしてTiに、Ti単独の代わりに、Tiに10原子%(第1化合物の欄の金属組成に対する割合)のSiを混合したものを使用した以外は、実施例135と同様にして得られる表面被覆切削工具である。これらの比較例の表面被覆切削工具の物性等を表17に記載した。   Comparative Example 81 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 135 except that the atomic ratio Y in the above chemical formula exceeds 2 in the first compound. Comparative Example 82 was the same as Example 135, except that Ti was mixed with Ti at 10 atomic% (ratio to the metal composition in the column of the first compound) instead of Ti alone as a target. A surface-coated cutting tool obtained as described above. Table 17 shows the physical properties and the like of the surface-coated cutting tools of these comparative examples.

(比較例83〜86)
比較例83は実施例144の第1化合物と同じ組成の化合物からなる被膜を形成したものであるが、成膜時のバイアス電圧を20Vに変更することにより(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが1以上となる点において実施例144とは異なる表面被覆切削工具である。比較例84は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例140と同様にして得られる表面被覆切削工具である。
(Comparative Examples 83-86)
In Comparative Example 83, a film made of a compound having the same composition as the first compound of Example 144 was formed. By changing the bias voltage during film formation to 20 V, the peak intensity A on the (111) plane was 200) a surface-coated cutting tool that differs from Example 144 in that the ratio B / A to the peak intensity B of the surface is 1 or more. Comparative Example 84 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 140 except that the atomic ratio X in the above chemical formula exceeds 0.3 in the first compound.

比較例85は、実施例150の第1化合物と同じ組成の化合物からなる被膜を形成したものであるが、成膜時のバイアス電圧を20Vに変更することにより(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが1以上となる点において実施例150とは異なる表面被覆切削工具である。比較例86は、第1化合物において上記化学式における原子比Xが0.3を超えることを除き他は実施例146と同様にして得られる表面被覆切削工具である。   In Comparative Example 85, a film made of a compound having the same composition as the first compound of Example 150 was formed. By changing the bias voltage during film formation to 20 V, the peak intensity A on the (111) plane was This is a surface-coated cutting tool different from Example 150 in that the ratio B / A to the peak intensity B of the (200) plane is 1 or more. Comparative Example 86 is a surface-coated cutting tool obtained in the same manner as in Example 146 except that the atomic ratio X in the chemical formula of the first compound exceeds 0.3.

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表17〜18における各項目は表1〜3における各項目と同様の内容を示す。   Each item in Tables 17-18 shows the same content as each item in Tables 1-3.

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表1〜18より明らかなように、本発明の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、クレーター摩耗の低減化および耐摩耗性の向上の両者において優れた結果を示していることは明らかである。このように、本発明の表面被覆切削工具は優れた切削性能を有したものであることがわかる。また、表1〜18の結果から、特に、多層の積層構造にすることで被膜の耐欠損性を向上させることができ、なかでも積層周期が10nm程度とした場合に、最も耐欠損性に優れることがわかった。また、第2層にTi0.35Al0.50.151を使用することで耐欠損性の向上がみられなかった。As is clear from Tables 1 to 18, the surface-coated cutting tool of the example of the present invention was superior to the surface-coated cutting tool of the comparative example in both reducing crater wear and improving wear resistance. It is clear that Thus, it can be seen that the surface-coated cutting tool of the present invention has excellent cutting performance. In addition, from the results of Tables 1 to 18, it is possible to improve the fracture resistance of the coating by using a multi-layered structure, and the most excellent fracture resistance when the lamination period is about 10 nm. I understood it. Further, the use of Ti 0.35 Al 0.5 V 0.15 N 1 for the second layer did not improve the fracture resistance.

なお、上記した実施例においては、基材上に被膜としてチタン化合物層のみを形成した構造であるが、基材上に前述のような下地層を形成し、その下地層上にチタン化合物層を形成することもでき、そのような場合には基材と被膜との密着性をさらに向上させることができる。   In the above-described embodiment, only the titanium compound layer is formed as a coating on the base material. However, the base layer as described above is formed on the base material, and the titanium compound layer is formed on the base layer. In such a case, the adhesion between the substrate and the film can be further improved.

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described as described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.

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説明ではなくて請求の範囲によって示され、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。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Claims (12)

基材と該基材上に形成された被膜とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被膜は、1以上の層を含み、
前記層のうち少なくとも1の層は、化学式Ti1-XXY(ただし、X、Yはそれぞれ原子比を示し、Xは0<X≦0.3であり、Yは0.1≦Y≦1である。また、Zは硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素を示す。Mは、Cr、Nb、Mo、Hf、TaまたはWであり、Al、SiおよびZrを含まない。)で示される第1化合物を含むチタン化合物層であり、
前記第1化合物は、X線回折における(111)面のピーク強度Aと(200)面のピーク強度Bとの比B/Aが0≦B/A≦1となる結晶構造を有し、かつその結晶粒径が0.1nm以上200nm以下である表面被覆切削工具。
A surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating formed on the substrate,
The coating comprises one or more layers;
At least one of the layers has the chemical formula Ti 1-X M X Z Y (where X and Y each represent an atomic ratio, X is 0 <X ≦ 0.3, and Y is 0.1 ≦ Y ≦ 1, and Z represents at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen, M is Cr, Nb, Mo, Hf, Ta, or W; A titanium compound layer containing a first compound represented by the following formula:
The first compound has a crystal structure in which the ratio B / A between the peak intensity A of the (111) plane and the peak intensity B of the (200) plane in X-ray diffraction is 0 ≦ B / A ≦ 1, and A surface-coated cutting tool having a crystal grain size of 0.1 nm to 200 nm.
前記化学式Ti1-XXYにおける前記MはHfであり、
前記Xは0<X≦0.2であり、
前記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.40Å以上2.55Å以下であり、(200)面の面間隔が2.09Å以上2.25Å以下である結晶構造を有する請求項1に記載の表面被覆切削工具。
In the chemical formula Ti 1-X M X Z Y , M is Hf,
X is 0 <X ≦ 0.2,
The first compound has a crystal structure in which the (111) plane spacing in the X-ray diffraction is 2.40 mm to 2.55 mm and the (200) plane spacing is 2.09 mm to 2.25 mm. The surface-coated cutting tool according to claim 1.
前記化学式Ti1-XXYにおける前記MはTaであり、
前記Xは0<X≦0.15であり、
前記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.30Å以上2.75Å以下であり、(200)面の面間隔が2.00Å以上2.30Å以下である結晶構造を有する請求項1に記載の表面被覆切削工具。
In the chemical formula Ti 1-X M X Z Y, the M is Ta.
X is 0 <X ≦ 0.15,
The first compound has a crystal structure in which the (111) plane spacing in X-ray diffraction is 2.30 mm to 2.75 mm and the (200) plane spacing is 2.00 mm to 2.30 mm. The surface-coated cutting tool according to claim 1.
前記化学式Ti1-XXYにおける前記MはCrであり、
前記Xは0<X≦0.15であり、
前記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.46Å以上2.63
Å以下であり、(200)面の面間隔が2.09Å以上2.15Å以下である結晶構造を有する請求項1に記載の表面被覆切削工具。
In the chemical formula Ti 1-X M X Z Y , M is Cr,
X is 0 <X ≦ 0.15,
The first compound has a (111) plane spacing of 2.46 to 2.63 in X-ray diffraction.
2. The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the surface-coated cutting tool has a crystal structure that is not more than Å and has a (200) plane spacing of 2.09 to 2.15 Å.
前記化学式Ti1-XXYにおける前記MはWであり、
前記Xは0<X≦0.2であり、
前記第1化合物は、X線回折における(111)面の面間隔が2.30Å以上2.65Å以下であり、(200)面の面間隔が2.04Å以上2.20Å以下である結晶構造を有する請求項1に記載の表面被覆切削工具。
In the chemical formula Ti 1-X M X Z Y , M is W;
X is 0 <X ≦ 0.2,
The first compound has a crystal structure in which the (111) plane spacing in the X-ray diffraction is 2.30 mm to 2.65 mm and the (200) plane spacing is 2.04 mm to 2.20 mm. The surface-coated cutting tool according to claim 1.
前記化学式Ti1-XXYにおける前記MはMoであり、
前記Xは0<X≦0.15である請求項1に記載の表面被覆切削工具。
In the chemical formula Ti 1-X M X Z Y , M is Mo,
The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein X is 0 <X ≦ 0.15.
前記第1化合物は、Mo、Hf、W、およびNbからなる群より選択される少なくとも1種の元素を含み、
前記Mo、Hf、W、およびNbからなる群より選択される少なくとも1種の元素は、Tiに対して原子比で0.005以上0.3以下の割合で含まれる請求項1に記載の表面被覆切削工具。
Wherein the first compound comprises Mo, Hf, W, and at least one element selected from Nb or Ranaru group,
Wherein Mo, Hf, W, and at least one element selected from Nb or Ranaru group, according to claim 1 contained in a proportion of 0.005 to 0.3 in atomic ratio to Ti Surface coated cutting tool.
前記チタン化合物層は、前記第1化合物を含む第1層と、第2化合物を含む第2層とが各々1層以上積層された積層構造を有し、
前記第2化合物は、Si、Cr、Al、Ti、Hf、Ta、Nb、およびVからなる群より選択される少なくとも1種の元素と、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とを含む請求項1に記載の表面被覆切削工具。
The titanium compound layer has a laminated structure in which a first layer containing the first compound and a second layer containing a second compound are each laminated one or more layers,
The second compound is selected from the group consisting of at least one element selected from the group consisting of Si, Cr, Al, Ti, Hf, Ta, Nb, and V, and boron, oxygen, carbon, and nitrogen. The surface-coated cutting tool according to claim 1, comprising at least one element.
前記第2化合物は、Cr、AlおよびTiからなる群より選択される少なくとも1種の元素と、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とからなる化合物である請求項8に記載の表面被覆切削工具。   The second compound is a compound comprising at least one element selected from the group consisting of Cr, Al, and Ti and at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen. The surface-coated cutting tool according to claim 8. 前記第1層は、その厚みが0.5nm以上200nm以下であり、
前記第2層は、その厚みが0.5nm以上200nm以下である請求項8に記載の表面被覆切削工具。
The first layer has a thickness of 0.5 nm or more and 200 nm or less,
The surface-coated cutting tool according to claim 8, wherein the thickness of the second layer is 0.5 nm or more and 200 nm or less.
前記表面被覆切削工具は、前記被膜として下地層が前記基材上に形成され、その下地層上に前記チタン化合物層が形成されており、
前記下地層は、Tiと、硼素、酸素、炭素、および窒素からなる群より選択される少なくとも1種の元素とを含む第3化合物を含む請求項1に記載の表面被覆切削工具。
In the surface-coated cutting tool, a base layer is formed on the substrate as the coating, and the titanium compound layer is formed on the base layer,
2. The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the underlayer includes a third compound containing Ti and at least one element selected from the group consisting of boron, oxygen, carbon, and nitrogen.
前記チタン化合物層は、0.3μm以上10μm以下の厚みを有する請求項1に記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the titanium compound layer has a thickness of 0.3 μm or more and 10 μm or less.
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