JP5999345B2 - 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐剥離性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 - Google Patents
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Description
この発明は、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を、高速で、かつ、切刃に断続的・衝撃的負荷が作用する断続切削条件で行った場合でも、硬質被覆層がすぐれた耐剥離性と耐チッピング性を発揮し、長期に亘ってすぐれた耐摩耗性を示す表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関するものである。
従来、一般に、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金または炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメットで構成された基体（以下、これらを総称して工具基体という）の表面に、
（ａ）下部層が、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの１層または２層以上からなるＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層（以下、Ａｌ２Ｏ３層で示す）、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆工具が知られている。
（ａ）下部層が、Ｔｉの炭化物（以下、ＴｉＣで示す）層、窒化物（以下、同じくＴｉＮで示す）層、炭窒化物（以下、ＴｉＣＮで示す）層、炭酸化物（以下、ＴｉＣＯで示す）層、および炭窒酸化物（以下、ＴｉＣＮＯで示す）層のうちの１層または２層以上からなるＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有する酸化アルミニウム層（以下、Ａｌ２Ｏ３層で示す）、
以上（ａ）および（ｂ）で構成された硬質被覆層を蒸着形成してなる被覆工具が知られている。
しかし、上記従来の被覆工具は、例えば各種の鋼や鋳鉄などの連続切削や断続切削では優れた耐摩耗性を発揮するが、これを、高速断続切削に用いた場合には、被覆層の剥離、チッピングが発生しやすく、工具寿命が短命になるという問題点があった。
そこで、被覆層のチッピング、剥離の発生を抑制することを目的として、硬質被覆層の層構造については各種の提案がなされている。
そこで、被覆層のチッピング、剥離の発生を抑制することを目的として、硬質被覆層の層構造については各種の提案がなされている。
例えば、特許文献１に示すように、工具基体の表面に、下部層としてのＴｉ化合物層、上部層としてのＡｌ２Ｏ３層を被覆した被覆工具において、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の法線に対して、上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、傾斜角度数分布グラフを作成した場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、０〜１０度の範囲内に存在する度数の合計割合が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の４５％以上の割合を占めるＡｌ２Ｏ３層で上部層を構成することにより、耐チッピング性の向上を図ることが提案されている。
また、特許文献２に示すように、工具基体の表面に、下部層としてのＴｉ化合物層、上部層としてのＡｌ２Ｏ３層を被覆し、さらに、下部層と上部層との間にＡｌ２Ｏ３層からなる補強層を介在形成した被覆工具において、上部層は、電界放出型走査電子顕微鏡を用い、表面研磨面の法線に対して、上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、傾斜角度数分布グラフを作成した場合、０〜１５度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、０〜１５度の範囲内に存在する度数の合計割合が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占めるＡｌ２Ｏ３層で構成し、さらに、補強層は、同じく表面研磨面の法線に対して、（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、傾斜角度数分布グラフ作成した場合、７５〜９０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在すると共に、７５〜９０度の範囲内に存在する度数の合計割合が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占めるＡｌ２Ｏ３層で構成することにより、耐チッピング性の向上を図ることが提案されている。
また、特許文献３に示すように、工具基体の表面に、密着性Ｔｉ化合物層と縦長成長結晶組織を有する改質Ｔｉ系炭窒化物層からなる下部層と、Ａｌ２Ｏ３層からなる上部層を被覆形成した被覆工具において、改質Ｔｉ系炭窒化物層について、表面研磨面の法線に対して、結晶粒の結晶面である｛１１２｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面の各法線がなす傾斜角を測定し、かつ、｛１１２｝面、｛１１０｝面および｛１１１｝面についての測定傾斜角が、表面研磨面の法線に対して０〜１０度の傾斜角の範囲内にあるそれぞれの結晶粒子の総面積を、それぞれＡ、Ｂ、Ｃとした場合に、Ａ／ＢおよびＡ／Ｃの値がいずれも２〜８である結晶配向性を示す改質Ｔｉ系炭窒化物層を形成することによって、耐チッピング性、耐摩耗性の向上を図ることが提案されている。
さらに、例えば、特許文献４に示すように、工具基体の表面に、内側層として、表面性状が平坦なＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層のうちの少なくともいずれか１種、外側層として、表面性状が平坦なＡｌ２Ｏ３層を被覆した被覆工具において、内側層と外側その間に、表面性状が先鋭化針状結晶のＴｉＣＯ層、ＴｉＣＮＯ層のうちの少なくともいずれかを中間層として形成することにより、耐チッピング性の改善を図ることが提案されている。
また、特許文献５に示すように、工具基体の表面に、多層の硬質被覆層を被覆形成した被覆工具において、硬質被覆層として、Ａｌ２Ｏ３等からなる酸化物層と、該酸化物層の直下に設けたＴｉ炭化物等からなる強化層を備え、かつ、酸化物層と強化層の界面の凹凸差を０．２μｍ以上、凸部の平均間隔を３μｍ以下として構成し、酸化物層の密着性向上を図ることにより、硬質被覆層の破壊、剥離を防止することが提案されている。
近年の切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工は一段と高速化すると共に、断続切削等で切刃に高負荷が作用する傾向にあるが、上記の従来被覆工具においては、これを鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削に用いた場合には問題はないが、特にこれを高速断続切削条件で用いた場合には、硬質被覆層を構成するＴｉ化合物層からなる下部層とＡｌ２Ｏ３層からなる上部層の付着強度が不十分となり、上部層と下部層間での剥離、チッピング等の異常損傷の発生により、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。
そこで、本発明者等は、上述のような観点から、Ｔｉ化合物層からなる下部層とＡｌ２Ｏ３層からなる上部層の付着強度を改善し、もって、剥離、チッピング等の異常損傷の発生を防止するとともに、工具寿命の長寿命化を図るべく鋭意研究を行った結果、
少なくとも１層のＴｉＣＮ層を含むＴｉ化合物層からなる下部層と、Ａｌ２Ｏ３層からなる上部層とを被覆形成した被覆工具において、下部層のＴｉＣＮ層の結晶粒の｛１１０｝面の法線の傾斜角度数分布形態を特定し、また、下部層の最表面層直上のＡｌ２Ｏ３結晶粒の結晶組織と｛１−１００｝面の法線の傾斜角度数分布形態を特定することにより、上部層と下部層の付着強度を向上させ得るとともに、さらに、上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒について（０００１）面の法線の傾斜角度数分布形態を特定することにより、上部層全体の高温硬さと高温強度を維持することができるため、切刃に高負荷・衝撃的負荷が作用する高速断続切削に用いた場合でも、上部層と下部層間での剥離、チッピング等の異常損傷の発生が抑え、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮する被覆工具を得られることを見出したのである。
少なくとも１層のＴｉＣＮ層を含むＴｉ化合物層からなる下部層と、Ａｌ２Ｏ３層からなる上部層とを被覆形成した被覆工具において、下部層のＴｉＣＮ層の結晶粒の｛１１０｝面の法線の傾斜角度数分布形態を特定し、また、下部層の最表面層直上のＡｌ２Ｏ３結晶粒の結晶組織と｛１−１００｝面の法線の傾斜角度数分布形態を特定することにより、上部層と下部層の付着強度を向上させ得るとともに、さらに、上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒について（０００１）面の法線の傾斜角度数分布形態を特定することにより、上部層全体の高温硬さと高温強度を維持することができるため、切刃に高負荷・衝撃的負荷が作用する高速断続切削に用いた場合でも、上部層と下部層間での剥離、チッピング等の異常損傷の発生が抑え、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮する被覆工具を得られることを見出したのである。
この発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１） 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、
（ａ）下部層として、３〜２０μｍの合計平均層厚を有し、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯのうちの２層以上からなり、その内の少なくとも１層をＴｉＣＮ層で構成したＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層として、２〜１５μｍの平均層厚を有し、化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有するＡｌ２Ｏ３層、
上記（ａ）、（ｂ）からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
（ｃ）下部層の上記ＴｉＣＮ層のＴｉＣＮ結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１０｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占め、
（ｄ）下部層の最表面層と上部層との界面における上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒は、くさび形結晶組織を有し、該くさび形結晶組織の凹凸部の平均高低差が１．０〜２．５μｍ、凸部の平均間隔が０．５〜３μｍであり、該くさび形結晶組織を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の１５〜３５％の割合を占め、
（ｅ）上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占めることを特徴とする表面被覆切削工具。
（２） 上記（ｄ）のくさび形結晶組織は、平均粒径０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体によって構成されていることを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。
「（１） 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、
（ａ）下部層として、３〜２０μｍの合計平均層厚を有し、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯのうちの２層以上からなり、その内の少なくとも１層をＴｉＣＮ層で構成したＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層として、２〜１５μｍの平均層厚を有し、化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有するＡｌ２Ｏ３層、
上記（ａ）、（ｂ）からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
（ｃ）下部層の上記ＴｉＣＮ層のＴｉＣＮ結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１０｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占め、
（ｄ）下部層の最表面層と上部層との界面における上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒は、くさび形結晶組織を有し、該くさび形結晶組織の凹凸部の平均高低差が１．０〜２．５μｍ、凸部の平均間隔が０．５〜３μｍであり、該くさび形結晶組織を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の１５〜３５％の割合を占め、
（ｅ）上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占めることを特徴とする表面被覆切削工具。
（２） 上記（ｄ）のくさび形結晶組織は、平均粒径０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体によって構成されていることを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆切削工具。」
に特徴を有するものである。
以下に、この発明の被覆工具の硬質被覆層の構成層について詳細に説明する。
図１に示すように、この発明の硬質被覆層は、Ｔｉ化合物層からなる下部層とＡｌ２Ｏ３層からなる上部層で構成されるが、下部層の最表面層と上部層との界面直上における上部層は、くさび形結晶組織を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体により構成されている。
図１に示すように、この発明の硬質被覆層は、Ｔｉ化合物層からなる下部層とＡｌ２Ｏ３層からなる上部層で構成されるが、下部層の最表面層と上部層との界面直上における上部層は、くさび形結晶組織を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体により構成されている。
（ａ）下部層：
この発明の下部層は、少なくとも１層のＴｉＣＮ層を含むＴｉ化合物層（即ち、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の１層または２層以上からなり、しかも、ＴｉＣＮ層を、少なくとも１層含むＴｉ化合物層）として構成され、基本的にはα型の結晶構造を有するＡｌ２Ｏ３（以下、単に「Ａｌ２Ｏ３」で示す）層の下部層として存在し、自身の具備するすぐれた高温強度によって硬質被覆層が高温強度を具備するようになるほか、工具基体、Ａｌ２Ｏ３層のいずれにも密着し、硬質被覆層の工具基体に対する密着性を維持する作用を有する。
ただ、その合計平均層厚が３μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その合計平均層厚が２０μｍを越えると、特に高熱発生を伴う高速断続切削では熱塑性変形を起し易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その合計平均層厚を３〜２０μｍと定めた。
この発明の下部層は、少なくとも１層のＴｉＣＮ層を含むＴｉ化合物層（即ち、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層の１層または２層以上からなり、しかも、ＴｉＣＮ層を、少なくとも１層含むＴｉ化合物層）として構成され、基本的にはα型の結晶構造を有するＡｌ２Ｏ３（以下、単に「Ａｌ２Ｏ３」で示す）層の下部層として存在し、自身の具備するすぐれた高温強度によって硬質被覆層が高温強度を具備するようになるほか、工具基体、Ａｌ２Ｏ３層のいずれにも密着し、硬質被覆層の工具基体に対する密着性を維持する作用を有する。
ただ、その合計平均層厚が３μｍ未満では、前記作用を十分に発揮させることができず、一方その合計平均層厚が２０μｍを越えると、特に高熱発生を伴う高速断続切削では熱塑性変形を起し易くなり、これが偏摩耗の原因となることから、その合計平均層厚を３〜２０μｍと定めた。
さらに、この発明の下部層の少なくとも１層のＴｉＣＮ層は、該層を構成するＴｉＣＮ結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、該層の断面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１０｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで作成した場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占める傾斜角度数分布 (以下、「下部層方位傾斜角度数分布」という) を示す。
ここで、上記傾斜角度数分布グラフにおいて、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在しない場合、あるいは、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％未満の割合である場合には、下部層中のＴｉ化合物（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯのいずれか）層とＴｉＣＮ層間での良好な密着性を得ることができず、所望の耐剥離性を得ることができなくなる。
したがって、下部層のＴｉＣＮ層を構成するＴｉＣＮ結晶粒については、上記傾斜角度数分布グラフにおいて、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占める傾斜角度数分布を示すことが必要である。
上記の下部層方位傾斜角度数分布を有するＴｉＣＮ層は、例えば、後記する化学蒸着条件によって形成することができる。
図２に、下部層のＴｉＣＮ層について測定して求めた下部層方位傾斜角度数分布を有するＴｉＣＮ結晶粒の傾斜角度数分布グラフの一例を示す。
ここで、上記傾斜角度数分布グラフにおいて、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在しない場合、あるいは、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％未満の割合である場合には、下部層中のＴｉ化合物（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯのいずれか）層とＴｉＣＮ層間での良好な密着性を得ることができず、所望の耐剥離性を得ることができなくなる。
したがって、下部層のＴｉＣＮ層を構成するＴｉＣＮ結晶粒については、上記傾斜角度数分布グラフにおいて、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占める傾斜角度数分布を示すことが必要である。
上記の下部層方位傾斜角度数分布を有するＴｉＣＮ層は、例えば、後記する化学蒸着条件によって形成することができる。
図２に、下部層のＴｉＣＮ層について測定して求めた下部層方位傾斜角度数分布を有するＴｉＣＮ結晶粒の傾斜角度数分布グラフの一例を示す。
（ｂ）下部層の最表面層と上部層との界面における上部層：
この発明では、下部層の最表面層に、例えば、以下のような処理を施すことにより、下部層の最表面層と上部層との界面における上部層（即ち、下部層最表面直上に位置する上部層）のＡｌ２Ｏ３結晶粒を、所定の結晶組織および傾斜角度数分布形態（後記参照）になるよう蒸着することができる。
即ち、まず、通常の化学蒸着装置を使用して、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層のうちの１層または２層以上からなる種々のＴｉ化合物層を蒸着形成した後、予備酸化処理条件として、
反応ガス組成（容量％）：ＣＯ ２〜４％、ＣＯ２ ２〜４％、残部Ｈ２、
雰囲気温度：９７０〜１０２０ ℃、
雰囲気圧力：３〜１０ ｋＰａ、
時間：２〜５ｍｉｎ、
という条件でＣＯとＣＯ２混合ガスによる予備酸化処理を行うことによって、次のＡｌ２Ｏ３層成膜工程におけるＡｌ２Ｏ３核生成に際し、所定の結晶組織および所定方位のＡｌ２Ｏ３核を分散形成せしめることができる。
次いで、上記予備酸化処理を行った下部層の表面に、例えば、初期成長条件として、
反応ガス組成（容量％）：ＡｌＣｌ３ １〜３％、ＣＯ２ ２〜４％、
ＨＣｌ ０．５〜２．０％、残部Ｈ２、
反応雰囲気温度： １０００〜１０４０ ℃、
反応雰囲気圧力： ５〜１５ ｋＰａ、
時間： ５〜３０ ｍｉｎ、
の条件でＡｌ２Ｏ３を蒸着することにより、下部層の最表面層直上に、所定の結晶組織（平均粒径が０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体からなるくさび形結晶組織）および所定の傾斜角度数分布形態（工具基体の表面の法線に対して、｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角が０〜１０度の範囲内にある結晶粒の度数の合計割合が１５〜３５％）を有するＡｌ２Ｏ３核を分散形成することができる。
この発明では、下部層の最表面層に、例えば、以下のような処理を施すことにより、下部層の最表面層と上部層との界面における上部層（即ち、下部層最表面直上に位置する上部層）のＡｌ２Ｏ３結晶粒を、所定の結晶組織および傾斜角度数分布形態（後記参照）になるよう蒸着することができる。
即ち、まず、通常の化学蒸着装置を使用して、ＴｉＣ層、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＣＯ層およびＴｉＣＮＯ層のうちの１層または２層以上からなる種々のＴｉ化合物層を蒸着形成した後、予備酸化処理条件として、
反応ガス組成（容量％）：ＣＯ ２〜４％、ＣＯ２ ２〜４％、残部Ｈ２、
雰囲気温度：９７０〜１０２０ ℃、
雰囲気圧力：３〜１０ ｋＰａ、
時間：２〜５ｍｉｎ、
という条件でＣＯとＣＯ２混合ガスによる予備酸化処理を行うことによって、次のＡｌ２Ｏ３層成膜工程におけるＡｌ２Ｏ３核生成に際し、所定の結晶組織および所定方位のＡｌ２Ｏ３核を分散形成せしめることができる。
次いで、上記予備酸化処理を行った下部層の表面に、例えば、初期成長条件として、
反応ガス組成（容量％）：ＡｌＣｌ３ １〜３％、ＣＯ２ ２〜４％、
ＨＣｌ ０．５〜２．０％、残部Ｈ２、
反応雰囲気温度： １０００〜１０４０ ℃、
反応雰囲気圧力： ５〜１５ ｋＰａ、
時間： ５〜３０ ｍｉｎ、
の条件でＡｌ２Ｏ３を蒸着することにより、下部層の最表面層直上に、所定の結晶組織（平均粒径が０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体からなるくさび形結晶組織）および所定の傾斜角度数分布形態（工具基体の表面の法線に対して、｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角が０〜１０度の範囲内にある結晶粒の度数の合計割合が１５〜３５％）を有するＡｌ２Ｏ３核を分散形成することができる。
即ち、下部層の最表面層直上（上部層と下部層の界面直上）に形成した上記のＡｌ２Ｏ３結晶粒のうち、下部層の最表面層から膜厚方向１μｍ以内のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用いて、その結晶組織を観察すると、平均粒径０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒を観察することができ、また、このＡｌ２Ｏ３結晶粒が集合して、図１に概略図示されるくさび形結晶組織を形成していることが観察される。
以下に、くさび型結晶組織について説明する。下部層の最表面層直上に成長した｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角が０〜１０度の範囲内にあるＡｌ２Ｏ３結晶粒において、それぞれ隣接する結晶粒相互間の界面における｛１−１００｝面の法線同士の交わる角度を求め、角度差が２０度未満の範囲にある場合は、互いがくさび型結晶構造をなしており、角度差が２０度以上の場合、その結晶粒界がくさび型結晶組織と後述する上部層Ａｌ２Ｏ３結晶粒を分ける箇所となる。また、そのくさび型結晶組織がＡｌ２Ｏ３皮膜の最表面に露出することはない。
このようなくさび形結晶組織が形成される理由は、下部層のＴｉ化合物の最表面層（特にＴｉＣＮＯ層やＴｉＣＯ層）上にＡｌ２Ｏ３結晶粒が成長する際に、成長初期ではＴｉ化合物の最表面層の格子面とエピタキシャル関係を保ちながら成長するが、Ａｌ２Ｏ３層の膜厚が厚くなるに従って、エピタキシャル関係を保つＡｌ２Ｏ３粒子が減少するため、｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角が０〜１０度の範囲内にあるようなＡｌ２Ｏ３結晶粒が減少する。その上に成長するＡｌ２Ｏ３結晶粒に関しては、（０００１）面の法線がなす傾斜角が１０〜２０度の範囲内となるＡｌ２Ｏ３結晶粒が増加することで、最終的に凹凸を有したくさび型形状が形成されるためと推察される。
そして、平均粒径０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体によりくさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径が０．０５μｍ未満である場合には、下部層直上Ｔｉ化合物表面の凹凸に対する充填性が悪くなるため、下部層直上Ｔｉ化合物とＡｌ２Ｏ３層間の付着強度が低下し、一方、Ａｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径が１μｍを超える場合には、その上層に成長するＡｌ２Ｏ３結晶の粒径が大きくなり、耐チッピング性が低下するとともに、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面にポアが形成されやすくなり、そのため上部層の硬さ、強度が低下するともに、上部層と中間層との付着強度が低下するため、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径は、０．０５〜１μｍの範囲内であることが望ましい。
また、この発明でいうくさび形結晶組織とは、種々の粒径を持つＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体により形成されるものであり、くさび形結晶組織全体としては膜厚方向に凹凸を有した構造と定義される。凹凸部の平均高低差は１．０〜２．５μｍの範囲であることが必要であり、１．０μｍ未満である場合は、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面の接触する表面積の増大が見込めず、また平均高低差が２．５μｍを超える場合には、その上層に成長するＡｌ２Ｏ３層の方位形態が所望のものとならなくなるため、凹凸部の平均高低差は１．０〜２．５μｍとした。
凸部の平均間隔は０．５〜３μｍの範囲であることが必要であり、０．５μｍ未満である場合は、くさび形結晶組織の凹部とその上部に成長するＡｌ２Ｏ３層の界面にポアが形成しやすくなり、また凸部の平均間隔が３μｍを超える場合には、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面の接触する表面積の増大が見込めないため、凸部の平均間隔を０．５〜３μｍとした。
本願発明では、下部層の最表面層直上（上部層と下部層の界面直上）に上記のくさび形結晶組織が形成されることによって、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面の接触する表面積が増大することから、上部層と下部層間の密着性向上が図られる。
以下に、くさび型結晶組織について説明する。下部層の最表面層直上に成長した｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角が０〜１０度の範囲内にあるＡｌ２Ｏ３結晶粒において、それぞれ隣接する結晶粒相互間の界面における｛１−１００｝面の法線同士の交わる角度を求め、角度差が２０度未満の範囲にある場合は、互いがくさび型結晶構造をなしており、角度差が２０度以上の場合、その結晶粒界がくさび型結晶組織と後述する上部層Ａｌ２Ｏ３結晶粒を分ける箇所となる。また、そのくさび型結晶組織がＡｌ２Ｏ３皮膜の最表面に露出することはない。
このようなくさび形結晶組織が形成される理由は、下部層のＴｉ化合物の最表面層（特にＴｉＣＮＯ層やＴｉＣＯ層）上にＡｌ２Ｏ３結晶粒が成長する際に、成長初期ではＴｉ化合物の最表面層の格子面とエピタキシャル関係を保ちながら成長するが、Ａｌ２Ｏ３層の膜厚が厚くなるに従って、エピタキシャル関係を保つＡｌ２Ｏ３粒子が減少するため、｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角が０〜１０度の範囲内にあるようなＡｌ２Ｏ３結晶粒が減少する。その上に成長するＡｌ２Ｏ３結晶粒に関しては、（０００１）面の法線がなす傾斜角が１０〜２０度の範囲内となるＡｌ２Ｏ３結晶粒が増加することで、最終的に凹凸を有したくさび型形状が形成されるためと推察される。
そして、平均粒径０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体によりくさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径が０．０５μｍ未満である場合には、下部層直上Ｔｉ化合物表面の凹凸に対する充填性が悪くなるため、下部層直上Ｔｉ化合物とＡｌ２Ｏ３層間の付着強度が低下し、一方、Ａｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径が１μｍを超える場合には、その上層に成長するＡｌ２Ｏ３結晶の粒径が大きくなり、耐チッピング性が低下するとともに、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面にポアが形成されやすくなり、そのため上部層の硬さ、強度が低下するともに、上部層と中間層との付着強度が低下するため、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径は、０．０５〜１μｍの範囲内であることが望ましい。
また、この発明でいうくさび形結晶組織とは、種々の粒径を持つＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体により形成されるものであり、くさび形結晶組織全体としては膜厚方向に凹凸を有した構造と定義される。凹凸部の平均高低差は１．０〜２．５μｍの範囲であることが必要であり、１．０μｍ未満である場合は、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面の接触する表面積の増大が見込めず、また平均高低差が２．５μｍを超える場合には、その上層に成長するＡｌ２Ｏ３層の方位形態が所望のものとならなくなるため、凹凸部の平均高低差は１．０〜２．５μｍとした。
凸部の平均間隔は０．５〜３μｍの範囲であることが必要であり、０．５μｍ未満である場合は、くさび形結晶組織の凹部とその上部に成長するＡｌ２Ｏ３層の界面にポアが形成しやすくなり、また凸部の平均間隔が３μｍを超える場合には、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面の接触する表面積の増大が見込めないため、凸部の平均間隔を０．５〜３μｍとした。
本願発明では、下部層の最表面層直上（上部層と下部層の界面直上）に上記のくさび形結晶組織が形成されることによって、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒とその上部層のＡｌ２Ｏ３層の界面の接触する表面積が増大することから、上部層と下部層間の密着性向上が図られる。
また、下部層の最表面層直上（上部層と下部層の界面直上）に形成した上記のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射することにより、工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角を測定し、下部層の最表面層からくさび形結晶組織の凸部の膜厚方向の高さまでのＡｌ２Ｏ３結晶粒について、その傾斜角が０〜１０度の範囲内にある結晶粒の度数の合計割合を求めた場合、上記傾斜角度数分布（以下、「界面方位傾斜角度数分布」という）を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計は、Ｔｉ化合物層の最上層の表面組織および、上記予備酸化、初期成長における蒸着条件のうちの、特に、ＣＯ２ガス容量によって影響される。
上記界面方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフにおける度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の１５％未満であると、上部層Ａｌ２Ｏ３結晶粒の縦長柱状組織が層厚方向に対して、傾斜した状態で形成され、微細な縦長柱状結晶粒でなくなり、上部層全体としての所望の傾斜角度数分布形態が得られなくなる。一方、上記界面方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３５％を超えると、上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒の（０００１）面の法線がなす傾斜角が１０〜２０度の範囲内にあるＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計割合を求めた場合、上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフにおける全度数に対して５０％未満となり、上部層Ａｌ２Ｏ３の高温強度が低下する。
したがって、上部層と下部層との界面直上における上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、上記界面方位傾斜角度数分布形態を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計割合を１５〜３５％と定めた。
図３に、下部層と上部層の界面直上のＡｌ２Ｏ３結晶粒について測定した界面方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフの一例を示す。
上記界面方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフにおける度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の１５％未満であると、上部層Ａｌ２Ｏ３結晶粒の縦長柱状組織が層厚方向に対して、傾斜した状態で形成され、微細な縦長柱状結晶粒でなくなり、上部層全体としての所望の傾斜角度数分布形態が得られなくなる。一方、上記界面方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の３５％を超えると、上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒の（０００１）面の法線がなす傾斜角が１０〜２０度の範囲内にあるＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計割合を求めた場合、上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフにおける全度数に対して５０％未満となり、上部層Ａｌ２Ｏ３の高温強度が低下する。
したがって、上部層と下部層との界面直上における上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、上記界面方位傾斜角度数分布形態を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計割合を１５〜３５％と定めた。
図３に、下部層と上部層の界面直上のＡｌ２Ｏ３結晶粒について測定した界面方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフの一例を示す。
（ｃ）上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒：
下部層の最表面層直上に上記（ｂ）のＡｌ２Ｏ３核を蒸着形成した後、上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒を以下の条件で形成する。
即ち、上記（ｂ）でＡｌ２Ｏ３核を蒸着形成した後、
反応ガス組成（容量％）：ＡｌＣｌ３ １〜３％、ＣＯ２ ５〜１５％、ＨＣｌ １〜３％、Ｈ２Ｓ ０．５〜１．０％、残部Ｈ２、
反応雰囲気温度：１０００〜１０４０ ℃、
反応雰囲気圧力：５〜１５ ｋＰａ、
時間：（目標とする上部層層厚になるまで）
という条件で蒸着することにより、層厚方向とほぼ平行に成長した微細な縦長柱状Ａｌ２Ｏ３結晶粒で構成された上部層が成膜される。
下部層の最表面層直上に上記（ｂ）のＡｌ２Ｏ３核を蒸着形成した後、上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒を以下の条件で形成する。
即ち、上記（ｂ）でＡｌ２Ｏ３核を蒸着形成した後、
反応ガス組成（容量％）：ＡｌＣｌ３ １〜３％、ＣＯ２ ５〜１５％、ＨＣｌ １〜３％、Ｈ２Ｓ ０．５〜１．０％、残部Ｈ２、
反応雰囲気温度：１０００〜１０４０ ℃、
反応雰囲気圧力：５〜１５ ｋＰａ、
時間：（目標とする上部層層厚になるまで）
という条件で蒸着することにより、層厚方向とほぼ平行に成長した微細な縦長柱状Ａｌ２Ｏ３結晶粒で構成された上部層が成膜される。
上記（ｃ）のＡｌ２Ｏ３結晶粒は、層厚方向とほぼ平行な方向に微細な縦長柱状Ａｌ２Ｏ３結晶粒として成長する。しかも、工具基体の表面の法線に対して、Ａｌ２Ｏ３結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを作成し、その傾斜角が１０〜２０度の範囲内にあるＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計割合を求めた場合、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、このような傾斜角度数分布（以下、「上部層方位傾斜角度数分布」という）を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数合計は、上記傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占める。
上記上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数は、上記蒸着条件のうちの、特に、反応雰囲気温度およびＣＯ２、Ｈ２Ｓガス比によって影響され、例えば、反応雰囲気温度が低いと所望の上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒を得ることができず、一方、反応雰囲気温度が高いと得られるＡｌ２Ｏ３層の粒径が粗粒になり、耐チッピング性が低下する。
また、ＣＯ２ガス容量の値が小さいと、Ｔｉ化合物上へのＡｌ２Ｏ３層初期核形成が不十分となり、その結果上部層のＡｌ２Ｏ３層が所望の上部層方位傾斜角度数分布を有することができなくなり、一方、ＣＯ２ガス容量の値が大きいとＴｉ化合物上へのＡｌ２Ｏ３層初期核サイトが粗大になり、その結果上部層のＡｌ２Ｏ３層の粒径が粗粒になり、耐チッピング性が低下する。
そして、上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数割合が５０％以上を占める場合に、上部層Ａｌ２Ｏ３の高温硬さ、高温強度が維持されることから、本発明では、上部層の上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数割合を、上記傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上と定めた。
上記上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数は、上記蒸着条件のうちの、特に、反応雰囲気温度およびＣＯ２、Ｈ２Ｓガス比によって影響され、例えば、反応雰囲気温度が低いと所望の上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒を得ることができず、一方、反応雰囲気温度が高いと得られるＡｌ２Ｏ３層の粒径が粗粒になり、耐チッピング性が低下する。
また、ＣＯ２ガス容量の値が小さいと、Ｔｉ化合物上へのＡｌ２Ｏ３層初期核形成が不十分となり、その結果上部層のＡｌ２Ｏ３層が所望の上部層方位傾斜角度数分布を有することができなくなり、一方、ＣＯ２ガス容量の値が大きいとＴｉ化合物上へのＡｌ２Ｏ３層初期核サイトが粗大になり、その結果上部層のＡｌ２Ｏ３層の粒径が粗粒になり、耐チッピング性が低下する。
そして、上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数割合が５０％以上を占める場合に、上部層Ａｌ２Ｏ３の高温硬さ、高温強度が維持されることから、本発明では、上部層の上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数割合を、上記傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上と定めた。
上記上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の合計は、上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、その傾斜角が１０〜２０度である結晶粒の度数の合計として求められる。
図４に、上部層全体について測定した上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフの一例を示す。
なお、上部層全体の層厚が、２μｍ未満であると長期の使用にわたってすぐれた高温強度および高温硬さを発揮することができず、一方、１５μｍを越えると、チッピングが発生し易くなることから、上部層の層厚は２〜１５μｍと定めた。
図４に、上部層全体について測定した上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフの一例を示す。
なお、上部層全体の層厚が、２μｍ未満であると長期の使用にわたってすぐれた高温強度および高温硬さを発揮することができず、一方、１５μｍを越えると、チッピングが発生し易くなることから、上部層の層厚は２〜１５μｍと定めた。
ここで、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数に着目すると、Ａｌ２Ｏ３は六方晶構造を有しており、熱膨張係数に異方性があることが報告されている。（０００１）面と平行な方向では、熱膨張係数が５．３×１０−６（℃―１）、（０００１）面と垂直な方向では、熱膨張係数が４．５×１０−６（℃―１）という値を示す。本発明で述べる手法で作製されたＡｌ２Ｏ３皮膜の場合、Ａｌ２Ｏ３の｛１−１００｝面と（０００１）面が互いに垂直である関係から、下部層直上Ｔｉ化合物表面に｛１−１００｝面方向に成長したＡｌ２Ｏ３下部層では、面内方向の熱膨張係数が５．３×１０−６（℃―１）となり、（０００１）面方向に成長した上部層では、面内方向の熱膨張係数が４．５×１０−６（℃―１）となり、下部層の熱膨張係数が大きくなる関係にある。このような関係にある場合、熱化学蒸着法による成膜では上部層のクラックが進展しにくくなる特徴がある。
この発明の被覆工具は、下部層のＴｉＣＮ層が所定の度数割合の下部層方位傾斜角度数分布を有し、また、下部層最表面と上部層の界面直上には、所定のくさび形結晶組織が形成されるとともに、所定の度数割合の界面方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒が形成され、さらに、上部層全体としては所定度数割合の上部層方位傾斜角度数分布を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒を有する上部層が形成されていることにより、Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数の関係から、Ａｌ２Ｏ３上部層の熱膨張係数が小さい構造を有することで、クラックの進展が抑えられること、またくさび形結晶組織との整合により下部層と上部層の接触面積が大きいため整合性に優れ、耐チッピング性に優れることから、各種の鋼や鋳鉄などの切削加工を高速で、かつ切れ刃に対して衝撃的負荷が作用する高速断続切削条件で行っても、すぐれた高温強度と高温硬さを示し、硬質被覆層の剥離・チッピングの発生もなく、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮する。
つぎに、この発明の被覆工具を実施例により具体的に説明する。
原料粉末として、いずれも１〜３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ3Ｃ2粉末、ＴｉＮ粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン中で２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５Ｐａの真空中、１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、切刃部にＲ：０．０７ｍｍのホーニング加工を施すことによりＩＳＯ・ＣＮＭＧ１２０４１２に規定するインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ〜Ｆをそれぞれ製造した。
また、原料粉末として、いずれも０．５〜２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比でＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、Ｍｏ2 Ｃ粉末、ＺｒＣ粉末、ＮｂＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１．３ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５４０℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、切刃部分に幅：０．１ｍｍ、角度：２０度のチャンファーホーニング加工を施すことによりＩＳＯ規格・ＣＮＭＧ１２０４１２のインサート形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体ａ〜ｆを形成した。
ついで、これらの工具基体Ａ〜Ｆおよび工具基体ａ〜ｆのそれぞれを、通常の化学蒸着装置に装入し、
（ａ）まず、表３（表３中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつＴｉＣＮ層の形成条件を示すものであり、これ以外は通常の粒状結晶組織の形成条件を示すものである）に示される条件および表４に示される条件にて、表７に示される目標層厚のＴｉ化合物層を蒸着形成し、
（ｂ）ついで、表５に示される条件にて、下部層の最表面のＴｉ化合物層にＣＯとＣＯ２混合ガスによる予備酸化処理を行い、
（ｃ）ついで、上記（ｂ）の処理を施したＴｉ化合物層の表面に、表６に示される二段階の条件にて、上部層のＡｌ２Ｏ３層を表８に示される目標層厚で形成することにより、
本発明被覆工具１〜１３をそれぞれ製造した。
（ａ）まず、表３（表３中のｌ−ＴｉＣＮは特開平６−８０１０号公報に記載される縦長成長結晶組織をもつＴｉＣＮ層の形成条件を示すものであり、これ以外は通常の粒状結晶組織の形成条件を示すものである）に示される条件および表４に示される条件にて、表７に示される目標層厚のＴｉ化合物層を蒸着形成し、
（ｂ）ついで、表５に示される条件にて、下部層の最表面のＴｉ化合物層にＣＯとＣＯ２混合ガスによる予備酸化処理を行い、
（ｃ）ついで、上記（ｂ）の処理を施したＴｉ化合物層の表面に、表６に示される二段階の条件にて、上部層のＡｌ２Ｏ３層を表８に示される目標層厚で形成することにより、
本発明被覆工具１〜１３をそれぞれ製造した。
また、比較の目的で、工具基体Ａ〜Ｆおよび工具基体ａ〜ｆのそれぞれを、通常の化学蒸着装置に装入し、
まず、表３に示される条件および表４に示される条件にて、表９に示される目標層厚のＴｉ化合物層を蒸着形成し、
ついで、表５に示される条件にて、下部層の最表面のＴｉ化合物層にＣＯとＣＯ２混合ガスによる予備酸化処理を行い、
ついで、上記（ｂ）の処理を施したＴｉ化合物層の表面に、表６に示される二段階の条件にて、上部層のＡｌ２Ｏ３層を表１０に示される目標層厚で形成することにより、
比較例被覆工具１〜１３を製造した。
まず、表３に示される条件および表４に示される条件にて、表９に示される目標層厚のＴｉ化合物層を蒸着形成し、
ついで、表５に示される条件にて、下部層の最表面のＴｉ化合物層にＣＯとＣＯ２混合ガスによる予備酸化処理を行い、
ついで、上記（ｂ）の処理を施したＴｉ化合物層の表面に、表６に示される二段階の条件にて、上部層のＡｌ２Ｏ３層を表１０に示される目標層厚で形成することにより、
比較例被覆工具１〜１３を製造した。
ついで、まず、硬質被覆層の下部層のＴｉＣＮ層について、該層を構成するＴｉＣＮ結晶粒の｛１１０｝面の法線がなす傾斜角度数分布割合を電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用いて測定した。
すなわち、上記の本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の下部層のＴｉＣＮ層の深さ方向へ０．３μｍ、また、工具基体表面と平行方向に５０μｍの断面研磨面の測定範囲（０．３μｍ×５０μｍ）を、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、それぞれの前記研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射して、電子線後方散乱回折像装置を用い、ＴｉＣＮ層の膜厚方向１μｍ以内のＴｉＣＮ結晶粒について、０．３×５０μｍの測定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、工具基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１０｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを求め、該傾斜角度数分布グラフにおいて、最高ピークが存在する傾斜角区分を求めるとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフの度数全体に占める割合を求めた。
表７、表９にこれらの値を示す。
また、図２に、本発明被覆工具１の下部層のＴｉＣＮ層のＴｉＣＮ結晶粒について測定した下部層方位傾斜角度数分布を示す傾斜角度数分布グラフを示す。
すなわち、上記の本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の下部層のＴｉＣＮ層の深さ方向へ０．３μｍ、また、工具基体表面と平行方向に５０μｍの断面研磨面の測定範囲（０．３μｍ×５０μｍ）を、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、それぞれの前記研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射して、電子線後方散乱回折像装置を用い、ＴｉＣＮ層の膜厚方向１μｍ以内のＴｉＣＮ結晶粒について、０．３×５０μｍの測定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、工具基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１０｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを求め、該傾斜角度数分布グラフにおいて、最高ピークが存在する傾斜角区分を求めるとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフの度数全体に占める割合を求めた。
表７、表９にこれらの値を示す。
また、図２に、本発明被覆工具１の下部層のＴｉＣＮ層のＴｉＣＮ結晶粒について測定した下部層方位傾斜角度数分布を示す傾斜角度数分布グラフを示す。
ついで、硬質被覆層の下部層と上部層との界面直上のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、界面方位形態Ａｌ２Ｏ３結晶粒の｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角度数分布割合を、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用いて測定した。
すなわち、上記の本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の下部層と上部層との界面から上部層の深さ方向へ０．３μｍ、また、工具基体表面と平行方向に５０μｍの断面研磨面の測定範囲（０．３μｍ×５０μｍ）を、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、それぞれの前記研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射して、電子線後方散乱回折像装置を用い、下部層の最表面層から膜厚方向１μｍ以内のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、０．３×５０μｍの測定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、工具基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを求め、該傾斜角度数分布グラフにおいて、最高ピークが存在する傾斜角区分を求めるとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフの度数全体に占める割合を求めた。
表８、表１０にこれらの値を示す。
また、図３に、本発明被覆工具１について測定した界面方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフを示す。
すなわち、上記の本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の下部層と上部層との界面から上部層の深さ方向へ０．３μｍ、また、工具基体表面と平行方向に５０μｍの断面研磨面の測定範囲（０．３μｍ×５０μｍ）を、電界放出型走査電子顕微鏡の鏡筒内にセットし、前記研磨面に７０度の入射角度で１５ｋＶの加速電圧の電子線を１ｎＡの照射電流で、それぞれの前記研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に照射して、電子線後方散乱回折像装置を用い、下部層の最表面層から膜厚方向１μｍ以内のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、０．３×５０μｍの測定領域を０．１μｍ／ｓｔｅｐの間隔で、工具基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを求め、該傾斜角度数分布グラフにおいて、最高ピークが存在する傾斜角区分を求めるとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフの度数全体に占める割合を求めた。
表８、表１０にこれらの値を示す。
また、図３に、本発明被覆工具１について測定した界面方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフを示す。
さらに、本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の硬質被覆層の上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒の（０００１）面の法線がなす傾斜角度数分布割合を、前記と同様、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定して傾斜角度数分布グラフを求め、該傾斜角度数分布グラフにおいて、最高ピークが存在する傾斜角区分を求めるとともに、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフの度数全体に占める割合を求めた。
なお、ここでいう「上部層全体」とは、下部層と上部層との界面から上部層最表面までの測定範囲をいい、界面直上の界面方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒も測定対象範囲となる。
表８、表１０にこれらの値を示す。
また、図４に、本発明被覆工具１について測定した上部層方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフを示す。
なお、ここでいう「上部層全体」とは、下部層と上部層との界面から上部層最表面までの測定範囲をいい、界面直上の界面方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒も測定対象範囲となる。
表８、表１０にこれらの値を示す。
また、図４に、本発明被覆工具１について測定した上部層方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒の傾斜角度数分布グラフを示す。
また、本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の硬質被覆層の各構成層の厚さを、走査型電子顕微鏡を用いて測定（縦断面測定）したところ、いずれも目標層厚と実質的に同じ平均層厚（５点測定の平均値）を示した。
また、本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の下部層と上部層との界面直上のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、前記と同様、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射することで、くさび形結晶組織の凸部の平均間隔、凹凸部の平均高低差、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径を以下に示す方法によって測定した。
くさび形結晶組織の凸部の平均間隔は図１のａ部に示すように、本発明で述べた、くさび型結晶組織の隣り合う凸部間の距離を測定し、５点測定の平均値を凸部の平均間隔とした。くさび形結晶組織の凹凸部の平均高低差は図１のｂ部に示すように、本発明で述べた、結晶群の凹部と一つ隣の凸部の距離を測定し、５点測定の平均値を凹凸部の平均高低差とした。くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径は、下部層Ｔｉ化合物層直上の界面方位形態を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒における横方向の線分測定点１０箇所の測定値の平均から、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の横方向平均粒径を求めた。
表８、表１０にこれらの値を示す。
くさび形結晶組織の凸部の平均間隔は図１のａ部に示すように、本発明で述べた、くさび型結晶組織の隣り合う凸部間の距離を測定し、５点測定の平均値を凸部の平均間隔とした。くさび形結晶組織の凹凸部の平均高低差は図１のｂ部に示すように、本発明で述べた、結晶群の凹部と一つ隣の凸部の距離を測定し、５点測定の平均値を凹凸部の平均高低差とした。くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の平均粒径は、下部層Ｔｉ化合物層直上の界面方位形態を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒における横方向の線分測定点１０箇所の測定値の平均から、くさび形結晶組織を構成するＡｌ２Ｏ３結晶粒の横方向平均粒径を求めた。
表８、表１０にこれらの値を示す。
つぎに、上記の本発明被覆工具１〜１３、比較被覆工具１〜１３の各種の被覆工具について、いずれも工具鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔８本縦溝入り丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．０ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ａという）での合金鋼の湿式高速断続切削試験（通常の切削速度は、２００ｍ／ｍｉｎ）、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔８本縦溝入り丸棒、
切削速度：３８０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．０ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ｂという）での炭素鋼の湿式高速断続切削試験（通常の切削速度は、２００ｍ／ｍｉｎ）、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ４５０の長さ方向等間隔８本縦溝入り丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．０ｍｍ、
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ｃという）でのダグタイル鋳鉄の湿式高速断続切削試験（通常の切削速度は、２５０ｍ／ｍｉｎ）、
を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
表１１にこの測定結果を示した。
被削材：ＪＩＳ・ＳＣＭ４４０の長さ方向等間隔８本縦溝入り丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．０ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ａという）での合金鋼の湿式高速断続切削試験（通常の切削速度は、２００ｍ／ｍｉｎ）、
被削材：ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの長さ方向等間隔８本縦溝入り丸棒、
切削速度：３８０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．０ｍｍ、
送り：０．３ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ｂという）での炭素鋼の湿式高速断続切削試験（通常の切削速度は、２００ｍ／ｍｉｎ）、
被削材：ＪＩＳ・ＦＣ４５０の長さ方向等間隔８本縦溝入り丸棒、
切削速度：３５０ｍ／ｍｉｎ、
切り込み：２．０ｍｍ、
送り：０．４ｍｍ／ｒｅｖ、
切削時間：５分、
の条件（切削条件Ｃという）でのダグタイル鋳鉄の湿式高速断続切削試験（通常の切削速度は、２５０ｍ／ｍｉｎ）、
を行い、いずれの切削試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
表１１にこの測定結果を示した。
表６〜１１に示される結果から、本発明被覆工具１〜１３は、下部層のＴｉＣＮ層において、下部層方位傾斜角度数分布を示すＴｉＣＮ結晶粒の占める度数割合は５０％以上であり、また、下部層と上部層の界面直上のＡｌ２Ｏ３結晶粒は所定の凹凸部の平均高低差、凸部の平均間隔を有するくさび形結晶組織を示すとともに、該くさび形結晶組織において界面方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒の占める度数割合は１５〜３５％であり、さらに、上部層全体において、上部層方位傾斜角度数分布を示すＡｌ２Ｏ３結晶粒の度数の占める割合は５０％以上であるため、高熱発生を伴い、かつ、切刃に断続的・衝撃的負荷が作用する高速断続切削条件に用いた場合でも、硬質被覆層の耐剥離性が優れるとともに、耐チッピング性にも優れる。
これに対して、比較被覆工具１〜１３では、高速断続切削加工においては、硬質被覆層の剥離発生、チッピング発生により、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
これに対して、比較被覆工具１〜１３では、高速断続切削加工においては、硬質被覆層の剥離発生、チッピング発生により、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。
上述のように、この発明の被覆工具は、各種鋼や鋳鉄などの通常の条件での連続切削や断続切削は勿論のこと、切刃に断続的・衝撃的負荷が作用する高速断続切削という厳しい切削条件下でも、硬質被覆層の剥離、チッピングが発生することはなく、長期の使用に亘ってすぐれた切削性能を発揮するものであるから、切削装置の高性能化並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。
Claims (2)
- 炭化タングステン基超硬合金または炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、
（ａ）下部層として、３〜２０μｍの合計平均層厚を有し、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯのうちの２層以上からなり、その内の少なくとも１層はＴｉＣＮ層で構成したＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層として、２〜１５μｍの平均層厚を有し、化学蒸着した状態でα型の結晶構造を有するＡｌ２Ｏ３層、
上記（ａ）、（ｂ）からなる硬質被覆層を蒸着形成した表面被覆切削工具において、
（ｃ）下部層の上記ＴｉＣＮ層のＴｉＣＮ結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１１０｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占め、
（ｄ）下部層の最表面層と上部層との界面における上部層のＡｌ２Ｏ３結晶粒は、くさび形結晶組織を有し、該くさび形結晶組織の凹凸部の平均高低差が１．０〜２．５μｍ、凸部の平均間隔が０．５〜３μｍであり、該くさび形結晶組織を有するＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である｛１−１００｝面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、０〜１０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の１５〜３５％の割合を占め、
（ｅ）上部層全体のＡｌ２Ｏ３結晶粒について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子線後方散乱回折装置を用い、その断面研磨面の測定範囲内に存在する六方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、前記工具基体の表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（０００１）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち０〜４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフで表わした場合、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に最高ピークが存在するとともに、１０〜２０度の範囲内の傾斜角区分に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の５０％以上の割合を占めることを特徴とする表面被覆切削工具。 - 上記（ｄ）のくさび形結晶組織は、平均粒径０．０５〜１μｍのＡｌ２Ｏ３結晶粒の集合体によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
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