(57)【要約】  基材と、上記基材の表面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、Ａ層とＢ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層を含み、上記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎであり、上記Ｂ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎからなり、上記Ａ層は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなり、上記ドメイン領域は、上記マトリックス領域中で複数の部分に分散した状態で存在している領域であり、上記マトリックス領域は、上記ドメイン領域を構成する上記複数の部分のそれぞれを取り囲むように配置されている領域であり、上記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、上記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い、切削工具。ここで、ｘの範囲は０．５≦ｘ≦０．８であり、ｙの範囲は０．５≦ｙ≦０．７である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材の表面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、Ａ層とＢ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層を含み、
前記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎであり、
前記Ｂ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎからなり、
前記Ａ層は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなり、
前記ドメイン領域は、前記マトリックス領域中で複数の部分に分散した状態で存在している領域であり、
前記マトリックス領域は、前記ドメイン領域を構成する前記複数の部分のそれぞれを取り囲むように配置されている領域であり、
前記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、前記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い、切削工具。
ここで、ｘの範囲は０．５≦ｘ≦０．８であり、ｙの範囲は０．５≦ｙ≦０．７である。
【請求項２】
前記Ａ層の厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ以下である、請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記Ｂ層の厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記多層構造層の厚さが０．５μｍ以上３０μｍ以下である、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、切削工具に関する。本出願は、２０１８年８月２４日に出願した日本特許出願である特願２０１８−１５７４１８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、超硬合金等からなる切削工具を用いて、鋼及び鋳物等の切削加工が行われている。このような切削工具は、切削加工時において、その刃先が高温及び高応力等の過酷な環境に曝されるため、刃先の摩耗及び欠けが招来される。
したがって、刃先の摩耗及び欠けを抑制することが切削工具の寿命を向上させる上で重要である。【０００３】
切削工具の切削性能の改善を目的として、超硬合金等の基材の表面を被覆する被膜の開発が進められている。例えば、国際公開第２００６／０７０７３０号（特許文献１）には、基材と、上記基材の表面上に形成された被覆層とを含む表面被覆切削工具であって、上記被覆層はＡ層とＢ層とが交互にそれぞれ１層以上積層された交互層を含み、上記Ａ層はＡｌとＣｒとの窒化物からなり、上記Ｂ層はＴｉとＡｌとの窒化物からなる、表面被覆切削工具が開示されている。【０００４】
また、特開２００２−３３１４０８号公報（特許文献２）には、基体上に硬質皮膜、（ＴｉＳｉ）（ＮＢ）で示される化学組成からなる硬質層を少なくとも１層被覆された耐摩耗皮膜被覆工具であって、上記硬質層が相対的にＳｉに富む（ＴｉＳｉ）（ＮＢ）相と相対的にＳｉの少ない（ＴｉＳｉ）（ＮＢ）相とから構成され、上記Ｓｉに富む（ＴｉＳｉ）（ＮＢ）相がアモルファス相である、耐摩耗皮膜被覆工具が開示されている。【０００５】
さらに、Ｃ．  Ｔｒｉｔｒｅｍｍｅｌ  ｅｔ  ａｌ．、Ｓｕｒｆａｃｅ  ＆  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２４６  （２０１４）  ５７−６３（非特許文献１）には、カソードアーク蒸着法でＡｌＴｉＮの層とＡｌＣｒＢＮの層との多層膜を合成したことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００６／０７０７３０号
【特許文献２】特開２００２−３３１４０８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｃ．  Ｔｒｉｔｒｅｍｍｅｌ  ｅｔ  ａｌ．、「Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ａｎｄ  ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ａｌ−Ｔｉ−Ｎ／Ａｌ−Ｃｒ−Ｂ−Ｎ  ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ  ｆｉｌｍｓ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ  ｂｙ  ｃａｔｈｏｄｉｃ  ａｒｃ  ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ」、Ｓｕｒｆａｃｅ  ＆  Ｃｏａｔｉｎｇｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ２４６  （２０１４）  ５７−６３
【発明の概要】
【０００８】
本開示に係る切削工具は、
基材と、上記基材の表面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、Ａ層とＢ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層を含み、
上記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎであり、
上記Ｂ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎからなり、
上記Ａ層は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなり、
上記ドメイン領域は、上記マトリックス領域中で複数の部分に分散した状態で存在している領域であり、
上記マトリックス領域は、上記ドメイン領域を構成する上記複数の部分のそれぞれを取り囲むように配置されている領域であり、
上記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、上記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い。ここで、ｘの範囲は０．５≦ｘ≦０．８であり、ｙの範囲は０．５≦ｙ≦０．７である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】図１Ａは、本実施形態に係る切削工具における被膜の断面の走査透過型電子顕微鏡の写真である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａにおける領域１ｂをＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭを用いた分析法によって線分析した結果を示すグラフである。
【図１Ｃ】図１Ｃは、図１Ａにおける領域１ｂをＥＥＬＳ法によって線分析した結果を示すグラフである。
【図２】図２は、本実施形態に係る切削工具に対する比較例における被膜の断面の透過型電子顕微鏡の写真である。
【図３Ａ】図３Ａは、本実施形態に係る切削工具における被膜の断面の走査透過型電子顕微鏡の写真である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａにおける領域３ｂをＥＥＬＳ法によって線分析した結果を示すグラフである。
【図４】図４は、切削工具の一態様を例示する斜視図である。
【図５】図５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６】図６は、本実施形態におけるＡ層の拡大模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[本開示が解決しようとする課題]
例えば、特許文献２に記載の耐摩耗皮膜被覆工具は、皮膜にアモルファス層を含むため硬度が低く、切削工具の性能に改善の余地がある。また、当該耐摩耗皮膜被覆工具は、（ＴｉＳｉ）（ＮＢ）相を含むため残留応力が高くなる傾向があり、基材と皮膜との密着性に改善の余地がある。
【００１１】
さらに、近年はより高効率な（送り速度が大きい）切削加工が求められており、更なる耐摩耗性の向上が期待されている。
【００１２】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐摩耗性に優れる切削工具を提供することを目的とする。
【００１３】
[本開示の効果]
上記によれば、耐摩耗性に優れる切削工具を提供することが可能になる。
【００１４】
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【００１５】
［１］本開示に係る切削工具は、
基材と、上記基材の表面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、Ａ層とＢ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層を含み、
上記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎであり、
上記Ｂ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎからなり、
上記Ａ層は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなり、
上記ドメイン領域は、上記マトリックス領域中で複数の部分に分散した状態で存在している領域であり、
上記マトリックス領域は、上記ドメイン領域を構成する上記複数の部分のそれぞれを取り囲むように配置されている領域であり、
上記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、上記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い。ここで、ｘの範囲は０．５≦ｘ≦０．８であり、ｙの範囲は０．５≦ｙ≦０．７である。
【００１６】
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、優れた耐摩耗性を有することが可能になる。
【００１７】
［２］上記Ａ層の厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ以下である。このように規定することで、多層構造層で発生したクラックの進展を抑制することが可能になる。
【００１８】
［３］上記Ｂ層の厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ以下である。このように規定することで、多層構造層で発生したクラックの進展を抑制することが可能になる。
【００１９】
［４］上記多層構造層の厚さが０．５μｍ以上３０μｍ以下である。このように規定することで、優れた耐摩耗性に加えて、優れた耐欠損性を有することが可能になる。
【００２０】
[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、本実施形態はこれに限定されるものではない。本明細書において「Ａ〜Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において、例えば「ＴｉＣ」等のように、構成元素の組成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比（元素比）を含むものとする。このとき上記化学式は、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。例えば「ＴｉＣ」の化学式には、化学量論組成「Ｔｉ１Ｃ１」のみならず、例えば「Ｔｉ１Ｃ０．８」のような非化学量論組成も含まれる。このことは、「ＴｉＣ」以外の化合物の記載についても同様である。
【００２１】
≪表面被覆切削工具≫
本開示に係る切削工具は、
基材と、上記基材の表面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、Ａ層とＢ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層を含み、
上記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎ（０．５≦ｘ≦０．８）であり、
上記Ｂ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎ（０．５≦ｙ≦０．７）からなり、
上記Ａ層は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなり、
上記ドメイン領域は、上記マトリックス領域中に複数の部分に分かれ、分散した状態で存在している領域であり、
上記マトリックス領域は、上記ドメイン領域を構成する上記複数の領域のそれぞれを取り囲むように配置されている領域であり、
上記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、上記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い。
【００２２】
本実施形態の表面被覆切削工具（以下、単に「切削工具」という場合がある。）は、基材と、上記基材を被覆する被膜とを備える。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。
【００２３】
図４は、切削工具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１０は、例えば、旋削加工用刃先交換型切削チップとして用いられる。上記切削工具１０は、すくい面１と、逃げ面２と、上記すくい面１と上記逃げ面２とが交差する刃先稜線部３とを有する。すなわち、すくい面１と逃げ面２とは、刃先稜線部３を挟んで繋がる面である。刃先稜線部３は、切削工具１０の切刃先端部を構成する。
【００２４】
＜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（ＷＣ）基超硬合金、ＷＣの他にＣｏを含む超硬合金、ＷＣの他にＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加した超硬合金等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ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（ｃＢＮ焼結体）及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。上記基材は、超硬合金、サーメット及びｃＢＮ焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことがより好ましい。
【００２５】
これらの各種基材の中でも、特にＷＣ基超硬合金又はｃＢＮ焼結体を選択することが好ましい。その理由は、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。
【００２６】
基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素又はη相と呼ばれる異常相を含んでいても本実施形態の効果は示される。なお、本実施形態で用いる基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。例えば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、ｃＢＮ焼結体の場合には表面硬化層が形成されていてもよく、このように表面が改質されていても本実施形態の効果は示される。
【００２７】
切削工具が、刃先交換型切削チップである場合、基材は、チップブレーカーを有するものも、有さないものも含まれる。刃先の稜線部分の形状は、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もの）、ネガランド（面取りをしたもの）、ホーニングとネガランドを組み合わせたものの中で、いずれのものも含まれる。
【００２８】
＜被膜＞
本実施形態に係る被膜２０は、Ａ層１２１とＢ層１２２とが基材１１側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層１２を含む（例えば、図５）。「被膜」は、上記基材の少なくとも一部（例えば、切削加工時に被削材と接する部分）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。
【００２９】
上記被膜の厚さは、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１０μｍ以下であることがより好ましい。ここで、被膜の厚さとは、被膜を構成する層それぞれの厚さの総和を意味する。「被膜を構成する層」としては、例えば、後述する多層構造層、下地層及び最外層等が挙げられる。上記被膜の厚さは、例えば、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにおける任意の１０点を測定し、測定された１０点の厚さの平均値をとることで求めることが可能である。後述する多層構造層、下地層、最外層等のそれぞれの厚さを測定する場合も同様である。走査透過型電子顕微鏡としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＭ−２１００Ｆ（商品名）が挙げられる。
【００３０】
（多層構造層）
本実施形態に係る多層構造層は、Ａ層とＢ層とを含む。上記多層構造層は、上記Ａ層と上記Ｂ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層されている。ここで、上記多層構造層１２の基材１１側は上記Ａ層１２１から開始することが好ましい（例えば、図５）。このようにすることで、微細構造化したＡ層の上にＢ層が積層され、Ｂ層の微細構造化が促進される。
【００３１】
上記多層構造層は、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、下地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。上記多層構造層は、その上に最外層等の他の層が設けられていてもよい。また、上記多層構造層は、上記被膜の最外層（最表面層）であってもよい。
【００３２】
上記多層構造層において、上記Ａ層と上記Ｂ層とを一つの繰返し単位とした場合、繰返し単位の数は、２〜１００００であることが好ましく、２〜３０００であることがより好ましい。繰返し単位の数は、例えば、以下の式から算出することができる。
（繰返し単位の数）＝（多層構造層の厚さ）／（Ａ層とＢ層との合計厚さ）
【００３３】
上記繰返し単位の厚さ（上記Ａ層と上記Ｂ層との合計厚さ）は、０．４ｎｍ以上６μｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上４μｍ以下であることがより好ましく、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが更に好ましい。
【００３４】
上記多層構造層の厚さは、０．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上１０μｍ以下であることが更に好ましい。
【００３５】
（Ａ層）
本実施形態に係るＡ層１２１は、ドメイン領域３１とマトリックス領域３２とからなる（例えば、図６）。すなわち、上記Ａ層は、微細構造を有する。ここで「ドメイン領域」とは、後述するマトリックス領域中に複数の部分に分かれ、分散した状態で存在している領域を意味する。すなわち、上記ドメイン領域は、上記マトリックス領域中で複数の部分に分散した状態で存在している。また、上記ドメイン領域は、上記Ａ層において複数の領域に分かれて配置される領域と把握することもできる。なお、上述の「分散した状態」は、ドメイン領域が互いに接触しているものを排除するものではない。すなわち、各ドメイン領域は、互いに接していてもよいし、離合していてもよい。
【００３６】
「マトリックス領域」とは上記Ａ層の母体となる領域であり、ドメイン領域以外の領域を意味する。言い換えると、上記マトリックス領域は、上記ドメイン領域を構成する複数の領域（上記複数の部分）のそれぞれを取り囲むように配置されている領域である。本実施形態の他の側面において、上記マトリックス領域の大部分は、上記ドメイン領域を構成する複数の領域のそれぞれを取り囲むように配置されている領域と把握することもできる。また、上記マトリックス領域の大部分は、上記ドメイン領域を構成する複数の領域の間に配置されていると把握することもできる。
【００３７】
上記ドメイン領域及び上記マトリックス領域は、例えば、走査透過型電子顕微鏡の低角度散乱暗視野法（ＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ：Ｌｏｗ−Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた分析によってそれぞれ特定することができる。ＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭを用いた分析から得られる断面ＳＴＥＭ像は、原子番号の大きな原子及び歪が存在する領域をより明るく表す。具体的には、まず被膜の厚さの測定時と同様に切削工具を切断し、その切断面を研磨することにより、基材と被膜とが含まれる長さ２．５ｍｍ×幅０．５ｍｍ×厚さ０．１ｍｍの切片を作製する。この切片に対し、イオンスライサ装置（商品名：「ＩＢ−０９０６０ＣＩＳ」、日本電子株式会社製）を用い、切片の厚さが５０ｎｍ以下となるまで加工することにより測定試料を得る。さらに、この測定試料に対し、ＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭを用いた分析によって図１Ａに示すような断面ＳＴＥＭ像を得る。このときの測定倍率は、例えば２００万倍が挙げられる。図１Ａの領域１ｂでは、暗い領域（マトリックス領域）が明るい領域（ドメイン領域）のそれぞれを取り囲むように配置されていることが視覚的に確認できる。本実施形態においてＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭを用いた分析には、例えば、ＳＴＥＭ装置（商品名：「ＪＥＭ−２１００Ｆ」、日本電子株式会社製）を加速電圧２００ｋＶの条件下で用いることができる。このＳＴＥＭ装置には、球面収差補正装置（ＣＥＳＣＯＲ、ＣＥＯＳ  ＧｍｂＨ製）が搭載されている。
【００３８】
次に、図１Ｂの上側の写真に示すように、断面ＳＴＥＭ像におけるＡ層に対応する領域（図１Ａの領域１ｂ）において、Ａ層とＢ層との界面に平行な方向で当該Ａ層に沿って、２ｎｍ幅でＡ層の原子および歪などに起因する明るさを、ＬＡＡＤＦ強度プロファイルとして測定する。図１Ｂの下側には、この測定によって得られた上記強度プロファイルの結果を示している。図１Ｂにおいて上記強度プロファイルは、Ｘ軸（横軸）を上記Ａ層上の測定開始点からの距離とし、Ｙ軸（縦軸）を強度（原子に起因する明るさ）とした折れ線グラフとして表される。
【００３９】
図１Ｂの折れ線グラフが示すように、本実施形態に係る切削工具では、上記強度プロファイルに凹凸の繰返しパターンがあれば、ドメイン領域及びマトリックス領域が存在すると判定する。このとき、ＬＡＡＤＦ強度のピーク部分がドメイン領域であり、ＬＡＡＤＦ強度の谷の部分がマトリックス領域であると判断できる。さらに、上述した断面ＳＴＥＭ像（例えば、図１Ａの領域１ｂ）と、上記強度プロファイルにおける凹凸の繰り返しパターンとを照合することで、ドメイン領域及びマトリックス領域をより明確に判断できる。
【００４０】
上記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎ（０．５≦ｘ≦０．８）である。ここで、「Ａ層の平均組成」とは、ドメイン領域とマトリックス領域とを区別することなく、Ａ層全体における組成を意味する。Ａ層の平均組成は、例えば、以下のようにして求めることができる。各Ａ層の中央部をＴＥＭ−ＥＥＬＳ（観察倍率：２００万倍）で線分析し、ＡｌとＣｒとの組成比を算出する。
【００４１】
ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎにおけるｘは、０．５以上０．８以下であり、０．６以上０．７以下であることが好ましい。すなわち、ｘの範囲は０．５≦ｘ≦０．８であり、０．６≦ｘ≦０．７であることが好ましい。
【００４２】
上記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、上記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い。このようにすることで、耐摩耗性に加えて耐欠損性にも優れる。Ｃｒの組成比は、例えば、走査透過型電子顕微鏡の電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｅｎｅｒｇｙ  ｌｏｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた分析によって求めることができる。具体的には、まず上述のＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭに用いる測定試料と同様の方法によって、測定試料を準備する。さらに、この測定試料に対し、ＳＴＥＭを用いた分析によって図１Ａに示すような断面ＳＴＥＭ像を得る。本実施形態においてＳＴＥＭを用いた分析には、例えば、ＳＴＥＭ装置（商品名：「ＪＥＭ−２１００Ｆ」、日本電子株式会社）を加速電圧２００ｋＶの条件下で用いることができる。測定によって得られたＳＴＥＭ像において、Ａ層とＢ層との界面に平行な方向で上記Ａ層に沿ってＣｒに対応する強度プロファイルをＥＥＬＳ法によって測定する。この場合、Ｃｒの強度プロファイルにおいて、高い領域がドメイン領域であり、相対的に低い領域がマトリックス領域と判断できる（例えば、図１Ｃ）。
【００４３】
上記Ａ層の厚さは、０．２ｎｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、０．５ｎｍ以上２μｍ以下であることがより好ましく、１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが更に好ましい。上記Ａ層の厚さは、上述したＥＥＬＳを用いた分析によって求めることができる。具体的には、測定によって得られたＳＴＥＭ像において、上記多層構造層の積層方向に平行な方向（図３Ａの領域３ｂ）に沿ってＣｒとＴｉとに対応する強度プロファイルを測定する。図３Ｂの下側には、この測定によって得られた上記強度プロファイルの結果を示している。図３Ｂにおいて上記強度プロファイルは、Ｘ軸（横軸）を上記多層構造層上の測定開始点からの距離とし、Ｙ軸（縦軸）を強度（原子に起因する明るさ）とした折れ線グラフとして表される。得られたグラフにおいて、Ｃｒに対応する折れ線グラフと、Ｔｉに対応する折れ線グラフとの交点間のＸ軸における距離を各層の厚さとする。本実施形態において、ＣｒはＡ層にのみ存在することから、Ｃｒの組成比がＴｉの組成比よりも高い部分における当該交点間のＸ軸における距離がＡ層の厚さに相当する。このようにして求められた各Ａ層の厚さを少なくとも４か所算出し、それらの平均値をＡ層の厚さとする。
【００４４】
上記Ａ層は、ホウ素を含むドロップレットを有していてもよい。後述するように本実施形態に係る切削工具の製造方法は、ドメイン領域及びマトリックス領域を形成するために、Ａ層の原料として微量のホウ素（Ｂ）を含む。そのため、ホウ素を含むドロップレットが上記Ａ層に形成されうる。当該ドロップレットは、Ａ層の原料に由来するためホウ素の他にもＡｌ、Ｃｒを含みうる。Ａ層におけるドロップレットの分析は、例えば以下の方法で行うことが可能である。まず切削工具を切断し、その切断面を集束イオンビーム装置、クロスセクションポリッシャ装置等を用いて研磨する。その後、研磨された当該切断面について、走査電子顕微鏡に付帯のＥＤＸで組成分析する。
【００４５】
（Ｂ層）
本実施形態に係るＢ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎ（０．５≦ｙ≦０．７）からなる。上記Ｂ層におけるＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎの組成は、上述したＡ層の平均組成を求める方法と同様の方法によって求めることが可能である。
【００４６】
ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎにおけるｙは、０．５以上０．７以下であり、０．５５以上０．６５以下であることが好ましい。すなわち、ｙの範囲は０．５≦ｙ≦０．７であり、０．５５≦ｙ≦０．６５であることが好ましい。
【００４７】
本実施形態において、Ｂ層は、微細構造を有することが好ましい。上記微細構造は、粒子状の構造（ドメイン領域のみを含む構造）であってもよいし、いわゆる海島構造（ドメイン領域とマトリックス領域とを含む構造）であってもよい。Ｂ層が微細構造を有するか否かは、例えば、上述した方法と同様の手法で得られたＳＴＥＭ像を観察することで判定できる。なお、上記Ｂ層が海島構造を有する場合、上記Ｂ層におけるＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎの組成は、Ｂ層全体における平均組成を意味する。
【００４８】
上記Ｂ層の厚さは、０．２ｎｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、０．５ｎｍ以上２μｍ以下であることがより好ましく、１ｎｍ以上０．１μｍ以下であることが更に好ましい。上記Ｂ層の厚さは、上述した上記Ａ層の厚さの場合と同様、ＥＥＬＳを用いた分析によって求めることができる。ここで、ＴｉはＢ層にのみ存在することから、Ｔｉの組成比がＣｒの組成比よりも高い部分における当該交点間のＸ軸における距離がＢ層の厚さに相当することになる。このようにして求められた各Ｂ層の厚さを少なくとも４か所算出し、それらの平均値をＢ層の厚さとする。
【００４９】
（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。上記他の層は、上記多層構造層とは組成が異なっていてもよいし、同じであってもよい。他の層としては、例えば、ＴｉＮ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＢＮ層、Ａｌ２Ｏ３層等を挙げることができる。なお、その積層の順も特に限定されない。例えば、上記他の層としては、上記基材と上記多層構造層との間に設けられている下地層、上記多層構造層の上に設けられている最外層等が挙げられる。上記他の層の厚さは、本実施形態の効果を損なわない範囲において、特に制限はないが例えば、０．１μｍ以上２μｍ以下が挙げられる。
【００５０】
≪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、
上記基材を準備する工程（以下、「第１工程」という場合がある。）と、
物理的蒸着法を用いて上記基材の上に上記Ａ層と上記Ｂ層とを交互にそれぞれ１層以上積層することによって上記多層構造層を形成する工程（以下、「第２工程」という場合がある。）と、
を含む。
【００５１】
物理蒸着法とは、物理的な作用を利用して原料（「蒸発源」、「ターゲット」ともいう。）を気化し、気化した原料を基材等の上に付着させる蒸着方法である。特に、本実施形態で用いる物理的蒸着法は、カソードアークイオンプレーティング法、バランスドマグネトロンスパッタリング法及びアンバランスドマグネトロンスパッタリング法からなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。なかでも、原料となる元素のイオン化率の高いカソードアークイオンプレーティング法がより好ましい。カソードアークイオンプレーティング法を用いる場合、被膜を形成する前に、基材の表面に対して金属のイオンボンバード洗浄処理が可能であるので、洗浄時間を短縮することもできる。
【００５２】
カソードアークイオンプレーティング法は、装置内に基材を設置するとともにカソードとしてターゲットを設置した後、このターゲットに高電流を印加してアーク放電を生じさせる。これにより、ターゲットを構成する原子を蒸発させイオン化させて、負のバイアス電圧を印可した基材上に堆積させて被膜を形成する。
【００５３】
バランスドマグネトロンスパッタリング法は、装置内に基材を設置するとともに平衡な磁場を形成する磁石を備えたマグネトロン電極上にターゲットを設置し、マグネトロン電極と基材との間に高周波電力を印加してガスプラズマを発生させる。このガスプラズマの発生により生じたガスのイオンをターゲットに衝突させてターゲットから放出された原子をイオン化させ、基材上に堆積させることにより被膜を形成する。
【００５４】
アンバランスドマグネトロンスパッタリング法は、上記バランスドマグネトロンスパッタリング法におけるマグネトロン電極により発生する磁場を非平衡にすることにより、被膜を形成する。
【００５５】
＜第１工程：基材を準備する工程＞
第１工程では基材を準備する。例えば、基材として超硬合金基材が準備される。超硬合金基材は、市販のものを用いてもよく、一般的な粉末冶金法で製造してもよい。一般的な粉末冶金法で製造する場合、例えば、ボールミル等によってＷＣ粉末とＣｏ粉末等とを混合して混合粉末を得る。該混合粉末を乾燥した後、所定の形状に成形して成形体を得る。さらに該成形体を焼結することにより、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金（焼結体）を得る。次いで該焼結体に対して、ホーニング処理等の所定の刃先加工を施すことにより、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金からなる基材を製造することができる。第１工程では、上記以外の基材であっても、この種の基材として従来公知のものであればいずれも準備可能である。
【００５６】
＜第２工程：多層構造層を形成する工程＞
第２工程では、Ａ層とＢ層とが交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層が形成される。その方法としては、形成しようとするＡ層及びＢ層の組成に応じて、各種の方法が用いられる。例えば、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ及びホウ素等の粒径をそれぞれ変化させた合金製ターゲットを使用する方法、それぞれ組成の異なる複数のターゲットを使用する方法、成膜時に印可するバイアス電圧をパルス電圧とする方法、成膜時にガス流量を変化させる方法、又は、成膜装置において基材を保持する基材ホルダの回転速度を調整する方法等を挙げることができる。これらの方法を組み合わせて多層構造層を形成することもできる。
【００５７】
例えば、第２工程は、次のようにして行なうことができる。まず、成膜装置のチャンバ内に、基材として任意の形状のチップを装着する。例えば、基材を、成膜装置のチャンバ内において中央に回転可能に備え付けられた回転テーブル上の基材ホルダの外表面に取り付ける。基材ホルダには、バイアス電源を取り付ける。上記基材をチャンバ内の中央で回転させた状態で、反応ガスとして窒素を導入する。さらに、基材を温度４００〜７００℃に、反応ガス圧を１．０〜５．０Ｐａに、バイアス電源の電圧を−３０〜−８００Ｖの範囲にそれぞれ維持し、又はそれぞれを徐々に変化させながらＡ層形成用の蒸発源及びＢ層形成用の蒸発源にそれぞれ１００〜２００Ａのアーク電流を供給する。これにより、Ａ層形成用の蒸発源及びＢ層形成用の蒸発源からそれぞれ金属イオンを発生させ、所定の時間が経過したところでアーク電流の供給を止めて、基材の表面上に多層構造層を形成する。このとき多層構造層は、上述した組成を有するＡ層及びＢ層を、所定の厚さを有するように基材の回転速度を制御しながら、それぞれ１層ずつ交互に積層することによって作製する。さらに、成膜時間を調節することにより、多層構造層の厚さが所定範囲になるように調整する。
【００５８】
このとき、Ａ層の蒸発源に由来する元素が初めに基材上に付着され、Ａ層の微細構造（ドメイン領域、マトリックス領域）が形成される。その後、Ｂ層の蒸発源に由来する元素が上記Ａ層の上に付着されることによって、Ａ層の微細構造に誘因されてＢ層も微細構造化すると本発明者らは考えている。製法上、Ｂ層の蒸発源に由来する元素が先に基材上に付着されるものも存在する。しかし、上述の微細構造化が起きないため、上記Ｂ層ではなく、上記Ｂ層と組成が類似している下地層が基材上に形成されていると把握することができる。
【００５９】
上記第２工程において、Ａ層の原料は、Ａｌ、Ｃｒ及びホウ素を含む。従来、被膜の摺動特性を向上させるため、原料にホウ素（例えば、１０ａｔ％以上）を添加していた（非特許文献１）。しかし、本実施形態では、Ａ層においてドメイン領域及びマトリックス領域を形成するためにＡ層の原料として微量のホウ素（例えば、１０ａｔ％未満）を添加する点で従来技術とは異なる。Ａ層の原料として、Ａｌ及びＣｒの他にホウ素が含まれていると、ＰＶＤ法によって基材に付着する過程で、ＡｌとＣｒとの分離が起きて、Ｃｒに富むドメイン領域と、Ａｌに富むマトリックス領域が形成される、と本発明者らは考えている。
【００６０】
上記ホウ素の含有割合（原子数比）は、Ａ層の原料全体を１とした場合、０．０１以上０．１未満であることが好ましく、０．０３以上０．０７以下であることがより好ましく、０．０３以上０．０５以下であることが更に好ましい。ホウ素の含有割合をこのようにすることによって、ドメイン領域及びマトリックス領域が効率よく形成される。また、硬度が高いＡ層を形成することができる。
なお、ホウ素は通常、金属元素と非金属元素との中間の性質を示す半金属として捉えられるが、本実施形態においては、自由電子を有する元素を金属であるとみなしてホウ素を金属元素の範囲に含むものとする。
【００６１】
上記Ａｌの含有割合（原子数比）は、Ａ層の原料全体を１とした場合、０．５〜０．８であることが好ましく、０．５５〜０．７５であることがより好ましい。
【００６２】
上記Ｃｒの含有割合（原子数比）は、Ａ層の原料全体を１とした場合、０．２〜０．５であることが好ましく、０．２〜０．４であることがより好ましい。
【００６３】
上記第２工程において、Ｂ層の原料は、Ａｌ及びＴｉを含む。上記Ａｌの含有割合（原子数比）は、Ｂ層の原料全体を１とした場合、０．５〜０．７であることが好ましく、０．５５〜０．７であることがより好ましい。
【００６４】
上記Ｔｉの含有割合（原子数比）は、Ｂ層の原料全体を１とした場合、０．３〜０．５であることが好ましく、０．３〜０．４５であることがより好ましい。
【００６５】
多層構造層を形成した後、被膜に圧縮残留応力を付与してもよい。靭性が向上するからである。圧縮残留応力は、例えばブラスト法、ブラシ法、バレル法、イオン注入法等によって付与することができる。
【００６６】
＜その他の工程＞
本実施形態に係る製造方法では、上述した工程の他にも、基材と上記多層構造層との間に下地層を形成する下地層被覆工程、上記多層構造層の上に最外層を形成する最外層被覆工程及び表面処理する工程等を適宜行ってもよい。上述の下地層及び最外層等の他の層を形成する場合、従来の方法によって他の層を形成してもよい。具体的には、例えば、上述したＰＶＤ法によって上記他の層を形成することが挙げられる。表面処理をする工程としては、例えば、応力を付与する弾性材にダイヤモンド粉末を担持させたメディアを用いた表面処理等が挙げられる。上記表面処理を行う装置としては、例えば、株式会社不二製作所製のシリウスＺ等が挙げられる。
【００６７】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
（付記１）
基材と、前記基材の表面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、Ａ層とＢ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層を含み、
前記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎ（０．５≦ｘ≦０．８）であり、
前記Ｂ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎ（０．５≦ｙ≦０．７）からなり、
前記Ａ層は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなり、
前記ドメイン領域は、前記マトリックス領域中に複数の部分に分かれ、分散した状態で存在している領域であり、
前記マトリックス領域は、前記ドメイン領域を構成する前記複数の領域のそれぞれを取り囲むように配置されている領域であり、
前記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、前記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い、表面被覆切削工具。
（付記２）
前記Ａ層は、その厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ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Ｂ層は、その厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ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）
前記多層構造層は、その厚さが０．５μｍ以上３０μｍ以下である、付記１から付記３のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【実施例】
【００６８】
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。【００６９】
≪切削工具の作製≫
＜基材の準備＞
まず、被膜を形成させる対象となる基材として、表面被覆フライス加工用超硬チップ（ＪＩＳ規格、Ｐ３０相当超硬合金、ＳＥＭＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ−Ｇ）を準備した（基材を準備する工程）。【００７０】
＜被膜の作製＞
上記基材の表面上に、表１〜表３に示されるＡ層及びＢ層を含む多層構造層を形成することによって、被膜を作製した。以下、多層構造層の作製方法について説明する。【００７１】
（多層構造層の作製）
実施例１〜２１及び比較例１〜９においては、基材をチャンバ内の中央で回転させた状態で、反応ガスとして窒素を導入した。さらに、基材を温度５００℃に、反応ガス圧を２．０Ｐａに、バイアス電源の電圧を−３０Ｖ〜−８００Ｖの範囲の一定値にそれぞれ維持し、又はそれぞれを徐々に変化させながらＡ層形成用の蒸発源及びＢ層形成用の蒸発源にそれぞれ１００Ａのアーク電流を供給した。これにより、Ａ層形成用の蒸発源及びＢ層形成用の蒸発源からそれぞれ金属イオンを発生させ、所定の時間が経過したところでアーク電流の供給を止めて、基材の表面上に表１に示す組成の多層構造層を形成した。ここで、Ａ層形成用の蒸発源及びＢ層形成用の蒸発源は、それぞれ表１〜３に記載の原料組成のものを用いた。このとき多層構造層は、表１〜３に示す組成を有するＡ層及びＢ層を、表１に示す厚さを有するように基材の回転速度を調整しながら、それぞれ１層ずつ交互に積層することによって作製した。【００７２】
比較例１についてはＢ層に相当する層としてＴｉＮ層を作製した。また、比較例１〜７については、Ａ層形成用の蒸発源にホウ素を含まないものを用いた。【００７３】
以上の工程によって、実施例１〜２１及び比較例１〜９の切削工具を作製した。【００７４】
【表１】
2020039735.tif 000003
【００７５】
【表２】
2020039735.tif 000004
【００７６】
【表３】
2020039735.tif 000005
【００７７】
≪切削工具の特性評価≫
上述のようにして作製した試料（実施例１〜２１及び比較例１〜９）の切削工具を用いて、以下のように、切削工具の各特性を評価した。【００７８】
＜被膜の厚さ（多層構造層の厚さ）の測定＞
被膜の厚さ（すなわち、多層構造層の厚さ）は、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）（日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＭ−２１００Ｆ）を用いて、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにおける任意の１０点を測定し、測定された１０点の厚さの平均値をとることで求めた。結果を表１〜表３に示す。【００７９】
また、実施例１〜２１及び比較例１〜９において、被膜をＳＴＥＭで観察したところ、多層構造層は、Ａ層及びＢ層のそれぞれが交互に積層された多層構造を形成していることが分かった（図１Ａ及び図２）。【００８０】
＜Ａ層及びＢ層の厚さの測定＞
Ａ層及びＢ層それぞれの厚さは、ＥＥＬＳを用いた分析によって求めた。具体的には、上述の測定によって得られたＳＴＥＭ像において、上記多層構造層の積層方向に平行な方向（図３Ａの領域３ｂ）に沿ってＣｒとＴｉとに対応する強度プロファイルを測定した。例えば、図３Ｂの下側には、この測定によって得られた上記強度プロファイルの結果を示している。図３Ｂにおいて上記強度プロファイルは、Ｘ軸（横軸）を上記多層構造層上の測定開始点からの距離とし、Ｙ軸（縦軸）を強度（原子に起因する明るさ）とした折れ線グラフとして表される。得られたグラフにおいて、Ｃｒに対応する折れ線グラフと、Ｔｉに対応する折れ線グラフとの交点間の距離をＡ層及びＢ層それぞれの厚さとした。ここで、ＣｒはＡ層にのみ存在することから、Ｃｒの組成比がＴｉの組成比よりも高い部分における当該交点間のＸ軸における距離をＡ層の厚さとした。また、Ｔｉの組成比がＣｒの組成比よりも高い部分における当該交点間のＸ軸における距離をＢ層の厚さとした。このようにして求められた各Ａ層の厚さ及び各Ｂ層の厚さそれぞれを少なくとも４カ所算出し、それぞれの平均値をＡ層の厚さ及びＢ層の厚さとした。結果を表１〜３に示す。【００８１】
＜Ａ層及びＢ層の積層回数（繰返し単位の数）＞
上述の測定で求められた多層構造層の厚さ、Ａ層及びＢ層それぞれの厚さに基づいて、以下の式からＡ層及びＢ層の積層回数（繰返し単位の数）を算出した。
（繰返し単位の数）＝（多層構造層の厚さ）／（Ａ層とＢ層との合計厚さ）
求められた繰返し単位の数を表１〜３に示す。【００８２】
＜Ａ層におけるドメイン領域及びマトリックス領域（Ａ層の微細構造）＞
多層構造層におけるＡ層におけるドメイン領域及びマトリックス領域（Ａ層の微細構造）は、走査透過型電子顕微鏡の低角度散乱暗視野法（ＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭ：Ｌｏｗ−Ａｎｇｌｅ  Ａｎｎｕｌａｒ  Ｄａｒｋ−Ｆｉｅｌｄ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いた分析によってそれぞれ特定した。具体的には、まず切削工具を切断し、その切断面を研磨することにより、基材と被膜とが含まれる長さ２．５ｍｍ×幅０．５ｍｍ×厚さ０．１ｍｍの切片を作製した。この切片に対し、イオンスライサ装置（商品名：「ＩＢ−０９０６０ＣＩＳ」、日本電子株式会社製）を用い、切片の厚さが５０ｎｍ以下となるまで加工することにより測定試料を得た。さらに、この測定試料に対し、ＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭを用いた分析によって例えば、図１Ａに示すような断面ＳＴＥＭ像を得た。このときの測定倍率は、２００万倍であった。図１Ａの領域１ｂにおいて、暗い領域（マトリックス領域）が明るい領域（ドメイン領域）のそれぞれを取り囲むように配置されていることが視覚的に確認できた。ここで、ＬＡＡＤＦ−ＳＴＥＭを用いた分析には、日本電子株式会社製のＳＴＥＭ装置（商品名：「ＪＥＭ−２１００Ｆ」）を加速電圧２００ｋＶの条件下で用いた。【００８３】
次に、図１Ｂの上側の写真に示すように、断面ＳＴＥＭ像におけるＡ層に対応する領域（図１Ａの領域１ｂ）において、Ａ層とＢ層との界面に平行な方向で当該Ａ層に沿って、２ｎｍ幅でＡ層の原子および歪などに起因する明るさを、ＬＡＡＤＦ強度プロファイルとして測定した。図１Ｂの下側に、この測定方向に沿った２ｎｍ幅の上記強度プロファイルの結果を示した。図１Ｂにおいて上記強度プロファイルは、Ｘ軸（横軸）を上記Ａ層上の測定開始点からの距離とし、Ｙ軸（縦軸）を強度（原子に起因する明るさ）とした折れ線グラフとして表される。図１Ｂの折れ線グラフが示すように、実施例１〜２１、並びに、比較例８及び９に係る切削工具では、Ａ層における上記強度プロファイルに凹凸の繰返しパターンが観察され、ドメイン領域及びマトリックス領域が存在することが分かった（表１〜３、ドメイン−マトリックス構造）。このとき、ＬＡＡＤＦ強度のピーク部分がドメイン領域であり、ＬＡＡＤＦ強度の谷の部分がマトリックス領域であると判断された。また、上述した断面ＳＴＥＭ像（図１Ａの領域１ｂ）と、上記強度プロファイルにおける凹凸の繰り返しパターンとを照合することで、ドメイン領域及びマトリックス領域をより明確に判断できた。さらに、測定によって得られたＳＴＥＭ像（図１Ａの領域１ｂ）において、Ａ層とＢ層との界面に平行な方向で上記Ａ層に沿ってＣｒに対応する強度プロファイルをＥＥＬＳ法によって測定した。結果を図１Ｃに示す。Ｃｒの強度プロファイルにおいて、高い領域がドメイン領域であり、相対的に低い領域がマトリックス領域であると判断できた。一方、Ａ層形成用の蒸発源にホウ素を含まない方法で製造した比較例１〜７の切削工具では、Ａ層における上記強度プロファイルに凹凸の繰返しパターンが観察されなかった。すなわち、比較例１〜７の切削工具では、Ａ層にドメイン領域及びマトリックス領域が存在しなかった（表１〜３、非ドメイン−マトリックス構造）。【００８４】
以上の結果から、Ａ層においてドメイン領域及びマトリックス領域を形成するには、Ａ層形成用の蒸発源に微量のホウ素を含ませることが有効であることが分かった。【００８５】
＜Ａ層におけるドロップレットの分析＞
Ａ層におけるドロップレットの分析を以下の方法で行った。まず切削工具を切断し、その切断面を集束イオンビーム装置、クロスセクションポリッシャ装置等を用いて研磨した。その後、研磨された当該切断面について、走査電子顕微鏡に付帯のＥＤＸで組成分析した。
その結果、実施例１〜２１に係る被膜では、Ａ層におけるドロップレットにホウ素が含まれることが分かった。【００８６】
＜Ａ層の平均組成、及びＢ層の組成＞
Ａ層の平均組成、及びＢ層の組成を以下の方法で算出した。各層の中央部をＴＥＭ−ＥＥＬＳ（観察倍率２００万倍）で線分析し、Ａ層についてはＡｌとＣｒとの組成比を、Ｂ層についてはＡｌとＴｉの組成比を算出した。結果を表１〜３に示す。【００８７】
≪切削試験≫
＜切削試験１：フライス加工試験＞
上述のようにして作製した試料（実施例１〜２１、比較例１〜９）の切削工具を用いて、以下の切削条件により逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２ｍｍとなるまでの切削距離を測定した。その結果を表４に示す。切削距離が長いほど耐摩耗性に優れる切削工具として評価することができる。
切削条件
被削材          ：ＳＣＭ４３５
切削速度        ：３５０ｍ／ｍｉｎ
送り量          ：０．２ｍｍ／ｔ
切込み量（ａｐ）：２ｍｍ【００８８】
＜切削試験２：フライス加工試験＞
上述のようにして作製した試料（実施例１〜２１、比較例１〜９）の切削工具を用いて、以下の切削条件により逃げ面摩耗量（Ｖｂ）が０．２ｍｍとなるまでの切削距離を測定した。その結果を表４に示す。切削距離が長いほど耐摩耗性に優れる切削工具として評価することができる。
切削条件
被削材          ：ＦＣＤ７００
切削速度        ：２００ｍ／ｍｉｎ
送り量          ：０．２ｍｍ／ｔ
切込み量（ａｐ）：２ｍｍ【００８９】
【表４】
2020039735.tif 000006
【００９０】
切削試験１について、表４の結果から実施例１〜２１の切削工具は、切削距離が４ｍ以上の良好な結果が得られた。一方比較例１〜９の切削工具は、切削距離が４ｍ未満であった。切削試験１の切削条件は切削抵抗が高いと推測されるため、実施例１〜２１の切削工具は、比較例１〜９の切削工具に比べて、高温時における強度が向上し耐熱亀裂進展性にも優れると考えられる。すなわち、実施例１〜２１の切削工具は、耐摩耗性に加えて、耐欠損性及び耐熱亀裂進展性にも優れることが分かった。【００９１】
切削試験２について、表４の結果から、実施例１〜２１の切削工具は、切削距離が５ｍ以上の良好な結果が得られた。一方比較例１〜９の切削工具は、切削距離が５ｍ未満であった。試験２の結果から実施例１〜２１の切削工具は、比較例１〜９の切削工具に比べて、耐摩耗性に優れており、工具寿命も長いことが分かった。【００９２】
以上のように本発明の実施形態及び実施例について説明を行なったが、上述の各実施形態及び各実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。【００９３】
今回開示された実施の形態及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及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】
【００９４】
１  すくい面、  ２  逃げ面、  ３  刃先稜線部、  １０  切削工具、  １１  基材、  １２  多層構造層、  ２０  被膜、  ３１  ドメイン領域、  ３２  マトリックス領域、  １２１  Ａ層、  １２２  Ｂ層。
【図１Ａ】
2020039735.tif 000007
【図１Ｂ】
2020039735.tif 000008
【図１Ｃ】
2020039735.tif 000009
【図２】
2020039735.tif 000010
【図３Ａ】
2020039735.tif 000011
【図３Ｂ】
2020039735.tif 000012
【図４】
2020039735.tif 000013
【図５】
2020039735.tif 000014
【図６】
2020039735.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月23日(2020.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材の表面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、Ａ層とＢ層とが基材側から表面側に向かって交互にそれぞれ１層以上積層された多層構造層を含み、
前記Ａ層の平均組成は、ＡｌｘＣｒ（１−ｘ）Ｎであり、
前記Ｂ層は、ＡｌｙＴｉ（１−ｙ）Ｎからなり、
前記Ａ層は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなり、
前記ドメイン領域は、前記Ａ層と前記Ｂ層との界面に平行な方向で前記Ａ層に沿って、前記マトリックス領域中で複数の部分に分散した状態で存在している領域であり、
前記マトリックス領域は、前記ドメイン領域を構成する前記複数の部分のそれぞれを取り囲むように配置されている領域であり、
前記ドメイン領域におけるＣｒの組成比は、前記マトリックス領域におけるＣｒの組成比より高い、切削工具。
ここで、ｘの範囲は０．５≦ｘ≦０．８であり、ｙの範囲は０．５≦ｙ≦０．７である。
【請求項２】
前記Ａ層の厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ以下である、請求項１に記載の切削工具。
【請求項３】
前記Ｂ層の厚さが０．２ｎｍ以上３μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の切削工具。
【請求項４】
前記多層構造層の厚さが０．５μｍ以上３０μｍ以下である、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。
【国際調査報告】
2020039735.tif 000016
2020039735.tif 000017
2020039735.tif 000018
2020039735.tif 000019