JPWO2020250626A1 - 切削工具 - Google Patents

Abstract

すくい面と、逃げ面とを含む切削工具であって、基材と、上記基材上に配置されている被膜とを備え、上記被膜は、Ａｌ２Ｏ３層を含み、上記Ａｌ２Ｏ３層は、上記逃げ面における領域ｆ１の少なくとも一部において、残留応力が最小値Ｒｍｉｎをとり、上記最小値Ｒｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下であり、上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記仮想稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域であり、上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である、切削工具。

Description

本開示は、切削工具に関する。本出願は、２０１９年６月１１日に出願した日本特許出願である特願２０１９−１０８７３６号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。

最近の切削工具の動向として、加工能率を一層向上させるため切込み量又は送り量が増加しており、切削工具の使用環境は一層厳しくなっている。特に切削工具（基材及び被膜）に求められている特性として、高温における被膜の安定性（耐酸化性、被膜の密着性等）はもちろんのこと、ステンレス及びダクタイル鋳鉄などの溶着しやすい被削材の加工需要も増えており、耐溶着性、耐溶着チッピング性（被削材の溶着に起因する欠損に対する耐性）の向上も一段と重要となっている。

特開２００４−２８４００３号公報 国際公開第２０１２／１３２０３２号

本開示の一態様に係る切削工具は、
すくい面と、逃げ面とを含む切削工具であって、
基材と、上記基材上に配置されている被膜とを備え、
上記被膜は、Ａｌ_２Ｏ_３層を含み、
上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、上記逃げ面における領域ｆ１の少なくとも一部において、残留応力が最小値Ｒ_ｍｉｎをとり、
上記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記仮想稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である。

図１は、切削工具の一態様を例示する斜視図である。 図２は、図１のＸ−Ｘ線に関する矢視断面図である。 図３は、図２の部分拡大図である。 図４は、刃先面の他の形状を例示する断面図である。 図５は、刃先面の他の形状を更に例示する断面図である。 図６は、刃先面の他の形状を更に例示する断面図である。 図７は、切削工具の一態様を例示する模式断面図である。 図８は、切削工具の他の態様を例示する模式断面図である。 図９は、被膜の製造に用いられる化学気相蒸着装置の一例を示す模式断面図である。 図１０は、本実施形態に係るブラスト処理を説明する模式図である。 図１１は、試料Ｎｏ．２の切削工具における逃げ面の残留応力と刃先部からの距離との関係を示すグラフである。

[本開示が解決しようとする課題]
耐摩耗性および耐溶着性の改善のため、タングステンカーバイド（ＷＣ）基超硬合金、サーメット、高速度鋼等の切削工具又は耐摩耗工具等の硬質基材の表面には、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などの硬質被覆膜を形成させることが知られている。特にα型結晶構造からなる酸化アルミニウム層（α−Ａｌ_２Ｏ_３）は機械的特性に優れ広く使用されているが、さらに耐溶着性及び耐欠損性を高める必要があった。

特開２００４−２８４００３号公報（特許文献１）ではα−Ａｌ_２Ｏ_３における（００１）面に配向している粒子が７０面積％以上を占めることによってＡｌ_２Ｏ_３層が優れた耐チッピング性を発揮することが記載されている。

しかし、高負荷な加工及び被削材の溶着に対しては配向面の制御のみによる耐チッピング性の向上に加えて、最近の動向として、被膜と基材との熱膨張率の差により生じる引張応力を低減し、かつ被膜に対して圧縮応力を導入すること等で被膜の亀裂の進展を抑制し耐溶着チッピング性を向上させることが一般的になりつつある。

国際公開第２０１２／１３２０３２号（特許文献２）ではブラスト処理により、刃先の近傍における最表面層の膜内に圧縮応力を導入させており、これにより耐チッピング性が向上していると記載されている。しかし、刃先の近傍からすくい面側又は逃げ面側に進むにつれて、圧縮残留応力が引張残留応力へと変化していると記載されており、特に溶着しやすい被削材の加工においては耐溶着チッピング性の更なる向上が求められている。

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に優れる切削工具を提供することを目的とする。

[本開示の効果]
上記によれば、耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に優れる切削工具を提供することが可能になる。

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
［１］本開示の一態様に係る切削工具は、
すくい面と、逃げ面とを含む切削工具であって、
基材と、上記基材上に配置されている被膜とを備え、
上記被膜は、Ａｌ_２Ｏ_３層を含み、
上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、上記逃げ面における領域ｆ１の少なくとも一部において、残留応力が最小値Ｒ_ｍｉｎをとり、
上記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記仮想稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である。

上記切削工具は、上述のような構成を備えることによって、耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に優れる切削工具となる。

［２］上記すくい面と上記逃げ面とが上記刃先面を介して繋がっている場合は、上記すくい面と上記刃先面との境界線と、上記逃げ面と上記刃先面との境界線とで挟まれた領域が刃先部であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが上記稜線を介して繋がっている場合は、上記稜線から上記すくい面上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ３と上記稜線とで挟まれた領域及び上記稜線から上記逃げ面上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ４と上記稜線とで挟まれた領域が刃先部であり、
上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、上記刃先部における残留応力が−０．０５ＧＰａ以上０ＧＰａ以下である。このように規定することで、耐溶着チッピング性に更に優れる切削工具となる。

［３］上記被膜は、上記基材と上記Ａｌ_２Ｏ_３層との間に設けられている内部層を更に含み、上記内部層がＴｉＣＮで表される化合物からなる。このように規定することで、上記基材と上記Ａｌ_２Ｏ_３層との間における密着力が向上する。

［４］上記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１５ＧＰａ以下である。このように規定することで耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に更に優れる切削工具となる。

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」と記す。）について説明する。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではない。本明細書において「Ｘ〜Ｙ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＸ以上Ｙ以下）を意味し、Ｘにおいて単位の記載がなく、Ｙにおいてのみ単位が記載されている場合、Ｘの単位とＹの単位とは同じである。さらに、本明細書において、例えば「ＴｉＮ」等のように、構成元素の組成比が限定されていない化学式によって化合物が表された場合には、その化学式は従来公知のあらゆる組成比（元素比）を含むものとする。このとき上記化学式は、化学量論組成のみならず、非化学量論組成も含むものとする。例えば「ＴｉＮ」の化学式には、化学量論組成「Ｔｉ_１Ｎ_１」のみならず、例えば「Ｔｉ_１Ｎ_０．８」のような非化学量論組成も含まれる。このことは、「ＴｉＮ」以外の化合物の記載についても同様である。

≪表面被覆切削工具≫
本開示に係る切削工具は、
すくい面と、逃げ面とを含む切削工具であって、
基材と、上記基材上に配置されている被膜とを備え、
上記被膜は、Ａｌ_２Ｏ_３層を含み、
上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、上記逃げ面における領域ｆ１の少なくとも一部において、残留応力が最小値Ｒ_ｍｉｎをとり、
上記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記仮想稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域であり、
上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である。

本実施形態の表面被覆切削工具（以下、単に「切削工具」という場合がある。）は、基材と、上記基材を被覆する被膜とを備える。本実施形態の一側面において、上記切削工具は、基材と、上記基材上に配置されている被膜とを備えると把握することもできる。上記切削工具は、例えば、ドリル、エンドミル（例えば、ボールエンドミル）、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ等であり得る。

上記切削工具は、すくい面と、逃げ面とを含む。「すくい面」とは、被削材から削り取った切りくずをすくい出す面を意味する。「逃げ面」とは、その一部が被削材と接する面を意味する。上記切削工具は、その形状により「すくい面と逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合」または「すくい面と逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合」の二つに分類される。以下、刃先交換型切削チップ（図１〜図６）を具体例として用いて説明する。

図１は切削工具の一態様を例示する斜視図であり、図２は図１のＸ−Ｘ線に関する矢視断面図である。このような形状の切削工具は、旋削加工用刃先交換型切削チップ等の刃先交換型切削チップとして用いられる。

図１及び図２に示される切削工具１は、上面、下面及び４つの側面を含む表面を有しており、全体として、上下方向にやや薄い四角柱形状である。また、切削工具１には上下面を貫通する貫通孔が形成されており、４つの側面の境界部分においては、隣り合う側面同士が円弧面で繋がれている。

上記切削工具１では、上面及び下面がすくい面１ａを成し、４つの側面（及びこれらを相互に繋ぐ円弧面）が逃げ面１ｂを成し、すくい面１ａと逃げ面１ｂとを繋ぐ円弧面が刃先面１ｃを成す（図２）。

図３は、図２の部分拡大図である。図３においては、仮想平面Ａ、仮想境界線ＡＡ、仮想平面Ｂ、仮想境界線ＢＢおよび仮想稜線ＡＢ’が示されている。
仮想平面Ａはすくい面１ａを延長した面に相当する。境界線ＡＡはすくい面１ａと刃先面１ｃとの境界線である。仮想平面Ｂは逃げ面１ｂを延長した面に相当する。境界線ＢＢは逃げ面１ｂと刃先面１ｃとの境界線である。仮想稜線ＡＢ’はすくい面１ａを延長した面（仮想平面Ａ）と逃げ面１ｂを延長した面（仮想平面Ｂ）との交差線である。すなわち、仮想平面Ａと仮想平面Ｂとが交差して仮想稜線ＡＢ’を成す。
図３に示す場合は、刃先面１ｃは円弧面（ホーニング）であり、すくい面１ａと逃げ面１ｂとが刃先面１ｃを介して繋がっている。上記すくい面１ａと上記逃げ面１ｂとが刃先面１ｃを介して繋がっている場合は、上記すくい面１ａと上記刃先面１ｃとの境界線ＡＡと、上記逃げ面１ｂと上記刃先面１ｃとの境界線ＢＢとで挟まれた領域（すなわち、刃先面１ｃ）が切削工具１の刃先部１ｄを成す。
なお図３において、仮想平面Ａおよび仮想平面Ｂは線状に示され、境界線ＡＡ、境界線ＢＢおよび仮想稜線ＡＢ’は点状に示される。

図１〜図３においては、刃先面１ｃが円弧面（ホーニング）である場合について示したが、刃先面１ｃの形状はこれに限られない。たとえば、図４に示されるように、平面の形状（ネガランド）を有している場合もある。また、図５に示されるように、平面と円弧面とが混在する形状（ホーニングとネガランドとを組み合わせた形状）を有している場合もある。
図３に示す場合と同様に、図４および図５に示す場合においてもすくい面１ａと逃げ面１ｂとが刃先面１ｃを介して繋がっており、仮想平面Ａ、境界線ＡＡ、仮想平面Ｂ、境界線ＢＢおよび仮想稜線ＡＢ’が設定される。
すなわち、図３〜図５に示す場合は、いずれも「すくい面と逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合」に含まれる。

上記のように切削工具１が図３〜図５に示されるような形状を有する場合、刃先面１ｃは、その形状のみから決定することができる。この場合の刃先面１ｃは、仮想平面Ａ及び仮想平面Ｂのいずれにも含まれず、すくい面１ａ及び逃げ面１ｂとの目視による区別が可能だからである。ここで、本実施形態の一側面において、図３〜図５における上記境界線ＡＡと上記境界線ＢＢとの距離が５μｍ以下である場合は、後述する「すくい面と逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合」に含まれるものとする。上記境界線ＡＡと上記境界線ＢＢとの距離が５μｍ以下である場合は、もはや目視ですくい面１ａ及び逃げ面１ｂから刃先面１ｃを区別することが困難であると考えられるためである。

刃先面１ｃは、一般的に、後述する切削工具１における基材１０の表面であって、交差する面の稜に対して機械加工処理が施されることによって形成される面であってもよい。換言すれば、基材１０は、焼結体等からなる基材前駆体の表面の少なくとも一部に対して機械加工処理が施されてなるものであり、刃先面１ｃは、機械加工処理による面取りを経て形成された面を含んでもよい。

一方、切削工具１が図６に示されるようなシャープエッジ形状を有する場合は「すくい面と逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合」に含まれる。
図６に示す場合、図３から図５に示す刃先面１ｃは存在せず、すくい面１ａと逃げ面１ｂとが隣接している。上記すくい面１ａと上記逃げ面１ｂとが稜線ＡＢを介して繋がっている場合は、上記稜線ＡＢから上記すくい面１ａ上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ３と上記稜線ＡＢとで挟まれた領域及び上記稜線ＡＢから上記逃げ面１ｂ上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ４と上記稜線ＡＢとで挟まれた領域が切削工具１の刃先部１ｄを成す。

以上、切削工具１の形状及び各部の名称を図１〜６を用いて説明したが、本実施形態に係る切削工具における基材１０において、上記切削工具１に対応する形状及び各部の名称については、上記と同様の用語を用いることとする。すなわち、上記切削工具における基材１０は、すくい面１ａと、逃げ面１ｂとを有する。

＜基材＞
本実施形態の基材は、この種の基材として従来公知のものであればいずれの基材も使用することができる。例えば、上記基材は、超硬合金（例えば、炭化タングステン（ＷＣ）基超硬合金、ＷＣの他にＣｏを含む超硬合金、ＷＣの他にＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加した超硬合金等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等）、立方晶型窒化ホウ素焼結体（ｃＢＮ焼結体）及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。

これらの各種基材の中でも、超硬合金（特にＷＣ基超硬合金）又はサーメット（特にＴｉＣＮ基サーメット）を選択することが好ましい。その理由は、これらの基材が特に高温における硬度と強度とのバランスに優れ、上記用途の切削工具の基材として優れた特性を有するためである。

基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素又はη相と呼ばれる異常相を含んでいても本実施形態の効果は示される。なお、本実施形態で用いる基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていてもよく、このように表面が改質されていても本実施形態の効果は示される。

＜被膜＞
本実施形態に係る被膜は、上記基材上に設けられたＡｌ_２Ｏ_３層を含む。「被膜」は、上記基材の少なくとも一部（例えば、切削加工時に切り屑と接するすくい面、切削加工時に被削材と接する逃げ面等）を被覆することで、切削工具における耐欠損性、耐摩耗性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。上記被膜は、上記基材の一部に限らず上記基材の全面を被覆することが好ましい。しかしながら、上記基材の一部が上記被膜で被覆されていなかったり被膜の構成が部分的に異なっていたりしていたとしても本実施形態の範囲を逸脱するものではない。

上記被膜は、その厚みが３μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上２５μｍ以下であることがより好ましい。ここで、被膜の厚みとは、被膜を構成する層それぞれの厚みの総和を意味する。「被膜を構成する層」としては、例えば、後述するＡｌ_２Ｏ_３層をはじめ、下地層、内部層、中間層及び最外層等が挙げられる。上記被膜の厚みは、例えば、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにおける任意の１０点を測定し、測定された１０点の厚みの平均値をとることで求めることが可能である。後述するＡｌ_２Ｏ_３層、下地層、内部層、中間層及び最外層等のそれぞれの厚みを測定する場合も同様である。走査透過型電子顕微鏡としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＭ−２１００Ｆ（商品名）が挙げられる。

（Ａｌ_２Ｏ_３層）
本実施形態のＡｌ_２Ｏ_３層は、α−Ａｌ_２Ｏ_３（結晶構造がα型である酸化アルミニウム）の結晶粒（以下、単に「結晶粒」という場合がある。）を含む。すなわち、上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、多結晶のα−Ａｌ_２Ｏ_３を含む層である。

上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、本実施形態に係る切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、上記基材の直上に設けられていてもよいし（例えば、図７）、後述する下地層、内部層、中間層等の他の層を介して上記基材の上に設けられていてもよい（例えば、図８）。上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、その上に最外層等の他の層が設けられていてもよい。また、上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、上記被膜の最外層（最表面層）であってもよい。

上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、以下の特徴を有する。すなわち、上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、上記逃げ面における領域ｆ１の少なくとも一部において、残留応力が最小値Ｒ_ｍｉｎをとり、上記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下である。上記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１５ＧＰａ以下であることが好ましい。なお、上述の特徴は、切削工具における全ての刃先の部分において充足している必要はなく、切削加工において、被削材と接触する部分における領域ｆ１の少なくとも一部で上記最小値Ｒ_ｍｉｎが−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下であればよい。

本実施形態において、上記「最小値Ｒ_ｍｉｎ」とは、稜線（または、仮想稜線）と、上記稜線から逃げ面上において３ｍｍ離れた仮想線とで挟まれた領域において、もっとも小さい残留応力値のことを意味する。

ここで、上記すくい面と上記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記すくい面を延長した面と上記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記仮想稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である。
また、上記すくい面と上記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、上記領域ｆ１は、上記稜線から上記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、上記稜線から上記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である。

本実施形態の一側面において、上記Ａｌ_２Ｏ_３層は、刃先部における残留応力が−０．０５ＧＰａ以上０ＧＰａ以下であることが好ましい。ここで、上記刃先部は、下記の２つの場合に分けて定義される。上記すくい面１ａと上記逃げ面１ｂとが上記刃先面１ｃを介して繋がっている場合は、上記すくい面１ａと上記刃先面１ｃとの境界線ＡＡと、上記逃げ面１ｂと上記刃先面１ｃとの境界線ＢＢとで挟まれた領域が刃先部１ｄである。なお、図３〜図５における模式断面図では、上記仮想線Ｆ１と上記境界線ＢＢとは一致する態様として示されているが、上記仮想線Ｆ１と上記境界線ＢＢとは一致していなくてもよい。
また、上記すくい面１ａと上記逃げ面１ｂとが上記稜線ＡＢを介して繋がっている場合は、上記稜線ＡＢから上記すくい面１ａ上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ３と上記稜線とで挟まれた領域及び上記稜線ＡＢから上記逃げ面１ｂ上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ４と上記稜線ＡＢとで挟まれた領域が刃先部１ｄである。

「残留応力」とは、層内に存する内部応力（固有ひずみ）の一種である。上記残留応力としては、圧縮残留応力と引張残留応力とに大別される。圧縮残留応力は、「−」（マイナス）の数値（本明細書においてその単位は「ＧＰａ」で表す。）で表される残留応力をいう。例えば、「１ＧＰａの圧縮残留応力」は、−１ＧＰａの残留応力と把握することができる。このため、圧縮残留応力が大きいという概念は、上記数値の絶対値が大きくなることを示す。圧縮残留応力が小さいという概念は、上記数値の絶対値が小さくなることを示す。ちなみに引張残留応力は、「＋」（プラス）の数値で表される残留応力をいう。例えば、「１ＧＰａの引張残留応力」は、１ＧＰａの残留応力と把握することができる。このため、引張残留応力が大きいという概念は、上記数値が大きくなることを示す。引張残留応力が小さいという概念は、上記数値が小さくなることを示す。

本実施形態において、残留応力は、ラマン分光法を用いて以下のようにして求められる。まず、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルを準備する。準備した断面サンプルにおける断面をＡｒイオンによるクロスセクションポリッシャ加工（ＣＰ加工）を行い鏡面とする。その後、当該鏡面におけるＡｌ_２Ｏ_３層に対して、下記の条件でレーザーを照射して散乱したラマン線を検出する。このとき、当該レーザーは、稜線（または、仮想稜線）と、上記稜線から逃げ面上において１．４ｍｍ離れた仮想線とで挟まれた領域について、上記稜線から１００μｍの距離毎の地点で照射する。その後、上述した領域の各地点において検出されたラマン線に基づいて、上述した領域の各地点における上記Ａｌ_２Ｏ_３層の残留応力を分析する。

上記残留応力は、α−Ａｌ_２Ｏ_３の結晶に由来するピークのピークトップの波数を確認することによって求められる。すなわち、α−Ａｌ_２Ｏ_３の結晶に由来するピークのピークトップの波数が４１８ｃｍ^−１より小さい場合にはＡｌ_２Ｏ_３層に引張残留応力がかかっていると判断できる。α−Ａｌ_２Ｏ_３の結晶に由来するピークのピークトップの波数が４１８ｃｍ^−１より大きい場合には、Ａｌ_２Ｏ_３層に圧縮残留応力がかかっていると判断できる。ラマン分光分析装置は、例えば、ＬａｂＲＡＭ ＨＲ−８００（ＨＯＲＩＢＡ ＪＯＢＩＮ ＹＶＯＮ社製）が挙げられる。
ラマン分光法の測定条件
レーザー波長 ：５３２ｎｍ
レーザー照射位置：Ａｌ_２Ｏ_３層の厚み方向における中央部分
測定温度 ：２５℃

上述した特徴を有するＡｌ_２Ｏ_３層を備える切削工具は、逃げ面の所定の領域に、圧縮残留応力が集中して付与されている。そのため、溶着しやすい被削材の切削加工において、耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に優れている。

（Ａｌ_２Ｏ_３層の厚み）
本実施形態において、Ａｌ_２Ｏ_３層は、その厚みが１〜１５μｍであることが好ましく、２〜１０μｍであることがより好ましい。これにより、上記のような優れた効果を発揮することができる。

Ａｌ_２Ｏ_３層の厚みが１μｍ未満の場合、Ａｌ_２Ｏ_３層の存在に起因する耐摩耗性の向上の程度が低い傾向がある。１５μｍを超えると、Ａｌ_２Ｏ_３層と他の層との線膨張係数の差に起因する界面応力が大きくなり、α−Ａｌ_２Ｏ_３の結晶粒が脱落する場合がある。Ａｌ_２Ｏ_３層の厚みは、上述したのと同様に走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて基材と被膜の垂直断面を観察することにより確認することができる。

（下地層）
上記被膜は、上記基材と上記Ａｌ_２Ｏ_３層との間に設けられている下地層を更に含むことが好ましい。上記下地層は、ＴｉＮで表される化合物からなることが好ましい。

上記下地層は、その厚みが０．１〜１μｍであることが好ましく、０．１〜０．５μｍであることがより好ましい。下地層の厚みは、上述したのと同様に走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて基材と被膜の垂直断面を観察することにより確認することができる。

（内部層）
上記被膜は、上記基材１０と上記Ａｌ_２Ｏ_３層１１との間に設けられている内部層１２を更に含むことが好ましい（例えば、図８）。上記内部層１２は、ＴｉＣＮで表される化合物からなることが好ましい。本実施形態の一側面において、上記被膜は、上記下地層と上記Ａｌ_２Ｏ_３層との間に設けられている内部層を更に含み、上記内部層は、ＴｉＣＮで表される化合物からなっていてもよい。
上記ＴｉＣＮで表される化合物は、立方晶であることが好ましい。

上記内部層は、その厚みが１〜１５μｍであることが好ましく、２〜１０μｍであることがより好ましい。内部層の厚みは、上述したのと同様に走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて基材と被膜の垂直断面を観察することにより確認することができる。

（中間層）
上記被膜は、上記内部層と上記Ａｌ_２Ｏ_３層との間に設けられている中間層を更に含み、上記中間層は、チタン元素と、Ｃ（炭素）、Ｎ（窒素）、Ｂ（ホウ素）及びＯ（酸素）からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物からなることが好ましい。ここで、上記中間層は、上記内部層とは組成が異なっていてもよい。

上記中間層に含まれる化合物としては、例えば、ＴｉＣＮＯ及びＴｉＢＮ等が挙げられる。

上記中間層は、その厚みが０．３〜２．５μｍであることが好ましく、０．５〜１μｍであることがより好ましい。中間層の厚みは、上述したのと同様に走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて基材と被膜の垂直断面を観察することにより確認することができる。

（他の層）
本実施形態に係る切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、上記被膜は、最外層等の他の層を更に含んでいてもよい。上記他の層は、上記Ａｌ_２Ｏ_３層、上記下地層、上記内部層又は上記中間層とは組成が異なっていてもよいし、同じであってもよい。他の層に含まれる化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＢＮ及びＡｌ_２Ｏ_３等を挙げることができる。なお、上記他の層は、その積層の順も特に限定されない。上記他の層の厚みは、本実施形態の効果を損なわない範囲において、特に制限はないが例えば、０．１μｍ以上２０μｍ以下が挙げられる。他の層の厚みは、上述したのと同様に走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて基材と被膜の垂直断面を観察することにより確認することができる。

≪表面被覆切削工具の製造方法≫
本実施形態に係る切削工具の製造方法は、
上記切削工具の製造方法であって、
逃げ面を有する上記基材を準備する工程（以下、「第１工程」という場合がある。）と、
化学気相蒸着法を用いて、上記基材上に上記Ａｌ_２Ｏ_３層を含む被膜を形成する工程（以下、「第２工程」という場合がある。）と、
上記逃げ面における上記Ａｌ_２Ｏ_３層をブラスト処理する工程（以下、「第３工程」という場合がある。）と、
を含む。

＜第１工程：基材を準備する工程＞
第１工程では基材を準備する。例えば、基材として超硬合金基材が準備される。超硬合金基材は、市販品を用いてもよく、一般的な粉末冶金法で製造してもよい。一般的な粉末冶金法で製造する場合、例えば、ボールミル等によってＷＣ粉末とＣｏ粉末等とを混合して混合粉末を得る。該混合粉末を乾燥した後、所定の形状に成形して成形体を得る。さらに該成形体を焼結することにより、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金（焼結体）を得る。次いで該焼結体に対して、ホーニング処理等の所定の刃先加工を施すことにより、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金からなる基材を製造することができる。第１工程では、上記以外の基材であっても、この種の基材として従来公知の基材であればいずれも準備可能である。

＜第２工程：基材上にＡｌ_２Ｏ_３層を含む被膜を形成する工程＞
第２工程では、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）を用いて、上記基材上に上記Ａｌ_２Ｏ_３層を含む被膜が形成される。

図９は、被膜の製造に用いられる化学気相蒸着装置（ＣＶＤ装置）の一例を示す模式断面図である。以下図９を用いて第２工程について説明する。ＣＶＤ装置３０は、基材１０を保持するための基材セット治具３１の複数と、基材セット治具３１を覆う耐熱合金鋼製の反応容器３２とを備えている。また、反応容器３２の周囲には、反応容器３２内の温度を制御するための調温装置３３が設けられている。反応容器３２にはガス導入口３４を有するガス導入管３５が設けられている。ガス導入管３５は、基材セット治具３１が配置される反応容器３２の内部空間において、鉛直方向に延在し当該鉛直方向を軸に回転可能に配置されており、またガスを反応容器３２内に噴出するための複数の噴出孔３６（貫通孔３６）が設けられている。このＣＶＤ装置３０を用いて、次のようにして上記被膜を構成するＡｌ_２Ｏ_３層１１等を形成することができる。

まず、基材１０を基材セット治具３１に配置し、反応容器３２内の温度および圧力を所定の範囲に制御しながら、Ａｌ_２Ｏ_３層１１用の原料ガスをガス導入管３５から反応容器３２内に導入させる。これにより、基材１０上にＡｌ_２Ｏ_３層１１が形成される。ここで、Ａｌ_２Ｏ_３層１１を形成する前に、内部層１２用の原料ガスをガス導入管３５から反応容器３２内に導入させることにより、基材１０の表面に内部層１２を形成することが好ましい。以下、基材１０の表面に内部層１２を形成した後に、上記Ａｌ_２Ｏ_３層１１を形成する方法について説明する。

上記内部層１２用の原料ガスとしては、特に制限はないが例えば、ＴｉＣｌ_４、ＣＨ_４、ＣＯ、Ｎ_２及びＨＣｌの混合ガスが挙げられる。

上記内部層１２を形成する際の反応容器３２内の温度は、１０００〜１１００℃に制御されることが好ましく、反応容器３２内の圧力は０．１〜１０１３ｈＰａに制御されることが好ましい。なお、キャリアガスとしては、Ｈ_２を用いることが好ましい。また、ガス導入時、不図示の駆動部によりガス導入管３５を回転させることが好ましい。これにより、反応容器３２内において各ガスを均一に分散させることができる。

さらに、上記内部層１２を、ＭＴ（Ｍｅｄｉｕｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）−ＣＶＤ法で形成してもよい。ＭＴ−ＣＶＤ法は、１０００〜１１００℃の温度で実施されるＣＶＤ法（以下、「ＨＴ−ＣＶＤ法」ともいう。）とは異なり、反応容器３２内の温度を８００〜９５０℃といった比較的低い温度に維持して層を形成する方法である。ＭＴ−ＣＶＤ法は、ＨＴ−ＣＶＤ法と比して比較的低温で実施されるため、加熱による基材１０へのダメージを低減することができる。特に、上記内部層１２がＴｉＣＮ層（ＴｉＣＮで表される化合物からなる層）である場合、ＭＴ−ＣＶＤ法で形成することが好ましい。

次に、上記内部層１２上にＡｌ_２Ｏ_３層１１を形成する。原料ガスとしては、例えば、ＡｌＣｌ_３、ＣＯ_２及びＨ_２Ｓの混合ガスを用いる。なお、キャリアガスとしては、通常使用されるＨ_２キャリアガスを用いればよい。

ＡｌＣｌ_３の流量は、０．５〜２．５Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。ＣＯ_２の流量は、０．１〜４Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。Ｈ_２Ｓの流量は、０．１〜２Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。このとき、Ｈ_２Ｓに対するＣＯ_２の体積比（ＣＯ_２／Ｈ_２Ｓ）は、０．５〜１であることが好ましい。

反応容器３２内の温度は９５０〜１０００℃に制御されることが好ましく、反応容器３２内の圧力は５０〜１００ｈＰａに制御されることが好ましい。温度を上述の範囲で制御することにより、α−Ａｌ_２Ｏ_３の微粒組織が形成され易くなる。また、キャリアガスとしてはＨ_２を用いることができる。なお、ガス導入時、ガス導入管３５を回転させることが好ましいことは、上記と同様である。

上記製造方法に関し、ＣＶＤ法の各条件を制御することによって、各層の態様が変化する。たとえば、反応容器３２内に導入する原料ガスの組成によって、各層の組成が決定される。実施時間（成膜時間）により、各層の厚みが制御される。なかでも、Ａｌ_２Ｏ_３層１１における粗粒の割合を低下させるためには、原料ガスのうち、ＣＯ_２ガスとＨ_２Ｓガスとの流量比（ＣＯ_２／Ｈ_２Ｓ）の制御が重要である。

なお、本実施形態に係る切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、上記基材１０と上記Ａｌ_２Ｏ_３層１１との間に上述の下地層又は中間層を形成してもよいし、Ａｌ_２Ｏ_３層１１上に最外層を形成してもよい。最外層を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、ＣＶＤ法等によって形成する方法が挙げられる。

＜第３工程：ブラスト処理する工程＞
ブラスト処理する工程では、上記逃げ面における上記Ａｌ_２Ｏ_３層をブラスト処理する。上記ブラスト処理する工程は、上記逃げ面に対して７０〜９０°の投射方向から、上記逃げ面における上記Ａｌ_２Ｏ_３層にメディアを投射すること（例えば、図１０）を含むことが好ましい。このとき、図１０に示されるように、メディアを投射する投射部６０と切削工具１との間に、上記メディアが通過する孔が設けられているしぼり板５０を配置して、ブラスト処理を行ってもよい。上記しぼり板５０を配置することによって、上記しぼり板５０の孔を通して逃げ面における上記Ａｌ_２Ｏ_３層に集中的に上記メディアを投射することが可能になる。上記しぼり板５０に設けられている孔の孔径は、５００〜２０００μｍであることが好ましい。また、上記しぼり板５０の厚みは、０．５〜３ｍｍであることが好ましい。

また、本実施形態の一側面において、上記ブラスト処理する工程は、刃先部及びすくい面にマスキング処理を行った後に、上記逃げ面における上記Ａｌ_２Ｏ_３層にメディアを投射することを含んでいてもよい。

「ブラスト処理」とは、鋼鉄又は非鉄金属（例えば、セラミックス）等の多数の小さな球体（メディア）を高速で、すくい面等の表面に衝突させる（投射させる）ことで当該表面の残留応力等の諸性質を変化させる処理を意味する。

従来は、ブラスト処理を行う領域について特に限定はなく、被膜における対象となる層に対して広範囲にブラスト処理が実施されていた。しかし、このような広範囲のブラスト処理では、切削工具の広範囲に圧縮残留応力が付与されることとなり、求められている圧縮残留応力値にまでは到達していなかった。また、広範囲のブラスト処理では、メディアが刃先部にも衝突するため刃先部で被膜の剥離又は被膜の摩耗が引き起こされていた。本実施形態では上記逃げ面に対して７０〜９０°の投射方向から、逃げ面の所定の領域に集中してブラスト処理を行うこと等によって、刃先部にメディアが衝突する頻度を抑えながら、逃げ面の領域ｆ１に集中的に圧縮残留応力が付与される。その結果、溶着しやすい被削材の切削加工において耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に優れることになる。上記メディアの投射は、上記逃げ面に対して７０〜９０°の投射方向から行うようにすれば特に制限はなく、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３層に対して直接行ってもよい。また、Ａｌ_２Ｏ_３層上に設けられた他の層（例えば、最外層）に対して、上記メディアの投射を行うことによりＡｌ_２Ｏ_３層をブラスト処理してもよい。

上記メディアの材質は、例えば、鋼鉄、セラミックス、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。

上記メディアの平均粒径は、例えば、４０〜２００μｍであることが好ましく、５０〜８０μｍであることがより好ましい。

上記メディアは、市販品を使用してもよい。

上記メディアを投射する投射部と上記逃げ面の表面との距離（以下、「投射距離」という場合がある。）は、３０ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましく、５０ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましい。

しぼり板を介して上記メディアを投射する場合、上記しぼり板と上記逃げ面の表面との距離は、２０ｍｍ〜４０ｍｍであることが好ましく、２０ｍｍ〜３０ｍｍであることがより好ましい。

投射する際に上記メディアに加わる圧力（以下、「投射圧」という場合がある。）は、０．１ＭＰａ〜０．２５ＭＰａであることが好ましく、０．１２ＭＰａ〜０．１８ＭＰａであることがより好ましい。

ブラストの処理時間は、５秒〜６０秒であることが好ましく、５秒〜２０秒であることがより好ましい。

上述したブラスト処理の各条件は、上記被膜の構成に合わせて適宜調整することが可能である。

＜その他の工程＞
本実施形態に係る製造方法では、上述した工程の他にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で追加工程を適宜行ってもよい。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
（付記１）
すくい面と、逃げ面とを含む表面被覆切削工具であって、
基材と、前記基材を被覆する被膜とを備え、
前記被膜は、Ａｌ_２Ｏ_３層を含み、
前記Ａｌ_２Ｏ_３層は、前記逃げ面における領域ｆ１の少なくとも一部において、残留応力が最小値Ｒ_ｍｉｎをとり、
前記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下であり、
前記すくい面と前記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、前記領域ｆ１は、前記すくい面を延長した面と前記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から前記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、前記仮想稜線から前記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域であり、前記すくい面と前記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、前記領域ｆ１は、前記稜線から前記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、前記稜線から前記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である、表面被覆切削工具。
（付記２）
前記すくい面と前記逃げ面とが前記刃先面を介して繋がっている場合は、前記すくい面と前記刃先面との境界線と、前記逃げ面と前記刃先面との境界線とで挟まれた領域が刃先部であり、
前記すくい面と前記逃げ面とが前記稜線を介して繋がっている場合は、前記稜線から前記すくい面上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ３と前記稜線とで挟まれた領域及び前記稜線から前記逃げ面上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ４と前記稜線とで挟まれた領域が刃先部であり、
前記Ａｌ_２Ｏ_３層は、前記刃先部における残留応力が−０．０５ＧＰａ以上０ＧＰａ以下である、付記１に記載の表面被覆切削工具。
（付記３）
前記基材と前記Ａｌ_２Ｏ_３層との間に設けられている内部層を更に含み、前記内部層がＴｉＣＮで表される化合物からなる、付記１又は付記２に記載の表面被覆切削工具。
（付記４）
前記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１５ＧＰａ以下である、付記１から付記３のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

≪切削工具の作製≫
＜第１工程：基材を準備する工程＞
基材として、ＴａＣ（２．０ｗｔ％）、Ｃｏ（１１．０ｗｔ％）およびＷＣ（残部）からなる組成（ただし不可避不純物を含む）の超硬合金製刃先交換型切削チップ（形状：住友電工ハードメタル株式会社製、ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ及びＳＥＥＮ１２０３ＡＧＳＮ）を２種類準備した。形状がＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇである上記超硬合金製切削チップは、刃先面を介してすくい面、逃げ面が繋がっている形状に該当する。形状がＳＥＥＮ１２０３ＡＧＳＮである上記超硬合金製切削チップは、稜線を介してすくい面、逃げ面が繋がっている形状に該当する。

＜第２工程：被膜を形成する工程＞
準備した基材に対し、ＣＶＤ装置を用いて、下地層、内部層、中間層及びＡｌ_２Ｏ_３層をこの順に形成させて、上記基材の表面に被膜を形成した。ここで、下地層、中間層及びＡｌ_２Ｏ_３層はＨＴ−ＣＶＤ法によりそれぞれ形成し、内部層はＭＴ−ＣＶＤ法により形成した。各層の形成条件を以下に示す。なお、各ガス組成に続く括弧内の値は、各ガスの流量（Ｌ／ｍｉｎ）を示す。また、下地層、内部層、中間層及びＡｌ_２Ｏ_３層の厚みを表１−１及び表１−２に示す。

（下地層：ＴｉＮ）
原料ガス：ＴｉＣｌ_４（０．００２Ｌ／ｍｉｎ）、ＣＨ_４（２．０Ｌ／ｍｉｎ）、ＣＯ（０．３Ｌ／ｍｉｎ）、Ｎ_２（６．５Ｌ／ｍｉｎ）、ＨＣｌ（１．８Ｌ／ｍｉｎ）、Ｈ_２（５０Ｌ／ｍｉｎ）
圧力 ：１６０ｈＰａ
温度 ：１０００℃
成膜時間：表１−１又は表１−２に示される厚みとなるように適宜調製した

（内部層：ＴｉＣＮ）
原料ガス：ＴｉＣｌ_４（０．００２Ｌ／ｍｉｎ）、ＣＨ_４（２．０Ｌ／ｍｉｎ）、ＣＯ（０．３Ｌ／ｍｉｎ）、Ｎ_２（６．５Ｌ／ｍｉｎ）、ＨＣｌ（１．８Ｌ／ｍｉｎ）、Ｈ_２（５０Ｌ／ｍｉｎ）
圧力 ：１６０ｈＰａ
温度 ：９５０℃
成膜時間：表１−１又は表１−２に示される厚みとなるように適宜調製した

（中間層：ＴｉＣＮＯ）
原料ガス：ＴｉＣｌ_４（０．００３Ｌ／ｍｉｎ）、ＣＯ（０．５Ｌ／ｍｉｎ）、Ｈ_２（４０Ｌ／ｍｉｎ）、Ｎ_２（６．７Ｌ／ｍｉｎ）、ＣＨ_４（２．２Ｌ／ｍｉｎ）、ＨＣｌ（１．５Ｌ／ｍｉｎ）
圧力 ：４００ｈＰａ
温度 ：１０１０℃
成膜時間：表１−１又は表１−２に示される厚みとなるように適宜調製した

（Ａｌ_２Ｏ_３層）
原料ガス：ＡｌＣｌ_３（１．５Ｌ／ｍｉｎ）、ＣＯ_２（１Ｌ／ｍｉｎ）、Ｈ_２Ｓ（１．４Ｌ／ｍｉｎ）
圧力 ：７０ｈＰａ
温度 ：１０００℃
成膜時間：表１−１又は表１−２に示される厚みとなるように適宜調製した

＜第３工程：ブラスト処理する工程＞
次に、上記被膜が形成された切削チップ（切削工具）に対し、以下の条件によって、試料Ｎｏ．１〜９、１１、１２及び試料Ｎｏ．２１〜２６については、逃げ面を含む切削工具の表面にブラスト処理を行った。試料Ｎｏ．１０及び２７については、ブラスト処理を行わなかった。
（ブラスト条件）
メディア ：アルミナ製メディア(平均粒径６０μｍ)
メディア濃度 ：１０ｗｔ％
しぼり板の使用：あり（試料Ｎｏ．１〜７、１１、１２）、なし（試料Ｎｏ．８、９、２５、２６）
しぼり板の孔径：１０００μｍ
しぼり板の厚み：１．５ｍｍ
投射角度 ：逃げ面に対して９０°の方向（試料Ｎｏ．１〜７、１１、１２、２１〜２４）
逃げ面に対して４５°の方向（試料Ｎｏ．８、９、２５、２６）
投射圧力 ：０．１０ＭＰａ
投射時間 ：８秒間

以上の手順によって、試料Ｎｏ．１〜１２及び２１〜２７の切削工具を作製した。試料Ｎｏ．１〜３、１１、１２、及び２１〜２３の切削工具は実施例に相当する。試料Ｎｏ．４〜１０及び２４〜２７の切削工具が比較例に相当する。試料Ｎｏ．１〜１２の切削工具は、ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇの形状を有する切削工具である。試料Ｎｏ，２１〜２７は、ＳＥＥＮ１２０３ＡＧＳＮの形状を有する切削工具である。

≪切削工具の特性評価≫
＜逃げ面上の残留応力値の測定＞
以下の手順で、試料Ｎｏ．１〜１２及び２１〜２７の切削工具における逃げ面上の残留応力値を測定した。まず、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルを準備した。準備した断面サンプルにおける断面をＡｒイオンによるクロスセクションポリッシャ加工（ＣＰ加工）を行い鏡面とした。その後、当該鏡面におけるＡｌ_２Ｏ_３層に対して、下記の条件でレーザーを照射して散乱したラマン線を検出した。このとき、試料Ｎｏ．１〜１２の切削工具では、当該レーザーは、仮想稜線と、上記仮想稜線から逃げ面上において５ｍｍ離れた仮想線とで挟まれた領域について、上記仮想稜線から１００μｍの距離毎の地点で照射した。試料Ｎｏ．２１〜２７の切削工具では、当該レーザーは、稜線と、上記稜線から逃げ面上において５ｍｍ離れた仮想線とで挟まれた領域について、上記稜線から１００μｍの距離毎の地点で照射した。その後、上述した領域の各地点において検出されたラマン線に基づいて、上述した領域の各地点における上記Ａｌ_２Ｏ_３層の残留応力を分析した。上述の分析に基づいて、切削工具における逃げ面の残留応力（縦軸）と刃先部からの距離（横軸）との関係を示すグラフ（例えば、図１１）を作成し、残留応力値の最小値及び逃げ面上における最小値の位置を求めた。結果を表１−１及び表１−２に示す。表１−１において、逃げ面上における最小値の位置が「０ｍｍ」となっているものは、刃先面において最小値をとっていることを示す。表１−２において、逃げ面上における最小値の位置が「０ｍｍ」となっているものは、刃先部において最小値をとっていることを示す。
ラマン分光法の測定条件
ラマン分光分析装置：ＬａｂＲＡＭ ＨＲ−８００（商品名、ＨＯＲＩＢＡ ＪＯＢＩＮ ＹＶＯＮ社製）
レーザー波長 ：５３２ｎｍ
レーザー照射位置 ：Ａｌ_２Ｏ_３層の厚み方向における中央部分
測定温度 ：２５℃

＜刃先部における残留応力値の測定＞
上記と同様の手順で、試料Ｎｏ．１〜１２及び２１〜２７の切削工具における刃先部（刃先面）の残留応力値を測定した。すなわち、上述の鏡面加工した断面サンプルにおいて、刃先部のＡｌ_２Ｏ_３層に対して上記の条件でレーザーを照射して散乱したラマン線を検出した。その後、検出されたラマン線に基づいて、上記刃先部における上記Ａｌ_２Ｏ_３層の残留応力を分析した。結果を表１−１及び表１−２に示す。

＜刃先部における被膜の観察＞
電子顕微鏡を用いて、試料Ｎｏ．１〜１２及び２１〜２７の切削工具の刃先部における被膜の状態を観察した。上記切削工具は、切削加工を行う前のものを用いた。結果を表２−１及び表２−２に示す。

≪切削試験：試料Ｎｏ．１〜１２≫
＜切削試験１：耐溶着チッピング性試験＞
上述のようにして作製した試料Ｎｏ．１〜１２の切削工具を用いて、以下の切削条件により、切れ刃に被削材の溶着による欠損（チッピング）が発生するまでの切削長（ｍｍ）を測定した。その結果を表２−１に示す。切削距離が長い程、耐溶着チッピング性に優れる切削工具として評価することができる。
耐欠損性試験の条件
被削材 ：ＦＣＤ７００（ブロック材 Ｗ８０×Ｌ３００ｍｍ）
工具 ：ＷＧＣ４１６０Ｒ／ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ
切削速度 ：１２０ｍ／ｍｉｎ
送り量 ：０．２ｍｍ／ｔ
切込み量 ：２．０ｍｍ、
切込み幅 ：８０ｍｍ (センターカット)
切削油 ：乾式

＜切削試験２：耐摩耗性試験＞
上述のようにして作製した試料Ｎｏ．１〜１２の切削工具を用いて、以下の切削条件により、１回のパスで３００ｍｍの切削加工を１０回行った。１回のパスを行うごとに、切削工具の逃げ面側の平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）を測定した。１０回のパスを行った後の逃げ面摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）の結果を表２−１に示す。逃げ面摩耗量が小さい程、耐摩耗性に優れる切削工具として評価できる。
耐摩耗性試験の条件
被削材 ：ＳＫＤ１１（ブロック材 Ｗ８０×Ｌ３００）
工具 ：ＷＧＣ４１６０Ｒ／ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ
切削速度 ：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り量 ：０．２ｍｍ／ｔ
切込み幅 ：８０ｍｍ (センターカット)
切込み量 ：２．０ｍｍ

刃先部における被膜の観察、切削試験１及び切削試験２の結果を基に、以下の基準で切削工具の性能をランク付けした。
Ａ：切削試験１で切削長３０００ｍｍ以上かつ、切削試験２で摩耗量０．１ｍｍ以下
Ｂ：切削試験１で切削長３０００ｍｍ以上または、切削試験２で摩耗量０．１ｍｍ以下
Ｃ：切削試験１で切削長１０００ｍｍ以上３０００ｍｍ未満かつ、切削試験２で摩耗量０．１ｍｍ以上
Ｄ：切削試験１で切削長１０００ｍｍ未満

上記切削試験１の結果（表２−１）から、実施例に係る切削工具（試料Ｎｏ．１〜３、１１、１２）は、切削長が３０００ｍｍ以上（おおむね３４５０ｍｍ以上）であった。一方、比較例に係る切削工具では、上記切削長が２０００ｍｍ以下のものが存在した（試料Ｎｏ．５〜１０）。
また、上記切削試験２の結果（表２−２）から、実施例に係る切削工具（試料Ｎｏ．１〜３、１１、１２）は、逃げ面における摩耗量（Ｖｂ）が０．０８ｍｍ以下であった。一方、比較例に係る切削工具では、上記摩耗量（Ｖｂ）が０．１ｍｍを超えるものが存在した（試料Ｎｏ．４、８及び１０）。

上述の切削試験１及び切削試験２の結果から、実施例に係る切削工具（試料Ｎｏ．１〜３、１１、１２）は、逃げ面の所定の領域において、所定の残留応力が付与されていることにより、比較例に係る切削工具（試料Ｎｏ．４〜１０）と比較して、耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に優れていることが分かった。

≪切削試験：試料Ｎｏ．２１〜２７≫
＜切削試験１：耐溶着チッピング性試験＞
上述のようにして作製した試料Ｎｏ．２１〜２７の切削工具を用いて、以下の切削条件により、切れ刃に被削材の溶着による欠損（チッピング）が発生するまでの切削長（ｍｍ）を測定した。その結果を表２−２に示す。切削距離が長い程、耐溶着チッピング性に優れる切削工具として評価することができる。
耐欠損性試験の条件
被削材 ： ＦＣＤ７００（ブロック材 Ｗ８０×Ｌ３００ｍｍ）
工具 ：ＥＨＧ４１６０Ｒ／ＳＥＥＮ１２０３ＡＧＳＮ
切削速度 ： １２０ｍ／ｍｉｎ
送り量 ： ０．０８ｍｍ/ｔ
切込み量 ： ２．０ｍｍ、
切込み幅 ：８０ｍｍ (センターカット)
切削油 ： 乾式

＜切削試験２：耐摩耗性試験＞
上述のようにして作製した試料Ｎｏ．２１〜２７の切削工具を用いて、以下の切削条件により、１回のパスで３００ｍｍの切削加工を１０回行った。１回のパスを行うごとに、切削工具の逃げ面側の平均摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）を測定した。１０回のパスを行った後の逃げ面摩耗量Ｖｂ（ｍｍ）の結果を表２−２に示す。逃げ面摩耗量が小さい程、耐摩耗性に優れる切削工具として評価できる。
耐摩耗性試験の条件
被削材 ：ＳＫＤ１１（ブロック材 Ｗ８０×Ｌ３００）
工具 ：ＥＨＧ４１６０Ｒ／ＳＥＥＮ１２０３ＡＧＳＮ
切削速度 ： １５０ｍ／ｍｉｎ
送り量 ： ０．１０ｍｍ/ｔ
切込み量 ： ２．０ｍｍ、
切込み幅 ：８０ｍｍ (センターカット)
切込み量 ：２．０ｍｍ

刃先部における被膜の観察、切削試験１及び切削試験２の結果を基に、以下の基準で切削工具の性能をランク付けした。
Ａ：切削試験１で切削長３０００ｍｍ以上かつ、切削試験２で摩耗量０．１ｍｍ以下
Ｂ：切削試験１で切削長３０００ｍｍ以上または、切削試験２で摩耗量０．１ｍｍ以下
Ｃ：切削試験１で切削長８００ｍｍ以上２０００ｍｍ未満かつ、切削試験２で摩耗量０．０９ｍｍ以上
Ｄ：切削試験１で切削長８００ｍｍ未満

上記切削試験１の結果（表２−２）から、実施例に係る切削工具（試料Ｎｏ．２１〜２３）は、切削長が３０００ｍｍ以上であった。一方、比較例に係る切削工具では、上記切削長が２０００ｍｍ以下のものが存在した（試料Ｎｏ．２４〜２７）。
また、上記切削試験２の結果（表２−２）から、実施例に係る切削工具（試料Ｎｏ．２１〜２３）は、逃げ面における摩耗量（Ｖｂ）が０．０８ｍｍ以下であった。一方、比較例に係る切削工具では、上記摩耗量（Ｖｂ）が０．１ｍｍを超えるものが存在した（試料Ｎｏ．２５及び２７）。

上述の切削試験１及び切削試験２の結果から、実施例に係る切削工具（試料Ｎｏ．２１〜２３）は、逃げ面の所定の領域において、所定の残留応力が付与されていることにより、比較例に係る切削工具（試料Ｎｏ．２４〜２７）と比較して、耐溶着チッピング性及び耐摩耗性に優れていることが分かった。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 切削工具、 １ａ すくい面、 １ｂ 逃げ面、 １ｃ 刃先面、 １ｄ 刃先部、 １０ 基材、 １１ Ａｌ_２Ｏ_３層、 １２ 内部層、 ３０ ＣＶＤ装置、 ３１ 基材セット治具、 ３２ 反応容器、 ３３ 調温装置、 ３４ ガス導入口、 ３５ ガス導入管、 ３６ 貫通孔、 ５０ しぼり板、 ６０ メディアを投射する投射部、 ＡＢ 稜線、 ＡＢ’ 仮想稜線、 ＡＡ、ＢＢ 仮想境界線、 Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４ 仮想線、 ｆ１ 領域ｆ１

Claims (4)

1. すくい面と、逃げ面とを含む切削工具であって、
   基材と、前記基材上に配置されている被膜とを備え、
   前記被膜は、Ａｌ_２Ｏ_３層を含み、
   前記Ａｌ_２Ｏ_３層は、前記逃げ面における領域ｆ１の少なくとも一部において、残留応力が最小値Ｒ_ｍｉｎをとり、
   前記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１ＧＰａ以下であり、
   前記すくい面と前記逃げ面とが刃先面を介して繋がっている場合は、前記領域ｆ１は、前記すくい面を延長した面と前記逃げ面を延長した面とが交差してなる仮想稜線から前記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、前記仮想稜線から前記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域であり、前記すくい面と前記逃げ面とが稜線を介して繋がっている場合は、前記領域ｆ１は、前記稜線から前記逃げ面上において０．２ｍｍ離れた仮想線Ｆ１と、前記稜線から前記逃げ面上において１ｍｍ離れた仮想線Ｆ２と、で挟まれた領域である、切削工具。
2. 前記すくい面と前記逃げ面とが前記刃先面を介して繋がっている場合は、前記すくい面と前記刃先面との境界線と、前記逃げ面と前記刃先面との境界線とで挟まれた領域が刃先部であり、
   前記すくい面と前記逃げ面とが前記稜線を介して繋がっている場合は、前記稜線から前記すくい面上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ３と前記稜線とで挟まれた領域及び前記稜線から前記逃げ面上において１００μｍ離れた仮想線Ｆ４と前記稜線とで挟まれた領域が刃先部であり、
   前記Ａｌ_２Ｏ_３層は、前記刃先部における残留応力が−０．０５ＧＰａ以上０ＧＰａ以下である、請求項１に記載の切削工具。
3. 前記被膜は、前記基材と前記Ａｌ_２Ｏ_３層との間に設けられている内部層を更に含み、前記内部層がＴｉＣＮで表される化合物からなる、請求項１又は請求項２に記載の切削工具。
4. 前記最小値Ｒ_ｍｉｎは、−０．２５ＧＰａ以上−０．１５ＧＰａ以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の切削工具。

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