WO2020174756A1 - 切削工具 - Google Patents

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WO2020174756A1
WO2020174756A1 PCT/JP2019/043092 JP2019043092W WO2020174756A1 WO 2020174756 A1 WO2020174756 A1 WO 2020174756A1 JP 2019043092 W JP2019043092 W JP 2019043092W WO 2020174756 A1 WO2020174756 A1 WO 2020174756A1
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cutting tool
plane
layer
coating
less
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勇樹 力宗
晋 奥野
アノンサック パサート
今村　晋也
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住友電工ハードメタル株式会社
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    • B23C2224/04—Aluminium oxide

Definitions

  • Patent Document 1 discloses a cutting tool including a base material and a coating film formed on the surface of the base material.
  • Patent Document 1 International Publication No. 201 3/037997
  • a cutting tool according to the present disclosure is
  • a cutting tool comprising a base material and a coating for coating the base material, wherein the coating includes «_ 8 2 0 3 layers,
  • I 1 ⁇ I) indicates the X-ray diffraction intensity obtained when the X-port measurement is performed on the 1 ⁇ I) plane
  • (1 ⁇ I) is the standard strength on the ⁇ 8 ⁇ 2 ⁇ 3 1 ⁇ ⁇ ) plane shown in 0 1 0— 0 1 7 3 of
  • (11 1 ⁇ I) planes are (0 1 2) planes, (1 0 4) planes, (1 1
  • Fig. 1 is a perspective view illustrating one embodiment of a base material of a cutting tool.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool according to an aspect of the present embodiment.
  • FIG. 3 is Ru schematic sectional view showing the tissue structure of a conventional "_ eight ⁇ 2 ⁇ three layers.
  • FIG. 4 FIG.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool according to another aspect of the present embodiment. MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • Patent Document 1 the performance of the cutting tool (for example, wear resistance, chipping resistance, etc.) is improved by providing a ⁇ _ 8 I 2 0 3 layer or the like in which the ( ⁇ 0 1) orientation is preferential on the base material. ) Is improving.
  • the cutting tools In order to fully enjoy the benefits of improved wear resistance of the 2 0 3 layers, parallel to this, 8 2 0 3 layers ⁇ 2020/174756 3 ⁇ (:171?2019/043092
  • Improvement of the chipping resistance (in particular, improvement in resistance to the force acting on the film in the direction perpendicular to the interface of the eight I 2 ⁇ three layers (principal surface) during cutting) also it is important to proceed .. Under these circumstances, there is a demand for further improvement of cutting tools having a coating on the surface.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a cutting tool that has excellent wear resistance and excellent fracture resistance.
  • a cutting tool comprising a base material and a coating for coating the base material, wherein the coating includes «_ 8 2 0 3 layers,
  • (1 ⁇ I) is the standard strength on the ⁇ 8 ⁇ 2 ⁇ 3 1 ⁇ ) plane shown in 01 0—01 73
  • (11 1 ⁇ I) planes are (0 1 2) planes, (1 0 4) planes, (1 1
  • the cutting tool is provided with the above-mentioned configuration to maintain high hardness. As a result, the cutting tool has excellent wear resistance and excellent fracture resistance.
  • orientation index 0 (2 0 1 4) is 1 or more and 2.5 or less. By defining in this way, it becomes a cutting tool with more excellent fracture resistance.
  • the thickness of the "_ eight ⁇ 2 ⁇ three layers is 1 to 20. By defining in this way, it becomes a cutting tool having excellent wear resistance while maintaining good adhesion between the coating and the substrate.
  • the coating further includes an intermediate layer that are provided between the substrate and the I 2 ⁇ three layers,
  • the intermediate layer preferably contains a carbonate, a carbonitride oxide, or a boron nitride containing titanium as a constituent element.
  • the thickness of the coating film is 1 or more and 30 or less.
  • the coating said "- it is preferable to ⁇ further comprises a 2 ⁇ three layers outermost layer formed on.
  • the cutting tool has excellent discriminating properties of the coating. ⁇ 2020/174756 5 ⁇ (:171?2019/043092
  • this embodiment is not limited to these.
  • the notation in the form of "8-Mi" means the upper and lower limits of the range (that is, not less than 8 and not more than Min), and when there is no unit description in 8, but only in M The unit is the same as the unit of Mimi.
  • the chemical formula when a compound is represented by a chemical formula in which the ratio of the constituent elements is not limited, such as “Cho 1 ⁇ 1”, the chemical formula is the same as that of any of the conventionally known compositions (elements). Ratio) is included.
  • the chemical formula shall include not only stoichiometric composition but also non-stoichiometric composition.
  • the chemical formula of "Ding 1 ⁇ 1” is not limited to the stoichiometric composition "Ding 1 1X1 ! " Non-stoichiometric compositions such as " 8 " are also included. The same applies to the description of compounds other than "Cho 1 ⁇ 1".
  • a cutting tool comprising a base material and a coating for coating the base material, wherein the coating includes «_ 8 2 0 3 layers,
  • the orientation index of the (0 0 1 2) plane (3 (0 0 1 2)) represented by the above formula (1) is 4 or more and 8.5 or less
  • the orientation index (3 (2 0 1 4)) of the (2 0 1 4) plane represented by the above formula (2) is 0.5 or more and 3 or less
  • the surface-coated cutting tool of the present embodiment includes a base material and a coating film that coats the base material (hereinafter, simply referred to as "cutting tool").
  • the above-mentioned cutting tools are, for example, drills, end mills, exchangeable cutting tips for drills, end mills. ⁇ 2020/174756 6 ⁇ (:171?2019/043092
  • It may be an insertable tip for cutting, an insertable insert for milling, an insertable insert for turning, a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, a tap, etc.
  • the substrate is a cemented carbide (eg, tungsten carbide).
  • Base cemented carbide In addition to 0, it contains cemented carbide, and in addition to 0, 1 ⁇ 1 Carbide added with carbonitride, etc.), thermite (mainly consisting of Ding Teng, Ding Ting 1 ⁇ 1, Ding Ting 1 ⁇ 1 etc.), high speed Selected from the group consisting of steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, etc.), cubic type boron nitride sintered body ( ⁇ 1 1 ⁇ 1 sintered body), and diamond sintered body. It is preferable to include one of the above.
  • Base cemented carbide especially D
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating one embodiment of a base material of a cutting tool.
  • a cutting tool with such a shape is used as a cutting edge exchange type cutting tip for turning.
  • the substrate 11 shown in FIG. 1 has a surface including an upper surface, a lower surface and four side surfaces, and has a rectangular prism shape that is slightly thin in the vertical direction as a whole. Further, a through hole penetrating the upper and lower surfaces is formed in the base material 11, and at the boundary portion of the four side surfaces, the adjacent side surfaces are connected with an arc surface.
  • the upper surface and the lower surface form a rake surface 13
  • the four side surfaces (and the arc surfaces connecting these to each other) form a flank surface and a rake surface 1 3
  • the arc surface connecting the flank and the flank forms the cutting edge portion 10.
  • “Cake face” means the face from which the chips scraped from the work material are raked.
  • the “flank surface” means the surface that is in contact with the work material.
  • the cutting edge part is included in the part that constitutes the cutting edge of the cutting tool. ⁇ 2020/174756 7 ⁇ (:171?2019/043092
  • the base material 11 includes a shape having a chip breaker and a shape not having a chip breaker.
  • the shape of the cutting edge 10 is a combination of sharp edge (ridge where rake face and flank intersect), honing (shape with sharp edge added), negative land (chamfered shape), and honing and negative land. Among the shapes, any shape is included.
  • the shape of the base material 11 and the name of each part have been described above with reference to FIG. 1.
  • the shape and the name of each part corresponding to the base material 11 are described.
  • the cutting tool has a rake face, a flank face, and a cutting edge portion that holds the rake face and the flank face.
  • Coating according to the present embodiment includes an I 2 ⁇ 3 layer provided on the substrate.
  • the "coating” has a function of improving various characteristics such as fracture resistance and wear resistance of a cutting tool by coating at least a part of the above-mentioned base material (for example, a part of the above rake face). It is a thing. It is preferable that the coating film covers not only a part of the base material but the entire surface of the base material. However, it does not depart from the scope of the present embodiment even if a part of the base material is not covered with the coating film or the structure of the coating film is partially different.
  • the coating preferably has a thickness of 1 or more and 30 or less.
  • the thickness of the coating which will be described later eight I 2 ⁇ three layers, the intermediate layer, outermost layer, ⁇ beauty other layers (e.g., undercoat layer, hard layer) of each layer constituting the coating, such as thickness Means the sum.
  • the thickness of the coating film can be measured, for example, by measuring the cross section of the cutting tool with an optical microscope at a magnification of 100 times. Specifically, it can be obtained by measuring three arbitrary points on the cross section and taking the average value of the thicknesses of the three measured points. Described later "- eight I 2 ⁇ three layers, the intermediate layer, the same applies to the case of measuring the outermost layer and other layers respectively thicknesses.
  • _ eight ⁇ 2 ⁇ 3 layer _ eight ⁇ 2 0 3 grains (acid aluminum crystal structure is “type) (hereinafter, simply referred to as” grains ".) including. That is, the “_ eight ⁇ 2 ⁇ 3 layer of polycrystalline” is a layer containing _ eight ⁇ 2 ⁇ 3.
  • the above "_ eight I 2 ⁇ 3 layer within a range not impairing the effects achieved by the cutting tool according to the present embodiment, may be provided directly on the substrate (e.g., Fig. 2), It may be provided on the above-mentioned base material via another layer such as a base layer, a hard layer, and an intermediate layer described later (for example, FIG. 5).
  • the "- eight I 2 ⁇ 3 layer optionally other layers, such as the outermost surface layer provided thereon (e.g., Fig. 5).
  • the «- eight ⁇ 2 ⁇ three layers may be the outermost layer of the coating.
  • a A is 2 ⁇ three layers, the thickness of one or more 2 0
  • the thickness can be measured, for example, by measuring the cross section of the above-described cutting tool with an optical microscope at a magnification of 100 times.
  • the orientation index of the (0 0 1 2) plane (3 (0 0 1 2)) represented by the above formula (1) is 4 or more and 8.5 or less
  • the orientation index (3 (2 0 1 4)) of the (2 0 1 4) plane represented by the above formula (2) is 0.5 or more and 3 or less
  • I ( , I) plane shows the X-ray diffraction intensity obtained when the measurement is performed (X-ray diffraction measurement).
  • the X-ray diffraction intensity means the height of the peak in the diffraction chart obtained by the X-ray diffraction measurement. ⁇ . (! ⁇ ) is ” ⁇ ⁇ ⁇ 2020/174756 9 ⁇ (:171?2019/043092
  • the ⁇ _8 1 2 0 3 layer has a large content of crystal grains having a (0 0 1) orientation.
  • the __ 8 2 0 3 layer is composed of crystal grains with (0 0 1) orientation as shown in Fig. 3. It was considered ideal to consist of (columnar crystals 1 2 3 ).
  • the cutting tool is fully benefit from «_ eight ⁇ 2 ⁇ three layers to improve wear resistance of this improvement of the chipping resistance of the parallel line to" _ eight ⁇ 2 ⁇ three layers ( Especially when cutting
  • Crystal grains with orientation The presence of (2 0 1 4) crystal grains 12 (columnar crystals 12) having a (2 0 1 4) orientation between (columnar crystals 1 2 3 ) at a predetermined ratio (for example, FIG. 4) "resistance to crack growth resistance against a force from the direction perpendicular to the interface _ eight ⁇ 2 ⁇ three layers was found for the first time that has improved.
  • the inventors of the present invention have found that crystal grains having a (0 0 1) orientation 1 2 3 and (
  • Crystal grains with (0 0 1) orientation 1 2 3 and (2 0 1 4) orientation The orientation index of the crystal grains 12 having the crystal grains 1 2 reflects the existence ratio (volume ratio) of the crystal grains 12 3 having the (0 0 1) orientation and the crystal grains 12 having the (2 0 1 4) orientation.
  • the orientation index (3 (0 0 1 2)) of the (0 0 1 2) plane represented by the above formula (1) is 4 or more and 8.5 or less, and the above formula (2)
  • the orientation index of the (2 0 1 4) plane represented by ⁇ (2 0 1 4) is greater than or equal to 0.5 and less than or equal to 3.
  • the above-mentioned orientation index (0 0 1 2) can be determined, for example, by a mouth measurement performed under the following conditions. Specifically, the "- eight for ⁇ 2 ⁇ three layers any one point definitive to perform the X-ray diffraction measurements were obtained based on the equation (1) (0 0 1 2) plane orientation the index and the orientation index Ding ⁇ (0 0 1 2) in the eight ⁇ 2 ⁇ three layers. However, when selecting "any one point" described above, points that show abnormal values at first glance are excluded. In this embodiment, since the ⁇ 3 ⁇ 4-8 ⁇ 203 layer has high uniformity, the orientation index 0 (0 0 1 2) is calculated for a plurality of points in the ⁇ 3 ⁇ 4-8 ⁇ 203 layer. The present inventors believe that no significant difference is found even when obtained.
  • the orientation index (2 0 1 14) can also be obtained by the same method as above. Note that the "- if eight ⁇ 2 ⁇ 3 layer on the outermost surface layer or the like is formed, the eight I by polishing the outermost layer or the like, since to expose the ⁇ three layers, the X port measurement I will do it.
  • the above-mentioned orientation index D (2 0 1 4) should be 1 or more and 2.5 or less. ⁇ 2020/174756 1 1 ⁇ (: 171?2019/043092
  • It is preferably 1.7 or more and 2.2 or less.
  • the orientation index (3 (0 0 12)) is preferably 4.5 or more and 7.5 or less, and more preferably 5 or more and 7.5 or less.
  • the coating preferably further comprises an intermediate layer provided between the substrate and the I 2 ⁇ three layers. It is preferable that the intermediate layer contains a carbonate, a carbonitride oxide, or a boronitride containing titanium (D) as a constituent element. As a result, The improvement of wear resistance is effectively obtained.
  • the intermediate layer is preferably made of one compound selected from the group consisting of carbonates, carbonitride oxides, and boronitrides containing D as a constituent element. That is, it is preferable that the above-mentioned intermediate layer is made of a compound represented by _, _, _, I/ ⁇ , or 1/ ⁇ . It is preferable that the intermediate layer is a layer of a layer of 1 ⁇ 10 (a layer made of a compound represented by a layer of 1 ⁇ 10).
  • the intermediate layer may contain unavoidable impurities as long as the effect of the cutting tool according to the present embodiment is not impaired.
  • the thickness of the intermediate layer is preferably 2 or less, more preferably 0.5 or more and 1.5 or less.
  • the thickness can be measured, for example, by measuring a cross section of the above-described cutting tool with an optical microscope at a magnification of 100 times.
  • the coating is
  • the cutting tool has excellent discriminating properties of the coating.
  • the outermost surface layer is made of a compound represented by TOKYO TEN, TONE 1 ⁇ 1 or TET TEN 1 ⁇ 1.
  • the toughness of the coating is improved when the outermost surface layer is made of the compound represented by the formula (3, T. 1 ⁇ 1 or T. O. 1 ⁇ 1).
  • the outermost surface layer may contain unavoidable impurities as long as the effect of the cutting tool according to the present embodiment is not impaired. ⁇ 2020/174756 12 ⁇ (:171?2019/043092
  • the outermost surface layer preferably has a thickness of not less than 0.1 and not more than 20! and more preferably not less than 0.30! and not more than 0.6!.
  • the thickness can be measured, for example, by measuring the cross section of the cutting tool as described above with an optical microscope at a magnification of 100 times.
  • the coating may further contain other layers as long as the effects of the present embodiment are not impaired.
  • the other layer include a base layer provided directly on the base material, and a hard layer provided between the base layer and the intermediate layer.
  • the hard layer may have a composition different from that of the intermediate layer.
  • the film is improved in adhesion to the substrate.
  • the wear resistance of the coating film is further improved by including the hard layer.
  • the hard layer may be, for example, a layer made of Tengai 0 ⁇ 1.
  • first step A step of preparing the base material (hereinafter, referred to as “first step”),
  • the second step is carried out by a chemical vapor deposition method, ⁇ 3 1 ⁇ 1 8 gas and This includes supplying a source gas containing gas.
  • a chemical vapor deposition method ⁇ 3 1 ⁇ 1 8 gas and This includes supplying a source gas containing gas.
  • the base material is prepared.
  • any substrate can be used as long as it is a conventionally known substrate of this type as described above.
  • a method for preparing the above-mentioned base material a commercially available product may be purchased, or a raw material may be produced.
  • the base material is made of cemented carbide, it will be described later.
  • a raw material powder having the blending composition (mass %) described in the example is uniformly mixed using a commercially available attritor, and then the mixed powder is formed into a predetermined shape (for example, Sumitomo Electric Hard Metal Co., Ltd.).
  • the above base material made of cemented carbide can be obtained by sintering for 2 hours.
  • "204081 ⁇ 1_11” is the shape of a cutting edge exchange type cutting tip for turning (for example, see Fig. 1).
  • the second step is performed by a chemical vapor deposition method, and includes supplying a raw material gas containing 0 3 1 to 18 gas and 3 gas.
  • _ eight ⁇ 2 ⁇ 3 nuclei has only to be generated.
  • “_ eight ⁇ 2 ⁇ 3 nuclei may be generated just above the base material, the base layer, the hard layer, through other layers such as intermediate layers on said substrate It may be generated.
  • the base material It is performed by a chemical vapor deposition ( ⁇ necked method) ⁇ 3 1-1 8 gas and By supplying a source gas containing a gas, "- it generates viii ⁇ 2 ⁇ 3 nuclei. That is, the second step is performed by a chemical vapor deposition method, and includes supplying a raw material gas containing 0 3 1 to 18 gas and 3 gas.
  • the "raw material gas” in the second step is ⁇ ⁇ -! ⁇
  • the inventors of the present invention are the first to find out that the gas of 0 31 to 18 is used when the nuclei of «—8 2 0 3 are generated on the substrate. Above ⁇ 3 1-1 8 gas, since it does not give a change in the composition of the product phase a is "_ eight ⁇ 2 ⁇ 3 nuclei, the present inventors acting as a catalyst is considered.
  • the amount is, for example, a hundred 2 ⁇ . 5-2 vol%, ⁇ 3 1 1 8 ⁇ . 1-2 vol%, 1 to 1_Rei ⁇ . 5-4 vol%, eight ⁇ 3 5-1 3 vol%, Adjusted between 1 and 3 vol%, the remainder can be mentioned that a 1 to 1 2.
  • the temperature in the reaction container during the reaction in the second step is preferably 970° to 1030°.
  • the pressure in the reaction vessel during the reaction in the second step is 80 3 to 150 ⁇ 9
  • the total gas flow rate during the reaction in the second step is 301_/ ⁇ 1 ⁇ n ⁇ 100 00 _/ ⁇ !
  • the reaction time in the second step is preferably 2 minutes to 60 minutes
  • the amount is, for example, a hundred 2 ⁇ . 5-3 vol%, 1 to 1_Rei ⁇ a 4-6% by volume, the eight I ⁇ I 3. 5 to 1 3 vol%, Adjusted between 1 and 3 vol%, the remainder can be mentioned that a 1 to 1 2.
  • the temperature in the reaction vessel during the reaction in the third step is preferably 950 ° to 1050 ° .
  • the pressure in the reaction vessel during the reaction in the third step is preferably 10 3 to 80 3 .
  • the total gas flow rate during the reaction in the third step is 301_/ ⁇ 1 ⁇ n ⁇ 100 00 !_/ ⁇ !
  • the reaction time in the third step is film formation
  • a step of forming an underlayer, a hard layer or an intermediate layer on the base material may be included before the second step.
  • a step of forming an underlayer, a hard layer or an intermediate layer on the base material may be included before the second step.
  • each layer may be formed by a conventional method.
  • a surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating covering said substrate, said coating comprises a "_ eight ⁇ 2 ⁇ three layers,
  • (11 1 ⁇ I) planes are (0 1 2) planes, (1 0 4) planes, (1 1
  • orientation index (3 (2 0 1 4) is 1 or more and 2.5 or less.
  • the "_ eight ⁇ 2 ⁇ 3 layer has a thickness at least 2 0 01 or less, the surface-coated cutting tool according to Supplementary Note 1 or 2.
  • the coating further includes an intermediate layer provided between the substrate and the I 2 O 3 layer,
  • the surface coating cutting tool according to any one of appendices 1 to 4, wherein the coating has a thickness of 1 or more and 30 or less.
  • the coating is
  • a base material to be coated with a coating film was prepared. Specifically, ⁇ 2020/174756 17 ⁇ (:171?2019/043092
  • Raw material powders having the following composition were uniformly mixed using a commercially available attritor to obtain mixed powders.
  • the mixed powder was pressure-molded into a predetermined shape (model number ⁇ 1 ⁇ /1 ⁇ 1 204081 ⁇ 1_11 manufactured by Sumitomo Electric Ehard Metal Co., Ltd.), and the obtained compact was formed.
  • a substrate made of cemented carbide was obtained by placing it in a sintering furnace and sintering at 1300 to 1500 ° for 1 to 2 hours.
  • "204081 ⁇ 1-11" is the shape of a cutting edge exchange type cutting tip for turning.
  • undercoat layer shown in Table 4 On the surface of a substrate, undercoat layer shown in Table 4, the hard layer, an intermediate layer, "- eight I 2 ⁇ three layers and the outermost layer by forming in this order, form a coating on the surface of the substrate I made it.
  • the method for producing each layer constituting the coating film will be described below.
  • the reaction gas having the composition shown in Table 2 is jetted onto the surface of the intermediate layer at the time shown in Table 2. (Second step). In addition, in the sample N 0.12, the treatment corresponding to the second step was not performed.
  • the cutting tools of Sample ! ⁇ 10.7 to 12 correspond to the comparative example.
  • Table 2 shows the results focusing on 14). Note that the "- eight ⁇ 2 ⁇ for the points multiple of three layers orientation index Ding 0 (0 0 1 2) and the alignment index Ding (3 (0
  • the thickness of the coating, and the underlying layer, hard layer, intermediate layer, ⁇ _8 I 2 03 layer and outermost layer that compose the coating are measured in the direction normal to the surface of the substrate using an optical microscope. It was determined from parallel cross-section samples. The results are shown in Table 4.
  • the number of impacts in the fracture resistance test was 1600 or less.
  • the orientation index of the ⁇ 8 ⁇ 2 0 3 layers is 0 (0 0 1 2)
  • Cutting tools with less than 4 have a cutting time of 40 minutes or less in the wear resistance test, and an impact count of 150 in the fracture resistance test. It was less than 0 times.
  • the orientation index of the ⁇ _8 ⁇ 2 0 3 layer is 0 (0 0 1 2
  • the cutting tool has excellent wear resistance and excellent fracture resistance. I knew that.

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Abstract

基材と、上記基材を被覆する被膜とを備える切削工具であって、上記被膜は、α－Ａｌ２Ｏ３層を含み、上記α－Ａｌ２Ｏ３層において、　（０　０　１２）面の配向性指数ＴＣ（０　０　１２）が４以上８．５以下であり、（２　０　１４）面の配向性指数ＴＣ（２　０　１４）が０．５以上３以下であり、上記配向性指数ＴＣ（０　０　１２）と上記配向性指数ＴＣ（２　０　１４）との合計が９以下である、切削工具。

Description

\¥02020/174756 1 卩（：17 2019/043092 明 細 書
発明の名称 ： 切削工具
技術分野
[0001] 本開示は、 切削工具に関する。 本出願は、 201 9年 2月 26日に出願し た日本特許出願である特願 201 9—032643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。
背景技術
[0002] 従来より、 切削工具の長寿命化を目的として、 種々の検討がなされている 。 たとえば、 国際公開第 201 3/037997号 (特許文献 1 ) には、 基 材と、 基材の表面に形成されている被膜とを備える切削工具が開示されてい る。
先行技術文献
特許文献
[0003] 特許文献 1 :国際公開第 201 3/037997号
発明の概要
[0004] 本開示に係る切削工具は、
基材と、 上記基材を被覆する被膜とを備える切削工具であって、 上記被膜は、 《_八 丨 2〇3層を含み、
上記《—八 丨 2〇3層において、
下記式 (1 ) で表される (0 0 1 2) 面の配向性指数丁 (3 (0 0
1 2) が 4以上 8. 5以下であり、
下記式 (2) で表される (2 0 1 4) 面の配向性指数丁 (3 (2 0
1 4) が〇. 5以上 3以下であり、
上記配向性指数丁 (3 (0 0 1 2) と上記配向性指数丁 0 (2 0 1
4) との合計が 9以下である。 〇 2020/174756 卩(：17 2019/043092
[数 1 ]
Figure imgf000004_0001
式 （1） 及び式 （2） 中、 I 1< I） は、 1< I） 面において X 口測定されたときに求められる X線回折強度を示し、
1 。 （ 1< I） は、 」〇 0 3力ードの 0 1 0— 0 1 7 3に示されてい る《—八 丨 2〇3の 1< 丨） 面における標準強度を示し、
（11 1< I） 面は、 （0 1 2） 面、 （1 0 4） 面、 （1 1
0） 面、 （1 1 3） 面、 （0 2 4） 面、 （1 1 6） 面、 （3
0 0） 面、 （0 0 1 2） 面及び （2 0 1 4） 面の 9面のいずれか を示す。
図面の簡単な説明
［0005］ ［図 1］図 1は、 切削工具の基材の一態様を例示する斜視図である。
［図 2］図 2は、 本実施形態の一態様における切削工具の模式断面図である。
［図 3］図 3は、 従来の《_八 丨 2〇 3層における組織構造を示す模式断面図であ る。
［図 4］図 4は、 本実施形態の
Figure imgf000004_0002
図である。
［図 5］図 5は、 本実施形態の他の態様における切削工具の模式断面図である。 発明を実施するための形態
［0006］ ［本開示が解決しようとする課題］
特許文献 1では、 基材上に、 （〇 〇 1） 配向が優先的である《_八 I 2 〇 3層等を設けることによって、 切削工具の性能 （例えば、 耐摩耗性、 耐欠損 性等） を向上させている。 しかしながら、 切削工具が
Figure imgf000004_0003
丨 2〇3層の耐摩 耗性向上の恩恵を十分に享受するためには、 これに並行して 八 丨 2〇3層 〇 2020/174756 3 卩(：171?2019/043092
の耐欠損性の向上 （特に、 切削加工時における 八 I 2〇 3層の界面 （主面 ） に対して垂直な方向から被膜に作用する力への耐性の向上） も進めること が重要である。 このような状況下、 表面に被膜が設けられた切削工具の更な る改良が求められている。
［0007］ 本開示は、 上記事情に鑑みてなされたものであり、 優れた耐摩耗性を有し 、 且つ優れた耐欠損性を有する切削工具を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
［0008］ 上記によれば、 優れた耐摩耗性を有し、 且つ優れた耐欠損性を有する切削 工具を提供することが可能になる。
［0009］ ［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の一態様の内容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、
基材と、 上記基材を被覆する被膜とを備える切削工具であって、 上記被膜は、 《_八 丨 2〇3層を含み、
上記《—八 丨 2〇3層において、
下記式 （1） で表される （0 0 1 2） 面の配向性指数丁（3 （0 0
1 2） が 4以上 8 . 5以下であり、
下記式 （2） で表される （2 0 1 4） 面の配向性指数丁（3 （2 0
1 4） が〇. 5以上 3以下であり、
上記配向性指数丁（3 （0 0 1 2） と上記配向性指数丁 0 （2 0 1
4） との合計が 9以下である。
［数 2］
Figure imgf000005_0001
式 （1） 及び式 （2） 中、 I ！＜ I） は、 ！＜ I） 面において 〇 2020/174756 4 卩（：171?2019/043092
X 口測定されたときに求められる X線回折強度を示し、
1 。 （ 1< I） は、 」〇 03力ードの 01 0— 01 73に示されてい る《—八 丨 2〇3の 1< 丨） 面における標準強度を示し、
（11 1< I） 面は、 （0 1 2） 面、 （1 0 4） 面、 （1 1
0） 面、 （1 1 3） 面、 （0 2 4） 面、 （1 1 6） 面、 （3
0 0） 面、 （0 0 1 2） 面及び （2 0 1 4） 面の 9面のいずれか を示す。
[0010] 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、 高い硬度を維 持しながら
Figure imgf000006_0001
その結果、 上記切削 工具は、 優れた耐摩耗性を有し、 且つ優れた耐欠損性を有する。
[0011] [2] 上記配向性指数丁 0 （2 0 1 4） は、 1以上 2. 5以下である ことが好ましい。 このように規定することで耐欠損性が更に優れる切削工具 となる。
[0012] [ 3 ] 上記《 _八 丨 2〇 3層の厚みが 1 以上 20 以下であることが 好ましい。 このように規定することで被膜と基材との密着力を良好に維持し つつ、 耐摩耗性が更に優れる切削工具となる。
[0013] [4] 上記被膜は、 上記基材と上記 I 2〇 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、 構成元素としてチタンを含む炭酸化物、 炭窒酸化物又は硼 窒化物を含むことが好ましい。 このように規定することで耐摩耗性に加えて 、 上記基材と上記《_八 I 2〇3層と間の密着力が更に優れる切削工具となる
[0014] [5] 上記被膜の厚みが 1 以上 30 以下であることが好ましい。
このように規定することで被膜と基材との密着力を良好に維持しつつ、 耐摩 耗性が更に優れる切削工具となる。
[0015] [6] 上記被膜は、 上記《— 丨 2〇3層上に形成されている最表面層を更 に含むことが好ましい。 このように規定することで耐摩耗性に加えて、 被膜 の識別性に優れる切削工具となる。 〇 2020/174756 5 卩（：171?2019/043092
[0016] [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、 本実施形態はこれらに限定されるものではない。 なお以下の 実施形態の説明に用いられる図面において、 同 _の参照符号は、 同 _部分ま たは相当部分を表わす。 本明細書において 「八〜巳」 という形式の表記は、 範囲の上限下限 （すなわち八以上巳以下） を意味し、 八において単位の記載 がなく、 巳においてのみ単位が記載されている場合、 の単位と巳の単位と は同じである。 さらに、 本明細書において、 たとえば 「丁 丨 1\1」 等のように 、 構成元素の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 （元素比） を含むものとする。 こ のとき化学式は、 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。 たとえば 「丁 丨 1\1」 の化学式には、 化学量論組成 「丁 丨 1 1X1 !」 のみなら ず、 たとえば 「丁 丨
Figure imgf000007_0001
8」 のような非化学量論組成も含まれる。 このこと は、 「丁 丨 1\1」 以外の化合物の記載についても同様である。
[0017] 《表面被覆切削工具》
本実施形態に係る切削工具は、
基材と、 上記基材を被覆する被膜とを備える切削工具であって、 上記被膜は、 《_八 丨 2〇3層を含み、
上記《—八 丨 2〇3層において、
上記式 （1） で表される （0 0 1 2） 面の配向性指数丁（3 （0 0 1 2） が 4以上 8 . 5以下であり、
上記式 （2） で表される （2 0 1 4） 面の配向性指数丁（3 （2 0 1 4） が〇. 5以上 3以下であり、
上記配向性指数丁（3 （0 0 1 2） と上記配向性指数丁 0 （2 0 1
4） との合計が 9以下である。
[0018] 本実施形態の表面被覆切削工具は、 基材と、 上記基材を被覆する被膜とを 備える （以下、 単に 「切削工具」 という場合がある。 ） 。 上記切削工具は、 例えば、 ドリル、 エンドミル、 ドリル用刃先交換型切削チップ、 エンドミル 〇 2020/174756 6 卩（：171?2019/043092
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。
[0019] <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 のもの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
Figure imgf000008_0002
基超硬合金、
Figure imgf000008_0001
の他に 0〇を含む超硬合金、 〇の他に〇 「、 丁 し
Figure imgf000008_0003
1\1匕等の炭窒化物を添加した超硬合金等） 、 サ —メッ ト （丁 丨 〇、 丁 丨 1\1、 丁 丨 〇1\1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） 、 立方晶型窒化硼素焼結体 （〇巳1\1焼結体） 及びダイヤモ ンド焼結体からなる群から選ばれる 1種を含むことが好ましい。
[0020] これらの各種基材の中でも、
Figure imgf000008_0004
基超硬合金、 サーメッ ト （特に丁 I
〇1\1基サーメッ ト） を選択することが好ましい。 この理由は、 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。
[0021 ] 図 1は切削工具の基材の一態様を例示する斜視図である。 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として用いられる。
[0022] 図 1 に示される基材 1 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、 基材 1 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繫がれている。
[0023] 上記基材 1 1では、 上面及び下面がすくい面 1 3を成し、 4つの側面 （及 びこれらを相互に繫ぐ円弧面） が逃げ面 1 匕を成し、 すくい面 1 3と逃げ面 1 匕とを繫ぐ円弧面が刃先部 1 〇を成す。 「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。 刃先部は、 切削工具の切れ刃を構成する部分 に含まれる。 〇 2020/174756 7 卩（：171?2019/043092
[0024] 上記切削工具が刃先交換型切削チップである場合、 上記基材 1 1は、 チッ プブレーカーを有する形状も、 有さない形状も含まれる。 刃先部 1 〇の形状 は、 シャープエッジ （すくい面と逃げ面とが交差する稜） 、 ホーニング （シ ャープエッジに対してアールを付与した形状） 、 ネガランド （面取りをした 形状） 、 ホーニングとネガランドを組み合わせた形状の中で、 いずれの形状 も含まれる。
[0025] 以上、 基材 1 1の形状及び各部の名称を、 図 1 を用いて説明したが、 本実 施形態に係る切削工具において、 上記基材 1 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 工具は、 すくい面と、 逃げ面と、 上記すくい面及び上記逃げ面を繫ぐ刃先部 とを有する。
[0026] <被膜 >
本実施形態に係る被膜は、 上記基材上に設けられた I 2〇3層を含む 。 「被膜」 は、 上記基材の少なくとも一部 （例えば、 上記すくい面の一部等 ） 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。
[0027] 上記被膜は、 その厚みが 1 以上 3〇 以下であることが好ましい。
ここで、 被膜の厚みとは、 後述する 八 I 2〇3層、 中間層、 最表面層、 及 び他の層 （例えば、 下地層、 硬質層） 等の被膜を構成する層それぞれの厚み の総和を意味する。 上記被膜の厚みは、 例えば、 上記切削工具の断面を光学 顕微鏡を用いて倍率 1 0 0 0倍で測定することで測定可能である。 具体的に は、 当該断面における任意の 3点を測定し、 測定された 3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《-八 I 2〇3層、 中間層、 最表面層及び他の層それぞれの厚みを測定する場合も同様である。
[0028] （（¾ _八 丨 2〇3層） 〇 2020/174756 8 卩（：171?2019/043092
本実施形態の《_八 丨 2〇3層は、 《_八 丨 2 0 3 （結晶構造が《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《_八 丨 2〇 3層は、 多結晶の《_八 丨 2〇 3を含む層で ある。
[0029] 上記《_八 I 2〇3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、 不可避不純物が含まれていてもよい。
[0030] 上記《_八 I 2〇3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 2） 、 後述する下地層、 硬質層、 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 5） 。 上記《-八 I 2〇3層は、 その上に 最表面層等の他の層が設けられていてもよい （例えば、 図 5） 。 また、 上記 «—八 丨 2〇 3層は、 上記被膜の最外層であってもよい。
[0031 ] 本実施形態において、 a A 2〇 3層は、 その厚みが 1 以上 2 0
以下であることが好ましく、 3 以上 1 0 以下であることがより好ま しい。 これにより、 耐摩耗性に更に優れるという効果を発揮することができ る。 当該厚みは、 例えば、 上述したような上記切削工具の断面を光学顕微鏡 を用いて倍率 1 0 0 0倍で測定することで測定可能である。
[0032] 上記切削工具は、 上記《_八 丨 2〇 3層において、
上記式 （1） で表される （0 0 1 2） 面の配向性指数丁（3 （0 0 1 2） が 4以上 8 . 5以下であり、
上記式 （2） で表される （2 0 1 4） 面の配向性指数丁（3 （2 0 1 4） が〇. 5以上 3以下であり、
上記配向性指数丁（3 （0 0 1 2） と上記配向性指数丁 0 （2 0 1
4） との合計が 9以下である。
[0033] 上記式 （ 1） 及び上記式 （ 2） 中、 I （
Figure imgf000010_0001
、 I） 面において乂[¾ 0測定 （X線回折測定） されたときに求められる X線回折強 度を示す。 ここで上記 X線回折強度とは、 乂[¾ 0測定によって得られた回折 チヤートにおけるピークの高さを意味する。 丨 。 （ ！＜ 丨） は、 」〇 〇 〇 2020/174756 9 卩（：171?2019/043092
3力 _ドの 01 0— 01 73に:^されている＜¾—八 1 2〇3の （ 1＜ I） 面における標準強度を示す。 （ 1＜ 丨） 面は、 （0 1 2） 面、 （1 0 4） 面、 （1 1 0） 面、 （1 1 3） 面、 （0 2 4） 面、
（1 1 6） 面、 （3 0 0） 面、 （0 0 1 2） 面及び （ 2 0
1 4） 面の 9面のいずれかを示す。
[0034] 従来、 《_八 1 2〇3層は、 （0 0 1） 配向を有する結晶粒の含有割合 が多いことが好ましいと考えられていた。 すなわち、 《_八 丨 2〇3層は、 図 3に示すような （0 0 1） 配向を有する結晶粒
Figure imgf000011_0001
（柱状晶 1 23） からなることが理想的であると考えられていた。 しかしながら、 切削工具が «_八 丨 2〇 3層の耐摩耗性向上の恩恵を十分に享受するためには、 これに並 行して《_八 丨 2〇 3層の耐欠損性の向上 （特に、 切削加工時における 八
1 2〇 3層の界面 （主面） に対して垂直な方向から被膜に作用する力への耐性 の向上） も進めることが重要である。
[0035] 本発明者らは、 上記課題を解決するために鋭意研究を行ったところ、 （0
0 1） 配向を有する結晶粒
Figure imgf000011_0002
（柱状晶 1 23） 同士の間に （2 0 1 4） 配向を有する結晶粒 1 2匕 （柱状晶 1 2匕） が所定の割合で存在す ることによって （例えば、 図 4） 、 当該《_八 丨 2〇3層の界面に対して垂直 な方向からの力に対する耐亀裂進展性が向上していることを初めて見いだし た。 また、 本発明者らは、 （0 0 1） 配向を有する結晶粒 1 23及び （
2 0 1 4） 配向を有する結晶粒 1 2匕の存在割合と配向性指数との関係 について検討したところ、 （0 0 1） 配向を有する結晶粒 1 23及び （ 2 0 1 4） 配向を有する結晶粒 1 2匕の配向性指数は、 （0 0 1） 配向を有する結晶粒 1 23及び （2 0 1 4） 配向を有する結晶粒 1 2匕 の存在割合 （体積比率） を反映する指標となること、 上記式 （1） で表され る （0 0 1 2） 面の配向性指数丁（3 （0 0 1 2） が 4以上 8. 5以 下であり、 上記式 （2） で表される （2 0 1 4） 面の配向性指数丁〇 （ 2 0 1 4） が〇. 5以上 3以下であることを見いだした。 当該耐亀裂進 展性が向上することによって、 上記切削工具は、 優れた耐摩耗性を有し、 且 〇 2020/174756 10 卩（：171?2019/043092
つ優れた耐欠損性を有するものとなる。
[0036] なお、 本明細書において、 結晶粒の配向性を議論する場合は、 （0 0
1 2） 面に対応する配向性は 「 （0 0 1） 配向」 と表現する。 （0 0 1 2） 面に対応する配向性と （0 0 1） 面に対応する配向性とは同じ であるためである。 一方、 配向性指数を議論する場合は、 「丁〇 （0 0
1 2） 」 等のように当該配向性指数に対応する結晶面のミラー指数で表記す る。
[0037] 上記配向性指数丁〇 （0 0 1 2） は、 例えば以下の条件で行う乂[¾口 測定によって求めることが可能である。 具体的には、 上記《—八 丨 2〇3層に おける任意の 1点について、 X線回折測定を行い、 上記式 （1） に基づいて 求められた （0 0 1 2） 面の配向性指数を当該 八 丨 2〇 3層における 配向性指数丁〇 （0 0 1 2） とする。 ただし、 上述の 「任意の 1点」 を 選択するにあたり、 一見して異常値を示す点は除外する。 本実施形態におい て、 上記＜¾—八 丨 2〇 3層は均一性が高いため、 上記＜¾—八 丨 2〇 3層における 複数の点について配向性指数丁 0 （0 0 1 2） を求めても、 有意差は見 られないと本発明者らは考えている。 配向性指数丁〇 （2 0 1 4） も上 記と同様の方法で求めることが可能である。 なお、 上記《—八 丨 2〇 3層上に 最表面層等が形成されている場合、 上記最表面層等を研磨して上記 八 I , 〇 3層を露出させてから、 X 口測定を行うこととする。
[0038] （X線回折測定の条件）
X線出力 451＜ ， 200〇1八
X線源、 波長
Figure imgf000012_0001
1. 54 1 862
検出器 〇/ 1 e X
Figure imgf000012_0002
I V a 250
スキャン軸 20/0
長手制限スリッ ト幅 2. 0〇!〇!
スキャンモード 〇〇1\1丁 丨 1\111〇113
スキヤンスピード 20° /〇! 1 门
[0039] 上記配向性指数丁〇 （2 0 1 4） は、 1以上 2. 5以下であることが 〇 2020/174756 1 1 卩（：171?2019/043092
好ましく、 1 . 7以上 2 . 2以下であることがより好ましい。
[0040] 上記配向性指数丁（3 （0 0 1 2） は、 4 . 5以上 7 . 5以下であるこ とが好ましく、 5以上 7 . 5以下であることがより好ましい。
[0041 ] （中間層）
上記被膜は、 上記基材と上記 I 2〇3層との間に設けられている中間 層を更に含むことが好ましい。 上記中間層は、 構成元素としてチタン （丁 I ） を含む炭酸化物、 炭窒酸化物又は硼窒化物を含むことが好ましい。 これに より、 被膜の
Figure imgf000013_0001
耐摩耗性の向上が効果的に 得られる。 本実施形態の一側面において、 上記中間層は、 構成元素として丁 I を含む炭酸化物、 炭窒酸化物及び硼窒化物からなる群より選ばれる 1種の 化合物からなることが好ましい。 すなわち、 上記中間層は、 丁 丨 〇〇、 丁 I 〇1\1〇又は丁 丨 巳 1\1で表される化合物からなることが好ましい。 上記中間層 は、 丁 丨 〇1\1〇層 （丁 丨 〇 1\1〇で表される化合物からなる層） であることが 好ましい。
[0042] 上記中間層は、 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、 不可避不純物が含まれていてもよい。
[0043] 上記中間層は、 その厚みが 2 以下であることが好ましく、 〇. 5 以上 1 . 5 以下であることがより好ましい。 当該厚みは、 例えば、 上述 したような上記切削工具の断面を光学顕微鏡を用いて倍率 1 0 0 0倍で測定 することで測定可能である。
[0044] （最表面層）
上記被膜は、
Figure imgf000013_0002
ことが好ましい。 このようにすることで耐摩耗性に加えて、 被膜の識別性に 優れる切削工具となる。 上記最表面層は、 丁 丨 〇、 丁 丨 1\1又は丁 丨 〇1\1で表 される化合物からなることが好ましい。 上記最表面層が丁 丨 （3、 丁 丨 1\1又は 丁 丨 〇1\1で表される化合物からなることによって、 被膜の靱性が向上する。
[0045] 上記最表面層は、 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、 不可避不純物が含まれていてもよい。 〇 2020/174756 12 卩（：171?2019/043092
[0046] 上記最表面層は、 その厚みが〇. 1 以上 2 〇!以下であることが好ま しく、 〇. 3 〇!以上 0 . 6 〇!以下であることがより好ましい。 当該厚み は、 例えば、 上述したような上記切削工具の断面を光学顕微鏡を用いて倍率 1 0 0 0倍で測定することで測定可能である。
[0047] （他の層）
本実施形態の効果を損なわない範囲において、 上記被膜は他の層を更に含 んでいてもよい。 他の層としては例えば、 上記基材の直上に設けられている 下地層、 及び上記下地層と上記中間層との間に設けられている硬質層等が挙 げられる。 上記硬質層は、 上記中間層と組成が異なっていてもよい。 上記被 膜は、 上記下地層を含むことによって上記基材に対する密着性が向上する。 上記下地層としては、 例えば丁 丨 1\!からなる層が挙げられる。 上記被膜は、 上記硬質層を含むことによって耐摩耗性が更に向上する。 上記硬質層として は、 例えば、 丁 丨 〇1\1からなる層が挙げられる。
[0048] 《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、
上記基材を準備する工程 （以下、 「第一工程」 という） と、
上記基材上に《_八 丨 2〇 3の核を生成する工程 （以下、 「第二工程」 とい ぅ） と、
上記《_八 丨 2〇3の核から《_八 丨 2〇 3の結晶を成長させる工程 （以下、 「第三工程」 という） とを含み、
上記第二工程は、 化学気相蒸着法により実行され、 〇3 1~1 8ガス及び
Figure imgf000014_0001
ガ スを含む原料ガスを供給することを含む。 以下、 各工程について説明する。
[0049] <第一工程 >
第一工程では、 上記基材を準備する。 上記基材としては、 上述したように この種の基材として従来公知のものであればいずれのものも使用することが できる。 上記基材を準備する方法としては、 市販品を購入してもよいし、 原 料から製造してもよい。 例えば、 上記基材が超硬合金からなる場合、 後述す 〇 2020/174756 13 卩（：171?2019/043092
る実施例に記載の配合組成 （質量％） からなる原料粉末を市販のアトライタ 一を用いて均一に混合して、 続いてこの混合粉末を所定の形状 （例えば、 住 友電エハードメタル株式会社製の型番 0
Figure imgf000015_0001
1 204081\1-11乂） に加 圧成形した後に、 所定の焼結炉において 1 300〜 1 500°〇以下で、 1〜
2時間焼結することにより、 超硬合金からなる上記基材を得ることができる 〇 なお、 上述の
Figure imgf000015_0002
204081\1_11乂」 は、 旋削用の刃先交換型 切削チップの形状である （例えば、 図 1参照） 。
[0050] ＜第二工程＞
第二工程では、 上記基材上に
Figure imgf000015_0003
上記第二工程 は、 化学気相蒸着法により実行され、 〇31~18ガス及び 3ガスを含む原料ガ スを供給することを含む。
[0051] ここで、 「基材上に
Figure imgf000015_0004
とは、 上記基材の上側 に《_八 丨 2〇3の核が生成されていればよい。 言い換えると、 《_八 丨 2〇3 の核は、 上記基材の直上に生成されていてもよいし、 下地層、 硬質層、 中間 層等の他の層を介して上記基材の上に生成されてもよい。
[0052] 上記基材上
Figure imgf000015_0005
化学気相蒸着法 （〇 口法） により実行され、 〇31~18ガス及び
Figure imgf000015_0006
ガスを含む原料ガスを供給する ことによって、 《—八 丨 2〇 3の核を生成する。 すなわち、 上記第二工程は、 化学気相蒸着法により実行され、 〇31~18ガス及び 3ガスを含む原料ガスを 供給することを含む。 ここで、 第二工程における 「原料ガス」 とは、 〇〇 - !\
I 2〇3の核を生成するための原料ガスを意味する。
従来、 被膜の《_八 丨 2〇 3層以外の層において炭化物を生成する目的で〇 3
Figure imgf000015_0007
、 上記基材上に《—八 丨 2〇3の核を生成するときに〇31~18ガスを用いること を見いだしたのは本発明者らが初めてである。 上述の〇31~18ガスは、 生成相 である《_八 丨 2〇3の核の組成に変化を与えないことから、 触媒として作用 していると本発明者らは考えている。
[0053] 具体的には、 まず原料ガスとして〇〇2、 〇31~18、 ！~1〇 丨、 八 丨 〇 丨 3、 〇 2020/174756 14 卩（：171?2019/043092
3及び!· 12を用いる。 配合量は、 例えば、 〇〇2を〇. 5〜 2体積％、 〇31~18 を〇. 1〜 2体積％、 1~1〇 丨 を〇. 5〜 4体積％、 八 丨 〇 丨 3を 5〜 1 3体積 %、
Figure imgf000016_0001
1〜 3体積％とし、 残部は 1~12とすることが挙げられる。
[0054] 第二工程における反応中の反応容器内の温度は、 970°〇~ 1 030°〇で あることが好ましい。
[0055] 第二工程における反応中の反応容器内の圧力は、 80 3〜 1 50 ^ 9
3であることが好ましい。
[0056] 第二工程における反応中の総ガス流量は、 301_/〇1 丨 n~ 1 00 !_/〇!
I 门であることが好ましい。
第二工程における反応時間は、 2分間〜 60分間であることが好ましく、
5分間〜 40分間であることがより好ましい。
[0057] ＜第三工程＞
第三工程では、 上記＜¾_八 丨 2〇3の核から（¾_八 丨 2〇 3の結晶を成長させ る。 上記《_八 丨 2〇3の核から《_八 丨 2〇 3の結晶を成長させる方法は、 〇 〇法により実行される。
[0058] 具体的には、 まず原料ガスとして〇〇2、 1~1〇 丨、 八 丨 〇 丨 3、
Figure imgf000016_0002
2を用いる。 配合量は、 例えば、 〇〇2を〇. 5〜 3体積％、 1~1〇 丨 を 4〜 6 体積％、 八 I 〇 I 3を 5〜 1 3体積％、
Figure imgf000016_0003
1〜 3体積％とし、 残部 は 1~12とすることが挙げられる。
[0059] 第三工程における反応中の反応容器内の温度は、 950°〇~ 1 050°〇で あることが好ましい。
[0060] 第三工程における反応中の反応容器内の圧力は、 1 0 3〜 80 3 であることが好ましい。
[0061] 第三工程における反応中の総ガス流量は、 301_/〇1 丨 n~ 1 00 !_/〇!
I 门であることが好ましい。
第三工程における反応時間は、 成膜する
Figure imgf000016_0004
宜変更することが可能である。
[0062] ＜その他の工程＞ 〇 2020/174756 15 卩(：171?2019/043092
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他の工程を適宜行ってもよい。
[0063] 本実施形態では上記第二工程の前に、 上記基材上に下地層、 硬質層又は中 間層を形成する工程を含んでいてもよい。 本実施形態では、 上記第三工程の 後に、
Figure imgf000017_0001
[0064] 上述の下地層、 硬質層、 中間層又は最表面層を形成する場合、 従来の方法 によってそれそれの層を形成してもよい。
[0065] 以上の説明は、 以下に付記する特徴を含む。
（付記 1）
基材と、 前記基材を被覆する被膜とを備える表面被覆切削工具であって、 前記被膜は、 《_八 丨 2〇 3層を含み、
前記《_八 丨 2〇3層において、
下記式 （1） で表される （0 0 1 2） 面の配向性指数丁（3 （0 0
1 2） が 4以上 8 . 5以下であり、
下記式 （2） で表される （2 0 1 4） 面の配向性指数丁（3 （2 0
1 4） が〇. 5以上 3以下であり、
前記配向性指数丁（3 （0 0 1 2） と前記配向性指数丁 0 （2 0 1
4） との合計が 9以下である、 表面被覆切削工具。
[数 3]
Figure imgf000017_0002
、 、 I） 面におい て X 口測定されたときに求められる X線回折強度を示し、
Figure imgf000017_0003
〇 2020/174756 16 卩（：171?2019/043092
る《-八 1 2〇3の （11 1< I） 面における標準強度を示し、
（11 1< I） 面は、 （0 1 2） 面、 （1 0 4） 面、 （1 1
0） 面、 （1 1 3） 面、 （0 2 4） 面、 （1 1 6） 面、 （3
0 0） 面、 （0 0 1 2） 面及び （2 0 1 4） 面の 9面のいずれか を示す。 ）
（付記 2）
前記配向性指数丁（3 （2 0 1 4） は、 1以上 2 . 5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《_八 丨 2〇 3層は、 その厚みが 1 以上 2 0 01以下である、 付記 1又は付記 2に記載の表面被覆切削工具。
（付記 4）
前記被膜は、 前記基材と前記 I 2〇3層との間に設けられている中間 層を更に含み、
前記中間層は、 構成元素として丁 丨 を含む炭酸化物、 炭窒酸化物又は硼窒 化物を含む、 付記 1〜付記 3のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
（付記 5）
前記被膜は、 その厚みが 1 以上 3〇 以下である、 付記 1〜付記 4 のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
（付記 6）
前記被膜は、
Figure imgf000018_0001
、 付記 1〜付記 5のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
実施例
[0066] 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。
[0067] 《切削工具の作製》
<基材の準備 >
まず、 第一工程として、 被膜で被覆する基材を準備した。 具体的には、 以 〇 2020/174756 17 卩（：171?2019/043092
下の配合組成 （質量％） からなる原料粉末を、 市販のアトライターを用いて 均一に混合して混合粉末を得た。
原料粉末の配合組成
〇〇 7質量％
〇 r3C2 0. 5質量％
1\1匕〇 3. 5質量％
丁 3〇 1. 0質量％
残部
[0068] 次に、 この混合粉末を所定の形状 （住友電エハードメタル株式会社製の型 番〇 1\/1〇 1 204081\1_11乂） に加圧成形した後に、 得られた成形体を 焼結炉に入れて 1 300〜 1 500°〇で 1〜 2時間焼結することにより、 超 硬合金からなる基材を得た。
Figure imgf000019_0001
204081\1-11乂」 は、 旋削用 の刃先交換型切削チップの形状である。
[0069] <被膜の形成 >
基材の表面上に、 表 4に示される下地層、 硬質層、 中間層、 《-八 I 2〇3 層及び最表面層をこの順に形成することによって、 基材の表面上に被膜を形 成した。 以下、 被膜を構成する各層の作製方法について説明する。
[0070] （下地層、 硬質層及び中間層の形成）
表 1 に記載の成膜条件のもとで、 表 1 に記載の組成を有する反応ガスを、 基材の表面上に噴出して下地層、 硬質層及び中間層をこの順に形成した。
[0071] [表 1]
Figure imgf000019_0002
[0072] （«_八 I 2〇 3層の形成）
炉内圧力 1 00 3、 反応温度 1 000°〇、 ガス流量 nの 〇 2020/174756 18 卩(：171?2019/043092
成膜条件のもとで、 表 2に記載の組成を有する反応ガスを、 表 2に記載の時 間で中間層の表面上に噴出
Figure imgf000020_0001
（第二工程） 。 なお、 試料 N 0 . 1 2では、 上記第二工程に対応する処理を行わなかった。
[0073] [表 2]
Figure imgf000020_0003
[0074] 次に、 炉内圧力 3 5 3、 反応温度 1 0 0 0 °〇、 ガス流量
Figure imgf000020_0002
门の成膜条件のもとで、 以下に示す組成を有する反応ガスを、 中間層上にあ る上記《—八 丨 2〇 3の核に噴出して、 《—八 丨 2〇 3の結晶を成長させた （第 三工程） 。 以上の手順によって、 《_八 丨 2〇 3層を形成した。
第三工程における反応ガス組成
〇〇2 : 2体積％ 〇 2020/174756 19 卩（：171?2019/043092
1~1〇 I : 4体積％
八 I (3 I 3 : 1 0体積％
N23 : 〇. 5体積％
1~12 :残り
[0075] (最表面層の形成)
表 3に記載の成膜条件のもとで、 表 3に記載の組成を有する反応ガスを、 a A 2〇 3層の表面上に噴出して最表面層を形成した。
[0076] [表 3]
Figure imgf000021_0001
[0077] 以上の手順で試料 N 0. 1〜 1 2の切削工具を作製した。 試料 1\1〇 . 1〜
6の切削工具が実施例に対応する。 試料 !\1〇 . 7〜 1 2の切削工具が比較例 に対応する。
[0078] 《切削工具の特性評価》
＜配向性指数の測定＞
上記のようにして作製した試料 1\1〇 . 1〜 1 2の切削工具を用いて、 X線 回折測定によって各切削工具の《— 丨 2〇3層における各配向面の配向性指 数を測定した。 測定は以下の条件で行った。 まず、 上記《_八 丨 2〇3層上形 成されている最表面層を研磨して上記 八 I 2〇3層を露出させた。 次に《 _八 I 2〇3層における任意の 1点を X線回折測定して各配向面の配向性指数 を求めた。 配向性指数丁 (3 (0 0 1 2) 及び配向性指数丁 (3 (2 0
1 4) に着目した結果を表 2に示す。 なお、 上記《—八 丨 2〇 3層における複 数の点について配向性指数丁 0 (0 0 1 2) 及び配向性指数丁 (3 (0
1 1 4) を求めたが、 有意差は認められなかった。
[0079] (X線回折測定の条件)
X線出力 451＜ ， 200〇1八
X線源、 波長 1. 54 1 862 〇 2020/174756 20 卩（：171?2019/043092
検出器 〇/ 1 e X 1\ \ t r a 2 5 0
スキヤン軸 2 0 / 0
長手制限スリッ ト幅 2 . 0 01 01
スキャンモード 〇〇1\]丁 丨 1\1 11〇11 3
スキャンスピード 2 0 ° /〇! 1 门
[0080] ＜被膜等の厚さの測定＞
被膜、 並びに、 当該被膜を構成する下地層、 硬質層、 中間層、 《_八 I 2〇 3層及び最表面層それぞれの厚みは、 光学顕微鏡を用いて基材の表面の法線方 向に平行な断面サンプルから求めた。 結果を表 4に示す。
[0081 ] [表 4]
Figure imgf000022_0001
[0082] 《切削試験》
上記のようにして作製した試料 1\1〇. 1〜 1 2の切削工具を用いて、 以下 の切削試験を行った。
[0083] ＜耐摩耗性試験＞
試料 1\1〇 . 1〜 1 2の切削工具について、 以下の切削条件により逃げ面摩 耗量 ( V匕 ) が〇. 2 となるまでの切削時間を測定し、 工具寿命を評価 した。 その結果を表 5に示す。 切削時間が長いほど耐摩耗性に優れる切削ェ 〇 2020/174756 21 卩（：171?2019/043092
具として、 長寿命化を実現することができる可能性が高いと評価することが できる。
[0084] （耐摩耗性試験の切削条件）
被削材 = 3450 丸棒
周速 ： 280111/111 1
Figure imgf000023_0001
送り速度： 〇. 1 5〇1111/「 6
切込み量：
Figure imgf000023_0002
切削液 ： なし
[0085] ＜耐欠損性試験＞
試料 1\1〇 . 1〜 1 2の切削工具について、 以下の切削条件により切削工具 が欠損するまでの衝撃回数を測定し、 工具寿命を評価した。 切削工具が欠損 しているかどうかの確認は、 衝撃回数 1 000回ごとに行った。 その結果を 表 5に示す。 衝撃回数が多いほど耐欠損性に優れる切削工具として、 長寿命 化を実現することができる可能性が高いと評価することができる。
[0086] （耐欠損性試験の切削条件）
被削材 ： 3〇1\/1440材 （8本の溝を有する）
周速 ： 280111/111 1
Figure imgf000023_0003
送り速度： 〇. 2〇1111/「 6
切込み量： 2. 00101
切削液 ： なし
[0087]
〇 2020/174756 22 卩（：171?2019/043092
[表 5]
Figure imgf000024_0001
[0088] 上述の切削試験の結果から、 《— I 2〇3層における配向性指数丁（3 （0
0 1 2） が 4以上 8 . 5以下であり、 配向性指数丁〇 （2 0 1 4） が〇. 5以上 3以下である切削工具 （試料 1\!〇. 1〜 6） は、 耐摩耗性試験 における切削時間が 5 0分以上であり、 かつ耐欠損性試験における衝撃回数 が 2 0 0 0 0回以上であることが分かった。 一方、 《—八 丨 2〇 3層における 配向性指数丁〇 （2 0 1 4） が〇. 5未満である切削工具 （試料 !\!〇.
7〜 9及び 1 2） は、 耐欠損性試験における衝撃回数が 1 6 0 0 0回以下で あった。 また、 《-八 丨 2〇3層における配向性指数丁〇 （0 0 1 2） が
4未満である切削工具 （試料 1\!〇. 1 0及び 1 1） は、 耐摩耗性試験におけ る切削時間が 4 0分以下であり、 かつ耐欠損性試験における衝撃回数が 1 5 0 0 0回以下であった。
以上の結果から、 《_八 丨 2〇3層における配向性指数丁〇 （0 0 1 2
） が 4以上 8 . 5以下であり、 配向性指数丁（3 （2 0 1 4） が〇. 5以 上 3以下である切削工具は、 耐摩耗性に優れ、 かつ耐欠損性にも優れること が分かった。
[0089] 以上のように本発明の実施形態および実施例について説明を行なったが、 上述の各実施形態および各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から 〇 2020/174756 23 卩（：171?2019/043092
予定している。
[0090] 今回開示された実施の形態および実施例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 の形態および実施例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。 符号の説明
[0091] 1 3 すくい面、 1 匕 逃げ面、
Figure imgf000025_0001
刃先部、 1 0 切削工具、
1 1 基材、 1 2 «-八 丨 2〇3層、
Figure imgf000025_0002
(0 0 1 ) 配向を 有する結晶粒、 1 2匕 (2 0 1 4) 配向を有する結晶粒、 1 3 中間層、 1 4 最表面層

Claims

〇 2020/174756 24 卩(：171?2019/043092 請求の範囲 [請求項 1 ] 基材と、 前記基材を被覆する被膜とを備える切削工具であって、 前記被膜は、 《_八 丨 2〇 3層を含み、 前記《_八 丨 2〇3層において、 下記式 （1） で表される （0 0 1 2） 面の配向性指数丁〇 （0 0 1 2） が 4以上 8 . 5以下であり、 下記式 （2） で表される （2 0 1 4） 面の配向性指数丁〇 （2 0 1 4） が〇. 5以上 3以下であり、 前記配向性指数丁（3 （0 0 1 2） と前記配向性指数丁（3 （2〇 1 4） との合計が 9以下である、 切削工具。
[数 1 ]
Figure imgf000026_0001
式 （1） 及び式 （2） 中、 I （11 1< I） は、 （11 1< 丨） 面に おいて X 口測定されたときに求められる X線回折強度を示し、
I 。 （ 1< I） は、 」〇 0 3力ードの 0 1 0 - 0 1 7 3に示 されている《_八 丨 2〇3の （11 1< I） 面における標準強度を示 し、
（11 1< I） 面は、 （0 1 2） 面、 （1 0 4） 面、 （1
1 〇） 面、 （1 1 3） 面、 （0 2 4） 面、 （1 1 6
） 面、 （3 0 0） 面、 （0 0 1 2） 面及び （2 0 1 4） 面の 9面のいずれかを示す。
[請求項 2] 前記配向性指数丁（3 （2 0 1 4） は、 1以上 2 . 5以下である
、 請求項 1 に記載の切削工具。
[請求項 3] 前記《 _八 丨 2〇 3層の厚みが 1 以上 2 0 以下である、 請 求項 1又は請求項 2に記載の切削工具。 〇 2020/174756 25 卩（：171?2019/043092
[請求項 4] 前記被膜は、 前記基材と前記 I 2〇3層との間に設けられて いる中間層を更に含み、
前記中間層は、 構成元素としてチタンを含む炭酸化物、 炭窒酸化物 又は硼窒化物を含む、 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。
[請求項 5] 前記被膜の厚みが 1 以上 3 0 以下である、 請求項 1から請 求項 4のいずれか一項に記載の切削工具。
[請求項 6] 前記被膜は、
Figure imgf000027_0001
更に含む、 請求項 1から請求項 5のいずれか一項に記載の切削工具。
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