(57)【要約】      （修正有）【課題】優れた耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる被覆切削工具を提供する。【解決手段】被覆層は、（Ａｌ1-xＣｒx）Ｎ（式中、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の原子比を示し、０．１０≦ｘ≦０．５０を満足する。）で表される組成を有する化合物を含有する第１複合窒化物層３と、（Ｔｉ1-yＳｉy）Ｎ（式中、ｙはＴｉ元素とＳｉ元素との合計に対するＳｉ元素の原子比を示し、０．００＜ｙ＜１．００を満足する。）で表される組成を有する化合物を含有する第２複合窒化物層４とが交互に積層された交互積層構造を有し、前記第１複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、前記第２複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、前記交互積層構造の弾性率Ｅに対する前記交互積層構造の硬度Ｈの比［Ｈ／Ｅ］が、０．０６以上０．０８以下である。【選択図】図１
2019025591.tif 000002
【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）：
（Ａｌ1-xＣｒx）Ｎ      （１）
（式中、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の原子比を示し、０．１０≦ｘ≦０．５０を満足する。）
で表される組成を有する化合物を含有する第１複合窒化物層と、下記式（２）：
（Ｔｉ1-yＳｉy）Ｎ      （２）
（式中、ｙはＴｉ元素とＳｉ元素との合計に対するＳｉ元素の原子比を示し、０．００＜ｙ＜１．００を満足する。）
で表される組成を有する化合物を含有する第２複合窒化物層とが交互に積層された交互積層構造を有し、
前記第１複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、前記第２複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、
前記交互積層構造の弾性率Ｅ（単位：ＧＰａ）に対する前記交互積層構造の硬度Ｈ（単位：ＧＰａ）の比Ｈ／Ｅが、０．０６０以上０．０８０以下である、被覆切削工具。
【請求項２】
前記式（２）中、前記ｙは、０．０５≦ｙ≦０．３０を満足する、請求項１に記載の被覆切削工具。
【請求項３】
前記交互積層構造の前記硬度Ｈが、３３ＧＰａ以上４０ＧＰａ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】
前記交互積層構造の前記弾性率Ｅが、５００ＧＰａ以上５５０ＧＰａ以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項５】
前記第２複合窒化物層の結晶系が立方晶であり、Ｘ線回折分析における前記第２複合窒化物層の（１１１）面のピーク強度Ｉ（１１１）に対する、前記第２複合窒化物層の（２００）面のピーク強度Ｉ（２００）の比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）が、１．０以上２０以下である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項６】
前記第２複合窒化物層において、Ｘ線回折における（２００）面の半価幅が、０．４°以上１．０°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】
前記交互積層構造の平均厚さが、１．５０μｍ以上１２．００μｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項８】
前記被覆層が、前記基材と前記交互積層構造との間に、下部層を有し、
前記下部層が、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、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の単層又は積層であり、
前記下部層の平均厚さが、０．１μｍ以上３．５μｍ以下である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項９】
前記被覆層が、前記交互積層構造の表面に、上部層を有し、
前記上部層が、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、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の単層又は積層であり、
前記上部層の平均厚さが、０．１μｍ以上３．５μｍ以下である、請求項１〜８のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項１０】
前記被覆層全体の平均厚さが、１．５μｍ以上１５．０μｍ以下である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の被覆切削工具。
【請求項１１】
前記基材が、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１〜１０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、鋳鉄、ステンレス鋼、耐熱合金などの切削加工には、超硬合金、サーメット、ｃＢＮなどからなる基材表面にＴｉＮ膜、ＴｉＡｌＮ膜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が広く用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、超硬合金、サーメット、セラミック、鋼、又は高速鋼で造られた本体に、ＴｉＡｌＮで厚さが２０ｎｍ〜３μｍである層（Ａ）と、ＴｉＳｉＮ及びＡｌＣｒＮの一連の少なくとも交互に積み重ねられた４つの副層であり、副層の厚さが０．５ｎｍ〜１５ｎｍである層（Ｂ）とを有する多層摩耗保護被膜を備えた工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１５−５３０２７０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の切削加工では、高速化、高送り化及び深切り込み化がより顕著となり、従来よりも工具の耐欠損性を向上させることが求められている。特に、高速で加工する切削条件においては、切削加工時の負荷によって切れ刃に亀裂が生じる。この亀裂が起因となり、工具の欠損が生じる傾向にある。これが引き金となって、工具寿命を長くできないという問題がある。このような問題に対し、特許文献１に記載のような被覆切削工具の耐欠損性を一層向上させることが求められる。
【０００６】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、優れた耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる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】
【０００７】
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、被覆層の層構成と組成とを改良し、更に、特定の層構造の弾性率と、硬度との比を所定範囲とすることによって、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。
【０００８】
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）：
（Ａｌ1-xＣｒx）Ｎ      （１）
（式中、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の原子比を示し、０．１０≦ｘ≦０．５０を満足する。）
で表される組成を有する化合物を含有する第１複合窒化物層と、下記式（２）：
（Ｔｉ1-yＳｉy）Ｎ      （２）
（式中、ｙはＴｉ元素とＳｉ元素との合計に対するＳｉ元素の原子比を示し、０．００＜ｙ＜１．００を満足する。）
で表される組成を有する化合物を含有する第２複合窒化物層とが交互に積層された交互積層構造を有し、
前記第１複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、前記第２複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、７０ｎｍ以上３００ｎｍ以下であり、
前記交互積層構造の弾性率Ｅ（単位：ＧＰａ）に対する前記交互積層構造の硬度Ｈ（単位：ＧＰａ）の比Ｈ／Ｅが、０．０６０以上０．０８０以下である、被覆切削工具。
（２）
上記式（２）中、ｙは、０．０５≦ｙ≦０．３０を満足する、（１）の被覆切削工具。
（３）
前記交互積層構造の前記硬度Ｈが、３３ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下である、（１）又は（２）の被覆切削工具。
（４）
前記交互積層構造の前記弾性率Ｅが、５００ＧＰａ以上５５０ＧＰａ以下である、（１）〜（３）のいずれかの被覆切削工具。
（５）
前記第２複合窒化物層の結晶系が立方晶であり、Ｘ線回折分析における前記第２複合窒化物層の（１１１）面のピーク強度Ｉ（１１１）に対する、前記第２複合窒化物層の（２００）面のピーク強度Ｉ（２００）の比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）が、１．０以上２０以下である、（１）〜（４）のいずれかの被覆切削工具。
（６）
前記第２複合窒化物層において、Ｘ線回折における（２００）面の半価幅が、０．４°以上１．０°以下である、（１）〜（５）のいずれかの被覆切削工具。
（７）
前記交互積層構造の平均厚さが、１．５μｍ以上１２．０μｍ以下である、（１）〜（６）のいずれかの被覆切削工具。
（８）
前記被覆層が、前記基材と前記交互積層構造との間に、下部層を有し、
前記下部層が、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、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の単層又は積層であり、
前記下部層の平均厚さが、０．１μｍ以上３．５μｍ以下である、（１）〜（７）のいずれかの被覆切削工具。
（９）
前記被覆層が、前記交互積層構造の表面に、上部層を有し、
前記上部層が、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、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の単層又は積層であり、
前記上部層の平均厚さが、０．１μｍ以上３．５μｍ以下である、（１）〜（８）のいずれかの被覆切削工具。
（１０）
前記被覆層全体の平均厚さが、１．５μｍ以上１５．０μｍ以下である、（１）〜（９）のいずれかの被覆切削工具。
（１１）
前記基材が、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）〜（１０）のいずれかの被覆切削工具。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、優れた耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる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】
【００１０】
【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】
【００１１】
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。
【００１２】
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。本実施形態における基材は、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、耐欠損性に一層優れるので、さらに好ましい。
【００１３】
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１．５μｍ以上であると、耐摩耗性が更に向上する傾向がある。一方、被覆層全体の平均厚さが１５．０μｍ以下であると、耐欠損性が一層向上する傾向がある。そのため、被覆層全体の平均厚さは、１．５μｍ以上１５．０μｍ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２．０μｍ以上１０．０μｍ以下であるとより好ましく、３．０μｍ以上９．０μｍ以下であるとさらに好ましい。
【００１４】
本実施形態の被覆層は、組成の異なる２種又は３種以上の層を交互に積層した交互積層構造を有する。その交互積層構造における少なくとも１層は、以下に説明する特定の層（以下、「第１複合窒化物層」という。）を含む。本実施形態に係る第１複合窒化物層は、下記式（１）：
（Ａｌ1-xＣｒx）Ｎ      （１）
で表される組成を有する化合物を含有する。本実施形態の第１複合窒化物層において上記式（１）で表される組成を有する化合物は、立方晶、又は立方晶と六方晶とを含むと好ましい。なお、上記式（１）において、ｘはＡｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の原子比を表し、０．１０≦ｘ≦０．５０を満足する。Ｃｒ元素の原子比ｘは、０．１０以上であると、六方晶のＡｌの窒化物が形成されるのを抑制することができ、その結果、耐摩耗性に優れる。一方、Ｃｒ元素の原子比ｘは、０．５０以下であると、Ｃｒの窒化物が形成されるのを抑制することができるため、耐摩耗性に優れるとともに、第１複合窒化物層の残留応力が低下するのを抑制できるため、耐欠損性に優れる。その中でも、ｘが０．１５以上０．５０以下であると、耐摩耗性と耐欠損性とのバランスにより優れるため好ましい。
【００１５】
本実施形態の被覆層の交互積層構造における少なくとも１層は、以下に説明する特定の層（以下、「第２複合窒化物層」という。）を含む。本実施形態に係る第２複合窒化物層は、下記式（２）：
（Ｔｉ1-yＳｉy）Ｎ      （２）
で表される組成を有する化合物を含有する。本実施形態の第２複合窒化物層において上記式（２）で表される組成を有する化合物は、立方晶を含むと好ましい。ｙはＴｉ元素とＳｉ元素との合計に対するＳｉ元素の原子比を示し、０．００＜ｙ＜１．００を満足し、好ましくは０．０１≦ｙ≦０．５０を満足し、より好ましくは０．０５≦ｙ≦０．３０を満足する。Ｓｉ元素の原子比ｙが０．００を超えると、硬度が向上する傾向にあり、特に原子比ｙが０．０１以上、より好ましくは０．０５以上であると、硬度が更に向上するため耐摩耗性に一層優れる。一方、Ｓｉ元素の原子比ｙは、１．００未満であると、アモルファス相が形成されるのを抑制することができるため耐摩耗性に優れるとともに、被覆層中の残留圧縮応力を抑制することができるため密着性に優れる。同様の観点から、原子比ｙは０．５０以下であると好ましく、０．３０以下であるとより好ましい。その中でも、ｙが０．１０以上０．２５以下であると、耐摩耗性と密着性とのバランスにより優れるため好ましい。
【００１６】
なお、本実施形態において、各複合窒化物層の組成を（Ａｌ0.70Ｃｒ0.30）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０．７０、Ａｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の原子比が０．３０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７０原子％、Ａｌ元素とＣｒ元素との合計に対するＣｒ元素の量が３０原子％であることを意味する。
【００１７】
本実施形態の被覆切削工具において、第１複合窒化物層及び第２複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、それぞれ７０ｎｍ以上であると、被覆層の内部応力が高くなるのを抑えることができるため耐欠損性が向上する。一方、第１複合窒化物層及び第２複合窒化物層の１層当たりの平均厚さが、それぞれ３００ｎｍ以下であると、基材に向かって亀裂が進展するのを抑制する効果が得られるため耐欠損性が向上する。同様の観点から、第１複合窒化物層及び第２複合窒化物層の１層当たりの平均厚さは、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下であることが好ましく、１５０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００１８】
本実施形態において、第１複合窒化物層と、第２複合窒化物層とを１層ずつ形成した場合、「繰り返し数」は１回であり、本実施形態の交互積層構造は、繰り返し数が１回である形態も含む。図１は本実施形態の被覆切削工具の断面組織の一例を示す模式図であるが、以下、これを利用して繰り返し数について説明する。この被覆切削工具８は、基材１と、基材１の表面に形成された被覆層７とを備える。被覆層７は、基材１側から順に、後述の下部層２と、交互積層構造６と、後述の上部層５とを積層してなる。交互積層構造６は、下部層２側から上部層５側に向かって順に、第１複合窒化物層３と、第２複合窒化物層４とを交互に積層してなり、第１複合窒化物層３及び第２複合窒化物層４をそれぞれ４層ずつ有する。この場合、繰り返し数は、４回となる。また、例えば、第１複合窒化物層３及び第２複合窒化物層層４を、下部層２側から上部層５側に向かって順に、第１複合窒化物層３、第２複合窒化物層４、第１複合窒化物層３、第２複合窒化物層４、第１複合窒化物層３、第２複合窒化物層４、第１複合窒化物層３、第２複合窒化物層４、第１複合窒化物層３、第２複合窒化物層４と、第１複合窒化物層を５層、第２複合窒化物層を５層それぞれ形成した場合、繰り返し数は、５回となる。また、図１において、被覆層７は下部層２及び上部層５の両方を備えるが、被覆層が下部層２及び上部層５のいずれかのみを備えてもよく、両方備えていなくてもよい。
【００１９】
本実施形態の被覆切削工具において、交互積層構造の平均厚さは、１．５０μｍ以上であると耐摩耗性が一層向上し、１２．００μｍ以下であると耐欠損性が一層向上する。そのため、交互積層構造の平均厚さは、１．５０μｍ以上１２．００μｍ以下であると好ましく、３．００μｍ以上９．００μｍ以下であるとより好ましい。
【００２０】
本実施形態の被覆切削工具において、特に、交互積層構造の弾性率Ｅ（単位：ＧＰａ）に対する硬度Ｈ（単位：ＧＰａ）の比［Ｈ／Ｅ］を０．０６以上０．０８以下とすることにより、耐欠損性が向上し、被覆切削工具の寿命が安定する。この要因は、以下のように考えられる。すなわち、比［Ｈ／Ｅ］が０．０６以上であることにより、硬度が弾性率に対して０．０６以上と高くなることに主に起因して、被覆切削工具に力が加えられても亀裂が生じにくくなると共に、弾性率が硬度に対して１／０．０６以下と低くなることに主に起因して、たとえ亀裂が生じても交互積層構造が加えられた力を緩和できるので、その亀裂の進展を抑制することができる。このように亀裂の発生や亀裂の進展を抑制できるため、耐欠損性が向上する。一方、比［Ｈ／Ｅ］が０．０８以下であると、被覆切削工具の塑性変形が抑制されることに主に起因して、亀裂の発生が抑制される。また、硬度が高いことに主に起因して、耐摩耗性に優れる。そして、亀裂の発生が抑制されることと、耐摩耗性に優れることに主に起因して、硬度と靱性とのバランスに優れるため、被覆切削工具の寿命が安定するとともに、被覆切削工具を安定して製造できる。但し、要因はこれらに限定されない。以上の観点から、比［Ｈ／Ｅ］は、０．０６０以上０．０８０以下であり、０．０６３以上０．０７８以下であることが好ましく、０．０６５以上０．０７８以下であることがより好ましい。なお、本明細書において、交互積層構造の弾性率Ｅ及び硬度Ｈは、室温におけるものである。
【００２１】
本実施形態の被覆切削工具において、交互積層構造の硬度Ｈは、３３ＧＰａ以上であると、耐摩耗性が一層向上し、４０ＧＰａ以下であると、耐欠損性が一層向上する。そのため、交互積層構造の硬度Ｈは、３３ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下であることが好ましく、３４ＧＰａ以上３９ＧＰａ以下であることがより好ましく、３５ＧＰａ以上３８ＧＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００２２】
交互積層構造の硬度Ｈは、例えば、ダイナミック硬度計（例えば、ＭＴＳ社製の商品名「ナノインデンター」）を用いてナノインデンテーション法により測定できる。
【００２３】
本実施形態の被覆切削工具において、交互積層構造の弾性率Ｅは、５００ＧＰａ以上であると、耐摩耗性が一層向上し、５５０ＧＰａ以下であると、耐欠損性が一層向上する。そのため、交互積層構造の弾性率Ｅは、５００ＧＰａ以上５５０ＧＰａ以下であることが好ましく、５２０ＧＰａ以上５４５ＧＰａ以下であることがより好ましく、５２５ＧＰａ以上５４０ＧＰａ以下であることがさらに好ましい。
【００２４】
交互積層構造の弾性率Ｅは、例えば、ダイナミック硬度計（例えば、ＭＴＳ社製の商品名「ナノインデンター」）を用いてナノインデンテーション法により測定できる。
【００２５】
第２複合窒化物層のＸ線回折強度比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）は、１以上であると、被覆層の残留圧縮応力を抑制し、密着性を高めることができる。一方、第２複合窒化物層のＸ線回折強度比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）は、２０以下であると、安定して製造することができる。そのため、第２複合窒化物層のＸ線回折強度比（２００）／Ｉ（１１１）は、１以上２０以下であることが好ましく、１．２以上１５以下であることがより好ましく、１．３以上１３以下であることがさらに好ましい。
【００２６】
本実施形態において、Ｉ（２００）とは、第２複合窒化物層のＸ線回折における（２００）面のピーク強度をいい、Ｉ（１１１）とは、第２複合窒化物層のＸ線回折における（１１１）面のピーク強度をいう。
【００２７】
第２複合窒化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°／ｍｉｎ、２θ測定範囲：２０〜１４０°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複合窒化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複合窒化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。
【００２８】
本実施形態の被覆切削工具において、第２複合窒化物層のＸ線回折における（２００）面の半価幅は、０．４°以上であると、耐欠損性が一層向上する。一方、第２複合窒化物層のＸ線回折における（２００）面の半価幅は、１．０°以下であると、耐摩耗性が一層向上する。そのため、（２００）面の半価幅は、０．４°以上１．０°以下であることが好ましく、０．６°以上１．０°以下であることがより好ましく、０．７°以上１．０°以下であることがさらに好ましい。
【００２９】
第２複合窒化物層のＸ線回折における（２００）面の半価幅は、以下の測定条件によって測定することができる。
特性Ｘ線：ＣｕＫα線、モノクロメータ：Ｎｉ、発散スリット：１／２°散乱スリット：２／３°、受光スリット：０．１５ｍｍ、サンプリング幅：０．０１°
【００３０】
本実施形態の被覆層は、各複合窒化物層の交互積層構造だけで構成されてもよいが、基材と交互積層構造との間（すなわち、交互積層構造の下層）に下部層を有すると、基材と交互積層構造との密着性が更に向上するため、好ましい。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。
【００３１】
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。
【００３２】
本実施形態の被覆層は、交互積層構造の基材とは反対側（すなわち、交互積層構造の上層）、好ましくは交互積層構造の表面、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、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、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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
本実施形態の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。
【００３８】
本実施形態の第１複合窒化物層を形成する場合、基材をその温度が４００℃〜６００℃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０．５〜５．０Ｐａにする。その後、基材に−８０Ｖ〜−４０Ｖのバイアス電圧を印加し、第１複合窒化物層の金属成分に応じた金属蒸発源を１００Ａ〜２００Ａとするアーク放電により蒸発させて、第１複合窒化物層を形成するとよい。
【００３９】
本実施形態の第２複合窒化物層を形成する場合、基材をその温度が４００℃〜６００℃になるように制御する。なお、その基材の温度を、第１複合窒化物層を形成する際の基材の温度と同じにすると、第１複合窒化物層と第２複合窒化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〜５．０Ｐａとする。次いで、基材に−８０Ｖ〜−４０Ｖのバイアス電圧を印加し、アーク電流１００Ａ〜２００Ａのアーク放電により第２複合窒化物層の金属成分に応じた金属蒸発源を蒸発させて、第２複合窒化物層を形成するとよい。
【００４０】
第１複合窒化物層と第２複合窒化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、各複合窒化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複合窒化物層の厚さを制御することができる。
【００４１】
本実施形態の交互積層構造における弾性率Ｅに対する硬度Ｈの比［Ｈ／Ｅ］を所定の値にするには、交互積層構造を形成する時に、バイアス電圧を調整したり、積層間隔を調整したり、第１複合窒化物層に含まれる式（１）で表される化合物中のＣｒ比を調整したりするとよい。より具体的には、より高い負のバイアス電圧を印加するほど、交互積層構造の硬度Ｈが高くなる。一方、各複合窒化物層の厚さ（「積層間隔」ともいう。）を厚くするか、あるいは式（１）で表される化合物中のＣｒ比を減少させると、交互積層構造の弾性率Ｅは小さくなる。
【００４２】
本実施形態の第２複合窒化物層におけるＸ線回折強度比Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）を所定の値にするには、第２複合窒化物層の厚さを制御したり、第１複合窒化物層に含まれる式（１）で表される化合物中のＡｌ比を調整したり、第２複合窒化物層に含まれる式（２）で表される化合物中のＳｉ比を調整したりするとよい。より具体的には、第２複合窒化物層の厚さを薄くするか、あるいは式（１）で表される化合物中のＡｌ比を減少させたり、式（２）で表される化合物中のＳｉ比を減少させたりすると、Ｉ（２００）が小さくなる。
【００４３】
本実施形態の第２複合窒化物層におけるＸ線回折における（２００）面の半価幅を所定の値にするには、交互積層構造を形成する時に、成膜温度を調整したり、バイアス電圧を調整したり、積層間隔を調整したりするとよい。より具体的には、より低い成膜温度にしたり、より高い負のバイアス電圧を印加したり、積層間隔を厚くしたりすると、（２００）面の半価幅の値は、大きくなる。
【００４４】
本実施形態の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、下部層を形成するとよい。
【００４５】
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）、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。
【００４６】
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。
【００４７】
本実施形態の被覆切削工具は、主に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】
【００４８】
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。
【００４９】
（実施例１）
基材として、ＤＭＰ１２０のインサート形状（株式会社タンガロイ製）に加工し、８９．６％ＷＣ−９．８％Ｃｏ−０．６％Ｃｒ3Ｃ2（以上質量％）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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
発明品１〜３０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に示す圧力とするガス条件に調整した。その後、発明品１〜３０については、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複合窒化物層と第２複合窒化物層の金属蒸発源を交互に、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複合窒化物層と第２複合窒化物層とを交互に形成した。このとき表３に示す反応容器内のガス条件と圧力になるよう制御した。また、第１複合窒化物層の厚さと第２複合窒化物層の厚さは、表１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。
【００５３】
比較品１及び２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、表４に示す組成のガスを反応容器内に導入し、反応容器内を表４に示す圧力とするガス条件に調整した。その後、基材に表４に示すバイアス電圧を印加して、表４に示すアーク電流のアーク放電により表２に示す組成の金属蒸発源を蒸発させて、基材の表面に表２に示す厚さを有する単層（Ａ層又はＢ層）を形成した。
【００５４】
比較品３〜１１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、表４に示す組成のガスを反応容器内に導入し、反応容器内を表４に示す圧力とするガス条件に調整した。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層の金属蒸発源を交互に、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層とを交互に形成した。このとき表４に示す反応容器内のガス条件と圧力になるよう制御した。また、Ａ層の厚さとＢ層の厚さは、表２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。
【００５５】
基材の表面に表１及び表２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。
【００５６】
【表１】
2019025591.tif 000003
【００５７】
【表２】
2019025591.tif 000004
【００５８】
【表３】
2019025591.tif 000005
【００５９】
【表４】
2019025591.tif 000006
＊「Ａ層」及び「Ｂ層」の「Ｎ2」欄における、「−」とは、それぞれＡ層又はＢ層が形成されていないことを意味する。
【００６０】
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。それらの結果も、表１及び表２に併せて示す。
【００６１】
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。
【００６２】
得られた試料の硬度Ｈについては、ダイナミック硬度計（例えば、ＭＴＳ社製の商品名「ナノインデンター」）を用いて測定した。得られた試料の弾性率Ｅについても、ダイナミック硬度計（例えば、ＭＴＳ社製の商品名「ナノインデンター」）を用いて測定した。得られた試料のＩ（２００）／（１１１）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、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°／ｍｉｎ、２θ測定範囲：２０〜１４０°という条件にて、Ｉ（２００）及びＩ（１１１）を測定することにより、Ｉ（２００）／（１１１）を算出した。得られた試料の（２００）面の半価幅は、以下の測定条件によって測定した。
特性Ｘ線：ＣｕＫα線、モノクロメータ：Ｎｉ、発散スリット：１／２°散乱スリット：２／３°、受光スリット：０．１５ｍｍ、サンプリング幅：０．０１°
【００６３】
その結果を、表５及び表６に示した。比較品については、Ａ層とＢ層の硬度Ｈ、弾性率Ｅ、Ｉ（２００）／Ｉ（１１１）、及び（２００）面の半価幅を測定した。
【００６４】
【表５】
2019025591.tif 000007
【００６５】
【表６】
2019025591.tif 000008
【００６６】
得られた試料を用いて、以下の切削試験を行い、評価した。
【００６７】
［切削試験］
被削材：Ｓ５５Ｃ（２００ＨＢ）、
被削材形状：１５０ｍｍ×２００ｍｍ×４０ｍｍの直方体ブロック、
加工形態：止まり穴、
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、
１回転当たりの送り量：０．２５ｍｍ／ｒｅｖ、
クーラント：水溶性（内部給油方式）、
評価項目：チゼルエッジが欠損（チゼルエッジに欠けが生じる）したとき、マージン部に送りマークが生じたとき、又は逃げ面摩耗が０．３ｍｍ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長を測定した。
【００６８】
なお、耐欠損性試験の工具寿命に至るまでの加工長について、１００ｍ以上を「Ａ」、７０ｍ以上１００ｍ未満を「Ｂ」、７０ｍ未満を「Ｃ」として評価した。この評価では、「Ａ」が最も優れ、その次に「Ｂ」が優れ、「Ｃ」が最も劣っていることを意味し、「Ａ」又は「Ｂ」の評価を多く有するほど切削性能に優れることを意味する。具体的には、加工長が長いことは、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７に示す。
【００６９】
【表７】
2019025591.tif 000009
【００７０】
表７に示す結果より、発明品の耐欠損性試験の評価はいずれも「Ａ」又は「Ｂ」の評価であり、比較品の評価は、すべて「Ｃ」であった。
【００７１】
以上の結果より、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る。
【００７２】
（実施例２）
基材として、ＤＭＰ１２０のインサート形状（株式会社タンガロイ製）に加工し、８９．６％ＷＣ−９．８％Ｃｏ−０．６％Ｃｒ3Ｃ2（以上質量％）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８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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
発明品３１、３２、３４〜４４については、真空引き後、基材をその温度が表９に示す温度（成膜開始時の温度）になるまで加熱し、反応容器内の圧力が３．０Ｐａになるようにガスを反応容器内に導入した。ここで、発明品３１、３２、３４〜３９、及び４１〜４４については、ガスとしてＮ2ガスを導入し、発明品４０については、ガスとしてＮ2ガスとＣ2Ｈ2ガスとの混合ガスを９０：１０の体積比率で混合して導入した。その後、基材に表９に示すバイアス電圧を印加して、表９に示すアーク電流のアーク放電により表８に示す組成の金属蒸発源を蒸発させて、下部層を形成した。
【００７６】
次いで、発明品３１〜３３については、発明品１の交互積層構造の製造条件と同様にし、発明品３４〜３６については、発明品１２の交互積層構造の製造条件と同様にし、発明品３７〜４０については、発明品２３の交互積層構造の製造条件と同様にし、発明品４１〜４４については、発明品２７の交互積層構造の製造条件と同様にし、下部層の表面に第１複合窒化物層と第２複合窒化物層とを交互に形成した。
なお、表８中の各発明品３１〜４４の交互積層構造に記載された試料番号は、各発明品３１〜４４の交互積層構造と、該当する試料番号の交互積層構造が同一であることを意味する。例えば、発明品３１の交互積層構造は、発明品１の交互積層構造と同一である。
【００７７】
次いで、発明品３２〜３４、及び３６〜４４については、真空引き後、基材をその温度が表９に示す温度（成膜開始時の温度）になるまで加熱し、反応容器内の圧力が表９に示す圧力になるようにガスを反応容器内に導入した。ここで、発明品３２〜３４、３６、及び３８〜４４については、ガスとしてＮ2ガスを導入し、発明品３７については、ガスとしてＮ2ガスとＣ2Ｈ2ガスとの混合ガスを９０：１０の体積比率で混合して導入した。その後、基材に表９に示すバイアス電圧を印加して、表９に示すアーク電流のアーク放電により表８に示す組成の金属蒸発源を蒸発させて、上部層を形成した。
【００７８】
基材の表面に表８及び表９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。
【００７９】
【表８】
2019025591.tif 000010
【００８０】
【表９】
2019025591.tif 000011
【００８１】
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。この結果も、表８に併せて示す。
【００８２】
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。この結果も、表８に併せて示す。なお、表８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。
【００８３】
各発明品３１〜４４の交互積層構造の特性、すなわち硬さＨ、弾性率Ｅ、Ｈ／Ｅ、第２複合窒化物層におけるＩ（２００）／Ｉ（１１１）、及び（２００）面の半価幅（°）、並びに平均厚さは、対応する交互積層構造に記載された試料番号の交互積層構造の特性と同じであった。
【００８４】
得られた試料を用いて、実施例１と同じ切削試験を行い、評価した。耐欠損性試験の工具寿命に至るまでの加工長について、１００ｍ以上を「Ａ」、７０ｍ以上１００ｍ未満をＢ、７０ｍ未満を「Ｃ」として評価した。この評価では、「Ａ」が最も優れ、その次に「Ｂ」が優れ、「Ｃ」が最も劣っていることを意味し、「Ａ」又は「Ｂ」の評価を多く有するほど切削性能に優れることを意味する。具体的には、加工長が長いことは、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１０に示す。
【００８５】
【表１０】
2019025591.tif 000012
【００８６】
表１０に示す結果より、耐欠損性試験の評価はいずれも「Ａ」の評価であった。
【００８７】
したがって、発明品は、上部層及び／又は下部層を有したとしても、耐欠損性に優れ、工具寿命が長くなっていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の被覆切削工具は、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】
【００８９】
１…基材、２…下部層、３…第１複合窒化物層、４…第２複合窒化物層、５…上部層、６…交互積層構造、７…被覆層、８…被覆切削工具。
【図１】
2019025591.tif 000013