JP7806210B2 - 被覆工具および切削工具 - Google Patents

Description

本開示は、被覆工具および切削工具に関する。

旋削加工や転削加工等の切削加工に用いられる工具として、超硬合金、サーメット、セラミックス等の基体の表面を被覆層でコーティングすることによって耐摩耗性等を向上させた被覆工具が知られている。

特許第６３９０７０６号公報 特許第６７７３２８７号公報

本開示の一態様による被覆工具は、少なくともＷＣを含有する硬質相と、鉄族元素を含む金属結合相とを含有する基体と、基体の表面に位置する被覆層とを有する。被覆層は、基体と接する密着層と耐摩耗層とを含む。密着層は、Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＭ_ｚ（Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属、いずれも原子比で、４０≦ｘ≦８０、０≦ｙ≦５５、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）を含む合金層である。耐摩耗層は、Ｔｉ_ａＡｌ_ｂＣｒ_ｃＭ_ｄ（Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族（Ｃｒを除く）、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属、いずれも原子比で、１５≦ａ≦４０、５５≦ｂ≦７５、１０≦ｃ≦２０、０≦ｄ≦１５、但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００）と、炭素、窒素および酸素から選択される少なくとも１種の非金属とを含む。

図１は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す側断面図である。 図３は、参考例に係るチップ本体におけるコーナー部分の模式的な拡大図である。 図４は、実施形態に係る被覆層の一例を示す断面図である。 図５は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。 図６は、耐摩耗層の（２００）面における結晶子径と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図７は、耐摩耗層のビッカース硬度と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図８は、耐摩耗層のＴｉ比率（ａ）と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図９は、耐摩耗層のＡｌ比率（ｂ）と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図１０は、耐摩耗層のＣｒ比率（ｃ）と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図１１は、剥離荷重と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図１２は、密着層のＴｉ比率（ｘ）と剥離荷重との相関関係を示すグラフである。 図１３は、密着層のＡｌ比率（ｙ）と剥離荷重との相関関係を示すグラフである。 図１４は、密着層のＴｉ比率（ｘ）と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図１５は、密着層のＡｌ比率（ｙ）と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。 図１６は、中間層のＴｉ比率（ｅ）とクレータ摩耗深さとの相関関係を示すグラフである。 図１７は、中間層のＡｌ比率（ｆ）とクレータ摩耗深さとの相関関係を示すグラフである。 図１８は、膜構成が異なる３つの被覆工具の切削試験後の刃先状態を示す画像である。 図１９は、密着層の組成が異なる８つの被覆工具の切削試験後の刃先状態を示す画像である。 図２０は、耐摩耗層の組成が異なる７つの被覆工具の切削試験後の刃先状態を示す画像である。 図２１は、耐摩耗層の膜厚とアブレシブ摩耗量との関係を示すグラフである。 図２２は、密着層の成膜時間と各種摩耗量との関係を示すグラフである。 図２３は、密着層の成膜時間と欠損までの衝撃回数との関係を示すグラフである。 図２４は、中間層を有する試料の切削試験後の刃先状態をすくい面と垂直な方向から撮像した画像である。 図２５は、中間層を有しない試料の切削試験後の刃先状態をすくい面と垂直な方向から撮像した画像である。 図２６は、中間層および耐摩耗層の膜厚の比率が異なる５つの試料の中間層および耐摩耗層の膜厚と切削試験後の刃先状態を示す画像とをまとめた表である。

以下に、本開示による被覆工具および切削工具を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示による被覆工具および切削工具が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

上述した従来技術には、境界摩耗を抑制するという点で更なる改善の余地がある。そこで、境界摩耗を抑制することができる被覆工具および切削工具の提供が期待されている。

図１は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す斜視図である。また、図２は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す側断面図である。図１に示すように、実施形態に係る被覆工具１は、チップ本体２を有する。

（チップ本体２）
チップ本体２は、たとえば、上面および下面（図１に示すＺ軸と交わる面）の形状が平行四辺形である六面体形状を有する。

チップ本体２の１つのコーナー部２０１は、切刃部として機能する。切刃部は、第１面（たとえば上面）と、第１面に連接する第２面（たとえば側面）とを有する。実施形態において、第１面は切削により生じた切屑をすくい取る「すくい面」として機能し、第２面は「逃げ面」として機能する。第１面と第２面とが交わる稜線の少なくとも一部には、切刃が位置しており、被覆工具１は、かかる切刃を被削材に当てることによって被削材を切削する。

チップ本体２の中央部には、チップ本体２を上下に貫通する貫通孔５が位置する。貫通孔５には、後述するホルダ７０に被覆工具１を取り付けるためのネジ７５が挿入される（図５参照）。

図２に示すように、チップ本体２は、基体１０と、被覆層２０とを有する。

（基体１０）
基体１０は、超硬合金製である。具体的には、基体１０は、少なくともＷＣ（炭化タングステン）を含有する硬質相と、Ｎｉ（ニッケル）またはＣｏ（コバルト）といった鉄族元素を含む金属結合相とを含有する。一例として、基体１０は、ＷＣからなる硬質粒子を硬質相成分とし、Ｃｏを結合相の主成分とするＷＣ基超硬合金からなる。

（被覆層２０）
被覆層２０は、例えば、基体１０の耐摩耗性、耐熱性等を向上させることを目的として基体１０に被覆される。図２の例では、被覆層２０が基体１０を全体的に被覆している。本例に限らず、被覆層２０は、少なくとも基体１０の上に位置していればよい。被覆層２０が基体１０の第１面（ここでは、上面）に位置する場合、第１面の耐摩耗性、耐熱性が高い。被覆層２０が基体１０の第２面（ここでは、側面）に位置する場合、第２面の耐摩耗性、耐熱性が高い。

（チップ本体の損傷形態について）
ここで、チップ本体に生じる損傷の形態について図３を参照して説明する。図３は、参考例に係るチップ本体２Ｘにおけるコーナー部分２０１Ｘの模式的な拡大図である。

図３に示すように、チップ本体２Ｘには、たとえば、一次境界摩耗Ｄ１、二次境界摩耗Ｄ２、アブレシブ摩耗Ｄ３およびクレータ摩耗Ｄ４が生じ得る。一次境界摩耗Ｄ１、二次境界摩耗Ｄ２およびアブレシブ摩耗Ｄ３は、逃げ面に生じる摩耗である。クレータ摩耗Ｄ４は、すくい面に生じる摩耗である。

アブレシブ摩耗Ｄ３は、チップ本体２Ｘと被削材との間に介在する異物によってチップ本体２Ｘの表面が削り取られる摩耗である。アブレシブ摩耗Ｄ３は、切削抵抗および切削熱の増大を引き起こすおそれがある。

一次境界摩耗Ｄ１および二次境界摩耗Ｄ２は、アブレシブ摩耗Ｄ３の両端部、すなわち、切り込み境界部に生じる摩耗である。一次境界は、被削材の被削面に接触する境界部である。二次境界は、被削材の仕上げ面に接触する境界部である。一次境界摩耗Ｄ１は、被削材にバリを生じさせるおそれがある。二次境界摩耗Ｄ２は、被削材の仕上げ面を劣化させたり被削材の寸法を変化させたりするおそれがある。

クレータ摩耗Ｄ４は、チップ本体２Ｘが高温となって表面が酸化されることにより、比較的柔らかい酸化物が生成されることで生じる摩耗である。クレータ摩耗Ｄ４は、切りくず処理性を悪化させるおそれがある。

実施形態に係る被覆工具１は、チップ本体２を被覆する被覆層２０の構成を工夫することにより、これらの損傷形態を好適に抑制することができる。

ここで、実施形態に係る被覆層２０の構成の一例について図４を参照して説明する。図４は、実施形態に係る被覆層２０の一例を示す断面図である。

図４に示すように、被覆層２０は、密着層２１と、中間層２２と、耐摩耗層２３とを有する。密着層２１は、基体１０と接する層である。中間層２２は、密着層２１の表面に位置する。耐摩耗層２３は、中間層２２の表面に位置する。すなわち、密着層２１、中間層２２および耐摩耗層２３は、基体１０の表面に近い層から順に密着層２１、中間層２２および耐摩耗層２３の順番で積層される。

密着層２１は、Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＭ_ｚを含む合金層である。なお、Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属である。ｘおよびｙは、いずれも原子比で、４０≦ｘ≦８０、０≦ｙ≦５５であり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００である。一例として、密着層２１は、ＴｉＡｌＷＮｂＳｉであってもよい。また、密着層２１は、必ずしもＭを含むことを要しない。この場合、密着層２１は、たとえばＴｉＡｌであってもよい。

耐摩耗層２３は、Ｔｉ_ａＡｌ_ｂＣｒ_ｃＭ_ｄと、炭素、窒素および酸素から選択される少なくとも１種の非金属とを含む。Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族（Ｃｒを除く）、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属である。ａ～ｃは、いずれも原子比で、１５≦ａ≦４０、５５≦ｂ≦７５、１０≦ｃ≦２０、０≦ｄ≦１５であり、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００である。一例として、耐摩耗層２３は、ＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮであってもよい。また、耐摩耗層２３は、必ずしもＭを含むことを要しない。この場合、耐摩耗層２３は、たとえばＴｉＡｌＣｒＮであってもよい。

実施形態に係る被覆工具１は、上記組成の密着層２１および耐摩耗層２３を有することにより、境界摩耗を好適に抑制することができる。

境界損傷の抑制に寄与する要素として、膜密着性および膜の耐塑性変形性が挙げられる。実施形態に係る密着層２１は、超硬合金である基体１０との親和性が高いため、基体１０との界面に密着層２１を有する被覆層２０は、基体１０との密着性が高い。また、上記組成を有する耐摩耗層２３は、結晶子径が小さいため、かかる耐摩耗層２３を有する被覆層２０は、耐塑性変形性が高い。

したがって、かかる密着層２１および耐摩耗層２３を有する被覆層２０は、境界摩耗を好適に抑制することができる。特に、実施形態に係る密着層２１は、二次境界摩耗Ｄ２の抑制に有効であり、実施形態に係る耐摩耗層２３は、一次境界摩耗Ｄ１の抑制に有効である。

中間層２２は、Ｔｉ_ｅＡｌ_ｆＭ_ｇと、炭素、窒素および酸素から選択される少なくとも１種の非金属とを含む。Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族（Ｃｒを除く）、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属である。ｅおよびｆは、０≦ｅ≦５５、４０≦ｆ≦８０で、ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００である。かかる中間層２２は、高い耐酸化性を有する。したがって、かかる中間層２２を有する被覆工具１は、クレータ摩耗Ｄ４を好適に抑制することができる。一例として、中間層２２は、ＴｉＡｌＷＮｂＳｉＮであってもよい。なお、中間層２２は、必ずしもＭを含むことを有しない。この場合、中間層２２は、たとえばＴｉＡｌＮであってもよい。

中間層２２における金属成分の割合は、たとえば、ＳＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）に付属しているＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）を用いた分析により特定可能である。密着層２１および耐摩耗層２３における金属成分の割合も、ＥＤＳ分析により特定されてもよい。

中間層２２は、アークイオンプレーティング法（ＡＩＰ法）を用いて成膜されてもよい。ＡＩＰ法は、真空雰囲気でアーク放電を利用してターゲット金属を蒸発させ、Ｎ_２ガスと結合することによって金属窒化物を成膜する方法である。このとき、被コーティング物である基体１０に印加されるバイアス電圧は、－３０Ｖ以下であってもよい。なお、耐摩耗層２３も、ＡＩＰ法により成膜されてもよい。

なお、ここでは、被覆層２０が密着層２１、中間層２２および耐摩耗層２３からなる場合の例を示したが、被覆層２０は、必ずしも中間層２２を含むことを要しない。たとえば、クレータ摩耗Ｄ４が生じにくい被削材を対象とする場合、被覆工具１は、基体１０の表面に位置する密着層２１と密着層２１の表面に位置する耐摩耗層２３とからなる被覆層２０を有していてもよい。

被覆層２０の厚みは、２．５μｍ以上１０μｍ以下であってもよい。被覆層２０の厚みが２．５μｍ以上であると、耐摩耗性（アブレシブ摩耗に対する耐性）が確保される。また、被覆層２０の厚みが１０μｍ以下であると、被覆層２０のチッピングが生じ難い。したがって、膜厚が２．５μｍ以上１０μｍ以下の被覆層２０を有する被覆工具１は、耐摩耗性および耐チッピング性に優れる。

密着層２１の厚みは、２ｎｍ以上８ｎｍ以下であってもよい。密着層２１の厚みが２ｎｍ以上であると、密着層２１による膜密着性向上の効果を得ることが容易である。また、成膜ムラが生じ難くなることで、異常損傷が発生し難くなる。一方、密着層２１の厚みが８ｎｍ以下であると、比較的柔らかい密着層２１が被覆層２０の塑性変形に与える影響が小さくなるため、被覆層２０の破壊が生じ難い。したがって、膜厚が２ｎｍ以上８ｎｍ以下の密着層２１を含む被覆層２０を有する被覆工具１は、境界損傷をさらに抑制することができる。

耐摩耗層２３の結晶子径は、２００Å以下であってもよい。かかる構成とすることにより、被覆層２０の耐塑性変形性が向上し、被覆層２０が破壊されにくくなるため、境界損傷をさらに抑制することができる。

なお、耐摩耗層２３の結晶子径は、耐摩耗層２３の組成により制御することができる。また、耐摩耗層２３の結晶子径は、耐摩耗層２３の成膜条件（物理蒸着方におけるバイアス電圧等）により制御することができる。

耐摩耗層２３のビッカース硬度は、２８ＧＰａ以上であってもよい。二次境界摩耗Ｄ２は、たとえば加工硬化した部分を極低切込みで切削することで発生する。したがって、被覆層２０の硬度を２８ＧＰａ以上とすることで、加工硬化が生じ易い被削材を切削する場合であっても二次境界摩耗Ｄ２を好適に抑制することができる。

中間層２２の厚みは、耐摩耗層２３の厚みより小さくてもよい。中間層２２を耐摩耗層２３よりも薄くした場合、耐摩耗層２３による境界損傷抑制の効果が薄れ難い。したがって、中間層２２の厚みを耐摩耗層２３の厚みよりも小さくすることで、境界損傷を好適に抑制することができる。

被覆層２０は、たとえば、物理蒸着（ＰＶＤ）法などを用いることによって、基体１０の上に位置させることが可能である。たとえば、貫通孔５の内周面で基体１０を保持した状態で上記の蒸着法を利用して被覆層２０を形成した場合、貫通孔５の内周面を除く基体１０の表面の全体を覆うように被覆層２０を位置させることができる。

次に、上述した被覆工具１を備えた切削工具の構成について図５を参照して説明する。図５は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。

図５に示すように、実施形態に係る切削工具１００は、被覆工具１と、被覆工具１を固定するためのホルダ７０とを有する。

ホルダ７０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）に向かって伸びる棒状の部材である。ホルダ７０は、たとえば、鋼、鋳鉄製である。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼が用いられることが好ましい。

ホルダ７０は、第１端側の端部にポケット７３を有する。ポケット７３は、被覆工具１が装着される部分であり、被削材の回転方向と交わる着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有する。着座面には、後述するネジ７５を螺合させるネジ孔が設けられている。

被覆工具１は、ホルダ７０のポケット７３に位置し、ネジ７５によってホルダ７０に装着される。すなわち、被覆工具１の貫通孔５にネジ７５を挿入し、このネジ７５の先端をポケット７３の着座面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。これにより、被覆工具１は、切刃部分がホルダ７０から外方に突出するようにホルダ７０に装着される。

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。転削加工に用いられる切削工具としては、たとえば、平フライス、正面フライス、側フライス、溝切りフライスなどフライス、１枚刃エンドミル、複数刃エンドミル、テーパ刃エンドミル、ボールエンドミルなどのエンドミルなどが挙げられる。

（被覆層の製造方法）
次に、本実施形態に係る被覆層２０の製造方法の一例について説明する。なお、本態様の被覆工具の製造方法は、下記の製造方法に限定されるものではない。

被覆層は、たとえば物理蒸着法により形成されてもよい。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被覆層を作製する場合には、下記の方法によって被覆層を作製することができる。

まず、密着層の製造方法の一例について説明する。一例としてＴｉ、Ａｌ、Ｍ（ただし、Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属である。）の各金属ターゲット、または複合化した合金ターゲット、または焼結体ターゲットを準備する。

次に、金属源である上記のターゲットをアーク放電またはグロー放電などによって蒸発させてイオン化し、イオン化した金属を基体の表面に蒸着させる。以上の手順によって密着層を形成することができる。

密着層の組成は、各種金属ターゲットにかかるアーク放電・グロー放電時の電圧・電流値をそれぞれのターゲット毎に独立に制御することによって調整することができる。また、密着層の組成は、金属ターゲットの組成や、被覆時間や雰囲気ガス圧の制御によっても調整することができる。密着層の厚みは、たとえば、被覆時間を制御によって調整することができる。

つづいて、耐摩耗層の製造方法について説明する。一例としてＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍ（ただし、Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族（Ｃｒを除く）、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属である。）の各金属ターゲット、または複合化した合金ターゲット、または焼結体ターゲットを準備する。

次に、金属源である上記のターゲットをアーク放電またはグロー放電などによって蒸発させてイオン化する。イオン化した金属を、窒素（Ｎ_２）ガスなどと反応させるとともに、基体の表面に蒸着させる。以上の手順によって耐摩耗層を形成することができる。

耐摩耗層の組成は、各種金属ターゲットにかかるアーク放電・グロー放電時の電圧・電流値をそれぞれのターゲット毎に独立に制御することによって調整することができる。また、耐摩耗層の組成は、金属ターゲットの組成や、被覆時間や雰囲気ガス圧の制御によっても調整することができる。耐摩耗層の厚みは、たとえば、被覆時間を制御によって調整することができる。

つづいて、中間層の製造方法の一例について説明する。一例としてＴｉ、Ａｌ、Ｍ（ただし、Ｍは、周期律表４ａ、５ａ、６ａ族（Ｃｒを除く）、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属である。）の各金属ターゲット、または複合化した合金ターゲット、または焼結体ターゲットを準備する。

次に、金属源である上記のターゲットをアーク放電またはグロー放電などによって蒸発させてイオン化する。イオン化した金属を、窒素（Ｎ_２）ガスなどと反応させるとともに、基体の表面に蒸着させる。以上の手順によって中間層を形成することができる。

中間層の組成は、各種金属ターゲットにかかるアーク放電・グロー放電時の電圧・電流値をそれぞれのターゲット毎に独立に制御することによって調整することができる。また、中間層の組成は、金属ターゲットの組成や、被覆時間や雰囲気ガス圧の制御によっても調整することができる。中間層の厚みは、たとえば、被覆時間を制御によって調整することができる。

以下、本開示の実施例を具体的に説明する。なお、本開示は以下に示す実施例に限定されるものではない。

（耐摩耗層の組成）
Ｔｉ_ａＡｌ_ｂＣｒ_ｃＭ_ｄの組成を有する耐摩耗層と、Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＭ_ｚの組成を有する密着層と、Ｔｉ_ｅＡｌ_ｆＭ_ｇの組成を有する中間層とを有する被覆層について、耐摩耗層の組成比（ａ～ｄ）が異なる複数の試料（試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５）を作製した。試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５における耐摩耗層の組成比（ａ～ｄ）およびＭの組成は、表１に示す通りである。試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５における密着層の組成は、いずれもＡｌ_４９Ｔｉ_４６Ｍ_５、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１である。また、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５における中間層の組成は、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｍ_５Ｎ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１Ｎである。試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５における耐摩耗層、密着層および中間層の膜厚は、それぞれ４．５μｍ、５ｎｍおよび２μｍである。

作製した試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５について、（２００）面の結晶子径、耐摩耗層の硬度、一次境界摩耗量および二次境界摩耗量の測定を行った。（２００）面の結晶子径は、ＸＲＤを用いて測定した。耐摩耗層の硬度（ビッカース硬度）は、微小押し込み硬さ試験機「ＥＮＴ－１１００ｂ／ａ」（（株）エリオニクス製）を用い、各試料に対して、耐摩耗層の表面（すなわち、被覆層の表面）から耐摩耗層の厚みの２０％の深さまでを測定範囲とし、圧子の押し込み荷重３０Ｎにて硬度を測定した。一次境界摩耗量および二次境界摩耗量の測定は、以下の条件で切削試験を行った後の各試料の一次境界および二次境界を撮像して得られた画像から測定した。

＜切削試験の条件＞
被削材：インコネル（登録商標）７１８
切削速度（Ｖｃ）：３０ｍ／ｍｉｎ
送り（ｆ）：０．１０ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み（ａｐ）：０．５ｍｍ
切削状態：湿式
使用工具：ＣＮＭＧ１２０４０８ＳＧ
切削時間：７．４ｍｉｎ

表１に示す結果から、耐摩耗層において、Ｔｉの組成比が１５以上（１５≦ａ）且つＣｒの組成比が５以上（５≦ｃ）である試料Ｎｏ．１～９、１１～１３は、試料Ｎｏ．１０、１４～１５と比較して一次境界摩耗量が抑えられていることが分かる。

また、耐摩耗層において、Ｔｉの組成比が１５～３５（１５≦ａ≦３５）、Ａｌの組成比が５５～７５（５５≦ｂ≦７５）、Ｃｒの組成比が１０～２０（１０≦ｃ≦２０）且つＭの組成比が０～１５（０≦ｄ≦１５）である試料Ｎｏ．１、３～７、９は、これら以外の試料と比較して、一次境界摩耗及び二次境界摩耗の両方を考慮した全体的な境界摩耗量が抑えられていることが分かる。特に、ａ～ｃが上記の数値範囲であって、２．５＜ｄ≦１５である試料Ｎｏ．１、３、５～６では、全体的な境界摩耗量が一層抑えられていることが分かる。

図６は、耐摩耗層の（２００）面における結晶子径と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。である。図６に示すグラフの横軸は、（２００）面の結晶子径（Å）であり、縦軸は、二次境界摩耗量（ｍｍ）である。

図６に示すように、耐摩耗層における（２００）面の結晶子径が小さくなるほど、一次境界摩耗量が減少する傾向が見られた。この結果から、耐摩耗層の結晶子径は、小さい方が好ましいことがわかる。具体的には、耐摩耗層の結晶子径は、２００Å以下であることが好ましい。すなわち、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５のうち、（２００）面の結晶子径が２００Å以下である試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．７，Ｎｏ．１３は、一次境界損傷の抑制に有効である。

図７は、耐摩耗層のビッカース硬度と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。図７に示すグラフの横軸は、耐摩耗層のビッカース硬度（ＧＰａ）であり、縦軸は、二次境界摩耗量（ｍｍ）である。

図７に示すように、耐摩耗層のビッカース硬度が高くなるほど、二次境界摩耗量が大きくなる傾向が見られた。耐摩耗層のビッカース硬度が２８ＧＰａ以上であると、二次境界摩耗量が好適に抑えられることがわかる。すなわち、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５のうち、ビッカース硬度が２８ＧＰａ以上の試料Ｎｏ．１，Ｎｏ．３，Ｎｏ．５～Ｎｏ．９が二次境界損傷の抑制に有効であることがわかる。

図８は、耐摩耗層のＴｉ比率（ａ）と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。図８に示すグラフの横軸は、耐摩耗層のＴｉ比率であり、縦軸は、一次境界摩耗量（ｍｍ）である。

図８に示す結果から、Ｔｉ比率（ａ）が１５≦ａ≦４０である試料、具体的には、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．９，Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１３が、一次境界損傷の抑制に有効であることがわかる。また、Ｔｉ比率（ａ）が２０≦ａ≦３０である試料、具体的には、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．６，Ｎｏ．８，Ｎｏ．９，Ｎｏ．１１～Ｎｏ．１３は、一次境界損傷の抑制に特に有効である。

図９は、耐摩耗層のＡｌ比率（ｂ）と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。図９に示すグラフの横軸は、耐摩耗層のＡｌ比率であり、縦軸は、一次境界摩耗量（ｍｍ）である。

図９に示す結果から、Ａｌ比率（ｂ）が５５≦ｂ≦７５である試料、具体的には、試料Ｎｏ．１，Ｎｏ.３～Ｎｏ．１３が、一次境界損傷の抑制に有効であることがわかる。また、Ａｌ比率（ｂ）が５５≦ｂ≦７０である試料、具体的には、試料Ｎｏ．１，Ｎｏ．３～Ｎｏ．８，Ｎｏ．１０～Ｎｏ．１２は、一次境界損傷の抑制に特に有効である。

図１０は、耐摩耗層のＣｒ比率（ｃ）と一次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。図１０に示すグラフの横軸は、耐摩耗層のＣｒ比率であり、縦軸は、一次境界摩耗量（ｍｍ）である。

図１０に示す結果から、Ｃｒ比率（ｃ）が１０≦ｃ≦２０である試料、具体的には、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１２が、一次境界損傷の抑制に有効であることがわかる。また、Ｃｒ比率（ｃ）が１５≦ｃ≦２０である試料、具体的には、試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．７，Ｎｏ．９は、一次境界損傷の抑制に特に有効である。

一次境界損傷に加えて二次境界損傷も有効に抑制するためには、Ｔｉ_ａＡｌ_ｂＣｒ_ｃＭ_ｄの組成を有する耐摩耗層の組成比（ａ～ｄ）が、１５≦ａ≦４０、５５≦ｂ≦７５、１０≦ｃ≦２０、０≦ｄ≦１５（但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００）の範囲内であることが好ましい。より具体的には、耐摩耗層の組成比（ａ～ｄ）は、２０≦ａ≦３０、５５≦ｂ≦７０、１５≦ｃ≦２０、２．５≦ｄ≦１５であることが好ましい。

（密着層の組成）
Ｔｉ_ａＡｌ_ｂＣｒ_ｃＭ_ｄの組成を有する耐摩耗層と、Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＭ_ｚの組成を有する密着層と、Ｔｉ_ｅＡｌ_ｆＭ_ｇの組成を有する中間層とを有する被覆層について、密着層の組成比（ｘ～ｚ）が異なる複数の試料（試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．３８）を作製した。試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．３８における密着層の組成比（ｘ～ｚ）およびＭの組成は、表２に示す通りである。試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．３８における耐摩耗層の組成は、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎである。試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．３８における中間層の組成は、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｍ_５Ｎ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１Ｎである。試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．３８における耐摩耗層、密着層および中間層の膜厚は、それぞれ４．５μｍ、５ｎｍおよび２μｍである。

作製した試料Ｎｏ．２１～Ｎｏ．３８について、密着層の厚み、剥離荷重、一次境界摩耗量および二次境界摩耗量の測定を行った。密着層の厚みは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて密着層を観察して得られた画像から測定した。具体的には、３視野ごとに３点ずつ合計９点の測定結果の平均値を密着層の厚みとした。剥離荷重は、スクラッチ試験により測定した。スクラッチ試験は、Ｒ（曲率半径）が２００μｍの先端形状を有するダイヤモンド圧子を用い、１０ｍｍ／分のスクラッチ速度および１００Ｎ／分の荷重付加速度の条件にて実施した。スクラッチ試験では、剥離が生じたときの荷重（剥離荷重）を密着力として評価した。スクラッチ試験では、臨界荷重が大きいほど、剥離しにくい、すなわち密着力が高いことを示す。一次境界摩耗および二次境界摩耗の測定は、上述した試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．１５と同様である。これらの測定結果についても表２に示している。

図１１は、剥離荷重と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。図１１に示すグラフの横軸は剥離荷重（Ｎ）であり、縦軸は、二次境界摩耗量（ｍｍ）である。

図１１に示すように、剥離荷重が高くなるほど、すなわち、密着力が高くなるほど、二次境界摩耗量が小さくなる、すまわち、二次境界損傷が抑制されることがわかる。

図１２は、密着層のＴｉ比率（ｘ）と剥離荷重との相関関係を示すグラフである。図１３は、密着層のＡｌ比率（ｙ）と剥離荷重との相関関係を示すグラフである。図１４は、密着層のＴｉ比率（ｘ）と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。図１５は、密着層のＡｌ比率（ｙ）と二次境界摩耗量との相関関係を示すグラフである。

図１１の結果および図１２～図１５の結果から、二次境界損傷を有効に抑制するためには、密着層のＴｉ比率は比較的多く、Ａｌ比率は比較的少ないことが好ましい。具体的には、密着層の組成比（ｘ～ｚ）は、４０≦ｘ≦８０、０≦ｙ≦５５（但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）の範囲内であることが好ましい。

（中間層の組成）
Ｔｉ_ａＡｌ_ｂＣｒ_ｃＭ_ｄの組成を有する耐摩耗層と、Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＭ_ｚの組成を有する密着層と、Ｔｉ_ｅＡｌ_ｆＭ_ｇの組成を有する中間層とを有する被覆層について、中間層の組成比（ｅ～ｇ）が異なる複数の試料（試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４９）を作製した。試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４９における中間層の組成比（ｅ～ｇ）およびＭの組成は、表３に示す通りである。耐摩耗層の組成は、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎである。密着層の組成は、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｍ_５、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１である。試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４９における耐摩耗層、密着層および中間層の膜厚は、それぞれ２．５μｍ、５ｎｍおよび２μｍである。

また、作製した試料Ｎｏ．４１～Ｎｏ．４９について、クレータ摩耗深さの測定を行った。クレータ摩耗深さの測定は、耐摩耗層および密着層における一次境界摩耗量および二次境界摩耗量の測定と同様の条件で切削試験を行った後の各試料のすくい面を撮像して得られた画像から測定した。この測定結果についても表３に示している。

図１６は、中間層のＴｉ比率（ｅ）とクレータ摩耗深さとの相関関係を示すグラフである。図１６に示すグラフの横軸は、中間層のＴｉ比率であり、縦軸は、クレータ摩耗深さ（ｍｍ）である。また、図１７は、中間層のＡｌ比率（ｆ）とクレータ摩耗深さとの相関関係を示すグラフである。図１７に示すグラフの横軸は、中間層のＡｌ比率であり、縦軸は、クレータ摩耗深さ（ｍｍ）である。

図１６および図１７に示す結果から、クレータ摩耗を有効に抑制するためには、中間層の組成比（ｅ～ｇ）は、０≦ｅ≦５５、４０≦ｆ≦８０（但し、ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００）の範囲内であることが好ましい。

（膜構成の違いによる境界摩耗の比較）
密着層および単層の耐摩耗層からなる被覆層を基体の表面に有する被覆工具（上述した試料Ｎｏ．３，Ｎｏ．２４，Ｎｏ．４３。なお、試料Ｎｏ．３，Ｎｏ．２４，Ｎｏ．４３は、同一の試料である。）と、単層の耐摩耗層のみからなる被覆層を基体の表面に有する被覆工具と、組成が異なる２つの層が交互に積層された耐摩耗層を基体の表面に有する被覆工具とをそれぞれ作製した。基体は、ＷＣを含有する硬質相と、鉄族元素を含む金属結合相とを含有する。密着層の組成は、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１である。単層の耐摩耗層の組成は、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎである。２つの層が交互に積層された耐摩耗層における各層の組成は、それぞれＡｌＣｒＮおよびＡｌＴｉＷＮｂＳｉＮである。

作製した３つの試料を用いて切削試験を行った。条件は以下の通りである。

＜切削試験の条件＞
被削材：インコネル（登録商標）７１８
切削速度（Ｖｃ）：３０ｍ／ｍｉｎ
送り（ｆ）：０．１０ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み（ａｐ）：０．５ｍｍ
切削状態：湿式
使用工具：ＣＮＭＧ１２０４０８ＳＧ

上記切削条件にて１４．８分間切削を行った後の刃先状態を図１８に示す。図１８は、膜構成が異なる３つの被覆工具の切削試験後の刃先状態を示す画像である。

図１８に示すように、「密着層および単層の耐摩耗層」の膜構成を有する被覆工具は、「単層の耐摩耗層のみ」の膜構成を有する被覆工具、「２つの層が交互に積層された耐摩耗層」の膜構成を有する被覆工具と比較して、一次境界摩耗および二次境界摩耗が低減した。この結果から、「密着層および単層の耐摩耗層」の膜構成は、境界摩耗の抑制に対して有効であることがわかる。

また、「密着層および単層の耐摩耗層」の膜構成を有する被覆工具は、「単層の耐摩耗層のみ」の膜構成を有する被覆工具、「２つの層が交互に積層された耐摩耗層」の膜構成を有する被覆工具と比較してアブレシブ摩耗も低減した。この結果から、「密着層および単層の耐摩耗層」の膜構成は、アブレシブ摩耗の抑制に対しても有効であることがわかる。

（密着層の組成）
「密着層および単層の耐摩耗層」の膜構成を有する被覆工具について、密着層の組成が異なる複数の試料を作製した。密着層の組成は、それぞれＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ、ＴｉＣｒ、ＡｌＣｒ、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌＣｒおよびＴｉＡｌＮｂＷＳｉである。ＴｉＡｌＮｂＷＳｉは、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１である。そして、作製した複数の試料について上記と同様の条件にて切削試験を行った。なお、耐摩耗層の組成は、いずれの試料もＴｉＡｌＮｂＷＳｉＮ、具体的には、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎである。

上記切削条件にて７．４分間切削を行った後の刃先状態を図１９に示す。図１９は、密着層の組成が異なる８つの被覆工具の切削試験後の刃先状態を示す画像である。

図１９に示すように、密着層の組成により摩耗状態に変化が見られた。具体的には、ＴｉＡｌからなる密着層を有する被覆工具およびＴｉＡｌＮｂＷＳｉからなる密着層を有する被覆工具は、他の組成の密着層を有する被覆工具と比較して一次境界摩耗、二次境界摩耗およびアブレシブ摩耗が抑制されることがわかった。

（耐摩耗層の組成）
「密着層および単層の耐摩耗層」の膜構成を有する被覆工具について、耐摩耗層の組成が異なる複数の試料を作製した。耐摩耗層の組成は、それぞれＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＮ、ＴｉＡｌＮｂＮ、ＴｉＡｌＷＮ、ＴｉＡｌＣｒＮ、ＴｉＡｌＷＮｂＳｉＮおよびＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮである。ＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮは、具体的には、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎそして、作製した複数の試料について上記と同様の条件にて切削試験を行った。なお、密着層の組成は、いずれの試料もＴｉＡｌＮｂＷＳｉ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１である。

上記切削条件にて７．４分間切削を行った後の刃先状態を図２０に示す。図２０は、耐摩耗層の組成が異なる７つの被覆工具の切削試験後の刃先状態を示す画像である。

図２０に示すように、耐摩耗層の組成により摩耗状態に変化が見られた。具体的には、ＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮからなる耐摩耗層を有する被覆工具は、他の組成の耐摩耗層を有する被覆工具と比較して一次境界摩耗、二次境界摩耗およびアブレシブ摩耗が抑制されることがわかった。

（耐摩耗層の膜厚）
ＴｉＡｌＮｂＷＳｉ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１からなる密着層およびＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮ、具体的には、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎからなる耐摩耗層を有する被覆工具について、耐摩耗層の膜厚が異なる複数の試料を作製した。各試料の被覆層の膜厚は、それぞれ１．７μｍ、３．１μｍ、３．４μｍ、４．１μｍ、４．７μｍ、５．３μｍおよび５．８μｍである。密着層の膜厚はいずれの試料も同一である。したがって、被覆層の膜厚が厚い試料ほど耐摩耗層の膜厚は厚い。密着層の膜厚は、平均値で５ｎｍである。

作製した複数の試料について上記と同様の条件にて切削試験を行った。そして、試験後の各試料の刃先状態を示す画像を用いて、各試料の被覆層の厚み方向におけるアブレシブ摩耗の長さ（以下、「アブレシブ摩耗量」と記載する）を計測した。なお、切削試験における切削時間は、１５分間である。

図２１は、耐摩耗層の膜厚とアブレシブ摩耗量との関係を示すグラフである。図２１に示すグラフの横軸は、被覆層の総膜厚、すなわち、密着層の膜厚および耐摩耗層の膜厚の合計である。図２１に示すグラフの縦軸は、アブレシブ摩耗量である。

なお、被覆層の膜厚が５μｍである市販品の被覆工具を上記と同様の切削条件にて切削試験を行い、その後アブレシブ摩耗量の計測を行った。この結果は、図２１に黒塗りの丸印で示されている。

図２１に示すように、耐摩耗層の膜厚が厚くなるほど、アブレシブ摩耗量が減少する結果となった。たとえば、アブレシブ摩耗量を１ｍｍ未満に抑えるためには、被覆層の厚みは２．５μｍ以上であることが好ましい。また、被覆層の総膜厚を３μｍ程度とすることで、市販品と同程度のアブレシブ摩耗量となる。また、図２１の結果から、アブレシブ摩耗量を可及的に低減するためには、被覆層の総膜厚を４．１μｍ以上とすることが好ましい。一方、被覆層の膜厚を１０μｍよりも厚くした場合、成膜が困難となる。したがって、被覆層の厚みは、２．５μｍ以上１０μｍ以下、より好ましくは、４．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。

（密着層の膜厚）
ＴｉＡｌＮｂＷＳｉ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１からなる密着層およびＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮ、具体的には、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎからなる耐摩耗層を有する被覆工具について、密着層の膜厚が異なる複数の試料を作製した。密着層の膜厚は、密着層の成膜時間を調整することで制御することができ、成膜時間を長くするほど密着層の膜厚は厚くなる。各試料の密着層の成膜時間は、それぞれ０ｍｉｎ、０．７ｍｉｎ、１．５ｍｉｎおよび３ｍｉｎである。また、各試料の密着層の膜厚は、０ｎｍ、１ｎｍ、５ｎｍおよび１０ｎｍである。

作製した複数の試料について上記と同様の条件にて切削試験を行った。そして、試験後の各試料の刃先状態を示す画像を用いて、各試料の被覆層の厚み方向における一次境界摩耗の長さ（以下、「一次境界摩耗量」と記載する）、二次境界摩耗の長さ（以下、「二次境界摩耗量」と記載する）、アブレシブ摩耗の長さ（以下、「アブレシブ摩耗量」と記載する）を計測した。切削試験における切削時間は、７．４分間である。

図２２は、密着層の成膜時間と各種摩耗量との関係を示すグラフである。図２２に示すように、密着層の成膜時間が長くなるほど、すなわち、密着層の膜厚が厚くなるほど、各種摩耗量は低減する傾向が見られた。この傾向は、特に二次境界摩耗において顕著であった。図２２に示す結果から、一次境界摩耗、二次境界摩耗およびフランク摩耗のすべてを抑制するためには、密着層の厚みは、２ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。

また、図２２に示した試料と同一の試料、すなわち、密着層の成膜時間を０ｍｉｎ、０．７ｍｉｎ、１．５ｍｉｎおよび３ｍｉｎとした試料について、耐欠損性試験を行った。条件は以下の通りである。

＜耐欠損性試験＞
被削材：ＳＵＳ３０４
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：１ｍｍ
切削状態：湿式
使用工具：ＣＮＭＧ１２０４０８ＳＧ
評価方法：欠損するまでの衝撃回数（回）

図２３は、密着層の成膜時間と欠損までの衝撃回数との関係を示すグラフである。図２３に示すように、成膜時間が１．５ｍｉｎを超えると、耐欠損性が低下することがわかる。したがって、図２２および図２３に示す結果から、密着層の厚みは、２ｎｍ以上８ｎｍ以下であることが好ましい。なお、密着層の厚みは、成膜時間から導出可能である。

（中間層）
ＴｉＡｌＮｂＷＳｉ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１からなる密着層およびＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮ、具体的には、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎからなる耐摩耗層を有する被覆工具について、密着層と耐摩耗層との間に中間層を有する試料と中間層を有しない試料とを作製した。中間層の組成は、ＴｉＡｌＷＮｂＳｉＮ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１Ｎである。そして、作製した試料について以下の条件にて切削試験を行った。

＜切削試験の条件＞
被削材：ＳＵＳ３０４
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り：０．２０ｍｍ／ｒｅｖ
切込み：１ｍｍ
切削状態：湿式
使用工具：ＣＮＭＧ１２０４０８ＳＧ

上記切削条件にて３９分間切削を行った後の刃先状態を図２４および図２５に示す。図２４は、中間層を有する試料の切削試験後の刃先状態をすくい面と垂直な方向から撮像した画像である。図２５は、中間層を有しない試料の切削試験後の刃先状態をすくい面と垂直な方向から撮像した画像である。

図２４および図２５に示す画像から明らかなように、密着層と耐摩耗層との間に中間層を介在させることにより、すくい面に生じるクレータ摩耗が好適に抑制されることがわかる。

（中間層および耐摩耗層の膜厚の比率）
ＴｉＡｌＮｂＷＳｉ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１からなる密着層、ＴｉＡｌＷＮｂＳｉＮ、具体的には、Ａｌ_４９Ｔｉ_４６Ｗ_２Ｎｂ_２Ｓｉ_１Ｎからなる中間層およびＴｉＡｌＣｒＷＮｂＳｉＮ、具体的には、Ａｌ_５９．５Ｔｉ_２３Ｃｒ_１５Ｗ_１Ｎｂ_１Ｓｉ_０．５Ｎからなる耐摩耗層を有する被覆工具について、中間層および耐摩耗層の膜厚の比率が異なる複数の試料を作製した。また、中間層を有しない被覆工具および耐摩耗層を有しない被覆工具を作製した。そして、作製した各試料について下記の条件にて切削試験を行い、切削試験後の刃先状態の観察を行った。切削時間は、１４．８分間である。

＜切削試験の条件＞
被削材：インコネル（登録商標）７１８
切削速度（Ｖｃ）：３０ｍ／ｍｉｎ
送り（ｆ）：０．１０ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み（ａｐ）：０．５ｍｍ
切削状態：湿式
使用工具：ＣＮＭＧ１２０４０８ＳＧ

図２６は、中間層および耐摩耗層の膜厚の比率が異なる５つの試料の中間層および耐摩耗層の膜厚と切削試験後の刃先状態を示す画像とをまとめた表である。

図２６に示すように、試料Ｎｏ．５１は、中間層を有しない試料である。具体的には、試料Ｎｏ．５１は、耐摩耗層の膜厚が４μｍであり、中間層の膜厚が０μｍである。試料Ｎｏ．５２は、耐摩耗層の膜厚が２．５μｍであり、中間層の膜厚が１．５μｍである。試料Ｎｏ．５３は、耐摩耗層および中間層の膜厚がいずれも２μｍである。試料Ｎｏ．５４は、耐摩耗層の膜厚が１．５μｍであり、中間層の膜厚が２．５μｍである。試料Ｎｏ．５５は、耐摩耗層を有しない試料である。具体的には、試料Ｎｏ．５５は、耐摩耗層の膜厚が０μｍであり、中間層の膜厚が４μｍである。

図２６に示すように、中間層が耐摩耗層よりも厚い試料Ｎｏ．５４および試料Ｎｏ．５５は、中間層が耐摩耗層よりも薄い試料Ｎｏ．５１～Ｎｏ．５３と比べて、境界損傷が大きいことがわかる。この結果から、中間層の厚みは、耐摩耗層の厚み以下であることが好ましい。

なお、図１に示した被覆工具１の形状はあくまで一例であって、本開示による被覆工具の形状を限定するものではない。本開示による被覆工具は、たとえば、回転軸を有し、第１端から第２端にかけて延びる棒形状の本体と、本体の第１端に位置する切刃と、切刃から本体の第２端の側に向かって螺旋状に延びた溝とを有していてもよい。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１ 被覆工具
２ チップ本体
４ａ 周期律表
５ 貫通孔
１０ 基体
２０ 被覆層
２１ 密着層
２２ 中間層
２３ 耐摩耗層
１００ 切削工具
２０１ コーナー部
Ｄ１ 一次境界摩耗
Ｄ２ 二次境界摩耗
Ｄ３ アブレシブ摩耗
Ｄ４ クレータ摩耗

Claims (8)

1. 少なくともＷＣを含有する硬質相と、鉄族元素を含む金属結合相とを含有する基体と、
   前記基体の表面に位置する被覆層と、
   を有し、
   前記被覆層は、前記基体と接する密着層と、耐摩耗層とを含み、
   前記密着層は、Ｔｉ_ｘＡｌ_ｙＭ_ｚ（Ｍは、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｗ、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属、いずれも原子比で、４０≦ｘ≦８０、０≦ｙ≦５５、但し、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００）を含む合金層であり、
   前記耐摩耗層は、Ｔｉ_ａＡｌ_ｂＣｒ_ｃＭ_ｄ（Ｍは、Ｎｂ、Ｗ、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属、いずれも原子比で、１５≦ａ≦４０、５５≦ｂ≦７５、１０≦ｃ≦２０、０≦ｄ≦１５、但し、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００）と、炭素および窒素から選択される少なくとも１種の非金属とを含む、被覆工具。
2. 前記被覆層の厚みは、２．５μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１に記載の被覆工具。
3. 前記密着層の厚みは、２ｎｍ以上８ｎｍ以下である、請求項１に記載の被覆工具。
4. 前記耐摩耗層の結晶子径は、２００Å以下である、請求項１に記載の被覆工具。
5. 前記耐摩耗層のビッカース硬度は、２８ＧＰａ以上である、請求項１に記載の被覆工具。
6. 前記被覆層は、前記密着層と前記耐摩耗層との間に中間層を有し、
   前記中間層は、Ｔｉ_ｅＡｌ_ｆＭ_ｇ（Ｍは、Ｎｂ、Ｗ、およびＳｉから選択される少なくとも１種の金属、いずれも原子比で、０≦ｅ≦５５、４０≦ｆ≦８０、但し、ｅ＋ｆ＋ｇ＝１００）と、炭素および窒素から選択される少なくとも１種の非金属とを含む、請求項１に記載の被覆工具。
7. 前記中間層の厚みは、前記耐摩耗層の厚み以下である、請求項６に記載の被覆工具。
8. 端部にポケットを有する棒状のホルダと、
   前記ポケット内に位置する、請求項１～７のいずれか一つに記載の被覆工具と
   を有する、切削工具。