JPH10273778A

JPH10273778A - 酸化アルミニウム被覆工具

Info

Publication number: JPH10273778A
Application number: JP9644697A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ishii; 敏夫石井; Masayuki Gonda; 正幸権田; Hiroshi Ueda; 広志植田; Nobuhiko Shima; 順彦島
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Hitachi Tool Engineering Ltd
Current assignee: Moldino Tool Engineering Ltd; Proterial Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-13
Anticipated expiration: 2017-03-31
Also published as: JP3544450B2

Abstract

(57)【要約】【課題】 α型酸化アルミニウムを主とする酸化膜１と
その下地（基体側の膜）である非酸化膜３との間にあり
両膜に直接接触する薄い結合層２の両界面の密着性ある
いは結合層２自体の機械強度を高めることにより、切削
特性等の品質が安定した長寿命の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、酸化物、酸炭化
物、酸窒化物および酸炭窒化物のいずれか一種の単層皮
膜または二種以上からなる多層皮膜、並びに結合層とα
型酸化アルミニウムを主とする酸化膜とが形成されてい
る酸化アルミニウム被覆工具において、前記結合層が針
状および／または棒状の突起を持つ組織を有しているこ
とを特徴とする酸化アルミニウム被覆工具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削用及び耐摩耗
用の酸化アルミニウム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。

【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。炭化物、窒化物、炭窒化物等からなる非酸
化膜の欠点は酸化され易いことであり、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。

【０００４】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、酸化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】このため従来より、前記非酸化膜の表面を
酸化させ酸化膜生成の基点を形成した後に酸化アルミニ
ウムを形成することにより１０００〜１０２０℃と比較
的低温でα型酸化アルミニウムを得る手法が常用されて
いる。図３はこのような非酸化膜と酸化膜の界面近傍を
模式的に示したものであり、基体側に形成された非酸化
膜３とα型酸化アルミニウムを主とする酸化膜１との間
に結合層２が存在している。上記の通り結合層２は一般
に非酸化膜３の表面を酸化させることにより作製され、
その厚さは１μｍ以下と薄い。このため、一見非酸化膜
３の上に直接酸化膜１が形成されているように見える
が、本発明では非酸化膜３上に形成された酸化層をその
機能と特性を明確にするためその製法に関わらず全て結
合層２として表記する。

【０００６】上記のように結合層２を非酸化膜３表面の
酸化により形成した後に成膜したα型酸化アルミニウム
を主とする酸化膜１は密着強度が充分ではなく、切削時
に酸化膜１がその下地である非酸化膜３から早期に剥が
れる事故が発生することがある。このためα型酸化アル
ミニウムを主とする酸化膜１と基体側に形成された非酸
化膜３との間の密着強度を高めるために結合層２の形成
方法に種々の工夫がなされてきた。

【０００７】例えば、特開平６−３１６７５８号では鋳
鉄に対する切削性能を向上させるため、下地にＴｉＣＮ
層（図３の３）を形成した後、酸化ポテンシャルがＨ₂
Ｏの２０ｐｐｍ未満の濃度であるＨ₂キャリアガスを用
い、ＣＯ₂、ＣＯ及びＡｌＣｌ₃の順序に反応ガスを順次
供給することによりアルミナの核形成を開始させ、核形
成時の温度を約１０００℃にしてα−アルミナ膜を形成
することにより、(０１２)面からの等価Ｘ線強度ＴＣ
（０１２）が１．３より大きいアルミナ層を提案してい
る。この場合、ＴｉＣＮ層（図３の３）の表面にまず酸
化ポテンシャルがＨ₂Ｏの２０ｐｐｍ未満の濃度である
Ｈ₂キャリアガスおよびＣＯ₂ガス、ＣＯガスを流すこと
によりＴｉＣＮ層表面が酸化されることにより結合層
（図３の２）が形成され、その後、更にＡｌＣｌ₃を加
えて流すことによりα−アルミナ膜が形成されているも
のと考えられる。

【０００８】また、他の工夫としては、耐摩耗性と耐欠
損性を高めるために、Ｘ線回折で（２２０）面に最強ピ
ークが現れるＴｉの炭化物、炭窒化物、および炭窒酸化
物のうちの一種の単層または二種以上の複層からなる内
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なる外層とで構成され
た表面被覆硬質合金製切削工具が特開昭６３−１９５２
６８により提案されている。

【０００９】しかし、これらの提案はいずれもＴｉＣＮ
層表面を酸化することにより結合層（図３の２）を形成
し、その後、更にＡｌＣｌ₃を加えて流すことによりα
−アルミナ膜を形成（特開平６−３１６７５８号）した
り、Ｘ線回折で（２２０）面に最強ピークが現れるＴｉ
の炭化物、炭窒化物、および炭窒酸化物のうちの一種の
単層または二種以上の複層からなる内層上に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
ルミニウムからなる外層を形成（特開昭６３−１９５２
６８）するものであり、結合層の組織の形状に関しては
何ら考慮されていない。また、特開昭６３−１９５２６
８はκ型酸化アルミニウムを主にする酸化膜を外層に用
いるものであり、α型酸化アルミニウムは従来例に記載
されているがその有効性が認められておらず、一般にＴ
ｉＣ膜等との密着性の高いκ型酸化アルミニウムに対し
て密着性が劣り、膜剥がれを生じやすいα型酸化アルミ
ニウムには適用出来ないものである。また、その内層の
Ｘ線回折の最強ピークを（２２０）面とのみ規定してお
り他の（１１１）面、（３１１）面に関しては考慮され
ていない。

【００１０】また、酸化アルミニウムの下層の結晶粒の
形状を規定したものとしては特開平７−３２８８０８、
特開平７−３２８８０９、特開平７−３２８８１０、特
開平７−３３１４４３、特開平８−１４１０、特開平８
−１４１１があるがいずれもκ型酸化アルミニウムを主
とする酸化膜に関するものであり密着性が劣り、膜剥が
れを生じやすいα型酸化アルミニウムには適用出来ない
ものである。また、酸化層に直接接触する結合層中の酸
化層（例えばＴｉＣＯ、ＴｉＣＮＯ等。）はいずれも粒
状の結晶形状をもっており、唯一縦長状の結晶形状を持
つＴｉＣＮはその上には直接α型酸化アルミニウムを主
とする酸化膜を形成出来ないものである。

【００１１】また、酸化アルミニウムの下層の結晶形状
を規定したものとしては特開平７−３１４２０７があ
り、炭化チタンまたは炭窒酸化チタンからなる結晶粒が
粒状の組織を有する上層上に結晶粒が粒状の組織を有す
る酸化アルミニウムからなる最上層を形成した表面被覆
ＷＣ基超硬合金製切削工具が提案されているが、炭化チ
タンまたは炭窒酸化チタンの結晶粒形は粒状であり、針
状、棒状、板状のいずれでもなくアンカー効果等による
密着性の向上は期待出来ないものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は超硬等の
基板上にα型酸化アルミニウムを主とする酸化膜を含む
多層膜を形成して作製した切削工具を切削テストし、そ
の破損部を詳細に評価した結果、上記のようにα型酸化
アルミニウムを主とする酸化膜１が下地である非酸化膜
３との界面の結合層部分（図３の２）から剥がれたり、
酸化膜１自体にクラックが入り結晶粒が脱落したりして
いることがわかった。

【００１３】一般に、前記結合層２はＴｉＣ、ＴｉＮ、
ＴｉＣＮ膜等より成る非酸化膜３の表面をＨ₂ＯとＣＯ₂
との混合ガスで酸化することにより作製しているが次の
ような理由から品質の良いα型酸化アルミニウムを主と
した酸化膜被覆工具を安定して生産することは困難であ
る。即ち、結合層２成膜時に、ＣＯ₂等による酸化性ガ
スの濃度が高いと主にＴｉ₂Ｏ₃（Ｘ線パターンはＡＳＴ
ＭＮｏ．１０−６３参照）やＴｉ₃Ｏ₅（ＡＳＴＭＮ
ｏ．１１−２１７）あるいはＴｉＯ₂（ＡＳＴＭファイ
ルＮｏ．２１−１２７６）が形成され、下地との密着
強度が低く、酸化層（結合層）自体がもろく機械強度が
低くなる欠点が生じる。一方、ＣＯ₂等による酸化性ガ
スの濃度を下げてＴｉ₂Ｏ₃、Ｔｉ₃Ｏ₅、ＴｉＯ₂が形成
されないように非酸下膜３の酸化を行うと下地であるＴ
ｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の非酸化膜３表面の酸化が不
十分になり、酸化アルミニウムの成膜温度が１０２０℃
以下ではκ型酸化アルミニウムが形成されα型酸化アル
ミニウムが安定して形成されず、一方酸化アルミニウム
の成膜温度を１０３０℃以上にするとα型酸化アルミニ
ウムを主とする酸化膜１の粒径が粗大化するとともに、
中心線平均面粗さＲａや最大面粗さＲｍａｘも荒くなり
被覆工具の特性が低下する欠点が生じる。

【００１４】上記問題を踏まえて、本発明が解決しよう
とする課題は、α型酸化アルミニウムを主とする酸化膜
１とその下地（基体側の膜）である非酸化膜３との間に
あり両膜に直接接触する薄い結合層２の両界面の密着性
あるいは結合層２自体の機械強度を高めることにより、
切削特性等の品質が安定した長寿命の酸化アルミニウム
被覆工具を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明らは上記課題を解
決するために先に特願平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、下地であるＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等の非酸
化膜３とα型酸化アルミニウムを主とする酸化膜１との
間に形成する薄い結合層２を下記のように改質すること
で非酸化膜３およびα型酸化アルミニウムを主とする酸
化膜１との密着性が改善され、上記問題点が解消するこ
とを見出し、本発明に想到した。

【００１６】すなわち本発明は、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、
酸化物、酸炭化物、酸窒化物および酸炭窒化物のいずれ
か一種の単層皮膜または二種以上からなる多層皮膜、並
びに結合層とα型酸化アルミニウムを主とする酸化膜と
が形成されている酸化アルミニウム被覆工具において、
前記結合層が針状および／または棒状の突起を持つ組織
を有していることを特徴とする酸化アルミニウム被覆工
具である。また、基体表面に周期律表のIVａ、Ｖａ、VI
ａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物、酸炭化
物、酸窒化物および酸炭窒化物のいずれか一種の単層皮
膜または二種以上からなる多層皮膜、並びに結合層とα
型酸化アルミニウムを主とする酸化膜とが形成されてい
る酸化アルミニウム被覆工具において、前記結合層が板
状組織を有していることを特徴とする酸化アルミニウム
被覆工具である。また、前記結合層が立方晶であること
を特徴とする酸化アルミニウム被覆工具である。また、
前記結合層が基体表面の接線と平行方向に（１１１）
面、（２２０）面、（３１１）面の配向が強く、（２０
０）面の配向が相対的に弱いことを特徴とするものであ
る。また、前記結合層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（２０
０）がＰＲ（１１１）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１）のいずれかよりも小さいことを特徴とするものであ
る。また、前記結合層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（１１
１）、ＰＲ（２００）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１）、ＰＲ（２２２）のうちＰＲ（３１１）あるいはＰ
Ｒ（１１１）が最も大きいことを特徴とするものであ
る。また、前記結合層（図３の２）の結晶粒がツイン構
造を持っていることを特徴とするものである。また、前
記結合層（図３の２）の[１１０]結晶軸と前記酸化膜
（図３の１）を主に構成するα型酸化アルミニウムの
（１００）面に垂直な軸とが略平行であることを特徴と
するものである。また、前記各膜間の密着性が高まるよ
うに、前記結合層（図３の２）の（１１１）面格子縞と
前記酸化膜（図３の１）を主に構成するα型酸化アルミ
ニウムの（００３）面格子縞とが界面において連続して
いることを特徴とするのものである。ここで、格子縞と
は、透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）で結晶を高倍率で観察し
たときに得られる格子像の縞模様の縞のことを云う。二
つ以上の相接する膜（結晶）の格子像を撮影しようとし
た時、これらの膜の結晶方位が共に透過電子顕微鏡の入
射ビームと大略平行な時にのみ両者の結晶の格子像が同
時に観察される。α型酸化アルミニウムを主とする酸化
膜１の格子縞と結合層２の格子縞とが界面において連続
しているということは即ち両結晶の結晶方位が共に入射
ビームに大略平行であり、α型酸化アルミニウムを主と
する酸化膜１と結合層２の両者がエピタキシャルの関係
にあることを示している。両膜の結晶方位が平行でなく
片一方の結晶方位のみが透過電子顕微鏡の入射ビームに
平行なときは、その結晶のみの格子像が得られ、平行で
ないもう片一方の結晶の格子像は得られない。また、両
膜の結晶方位が平行であっても両膜が直接接触しておら
ず他の物質が介在している場合には、両膜の格子像は得
られるものの間にある介在物により格子縞が途中で中断
し両者の格子縞は連続しない。また、本発明は結合層の
表面付近において大略二つの三角形の境界上に板状、針
状、棒状のいずれか一種または二種以上の結晶が形成さ
れている組織を有していることを特徴とするものであ
る。また、本発明はα型酸化アルミニウムを主とする酸
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
徴とするものである。また、本発明は周期律表のIVａ、
Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のいずれ
か一種または二種以上とＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、
Ｃｒのいずれか一種または二種以上とを主体とする超硬
質合金を基体とすることを特徴とする酸化アルミニウム
被覆工具である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳説する。図１は
代表的な本発明の被覆工具においてα型酸化アルミニウ
ムを主とする酸化膜（図３の１）とこの酸化膜に直接接
触しているＴｉＣ／ＴｉＣＯ結合層（図３の２）との界
面近傍を（株）日立製作所製の透過電子顕微鏡（Ｈ−９
０００ＵＨＲ）により４００万倍で観察したものの一例
である。この本発明品は後述の実施例１の条件で基体表
面にＴｉＮとＴｉＣＮを成膜した後、ＴｉＣ層を薄く成
膜しそのまま連続してＴｉＣの成膜に用いた構成ガスに
さらにＣＯ₂ガスを追加して反応させてＴｉＣＯ層を成
膜することによりＴｉＣ層/ＴｉＣＯ層よりなる結合層
を作製した後、その表面上にα型酸化アルミニウムを成
膜したものである。また、図２は図１に対応した模式図
である。図１から求めた格子縞間隔と同箇所の透過電子
線回折像や電子線エネルギー損失分析（ＥＥＬＳ）の結
果および後述の図５等から、図１の中央部の結合層２の
針状、棒状または板状結晶はＴｉ、Ｃ、Ｏからなり結晶
構造が立方晶であるＴｉＣＯであること、およびその両
側（図２で示される１−１、１−２）はＡｌとＯとから
なり結晶構造が六方晶であるα−Ａｌ₂Ｏ₃であることが
確認された。すなわち、図１の右側から左方向に順に、
α型酸化アルミニウムを主とする酸化膜１−１、この酸
化膜１−１と結合層２との界面４、結合層２、結合層２
内の双晶（すなわちツイン構造部）の境界５、結合層
２、α型酸化アルミニウムを主とする酸化膜１−２が写
っている。また、格子縞間隔および格子縞間の角度を解
析した結果、格子縞６はＴｉＣＯの（１１１）結晶面か
らなり、格子縞７はα−Ａｌ₂Ｏ₃の（００３）結晶面か
らなることが確認された。さらに、ＴｉＣＯ結晶粒はそ
の中央部の直線状界面（図２の５で示される部分）で二
つに分かれておりツイン構造を持つことがわかる。ま
た、図２の２で示される部分はＴｉＣＯの[１１０]結晶
軸方向から、図２の１−１で示される部分はα−Ａｌ₂
Ｏ₃の（１００）面に垂直な軸方向から各々電子線を入
射したときに観察される結晶組織を示しており、両者が
同時に観察されていることからＴｉＣＯの[１１０]結晶
軸とα−Ａｌ₂Ｏ₃の（１００）面に垂直な軸とが略平行
になっていることがわかる。また、図１、図２よりＴｉ
ＣＯの（１１１）面による格子縞６とα−Ａｌ₂Ｏ₃の
（００３）面による格子縞７とがＴｉＣＯとα−Ａｌ₂
Ｏ₃の１−１との界面４において連続であることがわか
る。

【００１８】次に、本発明品の代表的な皮膜部分を試料
面にして２θ−θ走査法のＸ線回析方法により測定を行
った。Ｘ線源にはＣｕのＫα１（波長λ＝１．５４０５
Ａ）を用いた。図４はこのＸ線回折結果を示したもので
ある。図４より本発明品の結合層はＴｉＣと同じ立方晶
構造を持ち面間距離即ち２θ値もほとんどＴｉＣと同じ
であり、（１１１）面、（２２２）面、（３１１）面の
Ｘ線回折強度が強く、（２００）面のＸ線回折強度が弱
いことがわかる。ここで、結合層のＸ線回折パターンを
測定する時、酸化膜等の膜厚が厚く結合層のＸ線回折強
度が充分とれない場合は、酸化膜表面を軽く研磨し酸化
膜の膜厚を薄くした状態でＸ線回折することで結合層の
Ｘ線回折強度を確保しても良い。

【００１９】結合層の（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（ｈｋｌ）面に
よる等価ピーク強度ＰＲ（ｈｋｌ）を定義した。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（ＰｏｗｄｅｒＤｉｆｆｒａｃｔｉｏ
ｎＦｉｌｅＰｕｂｌｉｓｈｅｄｂｙＪＣＰＤＳ
ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｅｎｔｅｒｆｏｒ
ＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＤａｔａ）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。ＰＲ（ｈｋｌ）は、ＡＳＴＭのデータに記載された
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（ｈｋｌ）値が大きい程（ｈｋ
ｌ）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）方向に測定サンプルが配向していること
を示す。ＰＲ（ｈｋｌ）＝｛Ｉ（ｈｋｌ）/I₀（ｈｋｌ）｝／[Σ
｛Ｉ（ｈｋｌ）/I₀（ｈｋｌ）｝/５] 但し、（ｈｋｌ）＝（１１１）、（２００）、（２２
０）、（３１１）、（２２２）図４等より、結合層のＰＲ（ｈｋｌ）を測定すると後述
の実施例（表１、図１５）で詳説するように、本発明品
の結合層のＰＲ（１１１）値、ＰＲ（２２０）値とＰＲ
（３１１）値とが大きく、ＰＲ（２００）値は小さい値
に留まり、（２００）面の配向が弱く、（１１１）、
（２２０）、（３１１）面への配向が強いことがわか
る。なお、結合層の配向は透過電子顕微鏡を用いて結合
層の複数個の結晶粒子をその結合層と大略垂直方向から
電子線回折像を取り解析することによっても求められ
る。この場合、１０個の結晶粒子を観察し、その過半が
（１１１）、（２２０）、（３１１）面からなり（２０
０）面が３個以下であれば（２００）面の配向が小さい
と考えられる。

【００２０】本発明品のα型酸化アルミニウムを主とす
る酸化膜の密着性や機械特性が優れる理由は明確ではな
いが次のことが考えられる。本発明品のα型酸化アルミ
ニウムを主とする酸化膜は図１のように結合層２の形状
が針状、棒状または板状結晶の形を示しており、そのま
わりにα型酸化アルミニウム１が形成されることにより
いわゆるアンカー効果が期待される。また、結合層２の
[１１０]軸とα型酸化アルミニウム１の（１００）面に
垂直な軸とがミクロ観察可能な略平行関係にある、ある
いは、ＴｉＣＯの（１１１）面格子縞６とα型酸化アル
ミニウムの（００３）面格子縞７とが連続であること、
すなわち、結合層２からα型酸化アルミニウム１がエピ
タキシャルに成長していることにより両者の密着性が優
れることが期待される。結合層２がＴｉ、Ｃ、Ｎ、Ｏ等
からなる立方晶であることで立方晶であるＴｉＣ、Ｔｉ
ＣＮ、ＴｉＮ等の下地膜（図３の３）とエピタキシャル
関係になり易く、下地膜３との密着性が確保でき、しか
も機械強度が低くその部分から膜剥がれが生じ易くなる
Ｔｉ₂Ｏ₃（結晶構造は三方晶系）、Ｔｉ₃Ｏ₅（結晶構造
は単斜晶系）あるいはＴｉＯ₂（結晶構造は斜方晶系）
を結合層に用いることを避けることができる。また、結
合層（図３の２）が（１１１）、（３１１）、（２２
０）面方向に配向し、（２００）面方向の配向が弱いこ
と、あるいは、結合層２がツイン構造を持つことによ
り、結合層２の表面付近が針状あるいは板状の結晶構造
を取り易くなり、前記の様にアンカー効果により酸化膜
（図３の１）との密着性が高まったものと考えられる。
なお、上記内容は結合層あるいはα型酸化アルミニウム
の界面付近の全ての領域で成立する必要はなく、透過電
子顕微鏡により結合層近傍を５万倍で観察したときに上
記内容が成立した部分が局部的に存在すれば、本発明に
よる優れた作用効果を獲得することが可能である。ま
た、結合層２の表面付近において大略が三角形の一辺を
共有した二つの三角形の境界上に板状または針状、棒状
の結晶が形成されている組織を有していることにより、
結合層が（１１１）、（３１１）、（２２０）面方向に
配向し（２００）面方向の配向が弱くなる、あるいは、
結合層２がツイン構造を持ち易くなり、結合層２の表面
の針状、棒状あるいは板状の形状を持つ結晶粒子による
アンカー効果により高い密着性が得られ、膜剥がれを起
こし難く、長寿命の酸化アルミニウム被覆工具を得るこ
とができる。結合層２の表面付近の組織は結合層２を成
膜後その上の酸化膜等を成膜せず、その試料表面の組織
を電界放射型走査電子顕微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）で観察す
ることにより確かめられる。あるいは結合層２上に酸化
膜等を成膜した後でも試料の裏、表面を研磨しミリング
加工した後結合層近傍を電界放射型走査電子顕微鏡（Ｆ
Ｅ−ＳＥＭ）あるいは透過電子顕微鏡で観察することに
よっても確かめられるが、この場合は結合層の一部しか
観察されないため、大略三角形状の組織や板状、針状、
棒状の結晶粒子の断面が観察されることにより上記組織
を持つことが確認できる。

【００２１】本発明のα型酸化アルミニウムを主とする
酸化膜は、必ずしも最外層である必要はなく、α型酸化
アルミニウムを主とする酸化膜の上に更に少なくとも一
層のチタン化合物（例えばＴｉＮ層等。）を被覆しても
良い。

【００２２】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、α型酸化アルミニウムを主とする酸
化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。酸化膜はα型
酸化アルミニウム単相に限るものではなく、α型酸化ア
ルミニウムが主であれば、他の酸化物、例えばα型酸化
アルミニウムとκ型酸化アルミニウムとの混合膜や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、他の構造の酸化
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
同様の作用効果を得ることが可能である。なお、本発明
のα型酸化アルミニウムを主とする酸化膜とは、８０ｖ
ｏｌ％以上のα型酸化アルミニウム（α−Ａｌ₂Ｏ₃）を
含むものをいう。

【００２３】次に本発明による酸化アルミニウム被覆工
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ことは言うまで
もない。

【００２４】（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℃で成膜することにより非酸化膜（図３の３）を形
成した後、９５０〜１０２０℃でＨ₂キャリヤーガスと
ＴｉＣｌ₄ガスとＣＨ₄ガスとをトータル２，２００ｍｌ
／分を５〜３０分間流してまず成膜し、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５〜３０分間成膜することによりＴｉＣ層
とＴｉＣＯ層とが薄く積層されたＴｉＣ/ＴｉＣＯ結合
層（図３の２−１、２−２）を作製した。その後、続い
てＡｌ金属小片を詰め３５０℃に保温した小筒中にＨ₂
ガスを３１０ｍｌ／分とＨＣｌガス１３０ｍｌ／分とを
流すことにより発生させたＡｌＣｌ₃ガスとＨ₂ガス２ｌ
／分とＣＯ₂ガス１００ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内に流し
１０１０〜１０２０℃で反応させることにより所定の厚
さの酸化アルミニウム膜（図３の１）を成膜し本発明品
を作製した。

【００２５】図５は実施例１の代表的な酸化アルミニウ
ム被覆工具において観察された、α型酸化アルミニウム
を主とする酸化膜（図３の１に対応。）、結合層（図３
の２に対応。）、下地膜（図３の３に対応。）近傍の透
過電子顕微鏡（ＴＥＭ）写真の一例である。また、図６
は図５に対応した模式図である。図５、図６より、非酸
化膜であるＴｉＣＮの結晶粒（図６の３はその一部）上
に結合層（図６の２はその一部）が形成されその上にα
型酸化アルミニウムを主とする酸化膜（図６の１はその
一部）が形成されている。図６に示される２ａ、２ｂ部
分から図５の本発明の結合層２が平坦部とともに針状、
棒状、または板状の突起形状を一部に持つことがわか
る。ここで、図５の透過電子顕微鏡写真は成膜面の膜断
面を厚さ２０μm以下に研磨した後更にイオンミリング
により膜断面の厚さを極端に薄くした状態で電子線を膜
断面を透過させることによって観察したものである。こ
のため、結合層の針状、棒状、または板状等の突起部分
が観察される確率は低く、図５のように結合層２と酸化
膜１との大部分の界面が平坦に写り、突起形状部は一部
（２ａ、２ｂ）にのみ観察される結果になっている。図
５のように、一視野に一乃至二箇所の突起部分が観測さ
れると言うことはかなりの頻度で針状、棒状、または板
状の突起部分が結合層２中にあると考えられる。なお、
上記図１は図５の２ａ部、すなわち、α型酸化アルミニ
ウムを主とする酸化膜１と結合層２との界面近傍の格子
像写真を示したものである。したがって、上記図１、図
５より本発明品の結合層２が立方晶の結晶構造を持ち、
その一部は針状、棒状または板状結晶の形状を示してお
り、そのまわりにα型酸化アルミニウム１が形成されて
いること、また、結合層２がツイン構造を持っているこ
と、また、結合層２の[１１０]軸とα型酸化アルミニウ
ム１の（１００）面に垂直な軸とが略平行関係にあり、
ＴｉＣＯの（１１１）面格子縞６とα型酸化アルミニウ
ムの（００３）面格子縞７とが界面４において連続であ
ること、すなわち、結合層２からα型酸化アルミニウム
の１−１部分がエピタキシャルに成長していることがわ
かる。また、この実施例１で作製した被覆膜の代表的な
Ｘ線回折結果は上記図４に示したものである。図４から
求めた結合層の測定値、各ピークの測定値ＩとＡＳＴＭ
ファイルに記載されている強度値Ｉ₀との比Ｉ／Ｉ₀、
式（１）により求めた等価Ｘ線強度比ＰＲ（ｈｋｌ）値
を表１にまとめた。また、図１５のデータ曲線（ａ）
は、図４および表１から求めたＰＲ（ｈｋｌ）値を図示
したものである。図４、表１、図１５のデータ曲線
（ａ）より、実施例１で作製した代表的な本発明品の結
合層は（２００）面のＩ／Ｉ₀値が０．５１、ＰＲ（２
００）値が０．１０と小さく（２００）面の配向が弱い
こと、および（３１１）面、（２２０）面、（１１１）
面の順に配向が強いことがわかる。なお、表１に記した
２θの値はＸ線源にＫα１線を用いた時に得られる２θ
値をＡＳＴＭに記載されているＴｉＣのｄ定数から計算
したものである。実測される２θ値はその前後で微妙に
異なるため、図４等において結合層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、Ｔ
ｉＣＮのピーク、α-Al₂O₃、κ-Al₂O₃のピーク等との位
置関係も考慮して決定した。

【００２６】

【表１】

【００２７】（実施例２）上記実施例１と同様の手順
で、０．３μｍ厚さのＴｉＮを９００℃で、６μｍ厚さ
のＴｉＣＮ膜を９００℃で各々形成した後、ＴｉＣ／Ｔ
ｉＣＯ結合層を９５０〜１０１０℃で成膜した。次い
で、ＡｌＣｌ₃ガスとＨ₂ガス２ｌ／分とＣＯ₂ガス１０
０ｍｌ／分およびＨ₂Ｓガス８ｍｌ／分とをＣＶＤ炉内
に流し１０１０℃で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Ｎ
₂ガス１．３ｌ／分を流し１０１０℃で窒化チタニウム
膜を形成した本発明の酸化アルミニウム被覆工具を作製
した。また、結合層の成膜状態を観察するために、上記
と同一の条件でＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ／ＴｉＣＯ結
合層までを成膜した後、酸化アルミニウム膜を成膜せず
に試料を取り出しその試料表面を電界放射型走査電子顕
微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察した結果を図１１の組
織写真に示した。また、図１１に対応した模式図を図１
２に示した。図１１、図１２より、この実施例２でＴｉ
Ｎ，ＴｉＣＮ，ＴｉＣ／ＴｉＣＯ結合層まで成膜した状
態で観察した結合層表面は大略三角形の一辺を共有した
二つの三角形（例えば、図１２の２ｃ、２ｄで示される
部分）の境界線上に板状または針状、棒状の結晶（例え
ば、図１２の２ｅで示される部分）が成長していること
がわかる。透過電子顕微鏡で観察した結果、この三角形
の結晶粒子は（１１１）面あるいは（３１１）面が基体
表面の接線と大略平行方向に成長したものであり、二つ
の三角形の境界上に成長した板状または針状、棒状の結
晶粒子は主に（１１０）面が三角形の結晶粒子の（１１
１）面や（３１１）面と大略垂直方向に成長しているこ
とが確認された。また、このＴｉＣ／ＴｉＣＯ結合層ま
で成膜した試料のＸ線回折パターンを実施例１と同様の
条件で測定した結果を図１３に示した。図１３から求め
た結合層の各ピークの測定値ＩとＡＳＴＭファイルに記
載されている強度値Ｉ₀との比Ｉ／Ｉ₀、ＰＲ（ｈｋ
ｌ）値を表２にまとめた。図１５のデータ曲線（ｂ）
は、図１３および表２から求めたＰＲ（ｈｋｌ）値を図
示したものである。図１３、表２、図１５のデータ曲線
（ｂ）より、本結合層は（２００）面のＩ／Ｉ₀値が
４．６８、ＰＲ（２００）値が０．２８と低く（２０
０）面の配向が弱いこと、および（１１１）面、（３１
１）面、（２２０）面の順に配向が強いことがわかる。

【００２８】

【表２】

【００２９】図７は実施例２において結合層の上にその
まま更に酸化膜と窒化チタニウム膜を形成した本発明の
被覆工具のミクロ組織の一例を示すものであり、α型酸
化アルミニウムを主とする酸化膜（図３の１に対応。）
と結合層（図３の２に対応。）近傍の透過電子顕微鏡
（ＴＥＭ）写真（倍率３０万倍）である。また、図８は
図７に対応した模式図である。図７、図８より、結合層
２の一部が針状、棒状、ないしは板状の突起形状（図８
の２ｆで示される部分）を示し、ツイン構造（双晶）を
持ち、α型酸化アルミニウムを主とする酸化膜１がその
まわりに形成されていることがわかる。図９は図７の２
ｆ部近傍を倍率３００万倍に拡大して観察したものであ
り、左方向が膜表面方向である。また、図１０は図９に
対応した模式図である。図９、図１０ではその上から下
に向かって上記図２と同様に順に、α型酸化アルミニウ
ムを主とする酸化膜１、α型酸化アルミニウムを主とす
る酸化膜１と結合層２との界面４、結合層２、結合層２
の双晶の境界５、結合層２、α型酸化アルミニウムを主
とする酸化膜１が写っている。そして、図９の結合層２
がツイン構造を持ち、結合層２の格子縞９と酸化膜１の
格子縞１０とが連続であることが図９の上右側の界面
（図１０で４と記されている部分）近傍からわかる。ま
た、この本発明品のＸ線回折パターンを実施例１と同一
の条件で測定した結果を図１４に示した。図１４から求
めた結合層の測定値、各ピークの測定値ＩとＡＳＴＭフ
ァイルの強度値Ｉ₀との比Ｉ／Ｉ₀、ＰＲ（ｈｋｌ）値
を表３にまとめた。図１５のデータ曲線（ｃ）は、図１
４および表３から求めたＰＲ（ｈｋｌ）値を図示したも
のである。図１４、表３、図１５のデータ曲線（ｃ）よ
り、本結合層は（２００）面のＩ／Ｉ₀値が０．８６、
ＰＲ（２００）値が０．０８と低く（２００）面の配向
が弱いこと、および（１１１）面、（３１１）面、（２
２０）面の順に配向が強いことがわかる。

【００３０】

【表３】

【００３１】次に、実施例１および実施例２の条件で製
作した本発明品の切削工具各５個を用いて、鋳物の被削
材を以下の条件で１時間連続切削試験した後に酸化アル
ミニウム被覆膜の剥離状況を倍率２００倍の光学顕微鏡
により観察し、評価した。被削材ＦＣ２５（ＨＢ２３０）切削速度３００ｍ／ｍｉｎ送り０．３ｍｍ／ｒｅｖ切り込み２．０ｍｍ水溶性切削油使用この切削試験の結果、上記本発明品はいずれも１時間連
続切削後もアルミナ膜の剥離が見られず切削工具として
優れていることが判明した。また、上記本発明品の切削
工具各５個を以下の条件で断続切削し、１，０００回衝
撃切削後に刃先先端の欠け状況を倍率５０倍の実体顕微
鏡で観察し、評価した。被削材ＳＣＭ材切削条件１００ｍ／ｍｉｎ送り０．３ｍｍ／ｒｅｖ切り込み２．０ｍｍ切削試験後、上記本発明品はいずれも刃先に欠損不良を
発生すること無く使用でき、長寿命であった。

【００３２】（従来例１）結合層の作製方法の差異によ
るα型酸化アルミニウムを主とする酸化膜の密着性およ
び切削特性への影響を明らかにするために、本発明品と
同様に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の表面に０．３μｍ厚さのＴ
ｉＮ膜と６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を形成した後、Ｈ₂キ
ャリヤーガスとＴｉＣｌ₄ガスとＣＨ₄ガスを原料ガスに
用い１０１０℃で５〜３０分間反応させＴｉＣ膜を成膜
した後、ＴｉＣｌ₄ガスとＣＨ₄ガスとを止め、作製した
ＴｉＣ膜上にＨ₂キャリヤーガスとＣＯ₂ガスとを流して
１０１０℃で１５分間ＴｉＣ膜を酸化することにより結
合層を作製した。その後、実施例１と同一の条件で１０
２０℃でＨ₂ガス、ＡｌＣｌ₃ガスおよびＣＯ₂ガスによ
り所定の厚さの酸化アルミニウム膜を成膜した従来の酸
化アルミニウム被覆工具を作製した。

【００３３】従来例１において、結合層を作製した後、
１０２０℃でＨ₂ガス、ＡｌＣｌ₃ガスおよびＣＯ₂ガス
により酸化アルミニウム膜を作製した従来品の結合層近
傍を透過電子顕微鏡で観察したところ、結合層とα型酸
化アルミニウムとの界面には針状、棒状あるいは板状の
突起形状を示す結晶は見られなかった。

【００３４】また、従来例１で作製した酸化アルミニウ
ム被覆工具の表面の酸化アルミニウム層を研磨により薄
くした後上記２θ−θ法によりその皮膜のＸ線回折を行
ったところ、結合層ではＴｉ₂Ｏ₃（三方晶系）、Ｔｉ₃
Ｏ₅（単斜晶系）のＸ線回折ピークが観察され、立方晶
系の結合層を示すＸ線回折ピークは観察されなかった。

【００３５】（従来例２）また、従来例１と同様にして
結合層を作製した後、１０１０℃でＡｌＣｌ₃ガス、Ｈ₂
ガス、ＣＯ₂ガス、Ｈ₂Ｓガスにより所定の厚さの酸化ア
ルミニウム膜を成膜し、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形成した従来の被覆工
具を作製した。また、結合層の成膜状態を観察するため
に、上記従来例１と同一の条件でＴｉＮ、ＴｉＣＮ、結
合層までを成膜した後、酸化アルミニウム膜を成膜せず
に試料を取り出しその試料表面を電界放射型走査電子顕
微鏡（ＦＥ−ＳＥＭ）により観察したところ、結合層表
面には粒状の結晶のみが観察され、上記本発明品で観察
されたような大略三角形の一辺を共有した二つの三角形
の境界上に板状または針状、棒状の結晶は観察されなか
った。また、作製したこの試料のＸ線回折を上記実施例
２と同一条件で行った結果、ＰＲ（２００）値が１以上
を示し、（２００）面の配向が強かった。

【００３６】従来例１、２で作製した切削工具各５個を
用いて上記実施例と同一の条件で連続切削試験を行った
結果、この従来例品はいずれも１０分間連続切削後に酸
化アルミニウム膜の剥離が見られた。また、従来例１、
２で作製した切削工具各５個を上記実施例と同一条件で
断続切削し、１，０００回衝撃切削後に刃先先端の欠け
状況を倍率５０倍の実体顕微鏡で観察した結果、いずれ
にも大きな欠けが発生しており、切削工具として劣って
いることが判明した。

【００３７】以上より、結合層の組織形態、配向および
格子縞等のミクロ組織を制御することにより高密着性の
酸化アルミニウム膜を被覆した工具を得られることがわ
かる。また、結合層の組成はＴｉＣ／ＴｉＣＯに限るも
のではなく、ＴｉＮ／ＴｉＮＯ、ＴｉＣＮ／ＴｉＣＮ
Ｏ、ＴｉＣ／ＴｉＣＮＯ、ＴｉＣＮ／ＴｉＣＯのいずれ
かまたはこれらを組み合わせた複数層でも上記実施例と
同様の作用効果が得られた。また、下地膜はＴｉＣＮに
限るものではなく、結合層中の非酸化膜（図３の２−
２、例えばＴｉＣ／ＴｉＣＯ結合層中のＴｉＣ）と同一
物（ＴｉＣ）でも上記実施例と同様の作用効果が得られ
た。

【００３８】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、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、酸化物、酸炭化物、酸窒化物および酸炭
窒化物のいずれか一種の単層皮膜または二種以上からな
る多層皮膜上に、針状、棒状、板状の突起を示す組織を
持つ結合層を介してα型酸化アルミニウムを主とする酸
化膜が形成されていることにより膜の密着性が良く、機
械特性の優れた長寿命の酸化アルミニウム被覆工具が実
現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる酸化アルミニウム被覆工具のセ
ラミック材料の組織写真の一例である。

【図２】図１に対応した模式図である。

【図３】酸化アルミニウム被覆工具の膜構成を説明する
ための模式図である。

【図４】本発明に係わる酸化アルミニウム被覆工具のＸ
線回析パターンの一例を示す図である。

【図５】本発明に係わる酸化アルミニウム被覆工具のセ
ラミック材料の組織写真の他の例である。

【図６】図５に対応した模式図である。

【図７】本発明に係わるセラミック材料の組織写真の一
例である。

【図８】図７に対応した模式図である。

【図９】図７の局部を拡大した本発明に係わるセラミッ
ク材料の組織写真である。

【図１０】図９に対応した模式図である。

【図１１】本発明に係わるセラミック材料（結合層表
面）の組織写真の一例である。

【図１２】図１１に対応した模式図である。

【図１３】本発明に係わる結合層以下の膜のＸ線回折パ
ターンの一例を示す図である。

【図１４】本発明に係わる酸化アルミニウム被覆工具の
Ｘ線回折パターンの他の例を示す図である。

【図１５】本発明に係わる結合層のＸ線回析強度比を示
す図である。

【符号の簡単な説明】

１酸化膜、２結合層、３非酸化膜（下地膜）。

───────────────────────────────────────────────────── 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

【特許請求の範囲】

【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、酸化物、酸炭化
物、酸窒化物および酸炭窒化物のいずれか一種の単層皮
膜または二種以上からなる多層皮膜、並びに結合層とα
型酸化アルミニウムを主とする酸化膜とが形成されてい
る酸化アルミニウム被覆工具において、前記結合層が針
状および／または棒状の突起を持つ組織を有しているこ
とを特徴とする酸化アルミニウム被覆工具。
【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、酸化物、酸炭化
物、酸窒化物および酸炭窒化物のいずれか一種の単層皮
膜または二種以上からなる多層皮膜、並びに結合層とα
型酸化アルミニウムを主とする酸化膜とが形成されてい
る酸化アルミニウム被覆工具において、前記結合層が板
状組織を有していることを特徴とする酸化アルミニウム
被覆工具。
【請求項３】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、酸化物、酸炭化
物、酸窒化物および酸炭窒化物のいずれか一種の単層皮
膜または二種以上からなる多層皮膜、並びに結合層とα
型酸化アルミニウムを主とする酸化膜とが形成されてい
る酸化アルミニウム被覆工具において、前記結合層が立
方晶であることを特徴とする酸化アルミニウム被覆工
具。
【請求項４】前記結合層が基体表面の接線と平行方向
に（１１１）面、（２２０）面、（３１１）面の配向が
強く、（２００）面の配向が相対的に弱いことを特徴と
する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の酸化アル
ミニウム被覆工具。
【請求項５】前記結合層の等価Ｘ線回折強度ＰＲ（２
００）がＰＲ（１１１）、ＰＲ（２２０）、ＰＲ（３１
１）のいずれかよりも小さいことを特徴とする請求項１
乃至請求項４のいずれかに記載の酸化アルミニウム被覆
工具。
【請求項６】前記結合層の等価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請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載の酸化アルミニウム被覆工具。
【請求項７】前記結合層の等価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請求項１乃至請求項４のいずれかに
記載の酸化アルミニウム被覆工具。
【請求項８】前記結合層がツイン構造の組織を持って
いることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか
に記載の酸化アルミニウム被覆工具。
【請求項９】前記結合層の[１１０]結晶軸と前記酸化
膜を主に構成するα型酸化アルミニウムの（１００）面
に垂直な軸とが略平行であることを特徴とする請求項１
乃至請求項８のいずれかに記載の酸化アルミニウム被覆
工具。
【請求項１０】前記各膜間の密着性が高まるように、
前記結合層の（１１１）面格子縞と前記酸化膜を主に構
成するα型酸化アルミニウムの（００３）面格子縞とが
界面において連続していることを特徴とする請求項１乃
至請求項９のいずれかに記載の酸化アルミニウム被覆工
具。
【請求項１１】結合層の表面付近において大略二つの
三角形の境界上に板状、針状、棒状のいずれか１種また
は二種以上の結晶が形成されている組織を有しているこ
とを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記
載の酸化アルミニウム被覆工具。
【請求項１２】前記α型酸化アルミニウムを主とする
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乃至請求項１１のいずれかに記
載の酸化アルミニウム被覆工具。
【請求項１３】周期律表のIVａ、Ｖａ、VIａ族金属の
炭化物、窒化物、炭窒化物のいずれか一種または二種以
上とＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒのいずれか一種
または二種以上とを主体とする超硬質合金を基体とする
ことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに
記載の酸化アルミニウム被覆工具。