(57)【要約】【課題】被削材として炭素鋼を用いる場合であっても、硬質被覆層の摩耗や剥離を確実に抑制することができ、工具寿命を延長できる切削工具を提供すること。【解決手段】炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体２の表面２ａに、硬質被覆層３として、第１の複合窒化物層１１と第２の複合窒化物層１２とが交互に計４層以上形成されており、前記第１の複合窒化物層１１は、少なくとも前記工具基体２の表面２ａに直接成膜され、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有し、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎで表した場合に、０．３≦Ｘ≦０．７（ただし、Ｘ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層からなり、前記第２の複合窒化物層１２は、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有し、組成式：（Ａｌ１−ａＣｒａ）Ｎで表した場合に、０．２≦ａ≦０．６（ただし、ａ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＣｒの複合窒化物層からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体の表面に、硬質被覆層として、第１の複合窒化物層と第２の複合窒化物層とが交互に計４層以上形成されており、
前記第１の複合窒化物層は、少なくとも前記工具基体の表面に直接成膜され、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有し、
組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎ
で表した場合に、０．３≦Ｘ≦０．７（ただし、Ｘ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層からなり、
前記第２の複合窒化物層は、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有し、
組成式：（Ａｌ１−ａＣｒａ）Ｎ
で表した場合に、０．２≦ａ≦０．６（ただし、ａ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＣｒの複合窒化物層からなることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
請求項１に記載の切削工具であって、
前記硬質被覆層の最外層が、前記第２の複合窒化物層とされていることを特徴とする切削工具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の切削工具であって、
前記硬質被覆層の全体としての平均層厚が、２〜５μｍであることを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体の表面に、複合窒化物層からなる硬質被覆層が形成された切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の切削工具として、例えば下記特許文献１に示されるような、炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体の表面に、該工具基体よりも硬度が高い硬質被覆層として、ＡｌとＴｉの複合窒化物層が形成されたドリル等が知られている。
この切削工具では、硬質被覆層に含まれるＡｌ成分により、該硬質被覆層の高温硬さや耐熱性が向上され、硬質被覆層に含まれるＴｉ成分により、該硬質被覆層の高温強度が向上されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平５−６７７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の切削工具においては、被削材として炭素鋼を切削する場合に、該炭素鋼以外の材料を切削する場合に比べて、摩擦熱等により高温となった硬質被覆層が被削材に付着するなどして摩耗や剥離しやすいことが問題となっていた。具体的に、例えばドリルにおいては、炭素鋼を切削した場合に、外周刃に隣接するマージン部分から硬質被覆層が摩耗したり剥離したりしやすく、マージン摩耗が生じやすかった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被削材として炭素鋼を用いる場合であっても、硬質被覆層の摩耗や剥離を確実に抑制することができ、工具寿命を延長できる切削工具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決して、前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明の切削工具は、炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体の表面に、硬質被覆層として、第１の複合窒化物層と第２の複合窒化物層とが交互に計４層以上形成されており、前記第１の複合窒化物層は、少なくとも前記工具基体の表面に直接成膜され、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有し、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎで表した場合に、０．３≦Ｘ≦０．７（ただし、Ｘ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層からなり、前記第２の複合窒化物層は、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有し、組成式：（Ａｌ１−ａＣｒａ）Ｎで表した場合に、０．２≦ａ≦０．６（ただし、ａ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＣｒの複合窒化物層からなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の切削工具では、炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体の表面に、第１の複合窒化物層及び第２の複合窒化物層が交互に計４層以上積層されて硬質被覆層が形成されている。
そして、第１の複合窒化物層が、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎで表した場合に、０．３≦Ｘ≦０．７（ただし、Ｘ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層（以下、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層と省略）からなり、このような（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層が、少なくとも工具基体の表面に直接成膜されているので、硬質被覆層と工具基体の表面との接合強度が安定的に高められることとなり、硬質被覆層の剥離が抑制される。
【０００８】
また、第２の複合窒化物層は、組成式：（Ａｌ１−ａＣｒａ）Ｎで表した場合に、０．２≦ａ≦０．６（ただし、ａ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＣｒの複合窒化物層（以下、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層と省略）からなり、このような（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層が、被削材に接触させられることで、当該被削材として炭素鋼を用いた場合に、切削時にこの炭素鋼に対して硬質被覆層は高温でも付着しにくくされて、硬質被覆層の摩耗や剥離が安定して抑制される。
【０００９】
具体的に、第１、第２の複合窒化物層に含まれるＡｌ成分により、硬質被覆層の高温硬さや耐熱性等が向上される。また、第１の複合窒化物層に含まれるＴｉ成分により、硬質被覆層の高温強度等が向上される。また、第２の複合窒化物層に含まれるＣｒ成分により、高温耐酸化性や耐溶着性等が向上される。
【００１０】
そして、上述した第１、第２の複合窒化物層は、それぞれの平均層厚が０．５μｍ以上とされているので、硬質被覆層の製造時に、各層において結晶成長が十分に促されるとともに、内部応力の発生が抑制されて、耐衝撃性が安定して高められる。
具体的に、上記平均層厚が０．５μｍ未満の場合は、製造時に各層において結晶が十分に成長しにくくなり、内部応力が大きくなりやすくなって、耐衝撃性が低減するおそれがある。
【００１１】
また、第１、第２の複合窒化物層は、それぞれの平均層厚が１．２５μｍ以下とされているので、硬質被覆層にその層厚方向に向けてクラックが大きく進展するようなことが防止される。具体的に、硬質被覆層にクラックが進展する場合においては、最外層から層厚方向に進んだクラックが、層間に達した後、当該層間に沿って層厚方向に垂直な方向に進みやすいことから、硬質被覆層を構成する各層の平均層厚が１．２５μｍ以下と小さく抑えられていることで、硬質被覆層が工具基体の表面から大きくまとまって剥離することが抑制されるとともに、工具基体の表面が外部に露出するようなことが防止される。
具体的に、上記平均層厚が１．２５μｍを超える場合は、クラックが硬質被覆層の層厚方向に大きく進展しやすくなるとともに、硬質被覆層が工具基体の表面から大きくまとまって剥離しやすくなって、工具基体の表面が露出しやすくなり、耐摩耗性が確保できなくなるおそれがある。
【００１２】
さらに、本発明では、第１、第２の複合窒化物層が、交互に計４層以上設けられているので、上述した各層の性能が長期にわたり維持されて、高品位な切削加工を安定して行うことが可能である。
【００１３】
具体的に、この切削工具では、硬質被覆層として、第１、第２の複合窒化物層がそれぞれ少なくとも２層以上設けられることから、たとえこれら第１、第２の複合窒化物層の一部が摩耗したり剥離したりしても、その層厚方向の内側から他の第１、第２の複合窒化物層が新たに露出されて、上述した効果（硬質被覆層の摩耗や剥離を抑制する効果、耐衝撃性を高める効果など）を、長期にわたり安定して得ることができる。
【００１４】
また、硬質被覆層が計４層以上で構成されることから、該硬質被覆層において層厚方向の内側へ向けてクラックが進展しようとする場合に、該クラックは、複数の層間を通過しない限り工具基体の表面に達することはなく、また前述の通りクラックは層間に沿って進展しやすいことから、クラックの層厚方向への進展が効果的に抑制される。つまり、硬質被覆層内に３つ以上の層間が設けられることで、クラックが該硬質被覆層を貫通して母材（工具基体）に達することが顕著に防止されている。
【００１５】
尚、本発明の上述した効果は、炭素鋼を被削材に用いた場合は勿論のこと、被削材として炭素鋼以外の材料を用いた場合にも、顕著に得ることができる。
【００１６】
このように、本発明によれば、被削材として炭素鋼を用いる場合であっても、硬質被覆層の摩耗や剥離を確実に抑制することができ、工具寿命を延長できるのである。
【００１７】
また、本発明の切削工具において、前記硬質被覆層の最外層が、前記第２の複合窒化物層とされていることとしてもよい。
【００１８】
この場合、被削材として炭素鋼を用いる場合に、該被削材に接触する硬質被覆層の最外層が（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層であるので、切削時に摩擦熱等により高温になっても炭素鋼に対して硬質被覆層が付着しにくくされて、硬質被覆層の摩耗や剥離がより顕著に抑制されることとなる。
【００１９】
また、本発明の切削工具において、前記硬質被覆層の全体としての平均層厚が、２〜５μｍであることとしてもよい。
【００２０】
この場合、硬質被覆層が工具基体の表面から広範囲に剥離するようなことが防止されつつ、前述した効果がより確実に得られることとなる。
具体的に、硬質被覆層の全体としての平均層厚が２μｍ未満の場合は、４層以上の第１、第２の複合窒化物層からなる硬質被覆層の各層の厚さが薄くなり、その薄くなった層において結晶が十分に成長しなかったり、内部応力が大きくなったりして、前述した効果が十分に得られなくなるおそれがある。
また、硬質被覆層の全体としての平均層厚が５μｍを超える場合は、硬質被覆層が工具基体の表面から広範囲にまとまって剥離しやすくなり、このような剥離が生じることで工具基体の表面が外部に露出した場合には、当該露出箇所から摩耗が顕著に進みやすくなるおそれがある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の切削工具によれば、被削材として炭素鋼を用いる場合であっても、硬質被覆層の摩耗や剥離を確実に抑制することができ、工具寿命を延長できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削工具の硬質被覆層を説明する縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の一実施形態に係る切削工具１について、図面を参照して説明する。
本実施形態の切削工具１は、例えば、炭素鋼からなる被削材の穴開けなどの切削加工に用いられるドリルやミニチュアドリルであり、少なくとも工具基体２における被削材との接触箇所に表面被覆が施された表面被覆切削工具である。
【００２４】
図１に示すように、この切削工具１は、炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体２と、該工具基体２の表面２ａに形成された硬質被覆層３と、を備えている。
【００２５】
硬質被覆層３は、第１の複合窒化物層１１と、第２の複合窒化物層１２とが交互に計４層以上積層されて形成されている。本実施形態では、工具基体２の表面２ａに、第１の複合窒化物層１１及び第２の複合窒化物層１２が各２層ずつ計４層設けられて、硬質被覆層３が形成されている。
【００２６】
第１の複合窒化物層１１は、少なくとも工具基体２の表面２ａに直接成膜されており、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有している。図示の例では、第１の複合窒化物層１１は、層厚方向（図１における上下方向）に間隔をあけて２層設けられており、そのうち一方の層（層厚方向の内側に配置される層）が工具基体２の表面２ａ上に直接成膜され、他方の層（層厚方向の外側に配置される層）が後述する第２の複合窒化物層１２上に成膜されている。
第１の複合窒化物層１１は、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎで表した場合に、０．３≦Ｘ≦０．７（ただし、Ｘ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層（（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層）からなる。
【００２７】
第２の複合窒化物層１２は、第１の複合窒化物層１１に成膜されており、０．５〜１．２５μｍの平均層厚を有している。図示の例では、第２の複合窒化物層１２は、層厚方向に間隔をあけて２層設けられており、これらが上述した２つの第１の複合窒化物層１１上にそれぞれ成膜されている。
第２の複合窒化物層１２は、組成式：（Ａｌ１−ａＣｒａ）Ｎで表した場合に、０．２≦ａ≦０．６（ただし、ａ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＣｒの複合窒化物層（（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層）からなる。
【００２８】
硬質被覆層３を構成する第１、第２の複合窒化物層１１、１２のうち、最外層（硬質被覆層３において層厚方向の外側（工具基体２の表面２ａとは反対側）の端部に位置する層）は、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層である第２の複合窒化物層１２とされている。すなわち、第１、第２の複合窒化物層１１、１２が交互に積層されてなる硬質被覆層３は、上記した計４層以外に、計６層や計８層等、各層１１、１２の合計が偶数とされているとともに、これら各層１１、１２の数が同一とされていることが好ましい。より望ましくは、本実施形態のように、硬質被覆層３は、第１、第２の複合窒化物層１１、１２が交互に計４層積層されたものがよい。
また、硬質被覆層３の全体としての平均層厚は、２〜５μｍの範囲内となっている。
【００２９】
本実施形態の硬質被覆層３は、例えば、下記の手順で工具基体２の表面２ａに作製されたものである。
アークイオンプレーティング装置を用い、その炉内に工具基体２を配設し、炉内をヒータ等の加熱手段により５００℃程度の温度に加熱した状態で、所定組成のＡｌ−Ｔｉ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に、電流：１００Ａの条件でアーク放電を発生させ、同時に炉内には反応ガスとして窒素ガス（Ｎ２）を導入して圧力：３．５Ｐａの反応雰囲気とし、工具基体２にはバイアス電圧：−３０Ｖを印加する。これにより、工具基体２の表面２ａに、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層からなる第１の複合窒化物層１１（最内層、すなわち硬質被覆層３において層厚方向の内側（工具基体２の表面２ａ側）の端部に位置する層）を蒸着形成する。
【００３０】
次いで、所定組成のＡｌ−Ｃｒ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に、電流：１００Ａの条件でアーク放電を発生させ、それ以外については、上述のものと同じ条件として、最内層として形成された上記第１の複合窒化物層１１上に、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層からなる第２の複合窒化物層１２を蒸着形成する。
【００３１】
同様に、上記第２の複合窒化物層１２上に、新たに第１の複合窒化物層１１を蒸着形成し、さらに当該第１の複合窒化物層１１上に、新たに第２の複合窒化物層１２を蒸着形成することで、工具基体２の表面２ａに計４層の（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層及び（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層からなる硬質被覆層３を形成する。
【００３２】
尚、硬質被覆層３を構成する各層１１、１２の平均層厚については、装置の稼働時間等により制御可能であり、本実施形態においては、各層１１、１２の狙い厚さをすべて１μｍとしている。つまり、硬質被覆層３全体としての狙い厚さは、４μｍである。
【００３３】
そして、このように製作された本実施形態の硬質被覆層３は、例えば、ビッカース硬さ：２９００Ｈｖ、酸化開始温度：１１００℃であった。一方、本実施形態とは異なる参考例（比較例）として製作した、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層の単層からなる硬質被覆層（狙い厚さ４μｍ）は、ビッカース硬さ：２８００Ｈｖ、酸化開始温度：８４０℃であった。すなわち、本実施形態で説明した計４層からなる硬質被覆層３は、従来の単層からなる硬質被覆層に比べて、硬度（高温硬さ）、耐熱性、高温強度に優れたものであり、被削材との摩擦熱等により高温となった場合でも、摩耗や剥離が起こりにくい性質を有している。
【００３４】
以上説明した本実施形態の切削工具１では、炭化タングステン基超硬合金からなる工具基体２の表面２ａに、第１の複合窒化物層１１及び第２の複合窒化物層１２が交互に計４層以上積層されて硬質被覆層３が形成されている。
そして、第１の複合窒化物層１１が、組成式：（Ａｌ１−ＸＴｉＸ）Ｎで表した場合に、０．３≦Ｘ≦０．７（ただし、Ｘ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層（（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層）からなり、このような（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層が、少なくとも工具基体２の表面２ａに直接成膜されているので、硬質被覆層３と工具基体２の表面２ａとの接合強度が安定的に高められることとなり、硬質被覆層３の剥離が抑制される。
【００３５】
また、第２の複合窒化物層１２は、組成式：（Ａｌ１−ａＣｒａ）Ｎで表した場合に、０．２≦ａ≦０．６（ただし、ａ値は原子比）を満足する平均組成のＡｌとＣｒの複合窒化物層（（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層）からなり、このような（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層が、被削材に接触させられることで、当該被削材として炭素鋼を用いた場合に、切削時にこの炭素鋼に対して硬質被覆層３は高温でも付着しにくくされて、硬質被覆層３の摩耗や剥離が安定して抑制される。
【００３６】
具体的に、第１、第２の複合窒化物層１１、１２に含まれるＡｌ成分により、硬質被覆層３の高温硬さや耐熱性等が向上される。また、第１の複合窒化物層１１に含まれるＴｉ成分により、硬質被覆層３の高温強度等が向上される。また、第２の複合窒化物層１２に含まれるＣｒ成分により、高温耐酸化性や耐溶着性等が向上される。
【００３７】
そして、上述した第１、第２の複合窒化物層１１、１２は、それぞれの平均層厚が０．５μｍ以上とされているので、硬質被覆層３の製造時に、各層１１、１２において結晶成長が十分に促されるとともに、内部応力の発生が抑制されて、耐衝撃性が安定して高められる。
具体的に、上記平均層厚が０．５μｍ未満の場合は、製造時に各層１１、１２において結晶が十分に成長しにくくなり、内部応力が大きくなりやすくなって、耐衝撃性が低減するおそれがある。
【００３８】
また、第１、第２の複合窒化物層１１、１２は、それぞれの平均層厚が１．２５μｍ以下とされているので、硬質被覆層３にその層厚方向に向けてクラックが大きく進展するようなことが防止される。具体的に、硬質被覆層３にクラックが進展する場合においては、最外層から層厚方向に進んだクラックが、層間に達した後、当該層間に沿って層厚方向に垂直な方向に進みやすいことから、硬質被覆層３を構成する各層１１、１２の平均層厚が１．２５μｍ以下と小さく抑えられていることで、硬質被覆層３が工具基体２の表面２ａから大きくまとまって剥離することが抑制されるとともに、工具基体２の表面２ａが外部に露出するようなことが防止される。
具体的に、上記平均層厚が１．２５μｍを超える場合は、クラックが硬質被覆層３の層厚方向に大きく進展しやすくなるとともに、硬質被覆層３が工具基体２の表面２ａから大きくまとまって剥離しやすくなって、工具基体２の表面２ａが露出しやすくなり、耐摩耗性が確保できなくなるおそれがある。
【００３９】
さらに、本実施形態では、第１、第２の複合窒化物層１１、１２が、交互に計４層以上設けられているので、上述した各層１１、１２の性能が長期にわたり維持されて、高品位な切削加工を安定して行うことが可能である。
【００４０】
具体的に、この切削工具１では、硬質被覆層３として、第１、第２の複合窒化物層１１、１２がそれぞれ少なくとも２層以上設けられることから、たとえこれら第１、第２の複合窒化物層１１、１２の一部が摩耗したり剥離したりしても、その層厚方向の内側から他の第１、第２の複合窒化物層１１、１２が新たに露出されて、上述した効果（硬質被覆層３の摩耗や剥離を抑制する効果、耐衝撃性を高める効果など）を、長期にわたり安定して得ることができる。
【００４１】
また、硬質被覆層３が計４層以上で構成されることから、該硬質被覆層３において層厚方向の内側へ向けてクラックが進展しようとする場合に、該クラックは、複数の層間を通過しない限り工具基体２の表面２ａに達することはなく、また前述の通りクラックは層間に沿って進展しやすいことから、クラックの層厚方向への進展が効果的に抑制される。つまり、硬質被覆層３内に３つ以上の層間が設けられることで、クラックが該硬質被覆層３を貫通して母材（工具基体２）に達することが顕著に防止されている。
【００４２】
尚、本実施形態において上述した効果は、炭素鋼を被削材に用いた場合は勿論のこと、被削材として炭素鋼以外の材料を用いた場合にも、顕著に得ることができる。
【００４３】
このように、本実施形態によれば、被削材として炭素鋼を用いる場合であっても、硬質被覆層３の摩耗や剥離を確実に抑制することができ、工具寿命を延長できるのである。特に、本実施形態のようにドリル（切削工具１）のマージン部分を硬質被覆層３により被覆した場合は、被削材として炭素鋼以外の材料を用いる際には勿論のこと、被削材に炭素鋼を用いる際においても、マージン摩耗を顕著に抑制することができ、工具寿命が延長される。
【００４４】
また、硬質被覆層３の最外層が、第２の複合窒化物層１２とされているので、下記の効果を奏する。
すなわち、被削材として炭素鋼を用いる場合に、該被削材に接触する硬質被覆層３の最外層が（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層であるので、切削時に摩擦熱等により高温になっても炭素鋼に対して硬質被覆層３が付着しにくくされて、硬質被覆層３の摩耗や剥離がより顕著に抑制されることとなる。
【００４５】
また、硬質被覆層３の全体としての平均層厚が、２〜５μｍであるので、下記の効果を奏する。
すなわち、硬質被覆層３が工具基体２の表面２ａから広範囲に剥離するようなことが防止されつつ、前述した効果がより確実に得られることとなる。
具体的に、硬質被覆層３の全体としての平均層厚が２μｍ未満の場合は、４層以上の第１、第２の複合窒化物層１１、１２からなる硬質被覆層３の各層１１、１２の厚さが薄くなり、その薄くなった層において結晶が十分に成長しなかったり、内部応力が大きくなったりして、前述した効果が十分に得られなくなるおそれがある。
また、硬質被覆層３の全体としての平均層厚が５μｍを超える場合は、硬質被覆層３が工具基体２の表面２ａから広範囲にまとまって剥離しやすくなり、このような剥離が生じることで工具基体２の表面２ａが外部に露出した場合には、当該露出箇所から摩耗が顕著に進みやすくなるおそれがある。
【００４６】
尚、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４７】
例えば、前述の実施形態では、硬質被覆層３が、第１、第２の複合窒化物層１１、１２が交互に計４層積層されてなるとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、硬質被覆層３は、工具基体２の表面２ａに第１、第２の複合窒化物層１１、１２が交互に計５層以上積層されて形成されていてもよい。
【００４８】
また、前述の実施形態では、硬質被覆層３の最外層が、第２の複合窒化物層１２とされているとしたが、これに限定されるものではなく、前記最外層を第１の複合窒化物層１１としても構わない。すなわち、硬質被覆層３を構成する各層１１、１２の合計（トータルの積層数）は、前述した偶数に限らず、奇数であっても構わない。ただし、前述の実施形態のように、硬質被覆層３の最外層を第２の複合窒化物層１２とした場合には、炭素鋼等の被削材に対して硬質被覆層３がより付着しにくくなって、該硬質被覆層３の摩耗や剥離が顕著に抑制されることから好ましい。
【００４９】
また、硬質被覆層３とは別で、該硬質被覆層３の層厚方向（図１における上下方向）の外側に、例えば第１、第２の複合窒化物層１１、１２よりも薄い層厚とされた外観装飾用の有色層（化粧層）を設けてもよい。
【００５０】
また、前述の実施形態では、切削工具１としてドリルを用いたが、これに限定されるものではない。すなわち、切削工具１は、ドリル以外の、例えばエンドミル、バイト等であってもよく、或いは、フライスカッター等の刃先交換式切削工具において、ホルダ（工具本体）に着脱可能に装着される切削インサート（切れ刃を有する超硬チップ）であってもよい。
【００５１】
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例及び尚書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５３】
[工具寿命確認試験]
本発明の実施例として、前述した実施形態で説明したドリル（切削工具１）を作製した。
具体的には、工具基体２として、三菱マテリアル株式会社製・型式：ＭＷＥ０６００ＭＡ（直径φ６ｍｍ）を用意した。そして、アークイオンプレーティング装置を用い、その炉内に炭化タングステン基超硬合金からなる上記工具基体２を配設し、炉内をヒータ等の加熱手段により５００℃程度の温度に加熱した状態で、まず、所定組成のＡｌ−Ｔｉ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に、電流：１００Ａの条件でアーク放電を発生させ、同時に炉内には反応ガスとして窒素ガス（Ｎ２）を導入して圧力：３．５Ｐａの反応雰囲気とし、工具基体２にはバイアス電圧：−３０Ｖを印加して、工具基体２の表面２ａに（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層からなる第１の複合窒化物層１１を蒸着形成した。
【００５４】
次いで、所定組成のＡｌ−Ｃｒ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に、電流：１００Ａの条件でアーク放電を発生させ、それ以外については、上述と同じ条件として、上記第１の複合窒化物層１１上に、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層からなる第２の複合窒化物層１２を蒸着形成した。
【００５５】
次いで、上記第２の複合窒化物層１２上に、上述した第１の複合窒化物層１１の蒸着条件と同じ条件で、新たな第１の複合窒化物層１１を蒸着形成した。
次いで、前記新たな第１の複合窒化物層１１上に、上述した第２の複合窒化物層１２の蒸着条件と同じ条件で、新たな第２の複合窒化物層１２を蒸着形成した。
このようにして、工具基体２の表面２ａに、（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層及び（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層を交互に計４層積層してなる硬質被覆層３を形成した。
【００５６】
また、硬質被覆層３を構成する各層１１、１２の平均層厚については、装置の稼働時間により制御して、各層１１、１２の狙い厚さをすべて１μｍとするとともに、硬質被覆層３全体としての狙い厚さを４μｍとした。このようにして作製された硬質被覆層３は、その層厚が４〜４．３μｍの範囲内であった。
【００５７】
一方、比較例として、工具基体２には上記実施例と同様に三菱マテリアル株式会社製・型式：ＭＷＥ０６００ＭＡ（直径φ６ｍｍ）を用い、炭化タングステン基超硬合金からなる上記工具基体２の表面２ａに、上記（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層と同様の組成を有する単層の硬質被覆層を形成したドリルを用意した。
具体的には、上述のアークイオンプレーティング装置を用い、炉内に工具基体２を配設して上述同様に加熱した状態で、所定組成のＡｌ−Ｔｉ合金がセットされたカソード電極（蒸発源）とアノード電極との間に、電流：１００Ａの条件でアーク放電を発生させ、同時に炉内には反応ガスとして窒素ガスを導入して圧力：４Ｐａの反応雰囲気とし、工具基体２にはバイアス電圧：−５０Ｖを印加して、工具基体２の表面２ａに（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層からなる単層の硬質被覆層を蒸着形成した。
また、この（Ａｌ，Ｔｉ）Ｎ層の狙い厚さは４μｍ（つまり硬質被覆層全体としても狙い厚さ４μｍ）とした。
【００５８】
そして、これら実施例及び比較例の各ドリルを用いて、各種材料からなる複数の被削材をそれぞれ切削加工し、性能及び工具寿命を確認した。尚、切削条件については、大阪機工製・立形マシニングセンタＰＣＶ４０を用い、切削速度（ｖｃ）：８０ｍ／ｍｉｎ、１回転あたりの送り（ｆｒ）：０．２ｍｍ／ｒｅｖ、穴あけ長さ（ｌｄ）：１９ｍｍ、切削油剤（外部給油）：塩素フリーエマルジョンとした。結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2014087858.tif 000003
【００６０】
表１に示す通り、被削材として炭素鋼（Ｓ５０Ｃ）を用いた場合において、実施例は、比較例に比べて工具寿命が２倍以上に延長することが確認された。尚、Ｓ５０Ｃについては、小径ドリルによる切削や高速切削も試験し、その結果いずれも実施例は、比較例に比べて工具寿命が延長された。また、被削材として炭素鋼以外の各種材料を用いた場合において、実施例は、比較例と同等の工具寿命が確保されることがわかった。
このように、本発明の実施例によれば、比較例と同様の性能（加工精度）を確保しつつ、特に被削材として炭素鋼を用いた場合において、顕著に工具寿命を延長できることがわかった。
【符号の説明】
【００６１】
１  切削工具
２  工具基体
２ａ  表面
３  硬質被覆層
１１  第１の複合窒化物層
１２  第２の複合窒化物層
【図１】
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