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WO2014104111A1 - 切削工具 - Google Patents

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WO2014104111A1
WO2014104111A1 PCT/JP2013/084700 JP2013084700W WO2014104111A1 WO 2014104111 A1 WO2014104111 A1 WO 2014104111A1 JP 2013084700 W JP2013084700 W JP 2013084700W WO 2014104111 A1 WO2014104111 A1 WO 2014104111A1
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WO
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coating layer
rake face
cutting
layer
face
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2013/084700
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English (en)
French (fr)
Inventor
佳輝 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Priority to CN201380066115.4A priority patent/CN104870127B/zh
Priority to US14/654,786 priority patent/US9579728B2/en
Priority to EP13869341.1A priority patent/EP2939770B1/en
Priority to KR1020157015169A priority patent/KR101710501B1/ko
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    • B23B2228/10—Coatings
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
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    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/36—Multi-layered
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/24—Cutters, for shaping with chip breaker, guide or deflector

Definitions

  • the present invention relates to a cutting tool in which a coating layer is coated on the surface of a substrate.
  • sintered alloys such as cemented carbide and cermet, diamond, and cBN (cubic boron nitride)
  • a method of improving the wear resistance, slidability or fracture resistance by forming a coating layer on the surface of a high hardness sintered body or a substrate made of a ceramic such as alumina or silicon nitride is used.
  • a coating layer made of a nitride mainly composed of Ti or Al formed by using an ion plating method or a sputtering method has been actively researched, and improvements for extending the tool life have been continued. Yes.
  • These surface-coated tools have been devised in addition to the covering material elements in order to cope with changes in the cutting environment such as an increase in cutting speed and diversification of work materials.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 in the surface coating tool in which the surface of the substrate is coated with TiAlN or the like by the ion plating method, the absolute value of the negative bias applied during film formation is set higher than the initial film formation.
  • a coating film (coating layer) is disclosed in which the Ti ratio is increased by the cutting edge rather than the flat part by increasing the film late.
  • the present invention is for solving the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a cutting tool having a coating layer that can exhibit optimum cutting performance for each of a cutting edge, a rake face, and a flank face.
  • the cutting tool of the present invention has an average composition of Si a M 1-a (C 1-x N x ) on the surface of the substrate (where M is Ti, Al, Cr, W, Mo, Ta, Hf, Nb). , Zr and Y at least one selected from 0.01 ⁇ a ⁇ 0.40, 0 ⁇ x ⁇ 1), and a cutting edge is formed on the crossing ridge line between the rake face and the flank face
  • the Si content ratio in the coating layer on the rake face is higher than the Si content ratio in the coating layer on the cutting edge.
  • the Si content ratio in the coating layer on the rake face is higher than the Si content ratio in the coating layer on the cutting edge.
  • the oxidation resistance of the coating layer on the rake face that is at a high temperature can be enhanced. Therefore, the progress of crater wear on the rake face can be suppressed.
  • the toughness of the coating layer is improved. Therefore, chipping resistance at the cutting edge is improved. As a result, optimum cutting performance can be exhibited for each of the cutting edge, the rake face, and the flank face, and the cutting tool can be used for a long period of time.
  • FIG. 2 is an XX sectional view of the cutting tool of FIG. It is a principal part enlarged view about an example of the coating layer of the cutting tool of FIGS.
  • the cutting tool 1 includes a coating layer 6 on the surface of the base 2. Further, the cutting tool 1 has a rake face 3 on a main surface, a flank face 4 on a side face, and a cutting edge 5 on an intersecting ridge line between the rake face 3 and the flank face 4.
  • the average composition of the coating layer 6 is Si a M 1-a (C 1-x N x ) (where M is selected from Ti, Al, Cr, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr and Y) At least one kind, 0.01 ⁇ a ⁇ 0.40, 0 ⁇ x ⁇ 1).
  • the Si content ratio (a) in the coating layer 6 at the rake face 3 is higher than the Si content ratio in the coating layer 6 at the cutting edge 5, and in particular, from the cutting edge 5 to the rake face 3.
  • the Si content ratio in the coating layer 6 gradually increases. Thereby, the oxidation resistance of the coating layer 6 in the rake face 3 which becomes high temperature by the contact of chips can be improved. Therefore, the progress of crater wear on the rake face 3 can be suppressed.
  • the toughness of the coating layer 6 is improved. Therefore, chipping resistance in the cutting blade 5 is improved. As a result, the tool life is extended.
  • the preferable range of the Si content ratio is 0.01 to 0.035 in the coating layer 6 of the cutting edge 5 and 0.01 to 0.30 in the coating layer 6 of the rake face 3.
  • the average composition is Si a M 1-a (C 1-x N x ) (where M is at least 1 selected from Ti, Al, Cr, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr and Y)
  • M is at least 1 selected from Ti, Al, Cr, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr and Y
  • a (Si content ratio) is smaller than 0.01, the oxidation resistance and lubricity of the coating layer 6 are reduced. descend.
  • a (Si content ratio) is larger than 0.4, the wear resistance of the coating layer 6 is lowered.
  • a particularly desirable range of a is 0.01 ⁇ a ⁇ 0.15.
  • M is at least one selected from Ti, Al, Cr, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, and Y. Among them, at least one of Ti, Al, Cr, Nb, Mo, and W is selected. When contained, the hardness is improved and the wear resistance is excellent. Among them, when M contains Ti, Al, or Nb, the oxidation resistance at high temperature is excellent, and therefore, for example, the progress of crater wear in high-speed cutting can be suppressed.
  • Si a Ti b Al c Nb d W e Cr f (C 1-x N x) (0.01 ⁇ a ⁇ 0. 40, 0.13 ⁇ b ⁇ 0.80, 0 ⁇ c ⁇ 0.65, 0 ⁇ d ⁇ 0.25, 0 ⁇ e ⁇ 0.25, 0 ⁇ f ⁇ 0.35, a + b + c + d + e + f 1, 0 ⁇ x ⁇ 1).
  • the coating layer 6 has a high oxidation start temperature, high oxidation resistance, and can reduce internal stress, and has high fracture resistance.
  • the coating layer 6 has high hardness and high adhesion to the substrate 2. Therefore, the coating layer 6 has excellent wear resistance and fracture resistance under difficult cutting conditions such as machining difficult-to-cut materials, dry cutting, and high-speed cutting.
  • the content ratio in the coating layer 6 may be less than 1 atomic% and may contain at least one selected from Mo, Ta, Hf, Zr and Y.
  • b (Ti content ratio) when b (Ti content ratio) is 0.13 or more, the crystal structure of the coating layer 6 is changed from cubic to hexagonal and the hardness is not lowered, and the wear resistance is high.
  • b (Ti content ratio) is 0.8 or less, the coating layer 6 has high oxidation resistance and heat resistance.
  • a particularly desirable range for b is 0.15 ⁇ b ⁇ 0.50.
  • c (Al content ratio) is 0.6 or less, the crystal structure of the coating layer 6 does not change from cubic to hexagonal and the hardness does not decrease.
  • a particularly desirable range for c is 0.45 ⁇ c ⁇ 0.58.
  • d Nb content ratio
  • e W content ratio
  • e W content ratio
  • e e
  • f Cr content ratio
  • x (N content ratio) is 0 ⁇ x ⁇ 1, particularly 0.8 ⁇ x ⁇ 1.
  • the average composition of the coating layer 6 is specified by measuring the composition from the surface of the coating layer 6 to the substrate side by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) or X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). it can. By measuring the composition of the coating layer on the cutting edge 5, the rake face 3, and the flank face 4, the average composition of the coating layer 6 on each of the cutting edge 5, the rake face 3 and the flank face 4 can be obtained.
  • EDS energy dispersive X-ray spectroscopy
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • the Si content ratio in the coating layer 6 in the cutting edge 5 is higher than the Si content ratio in the coating layer 6 in the flank face 4, and further from the flank face 4 toward the cutting edge 5. As a result, the Si content ratio in the coating layer 6 gradually increases. Thereby, the heat resistance in the cutting edge 5 can be improved, and the fracture resistance in the flank 4 is increased.
  • the Si content ratio in the average composition of the coating layer 6 on the rake face 3 is larger than the Si content ratio in the average composition of the coating layer 6 on the flank face 4.
  • the range of the cutting edge 5 when specifying the composition and thickness of the coating layer 6 below is defined as a region having a width of 500 ⁇ m from the intersecting ridge line of the rake face 3 and the flank face 4. Therefore, the range of the rake face 3 is a region extending from the center of the rake face 3 such as the main surface of the cutting tool 1 to the position of 500 ⁇ m from the cross ridge line which is the end of the cutting edge 5, and the range of the flank face 4 is the cutting tool. 1 is a region extending from the center of the flank 4 such as the side surface of 1 to the position of 500 ⁇ m from the intersecting ridge line that is the end of the cutting edge 5.
  • the coating layer 6 may be composed of a single composition that is uniform throughout, but in this embodiment, as shown in the enlarged view of the main part of an example of the coating layer 6 in FIG.
  • the coating layer 6 has a multilayer structure in which two or more layers having different compositions are alternately laminated. And in this embodiment, it consists of the structure by which the 1st coating layer 6a and the 2nd coating layer 6b were laminated
  • the internal stress of the coating layer 6 can be lowered, the chipping or peeling of the coating layer 6 can be suppressed even if the thickness of the coating layer 6 is increased.
  • the average composition of the coating layer 6 is determined from the surface of the coating layer 6 by the above-described EDS analysis or XPS analysis. It represents with the whole composition over. And about the composition of each layer of the 1st layer 6a in the coating layer 6, and the 2nd layer 6b, the cross section of the coating layer 6 is observed with a transmission electron microscope (TEM), and the composition of each layer is measured by EDS analysis. can do.
  • TEM transmission electron microscope
  • a sample to be deposited is rotated on a side surface of the inner wall of the chamber of the deposition apparatus, with targets having different compositions arranged at regular intervals.
  • targets having different compositions arranged at regular intervals.
  • it can be produced by forming a film.
  • each element is 0.01 ⁇ a ⁇ 0.20, 0.10 ⁇ b ⁇ 0.50, 0.30 ⁇ c ⁇ 0.70, and 0.01 ⁇ d. ⁇ 0.30, 0.01 ⁇ e ⁇ 0.20, 0 ⁇ g ⁇ 0.20, 0.30 ⁇ h ⁇ 0.80, 0.15 ⁇ i ⁇ 0.60 0.8 ⁇ x1 ⁇ 1 and 0.8 ⁇ x2 ⁇ 1.
  • composition of the first coating layer 6a and the second coating layer 6b is calculated by measuring the composition of five consecutive layers (total of 10 layers) and taking the average value.
  • the composition of one coating layer on the rake face 3 is 0.02 ⁇ a ⁇ 0.80, 0.10 ⁇ b ⁇ 0.70, 0 ⁇ c ⁇ 0.80, 0 ⁇ d ⁇ 0.50, 0 ⁇ e.
  • the composition of the other coating layer (the first coating layer 6a or the second layer 6b) in the cutting blade 5 is 0 ⁇ g ⁇ 0.25, 0.30 ⁇ h ⁇ 0.75, 0.05 ⁇ i ⁇ . 0.60, 0 ⁇ x2 ⁇ 1).
  • the composition of the second layer 6b on the rake face 3 is 0 ⁇ g ⁇ 0.30, 0.40 ⁇ h ⁇ 0.80, 0.05 ⁇ i ⁇ 0.70, 0 ⁇ x2 ⁇ 1).
  • the composition of the second layer 6b on the flank 4 is 0 ⁇ g ⁇ 0.20, 0.30 ⁇ h ⁇ 0.60, 0.05 ⁇ i ⁇ 0.65, 0 ⁇ x2 ⁇ 1).
  • the ratio (tc / tr) of the thickness tc of the coating layer 6 in the cutting edge 5 to the thickness tr of the coating layer 6 in the rake face 3 is 1.1 to 3.
  • the thickness tf of the flank 4 of the coating layer 6 is thicker than the thickness tr of the rake face 3. Thereby, the wear resistance of the flank 4 is improved, and the tool life can be extended.
  • the ratio (tf / tr) of the thickness tf of the coating layer 6 on the flank 4 to the thickness tr of the coating layer 6 on the rake face 3 is 1.2-3.
  • the average composition of the droplets 7 existing on the surface of the rake face 3 is higher than the average composition of the droplets 7 existing on the surface of the flank 4.
  • the rake face 3 has a higher Si content in the droplets 7 than the flank face 4, the heat resistance of the droplets 7 existing on the rake face 3 is high, and the cutting fluid is applied to the coating layer 6. Also exhibits the effect of retaining liquid on the surface. Further, since the Si content in the droplet 7 is low and the heat resistance is low on the flank 4, the flank 4 is worn away at an early stage and disappears, and the finished surface state during processing is improved.
  • the Si content ratio Si DR of the droplet 7 formed on the surface of the rake face 3 of the coating layer 6 is compared to the Si content ratio Si DF of the droplet 7 formed on the surface of the flank 4. 1.05 ⁇ Si DR / Si DF ⁇ 3.50.
  • the number of droplets 7 present is 15 to 50, preferably 18 to 30 droplets 7 having a diameter of 10 ⁇ m ⁇ 10 ⁇ m square on the rake face 3 and having a diameter of 0.2 ⁇ m or more. It is desirable in terms of alleviating heat generation. Further, the fact that the number of droplets 7 on the rake face 3 is larger than the number of droplets 7 present on the flank face 4 reduces the rake face 3 from becoming hot due to the passage of chips, and It is desirable in terms of improving the finished surface quality by smoothing the surface.
  • the Al content ratio Al DR of the droplet 7 formed on the surface of the rake face 3 of the coating layer 6 is 1.00 ⁇ the Al content ratio Al DF of the droplet 7 formed on the surface of the flank 4. It is desirable that Al DR / Al DF ⁇ 1.10 because the wear resistance on the rake face 3 and the flank face 4 can be optimized. A particularly desirable range of the ratio Al DR / Al DF is 1.00 ⁇ Al DR / Al DF ⁇ 1.02. Further, the Ti content ratio Ti DR of the droplet 7 formed on the surface of the rake face 3 of the coating layer 6 is 0.91 ⁇ the Ti content ratio Ti DF of the droplet 7 formed on the surface of the flank 4.
  • Ti DR / Ti DF ⁇ 0.97 because both chipping resistance at the rake face 3 and the flank face 4 can be optimized.
  • a particularly desirable range of the ratio Ti DR / Ti DF is 0.94 ⁇ Ti DR / Ti DF ⁇ 0.97.
  • the substrate 2 may be a cemented carbide or cermet hard alloy composed of a hard phase mainly composed of tungsten carbide or titanium carbonitride and a binder phase mainly composed of an iron group metal such as cobalt or nickel, or silicon nitride.
  • Hard materials such as ultra-high pressure sintered bodies that fire ceramics and aluminum oxide as a main component, hard phases composed of polycrystalline diamond and cubic boron nitride and binder phases such as ceramics and iron group metals under ultra-high pressure Preferably used.
  • a tool-shaped substrate is produced using a conventionally known method.
  • a coating layer is formed on the surface of the substrate.
  • a physical vapor deposition (PVD) method such as an ion plating method or a sputtering method can be suitably applied as the coating layer forming method.
  • PVD physical vapor deposition
  • the details of an example of the film forming method will be described.
  • metal silicon (Si) and a predetermined metal M (where M is Ti, Al, Cr, W) , Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, and Y) each independently containing a metal target, a composite alloy target, or a sintered body target is set at the side wall surface position of the chamber.
  • the film is formed using two types of targets, a first target containing a large amount of Si and a second target containing no Si or a low Si content.
  • the cutting tool of the said embodiment can be produced by controlling the strength of the magnetic force of this magnet. That is, the magnetic force of the center magnet attached to the first target is increased, and the magnetic force of the center magnet of the second target is decreased. Thereby, the diffusion state of the metal ions generated from each target is changed, and the distribution state of the metal ions existing in the chamber is changed. As a result, the ratio of each metal in the coating layer formed on the surface of the substrate and the presence state of the droplets can be changed.
  • Film formation conditions include using these targets to evaporate and ionize the metal source by arc discharge, glow discharge, or the like, and simultaneously use nitrogen (N 2 ) gas as a nitrogen source or methane (CH 4 ) / acetylene as a carbon source (
  • N 2 nitrogen
  • a coating layer is formed by an ion plating method or a sputtering method that reacts with a C 2 H 2 ) gas.
  • the base is set so that the flank face is substantially parallel to the side face of the chamber and the scoop face is substantially parallel to the upper face of the chamber.
  • the film is formed by applying a magnetic force of 2 to 8 T to the center magnet, but the magnetic force applied to the center magnet attached to the first target is greater than the magnetic force applied to the center magnet attached to the second target. To increase the film thickness.
  • a high hardness coating layer can be produced in consideration of the crystal structure of the coating layer, and in order to improve adhesion to the substrate, in this embodiment, 35 to 200 V is applied. Apply a bias voltage.
  • the first layer and the second layer A coating layer having an alternately laminated structure can be formed.
  • tungsten carbide (WC) powder having an average particle diameter of 0.8 ⁇ m, 10% by mass of metallic cobalt (Co) powder having an average particle diameter of 1.2 ⁇ m, and vanadium carbide (VC) powder having an average particle diameter of 1.0 ⁇ m.
  • Chromium carbide (Cr 3 C 2 ) powder of 0.1% by mass and average particle size of 1.0 ⁇ m is added and mixed at a rate of 0.3% by mass, and a KYOCERA cutting tool BDMT11T308TR-JT shaped throw is formed by press molding.
  • a binder removal treatment was performed and fired at 1450 ° C. for 1 hour in a vacuum of 0.01 Pa to produce a cemented carbide.
  • the surface of the rake face of each sample was polished by blasting, brushing, or the like.
  • the prepared cemented carbide was subjected to blade edge processing (honing) by brushing.
  • a center magnet having the magnetic force shown in Table 1 is set on the first target and the second target in the chamber, the bias voltage shown in Table 1 is applied, and the arc current is 150 A.
  • the coating layers having the compositions shown in Tables 2 to 3 were formed at a film formation temperature of 540 ° C.
  • the composition of the coating layer measured the whole composition with the following method.
  • each 10 droplets was measured by energy dispersive spectroscopy (EDS) (EDEX manufactured by Ametech), and the average value of these was determined as the rake face, flank face, and droplet composition on each surface. Calculated.
  • the average content (atomic%) of Si, Ti, and Al for the droplets formed on the rake face is Si DR , Ti DR , Al DR , respectively, and the droplets formed on the flank face are Si, Ti, Al
  • the average content (atomic%) was expressed as Si DF , Ti DF , and Al DF , respectively.
  • Cutting method Milling work material: Mold steel (SKD11) Cutting speed: 150 m / min Feed: 0.12 mm / rev Cutting depth: 2.0mm Cutting state: Dry evaluation method: 200 cutting tools were observed and the cutting edge state was confirmed. In addition, the number of processes that could be processed until the tool life was confirmed.
  • the center magnet having the magnetic force shown in Table 5 is set on the first target and the second target on the substrate of Example 1, the bias voltage shown in Table 5 is applied, and each of the arc currents 150A is applied.
  • a coating layer having the composition shown in Tables 6 to 8 was formed at a film temperature of 540 ° C.
  • the composition of the coating layer was measured in the same manner as in Example 1, and the total composition was measured.
  • Example 1 the number of droplets on the surface of the coating layer of the cutting edge, rake face and flank face, and the average content of Si, Al, Ti in the droplet, as in Example 1. (Atom%), the thickness of the coating layer at each position was measured. The results are shown in Tables 6-7.
  • the other of the first layers is Si g Al h Cr i (C 1-x2 N x2 ) (where 0 ⁇ g ⁇ 0.30, 0.30 ⁇ h ⁇ 0.90, 0.05 ⁇ i ⁇ 0) 70, 0 ⁇ x

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Abstract

【課題】切刃、すくい面、逃げ面それぞれに最適な切削性能を発揮できる被覆層を備えた切削工具を提供する。 【解決手段】　基体２の表面に、ＳｉａＭ１－ａ（Ｃ１－ｘＮｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる被覆層６を被覆してなるとともに、すくい面３と逃げ面４との交差稜線に切刃５を有しており、切刃５よりもすくい面３のほうが被覆層６中のＳｉ含有比率が高い切削工具１である。

Description

切削工具
　本発明は基体の表面に被覆層が被覆されている切削工具に関する。
　現在、切削工具や耐摩部材、摺動部材といった耐摩耗性や摺動性、耐欠損性を必要とする部材では、超硬合金やサーメット等の焼結合金、ダイヤモンドやｃＢＮ（立方晶窒化硼素）の高硬度焼結体、アルミナや窒化珪素等のセラミックスからなる基体の表面に被覆層を成膜して、耐摩耗性、摺動性または耐欠損性を向上させる手法が使われている。
　また、イオンプレーティング法やスパッタリング法を用いて成膜されるＴｉやＡｌを主成分とする窒化物からなる被覆層が盛んに研究されており、工具寿命を延命させるための改良が続けられている。これら表面被覆工具は、切削速度の高速化を初めとする切削環境の変化、被削材の多様化に対応するため、被覆材料元素以外にも様々な工夫が施されてきている。
　例えば、特許文献１や特許文献２では、イオンプレーティング法にて基体の表面にＴｉＡｌＮ等を被覆した表面被覆工具において、成膜中に印加する負のバイアスの絶対値を成膜初期よりも成膜後期で高めることによって、Ｔｉの比率を平坦部よりも切刃で多くした被覆膜（被覆層）が開示されている。
特開平０１－１９０３８３号公報 特開平０８－２６７３０６号公報
　しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された切刃におけるＴｉの比率を高くしたＴｉＡｌＮ膜の構成でも、切刃におけるチッピングを十分に抑制することができず、チッピングから急激に摩耗が進行して、工具を長期間に亘って使用できない場合があった。
　本発明は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、切刃、すくい面、逃げ面それぞれに最適な切削性能を発揮できる被覆層を備えた切削工具を提供することにある。
　本発明の切削工具は、基体の表面に、平均組成が、ＳｉａＭ１－ａ（Ｃ１－ｘＮｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４０、０≦ｘ≦１）からなる被覆層を被覆してなるとともに、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を有しており、前記すくい面における前記被覆層中のＳｉ含有比率が、前記切刃における前記被覆層中のＳｉ含有比率よりも高いものである。
　本発明の切削工具によれば、前記すくい面における前記被覆層中のＳｉ含有比率が、前記切刃における前記被覆層中のＳｉ含有比率よりも高い構成となっており、これによって、切屑の接触によって高温となるすくい面における被覆層の耐酸化性を高めることができる。そのため、すくい面のクレータ摩耗の進行を抑制できる。また、切刃においては、Ｓｉ含有比率がすくい面に比べて低いので、被覆層の靭性が向上する。そのため、切刃における耐チッピング性が向上する。その結果、切刃、すくい面、逃げ面それぞれに最適な切削性能を発揮でき、切削工具を長期間に亘って使用することができる。
本発明の切削工具の一例を示す概略斜視図である。 図１の切削工具のＸ－Ｘ断面図である。 図１、２の切削工具の被覆層の一例についての要部拡大図である。
　本発明の切削工具についての好適な実施態様である図１、２を用いて説明する。
　図１、２によれば、切削工具１は、基体２の表面に被覆層６を具備している。また、切削工具１は、主面にすくい面３を、側面に逃げ面４を、すくい面３と逃げ面４との交差稜線に切刃５を有している。
　被覆層６は、平均組成が、ＳｉａＭ１－ａ（Ｃ１－ｘＮｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４０、０≦ｘ≦１）からなる。
　本実施態様によれば、すくい面３における被覆層６中のＳｉ含有比率（ａ）が、切刃５における被覆層６中のＳｉ含有比率よりも高く、特に、切刃５からすくい面３に向かって、漸次、被覆層６中のＳｉ含有比率が高くなっている。これによって、切屑の接触によって高温となるすくい面３における被覆層６の耐酸化性を高めることができる。そのため、すくい面３のクレータ摩耗の進行を抑制できる。また、切刃５においては、Ｓｉ含有比率がすくい面３に比べて低いので、被覆層６の靭性が向上する。そのため、切刃５における耐チッピング性が向上する。その結果、工具寿命を延びる。なお、Ｓｉ含有比率の好適な範囲は、切刃５の被覆層６中で０．０１～０．０３５、すくい面３の被覆層６中で０．０１～０．３０である。
　ここで、平均組成が、ＳｉａＭ１－ａ（Ｃ１－ｘＮｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる被覆層６において、ａ（Ｓｉ含有比率)が０．０１よりも小さいと被覆層６の耐酸化性および潤滑性が低下する。ａ（Ｓｉ含有比率)が０．４よりも大きいと被覆層６の耐摩耗性が低下する。ａの特に望ましい範囲は０．０１≦ａ≦０．１５である。
　なお、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｙから選ばれる１種以上であるが、中でもＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｂ、ＭｏおよびＷの１種以上を含有すると硬度が向上して、耐摩耗性に優れる。中でも、ＭがＴｉ、ＡｌまたはＮｂを含有すると高温での耐酸化性に優れるために、例えば、高速切削におけるクレータ摩耗の進行を抑制できる。
　ここで、本実施態様における被覆層６のより具体的な平均組成を例示すると、ＳｉａＴｉｂＡｌｃＮｂｄＷｅＣｒｆ（Ｃ１－ｘＮｘ）（０．０１≦ａ≦０．４０、０．１３≦ｂ≦０．８０、０≦ｃ≦０．６５、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、０≦ｆ≦０．３５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１、０≦ｘ≦１）である。被覆層６がこの組成範囲になることによって、被覆層６は酸化開始温度が高くなって耐酸化性が高くかつ内在する内部応力を低減することができて耐欠損性が高い。しかも、被覆層６は硬度および基体２との密着性も高いものである。そのため、被覆層６は難削材の加工や乾式切削、高速切削等のきつい切削条件における耐摩耗性および耐欠損性に優れたものとなる。なお、上記組成において、被覆層６中の含有比率が１原子％未満でＭｏ、Ｔａ、Ｈｆ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種を含有していてもよい。
　すなわち、ｂ（Ｔｉ含有比率）が０．１３以上であると、被覆層６の結晶構造が立方晶から六方晶へ変化して硬度が低下することなく、耐摩耗性が高い。ｂ（Ｔｉ含有比率）が０．８以下であると、被覆層６の耐酸化性および耐熱性が高い。ｂの特に望ましい範囲は０．１５≦ｂ≦０．５０である。また、ｃ（Ａｌ含有比率）が０．６以下であると被覆層６の結晶構造が立方晶から六方晶に変化せず硬度が低下することがない。ｃの特に望ましい範囲は０．４５≦ｃ≦０．５８である。さらに、ｄ（Ｎｂ含有比率)が０．２５以下であると被覆層６の耐酸化性および硬度が低下することなく耐摩耗性が高い。ｄの特に望ましい範囲は０．０１≦ｄ≦０．２０である。ｅ（Ｗ含有比率)が０．２５以下であると被覆層６の耐酸化性および硬度が低下することなく耐摩耗性が高い。ｅの特に望ましい範囲は０．０１≦ｅ≦０．２０である。ｆ（Ｃｒ含有比率)が０．３５以下であると被覆層６の耐溶着性が高く、かつ耐酸化性が低下することなく耐摩耗性が高い。ｆの特に望ましい範囲は０．０１≦ｆ≦０．３０である。
　また、被覆層６の非金属成分であるＣ、Ｎは切削工具に必要な硬度および靭性に影響を及ぼすものであり、本実施態様では、ｘ（Ｎ含有比率）は０≦ｘ≦１、特に、０．８≦ｘ≦１である。
　上記被覆層６の平均組成は、エネルギー分散型Ｘ線分光分析法（ＥＤＳ）またはＸ線光電子分光分析法（ＸＰＳ）にて、被覆層６の表面から基体側に亘る組成を測定することによって特定できる。切刃５、すくい面３、逃げ面４における被覆層の組成を測定することによって、切刃５、すくい面３、逃げ面４のそれぞれにおける被覆層６の平均組成を求めることができる。
　また、本実施態様においては、切刃５における被覆層６中のＳｉ含有比率が、逃げ面４における被覆層６中のＳｉ含有比率よりも高く、さらには、逃げ面４から切刃５に向かって、漸次、被覆層６中のＳｉ含有比率が高くなっている。これによって、切刃５における耐熱性を向上できるとともに、逃げ面４における耐欠損性が高くなる。
　また、本実施態様では、すくい面３における被覆層６の平均組成におけるＳｉ含有比率が、逃げ面４における被覆層６の平均組成におけるＳｉ含有比率よりも大きい。これによって、すくい面３における硬度および耐酸化性が向上して、すくい面３におけるクレータ摩耗を抑制できる。また、逃げ面４における靭性が高くなり、逃げ面の境界損傷を抑制できる。
　なお、下記被覆層６の組成や厚みを特定する際の切刃５の範囲は、すくい面３と逃げ面４との交差稜線から５００μｍ幅の領域と定義する。したがって、すくい面３の範囲は、切削工具１の主面等のすくい面３の中央から切刃５の終端である交差稜線から５００μｍの位置までに亘る領域、逃げ面４の範囲は、切削工具１の側面等の逃げ面４の中央から切刃５の終端である交差稜線から５００μｍの位置までに亘る領域である。
　ここで、本実施態様において、切刃５における被覆層６の平均組成は、上記組成式ＳｉａＴｉｂＡｌｃＮｂｄＷｅＣｒｆ（Ｃ１－ｘＮｘ）において、０．０１２≦ａ≦０．３５、０．１５≦ｂ≦０．８０、０≦ｃ≦０．６３、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、０≦ｆ≦０．３５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１、０≦ｘ≦１）である。すくい面３における被覆層６の組成は、上記組成式ＳｉａＴｉｂＡｌｃＮｂｄＷｅＣｒｆ（Ｃ１－ｘＮｘ）において、０．０１５≦ａ≦０．４、０．１３≦ｂ≦０．７８、０≦ｃ≦０．６５、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、０≦ｆ≦０．３５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１、０≦ｘ≦１）である。逃げ面４における被覆層６の組成は、上記組成式ＳｉａＴｉｂＡｌｃＮｂｄＷｅＣｒｆ（Ｃ１－ｘＮｘ）において、０．０１≦ａ≦０．３、０．１４≦ｂ≦０．７９、０≦ｃ≦０．６２、０≦ｄ≦０．２５、０≦ｅ≦０．２５、０≦ｆ≦０．３５、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＋ｆ＝１、０≦ｘ≦１）である。
　また、被覆層６は、全体が均一な単一の組成からなるものであってもよいが、本実施態様においては、図３の被覆層６の一例についての要部拡大図に示すように、被覆層６が異なる組成の２層以上が交互に積層された多層構成となっている。そして、本実施態様においては、第１被覆層６ａと第２被覆層６ｂとが合計で１０層以上繰り返し交互に積層された構成からなる。これによって、被覆層６内にクラックが進展することを抑制することができ、かつ被覆層６全体が高硬度化して、耐摩耗性が向上する。また、被覆層６の内部応力を低くできるので、被覆層６の厚みを厚くしても、被覆層６がチッピングや剥離することを抑制できる。
　なお、本発明において、このように組成の異なる２種類以上の多層構成からなる被覆層６の場合、被覆層６の平均組成は、上述したＥＤＳ分析またはＸＰＳ分析にて被覆層６の表面から基体に亘る全体組成にて表す。そして、被覆層６中の第１層６ａおよび第２層６ｂの各層の組成については、透過型電子顕微鏡（ＴＥM）にて被覆層６の断面を観察して、ＥＤＳ分析によって各層の組成を測定することができる。
　また、上記多層構成の被覆層６を形成するには、例えば、成膜装置のチャンバの内壁側面に、組成の異なるターゲットを一定の間隔をあけて配置した状態で、成膜する試料を回転させながら成膜することによって作製することができる。
　一方の層（第１層６ａまたは第２層６ｂ）が、ＳｉａＴｉｂＡｌｃＮｂｄＷｅ（Ｃ１－ｘ１Ｎｘ１）（ただし、０．０１≦ａ≦０．８０、０．１≦ｂ≦０．８０、０≦ｃ≦０．８０、０≦ｄ≦０．５０、０≦ｅ≦０．５０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ１≦１）からなり、他方の層（第１６ａまたは第２層６ｂ）が、ＳｉｇＡｌｈＣｒｉ（Ｃ１－ｘ2Ｎｘ2）（ただし、０≦ｇ≦０．３０、０．３０≦ｈ≦０．９０、０．０５≦ｉ≦０．７０、０≦ｘ２≦１）からなる場合には、被覆層６の硬度及び耐溶着性が向上するとともに、被覆層６の内部応力を低くでき、被覆層６の厚みを厚くしても、被覆層６がチッピングや剥離することを抑制できる。各元素のより好適な範囲は、０．０１≦ａ≦０．２０であり、０．１０≦ｂ≦０．５０であり、０．３０≦ｃ≦０．７０であり、０．０１≦ｄ≦０．３０であり、０．０１≦ｅ≦０．２０であり、０≦ｇ≦０．２０であり、０．３０≦ｈ≦０．８０であり、０．１５≦ｉ≦０．６０であり、０．８≦ｘ１≦１であり、０．８≦ｘ２≦１である。
　ここで、第１被覆層６ａおよび第２被覆層６ｂの組成は、連続する５層ずつ（合計１０層）の組成を測定して平均値を取ることにより算出される。
　被覆層６の上記組成式において、切刃５における一方の被覆層（第１層６ａまたは第２被覆層６ｂ）の組成は、０．０１≦ａ≦０．７５、０．１５≦ｂ≦０．８０、０≦ｃ≦０．７０、０≦ｄ≦０．５０、０≦ｅ≦０．５０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ１≦１）である。すくい面３における一方の被覆層の組成は０．０２≦ａ≦０．８０、０．１０≦ｂ≦０．７０、０≦ｃ≦０．８０、０≦ｄ≦０．５０、０≦ｅ≦０．５０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ１≦１）である。逃げ面４における一方の被覆層の組成は、０．０１≦ａ≦０．７０、０．１≦ｂ≦０．７５、０≦ｃ≦０．７５、０≦ｄ≦０．５０、０≦ｅ≦０．５０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ１≦１）である。
　また、切刃５における他方の被覆層（第１被覆層６ａまたは第２層６ｂ）の組成は、０≦ｇ≦０．２５、０．３０≦ｈ≦０．７５、０．０５≦ｉ≦０．６０、０≦ｘ２≦１）である。すくい面３における第２層６ｂの組成は、０≦ｇ≦０．３０、０．４０≦ｈ≦０．８０、０．０５≦ｉ≦０．７０、０≦ｘ２≦１）である。逃げ面４における第２層６ｂの組成は、０≦ｇ≦０．２０、０．３０≦ｈ≦０．６０、０．０５≦ｉ≦０．６５、０≦ｘ２≦１）である。
　さらに、本実施態様では、すくい面３における被覆層６の厚みｔｒに対する切刃５における被覆層６の厚みｔｃの比（ｔｃ／ｔｒ）が１．１～３である。これによって、切刃５における耐チッピング性とすくい面３における耐摩耗性とのバランスを保って、工具寿命を長くすることができる。
　なお、本実施態様では、被覆層６の逃げ面４における厚みｔｆが、すくい面３における厚みｔｒよりも厚い。これによって、逃げ面４の耐摩耗性が向上し、工具寿命を延ばすことができる。本実施態様では、すくい面３における被覆層６の厚みｔｒに対する逃げ面４における被覆層６の厚みｔｆの比（ｔｆ／ｔｒ）が１．２～３である。
　また、被覆層６の表面および内部には、図２に示すように、ドロップレット７と呼ばれる粒状物質が存在する。そして、本実施態様では、すくい面３の表面に存在するドロプレット７の平均組成は逃げ面４の表面に存在するドロップレット７の平均組成に比べてＳｉの含有比率が高い構成となっている。
　この構成によれば、切削時にすくい面３上を切屑が通過してもドロップレット７の存在によって切屑がすくい面３にベタ当たりすることなく、被覆層６の表面がさほど高温になることがない。しかも、すくい面３のほうが逃げ面４に比べてドロップレット７中のＳｉの含有比率が高いので、すくい面３上に存在するドロップレット７の耐熱性が高く、かつ切削液を被覆層６の表面に保液する効果も発揮する。また、逃げ面４においてはドロップレット７中のＳｉの含有比率が低くて耐熱性が低いために、早期に摩耗して消滅してしまい、加工時の仕上げ面状態が改善される。
　なお、本実施態様では、被覆層６のすくい面３の表面に形成されるドロップレット７のＳｉ含有比率ＳｉＤＲは逃げ面４の表面に形成されるドロップレット７のＳｉ含有比率ＳｉＤFに対して１．０５≦ＳｉＤＲ／ＳｉＤＦ≦３．５０である。これによって、すくい面３および逃げ面４における耐摩耗性をともに最適化できる。
　また、存在するドロップレット７の数は、すくい面３における１０μｍ×１０μｍ四方で直径が０．２μｍ以上のドロップレット７が１５～５０個、望ましくは１８～３０個であることが切屑の通過による発熱の緩和の点で望ましい。また、すくい面３におけるドロップレット７の数が逃げ面４に存在するドロップレット７の数よりも多いことが、すくい面３が切屑の通過によって高温になることを緩和するとともに、逃げ面４の表面を滑らかにして仕上げ面品位を向上する点で望ましい。
　また、被覆層６のすくい面３の表面に形成されるドロップレット７のＡｌ含有比率ＡｌＤＲは逃げ面４の表面に形成されるドロップレット７のＡｌ含有比率ＡｌＤFに対して１．００≦ＡｌＤＲ／ＡｌＤＦ≦１．１０であることが、すくい面３および逃げ面４における耐摩耗性を最適化できる点で望ましい。比率ＡｌＤＲ／ＡｌＤＦの特に望ましい範囲は１．００≦ＡｌＤＲ／ＡｌＤＦ≦１．０２である。さらに、被覆層６のすくい面３の表面に形成されるドロップレット７のＴｉ含有比率ＴｉＤＲは逃げ面４の表面に形成されるドロップレット７のＴｉ含有比率ＴｉＤFに対して０．９１≦ＴｉＤＲ／ＴｉＤＦ≦０．９７であることが、すくい面３および逃げ面４における耐チッピング性をともに最適化できる点で望ましい。比率ＴｉＤＲ／ＴｉＤＦの特に望ましい範囲は０．９４≦ＴｉＤＲ／ＴｉＤＦ≦０．９７である。
　なお、基体２としては、炭化タングステンや炭窒化チタンを主成分とする硬質相とコバルト、ニッケル等の鉄族金属を主成分とする結合相とからなる超硬合金やサーメットの硬質合金、窒化ケイ素や酸化アルミニウムを主成分とするセラミックス、多結晶ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素からなる硬質相とセラミックスや鉄族金属等の結合相とを超高圧下で焼成する超高圧焼結体等の硬質材料が好適に使用される。
　（製造方法）
　次に、本発明の切削工具の製造方法について説明する。
　まず、工具形状の基体を従来公知の方法を用いて作製する。次に、基体の表面に、被覆層を成膜する。被覆層の成膜方法として、イオンプレーティング法やスパッタリング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。成膜方法の一例についての詳細について説明すると、被覆層をアークイオンプレーティング法で作製する場合には、金属シリコン（Ｓｉ）、および所定の金属Ｍ（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種以上）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または焼結体ターゲットをチャンバの側壁面位置にセットする。本実施態様では、Ｓｉを多く含有する第１ターゲットと、Ｓｉを含有しないかまたはＳｉ含有量が少ない第２ターゲットとの２種類のターゲットを用いて成膜する。
　このとき、ターゲットの周囲には、ターゲットの裏面の中央側に位置するようにセンター磁石が設置されている。本発明によれば、この磁石の磁力の強さを制御することによって、上記実施態様の切削工具を作製することができる。すなわち、第１ターゲットに併設されるセンター磁石の磁力を強くし、第２ターゲットのセンター磁石の磁力を弱くする。これによって、各ターゲットから発生する金属イオンの拡散状態を変えて、チャンバ内に存在する金属イオンの分布状態を変化させる。その結果、基体の表面に成膜される被覆層中の各金属の比率、およびドロップレットの存在状態を変化させることができる。
　成膜条件としては、これらのターゲットを用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ４）／アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスと反応させるイオンプレーティング法またはスパッタリング法によって被覆層を成膜する。このとき、基体のセット位置は逃げ面がチャンバの側面とほぼ平行に、かつすくい面がチャンバの上面とほぼ平行な向きにセットする。この時、センター磁石には２～８Ｔの磁力を印加して成膜するが、第１ターゲットに併設されるセンター磁石に印加する磁力を、第２ターゲットに併設されるセンター磁石に印加する磁力よりも高くして成膜する。
　なお、上記被覆層を成膜する際には、被覆層の結晶構造を考慮して高硬度な被覆層を作製できるとともに基体との密着性を高めるために、本実施態様では、３５～２００Ｖのバイアス電圧を印加する。
　また、チャンバ内にセットする試料を、チャンバ内で回転させながら成膜することによて、試料と２種類のターゲットとの距離が周期的に変化するので、第１層と第２層との交互積層構造からなる被覆層を成膜することができる。
　平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末を主成分として、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．１質量％、平均粒径１．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）粉末を０．３質量％の割合で添加し混合して、プレス成形により京セラ製切削工具ＢＤＭＴ１１Ｔ３０８ＴＲ－ＪＴ形状のスローアウェイチップ形状に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。また、各試料のすくい面の表面をブラスト加工、ブラシ加工等によって研磨加工した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニング）を施した。
　このようにして作製した基体に対して、チャンバ内の第１ターゲット、第２ターゲットに対して表１に示す磁力のセンター磁石をセットして、表１に示すバイアス電圧を印加し、アーク電流１５０Ａをそれぞれ流し、成膜温度５４０℃として表２～３に示す組成の被覆層を成膜した。なお、被覆層の組成は下記方法にて全体組成を測定した。
　得られたスローアウェイチップに対して、被覆層の表面から、切刃、すくい面及び逃げ面の被覆層の各位置の任意３箇所およびすくい面および逃げ面の表面上に形成されたドロップレットを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察し、各位置での組成を分析した。切刃、すくい面、逃げ面における３か所の平均組成を、被覆層の切刃、すくい面、逃げ面の組成として表記した。また、１視野における１０μｍ×１０μｍの任意領域における直径０．２μｍ以上のドロップレットの個数を測定し、測定箇所５箇所における平均個数を算出した。さらに、ドロップレット各１０個の組成をエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）（アメテック社製ＥＤＡＸ）によって測定し、これらの平均値を被覆層のすくい面、逃げ面および各表面上のドロップレットの組成として算出した。表中、すくい面に形成されたドロップレットについてＳｉ，Ｔｉ，Ａｌの平均含有量（原子％）をそれぞれＳｉＤＲ、ＴｉＤＲ、ＡｌＤＲ、逃げ面に形成されたドロップレットについてＳｉ，Ｔｉ，Ａｌの平均含有量（原子％）をそれぞれＳｉＤＦ、ＴｉＤＦ、ＡｌＤＦと表記した。さらに、各試料の被覆層を含む断面についてＳＥＭ観察を行い、切刃、すくい面および逃げ面の各位置における被覆層の厚みを測定し、厚み比を求めた。結果は表２～４に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　次に、得られたスローアウェイチップを用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表４に示した。
切削方法：ミリング加工
被削材　：金型鋼（ＳＫＤ１１）
切削速度：１５０ｍ／分
送り　　：０．１２ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：２．０ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：２００個加工後の切削工具を観察して切刃状態を確認した。また、工具寿命まで加工できた加工数を確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表１～４に示す結果より、切刃とすくい面との被覆層のＳｉ含有比率が同じ試料Ｎｏ．９、および、切刃よりもすくい面において被覆層のＳｉ含有比率が低い試料Ｎｏ．８では、切刃においてチッピングが発生しやすく、かつ、すくい面におけるクレータ摩耗が進行して早期に寿命となった。
　これに対して、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．１～７では、いずれも切刃におけるチッピングの発生が少なく、かつすくい面におけるクレータ摩耗の進行が遅くて加工数が多く、良好な切削性能を発揮した。
　実施例１の基体に対して、第１ターゲット、第２ターゲットに対して表５に示す磁力のセンター磁石をセットして、表５に示すバイアス電圧を印加し、アーク電流１５０Ａをそれぞれ流し、成膜温度５４０℃として表６～８に示す組成の被覆層を成膜した。なお、被覆層の組成は、実施例１と同様にして、全体組成を測定した。
　また、得られた試料に対して、実施例１と同様に、切刃、すくい面及び逃げ面の被覆層の表面のドロップレットの個数と、ドロップレット中のＳｉ，Ａｌ，Ｔｉの平均含有量（原子％）、各位置における被覆層の厚みを測定した。結果は表６～７に示した。
　なお、各被覆層を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察したところ、第１層と第２層とが交互に積層した構造からなることがわかった。連続する１０層（第１層と第２層の５層ずつ）について第１層と第２層の厚みを測定し、その平均値を算出したところ、いずれも平均厚み１０ｎｍであった。また、ＴＥＭ装置に付随のエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）にて、連続する５層ずつについて第１層および第２層の組成を分析した。結果は表６～９に示した。さらに、実施例１と同じ条件で切削性能を評価した。結果は表１０に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表５～１０に示す結果より、試料Ｎｏ．１０～１２のいずれも、切刃におけるチッピングの発生が少なく、かつすくい面におけるクレータ摩耗の進行が遅くて加工数が多かった。特に、被覆層が、第１層または第２層のいずれか一方が、ＳｉａＴｉｂＡｌｃＮｂｄＷｅ（Ｃ１－ｘ１Ｎｘ１）（ただし、０．０１≦ａ≦０．８０、０．１≦ｂ≦０．８０、０≦ｃ≦０．８０、０≦ｄ≦０．５０、０≦ｅ≦０．５０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ１≦１）からなり、第２層または第１層の他方が、ＳｉｇＡｌｈＣｒｉ（Ｃ１－ｘ2Ｎｘ2）（ただし、０≦ｇ≦０．３０、０．３０≦ｈ≦０．９０、０．０５≦ｉ≦０．７０、０≦ｘ２≦１）からなる試料Ｎｏ．１０、１１では、さらに良好な切削性能を発揮した。
　１　切削工具
　２　基体
　３　すくい面
　４　逃げ面
　５　切刃
　６　被覆層
　７　ドロップレット

Claims (6)

  1. 　基体の表面に、平均組成が、ＳｉａＭ１－ａ（Ｃ１－ｘＮｘ）（ただし、ＭはＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、ＺｒおよびＹから選ばれる少なくとも１種、０．０１≦ａ≦０．４、０≦ｘ≦１）からなる被覆層を被覆してなるとともに、すくい面と逃げ面との交差稜線に切刃を有しており、前記すくい面における前記被覆層中のＳｉ含有比率が、前記切刃における前記被覆層中のＳｉ含有比率よりも高い切削工具。
  2. 　前記切刃における前記被覆層中のＳｉ含有比率が、前記逃げ面における前記被覆層中のＳｉ含有比率よりも高い請求項１記載の切削工具。
  3. 　前記すくい面における前記被覆層の厚みｔｒに対する前記切刃における前記被覆層の厚みｔｃの比（ｔｃ／ｔｒ）が１．１～３である請求項１または２記載の切削工具。
  4. 　前記すくい面の表面に形成されるドロップレットにおけるＳｉの含有比率が、前記逃げ面の表面に形成されるドロップレットにおけるＳｉの含有比率よりも高い請求項１乃至３のいずれか記載の切削工具。
  5. 　前記被覆層が、組成の異なる少なくとも第１層と第２層とが、合計で１０層以上繰り返し交互に積層された構成からなる請求項１乃至４のいずれか記載の切削工具。
  6. 　前記第１層または前記第２層のいずれか一方が、ＳｉａＴｉｂＡｌｃＮｂｄＷｅ（Ｃ１－ｘ１Ｎｘ１）（ただし、０．０１≦ａ≦０．８０、０．１≦ｂ≦０．８０、０≦ｃ≦０．８０、０≦ｄ≦０．５０、０≦ｅ≦０．５０、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１、０≦ｘ１≦１）からなり、前記第１層または前記第２層のいずれか他方が、ＳｉｇＡｌｈＣｒｉ（Ｃ１－ｘ2Ｎｘ2）（ただし、０≦ｇ≦０．３０、０．３０≦ｈ≦０．９０、０．０５≦ｉ≦０．７０、０≦ｘ２≦１）からなる請求項５記載の切削工具。
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