WO2019044714A1 - 被覆工具及びこれを備えた切削工具 - Google Patents

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WO2019044714A1
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丹 何
山崎　剛
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京セラ株式会社
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    • B23B2228/10—Coatings
    • B23B2228/105—Coatings with specified thickness

Definitions

  • the present disclosure relates to a coated tool used in cutting and a cutting tool provided with the same.
  • a surface-coated cutting tool (coated tool) described in JP-A-2017-042906 (Patent Document 1) is known as a coated tool used for cutting such as turning and turning.
  • Coated tool described in Patent Document 1 the tool substrate and, (Ti 1-z Al z ) A layer and represented by N (Cr 1-xy Al x M y) B layer represented by N surface of the tool substrate And a hard coating layer alternately laminated.
  • the thickness of each of the A layer and the B layer is constant.
  • a multilayer coated cutting tool (coated tool) described in JP-A-2001-521447 (Patent Document 2) is known.
  • the coated tool described in Patent Document 2 has a coating including a multilayer structure on a main body. At this time, the continuation of the individual layer thicknesses in the coating does not include the repetition period, and is aperiodic throughout the multilayer structure.
  • the coated tool of the present disclosure comprises a substrate and a coating layer located on the substrate.
  • the covering layer has a plurality of AlTi layers containing aluminum and titanium and a plurality of AlCr layers containing aluminum and chromium, and the AlTi layers and the AlCr layers are alternately located.
  • the covering layer has a first region in which the thickness of the AlTi layer is thicker as the distance from the base is greater, and a plurality of second regions in which the thickness of the AlTi layer is thinner as the distance from the base is farther from the base In the thickness direction, the first region and the second region are alternately present.
  • the cutting tool of the present disclosure includes a holder having a pocket on the tip end side, and the coated tool according to the present disclosure described above located in the pocket.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a coated tool according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an AA cross section in the coated tool shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a region B1 shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a region B1 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a view showing a coated tool according to a second embodiment of the present disclosure, which is a view corresponding to FIGS. 3 and 4 of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing a coated tool according to a second embodiment of the present disclosure, which is a view corresponding to FIGS. 3 and 4 of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a coated tool according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an AA cross section in the coated tool shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a region B1 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a view showing a coated tool according to a second embodiment of the present disclosure, and is a view corresponding to FIGS. 3 and 4 of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view showing a cutting tool according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 9 is an enlarged view of a region B2 shown in FIG.
  • coated tool according to various embodiments of the present disclosure will be described in detail using the drawings.
  • the drawings referred to in the following simply show only the main members necessary for describing the embodiment.
  • the coated tool of the present disclosure may comprise any component not shown in the referenced figures.
  • the dimensions of the members in the respective drawings do not faithfully represent the dimensions of the actual constituent members and the dimensional ratio of the respective members. These points are the same also in the cutting tool mentioned later.
  • the coated tool 1 according to the first embodiment has a rectangular plate shape, and has a rectangular first surface 3 (upper surface in FIG. 1), a second surface 5 (side surface in FIG. 1), first surfaces 3 and 2 And a cutting edge 7 located at at least a part of a ridge line where the surfaces 5 meet. Moreover, the coating tool 1 of 1st Embodiment further has the square 3rd surface 8 (lower surface in FIG. 1).
  • the entire outer periphery of the first surface 3 may be the cutting edge 7, but the coated tool 1 is not limited to such a configuration, for example, a square
  • the cutting edge 7 may be provided only on one side of the first surface 3 of the first surface 3 or partially.
  • the first surface 3 may have a rake surface area 3a at least in part.
  • the area along the cutting edge 7 in the first surface 3 is the rake surface area 3 a.
  • the second surface 5 may have a flank region 5a at least in part.
  • the area along the cutting edge 7 in the second surface 5 is the flank surface area 5 a. Therefore, it may be rephrased that the cutting edge 7 is located at the intersection of the rake surface area 3a and the flank surface area 5a.
  • FIG. 1 the boundaries between the rake surface area 3 a and the other area on the first surface 3 and the boundaries of the flank area 5 a and the other area on the second surface 5 are indicated by alternate long and short dashed lines.
  • FIG. 1 an example in which all of the ridge lines where the first surface 3 and the second surface 5 intersect is the cutting edge 7 is shown, so an annular dashed dotted line along the cutting edge 7 is shown in the first surface 3. It is done.
  • the size of the coated tool 1 is not particularly limited.
  • the length of one side of the first surface 3 is set to about 3 to 20 mm.
  • the height from the first surface 3 to the third surface 8 located on the opposite side of the first surface 3 is set to about 5 to 20 mm.
  • the coated tool 1 includes a square plate-shaped substrate 9 and a coating layer 11 that covers the surface of the substrate 9.
  • the covering layer 11 may cover the entire surface of the substrate 9 or may cover only a part of the surface. When the covering layer 11 covers only a part of the substrate 9, it can be said that the covering layer 11 is located on at least a part of the substrate 9.
  • the covering layer 11 in the first embodiment exists at least in a rake surface area 3 a along the cutting edge 7 in the first surface 3 and in a flank surface area 5 a along the cutting edge 7 in the second surface 5.
  • FIG. 1 shows an example in which the covering layer 11 is present on the entire first surface 3 including the rake surface region 3a and the entire second surface 5 including the flank region 5a.
  • the thickness of the covering layer 11 can be set to, for example, about 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the overall thickness of the covering layer 11 may be constant or may differ depending on the place.
  • the covering layer 11 has a plurality of AlTi layers 13 containing aluminum (Al) and titanium (Ti), and a plurality of AlCr layers 15 containing aluminum and chromium (Cr).
  • a plurality of AlTi layers 13 and a plurality of AlCr layers 15 are alternately located.
  • the covering layer 11 has a configuration in which a plurality of AlTi layers 13 and a plurality of AlCr layers 15 are alternately stacked.
  • the layered structure of the covering layer 11 can be evaluated by cross-sectional measurement using a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM).
  • the AlTi layer 13 may be made of only aluminum and titanium, but contains metal components such as Si, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr and W in addition to aluminum and titanium. May be However, in the AlTi layer 13, the total of the respective content ratios of aluminum and titanium is higher than that of the above-described metal component. That is, since the sum of the content ratio of each of aluminum and titanium is higher than that of the above-described metal component, it can be considered that AlTi layer 13 contains aluminum and titanium as main components. In addition, the "content ratio" in the above has shown the content ratio in atomic ratio.
  • the plurality of AlTi layers 13 respectively contain aluminum and titanium as main components, but the content ratio of aluminum can be set to, for example, 40 to 70%. In addition, the content ratio of titanium can be set, for example, to 25 to 50%. In each of the plurality of AlTi layers 13, the content ratio of aluminum may be higher than the content ratio of titanium, and in each of the plurality of AlTi layers 13, the content ratio of titanium is higher than the content ratio of aluminum Good.
  • the AlTi layer 13 may be composed of only the metal component containing aluminum and titanium, but may be composed of a nitride, carbide or carbonitride of the metal component containing aluminum and titanium.
  • the AlCr layer 15 may be composed of only aluminum and chromium, but may contain metal components such as Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Ti and W in addition to aluminum and chromium. Good. However, in the AlCr layer 15, the sum of the respective content ratios of aluminum and chromium is higher than that of the above-described metal component. That is, the AlCr layer 15 can be regarded as containing aluminum and chromium as main components because the total content ratio of each of aluminum and chromium is higher than that of the above-mentioned metal component.
  • the plurality of AlCr layers 15 respectively contain aluminum and chromium as main components, but the content ratio of aluminum can be set to, for example, 20 to 60%. Also, the content ratio of chromium can be set to, for example, 40 to 80%. In each of the plurality of AlCr layers 15, the content ratio of aluminum may be higher than the content ratio of chromium, and in each of the plurality of AlCr layers 15, the content ratio of chromium is higher than the content ratio of aluminum Good.
  • the AlCr layer 15 may be composed of only the metal component containing aluminum and chromium, but may be composed of a nitride, carbide or carbonitride of the metal component containing aluminum and chromium.
  • compositions of the AlTi layer 13 and the AlCr layer 15 can be measured, for example, by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) or X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • EDS energy dispersive X-ray spectroscopy
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the covering layer 11 Since the covering layer 11 has the AlTi layer 13, the wear resistance of the covering layer 11 is enhanced. Further, since the covering layer 11 has the AlCr layer 15, the fracture resistance of the covering layer 11 is enhanced.
  • the covering layer 11 has a configuration in which the plurality of AlTi layers 13 and the plurality of AlCr layers 15 are alternately positioned, and therefore the strength as a whole of the covering layer 11 is enhanced. At this time, the strength is enhanced as the thicknesses of the plurality of AlTi layers 13 and the plurality of AlCr layers 15 are thinner.
  • the number of AlTi layers 13 and AlCr layers 15 is not limited to a specific value.
  • the number of AlTi layers 13 and AlCr layers 15 may be 6 or more, respectively, but can be set to 6 to 500, for example.
  • the thickness of the AlTi layer 13 and the AlCr layer 15 is not limited to a specific value, but can be set, for example, to 5 nm to 100 nm.
  • the covering layer 11 in the first embodiment has a first region 13 a in which the thickness of the AlTi layer 13 is thicker as it goes away from the base 9, and a thickness in which the thickness of the AlTi layer 13 is thinner as it goes away from the base 9.
  • a plurality of two areas 13 b are provided.
  • the first regions 13a and the second regions 13b are alternately present.
  • the thickness direction a of the covering layer 11 may be rephrased as the laminating direction of the AlTi layer 13 and the AlCr layer 15 in the covering layer 11. According to these configurations, the coated tool 1 has excellent durability as follows.
  • the covering layer 11 in the first embodiment has the plurality of first regions 13a and the plurality of second regions 13b as described above, the thickness of each of the plurality of AlTi layers 13 is not constant, and relative There is a relatively thick one and a relatively thin one.
  • the coating layer 11 has a plurality of relatively thick AlTi layers 13, the hardness of the coating layer 11 can be enhanced in these and the wear resistance can be enhanced.
  • the covering layer 11 has a plurality of relatively thin AlTi layers 13, the strength of the covering layer 11 can be enhanced in these. As described above, since the wear resistance of the covering layer 11 is enhanced and the strength is enhanced, the durability of the covering layer 11 can be enhanced.
  • the thickness of the AlTi layer 13 is larger as the distance from the substrate 9 is larger, and in the second region 13b, the thickness of the AlTi layer 13 is smaller as the distance from the substrate 9 is more. Therefore, a region where the thickness of the AlTi layer 13 changes extremely is hard to exist in the inside of the covering layer 11.
  • the thickness of the AlTi layer 13 changes extremely, for example, the amount of deformation of the AlTi layer 13 largely changes due to the load such as internal stress due to deformation due to the load at the time of use or shrinkage difference at the time of manufacture. To create an area. Therefore, a crack may occur in this area.
  • the covering layer 11 since the covering layer 11 includes a plurality of first regions 13a and a plurality of second regions 13b, the region where the thickness of the AlTi layer 13 changes extremely inside the covering layer 11 Is hard to exist. Therefore, the coating layer 11 is not easily cracked, and the durability is further enhanced.
  • the relatively thick AlTi layer 13 and the relative thickness A thin AlTi layer 13 can be present in a wide range in the thickness direction a of the covering layer 11. Therefore, it is possible to absorb the above-mentioned load in a wide range in the thickness direction a of the coating layer 11, and since the durability is enhanced, the durability of the entire coating layer 11 can be enhanced.
  • the coated tool 1 of the first embodiment is very excellent in durability. Therefore, according to the coated tool 1 of the first embodiment, stable cutting can be performed for a long time.
  • the number of AlTi layers 13 in the first region 13a and the second region 13b may be three or more, but can be set to, for example, 3 to 20.
  • the number of AlTi layers 13 in each of the plurality of first regions 13a may be the same or different.
  • the number of AlTi layers 13 in each of the plurality of second regions 13b may be the same or different.
  • the number of first regions 13a and the number of second regions 13b may be two or more, but can be set to 2 to 100, for example.
  • the number of AlTi layers 13 located between the plurality of first AlTi layers 13a1 is substantially the same. It may be In other words, the plurality of first AlTi layers 13a1 may periodically exist in the thickness direction a of the covering layer 11.
  • the plurality of first AlTi layers 13a1 are regularly present inside the covering layer 11, the load applied to the covering layer 11 can be received in a well-balanced manner, and the durability can be enhanced. it can.
  • the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of first AlTi layers 13a1 is not limited to a specific value, but can be set to 2 to 40, for example.
  • the number of AlTi layers 13 located between the plurality of first AlTi layers 13a1 is substantially the same not only when the number of AlTi layers 13 is strictly the same, but the number of AlTi layers 13 is substantially the same. It is a concept that also includes the case of being the same.
  • the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of first AlTi layers 13a1 when the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of first AlTi layers 13a1 is 11 to 21, the number of AlTi layers 13 may have a difference of ⁇ 1. When the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of first AlTi layers 13a1 is 21 to 40, the number of AlTi layers 13 may have a difference of ⁇ 2.
  • the plurality of first AlTi layers 13a1 may have the same thickness, but in the first AlTi layers 13a1 in the adjacent first regions 13a, the magnitude relationship of the thickness values is repeated in the thickness direction a of the covering layer 11 May be In other words, the plurality of first AlTi layers 13a1 (covering layer 11) further includes portions in which relatively thick layers 13a2 and relatively thin layers 13a3 alternately exist in the thickness direction a of the coating layer 11 You may have.
  • the relatively thick layer is relatively thick, and the layer 13a2 that easily receives the load applied to the covering layer 11 is relatively
  • a plurality of AlTi layers 13 (covering layers 11) have portions where layers 13a3 whose bondability is not likely to be reduced because the thickness is thin are alternately present in the thickness direction a. Therefore, the bondability between adjacent layers can be enhanced in a balanced manner while the load applied to the covering layer 11 is received in a balanced manner.
  • the number of AlTi layers 13 located between the plurality of second AlTi layers 13a4 is approximately the same. It may be.
  • the plurality of second AlTi layers 13a4 may periodically exist in the thickness direction a of the covering layer 11.
  • the number of AlTi layers 13 located between the plurality of second AlTi layers 13a4 is not limited to a specific value, but can be set to 2 to 40, for example. Further, that the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of second AlTi layers 13a4 is approximately the same, the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of first AlTi layers 13a1 is approximately the same. It can be defined in the same way.
  • the plurality of second AlTi layers 13a4 may have the same thickness, but in the second AlTi layers 13a4 in the adjacent first regions 13a, the magnitude relationship of thickness values is repeated in the thickness direction a of the covering layer 11 May be In other words, the plurality of second AlTi layers 13a4 (covering layer 11) further includes portions in which relatively thin layers 13a5 and relatively thick layers 13a6 alternately exist in the thickness direction a of the covering layer 11 You may have.
  • the thickness is relatively thin, and the layer 13a5 whose bondability can be easily improved is relatively thin.
  • the plurality of AlTi layers 13 (covering layers 11) have portions where the layers 13a6 that are easily thicker than the layers 13a5 are more likely to receive the load applied to the covering layer 11 in the thickness direction a. Therefore, the bondability between adjacent layers can be enhanced in a balanced manner while the load applied to the covering layer 11 is received in a balanced manner.
  • the first region 13a and the second region 13b adjacent to each other are the AlTi layer 13 located farthest from the base 9 in the first region 13a and the most The nearby AlTi layer 13 may be in common. Further, in the thickness direction a of the covering layer 11, the first region 13a and the second region 13b adjacent to each other are the AlTi layer 13 located closest to the substrate 9 in the first region 13a and the most substrate in the second region 13b. The AlTi layer 13 located apart from 9 may be in common. When at least one of these configurations is satisfied, since the configuration of the covering layer 11 is relatively simple, the manufacture of the covering tool 1 can be facilitated.
  • the coated tool 1 of the first embodiment has a square plate shape as shown in FIG. 1, but the shape of the coated tool 1 is not limited to such a shape. For example, there is no problem even if the first surface 3 and the third surface 8 are not quadrangular, but triangular, hexagonal or circular.
  • the coated tool 1 according to the first embodiment has a through hole 17 as shown in FIG.
  • the through hole 17 in the first embodiment is formed from the first surface 3 to the third surface 8 located on the opposite side of the first surface 3 and is open at these surfaces.
  • the through hole 17 can be used to attach a screw or a clamp member or the like when holding the coated tool 1 in the holder.
  • the through holes 17 may be opened in regions opposite to each other in the second surface 5 without any problem.
  • Examples of the material of the base 9 include inorganic materials such as cemented carbide, cermet, and ceramics.
  • examples of the composition of the cemented carbide include WC (tungsten carbide) -Co, WC-TiC (titanium carbide) -Co, and WC-TiC-TaC (tantalum carbide) -Co.
  • WC, TiC and TaC are hard particles
  • Co is a binder phase.
  • cermet is a sintered composite material in which a ceramic component is compounded with a metal.
  • examples of the cermet include compounds containing TiC or TiN (titanium nitride) as a main component.
  • the material of the base 9 is not limited to these.
  • the covering layer 11 can be located on the substrate 9 by using, for example, physical vapor deposition (PVD) or the like.
  • PVD physical vapor deposition
  • the covering layer 11 is formed by using the above vapor deposition method in a state where the base 9 is held by the inner peripheral surface of the through hole 17, the entire surface of the base 9 excluding the inner peripheral surface of the through hole 17
  • the covering layer 11 can be positioned to cover the
  • Examples of physical vapor deposition include ion plating and sputtering.
  • the covering layer 11 in the case of producing by the ion plating method, the covering layer 11 can be produced by the following method.
  • a metal target containing aluminum and titanium independently, a composite alloy target or a sintered body target is prepared.
  • the above target which is a metal source, is vaporized and ionized by arc discharge or glow discharge.
  • the ionized target is reacted with nitrogen (N 2 ) gas as a nitrogen source, methane (CH 4 ) gas as a carbon source or acetylene (C 2 H 2 ) gas, and deposited on the surface of the substrate 9.
  • N 2 nitrogen
  • methane (CH 4 ) gas as a carbon source
  • C 2 H 2 acetylene
  • a metal target independently containing aluminum and chromium, a composite alloy target or a sintered body target is prepared.
  • the above target which is a metal source, is vaporized and ionized by arc discharge or glow discharge.
  • the ionized target is reacted with nitrogen (N 2 ) gas as a nitrogen source, methane (CH 4 ) gas as a carbon source or acetylene (C 2 H 2 ) gas, and deposited on the surface of the substrate 9.
  • N 2 nitrogen
  • methane (CH 4 ) gas as a carbon source
  • C 2 H 2 acetylene
  • the covering layer 11 having a configuration in which the plurality of AlTi layers 13 and the plurality of AlCr layers 15 are alternately positioned. There is no problem in performing the first procedure after performing the second procedure first.
  • the plurality of first regions 13a when repeating the first procedure, by changing the thickness of the AlTi layer 13 so that the first regions 13a and the second regions 13b are alternately present in the thickness direction a, the plurality of first regions 13a and It is possible to produce a covering layer 11 having a plurality of second regions 13b.
  • the plurality of AlCr layers 15 may have the same configuration as the plurality of AlTi layers 13 in the first embodiment.
  • the covering layer 11 has a third region 15 a in which the thickness of the AlCr layer 15 is thicker as it goes away from the substrate 9, and A plurality of thin fourth regions 15b may be provided.
  • the third regions 15a and the fourth regions 15b may be alternately present.
  • the covering layer 11 in the second embodiment has the plurality of third regions 15a and the plurality of fourth regions 15b as described above, the thickness of each of the plurality of AlCr layers 15 is not constant, and relative There is a relatively thick one and a relatively thin one.
  • the covering layer 11 has a plurality of relatively thick AlCr layers 15, a load such as internal stress due to deformation due to a load during use or a difference in shrinkage during manufacturing is applied to the covering layer 11 Even in the above-mentioned relatively thick one, it is easy to absorb the above-mentioned load. Therefore, the coating layer 11 is unlikely to be cracked. Further, since the covering layer 11 has a plurality of relatively thin AlCr layers 15, the strength of the covering layer 11 can be enhanced in these. As described above, since the coating layer 11 is unlikely to be cracked and its strength is enhanced, the durability of the coating layer 11 can be enhanced.
  • the thickness of the AlCr layer 15 increases with distance from the substrate 9, and in the fourth region 15b, as in the second region 13b, the distance from the substrate 9
  • the thickness of the AlCr layer 15 is thin. Therefore, a region where the thickness of the AlCr layer 15 changes extremely is unlikely to exist inside the covering layer 11. Therefore, the coating layer 11 is unlikely to be cracked, and the durability is further enhanced.
  • the relatively thick AlCr layer 15 and the relative thickness A thin AlCr layer 15 can be present in a wide range in the thickness direction a of the covering layer 11. Therefore, it is possible to absorb the above-mentioned load in a wide range in the thickness direction a of the coating layer 11, and since the strength is enhanced, the durability of the entire coating layer 11 can be enhanced.
  • the number of AlCr layers 15 in the third region 15a and the fourth region 15b may be three or more, but can be set to, for example, 3 to 20.
  • the number of AlCr layers 15 in each of the plurality of third regions 15a may be the same or different.
  • the number of AlCr layers 15 in each of the plurality of fourth regions 15b may be the same or different.
  • the number of third regions 15a and the number of fourth regions 15b may be two or more, but can be set to 2 to 100, for example.
  • the thickness of the AlCr layer 15 is changed so that the third regions 15 a and the fourth regions 15 b are alternately present in the thickness direction a. It is possible to make the covering layer 11 which has 3 area
  • the AlCr layer 15 located farthest from the substrate 9 in each of the plurality of third regions 15a is the first AlCr layer 15a1
  • the AlCr layer located between the plurality of first AlCr layers 15a1 The number of fifteen may be approximately the same.
  • the plurality of first AlCr layers 15a1 may periodically exist in the thickness direction a of the covering layer 11.
  • the number of AlCr layers 15 located between the plurality of first AlCr layers 15a1 is not limited to a specific value, but can be set to, for example, 2 to 40. Further, that the number of AlCr layers 15 positioned between the plurality of first AlCr layers 15a1 is approximately the same, the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of first AlTi layers 13a1 is approximately the same. It can be defined in the same way.
  • the plurality of first AlCr layers 15a1 may have the same thickness, but in the first AlCr layers 15a1 in the adjacent third regions 15a, the magnitude relationship of the thickness values is repeated in the thickness direction a of the covering layer 11 May be In other words, the plurality of first AlCr layers 15a1 (covering layer 11) further includes portions in which relatively thick layers 15a2 and relatively thin layers 15a3 alternately exist in the thickness direction a of the coating layer 11 You may have.
  • the relatively thick layer is relatively thick, and the layer 15a2 that easily receives the load applied to the covering layer 11 is A plurality of AlCr layers 15 (covering layers 11) have portions where layers 15a3 whose bondability is unlikely to be reduced because the thickness is thin are alternately present in the thickness direction a. Therefore, the bondability between adjacent layers can be enhanced in a balanced manner while the load applied to the covering layer 11 is received in a balanced manner.
  • the number of AlCr layers 15 located between the plurality of second AlCr layers 15a4 is substantially the same. It may be. In other words, in the thickness direction a of the covering layer 11, a plurality of second AlCr layers 15a4 may periodically exist. When such a configuration is satisfied, since the plurality of second AlCr layers 15a4 are regularly present inside the covering layer 11, the bondability between adjacent layers can be enhanced in a well-balanced manner.
  • the number of AlCr layers 15 located between the plurality of second AlCr layers 15a4 is not limited to a specific value, but can be set to, for example, 2 to 40. Further, that the number of AlCr layers 15 positioned between the plurality of second AlCr layers 15a4 is approximately the same, the number of AlTi layers 13 positioned between the plurality of first AlTi layers 13a1 is approximately the same. It can be defined in the same way.
  • the plurality of second AlCr layers 15a4 may have the same thickness, but in the second AlCr layers 15a4 in the adjacent third regions 15a, the magnitude relationship of the thickness values is repeated in the thickness direction a of the covering layer 11 May be In other words, the plurality of second AlCr layers 15a4 (covering layer 11) further includes portions in which relatively thin layers 15a5 and relatively thick layers 15a6 alternately exist in the thickness direction a of the covering layer 11 You may have.
  • the thickness is relatively thin, and the layer 15a5 whose bondability can be easily improved is relatively thin.
  • the plurality of AlCr layers 15 (covering layers 11) have portions where the layers 15a6 that are easily thicker than the layers 15a5 are more likely to receive load applied to the covering layer 11 in the thickness direction a. Therefore, the bondability between adjacent layers can be enhanced in a balanced manner while the load applied to the covering layer 11 is received in a balanced manner.
  • the third region 15 a and the fourth region 15 b adjacent to each other in the thickness direction a of the covering layer 11 are the AlCr layer 15 located farthest from the substrate 9 in the third region 15 a and the most substrate 9 in the fourth region 15 b.
  • the nearby AlCr layer 15 may be in common.
  • the third region 15a and the fourth region 15b adjacent to each other in the thickness direction a of the covering layer 11 are the AlCr layer 15 located closest to the base 9 in the third region 15a and the most base in the fourth region 15b.
  • the AlCr layer 15 located apart from 9 may be in common.
  • the cutting tool 101 is a rod-like body extending from a first end (upper end in FIG. 8) to a second end (lower end in FIG. 8) as shown in FIG.
  • the cutting tool 101 includes a holder 105 having a pocket 103 on the first end side (tip side), and the coated tool 1 according to the above-described first embodiment located in the pocket 103. . Since the cutting tool 101 includes the coated tool 1, stable cutting can be performed for a long time.
  • the pocket 103 is a portion to which the coated tool 1 is attached, and has a seating surface parallel to the lower surface of the holder 105 and a constraining side surface inclined to the seating surface. Further, the pocket 103 is open at the first end side of the holder 105.
  • the coated tool 1 is located in the pocket 103. At this time, the lower surface of the coated tool 1 may be in direct contact with the pocket 103, and a sheet (not shown) may be sandwiched between the coated tool 1 and the pocket 103.
  • the coated tool 1 is attached to the holder 105 such that at least a part of the portion used as the cutting edge 7 in the ridge line where the first surface 3 and the second surface 5 intersect project outward from the holder 105.
  • the covering tool 1 is attached to the holder 105 by means of a fixing screw 107. That is, the fixing screw 107 is inserted into the through hole 17 of the covering tool 1, and the tip of the fixing screw 107 is inserted into a screw hole (not shown) formed in the pocket 103 to screw the screw parts together.
  • the coated tool 1 is attached to the holder 105.
  • steel cast iron or the like
  • high toughness steel may be used.
  • a cutting tool used for so-called turning is illustrated.
  • Examples of turning include inner diameter machining, outer diameter machining, and grooving.
  • the cutting tool is not limited to one used for turning.
  • the coated tool 1 may be used as a cutting tool used for milling.
  • the covering tool 1 may replace with the covering tool 1 and may use the covering tool 20 which concerns on 2nd Embodiment.

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Abstract

本開示の被覆工具は、基体と、基体の上に位置する被覆層とを備えている。被覆層は、アルミニウム及びチタンを含有するＡｌＴｉ層と、アルミニウム及びクロムを含有するＡｌＣｒ層とをそれぞれ複数有し、ＡｌＴｉ層及びＡｌＣｒ層が交互に位置している。被覆層は、基体から離れるほどにＡｌＴｉ層の厚みが厚い第１領域と、基体から離れるほどにＡｌＴｉ層の厚みが薄い第２領域とをそれぞれ複数有し、被覆層の厚み方向において、第１領域及び第２領域が交互に存在している。

Description

被覆工具及びこれを備えた切削工具
　本開示は、切削加工において用いられる被覆工具及びこれを備えた切削工具に関する。
　旋削加工及び転削加工のような切削加工に用いられる被覆工具としては、例えば特開２０１７－０４２９０６号公報（特許文献１）に記載の表面被覆切削工具（被覆工具）が知られている。特許文献１に記載の被覆工具は、工具基体と、（Ｔｉ1-zＡｌz）Ｎで表わされるＡ層及び（Ｃｒ1-x-yＡｌxＭy）Ｎで表わされるＢ層が工具基体の表面において交互に積層されてなる硬質被覆層とを備えている。このとき、Ａ層及びＢ層のそれぞれの厚みは、一定である。
　また、他の被覆工具としては、例えば特表２００１－５２１４４７号公報（特許文献２）に記載の多層被覆切削工具（被覆工具）が知られている。特許文献２に記載の被覆工具は、本体の上に多層構造を含む被膜が施されている。このとき、被膜において個々の層厚みの連続には繰り返し周期が含まれず、多層構造の全体に渡り非周期的である。
　本開示の被覆工具は、基体と、該基体の上に位置する被覆層とを備えている。該被覆層は、アルミニウム及びチタンを含有するＡｌＴｉ層と、アルミニウム及びクロムを含有するＡｌＣｒ層とをそれぞれ複数有し、前記ＡｌＴｉ層及び前記ＡｌＣｒ層が交互に位置している。前記被覆層は、前記基体から離れるほどに前記ＡｌＴｉ層の厚みが厚い第１領域と、前記基体から離れるほどに前記ＡｌＴｉ層の厚みが薄い第２領域とをそれぞれ複数有し、前記被覆層の厚み方向において、前記第１領域及び前記第２領域が交互に存在している。
　本開示の切削工具は、先端側にポケットを有するホルダと、前記ポケットに位置する上述した本開示に係る被覆工具とを備えている。
図１は、本開示の第１実施形態に係る被覆工具を示す斜視図である。 図２は、図１に示す被覆工具におけるＡ－Ａ断面の断面図である。 図３は、図２に示す領域Ｂ１における拡大図である。 図４は、図２に示す領域Ｂ１における拡大図である。 図５は、本開示の第２実施形態に係る被覆工具を示す図であり、第１実施形態の図３及び図４に相当する図である。 図６は、本開示の第２実施形態に係る被覆工具を示す図であり、第１実施形態の図３及び図４に相当する図である。 図７は、本開示の第２実施形態に係る被覆工具を示す図であり、第１実施形態の図３及び図４に相当する図である。 図８は、本開示の実施形態に係る切削工具を示す平面図である。 図９は、図８に示す領域Ｂ２における拡大図である。
　＜被覆工具＞
　以下、本開示の様々な実施形態に係る被覆工具について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態を説明する上で必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本開示の被覆工具は、参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各部材の寸法比率などを忠実に表したものではない。これらの点は、後述する切削工具においても同様である。
　　（第１実施形態）
　第１実施形態の被覆工具１は、四角板形状であって、四角形の第１面３（図１における上面）と、第２面５（図１における側面）と、第１面３及び第２面５が交わる稜線の少なくとも一部に位置する切刃７とを有している。また、第１実施形態の被覆工具１は、四角形の第３面８（図１における下面）をさらに有している。
　第１実施形態の被覆工具１においては、第１面３の外周の全体が切刃７となっていてもよいが、被覆工具１はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、四角形の第１面３における一辺のみ、若しくは、部分的に切刃７を有するものであってもよい。
　第１面３は、少なくとも一部にすくい面領域３ａを有していてもよい。第１実施形態においては、第１面３における切刃７に沿った領域がすくい面領域３ａとなっている。第２面５は、少なくとも一部に逃げ面領域５ａを有していてもよい。第１実施形態においては、第２面５における切刃７に沿った領域が逃げ面領域５ａとなっている。そのため、すくい面領域３ａ及び逃げ面領域５ａが交わる部分に切刃７が位置していると言い換えてもよい。
　図１では、第１面３におけるすくい面領域３ａ及びそれ以外の領域の境界と、第２面５における逃げ面領域５ａ及びそれ以外の領域の境界とを一点鎖線で示している。図１においては、第１面３及び第２面５が交わる稜線の全てが切刃７である例が示されているため、第１面３において切刃７に沿った環状の一点鎖線が示されている。
　被覆工具１の大きさは特に限定されるものではないが、例えば、第１実施形態においては、第１面３の一辺の長さが３～２０ｍｍ程度に設定される。また、第１面３から第１面３の反対側に位置する第３面８までの高さは５～２０ｍｍ程度に設定される。
　第１実施形態の被覆工具１は、図１及び図２に示すように、四角板形状の基体９と、この基体９の表面を被覆する被覆層１１とを備えている。被覆層１１は、基体９の表面の全体を覆っていてもよく、また、一部のみを覆っていてもよい。被覆層１１が基体９の一部のみを被覆しているときには、被覆層１１は、基体９の上の少なくとも一部に位置しているとも言うことができる。
　第１実施形態における被覆層１１は、少なくとも、第１面３における切刃７に沿ったすくい面領域３ａ及び第２面５における切刃７に沿った逃げ面領域５ａに存在している。図１においては、すくい面領域３ａを含む第１面３の全体及び逃げ面領域５ａを含む第２面５の全体に被覆層１１が存在する例が示されている。被覆層１１の厚みとしては、例えば、０．１～１０μｍ程度に設定できる。なお、被覆層１１の全体としての厚みは一定であっても、場所によって異なっていてもよい。
　被覆層１１は、図３に示すように、アルミニウム（Ａｌ）及びチタン（Ｔｉ）を含有するＡｌＴｉ層１３と、アルミニウム及びクロム（Ｃｒ）を含有するＡｌＣｒ層１５とをそれぞれ複数有している。被覆層１１において、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に位置している。言い換えれば、被覆層１１は、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に積層された構成となっている。被覆層１１の積層構造は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscopy）又は透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscopy）などを用いた断面測定によって評価することが可能である。
　ＡｌＴｉ層１３は、アルミニウム及びチタンのみによって構成されていてもよいが、アルミニウム及びチタンに加えて、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｃｒ及びＷなどの金属成分を含有していてもよい。但し、ＡｌＴｉ層１３では、上記の金属成分と比較してアルミニウム及びチタンのそれぞれの含有比率の合計が高くなっている。すなわち、上記の金属成分と比較してアルミニウム及びチタンのそれぞれの含有比率の合計が高いことから、ＡｌＴｉ層１３は、アルミニウム及びチタンを主成分として含有しているとみなすことができる。なお、上記における「含有比率」とは、原子比での含有比率を示している。
　複数のＡｌＴｉ層１３は、それぞれアルミニウム及びチタンを主成分として含有しているが、アルミニウムの含有比率は、例えば、４０～７０％に設定できる。また、チタンの含有比率は、例えば、２５～５０％に設定できる。複数のＡｌＴｉ層１３のそれぞれにおいて、アルミニウムの含有比率がチタンの含有比率よりも高くてもよく、また、複数のＡｌＴｉ層１３のそれぞれにおいて、チタンの含有比率がアルミニウムの含有比率よりも高くてもよい。
　また、ＡｌＴｉ層１３は、アルミニウム及びチタンを含む金属成分のみによって構成されていてもよいが、アルミニウム及びチタンを含む金属成分の窒化物、炭化物又は炭窒化物などによって構成されていてもよい。
　ＡｌＣｒ層１５は、アルミニウム及びクロムのみによって構成されていてもよいが、アルミニウム及びクロムに加えて、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｖ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｚｒ、Ｔｉ及びＷなどの金属成分を含有していてもよい。但し、ＡｌＣｒ層１５では、上記の金属成分と比較してアルミニウム及びクロムのそれぞれの含有比率の合計が高くなっている。すなわち、上記の金属成分と比較してアルミニウム及びクロムのそれぞれの含有比率の合計が高いことから、ＡｌＣｒ層１５は、アルミニウム及びクロムを主成分として含有しているとみなすことができる。
　複数のＡｌＣｒ層１５は、それぞれアルミニウム及びクロムを主成分として含有しているが、アルミニウムの含有比率は、例えば、２０～６０％に設定できる。また、クロムの含有比率は、例えば、４０～８０％に設定できる。複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれにおいて、アルミニウムの含有比率がクロムの含有比率よりも高くてもよく、また、複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれにおいて、クロムの含有比率がアルミニウムの含有比率よりも高くてもよい。
　また、ＡｌＣｒ層１５は、アルミニウム及びクロムを含む金属成分のみによって構成されていてもよいが、アルミニウム及びクロムを含む金属成分の窒化物、炭化物又は炭窒化物などによって構成されていてもよい。
　ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の組成は、例えば、エネルギー分散型Ｘ線分光分析法（ＥＤＳ）又はＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）などによって測定することが可能である。
　被覆層１１がＡｌＴｉ層１３を有していることから、被覆層１１の耐摩耗性が高められている。また、被覆層１１がＡｌＣｒ層１５を有していることから、被覆層１１の耐欠損性が高められている。被覆層１１は、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に位置する構成となっていることから、被覆層１１の全体としての強度が高められている。このとき、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５の厚みが薄いほど強度が高められる。
　ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の数は、特定の値に限定されるものではない。ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の数は、それぞれ６つ以上であればよいが、例えば、６～５００に設定できる。
　ＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の厚みは、特定の値に限定されるものではないが、例えば、それぞれ５ｎｍ～１００ｎｍに設定できる。
　第１実施形態における被覆層１１は、図４に示すように、基体９から離れるほどにＡｌＴｉ層１３の厚みが厚い第１領域１３ａと、基体９から離れるほどにＡｌＴｉ層１３の厚みが薄い第２領域１３ｂとをそれぞれ複数有している。そして、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂが交互に存在している。なお、被覆層１１の厚み方向ａは、被覆層１１におけるＡｌＴｉ層１３及びＡｌＣｒ層１５の積層方向と言い換えてもよい。これらの構成によれば、被覆工具１が以下のように耐久性に優れたものとなる。
　第１実施形態における被覆層１１は、上記の通り、複数の第１領域１３ａ及び複数の第２領域１３ｂを有していることから、複数のＡｌＴｉ層１３のそれぞれの厚みが一定ではなく、相対的に厚みの厚いものと、相対的に厚みの薄いものとを有している。
　被覆層１１が、相対的に厚みの厚いＡｌＴｉ層１３を複数有していることから、これらにおいて被覆層１１の硬度が高められ、耐摩耗性を高めることができる。また、被覆層１１が、相対的に厚みの薄いＡｌＴｉ層１３を複数有していることから、これらにおいて、被覆層１１の強度を高めることができる。上記のように、被覆層１１の耐摩耗性が高められ、また、強度が高められていることから、被覆層１１の耐久性を高めることができる。
　さらに、第１領域１３ａでは、基体９から離れるほどにＡｌＴｉ層１３の厚みが厚く、また、第２領域１３ｂでは、基体９から離れるほどにＡｌＴｉ層１３の厚みが薄い。そのため、被覆層１１の内部にＡｌＴｉ層１３の厚みが極端に変化する領域が存在しにくい。
　ＡｌＴｉ層１３の厚みが極端に変化している場合には、例えば、使用時の負荷に伴う変形又は製造時の収縮差による内部応力などの負荷による、これらのＡｌＴｉ層１３の変形量が大きく変化する領域が生じる。そのため、この領域において亀裂（クラック）が生じる可能性がある。しかしながら、第１実施形態においては、被覆層１１が、第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂをそれぞれ複数有していることから、被覆層１１の内部にＡｌＴｉ層１３の厚みが極端に変化する領域が存在しにくい。そのため、被覆層１１にクラックが生じにくく、耐久性がさらに高められる。
　加えて、第１実施形態においては、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂが交互に存在していることから、相対的に厚みの厚いＡｌＴｉ層１３及び相対的に厚みの薄いＡｌＴｉ層１３を被覆層１１における厚み方向ａの広い範囲に存在させることができる。そのため、被覆層１１における厚み方向ａの広い範囲で上記の負荷を吸収することが可能であり、また、耐久性が高められることから、被覆層１１全体の耐久性を高めることができる。
　以上の理由から、第１実施形態の被覆工具１は、耐久性に非常に優れたものとなっている。したがって、第１実施形態の被覆工具１によれば、長期に渡り安定した切削加工を行うことができる。
　第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂにおけるＡｌＴｉ層１３の数は、それぞれ３つ以上であればよいが、例えば、３～２０に設定できる。複数の第１領域１３ａのそれぞれにおけるＡｌＴｉ層１３の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。同様に、複数の第２領域１３ｂのそれぞれにおけるＡｌＴｉ層１３の数も、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂの数は、それぞれ２つ以上であればよいが、例えば、２～１００に設定できる。
　複数の第１領域１３ａのそれぞれにおける最も基体９から離れて位置するＡｌＴｉ層１３を第１ＡｌＴｉ層１３ａ１としたとき、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数は、概ね同じであってもよい。言い換えれば、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１が周期的に存在していてもよい。このような構成を満たすときは、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１が被覆層１１の内部に規則的に存在することから、被覆層１１に加わる負荷をバランスよく受け止めることができ、耐久性を高めることができる。
　複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数は、特定の値に限定されるものではないが、例えば、２～４０に設定できる。また、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が概ね同じであるとは、ＡｌＴｉ層１３の数が厳密に同じである場合のみならず、ＡｌＴｉ層１３の数が実質的に同じである場合をも含む概念である。
　具体的には、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が１１～２１である場合には、ＡｌＴｉ層１３の数には、±１の差があってもよい。また、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が２１～４０である場合には、ＡｌＴｉ層１３の数には、±２の差があってもよい。
　複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１は、互いに厚みが同じであってもよいが、隣り合う第１領域１３ａにおける第１ＡｌＴｉ層１３ａ１において、厚みの値の大小関係が被覆層１１の厚み方向ａに繰り返されていてもよい。言い換えれば、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１（被覆層１１）は、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、相対的に厚みの厚い層１３ａ２及び相対的に厚みの薄い層１３ａ３が交互に存在する部分をさらに有していてもよい。
　複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１が、層１３ａ２及び層１３ａ３が交互に存在する部分を有している場合には、相対的に厚みが厚いことから被覆層１１に加わる負荷を受け止め易い層１３ａ２と、相対的に厚みが薄いことから接合性が低下しにくい層１３ａ３とが厚み方向ａに交互に存在する部分を複数のＡｌＴｉ層１３（被覆層１１）が有する。そのため、被覆層１１に加わる負荷をバランスよく受け止めつつ隣接する層間の接合性をバランスよく高めることができる。
　複数の第１領域１３ａのそれぞれにおける最も基体９の近くに位置するＡｌＴｉ層１３を第２ＡｌＴｉ層１３ａ４としたとき、複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が概ね同じであってもよい。言い換えれば、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４が周期的に存在していてもよい。このような構成を満たすときは、複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４が被覆層１１の内部に規則的に存在することから、隣接する層間の接合性をバランスよく高めることができる。
　複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数は、特定の値に限定されるものではないが、例えば、２～４０に設定できる。また、複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が概ね同じであるとは、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が概ね同じであることと同様に定義することができる。
　複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４は、互いに厚みが同じであってもよいが、隣り合う第１領域１３ａにおける第２ＡｌＴｉ層１３ａ４において、厚みの値の大小関係が被覆層１１の厚み方向ａに繰り返されていてもよい。言い換えれば、複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４（被覆層１１）は、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、相対的に厚みの薄い層１３ａ５及び相対的に厚みの厚い層１３ａ６が交互に存在する部分をさらに有していてもよい。
　複数の第２ＡｌＴｉ層１３ａ４が、層１３ａ５及び層１３ａ６が交互に存在する部分を有している場合には、相対的に厚みが薄いことから接合性を高め易い層１３ａ５と、相対的に厚みが厚いことから層１３ａ５よりも被覆層１１に加わる負荷を受け止め易い層１３ａ６とが厚み方向ａに交互に存在する部分を複数のＡｌＴｉ層１３（被覆層１１）が有する。そのため、被覆層１１に加わる負荷をバランスよく受け止めつつ隣接する層間の接合性をバランスよく高めることができる。
　被覆層１１の厚み方向ａにおいて、互いに隣り合う第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂは、第１領域１３ａにおける最も基体９から離れて位置するＡｌＴｉ層１３と、第２領域１３ｂにおける最も基体９の近くに位置するＡｌＴｉ層１３とが、共通していてもよい。また、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、互いに隣り合う第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂは、第１領域１３ａにおける最も基体９の近くに位置するＡｌＴｉ層１３と、第２領域１３ｂにおける最も基体９から離れて位置するＡｌＴｉ層１３とが、共通していてもよい。少なくともこれらの構成のいずれか一方を満たすときは、被覆層１１の構成が比較的簡単になることから、被覆工具１の製造を容易にすることができる。
　第１実施形態の被覆工具１は、図１に示すように四角板形状であるが、被覆工具１の形状としてはこのような形状に限定されるものではない。例えば、第１面３及び第３面８が四角形ではなく、三角形、六角形又は円形などであっても何ら問題ない。
　第１実施形態の被覆工具１は、図１に示すように、貫通孔１７を有している。第１実施形態における貫通孔１７は、第１面３から第１面３の反対側に位置する第３面８にかけて形成されており、これらの面において開口している。貫通孔１７は、被覆工具１をホルダに保持する際に、ネジ又はクランプ部材などを取り付けるために用いることが可能である。なお、貫通孔１７は、第２面５における互いに反対側に位置する領域において開口する構成であっても何ら問題ない。
　基体９の材質としては、例えば、超硬合金、サーメット及びセラミックスなどの無機材料が挙げられる。超硬合金の組成としては、例えば、ＷＣ（炭化タングステン）－Ｃｏ、ＷＣ－ＴｉＣ（炭化チタン）－Ｃｏ及びＷＣ－ＴｉＣ－ＴａＣ（炭化タンタル）－Ｃｏなどが挙げられる。ここで、ＷＣ、ＴｉＣ及びＴａＣは硬質粒子であり、Ｃｏは結合相である。また、サーメットは、セラミック成分に金属を複合させた焼結複合材料である。具体的には、サーメットとして、ＴｉＣ又はＴｉＮ（窒化チタン）を主成分とした化合物などが挙げられる。なお、基体９の材質としては、これらに限定されるものではない。
　被覆層１１は、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）法などを用いることによって、基体９の上に位置させることが可能である。例えば、貫通孔１７の内周面で基体９を保持した状態で上記の蒸着法を利用して被覆層１１を形成する場合には、貫通孔１７の内周面を除く基体９の表面の全体を覆うように被覆層１１を位置させることができる。
　物理蒸着法としては、例えば、イオンプレーティング法及びスパッタリング法などが挙げられる。一例として、イオンプレーティング法で作製する場合には、下記の方法によって被覆層１１を作製することができる。
　第１の手順として、アルミニウム及びチタンをそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲット又は焼結体ターゲットを準備する。金属源である上記のターゲットをアーク放電又はグロー放電などによって蒸発させてイオン化する。イオン化したターゲットを、窒素源の窒素（Ｎ2）ガス、炭素源のメタン（ＣＨ4）ガス又はアセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスなどと反応させるとともに、基体９の表面に蒸着させる。以上の手順によってＡｌＴｉ層１３を形成することが可能である。
　第２の手順として、アルミニウム及びクロムをそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、複合化した合金ターゲット又は焼結体ターゲットを準備する。金属源である上記のターゲットをアーク放電又はグロー放電などによって蒸発させてイオン化する。イオン化したターゲットを、窒素源の窒素（Ｎ2）ガス、炭素源のメタン（ＣＨ4）ガス又はアセチレン（Ｃ2Ｈ2）ガスなどと反応させるとともに、基体９の表面に蒸着させる。以上の手順によってＡｌＣｒ層１５を形成することが可能である。
　上記の第１の手順及び第２の手順を交互に繰り返すことによって、複数のＡｌＴｉ層１３及び複数のＡｌＣｒ層１５が交互に位置する構成の被覆層１１を形成することが可能である。なお、まず第２の手順を行った後に第１の手順を行っても何ら問題ない。
　ここで、第１の手順を繰り返す際に、第１領域１３ａ及び第２領域１３ｂが厚み方向ａに交互に存在するようにＡｌＴｉ層１３の厚みを変化させることによって、複数の第１領域１３ａ及び複数の第２領域１３ｂを有する被覆層１１を作製することが可能である。
　　（第２実施形態）
　次に、本開示の第２実施形態に係る被覆工具について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明では、第１実施形態と相違する部分を中心として説明する。そのため、第１実施形態と同様の構成を有する部分については第１実施形態における説明を援用し、説明を省略する。
　第２実施形態の被覆工具２０においては、複数のＡｌＣｒ層１５が第１実施形態における複数のＡｌＴｉ層１３と同じ構成を有していてもよい。具体的に説明すると、被覆層１１は、図５及び図６に示すように、基体９から離れるほどにＡｌＣｒ層１５の厚みが厚い第３領域１５ａと、基体９から離れるほどにＡｌＣｒ層１５の厚みが薄い第４領域１５ｂとをそれぞれ複数有していてもよい。このとき、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、第３領域１５ａ及び第４領域１５ｂが交互に存在していてもよい。これらの構成を満たすときは、被覆工具２０が以下のように耐久性に優れたものとなる。
　第２実施形態における被覆層１１は、上記の通り、複数の第３領域１５ａ及び複数の第４領域１５ｂを有していることから、複数のＡｌＣｒ層１５のそれぞれの厚みが一定ではなく、相対的に厚みの厚いものと、相対的に厚みの薄いものとを有している。
　被覆層１１が、相対的に厚みの厚いＡｌＣｒ層１５を複数有していることから、使用時の負荷に伴う変形又は製造時の収縮差による内部応力などの負荷が被覆層１１に加わった場合であっても、上記の相対的に厚みの厚いものにおいて上記の負荷を吸収しやすい。そのため、被覆層１１にクラックが生じにくくなる。また、被覆層１１が、相対的に厚みの薄いＡｌＣｒ層１５を複数有していることから、これらにおいて、被覆層１１の強度を高めることができる。上記のように、被覆層１１にクラックが生じにくく、また、強度が高められていることから、被覆層１１の耐久性を高めることができる。
　第３領域１５ａでは、第１領域１３ａと同様に、基体９から離れるほどにＡｌＣｒ層１５の厚みが厚く、また、第４領域１５ｂでは、第２領域１３ｂと同様に、基体９から離れるほどにＡｌＣｒ層１５の厚みが薄い。そのため、被覆層１１の内部にＡｌＣｒ層１５の厚みが極端に変化する領域が存在しにくい。したがって、被覆層１１にクラックが生じにくく、耐久性がさらに高められる。
　加えて、第２実施形態においては、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、第３領域１５ａ及び第４領域１５ｂが交互に存在していることから、相対的に厚みの厚いＡｌＣｒ層１５及び相対的に厚みの薄いＡｌＣｒ層１５を被覆層１１における厚み方向ａの広い範囲に存在させることができる。そのため、被覆層１１における厚み方向ａの広い範囲で上記の負荷を吸収することが可能であり、また、強度が高められることから、被覆層１１全体の耐久性を高めることができる。
　第３領域１５ａ及び第４領域１５ｂにおけるＡｌＣｒ層１５の数は、それぞれ３つ以上であればよいが、例えば、３～２０に設定できる。複数の第３領域１５ａのそれぞれにおけるＡｌＣｒ層１５の数は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。同様に、複数の第４領域１５ｂのそれぞれにおけるＡｌＣｒ層１５の数も、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第３領域１５ａ及び第４領域１５ｂの数は、それぞれ２つ以上であればよいが、例えば、２～１００に設定できる。
　上記のイオンプレーティング法における第２の手順を繰り返す際に、第３領域１５ａ及び第４領域１５ｂが厚み方向ａに交互に存在するようにＡｌＣｒ層１５の厚みを変化させることによって、複数の第３領域１５ａ及び複数の第４領域１５ｂを有する被覆層１１を作製することが可能である。
　図７に示すように、複数の第３領域１５ａのそれぞれにおける最も基体９から離れて位置するＡｌＣｒ層１５を第１ＡｌＣｒ層１５ａ１としたとき、複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＣｒ層１５の数は、概ね同じであってもよい。言い換えれば、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１が周期的に存在していてもよい。このような構成を満たすときは、複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１が被覆層１１の内部に規則的に存在することから、被覆層１１に加わる負荷をバランスよく受け止めることができ、耐久性を高めることができる。
　複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＣｒ層１５の数は、特定の値に限定されるものではないが、例えば、２～４０に設定できる。また、複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＣｒ層１５の数が概ね同じであるとは、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が概ね同じであることと同様に定義することができる。
　複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１は、互いに厚みが同じであってもよいが、隣り合う第３領域１５ａにおける第１ＡｌＣｒ層１５ａ１において、厚みの値の大小関係が被覆層１１の厚み方向ａに繰り返されていてもよい。言い換えれば、複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１（被覆層１１）は、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、相対的に厚みの厚い層１５ａ２及び相対的に厚みの薄い層１５ａ３が交互に存在する部分をさらに有していてもよい。
　複数の第１ＡｌＣｒ層１５ａ１が、層１５ａ２及び層１５ａ３が交互に存在する部分を有している場合には、相対的に厚みが厚いことから被覆層１１に加わる負荷を受け止め易い層１５ａ２と、相対的に厚みが薄いことから接合性が低下しにくい層１５ａ３とが厚み方向ａに交互に存在する部分を複数のＡｌＣｒ層１５（被覆層１１）が有する。そのため、被覆層１１に加わる負荷をバランスよく受け止めつつ隣接する層間の接合性をバランスよく高めることができる。
　複数の第３領域１５ａのそれぞれにおける最も基体９の近くに位置するＡｌＣｒ層１５を第２ＡｌＣｒ層１５ａ４としたとき、複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４の間にそれぞれ位置するＡｌＣｒ層１５の数が概ね同じであってもよい。言い換えれば、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４が周期的に存在していてもよい。このような構成を満たすときは、複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４が被覆層１１の内部に規則的に存在することから、隣接する層間の接合性をバランスよく高めることができる。
　複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４の間にそれぞれ位置するＡｌＣｒ層１５の数は、特定の値に限定されるものではないが、例えば、２～４０に設定できる。また、複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４の間にそれぞれ位置するＡｌＣｒ層１５の数が概ね同じであるとは、複数の第１ＡｌＴｉ層１３ａ１の間にそれぞれ位置するＡｌＴｉ層１３の数が概ね同じであることと同様に定義することができる。
　複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４は、互いに厚みが同じであってもよいが、隣り合う第３領域１５ａにおける第２ＡｌＣｒ層１５ａ４において、厚みの値の大小関係が被覆層１１の厚み方向ａに繰り返されていてもよい。言い換えれば、複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４（被覆層１１）は、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、相対的に厚みの薄い層１５ａ５及び相対的に厚みの厚い層１５ａ６が交互に存在する部分をさらに有していてもよい。
　複数の第２ＡｌＣｒ層１５ａ４が、層１５ａ５及び層１５ａ６が交互に存在する部分を有している場合には、相対的に厚みが薄いことから接合性を高め易い層１５ａ５と、相対的に厚みが厚いことから層１５ａ５よりも被覆層１１に加わる負荷を受け止め易い層１５ａ６とが厚み方向ａに交互に存在する部分を複数のＡｌＣｒ層１５（被覆層１１）が有する。そのため、被覆層１１に加わる負荷をバランスよく受け止めつつ隣接する層間の接合性をバランスよく高めることができる。
　被覆層１１の厚み方向ａにおいて、互いに隣り合う第３領域１５ａ及び第４領域１５ｂは、第３領域１５ａにおける最も基体９から離れて位置するＡｌＣｒ層１５と、第４領域１５ｂにおける最も基体９の近くに位置するＡｌＣｒ層１５とが、共通していてもよい。また、被覆層１１の厚み方向ａにおいて、互いに隣り合う第３領域１５ａ及び第４領域１５ｂは、第３領域１５ａにおける最も基体９の近くに位置するＡｌＣｒ層１５と、第４領域１５ｂにおける最も基体９から離れて位置するＡｌＣｒ層１５とが、共通していてもよい。少なくともこれらの構成のいずれか一方を満たすときは、被覆層１１の構成が比較的簡単になることから、被覆工具２０の製造を容易にすることができる。
　＜切削工具＞
　次に、本開示の様々な実施形態に係る切削工具について図面を用いて説明する。
　実施形態の一例の切削工具１０１は、図８に示すように、第１端（図８における上端）から第２端（図８における下端）に向かって延びる棒状体である。切削工具１０１は、図９に示すように、第１端側（先端側）にポケット１０３を有するホルダ１０５と、ポケット１０３に位置する上記の第１実施形態に係る被覆工具１とを備えている。切削工具１０１は、被覆工具１を備えているため、長期に渡り安定した切削加工を行うことができる。
　ポケット１０３は、被覆工具１が装着される部分であり、ホルダ１０５の下面に対して平行な着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有している。また、ポケット１０３は、ホルダ１０５の第１端側において開口している。
　ポケット１０３には被覆工具１が位置している。このとき、被覆工具１の下面がポケット１０３に直接に接していてもよく、また、被覆工具１とポケット１０３との間にシート（不図示）が挟まれていてもよい。
　被覆工具１は、第１面３及び第２面５が交わる稜線における切刃７として用いられる部分の少なくとも一部がホルダ１０５から外方に突出するようにホルダ１０５に装着される。実施形態の一例においては、被覆工具１は、固定ネジ１０７によって、ホルダ１０５に装着されている。すなわち、被覆工具１の貫通孔１７に固定ネジ１０７を挿入し、この固定ネジ１０７の先端をポケット１０３に形成されたネジ孔（不図示）に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、被覆工具１がホルダ１０５に装着されている。
　ホルダ１０５の材質としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いてもよい。
　実施形態の一例においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工などが挙げられる。なお、切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具に被覆工具１を用いてもよい。
　なお、一例の切削工具１０１では、被覆工具１を用いる場合を例にとって説明したが、被覆工具１に代えて、第２実施形態に係る被覆工具２０を用いてもよい。
　また、本開示の全体において、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈から明らかにそうでないことが示されていなければ、複数のものを含むものとする。
　　１・・・被覆工具
　　３・・・第１面
　　３ａ・・・すくい面領域
　　５・・・第２面
　　５ａ・・・逃げ面領域
　　７・・・切刃
　　８・・・第３面
　　９・・・基体
　１１・・・被覆層
　１３・・・ＡｌＴｉ層
　１３ａ・・・第１領域
　１３ａ１・・・第１ＡｌＴｉ層
　１３ａ４・・・第２ＡｌＴｉ層
　１３ｂ・・・第２領域
　１５・・・ＡｌＣｒ層
　１５ａ・・・第３領域
　１５ａ１・・・第１ＡｌＣｒ層
　１５ａ４・・・第２ＡｌＣｒ層
　１５ｂ・・・第４領域
　１７・・・貫通孔
　２０・・・被覆工具
１０１・・・切削工具
１０３・・・ポケット
１０５・・・ホルダ
１０７・・・固定ネジ

Claims (7)

  1. 　基体と、該基体の上に位置する被覆層とを備え、
    　該被覆層は、アルミニウム及びチタンを含有するＡｌＴｉ層と、アルミニウム及びクロムを含有するＡｌＣｒ層とをそれぞれ複数有し、前記ＡｌＴｉ層及び前記ＡｌＣｒ層が交互に位置し、
    　前記被覆層は、前記基体から離れるほどに前記ＡｌＴｉ層の厚みが厚い第１領域と、前記基体から離れるほどに前記ＡｌＴｉ層の厚みが薄い第２領域とをそれぞれ複数有し、
    　前記被覆層の厚み方向において、前記第１領域及び前記第２領域が交互に存在していることを特徴とする被覆工具。
  2. 　複数の前記第１領域のそれぞれにおける最も前記基体から離れて位置する前記ＡｌＴｉ層を第１ＡｌＴｉ層としたとき、
    　複数の前記第１ＡｌＴｉ層の間にそれぞれ位置する前記ＡｌＴｉ層の数が概ね同じであることを特徴とする請求項１に記載の被覆工具。
  3. 　複数の前記第１領域のそれぞれにおける最も前記基体から離れて位置する前記ＡｌＴｉ層を第１ＡｌＴｉ層としたとき、
    　隣り合う前記第１領域における前記第１ＡｌＴｉ層において、厚みの値の大小関係が前記被覆層の厚み方向に繰り返されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の被覆工具。
  4. 　複数の前記第１領域のそれぞれにおける最も前記基体の近くに位置する前記ＡｌＴｉ層を第２ＡｌＴｉ層としたとき、
    　複数の前記第２ＡｌＴｉ層の間にそれぞれ位置する前記ＡｌＴｉ層の数が概ね同じであることを特徴とする請求項１～３のいずれか１つに記載の被覆工具。
  5. 　複数の前記第１領域のそれぞれにおける最も前記基体の近くに位置する前記ＡｌＴｉ層を第２ＡｌＴｉ層としたとき、
    　隣り合う前記第１領域における前記第２ＡｌＴｉ層において、厚みの値の大小関係が前記被覆層の厚み方向に繰り返されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１つに記載の被覆工具。
  6. 　前記被覆層は、前記基体から離れるほどに前記ＡｌＣｒ層の厚みが厚い第３領域と、前記基体から離れるほどに前記ＡｌＣｒ層の厚みが薄い第４領域とをそれぞれ複数有し、
    　前記被覆層の厚み方向において、前記第３領域及び前記第４領域が交互に存在していることを特徴とする請求項１～５のいずれか１つに記載の被覆工具。
  7. 　先端側にポケットを有するホルダと、
    　前記ポケットに位置する請求項１～６のいずれか１つに記載の被覆工具とを備えた切削工具。
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