TWI519669B - 切削工具用鑽石皮膜 - Google Patents

Description

切削工具用鑽石皮膜

本發明，係為有關於被覆在被使用於超硬合金等之高硬度的非鐵系被削材之切削加工等之中的工具上之鑽石皮膜。

從先前技術起，作為切削工具，係廣泛使用有超硬合金工具。此超硬合金工具，為了將耐磨耗性作提升的目的，一般而言，係被覆有TiN或TiAlN等之硬質皮膜。

又，最近，針對硬質碳材或者是含有矽之鋁合金等的非鐵系高硬度被削材，例如亦使用有如同在專利文獻1中所揭示一般之使用CVD法而被覆有鑽石皮膜的超硬合金工具。

但是，對於超硬合金等之極為高硬度的被削材，在進行切削時會產生鑽石皮膜被破壞等的症狀，現狀而言，係無法得到充分的耐磨耗性。

[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2003-25117號公報

本發明，係為發明者等有鑑於上述一般之現狀而對於鑽石皮膜之皮膜組織以及皮膜層構成進行了研究，其結 果，係發現了：藉由對於此皮膜組織以及皮膜層構成作精心設計，係能夠解決上述課題，而完成了本發明，並提供一種：韌性為高，密著性為優良，並且為高硬度，而能夠相對於超硬合金等之極為高硬度的被削材而將工具壽命作大幅度的提升之具有極佳之實用性的切削工具用鑽石皮膜。

對於本發明之要旨作說明。

係有關於一種切削工具用鑽石皮膜，其係為被形成在基材上之切削工具用鑽石皮膜，其特徵為：係包含有至少一層以上之複層皮膜層〔A〕，該複層皮膜層〔A〕，係為將膜厚1μm以上15μm以下之皮膜層〔α〕和膜厚1μm以上20μm以下之皮膜層〔β〕，以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側處並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側處的方式，所構成者，此鑽石皮膜全體之膜厚，係被設定為4μm以上30μm以下，又，當藉由剖面TEM法來對於此複層皮膜層〔A〕之剖面作了觀察時，前述皮膜層〔α〕之結晶和前述皮膜層〔β〕之結晶係相連續，進而，沿著與前述基材表面相平行之假想線而作了測定的結晶粒徑之平均，係成為相較於前述皮膜層〔β〕而前述皮膜層〔α〕為較小，並且，前述皮膜層〔β〕之前述結晶粒徑的平均，係為0.2μm以上6μm以下，進而，在藉由SEM法而對於前述複層皮膜層〔A〕之破斷面作了觀察時，相 較於前述皮膜層〔α〕之破斷面，前述皮膜層〔β〕之破斷面係為更平滑，進而，在前述皮膜層〔β〕之破斷面中，係包含有朝向膜厚方向而延伸了的柱狀模樣。

又，係有關於一種切削工具用鑽石皮膜，其係為被形成在基材上之切削工具用鑽石皮膜，其特徵為：係包含有至少一層以上之複層皮膜層〔A〕，該複層皮膜層〔A〕，係為將膜厚1μm以上15μm以下之皮膜層〔α〕和膜厚1μm以上20μm以下之皮膜層〔β〕，以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側處並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側處的方式而作層積所構成者，此鑽石皮膜全體之膜厚，係被設定為4μm以上30μm以下，在對於此複層皮膜層〔A〕之剖面的結晶部照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，關於如同下述一般所定義之X，相較於前述皮膜層〔α〕之X，前述皮膜層〔β〕之X係為更小，並且，前述皮膜層〔β〕之X，係為0.005~0.05，其中，前述X，係為將藉由前述EELS所測定之電子能量損失分光頻譜假定為下述之(1)~(4)之4個的高斯函數之和，並在對於此電子能量損失分光頻譜作了峰值分離時，將J之峰值強度設為Ij，並將K之峰值強度設為Ik，而將X定義為Ij/(Ij+Ik)，(1)於280~290eV處具備有峰值之J，(2)於285~295eV處具備有峰值之K，(3)於290~300eV處具備有峰值之L，(4)於300~310eV處具備有峰值之M。

又，係為一種切削工具用鑽石皮膜，其係為被形成在 基材上之切削工具用鑽石皮膜，其特徵為：係包含有至少一層以上之複層皮膜層〔A〕，該複層皮膜層〔A〕，係為將膜厚1μm以上15μm以下之皮膜層〔α〕和膜厚1μm以上20μm以下之皮膜層〔β〕，以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側處並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側處的方式而作層積所構成者，此鑽石皮膜全體之膜厚，係被設定為4μm以上30μm以下，又，當藉由剖面TEM法來對於此複層皮膜層〔A〕之剖面作了觀察時，前述皮膜層〔α〕之結晶和前述皮膜層〔β〕之結晶係相連續，進而，沿著與前述基材表面相平行之假想線而作了測定的結晶粒徑之平均，係成為相較於前述皮膜層〔β〕而前述皮膜層〔α〕為較小，並且，前述皮膜層〔β〕之前述結晶粒徑的平均，係為0.2μm以上6μm以下，進而，在藉由SEM法而對於前述複層皮膜層〔A〕之破斷面作了觀察時，相較於前述皮膜層〔α〕之破斷面，前述皮膜層〔β〕之破斷面係為更平滑，進而，在前述皮膜層〔β〕之破斷面中，係包含有朝向膜厚方向而延伸了的柱狀模樣，進而，在對於前述複層皮膜層〔A〕之剖面的結晶部照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，關於如同下述一般所定義之X，相較於前述皮膜層〔α〕之X，前述皮膜層〔β〕之X係為更小，並且，前述皮膜層〔β〕之X，係為0.005~0.05，其中，前述X，係為將藉由前述EELS所測定之電子能量損失分光頻譜假定為下述之(1)~(4)之4個的高斯函數之和，並 在對於此電子能量損失分光頻譜作了峰值分離時，將J之峰值強度設為Ij，並將K之峰值強度設為Ik，而將X定義為Ij/(Ij+Ik)，(1)於280~290eV處具備有峰值之J，(2)於285~295eV處具備有峰值之K，(3)於290~300eV處具備有峰值之L，(4)於300~310eV處具備有峰值之M。

又，係為在如申請專利範圍第1項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，具備有下述特徵者：亦即是，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在藉由剖面TEM法來對於其之剖面作了觀察時，沿著與基材表面相平行之假想線所測定了的結晶粒徑之平均，係較前述皮膜層〔β〕更小，又，在藉由SEM法而對於此皮膜層〔B〕之破斷面作了觀察時，係具備有較皮膜層〔β〕之破斷面而更多的凹凸。

又，係為在如申請專利範圍第2項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，具備有下述特徵者：亦即是，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在藉由剖面TEM法來對於其之剖面作了觀察時，沿著與基材表面相平行之假想線所測定了的結晶粒徑之平均，係較前述皮膜層〔β〕更小，又，在藉由SEM法而對於此皮膜層〔B〕之破斷面作了觀察時，係具備有較皮膜層〔β〕之破斷面而更多的凹凸。

又，係為在如申請專利範圍第3項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，具備有下述特徵者：亦即是，係在最表層 處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在藉由剖面TEM法來對於其之剖面作了觀察時，沿著與基材表面相平行之假想線所測定了的結晶粒徑之平均，係較前述皮膜層〔β〕更小，又，在藉由SEM法而對於此皮膜層〔B〕之破斷面作了觀察時，係具備有較皮膜層〔β〕之破斷面而更多的凹凸。

又，係為在如申請專利範圍第2項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，具備有下述特徵者：亦即是，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在對於其之剖面的結晶部而照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，前述X，係為較皮膜層〔β〕而更大者。

又，係為在如申請專利範圍第3項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，具備有下述特徵者：亦即是，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在對於其之剖面的結晶部而照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，前述X，係為較皮膜層〔β〕而更大者。

又，係為在如申請專利範圍第1~8項中之任一項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，具備有下述特徵者：亦即是，係在基材正上方而配置有前述複層皮膜層〔A〕。

又，係為在如申請專利範圍第1~8項中之任一項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，具備有下述特徵者：亦即是，基材係為由以WC作為主成分之硬質粒子和以Co作 為主成分之結合材所成的超硬合金。

又，係為在如申請專利範圍第9項中之任一項所記載之切削工具用鑽石皮膜中，而具備有下述特徵者：亦即是，基材係為由以WC作為主成分之硬質粒子和以Co作為主成分之結合材所成的超硬合金。

本發明由於係如同上述一般而構成，因此，係成為一種韌性為高，密著性為優良，並且為高硬度，而能夠相對於超硬合金等之極為高硬度的被削材而將工具壽命作大幅度的提升之具有極佳之實用性的切削工具用鑽石皮膜。

以下，針對合適之本發明之實施形態，對於本發明之作用作展示並作簡單說明。

藉由將前述之具備有特定的皮膜組織之皮膜層〔α〕和皮膜層〔β〕作層積所成的前述特定之構成的複層皮膜層〔A〕，係成為能夠對於切削時之皮膜剝離或工具缺損作抑制，相應於此，相對於超硬合金等之極為高硬度的被削材之工具壽命係提升。

[實施例]

根據圖面，對於本發明之具體性實施例作說明。

本實施例，係為一種切削工具用鑽石皮膜，係為被形 成在基材上之切削工具用鑽石皮膜，其特徵為：係包含有至少一層以上之複層皮膜層〔A〕，該複層皮膜層〔A〕，係為將膜厚1μm以上15μm以下之皮膜層〔α〕和膜厚1μm以上20μm以下之皮膜層〔β〕，以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側處並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側處的方式而作層積所構成者，此鑽石皮膜全體之膜厚，係被設定為4μm以上30μm以下，又，當藉由剖面TEM法來對於此複層皮膜層〔A〕之剖面(相對於基材表面而為垂直之剖面)作了觀察時，皮膜層〔α〕之結晶和皮膜層〔β〕之結晶係相連續，進而，沿著與前述基材表面相平行之假想線而作了測定的結晶粒徑(在將膜厚方向設為上下方向時，對於結晶粒徑而在左右方向上作了測定之值)之平均，係成為相較於前述皮膜層〔β〕而前述皮膜層〔α〕為較小，並且，前述皮膜層〔β〕之前述結晶粒徑的平均，係為0.2μm以上6μm以下，進而，在藉由SEM法而對於前述複層皮膜層〔A〕之破斷面(相對於基材表面而垂直地破斷所得到之面)作了觀察時，相較於前述皮膜層〔α〕之破斷面，前述皮膜層〔β〕之破斷面係為更平滑，進而，在前述皮膜層〔β〕之破斷面中，係包含有朝向膜厚方向而延伸了的柱狀模樣，進而，在對於前述複層皮膜層〔A〕之剖面的結晶部照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，將藉由EELS所測定之電子能量損失分光頻譜，假定為於280~290eV處具備有峰值之J、於285~295eV處具備有峰值之K、於290~ 300eV處具備有峰值之L以及於300~310eV處具備有峰值之M的4個高斯函數之和，在對於此電子能量損失分光頻譜作了峰值分離時，將J之峰值強度設為Ij，並將K之峰值強度設為Ik，而將X定義為Ij/(Ij+Ik)，關於該X，相較於前述皮膜層〔α〕之X，前述皮膜層〔β〕之X係為更小，並且，前述皮膜層〔β〕之X，係為0.005~0.05。

針對各部作具體性說明。

基材，係採用由以WC(碳化鎢)作為主成分的硬質粒子和以Co(鈷)作為主成分之結合材所成的超硬合金製者。具體而言，係採用前述WC粒子之平均粒徑被設定為0.1μm~2μm，而前述Co之含有量為以質量%而被設定為5~15%者。

在此基材之正上方，設置以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側的方式來作了層積構成的複層皮膜層〔A〕。

又，在此切削工具用鑽石皮膜之最表層(複層皮膜層〔A〕之上)處，係以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕。

此皮膜層〔B〕，在藉由剖面TEM法來對於其之剖面作了觀察時，沿著與基材表面相平行之假想線所測定了的結晶粒徑之平均，係較前述皮膜層〔β〕更小，又，在藉由SEM法而對於此皮膜層〔B〕之破斷面作了觀察時，係具備有較皮膜層〔β〕之破斷面而更多的凹凸。

進而，皮膜層〔B〕，當對於其之剖面的結晶部照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，前述X，係設為較皮膜層〔β〕而更大者。

另外，不僅是在超硬合金基材上而配置複層皮膜層〔A〕並於其上層積皮膜層〔B〕之構成，就算像是在超硬合金基材上層積2層以上之複層皮膜層〔A〕並於最表層處配置皮膜層〔B〕之構成、或者是在超硬合金基材上配置複層皮膜層〔A〕並於其上層積皮膜層〔α〕再於最表層處配置皮膜層〔B〕的情況、又或是在超硬合金基材上而配置複層皮膜層〔A〕並於其上配置皮膜層〔B〕再進而於其上層積複層皮膜層〔A〕並於最表層處配置皮膜層〔B〕的情況等，亦能夠得到與本實施例相同之作用效果。

以下，針對採用上述構成之理由以及由上述構成所致之作用效果作說明。

針對複層皮膜層〔A〕作說明。

本發明者等，係對於成膜條件作各種的改變並在超硬合金基材上成膜鑽石皮膜，而藉由SEM法來對於鑽石皮膜之破斷面作了觀察。其結果，在藉由SEM法而作了觀察的破斷面處，係確認到了：其之破斷表面為相對性較平滑且包含有朝向膜厚方向而作了延伸的柱狀模樣之模式(以下，稱作破斷面模式II)、和其之破斷表面為相對性較粗糙並且柱狀模樣並不明確的模式(以下，稱作破斷面模式I)。

接著，將成膜條件作各種改變而對於超硬合金製球狀端銑刀成膜鑽石皮膜，並將超硬合金作為被削材而進行切削測試，並且對於該鑽石皮膜，而藉由SEM、剖面TEM、電子能量損失分光分析(對相對於以100nm以下之厚度而切出的基材表面而垂直之面的結晶部，而照射光點徑1.5nm之電子線而進行分析)，來進行了觀察、評價。

其結果，在破斷面模式II之鑽石皮膜處，當劃出與基材表面相平行之假想線時而沿著該假想線所測定到的結晶粒徑之平均為大的情況時，係確認到鑽石皮膜之耐磨耗性係變高。又，當結晶粒徑之平均為未滿0.2μm時，則耐磨耗性係些許變低，而若是結晶粒徑之平均為超過6μm，則在施加有大的加工負載之切削條件下，亦確認到會有皮膜碎裂的情況。

亦即是，係確認到了：在破斷面模式II時之結晶粒徑的平均為0.2μm以上6μm以下的鑽石皮膜，在耐磨耗性上係為優良，較理想，結晶粒徑之平均為0.4μm以上4μm以下的鑽石皮膜，係為更優良。

又，亦確認到了：若是對於鑽石皮膜而進行了電子能量損失分光分析時的上述X之值為越小，則耐磨耗性係變得越高。若是X之值超過0.05，則耐磨耗性係會變得略低，而，若是未滿0.005之皮膜，則在製作上係有所困難。另外，在電子能量損失分光頻譜之解析中，係使用了在頻譜解析中經常被使用的seasolve公司製之軟體「PeakFit ver.4.12」(使用非線性最小平方法來將頻譜波 形分離成複數之相重合了的高斯函數，並計算出該高斯函數之峰值位置、面積、半寬值等的軟體)。

亦即是，係確認到了：X之值為0.005以上0.05以下的鑽石皮膜，在耐磨耗性上係為優良，較理想，X之值為0.005以上0.04以下的鑽石皮膜，係為更優良。

電子能量損失分光頻譜之280~290eV的峰值(J)，由於係對應於石墨，因此，若是X之值越小，則代表係為純度越高之鑽石。可以想見，若是X之值越小則耐磨耗性會變得越高的原因，係受到此事的影響。

但是，上述之耐磨耗性為優良的鑽石皮膜，在切削測試中，係有著從基材而剝離的情況，在密著性上係有所問題。根據切削測試的結果，係得知了：破斷面模式I之鑽石皮膜，在相較於上述之耐磨耗性為優良的鑽石皮膜而結晶粒徑之平均為相對性的較小的情況時，密著性係為優良。又，亦得知了：當對於鑽石皮膜而進行了電子能量損失分光分析時的上述X之值為相較於上述之耐磨耗性為優良的鑽石皮膜而相對性的較大的情況時，密著性係為優良。

根據以上之知識，而在基材(超硬合金製球狀端銑刀)之正上方成膜密著性為優良之鑽石皮膜(皮膜層〔α〕)，並在其上成膜耐磨耗性為優良之鑽石皮膜(皮膜層〔β〕)，而將超硬合金作為被削材，來進行了切削測試。其結果，係確認到了：相較於皮膜層〔α〕單層的情況或皮膜層〔β〕單層的情況，直到發生工具缺損或皮 膜剝離為止的切削距離(工具壽命)係大幅度的改良。

皮膜層〔α〕之膜厚，在確保密著性的目的上，若是過薄則效果會變小，因此係需要設為1μm以上，另一方面，若是過厚則由於複層皮膜層〔A〕之耐磨耗性係會些許變小，因此係以15μm以下為理想。

又，皮膜層〔β〕之膜厚，在確保耐磨耗性的目的上，若是過薄則效果會變小，因此係需要設為1μm以上，另一方面，若是過厚則由於皮膜表面之粗糙度會變大，因此係以20μm以下為理想。

又，皮膜全體之膜厚，由於若是過薄則便無法將工具壽命增長，因此係需要設為4μm以上，另一方面，若是過厚則由於皮膜之內部應力會變大並變得容易剝離，因此係以30μm以下為理想。

針對皮膜層〔B〕作說明。

在基材(超硬合金製球狀端銑刀)之正上方成膜皮膜層〔α〕並在其上成膜皮膜層〔β〕(成膜複層皮膜層〔A〕)的鑽石被覆球狀端銑刀，相較於皮膜層〔α〕單層的情況或皮膜層〔β〕單層的情況，雖然工具壽命係大幅度的改良，但是在切削時係有著發生折損的情況。可以想見，此係因為皮膜層〔β〕之結晶粒徑係為較大，因此係在表面上存在有較為直線性且為長之粒界，故而皮膜層〔β〕係具有較為容易碎裂(韌性較低)之特性，因此，係在最表層上，成膜相較於皮膜層〔β〕而結晶粒徑之平均為相對性較小並且呈現破斷面模式I的皮膜層，並進行 了切削測試。其結果，切削時之折損係大幅度的降低。

又，當在最表層處成膜了當對於鑽石皮膜而進行了電子能量損失分光分析時的上述X之值為相較於皮膜層〔β〕而相對性為大的皮膜層時，切削時之折損亦大幅度地作了降低。

藉由在最表層處形成相較於皮膜層〔β〕而結晶粒徑之平均為相對性較小並且呈現破斷面模式I之皮膜層，或者是在最表層處形成當對於鑽石皮膜而進行了電子能量損失分光分析時的上述X之值為相較於皮膜層〔β〕而相對性為大的皮膜層(皮膜層〔B〕)，雖然耐折損性(韌性)係大幅度的提升，但是，由於皮膜層〔B〕係以將皮膜層〔β〕之較為直線性且較長的粒界作覆蓋一事作為目的，因此，結晶粒徑之平均係以越小為越理想，並以較皮膜層〔α〕更小一事為更理想。又，若是皮膜層〔B〕之膜厚過薄，則由於將皮膜層〔β〕之粒界作覆蓋的效果係會變小，因此，係以0.5μm以上為理想，又，由於若是過厚則耐磨耗性會些許變低，因此係以10μm以下為理想。

針對基材作說明。

作為端銑刀母材之材種，較理想，係為與鑽石皮膜間之密著性為優良的多所被使用在高硬度被削材之切削中的由以WC作為主成分之硬質粒子和以Co作為主成分之結合材所成的超硬合金。

本實施例，由於係設為上述一般之構成，因此，藉由將具備有特定的皮膜組織之皮膜層〔α〕和皮膜層〔β〕 作層積所成的複層皮膜層〔A〕，係成為能夠對於切削時之皮膜剝離或工具缺損作抑制，相應於此，相對於超硬合金等之極為高硬度的被削材之工具壽命係提升。

又，藉由皮膜層〔B〕，耐折損性係提升，工具壽命係更加增長。

故而，本實施例，係成為一種韌性為高，密著性為優良，並且為高硬度，而能夠相對於超硬合金等之極為高硬度的被削材而將鑽石被覆超硬合金工具之工具壽命作大幅度的提升之具有極佳之實用性者。

針對對本實施例之效果作了證明的實驗例作說明。

〈實驗例1〉

對於將由以WC作為主成分之硬質粒子和以Co作為主成分之結合材所成的超硬合金母材作為材料的超硬合金製球狀端銑刀(桿徑 4，直徑 1)，使用熱燈絲型CVD裝置，來以使端銑刀之溫度成為650~800℃，而氣體壓力成為500Pa的方式，來一面導入H₂氣體、CH₄氣體以及O₂氣體一面成膜了鑽石皮膜。氣體流量比，係設為了H₂：CH₄：O₂=100：1~5：0~5。

使用該被覆了鑽石皮膜之球狀端銑刀，並將超硬合金VM-40(JIS規格)作為被削材，而進行了切削測試。設為旋轉速度：30000min^-1、進送速度：300mm/min、軸方向切入深度：0.1mm、橫方向切入深度：0.05mm、冷媒：油霧，來針對能夠切削幾個的4.3mm×4.3mm×深度 0.6mm的四角塊一事作了評價。

將切削測試之結果展示於圖5中。根據圖5之結果，可以得知，相較於先前技術之鑽石皮膜被覆球狀端銑刀，被覆有本實施例之鑽石皮膜的端銑刀，係能夠相對於超硬合金之切削而得到優良的工具壽命。

〈實驗例2〉

將圖5之試料No.3的剖面TEM像，展示於圖1以及圖2中。圖1係展示明視野像，圖2係展示暗視野像。圖2右上之電子線繞射像，係為對於該試料之鑽石皮膜照射電子線所得到的電子線繞射像，但是，係使該以圓形記號所包圍的結晶面((111)面)作結像而攝影了圖2之暗視野像。根據圖1以及圖2，可以確認到：皮膜層〔α〕和皮膜層〔β〕之結晶係相連續，並且，相較於皮膜層〔β〕，皮膜層〔α〕以及皮膜層〔B〕之結晶粒徑係相對性而為較小。

接著，將圖5之試料No.3的破斷面之SEM像，展示於圖3中。根據圖3，可以確認到：皮膜層〔β〕之破斷面，相較於皮膜層〔α〕以及皮膜層〔B〕之破斷面，係相對性較為平滑，並且，在皮膜層〔β〕之破斷面處，係包含有朝向膜厚方向而作了延伸的柱狀模樣。

圖4，係為電子能量損失分光分析(EELS)之事例以及峰值分離之結果。亦即是，係在對於鑽石皮膜之結晶部而照射光點徑1.5nm之電子線並進行了EELS之後，假定 電子能量損失分光頻譜係為於280~290eV處具備有峰值之J、於285~295eV處具備有峰值之K、於290~300eV處具備有峰值之L、以及於300~310eV處具備有峰值之M之4個的高斯函數之和，並使用seasolve公司製軟體「PeakFit ver.4.12」來作了峰值分離。為了對於峰值分離之妥當性作檢証，在圖4中，係將J、K、L、M之4個的高斯函數之和，作為擬合(fitting)函數而作了記載。測定值和擬合函數，係良好地相互一致，可以得知，使用seasolve公司製軟體「PeakFit ver.4.12」所進行的峰值分離之方法係為妥當。

根據以上，可以確認到：藉由將具備有上述的皮膜組織之皮膜層〔α〕和皮膜層〔β〕作層積所成的複層皮膜層〔A〕和皮膜層〔B〕，係成為能夠對於切削時之皮膜剝離或工具缺損、工具折損作抑制，相應於此，係能夠使相對於超硬合金等之極為高硬度的被削材之工具壽命提升。

[圖1]對於剖面TEM像(明視野像)作展示的照片。

[圖2]對於剖面TEM像(暗視野像)作展示的照片。

[圖3]對於破斷面之SEM像作展示的照片。

[圖4]對於電子能量損失分光分析(EELS)以及峰值分離之結果作展示的圖表。

[圖5]對於實驗結果作展示的表。

Claims (11)

1. 一種切削工具用鑽石皮膜，係為被形成在基材上之切削工具用鑽石皮膜，其特徵為：係包含有至少一層以上之複層皮膜層〔A〕，該複層皮膜層〔A〕，係為將膜厚1μm以上15μm以下之皮膜層〔α〕和膜厚1μm以上20μm以下之皮膜層〔β〕，以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側處並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側處的方式而作層積所構成者，此鑽石皮膜全體之膜厚，係被設定為4μm以上30μm以下，又，當藉由剖面TEM法來對於此複層皮膜層〔A〕之剖面作了觀察時，前述皮膜層〔α〕之結晶和前述皮膜層〔β〕之結晶係相連續，進而，沿著與前述基材表面相平行之假想線而作了測定的結晶粒徑之平均，係成為相較於前述皮膜層〔β〕而前述皮膜層〔α〕為較小，並且，前述皮膜層〔β〕之前述結晶粒徑的平均，係為0.2μm以上6μm以下，進而，在藉由SEM法而對於前述複層皮膜層〔A〕之破斷面作了觀察時，相較於前述皮膜層〔α〕之破斷面，前述皮膜層〔β〕之破斷面係為更平滑，進而，在前述皮膜層〔β〕之破斷面中，係包含有朝向膜厚方向而延伸了的柱狀模樣。
2. 一種切削工具用鑽石皮膜，係為被形成在基材上之切削工具用鑽石皮膜，其特徵為：係包含有至少一層以上之複層皮膜層〔A〕，該複層皮膜層〔A〕，係為將膜厚1μm以上15μm以下之皮膜層〔α〕和膜厚1μm以上 20μm以下之皮膜層〔β〕，以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側處並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側處的方式而作層積所構成者，此鑽石皮膜全體之膜厚，係被設定為4μm以上30μm以下，在對於此複層皮膜層〔A〕之剖面的結晶部照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，關於如同下述一般所定義之X，相較於前述皮膜層〔α〕之X，前述皮膜層〔β〕之X係為更小，並且，前述皮膜層〔β〕之X，係為0.005~0.05，其中，前述X，係為將藉由前述EELS所測定之電子能量損失分光頻譜假定為下述之(1)~(4)之4個的高斯函數之和，並在對於此電子能量損失分光頻譜作了峰值分離時，將J之峰值強度設為Ij，並將K之峰值強度設為Ik，而將X定義為Ij/(Ij+Ik)，(1)於280~290eV處具備有峰值之J，(2)於285~295eV處具備有峰值之K，(3)於290~300eV處具備有峰值之L，(4)於300~310eV處具備有峰值之M。
3. 一種切削工具用鑽石皮膜，係為被形成在基材上之切削工具用鑽石皮膜，其特徵為：係包含有至少一層以上之複層皮膜層〔A〕，該複層皮膜層〔A〕，係為將膜厚1μm以上15μm以下之皮膜層〔α〕和膜厚1μm以上20μm以下之皮膜層〔β〕，以將前述皮膜層〔α〕配置在基材側處並將前述皮膜層〔β〕配置在表層側處的方式而作層積所構成者，此鑽石皮膜全體之膜厚，係被設定為 4μm以上30μm以下，又，當藉由剖面TEM法來對於此複層皮膜層〔A〕之剖面作了觀察時，前述皮膜層〔α〕之結晶和前述皮膜層〔β〕之結晶係相連續，進而，沿著與前述基材表面相平行之假想線而作了測定的結晶粒徑之平均，係成為相較於前述皮膜層〔β〕而前述皮膜層〔α〕為較小，並且，前述皮膜層〔β〕之前述結晶粒徑的平均，係為0.2μm以上6μm以下，進而，在藉由SEM法而對於前述複層皮膜層〔A〕之破斷面作了觀察時，相較於前述皮膜層〔α〕之破斷面，前述皮膜層〔β〕之破斷面係為更平滑，進而，在前述皮膜層〔β〕之破斷面中，係包含有朝向膜厚方向而延伸了的柱狀模樣，進而，在對於前述複層皮膜層〔A〕之剖面的結晶部照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，關於如同下述一般所定義之X，相較於前述皮膜層〔α〕之X，前述皮膜層〔β〕之X係為更小，並且，前述皮膜層〔β〕之X，係為0.005~0.05，其中，前述X，係為將藉由前述EELS所測定之電子能量損失分光頻譜假定為下述之(1)~(4)之4個的高斯函數之和，並在對於此電子能量損失分光頻譜作了峰值分離時，將J之峰值強度設為Ij，並將K之峰值強度設為Ik，而將X定義為Ij/(Ij+Ik)，(1)於280~290eV處具備有峰值之J，(2)於285~295eV處具備有峰值之K，(3)於290~300eV處具備有峰值之L， (4)於300~310eV處具備有峰值之M。
4. 如申請專利範圍第1項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在藉由剖面TEM法來對於其之剖面作了觀察時，沿著與基材表面相平行之假想線所測定了的結晶粒徑之平均，係較前述皮膜層〔β〕更小，又，在藉由SEM法而對於此皮膜層〔B〕之破斷面作了觀察時，係具備有較皮膜層〔β〕之破斷面而更多的凹凸。
5. 如申請專利範圍第2項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在藉由剖面TEM法來對於其之剖面作了觀察時，沿著與基材表面相平行之假想線所測定了的結晶粒徑之平均，係較前述皮膜層〔β〕更小，又，在藉由SEM法而對於此皮膜層〔B〕之破斷面作了觀察時，係具備有較皮膜層〔β〕之破斷面而更多的凹凸。
6. 如申請專利範圍第3項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在藉由剖面TEM法來對於其之剖面作了觀察時，沿著與基材表面相平行之假想線所測定了的結晶粒徑之平均，係較前述皮膜層〔β〕更小，又，在藉由SEM法而對於此皮膜層〔B〕之破斷面作了觀察時，係具備有較皮膜層〔β〕之 破斷面而更多的凹凸。
7. 如申請專利範圍第2項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在對於其之剖面的結晶部而照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，前述X，係為較皮膜層〔β〕而更大者。
8. 如申請專利範圍第3項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，係在最表層處，以0.5μm以上10μm以下之膜厚而被形成有皮膜層〔B〕，此皮膜層〔B〕，在對於其之剖面的結晶部而照射電子線並進行了電子能量損失分光分析(EELS)時，前述X，係為較皮膜層〔β〕而更大者。
9. 如申請專利範圍第1~8項中之任一項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，係在基材正上方而配置有前述複層皮膜層〔A〕。
10. 如申請專利範圍第1~8項中之任一項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，基材係為由以WC作為主成分之硬質粒子和以Co作為主成分之結合材所成的超硬合金。
11. 如申請專利範圍第9項中之任一項所記載之切削工具用鑽石皮膜，其中，基材係為由以WC作為主成分之硬質粒子和以Co作為主成分之結合材所成的超硬合金。