JP7140163B2 - 被覆切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、被覆切削工具に関するものである。

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。

例えば、特許文献１では、基材上に（Ａｌ_aＴｉ_bＭ_c）Ｘ［但し、ＭはＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、Ｂ及びＳｉからなる群より選択された少なくとも１種の元素を表し、ＸはＣ、Ｎ及びＯからなる群より選択された少なくとも１種の元素を表し、ａはＡｌ元素とＴｉ元素とＭ元素との合計に対するＡｌ元素の原子比を表し、ｂはＡｌ元素とＴｉ元素とＭ元素との合計に対するＴｉ元素の原子比を表し、ｃはＡｌ元素とＴｉ元素とＭ元素との合計に対するＭ元素の原子比を表し、ａ、ｂ、ｃは、０．３０≦ａ≦０．６５、０．３５≦ｂ≦０．７０、０≦ｃ≦０．２０、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満足する。］と表される層を有し、該層の平均粒径が２００ｎｍよりも大きくすることで、従来よりも耐摩耗性が向上することが提案されている。

また、特許文献２では、基材上に（Ａｌ_1-xＴｉ_x）Ｎ[０．４０≦Ｘ≦０．６５]を満足し、該層は上記ＡｌとＴｉとの複合窒化物の粒状組織からなる薄層Ａと柱状組織からなる薄層Ｂとの交互積層構造で構成され、薄層Ａを構成する粒状晶の平均結晶粒径は３０ｎｍ以下、また、薄層Ｂを構成する柱状晶の平均粒径は５０～５００ｎｍにすることを特徴としており、該被膜層を蒸着した切削工具は従来よりも耐チッピング性、耐摩耗性に優れることが提案されている。

国際公開第２０１４/１３６７５５号 特許第５５９４５７５号公報

近年のステンレス鋼などの難削材旋削加工は高速化及び高送り化の傾向にあり、従来よりも切削条件が厳しくなる傾向の中で、これまでより耐摩耗性及び耐欠損性を向上し、工具寿命を延長することが求められている。上記特許文献１の層は全体として層の粒径が２００ｎｍよりも大きいことから、優れた耐摩耗性を発揮する一方で、突発的な欠損やチッピングを生じやすいことが予想される。上記特許文献２の被覆切削工具は同一成分で柱状晶のＡ層と粒状晶のＢ層とを交互積層しており、界面整合性が高いため、歪みが小さく、層の硬さが十分でない。この結果、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。

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。

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。

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。
［１］
基材と前記基材の表面に形成された被覆層とを含み、
前記被覆層は、第１層と第２層とが交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有し、
前記第１層は、下記式（１）：
Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x） （１）
［式中、ｘはＣ元素とＮ元素との合計に対するＣ元素の原子比を表し、０．０２≦ｘ≦０．３０を満足する。］
で表される組成からなる化合物層であり、
前記第２層は、下記式（２）：
（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ （２）
［式中、ｙはＴｉ元素とＡｌ元素との合計に対するＴｉ元素の原子比を表し、０．２５≦ｙ≦０．７５を満足する。］
で表される組成からなる化合物層であり、
前記積層構造は、前記基材側から前記被覆層の表面側に向かって、第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造をこの順で含み、
前記第１積層構造における前記第１層及び前記第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５００ｎｍを超え３０００ｎｍ以下であり、
前記第２積層構造における前記第１層及び前記第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５０ｎｍを超え５００ｎｍ以下であり、
前記第３積層構造における前記第１層及び前記第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
前記第１積層構造の平均厚さが、１．０μｍを超え６．０μｍ以下であり、
前記第２積層構造の平均厚さが、０．１μｍを超え２．０μｍ以下であり、
前記第３積層構造の平均厚さが、０．１μｍ以上２．０μｍ以下である、被覆切削工具。
［２］
前記基材と前記被覆層との界面から前記被覆層の表面側に向かって３００ｎｍの位置において、前記被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
前記第３積層構造における前記基材と反対側の表面から前記基材側に向かって１００ｎｍの位置において、前記被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５ｎｍ以上５０ｎｍ未満である、［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記被覆層は、前記第３積層構造における前記基材と反対側の表面に、上部層を有し、
前記上部層は、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（ただし、前記式（１）で表される組成からなる化合物及び前記式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）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］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記被覆層全体の平均厚さが、４．０μｍ以上１２．０μｍ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の被覆切削工具。
［５］
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］～［４］のいずれかに記載の被覆切削工具。

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。

本発明の被覆切削工具の一例を示す模式図である。

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。

本実施形態の被覆切削工具は、基材と基材の表面に形成された被覆層とを含み、被覆層は、第１層と第２層とが交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有し、
第１層は、下記式（１）：
Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x） （１）
［式中、ｘはＣ元素とＮ元素との合計に対するＣ元素の原子比を表し、０．０２≦ｘ≦０．３０を満足する。］
で表される組成からなる化合物層であり、
第２層は、下記式（２）：
（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ （２）
［式中、ｙはＴｉ元素とＡｌ元素との合計に対するＴｉ元素の原子比を表し、０．２５≦ｙ≦０．７５を満足する。］
で表される組成からなる化合物層であり、
積層構造は、基材側から被覆層の表面側に向かって、第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造をこの順で含み、第１積層構造における第１層及び第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５００ｎｍを超え３０００ｎｍ以下であり、第２積層構造における第１層及び第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５０ｎｍを超え５００ｎｍ以下であり、第３積層構造における第１層及び第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、第１積層構造の平均厚さが、１．０μｍを超え６．０μｍ以下であり、第２積層構造の平均厚さが、０．１μｍを超え２．０μｍ以下であり、第３積層構造の平均厚さが、０．１μｍ以上２．０μｍ以下である。

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層において、Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x）中のｘが０．０２以上であると硬さが高くなるため被覆切削工具の耐摩耗性が向上し、また、微粒化することで圧縮応力が付与されやすく、亀裂の進展が抑制されるので被覆切削工具の耐欠損性が向上する。また、Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x）中のｘが０．３０以下であると、第２層との密着性に優れるため、剥離を起因とした欠損を抑制する。また、被覆層を形成する第２層において、（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ中のｙが０．２５以上であると、Ｔｉを含有することによる効果として、高温強度や六方晶の形成を抑制することで被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。さらに、（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ中のｙが０．７５以下であると、耐熱性が向上するため、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結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層において、第１層と第２層とが交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有すると、界面整合性が低くなるため、硬さが高くなり、その結果、耐摩耗性が向上する。さらに、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層において、第１層及び第２層を交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有することで、各層同士の密着性も向上するため、耐剥離性を起因とした欠損を抑制することができる。また、本実施形態の被覆切削工具は、積層構造が、第１層及び第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さ（以下「積層周期」とも記す。）を各々特定範囲に制御した、第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造を、基材側から被覆層の表面側に向かって、この順で含むことにより、各層同士の密着性を向上させ、剥離からの欠損を抑制することができる。その結果、本実施形態の被覆切削工具は、例えば、難削材旋削加工において耐摩耗性及び耐欠損性を同時に向上させることができる。具体的には、本実施形態の被覆切削工具は、基材側の第１積層構造における積層周期を、５００ｎｍを超え３０００ｎｍ以下とし、被覆層の表面側の第３積層構造における積層周期を、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とし、第１積層構造と第３積層構造との間の第２積層構造における積層周期を、５０ｎｍを超え５００ｎｍ以下とする。積層構造がこのような構造、すなわち、基材側から被覆層の表面側に向かって、積層周期を段階的に小さくすることにより、各層同士の密着性に優れ、耐剥離性を起因とした欠損を抑制することができる。各層同士の密着性が向上する理由は、被覆層全体の圧縮応力が高くなるのを抑制できているためと推測している。第１積層構造における積層周期が５００ｎｍを超えると、第１積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径を大きくし得ることにより、密着性が向上するので、剥離を起因とした欠損を抑制することができる。一方、第１積層構造における積層周期が３０００ｎｍ以下であると、第１層及び第２層の平均厚さが厚くなることにより圧縮応力が大きくなることに起因した亀裂の発生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。また、第２積層構造における積層周期が５０ｎｍを超えると、第１積層構造と第２積層構造との密着性が向上する。これは、第１積層構造及び第２積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径と圧縮応力とのバランスに優れるためであると推測している。一方、第２積層構造における積層周期が５００ｎｍ以下であると、第２積層構造と第３積層構造との密着性が向上する。これは、第２積層構造と第３積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径と圧縮応力とのバランスに優れるためであると推測している。また、第３積層構造における積層周期が５ｎｍ以上であると、加工中に発生した亀裂が基材に向かって進展するのを抑制す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。それに加えて、被覆層の表面側のみがチッピングすることで、基材側の被覆層が残り、この結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上すると推測される。一方、第３積層構造における積層周期が５０ｎｍ以下であると、第３積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径を小さくし得ることにより、被覆層の表面側における圧縮応力が高くなるのを抑制することができるため、亀裂が発生するのを抑制し、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。また、第１積層構造の平均厚さが１．０μｍを超えると、第１積層構造を有することによる効果が得られ、第１積層構造の平均厚さが６．０μｍ以下であると、相対的に第２積層構造又は第３積層構造の厚さが減少することによる、耐欠損性の低下を抑制することができる。さらに、第２積層構造の平均厚さが０．１μｍを超えると、第２積層構造を有することによる効果が得られ、第２積層構造の平均厚さが２．０μｍ以下であると、相対的に第１積層構造又は第３積層構造の厚さが減少することによる、密着性の低下及び耐欠損性の低下を抑制することができる。また、第３積層構造の平均厚さが０．１μｍ以上であると、第３積層構造を有することによる効果が得られ、第３積層構造の平均厚さが２．０μｍ以下であると、相対的に第１積層構造又は第２積層構造の厚さが減少することによる、密着性の低下を抑制することができる。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。

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。

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は、４．０μｍ以上１２．０μｍ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４．０μｍ以上であると、耐摩耗性が向上する傾向にある。従来、ＴｉＣＮ層のＣの原子比を増やしていくと、圧縮応力が高くなり、密着性が低下するため、通常、被覆層を厚くするのが困難である。本実施形態の被覆切削工具は、第１層及び第２層を交互に積層することで、圧縮応力が高くなるのを抑制することができ、被覆層全体の平均厚さを厚くしても、密着性が低下することなく、耐摩耗性をさらに向上させることができる。また、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１２．０μｍ以下であると、被覆層の剥離が抑制されることに主に起因して耐欠損性が向上する傾向にある。特に、ステンレス加工では、被削材が被覆切削工具に溶着して、その後分離する圧着分離損傷が生じやすい。この損傷を更に抑制するために、被覆層全体の平均厚さは１０．０μｍ以下であるとより好ましい。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４．５μｍ以上９．０μｍ以下であるとさらに好ましく、４．８μｍ以上８．８μｍ以下であると特に好ましい。

〔第１層〕
本実施形態の被覆切削工具において、第１層は、下記式（１）で表される組成からなる化合物層である。
Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x） （１）
［式中、ｘはＣ元素とＮ元素との合計に対するＣ元素の原子比を表し、０．０２≦ｘ≦０．３０を満足する。］

被覆層を形成する第１層において、Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x）中のｘが０．０２以上であると硬さが高くなるため被覆切削工具の耐摩耗性が向上し、また、微粒化することで圧縮応力が付与されやすく、亀裂の進展が抑制されるので被覆切削工具の耐欠損性が向上する。また、Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x）中のｘが０．３０以下であると、第２層との密着性が優れるため、剥離を起因とした欠損を抑制する。同様の観点から、Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x）中のｘが０．０４以上０．３０以下であることが好ましく、０．１５以上０．３０以下であることがより好ましい。

また、本実施形態において、各化合物層の組成をＴｉ（Ｃ_0.20Ｎ_0.80）と表記する場合は、Ｃ元素とＮ元素との合計に対するＣ元素の原子比が０．２０、Ｃ元素とＮ元素との合計に対するＮ元素の原子比が０．８０であることを意味する。すなわち、Ｃ元素とＮ元素との合計に対するＣ元素の量が２０原子％、Ｃ元素とＮ元素との合計に対するＮ元素の量が８０原子％であることを意味する。

〔第２層〕
本実施形態の被覆切削工具は、第２層が、下記式（２）で表される組成からなる化合物層である。
（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ （２）
［式中、ｙはＴｉ元素とＡｌ元素との合計に対するＴｉ元素の原子比を表し、０．２５≦ｙ≦０．７５を満足する。］

被覆層を形成する第２層において、（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ中のｙが０．２５以上であると、Ｔｉを含有することにより高温強度や六方晶の形成を抑制することができ、その結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上する。また、（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ中のｙが０．７５以下であると、耐熱性が向上するため、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。同様の観点から、（Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ中のｙが０．２７以上０．７３以下であることが好ましく、０．３０以上０．７２以下であることがより好ましい。

また、本実施形態の被覆切削工具において、後述する下部層を形成しない場合、第２層を最初に基材の表面に形成することが好ましい。本実施形態の被覆切削工具において、第２層を最初に基材の表面に形成すると、基材と被覆層との密着性が向上する傾向にある。

［積層構造］
本実施形態の被覆切削工具は、被覆層において、第１層と第２層とが交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有する。本実施形態の被覆切削工具は、被覆層において、第１層と第２層とが交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有すると、界面整合性が低くなるため、硬さが高くなり、その結果、耐摩耗性が向上する。また、本実施形態の被覆切削工具は、被覆層において、第１層及び第２層を交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有することで、各層同士の密着性も向上するため、耐剥離性を起因とした欠損を抑制することができる。

また、本実施形態の被覆切削工具は、積層構造が、第１層及び第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さ、すなわち、積層周期を、各々特定範囲に制御した、第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造を、基材側から被覆層の表面側に向かって、この順で含む。このことにより、本実施形態の被覆切削工具は、各層同士の密着性を向上させ、剥離からの欠損を抑制することができ、例えば、難削材旋削加工において耐摩耗性及び耐欠損性を同時に向上させることができる。

具体的には、本実施形態の被覆切削工具は、基材側の第１積層構造における積層周期を、５００ｎｍを超え３０００ｎｍ以下とし、被覆層の表面側の第３積層構造における積層周期を、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下とし、第１積層構造と第３積層構造との間の第２積層構造における積層周期を、５０ｎｍを超え５００ｎｍ以下とする。本実施形態の被覆切削工具は、積層構造がこのような構造、すなわち、基材側から被覆層の表面側に向かって、積層周期を段階的に小さくすることにより、各層同士の密着性に優れ、耐剥離性を起因とした欠損を抑制することができる。各層同士の密着性が向上する理由は、被覆層全体の圧縮応力が高くなるのを抑制できているためと推測している。

第１積層構造における積層周期が５００ｎｍを超えると、第１積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径を大きくし得ることにより、密着性が向上するので、剥離を起因とした欠損を抑制することができる。一方、第１積層構造における積層周期が３０００ｎｍ以下であると、第１層及び第２層の平均厚さが厚くなることにより、圧縮応力が大きくなることに起因した亀裂の発生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。同様の観点から、第１積層構造における積層周期は５０５ｎｍ以上２９００ｎｍ以下であることが好ましく、５１０ｎｍ以上２８００ｎｍ以下であることがより好ましい。

また、第２積層構造における積層周期が５０ｎｍを超えると、第１積層構造と第２積層構造との密着性が向上する。これは、第１積層構造及び第２積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径と圧縮応力とのバランスに優れるためだと推測している。一方、第２積層構造における積層周期が５００ｎｍ以下であると、第２積層構造と第３積層構造との密着性が向上する。これは、第２積層構造と第３積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径と圧縮応力とのバランスに優れるためだと推測している。同様の観点から、第２積層構造における積層周期は５５ｎｍ以上４９０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以上４８０ｎｍ以下であることがより好ましい。

また、第３積層構造における積層周期が５ｎｍ以上であると、加工中に発生した亀裂が基材に向かって進展するのを抑制す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。また、被覆層の表面側のみがチッピングすることで、基材側の被覆層が残り、この結果、被覆切削工具の耐摩耗性が向上すると推測される。一方、第３積層構造における積層周期が５０ｎｍ以下であると、第３積層構造に含まれる結晶粒の平均粒径を小さくし得ることにより、被覆層の表面側における圧縮応力が高くなるのを抑制することができる。その結果、亀裂が発生するのを抑制し、被覆切削工具の耐欠損性が向上する。同様の観点から、第３積層構造における積層周期は５ｎｍ以上４８ｎｍ以下であることが好ましく、６ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることがより好ましい。

また、本実施形態の被覆切削工具は、第１積層構造の平均厚さが、１．０μｍを超え６．０μｍ以下である。第１積層構造の平均厚さが１．０μｍを超えると、第１積層構造を有することによる効果が得られ、第１積層構造の平均厚さが６．０μｍ以下であると、相対的に第２積層構造又は第３積層構造の厚さが減少することによる、耐欠損性の低下を抑制することができる。同様の観点から、第１積層構造の平均厚さは２．０μｍ以上５．８μｍ以下であることが好ましく、２．２μｍ以上５．６μｍ以下であることがより好ましい。

また、本実施形態の被覆切削工具は、第２積層構造の平均厚さが、０．１μｍを超え２．０μｍ以下である。第２積層構造の平均厚さが０．１μｍを超えると、第２積層構造を有することによる効果が得られ、第２積層構造の平均厚さが２．０μｍ以下であると、相対的に第１積層構造又は第３積層構造の厚さが減少することによる、密着性の低下及び耐欠損性の低下を抑制することができる。同様の観点から、第２積層構造の平均厚さは０．１２μｍ以上１．９５μｍ以下であることが好ましく、０．１２μｍ以上１．９２μｍ以下であることがより好ましい。

また、本実施形態の被覆切削工具は、第３積層構造の平均厚さが、０．１μｍ以上２．０μｍ以下である。第３積層構造の平均厚さが０．１μｍ以上であると、第３積層構造を有することによる効果が得られ、第３積層構造の平均厚さが２．０μｍ以下であると、相対的に第１積層構造又は第２積層構造の厚さが減少することによる、密着性の低下を抑制することができる。同様の観点から、第３積層構造の平均厚さは０．１５μｍ以上０．６０μｍ以下であることが好ましく、０．２０μｍ以上０．５４μｍ以下であることがより好ましい。

また、本実施形態の被覆切削工具は、基材と被覆層との界面から被覆層の表面側に向かって３００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。基材と被覆層との界面から被覆層の表面側に向かって３００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５０ｎｍ以上であると、粒子の脱落が抑制されるので、密着性が向上する傾向にある。また、基材と被覆層との界面から被覆層の表面側に向かって３００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５００ｎｍ以下であると、圧縮応力が大きくなるため、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、基材と被覆層との界面から被覆層の表面側に向かって３００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径は、５２ｎｍ以上４９５ｎｍ以下であることがより好ましく、５４ｎｍ以上４９２ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

また、本実施形態の被覆切削工具は、第３積層構造における基材と反対側の表面から基材側に向かって１００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５ｎｍ以上５０ｎｍ未満であることが好ましい。第３積層構造における基材と反対側の表面から基材側に向かって１００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５ｎｍ以上であると、圧縮応力が高くなりすぎるのを抑えることで、剥離を更に抑制できるため、密着性が向上する傾向にある。また、第３積層構造における基材と反対側の表面から基材側に向かって１００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５０ｎｍ未満であると、圧縮応力が大きくなるため、亀裂の進展が一層抑制され、その結果、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、第３積層構造における基材と反対側の表面から基材側に向かって１００ｎｍの位置において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径は、５ｎｍ以上４８ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以上４５ｎｍ以下であることがさらに好ましい。

本実施形態の被覆切削工具は、上述したとおり、被覆層と基材との界面の近傍の被覆層において、積層周期を比較的大きい範囲内に制御していることに伴い、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径を大きくすることができる。その結果、本実施形態の被覆切削工具は、粒子の脱落が抑制できるので、密着性が向上し、耐剥離性を起因とした欠損を抑制できる傾向にある。本実施形態の被覆切削工具は、上述したとおり、被覆層における基材と反対側の表面近傍において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が小さくなっていることにより、圧縮応力が大きくなるので、耐チッピング性及び耐欠損性が向上する傾向にある。
なお、本実施形態において、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径は、基材の表面と平行な方向に線を引き、この線の長さをこの線上に存在する結晶粒の数で除した値とする。具体的には、被覆層を構成する結晶粒の平均粒径は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。また、被覆層を構成する結晶粒は、式（１）で表される組成からなる化合物の結晶粒、式（２）で表される組成からなる化合物の結晶粒のいずれかを含むか、式（１）で表される組成からなる化合物の結晶粒及び式（２）で表される組成からなる化合物の結晶粒の両方が含まれる。

本実施形態の被覆切削工具は、第１積層構造において、第１層と第２層との繰り返し数が、１回以上１２回以下が好ましく、１回以上１０回以下がより好ましく、１回以上８回以下がさらに好ましく、１回以上５回以下が特に好ましい。
本実施形態の被覆切削工具は、第２積層構造において、第１層と第２層との繰り返し数が、１回以上４０回以下が好ましく、１回以上３０回以下がより好ましく、１回以上２０回以下がさらに好ましく、１回以上１０回以下が特に好ましい。
本実施形態の被覆切削工具は、第３積層構造において、第１層と第２層との繰り返し数が、１回以上４００回以下が好ましく、２回以上３００回以下がより好ましく、３回以上２００回以下がさらに好ましく、５回以上１００回以下が特に好ましい。
なお、本実施形態において、第１層と、第２層とを１層ずつ形成した場合、「繰り返し数」は１回である。

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８は、基材１と、その基材１の表面上に形成された被覆層７とを備える。被覆層７は、基材１側から第２層２と第１層３とをこの順で交互に６回繰り返し形成した積層構造を有する。当該積層構造は、基材１側から被覆層７の表面側に向かって、第１積層構造４、第２積層構造５及び第３積層構造６をこの順で有する。

〔上部層〕
本実施形態に用いる被覆層は、第３積層構造における基材と反対側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（ただし、式（１）で表される組成からなる化合物及び式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）の単層又は積層であることが好ましい。上部層がこのような化合物の単層又は積層であると、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（ただし、式（１）で表される組成からなる化合物及び式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）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（ただし、式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）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（積層）であってもよい。

本実施形態に用いる被覆層において、上部層の平均厚さは、０．１μｍ以上３．５μｍ以下であることが好ましい。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。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。

〔下部層〕
本実施形態に用いる被覆層は、基材と、第１層及び第２層の積層構造との間に下部層を有すると好ましい。これにより、基材と被覆層との密着性が更に向上する傾向にある。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（ただし、式（１）で表される組成からなる化合物及び式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）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（ただし、式（１）で表される組成からなる化合物及び式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）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（ただし、式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）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。

本実施形態に用いる被覆層において、下部層の平均厚さは、０．１μｍ以上３．５μｍ以下であることが好ましい。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。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。

〔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。

〔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。

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。

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。

本実施形態に用いる第１層を形成する場合、基材をその温度が３５０℃～５５０℃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１．０Ｐａ～５．０Ｐａにする。その後、基材に－６０Ｖ～－４０Ｖのバイアス電圧を印加し、ＴｉＣ蒸発源を８０Ａ～１５０Ａとするアーク放電により蒸発させて、第１層を形成するとよい。

本実施形態に用いる第２層を形成する場合、基材をその温度が３５０℃～５５０℃になるように制御する。なお、その基材の温度を、第１層を形成する際の基材の温度と同じにすると、第１層と第２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１．０Ｐａ～５．０Ｐａとする。次いで、基材に－１００Ｖ～－２０Ｖ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層の金属成分に応じた金属蒸発源を蒸発させて、第２層を形成するとよい。

第１層と第２層とが交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を形成するには、ＴｉＣ蒸発源及び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、各層を交互に形成するとよい。ＴｉＣ蒸発源及び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、積層構造を構成する各層の厚さを制御することができ、積層周期を特定範囲に制御した第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造を形成することができる。

第１層を形成する際、反応容器内の圧力を高くすると、式（１）で表される組成において、Ｎ元素の割合が小さくなり、Ｃ元素の割合（ｘ）を大きくすることができる。

本実施形態に用いる第１層における結晶粒の平均粒径を所定の値にするには、上述の第１層を形成する過程において、バイアス電圧やＣ元素の原料（ＴｉＣ）の量を調整するとよい。より具体的には、第１層を形成する過程において、負のバイアス電圧を高く（ゼロから遠い側）すると、第１層における結晶粒の平均粒径が小さくなる傾向がある。第１層を形成する過程において、Ｃ元素の原料の量を多くすると、第１層における結晶粒の平均粒径が小さくなる傾向がある。また、第１層の１層当たりの平均厚さが薄くなると、第１層における結晶粒の平均粒径が小さくなる傾向がある。

本実施形態に用いる第２層における結晶粒の平均粒径を所定の値にするには、上述の第２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層を形成する過程において、負のバイアス電圧を高く（ゼロから遠い側）すると、第２層における結晶粒の平均粒径が小さくなる傾向がある。第２層における結晶粒の平均粒径が小さくなることでアスペクト比が大きくなる傾向がある。また、第２層の１層当たりの平均厚さが薄くなると、第２層における結晶粒の平均粒径が小さくなる傾向がある。

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。

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。

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。

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。

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。

（実施例１）
基材として、ＣＮＭＧ１２０４０８－ＳＭのインサート（８９．６ＷＣ－９．８Ｃｏ－０．６Ｃｒ₃Ｃ₂（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ＴｉＣ蒸発源及び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。

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。

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。

発明品１～２１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に示す組成になるような第１層のＴｉＣ蒸発源と、表１に示す組成になるような第２層の金属蒸発源とを表１に示す最下層が最初に基材の表面に形成されるような順序で交互に、表３に示すアーク電流のアーク放電により蒸発させて、第１層と第２層とを交互に形成し、第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造をこの順で形成した。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層の厚さ及び第２層の厚さ、並びに第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造の厚さは、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。

比較品１～１７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層のＴｉＣ蒸発源と、表２に示す組成のＢ層の金属蒸発源とを表２に示す最下層が最初に基材の表面に形成されるような順序で交互に、表４に示すアーク電流のアーク放電により蒸発させて、表２に示す最下層が基材の最初の表面になるような順序でＡ層とＢ層とを交互に形成し、第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造をこの順で形成した。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、並びに第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造の厚さは、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。

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及び積層構造を形成した後に、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。

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。それらの結果を、表１及び表２に併せて示す。

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。測定結果を、表１及び表２に示す。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。

〔平均粒径〕
得られた試料について、以下のとおり、市販の透過型顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて、基材と被覆層との界面から被覆層の表面側に向かって３００ｎｍの位置（以下、単に「基材から３００ｎｍの位置」とも記す）における結晶粒の平均粒径、並びに第３積層構造の基材と反対側の表面から基材側に向かって１００ｎｍの位置（以下、単に「第３積層構造の表面から１００ｎｍの位置」とも記す）における結晶粒の平均粒径を測定した。まず、集束イオンビーム（ＦＩＢ）加工機を用いて、被覆層の断面（被覆層の厚さを観察するときと同じ方向の断面：基材表面に対して垂直方向）を観察面とする薄膜の試料を作製した。作製した試料の観察面について走査透過電子像（ＳＴＥＭ像）の写真を撮影した。撮影した写真の基材から３００ｎｍの位置において、基材の表面と平行な方向に直線を引き、この線上に存在する結晶粒の数を測定した。この直線の長さをこの線上に存在する結晶粒の数で除し、得られた値を基材から３００ｎｍの位置における結晶粒の平均粒径とした。このとき、直線の長さを１０μｍ以上とした。同様に、撮影した写真の第３積層構造の表面から１００ｎｍの位置において、基材の表面と平行な方向に直線を引き、この直線の長さをこの線上に存在する結晶粒の数で除し、得られた値を第３積層構造の表面から１００ｎｍの位置における結晶粒の平均粒径とした。測定結果を、表５及び表６に示す。

得られた試料を用いて、以下の切削試験を行い、評価した。

［切削試験］
被削材：ＳＵＳ３０４
被削材形状：１２０ｍｍ×４００ｍｍの丸棒
切削速度：１５０ｍ/ｍｉｎ
１刃あたりの送り：０．２５ｍｍ/ｒｅｖ
切り込み深さ：２．０ｍｍ
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０．３０ｍｍ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７及び表８に示す。

表７及び表８に示す結果より、発明品の加工時間は２２分以上であり、全ての比較品の加工時間よりも長かった。

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。

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。

１…基材、２…第２層、３…第１層、４…第１積層構造、５…第２積層構造、６…第３積層構造、７…被覆層、８…被覆切削工具。

Claims (5)

1. 基材と前記基材の表面に形成された被覆層とを含み、
   前記被覆層は、第１層と第２層とが交互にそれぞれ１層以上積層された積層構造を有し、
   前記第１層は、下記式（１）：
   Ｔｉ（Ｃ_xＮ_1-x） （１）
   ［式中、ｘはＣ元素とＮ元素との合計に対するＣ元素の原子比を表し、０．０２≦ｘ≦０．３０を満足する。］
   で表される組成からなる化合物層であり、
   前記第２層は、下記式（２）：
   （Ｔｉ_yＡｌ_1-y）Ｎ （２）
   ［式中、ｙはＴｉ元素とＡｌ元素との合計に対するＴｉ元素の原子比を表し、０．２５≦ｙ≦０．７５を満足する。］
   で表される組成からなる化合物層であり、
   前記積層構造は、前記基材側から前記被覆層の表面側に向かって、順に、第１積層構造、第２積層構造及び第３積層構造の３つの積層構造からなり、
   前記第１積層構造における前記第１層及び前記第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５００ｎｍを超え３０００ｎｍ以下であり、
   前記第２積層構造における前記第１層及び前記第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５０ｎｍを超え５００ｎｍ以下であり、
   前記第３積層構造における前記第１層及び前記第２層のそれぞれの１層当たりの平均厚さが、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
   前記第１積層構造の平均厚さが、１．０μｍを超え６．０μｍ以下であり、
   前記第２積層構造の平均厚さが、０．１μｍを超え２．０μｍ以下であり、
   前記第３積層構造の平均厚さが、０．１μｍ以上２．０μｍ以下である、被覆切削工具。
2. 前記基材と前記被覆層との界面から前記被覆層の表面側に向かって３００ｎｍの位置において、前記被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下であり、
   前記第３積層構造における前記基材と反対側の表面から前記基材側に向かって１００ｎｍの位置において、前記被覆層を構成する結晶粒の平均粒径が、５ｎｍ以上５０ｎｍ未満である、請求項１に記載の被覆切削工具。
3. 前記被覆層は、前記第３積層構造における前記基材と反対側の表面に、上部層を有し、
   前記上部層は、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（ただし、前記式（１）で表される組成からなる化合物及び前記式（２）で表される組成からなる化合物を除く。）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又は２に記載の被覆切削工具。
4. 前記被覆層全体の平均厚さが、４．０μｍ以上１２．０μｍ以下である、請求項１～３のいずれか一項に記載の被覆切削工具。
5. 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１～４のいずれか一項に記載の被覆切削工具。

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