JPH1177407A - 酸化アルミニウム被覆工具 - Google Patents
酸化アルミニウム被覆工具Info
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- JPH1177407A JPH1177407A JP25613797A JP25613797A JPH1177407A JP H1177407 A JPH1177407 A JP H1177407A JP 25613797 A JP25613797 A JP 25613797A JP 25613797 A JP25613797 A JP 25613797A JP H1177407 A JPH1177407 A JP H1177407A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
- C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 酸化アルミニウム膜の密着性が優れ切削特性
等の品質が安定した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
皮膜を被覆しているとともに少なくとも一層がκ型酸化
アルミニウムを含んでいる酸化アルミニウム被覆工具に
おいて、前記κ型酸化アルミニウムのＸ線回折パターン
の最強ピークが面間距離１．４３Ａのピークであること
を特徴とする酸化アルミニウム被覆工具。
等の品質が安定した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
皮膜を被覆しているとともに少なくとも一層がκ型酸化
アルミニウムを含んでいる酸化アルミニウム被覆工具に
おいて、前記κ型酸化アルミニウムのＸ線回折パターン
の最強ピークが面間距離１．４３Ａのピークであること
を特徴とする酸化アルミニウム被覆工具。
Description
【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。
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１
０００℃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１
０００℃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
である。
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
である。
【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を形成する方法が従来か
ら種々提案されている。例えば、特許番号２５３５８６
６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
からなる表面被覆硬質合金製切削工具が提案され、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（２２
０）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。
高温特性の優れた酸化膜の両者を形成する方法が従来か
ら種々提案されている。例えば、特許番号２５３５８６
６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
からなる表面被覆硬質合金製切削工具が提案され、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（２２
０）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。
【０００６】また、特開平３−１５０３６４ではTiC或
いはこれに関連した炭化物、窒化物、炭窒化物或いは酸
炭窒化物の層に接触したAl2O3層がエピタキシャルκ-Al
2O3である被覆物品が提案されている。また、κ型酸化
アルミニウムのX回折パターンを規定したものとしては
特開平６−１９０６０５、特開平８−９０３１１、特開
平８−３００２０３がありいずれもＡＳＴＭにおいて面
間距離２．７９オングストローム（Ａ）の面として定義
される面に最大ピークを持ち、その表面が平滑であるκ
-Al2O3を主とする酸化アルミニウム層を被覆した複合硬
質層表面被覆切削工具が提案されている。
いはこれに関連した炭化物、窒化物、炭窒化物或いは酸
炭窒化物の層に接触したAl2O3層がエピタキシャルκ-Al
2O3である被覆物品が提案されている。また、κ型酸化
アルミニウムのX回折パターンを規定したものとしては
特開平６−１９０６０５、特開平８−９０３１１、特開
平８−３００２０３がありいずれもＡＳＴＭにおいて面
間距離２．７９オングストローム（Ａ）の面として定義
される面に最大ピークを持ち、その表面が平滑であるκ
-Al2O3を主とする酸化アルミニウム層を被覆した複合硬
質層表面被覆切削工具が提案されている。
【０００７】上記のように従来の提案は、酸化アルミニ
ウム膜と直接接触するＴｉＣ等の下地膜のＸ線回折強度
比を規定するもの、或いは下地膜と酸化アルミニウム膜
との間にエピタキシャル関係を持たせるもの、或いは酸
化アルミニウム膜表面を平滑化し切り屑の抵抗を小さく
するためにκ-Al2O3のX線回折の最大ピークを示す面の
面間距離を２．７９オングストロームに規定したもので
あり、κ型酸化アルミニウムの配向の制御によるκ型酸
化アルミニウムを主とする酸化アルミニウム膜の密着性
改善に関しては言及していない。
ウム膜と直接接触するＴｉＣ等の下地膜のＸ線回折強度
比を規定するもの、或いは下地膜と酸化アルミニウム膜
との間にエピタキシャル関係を持たせるもの、或いは酸
化アルミニウム膜表面を平滑化し切り屑の抵抗を小さく
するためにκ-Al2O3のX線回折の最大ピークを示す面の
面間距離を２．７９オングストロームに規定したもので
あり、κ型酸化アルミニウムの配向の制御によるκ型酸
化アルミニウムを主とする酸化アルミニウム膜の密着性
改善に関しては言及していない。
【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、κ
型酸化アルミニウムを主とする酸化アルミニウム膜直下
の膜の組織やκ型酸化アルミニウムの配向を制御した酸
化アルミニウム膜を被覆することにより優れた工具特性
が得られることを見出した。すなわち、本発明が解決し
ようとする課題はκ型酸化アルミニウムを主とする酸化
アルミニウム膜直下の膜が針状および／または板状の突
起を持つ組織を有している、および／または、前記κ型
酸化アルミニウムのＸ線回折パターンの最強ピークが面
間距離１．４３Ａのピークに対応することを特徴とする
酸化アルミニウム膜を形成することにより、酸化アルミ
ニウム膜の密着性が優れ切削特性等の品質が安定した酸
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、κ
型酸化アルミニウムを主とする酸化アルミニウム膜直下
の膜の組織やκ型酸化アルミニウムの配向を制御した酸
化アルミニウム膜を被覆することにより優れた工具特性
が得られることを見出した。すなわち、本発明が解決し
ようとする課題はκ型酸化アルミニウムを主とする酸化
アルミニウム膜直下の膜が針状および／または板状の突
起を持つ組織を有している、および／または、前記κ型
酸化アルミニウムのＸ線回折パターンの最強ピークが面
間距離１．４３Ａのピークに対応することを特徴とする
酸化アルミニウム膜を形成することにより、酸化アルミ
ニウム膜の密着性が優れ切削特性等の品質が安定した酸
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、κ型酸
化アルミニウムを主とする酸化アルミニウム膜直下の膜
組織、および／または、前記κ型酸化アルミニウムの特
性を以下のように改質することで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、κ型酸
化アルミニウムを主とする酸化アルミニウム膜直下の膜
組織、および／または、前記κ型酸化アルミニウムの特
性を以下のように改質することで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】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、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被覆しているとともに少な
くとも一層がκ型酸化アルミニウムを含んでいる酸化ア
ルミニウム被覆工具において、前記κ型酸化アルミニウ
ムのＸ線回折パターンの最強ピークが面間距離１．４３
Ａのピーク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、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被覆しているとともに少なくとも
一層がκ型酸化アルミニウムを含んでいる酸化アルミニ
ウム被覆工具において、前記酸化アルミニウム膜直下の
膜が針状および／または板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、本発明は前記κ型酸化アルミニウムのＸ線回
折強度比Ｉ／I0が最強であるピークがＡＳＴＭ記載の面
間距離１．４３Ａのピーク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、本発明は前記酸化
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
とする酸化アルミニウム被覆工具であり、周期律表のIV
ａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のう
ちの一種または二種以上とＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｃｒのうちの一種または二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酸化アルミニウム被
覆工具である。
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被覆しているとともに少な
くとも一層がκ型酸化アルミニウムを含んでいる酸化ア
ルミニウム被覆工具において、前記κ型酸化アルミニウ
ムのＸ線回折パターンの最強ピークが面間距離１．４３
Ａのピーク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、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被覆しているとともに少なくとも
一層がκ型酸化アルミニウムを含んでいる酸化アルミニ
ウム被覆工具において、前記酸化アルミニウム膜直下の
膜が針状および／または板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、本発明は前記κ型酸化アルミニウムのＸ線回
折強度比Ｉ／I0が最強であるピークがＡＳＴＭ記載の面
間距離１．４３Ａのピーク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、本発明は前記酸化
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
とする酸化アルミニウム被覆工具であり、周期律表のIV
ａ、Ｖａ、VIａ族金属の炭化物、窒化物、炭窒化物のう
ちの一種または二種以上とＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｗ、Ｍ
ｏ、Ｃｒのうちの一種または二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酸化アルミニウム被
覆工具である。
【００１１】
【発明の実施の形態】図２は本発明品の一例である酸化
アルミニウム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は後に詳説する方法により図２のＸ線回
折パターン等から求めた本発明品の各面間隔ｄオングス
トローム（Ａ）のＸ線回折強度Ｉ（ｄ）の一例を図示し
たものである。Ｘ線源にはＣｕのＫα１（波長λ＝１．
５４０５Ａ）を用いた。κ型酸化アルミニウムの場合は
正確な結晶構造が確定されていないためＸ線回折パター
ンの各ピークに対応する結晶面（ｈｋｌ）が同定されて
おらずここでは各ピークに対応する面間隔値ｄにより各
ピークを規定した。なお、図１、図２で用いた試料の膜
構成は、基体表面にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣ
Ｏ、酸化アルミニウム層を順番に成膜したものである。
図１、図２から本発明品のκ型酸化アルミニウムのＸ線
回折強度IあるいはＸ線回折強度比Ｉ／I0が最も強いピ
ークはＡＳＴＭ記載の面間距離１．４３Ａ（２θ＝６
５．１８度）のピークであることがわかる。
アルミニウム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は後に詳説する方法により図２のＸ線回
折パターン等から求めた本発明品の各面間隔ｄオングス
トローム（Ａ）のＸ線回折強度Ｉ（ｄ）の一例を図示し
たものである。Ｘ線源にはＣｕのＫα１（波長λ＝１．
５４０５Ａ）を用いた。κ型酸化アルミニウムの場合は
正確な結晶構造が確定されていないためＸ線回折パター
ンの各ピークに対応する結晶面（ｈｋｌ）が同定されて
おらずここでは各ピークに対応する面間隔値ｄにより各
ピークを規定した。なお、図１、図２で用いた試料の膜
構成は、基体表面にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣ
Ｏ、酸化アルミニウム層を順番に成膜したものである。
図１、図２から本発明品のκ型酸化アルミニウムのＸ線
回折強度IあるいはＸ線回折強度比Ｉ／I0が最も強いピ
ークはＡＳＴＭ記載の面間距離１．４３Ａ（２θ＝６
５．１８度）のピークであることがわかる。
【００１２】Ｘ線回折強度比Ｉ／I0（ｄ）はκ型酸化ア
ルミニウム膜の面間隔ｄの面からのＸ線回折ピーク強度
を相対的に評価するために次式で定義したものである。 Ｘ線回折強度比Ｉ／I0（ｄ）＝Ｉ（ｄ）／I0（ｄ）‥‥‥（１） ここでＩ（ｄ）は面間隔がｄの面からの実測時のＸ線回
折強度を表し、I0（ｄ）はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．４
−０８７８ （Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ
Ｆｉｌｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＪＣＰＤＳ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ
Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）に記載されている
κ-Al2O3のＸ線回折強度であり、結晶配向が等方的であ
るκ-Al2O3の試料の面間隔がｄの面からのＸ線回折強度
を表している。また、ここで用いる面間隔ｄはＡＳＴＭ
ファイル Ｎｏ．４−０８７８に記載されているＸ線回
折面のうち面間隔ｄが４．２〜１．３４Ａの範囲に入る
ものであり、これらの面はＸ線源にＣｕのＫα１を用い
て２θ−θ走査法によりκ-Al2O3を測定したときに２θ
値が２０〜９０°の範囲内に入る次のもの全てである。 ｄ＝４．２、３．０４、２．７９、２．５７、２．４
１、２．３２、２．２６、２．１６、２．１１、２．０
６、１．９９、１．９５、１．８７、１．８２、１．７
４、１．６４、１．５４、１．４９、１．４５、１．４
３、１．３９、１．３４ このように定義したＸ線回折強度比Ｉ／I0（ｄ）は、Ａ
ＳＴＭの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（ｄ）面からのＸ
線回折ピーク強度の相対強度を示しており、Ｘ線回折強
度比Ｉ／I0（ｄ）値が大きい程面間隔ｄの面が基体表面
の接線方向に強く配向していることを示す。図１、図２
等より、Ｘ線回折パターンを測定すると本発明品のκ型
酸化アルミニウムのＸ線回折強度は面間隔ｄが１．４３
Ａである面からのX線回折ピークが最も強く、Ｘ線回折
強度比Ｉ／I0（ｄ）のうちｄ＝１．４３Ａのものが最大
であることがわかる。
ルミニウム膜の面間隔ｄの面からのＸ線回折ピーク強度
を相対的に評価するために次式で定義したものである。 Ｘ線回折強度比Ｉ／I0（ｄ）＝Ｉ（ｄ）／I0（ｄ）‥‥‥（１） ここでＩ（ｄ）は面間隔がｄの面からの実測時のＸ線回
折強度を表し、I0（ｄ）はＡＳＴＭファイル Ｎｏ．４
−０８７８ （Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ
Ｆｉｌｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＪＣＰＤＳ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ
Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）に記載されている
κ-Al2O3のＸ線回折強度であり、結晶配向が等方的であ
るκ-Al2O3の試料の面間隔がｄの面からのＸ線回折強度
を表している。また、ここで用いる面間隔ｄはＡＳＴＭ
ファイル Ｎｏ．４−０８７８に記載されているＸ線回
折面のうち面間隔ｄが４．２〜１．３４Ａの範囲に入る
ものであり、これらの面はＸ線源にＣｕのＫα１を用い
て２θ−θ走査法によりκ-Al2O3を測定したときに２θ
値が２０〜９０°の範囲内に入る次のもの全てである。 ｄ＝４．２、３．０４、２．７９、２．５７、２．４
１、２．３２、２．２６、２．１６、２．１１、２．０
６、１．９９、１．９５、１．８７、１．８２、１．７
４、１．６４、１．５４、１．４９、１．４５、１．４
３、１．３９、１．３４ このように定義したＸ線回折強度比Ｉ／I0（ｄ）は、Ａ
ＳＴＭの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（ｄ）面からのＸ
線回折ピーク強度の相対強度を示しており、Ｘ線回折強
度比Ｉ／I0（ｄ）値が大きい程面間隔ｄの面が基体表面
の接線方向に強く配向していることを示す。図１、図２
等より、Ｘ線回折パターンを測定すると本発明品のκ型
酸化アルミニウムのＸ線回折強度は面間隔ｄが１．４３
Ａである面からのX線回折ピークが最も強く、Ｘ線回折
強度比Ｉ／I0（ｄ）のうちｄ＝１．４３Ａのものが最大
であることがわかる。
【００１３】本発明品の被覆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（ＰＡＣＶ
Ｄ）、イオンプレーティング法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、κ型酸化アル
ミニウムを含んでいる酸化アルミニウムを少なくとも一
層被覆している耐摩耗材や金型、溶湯部品等でも良い。
また酸化アルミニウム膜はκ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κ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、
他相の酸化アルミニウムとの混合膜あるいはκ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。
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（ＰＡＣＶ
Ｄ）、イオンプレーティング法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、κ型酸化アル
ミニウムを含んでいる酸化アルミニウムを少なくとも一
層被覆している耐摩耗材や金型、溶湯部品等でも良い。
また酸化アルミニウム膜はκ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κ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、
他相の酸化アルミニウムとの混合膜あるいはκ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。
【００１４】本発明の酸化アルミニウムは必ずしも最外
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ＴｉＮ層等）を被覆しても良
い。
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ＴｉＮ層等）を被覆しても良
い。
【００１５】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。ただし、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。
て具体的に説明する。ただし、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。
【００１６】（実施例１）重量％でＷＣ７２％，ＴｉＣ
８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％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ＴｉＣｌ4
ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚さのＴ
ｉＮ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６
μｍ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３〜１
０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Ｔｉ
Ｃ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、ＣＯ2混合ガスを追加して
５〜３０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Ｃ
Ｏ、ＣＯ2混合ガス１５０ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス８ｍ
ｌ／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を作製した。
８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％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ＴｉＣｌ4
ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚さのＴ
ｉＮ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６
μｍ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３〜１
０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Ｔｉ
Ｃ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、ＣＯ2混合ガスを追加して
５〜３０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Ｃ
Ｏ、ＣＯ2混合ガス１５０ｍｌ／分およびＨ2Ｓガス８ｍ
ｌ／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を作製した。
【００１７】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Ｋα１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。図２は本発明品のＸ
線回折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酸化アルミニウム
膜の各Ｘ線回折強度Ｉ（ｄ）の測定値を表１に、Ｘ線回
折強度Ｉ（ｄ）から式（１）により求めたＸ線回折強度
比Ｉ／I0（ｄ）値を表２にまとめる。表１、表２に記載
されていないピーク強度は記載されているピークの強度
に比べて十分に小さいため表中には記載していない。図
１は表１にまとめた各本発明品Ｎｏ．１〜４のＸ線回折
強度Ｉ（ｄ）値と面間距離ｄとの関係を図示したもので
ある。表１、表２、図１、図２から本発明品のκ型酸化
アルミニウムは面間距離が１．４３Ａである面からのＸ
線回折ピーク強度Ｉ（１．４３）、Ｘ線回折ピーク強度
比Ｉ／I0（１．４３）の両者が最大かあるいは少なくと
もＸ線回折ピーク強度Ｉ（１．４３）が最大であること
がわかる。なお、実測される２θ値は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線回折パターンを用いてκ型酸化アルミニウム
のＸ線回折ピークを同定するときに、２θ値とともに、
その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣのピーク、ＴｉＣＮの
ピーク、ＴｉＮのピーク、κ-Al2O3のピーク等との位置
関係を考慮して決定した。
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Ｋα１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。図２は本発明品のＸ
線回折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酸化アルミニウム
膜の各Ｘ線回折強度Ｉ（ｄ）の測定値を表１に、Ｘ線回
折強度Ｉ（ｄ）から式（１）により求めたＸ線回折強度
比Ｉ／I0（ｄ）値を表２にまとめる。表１、表２に記載
されていないピーク強度は記載されているピークの強度
に比べて十分に小さいため表中には記載していない。図
１は表１にまとめた各本発明品Ｎｏ．１〜４のＸ線回折
強度Ｉ（ｄ）値と面間距離ｄとの関係を図示したもので
ある。表１、表２、図１、図２から本発明品のκ型酸化
アルミニウムは面間距離が１．４３Ａである面からのＸ
線回折ピーク強度Ｉ（１．４３）、Ｘ線回折ピーク強度
比Ｉ／I0（１．４３）の両者が最大かあるいは少なくと
もＸ線回折ピーク強度Ｉ（１．４３）が最大であること
がわかる。なお、実測される２θ値は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線回折パターンを用いてκ型酸化アルミニウム
のＸ線回折ピークを同定するときに、２θ値とともに、
その前後のＷＣのピーク、ＴｉＣのピーク、ＴｉＣＮの
ピーク、ＴｉＮのピーク、κ-Al2O3のピーク等との位置
関係を考慮して決定した。
【００１８】図３は本発明品を１０度傾けて研磨し、膜
近傍を撮影した倍率２０倍の光学顕微鏡写真である。超
硬製基体側から順に窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チ
タン、炭酸化チタン、酸化アルミニウム膜が成膜されて
おり、酸化アルミニウム膜と直接接触する下地膜が針
状、または板状の組織を有していることがわかる。
近傍を撮影した倍率２０倍の光学顕微鏡写真である。超
硬製基体側から順に窒化チタン、炭窒化チタン、炭化チ
タン、炭酸化チタン、酸化アルミニウム膜が成膜されて
おり、酸化アルミニウム膜と直接接触する下地膜が針
状、または板状の組織を有していることがわかる。
【００１９】（従来例１）κ型酸化アルミニウムのＸ線
回折強度Ｉ（ｄ）あるいはＸ線強度比Ｉ／I0（ｄ）の差
異による酸化アルミニウム膜被覆工具の切削特性への影
響を明らかにするために、本発明品と同様に重量％でＷ
Ｃ７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ
９％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Ｈ
2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ／分で１
２０分間流してＴｉＣ膜を成膜し、その後２．２〜１１
０ｍｌ／分のＣＯ2ガスを５〜３０分間流すことにより
ＴｉＣ膜を酸化してＴｉＣＯ層を作製した。次いで、Ａ
ｌＣｌ3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
膜し従来例品を作製した。作製した膜のＸ線回折パター
ンを実施例１と同一の方法で測定し得られたκ型酸化ア
ルミニウムのＸ線回折強度の測定値Ｉ（ｄ）とＸ線回折
強度比Ｉ／I0（ｄ）とを表１のＮｏ．５と表２のＮｏ．
５とにまとめる。Ｎｏ．５より、従来例品はＸ線回折強
度Ｉ（２．７９）およびＸ線回折強度比Ｉ／I0（２．７
９）が最も強く、Ｘ線回折強度Ｉ（１．４３）とＸ線回
折強度比Ｉ／I0（１．４３）とはこれらよりも小さいこ
とがわかる。図４は本発明品と同様に従来例品を１０度
傾けて研磨し、膜近傍を撮影した倍率２０倍の光学顕微
鏡写真である。酸化アルミニウム膜と直接接触する下地
膜との界面が直線状に形成されており、従来例品が針状
または板状の組織を有していないことがわかる。
回折強度Ｉ（ｄ）あるいはＸ線強度比Ｉ／I0（ｄ）の差
異による酸化アルミニウム膜被覆工具の切削特性への影
響を明らかにするために、本発明品と同様に重量％でＷ
Ｃ７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ
９％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Ｈ
2キャリヤーガスとをトータル２，２００ｍｌ／分で１
２０分間流してＴｉＣ膜を成膜し、その後２．２〜１１
０ｍｌ／分のＣＯ2ガスを５〜３０分間流すことにより
ＴｉＣ膜を酸化してＴｉＣＯ層を作製した。次いで、Ａ
ｌＣｌ3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
膜し従来例品を作製した。作製した膜のＸ線回折パター
ンを実施例１と同一の方法で測定し得られたκ型酸化ア
ルミニウムのＸ線回折強度の測定値Ｉ（ｄ）とＸ線回折
強度比Ｉ／I0（ｄ）とを表１のＮｏ．５と表２のＮｏ．
５とにまとめる。Ｎｏ．５より、従来例品はＸ線回折強
度Ｉ（２．７９）およびＸ線回折強度比Ｉ／I0（２．７
９）が最も強く、Ｘ線回折強度Ｉ（１．４３）とＸ線回
折強度比Ｉ／I0（１．４３）とはこれらよりも小さいこ
とがわかる。図４は本発明品と同様に従来例品を１０度
傾けて研磨し、膜近傍を撮影した倍率２０倍の光学顕微
鏡写真である。酸化アルミニウム膜と直接接触する下地
膜との界面が直線状に形成されており、従来例品が針状
または板状の組織を有していないことがわかる。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【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膜
の剥離状況を倍率２００倍の光学顕微鏡により観察し
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、従来例品は１時間連続切削後に酸
化アルミニウム膜が剥離したにもかかわらず、上記本発
明品はいずれも１時間連続切削後も酸化アルミニウム膜
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、上記本発明品と従来例品の切削工具各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
刃先に欠損不良を発生するまでの時間を評価した。 被削材 ＳＣＭ材 切削条件 １００ ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ ｍｍ この切削試験の主な結果を表３にまとめる。表３より従
来例１の条件で作製した従来例品Ｎｏ．１０のスローア
ウェイチップは１５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チ
ップＮｏ．６〜９の寿命はいずれもいずれも３０〜４０
分間切削出来、切削特性が優れていること、またＸ線回
折強度Ｉ（１．４３Ａ）が最大のときに切削可能時間が
４０分に達し切削特性が特に優れていることがわかる。
作した切削工具各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膜
の剥離状況を倍率２００倍の光学顕微鏡により観察し
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、従来例品は１時間連続切削後に酸
化アルミニウム膜が剥離したにもかかわらず、上記本発
明品はいずれも１時間連続切削後も酸化アルミニウム膜
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、上記本発明品と従来例品の切削工具各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
刃先に欠損不良を発生するまでの時間を評価した。 被削材 ＳＣＭ材 切削条件 １００ ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ ｍｍ この切削試験の主な結果を表３にまとめる。表３より従
来例１の条件で作製した従来例品Ｎｏ．１０のスローア
ウェイチップは１５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チ
ップＮｏ．６〜９の寿命はいずれもいずれも３０〜４０
分間切削出来、切削特性が優れていること、またＸ線回
折強度Ｉ（１．４３Ａ）が最大のときに切削可能時間が
４０分に達し切削特性が特に優れていることがわかる。
【００２３】
【表３】
【００２４】（実施例２）重量％でＷＣ７２％，ＴｉＣ
８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％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ＴｉＣｌ4
ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚さのＴ
ｉＮを９００℃でまず形成し、次に、Ｈ2キャリヤーガ
スとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスとを原料ガスに用い
て６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９００℃で成膜した後、９
５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が３
〜１０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ＣＨ
4ガスと同量のＮ2ガスと２．２〜１１０ｍｌ／分のＣ
Ｏ、ＣＯ2混合ガスとを追加して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、Ａｌ
Ｃｌ3ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ、ＣＯ2混合ガス１
００ｍｌ／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本発明
品を作製した。
８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９％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ＴｉＣｌ4
ガスとＮ2ガスとを原料ガスに用い０．３μｍ厚さのＴ
ｉＮを９００℃でまず形成し、次に、Ｈ2キャリヤーガ
スとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスとを原料ガスに用い
て６μｍ厚さのＴｉＣＮ膜を９００℃で成膜した後、９
５０〜１０２０℃でＣＨ4／ＴｉＣｌ4ガスの容積比が３
〜１０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ＣＨ
4ガスと同量のＮ2ガスと２．２〜１１０ｍｌ／分のＣ
Ｏ、ＣＯ2混合ガスとを追加して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、Ａｌ
Ｃｌ3ガスとＨ2ガス２ｌ／分とＣＯ、ＣＯ2混合ガス１
００ｍｌ／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本発明
品を作製した。
【００２５】作製した膜のＸ線回折パターンを実施例１
と同一の方法で測定した。実施例１と同様に求めた本発
明品のκ型酸化アルミニウムの各ピークのＸ線回折強度
Ｉ（ｄ）の測定値を表４のＮｏ．１１〜１４に、表４の
Ｘ線回折強度Ｉ（ｄ）から式（１）により求めたＸ線回
折強度比Ｉ／I0（ｄ）値を表５のＮｏ．１１〜１４にま
とめる。表４、５より本発明品のκ型酸化アルミニウム
は面間距離が１．４３Ａである面からのＸ線回折ピーク
強度Ｉ（１．４３）、Ｘ線回折ピーク強度比Ｉ／I0
（１．４３）の両者が最大かあるいは少なくともＸ線回
折ピーク強度比Ｉ／I0（１．４３）が最大であることが
わかる。
と同一の方法で測定した。実施例１と同様に求めた本発
明品のκ型酸化アルミニウムの各ピークのＸ線回折強度
Ｉ（ｄ）の測定値を表４のＮｏ．１１〜１４に、表４の
Ｘ線回折強度Ｉ（ｄ）から式（１）により求めたＸ線回
折強度比Ｉ／I0（ｄ）値を表５のＮｏ．１１〜１４にま
とめる。表４、５より本発明品のκ型酸化アルミニウム
は面間距離が１．４３Ａである面からのＸ線回折ピーク
強度Ｉ（１．４３）、Ｘ線回折ピーク強度比Ｉ／I0
（１．４３）の両者が最大かあるいは少なくともＸ線回
折ピーク強度比Ｉ／I0（１．４３）が最大であることが
わかる。
【００２６】（従来例２）κ型酸化アルミニウムのＸ線
回折強度Ｉ（ｄ）やＸ線回折強度比Ｉ／I0（ｄ）の差異
による酸化アルミニウム膜被覆工具の切削特性への影響
を明らかにするために、本発明品と同様に重量％でＷＣ
７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９
％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、Ｈ
2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスとを
原料ガスにて用い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１２
０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２．２〜１１
０ｍｌ／分のＣＯ、ＣＯ2混合ガスとを追加して５〜３
０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ＣＯ、
ＣＯ2混合ガス１００ｍｌ／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
を成膜し従来例品を作製した。作製した膜のＸ線回折パ
ターンを実施例１と同一の方法で測定し得られたκ型酸
化アルミニウム膜の各ピークのＸ線回折強度の測定値Ｉ
（ｄ）と測定値Ｉ（ｄ）から求めたＸ線回折強度比Ｉ／
I0（ｄ）値を表４、表５のＮｏ．１５にまとめる。Ｎ
ｏ．１５の従来例品はＸ線回折強度Ｉ（２．７９）およ
びＸ線回折強度比Ｉ／I0（２．７９）がＸ線回折強度Ｉ
（１．４３）やＸ線回折強度比Ｉ／I0（１．４３）より
も大きく、面間距離が２．７９Ａの面の配向が強いこと
がわかる。
回折強度Ｉ（ｄ）やＸ線回折強度比Ｉ／I0（ｄ）の差異
による酸化アルミニウム膜被覆工具の切削特性への影響
を明らかにするために、本発明品と同様に重量％でＷＣ
７２％，ＴｉＣ８％，（Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ１１％，Ｃｏ９
％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、Ｈ
2キャリヤーガスとＴｉＣｌ4ガスとＣＨ3ＣＮガスとを
原料ガスにて用い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１２
０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２．２〜１１
０ｍｌ／分のＣＯ、ＣＯ2混合ガスとを追加して５〜３
０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ＣＯ、
ＣＯ2混合ガス１００ｍｌ／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
を成膜し従来例品を作製した。作製した膜のＸ線回折パ
ターンを実施例１と同一の方法で測定し得られたκ型酸
化アルミニウム膜の各ピークのＸ線回折強度の測定値Ｉ
（ｄ）と測定値Ｉ（ｄ）から求めたＸ線回折強度比Ｉ／
I0（ｄ）値を表４、表５のＮｏ．１５にまとめる。Ｎ
ｏ．１５の従来例品はＸ線回折強度Ｉ（２．７９）およ
びＸ線回折強度比Ｉ／I0（２．７９）がＸ線回折強度Ｉ
（１．４３）やＸ線回折強度比Ｉ／I0（１．４３）より
も大きく、面間距離が２．７９Ａの面の配向が強いこと
がわかる。
【００２７】
【表４】
【００２８】
【表５】
【００２９】次に、実施例２の条件で作製した本発明品
および従来例２の条件で作製した従来例品の切削工具各
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膜の剥離状況を倍率
２００倍の光学顕微鏡により観察した。 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、従来例品は１時間連続切削後に酸
化アルミニウム膜が剥離したにもかかわらず、上記本発
明品はいずれも１時間連続切削後も酸化アルミニウム膜
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、上記本発明品と従来例品の切削工具各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
刃先に欠損不良を発生するまでの時間を評価した。 被削材 ＳＣＭ材 切削条件 １００ ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ ｍｍ この切削試験の主な結果を表６にまとめる。表６より従
来例２の条件で作製した従来例品Ｎｏ．２０のスローア
ウェイチップは１５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チ
ップＮｏ．１６〜１９の寿命はいずれもいずれも３０〜
４０分間切削出来、切削特性が優れていること、またＸ
線回折強度Ｉ（１．４３Ａ）が最大のときに切削可能時
間が４０分に達し切削特性が特に優れていることがわか
った。
および従来例２の条件で作製した従来例品の切削工具各
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膜の剥離状況を倍率
２００倍の光学顕微鏡により観察した。 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、従来例品は１時間連続切削後に酸
化アルミニウム膜が剥離したにもかかわらず、上記本発
明品はいずれも１時間連続切削後も酸化アルミニウム膜
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、上記本発明品と従来例品の切削工具各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
刃先に欠損不良を発生するまでの時間を評価した。 被削材 ＳＣＭ材 切削条件 １００ ｍ／ｍｉｎ 送り ０．３ ｍｍ／ｒｅｖ 切り込み ２．０ ｍｍ この切削試験の主な結果を表６にまとめる。表６より従
来例２の条件で作製した従来例品Ｎｏ．２０のスローア
ウェイチップは１５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チ
ップＮｏ．１６〜１９の寿命はいずれもいずれも３０〜
４０分間切削出来、切削特性が優れていること、またＸ
線回折強度Ｉ（１．４３Ａ）が最大のときに切削可能時
間が４０分に達し切削特性が特に優れていることがわか
った。
【００３０】
【表６】
【００３１】以上より、本発明品はκ型酸化アルミニウ
ムの面間距離が１．４３Ａである面からのＸ線回折ピー
ク強度Ｉ（１．４３）、Ｘ線回折ピーク強度比Ｉ／I0
（１．４３）の両者が最大かあるいは少なくともＸ線回
折ピーク強度Ｉ（１．４３）が最大であるκ型酸化アル
ミニウムを形成していることにより切削特性の優れた酸
化アルミニウム被覆工具となっていることがわかる。
ムの面間距離が１．４３Ａである面からのＸ線回折ピー
ク強度Ｉ（１．４３）、Ｘ線回折ピーク強度比Ｉ／I0
（１．４３）の両者が最大かあるいは少なくともＸ線回
折ピーク強度Ｉ（１．４３）が最大であるκ型酸化アル
ミニウムを形成していることにより切削特性の優れた酸
化アルミニウム被覆工具となっていることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、Ｘ線回
折強度Ｉ（１．４３Ａ）が最も大きいκ型酸化アルミニ
ウムを含んでいる酸化アルミニウム膜を形成するか、お
よび／または、酸化アルミニウム膜と直接接触する下地
膜が針状または板状の組織を有している多層膜を形成す
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。
折強度Ｉ（１．４３Ａ）が最も大きいκ型酸化アルミニ
ウムを含んでいる酸化アルミニウム膜を形成するか、お
よび／または、酸化アルミニウム膜と直接接触する下地
膜が針状または板状の組織を有している多層膜を形成す
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１】本発明に係わる酸化アルミニウム被覆工具のＸ
線回折強度Ｉを示す図である。
線回折強度Ｉを示す図である。
【図２】本発明に係わる酸化アルミニウム被覆工具のＸ
線回析パターンを示す図である。
線回析パターンを示す図である。
【図３】本発明に係わる酸化アルミニウム被覆工具の酸
化アルミニウム膜とその下地膜との界面近傍を示す組織
の顕微鏡写真である。
化アルミニウム膜とその下地膜との界面近傍を示す組織
の顕微鏡写真である。
【図４】従来例に係わる酸化アルミニウム被覆工具の酸
化アルミニウム膜とその下地膜との界面近傍を示す組織
の顕微鏡写真である。
化アルミニウム膜とその下地膜との界面近傍を示す組織
の顕微鏡写真である。
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
皮膜を被覆しているとともに少なくとも一層がκ型酸化
アルミニウムを含んでいる酸化アルミニウム被覆工具に
おいて、前記κ型酸化アルミニウムのＸ線回折パターン
の最強ピークが面間距離１．４３Ａのピークであること
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
ニウムのいずれか一種の単層皮膜または二種以上の多層
皮膜を被覆しているとともに少なくとも一層がκ型酸化
アルミニウムを含んでいる酸化アルミニウム被覆工具に
おいて、前記酸化アルミニウム膜直下の膜が針状および
／または板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３】 前記κ型酸化アルミニウムのＸ線回折強
度比Ｉ／I0が最強であるピークがＡＳＴＭ記載の面間距
離１．４３Ａのピークであることを特徴とする請求項１
または２に記載の酸化アルミニウム被覆工具。 - 【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
かに記載の酸化アルミニウム被覆工具。 - 【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酸化アル
ミニウム被覆工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25613797A JPH1177407A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 酸化アルミニウム被覆工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25613797A JPH1177407A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 酸化アルミニウム被覆工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1177407A true JPH1177407A (ja) | 1999-03-23 |
Family
ID=17288426
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25613797A Pending JPH1177407A (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 酸化アルミニウム被覆工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1177407A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009107648A1 (ja) | 2008-02-27 | 2009-09-03 | 京セラ株式会社 | 表面被覆部材および切削工具 |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP25613797A patent/JPH1177407A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009107648A1 (ja) | 2008-02-27 | 2009-09-03 | 京セラ株式会社 | 表面被覆部材および切削工具 |
| US8449992B2 (en) | 2008-02-27 | 2013-05-28 | Kyocera Corporation | Surface-coated member and cutting tool |
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