(57)【要約】【課題】耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長い被覆切削工具を提供する。【解決手段】基材と、基材の上に形成された被覆層と、を含む被覆切削工具であって、被覆層は、特定の組成を有する化合物を含有する第１化合物層と第２化合物層とを交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を有し、第１化合物層及び第２化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１と基材に最も近い第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１であり、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１が１．０μｍ以下であり、基材から最も離れた第１化合物層の厚さｔ１と基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２であり、基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２が１．０μｍ以下である、被覆切削工具。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材の上に形成された被覆層と、を含む被覆切削工具であって、
前記被覆層は、下記式（１）で表される組成を有する化合物を含有する第１化合物層と、下記式（２）で表される組成を有する化合物を含有する第２化合物層と、を交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を有し、
（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ      （１）
（式（１）中、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．５０≦ｘ≦０．７０を満足する。）
（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ      （２）
（式（２）中、ｙはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．７５≦ｙ≦０．９０を満足する。）
前記第１化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、
前記第２化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、
前記交互積層構造において、前記第１化合物層の厚さをｔ１、前記第２化合物層の厚さをｔ２としたとき、
前記基材に最も近い前記第１化合物層の厚さｔ１と前記基材に最も近い前記第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１であり、前記基材に最も近い前記第１化合物層の厚さｔ１が１．０μｍ以下であり、
前記基材から最も離れた前記第１化合物層の厚さｔ１と前記基材から最も離れた前記第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２であり、前記基材から最も離れた前記第２化合物層の厚さｔ２が１．０μｍ以下である、被覆切削工具。
【請求項２】
前記第２化合物層は、立方晶の結晶系を有し、
前記第２化合物層において、立方晶（２００）面の回折ピーク強度をＩc（２００）とし、六方晶（１００）面の回折ピーク強度をＩh（１００）としたとき、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）が、０．０５以下である、請求項１に記載の被覆切削工具。
【請求項３】
前記被覆層の全体の平均厚さが、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項４】
前記被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、前記ｔ２＜ｔ１の関係を満たす交互積層構造が、前記基材に最も近い側から５％以上５０％以下占める、請求項３に記載の被覆切削工具。
【請求項５】
前記被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、前記ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造が、前記基材から最も離れた側から５％以上５０％以下占める、請求項３又は４に記載の被覆切削工具。
【請求項６】
前記第２化合物層の残留応力が、−１０．０ＧＰａ以上−２．０ＧＰａ以下である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項７】
前記基材は、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体のいずれかである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼などの切削加工には超硬合金や立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）焼結体からなる切削工具が広く用いられている。中でも超硬合金基材の表面にＴｉＮ層、ＴｉＡｌＮ層、ＡｌＣｒＮ層などの硬質被覆膜を１又は２以上含む表面被覆切削工具は汎用性の高さから様々な加工に使用されている。
【０００３】
その中でも、ＡｌＣｒＮ中のＡｌの原子比が８０％以上である表面被覆切削工具は、六方晶を含むことにより硬さが低下するので、耐摩耗性が低下している。
【０００４】
このような問題点を改善するため、例えば、特許文献１では、立方晶を含むＡｌ1-xＣｒxＮ（０．０５≦ｘ≦０．２５：ｘはＣｒの原子比率を示す。）からなる硬質皮膜が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２では、炭化タングステン基超硬合金又は炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に総層厚０．５〜１０μｍの硬質被覆層を蒸着形成してなる表面被覆切削工具において、（ａ）硬質被覆層は、Ａ層とＢ層の交互積層構造からなり、（ｂ）Ａ層は、組成式：（ＡｌaＣｒ1-a）Ｎ（ただし、ａは原子比）で表した場合に、０．５０≦ａ≦０．７０を満足し、（ｃ）Ｂ層は、組成式：（ＡｌbＣｒ1-b）Ｎ（ただし、ｂは原子比）で表した場合に、０．７５≦ｂ≦０．９９を満足し、（ｄ）Ａ層の一層当たりの層厚をｘ（ｎｍ）、Ｂ層の一層当たりの層厚をｙ（ｎｍ）としたとき、５ｙ≧ｘ≧３ｙ、かつ、２５０（ｎｍ）≧ｘ＋ｙ≧１００（ｎｍ）を満足することを特徴とする表面被覆切削工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−００３０４６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６５７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年の切削加工では、加工能率を上げるために従来よりも切削条件が厳しくなる傾向にある。その中で、これまでより工具寿命を延長することが求められている。特に、高速加工や負荷の大きい加工といった切削温度が高い加工においては、被削材と被覆層とが反応することによる摩耗が生じやすくなる。
【０００８】
一方で、上記特許文献１に記載の硬質皮膜を形成する方法は、負のバイアス電圧が−１００Ｖ〜−１７０Ｖと高くなる結果、硬質皮膜の圧縮応力が高くなり、被覆層と基材との密着性が不十分となる。また、圧縮応力が高いため、高い負荷がかかるような加工（特に、転削加工）においては、硬質皮膜の強度が不十分である結果、工具に亀裂が進展しやすくなる。また、この結果、得られる工具は、耐欠損性が不十分であることにより、工具寿命を長くし難い。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載の被覆切削工具は、Ａ層の一層当たりの層厚がＢ層の一層当たりの層厚よりも３倍以上厚いため、被覆層全体におけるＡｌ含有量が少なくなり、耐熱性が不十分である。この結果、上記特許文献２に記載の被覆切削工具は、反応摩耗の進行による耐摩耗性が不十分であることにより、工具寿命を長くし難い。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長い被覆切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は被覆切削工具の工具寿命の延長について研究を重ねたところ、被覆切削工具を特定の構成にすると、その耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることが可能となり、その結果、被覆切削工具の工具寿命を延長することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
［１］
基材と、前記基材の上に形成された被覆層と、を含む被覆切削工具であって、
前記被覆層は、下記式（１）で表される組成を有する化合物を含有する第１化合物層と、下記式（２）で表される組成を有する化合物を含有する第２化合物層と、を交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を有し、
（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ      （１）
（式（１）中、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．５０≦ｘ≦０．７０を満足する。）
（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ      （２）
（式（２）中、ｙはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．７５≦ｙ≦０．９０を満足する。）
前記第１化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、
前記第２化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、
前記交互積層構造において、前記第１化合物層の厚さをｔ１、前記第２化合物層の厚さをｔ２としたとき、
前記基材に最も近い前記第１化合物層の厚さｔ１と前記基材に最も近い前記第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１であり、前記基材に最も近い前記第１化合物層の厚さｔ１が１．０μｍ以下であり、
前記基材から最も離れた前記第１化合物層の厚さｔ１と前記基材から最も離れた前記第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２であり、前記基材から最も離れた前記第２化合物層の厚さｔ２が１．０μｍ以下である、被覆切削工具。
［２］
前記第２化合物層は、立方晶の結晶系を有し、
前記第２化合物層において、立方晶（２００）面の回折ピーク強度をＩc（２００）とし、六方晶（１００）面の回折ピーク強度をＩh（１００）としたとき、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）が、０．０５以下である、［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記被覆層の全体の平均厚さが、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下である、［１］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、前記ｔ２＜ｔ１の関係を満たす交互積層構造が、前記基材に最も近い側から５％以上５０％以下占める、［３］に記載の被覆切削工具。
［５］
前記被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、前記ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造が、前記基材から最も離れた側から５％以上５０％以下占める、［３］又は［４］に記載の被覆切削工具。
［６］
前記第２化合物層の残留応力が、−１０．０ＧＰａ以上−２．０ＧＰａ以下である、［１］〜［５］のいずれかに記載の被覆切削工具。
［７］
前記基材は、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体のいずれかである、［１］〜［６］のいずれかに記載の被覆切削工具。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によると、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長い被覆切削工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の被覆切削工具の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明は下記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００１６】
本実施形態の被覆切削工具は、基材と、基材の上に形成された被覆層と、を含む被覆切削工具であって、被覆層は、下記式（１）で表される組成を有する化合物を含有する第１化合物層と、下記式（２）で表される組成を有する化合物を含有する第２化合物層と、を交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を有し、
（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ      （１）
（式（１）中、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．５０≦ｘ≦０．７０を満足する。）
（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ      （２）
（式（２）中、ｙはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．７５≦ｙ≦０．９０を満足する。）
第１化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、第２化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下であり、交互積層構造において、第１化合物層の厚さをｔ１、第２化合物層の厚さをｔ２としたとき、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１と基材に最も近い第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１であり、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１が１．０μｍ以下であり、基材から最も離れた第１化合物層の厚さｔ１と基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２であり、基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２が１．０μｍ以下である。
【００１７】
このような被覆切削工具が、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長いものとなる要因は、詳細には明らかではないが、本発明者はその要因を下記のように考えている。ただし、要因はこれに限定されない。すなわち、被覆層を形成する第１化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ中のｘが０．５０以上０．７０以下であると、低圧縮応力である立方晶を容易に成膜でき、基材との密着性が優れるため、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。また、第１化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ中のｘが０．５０以上であると、Ａｌ含有量が多くなることにより、硬さの低下を抑制することができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。第１化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ中のｘが０．７０以下であると、交互積層構造を構成する第２化合物層において、六方晶構造が形成されるのを防ぐことができるため、硬さが向上し、その結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、第１化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上であると、第２化合物層において、立方晶が形成されやすくなり、この結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。一方、第１化合物層は、１層当たりの平均厚さが１．０μｍ以下であると、Ａｌ含有量が少ない領域を減らすことにより、被覆切削工具の耐熱性が向上する。また、被覆層を形成する第２化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ中のｙが０．７５以上であると、耐熱性が向上する。その結果、高速加工や負荷の大きい加工といった切削温度が高い加工においても反応摩耗を抑制することができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。一方、第２化合物層に含まれる化合物の組成（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ中のｙが０．９０以下であると、Ｃｒを含有することによる第２化合物層の高温強度の向上や六方晶形成の抑制に起因して、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、第２化合物層は、１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上であると、耐熱性が向上するため、反応摩耗を抑制し、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、第２化合物層は、１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上であると、残留応力が小さくなるのを抑制する（例えば、−１０．０ＧＰａよりも引張側に抑える）ことができるため、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。一方、第２化合物層は、１層当たりの平均厚さが１．０μｍ以下であると、六方晶構造が形成されるのを防ぐことができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、第１化合物層と第２化合物層とを交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を有すると、第２化合物層において、六方晶が形成するのを防ぐことができるので、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、このような交互積層構造は、低い負のバイアス電圧で形成することができるので、圧縮応力が高くなるのを抑制することができ、その結果、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。また、このような交互積層構造を有すると、被覆層全体を厚くすることができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。交互積層構造において、第１化合物層の厚さをｔ１、第２化合物層の厚さをｔ２としたとき、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１と基材に最も近い第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１であり、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１が１．０μｍ以下であり、基材から最も離れた第１化合物層の厚さｔ１と基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２であり、基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２が１．０μｍ以下である。このように特定の範囲の第１化合物層及び第２化合物層の１層当たりの厚さを調整することで、被覆切削工具の耐摩耗性と、被覆切削工具における被覆層と基材との密着性と、を両立することができる。これらの効果が相俟って、本実施形態の被覆切削工具は、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長いものとなる。
【００１８】
本実施形態の被覆切削工具は、基材とその基材の表面に形成された被覆層とを含む。本実施形態に用いる基材は、被覆切削工具の基材として用いられ得るものであれば、特に限定はされない。基材の例として、超硬合金、サーメット、セラミックス、立方晶窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体、及び高速度鋼を挙げることができる。それらの中でも、基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス及び立方晶窒化硼素焼結体からなる群より選ばれる１種以上であると、被覆切削工具の耐欠損性が一層優れるので、さらに好ましい。
【００１９】
本実施形態の被覆切削工具において、被覆層の全体の平均厚さは、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆切削工具において、被覆層全体の平均厚さが１．０μｍ以上であると、耐摩耗性が更に向上する傾向にある。一方、本実施形態の被覆切削工具において、被覆層全体の平均厚さが１０．０μｍ以下であると、耐欠損性が一層向上する傾向にある。そのため、被覆層全体の平均厚さは、１．０μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましい。その中でも、上記と同様の観点から、被覆層全体の平均厚さは３．０μｍ以上１０．０μｍ以下であるとより好ましく、４．０μｍ以上１０．０μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００２０】
〔第１化合物層〕
本実施形態の被覆切削工具は、被覆層が、下記式（１）で表される組成を有する化合物を含有する第１化合物層を有する。
（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ      （１）
（式（１）中、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．５０≦ｘ≦０．７０を満足する。）
【００２１】
被覆層を形成する第１化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ中のｘが０．５０以上０．７０以下であると、低圧縮応力である立方晶を容易に成膜でき、基材との密着性が優れるため、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。また、第１化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ中のｘが０．５０以上であると、Ａｌ含有量が多くなることにより、硬さの低下を抑制することができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。第１化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌxＣｒ1-x）Ｎ中のｘが０．７０以下であると、交互積層構造を構成する第２化合物層において、六方晶構造が形成されるのを防ぐことができるため、硬さが向上し、その結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。
【００２２】
また、本実施形態において、各化合物層の組成を（Ａｌ0.80Ｃｒ0.20）Ｎと表記する場合は、Ａｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比が０．８０、Ａｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の原子比が０．２０であることを意味する。すなわち、Ａｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の量が８０原子％、Ａｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の量が２０原子％であることを意味する。
【００２３】
さらに、本実施形態の被覆切削工具は、第１化合物層の１層当たりの平均厚さが、０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。第１化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上であると、第２化合物層において、立方晶が形成されやすくなり、この結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。一方、第１化合物層は、１層当たりの平均厚さが１．０μｍ以下であると、Ａｌ含有量が少ない領域を減らすことにより、被覆切削工具の耐熱性が向上する。同様の観点から、第１化合物層の１層当たりの平均厚さは、０．２μｍ以上０．８μｍ以下であるとより好ましく、０．２５μｍ以上０．７μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００２４】
〔第２化合物層〕
本実施形態の被覆切削工具は、被覆層が、下記式（２）で表される組成を有する化合物を含有する第２化合物層を有する。
（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ      （２）
（式（２）中、ｙはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を示し、０．７５≦ｙ≦０．９０を満足する。）
【００２５】
被覆層を形成する第２化合物層は、そこに含まれる化合物の組成（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ中のｙが０．７５以上であると、耐熱性が向上する。その結果、高速加工や負荷の大きい加工といった切削温度が高い加工においても反応摩耗を抑制することができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。一方、第２化合物層に含まれる化合物の組成（ＡｌyＣｒ1-y）Ｎ中のｙが０．９０以下であると、Ｃｒを含有することによる第２化合物層の高温強度の向上や六方晶形成の抑制に起因して、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。
【００２６】
また、本実施形態の被覆切削工具は、第２化合物層の１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上１．０μｍ以下である。また、第２化合物層は、１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上であると、耐熱性が向上するため、反応摩耗を抑制し、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。第２化合物層は、１層当たりの平均厚さが０．１μｍ以上であると、残留応力が小さくなるのを抑制する（例えば、−１０．０ＧＰａよりも引張側に抑える）ことができるため、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。一方、第２化合物層は、１層当たりの平均厚さが１．０μｍ以下であると、六方晶構造が形成されるのを防ぐことができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。同様の観点から、第２化合物層の１層当たりの平均厚さは、０．２μｍ以上０．８μｍ以下であるとより好ましく、０．２５μｍ以上０．７μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００２７】
また、本実施形態の被覆切削工具は、第２化合物層が立方晶の結晶系を有することが好ましい。また、本実施形態の被覆切削工具は、第２化合物層において、立方晶（２００）面の回折ピーク強度をＩc（２００）とし、六方晶（１００）面の回折ピーク強度をＩh（１００）としたとき、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）が、０．０５以下であると好ましい。第２化合物層において、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）が、０．０５以下であると、立方晶の結晶粒の割合が非常に高いことを示し、この結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する傾向にある。同様の観点から、第２化合物層において、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）は、０以上０．０４以下であるとより好ましく、０以上０．０３以下であるとさらに好ましい。
【００２８】
第２化合物層の各結晶面のピーク強度は、市販のＸ線回折装置を用いることにより、測定することができる。例えば、株式会社リガク製のＸ線回折装置である型式：ＲＩＮＴ  ＴＴＲＩＩＩを用い、Ｃｕ−Ｋα線による２θ／θ集中法光学系のＸ線回折測定を、出力：５０ｋＶ、２５０ｍＡ、入射側ソーラースリット：５°、発散縦スリット：２／３°、発散縦制限スリット：５ｍｍ、散乱スリット：２／３°、受光側ソーラースリット：５°、受光スリット：０．３ｍｍ、ＢＥＮＴモノクロメータ、受光モノクロスリット：０．８ｍｍ、サンプリング幅：０．０１°、スキャンスピード：４°／分、２θ測定範囲：２０〜５０°という条件にて行うと、各結晶面のピーク強度を測定することができる。Ｘ線回折図形から各結晶面のピーク強度を求めるときに、Ｘ線回折装置に付属した解析ソフトウェアを用いてもよい。解析ソフトウェアでは、三次式近似を用いてバックグラウンド処理及びＫα2ピーク除去を行い、Ｐｅａｒｓｏｎ−ＶＩＩ関数を用いてプロファイルフィッティングを行うことによって、各ピーク強度を求めることができる。なお、第２化合物層と基材との間に各種の層が形成されている場合、その層の影響を受けないように、薄膜Ｘ線回折法により、各ピーク強度を測定することができる。また、第２化合物層の基材側とは反対側に各種の層が形成されている場合、バフ研磨により、各種の層を除去し、その後、Ｘ線回折測定を行うとよい。また、本実施形態において、第２化合物層の結晶系はＸ線回折測定で確認することができる。なお、第１化合物層と第２化合物層とは組成が近いため、Ｘ線回折測定において、両ピークが近い位置に存在する。この場合、第２化合物層は、Ａｌ含有量が高いため、第１化合物層よりも高角度側にピークが存在する。
【００２９】
また、本実施形態の被覆切削工具は、第２化合物層の残留応力が、−１０．０ＧＰａ以上−２．０ＧＰａ以下であることが好ましい。第２化合物層の残留応力が−１０．０ＧＰａ以上であると、被覆層を形成した後に亀裂が生じるのを抑制することができるので、被覆切削工具の耐欠損性が向上する傾向にある。一方、第２化合物層の残留応力が−２．０ＧＰａ以下であると、圧縮応力を有する効果により、亀裂の進展を抑制することができるので、被覆切削工具の耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、第２化合物層の残留応力は、−８．０ＧＰａ以上−３．０ＧＰａ以下であるとより好ましく、−７．０ＧＰａ以上−４．０ＧＰａ以下であるとさらに好ましい。
【００３０】
上記残留応力とは、被覆層中に残留する内部応力（固有ひずみ）であって、一般に「−」（マイナス）の数値で表される応力を圧縮応力といい、「＋」（プラス）の数値で表される応力を引張応力という。本実施形態においては、残留応力の大小を表現する場合、「＋」（プラス）の数値が大きくなる程、残留応力が大きいと表現し、また「−」（マイナス）の数値が大きくなる程、残留応力が小さいと表現するものとする。
【００３１】
なお、上記残留応力は、Ｘ線回折装置を用いたｓｉｎ2ψ法により測定することができる。そして、このような残留応力は、切削に関与する部位に含まれる任意の３点（これらの各点は、当該部位の応力を代表できるように、互いに０．５ｍｍ以上の距離を離して選択することが好ましい。）の応力を上記ｓｉｎ2ψ法により測定し、その平均値を求めることにより測定することができる。
【００３２】
〔交互積層構造〕
本実施形態の被覆切削工具は、被覆層が、第１化合物層と第２化合物層とを交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を有する。本実施形態の被覆切削工具は、被覆層が、第１化合物層と第２化合物層とを交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を有すると、第２化合物層において、六方晶が形成するのを防ぐことができるので、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、このような交互積層構造は、低い負のバイアス電圧で形成することができるので、圧縮応力が高くなるのを抑制することができ、その結果、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。また、このような交互積層構造を有すると、被覆層全体を厚くすることができるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。
【００３３】
本実施形態の被覆切削工具は、交互積層構造において、第１化合物層と第２化合物層との繰り返し数が、２回以上であり、２回以上１０回以下が好ましく、３回以上１０回以下がより好ましい。
なお、本実施形態において、第１化合物層と、第２化合物層とを１層ずつ形成した場合、「繰り返し数」は１回である。
【００３４】
また、本実施形態の被覆切削工具は、交互積層構造において、第１化合物層の厚さをｔ１、第２化合物層の厚さをｔ２としたとき、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１と基材に最も近い第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１であり、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１が１．０μｍ以下であり、基材から最も離れた第１化合物層の厚さｔ１と基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２であり、基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２が１．０μｍ以下である。このように特定の範囲の第１化合物層及び第２化合物層の１層当たりの厚さを調整することで被覆切削工具の耐摩耗性と、被覆切削工具における被覆層と基材との密着性と、を両立することができる。同様の観点から、基材に最も近い第１化合物層の厚さｔ１は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上１．０μｍ以下であるとより好ましく、０．４μｍ以上１．０μｍ以下であるとさらに好ましい。基材から最も離れた第２化合物層の厚さｔ２は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、０．３μｍ以上１．０μｍ以下であるとより好ましく、０．４μｍ以上１．０μｍ以下であるとさらに好ましい。基材に最も近い第２化合物層の厚さｔ２は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上０．６μｍ以下であるとより好ましく、０．１μｍ以上０．４μｍ以下であるとさらに好ましい。基材から最も離れた第１化合物層の厚さｔ１は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上０．６μｍ以下であるとより好ましく、０．１μｍ以上０．４μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００３５】
また、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、ｔ２＜ｔ１の関係を満たす交互積層構造が、基材に最も近い側から５％以上５０％以下占めることが好ましい。ｔ２＜ｔ１の関係を満たす割合交互積層構造が、基材に最も近い側から５％以上占めると、被覆層と基材との密着性が向上するため、剥離を起因とした被覆切削工具の耐欠損性が向上する傾向にある。一方、ｔ２＜ｔ１の関係を満たす割合交互積層構造が、基材に最も近い側から５０％以下占めると、相対的にＡｌ含有量の高い第２化合物層の占める割合が高くなるため、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する傾向にある。同様の観点から、被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、ｔ２＜ｔ１の関係を満たす交互積層構造が、基材に最も近い側から１０％以上５０％以下占めることがより好ましく、２０％以上５０％以下占めることがさらに好ましい。
【００３６】
また、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造が、基材から最も離れた側から５％以上５０％以下占めることが好ましい。ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造が、基材から最も離れた側から５％以上占めると、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する傾向にある。一方、ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造が、基材から最も離れた側から５０％以下占めると、被覆層の圧縮応力を低く抑えることができるため、加工時に亀裂が発生するのを抑制することができる。この結果、被覆切削工具の耐欠損性が向上する傾向にある。同様の観点から、被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造が、基材から最も離れた側から１０％以上５０％以下占めることがより好ましく、２４％以上５０％以下占めることがさらに好ましい。
【００３７】
図１は、本実施形態の被覆切削工具の一例を示す模式断面図である。被覆切削工具５は、基材１と、その基材１の表面上に形成された被覆層４とを備える。被覆層４は、第１化合物層と第２化合物層とが交互に２回以上繰り返し形成した交互積層構造を備え、基材１に最も近い側に第１化合物層Ｉａと第２化合物層ＩＩａとの積層構造を備え、基材１から最も離れた側に第１化合物層Ｉｂと第２化合物層ＩＩｂとの積層構造を備える。交互積層構造において、第１化合物層の厚さをｔ１、第２化合物層の厚さをｔ２としたとき、基材に最も近い第１化合物層Ｉａの厚さｔ１と基材に最も近い第２化合物層ＩＩａの厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１であり、基材から最も離れた第１化合物層Ｉｂの厚さｔ１と基材から最も離れた第２化合物層ＩＩｂの厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２である。また、基材１に近い側の交互積層構造２において、第１化合物層の厚さｔ１と第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ２＜ｔ１を満たす。すなわち、被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、ｔ２＜ｔ１の関係を満たす交互積層構造２が、基材に最も近い側から５０％以下占める。また、基材１から離れた側の交互積層構造３において、第１化合物層の厚さｔ１と第２化合物層の厚さｔ２との関係が、ｔ１＜ｔ２を満たす。すなわち、被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造３が、基材から最も離れた側から５０％以下占める。
【００３８】
〔下部層〕
本実施形態に用いる被覆層は、各化合物層だけで構成されてもよいが、基材と化合物層との間（例えば、基材に最も近い第１化合物層の下層）に下部層を有すると好ましい。これにより、基材と化合物層との密着性が更に向上する。その中でも、下部層は、上記と同様の観点から、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物を含むと好ましく、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物を含むとより好ましく、Ｔｉ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｎとからなる化合物を含むとさらに好ましい。また、下部層は単層であってもよく２層以上の多層であってもよい。
【００３９】
本実施形態において、下部層の平均厚さが０．１μｍ以上３．５μｍ以下であると、基材と被覆層との密着性が更に向上する傾向を示すため、好ましい。同様の観点から、下部層の平均厚さは、０．２μｍ以上３．０μｍ以下であるとより好ましく、０．３μｍ以上２．５μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００４０】
〔上部層〕
本実施形態に用いる被覆層は、化合物層の基材とは反対側（例えば、基材から最も離れた第２化合物層の上層）に上部層を有してもよい。上部層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物を含むと、耐摩耗性に一層優れるので、さらに好ましい。また、上記と同様の観点から、上部層は、Ｔｉ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる化合物を含むとより好ましく、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｎとからなる化合物を含むとさらに好ましい。また、上部層は単層であってもよく２層以上の多層であってもよい。
【００４１】
本実施形態において、上部層の平均厚さが０．１μｍ以上３．５μｍ以下であると、耐摩耗性により優れる傾向を示すため好ましい。同様の観点から、上部層の平均厚さは、０．２μｍ以上３．０μｍ以下であるとより好ましく、０．３μｍ以上２．５μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００４２】
〔被覆層の製造方法〕
本実施形態の被覆切削工具における被覆層の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、スパッタ法、及びイオンミキシング法などの物理蒸着法が挙げられる。物理蒸着法を使用して、被覆層を形成すると、シャープエッジを形成することができるので好ましい。その中でも、アークイオンプレーティング法は、被覆層と基材との密着性に一層優れるので、より好ましい。
【００４３】
〔被覆切削工具の製造方法〕
本実施形態の被覆切削工具の製造方法について、以下に具体例を用いて説明する。なお、本実施形態の被覆切削工具の製造方法は、当該被覆切削工具の構成を達成し得る限り、特に制限されるものではない。
【００４４】
まず、工具形状に加工した基材を物理蒸着装置の反応容器内に収容し、金属蒸発源を反応容器内に設置する。その後、反応容器内をその圧力が１．０×１０-2Ｐａ以下の真空になるまで真空引きし、反応容器内のヒーターにより基材をその温度が２００℃〜７００℃になるまで加熱する。加熱後、反応容器内にＡｒガスを導入して、反応容器内の圧力を０．５Ｐａ〜５．０Ｐａとする。圧力０．５Ｐａ〜５．０ＰａのＡｒガス雰囲気にて、基材に−５００Ｖ〜−３５０Ｖのバイアス電圧を印加し、反応容器内のタングステンフィラメントに４０Ａ〜５０Ａの電流を流して、基材の表面にＡｒガスによるイオンボンバードメント処理を施す。基材の表面にイオンボンバードメント処理を施した後、反応容器内をその圧力が１．０×１０-2Ｐａ以下の真空になるまで真空引きする。
【００４５】
本実施形態に用いる下部層を形成する場合、基材をその温度が４００℃〜６００℃になるまで加熱する。加熱後、反応容器内にガスを導入して、反応容器内の圧力を０．５Ｐａ〜５．０Ｐａとする。ガスとしては、例えば、下部層がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｎとからなる化合物で構成される場合、Ｎ2ガスが挙げられ、下部層がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｎ及びＣとからなる化合物で構成される場合、Ｎ2ガスとＣ2Ｈ2ガスとの混合ガスが挙げられる。混合ガスの体積比率としては、特に限定されないが、例えば、Ｎ2ガス：Ｃ2Ｈ2ガス＝９５：５〜８５：１５であってもよい。次いで、基材に−８０Ｖ〜−４０Ｖのバイアス電圧を印加してアーク電流１００Ａ〜２００Ａのアーク放電により各層の金属成分に応じた金属蒸発源を蒸発させて下部層を形成するとよい。
【００４６】
本実施形態に用いる第１化合物層を形成する場合、基材をその温度が２００℃〜４００℃になるように制御し、窒素ガス（Ｎ2）を反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を０．５Ｐａ〜４．０Ｐａにする。その後、基材に−８０Ｖ〜−３０Ｖのバイアス電圧を印加し、第１化合物層の金属成分に応じた金属蒸発源を８０Ａ〜１５０Ａとするアーク放電により蒸発させて、第１化合物層を形成するとよい。
【００４７】
本実施形態に用いる第２化合物層を形成する場合、基材をその温度が２００℃〜４００℃になるように制御する。なお、その基材の温度を、第１化合物層を形成する際の基材の温度と同じにすると、第１化合物層と第２化合物層とを連続して形成することができるので好ましい。温度を制御した後、反応容器内にＮ2ガスを導入して、反応容器内の圧力を０．５Ｐａ〜４．０Ｐａとする。次いで、基材に−１００Ｖ〜−７０Ｖのバイアス電圧を印加し、アーク電流８０Ａ〜１５０Ａのアーク放電により第２化合物層の金属成分に応じた金属蒸発源を蒸発させて、第２化合物層を形成するとよい。
【００４８】
第１化合物層と第２化合物層との交互積層構造を形成するには、２種類以上の金属蒸発源を上述した条件にて、交互にアーク放電により蒸発させることによって、各化合物層を交互に形成するとよい。金属蒸発源のアーク放電時間をそれぞれ調整することによって、交互積層構造を構成する各化合物層の厚さを制御することができる。
【００４９】
本実施形態に用いる第２化合物層におけるＸ線回折強度比Ｉh（１００）／Ｉc（２００）を所定の値にするには、上述の第２化合物層を形成する過程において、基材の温度を調整したり、バイアス電圧を調整するとよく、また、上述の第１化合物層及び／又は第２化合物層を形成する過程において、第１化合物層及び／又は第２化合物層の厚さを制御するとよい。より具体的には、第２化合物層を形成する過程において、基材の温度を高くしたり、負のバイアス電圧を小さく（ゼロに近い側）すると、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）が大きくなる傾向がある。また、第１化合物層を形成する過程において、第１化合物層の厚さを薄くすると、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）が大きくなる傾向があり、また、第２化合物層を形成する過程において、第２化合物層の厚さを厚くすると、Ｉh（１００）／Ｉc（２００）が大きくなる傾向がある。
【００５０】
本実施形態に用いる第２化合物層における残留応力を所定の値にするには、上述の第２化合物層を形成する過程において、バイアス電圧を調整するとよい。より具体的には、第２化合物層を形成する過程において、負のバイアス電圧を小さく（ゼロに近い側）すると、第２化合物層における残留応力が大きくなる傾向がある。
【００５１】
本実施形態に用いる上部層を形成する場合、上述した下部層と同様の製造条件により形成するとよい。すなわち、まず、基材をその温度が４００℃〜６００℃になるまで加熱する。加熱後、反応容器内にガスを導入して、反応容器内の圧力を０．５Ｐａ〜５．０Ｐａとする。ガスとしては、例えば、上部層がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｎとからなる化合物で構成される場合、Ｎ2ガスが挙げられ、上部層がＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ及びＹからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｎ及びＣとからなる化合物で構成される場合、Ｎ2ガスとＣ2Ｈ2ガスとの混合ガスが挙げられる。混合ガスの体積比率としては、特に限定されないが、例えば、Ｎ2ガス：Ｃ2Ｈ2ガス＝９５：５〜８５：１５であってもよい。次いで、基材に−８０Ｖ〜−４０Ｖのバイアス電圧を印加してアーク電流１００Ａ〜２００Ａのアーク放電により各層の金属成分に応じた金属蒸発源を蒸発させて、上部層を形成するとよい。
【００５２】
本実施形態の被覆切削工具における被覆層を構成する各層の厚さは、被覆切削工具の断面組織から、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などを用いて測定することができる。なお、本実施形態の被覆切削工具における各層の平均厚さは、金属蒸発源に対向する面の刃先稜線部から、当該面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍における３箇所以上の断面から各層の厚さを測定して、その平均値（相加平均値）を計算することで求めることができる。
【００５３】
また、本実施形態の被覆切削工具における被覆層を構成する各層の組成は、本実施形態の被覆切削工具の断面組織から、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）や波長分散型Ｘ線分析装置（ＷＤＳ）などを用いて測定することができる。
【００５４】
本実施形態の被覆切削工具は、少なくとも耐摩耗性及び耐欠損性に優れていることに起因して、従来よりも工具寿命を延長できるという効果を奏すると考えられる（ただし、工具寿命を延長できる要因は上記に限定されない）。本実施形態の被覆切削工具の種類として具体的には、フライス加工用又は旋削加工用刃先交換型切削インサート、ドリル、及びエンドミルなどを挙げることができる。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００５６】
（実施例１）
基材として、ＬＮＭＵ０３０３ＺＥＲ−ＭＪのインサート（株式会社タンガロイ製、８９．８％ＷＣ−９．８％Ｃｏ−０．３％Ｃｒ3Ｃ2（質量％）の組成を有する超硬合金）を用意した。アークイオンプレーティング装置の反応容器内に、表１及び表２に示す各層の組成になるよう金属蒸発源を配置した。用意した基材を、反応容器内の回転テーブルの固定金具に固定した。
【００５７】
その後、反応容器内をその圧力が５．０×１０-3Ｐａ以下の真空になるまで真空引きした。真空引き後、反応容器内のヒーターにより、基材をその温度が４５０℃になるまで加熱した。加熱後、反応容器内にその圧力が２．７ＰａになるようにＡｒガスを導入した。
【００５８】
圧力２．７ＰａのＡｒガス雰囲気にて、基材に−４００Ｖのバイアス電圧を印加して、反応容器内のタングステンフィラメントに４０Ａの電流を流して、基材の表面にＡｒガスによるイオンボンバードメント処理を３０分間施した。イオンボンバードメント処理終了後、反応容器内をその圧力が５．０×１０-3Ｐａ以下の真空になるまで真空引きした。
【００５９】
発明品１〜１２については、真空引き後、基材をその温度が表３に示す温度（成膜開始時の温度）になるように制御し、窒素ガス（Ｎ2）を反応容器内に導入し、反応容器内を表３に示す圧力に調整した。その後、基材に表３に示すバイアス電圧を印加して、表１に示す組成の第１化合物層と第２化合物層との金属蒸発源をこの順で交互に、表３に示すアーク電流のアーク放電により蒸発させて、基材の表面に第１化合物層と第２化合物層とをこの順で交互に形成した。このとき表３に示す反応容器内の圧力になるよう制御した。また、第１化合物層の厚さ及び第２化合物層の厚さは、表１及び表５に示す厚さとなるように、それぞれのアーク放電時間を調整して制御した。
【００６０】
比較品１〜１４については、真空引き後、基材をその温度が表４に示す温度（成膜開始時の温度）になるように制御し、窒素ガス（Ｎ2）を反応容器内に導入し、反応容器内を表４に示す圧力に調整した。その後、基材に表４に示すバイアス電圧を印加して、表２に示す組成のＡ層とＢ層との金属蒸発源をこの順で交互に、表４に示すアーク電流のアーク放電により蒸発させて、基材の表面にＡ層とＢ層とをこの順で交互に形成した。このとき表４に示す反応容器内の圧力になるよう制御した。また、Ａ層の厚さ及びＢ層の厚さは、表２及び表６に示す厚さとなるように、それぞれのアーク放電時間を調整して制御した。
【００６１】
基材の表面に表１、表２、表５及び表６に示す所定の平均厚さまで各層を形成した後に、ヒーターの電源を切り、試料温度が１００℃以下になった後で、反応容器内から試料を取り出した。
【００６２】
【表１】
2020199589.tif 000003
【００６３】
【表２】
2020199589.tif 000004
【００６４】
【表３】
2020199589.tif 000005
【００６５】
【表４】
2020199589.tif 000006
【００６６】
得られた試料の各層の平均厚さは、被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先稜線部から当該面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍において、３箇所の断面をＴＥＭ観察し、各層の厚さを測定し、その平均値（相加平均値）を計算することで求めた。第１化合物層の１層当たりの平均厚さは、各々の第1化合物層の厚さｔ１を合計した総厚さを第１化合物層の数（繰り返し数）で除した値として算出した。第２化合物層の１層当たりの平均厚さも同様に、各々の第２化合物層の厚さｔ２を合計した総厚さを第２化合物層の数（繰り返し数）で除した値として算出した。また、被覆層の全体の平均厚さを１００％とした場合、ｔ２＜ｔ１の関係を満たす交互積層構造が基材に最も近い側から占める割合、並びに、ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造が基材から最も離れた側から占める割合を算出した。それらの結果を、表１、表２、表５及び表６に併せて示す。
【００６７】
得られた試料の各層の組成は、被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先稜線部から中心部に向かって５０μｍまでの位置の近傍の断面において、ＴＥＭに付属するＥＤＳを用いて測定した。それらの結果も、表１及び表２に併せて示す。なお、表１及び表２の各層の金属元素の組成比は、各層を構成する金属化合物における金属元素全体に対する各金属元素の原子比を示す。
【００６８】
【表５】
2020199589.tif 000007
【００６９】
【表６】
2020199589.tif 000008
【００７０】
〔Ｉh（１００）／Ｉc（２００）〕
得られた試料の第２化合物層及びＢ層における比Ｉh（１００）／Ｉc（２００）については、株式会社リガク製のＸ線回折装置である型式：ＲＩＮＴ  ＴＴＲＩＩＩを用いて測定した。具体的には、Ｃｕ−Ｋα線による２θ／θ集中法光学系のＸ線回折測定を、出力：５０ｋＶ、２５０ｍＡ、入射側ソーラースリット：５°、発散縦スリット：２／３°、発散縦制限スリット：５ｍｍ、散乱スリット：２／３°、受光側ソーラースリット：５°、受光スリット：０．３ｍｍ、ＢＥＮＴモノクロメータ、受光モノクロスリット：０．８ｍｍ、サンプリング幅：０．０１°、スキャンスピード：４°／分、２θ測定範囲：２０〜５０°という条件にて、第２化合物層及びＢ層の（２００）面のピーク強度Ｉc（２００）、並びに第２化合物層及びＢ層の（１００）面のピーク強度Ｉh（１００）を測定することにより、比Ｉh（１００）／Ｉc（２００）を算出した。その結果を、表７及び表８に示す。
【００７１】
〔残留応力〕
得られた試料について、Ｘ線回折装置を用いたｓｉｎ2ψ法により、第２化合物層及びＢ層の残留応力を測定した。残留応力は切削に関与する部位に含まれる任意の点３点の応力を測定し、その平均値（相加平均値）を第２化合物層又はＢ層の残留応力とした。その結果を、表７及び表８に示す。
【００７２】
【表７】
2020199589.tif 000009
【００７３】
【表８】
2020199589.tif 000010
【００７４】
得られた試料を用いて、以下の切削試験を行い、評価した。
【００７５】
［切削試験］
被削材：Ｓ５５Ｃ、
被削材形状：２００ｍｍ×１５０ｍｍ×７０ｍｍの板、
切削速度：２００ｍ/分、
１刃当たりの送り量：１．０ｍｍ/ｔｏｏｔｈ、
切り込み深さ：０．６ｍｍ、
切削幅：１５ｍｍ
クーラント：使用、
評価項目：試料が欠損（試料の切れ刃部に欠けが生じる）したとき、又は逃げ面摩耗幅が０．２０ｍｍに至ったときを工具寿命とし、工具寿命に至るまでの加工時間を測定した。また、加工時間が１０分のときの損傷形態をＳＥＭで観察した。なお、加工時間が１０分であるときの損傷形態が「チッピング」であるのは、加工を継続できる程度の欠けであったことを意味する。また、加工時間が長いことは、耐欠損性及び耐摩耗性に優れていることを意味する。得られた評価の結果を表９及び表１０に示す。
【００７６】
【表９】
2020199589.tif 000011
【００７７】
【表１０】
2020199589.tif 000012
【００７８】
表９及び表１０に示す結果より、発明品の加工時間は９０分以上であり、全ての比較品の加工時間よりも長かった。
【００７９】
以上の結果より、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させたことにより、発明品の工具寿命が長くなっていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明の被覆切削工具は、耐摩耗性及び耐欠損性に優れることにより、従来よりも工具寿命を延長できるので、その点で産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００８１】
１…基材、２…基材に近い側において、ｔ２＜ｔ１の関係を満たす交互積層構造、３…基材から離れた側において、ｔ１＜ｔ２の関係を満たす交互積層構造、４…被覆層、５…被覆切削工具、Iａ…基材に最も近い側の第１化合物層、Iｂ…基材から最も離れた側の第１化合物層、IIａ…基材に最も近い側の第２化合物層、IIｂ…基材から最も離れた側の第２化合物層。
【図１】
2020199589.tif 000013