JP7301971B2 - 被覆工具およびそれを備えた切削工具 - Google Patents

Description

本開示は、基体の表面に被覆層を有する被覆工具およびそれを備えた切削工具に関する。

超硬合金やサーメット、セラミックス等の基体表面に、結合膜を介してＡｌ_２Ｏ_３層を積層した被覆層を形成した切削工具等の被覆工具が知られている。

切削工具は、最近の切削加工の高能率化に伴って、大きな衝撃が切刃にかかる重断続切削等に用いられる機会が増えている。このような過酷な切削条件においては、被覆層に大きな衝撃がかかり、被覆層のチッピングや剥離が発生しやすくなる。そのため被覆層には、耐摩耗性に加えて耐欠損性の向上が求められている。

このような課題を解決するため、特許文献１では、Ａｌ_２Ｏ_３層と接する界面において、先端が鉤型に屈曲した突起を配置することが記載されている。

また、特許文献２および特許文献３には、Ａｌ_２Ｏ_３層と接する界面において、被覆層の積層方向に延びた第１の突起の側面に、多数の第２の突起を有する複合突起を配置することが記載されている。

これらのうち、特許文献１と特許文献２に記載された突起および複合突起の先端は鈍角になっており、成膜性が劣る形状をしている。また、特許文献１～３に記載された被覆層は、第１の突起が大きく、成膜性が劣る形状をしている。

特開２００４－７４３２４号公報 米国公開２０１３／０１４９５２７号公報 特開２００９－１６６２１６号公報

耐欠損性に優れた被覆工具を提供する。

本開示の被覆工具は、基体と、該基体の表面に位置する被覆層とを備える。前記被覆層は、前記基体側から順に、ＴｉＣＮ層と、Ｔｉを含有する中間層と、Ａｌ_２Ｏ_３層とを有する。該Ａｌ_２Ｏ_３層は、前記中間層よりも前記基体から遠い位置において前記中間層に接して位置している。前記中間層は、前記Ａｌ_２Ｏ_３層に向かって突出した複数の第１突起を有する。該複数の第１突起の平均面積は、１７００ｎｍ^２以下である。本開示の切削工具は、第１端から第２端に向かって延び、前記第１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上述の被覆工具と、を備える。

本開示の被覆工具の一例を示す概略斜視図である。 図１の被覆工具における被覆層の断面の構成を説明するための模式図である。 本開示の被覆工具の中間層およびＡｌ_２Ｏ_３層付近の構成を説明するための要部拡大図である。 本開示の被覆工具の中間層およびＡｌ_２Ｏ_３層付近の構成を説明するための要部拡大図である。 本開示の被覆工具の中間層およびＡｌ_２Ｏ_３層付近の構成を説明するための要部拡大図である。 本開示の切削工具の一例を示す平面図である。

＜被覆工具＞
本開示の被覆工具は、図１に示す例においては、主面が概略四角形状の板状である。ただし、この形状に限定されるものではない。被覆工具１は、第１面２と、第２面３とを有し、第１面２と第２面３とが交わる部分の少なくとも一部に切刃４を有している。第１面２は、すくい面と呼ばれる面であり、第２面３は逃げ面と呼ばれる面である。そのため、すくい面２と逃げ面３とが交わる部分の少なくとも一部に切刃４を有しているともいえるものである。

また、図２の被覆工具１における被覆層７の断面の構成を説明するための模式図に示すように、被覆工具１は、基体５と、この基体５の表面に位置する被覆層７を備えている。

被覆工具１の基体５を構成する材質は、硬質合金、セラミックスまたは金属が挙げられる。硬質合金としては、炭化タングステン（ＷＣ）と、コバルト（Ｃｏ）やニッケル（Ｎｉ）等の鉄属金属を含有する超硬合金であってもよい。他の硬質合金として、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）と、コバルト（Ｃｏ）やニッケル（Ｎｉ）等の鉄属金属を含有するＴｉ基サーメットであってもよい。セラミックスが、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ａｌ_２Ｏ_３、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）であってもよい。金属としては、炭素鋼、高速度鋼、合金鋼であってもよい。上記材質の中でも、被覆工具１として用いる場合には、基体５は、超硬合金またはサーメットからなることが耐欠損性および耐摩耗性の点でよい。

被覆層７は、基体５側から順に、ＴｉＣＮ層８と、中間層９と、Ａｌ_２Ｏ_３層１１とを有している。Ａｌ_２Ｏ_３層１１は、中間層９の基体５から遠い位置において中間層９に接している。

図３の例では、ＴｉＣＮ層８は、基体５側から第１ＴｉＣＮ層８ａ、第２ＴｉＣＮ層８ｂの順で位置している。また、ＴｉＣＮ層８と基体５との間には、ＴｉＮ層１０が位置している。第１ＴｉＣＮ層８ａは、後述するＭＴ－ＴｉＣＮ層であってもよい。第２ＴｉＣＮ層８ｂは、後述するＨＴ－ＴｉＣＮ層であってもよい。また、本開示の被覆工具１は、ＴｉＣＮ層８と基体５との間にＴｉＮ層１０が位置していてもよい。また、表層（図示せず）として、ＴｉＮ層などを設けてもよい。表層は、窒化チタン以外の炭窒化チタン、炭酸窒化チタン、窒化クロム等の他の材質であってもよい。表層は有色の材質からなり、切刃の使用の有無を容易に判別する機能を有していてもよい。表層は０．１μｍ～３．０μｍの厚みで設けてもよい。

本開示の被覆工具１における中間層９は、Ｔｉを有する層であり、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＮＯなどを含有していてもよい。また、例えば、ＴｉとＣとＮとを含有していてもよい。言い換えると、中間層９は、ＴｉＣＮ結晶を含有していてもよい。また、中間層９は、例えば、ＴｉとＣとＮとＯとを含有していてもよい。言い換えると、中間層９は、ＴｉＣＮＯ結晶を含有していてもよい。このような構成を有すると、Ａｌ_２Ｏ_３層１１と中間層９の密着性に優れる。

本開示の被覆工具１は、図３に示すように、Ａｌ_２Ｏ_３層１１に向かって突出した複数の第１突起１３を有している。

第１突起１３は、第１突起１３の突出の起点となる麓１３ａを有している。また、第１突起１３は、基体５から最も離れた位置に先端１３ｂを有している。言い換えると、第１突起１３は、麓１３ａから先端１３ｂに向けて伸びている。第１突起１３は、代表的には三角形状を有する。

麓１３ａとは、第１突起１３の基体５に近い位置を指す。麓１３ａとは、第１突起１３が形成する三角形の底辺と言い換えてもよい。

なお、本開示の被覆工具１において、第１突起１３は、図３に示すように、先端１３ｂが鋭角であり、高さが１０ｎｍ以上であり、複数の第１突起１３の麓１３ａの平均幅に対する複数の第１突起１３の平均高さの比が、０．６以上のものを意味する。

本開示の被覆工具１は、複数の第１突起１３の平均面積が、１７００ｎｍ^２以下である。複数の第１突起１３の平均面積は、基体５の表面に垂直な断面において測定すればよい。このような構成を有すると中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１との密着性が高い。また、複数の第１突起１３の平均面積は、１２００ｎｍ^２以下であってもよい。このような構成を有するとさらに中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１との密着性が高い。

複数の第１突起１３の平均面積の測定は、例えば、走査型電子顕微鏡や透過型電子顕微鏡を用いて、３０，０００倍の写真を撮影して行うとよい。複数の第１突起１３の平均面積は、第１突起１３を５０～１００個程度測定するとよい。撮影する写真の数は、存在する複合突起１７の数に応じて適宜、定めるとよい。なお、本開示の被覆工具１における他の構成要件も同様に測定するとよい。

本開示の被覆工具１は、複合突起１７が有する第２突起１５の平均数は、１．２以下であってもよい。なお、複合突起１７が有する第２突起１５の平均数は、５０個の複合突起１７の平均値とするとよい。このような構成を有すると、Ａｌ_２Ｏ_３層１１の成膜性に優れ、中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。なお、複合突起１７は第２突起１５を含むものであるため平均数の下限値に１は含まれない。複合突起１７が有する第２突起１５の平均数は、１．０以下であってもよい。

本開示の被覆工具１は、第１突起１３の麓１３ａの平均幅が１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、第１突起１３の平均高さが１０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下であってもよい。このような構成を有すると中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。また、麓１３ａの平均幅は、２５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下であってもよい。第１突起１３の平均高さは、１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であってもよい。

本開示の被覆工具１は、第１突起１３の先端１３ｂの平均角度が、５０°以上、９０°以下であってもよい。このような構成を有すると、Ａｌ_２Ｏ_３層１１の成膜性に優れ、中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。また、第１突起１３の先端１３ｂの平均角度は、５５°以上であってもよい。また、第１突起１３の先端１３ｂの平均角度は、８０°以下であってもよい。このような構成を有すると、Ａｌ_２Ｏ_３層１１の成膜性に優れ、さらに中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。

図４に示すように、本開示の被覆工具１においては、複数の第１突起１３の少なくとも一つは、第１突起１３の突出方向に交わる方向に突出した第２突起１５を有する複合突起１７であってもよい。本開示の被覆工具１においては、第１突起１３の全てが、複合突起１７であってもよい。以後、第１突起１３のうち、第２突起１５を有するものを複合突起１７という。

なお、本開示の被覆工具１が、複合突起１７を有する場合、複数の第１突起１３の平均面積は、第１突起１３のみで測定し、第２突起１５の面積は除外する。

本願の被覆工具１における複合突起１７とは、図４に示すように第２突起１５の麓が、第１突起１３の麓から離れているものを意味する。言い換えると、複数の第１突起１３が重なり合ったものは、複合突起１７とは取り扱わない。

なお、本開示の被覆工具１における第２突起１５とは、第２突起１５の突出の起点である第２突起１５の麓１５ａの中央部から第２突起１５の先端１５ｂまでの高さが、１０ｎｍ以上のものである。すなわち、言い換えると、第１突起１３の側面に存在する微小な凹凸は本開示の被覆工具１においては、第２突起１５とは取り扱わない。

本願の被覆工具１は、複数の第１突起１３のうち、複合突起１７が占める割合は、３０％以下であってもよい。例えば、図４においては、４つの第１突起があり、そのうち１つが複合突起１７である。この場合、複数の第１突起１３のうち、複合突起１７が占める割合は、２５％である。このような構成を有すると中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。

複数の第１突起１３のうち、複合突起１７が占める割合は、５％以上であってもよい。また、複数の第１突起１３のうち、複合突起１７が占める割合は、２０％以下であってもよい。

本開示の被覆工具１は、複数の第１突起１３の麓１３ａの平均幅に対する複数の第１突起１３の平均高さの比は、１．２以下であってもよい。このような構成を有すると中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。

複数の第１突起１３の麓１３ａの平均幅に対する複数の第１突起１３の平均高さの比は、１．０以下であってもよい。

本開示の被覆工具１における第２突起１５の麓１５ａの平均幅に対する第２突起１５の平均高さの比は、複数の第１突起１３の麓１３ａの平均幅に対する複数の第１突起１３の平均高さの比よりも大きくてもよい。なお、第２突起１５の麓１５ａの平均幅に対する第２突起１５の平均高さの比とは、第２突起１５の麓１５ａの中央部から第２突起１５の先端１５ｂまでの平均高さを、第２突起１５の麓１５ａの平均幅で割った値である。このような構成を有すると、さらに中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。

また、図５に示すように、本開示の被覆工具１における複合突起１７は、第２突起１５の突出方向に交わる方向に突出した第３突起１９を有していてもよい。このような構成を有すると、さらに中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に優れる。なお、第３突起１９の高さは、１０ｎｍ以上である。言い換えると、第２突起１５の側面に存在する微小な凹凸は本開示の被覆工具１においては、第３突起１９とは取り扱わない。そのような微小な凹凸は中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１の密着性に実質的に寄与しない。

本開示の被覆工具１における第１突起１３、第２突起１５および第３突起１９は、いずれもＴｉ、Ｃ、Ｎを含有しており、組成が同質であってもよい。また、第１突起１３、第２突起１５および第３突起１９は、いずれもＴｉ、Ｃ、ＮおよびＯを含有しており、組成が同質であってもよい。この第１突起１３、第２突起１５および第３突起１９の組成が同質であると、第１突起１３と第２突起１５と第３突起１９との間で、亀裂や破壊が起こりにくく、それぞれの組成が異なる場合に比べ、中間層９とＡｌ_２Ｏ_３層１１との密着性が高くなる。

なお、第１突起１３、第２突起１５および第３突起１９の組成が同質であるとは、それぞれの構成成分の差が５％以下のことをいう。

また、それぞれの組成のずれが３％以下であってもよい。さらに、１％以下であってもよい。

このような第１突起１３、第２突起１５および第３突起１９は、第１突起１３、第２突起１５および第３突起１９の成膜時に、同じガスを使うことで得ることができる。

また、第１突起１３と第２突起１５の組成が異なっていてもよく、第２突起１５と第３突起１９の組成が異なっていてもよい。

組成の異なる第１突起１３、第２突起１５および第３突起１９を形成するには、成膜時に組成の異なるガスを用いるとよい。

また、第１突起１３は、基体５の第１面２に対して、垂直に形成されていなくてもよく、基体５の第１面２に対して傾斜していてもよい。

また、中間層９の厚みが１０ｎｍ～３５ｎｍである場合には、中間層９の硬度が低下することなく、かつＡｌ_２Ｏ_３層１１がα型結晶構造となる。ここで、中間層９の厚みとは、第１突起１３、第２突起１５、第３突起１９を除くものである。

中間層９は、例えば、チタンを３０～７０原子％、炭素を１～７０原子％、窒素を１～３５原子％、酸素を３～２０原子％の割合で含有していてもよい。また、さらにアルミニウムを１０原子％以下、含有していてもよい。また、塩素やクロム等の成分を１～１０原子％含有していてもよい。また、中間層９は、他の微量成分を含有していてもよい。

本開示の被覆工具１においては、第１突起１３、第２突起１５、第３突起１９はいずれも、同じ組成であってもよく、上述の組成範囲であってもよい。

＜製造方法＞
第１突起を有する中間層は、例えば、基体の表面に、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によって下記の条件で成膜することで、形成することができる。

まず、基体の表面にＴｉＮ層を設ける場合には、基体を成膜装置のチャンバにセットし、成膜温度を８００℃～９４０℃、ガス圧を８ｋＰａ～５０ｋＰａとし、反応ガスの組成を、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを０．５体積％～１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを１０体積％～６０体積％とし、残りを水素（Ｈ_２）ガスとして成膜してもよい。

次に、ＴｉＮ層の上にＴｉＣＮ層を設ける。ＴｉＮ層の上には、第１ＴｉＣＮ層、第２ＴｉＣＮ層を設けてもよい。第１ＴｉＣＮ層は、いわゆるＭＴ（moderate temperature）－ＴｉＣＮ層であってもよい。このＭＴ－ＴｉＣＮ層は、例えば、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガス、窒素（Ｎ_２）ガスおよびアセトニトリル（ＣＨ_３ＣＮ）ガス等を含む原料を用い、成膜温度を７８０℃～８８０℃として、比較的低温で成膜することによって形成される、第１ＴｉＣＮ層の厚みが２μｍ～１５μｍであると、第１ＴｉＣＮ層の耐摩耗性と耐欠損性が高い。第１ＴｉＣＮ層中に含まれる炭窒化チタン結晶は、被覆層の厚み方向に細長い柱状結晶としてもよい。

第２ＴｉＣＮ層は、いわゆるＨＴ（high temperature）－ＴｉＣＮ層であってもよい。ＨＴ－ＴｉＣＮ層は、例えば、原料ガスとして四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガス、窒素（Ｎ_２）ガス、メタン（ＣＨ_４）ガス等を用いて、アセトニトリル（ＣＨ_３ＣＮ）ガスを含まず、成膜温度が９００℃～１０５０℃の範囲で成膜してもよい。また、第１ＴｉＣＮ層よりも高温で成膜してもよい。第２ＴｉＣＮ層の厚みは１０ｎｍ～９００ｎｍとしてもよい。

ここで、第１ＴｉＣＮ層と第２ＴｉＣＮ層との間には、チタンを３０～７０原子％、炭素を１５～３５原子％、窒素を１５～３５原子％、酸素を２～１０原子％の割合で含有する界面層（図示せず）が配置されていてもよい。界面層の厚みは５ｎｍ～５０ｎｍとしてもよい。

以下に第１ＴｉＣＮ層の成膜条件の例を詳細に説明する。成膜温度を７８０℃～８８０℃、ガス圧を５ｋＰａ～２５ｋＰａとし、反応ガス組成として、体積％で四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを０．５体積％～１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを５体積％～６０体積％、アセトニトリル（ＣＨ_３ＣＮ）ガスを０．１体積％～３．０体積％、残りを水素（Ｈ_２）ガスとして成膜してもよい。このとき、アセトニトリル（ＣＨ_３ＣＮ）ガスの含有比率を成膜初期よりも成膜後期で増すことによって、第１ＴｉＣＮ層を構成する炭窒化チタン柱状結晶の平均結晶幅を基体側よりも表面側の方が大きい構成とすることができる。

次に、第２ＴｉＣＮ層の成膜条件について説明する。成膜温度を９００℃～９９０℃、ガス圧を５ｋＰａ～４０ｋＰａとし、反応ガスの組成を、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを１体積％～４体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを５体積％～２０体積％、メタン（ＣＨ_４）ガスを０．１体積％～１０体積％、残りを水素（Ｈ_２）ガスとして成膜してもよい。

次に、ＴｉＣＮ層の上に中間層を形成する。中間層の成膜条件は、例えば、成膜温度を９００℃～９９０℃、ガス圧を１５ｋＰａ～４０ｋＰａとし、反応ガス組成が、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを３体積％～１５体積％、メタン（ＣＨ_４）ガスを３体積％～１０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを３体積％～５０体積％、一酸化炭素（ＣＯ）ガスを０．２体積％～１．０体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスとして成膜するとよい。この工程を便宜的に中間層の成膜工程の前期工程という。この前期工程の成膜時間は、２０分以上、４０分以下としてもよい。この反応ガス組成の窒素（Ｎ_２）ガスを３０体積％～５０体積％とすると、第１突起の麓の平均幅は広くなりやすく、第１突起の平均高さが短くなりやすい。言い換えると、このような条件では、太く、短く、破損しにくい第１突起が得られやすい。また、前期工程の成膜時間を２０分以上、４０分以下とするとよい。このような成膜条件にすると、麓の平均間隔が７０ｎｍ以上、１２０ｎｍ以下の第１突起を形成しやすい。

また、中間層の成膜の後期において、原料ガスの配合を変えずに、成膜温度を下げて成膜温度を９００～９４０℃の範囲とすると第２突起が形成される。この成膜時間は、前期工程との合計で３０～９０分としてもよい。

中間層の成膜の後期、すなわち、第２突起を形成する工程において、成膜時間を延ばすと、第２突起の数が増え、幅や高さが増加しやすい。また、突出方向が基体に向かって延びている第２突起が形成されやすい。さらに、成膜時間を延ばすと、第２突起から突出した第３突起が形成される。

Ａｌ_２Ｏ_３層は、中間層の成膜後に、成膜温度を９００℃～９９０℃、ガス圧を５ｋＰａ～２０ｋＰａとし、反応ガスの組成が、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）ガスを３．５体積％～１５体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．５体積％～２．５体積％、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを０．５体積％～５．０体積％、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）ガスを０体積％～１．０体積％、残りが水素（Ｈ_２）ガスとして成膜してもよい。Ａｌ_２Ｏ_３層は、α－アルミナからなるものであってもよい。

その後、所望により、成膜した被覆層表面の少なくとも切刃部を研磨加工する。この研磨加工により、切刃部が平滑に加工され、被削材の溶着を抑制して、さらに耐欠損性に優れた工具となる。

以上、本開示の被覆工具について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよい。

＜切削工具＞
次に、本開示の切削工具について図面を用いて説明する。

本開示の切削工具１０１は、図６に示すように、例えば、第１端（図６における上端）から第２端（図６における下端）に向かって延びる棒状体である。切削工具１０１は、図６に示すように、第１端側（先端側）にポケット１０３を有するホルダ１０５と、ポケット１０３に位置する上記の被覆工具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の下面がポケット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（図示しない）が挟まれていてもよい。

被覆工具１は、第１面２及び第２面３が交わる稜線における切刃４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。本実施形態においては、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１７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（図示しない）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。

本実施形態においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具１０１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１０１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上記の実施形態の被覆工具１を用いてもよい。

まず、平均粒径１．２μｍの金属コバルト粉末を６質量％、平均粒径２．０μｍの炭化チタン粉末を０．５質量％、平均粒径２．０μｍの炭化ニオブ粉末を５質量％、残部が平均粒径１．５μｍのタングステンカーバイト粉末の割合で添加、混合し、プレス成形により工具形状（ＣＮＭＧ１２０４０８）に成形した。その後、脱バインダ処理を施し、アルゴン雰囲気および窒素雰囲気等の非酸化性雰囲気中で、１４５０℃～１６００℃の温度で、１時間焼成して超硬合金からなる基体を作製した。その後、作製した基体にブラシ加工をし、切刃となる部分にＲホーニングを施した。

次に、上記の超硬合金の基体に対して、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法により被覆層を成膜した。また、表１の例では、超硬合金の基体の表面にＴｉＮ層を設け、ＴｉＮ層の上に順に第１ＴｉＣＮ層、第２ＴｉＣＮ層、中間層、Ａｌ_２Ｏ_３層を設けた。それぞれ試料の中間層の成膜条件は、表１に記載した。なお、中間層の成膜においては、ＴｉＣｌ_４ガス、Ｎ_２ガス、ＣＯガスおよびＨ_２ガスを用いた。表１に示す原料ガスの欄に記載したのは、それぞれのガスの体積％である。表１において、前期、後期と示した成膜条件で、前期、後期の順で成膜した。なお、前期のみ記載し、後期の記載がない試料では、成膜条件を変えずに前期の成膜条件のみで成膜した。

Ａｌ_２Ｏ_３層の成膜温度は、９５０℃とした。ガス圧は、７．５ｋＰａとした。反応ガスの組成は、三塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）ガスを３．７体積％、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを０．７体積％、二酸化炭素（ＣＯ_２）ガスを４．３体積％、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）ガスを０．３体積％、残りを水素（Ｈ_２）ガスとした。Ａｌ_２Ｏ_３層の成膜時間は、３８０分とした。

ＴｉＮ層の成膜条件を以下に示す。ＴｉＮ層の成膜温度は、８５０度とした。ガス圧は、１６ｋＰａとした。反応ガスの組成は、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを１．０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを３８体積％、残りを水素（Ｈ_２）ガスとした。成膜時間は１８０分とした。

第１ＴｉＣＮ層の成膜条件を以下に示す。成膜温度を８５０℃、ガス圧を９．０ｋＰａとした。反応ガス組成は、体積％で四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを４．０体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを２３体積％、アセトニトリル（ＣＨ_３ＣＮ）ガスを０．４体積％、残りを水素（Ｈ_２）ガスとした。成膜時間は４００分とした。

第２ＴｉＣＮ層の成膜条件を以下に示す。成膜温度は、９５０℃とした。ガス圧は、１３ｋＰａとした。反応ガスの組成が、四塩化チタン（ＴｉＣｌ_４）ガスを４体積％、窒素（Ｎ_２）ガスを２０体積％、メタン（ＣＨ_４）ガスを８体積％、残りを水素（Ｈ_２）ガスとした。成膜時間は、８０分とした。

表１の試料について、被覆層を含む断面において、ＳＥＭ観察を行い、複数の第１突起のうち、複合突起が占める割合を測定した。また、第１突起および複合突起の形態を観察した。その結果を、表１に示す。

得られた試料を用いて、下記の条件において、断続切削試験を行い、耐欠損性を評価した。試験結果は表１に示す。表１に示す衝撃回数（比率）は、試料Ｎｏ．１における衝撃回数に対する、それぞれの試料の衝撃回数の比率である。衝撃回数（比率）が大きいほど、耐欠損性に優れるということである。
＜断続切削条件＞
被削材 ：クロムモリブデン鋼 ４本溝入り鋼材（ＳＣＭ４４０）
工具形状：ＣＮＭＧ１２０４０８
切削速度：３００ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．５ｍｍ
その他 ：水溶性切削液使用
評価項目：Ａｌ_２Ｏ_３層剥離に至る衝撃回数を測定。

表１において、複数の第１突起の平均面積が、１７００ｎｍ^２以下であり、本開示の実施例である試料Ｎｏ．３、５～９の被覆工具はいずれも耐欠損性が優れていた。複数の第１突起のうち複合突起が占める割合が、３０％を超える試料Ｎｏ．１、２は、試料Ｎｏ．３、５～９よりも耐欠損性が劣っていた。また、複合突起を有さない試料Ｎｏ．４、１０は、試料Ｎｏ．３、５～９よりも耐欠損性が劣っていた。

１ 被覆工具
２ 第１面、すくい面
３ 第２面、逃げ面
４ 切刃
５ 基体
７ 被覆層
８ａ 第１ＴｉＣＮ層
８ｂ 第２ＴｉＣＮ層
９ 中間層
１０ ＴｉＮ層
１１ Ａｌ_２Ｏ_３層
１３ 第１突起
１３ａ 第１突起の麓
１３ｂ 第１突起の先端
１５ 第２突起
１５ａ 第２突起の麓
１５ｂ 第２突起の先端
１７ 複合突起
１９ 第３突起
１０１ 切削工具
１０３ ポケット
１０５ ホルダ
１０７ 固定ネジ

Claims (6)

1. 基体と、該基体の表面に位置する被覆層とを備えた被覆工具であって、
   前記被覆層は、前記基体側から順に、ＴｉＣＮ層と、Ｔｉを含有する中間層と、Ａｌ₂Ｏ₃層とを有し、
   該Ａｌ₂Ｏ₃層は、前記中間層よりも前記基体から遠い位置において前記中間層に接して位置しており、
   前記中間層は、前記Ａｌ₂Ｏ₃層に向かって突出した複数の第１突起を有し、
   前記基体の表面に直交する断面において、
   前記第１突起の麓における前記基体に最も近い位置の幅の平均値が、前記複数の第１突起の麓の平均幅であり、
   前記第１突起の麓における前記基体に最も近い位置から前記第１突起の先端までの高さの平均値が、前記複数の第１突起の平均高さであり、
   前記第１突起の麓の平均幅は１０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下であり、前記第１突起の平均高さは１０ｎｍ以上、６０ｎｍ以下であり、
   前記基体の表面に直交する断面において、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて３０，０００倍の写真を撮影し、前記第１突起を５０～１００個測定して得られる前記複数の第１突起の平均面積は、１７００ｎｍ²以下であり、
   前記複数の第１突起の少なくとも一つは、第１突起の突出方向に交わる方向に突出した第２突起を有する複合突起であり、
   前記複数の第１突起の麓の平均幅に対する前記第１突起の平均高さの比は、１．２以下であり、
   前記基体の表面に直交する断面において、前記第１突起の先端の平均角度は、５０°以上、９０°以下であり、
   前記基体の表面に直交する断面において、
   前記第２突起の麓における前記第１突起に最も近い位置の幅の平均値が、前記第２突起の麓の平均幅であり、
   前記第２突起の麓における前記第１突起に最も近い位置の幅の中央部から前記第２突起の先端までの高さの平均値が、前記第２突起の平均高さであり、
   前記第２突起の麓の平均幅に対する前記第２突起の平均高さの比は、前記複数の第１突起の麓の平均幅に対する前記複数の第１突起の平均高さの比よりも大きい、被覆工具。
2. 前記基体の表面に直交する断面において、前記複合突起を５０個測定して得られる前記複合突起が有する前記第２突起の平均数は、１．２以下である、請求項１に記載の被覆工具。
3. 前記複合突起は、前記第２突起の側面に該第２突起の突出方向に交わる方向に突出した第３突起を有する、請求項１または２に記載の被覆工具。
4. 前記中間層は、ＣとＮとを含有する、請求項１～３のいずれかに記載の被覆工具。
5. 前記中間層は、さらにＯを含有する、請求項４に記載の被覆工具。
6. 第１端から第２端に向かって延び、前記第１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１～５のいずれかに記載の被覆工具と、を備えた切削工具。

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