JPH10237628A

JPH10237628A - 被覆工具およびその製造方法

Info

Publication number: JPH10237628A
Application number: JP3656797A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Ohara; 久典大原; Nobuyuki Kitagawa; 信行北川; Kazuo Noguchi; 和男野口
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-09-08
Anticipated expiration: 2017-02-20
Also published as: JP4528373B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐摩耗性被膜の摩耗が少ない被覆工具を提供
する。【解決手段】被覆工具は、基材と、その基材の上に形
成された耐摩耗性被膜とを備える。耐摩耗性被膜の組成
は（Ｔｉ_x，Ａｌ_y，Ｖ_z）（Ｃ_u，Ｎ_v，Ｏ_w）で表
わされる。ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ｖおよびｗの間にはｘ＋ｙ
＋ｚ＝１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１、０．２＜ｘ＜１、０≦ｙ＜
０．８、０．０２≦ｚ＜０．６、０≦ｕ＜０．７、０．
３＜ｖ≦１および０≦ｗ＜０．５で示す関係が成立す
る。耐摩耗性被膜の厚さは０．５μｍ以上１５μｍ以下
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工具の表面に耐
摩耗性被膜を形成した、いわゆる被覆工具に関し、特
に、フライス加工、旋削加工、穿孔加工等に用いられる
被覆工具（被覆切削工具）と、金属の鍛造、打抜き、プ
レス加工等に用いられる被覆工具（被覆金型）に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、加工の高能率化・高精度化の要求を満たすために、
新しい工具材料が次々と開発されている。このような材
料開発の流れの中で、各種工具素材へセラミックをコー
ティングして、いわゆる被覆工具を製造する技術は欠か
せないものとなっている。また、最近の動向として、加
工能率をより一層向上させるために、加工速度がより高
速になりつつある。そのため、工具の表面のセラミック
被膜の摩耗はますます激しくなる傾向にある。

【０００３】このような摩耗を抑えるために、たとえ
ば、切削工具ではセラミックコーティング膜の成分とし
て、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭
窒化チタン（Ｔｉ（Ｃ，Ｎ））といったチタン系セラミ
ックスが最もよく使われている。さらに、チタン系セラ
ミックス材料の中にアルミニウムを添加することでセラ
ミックコーティング膜の耐摩耗性と耐酸化性を向上させ
る方法も開発されている。そのため、セラミックコーテ
ィング膜として窒化チタンアルミニウム（（Ｔｉ，Ａ
ｌ）Ｎ）も普及しつつある。

【０００４】しかし、このような被膜を、被覆切削工具
に形成すると切削される材料（以下、被削材と称する）
が工具の切刃近傍においてセラミックコーティング膜に
溶着し、切刃の欠けを誘発するという、いわゆる「溶着
欠損」が生ずるという問題がある。このような溶着欠損
が生じるのは、耐摩耗性被膜としてのセラミックコーテ
ィング膜と、溶着物との密着力が高く、刃先で溶着物が
成長し、この成長した溶着物が切刃先端部で大規模な欠
損等の現象を引起こすためと考えられる。

【０００５】また、穿孔加工において、セラミックコー
ティング膜が形成されたドリルでは、特に深い孔を形成
する際に切屑の流出抵抗が増大し、ドリルが折れるとい
う問題も生じていた。

【０００６】これらの問題を解決するために、二硫化モ
リブデンなどの層状化合物からなる潤滑性被膜を耐摩耗
性被膜の上に積層した工具も提案され、かつ市販されて
いる。これらの工具では、二硫化モリブデンなどの層状
化合物は機械的強度が低いために摩耗しやすい。そのた
め、切削開始直後には二硫化モリブデンの潤滑作用によ
り溶着欠損や流出抵抗の増大という問題が発生しにく
い。しかしながら、切削を進めていくうちにつれて、二
硫化モリブデンが減少するため、溶着欠損や切屑の流出
抵抗の増大という問題が生じやすくなる。

【０００７】そのため、このような溶着欠損や切屑の流
出抵抗の増大現象を抑えるためには、切削中に大量の切
削油剤を用いることが一般的である。しかしながら、切
削油剤を使用することは環境問題として取上げられてい
る。また、ドリルを用いて深い孔を加工する際には切刃
の先端部へ切削油剤を送り込むことは困難である。そこ
で、切削油剤を用いずに高速度の切削加工に耐えられる
工具が必要とされている。

【０００８】一方、金型においても、金型の基材上へセ
ラミックをコーティングする技術が欠かせないものとな
っている。また、最近の動向として加工精度の向上や潤
滑剤被覆工程の削減などを実現するため、温間または熱
間鍛造が広まりつつある。したがって、金型材の摩耗が
ますます激しくなる傾向にある。

【０００９】このような摩耗を抑えるために、セラミッ
クコーティング膜の成分として切削工具の場合と同様の
ものが現在広く用いられている。しかし、このようなセ
ラミックコーティング膜は耐摩耗性向上のためには有効
であるが潤滑性が少ない。したがってこの膜の上にさら
にボンデライト処理膜を形成したり、さらに加工中に潤
滑油、黒鉛またはホウ酸系潤滑剤を用いる技術が採用さ
れている。

【００１０】ここで、ボンデライト処理とは、被加工材
表面にリン酸亜鉛被膜を形成することである。これによ
り、冷間鍛造中における被加工材と金型材との、いわゆ
る齧り現象を抑えることができる。しかしながら、ボン
デライト処理の前工程において金型材表面を酸で洗浄す
ることが必要であるため、排液が多量に発生するという
問題があった。また、冷間鍛造した後の被加工材は硬化
するため、冷間鍛造のたびに被加工材を焼鈍する必要が
ある。この際に、被加工材表面のリン酸亜鉛被膜が被加
工材から外れるため、焼鈍が終了した後にさらにボンデ
ライト処理をしなければならないという問題があった。

【００１１】冷間鍛造におけるこれらの問題点を解決す
るために、温間または熱間鍛造が広く行なわれるように
なっている。被加工材の温度を高く（たとえば鉄系材料
の鍛造においては温度５００℃以上）することで被加工
材の変形抵抗を下げ、金型に対する機械的応力負荷を下
げることができる。さらに、鍛造のたびに被加工材を焼
鈍・ボンデライト処理する必要はないという利点があ
る。

【００１２】しかしながら、温間または熱間鍛造におい
ては、ボンデライト処理に代わる信頼性の高い潤滑方法
がないという問題がある。黒鉛系やホウ酸系の固体潤滑
剤を用いる方法も採用されているが、この方法では十分
な潤滑性が得られず、金型の表面が激しく摩耗するとい
う問題が生じている。そのため、冷間、温間および熱間
鍛造において、摩耗しにくい金型が求められている。

【００１３】そこで、この発明は、上述のような問題を
解決するためになされたものである。

【００１４】すなわち、この発明の１つの目的は、被覆
膜の摩耗が少ない被覆工具を提供することである。

【００１５】また、この発明の別の目的は、溶着欠損や
切屑の流出抵抗の増大という問題が発生せず、被覆膜の
摩耗が少ない被覆切削工具を提供することである。

【００１６】この発明のさらなる別の目的は、冷間、温
間および熱間鍛造において、被覆膜が減少しにくい被覆
金型を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明に従った被覆工
具は基材と耐摩耗性被膜とを備える。耐摩耗性被膜は基
材の上に形成される。耐摩耗性被膜の組成は（Ｔｉ_x，
Ａｌ_y，Ｖ_z）（Ｃ_u，Ｎ_v，Ｏ_w）で表わされる。こ
こで、添字ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ｖおよびｗは、それぞれ、
Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃ、ＮおよびＯの原子比率を示す。
ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、ｖおよびｗの間にはｘ＋ｙ＋ｚ＝１、
ｕ＋ｖ＋ｗ＝１、０．２＜ｘ＜１、０≦ｙ＜０．８、
０．０２≦ｚ＜０．６、０≦ｕ＜０．７、０．３＜ｖ≦
１および０≦ｗ＜０．５で示す関係が成立する。耐摩耗
性被膜の厚さは０．５μｍ以上１５μｍ以下である。

【００１８】このように構成されたこの発明の被覆工具
においては、耐摩耗性被膜がチタン系セラミックスであ
るため硬度が高くなる。さらに、耐摩耗性被膜と、被削
材の成分と、大気中の酸素とが反応することにより耐摩
耗性被膜の表面に温度１０００℃以下の融点を有する複
合酸化物が生じる。具体的には、被加工物をクロムやニ
ッケルを含む鉄合金とした場合、融点が温度６９０℃で
ある五酸化二バナジウム（Ｖ₂ Ｏ₅ ）と、鉄、クロムま
たはニッケルの酸化物とのバナジウム酸塩が複合酸化物
となる。このバナジウム酸塩として、融点が温度８６０
℃であるＦｅ₂Ｏ₃ ・Ｖ₂ Ｏ₅ 、融点が温度８５０℃で
あるＣｒ₂ Ｏ₃ ・Ｖ₂ Ｏ₅ または融点が温度９００℃で
ある３ＮｉＯ・Ｖ₂ Ｏ₅ がある。このような低融点酸化
物の生成現象は、一般にバナジウムアタックとも呼ばれ
ており、高温・高速の燃焼ガス雰囲気における鉄基構造
材料の損耗を加速する有害な現象として知られている。
しかしながら、このような現象を切削加工における潤滑
性向上を目的として利用された例は全く知られていな
い。したがって、潤滑性被膜としての低融点酸化物の作
用により、耐摩耗性被膜の摩耗が少なくなり、膜の摩耗
量が減少する。しかも、仮に耐摩耗性被膜の表面に潤滑
性被膜がなくなったとしても、耐摩耗性被膜と大気中の
酸素と被加工物とが反応して耐摩耗性被膜の表面に新た
な潤滑性被膜が生じる。この点で、この潤滑性被膜は損
耗・再生を繰返すため「自己修復性」を有しているとい
える。したがって従来の二硫化モリブデンコーティング
のように潤滑膜がなくなった後には潤滑効果が得られな
いという問題がない。言い換えれば、この発明では、加
工中に耐摩耗性被膜が存在する限りその表面には潤滑性
被膜が生じる。その結果、耐摩耗性被膜の摩耗をさらに
少なくすることができる。

【００１９】また、耐摩耗性被膜中の元素の原子比率を
制限したのは以下の理由による。チタンの原子比率ｘに
ついて、０．２＜ｘとしたのはｘが０．２以下であれば
耐摩耗性被膜の硬度が低下するからである。アルミニウ
ムの原子比率ｙについて、ｙ＜０．８としたのはｙが
０．８以上となれば耐摩耗性被膜の結晶構造が面心立方
構造（ｆｃｃ）から六方細密充填構造（ｈｃｐ）に変化
し、膜の硬度が極端に低下するからである。バナジウム
の原子比率ｚについて、０．０２≦ｚとしたのは、ｚが
０．０２未満であればバナジウム添加の効果が得られず
潤滑性を有する複合酸化物が十分に生じないからであ
る。また、ｚ＜０．６としたのはｚが０．６以上となる
と耐摩耗性被膜の硬度が低下するからである。炭素の原
子比率ｕについて、ｕ＜０．７としたのはｕが０．７以
上になると耐摩耗性被膜中に遊離した炭素が混入し、耐
摩耗性被膜が脆くなるからである。窒素の原子比率ｖに
ついて０．３＜ｖとしたのは、ｖが０．３以下であれば
耐摩耗性被膜が脆くなるからである。酸素の原子比率ｗ
について、ｗ＜０．５としたのは、ｗが０．５以上とな
ると耐摩耗性被膜中に不安定なチタン酸化物が生成し、
耐摩耗性被膜の強度が低下するためである。

【００２０】耐摩耗性被膜の膜厚は０．５μｍ以上であ
る必要がある。膜厚が０．５μｍ未満であれば被膜自体
の強度が低下し、被膜の耐摩耗性が発揮できないからで
ある。また耐摩耗性被膜の厚さは１５μｍ以下である必
要がある。膜厚が１５μｍを超えると耐摩耗性被膜が剥
離したり欠けやすくなるからである。

【００２１】耐摩耗性被膜は積層された複数の第１の膜
を含むことが好ましい。第１の膜の各々の組成は（Ｔｉ
_a，Ａｌ_b，Ｖ_c）（Ｃ_d，Ｎ_e，Ｏ_f）である。添字
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、それぞれ、Ｔｉ、Ａ
ｌ、Ｖ、Ｃ、ＮおよびＯの原子比率を示す。ａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅおよびｆの間にはａ＋ｂ＋ｃ＝１、ｄ＋ｅ＋
ｆ＝１、０．２＜ａ＜１、０≦ｂ＜０．８、０≦ｃ＜
０．６、０≦ｄ＜０．７、０．３＜ｅ≦１および０≦ｆ
＜０．５で示す関係が成立する。この場合、積層された
複数の第１の膜の界面で膜の破壊の進行が阻止されると
いう効果が得られるため耐摩耗性被膜の摩耗を減少させ
ることができる。また、構成元素の原子比率ａ、ｂ、
ｄ、ｅおよびｆを一定範囲に制限したのは原子比率ｘ、
ｙ、ｕ、ｖおよびｗを制限したのと同様の理由による。
また、ｃを０以上としたのは、耐摩耗性被膜全体でのバ
ナジウムの原子比率ｚが０．０２以上であれば潤滑性被
膜としての複合酸化物が必要量生じ、複合酸化物の生成
量とｃとの間には特に関連がないからである。

【００２２】また、第１の膜の各々の厚みは０．５ｎｍ
以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。各々の第１
の膜の厚さを０．５ｎｍ以上としたのは、第１の膜の厚
さが０．５ｎｍ以上であれば第１の膜を構成する元素が
固溶した状態とならず、正しい原子配置となり膜質が向
上するからである。また、各々の第１の膜の厚さを５０
０ｎｍ以下としたのは、厚さが５００ｎｍ以下であれ
ば、膜の多層化によって耐摩耗性被膜の破壊が第１の膜
の界面で阻止されるという効果がさらに大きくなるから
である。

【００２３】また、第１の膜の各々の厚みは０．５ｎｍ
以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。第１の膜の厚
さを５０ｎｍ以下としたのは第１の膜の厚さが５０ｎｍ
以下であればそれぞれの単層膜の持つ硬度を上回る高い
硬度が得られるからである。

【００２４】また、第１の膜の各々の組成または厚さは
互いに異なることが好ましい。また、第１の膜の各々の
組成のみまたは組成と厚みが異なることが好ましい。こ
の場合は第１の膜の厚さと組成がほぼ同一の場合に比べ
て第１の膜の界面で耐摩耗性被膜の破壊の進行が阻止さ
れるという効果が大きくなり耐摩耗性被膜の摩耗が少な
くなる。

【００２５】また、耐摩耗性被膜は、複数の積層された
第１の膜と第２の膜とを含み、第２の膜は窒化バナジウ
ム（ＶＮ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭窒化バナジウ
ム（Ｖ（Ｃ，Ｎ））、炭酸化バナジウム（Ｖ（Ｃ，
Ｏ））、酸窒化バナジウム（Ｖ（Ｎ，Ｏ））または炭酸
窒化バナジウム（Ｖ（Ｃ，Ｎ，Ｏ））の１種または２種
以上を含むことが好ましい。この場合、バナジウムを含
む合金層としての第１の膜と、独立したバナジウム層と
しての第２の膜とを積層することにより容易に積層構造
を形成することができる。また、第１および第２の膜の
各々の厚さは０．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であること
が好ましい。ここで、第２の膜の厚さを０．５ｎｍ以上
５００ｎｍ以下としたのは第１の膜の厚さを０．５ｎｍ
以上５００ｎｍ以下としたのと同様の理由によるもので
ある。

【００２６】また、第１および第２の膜の各々の厚さは
０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることがさらに好まし
い。ここで、第２の膜の厚さを５０ｎｍ以下としたのは
第１の膜の厚さを５０ｎｍ以下としたのと同様の理由に
よるものである。

【００２７】また、第１の膜と第２の膜とは交互に積層
されていることが好ましい。耐摩耗性被膜は複数の積層
された第１の膜と第３の膜とを含み、第３の膜は窒化ア
ルミニウム（ＡｌＮ）と、炭窒化アルミニウム（Ａｌ
（Ｃ，Ｎ））との一方または両方を含み、さらに第３の
膜の厚さは０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好
ましい。この場合、アルミニウムを含む合金層としての
第１層と、独立したアルミニウム層としての第３層とを
積層することにより、容易に積層構造を形成することが
できる。また、第３の膜の厚さを０．５ｎｍ以上とした
のは、厚さが０．５ｎｍ未満であればそれぞれの成分が
固溶した状態となる。そのため薄膜を積層したような構
造とはならず、結果的に耐摩耗性被膜の膜質が低下する
からである。また、第３の膜の厚さを５０ｎｍ以下とし
たのは、厚さが５０ｎｍを超えると耐摩耗性被膜の硬度
が上昇しないからである。

【００２８】また、第１の膜と第３の膜とは交互に積層
されていることが好ましい。また、耐摩耗性被膜はＴｉ
Ｎからなる密着層を含み、その密着層は基材と接するこ
とが好ましい。この場合、基材と耐摩耗性被膜との密着
性が向上するため、耐摩耗性被膜が基材から剥離しにく
くなる。その結果、被覆工具の寿命が向上するという効
果がある。

【００２９】また、基材として、セラミックス、超硬合
金、サーメット、高速度鋼、ダイス鋼、プレハードン鋼
または析出硬化型ステンレス鋼を用いることが好まし
い。

【００３０】耐摩耗性被膜は面心立方構造を有し、耐摩
耗性被膜の結晶構造をθ−２θ法によるＸ線回折法で調
べれば耐摩耗性被膜に由来する回析線のうち、（１１
１）面からの回折線が相対的に最高強度を示すことが好
ましい。この場合、耐摩耗性被膜が面心立方構造を有す
ることにより耐摩耗性が向上する。また、耐摩耗性被膜
が（１１１）面に配向していることにより原子密度が最
も高い結晶面が基材の表面と平行に配置され、さらに耐
摩耗性が向上する。

【００３１】また、耐摩耗性被膜の結晶構造をθ−２θ
法によるＸ線回折法で調べれば、回折パターンは、１種
類の面心立方構造に由来する回折線のみから構成され、
かつ面心立方構造を有する耐摩耗性被膜に由来する回折
線のうち（１１１）面からの回折線が相対的に最高強度
を示すことが好ましい。この場合、積層された第１〜第
３の層はほぼ同一の構造を有しているといえる。この現
象は２種類の異なる組成の物質を積層する際に層の厚さ
を５０ｎｍより薄くするとお互いの膜の結晶格子の面間
隔が近づき合うという「歪み整合」という現象として把
握される。この歪み整合が起こった場合には、たとえば
常温常圧下で存在する六方晶の窒化アルミニウムは超高
圧下にあるかのような作用を受け、面心立方晶の窒化ア
ルミニウムに変化する。面心立方晶の窒化アルミニウム
は六方晶の窒化アルミニウムに比べて硬度が著しく高
い。そのため、耐摩耗性被膜内で歪み整合が生じた場合
には、耐摩耗性被膜の硬度がさらに上昇する。

【００３２】また、被覆工具は被覆切削工具であること
が好ましい。この場合、被覆切削工具の表面が大気中の
酸素と被削材と反応して被覆切削工具の表面に低融点の
酸化物被膜が形成されるため溶着欠損や切屑の流出抵抗
の増大という問題が発生せず、被覆膜の摩耗が少ない切
削工具を得ることができる。

【００３３】また、被覆工具は被覆金型であることが好
ましい。この場合、被覆金型の表面が大気中の酸素と被
加工物と反応して被覆金型の表面に低融点の酸化物被膜
が生成する。この低融点の酸化物の潤滑作用により冷
間、温間および熱間鍛造を行なった場合にも被覆膜が減
少しにくい被覆金型を得ることができる。

【００３４】この発明に従った被覆工具の製造方法はＴ
ｉ、ＡｌまたはＶのうちの１種以上を含む膜原料を蒸着
法またはスパッタリング法により基材上に供給し、窒
素、炭素または酸素の１種以上を含むガスと膜原料とを
反応させるＰＶＤ法により耐摩耗性被膜を形成するもの
である。このような製造方法においては、製造しようと
する膜と同一成分の材料を用意し、この材料をターゲッ
トとして蒸着法等により膜原料を供給することにより容
易に耐摩耗性被膜を形成することができる。

【００３５】ＰＶＤ法の例として、カソードアークイオ
ンプレーティング法や反応性スパッタリング法がある。

【００３６】カソードアークイオンプレーティング法、
反応性スパッタリング法のいずれの場合においてもコー
ティングを行なう反応容器の内側に蒸発源を取付ける。
反応容器の中心部に位置する、垂直な回転軸を持った基
材支持治具に基材をセットする。治具を回転させること
により、工具基材の表面に耐摩耗性被膜を形成する。蒸
発源としては、被膜と同一組成を有するＴｉ−Ａｌ−Ｖ
合金を用いる。炭素源としては炭化水素ガスを、窒素源
としては窒素ガスまたはアンモニアガスを、酸素源とし
ては二酸化炭素ガスを用いることができる。異なる組成
の膜を積層する場合には、それぞれの膜を同一組成を有
する２種類のＴｉ−Ａｌ−Ｖ合金を蒸発源として用い
る。反応容器の内側の向かい合う２面に蒸発源を配置す
る。基材支持治具に基材をセットし、治具を回転させる
ことにより、基材上に耐摩耗性被膜が形成される。４面
に蒸発源を取付け可能な装置では、向かい合う面に同じ
蒸発源を取り、治具を回転させることで耐摩耗性被膜が
形成される。いずれの場合であっても膜形成速度と治具
の回転数を調整することにより、所定の積層周期とする
ことが可能である。また、各層の厚みや積層周期が比較
的大きい場合（たとえば厚さが５０ｎｍ以上）には、個
々の蒸発源を用いて所定の厚さの膜を形成した後蒸発を
停止させ、基板を移動させた後、別の蒸発源を用いて膜
を積層することも可能である。

【００３７】

【実施例】

（実施例１）図１はこの発明の実施例１で用いた被膜製
造装置の上面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線
に沿って見た断面を示す図である。図１および図２を参
照して、被膜製造装置は、反応槽１と、基材支持具３
と、原料ガス供給ノズル４と、直流電源５、６ａ、６ｂ
と、ヒータ７と、金属蒸発源８、９とを備えている。

【００３８】反応槽１は真空ポンプと連結されており、
反応槽１内の圧力を変化させることが可能である。反応
槽１内に基材支持具３と原料供給用ノズル４と、ヒータ
７と、金属蒸発源８、９が設けられている。基材支持具
３は矢印Ｒで示す方向に回転可能である。基材支持具３
は直流電源５と電気的に接続されている。直流電源５の
正極がアースされ、負極が基材支持具３と接続されてい
る。金属蒸発源８は直流電源６ａと電気的に接続されて
いる。直流電源６ａの正極はアースされかつ反応槽１に
接続されている。直流電源６ａの負極は金属蒸発源８に
接続されている。金属蒸発源９は直流電源６ｂの負極と
電気的に接続されている。金属蒸発源８、９は、基材支
持具３を介して互いに向かい合うように配置されてい
る。

【００３９】このような装置を用いて、まず、有機溶剤
等の洗浄液で洗浄した基材２を基材支持具３に固定し
た。金属蒸発源８には金属チタンをセットした。金属蒸
発源９にはＴｉ、Ａｌ、Ｖが所望の比率である合金をセ
ットした。

【００４０】真空ポンプにより反応槽１の内圧を１×１
０^-3Ｐａ以下とした。原料ガス供給ノズル４からアルゴ
ンガスを流しながらヒータ７により基材２を加熱した。
基材が高速度鋼の場合は基材の温度を３００〜４５０℃
とした。基材が超硬合金、サーメットおよびセラミック
スの場合は基材を温度を４００〜６００℃とした。基材
２の温度が所定の温度になると反応槽１内の圧力が２．
７Ｐａ（２０ｍＴｏｒｒ）となるようにアルゴンガスの
流量を調節した。直流電源５により基材支持具３および
基材２の電位を−１０００Ｖとし、反応槽１の内部にア
ルゴンプラズマを発生させて基材２の表面をプラズマク
リーニングした。この操作によって、基材２の表面の軽
度の汚れが除去された。

【００４１】次に、反応槽１内の圧力が０．７Ｐａ（５
ｍＴｏｒｒ）になるようにアルゴンガスの流量を調節し
た。直流電源６ａから金属蒸発源８へ−３０Ｖ、１００
Ａの電力を供給し、金属蒸発源８からチタンイオンを発
生させた。これにより、チタンイオンが基材２の表面を
スパッタクリーニングし基材２の表面の強固な汚れや酸
化膜が完全に除去された。

【００４２】この状態のまま、まず反応槽１内の圧力が
４．０Ｐａ（３０ｍＴｏｒｒ）になるように原料ガス供
給ノズル４から窒素ガスを導入し金属蒸発源８の電位を
−２００Ｖとした。すると、基材２の表面においてＴｉ
Ｎ膜の形成が始まりＴｉＮ膜が所定の厚みに達するまで
この状態を維持した。

【００４３】ＴｉＮ膜の形成が終了すると直流電源６ｂ
から金属蒸発源９へ−３０Ｖ、１００Ａの電力を供給し
て金属蒸発源９からチタンイオン、アルミニウムイオ
ン、バナジウムイオンを発生させた。すると、このチタ
ンイオン、アルミニウムイオン、バナジウムイオンが反
応槽１内の窒素と反応して基材２の表面に所望の原子比
率を有するＴｉ、Ａｌ、Ｖからなる合金の窒化膜が形成
され、目標とする（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ膜が得られた。
（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ膜の形成が終了したら金属蒸発源
９への電力の供給を停止した。次に窒素ガスおよびアル
ゴンガスの導入を停止する。その後基材支持具３の電位
を０Ｖとした。ヒータなどによる加熱を停止した。基材
２の温度が１００℃以下となったことを確認して基材２
を反応槽１から取出した。これにより、耐摩耗性被膜を
得た。

【００４４】また、上述の（Ｔｉ，Ａｌ，Ｖ）Ｎ膜形成
とほぼ同様の手順とし、膜形成の際に窒素ガスに加えて
メタンガスと二酸化炭素ガスを所定の流量添加して（Ｔ
ｉ，Ａｌ，Ｖ）（Ｃ，Ｎ，Ｏ）膜を形成した。

【００４５】さらに、金属蒸発源９にセットする合金中
のＴｉ、Ａｌ、Ｖの原子比率を変てＴｉ、Ａｌ、Ｖの比
率が異なる膜を形成した。たとえば（Ｔｉ_0.5 、Ａｌ
_0.4 、Ｖ_0.1 ）Ｎ膜を形成する場合は、金属蒸発源９に
セットする合金中のチタンとアルミニウムとバナジウム
の原子比率を５０％と、４０％と、１０％とした。

【００４６】上述のような手順により、基材上に耐摩耗
性被膜が形成された被覆切削工具を作製した。また、ダ
イヤモンド圧子を用いた引っかき試験を行ない、被覆切
削工具の耐摩耗性被膜の密着強度を評価した。その結果
を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表１中「高速度鋼」とは、基材としてグレ
ードがＪＩＳＳＫＨ５１の高速度鋼を用いたことを示
す。また、「超硬合金」とは、基材としてグレードがＪ
ＩＳＰ３０の超硬合金を用いたことを示す。「サーメッ
ト」とは、基材として炭窒化チタン基サーメットを用い
たことを示す。「セラミック」とは、基材としてＴｉＣ
−Ａｌ₂ Ｏ₃ 系セラミックを用いたことを示す。また、
表１中「スクラッチ臨界荷重」とは、耐摩耗性被膜が剥
離する際のダイヤモンド圧子に加えた荷重を示す。表１
からわかるように、ＴｉＮ膜が存在するサンプルＮｏ．
１０１〜１０４の方がＴｉＮ膜のないサンプルＮｏ．１
０５〜１０８よりも耐摩耗性被膜の密着性が高いことが
わかる。

【００４９】（実施例２）図３は実施例２で用いた被膜
製造装置の上面図である。図４は、図３中のＩＶ−ＩＶ
線に沿って見た面を示す図である。図１および図２で示
す被膜製造装置では、金属蒸発源が２つであったのに対
して、図３および図４で示す装置では、金属蒸発源を４
つとした。金属蒸発源８、１０には、金属チタン、金属
バナジウムをセットした。金属蒸発源９、１１には、所
望の比率の（Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ）からなる合金をセットし
た。金属蒸発源８〜１１は直流電源に接続した。さら
に、ヒータ７の配置を変えた。それ以外の点では図１お
よび２で示す被膜製造装置と図３および４で示す被膜製
造装置とは同一である。

【００５０】このような装置を用いて実施例１と同様の
手順で基材上に膜厚、組成、積層構造の異なる複数のサ
ンプルを製造した。これらのサンプルに対してダイヤモ
ンド圧子を使った引っかけ試験を行ない耐摩耗性被膜の
密着強度を評価した。また、耐摩耗性被膜のヌープ硬度
（測定荷重２０ｇ）を測定した。その結果を表２および
表３に示す。

【００５１】

【表２】

【００５２】

【表３】

【００５３】表２中「アークＩＰ」とはアークイオンプ
レーティング法により耐摩耗性被膜を製造したことを示
す。また、「スパッタ」とは、スパッタリング法により
耐摩耗性被膜を製造したことを示す。また、「膜組成」
とは、膜中のそれぞれの成分の原子比率を示す。また、
表３中において「膜全体における各成分の組成比率」と
は、膜全体における各成分の原子比率を示す。

【００５４】図２および図３から、本発明品のうちＴｉ
Ｎ層が存在するサンプルＮｏ．２０１〜２１６ではＴｉ
Ｎ膜が存在しないサンプルＮｏ．２１７〜２２８に比べ
てスクラッチ臨界荷重が小さいことがわかる。また、サ
ンプルＮｏ．２２９〜２３４は、膜を構成する成分の原
子比率が本発明の範囲外であるため、または全体の厚み
が本発明の範囲外であるためスクラッチ臨界荷重は低か
った。

【００５５】サンプルＮｏ．２０１、２０２、２０４〜
２０７、２０９〜２１４、２１６、２１７、２１９〜２
２１では被膜硬度が特に高くなっている。これは、構成
膜を薄くすることにより、いわゆる歪み整合現象が生じ
ているからだと考えられる。

【００５６】このように、本発明品では、比較例に比べ
て耐摩耗性被膜の密着性と硬度が高いことがわかる。

【００５７】（実施例３）実施例１で示した手順により
さまざまな組成の被膜を有するエンドミルを作製した。
エンドミルの基材はＪＩＳ規格Ｐ３０超硬合金とした。
この被膜の構造をθ−２θ法によるＸ線回折で調べた。
また、このエンドミルを用いて切削性能試験を行なっ
た。切削条件は以下のとおりであった。

【００５８】エンドミル：φ６ｍｍ、２枚刃、ＪＩＳ
Ｐ３０超硬合金被削材：チタン合金（Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ）切削方法：側面加工ダウンカット切削速度：８０ｍ／ｍｉｎ送り：０．０３ｍｍ／刃送り込み：Ｒｄ１ｍｍ×Ａｄ７ｍｍ条件：乾式エアブロー評価：切削長２０ｍでの外周の逃げ面摩耗幅これらの結果を表４および表５に示す。

【００５９】

【表４】

【００６０】

【表５】

【００６１】表４および表５から、本発明品のうち、密
着層としてのＴｉＮ膜がないサンプル（サンプルＮｏ．
３０８および３０９）と（１１１）面に配向していない
サンプル（サンプルＮｏ．３１０〜３１２）では、膜が
剥離しやすくなるため、または膜の硬度が低いため逃げ
面摩耗幅がやや大きい。また、各成分の組成が本発明の
範囲外のサンプル（サンプルＮｏ．３１３〜３１８）
と、被膜の厚さが本発明の範囲外であるサンプル（サン
プルＮｏ．３１９、３２０）では、逃げ面摩耗幅が極端
に大きくなることがわかる。また、すべてのサンプルに
ついて切れ刃の摩耗状態を詳細に観察した。その結果、
サンプルＮｏ．３１３〜３２０では、溶着しやすいチタ
ン合金を切削したため構成刃先の成長と脱落により切れ
刃先端部で微小な欠けが蓄積し、これが原因で逃げ面摩
耗幅が大きいことがわかった。

【００６２】（実施例４）実施例２と同様の手順でさま
ざまな組成の耐摩耗性被膜を形成し、ドリルを作製し
た。ドリルの基材は高速度鋼ＪＩＳ規格ＳＫＨ５１とし
た。このドリルを用いて穴あけ加工における切削性能試
験を行なった。切削条件は以下のとおりであった。

【００６３】ドリル：φ１０ｍｍ、高速度鋼ＳＫＨ５１被削材：ＳＳ４１切削速度：３０ｍ／ｍｉｎ送り：０．１５ｍｍ／回転切削長さ：３０ｍｍ（貫通孔）切削油：乾式寿命判定：穴径が基準値（１０±０．０５ｍｍ）を超
えた時点での加工穴数耐摩耗性被膜の組成、厚さ、構造、試験結果を表６〜８
に示す。

【００６４】

【表６】

【００６５】

【表７】

【００６６】

【表８】

【００６７】Ｘ線回折では、組成Ｎｏ．［２１］〜［２
９］については、（１１１）面による１本の大きなピー
クが得られた。表６〜表８より、Ａ膜およびＢ膜の厚さ
が０．５ｎｍ〜５０ｎｍであるサンプル（サンプルＮ
ｏ．４０１〜４０８）では、加工穴数が特に多かった。
これは、Ａ層およびＢ層がいわゆる歪み整合現象により
完全に面心立方構造となっているからだと考えられる。
一方、サンプルＮｏ．４０９については膜厚は好ましい
範囲であるが密着層としてのＴｉＮ層がないために加工
穴数が若干少なくなったと考えられる。また、サンプル
Ｎｏ．４１０、４１１では、ＴｉＮ膜がないため加工穴
数が少なくなったと考えられる。サンプルＮｏ．４１２
〜４１４では、Ａ膜およびＢ膜の厚さが０．５〜５０ｎ
ｍの範囲外となったため、サンプルＮｏ．４１５および
４１６では、Ａ膜またはＢ膜の厚さが０．５〜５００ｎ
ｍの範囲から外れたため加工穴数が少なくなったと考え
られる。また、サンプルＮｏ．４１７〜４１８では膜中
にｆｃｃ構造以外の構造が存在するため、サンプルＮ
ｏ．４１９〜４２２では、（１１１）面に配向していな
いため、それぞれ加工穴数が少なくなったと考えられ
る。一方、サンプルＮｏ．４２３〜４３２では、膜の組
成または膜厚が本発明の範囲外であったため加工穴数が
著しく少なくなったと考えられる。

【００６８】（実施例５）実施例４で示された組成Ｎ
ｏ．［２１］〜［５２］の耐摩耗性被膜を実施例２と同
様の手順でアークイオンプレーティング法により形成
し、フライス加工用のチップを製造した。チップの基材
は炭窒化チタン基サーメットとした。このチップを用い
てフライス加工における切削性能試験を行なった。切削
条件は以下のとおりであった。

【００６９】チップ：ＳＤＫＮ４２、ＪＩＳＰ１
０炭窒化チタン基サーメット被削材：ＳＳ４１切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ送り：０．１５ｍｍ／刃切り込み：７．０ｍｍ切削油：乾式寿命判定：切削長３０ｍでの逃げ面摩耗幅試験結果を表９に示す。

【００７０】

【表９】

【００７１】表９より本発明によるフライス加工用チッ
プ（サンプルＮｏ．５０１〜５２２）は、本発明外のフ
ライス加工用チップ（サンプルＮｏ．５２３〜５３０）
や、従来品（サンプルＮｏ．５３１、５３２）に比べて
逃げ面摩耗幅が小さく寿命が長いことが確認された。

【００７２】（実施例６）実施例４で示された組成Ｎ
ｏ．［２１］〜［５２］の耐摩耗性被膜を実施例２と同
様の手順でスパッタリング法により形成し、旋削加工用
チップを作製した。チップの基材はＡｌ₂ Ｏ₃ −ＴｉＣ
系セラミックとした。このチップを用いて連続旋削加工
における切削性能試験を行なった。切削条件は以下のと
おりであった。

【００７３】チップ：ＣＮＭＮ４３３、ＪＩＳＫ
０１Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＴｉＣ系セラミック被削材：ＦＣＤ４５切削速度：３００、２３０、１８０ｍ／ｍｉｎ送り：０．１ｍｍ／回転切り込み：０．３ｍｍ切削油：乾式寿命判定：切削長５０ｍでの逃げ面摩耗幅試験結果を表１０に示す。

【００７４】

【表１０】

【００７５】表１０より、本発明によるチップ（サンプ
ルＮｏ．６０１〜６２２）は、本発明外のチップ（サン
プルＮｏ．６２３〜６３０）や、従来品（サンプルＮ
ｏ．６３１、６３２）に比べて逃げ面摩耗幅が小さく寿
命が長いことが確認できた。

【００７６】（実施例７）実施例２と同様の手順でさま
ざまな組成の耐摩耗性被膜を有するドリルをアークイオ
ンプレーティング法により作製した。ドリルの基材はＪ
ＩＳＫ１０の超硬合金とした。また比較のため本発明
品のドリル基材と同一材料・形状のドリル基材にバナジ
ウムを含まない耐摩耗性被膜を被覆したドリルを作製し
た。また、その耐摩耗性被膜上に二硫化モリブデンをコ
ーティングしたドリルを作製した。なお二硫化モリブデ
ンはスパッタリング法により形成した。これらのドリル
により穴あけ加工における切削性能試験を行なった。切
削条件は以下のとおりであった。

【００７７】工具：φ１０ｍｍ、ツイストドリ
ル、ＪＩＳＫ１０超硬合金被削材：Ｓ５０Ｃ切削速度：７０ｍ／ｍｉｎ送り：０．３ｍｍ／回転穴深さ：３２ｍｍ（とまり穴）切削油：乾式寿命判定：加工可能な穴数その他評価：加工された穴の内径寸法の変化と、加工可
能な穴数試験結果を表１１に示す。

【００７８】

【表１１】

【００７９】表１１より本発明によるドリル（サンプル
Ｎｏ．７０１〜７０５）は、加工可能な穴数だけでなく
加工された穴の内径寸法の精度も高いことが確認され
た。また、サンプルＮｏ．７０５では、密着層としての
ＴｉＮ層がないため、他の発明品（サンプルＮｏ．７０
１〜７０４）に比べて若干加工可能な穴数が小さく精度
も劣ることがわかった。一方、比較例であるサンプルＮ
ｏ．７０６、７０７では、５００個の穴を加工する前に
ドリルが破損した。そのため、５００穴加工時の穴の内
径寸法精度を測定できなかった。また、比較例であるサ
ンプルＮｏ．７０８、７０９では、加工穴数が１００個
までは穴内径寸法精度は高かった。しかし、それ以上の
穴数になると切屑が異常に延びて試験を継続するのが危
険な状態になったため試験を中止した。この原因は、潤
滑膜である二硫化モリブデンコーティング膜が摩耗によ
り失われ潤滑効果がなくなったからであるということが
試験後のドリルの表面状態の検査でわかった。

【００８０】（実施例８）実施例１と同様の手順でダイ
ス鋼からなる基材上にさまざまな組成の耐摩耗性被膜を
形成した。この耐摩耗性被膜の密着強度を、ダイヤモン
ド圧子を使った引っかき試験により測定した。その結果
を表１２に示す。

【００８１】

【表１２】

【００８２】表１２より、密着層としてのＴｉＮ層が存
在するサンプル（サンプルＮｏ．８０１〜８０３）は、
ＴｉＮ層が存在しないサンプル（サンプルＮｏ．８０
４）に対して高い密着強度を有することがわかった。

【００８３】（実施例９）実施例２と同様の手順でダイ
ス鋼からなる基材の上にさまざまな組成を有する耐摩耗
性被膜を形成した。これらの耐摩耗性被膜の密着強度
を、ダイヤモンド圧子を使った引っかき試験で測定し
た。また、耐摩耗性被膜のヌープ硬度（測定荷重２５
ｇ）を測定した。これらの結果を表１３に示す。

【００８４】

【表１３】

【００８５】表１３よりＡ膜およびＢ膜の厚さが０．５
〜５０ｎｍの範囲のサンプル（サンプルＮｏ．９０１〜
９０５）では、被膜の硬度が特に高いことがわかる。こ
れはＡ膜およびＢ膜でいわゆる歪み整合現象が生じてい
るためであると考えられる。また、Ａ膜またはＢ膜の厚
さが０．５〜５００ｎｍの範囲外のサンプル（サンプル
Ｎｏ．９０６〜９０８）では、被膜硬度はサンプルＮ
ｏ．９０１〜９０５に比べて若干低かった。また、Ａ膜
およびＢ膜の厚さが０．５〜５０ｎｍの範囲内のサンプ
ル（サンプルＮｏ．９０１〜９０５）において、密着層
としてのＴｉＮ層が存在するサンプル（サンプルＮｏ．
９０１〜９０４）は、ＴｉＮ層が存在しないサンプル
（サンプルＮｏ．９０５）よりも膜の密着性が高かっ
た。

【００８６】（実施例１０）実施例１と同様の手順で超
硬合金からなる基材上に組成Ｎｏ．［１］〜［２０］の
耐摩耗性被膜をアークイオンプレーティング法により形
成して冷間鍛造用パンチを製造した。このパンチを用い
て冷間鍛造における寿命評価試験を行なった。試験条件
は以下のとおりであった。

【００８７】パンチ形状：先端φ１５ｍｍ、ＪＩＳ
Ｖ４０超硬合金被加工材：Ｃｒ−Ｖ鋼のロッド切断体部品名：ソケットレンチヘッド鍛造スピード：５０サイクル／分使用マシン：２００トンプレス加工物の潤滑：なしダイス：ＪＩＳＶ４０超硬合金＋鋼ケースに
焼きばめ評価：焼付きまでの加工可能数量試験結果を表１４に示す。

【００８８】

【表１４】

【００８９】表１４から密着層としてのＴｉＮ層が存在
し、被膜の組成および厚さが本発明の範囲であり、さら
にＸ線回折の最高強度面が（１１１）面であるサンプル
（サンプルＮｏ．１００１〜１００７）が特に優れた結
果を示した。またＴｉＮ膜がないサンプル（サンプルＮ
ｏ．１００８、１１０９）や、被膜が（１１１）面に配
向していないサンプル（サンプルＮｏ．１０１０〜１０
１３）は、サンプルＮｏ．１００１〜１００７に対して
若干加工可能数量が少なくなった。一方サンプルＮｏ．
１０１３〜１０１８は膜の組成が本発明の範囲外である
ため、サンプルＮｏ．１０１９、１０２１は膜の厚さが
本発明の範囲外であるためいずれも加工可能数量が著し
く少なくなった。

【００９０】サンプルＮｏ．１０１７〜１０２０につい
てパンチの摩耗状態を詳細に観察したところ、潤滑剤が
ない状態で鍛造を実施したため、これらのサンプルにつ
いてはパンチの先端部で溶着物の成長と脱落により欠け
が生じていることがわかった。

【００９１】（実施例１１）熱間ダイス鋼からなる基材
上に実施例４で示した組成Ｎｏ．［２１］〜［５３］の
耐摩耗性被膜を実施例２と同様の手順でスパッタリング
法により形成して温間鍛造用パンチを作製した。このパ
ンチを用いて温間鍛造における寿命評価試験を行なっ
た。試験条件は以下のとおりであった。

【００９２】パンチ形状：先端φ８０ｍｍ、熱間ダイ
ス鋼ＳＫＤ６１被加工材：Ｓ４５Ｃ部品名：等速ボールジョイントのアウタレース鍛造時温度：８００℃ 鍛造スピード：５０サイクル／分使用マシン：１０００トンプレス加工物の潤滑：硼酸系潤滑剤使用ダイス：熱間ダイス鋼ＳＫＤ６１評価：焼付きまでの加工可能数量試験結果を表１５に示す。

【００９３】

【表１５】

【００９４】表１５から、本発明によるサンプル（サン
プルＮｏ．１１０１〜１１２２）は、本発明外のサンプ
ル（サンプルＮｏ．１１２３〜１１３０）や、従来品
（サンプルＮｏ．１１３１、１１３２）に比べて加工可
能数が多いことがわかった。

【００９５】サンプルＮｏ．１１２３〜１１３２のパン
チの摩耗状態を詳細に観察したところ、潤滑が完全では
ない硼酸系潤滑剤を使用して鍛造したことにより溶着物
の成長と脱落によってパンチ先端部に破損が生じている
ことがわかった。このことが、サンプルＮｏ．１１２３
〜１１３２が短寿命であった原因と考えられる。

【００９６】（実施例１２）熱間ダイス鋼からなる基材
上に実施例４で示した組成Ｎｏ．［２１］〜［５２］の
耐摩耗性被膜を実施例２と同様の手順でアークイオンプ
レーティング法により形成し熱間鍛造用パンチを作製し
た。このパンチを使用して実際の熱間打抜き加工におけ
る寿命評価試験を行なった。試験の条件は以下のとおり
であった。

【００９７】パンチ形状：先端φ４０ｍｍ、熱間ダイ
ス鋼ＳＫＤ６１被加工材：ＳＵＪ２部品名：ボールベアリングのアウタレース鍛造時の温度：９００℃ 加工スピード：６０回／分使用マシン：２００トンプレス加工物の潤滑：硼酸系潤滑剤使用ダイス：熱間ダイス鋼ＳＫＤ６１評価：焼付きまでの加工可能数量試験結果を表１６に示す。

【００９８】

【表１６】

【００９９】表１６から、本発明のサンプル（サンプル
Ｎｏ．１２０１〜１２２２）は、本発明外のサンプル
（サンプルＮｏ．１２２３〜１２３０）や、従来品（サ
ンプルＮｏ．１２３１、１２３２）に比べて加工可能数
が多いことがわかった。

【０１００】（実施例１３）高速度鋼からなる基材上に
実施例４で示した組成Ｎｏ．［２１］〜［５２］の耐摩
耗性被膜を実施例２と同様の手順でスパッタリング法に
より形成し金型を作製した。この金型の冷間打抜き加工
における寿命評価試験を行なった。試験の条件は以下の
とおりであった。

【０１０１】パンチ形状：先端φ３０ｍｍ、高速度鋼ＳＫＨ９被加工材：ＳＳ４１（６ｍｍ厚み）部品名：変圧器容器加工スピード：１２０回／分使用マシン：５０トンＮＣプレス加工物の潤滑：極圧添加剤入りプレス油ダイス：高速度鋼ＳＫＨ９評価：焼付きまでの加工可能数量試験結果を表１７に示す。

【０１０２】

【表１７】

【０１０３】表１７から本発明品であるサンプル（サン
プルＮｏ．１３０１〜１３２２）は、本発明外のサンプ
ル（サンプルＮｏ．１３２３〜１３３０）や、従来品
（サンプルＮｏ．１３３１、１３３２）に比べて加工可
能数が多いことがわかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で用いた被膜製造装置の上面図であ
る。

【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿って見た面を示す図
である。

【図３】実施例２で用いた被膜製造装置の上面図であ
る。

【図４】図３中のＩＶ−ＩＶ線に沿って見た面を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材と、その基材の上に形成された耐摩耗性被膜とを備え、その耐摩耗性被膜の組成は（Ｔｉ_x，Ａｌ_y，Ｖ_z）
（Ｃ_u，Ｎ_v，Ｏ_w）（ここで、添字ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、
ｖおよびｗは、それぞれ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｖ、Ｃ、Ｎおよ
びＯの原子比率を示す）で表わされ、ｘ、ｙ、ｚ、ｕ、
ｖおよびｗの間にはｘ＋ｙ＋ｚ＝１、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１、
０．２＜ｘ＜１、０≦ｙ＜０．８、０．０２≦ｚ＜０．
６、０≦ｕ＜０．７、０．３＜ｖ≦１および０≦ｗ＜
０．５で示す関係が成立し、前記耐摩耗性被膜の厚さは
０．５μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする、
被覆工具。
【請求項２】前記耐摩耗性被膜は、積層された複数の
第１の膜を含み、その第１の膜の各々の組成は（Ｔ
ｉ_a，Ａｌ_b，Ｖ_c）（Ｃ_d，Ｎ_e，Ｏ_f）（ここで、
添字ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆは、それぞれ、Ｔｉ、
Ａｌ、Ｖ、Ｃ、ＮおよびＯの原子比率を示す）で表わさ
れ、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅおよびｆの間にはａ＋ｂ＋ｃ＝
１、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１、０．２＜ａ＜１、０≦ｂ＜０．
８、０≦ｃ＜０．６、０≦ｄ＜０．７、０．３＜ｅ≦１
および０≦ｆ＜０．５で示す関係が成立することを特徴
とする、請求項１に記載の被覆工具。
【請求項３】前記第１の膜の各々の厚みは０．５ｎｍ
以上５００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項２
に記載の被覆工具。
【請求項４】前記第１の膜の各々の厚みは０．５ｎｍ
以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項３に
記載の被覆工具。
【請求項５】前記第１の膜の各々の組成または厚さは
互いに異なることを特徴とする、請求項３または４に記
載の被覆工具。
【請求項６】前記耐摩耗性被膜は、複数の積層された
前記第１の膜と第２の膜とを含み、前記第２の膜は窒化
バナジウム、炭化バナジウム、炭窒化バナジウム、炭酸
化バナジウム、酸窒化バナジウムおよび炭酸窒化バナジ
ウムからなる群より選ばれた少なくとも１種を含むこと
を特徴とする、請求項２に記載の被覆工具。
【請求項７】前記第１および第２の膜の各々の厚さは
０．５ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることを特徴とす
る、請求項６に記載の被覆工具。
【請求項８】前記第１および第２の膜の各々の厚さは
０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とする、
請求項７に記載の被覆工具。
【請求項９】前記第１の膜と前記第２の膜とは交互に
積層されていることを特徴とする、請求項６〜８のいず
れか１項に記載の被覆工具。
【請求項１０】前記耐摩耗性被膜は、複数の積層され
た前記第１の膜と第３の膜とを含み、前記第３の膜は窒
化アルミニウムおよび炭窒化アルミニウムからなる群よ
り選ばれた少なくとも１種を含み、前記第３の膜の厚さ
は０．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることを特徴とす
る、請求項２〜５のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１１】前記第１の膜と前記第３の膜とは交互
に積層されていることを特徴とする、請求項１０に記載
の被覆工具。
【請求項１２】前記耐摩耗性被膜は、ＴｉＮからなる
密着層を含み、その密着層は前記基材と接することを特
徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の被覆
工具。
【請求項１３】前記基材は、セラミックス、超硬合
金、サーメット、高速度鋼、ダイス鋼、プレハードン鋼
および析出硬化型ステンレス鋼からなる群より選ばれた
少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１〜１
２のいずれか１項に記載の被覆工具。
【請求項１４】前記耐摩耗性被膜は面心立方構造を有
し、前記耐摩耗性被膜の結晶構造をθ−２θ法によるｘ
線回折法で調べれば、前記耐摩耗性被膜に由来する回折
線のうち、（１１１）面からの回折線が相対的に最高強
度を示すことをことを特徴とする、請求項２、３、５、
６、７、９または１０のいずれか１項に記載の被覆工
具。
【請求項１５】前記耐摩耗性被膜の結晶構造をθ−２
θ法によるｘ線回折法で調べれば、回折パターンは、１
種類の面心立方構造に由来する回折線のみから構成さ
れ、かつ面心立方構造を有する前記耐摩耗性被膜に由来
する回折線のうち（１１１）面からの回折線が相対的に
最高強度を示すことを特徴とする、請求項４、８または
１０に記載の被覆工具。
【請求項１６】前記被覆工具は、被覆切削工具である
ことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記
載の被覆工具。
【請求項１７】前記被覆工具は、被覆金型であること
を特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の
被覆工具。
【請求項１８】Ｔｉ、ＡｌおよびＶからなる群より選
ばれた少なくとも１種を含む膜原料を蒸着法またはスパ
ッタリング法により前記基材の上に供給し、窒素、酸素
および炭素からなる群より選ばれた少なくとも１種を含
むガスを前記膜原料と反応させるＰＶＤ法により請求項
１〜１５のいずれか１項に記載の耐摩耗性被膜を形成す
ることを特徴とする、被覆工具の製造方法。