WO2019181136A1 - 表面被覆切削工具及びその製造方法 - Google Patents

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WO2019181136A1
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gas
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保樹 城戸
アノンサック パサート
晋 奥野
今村　晋也
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住友電工ハードメタル株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a surface-coated cutting tool and a manufacturing method thereof.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-054716, which is a Japanese patent application filed on March 22, 2018. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • a film made of a compound of aluminum (Al), titanium (Ti), and nitrogen (N) (hereinafter also referred to as “AlTiN”) can have high hardness and increase the content ratio of Al.
  • AlTiN a film made of a compound of aluminum (Al), titanium (Ti), and nitrogen (N)
  • the oxidation resistance can be improved (for example, JP-T-2015-509858 (Patent Document 1), JP-T-2017-508632 (Patent Document 2), JP-A-2016-130343 (Patent Document 3). )).
  • the surface-coated cutting tool according to the present disclosure is: A surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating for coating the substrate,
  • the coating includes a hard coating layer composed of a domain region and a matrix region,
  • the domain region is a region that is divided into a plurality of parts in the matrix region and exists in a dispersed state,
  • the domain region is composed of at least one first AlTi compound selected from the group consisting of Al x1 Ti (1-x1) N, Al x1 Ti (1-x1) BN, and Al x1 Ti (1-x1) CN.
  • the matrix region is made of at least one third AlTi compound selected from the group consisting of Al x3 Ti (1-x3) N, Al x3 Ti (1-x3) BN, and Al x3Ti (1-x3) CN.
  • the fourth layer has a structure laminated with each other,
  • the first AlTi compound has a hexagonal crystal structure, and the second AlTi compound has a cubic crystal structure;
  • the third AlTi compound has a cubic crystal structure, and the fourth AlTi compound has a cubic crystal structure;
  • x1 is 0.9 or more and 0.95 or less,
  • x2 is 0.5 or more and 0.6 or less,
  • x3 is 0.75 or more and 0.85 or less
  • x4 is 0.5 or more and 0.6 or less.
  • a method of manufacturing a surface-coated cutting tool according to the present disclosure is as follows.
  • a method for producing the surface-coated cutting tool according to (1) above Preparing the substrate; A first gas containing an aluminum halide gas and a titanium halide gas, an aluminum halide gas, a second gas containing a titanium halide gas and an ammonia gas, and a third gas containing an ammonia gas, respectively.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a hard coating layer constituting the coating of the surface-coated cutting tool according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an exemplary enlarged photograph of region a.
  • FIG. 3 is an exemplary enlarged photograph of region b.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a CVD apparatus used for manufacturing the surface-coated cutting tool according to this embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a gas inlet tube of a CVD apparatus used for manufacturing the surface-coated cutting tool according to the present embodiment.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a surface-coated cutting tool having excellent fracture resistance and wear resistance. [Effects of the present disclosure] According to the above, it is possible to provide a surface-coated cutting tool having excellent fracture resistance and wear resistance.
  • a surface-coated cutting tool includes: A surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating for coating the substrate, The coating includes a hard coating layer composed of a domain region and a matrix region, The domain region is a region that is divided into a plurality of parts in the matrix region and exists in a dispersed state, The domain region is composed of at least one first AlTi compound selected from the group consisting of Al x1 Ti (1-x1) N, Al x1 Ti (1-x1) BN, and Al x1 Ti (1-x1) CN.
  • the matrix region is made of at least one third AlTi compound selected from the group consisting of Al x3 Ti (1-x3) N, Al x3 Ti (1-x3) BN, and Al x3Ti (1-x3) CN.
  • the fourth layer has a structure laminated with each other,
  • the first AlTi compound has a hexagonal crystal structure, and the second AlTi compound has a cubic crystal structure;
  • the third AlTi compound has a cubic crystal structure, and the fourth AlTi compound has a cubic crystal structure;
  • X1 is 0.9 or more and 0.95 or less,
  • X2 is 0.5 or more and 0.6 or less,
  • X3 is 0.75 or more and 0.85 or less
  • Said x4 is 0.5 or more and 0.6 or less.
  • the surface-coated cutting tool can have excellent chipping resistance and wear resistance by having the above-described configuration.
  • the domain region includes a twin portion. By defining in this way, a surface-coated cutting tool having excellent chipping resistance is obtained.
  • the total thickness of the first layer and the second layer is 2 nm or more and 20 nm or less.
  • the total thickness of the third layer and the fourth layer is not less than 1.5 nm and not more than 30 nm.
  • a method of manufacturing a surface-coated cutting tool is a method of manufacturing the surface-coated cutting tool, Preparing the substrate; A first gas containing an aluminum halide gas and a titanium halide gas, an aluminum halide gas, a second gas containing a titanium halide gas and an ammonia gas, and a third gas containing an ammonia gas, respectively. And jetting the substrate in an atmosphere of 650 ° C. to 900 ° C. and 0.5 kPa to 5 kPa.
  • the method for producing a surface-coated cutting tool can produce a surface-coated cutting tool having excellent fracture resistance and wear resistance by providing the above-described configuration.
  • the present embodiment is not limited to this.
  • the same reference numerals represent the same or corresponding parts.
  • the notation in the form of “A to B” means the upper and lower limits of the range (that is, not less than A and not more than B), and there is no unit description in A, and the unit is described only in B.
  • the unit of and the unit of B are the same.
  • the chemical formula is any conventionally known composition ratio (element ratio). Shall be included.
  • the chemical formula includes not only the stoichiometric composition but also the non-stoichiometric composition.
  • the chemical formula of “TiC” includes not only the stoichiometric composition “Ti 1 C 1 ” but also a non-stoichiometric composition such as “Ti 1 C 0.8 ”. The same applies to the description of compounds other than “TiC”.
  • the surface-coated cutting tool according to this embodiment is A surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating for coating the substrate,
  • the coating includes a hard coating layer composed of a domain region and a matrix region,
  • the domain region is a region that is divided into a plurality of parts in the matrix region and exists in a dispersed state,
  • the domain region is composed of at least one first AlTi compound selected from the group consisting of Al x1 Ti (1-x1) N, Al x1 Ti (1-x1) BN, and Al x1 Ti (1-x1) CN.
  • the matrix region is made of at least one third AlTi compound selected from the group consisting of Al x3 Ti (1-x3) N, Al x3 Ti (1-x3) BN, and Al x3Ti (1-x3) CN.
  • the fourth layer has a structure laminated with each other,
  • the first AlTi compound has a hexagonal crystal structure, and the second AlTi compound has a cubic crystal structure;
  • the third AlTi compound has a cubic crystal structure, and the fourth AlTi compound has a cubic crystal structure;
  • X1 is 0.9 or more and 0.95 or less,
  • X2 is 0.5 or more and 0.6 or less,
  • X3 is 0.75 or more and 0.85 or less
  • Said x4 is 0.5 or more and 0.6 or less.
  • the surface-coated cutting tool of the present embodiment (hereinafter sometimes simply referred to as “cutting tool”) includes a base material and a coating that covers the base material.
  • the cutting tool includes, for example, a drill, an end mill, a drill tip changeable cutting tip, an end mill tip replacement cutting tip, a milling tip replacement cutting tip, a turning tip replacement cutting tip, a metal saw, and a gear cutting tool. , Reamer, tap, etc.
  • the base material is cemented carbide (for example, tungsten carbide (WC) based cemented carbide, cemented carbide containing Co in addition to WC, carbonitride such as Cr, Ti, Ta, Nb in addition to WC).
  • cemented carbide for example, tungsten carbide (WC) based cemented carbide, cemented carbide containing Co in addition to WC, carbonitride such as Cr, Ti, Ta, Nb in addition to WC).
  • Cermet (mainly composed of TiC, TiN, TiCN, etc.), high speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, etc.), cubic crystal It is preferable to include at least one selected from the group consisting of a type boron nitride sintered body (cBN sintered body) and a diamond sintered body, and at least one selected from the group consisting of cemented carbide, cermet and cBN sintered body. More preferably it contains a seed.
  • these various base materials it is particularly preferable to select a WC-based cemented carbide or a cBN sintered body. The reason is that these base materials are particularly excellent in the balance between hardness and strength at high temperatures and have excellent characteristics as base materials for surface-coated cutting tools for the above-mentioned uses.
  • the effect of this embodiment is shown even if such a cemented carbide includes an abnormal phase called free carbon or ⁇ phase in the structure.
  • the base material used in this embodiment may have a modified surface.
  • a de- ⁇ layer may be formed on the surface, or in the case of a cBN sintered body, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way The effect of this embodiment is shown.
  • the base material includes those having a chip breaker and those having no chip breaker.
  • the shape of the edge line of the cutting edge is sharp edge (the ridge where the rake face and flank face intersect), honing (the shape with a rounded edge for the sharp edge), negative land (the chamfered shape), and the combination of honing and negative land Any shape is included among the shapes.
  • the coating according to this embodiment includes a hard coating layer composed of a domain region and a matrix region.
  • the “coating” covers at least a part of the base material (for example, a portion that contacts the work material during cutting), thereby improving various characteristics such as chipping resistance and wear resistance of the cutting tool. It is what you have.
  • the coating preferably covers the entire surface of the substrate. However, even if a part of the base material is not covered with the coating or the configuration of the coating is partially different, it does not depart from the scope of the present embodiment.
  • the thickness of the coating is preferably 2 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • the thickness of the coating means the total thickness of the layers constituting the coating.
  • Examples of the “layer constituting the coating” include a hard coating layer, a base layer, and an outermost layer described later.
  • the thickness of the coating is measured by measuring 10 arbitrary points in a cross-sectional sample parallel to the normal direction of the surface of the substrate using, for example, a transmission electron microscope (TEM), and the measured thickness of 10 points. It can be obtained by taking the average value of.
  • TEM transmission electron microscope
  • An example of the transmission electron microscope is JEM-2100F (trade name) manufactured by JEOL Ltd.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a hard coating layer constituting the coating of the surface-coated cutting tool according to the present embodiment.
  • the hard coating layer is composed of the domain region (region a in FIG. 1) and the matrix region (region b in FIG. 1 (region other than region a)).
  • region a in which the domain regions a appear to overlap each other, but this includes a region in which the matrix region b is interposed in the depth direction of the figure.
  • the said hard coating layer has a composition mentioned later, inevitable impurities may be contained in the range which does not impair the effect which the surface coating cutting tool which concerns on this embodiment show
  • the content of the inevitable impurities is preferably 0% by mass to 10% by mass with respect to the total mass of the hard coating layer.
  • the hard coating layer may be provided directly on the base material as long as the effect of the surface-coated cutting tool according to the present embodiment is not impaired, or the base layer may be interposed via another layer such as a base layer. It may be provided on the material.
  • the hard coating layer may be provided with another layer such as an outermost layer thereon.
  • the hard coating layer may be an outermost layer (outermost surface layer) of the coating.
  • the thickness of the hard coating layer is preferably 0.5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and more preferably 3 ⁇ m or more and 13 ⁇ m or less.
  • the “domain region” means a region (for example, a region a in FIG. 1) that is divided into a plurality of portions in a matrix region described later and exists in a dispersed state.
  • the domain region can also be understood as a region arranged in a plurality of regions in the hard coating layer. Note that the above “distributed state” does not exclude the case where the domain regions are in contact with each other.
  • the domain region is composed of at least one first AlTi compound selected from the group consisting of Al x1 Ti (1-x1) N, Al x1 Ti (1-x1) BN, and Al x1 Ti (1-x1) CN.
  • the second layer has a stacked structure.
  • x1 and x2 mean the atomic ratio of Al in the first layer and the atomic ratio of Al in the second layer, respectively.
  • the first AlTi compound is preferably Al x1 Ti (1-x1) N.
  • the second AlTi compound is preferably Al x2 Ti (1-x2) N.
  • FIG. 2 is an exemplary enlarged photograph of region a.
  • the first layer (dark layer in FIG. 2) and the second layer (bright layer in FIG. 2) may form a multilayer structure in which one or more layers are alternately laminated.
  • a part of the domain region may include the multilayer structure.
  • the domain region may have a multilayer structure.
  • the domain region can be clearly distinguished from the matrix region described later by observing with TEM and analyzing the limited field electron diffraction image.
  • the volume ratio of the domain region is not particularly limited, but may be 10% to 90% by volume, or 20% to 80% by volume based on the total volume of the domain region and the matrix region. Or 50 volume% or more and 80 volume% or less may be sufficient.
  • the volume ratio of the domain region is obtained by performing X-ray diffraction measurement (XRD measurement) and performing Rietveld analysis.
  • XRD measurement X-ray diffraction measurement
  • the region to be measured is a region within 2 mm from the ridgeline of the blade-tip-exchangeable cutting tip and a flat region. It is preferable to select two areas to be measured and measure at least twice for each area. Thereafter, Rietveld analysis is performed on the obtained data to obtain the volume ratio of the domain region.
  • the thickness of the first layer is preferably 2 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 4 nm or more and 14 nm or less.
  • the thickness of the second layer is preferably 0.5 nm or more and 5 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 4 nm or less.
  • the thickness of the first layer means an average value of the thicknesses of arbitrary 10 first layers constituting the multilayer structure. The same applies to the thickness of the second layer.
  • the total thickness of the first layer and the second layer is preferably 2 nm or more and 25 nm or less, and preferably 2.5 nm or more and 25 nm or less. More preferably, it is 5 nm or more and 20 nm or less.
  • X1 in the first AlTi compound is 0.9 or more and 0.95 or less, and preferably 0.91 or more and 0.94 or less.
  • X1 is an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) apparatus attached to the scanning electron microscope (SEM) or TEM for the crystal grains in the first layer shown in the cross-sectional sample. It is possible to obtain it by using and analyzing. Specifically, each of arbitrary 10 points in the first layer in the domain region of the cross-sectional sample is measured to obtain the value of x1, and the average value of the obtained values of 10 points is x1 in the first layer. And Here, the “arbitrary 10 points” are selected from different crystal grains in the first layer.
  • the x1 means an average value of x1 of each of arbitrary 10 first layers constituting the multilayer structure.
  • x2, x3, and x4 described later examples of the EDX apparatus include JED-2300 (trade name) manufactured by JEOL Ltd.
  • X2 in the second AlTi compound is 0.5 or more and 0.6 or less, and preferably 0.53 or more and 0.58 or less.
  • Said x2 can be calculated
  • the first AlTi compound constituting the first layer includes a hexagonal crystal structure.
  • the fact that the first AlTi compound has a hexagonal crystal structure means that the first layer of the cross-sectional sample described above is obtained by performing electron beam diffraction measurement (SAED: Selected Area Electron Diffraction) with a limited field of view. This can be confirmed by analyzing the pattern of the diffraction image. Specifically, electron beam diffraction measurement is performed on the crystal grains of the first AlTi compound in the first layer. At this time, the number of crystal grains to be measured is at least 10 points, and more preferably 20 points or more.
  • region contains the said multilayer structure
  • the crystal structure parameters of the substances necessary for performing the pattern analysis of the electron beam diffraction image are obtained from, for example, International Center for Diffraction Data (ICDD), and the crystal structure parameters and electron beam diffraction pattern simulation software (for example: ReciPro) And can be analyzed.
  • Examples of the apparatus used for the electron diffraction measurement include “JEM-2100F” (trade name) manufactured by JEOL Ltd.
  • the second AlTi compound constituting the second layer includes a cubic crystal structure.
  • the fact that the second AlTi compound includes a cubic crystal structure is obtained by performing electron beam diffraction measurement (SAED measurement) on the second layer of the above-described cross-sectional sample and analyzing the pattern of the electron beam diffraction image. I can confirm. Specific conditions and the like when performing electron beam diffraction measurement and pattern analysis of an electron beam diffraction image are the same as described above.
  • the first AlTi compound includes a hexagonal crystal structure
  • the second AlTi compound includes a cubic crystal structure.
  • the first AlTi compound preferably has a hexagonal crystal structure
  • the second AlTi compound preferably has a cubic crystal structure.
  • the domain region preferably includes a twin portion.
  • the “twinned part” means a structure including a part where two single crystals constituting the domain region are gathered and joined according to a certain orientation.
  • the region a shown in FIG. 2 corresponds to the twin portion. Whether or not the twin portion is included can be determined by observing the domain region using a transmission electron microscope.
  • the “matrix region” is a region (for example, the region b in FIG. 1) serving as a matrix of the coating film, and means a region other than the domain region.
  • most of the matrix region can be grasped as a region arranged so as to surround each of a plurality of regions constituting the domain region. It can also be understood that most of the matrix region is disposed between a plurality of regions constituting the domain region.
  • the matrix region is made of at least one third AlTi compound selected from the group consisting of Al x3 Ti (1-x3) N, Al x3 Ti (1-x3) BN, and Al x3Ti (1-x3) CN.
  • the fourth layer has a structure in which the fourth layer is stacked on each other.
  • x3 and x4 mean the atomic ratio of Al in the third layer and the atomic ratio of Al in the fourth layer, respectively.
  • the third AlTi compound is preferably Al x3 Ti (1-x3) N.
  • the fourth AlTi compound is preferably Al x4 Ti (1-x4) N.
  • FIG. 3 is an exemplary enlarged photograph of region b.
  • the third layer (the dark layer in the region b in FIG. 3) and the fourth layer (the bright layer in the region b in FIG. 3) may each form a multilayer structure in which one or more layers are alternately stacked.
  • a part of the matrix region may include the multilayer structure.
  • region may consist of the said multilayered structure.
  • the matrix region can be clearly distinguished from the domain region by observation with a TEM and analysis of a limited field electron diffraction image.
  • the volume ratio of the matrix region is not particularly limited, but may be 10% to 90% by volume, or 20% to 80% by volume based on the total volume of the domain region and the matrix region. Or 50 volume% or more and 80 volume% or less may be sufficient.
  • the volume ratio of the matrix region is obtained by performing X-ray diffraction measurement (XRD measurement) and performing a Rietveld analysis. Specifically, it can be obtained by the same method as the method for obtaining the volume ratio of the domain region described above.
  • the thickness of the third layer is preferably 1 nm or more and 20 nm or less, and more preferably 2 nm or more and 10 nm or less.
  • the thickness of the fourth layer is preferably 0.5 nm or more and 10 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 2 nm or less.
  • the thickness of the said 3rd layer means the average value of the thickness of each of the arbitrary 10 3rd layers which comprise the said multilayer structure. The same applies to the thickness of the fourth layer.
  • the total thickness of the third layer and the fourth layer (the sum of the two layers) is preferably 1.5 nm or more and 30 nm or less, and preferably 3 nm or more and 10 nm or less. More preferred.
  • X3 in the third AlTi compound is 0.75 or more and 0.85 or less, and preferably 0.76 or more and 0.82 or less.
  • Said x3 can be calculated
  • X4 in the fourth AlTi compound is 0.5 or more and 0.6 or less, and preferably 0.52 or more and 0.56 or less.
  • Said x4 can be calculated
  • the third AlTi compound constituting the third layer includes a cubic crystal structure.
  • the fact that the third AlTi compound includes a cubic crystal structure is obtained by performing electron beam diffraction measurement (SAED measurement) on the third layer of the above-described cross-sectional sample and analyzing the pattern of the electron beam diffraction image. I can confirm. Specific conditions and the like when performing SAED measurement and electron beam diffraction pattern analysis are the same as described above.
  • the fourth AlTi compound constituting the fourth layer includes a cubic crystal structure.
  • the fact that the fourth AlTi compound has a cubic crystal structure is confirmed by performing electron diffraction analysis (SAED measurement) on the fourth layer of the above-mentioned cross-sectional sample and analyzing the pattern of electron diffraction. it can. Specific conditions and the like when performing SAED measurement and electron beam diffraction pattern analysis are the same as described above.
  • the third AlTi compound includes a cubic crystal structure
  • the fourth AlTi compound includes a cubic crystal structure.
  • the third AlTi compound has a cubic crystal structure
  • the fourth AlTi compound has a cubic crystal structure.
  • the said film may further contain the other layer.
  • the other layer may have a composition different from or the same as that of the hard coating layer.
  • examples of the other layers include a TiN layer, a TiCN layer, a TiBN layer, and an Al 2 O 3 layer. Note that the order of stacking is not particularly limited.
  • examples of the other layer include a base layer provided between the base material and the hard coating layer, and an outermost layer provided on the hard coating layer.
  • the thickness of the other layers is not particularly limited as long as the effects of the present embodiment are not impaired, and examples thereof include 0.1 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the method for manufacturing the surface-coated cutting tool according to the present embodiment is as follows.
  • a method for producing a surface-coated cutting tool comprising a substrate and a coating for coating the substrate, Preparing the base material;
  • the substrate is prepared.
  • the base material any of those conventionally known as this type of base material can be used as described above.
  • raw material powder having a predetermined composition mass% is uniformly mixed using a commercially available attritor, and then the mixed powder is formed into a predetermined shape (for example, , SEET13T3AGSN, CNMG120408NUX, etc.) and then sintered in a predetermined sintering furnace at 1300 ° C. to 1500 ° C. for 1 to 2 hours to obtain the above-mentioned substrate made of cemented carbide.
  • a commercial item as it is for a base material.
  • Sumitomo Electric Hardmetal Co., Ltd. EH520 brand name is mentioned, for example.
  • a first gas containing an aluminum halide gas and a titanium halide gas, an aluminum halide gas, a second gas containing a titanium halide gas and an ammonia gas, and a third gas containing an ammonia gas are ejected onto the substrate in an atmosphere of 650 ° C. to 900 ° C. and 0.5 kPa to 5 kPa.
  • This step can be performed using, for example, a CVD apparatus described below.
  • FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of an example of a CVD apparatus used for manufacturing the cutting tool of the embodiment.
  • the CVD apparatus 10 includes a plurality of base material setting jigs 12 for installing the base material 11 and a reaction vessel 13 made of heat-resistant alloy steel that covers the base material setting jig 12. ing.
  • a temperature control device 14 for controlling the temperature in the reaction vessel 13 is provided around the reaction vessel 13.
  • a gas introduction pipe 18 having a first gas introduction pipe 15, a second gas introduction pipe 16, and a third gas introduction pipe 17 that are joined adjacent to each other is provided in the reaction container 13 in the vertical direction in the space inside the reaction container 13. And is provided to be rotatable about the vertical direction.
  • a first gas introduced into the first gas introduction pipe 15, a second gas introduced into the second gas introduction pipe 16, and a third gas introduced into the third gas introduction pipe 17 Are not mixed in the gas introduction pipe 18.
  • the first gas introduction pipe 15, the second gas introduction pipe 16, and the third gas introduction pipe 17 are partly included in each of the first gas introduction pipe 15, the second gas introduction pipe 16, and the third gas introduction pipe 17.
  • a plurality of through-holes are provided for ejecting the gas flowing through each of the base material 11 on the base material 11 installed in the base material setting jig 12.
  • reaction vessel 13 is provided with a gas exhaust pipe 19 for exhausting the gas inside the reaction vessel 13 to the outside, and the gas inside the reaction vessel 13 passes through the gas exhaust pipe 19, The gas is discharged from the gas outlet 20 to the outside of the reaction vessel 13.
  • the first gas, the second gas, and the third gas described above are introduced into the first gas introduction pipe 15, the second gas introduction pipe 16, and the third gas introduction pipe 17, respectively.
  • the temperature of each of the first gas, the second gas, and the third gas in each gas introduction pipe is not particularly limited as long as it does not liquefy.
  • the first gas is introduced into the reaction vessel 13 in an atmosphere of 650 ° C. to 900 ° C. (preferably 700 ° C. to 750 ° C.) and 0.5 kPa to 5 kPa (preferably 2 kPa to 2.5 kPa). Second gas and third gas are repeatedly ejected in this order.
  • the gas introduction pipe 18 Since the gas introduction pipe 18 has a plurality of through holes, the introduced first gas, second gas, and third gas are jetted into the reaction vessel 13 from different through holes. At this time, the gas introduction pipe 18 rotates around the axis thereof at a rotational speed of 2 to 4 rpm, for example, as indicated by a rotation arrow in FIG. Thereby, the first gas, the second gas, and the third gas can be repeatedly ejected to the base material 11 in this order.
  • the first gas includes an aluminum halide gas and a titanium halide gas.
  • the aluminum halide gas examples include aluminum chloride gas (AlCl 3 gas, Al 2 Cl 6 gas). Preferably, AlCl 3 gas is used.
  • the concentration (volume%) of the aluminum halide gas is preferably 0.3 volume% or more and 1.5 volume% or less, based on the total volume of the first gas, and 0.6 volume% or more and 0.8 volume% or less. More preferably, it is not more than volume%.
  • titanium halide gas examples include titanium chloride (IV) gas (TiCl 4 gas), titanium chloride (III) gas (TiCl 3 gas), and the like.
  • titanium (IV) chloride gas is used.
  • the concentration (volume%) of the titanium halide gas is preferably 0.1 volume% or more and 1.0 volume% or less, based on the total volume of the first gas, and is 0.2 volume% or more and 0.4 volume% or less. More preferably, it is not more than volume%.
  • the molar ratio of the aluminum halide gas in the first gas is preferably 0.5 or more and 0.85 or less, based on the total number of moles of the aluminum halide gas and the titanium halide gas. More preferably, it is 6 or more and 0.8 or less.
  • the present inventors consider that when the molar ratio is within the above range, the third layer and the fourth layer are formed by nucleation-growth decomposition.
  • the first gas may contain hydrogen gas or an inert gas such as argon gas.
  • concentration (% by volume) of the inert gas is preferably 5% by volume or more and 50% by volume or less, more preferably 20% by volume or more and 40% by volume or less, based on the total volume of the first gas.
  • Hydrogen gas usually occupies the remainder of the first gas.
  • the flow rate of the first gas when jetted onto the base material is preferably 20 to 40 L / min.
  • the second gas includes an aluminum halide gas, a titanium halide gas, and an ammonia gas.
  • the aluminum halide gas and the titanium halide gas the gas exemplified in the above (first gas) column can be used.
  • the aluminum halide gas and the titanium halide gas used for the first gas were the same as the aluminum halide gas and the titanium halide gas used for the second gas, respectively. It may be different or different.
  • the concentration (volume%) of the aluminum halide gas is preferably 4% to 5% by volume, based on the total volume of the second gas, and is 4.3% to 4.8% by volume. More preferably.
  • the concentration (volume%) of the halide gas of titanium is preferably 0.1 volume% or more and 1 volume% or less, based on the total volume of the second gas, and is 0.3 volume% or more and 0.8 volume%. The following is more preferable.
  • the molar ratio of the aluminum halide gas in the second gas is preferably 0.82 or more and 0.98 or less, based on the total number of moles of the aluminum halide gas and the titanium halide gas, More preferably, it is 0.95 or less.
  • the present inventors consider that when the molar ratio is within the above range, the first layer and the second layer are formed by spinodal decomposition.
  • the concentration (volume%) of ammonia gas is preferably 5% by volume or more and 25% by volume or less, more preferably 10% by volume or more and 20% by volume or less, based on the total volume of the second gas.
  • the second gas may contain hydrogen gas or an inert gas such as argon gas.
  • concentration (% by volume) of the inert gas is preferably 5% by volume or more and 50% by volume or less, more preferably 15% by volume or more and 20% by volume or less, based on the total volume of the second gas.
  • Hydrogen gas usually occupies the remainder of the second gas.
  • the flow rate of the second gas when jetting to the base material is preferably 20 to 40 L / min.
  • the third gas includes ammonia gas.
  • the third gas may contain hydrogen gas or may contain an inert gas such as argon gas. By ejecting the third gas onto the substrate, formation of the matrix region is promoted.
  • the concentration (volume%) of the ammonia gas is preferably 3% by volume or more and 30% by volume or less, more preferably 10% by volume or more and 20% by volume or less, based on the total volume of the third gas. Hydrogen gas usually occupies the remainder of the third gas.
  • the flow rate of the third gas when jetting to the base material is preferably 10 to 20 L / min.
  • ⁇ Other processes> In the manufacturing method according to the present embodiment, in addition to the steps described above, a step of forming another layer, a step of surface treatment, and the like may be appropriately performed. When forming the other layers described above, other layers may be formed by a conventional method.
  • the base material K and the base material L which are shown in the following Table 1 were prepared as a base material used as the object which forms a film (process of preparing a base material). Specifically, first, raw material powders having the composition (% by mass) shown in Table 1 were uniformly mixed. “Remaining” in Table 1 indicates that WC occupies the remainder of the composition (mass%).
  • the mixed powder is pressed into a predetermined shape and then sintered at 1300 to 1500 ° C. for 1 to 2 hours, whereby a base material K made of cemented carbide (base material shape (JIS standard): CNMG120408). -EX) and a base material L (base material shape (JIS standard): SEET13T3AGSN-G) made of cemented carbide.
  • base material K made of cemented carbide
  • base material shape base material shape (JIS standard): CNMG120408).
  • base material L base material shape (base material shape (JIS standard): SEET13T3AGSN-G) made of cemented carbide.
  • CNMG120408-EX is the shape of a cutting edge replacement type cutting tip for turning
  • SEET13T3AGSN-G is the shape of a cutting edge replacement type cutting tip for milling.
  • a coating film was formed on the surface of the substrate K or the base material L by forming the base layer, the hard coating layer and the outermost layer shown in Table 11 on the surface of the base material K or the base material L.
  • a method for producing each layer constituting the coating will be described.
  • the surface of the substrate K or L is repeated by repeating the first gas, the second gas, and the third gas having the compositions described in Tables 3 to 5 in this order.
  • the hard coating layer was produced by jetting up (step of jetting each of the first gas, the second gas, and the third gas to the substrate).
  • the base layer was provided on the surface of the base material, the hard film was produced on the surface of the said base layer.
  • the hard coating layer indicated by the identification symbol [1] in Table 6 is formed under the film-forming conditions of a temperature of 750 ° C., a pressure of 2.5 kPa, and a rotation speed of the gas introduction pipe of 2 rpm (identification symbol A in Table 2).
  • a first gas (0.7 volume% AlCl 3 , 0.3 volume% TiCl 4 , 20 volume% Ar, the balance being H 2 , the gas flow rate 20 L / min) represented by the identification symbol 1-c 4
  • a second gas (4.5% by volume AlCl 3 , 0.5% by volume TiCl 4 , 10% by volume NH 3 , 17% by volume Ar, the balance being H 2
  • the surface of the substrate by repeating a gas flow rate of 40 L / min) and a third gas (10% by volume of NH 3 , the balance being H 2 , the gas flow rate of 10 L / min) indicated by the identification symbol 3-a in Table 5 in this order
  • a hard coating layer was produced by jetting up.
  • Table 6 shows the composition and the like of the produced hard coating layer. In Table 6, the portion indicated by “None” indicates that no domain region or matrix region is formed because the corresponding gas was not ejected.
  • the thickness of the coating and the underlying layer, hard coating layer (first layer, second layer, third layer, fourth layer) and outermost layer constituting the coating are determined by transmission electron microscope (TEM) (JEOL Ltd.) Using a company, product name: JEM-2100F), measure any 10 points in the cross-sectional sample parallel to the normal direction of the surface of the substrate, and take the average value of the measured thicknesses of the 10 points I asked for it.
  • TEM transmission electron microscope
  • the notation “None” in the columns of “underlayer” and “outermost layer” indicates that the underlayer and the outermost layer are not present in the coating.
  • the notation “[1] (3.5)” or the like in the column of “hard coating layer” has a configuration in which the hard coating layer is indicated by the identification symbol [1] in Table 6 and the total thickness is 3 .5 ⁇ m.
  • a notation such as “TiN (0.5)” indicates that the corresponding layer is a TiN layer having a thickness of 0.5 ⁇ m.
  • the compound on the left side (TiN (0.5) ) Is a layer located on the side closer to the surface of the substrate, and the right side compound (TiCN (1.5)) is a layer located on the side far from the surface of the substrate.
  • the notation “[Al 2 O 3 (0.2) -TiN (0.1)] ⁇ 3 ” indicates that the layer represented by “Al 2 O 3 (0.2) -TiN (0.1)” is It means that it is laminated three times.
  • the order of stacking of the Al 2 O 3 layer and the TiN layer in “Al 2 O 3 (0.2) -TiN (0.1)” is the same as described above.
  • the domain region formed a multilayer structure in which the first layer and the second layer were alternately laminated (for example, FIG. 2).
  • twin portions were observed in the domain region.
  • the first layer constituting the domain region has a hexagonal crystal structure
  • the second layer has a cubic crystal structure
  • the first layer in the ⁇ 100> orientation It was found that the Al composition in the first layer and the Al composition in the second layer change (FIG. 2, upper right photo).
  • the third layer and the fourth layer constituting the matrix region have a cubic crystal structure, and form a multilayer structure in which the third layer and the fourth layer are alternately laminated. (For example, FIG. 3).
  • Measurement conditions of nano indenter Indenter material Diamond indenter shape: Berkovich indenter test load: 30 mN Step interval: 20 msec Holding time: 1000msec Number of measurement points: 10 ⁇ Crystal structure of domain region and matrix region>
  • the crystal structure of AlTiN in the domain region (first layer, second layer) and matrix region (third layer, fourth layer) is a transmission electron microscope and a device for limited-field electron diffraction measurement (TEM-SAED measurement) (Japan) Measurement was performed under the conditions shown in Table 8 below using a product name of JEM-2100F manufactured by Denki Co., Ltd. At this time, the number of crystal grains to be measured was at least 10 for one layer, and the measurement was made for each of arbitrary 10 layers.
  • the second layer constituting the domain region, and the third and fourth layers constituting the matrix region had a cubic crystal structure. It was also found that the first layer constituting the domain region had a hexagonal crystal structure.
  • “h” in the notation such as “h-AlTiN” indicates that the compound has a hexagonal crystal structure.
  • “c” in the notation “c-TiAlN” and the like indicates that the compound has a cubic crystal structure.
  • composition of the first layer, the second layer, the third layer, and the fourth layer in the hard coating layer is as shown in Table 9 below using an EDX measurement apparatus (trade name: JED-2300, manufactured by JEOL Ltd.). Measured under conditions. For example, each of arbitrary 10 points in the first layer in the domain region of the cross-sectional sample is measured to obtain the value of x1, and the average value of the obtained 10 points is defined as x1 in the first layer.
  • the “arbitrary 10 points” were selected from different crystal grains in the first layer.
  • the x1 is an average value of x1 of each of arbitrary 10 first layers constituting the multilayer structure. It calculated
  • ⁇ Volume ratio of domain region and matrix region> Based on the total volume of the domain region (first layer, second layer) and the matrix region (third layer, fourth layer), the volume ratio of each of the domain region and the matrix region is determined by X-ray diffraction measurement (XRD). Measurement was performed under the conditions shown in Table 10 below using an apparatus for measurement (manufactured by Rigaku Corporation, trade name: SmartLab). At this time, when measuring a sample having no hard coating layer on the outermost surface, the measurement was performed after exposing the hard coating layer by mechanical polishing or the like. The area to be measured was an area within 2 mm from the ridgeline of the tool edge and a flat area. Two areas to be measured were selected, and each area was measured at least twice.
  • XRD X-ray diffraction measurement
  • the second layer constituting the domain region, and the third and fourth layers constituting the matrix region had a cubic crystal structure. It was found that the first layer constituting the domain region had a hexagonal crystal structure.
  • region from Rietveld analysis (Rigaku Corporation make, analysis software name: PDXL). Specifically, in the hard coating layers having the identification symbols [1] to [8] in Table 6, the volume ratios of the domain region and the matrix region were 80% by volume and 20% by volume, respectively. Further, in the hard coating layer identified by the identification symbol [9] in Table 6, the volume ratios of the domain region and the matrix region were 50% by volume and 50% by volume, respectively.
  • Cutting condition work material Hastelloy 276 Speed: 50m / min Cutting depth (ap): 1.5 mm
  • Cutting condition work material SUS304 Peripheral speed: 150 m / min Cutting depth (ap): 2.0 mm Cutting width (ae): 30 mm
  • the cutting tools of Samples 13 to 21 ′ correspond to Examples, and the cutting tools of Sample 24, Sample 25, and Sample 27 correspond to Comparative Examples. From the results shown in Table 13, the cutting tools of Samples 13 to 21 ′ had good results with a cutting distance of 2.75 m or more. Further, the cutting tools of Samples 13 to 21 ′ had normal wear as the final damage form. On the other hand, the cutting tools of Sample 24, Sample 25, and Sample 27 had cutting distances of 1.75 m, 1.25 m, and 2.00 m, respectively. Further, chipping was observed in the cutting tool of Sample 24. The cutting tool of Sample 25 was extremely worn, and the tool life was short due to wear. Sample 27 had a large amount of wear. From the results of Test 2, it can be seen that the cutting tools of Samples 13 to 21 ′ are superior in fracture resistance and wear resistance to the cutting tools of Sample 24, Sample 25, and Sample 27, and have a long tool life. It was.

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Abstract

基材と上記基材を被覆する被膜とを含む表面被覆切削工具であって、上記被膜は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなる硬質被膜層を含み、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、上記ドメイン領域は、第一Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）化合物からなる第一層と第二Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）化合物からなる第二層とが互いに積層された構造を有し、上記マトリックス領域は、第三Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）化合物からなる第三層と第四Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）化合物からなる第四層とが互いに積層された構造を有し、上記第一ＡｌＴｉ化合物は六方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第二ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、上記第三ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第四ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、上記ｘ１は、０．９以上０．９５以下であり、上記ｘ２は、０．５以上０．６以下であり、上記ｘ３は、０．７５以上０．８５以下であり、上記ｘ４は、０．５以上０．６以下である、表面被覆切削工具。

Description

表面被覆切削工具及びその製造方法
　本開示は、表面被覆切削工具及びその製造方法に関する。本出願は、２０１８年３月２２日に出願した日本特許出願である特願２０１８－０５４７１６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。
　従来より、超硬合金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。
　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。なかでも、アルミニウム（Ａｌ）とチタン（Ｔｉ）と窒素（Ｎ）との化合物（以下、「ＡｌＴｉＮ」ともいう。）からなる被膜は、高い硬度を有することができるとともに、Ａｌの含有割合を高めることによって耐酸化性を高めることができる（例えば、特表２０１５－５０９８５８号公報（特許文献１）、特表２０１７－５０８６３２号公報（特許文献２）、特開２０１６－１３０３４３号公報（特許文献３））。
特表２０１５－５０９８５８号公報 特表２０１７－５０８６３２号公報 特開２０１６－１３０３４３号公報
　（１）本開示に係る表面被覆切削工具は、
　基材と上記基材を被覆する被膜とを含む表面被覆切削工具であって、
　上記被膜は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなる硬質被膜層を含み、
　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、
　上記ドメイン領域は、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）Ｎ、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＢＮ及びＡｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第一ＡｌＴｉ化合物からなる第一層と、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）Ｎ、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＢＮ及びＡｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第二ＡｌＴｉ化合物からなる第二層とが互いに積層された構造を有し、
　上記マトリックス領域は、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）Ｎ、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＢＮ及びＡｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第三ＡｌＴｉ化合物からなる第三層と、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）Ｎ、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＢＮ及びＡｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第四ＡｌＴｉ化合物からなる第四層とが互いに積層された構造を有し、
　上記第一ＡｌＴｉ化合物は六方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第二ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
　上記第三ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第四ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
　ｘ１は、０．９以上０．９５以下であり、
　ｘ２は、０．５以上０．６以下であり、
　ｘ３は、０．７５以上０．８５以下であり、
　ｘ４は、０．５以上０．６以下である。
　（２）本開示に係る表面被覆切削工具の製造方法は、
　上記（１）に記載の表面被覆切削工具の製造方法であって、
　前記基材を準備する工程と、
　アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスを含む第一ガスと、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む第二ガスと、アンモニアガスを含む第三ガスとのそれぞれを、６５０℃以上９００℃以下且つ０．５ｋＰａ以上５ｋＰａ以下の雰囲気において前記基材に対して噴出する工程と、を含む、表面被覆切削工具の製造方法である。
図１は、本実施形態に係る表面被覆切削工具の被膜を構成する硬質被膜層の模式図である。 図２は、領域ａの例示的な拡大写真である。 図３は、領域ｂの例示的な拡大写真である。 図４は、本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造に用いられるＣＶＤ装置の模式的な断面図である。 図５は、本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造に用いられるＣＶＤ装置のガス導入管の模式的な断面図である。
[本開示が解決しようとする課題]
　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、更なる耐欠損性及び耐摩耗性の向上（刃先の欠け及び摩耗の抑制）が期待されている。
　本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具を提供することを目的とする。
[本開示の効果]
　上記によれば、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具を提供することが可能になる。
[規則91に基づく訂正 19.06.2019]　
　[本開示の実施形態の説明]
　最初に本開示の一態様の内容を列記して説明する。
［１］本開示に係る表面被覆切削工具は、
　基材と上記基材を被覆する被膜とを含む表面被覆切削工具であって、
　上記被膜は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなる硬質被膜層を含み、　
　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、
　上記ドメイン領域は、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）Ｎ、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＢＮ及びＡｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第一ＡｌＴｉ化合物からなる第一層と、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）Ｎ、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＢＮ及びＡｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第二ＡｌＴｉ化合物からなる第二層とが互いに積層された構造を有し、
　上記マトリックス領域は、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）Ｎ、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＢＮ及びＡｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第三ＡｌＴｉ化合物からなる第三層と、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）Ｎ、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＢＮ及びＡｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第四ＡｌＴｉ化合物からなる第四層とが互いに積層された構造を有し、
　上記第一ＡｌＴｉ化合物は六方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第二ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
　上記第三ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第四ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
　上記ｘ１は、０．９以上０．９５以下であり、
　上記ｘ２は、０．５以上０．６以下であり、
　上記ｘ３は、０．７５以上０．８５以下であり、
　上記ｘ４は、０．５以上０．６以下である。
　上記表面被覆切削工具は、上述のような構成を備えることによって、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有することが可能になる。
［２］上記ドメイン領域は、双晶部分を含む。このように規定することで耐チッピング性に優れる表面被覆切削工具となる。
［３］前記第一層の厚さと前記第二層の厚さとの合計厚さは、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。このように規定することで耐摩耗性に優れる表面被覆切削工具となる。
［４］前記第三層の厚さと前記第四層の厚さとの合計厚さは、１．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である。このように規定することで耐欠損性に優れる表面被覆切削工具となる。
［５］本開示に係る表面被覆切削工具の製造方法は、上記表面被覆切削工具の製造方法であって、
　前記基材を準備する工程と、
　アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスを含む第一ガスと、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む第二ガスと、アンモニアガスを含む第三ガスとのそれぞれを、６５０℃以上９００℃以下且つ０．５ｋＰａ以上５ｋＰａ以下の雰囲気において前記基材に対して噴出する工程と、を含む。
　前記表面被覆切削工具の製造方法は、上述のような構成を備えることによって、優れた耐欠損性及び耐摩耗性を有する表面被覆切削工具を製造することが可能になる。
　[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。なお以下の実施形態の説明に用いられる図面において、同一の参照符号は、同一部分又は相当部分を表わす。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。
≪表面被覆切削工具≫
　本実施形態に係る表面被覆切削工具は、
　基材と上記基材を被覆する被膜とを含む表面被覆切削工具であって、
　上記被膜は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなる硬質被膜層を含み、
　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、
　上記ドメイン領域は、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）Ｎ、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＢＮ及びＡｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第一ＡｌＴｉ化合物からなる第一層と、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）Ｎ、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＢＮ及びＡｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第二ＡｌＴｉ化合物からなる第二層とが互いに積層された構造を有し、
　上記マトリックス領域は、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）Ｎ、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＢＮ及びＡｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第三ＡｌＴｉ化合物からなる第三層と、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）Ｎ、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＢＮ及びＡｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第四ＡｌＴｉ化合物からなる第四層とが互いに積層された構造を有し、
　上記第一ＡｌＴｉ化合物は六方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第二ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
　上記第三ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、且つ上記第四ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
　上記ｘ１は、０．９以上０．９５以下であり、
　上記ｘ２は、０．５以上０．６以下であり、
　上記ｘ３は、０．７５以上０．８５以下であり、
　上記ｘ４は、０．５以上０．６以下である。
　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。
　＜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く、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。
　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、上記用途の表面被覆切削工具の基材として優れた特性を有するためである。
　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。
　表面被覆切削工具が、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形状）、ネガランド（面取りをした形状）、ホーニングとネガランドを組み合わせた形状の中で、いずれの形状も含まれる。
　＜被膜＞
　本実施形態に係る被膜は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなる硬質被膜層を含む。「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。
　上記被膜は、その厚さが２μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上１５μｍ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、後述する硬質被膜層、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、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）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。後述する硬質被膜層、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。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。
　（硬質被膜層）
　図１は、本実施形態に係る表面被覆切削工具の被膜を構成する硬質被膜層の模式図である。上記硬質被膜層は、上記ドメイン領域（図１の領域ａ）と上記マトリックス領域（図１の領域ｂ（領域ａ以外の領域））とからなる。図１中、ドメイン領域ａ同士が重なって見える箇所があるが、図の奥行き方向にマトリックス領域ｂが介在しているものも含まれる。上記硬質被膜層は、後述する組成を有するが、本実施形態に係る表面被覆切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、不可避不純物が含まれていてもよい。上記不可避不純物の含有割合は、硬質被膜層の全質量に対して０質量％以上１０質量％以下であることが好ましい。
　上記硬質被膜層は、本実施形態に係る表面被覆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。上記硬質被膜層は、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、上記硬質被膜層は、上記被膜の最外層（最表面層）であってもよい。
　上記硬質被膜層は、その厚さが０．５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上１３μｍ以下であることがより好ましい。
　（ドメイン領域）
　本実施形態において「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（例えば、図１における領域ａ）を意味する。また、上記ドメイン領域は、上記硬質被膜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。上記ドメイン領域は、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）Ｎ、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＢＮ及びＡｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第一ＡｌＴｉ化合物からなる第一層と、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）Ｎ、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＢＮ及びＡｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第二ＡｌＴｉ化合物からなる第二層とが互いに積層された構造を有する。ここで、ｘ１及びｘ２は、それぞれ第一層におけるＡｌの原子比及び第二層におけるＡｌの原子比を意味する。上記第一ＡｌＴｉ化合物は、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）Ｎであることが好ましい。また、上記第二ＡｌＴｉ化合物は、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）Ｎであることが好ましい。
　図２は、領域ａの例示的な拡大写真である。上記第一層（図２の暗い層）及び上記第二層（図２の明るい層）は、それぞれが交互に１層以上積層された多層構造を形成していてもよい。本実施形態において、ドメイン領域は、その一部が当該多層構造を含んでいてもよい。また、ドメイン領域は、当該多層構造からなっていてもよい。
　上記ドメイン領域は、ＴＥＭによる観察及び制限視野電子線回折像を分析することによって、後述するマトリックス領域と明確に区別できる。
　上記ドメイン領域の体積比率は、特に制限はないが、上記ドメイン領域及び上記マトリックス領域の全体積を基準として、１０体積％以上９０体積％以下であってもよいし、２０体積％以上８０体積％以下であってもよいし、５０体積％以上８０体積％以下であってもよい。上記ドメイン領域の体積比率は、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ測定）を行い、リートベルト解析することで求められる。例えば、表面被覆切削工具が刃先交換型切削チップである場合、後述する表１０に記載の条件を用いてＸＲＤ測定を行う。このとき、測定する領域は、上記刃先交換型切削チップの稜線から２ｍｍ以内の領域であって且つ平坦な領域とすることが好ましい。上記測定する領域を２か所選定し、それぞれの領域について少なくとも２回以上測定することが好ましい。その後、得られたデータをリートベルト解析することで、上記ドメイン領域の体積比率を求める。
　上記第一層の厚さは、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましく、４ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることがより好ましい。上記第二層の厚さは、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上４ｎｍ以下であることがより好ましい。また、上記ドメイン領域が上記多層構造を含む場合、上記第一層の厚さは、上記多層構造を構成している任意の１０か所の第一層それぞれの厚さの平均値を意味する。上記第二層の厚さについても同様である。
　上記第一層の厚さと上記第二層の厚さとの合計厚さ（両層の１層ずつの和）は、２ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましく、２．５ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが更に好ましい。
　上記第一ＡｌＴｉ化合物におけるｘ１は、０．９以上０．９５以下であり、０．９１以上０．９４以下であることが好ましい。上記ｘ１は、上述の断面サンプルにあらわれた第一層における結晶粒に対して走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はＴＥＭに付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ：Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ－ｒａｙ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置を用いて分析することにより、求めることが可能である。具体的には、上記断面サンプルのドメイン領域中の第一層における任意の１０点それぞれを測定して上記ｘ１の値を求め、求められた１０点の値の平均値を上記第一層におけるｘ１とする。ここで当該「任意の１０点」は、上記第一層中の互いに異なる結晶粒から選択するものとする。また、上記ドメイン領域が上記多層構造を含む場合、上記ｘ１は、上記多層構造を構成している任意の１０か所の第一層それぞれのｘ１の平均値を意味する。後述するｘ２、ｘ３及びｘ４の場合も同様である。上記ＥＤＸ装置としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＤ－２３００（商品名）が挙げられる。
　上記第二ＡｌＴｉ化合物におけるｘ２は、０．５以上０．６以下であり、０．５３以上０．５８以下であることが好ましい。上記ｘ２は、上述の断面サンプルにあらわれた第二層における結晶粒に対してＳＥＭ又はＴＥＭに付帯のＥＤＸ装置を用いて分析することにより、求めることが可能である。具体的には、上記ｘ１を求める方法と同様の方法によってｘ２も求められる。
　上記第一層を構成する第一ＡｌＴｉ化合物は、六方晶型の結晶構造を含む。上記第一ＡｌＴｉ化合物が六方晶型の結晶構造を含むことは、上述の断面サンプルの第一層に対して制限視野による電子線回折測定（ＳＡＥＤ：Ｓｅｌｅｃｔｅｄ　Ａｒｅａ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を行い得られた電子線回折像のパターンを解析することで確認できる。具体的には、上記第一層における上記第一ＡｌＴｉ化合物の結晶粒について電子線回折測定を行う。このとき、測定する結晶粒の数は、少なくとも１０点以上とし、２０点以上とすることがより好ましい。また、上記ドメイン領域が上記多層構造を含む場合、電子線回折測定は、上述の方法を任意の１０か所の上記第一層について行うことが好ましい。後述する第二層、第三層及び第四層についても同様である。上記電子線回折像のパターン解析を行うに当たり必要な物質の結晶構造パラメータは、例えば、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｅｎｔｒｅ　ｆｏｒ　Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　Ｄａｔａ（ＩＣＤＤ）から入手し、上記結晶構造パラメータと電子線回折図形シミュレーションソフト（例えば：ＲｅｃｉＰｒｏ）とを用いて解析が可能である。上記電子線回折測定に用いる装置としては、例えば、日本電子株式会社製の「ＪＥＭ－２１００Ｆ」（商品名）が挙げられる。
　上記第二層を構成する第二ＡｌＴｉ化合物は、立方晶型の結晶構造を含む。上記第二ＡｌＴｉ化合物が立方晶型の結晶構造を含むことは、上述の断面サンプルの第二層に対して電子線回折測定（ＳＡＥＤ測定）を行い、電子線回折像のパターン解析をすることで確認できる。電子線回折測定及び電子線回折像のパターン解析をする際の具体的な条件等は、上記と同様である。
　本実施形態において、上記第一ＡｌＴｉ化合物は六方晶型の結晶構造を含み、且つ上記第二ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を含む。このようにすることで靱性及び耐酸化性に優れる表面被覆切削工具となる。上記第一ＡｌＴｉ化合物は六方晶型の結晶構造からなり、且つ上記第二ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造からなることが好ましい。
　本実施形態の一態様において、上記ドメイン領域は、双晶部分を含むことが好ましい。ここで「双晶部分」とは、上記ドメイン領域を構成する２つの単結晶が集まって、一定の方位に従って接合した部分を一部に含む構造を意味する。例えば、図２において示されている領域ａが当該双晶部分に該当する。上記双晶部分を含むか否かは、透過型電子顕微鏡を用いて上記ドメイン領域を観察することで判断できる。
　（マトリックス領域）
　本実施形態において「マトリックス領域」とは上記被膜の母体となる領域（例えば、図１における領域ｂ）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。上記マトリックス領域は、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）Ｎ、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＢＮ及びＡｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第三ＡｌＴｉ化合物からなる第三層と、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）Ｎ、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＢＮ及びＡｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第四ＡｌＴｉ化合物からなる第四層とが互いに積層された構造を有する。ここで、ｘ３及びｘ４は、それぞれ第三層におけるＡｌの原子比及び第四層におけるＡｌの原子比を意味する。上記第三ＡｌＴｉ化合物は、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）Ｎであることが好ましい。また、上記第四ＡｌＴｉ化合物は、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）Ｎであることが好ましい。
[規則91に基づく訂正 19.06.2019]　
　図３は、領域ｂの例示的な拡大写真である。上記第三層（図３の領域ｂにおける暗い層）及び上記第四層（図３の領域ｂにおける明るい層）は、それぞれが交互に１層以上積層された多層構造を形成していてもよい。本実施形態において、マトリックス領域は、その一部が当該多層構造を含んでいてもよい。また、マトリックス領域は、当該多層構造からなっていてもよい。
　上記マトリックス領域は、ＴＥＭによる観察及び制限視野電子線回折像を分析することによって、上記ドメイン領域と明確に区別できる。
　上記マトリックス領域の体積比率は、特に制限はないが、上記ドメイン領域及び上記マトリックス領域の全体積を基準として、１０体積％以上９０体積％以下であってもよいし、２０体積％以上８０体積％以下であってもよいし、５０体積％以上８０体積％以下であってもよい。上記マトリックス領域の体積比率は、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ測定）を行い、リートベルト解析することで求められる。具体的には、上述したドメイン領域の体積比率の求め方と同様の方法で求めることができる。
　上記第三層の厚さは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましく、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがより好ましい。上記第四層の厚さは、０．５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上２ｎｍ以下であることがより好ましい。また、上記マトリックス領域が上記多層構造を含む場合、上記第三層の厚さは、上記多層構造を構成している任意の１０か所の第三層それぞれの厚さの平均値を意味する。上記第四層の厚さについても同様である。
　上記第三層の厚さと上記第四層の厚さとの合計厚さ（両層の１層ずつの和）は、１．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
　上記第三ＡｌＴｉ化合物におけるｘ３は、０．７５以上０．８５以下であり、０．７６以上０．８２以下であることが好ましい。上記ｘ３は、上述の断面サンプルにあらわれた第三層における結晶粒に対してＳＥＭ又はＴＥＭに付帯のＥＤＸ装置を用いて分析することにより、求めることが可能である。具体的には、上記ｘ１を求める方法と同様の方法によってｘ３も求められる。
　上記第四ＡｌＴｉ化合物におけるｘ４は、０．５以上０．６以下であり、０．５２以上０．５６以下であることが好ましい。上記ｘ４は、上述の断面サンプルにあらわれた第四層における結晶粒に対してＳＥＭ又はＴＥＭに付帯のＥＤＸ装置を用いて分析することにより、求めることが可能である。具体的には、上記ｘ１を求める方法と同様の方法によってｘ４も求められる。
　上記第三層を構成する第三ＡｌＴｉ化合物は、立方晶型の結晶構造を含む。上記第三ＡｌＴｉ化合物が立方晶型の結晶構造を含むことは、上述の断面サンプルの第三層に対して電子線回折測定（ＳＡＥＤ測定）を行い、電子線回折像のパターン解析をすることで確認できる。ＳＡＥＤ測定及び電子線回折のパターン解析をする際の具体的な条件等は、上記と同様である。
　上記第四層を構成する第四ＡｌＴｉ化合物は、立方晶型の結晶構造を含む。上記第四ＡｌＴｉ化合物が立方晶型の結晶構造を含むことは、上述の断面サンプルの第四層に対して電子線回折測定（ＳＡＥＤ測定）を行い、電子線回折のパターン解析をすることで確認できる。ＳＡＥＤ測定及び電子線回折のパターン解析をする際の具体的な条件等は、上記と同様である。
　本実施形態において、上記第三ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を含み、且つ上記第四ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を含む。このようにすることで耐変形性に優れる表面被覆切削工具となる。好ましくは、上記第三ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造からなり、且つ上記第四ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造からなる。
　（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、上記硬質被膜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、上記基材と上記硬質被膜層との間に設けられている下地層、上記硬質被膜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。
　≪表面被覆切削工具の製造方法≫
　本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法は、
　基材と上記基材を被覆する被膜とを含む表面被覆切削工具の製造方法であって、
　上記基材を準備する工程と、
　アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスを含む第一ガスと、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む第二ガスと、アンモニウムガスを含む第三ガスとのそれぞれを、６５０℃以上９００℃以下且つ０．５ｋＰａ以上５ｋＰａ以下の雰囲気において上記基材に対して噴出する工程と、を含む。
　＜基材を準備する工程＞
　本工程では、上記基材を準備する。上記基材としては、上述したように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、上記基材が超硬合金からなる場合、所定の配合組成（質量％）からなる原料粉末を市販のアトライターを用いて均一に混合して、続いてこの混合粉末を所定の形状（例えば、ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ、ＣＮＭＧ１２０４０８ＮＵＸ等）に加圧成形した後に、所定の焼結炉において１３００℃～１５００℃で、１～２時間焼結することにより、超硬合金からなる上記基材を得ることができる。また、基材は、市販品をそのまま用いてもよい。市販品としては、例えば、住友電工ハードメタル株式会社製のＥＨ５２０（商品名）が挙げられる。
　＜第一ガスと第二ガスと第三ガスとのそれぞれを基材に噴出する工程＞
　本工程では、アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスを含む第一ガスと、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む第二ガスと、アンモニアガスを含む第三ガスとのそれぞれを、６５０℃以上９００℃以下且つ０．５ｋＰａ以上５ｋＰａ以下の雰囲気において上記基材に噴出する。この工程は、例えば以下に説明するＣＶＤ装置を用いて行うことができる。
　（ＣＶＤ装置）
　図４に、実施の形態の切削工具の製造に用いられるＣＶＤ装置の一例の模式的な断面図を示す。図４に示すように、ＣＶＤ装置１０は、基材１１を設置するための基材セット治具１２の複数と、基材セット治具１２を被覆する耐熱合金鋼製の反応容器１３とを備えている。また、反応容器１３の周囲には、反応容器１３内の温度を制御するための調温装置１４が設けられている。
　反応容器１３には、隣接して接合された第１ガス導入管１５と第２ガス導入管１６と第３ガス導入管１７とを有するガス導入管１８が反応容器１３の内部の空間を鉛直方向に延在し、当該鉛直方向を軸に回転可能に設けられている。ガス導入管１８においては、第１ガス導入管１５に導入された第一ガスと、第２ガス導入管１６に導入された第二ガスと第３ガス導入管１７に導入された第三ガスとがガス導入管１８の内部で混合しない構成とされている。また、第１ガス導入管１５、第２ガス導入管１６及び第３ガス導入管１７のそれぞれの一部には、第１ガス導入管１５、第２ガス導入管１６及び第３ガス導入管１７のそれぞれの内部を流れるガスを基材セット治具１２に設置された基材１１上に噴出させるための複数の貫通孔が設けられている。
　さらに、反応容器１３には、反応容器１３の内部のガスを外部に排気するためのガス排気管１９が設けられており、反応容器１３の内部のガスは、ガス排気管１９を通過して、ガス排気口２０から反応容器１３の外部に排出される。
　より具体的には、上述した第一ガス、第二ガス及び第三ガスを、それぞれ第１ガス導入管１５、第２ガス導入管１６及び第３ガス導入管１７に導入する。このとき、各ガス導入管内における第一ガス、第二ガス及び第三ガスそれぞれの温度は、液化しない温度であれば特に制限はない。次に、６５０℃以上９００℃以下（好ましくは７００℃以上７５０℃以下）且つ０．５ｋＰａ以上５ｋＰａ以下（好ましくは２ｋＰａ以上２．５ｋＰａ以下）の雰囲気とした反応容器１３内へ第一ガス、第二ガス、第三ガスをこの順で繰り返して噴出する。ガス導入管１８には複数の貫通孔が開いているため、導入された第一ガス、第二ガス及び第三ガスは、それぞれ異なる貫通孔から反応容器１３内に噴出される。このときガス導入管１８は、図４中の回転矢印が示すようにその軸を中心として、例えば、２～４ｒｐｍの回転速度で回転している。これによって、第一ガス、第二ガス、第三ガスをこの順で繰り返して基材１１に対して噴出することができる。
　（第一ガス）
　上記第一ガスは、アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスを含む。
　アルミニウムのハロゲン化物ガスとしては、例えば、塩化アルミニウムガス（ＡｌＣｌ３ガス、Ａｌ２Ｃｌ６ガス）等が挙げられる。好ましくは、ＡｌＣｌ３ガスが用いられる。アルミニウムのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第一ガスの全体積を基準として、０．３体積％以上１．５体積％以下であることが好ましく、０．６体積％以上０．８体積％以下であることがより好ましい。
　チタンのハロゲン化物ガスとしては、例えば、塩化チタン（ＩＶ）ガス（ＴｉＣｌ４ガス）、塩化チタン（ＩＩＩ）ガス（ＴｉＣｌ３ガス）等が挙げられる。好ましくは、塩化チタン（ＩＶ）ガスが用いられる。チタンのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第一ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上１．０体積％以下であることが好ましく、０．２体積％以上０．４体積％以下であることがより好ましい。
　上記第一ガスにおけるアルミニウムのハロゲン化物ガスのモル比は、アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスの全モル数を基準として、０．５以上０．８５以下であることが好ましく、０．６以上０．８以下であることがより好ましい。当該モル比を上記範囲内にすると、核生成－成長型分解によって上記第三層及び上記第四層が形成されると本発明者らは考えている。
　上記第一ガスは、水素ガスを含んでもよいし、アルゴンガス等の不活性ガスを含んでもよい。不活性ガスの濃度（体積％）は、第一ガスの全体積を基準として、５体積％以上５０体積％以下であることが好ましく、２０体積％以上４０体積％以下であることがより好ましい。水素ガスは、通常上記第一ガスの残部を占める。
　上記基材に噴出するときの上記第一ガスの流量は、２０～４０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
　（第二ガス）
　上記第二ガスは、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む。アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスは、上記（第一ガス）の欄において例示されたガスを用いることができる。このとき、上記第一ガスに用いられたアルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスそれぞれと、第二ガスに用いられたアルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスそれぞれとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
　アルミニウムのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、４体積％以上５体積％以下であることが好ましく、４．３体積％以上４．８体積％以下であることがより好ましい。
　チタンのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上１体積％以下であることが好ましく、０．３体積％以上０．８体積％以下であることがより好ましい。
　第二ガスにおけるアルミニウムのハロゲン化物ガスのモル比は、アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスの全モル数を基準として、０．８２以上０．９８以下であることが好ましく、０．８５以上０．９５以下であることがより好ましい。当該モル比を上記範囲内にすると、スピノーダル分解によって上記第一層及び上記第二層が形成されると本発明者らは考えている。
　アンモニアガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、５体積％以上２５体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上２０体積％以下であることがより好ましい。
　上記第二ガスは、水素ガスを含んでもよいし、アルゴンガス等の不活性ガスを含んでもよい。不活性ガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、５体積％以上５０体積％以下であることが好ましく、１５体積％以上２０体積％以下であることがより好ましい。水素ガスは、通常上記第二ガスの残部を占める。
　上記基材に噴出するときの上記第二ガスの流量は、２０～４０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
　（第三ガス）
　上記第三ガスは、アンモニアガスを含む。また上記第三ガスは、水素ガスを含んでもよいし、アルゴンガス等の不活性ガスを含んでもよい。上記第三ガスを上記基材に噴出することで、マトリックス領域の形成が促進される。
　アンモニアガスの濃度（体積％）は、第三ガスの全体積を基準として、３体積％以上３０体積％以下であることが好ましく、１０体積％以上２０体積％以下であることがより好ましい。水素ガスは、通常上記第三ガスの残部を占める。
　上記基材に噴出するときの上記第三ガスの流量は、１０～２０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。
　＜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、他の層を形成する工程、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。
　以下、実施例を挙げて本開示を詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。
　≪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、以下の表１に示す基材Ｋ及び基材Ｌを準備した（基材を準備する工程）。具体的には、まず、表１に記載の配合組成（質量％）からなる原料粉末を均一に混合した。表１中の「残り」とは、ＷＣが配合組成（質量％）の残部を占めることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　次に、この混合粉末を所定の形状に加圧成形した後に、１３００～１５００℃で１～２時間焼結することにより、超硬合金からなる基材Ｋ（基材形状（ＪＩＳ規格）：ＣＮＭＧ１２０４０８－ＥＸ）及び超硬合金からなる基材Ｌ（基材形状（ＪＩＳ規格）：ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ－Ｇ）を得た。
　なお、ＣＮＭＧ１２０４０８－ＥＸは旋削用の刃先交換型切削チップの形状であり、ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ－Ｇは転削（フライス）用の刃先交換型切削チップの形状である。
　＜被膜の作製＞
　基材Ｋ又は基材Ｌの表面上に、表１１に示される下地層、硬質被膜層及び最外層を形成することによって、基材Ｋ又は基材Ｌの表面上に被膜を作製した。以下、被膜を構成する各層の作製方法について説明する。
　（硬質被膜層の作製）
　表２に記載の成膜条件のもとで、表３～５に記載の組成をそれぞれ有する第一ガス、第二ガス及び第三ガスをこの順で繰り返して基材Ｋ又は基材Ｌの表面上に噴出して硬質被膜層を作製した（第一ガスと第二ガスと第三ガスとのそれぞれを基材に噴出する工程）。なお、基材の表面に下地層を設けた場合は、当該下地層の表面上に硬質被膜を作製した。
　例えば、表６の識別記号［１］で示される硬質被膜層は、温度７５０℃、圧力２．５ｋＰａ、ガス導入管の回転速度２ｒｐｍの成膜条件で（表２の識別記号Ａ）、表３の識別記号１－ｃで示される第一ガス（０．７体積％のＡｌＣｌ３、０．３体積％のＴｉＣｌ４、２０体積％のＡｒ、残部はＨ２、ガス流量２０Ｌ／ｍｉｎ）、表４の識別記号２－ｃで示される第二ガス（４．５体積％のＡｌＣｌ３、０．５体積％のＴｉＣｌ４、１０体積％のＮＨ３、１７体積％のＡｒ、残部はＨ２、ガス流量４０Ｌ／ｍｉｎ）及び表５の識別記号３－ａで示される第三ガス（１０体積％のＮＨ３、残部はＨ２、ガス流量１０Ｌ／ｍｉｎ）をこの順で繰り返して基材の表面上に噴出して硬質被膜層を作製した。作製した硬質被膜層の組成等を表６に示す。表６中、「無し」で示している箇所は、該当するガスの噴出を行わなかったため、ドメイン領域又はマトリックス領域が形成されていないことを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　（下地層の作製、最外層の作製）
　表７に記載の成膜条件のもとで、表７に記載の組成を有する反応ガスを、下地層の場合は基材の表面上に、最外層の場合は硬質被膜層の表面上に噴出して下地層及び最外層を作製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　≪切削工具の特性評価≫
　上述のようにして作製した試料（試料１～試料２７）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。
　＜被膜等の厚さの測定＞
　被膜、及び当該被膜を構成する下地層、硬質被膜層（第一層、第二層、第三層、第四層）及び最外層の厚さは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）（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６及び表１１に示す。ここで、表６中の第一層の「厚さ」は、多層構造を構成している複数の第一層それぞれについて上述の方法によって求められた厚さの平均値を意味する。第二層、第三層、及び第四層の厚さについても同様である。「下地層」及び「最外層」の欄における「無し」との表記は、当該下地層及び当該最外層が被膜中に存在しないことを示す。また、「硬質被膜層」の欄における「［１］（３．５）」等の表記は、硬質被膜層が表６の識別記号［１］で示される構成を有し、合計厚さが３．５μｍであることを示す。表１１中、「ＴｉＮ（０．５）」等の表記は、該当する層が厚さ０．５μｍのＴｉＮの層であることを示す。また、１つの欄内に２つの化合物が記載されている場合（例えば、「ＴｉＮ（０．５）－ＴｉＣＮ（１．５）」等の場合）は、左側の化合物（ＴｉＮ（０．５））が基材の表面に近い側に位置する層であることを意味し、右側の化合物（ＴｉＣＮ（１．５））が基材の表面から遠い側に位置する層であることを意味している。さらに「［Ａｌ２Ｏ３（０．２）－ＴｉＮ（０．１）］ｘ３」等の表記は、「Ａｌ２Ｏ３（０．２）－ＴｉＮ（０．１）」で示される層が３回繰り返して積層されていることを意味している。なお、「Ａｌ２Ｏ３（０．２）－ＴｉＮ（０．１）」における、Ａｌ２Ｏ３の層とＴｉＮの層の積層の順序は、上述した説明と同様である。
　また、硬質被膜層をＴＥＭで観察したところ、ドメイン領域は、第一層及び第二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（例えば、図２）。また、ドメイン領域において双晶部分が観察された。さらに、制限視野の電子線回折像から、ドメイン領域を構成する第一層は六方晶型の結晶構造を有し、第二層は立方晶型の結晶構造を有し、＜１００＞方位において第一層中のＡｌ組成と第二層中のＡｌ組成とが変化することが分かった（図２、右上の写真）。一方マトリックス領域を構成する第三層及び第四層は、立方晶型の結晶構造を有し、第三層及び第四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（例えば、図３）。
[規則91に基づく訂正 19.06.2019]　
　＜膜硬度及び膜ヤング率の測定＞
　硬質被膜層の膜硬度及び膜ヤング率は、ナノインデンター（Ｅｌｉｏｎｉｘ社製、商品名：ＥＮＴ１１００a）を用いて、以下の条件で測定した。このとき、上記硬質被膜層が最表面にない試料を測定する場合は、機械研磨等で上記硬質被膜層を露出させてから測定を行った。また、上記硬質被膜層における任意の１０点それぞれを測定して上記膜硬度及び膜ヤング率を求め、求められた１０点の膜硬度及び膜ヤング率の平均値を上記硬質被膜層における膜硬度及び膜ヤング率とした。なお、硬質被膜層の膜硬度及び膜ヤング率は、荷重と変位との曲線からオリバーとパーの理論に基づき算出した。結果を表６に示す。
　ナノインデンターの測定条件
圧子材質：ダイヤモンド
圧子形状：バーコビッチ圧子
試験荷重：３０ｍＮ
ステップインターバル：２０ｍｓｅｃ
保持時間：１０００ｍｓｅｃ
測定点数：１０点
　＜ドメイン領域及びマトリックス領域の結晶構造＞
　ドメイン領域（第一層、第二層）及びマトリックス領域（第三層、第四層）におけるＡｌＴｉＮの結晶構造は、透過電子顕微鏡及び制限視野電子線回折測定（ＴＥＭ－ＳＡＥＤ測定）用装置（日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）を用いて、以下の表８に示す条件で測定した。このとき、測定する結晶粒の数は、１か所の層について少なくとも１０個以上とし、任意の１０か所の各層について測定した。その結果、ドメイン領域を構成する第二層、並びに、マトリックス領域を構成する第三層及び第四層は立方晶型の結晶構造を有していることが分かった。また、ドメイン領域を構成する第一層は六方晶の結晶構造を有していることが分かった。なお、表６の「ドメイン領域」及び「マトリックス領域」の欄において、「ｈ－ＡｌＴｉＮ」等の表記における「ｈ」は当該化合物が六方晶型の結晶構造を有していることを示している。また、「ｃ－ＴｉＡｌＮ」等の表記における「ｃ」は当該化合物が立方晶型の結晶構造を有していることを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　＜ドメイン領域及びマトリックス領域の組成＞
　硬質被膜層における第一層、第二層、第三層及び第四層の組成は、ＥＤＸ測定用装置（日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＤ－２３００）を用いて、以下の表９の条件で測定した。例えば、上記断面サンプルのドメイン領域中の第一層における任意の１０点それぞれを測定して上記ｘ１の値を求め、求められた１０点の値の平均値を上記第一層におけるｘ１とした。ここで当該「任意の１０点」は、上記第一層中の互いに異なる結晶粒から選択した。また、上記ドメイン領域が上記多層構造を含む場合、上記ｘ１は、上記多層構造を構成している任意の１０か所の第一層それぞれのｘ１の平均値とした。第二層、第三層及び第四層の場合も同様の方法で求めた。結果を表６に示す。
　ＥＤＸ測定条件
[規則91に基づく訂正 19.06.2019]　
Figure WO-DOC-TABLE-9
＜ドメイン領域及びマトリックス領域の体積比率＞
　ドメイン領域（第一層、第二層）及びマトリックス領域（第三層、第四層）の全体積を基準とした、上記ドメイン領域、上記マトリックス領域それぞれの体積比率は、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ測定）用装置（株式会社リガク製、商品名：ＳｍａｒｔＬａｂ）を用いて、以下の表１０に示す条件で測定した。このとき、上記硬質被膜層が最表面にない試料を測定する場合は、機械研磨等で上記硬質被膜層を露出させてから測定を行った。また、測定する領域は、工具刃先の稜線から２ｍｍ以内の領域であって且つ平坦な領域とした。上記測定する領域を２か所選定し、それぞれの領域について少なくとも２回以上測定した。その結果、ドメイン領域を構成する第二層、並びに、マトリックス領域を構成する第三層及び第四層は立方晶型の結晶構造を有していることが分かった。ドメイン領域を構成する第一層は六方晶の結晶構造を有していることが分かった。また、ドメイン領域とマトリックス領域の体積比率をリートベルト解析（株式会社リガク社製、解析ソフト名：ＰＤＸＬ）より定量的に推定することが可能であった。具体的には、表６における識別記号［１］～［８］の硬質被膜層は、ドメイン領域及びマトリックス領域それぞれの体積比率が、８０体積％及び２０体積％であった。また、表６における識別記号［９］の硬質被膜層は、ドメイン領域及びマトリックス領域それぞれの体積比率が、５０体積％及び５０体積％であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　≪切削試験≫
　＜試験１：旋削加工試験＞
　上述のようにして作製した試料（試料１～試料１２’、試料２２、試料２３、試料２６）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となるまで又は欠損（チッピング）が起きるまでの切削時間を測定するとともに刃先の最終損傷形態を観察した。その結果を表１２に示す。切削時間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　　　　　：ハステロイ２７６
速度　　　　　　：５０ｍ／ｍｉｎ
切込み量（ａｐ）：１．５ｍｍ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　＜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（試料１３～試料２１’、試料２４、試料２５、試料２７）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となるまで又は欠損（チッピング）が起きるまでの切削距離を測定するとともに刃先の最終損傷形態を観察した。その結果を表１３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　　　　　：ＳＵＳ３０４
周速　　　　　　：１５０ｍ／ｍｉｎ
切込み量（ａｐ）：２．０ｍｍ
切込み幅（ａｅ）：３０ｍｍ
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　試料１～１２’の切削工具は実施例に該当し、試料２２、試料２３、試料２６の切削工具は比較例に該当する。表１２の結果から試料１～１２’の切削工具は、切削時間が１９分以上の良好な結果が得られた。また、試料１～１２’の切削工具は、最終的な損傷形態が正常摩耗であった。一方試料２２、試料２３、試料２６の切削工具は、切削時間が８分以下であった。試料２２の切削工具は最終的に欠損を起こしていた。試料２３の切削工具は摩耗が著しく、摩耗が要因で工具寿命が短かった。試料２６は、摩耗量が大きかった。試験１の結果から、試料１～１２’の切削工具は、試料２２、試料２３、試料２６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、試料１～１２’の切削工具は、耐欠損性、耐摩耗性に加えて、耐熱亀裂進展性にも優れることが分かった。
[規則91に基づく訂正 19.06.2019]　
　試料１３～２１’の切削工具は実施例に該当し、試料２４、試料２５及び試料２７の切削工具は比較例に該当する。表１３の結果から、試料１３～２１’の切削工具は、切削距離が２．７５ｍ以上の良好な結果が得られた。また、試料１３～２１’の切削工具は、最終的な損傷形態が正常摩耗であった。一方試料２４、試料２５及び試料２７の切削工具は、切削距離がそれぞれ１．７５ｍ、１．２５ｍ、２．００ｍであった。また、試料２４の切削工具はチッピングが観察された。試料２５の切削工具は摩耗が著しく、摩耗が要因で工具寿命が短かった。試料２７は、摩耗量が大きかった。試験２の結果から、試料１３～２１’の切削工具は、試料２４、試料２５及び試料２７の切削工具に比べて、耐欠損性及び耐摩耗性に優れており、工具寿命も長いことが分かった。
　以上のように本開示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。
　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、及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。
　１０　ＣＶＤ装置、１１　基材、１２　基材セット治具、１３　反応容器、１４　調温装置、１５　第１ガス導入管、１６　第２ガス導入管、１７　第３ガス導入管、１８　ガス導入管、１９　ガス排気管、２０　ガス排気口、ａ　領域ａ、ドメイン領域、ｂ　領域ｂ、マトリックス領域。

Claims (5)

  1. 　基材と前記基材を被覆する被膜とを含む表面被覆切削工具であって、
    　前記被膜は、ドメイン領域とマトリックス領域とからなる硬質被膜層を含み、
    　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、
    　前記ドメイン領域は、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）Ｎ、Ａｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＢＮ及びＡｌｘ１Ｔｉ（１－ｘ１）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第一ＡｌＴｉ化合物からなる第一層と、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）Ｎ、Ａｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＢＮ及びＡｌｘ２Ｔｉ（１－ｘ２）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第二ＡｌＴｉ化合物からなる第二層とが互いに積層された構造を有し、
    　前記マトリックス領域は、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）Ｎ、Ａｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＢＮ及びＡｌｘ３Ｔｉ（１－ｘ３）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第三ＡｌＴｉ化合物からなる第三層と、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）Ｎ、Ａｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＢＮ及びＡｌｘ４Ｔｉ（１－ｘ４）ＣＮからなる群より選ばれる少なくとも１種の第四ＡｌＴｉ化合物からなる第四層とが互いに積層された構造を有し、
    　前記第一ＡｌＴｉ化合物は六方晶型の結晶構造を有し、且つ前記第二ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
    　前記第三ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、且つ前記第四ＡｌＴｉ化合物は立方晶型の結晶構造を有し、
    　前記ｘ１は、０．９以上０．９５以下であり、
    　前記ｘ２は、０．５以上０．６以下であり、
    　前記ｘ３は、０．７５以上０．８５以下であり、
    　前記ｘ４は、０．５以上０．６以下である、表面被覆切削工具。
  2. 　前記ドメイン領域は、双晶部分を含む、請求項１に記載の表面被覆切削工具。
  3. 　前記第一層の厚さと前記第二層の厚さとの合計厚さは、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の表面被覆切削工具。
  4. 　前記第三層の厚さと前記第四層の厚さとの合計厚さは、１．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下である、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の表面被覆切削工具の製造方法であって、
    　前記基材を準備する工程と、
    　アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスを含む第一ガスと、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む第二ガスと、アンモニアガスを含む第三ガスとのそれぞれを、６５０℃以上９００℃以下且つ０．５ｋＰａ以上５ｋＰａ以下の雰囲気において前記基材に対して噴出する工程と、を含む、表面被覆切削工具の製造方法。
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