JPH10263904A - 炭化チタン・酸化膜被覆工具 - Google Patents
炭化チタン・酸化膜被覆工具Info
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- JPH10263904A JPH10263904A JP7750497A JP7750497A JPH10263904A JP H10263904 A JPH10263904 A JP H10263904A JP 7750497 A JP7750497 A JP 7750497A JP 7750497 A JP7750497 A JP 7750497A JP H10263904 A JPH10263904 A JP H10263904A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 切削特性等の品質が安定した炭化チタン・酸
化アルミニウム被覆工具を提供する。 【解決手段】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物からな
るとともに、前記皮膜表面にチタンの炭酸化物または炭
窒酸化物からなる層を形成し、さらに前記チタンの炭酸
化物または炭窒酸化物からなる層を介して酸化膜を形成
した炭化チタン・酸化膜被覆工具において、前記チタン
の炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ
（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ
（２２２）のうちＰＲ（３１１）が最も大きいことを特
徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具。
化アルミニウム被覆工具を提供する。 【解決手段】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物からな
るとともに、前記皮膜表面にチタンの炭酸化物または炭
窒酸化物からなる層を形成し、さらに前記チタンの炭酸
化物または炭窒酸化物からなる層を介して酸化膜を形成
した炭化チタン・酸化膜被覆工具において、前記チタン
の炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ
（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ
（２２２）のうちＰＲ（３１１）が最も大きいことを特
徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬質皮膜被覆工具
として有用な炭化チタン・酸化膜被覆工具に関するもの
である。
として有用な炭化チタン・酸化膜被覆工具に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】一般に、被覆工具は超硬質合金、高速度
鋼、特殊鋼よりなる基体表面に硬質皮膜を化学蒸着法
や、物理蒸着法により成膜することにより作製される。
このような被覆工具は皮膜の耐摩耗性と基体の強靭性と
を兼ね備えており、広く実用に供されている。特に、高
硬度材を高速で切削する場合に、切削工具の刃先温度は
１０００℃前後まで上がるとともに、被削材との接触に
よる摩耗や断続切削等の機械的衝撃に耐える必要があ
り、耐摩耗性と強靭性とを兼ね備えた被覆工具が重宝さ
れている。
鋼、特殊鋼よりなる基体表面に硬質皮膜を化学蒸着法
や、物理蒸着法により成膜することにより作製される。
このような被覆工具は皮膜の耐摩耗性と基体の強靭性と
を兼ね備えており、広く実用に供されている。特に、高
硬度材を高速で切削する場合に、切削工具の刃先温度は
１０００℃前後まで上がるとともに、被削材との接触に
よる摩耗や断続切削等の機械的衝撃に耐える必要があ
り、耐摩耗性と強靭性とを兼ね備えた被覆工具が重宝さ
れている。
【０００３】硬質皮膜には、耐摩耗性と靭性に優れた周
期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒
化物からなる非酸化膜や耐酸化性に優れた酸化膜が単層
あるいは多層膜として用いられる。非酸化膜では例えば
ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮが利用され、酸化膜では特に
α型酸化アルミニウムやκ型酸化アルミニウム等が利用
されている。特に、周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の
炭化物からなる非酸化膜は硬度が高く、耐摩耗性に優れ
るのが特長であり被覆工具に多用されているが、その欠
点は酸化されやすく特性が安定しないことである。
期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒
化物からなる非酸化膜や耐酸化性に優れた酸化膜が単層
あるいは多層膜として用いられる。非酸化膜では例えば
ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮが利用され、酸化膜では特に
α型酸化アルミニウムやκ型酸化アルミニウム等が利用
されている。特に、周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族金属の
炭化物からなる非酸化膜は硬度が高く、耐摩耗性に優れ
るのが特長であり被覆工具に多用されているが、その欠
点は酸化されやすく特性が安定しないことである。
【０００４】この欠点を補うため、非酸化膜上に耐酸化
性に優れた酸化アルミニウム等の酸化膜を形成する多層
膜構造を持たせることにより非酸化膜の酸化を防止する
ことが行われている。この非酸化膜／酸化膜の多層膜構
造の欠点は非酸化膜と酸化膜との間の密着性が低いこ
と、あるいは高温で機械強度が安定しないことである。
前記酸化膜としてκ型酸化アルミニウム膜を用いた場
合、このκ型酸化アルミニウムは前記非酸化膜との密着
性は比較的良好でありしかも１０００〜１０２０℃と比
較的低温で成膜できる長所はあるものの、準安定状態の
アルミナであるため高温での使用時にα型酸化アルミニ
ウムに変態するため体積が変化し、膜中にクラックが入
り、膜が剥がれるという欠点がある。これに対して、前
記酸化膜としてα型酸化アルミニウムを用いた場合、こ
のα型酸化アルミニウムは高温でも安定なアルミナ膜で
あり高温特性に優れる長所があるものの、非酸化膜の上
に直接成膜するためには高温で成膜する必要があり、α
型酸化アルミニウムの結晶粒径が大きくなり機械特性が
低下する欠点がある。
性に優れた酸化アルミニウム等の酸化膜を形成する多層
膜構造を持たせることにより非酸化膜の酸化を防止する
ことが行われている。この非酸化膜／酸化膜の多層膜構
造の欠点は非酸化膜と酸化膜との間の密着性が低いこ
と、あるいは高温で機械強度が安定しないことである。
前記酸化膜としてκ型酸化アルミニウム膜を用いた場
合、このκ型酸化アルミニウムは前記非酸化膜との密着
性は比較的良好でありしかも１０００〜１０２０℃と比
較的低温で成膜できる長所はあるものの、準安定状態の
アルミナであるため高温での使用時にα型酸化アルミニ
ウムに変態するため体積が変化し、膜中にクラックが入
り、膜が剥がれるという欠点がある。これに対して、前
記酸化膜としてα型酸化アルミニウムを用いた場合、こ
のα型酸化アルミニウムは高温でも安定なアルミナ膜で
あり高温特性に優れる長所があるものの、非酸化膜の上
に直接成膜するためには高温で成膜する必要があり、α
型酸化アルミニウムの結晶粒径が大きくなり機械特性が
低下する欠点がある。
【０００５】上記のように耐摩耗性の優れた非酸化膜と
高温特性の優れた酸化膜の両者の特長を活かし、両者を
密着性良く形成する等を目的として、チタンの炭化物か
らなる膜の表面上にチタンの炭酸化物、炭窒酸化物から
なる層を介在して酸化膜を形成する方法、あるいは、Al
2O3等の上記の酸化膜を形成しないもののチタンの炭化
物、窒化物、炭窒化物等の膜特性を改善する等を目的と
する方法が従来より種々提案されている。例えば、特許
番号２５３５８６６号ではＸ線回折で（２２０）面に最
強ピークが現れるＴｉの炭窒酸化物の単層またＴｉの炭
窒酸化物とＴｉの炭化物および炭窒化物のうちの一種も
しくは２種の複層からなる内層とκ型酸化アルミニウム
またはκ型酸化アルミニウムとα型酸化アルミニウムか
ら成る外層とで構成した表面被覆硬質合金製切削工具が
提案されている。また、特許番号２５５６１０１号では
Ｘ線回折におけるピーク高さが（２００）面に現れ、２
番目のピーク高さが（２２０）面に現れ、さらに３番目
のピーク高さが（１１１）面に現れるピーク高さ分布を
有するＴｉの炭化物が提案されている。さらに、この特
許番号２５５６１０１号では従来のＴｉＣ層では最高の
ピーク高さが（２００）面に現れ、同２番目が（１１
１）面に、同３番目が（２２０）面に現れると記述され
ている。
高温特性の優れた酸化膜の両者の特長を活かし、両者を
密着性良く形成する等を目的として、チタンの炭化物か
らなる膜の表面上にチタンの炭酸化物、炭窒酸化物から
なる層を介在して酸化膜を形成する方法、あるいは、Al
2O3等の上記の酸化膜を形成しないもののチタンの炭化
物、窒化物、炭窒化物等の膜特性を改善する等を目的と
する方法が従来より種々提案されている。例えば、特許
番号２５３５８６６号ではＸ線回折で（２２０）面に最
強ピークが現れるＴｉの炭窒酸化物の単層またＴｉの炭
窒酸化物とＴｉの炭化物および炭窒化物のうちの一種も
しくは２種の複層からなる内層とκ型酸化アルミニウム
またはκ型酸化アルミニウムとα型酸化アルミニウムか
ら成る外層とで構成した表面被覆硬質合金製切削工具が
提案されている。また、特許番号２５５６１０１号では
Ｘ線回折におけるピーク高さが（２００）面に現れ、２
番目のピーク高さが（２２０）面に現れ、さらに３番目
のピーク高さが（１１１）面に現れるピーク高さ分布を
有するＴｉの炭化物が提案されている。さらに、この特
許番号２５５６１０１号では従来のＴｉＣ層では最高の
ピーク高さが（２００）面に現れ、同２番目が（１１
１）面に、同３番目が（２２０）面に現れると記述され
ている。
【０００６】また、特開平２−１５９３６３、特開平５
−２８７３２３、特開平５−２９５５１７では基体と接
する第一層に（１１１）面の配向の強いＴｉの炭化物、
窒化物、炭窒化物の膜あるいはＢ１型化合物を用いるこ
とを提案している。また、特開平８−２８１５０２では
（２００）面に対する（１１１）面の強度比が２〜６０
の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物、窒化物、炭酸
化物、窒酸化物からなる硬質膜が提案されている。ま
た、特開平８−２５７８０８ではＸ線回折ピーク強度が
Ｉ（１１１）＞Ｉ（２２０）＞Ｉ（２００）であるチタ
ンの炭酸化物層を少なくとも一層含む複合硬質層が提案
され、特開平８−９０３１１ではＸ線回折による最大ピ
ーク強度が（１１１）面に現れるチタンの炭窒化物層が
少なくとも一層含まれそのチタンの炭窒化物層の上に特
定のκ-Al2O3層を被覆する切削工具が提案されている。
−２８７３２３、特開平５−２９５５１７では基体と接
する第一層に（１１１）面の配向の強いＴｉの炭化物、
窒化物、炭窒化物の膜あるいはＢ１型化合物を用いるこ
とを提案している。また、特開平８−２８１５０２では
（２００）面に対する（１１１）面の強度比が２〜６０
の周期律表４ａ、５ａ、６ａ族の炭化物、窒化物、炭酸
化物、窒酸化物からなる硬質膜が提案されている。ま
た、特開平８−２５７８０８ではＸ線回折ピーク強度が
Ｉ（１１１）＞Ｉ（２２０）＞Ｉ（２００）であるチタ
ンの炭酸化物層を少なくとも一層含む複合硬質層が提案
され、特開平８−９０３１１ではＸ線回折による最大ピ
ーク強度が（１１１）面に現れるチタンの炭窒化物層が
少なくとも一層含まれそのチタンの炭窒化物層の上に特
定のκ-Al2O3層を被覆する切削工具が提案されている。
【０００７】しかしながら、上記の提案はいずれも本発
明とは異質なるものである。例えば、特許番号２５３５
８６６号ではＸ線回折で（２２０）面に最強ピークが現
れるＴｉの炭窒酸化物の単層またＴｉの炭窒酸化物とＴ
ｉの炭化物および炭窒化物のうちの一種もしくは２種の
複層からなる内層が提案されているが、（１１１）面、
（３１１）面に関しては言及されておらず、特許番号２
５５６１０１号では従来の周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族
金属の炭化物からなる非酸化膜、特にＴｉの炭化物層は
Ｘ線回折時の最高ピークがいずれも（２００）面に現れ
（３１１）面、（１１１）面あるいは（２２０）面は
（２００）面の強度よりも低いのが特徴である。また、
特開平２−１５９３６３、特開平５−２８７３２３、特
開平５−２９５５１７、特開平８−２５７８０８で提案
されている（１１１）面の強度が高い膜を用いる場合に
おいても、基体と接する第一層の（１１１）面の強度が
高いことが必須になっていたり、あるいは、（１１１）
面と（２００）面間のＸ線回折強度比のみを規定しその
他の（２２０）面、（３１１）面等を考慮していないも
のである。また、これら従来例の多くは膜に圧縮力が発
生するイオンプレーティング方法により硬質膜を成膜す
るものであり、この場合は、化学反応を用いて成膜し引
っ張り応力が発生するため本質的に膜特性が異なるＣＶ
Ｄ方法により成膜した例は記載されていない。また、特
開平８−２５７８０８、特開平８−９０３１１で提案さ
れている膜はＴｉＣＮＯあるいはＴｉＣＮであり、チタ
ンの炭化物層に関しては言及されていない。また、特開
平２−１５９３６３、特開平５−２８７３２３、特開平
８−２８１５０２等は酸化アルミニウム等の主要な酸化
膜が被覆されておらず、酸化アルミニウム等の主要な酸
化膜を被覆する本発明とは異質なものである。
明とは異質なるものである。例えば、特許番号２５３５
８６６号ではＸ線回折で（２２０）面に最強ピークが現
れるＴｉの炭窒酸化物の単層またＴｉの炭窒酸化物とＴ
ｉの炭化物および炭窒化物のうちの一種もしくは２種の
複層からなる内層が提案されているが、（１１１）面、
（３１１）面に関しては言及されておらず、特許番号２
５５６１０１号では従来の周期律表IVａ、Ｖａ、VIａ族
金属の炭化物からなる非酸化膜、特にＴｉの炭化物層は
Ｘ線回折時の最高ピークがいずれも（２００）面に現れ
（３１１）面、（１１１）面あるいは（２２０）面は
（２００）面の強度よりも低いのが特徴である。また、
特開平２−１５９３６３、特開平５−２８７３２３、特
開平５−２９５５１７、特開平８−２５７８０８で提案
されている（１１１）面の強度が高い膜を用いる場合に
おいても、基体と接する第一層の（１１１）面の強度が
高いことが必須になっていたり、あるいは、（１１１）
面と（２００）面間のＸ線回折強度比のみを規定しその
他の（２２０）面、（３１１）面等を考慮していないも
のである。また、これら従来例の多くは膜に圧縮力が発
生するイオンプレーティング方法により硬質膜を成膜す
るものであり、この場合は、化学反応を用いて成膜し引
っ張り応力が発生するため本質的に膜特性が異なるＣＶ
Ｄ方法により成膜した例は記載されていない。また、特
開平８−２５７８０８、特開平８−９０３１１で提案さ
れている膜はＴｉＣＮＯあるいはＴｉＣＮであり、チタ
ンの炭化物層に関しては言及されていない。また、特開
平２−１５９３６３、特開平５−２８７３２３、特開平
８−２８１５０２等は酸化アルミニウム等の主要な酸化
膜が被覆されておらず、酸化アルミニウム等の主要な酸
化膜を被覆する本発明とは異質なものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者等は耐摩耗性
の優れた非酸化膜と高温特性の優れた酸化膜の両者の特
長を活かし、両者を密着性良く形成するものとして、先
に特願平８−１９２７９５、特願平８−３３４９４８を
提案し、更なる改善策を鋭意研究してきた結果、（１１
１）面、（３１１）面の配向が強い、即ち等価Ｘ線回折
強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２
０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（１
１１）あるいはＰＲ（３１１）が最も大きい周期律表IV
ａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物からなる膜、特にＴｉの
炭化物層の表面上にチタンの炭酸化物、炭窒酸化物から
なる層を介して酸化膜を形成することにより優れた工具
特性が得られることを見いだした。即ち、本発明が解決
しようとする課題は（１１１）面、（３１１）面の配向
が強い、即ち等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ
（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ
（２２２）のうちＰＲ（１１１）あるいはＰＲ（３１
１）が最も大きいことを特徴とする周期律表IVａ、Ｖ
ａ、VIａ族金属の炭化物からなる膜、特にＴｉの炭化物
層の表面上にチタンの炭酸化物、炭窒酸化物の一種から
なる層を介して酸化膜を形成することにより、切削特性
等の品質が安定した炭化チタン・酸化アルミニウム被覆
工具を提供することである。
の優れた非酸化膜と高温特性の優れた酸化膜の両者の特
長を活かし、両者を密着性良く形成するものとして、先
に特願平８−１９２７９５、特願平８−３３４９４８を
提案し、更なる改善策を鋭意研究してきた結果、（１１
１）面、（３１１）面の配向が強い、即ち等価Ｘ線回折
強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２
０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（１
１１）あるいはＰＲ（３１１）が最も大きい周期律表IV
ａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物からなる膜、特にＴｉの
炭化物層の表面上にチタンの炭酸化物、炭窒酸化物から
なる層を介して酸化膜を形成することにより優れた工具
特性が得られることを見いだした。即ち、本発明が解決
しようとする課題は（１１１）面、（３１１）面の配向
が強い、即ち等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ
（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ
（２２２）のうちＰＲ（１１１）あるいはＰＲ（３１
１）が最も大きいことを特徴とする周期律表IVａ、Ｖ
ａ、VIａ族金属の炭化物からなる膜、特にＴｉの炭化物
層の表面上にチタンの炭酸化物、炭窒酸化物の一種から
なる層を介して酸化膜を形成することにより、切削特性
等の品質が安定した炭化チタン・酸化アルミニウム被覆
工具を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために改善策を鋭意研究してきた結果、Ｔｉの
炭化物層を以下のように改質することで炭化チタン・酸
化アルミニウム被覆工具の特性が改善され、前記の問題
点が解消することを見出し、本発明に想到した。
解決するために改善策を鋭意研究してきた結果、Ｔｉの
炭化物層を以下のように改質することで炭化チタン・酸
化アルミニウム被覆工具の特性が改善され、前記の問題
点が解消することを見出し、本発明に想到した。
【００１０】即ち本発明は、基体表面に周期律表のIV
ａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並
びに酸化アルミニウムのいずれか一種の単層皮膜または
二種以上の多層皮膜を有しその少なくとも一層がチタン
の炭化物からなるとともに、前記皮膜表面にチタンの炭
酸化物または炭窒酸化物からなる層を形成し、さらに前
記チタンの炭酸化物または炭窒酸化物からなる層を介し
て酸化膜を形成した炭化チタン・酸化膜被覆工具におい
て、前記チタンの炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１
１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（３１１）が最も大き
いことを特徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具であ
る。また、本発明は基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、
VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化ア
ルミニウムの二種以上の多層皮膜を有しその多層皮膜の
基体表面側から第二層以降の少なくとも一層がチタンの
炭化物からなるとともに、前記皮膜表面にチタンの炭酸
化物または炭窒酸化物からなる層を形成し、さらに前記
チタンの炭酸化物または炭窒酸化物からなる層を介して
酸化膜を形成した炭化チタン・酸化膜被覆工具におい
て、前記チタンの炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１
１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（１１１）が最も大き
いことを特徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具であ
る。上記本発明では、前記酸化膜がα型酸化アルミニウ
ムを主とする酸化膜で形成されたり、前記酸化膜の表面
にチタンの窒化膜が形成される構成が実用性の高いもの
である。また、周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種以上と
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのうちの少なくとも
一種以上とよりなる超硬質合金を基体として用いること
が実用性に富むものである。
ａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並
びに酸化アルミニウムのいずれか一種の単層皮膜または
二種以上の多層皮膜を有しその少なくとも一層がチタン
の炭化物からなるとともに、前記皮膜表面にチタンの炭
酸化物または炭窒酸化物からなる層を形成し、さらに前
記チタンの炭酸化物または炭窒酸化物からなる層を介し
て酸化膜を形成した炭化チタン・酸化膜被覆工具におい
て、前記チタンの炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１
１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（３１１）が最も大き
いことを特徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具であ
る。また、本発明は基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、
VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化ア
ルミニウムの二種以上の多層皮膜を有しその多層皮膜の
基体表面側から第二層以降の少なくとも一層がチタンの
炭化物からなるとともに、前記皮膜表面にチタンの炭酸
化物または炭窒酸化物からなる層を形成し、さらに前記
チタンの炭酸化物または炭窒酸化物からなる層を介して
酸化膜を形成した炭化チタン・酸化膜被覆工具におい
て、前記チタンの炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１
１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（１１１）が最も大き
いことを特徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具であ
る。上記本発明では、前記酸化膜がα型酸化アルミニウ
ムを主とする酸化膜で形成されたり、前記酸化膜の表面
にチタンの窒化膜が形成される構成が実用性の高いもの
である。また、周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種以上と
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのうちの少なくとも
一種以上とよりなる超硬質合金を基体として用いること
が実用性に富むものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】図２は代表的な本発明による炭化
チタン・酸化膜被覆工具の皮膜部分を試料面にして２θ
−θ走査法により測定したＸ線回折パターンを示したも
のであり、図１は後述のように図２のＸ線回折パターン
から求めた各（ｈｋｌ）面の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（ｈ
ｋｌ）値を図示したものである。Ｘ線源にはＣｕのＫα
１（波長λ＝１．５４０５Ａ）を用いた。膜の構成は、
基体表面にＴｉＮとＴｉＣＮを成膜した後、ＴｉＣ層を
成膜したものである。図１から本発明品のＴｉＣの等価
Ｘ線回折強度はＰＲ（３１１）の値が最も大きく、次に
ＰＲ（１１１）が大きく、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（２０
０）の値は小さいことがわかる。
チタン・酸化膜被覆工具の皮膜部分を試料面にして２θ
−θ走査法により測定したＸ線回折パターンを示したも
のであり、図１は後述のように図２のＸ線回折パターン
から求めた各（ｈｋｌ）面の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（ｈ
ｋｌ）値を図示したものである。Ｘ線源にはＣｕのＫα
１（波長λ＝１．５４０５Ａ）を用いた。膜の構成は、
基体表面にＴｉＮとＴｉＣＮを成膜した後、ＴｉＣ層を
成膜したものである。図１から本発明品のＴｉＣの等価
Ｘ線回折強度はＰＲ（３１１）の値が最も大きく、次に
ＰＲ（１１１）が大きく、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（２０
０）の値は小さいことがわかる。
【００１２】等価ピーク強度ＰＲ（ｈｋｌ）はＴｉの炭
化物層の（ｈｋｌ）面からのＸ線ピーク強度を定量的に
評価するために次式により定義したものである。ここで
Ｉ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面による実測時のＸ線回折強
度を表し、I0（ｈｋｌ）はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．３
２−１３８３ （Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏ
ｎ Ｆｉｌｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＪＣＰＤＳ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ
Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）に記載されてい
るＴｉＣのＸ線回折強度であり、配向が等方的である粉
末粒子の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折強度を表してい
る。表１はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．３２−１３８３に
記載されているＴｉＣのＸ線回折強度I0（ｈｋｌ）とｄ
定数からＸ線源に上記ＣｕＫα１線を用いた時に得られ
る２θ値を計算したものをまとめたものである。
化物層の（ｈｋｌ）面からのＸ線ピーク強度を定量的に
評価するために次式により定義したものである。ここで
Ｉ（ｈｋｌ）は（ｈｋｌ）面による実測時のＸ線回折強
度を表し、I0（ｈｋｌ）はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．３
２−１３８３ （Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏ
ｎ Ｆｉｌｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＪＣＰＤＳ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ
Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）に記載されてい
るＴｉＣのＸ線回折強度であり、配向が等方的である粉
末粒子の（ｈｋｌ）面からのＸ線回折強度を表してい
る。表１はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．３２−１３８３に
記載されているＴｉＣのＸ線回折強度I0（ｈｋｌ）とｄ
定数からＸ線源に上記ＣｕＫα１線を用いた時に得られ
る２θ値を計算したものをまとめたものである。
【００１３】
【表１】
【００１４】ＰＲ（ｈｋｌ）＝｛Ｉ（ｈｋｌ）/I0（ｈ
ｋｌ）｝／[Σ｛Ｉ（ｈｋｌ）/I0(hkl)}/５] 但し、（ｈｋｌ）＝（１１１）、（２００）、（２２
０）、（３１１）、（２２２） 上式からわかるように、ＰＲ（ｈｋｌ）は、ＡＳＴＭフ
ァイルに記載された等方粒子のＸ線ピーク強度に対す
る、Ｘ線回折で実測した皮膜の（ｈｋｌ）面からのＸ線
回折ピーク強度の相対強度を示しており、ＰＲ（ｈｋ
ｌ）値が大きい程（ｈｋｌ）面からのＸ線ピーク強度が
他のピーク強度よりも強く、（ｈｋｌ）面が基体表面の
接線方向に配向していることを示す。図１、図２等に示
すように、本発明品におけるＴｉの炭化物層のＰＲ（ｈ
ｋｌ）を測定すると、後述の通りそのＴｉの炭化物層は
ＰＲ（３１１）、ＰＲ（１１１）が大きく、ＰＲ（２０
０）、ＰＲ（２２０）は小さい値に留まっており、（３
１１）面、（１１１）面への配向が強く、（２００）
面、（２２０）面の配向が弱いことがわかる。
ｋｌ）｝／[Σ｛Ｉ（ｈｋｌ）/I0(hkl)}/５] 但し、（ｈｋｌ）＝（１１１）、（２００）、（２２
０）、（３１１）、（２２２） 上式からわかるように、ＰＲ（ｈｋｌ）は、ＡＳＴＭフ
ァイルに記載された等方粒子のＸ線ピーク強度に対す
る、Ｘ線回折で実測した皮膜の（ｈｋｌ）面からのＸ線
回折ピーク強度の相対強度を示しており、ＰＲ（ｈｋ
ｌ）値が大きい程（ｈｋｌ）面からのＸ線ピーク強度が
他のピーク強度よりも強く、（ｈｋｌ）面が基体表面の
接線方向に配向していることを示す。図１、図２等に示
すように、本発明品におけるＴｉの炭化物層のＰＲ（ｈ
ｋｌ）を測定すると、後述の通りそのＴｉの炭化物層は
ＰＲ（３１１）、ＰＲ（１１１）が大きく、ＰＲ（２０
０）、ＰＲ（２２０）は小さい値に留まっており、（３
１１）面、（１１１）面への配向が強く、（２００）
面、（２２０）面の配向が弱いことがわかる。
【００１５】本発明における被覆方法には既知の成膜方
法を適用することが可能である。例えば、通常の化学蒸
着法（熱ＣＶＤ）、プラズマを付加した化学蒸着法（Ｐ
ＡＣＶＤ）等を用いることができる。用途は切削工具に
限るものではなく、Ｔｉの炭化物膜を含む単層あるいは
多層の硬質皮膜により被覆された耐摩耗材や金型、溶湯
部品等でも良い。また酸化アルミニウム膜はα型酸化ア
ルミニウム単相に限るものではなく他の酸化物、例えば
κ型酸化アルミニウムとα型酸化アルミニウムとの混合
膜やα型酸化アルミニウムとγ型酸化アルミニウム、θ
型酸化アルミニウム、δ型酸化アルミニウム、χ型酸化
アルミニウム等、他の酸化アルミニウムとの混合膜ある
いはα型酸化アルミニウムと酸化ジルコニウム等他の酸
化物との混合膜であっても同様の効果が得られる。
法を適用することが可能である。例えば、通常の化学蒸
着法（熱ＣＶＤ）、プラズマを付加した化学蒸着法（Ｐ
ＡＣＶＤ）等を用いることができる。用途は切削工具に
限るものではなく、Ｔｉの炭化物膜を含む単層あるいは
多層の硬質皮膜により被覆された耐摩耗材や金型、溶湯
部品等でも良い。また酸化アルミニウム膜はα型酸化ア
ルミニウム単相に限るものではなく他の酸化物、例えば
κ型酸化アルミニウムとα型酸化アルミニウムとの混合
膜やα型酸化アルミニウムとγ型酸化アルミニウム、θ
型酸化アルミニウム、δ型酸化アルミニウム、χ型酸化
アルミニウム等、他の酸化アルミニウムとの混合膜ある
いはα型酸化アルミニウムと酸化ジルコニウム等他の酸
化物との混合膜であっても同様の効果が得られる。
【００１６】本発明におけるＴｉの炭化物膜、酸化アル
ミニウム膜は必ずしも最外層である必要はなく、例えば
更にその上に少なくとも一層のチタン化合物（例えばＴ
ｉＮ層等）を被覆しても良い。
ミニウム膜は必ずしも最外層である必要はなく、例えば
更にその上に少なくとも一層のチタン化合物（例えばＴ
ｉＮ層等）を被覆しても良い。
【００１７】次に本発明による被覆工具を実施例によっ
て具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に
限定されるものでない。
て具体的に説明するが、本発明はこれら実施例の範囲に
限定されるものでない。
【００１８】（実施例１）ＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣＨ4／Ｔ
ｉＣｌ4ガスの容積比が３〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ
4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ
／分で１２０分間流してＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連
続して本構成ガスに更に２．２〜１１０ｍｌ／分のＣＯ
2ガスを追加して５〜３０分間成膜することによりＴｉ
ＣＯ層を薄く成膜した。次いで、ＡｌＣｌ3ガスとＨ2ガ
ス２ｌ／分とＣＯ2ガス１００ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス
８ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内に流し１０１０℃でα型酸化
アルミニウムを成膜し、その後、Ｈ2ガス４ｌ／分とＴ
ｉＣｌ4ガス５０ｍｌ／分とＮ2ガス１．３ｌ／分を流し
１０１０℃で窒化チタニウム膜を成膜し本発明品（被覆
工具）Ｎｏ．１、２を作製した。作製した膜のＸ線回折
を理学電気（株）製のＸ線回折装置（ＲＵ−３００Ｒ）
を用いて２θ−θ法により２θが２０〜９０°の範囲内
で測定した。Ｘ線源には上記ＣｕＫα１線のみを用い、
Ｋα２線とノイズとは装置に内蔵されたソフトにより除
去した。上記図２はその測定結果の一例を示したもので
ある。図２と同様のＸ線回折パターンから求めた本発明
品の炭化チタン膜の各ピークのＸ線回折強度Ｉ（ｈｋ
ｌ）の測定値を表２のＮｏ．１、２に、そのＸ線回折強
度Ｉ（ｈｋｌ）から式（１）により求めた等価Ｘ線強度
比ＰＲ（ｈｋｌ）値を表３のＮｏ．１、２に示した。図
１は表３中にまとめた本発明品Ｎｏ．１、２の等価Ｘ線
強度比ＰＲ（ｈｋｌ）値を図示したものである。表３の
Ｎｏ．１〜２と図１より、本発明品はＰＲ（１１１）、
ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、Ｐ
Ｒ（２２２）のうちＰＲ（１１１）あるいはＰＲ（３１
１）が最も大きく（１１１）面や（３１１）面の配向が
最も強いことがわかる。なお、実測される２θ値は表１
にまとめたＡＳＴＭファイルに記載されている２θ値の
前後で微妙に異なるため、図２等のＸ線回折パターンに
おいてＴｉＣ（炭化チタン）のピークを同定するとき
は、２θ値とともに、その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣ
Ｎのピーク、ＴｉＮのピーク、α-Al2O3のピーク等との
位置関係も考慮して決定した。
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣＨ4／Ｔ
ｉＣｌ4ガスの容積比が３〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ
4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ
／分で１２０分間流してＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連
続して本構成ガスに更に２．２〜１１０ｍｌ／分のＣＯ
2ガスを追加して５〜３０分間成膜することによりＴｉ
ＣＯ層を薄く成膜した。次いで、ＡｌＣｌ3ガスとＨ2ガ
ス２ｌ／分とＣＯ2ガス１００ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス
８ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内に流し１０１０℃でα型酸化
アルミニウムを成膜し、その後、Ｈ2ガス４ｌ／分とＴ
ｉＣｌ4ガス５０ｍｌ／分とＮ2ガス１．３ｌ／分を流し
１０１０℃で窒化チタニウム膜を成膜し本発明品（被覆
工具）Ｎｏ．１、２を作製した。作製した膜のＸ線回折
を理学電気（株）製のＸ線回折装置（ＲＵ−３００Ｒ）
を用いて２θ−θ法により２θが２０〜９０°の範囲内
で測定した。Ｘ線源には上記ＣｕＫα１線のみを用い、
Ｋα２線とノイズとは装置に内蔵されたソフトにより除
去した。上記図２はその測定結果の一例を示したもので
ある。図２と同様のＸ線回折パターンから求めた本発明
品の炭化チタン膜の各ピークのＸ線回折強度Ｉ（ｈｋ
ｌ）の測定値を表２のＮｏ．１、２に、そのＸ線回折強
度Ｉ（ｈｋｌ）から式（１）により求めた等価Ｘ線強度
比ＰＲ（ｈｋｌ）値を表３のＮｏ．１、２に示した。図
１は表３中にまとめた本発明品Ｎｏ．１、２の等価Ｘ線
強度比ＰＲ（ｈｋｌ）値を図示したものである。表３の
Ｎｏ．１〜２と図１より、本発明品はＰＲ（１１１）、
ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、Ｐ
Ｒ（２２２）のうちＰＲ（１１１）あるいはＰＲ（３１
１）が最も大きく（１１１）面や（３１１）面の配向が
最も強いことがわかる。なお、実測される２θ値は表１
にまとめたＡＳＴＭファイルに記載されている２θ値の
前後で微妙に異なるため、図２等のＸ線回折パターンに
おいてＴｉＣ（炭化チタン）のピークを同定するとき
は、２θ値とともに、その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣ
Ｎのピーク、ＴｉＮのピーク、α-Al2O3のピーク等との
位置関係も考慮して決定した。
【００１９】
【表２】
【００２０】
【表３】
【００２１】（従来例１）Ｔｉの炭化物膜の等価Ｘ線強
度比ＰＲ（ｈｋｌ）値の差異による炭化チタン膜被覆工
具の切削特性への影響を明らかにするために、実施例１
と同様にＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１
１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量％を示す。）の組成
よりなる切削工具用超硬基板をＣＶＤ炉内にセットし、
その表面に、化学蒸着法によりＨ2キャリヤーガスとＴ
ｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚
さのＴｉＮを９００℃でまず形成し、次に、Ｈ2キャリ
ヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスを原料ガスに
用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９００℃で成膜した後、
９５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が
２〜３のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガ
スとをトータル２，２００ｍｌ／分で１２０分間流して
ＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連続して本構成ガスに更に
２．２〜１１０ｍｌ／分のＣＯ2ガスを追加して５〜３
０分間成膜することによりＴｉＣＯ層を薄く成膜した。
次いで、ＡｌＣｌ3ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ2ガス
１００ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス８ｍｌ／分とをＣＶＤ
炉内に流し１０１０℃でα型酸化アルミニウムを成膜
し、その後、Ｈ2ガス４ｌ／分とＴｉＣｌ4ガス５０ｍｌ
／分とＮ2ガス１．３ｌ／分を流し１０１０℃で窒化チ
タニウム膜を成膜し従来品（被覆工具）Ｎｏ．３、４を
作製した。作製した膜のＸ線回折パターンを実施例１と
同様にして測定し得られた炭化チタン膜の各ピークのＸ
線回折強度の測定値Ｉ（ｈｋｌ）とその測定値Ｉ（ｈｋ
ｌ）から求めたＰＲ（ｈｋｌ）値を表２、表３のＮｏ．
３、４に示した。表３のＮｏ．３、４より、本従来品は
ＰＲ（２００）あるいはＰＲ（２２０）がＰＲ（１１
１）、あるいはＰＲ（３１１）よりも大きく、（２０
０）面あるいは（２２０）面の配向が強いことがわか
る。
度比ＰＲ（ｈｋｌ）値の差異による炭化チタン膜被覆工
具の切削特性への影響を明らかにするために、実施例１
と同様にＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１
１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量％を示す。）の組成
よりなる切削工具用超硬基板をＣＶＤ炉内にセットし、
その表面に、化学蒸着法によりＨ2キャリヤーガスとＴ
ｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚
さのＴｉＮを９００℃でまず形成し、次に、Ｈ2キャリ
ヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスを原料ガスに
用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９００℃で成膜した後、
９５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が
２〜３のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガ
スとをトータル２，２００ｍｌ／分で１２０分間流して
ＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連続して本構成ガスに更に
２．２〜１１０ｍｌ／分のＣＯ2ガスを追加して５〜３
０分間成膜することによりＴｉＣＯ層を薄く成膜した。
次いで、ＡｌＣｌ3ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ2ガス
１００ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス８ｍｌ／分とをＣＶＤ
炉内に流し１０１０℃でα型酸化アルミニウムを成膜
し、その後、Ｈ2ガス４ｌ／分とＴｉＣｌ4ガス５０ｍｌ
／分とＮ2ガス１．３ｌ／分を流し１０１０℃で窒化チ
タニウム膜を成膜し従来品（被覆工具）Ｎｏ．３、４を
作製した。作製した膜のＸ線回折パターンを実施例１と
同様にして測定し得られた炭化チタン膜の各ピークのＸ
線回折強度の測定値Ｉ（ｈｋｌ）とその測定値Ｉ（ｈｋ
ｌ）から求めたＰＲ（ｈｋｌ）値を表２、表３のＮｏ．
３、４に示した。表３のＮｏ．３、４より、本従来品は
ＰＲ（２００）あるいはＰＲ（２２０）がＰＲ（１１
１）、あるいはＰＲ（３１１）よりも大きく、（２０
０）面あるいは（２２０）面の配向が強いことがわか
る。
【００２２】次に、実施例１および従来例１の条件で製
作した切削工具（スローアウェイチップ）を用いて、以
下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が０．４ｍ
ｍ、クレーター摩耗が０．１ｍｍのどちらかに達した時
間を寿命と判断した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果を表４に示す。表４より、従来例１
の条件で作製した従来品のスローアウェイチップＮｏ．
３、４は２５分間以内の切削で寿命に達しているのに対
して、実施例１の条件で作製した本発明によるスローア
ウェイチップチップＮｏ．１、２の寿命はいずれも４０
〜５０分間切削できる良好なもので、切削耐久特性が優
れていることがわかる。また、表３、４より、ＰＲ（３
１１）値が最も強く、次いで（１１１）面が強い時には
切削寿命が５０分に達し特に切削特性が優れることがわ
かる。
作した切削工具（スローアウェイチップ）を用いて、以
下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が０．４ｍ
ｍ、クレーター摩耗が０．１ｍｍのどちらかに達した時
間を寿命と判断した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果を表４に示す。表４より、従来例１
の条件で作製した従来品のスローアウェイチップＮｏ．
３、４は２５分間以内の切削で寿命に達しているのに対
して、実施例１の条件で作製した本発明によるスローア
ウェイチップチップＮｏ．１、２の寿命はいずれも４０
〜５０分間切削できる良好なもので、切削耐久特性が優
れていることがわかる。また、表３、４より、ＰＲ（３
１１）値が最も強く、次いで（１１１）面が強い時には
切削寿命が５０分に達し特に切削特性が優れることがわ
かる。
【００２３】
【表４】
【００２４】（実施例２）ＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣＨ4／Ｔ
ｉＣｌ4ガスの容積比が３〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ
4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ
／分で１２０分間流してＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連
続して本構成ガスにＣＨ4ガスと同量のＮ2ガスと２．２
〜１１０ｍｌ／分のＣＯ２ガスとを追加して５〜３０分
間成膜することによりＴｉＣＮＯ層を薄く成膜した。次
いで、ＡｌＣｌ３ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ2ガス１
００ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス８ｍｌ／分とをＣＶＤ炉
内に流し１０１０℃でα型酸化アルミニウムを成膜し本
発明品（被覆工具）Ｎｏ．２１、２２を作製した。作製
した膜のＸ線回折パターンを実施例１と同様にして測定
し実地例２の一例を示す図３のＸ線回折パターンを得
た。図３より形成された酸化膜は大部分がα-Al2O3であ
りκ-Al2O3が一部形成されていることがわかる。図３の
Ｘ線回折パターンから求めた本発明品Ｎｏ．２１、２２
の炭化チタン膜の各ピークのＸ線回折強度Ｉ（ｈｋｌ）
の測定値を表５のＮｏ．２１、２２に、そのＸ線回折強
度Ｉ（ｈｋｌ）から式（１）により求めた等価Ｘ線強度
比ＰＲ（ｈｋｌ）値を表６のＮｏ．２１、２２にまとめ
た。表６より、本発明品はＰＲ（１１１）、ＰＲ（２０
０）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２
２）のうちＰＲ（１１１）あるいはＰＲ（３１１）が最
も大きく（１１１）面や（３１１）面の配向が最も強い
ことがわかる。なお、実測される２θ値は表１にまとめ
たＡＳＴＭファイルに記載されている２θ値の前後で微
妙に異なるため、図３等のＸ線回折パターンにおいてＴ
ｉＣ（炭化チタン）のピークを同定するときは、２θ値
とともに、その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣＮのピー
ク、ＴｉＮのピーク、κ-Al2O3のピーク、α-Al2O3のピ
ーク等との位置関係も考慮して決定した。
（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量
％を示す。）の組成よりなる切削工具用超硬基板をＣＶ
Ｄ炉内にセットし、その表面に、化学蒸着法によりＨ2
キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガス
に用い０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃でまず形成
し、次に、Ｈ2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3
ＣＮガスを原料ガスに用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９
００℃で成膜した後、９５０〜１０２０℃でＣＨ4／Ｔ
ｉＣｌ4ガスの容積比が３〜１０のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ
4ガスとＨ2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ
／分で１２０分間流してＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連
続して本構成ガスにＣＨ4ガスと同量のＮ2ガスと２．２
〜１１０ｍｌ／分のＣＯ２ガスとを追加して５〜３０分
間成膜することによりＴｉＣＮＯ層を薄く成膜した。次
いで、ＡｌＣｌ３ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ2ガス１
００ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス８ｍｌ／分とをＣＶＤ炉
内に流し１０１０℃でα型酸化アルミニウムを成膜し本
発明品（被覆工具）Ｎｏ．２１、２２を作製した。作製
した膜のＸ線回折パターンを実施例１と同様にして測定
し実地例２の一例を示す図３のＸ線回折パターンを得
た。図３より形成された酸化膜は大部分がα-Al2O3であ
りκ-Al2O3が一部形成されていることがわかる。図３の
Ｘ線回折パターンから求めた本発明品Ｎｏ．２１、２２
の炭化チタン膜の各ピークのＸ線回折強度Ｉ（ｈｋｌ）
の測定値を表５のＮｏ．２１、２２に、そのＸ線回折強
度Ｉ（ｈｋｌ）から式（１）により求めた等価Ｘ線強度
比ＰＲ（ｈｋｌ）値を表６のＮｏ．２１、２２にまとめ
た。表６より、本発明品はＰＲ（１１１）、ＰＲ（２０
０）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１１）、ＰＲ（２２
２）のうちＰＲ（１１１）あるいはＰＲ（３１１）が最
も大きく（１１１）面や（３１１）面の配向が最も強い
ことがわかる。なお、実測される２θ値は表１にまとめ
たＡＳＴＭファイルに記載されている２θ値の前後で微
妙に異なるため、図３等のＸ線回折パターンにおいてＴ
ｉＣ（炭化チタン）のピークを同定するときは、２θ値
とともに、その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣＮのピー
ク、ＴｉＮのピーク、κ-Al2O3のピーク、α-Al2O3のピ
ーク等との位置関係も考慮して決定した。
【００２５】（従来例２）Ｔｉの炭化物膜の等価Ｘ線強
度比ＰＲ（ｈｋｌ）値の差異による炭化チタン膜被覆工
具の切削特性への影響を明らかにするために、実施例１
と同様にＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１
１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量％を示す。）の組成
よりなる切削工具用超硬基板をＣＶＤ炉内にセットし、
その表面に、化学蒸着法によりＨ2キャリヤーガスとＴ
ｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚
さのＴｉＮを９００℃でまず形成し、次に、Ｈ2キャリ
ヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスを原料ガスに
用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９００℃で成膜した後、
９５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が
２〜３のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガ
スとをトータル２，２００ｍｌ／分で１２０分間流して
ＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連続して本構成ガスに更に
ＣＨ4ガスと同量のＮ2ガスと２．２〜１１０ｍｌ／分の
ＣＯ2ガスとを追加して５〜３０分間成膜することによ
りＴｉＣＮＯ層を薄く成膜した。次いで、ＡｌＣｌ3ガ
スとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ2ガス１００ｍｌ／分および
Ｈ2Ｓガス８ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内に流し１０１０℃
でα型酸化アルミニウムを成膜し従来品（被覆工具）Ｎ
ｏ．２３、２４を作製した。作製した膜のＸ線回折パタ
ーンを実施例１と同様にして測定した炭化チタン膜の各
ピークのＸ線回折強度の測定値Ｉ（ｈｋｌ）とその測定
値Ｉ（ｈｋｌ）から求めたＰＲ（ｈｋｌ）値を表５、表
６のＮｏ．２３、２４に示した。表６のＮｏ．２３、２
４はＰＲ（２００）あるいはＰＲ（２２０）が、ＰＲ
（１１１）あるいはＰＲ（３１１）よりも大きく、（２
００）面あるいは（２２０）面の配向が強いことがわか
る。
度比ＰＲ（ｈｋｌ）値の差異による炭化チタン膜被覆工
具の切削特性への影響を明らかにするために、実施例１
と同様にＷＣ７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１
１％，Ｃｏ９％（％はいずれも重量％を示す。）の組成
よりなる切削工具用超硬基板をＣＶＤ炉内にセットし、
その表面に、化学蒸着法によりＨ2キャリヤーガスとＴ
ｉＣｌ4ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚
さのＴｉＮを９００℃でまず形成し、次に、Ｈ2キャリ
ヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスを原料ガスに
用い６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９００℃で成膜した後、
９５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が
２〜３のＴｉＣｌ4ガスとＣＨ4ガスとＨ2キャリヤーガ
スとをトータル２，２００ｍｌ／分で１２０分間流して
ＴｉＣ膜を成膜し、そのまま連続して本構成ガスに更に
ＣＨ4ガスと同量のＮ2ガスと２．２〜１１０ｍｌ／分の
ＣＯ2ガスとを追加して５〜３０分間成膜することによ
りＴｉＣＮＯ層を薄く成膜した。次いで、ＡｌＣｌ3ガ
スとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ2ガス１００ｍｌ／分および
Ｈ2Ｓガス８ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内に流し１０１０℃
でα型酸化アルミニウムを成膜し従来品（被覆工具）Ｎ
ｏ．２３、２４を作製した。作製した膜のＸ線回折パタ
ーンを実施例１と同様にして測定した炭化チタン膜の各
ピークのＸ線回折強度の測定値Ｉ（ｈｋｌ）とその測定
値Ｉ（ｈｋｌ）から求めたＰＲ（ｈｋｌ）値を表５、表
６のＮｏ．２３、２４に示した。表６のＮｏ．２３、２
４はＰＲ（２００）あるいはＰＲ（２２０）が、ＰＲ
（１１１）あるいはＰＲ（３１１）よりも大きく、（２
００）面あるいは（２２０）面の配向が強いことがわか
る。
【００２６】
【表５】
【００２７】
【表６】
【００２８】次に、実施例２および従来例２の条件で製
作した切削工具（スローアウェイチップ）を用いて、以
下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が０．４ｍ
ｍ、クレーター摩耗が０．１ｍｍのどちらかに達した時
間を寿命と判断した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果を表７に示す。表７より、従来例２
の条件で作製した従来品のスローアウェイチップＮｏ．
２３、２４は２０分間以内の切削で寿命に達しているの
に対して、実施例２の条件で作製した本発明によるスロ
ーアウェイチップＮｏ．２１、２２の寿命はいずれも３
０〜４０分間切削できる良好なもので、切削耐久特性が
優れていることがわかる。また表６、表７より、ＰＲ
（３１１）値が最も強く、次いでＰＲ（１１１）値が強
い時には切削寿命が４０分に達し特に切削耐久特性が優
れることがわかる。
作した切削工具（スローアウェイチップ）を用いて、以
下の条件で連続切削し、平均逃げ面摩耗量が０．４ｍ
ｍ、クレーター摩耗が０．１ｍｍのどちらかに達した時
間を寿命と判断した。 被削材 ＦＣ２５（ＨＢ２３０） 切削速度 １８０ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み １．５ｍｍ 水溶性切削油使用 この切削試験の結果を表７に示す。表７より、従来例２
の条件で作製した従来品のスローアウェイチップＮｏ．
２３、２４は２０分間以内の切削で寿命に達しているの
に対して、実施例２の条件で作製した本発明によるスロ
ーアウェイチップＮｏ．２１、２２の寿命はいずれも３
０〜４０分間切削できる良好なもので、切削耐久特性が
優れていることがわかる。また表６、表７より、ＰＲ
（３１１）値が最も強く、次いでＰＲ（１１１）値が強
い時には切削寿命が４０分に達し特に切削耐久特性が優
れることがわかる。
【００２９】
【表７】
【００３０】以上より、チタンの炭化物層の等価Ｘ線回
折強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２
０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（３
１１）あるいはＰＲ（１１１）のいずれかを最も大きく
することにより切削耐久特性の優れた炭化チタン・酸化
膜被覆工具を得られることがわかる。本発明ではＴｉの
炭化膜の組成はＴｉＣに限るものではなく微量（不可
避）の添加物、不純物等が含まれたものでも上記実施例
と同様の作用効果が得られることは勿論である。また、
下地膜はＴｉＣＮに限るものではなく、例えばＴｉＮ膜
上に本発明のＴｉの炭化膜を成膜した場合も上記実施例
と同様の作用効果が得られた。また、工具の形状はスロ
ーアウェイ型の切削工具に限るものではなく、他の形状
例えばエンドミル形状等他の形状であっても同様の効果
が得られ、ロール等の耐摩耗材においても同様の効果が
確認された。
折強度ＰＲ（１１１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２
０）、ＰＲ（３１１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（３
１１）あるいはＰＲ（１１１）のいずれかを最も大きく
することにより切削耐久特性の優れた炭化チタン・酸化
膜被覆工具を得られることがわかる。本発明ではＴｉの
炭化膜の組成はＴｉＣに限るものではなく微量（不可
避）の添加物、不純物等が含まれたものでも上記実施例
と同様の作用効果が得られることは勿論である。また、
下地膜はＴｉＣＮに限るものではなく、例えばＴｉＮ膜
上に本発明のＴｉの炭化膜を成膜した場合も上記実施例
と同様の作用効果が得られた。また、工具の形状はスロ
ーアウェイ型の切削工具に限るものではなく、他の形状
例えばエンドミル形状等他の形状であっても同様の効果
が得られ、ロール等の耐摩耗材においても同様の効果が
確認された。
【００３１】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、皮膜の
密着性が良く、機械特性の優れた長寿命の炭化チタン・
酸化膜被覆工具が実現でき、極めて有用なものである。
密着性が良く、機械特性の優れた長寿命の炭化チタン・
酸化膜被覆工具が実現でき、極めて有用なものである。
【図１】本発明に係わる炭化チタン・酸化膜被覆工具の
等価Ｘ線回折強度比の一例を示す図である。
等価Ｘ線回折強度比の一例を示す図である。
【図２】本発明に係わる炭化チタン・酸化膜被覆工具の
Ｘ線回析パターンの一例を示す図である。
Ｘ線回析パターンの一例を示す図である。
【図３】本発明に係わる炭化チタン・酸化膜被覆工具の
Ｘ線回析パターンの他の例を示す図である。
Ｘ線回析パターンの他の例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 植田 広志 千葉県成田市新泉13番地の２日立ツール株 式会社成田工場内 (72)発明者 島 順彦 千葉県成田市新泉13番地の２日立ツール株 式会社成田工場内
Claims (5)
- 【請求項１】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を有しその少なくとも一層がチタンの炭化物からな
るとともに、前記皮膜表面にチタンの炭酸化物または炭
窒酸化物からなる層を形成し、さらに前記チタンの炭酸
化物または炭窒酸化物からなる層を介して酸化膜を形成
した炭化チタン・酸化膜被覆工具において、 前記チタンの炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１１
１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（３１１）が最も大き
いことを特徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具。 - 【請求項２】 基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ
族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、並びに酸化アルミ
ニウムの二種以上の多層皮膜を有しその多層皮膜の基体
表面側から第二層以降の少なくとも一層がチタンの炭化
物からなるとともに、前記皮膜表面にチタンの炭酸化物
または炭窒酸化物からなる層を形成し、さらに前記チタ
ンの炭酸化物または炭窒酸化物からなる層を介して酸化
膜を形成した炭化チタン・酸化膜被覆工具において、 前記チタンの炭化物層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１１
１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１），ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（１１１）が最も大き
いことを特徴とする炭化チタン・酸化膜被覆工具。 - 【請求項３】 前記酸化膜がα型酸化アルミニウムを主
とする酸化膜で形成されていることを特徴とする請求項
１または２に記載の炭化チタン・酸化膜被覆工具。 - 【請求項４】 前記酸化膜の表面にチタンの窒化膜が形
成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かに記載の炭化チタン・酸化膜被覆工具。 - 【請求項５】 周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭
化物、窒化物、炭窒化物のうちの少なくとも一種以上と
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのうちの少なくとも
一種以上とよりなる超硬質合金を基体とすることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれかに記載の炭化チタン・
酸化膜被覆工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7750497A JPH10263904A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 炭化チタン・酸化膜被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7750497A JPH10263904A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 炭化チタン・酸化膜被覆工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10263904A true JPH10263904A (ja) | 1998-10-06 |
Family
ID=13635804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7750497A Withdrawn JPH10263904A (ja) | 1997-03-28 | 1997-03-28 | 炭化チタン・酸化膜被覆工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10263904A (ja) |
-
1997
- 1997-03-28 JP JP7750497A patent/JPH10263904A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040216 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20040913 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060315 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060323 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060519 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060825 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20060908 |