CN103252509B - 硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种表面包覆切削工具，其硬质包覆层在高速断续切削加工中发挥优异的耐崩刀性、耐缺损性。本发明的表面包覆切削工具通过如下解决上述课题，硬质包覆层由化学蒸镀的下部层与上部层构成，其中，(a)所述下部层为由1层或2层以上构成的Ti化合物层，该Ti化合物层包含至少1层Ti碳氮化物层，且具有3～20μm的合计平均层厚，(b)所述上部层为具有2～25μm平均层厚的氧化铝层，构成所述下部层的至少1层Ti碳氮化物层具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，该组织内存在2层以上由微粒TiCN构成的层厚为5nm～30nm的副层。
Description
技术领域
本发明涉及一种表面包覆切削工具（以下称为包覆工具），在伴有高热产生且断续的冲击性负荷作用于切削刃的各种钢或铸铁的高速断续切削加工中，由于硬质包覆层具备优异的耐崩刀性，从而经长期使用而发挥优异的切削性能。
背景技术
以往，已知有通常在由碳化钨（以下，以WC表示）基硬质合金或碳氮化钛（以下，以TiCN表示）基金属陶瓷构成的工具基体（以下，将这些总称为工具基体）的表面上，形成由如下（a）下部层及（b）上部层构成的硬质包覆层的包覆工具，已知该包覆工具用于各种钢或铸铁等的切削加工中。
（a）下部层为Ti化合物层，其由均化学蒸镀而形成的Ti的碳化物（以下，以TiC表示）层、氮化物（以下，以TiN表示）层、碳氮化物（以下，以TiCN表示）层、碳氧化物（以下，以TiCO表示）层及碳氮氧化物（以下，以TiCNO表示）层中的1层或2层以上构成；及
（b）上部层为化学蒸镀而形成的氧化铝层，
但是，由于所述包覆工具在较大负荷施加于切削刃的切削条件下存在易产生崩刀或缺损等且工具寿命较短命的问题，因此为了消除这些问题，一直以来提出有几种方案。
例如，专利文献1中公开有如下包覆工具，其由TiCN的单层或2层以上的层叠构成硬质包覆层，并且由（a）从粒状结晶组织变成纵向生长结晶组织的结晶结构；（b）从粒状结晶组织变成纵向生长结晶组织，进而从该纵向生长结晶组织变成粒状结晶组织的结晶结构；及（c）从纵向生长结晶组织变成粒状结晶组织的结晶结构中的任一种或2种以上的结晶结构构成这些结构层中的1层或2层以上，从而具有优异的耐崩刀性。
并且，专利文献2中公开有在由硬质合金或金属陶瓷构成的基体表面形成有陶瓷皮膜的表面包覆切削工具，其构成为所述陶瓷皮膜由必须包含柱状晶的TiCN层的单层或多层构成，且从该TiCN层的上端起该TiCN层的厚度的1/5距离位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d1与从该TiCN层的下端起该TiCN层的厚度的2/5距离位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d2之比为1≤d1/d2≤1.3，从而在耐磨性、耐缺损性两方面优异，且耐于包括断续切削在内的长时间的切削加工。
并且，专利文献3中公开有至少具有TiCN层与氧化铝层作为硬质包覆层的包覆工具，其中，该TiCN层由下部TiCN层与上部TiCN层构成，下部TiCN层的膜厚t1为1μm≤t1≤10μm，上部TiCN层的膜厚t2为0.5μm≤t2≤5μm，且满足1＜t1/t2≤5的关系，并且，上部TiCN层的TiCN粒子的平均结晶宽度w2为0.2～1.5μm，下部TiCN层的TiCN粒子的平均结晶宽度w1为w2的0.7倍以下，从而提高硬质包覆层的粘附性，防止层间剥离，并实现在断续切削加工等中的耐缺损性、耐磨性的改善。
专利文献1：日本专利公开平6-8009号公报
专利文献2：日本专利公开平10-109206号公报
专利文献3：日本专利公开2005-186221号公报
现状为如下：近年来，对切削加工的省力化及节能化的要求强烈，随此，包覆工具也逐渐在更加苛刻的条件下使用，例如，所述专利文献1至3中所示的包覆工具使用于伴随高热产生，并且断续的冲击性负荷更加强烈地作用于切削刃的高速断续切削加工时，也会导致下部层的导热率较高，热屏蔽效果不充分，并且，韧性也不充分，因此易由切削加工时的高负荷而产生切削刃的崩刀、缺损，其结果，在较短时间内达到使用寿命。
发明内容
因此，本发明人等从如上所述的观点出发，对于即使在使用于伴随高热产生，且断续的冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工时，硬质包覆层仍具备优异的韧性及热屏蔽效果，其结果在长期使用中发挥优异的耐崩刀性、耐缺损性的包覆工具进行深入研究的结果，得到了以下见解。
即，作为硬质包覆层形成有包含以往的至少1层TiCN层，且具有预定的合计平均层厚且由1层或2层以上组成的Ti化合物层构成的下部层的硬质包覆工具，其中，TiCN层在与基体垂直的方向上呈柱状而形成。因此，耐磨性及导热率得到提高。与其相反，TiCN层的各向异性变得越高，TiCN层的韧性及热屏蔽效果越下降，其结果，耐崩刀性、耐缺损性降低，无法在长期使用中发挥充分的耐磨性，并且，也不无法称之为能够满足工具寿命的硬质包覆层。
因此，本发明人等对于构成硬质包覆层的下部层的TiCN层进行深入研究，结果发现通过缓解TiCN层的各向异性并提高韧性及热屏蔽效果，能够提高硬质包覆层的耐崩刀性、耐缺损性的新见解。
具体地，构成下部层的至少1层TiCN层具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，其组织内存在2层以上由微粒TiCN构成的副层，从而TiCN层的各向异性得到缓解，韧性及热屏蔽效果得到提高。
并且，如上结构的TiCN层，例如能够通过以下化学蒸镀法进行成膜。
（a）通过将反应气体组成（容量%）设为TiCl4：1.6～2.0%、CH3CN：0.6～1.0%、N2：20%、H2：剩余，将反应气氛压力设为5～10kPa，将反应气氛温度设为800～940℃来对工具基体表面实施化学蒸镀法，从而成膜柱状纵向生长TiCN结晶组织；
（b）接着，停止所述（a）成膜工序之后，通过在设为TDMAT（四二甲氨基钛）：0.1～0.2%、N2：5～7%、H2：剩余的副层形成条件下实施1～10分钟化学蒸镀法来形成微粒TiCN副层；
（c）接着，在所述（b）工序后，通过以与所述（a）相同的条件实施化学蒸镀法来成膜柱状纵向生长TiCN结晶组织；及
（d）通过反复进行所述（b）、（c）工序，能够得到由存在2层以上微粒TiCN副层的柱状纵向生长TiCN结晶组织构成的下部层。
发现此时柱状纵向生长TiCN结晶组织并未因副层完全分断，而是以柱状组织状态生长。其结果，不降低柱状纵向生长TiCN结晶组织所具有的耐磨性就能够提高韧性及热屏蔽效果，因此耐崩刀性、耐缺损性得到飞跃提高。
并且发现，柱状纵向生长TiCN层中的微粒TiCN副层在层厚方向上每1微米存在1～5层时，尤其在使用于伴随高热产生，且断续的冲击性负荷作用于切削刃的钢或铸铁的高速断续切削加工时，硬质包覆层的耐崩刀性、耐缺损性也优异，且能够在长期使用中发挥优异的耐磨性。
（e）发现形成所述下部层后，通过将反应气体组成（容量%）设为AlCl3：2～3%、CO2：4～6%、HCl：2～3%、H2S：0.1～0.5%、H2：剩余，将反应气氛压力设为5～10kPa，将反应气氛温度设为870～1040℃实施化学蒸镀法来成膜由氧化铝层构成的上部层，从而能够赋予高温硬度和耐热性，并与所述下部层发挥的效果结合来得到具有进一步优异的耐崩刀性、耐缺损性的硬质包覆层。
本发明是根据上述见解而完成的，其具有如下特征。
（1）一种由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面上设置有硬质包覆层的表面包覆切削工具，其特征在于，
所述硬质包覆层由化学蒸镀的下部层与上部层构成，并且
（a）所述下部层由1层或2层以上组成的Ti化合物层构成，该Ti化合物层包含至少1层Ti碳氮化物层，且具有3～20μm的合计平均层厚；
（b）所述上部层由具有2～25μm平均层厚的氧化铝层构成，
构成所述（a）的下部层的至少1层Ti碳氮化物层具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，该组织内存在2层以上由微粒TiCN构成的副层，该副层并未使柱状纵向生长TiCN结晶组织完全分断，该微粒TiCN为粒状TiCN晶相或非晶TiCN相、或者粒状TiCN晶相与非晶TiCN相的混合相，所述柱状纵向生长TiCN结晶的最大粒子宽度为50～2000nm，所述最大粒子宽度与膜厚方向的最大粒子长度的纵横尺寸比为5～50，所述由微粒TiCN构成的副层的层厚为5nm～30nm。
（2）如（1）所述的表面包覆切削工具，其特征在于，存在于构成所述下部层的至少1层Ti碳氮化物层中的由微粒TiCN组成的副层在层厚方向上每1微米存在1～5层。
以下对本发明进行详细说明。
下部层的Ti化合物层：
包含至少1层Ti碳氮化物层，且具有3～20μm合计平均层厚的由1层或2层以上的Ti化合物层构成的下部层能够以一般的化学蒸镀条件形成，但对于至少1层Ti碳氮化物层则通过如后述的其他方法形成。构成下部层的Ti化合物层其本身具有高温强度，硬质包覆层通过Ti化合物层的存在而具备高温强度，除此以外，与工具基体和由氧化铝构成的上部层均坚固地粘附，由此，具有有助于提高硬质包覆层相对工具基体的粘附性的作用，尤其当合计平均层厚为3～20μm时，显著发挥其效果。其原因在于，合计平均层厚不足3μm时，由于层厚较薄，因此所述作用发挥不充分，另一方面，若其合计平均层厚超过20μm，则Ti化合物的晶粒易粗大化，易产生崩刀。因此，将其平均层厚定为3～20μm。
并且，所述下部层的至少1层Ti碳氮化物层构成为具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，其组织内存在2层以上由微粒TiCN构成的副层，该副层并未使柱状纵向生长TiCN结晶完全分断。通过这种结构，TiCN层的各向异性得到缓解，因此韧性及热屏蔽效果得到提高，显示出优异的耐崩刀性及耐缺损性。
上部层的氧化铝层：
众所周知，构成上部层的氧化铝层具备高温硬度与耐热性，但尤其当其平均层厚为2～25μm时，显著发挥其效果。其原因在于，平均层厚不足2μm时，由于层厚较薄而不足以在长期使用中确保耐磨性，另一方面，若平均层厚超过25μm则氧化铝晶粒易粗大化，不仅高温硬度、高温强度下降，而且高速断续切削加工时的耐崩刀性、耐缺损性也下降。因此，将其平均层厚定为2～25μm。
并且，本发明在所述结构的基础上兼备以下条件时，发挥更加优异的效果。
柱状纵向生长TiCN结晶组织内的副层的层厚：
当所述副层的层厚为5～30nm时，显著发挥其效果。其原因在于，若副层的层厚不足5nm，则不能充分发挥副层所具有的缓解副层的微粒TiCN层的各向异性且提高韧性及热屏蔽效果的作用。另一方面，若副层的层厚超过30nm，则会使柱状纵向生长TiCN结晶组织完全分断，其结果，无法维持柱状纵向生长TiCN结晶组织所具有的较高的耐磨性。因此，将副层的层厚定为5～30nm。
副层的层厚方向上每1微米的层数：
另外，对所述副层在层厚方向上每1微米的最优选层数进行深入研究，结果发现为1～5层。对其原因进行分析，若不足1层，则不能充分发挥前述的缓解至少1层Ti碳氮化物层的各向异性且提高韧性及热屏蔽效果的效果，另一方面，若超过5层则无法维持柱状纵向生长TiCN结晶组织所具有的较高的耐磨性。因此，优选构成为副层在层厚方向上每微米存在1～5层。
柱状纵向生长TiCN结晶的最大粒子宽度与纵横尺寸比：
并且，对如上所述的构成本发明的下部层的柱状纵向生长TiCN结晶的形状、尺寸也从提高硬质包覆层的耐崩刀性、耐缺损性的观点出发进行了深入研究。其结果发现，通过将最大粒子宽度设为50～2000nm，并且将所述最大粒子宽度与膜厚方向的最大粒子长度的纵横尺寸比设为5～50，所述效果显著提高。若分析其原因则能够如下进行说明。即，若最大粒子宽度小于50nm，则长时间使用时有耐磨性下降的倾向，另一方面，若超过2000nm，则由于粒子的粗大化而有耐崩刀性、耐缺损性下降的倾向。因此，更加优选将柱状纵向生长TiCN结晶的最大粒子宽度设为50～2000nm。并且，若定义为最大粒子宽度与膜厚方向的最大粒子长度之比的纵横尺寸比小于5，则有柱状纵向生长TiCN的特征即耐磨性降低的倾向，另一方面，若超过50，则反而有韧性下降，耐崩刀性、耐缺损性下降的倾向。因此，更加优选将柱状纵向生长TiCN结晶的最大粒子宽度与膜厚方向的最大粒子长度的纵横尺寸比设为5～50。
其中，本发明中的最大粒子宽度与最大粒子长度是指，计量柱状纵向生长TiCN结晶的1个粒子时，将在粒子的宽度（短边）中最大的值称为最大粒子宽度，另一方面，将在粒子的高度（长边）中最大的值称为最大粒子长度。
构成副层的微粒TiCN的形成：
构成本发明的副层的微粒TiCN能够通过在以一般的化学蒸镀条件成膜的下部层的形成过程中，以将TDMAT用作原料的副层形成条件实施化学蒸镀法来形成。
即，通过交替实施如下所示的一般的柱状纵向生长TiCN的化学蒸镀条件与副层形成条件，在柱状纵向生长TiCN结晶组织中形成由微粒TiCN构成的2层以上的副层。
化学蒸镀条件：
反应气体组成（容量%）：
TiCl4：1.6～2.0%
CH3CN：0.6～1.0%
N2：20%
H2：剩余
反应气氛压力：5～10kPa
反应气氛温度：800～940℃
副层形成条件：
反应气体组成（容量%）：
TDMAT（四二甲氨基钛）：0.1～0.2%
N2：5～7%
H2：剩余
反应气氛压力：5～10kPa
反应气氛温度：800～940℃
其中，由微粒TiCN构成的副层是通过使用TDMAT的副层形成条件而形成的，因此在成膜中进行的基于副层形成条件的工序的次数对应副层的层数。因此，将副层的层数即进行基于副层形成条件的工序的次数除以下部层整体的层厚（μm）的值成为在层厚方向上每1微米存在的副层。
将示意表示构成本发明的下部层的Ti化合物层中的柱状纵向生长TiCN结晶组织的生长状态的图示于图1。
将以所述副层形成条件形成的由微粒TiCN构成的副层的存在形态的概要示意图示于图2，其中，该副层存在于以所述化学蒸镀条件形成的构成本发明的下部层的柱状纵向生长TiCN结晶组织内。
本发明为一种表面包覆切削工具，在由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面上设置有硬质包覆层，其中，硬质包覆层由化学蒸镀的下部层与上部层构成，并且（a）下部层由1层或2层以上组成的Ti化合物层构成，该Ti化合物层包含至少1层Ti碳氮化物层，且具有3～20μm的合计平均层厚；（b）上部层由具有2～25μm平均层厚的氧化铝层构成，构成（a）的下部层的至少1层Ti碳氮化物层具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，该组织内存在2层以上由微粒TiCN构成的副层，该副层并未使柱状纵向生长TiCN结晶组织完全分断，该微粒TiCN为粒状TiCN晶相或非晶TiCN相、或者粒状TiCN晶相与非晶TiCN相的混合相，从而当力施加于柱状纵向生长TiCN结晶组织时，通过微粒TiCN副层的存在，每一个柱状纵向生长TiCN结晶产生偏移，并产生较大的韧性。并且，TiCN层的各向异性得到缓解的结果，热屏蔽效果提高。其结果，发挥提高耐崩刀性、耐缺损性的效果，在长期使用中发挥优异的切削性能，并实现包覆工具的长寿命化。
附图说明
图1是示意地表示构成本发明的下部层的TiCN层的柱状纵向生长TiCN结晶组织的生长状态的膜结构示意图。
图2是存在于构成本发明的下部层的柱状纵向生长TiCN结晶组织的由微粒TiCN组成的副层的存在形态的膜结构示意图。
图3是存在于构成本发明的下部层的柱状纵向生长TiCN结晶组织的由微粒TiCN组成的副层的存在形态的详细示意图。
具体实施方式
接着，通过实施例对本发明的包覆工具进行具体说明。
[实施例]
作为原料粉末，准备均具有1～3μm平均粒径的WC粉末、TiC粉末、ZrC粉末、VC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末、TiN粉末及Co粉末，将这些原料粉末配合成表1所示的配合组成，进一步加入石蜡在丙酮中球磨混合24小时，减压干燥后，以98MPa的压力冲压成型为预定形状的压坯，将该压坯在5Pa的真空中且1370～1470℃的范围内的预定温度中保持1小时的条件下真空烧结，烧结后，对切削刃部实施R：0.07mm的刃口修磨加工，从而分别制造出具有ISO·CNMG120408中规定的刀片形状的WC基硬质合金制工具基体A～E。
并且，作为原料粉末，准备均具有0.5～2μm平均粒径的TiCN（质量比为TiC/TiN=50/50）粉末、Mo2C粉末、ZrC粉末、NbC粉末、TaC粉末、WC粉末、Co粉末及Ni粉末，将这些原料粉末配合成如表2所示的配合组成，并以球磨机湿式混合24小时，干燥后，以98MPa的压力冲压成形为压坯，将该压坯在1.3kPa的氮气气氛中，以在温度1540℃中保持1小时的条件进行烧结，烧结后，对切削刃部分实施R：0.07mm的刃口修磨加工，从而形成具有ISO规格·CNMG120408的刀片形状的TiCN基金属陶瓷制工具基体a～e。
接着，使用一般的化学蒸镀装置，在这些工具基体A～E及工具基体a～e的表面进行如下工序。
（a）作为硬质包覆层的下部层，以表3及表4所示的条件且以表6所示的目标层厚（μm）蒸镀形成Ti化合物层。
（b）此时，在以表示4所示的条件成膜TiCN层时，通过一边交替实施表4所示的反应气体类别栏的上段侧的柱状纵向生长TiCN结晶组织形成条件与下段侧的副层形成条件，一边蒸镀形成TiCN层，从而制造出本发明包覆工具1～15。并且，通过将进行基于在下部层成膜中使用TDMAT的副层形成条件的工序的次数除以下部层的合计平均层厚（μm），从而求出下部层中的层厚方向上每1微米的副层的层数。
（c）接着，通过以表3所示的条件且以表6所示的目标层厚（μm）蒸镀形成氧化铝层构成的上部层，从而制作出表6的本发明包覆工具1～15。
对构成所述本发明包覆工具1～15的下部层的TiCN层，使用扫描电子显微镜（倍率50000倍）进行多视场观察，结果确认到在图2所示的膜结构示意图所示的柱状纵向生长TiCN结晶组织内存在由微粒TiCN构成的副层的膜结构。
并且，对构成所述本发明包覆工具1～15的下部层的TiCN层，使用透射电子显微镜（倍率200000倍）进行多视场观察，结果确认到所述微粒TiCN为粒状TiCN晶相或非晶TiCN相、或者粒状TiCN晶相与非晶TiCN相的混合相。
并且，作为比较的目的，在工具基体A～E及工具基体a～e表面，以表3及表5所示的条件且以表7所示的目标层厚（μm）与本发明包覆工具1～15相同地蒸镀形成作为硬质包覆层的下部层的Ti化合物层。此时，不实施副层形成条件而形成具有柱状纵向生长TiCN结晶组织的Ti化合物层。接着，作为硬质包覆层的上部层，通过以表3所示的条件且以表7所示的目标层厚（μm）蒸镀形成由氧化铝层构成的上部层，从而制作出表7的比较包覆工具1～15。
并且，使用扫描电子显微镜（倍率5000倍）对本发明包覆工具1～15及比较包覆工具1～15的各结构层的平均层厚进行测定，结果均显示出与表6及表7所示的目标层厚实际上相同的平均层厚。
并且，对本发明包覆工具1～15及比较包覆工具1～15，同样使用扫描电子显微镜（倍率5000倍），对在与工具基体水平的方向上长度合计10μm的范围内存在的柱状纵向生长TiCN结晶测定构成上部层的TiCN层的柱状纵向生长TiCN结晶的最大粒子宽度及膜厚方向的最大粒子长度，并由最大粒子宽度与膜厚方向的最大粒子长度之比求出纵横尺寸比。
并且，对本发明包覆工具1～15，同样使用扫描电子显微镜（倍率50000倍），对存在于下部层的TiCN层的由微粒TiCN构成的副层，在与工具基体垂直的方向上遍及TiCN层的层厚量的厚度进行测定，另一方面，在与工具基体水平的方向上长度合计10μm进行测定，对下部层中存在的所有副层求出层厚，并求出副层的平均层厚作为其平均值。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
*反应气体类别栏的下段侧表示副层的形成条件。
[表5]
[表6]
(注)l-TiCN结晶的最大粒子宽度、l-TiCN结晶的纵横尺寸比、由微粒TiCN构成的副层的层厚分别表示平均值。
l-TiCN表示柱状纵向生长TiCN。
*表示在权利要求2的范围外。
[表7]
(注)l-TiCN结晶的最大粒子宽度、l-TiCN结晶的纵横尺寸比分别表示平均值。
l-TiCN表示柱状纵向生长TiCN。
以下，对所述本发明包覆工具1～15及比较包覆工具1～15，以表8所示的条件实施切削加工试验，在切削试验中均测定切削刃的后刀面磨损宽度。
在表9示出该测定结果。
[表8]
(注)工件均为长度方向等间隔带四根纵槽圆棒
[表9]
(比较包覆工具栏的切削试验结果表示崩刀、缺损等为原因而达到寿命为止的切削时间(分钟))
从表6及表9所示的结果明确可知，本发明的包覆工具中，硬质包覆层的构成下部层的TiCN层具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，在其组织内存在2层以上由微粒TiCN组成的副层，从而韧性提高，并导热率得到抑制且热屏蔽效果得到提高，因此即使使用于钢或铸铁等的伴随高热产生，且断续的冲击性高负荷作用于切削刃的高速断续切削加工时，耐崩刀性、耐缺损性仍优异，其结果，在长期使用中发挥优异的耐磨性。
相对于此，明确可知关于硬质包覆层的构成下部层的TiCN层中不存在由微粒TiCN组成的副层的比较包覆工具1～15，在使用于伴随高热发生，且断续的冲击性高负荷作用于切削刃的高速断续切削加工时，因崩刀、缺损等的发生而在短时间内达到寿命。
产业上的可利用性
如上述，本发明的包覆工具例如在钢或铸铁等的伴随高热产生，且断续的冲击性高负荷作用于切削刃的高速断续切削加工中，发挥优异的耐崩刀性、耐缺损性并能够延长使用寿命，而且不仅是高速断续切削加工条件，当然还能够在高速切削加工条件、高切削深度、高进给速度的高速重切削加工条件等中使用。
Claims (2)
1.一种表面包覆切削工具，在由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面设置有硬质包覆层，该表面包覆切削工具的特征在于，
所述硬质包覆层由化学蒸镀的下部层与上部层构成，并且
(a)所述下部层由1层或2层以上组成的Ti化合物层构成，所述Ti化合物层包含至少1层Ti碳氮化物层，且所述下部层具有3～20μm的合计平均层厚；
(b)所述上部层由具有2～25μm平均层厚的氧化铝层构成，
构成所述下部层的至少1层Ti碳氮化物层具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，该组织内存在2层以上由微粒TiCN构成的副层，该副层并未使柱状纵向生长TiCN结晶组织完全分断，该微粒TiCN为粒状TiCN晶相或非晶TiCN相、或者粒状TiCN晶相与非晶TiCN相的混合相，所述柱状纵向生长TiCN结晶组织的最大粒子宽度为50～2000nm，所述最大粒子宽度与膜厚方向的最大粒子长度的纵横尺寸比为5～50，所述由微粒TiCN构成的副层的层厚为5nm～30nm。
2.如权利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，
存在于构成所述下部层的至少1层Ti碳氮化物层中的由微粒TiCN构成的副层在层厚方向上每1微米存在1～5层。
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