JP7165594B2

JP7165594B2 - 被覆工具及びこれを備えた切削工具

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Publication number: JP7165594B2
Application number: JP2019020822A
Authority: JP
Inventors: 博登井上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2019-02-07
Publication date: 2022-11-04
Anticipated expiration: 2039-02-07
Also published as: JP2020127976A

Description

本開示は、切削加工において用いられる被覆工具に関する。

旋削加工及び転削加工のような切削加工に用いられる被覆工具としては、例えば特許文献１に記載の表面被覆切削工具（被覆工具）が知られている。特許文献１に記載の被覆工具は、工具基体と、（Ｔｉ_1-zＡｌ_z）Ｎで表わされるＡ層及び（Ｃｒ_1-x-yＡｌ_xＭ_y）Ｎで表わされるＢ層が工具基体の表面において交互に積層されてなる硬質被覆層とを備えている。

また、特許文献２には、耐摩耗性被膜を備え、基材を含んでなる切削工具（被覆工具）が記載されている。特許文献２に記載の被覆工具では、被膜が、非繰り返し形態の交互の層の層状多層構造を含んでなる。そして、多層構造は、以下の組み合わせ、（Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ）Ｎ＋（Ｔｉ、Ｓｉ）Ｎ、（Ｔｉ、Ｓｉ）Ｎ＋（Ａｌ、Ｔｉ）Ｎ、（Ａｌ、Ｃｒ）Ｎ＋（Ｔｉ、Ｓｉ）Ｎ及び（Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ）Ｎ＋（Ａｌ、Ｃｒ）Ｎのいずれかである。

特許文献３には、基材と、基材の表面を被覆する被膜とを備える表面被覆切削工具（被覆工具）が記載されている。特許文献３に記載の被覆工具では、被膜が、Ａ層と、Ａ層と組成の異なるＢ層とが基材側から表面側に向かって交互に積層された超多層構造層を含む。そして、Ａ層及びＢ層は、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｎｂ及びＷからなる群より選ばれる１種以上の元素と、Ｃ及びＮからなる群より選ばれる１種以上の元素とからなる組成を有している。

特開２０１７－０４２９０６号公報特開２００８－１６２００９号公報国際公開第２０１８／１００８４９号

本開示の課題の１つは、耐久性に優れた被覆工具を提供することである。

一態様に基づく被覆工具は、基体と、該基体の上に位置する被覆層と、を備えている。該被覆層は、アルミニウム及びチタンを主成分として含有するＡｌＴｉ層と、アルミニウム及びクロムを主成分として含有するＡｌＣｒ層と、をそれぞれ複数有し、前記ＡｌＴｉ層及び前記ＡｌＣｒ層が交互に位置している。複数の前記ＡｌＣｒ層は、それぞれチタンを更に含有している。そして、前記被覆層は、前記基体から離れるほどに前記ＡｌＣｒ層におけるチタンの含有比率が減少する第１領域と、該第１領域よりも前記基体から離れて位置しており、前記ＡｌＣｒ層におけるチタンの含有比率が一定である第２領域と、を更に有している。

上記態様の被覆工具によれば、耐久性に優れることから、長期に渡り安定した切削加工を行うことができる。

実施形態の被覆工具を示す斜視図である。図１に示す被覆工具におけるＡ－Ａ断面の断面図である。図２に示す領域Ｂ１における拡大図である。図２に示す領域Ｂ１における拡大図である。実施形態の切削工具を示す平面図である。図５に示す領域Ｂ２における拡大図である。

＜被覆工具＞
以下、実施形態の被覆工具について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、被覆工具は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。これらの点は、後述する切削工具においても同様である。

図１に示す一例における被覆工具１は、四角板形状であって、四角形の第１面３（図１における上面）と、第２面５（図１における側面）と、第１面３及び第２面５が交わる稜線の少なくとも一部に位置する切刃７と、を有している。また、図１に示す一例における被覆工具１は、四角形の第３面８（図１における下面）を更に有している。

図１に示す一例における被覆工具１においては、第１面３の外周の全体が切刃７であってもよいが、被覆工具１はこのような構成に限定されない。例えば、四角形の第１面３における一辺のみ、若しくは、部分的に切刃７を有していてもよい。

第１面３は、少なくとも一部にすくい面領域３ａを有していてもよい。図１に示す一例においては、第１面３における切刃７に沿った領域がすくい面領域３ａである。第２面５は、少なくとも一部に逃げ面領域５ａを有していてもよい。図１に示す一例においては、第２面５における切刃７に沿った領域が逃げ面領域５ａである。そのため、図１に示す一例においては、すくい面領域３ａ及び逃げ面領域５ａが交わる部分に切刃７が位置していると言い換えてもよい。

図１では、第１面３におけるすくい面領域３ａ及びそれ以外の領域の境界と、第２面５における逃げ面領域５ａ及びそれ以外の領域の境界とを一点鎖線で示している。図１においては、第１面３及び第２面５が交わる稜線の全てが切刃７である例が示されているため、第１面３において切刃７に沿った環状の一点鎖線が示されている。

被覆工具１の大きさは特に限定されない。図１に示す一例においては、第１面３の一辺の長さが３～２０ｍｍ程度に設定できる。また、第１面３から第１面３の反対側に位置する第３面８までの高さは５～２０ｍｍ程度に設定できる。

図１及び図２に示す一例のように、被覆工具１は、四角板形状の基体９と、この基体９の表面を被覆する被覆層１１と、を備えている。被覆層１１は、基体９の表面の全体を覆っていてもよく、また、一部のみを覆っていてもよい。被覆層１１が基体９の一部のみを被覆しているときには、被覆層１１は、基体９の上の少なくとも一部に位置しているとも言うことができる。

図１に示す一例における被覆層１１は、少なくとも、第１面３における切刃７に沿ったすくい面領域３ａ及び第２面５における切刃７に沿った逃げ面領域５ａに存在している。図１においては、すくい面領域３ａを含む第１面３の全体、及び、逃げ面領域５ａを含む第２面５の全体に被覆層１１が存在する例が示されている。被覆層１１の厚みは、例えば、０．１～１０μｍ程度に設定できる。なお、被覆層１１の全体としての厚みは、一定であってもよく、また、場所によって異なっていてもよい。

図３に示す一例においては、被覆層１１は、アルミニウム（Ａｌ）及びチタン（Ｔｉ）を主成分として含有するＡｌＴｉ層１３と、アルミニウム及びクロム（Ｃｒ）を主成分として含有するＡｌＣｒ層１５と、をそれぞれ複数有している。図３に示す一例における被覆層１１では、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に位置している。言い換えれば、図３に示す一例における被覆層１１は、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に積層された構成となっている。被覆層１１の積層構造は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscopy）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscopy）などを用いた断面測定によって評価することが可能である。

ＡｌＴｉ層１３は、アルミニウム及びチタンのみによって構成されていてもよいが、アルミニウム及びチタンに加えて、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｒ及びＷなどの金属成分を含有していてもよい。但し、ＡｌＴｉ層１３では、上記の金属成分と比較してアルミニウム及びチタンのそれぞれの含有比率の合計が高い。アルミニウムの含有比率は、例えば、４０～７０％に設定できる。また、チタンの含有比率は、例えば、２５～５５％に設定できる。なお、上記における「含有比率」とは、原子比での含有比率を示している。

複数のＡｌＴｉ層１３のそれぞれにおいて、アルミニウムの含有比率がチタンの含有比率よりも高くてもよく、また、複数のＡｌＴｉ層１３のそれぞれにおいて、チタンの含有比率がアルミニウムの含有比率よりも高くてもよい。

ＡｌＴｉ層１３は、アルミニウム及びチタンを含む金属成分のみによって構成されていてもよいが、アルミニウム及びチタンは、単独又はいずれをもを含む、窒化物、炭化物又は炭窒化物であってもよい。

ＡｌＣｒ層１５は、アルミニウム及びクロムに加えて、チタンを更に含有する。また、ＡｌＣｒ層１５は、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ及びＷなどの金属成分を含有していてもよい。但し、ＡｌＣｒ層１５では、チタン及び上記の金属成分と比較してアルミニウム及びクロムのそれぞれの含有比率の合計が高い。

アルミニウムの含有比率は、例えば、３０～７０％に設定できる。また、クロムの含有比率は、例えば、３０～７０％に設定できる。複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれにおいて、アルミニウムの含有比率がクロムの含有比率よりも高くてもよく、また、複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれにおいて、クロムの含有比率がアルミニウムの含有比率よりも高くてもよい。

また、複数のＡｌＣｒ層１５はいずれも、アルミニウム及びクロムのそれぞれの含有比率の合計よりも少ない比率でチタンを含有しているが、チタンの含有比率は、例えば、０．１～２５％に設定できる。

ＡｌＣｒ層１５は、アルミニウム、クロム及びチタンを含む金属成分のみによって構成されていてもよいが、アルミニウム、クロム及びチタンは、単独又はこれらを複数含む、窒化物、炭化物又は炭窒化物であってもよい。

ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の組成は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光分析法（ＥＤＳ）又はＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）などによって測定することが可能である。

図３に示す一例においては、被覆層１１がＡｌＴｉ層１３を有していることから、被覆層１１の耐欠損性が高い。また、被覆層１１がＡｌＣｒ層１５を有していることから、被覆層１１の耐摩耗性が高い。被覆層１１は、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に位置する構成となっていることから、被覆層１１の全体としての強度が高い。

なお、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれの厚みが厚く、且つ、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５の数が少ない場合よりも、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれの厚みが薄く、且つ、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５の数が多い場合の方が、被覆層１１の全体としての強度が高い。

ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の数は、特定の値に限定されない。ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の数は、それぞれ６つ以上であればよいが、例えば、６～５００に設定できる。

ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の厚みは、特定の値に限定されないが、例えば、それぞれ５ｎｍ～１００ｎｍに設定できる。なお、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれの厚みは、一定であってもよく、また、互いに異なっていてもよい。

ここで、図４に示す一例における被覆層１１は、基体９から離れるほどにＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が減少する第１領域１７と、第１領域１７よりも基体９から離れて位置しており、ＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が一定である第２領域１９と、を更に有している。

図４に示す一例においては、第１領域１７は、ＡｌＣｒ層１５として、第１ＡｌＣｒ層１５ａ、第２ＡｌＣｒ層１５ｂ及び第３ＡｌＣｒ層１５ｃを基体９の側から順に有している。また、第２領域１９は、ＡｌＣｒ層１５として、第４ＡｌＣｒ層１５ｄ、第５ＡｌＣｒ層１５ｅ、第６ＡｌＣｒ層１５ｆ及び第７ＡｌＣｒ層１５ｇを基体９の側から順に有している。そして、第１領域１７においては、第２ＡｌＣｒ層１５ｂにおけるチタンの含有比率が第１ＡｌＣｒ層１５ａにおけるチタンの含有比率よりも低く、第３ＡｌＣｒ層１５ｃにおけるチタンの含有比率が第２ＡｌＣｒ層１５ｂにおけるチタンの含有比率よりも低い。また、第２領域１９においては、第４ＡｌＣｒ層１５ｄ、第５ＡｌＣｒ層１５ｅ、第６ＡｌＣｒ層１５ｆ及び第７ＡｌＣｒ層１５ｇにおけるそれぞれのチタンの含有比率が、一定である。

このような第１領域１７及び第２領域１９を有する被覆層１１を備えた被覆工具１は、耐久性に優れる。具体的には、被覆層１１が、基体９から離れるほどにＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が低くなる第１領域１７を有しているため、第１領域１７においては、基体９から離れるにつれてアルミニウムの含有比率が高くなる。したがって、第１領域１７は、基体９から離れるほど高い耐熱性、高い耐溶着性及び高い耐酸化性を有する。また、ＡｌＣｒ層１５の基体９に近い領域では相対的にチタンの含有比率が高い。そのため、ＡｌＣｒ層１５は、基体９に近い領域において高い密着性を有する。

また、被覆層１１が、第１領域１７よりも基体９から離れて位置しており、ＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が一定である第２領域１９を有していることから、被覆層１１の表層領域において、切削加工時の負荷を均一に分散させ易い。そのため、被覆層１１は、切削加工の負荷による変形が生じにくい。したがって、被覆層１１は高い安定性を有する。上記のように、被覆層１１は高い耐熱性、高い耐溶着性、高い耐酸化性、高い密着性及び高い安定性を有するため、被覆層１１は高い耐久性を有する。

第１領域１７において、基体９から離れるほどにＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が減少するとは、被覆層１１の厚み方向ａにおける第１領域１７の幅Ｗ１の全てに渡ってＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が減少している構成に限らず、ＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が変化しない部分があってもよいことを含む概念である。言い換えれば、第１領域１７には、ＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が一定の部分があってもよく、また、ＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が一定の割合で減少していない部分があってもよい。更に、第１領域１７におけるＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率は、段階的に減少していてもよい。なお、被覆層１１の厚み方向ａは、被覆層１１におけるＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の積層方向と言い換えてもよい。

第２領域１９におけるＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率が一定であるとは、被覆層１１の厚み方向ａにおける第２領域１９の幅Ｗ２の全てに渡ってＡｌＣｒ層１５におけるチタンの含有比率が厳密に一定であることに限らない。すなわち、第２領域１９におけるＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率は、実質的に一定であればよく、例えば、第２領域１９における複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれのチタンの含有比率に±２０％の差があっても構わない。

第１領域１７における複数のＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率の減少は、単調減少であってもよい。図４に示す一例においては、第１ＡｌＣｒ層１５ａ、第２ＡｌＣｒ層１５ｂ及び第３ＡｌＣｒ層１５ｃの順に、チタンの含有比率が単調に減少している。このような構成を満たすときは、基体９から離れる方向においてクロムの含有比率が単調増加している。したがって、第１領域１７は、基体９から離れる方向において硬度が急に低下する部分を有しにくい。そのため、被覆層１１は高い耐久性を有する。

第２領域１９における複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれのチタンの含有比率は、第１領域１７における最も基体９から離れて位置するＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率以下であってもよい。第１領域１７における最も基体９から離れて位置するＡｌＣｒ層１５は、第１領域１７における複数のＡｌＣｒ層１５のうち最もチタンの含有比率が低い。図４に示す一例においては、第２領域１９における第４ＡｌＣｒ層１５ｄ、第５ＡｌＣｒ層１５ｅ、第６ＡｌＣｒ層１５ｆ及び第７ＡｌＣｒ層１５ｇのそれぞれのチタンの含有比率は、第１領域１７における最も基体９から離れて位置する第３ＡｌＣｒ層１５ｃのチタンの含有比率以下である。このような構成を満たすときは、被覆層１１の表層領域において、ＡｌＣｒ層１５のアルミニウムの含有比率が相対的に高い。そのため、被覆層１１は表層領域において高い耐熱性、高い耐溶着性及び高い耐酸化性を有する。

図４に示す一例のように、第２領域１９は、被覆層１１のうち最も基体９から離れて位置する領域であってもよい。言い換えれば、第２領域１９は、被覆層１１の表面（第１面３）を含んでいてもよい。なお、第２領域１９は、最も基体９から離れて位置する領域に限定されず、例えば、第２領域１９の上に他の層又は他の領域が位置していてもよい。

図４に示す一例のように、被覆層１１の厚み方向ａにおける第２領域１９の幅Ｗ２は、被覆層１１の厚み方向ａにおける第１領域１７の幅Ｗ１よりも大きくてもよい。このような構成を満たすときは、被覆層１１は高い耐熱性、高い耐溶着性及び高い耐酸化性を有する。具体的には、アルミニウムの含有比率が高い第２領域１９の幅Ｗ２が大きいため、被覆層１１が全体として高い耐熱性、高い耐溶着性及び高い耐酸化性を有する。

第１領域１７及び第２領域１９は、互いに接していてもよく、また、両者の間に他の層又は他の領域が位置していてもよい。図４に示す一例においては、第１領域１７及び第２領域１９は、互いに接している。

なお、第１領域１７におけるＡｌＣｒ層１５の数は、３つ以上であればよいが、例えば、３～１００に設定できる。第２領域１９におけるＡｌＣｒ層１５の数は、３つ以上であればよいが、例えば、３～１００に設定できる。

図４に示す一例のように、被覆層１１は、第１領域１７よりも基体９の近くに位置する第３領域２１を更に有していてもよい。そして、第３領域２１におけるＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率は、第１領域１７における最も基体９から離れて位置するＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率よりも低くてもよい。図４に示す一例においては、第３領域２１は、ＡｌＣｒ層１５として第８ＡｌＣｒ層１５ｈを有している。そして、第３領域２１における第８ＡｌＣｒ層１５ｈのチタンの含有比率は、第１領域１７における最も基体９から離れて位置する第３ＡｌＣｒ層１５ｃのチタンの含有比率よりも低い。これらの構成を満たすときは、第１領域１７の基体９に近い位置においては密着性が高いが、相対的に耐衝撃性が低い。しかしながら、第８ＡｌＣｒ層１５ｈにおけるチタンの含有比率が相対的に低いため、クロムの含有比率が相対的に高い。そのため、被覆工具１は、基体９と被覆層１１との接合部分において高い耐衝撃性を有する。したがって、被覆工具１は、高い耐衝撃性と高い密着性を有する。

なお、第３領域２１におけるＡｌＣｒ層１５の数は、１つ以上であればよいが、例えば、１～３に設定できる。

図４に示す一例のように、被覆層１１の厚み方向ａにおける第３領域２１の幅Ｗ３は、被覆層１１の厚み方向ａにおける第１領域１７の幅Ｗ１よりも小さくてもよい。このような構成を満たすときは、耐衝撃性が高い領域が過剰になりにくい。そのため、基体９と被覆層１１との密着性が確保されやすい。その結果、耐衝撃性と密着性のバランスが保たれる。したがって、被覆工具１は、高い耐衝撃性と高い接合性を有する。

第１領域１７及び第３領域２１は、互いに接していてもよく、また、両者の間に他の層又は他の領域が位置していてもよい。図４に示す一例においては、第１領域１７及び第３領域２１は、互いに接している。

第３領域２１及び基体９は、互いに接していてもよく、また、両者の間に他の層又は他の領域が位置していてもよい。図４に示す一例においては、第３領域２１及び基体９は、互いに接している。

なお、図４に示す一例においては、第１領域１７は、ＡｌＴｉ層１３として、第１ＡｌＴｉ層１３ａ、第２ＡｌＴｉ層１３ｂ及び第３ＡｌＴｉ層１３ｃを基体９の側から順に有している。また、第２領域１９は、ＡｌＴｉ層１３として、第４ＡｌＴｉ層１３ｄ、第５ＡｌＴｉ層１３ｅ及び第６ＡｌＴｉ層１３ｆを基体９の側から順に有している。第３領域２１は、ＡｌＴｉ層１３として第７ＡｌＴｉ層１３ｇを有している。

図１に示す一例における被覆工具１は、四角板形状であるが、被覆工具１の形状としてはこのような形状に限定されない。例えば、第１面３及び第３面８が四角形ではなく、三角形、六角形又は円形などであっても何ら問題ない。

図１に示す一例における被覆工具１は、貫通孔２３を有している。図１に示す一例における貫通孔２３は、第１面３から第１面３の反対側に位置する第３面８にかけて形成されており、これらの面において開口している。貫通孔２３は、被覆工具１をホルダに保持する際に、ネジ又はクランプ部材などを取り付けるために用いることが可能である。なお、貫通孔２３は、第２面５における互いに反対側に位置する領域において開口する構成であっても何ら問題ない。

基体９の材質としては、例えば、超硬合金、サーメット及びセラミックスなどの無機材料が挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、ＷＣ（炭化タングステン）－Ｃｏ、ＷＣ－ＴｉＣ（炭化チタン）－Ｃｏ及びＷＣ－ＴｉＣ－ＴａＣ（炭化タンタル）－Ｃｏなどが挙げられる。ここで、ＷＣ、ＴｉＣ及びＴａＣは硬質粒子であり、Ｃｏは結合相である。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料である。具体的には、サーメットとして、ＴｉＣ又はＴｉＮ（窒化チタン）を主成分とした化合物などが挙げられる。なお、基体９の材質としては、これらに限定されない。

被覆層１１は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）法などを用いることによって、基体９の上に位置させることが可能である。例えば、貫通孔２３の内周面で基体９を保持した状態で上記の蒸着法を利用して被覆層１１を形成する場合には、貫通孔２３の内周面を除く基体９の表面の全体を覆うように被覆層１１を位置させることができる。

物理蒸着法としては、例えば、イオンプレーティング法及びスパッタリング法などが挙げられる。一例として、イオンプレーティング法で作製する場合には、下記の方法によって被覆層１１を作製することができる。

第１の手順として、アルミニウム及びチタンをそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲット又は焼結体ターゲットを準備する。金属源である上記のターゲットをアーク放電又はグロー放電などによって蒸発させてイオン化する。イオン化したターゲットを、窒素源の窒素（Ｎ₂）ガス、炭素源のメタン（ＣＨ₄）ガス又はアセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）ガスなどと反応させるとともに、基体９の表面に蒸着させる。以上の手順によってＡｌＴｉ層１３を形成することが可能である。

第２の手順として、アルミニウム、クロム及びチタンをそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲット又は焼結体ターゲットを準備する。金属源である上記のターゲットをアーク放電又はグロー放電などによって蒸発させてイオン化する。イオン化したターゲットを、窒素源の窒素（Ｎ₂）ガス、炭素源のメタン（ＣＨ₄）ガス又はアセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）ガスなどと反応させるとともに、基体９の表面に蒸着させる。以上の手順によってＡｌＣｒ層１５を形成することが可能である。

上記の第１の手順及び第２の手順を交互に繰り返すことによって、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に位置する構成の被覆層１１を形成することが可能である。なお、まず第２の手順を行った後に第１の手順を行っても何ら問題ない。

ここで、第２の手順を繰り返す際に、途中でチタンの比率が低くなるようにチタンの比率を変化させ、その後、チタンの比率を一定にすることによって、第１領域１７及び第２領域１９を有する被覆層１１を作製することが可能である。また、第２の手順を繰り返す際に、第１領域１７よりも基体９の近くに第３領域２１が存在するようにチタンの比率を変化させれば、第１領域１７及び第２領域１９に加えて第３領域２１を更に有する被覆層１１を作製することが可能である。

具体的には、チタンの含有比率は、アーク放電・グロー放電時の電圧・電流値を制御することによって調整される。また、チタンの含有比率は、被覆時間や雰囲気ガス圧の制御によって調整される。実施形態の一例においては、アルミニウム及びチタンをそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲット又は焼結体ターゲットをイオン化させる際のグロー放電時の電圧・電流値を下げることにより、チタン金属のイオン化量を低減させ、ＡｌＣｒ層１５のチタンの含有比率を低減させた。なお、チタンの含有比率の調整方法としては、これらに限定されるものではない。

＜切削工具＞
次に、実施形態の切削工具について、上記の被覆工具１を備える場合を例に挙げて、図５及び図６を参照して詳細に説明する。

図５に示す一例における切削工具１０１は、第１端（図５における上端）から第２端（図５における下端）に向かって延びる棒状体である。図６に示す一例のように、切削工具１０１は、第１端の側（先端側）にポケット１０３を有するホルダ１０５と、ポケット１０３に位置する被覆工具１と、を備えている。切削工具１０１は、被覆工具１を備えているため、長期に渡り安定した切削加工を行うことができる。

ポケット１０３は、被覆工具１が装着される部分であり、ホルダ１０５の下面に対して平行な着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面と、を有している。また、ポケット１０３は、ホルダ１０５の第１端の側において開口している。

ポケット１０３には被覆工具１が位置している。このとき、被覆工具１の第３面８がポケット１０３に直接に接していてもよく、また、被覆工具１とポケット１０３との間にシートが挟まれていてもよい。

被覆工具１は、第１面３及び第２面５が交わる稜線における切刃７として用いられる部分の少なくとも一部がホルダ１０５から外方に突出するようにホルダ１０５に装着される。図６に示す一例においては、被覆工具１は、固定ネジ１０７によって、ホルダ１０５に装着されている。すなわち、被覆工具１の貫通孔２３に固定ネジ１０７を挿入し、この固定ネジ１０７の先端をポケット１０３に形成されたネジ孔に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、被覆工具１がホルダ１０５に装着されている。

ホルダ１０５の材質としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いてもよい。

図５に示す一例においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工などが挙げられる。なお、切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具に被覆工具１を用いてもよい。

１・・・被覆工具
３・・・第１面
３ａ・・・すくい面領域
５・・・第２面
５ａ・・・逃げ面領域
７・・・切刃
８・・・第３面
９・・・基体
１１・・・被覆層
１３・・・ＡｌＴｉ層
１３ａ・・・第１ＡｌＴｉ層
１３ｂ・・・第２ＡｌＴｉ層
１３ｃ・・・第３ＡｌＴｉ層
１３ｄ・・・第４ＡｌＴｉ層
１３ｅ・・・第５ＡｌＴｉ層
１３ｆ・・・第６ＡｌＴｉ層
１３ｇ・・・第７ＡｌＴｉ層
１５・・・ＡｌＣｒ層
１５ａ・・・第１ＡｌＣｒ層
１５ｂ・・・第２ＡｌＣｒ層
１５ｃ・・・第３ＡｌＣｒ層
１５ｄ・・・第４ＡｌＣｒ層
１５ｅ・・・第５ＡｌＣｒ層
１５ｆ・・・第６ＡｌＣｒ層
１５ｇ・・・第７ＡｌＣｒ層
１５ｈ・・・第８ＡｌＣｒ層
１７・・・第１領域
１９・・・第２領域
２１・・・第３領域
２３・・・貫通孔
１０１・・・切削工具
１０３・・・ポケット
１０５・・・ホルダ
１０７・・・固定ネジ

Claims

基体と、該基体の上に位置する被覆層と、を備え、
該被覆層は、アルミニウム及びチタンを主成分として含有するＡｌＴｉ層と、アルミニウム及びクロムを主成分として含有するＡｌＣｒ層と、をそれぞれ複数有し、前記ＡｌＴｉ層及び前記ＡｌＣｒ層が交互に位置し、
複数の前記ＡｌＣｒ層は、それぞれチタンを更に含有し、
前記ＡｌＴｉ層において、アルミニウムの含有比率が４０～７０原子％、チタンの含有比率が２５～５５原子％であって、
前記ＡｌＣｒ層において、アルミニウムの含有比率が３０～７０原子％、クロムの含有比率が３０～７０原子％、チタンの含有比率が０．１～２５原子％であって、
前記被覆層は、
前記基体から離れるほどに前記ＡｌＣｒ層におけるチタンの含有比率が減少する第１領域と、
該第１領域よりも前記基体から離れて位置しており、前記ＡｌＣｒ層におけるチタンの含有比率が一定である第２領域と、を更に有していることを特徴とする被覆工具。
前記第１領域における複数の前記ＡｌＣｒ層のチタンの含有比率の減少は、単調減少であることを特徴とする請求項１に記載の被覆工具。
前記第２領域における複数の前記ＡｌＣｒ層のそれぞれのチタンの含有比率は、前記第１領域における最も前記基体から離れて位置する前記ＡｌＣｒ層のチタンの含有比率以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の被覆工具。
前記被覆層は、前記第１領域よりも前記基体の近くに位置する第３領域を更に有しており、
該第３領域における前記ＡｌＣｒ層のチタンの含有比率は、前記第１領域における最も前記基体から離れて位置する前記ＡｌＣｒ層のチタンの含有比率よりも低いことを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の被覆工具。
先端側にポケットを有するホルダと、
前記ポケットに位置する請求項１～４のいずれか１つに記載の被覆工具と、を備えた切削工具。