WO2024048757A1 - 被覆工具および切削工具 - Google Patents

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WO2024048757A1
WO2024048757A1 PCT/JP2023/031997 JP2023031997W WO2024048757A1 WO 2024048757 A1 WO2024048757 A1 WO 2024048757A1 JP 2023031997 W JP2023031997 W JP 2023031997W WO 2024048757 A1 WO2024048757 A1 WO 2024048757A1
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WO
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coating layer
ratio
film
crystal grains
crystal
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/031997
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩輝 在田
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material

Definitions

  • the present disclosure relates to coated tools and cutting tools.
  • Coated tools which have improved wear resistance by coating the surface of a base material such as cemented carbide, cermet, or ceramics with a coating layer, are known as tools used for cutting processes such as turning or milling. ing.
  • a coated tool includes a base and a coating layer located on the base.
  • the covering layer includes a plurality of crystal grains.
  • the plurality of crystal grains include crystal grains having a plurality of regions with mutually different crystal orientations.
  • D1 and D2 The crystal orientation of multiple crystal grains in the coating layer is analyzed from the plane direction of the coating layer using the TEM electron diffraction mapping method, A first grain map is created with the region excluding ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) as a grain boundary from the region where the orientation difference between adjacent measurement points is 5° or more, and the area is calculated from the first grain map.
  • the average grain size of the crystal grains obtained by taking a weighted average based on the ratio is defined as D1.
  • a second grain map is created with the region where the orientation difference between adjacent measurement points is 5° or more and ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) as the grain boundary, and weighting by area ratio is calculated from the second grain map.
  • the average grain size of the crystal grains obtained by taking the average is defined as D2.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a coated tool according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the coated tool according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the coating layer according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the coating layer according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating the Ti/Al ratio in the coating layer according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating the Cr/Al ratio in the coating layer according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view showing an example of a first covering layer included in the covering layer according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing an example of the second covering layer included in the covering layer according to the first embodiment.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view showing an example of the third coating layer included in the coating layer according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the coating layer according to the second embodiment.
  • FIG. 8A is a schematic diagram illustrating the Ti/Al ratio in the coating layer according to the second embodiment.
  • FIG. 8B is a schematic diagram illustrating the Cr/Al ratio in the coating layer according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the fourth coating layer included in the coating layer according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of a film forming apparatus for forming a coating layer on a substrate.
  • FIG. 11 is a front view showing an example of the cutting tool according to the embodiment.
  • Coated tools which have improved wear resistance by coating the surface of a base material such as cemented carbide, cermet, or ceramics with a coating layer, are known as tools used for cutting processes such as turning or milling. ing.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a coated tool according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the coated tool according to the embodiment.
  • the coated tool 1 according to the embodiment has a tip body 2.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a coated tool according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the coated tool according to the embodiment.
  • the coated tool 1 according to the embodiment has a tip body 2.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a coated tool according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the coated tool according to the embodiment.
  • the coated tool 1 according to the embodiment has a tip body 2.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a coated tool according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the coated tool according to the embodiment.
  • the coated tool 1 according to the embodiment has a tip body 2.
  • Chip body 2 has, for example, a hexahedral shape in which the top surface and the bottom surface (the surface intersecting the Z axis shown in FIG. 1) are parallelograms.
  • the cutting edge has a first surface (for example, an upper surface) and a second surface (for example, a side surface) connected to the first surface.
  • the first surface functions as a "rake surface” that scoops up chips generated by cutting
  • the second surface functions as a "relief surface.”
  • a cutting blade is located on at least a portion of the ridgeline where the first surface and the second surface intersect, and the coated tool 1 cuts the workpiece by applying the cutting blade to the workpiece.
  • a through hole 5 that vertically passes through the chip body 2 is located in the center of the chip body 2.
  • a screw 75 for attaching the covered tool 1 to a holder 70, which will be described later, is inserted into the through hole 5 (see FIG. 11).
  • the chip body 2 has a base 10 and a covering layer 20.
  • the base body 10 is made of cemented carbide, for example.
  • the cemented carbide contains W (tungsten), specifically, WC (tungsten carbide).
  • the cemented carbide may contain Ni (nickel) or Co (cobalt).
  • the base body 10 is made of a WC-based cemented carbide having WC particles as a hard phase component and Co as a main binder phase component.
  • the base body 10 may be formed of cermet.
  • the cermet contains, for example, Ti (titanium), specifically TiC (titanium carbide) or TiN (titanium nitride).
  • the cermet may contain Ni or Co.
  • the base body 10 may be formed of a cubic boron nitride sintered body containing cubic boron nitride (cBN) particles.
  • the substrate 10 is not limited to cubic boron nitride (cBN) particles, but may also contain particles such as hexagonal boron nitride (hBN), rhombohedral boron nitride (rBN), or wurtzite boron nitride (wBN). good.
  • the base body 10 may be made of ceramics.
  • ceramics include Al 2 O 3 (aluminum oxide).
  • Examples of the types of Al 2 O 3 include ⁇ -Al 2 O 3 and ⁇ -Al 2 O 3 .
  • Ceramics may contain other elements in aluminum oxide.
  • ceramics in addition to aluminum oxide, ceramics contain at least one of magnesium (Mg), calcium (Ca), strontium (Sr), silicon (Si), and a Group 3 element of the periodic table. Good too.
  • the coating layer 20 is coated on the base body 10 for the purpose of improving the wear resistance, heat resistance, etc. of the base body 10, for example.
  • a covering layer 20 completely covers the substrate 10.
  • the covering layer 20 is located at least on the base 10 .
  • the coating layer 20 is located on the first surface (here, the upper surface) of the base 10, the first surface has high wear resistance and high heat resistance.
  • the coating layer 20 is located on the second surface (here, the side surface) of the base 10, the second surface has high wear resistance and high heat resistance.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the coating layer according to the embodiment.
  • the coating layer 20 according to the embodiment includes a plurality of crystal grains.
  • the coating layer 20 includes a plurality of crystal grains 20a and 20b inside the coating layer 20.
  • the inside of the coating layer 20 shown in FIG. 3 is a plane parallel to the surface of the base body 10 on which the coating layer 20 is provided.
  • the plurality of crystal grains 20a and 20b inside the coating layer 20 can be identified by analysis using a TEM electron diffraction mapping method (TEM ED-Map). More specifically, first, by using a TEM electron diffraction mapping method and measuring the electron diffraction pattern at each measurement point while scanning the inside of the coating layer 20 with an electron beam probe, the crystal grain map of the coating layer 20 is Obtain the crystal orientation corresponding to each measurement point. Next, when the difference in crystal orientation between adjacent measurement points in the crystal grain map of the coating layer 20 is, for example, 5° or more, a boundary line is drawn between the adjacent measurement points. Then, the region surrounded by the boundary line in the grain map of the coating layer 20 can be identified as a grain.
  • TEM diffraction mapping method TEM electron diffraction mapping method
  • a grain boundary is defined as a region excluding ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) from a region in which the difference in orientation between adjacent measurement points is 5° or more, and a case in which a difference in orientation between adjacent measurement points is 5° or more is defined as a grain boundary.
  • the grains can be identified in the above region and in the case where ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) is the grain boundary.
  • the plurality of crystal grains 20a, 20b include a (single) crystal grain 20b (second crystal grain 20b) with a substantially constant crystal orientation inside the coating layer 20. All of the plurality of crystal grains may be crystal grains 20a having a plurality of regions with mutually different crystal orientations. A crystal grain 20a having a plurality of regions with mutually different crystal orientations may be a single crystal grain 20a having a region with a continuously changing crystal orientation.
  • the plurality of crystal grains include a plurality of first crystal grains 20a and a plurality of second crystal grains 20b.
  • a first grain map is created with the region excluding ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) as a grain boundary from the region where the orientation difference between adjacent measurement points is 5° or more, and the area is calculated from the first grain map.
  • the average grain size of the crystal grains obtained by taking a weighted average based on the ratio is defined as D1.
  • a single crystal grain 20a has a plurality of regions with mutually different crystal orientations and/or a single crystal has a region with a continuously changing crystal orientation.
  • Grain 20a can be identified. More specifically, by using a TEM electron diffraction mapping method, a single crystal grain having a plurality of regions with mutually different colors in the inverse pole figure orientation map inside the coating layer 20 is mapped to different crystal orientations. It can be identified as a single crystal grain 20a having a plurality of regions.
  • a single crystal grain having a region with a continuously changing color in an inverse pole figure orientation map inside the coating layer 20 can be identified by continuously changing crystal orientation. It can be identified as a single crystal grain 20a having a region with .
  • the plurality of crystal grains 20a and 20b include a single crystal grain 20a having a plurality of regions with mutually different crystal orientations inside the coating layer 20, the plurality of crystal grains 20a and 20b include a plurality of regions with mutually different crystal orientations. It is possible to reduce the growth of cracks in a single crystal grain 20a having .
  • the value of D2/D1 is made smaller than 0.95, the ratio of corresponding grain boundaries in the crystal increases, the propagation of cracks in the coating layer 20 is easily suppressed, and the strength of the coating layer is improved.
  • the value of D2/D1 to be greater than 0.55, variations in orientation within the crystal do not become too large, plastic deformation of the coating layer 20 is suppressed, and good wear resistance is exhibited. Suppresses deterioration in chipping resistance and improves tool life. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the average KAM (local orientation difference) value of each crystal grain is calculated using the above-mentioned crystal grain map data and crystal orientation analysis system
  • the average KAM The proportion of crystal grains exhibiting a value of 1 or more may be 50% or more and 80% or less. In this case, it is possible to further reduce the growth of cracks in a single crystal grain 20a having a plurality of regions with mutually different crystal orientations. Therefore, the fracture resistance of the coating layer 20 can be further improved. As a result, the life of the coated tool 1 can be further extended.
  • the plurality of crystal grains 20a and 20b may contain composite nitride. In this case, it is possible to better obtain a coating layer 20 including a single crystal grain 20a having a plurality of regions with mutually different crystal orientations. Therefore, the fracture resistance of the coating layer 20 can be improved more easily. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended more easily.
  • the plurality of first crystal grains 20a may be located apart from each other. In such a case, even if a crack develops in one of the plurality of first crystal grains 20a, this crack is difficult to propagate to other first crystal grains 20a. Therefore, it is easy to prevent the above-mentioned cracks from spreading over a wide range of the coating layer 20. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended.
  • a plurality of second crystal grains 20b may be located between a plurality of first crystal grains 20a.
  • a crack develops in one of the plurality of first crystal grains 20a
  • further propagation of the crack by the second crystal grains 20b can be easily avoided. Therefore, it is easy to prevent the above-mentioned cracks from spreading over a wide range of the coating layer 20. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended.
  • At least two of the plurality of second crystal grains 20b may be adjacent to each other.
  • the second crystal grains 20b are made finer to make the coating layer 20 more homogeneous, it is easy to avoid the above-mentioned cracks from growing due to the plurality of second crystal grains 20b. Therefore, it is easy to prevent the above-mentioned cracks from spreading over a wide range of the coating layer 20. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the crystal grains including the crystal grains 20a having a plurality of regions with mutually different crystal orientations the above-mentioned D2/D1 value is 0.55 to 0.95, and the above-mentioned average KAM value is 1 or more.
  • a more specific configuration of the coating layer 20 in which the ratio is 50% or more and 80% or less will be described. That is, the structure of the coating layer 20A according to the first embodiment and the coating layer according to the second embodiment are for realizing the coating layer 20 including crystal grains 20a having a plurality of regions with mutually different crystal orientations. The configuration of 20B will be explained.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the coating layer according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a schematic diagram illustrating the Ti/Al ratio in the coating layer according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a schematic diagram illustrating the Cr/Al ratio in the coating layer according to the first embodiment.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view showing an example of a first covering layer included in the covering layer according to the first embodiment.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view showing an example of the second covering layer included in the covering layer according to the first embodiment.
  • FIG. 6C is a cross-sectional view showing an example of the third coating layer included in the coating layer according to the first embodiment.
  • the covering layer 20A according to the first embodiment as the covering layer 20 includes a first covering layer 21 located on the base 10 and a covering layer 20A located on the first covering layer 21. It includes a second covering layer 22 and a third covering layer 23 located on the second covering layer 22.
  • the chip body 2 includes an intermediate layer 11 in addition to the base 10 and the covering layer 20A as the covering layer 20, as shown in FIG. located between.
  • the first covering layer 21 is located on the base body 10 via the intermediate layer 11.
  • the first coating layer 21 contains Al, Ti, Cr, and N.
  • the first covering layer 21 may be, for example, an AlTiCrN layer containing AlTiCrN, which is a nitride of Al, Ti, and Cr.
  • AlTiCrN means that Al, Ti, Cr, and N are present in an arbitrary ratio, and Al, Ti, Cr, and N are not necessarily present in a 1:1:1:1 ratio. It does not mean that.
  • the thickness of the first coating layer 21 is, for example, 500 nm or more and 1500 nm or less.
  • the first coating layer 21 located on the base 10 is a coating layer located on the base 10 and the first coating layer 21 (in the coating layer 20A, the second coating layer 22 and the third coating layer 23) It is possible to reduce the residual stress between. That is, the first coating layer 21 can reduce residual stress between the base body 10 and the coating layer 20A. Thereby, peeling or cracking between the base body 10 and the coating layer 20A can be reduced. In other words, the adhesion between the base 10 and the coating layer 20A can be improved. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the second coating layer 22 includes a first film 31 and a second film 32, as shown in FIG.
  • Each of the first film 31 and the second film 32 contains Al, Ti, Cr, and N.
  • Each of the first film 31 and the second film 32 may be, for example, an AlTiCrN film containing AlTiCrN, which is a nitride of Al, Ti, and Cr.
  • the thickness of the first film 31 is, for example, 200 nm or more and 400 nm or less.
  • the thickness of the second film 32 is, for example, 200 nm or more and 400 nm or less.
  • the first film 31 has a Ti/Al ratio higher than the Ti/Al ratio in the first coating layer 21.
  • the Ti/Al ratio means the ratio of the number of Ti atoms to the number of Al atoms.
  • the coating layer 20A can be used without significantly increasing the residual stress between the base body 10 and the coating layer located on the second coating layer 22 (in the coating layer 20A, the third coating layer 23). can improve the wear resistance and chipping resistance of
  • the first film 31 may have a Cr/Al ratio lower than the Cr/Al ratio in the first coating layer 21.
  • the second film 32 has a higher Cr/Al ratio than the Cr/Al ratio in the first coating layer 21.
  • the Cr/Al ratio means the ratio of the number of Cr atoms to the number of Al atoms.
  • the coating layer 20A can be used without significantly increasing the residual stress between the base body 10 and the coating layer located on the second coating layer 22 (in the coating layer 20A, the third coating layer 23). can improve the lubricity and welding resistance of
  • the second film 32 may have a lower Ti/Al ratio than the Ti/Al ratio in the first coating layer 21.
  • the second coating layer 22 improves the wear resistance and chipping resistance of the coating layer 20A without significantly increasing the residual stress between the base body 10 and the coating layer located on the second coating layer 22. At the same time, the lubricity and welding resistance of the coating layer 20A can be improved. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the third coating layer 23 includes a third film 33 and a fourth film 34, as shown in FIG.
  • Each of the third film 33 and the fourth film 34 contains Al, Ti, Cr, and N.
  • Each of the third film 33 and the fourth film 34 may be, for example, an AlTiCrN film containing AlTiCrN, which is a nitride of Al, Ti, and Cr.
  • the thickness of the third film 33 is, for example, 200 nm or more and 400 nm or less.
  • the thickness of the fourth film 34 is, for example, 200 nm or more and 400 nm or less.
  • the third film 33 has a higher Ti/Al ratio than the Ti/Al ratio in the first film 31.
  • the Ti/Al ratio means the ratio of the number of Ti atoms to the number of Al atoms. Thereby, the wear resistance and chipping resistance of the coating layer 20A can be improved.
  • the third film 33 may have a lower Cr/Al ratio than the Cr/Al ratio in the first film 31.
  • the fourth film 34 has a higher Cr/Al ratio than the Cr/Al ratio in the second film 32.
  • the Cr/Al ratio means the ratio of the number of Cr atoms to the number of Al atoms. Thereby, the lubricity and welding resistance of the coating layer 20A can be improved.
  • the fourth film 34 may have a lower Ti/Al ratio than the Ti/Al ratio in the second film 32.
  • the third coating layer 23 can improve the wear resistance and chipping resistance of the coating layer 20A, as well as the lubricity and welding resistance of the coating layer 20A. As a result, the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the Ti/Al ratio in the covering layer 20A may change continuously in the thickness direction of the covering layer 20A.
  • the average value of the Ti/Al ratio in this region may be taken as the Ti/Al ratio in this region.
  • the Ti/Al ratio in the covering layer 20A is approximately constant in the first covering layer 21.
  • the Ti/Al ratio in the covering layer 20A is maximum in the first film 31 included in the second covering layer 22 and the third film 33 included in the third covering layer 23.
  • the Ti/Al ratio in the covering layer 20A is minimal in the second film 32 included in the second covering layer 22 and the fourth film 34 included in the third covering layer 23.
  • the Ti/Al ratio in the first film 31 larger than the Ti/Al ratio in the first coating layer 21, but also the maximum value of the Ti/Al ratio in the first film 31 is larger than the Ti/Al ratio in the first coating layer 21.
  • the Ti/Al ratio may be larger than the Ti/Al ratio in the coating layer 21.
  • the Ti/Al ratio in the third film 33 larger than the Ti/Al ratio in the first film 31, but also the maximum value of the Ti/Al ratio in the third film 33 is higher than the Ti/Al ratio in the first film 31.
  • /Al ratio may be larger than the maximum value.
  • Ti/Al ratio in the second film 32 is smaller than the Ti/Al ratio in the first coating layer 21, but also the minimum value of the Ti/Al ratio in the second film 32 is smaller than that in the first coating layer 21.
  • the Ti/Al ratio may be smaller than the Ti/Al ratio in .
  • the Ti/Al ratio in the fourth film 34 is smaller than the Ti/Al ratio in the second film 32, but also the minimum value of the Ti/Al ratio in the fourth film 34 is lower than the Ti/Al ratio in the second film 32.
  • /Al ratio may be smaller than the minimum value.
  • the Cr/Al ratio in the covering layer 20A may change continuously in the thickness direction of the covering layer 20A.
  • the average value of the Cr/Al ratio in this region may be taken as the Cr/Al ratio in this region.
  • the Cr/Al ratio in the covering layer 20A is approximately constant in the first covering layer 21.
  • the Cr/Al ratio in the covering layer 20A is maximum in the second film 32 included in the second covering layer 22 and the fourth film 34 included in the third covering layer 23.
  • the Cr/Al ratio in the covering layer 20A is minimal in the first film 31 included in the second covering layer 22 and the third film 33 included in the third covering layer 23.
  • the Cr/Al ratio in the second film 32 is larger than the Cr/Al ratio in the first coating layer 21, but also the maximum value of the Cr/Al ratio in the second film 32 is higher than that in the first coating layer 21.
  • the Cr/Al ratio may be greater than the Cr/Al ratio in the coating layer 21.
  • the Cr/Al ratio in the fourth film 34 is greater than the Cr/Al ratio in the second film 32, but the maximum value of the Cr/Al ratio in the fourth film 34 is greater than the Cr/Al ratio in the second film 32.
  • /Al ratio may be larger than the maximum value.
  • the Cr/Al ratio in the first film 31 is smaller than the Cr/Al ratio in the first coating layer 21, but also the minimum value of the Cr/Al ratio in the first film 31 is smaller than the Cr/Al ratio in the first coating layer 21.
  • the Cr/Al ratio may be smaller than the Cr/Al ratio.
  • the Cr/Al ratio in the third film 33 is smaller than the Cr/Al ratio in the first film 31, but also the minimum value of the Cr/Al ratio in the third film 33 is lower than the Cr/Al ratio in the first film 31.
  • /Al ratio may be smaller than the minimum value.
  • the covering layer 20A is shown in which the first covering layer 21, the first film 31, the second film 32, the third film 33, and the fourth film 34 are laminated in this order on the base 10,
  • the first coating layer 21, the second film 32, the first film 31, the fourth film 34, and the third film 33 may be laminated in this order.
  • the first covering layer 21 may include a region in which a plurality of compound layers 21a and a plurality of compound layers 21b are alternately stacked.
  • the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 21a are different from the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 21b, respectively.
  • the Ti/Al ratio in the compound layer 21a is larger than the Ti/Al ratio in the compound layer 21b
  • the Cr/Al ratio in the compound layer 21b is larger than the Cr/Al ratio in the compound layer 21a.
  • the average thickness of each of the compound layer 21a and the compound layer 21b is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the hardness of the first coating layer 21 can be improved.
  • the strength of the first coating layer 21 can be improved.
  • the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the first film 31 included in the second covering layer 22 may include a region in which a plurality of compound layers 31a and a plurality of compound layers 31b are alternately stacked.
  • the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 31a are different from the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 31b, respectively.
  • the Ti/Al ratio in the compound layer 31a is larger than the Ti/Al ratio in the compound layer 31b
  • the Cr/Al ratio in the compound layer 31b is larger than the Cr/Al ratio in the compound layer 31a.
  • the average thickness of each of the compound layer 31a and the compound layer 31b is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the hardness of the first film 31 and the hardness of the second coating layer 22 can be improved accordingly.
  • the strength of the first film 31 and the strength of the second coating layer 22 can be improved accordingly.
  • the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the second film 32 included in the second coating layer 22 may include a region in which a plurality of compound layers 32a and a plurality of compound layers 32b are alternately stacked.
  • the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 32a are different from the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 32b, respectively.
  • the Cr/Al ratio in the compound layer 32a is greater than the Cr/Al ratio in the compound layer 32b
  • the Ti/Al ratio in the compound layer 32b is greater than the Ti/Al ratio in the compound layer 32a.
  • the average thickness of each of the compound layer 32a and the compound layer 32b is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the hardness of the second film 32 and the hardness of the second coating layer 22 can be improved accordingly.
  • the strength of the second film 32 and the strength of the second coating layer 22 can be improved accordingly.
  • the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the third film 33 included in the third coating layer 23 may include a region in which a plurality of compound layers 33a and a plurality of compound layers 33b are alternately stacked.
  • the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 33a are different from the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 33b, respectively.
  • the Ti/Al ratio in the compound layer 33a is larger than the Ti/Al ratio in the compound layer 33b
  • the Cr/Al ratio in the compound layer 33b is larger than the Cr/Al ratio in the compound layer 33a.
  • the average thickness of each of the compound layer 33a and the compound layer 33b is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the hardness of the third film 33 and the hardness of the third coating layer 23 can be improved accordingly.
  • the strength of the third film 33 and the strength of the third coating layer 23 can be improved accordingly.
  • the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the fourth film 34 included in the third covering layer 23 may include a region in which a plurality of compound layers 34a and a plurality of compound layers 34b are alternately stacked.
  • the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 34a are different from the Ti/Al ratio and Cr/Al ratio in the compound layer 34b, respectively.
  • the Cr/Al ratio in the compound layer 34a is greater than the Cr/Al ratio in the compound layer 34b
  • the Ti/Al ratio in the compound layer 34b is greater than the Ti/Al ratio in the compound layer 34a.
  • the average thickness of each of the compound layer 34a and the compound layer 34b is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the hardness of the fourth film 34 and the hardness of the third coating layer 23 can be improved accordingly.
  • the strength of the fourth film 34 and the strength of the third coating layer 23 can be improved accordingly.
  • the life of the coated tool 1 can be extended.
  • the ratio of elements in the coating layer or film contained in the coating layer 20A can be determined by, for example, an analysis based on X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) or an energy dispersive X-ray spectrometer attached to a scanning transmission electron microscope (STEM). It can be identified by analysis using EDS).
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • STEM scanning transmission electron microscope
  • EDS energy dispersive X-ray spectrometer attached to a scanning transmission electron microscope
  • an intermediate layer 11 may be located between the base 10 and the covering layer 20A as the covering layer 20. Specifically, the intermediate layer 11 is in contact with the upper surface of the base 10 on one surface (here, the lower surface), and in contact with the coating layer 20A (for example, the first coating layer 21) on the other surface (here, the upper surface). touches the bottom surface of
  • the intermediate layer 11 has higher adhesion to the base 10 than the covering layer 20A.
  • metal elements having such characteristics include Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al, Si, Y, and Ti.
  • the intermediate layer 11 contains at least one metal element among the above metal elements.
  • the intermediate layer 11 may contain Ti.
  • Si is a metalloid element, in this specification, metalloid elements are also included in metal elements.
  • the content rate of Ti in the intermediate layer 11 may be 1.5 atomic % or more.
  • the Ti content in the intermediate layer 11 may be 2.0 atomic % or more.
  • the intermediate layer 11 may contain components other than the above metal elements (Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al, Si, Y, and Ti). However, from the viewpoint of adhesion to the base 10, the intermediate layer 11 may contain at least 95 atomic % or more of the above metal elements in total. The intermediate layer 11 may contain the above metal elements in a total amount of 98 atomic % or more. The proportion of the metal component in the intermediate layer 11 can be determined, for example, by analysis using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS) attached to a scanning transmission electron microscope (STEM).
  • EDS energy dispersive X-ray spectrometer
  • STEM scanning transmission electron microscope
  • the intermediate layer 11 which has higher wettability with the substrate 10 than the coating layer 20A, between the substrate 10 and the coating layer 20A, it is possible to improve the adhesion between the substrate 10 and the coating layer 20A. can. Since the intermediate layer 11 has high adhesion to the coating layer 20A, peeling of the coating layer 20A from the intermediate layer 11 is unlikely to occur.
  • the thickness of the intermediate layer 11 may be, for example, 0.1 nm or more and less than 20 nm.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the coating layer according to the second embodiment.
  • FIG. 8A is a schematic diagram illustrating the Ti/Al ratio in the coating layer according to the second embodiment.
  • FIG. 8B is a schematic diagram illustrating the Cr/Al ratio in the coating layer according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of the fourth coating layer included in the coating layer according to the second embodiment.
  • the coating layer 20B according to the second embodiment further includes a fourth coating layer 24 located on the third coating layer 23. It differs from the covering layer 20A according to the first embodiment in that it includes the same. Description of the structure of the covering layer 20B according to the second embodiment, which is similar to the structure of the covering layer 20A according to the first embodiment, will be omitted.
  • the fourth coating layer 24 includes a fifth film 35 and a sixth film 36, as shown in FIG.
  • the fifth film 35 contains Al, Ti, and N.
  • the fifth film 35 may be, for example, an AlTiN film containing AlTiN, which is a nitride of Al and Ti.
  • AlTiN means that Al, Ti, and N are present in an arbitrary ratio, and does not necessarily mean that Al, Ti, and N are present in a 1:1:1 ratio. do not have.
  • the fifth film 35 may further contain Cr.
  • the fifth film 35 may be, for example, an AlTiCrN film containing AlTiCrN, which is a nitride of Al, Ti, and Cr.
  • the thickness of the fifth film 35 is, for example, 200 nm or more and 400 nm or less.
  • the sixth film 36 contains Al, Cr, and N.
  • the sixth film 36 may be, for example, an AlCrN film containing AlCrN, which is a nitride of Al and Cr.
  • AlCrN means that Al, Cr, and N are present in an arbitrary ratio, and does not necessarily mean that Al, Cr, and N are present in a 1:1:1 ratio. do not have.
  • the sixth film 36 may further contain Ti.
  • the sixth film 36 may be, for example, an AlTiCrN film containing AlTiCrN, which is a nitride of Al, Ti, and Cr.
  • the thickness of the sixth film 36 is, for example, 200 nm or more and 400 nm or less.
  • the fifth film 35 has a higher Ti/Al ratio than the Ti/Al ratio in the third film 33.
  • the Ti/Al ratio means the ratio of the number of Ti atoms to the number of Al atoms. Thereby, the wear resistance and chipping resistance of the coating layer 20B can be further improved.
  • the fifth film 35 may have a lower Cr/Al ratio than the Cr/Al ratio in the third film 33.
  • the sixth film 36 has a higher Cr/Al ratio than the Cr/Al ratio in the fourth film 34.
  • the Cr/Al ratio means the ratio of the number of Cr atoms to the number of Al atoms. Thereby, the lubricity and welding resistance of the coating layer 20B can be further improved.
  • the sixth film 36 may have a lower Ti/Al ratio than the Ti/Al ratio in the fourth film 34.
  • the fourth coating layer 24 can further improve the wear resistance and chipping resistance of the coating layer 20B, and further improve the lubricity and welding resistance of the coating layer 20A. As a result, the life of the coated tool 1 can be further extended.
  • the third coating layer 23 is formed so as not to significantly increase the residual stress between the base 10 and the fourth coating layer 24 as a coating layer located on the third coating layer 23. act.
  • the Ti/Al ratio in the fifth film 35 may be 0.8 or more and 1.2 or less.
  • the wear resistance and chipping resistance of the coating layer 20B can be further improved.
  • the Ti/Al ratio in the fifth film 35 is 1.2 or less, residual stress between the base 10 and the coating layer 20B can be prevented from increasing significantly. Thereby, peeling or cracking between the base body 10 and the coating layer 20B can be reduced. As a result, the life of the coated tool 1 can be further extended.
  • the Cr/Al ratio in the sixth film 36 may be 0.8 or more and 1.2 or less.
  • the Cr/Al ratio in the sixth film 36 is 0.8 or more, the lubricity and welding resistance of the coating layer 20B can be further improved.
  • the Cr/Al ratio in the sixth film 36 is 0.8 or more and 1.2 or less, residual stress between the base 10 and the coating layer 20B can be prevented from increasing significantly. Thereby, peeling or cracking between the base body 10 and the coating layer 20B can be reduced. As a result, the life of the coated tool 1 can be further extended.
  • the Ti/Al ratio in the covering layer 20B may change continuously in the thickness direction of the covering layer 20B.
  • the average value of the Ti/Al ratio in this region may be taken as the Ti/Al ratio in this region.
  • the Ti/Al ratio in the covering layer 20B is also maximum in the fifth film 35 included in the fourth covering layer 24.
  • the Ti/Al ratio in the covering layer 20B is also minimal in the sixth film 36 included in the fourth covering layer 24.
  • the maximum value of the Ti/Al ratio in the fifth film 35 is larger than the maximum value of the Ti/Al ratio in the third film 33.
  • the minimum value of the Ti/Al ratio in the sixth film 36 is smaller than the minimum value of the Ti/Al ratio in the fourth film 34.
  • the minimum value of the Ti/Al ratio in the sixth film 36 is, for example, substantially zero.
  • the Cr/Al ratio in the covering layer 20B may change continuously in the thickness direction of the covering layer 20B.
  • the average value of the Cr/Al ratio in this region may be taken as the Cr/Al ratio in this region.
  • the Cr/Al ratio in the covering layer 20B is also maximum in the sixth film 36 included in the fourth covering layer 24.
  • the Cr/Al ratio in the covering layer 20B is also minimal in the fifth film 35 included in the fourth covering layer 24.
  • the maximum value of the Cr/Al ratio in the sixth film 36 is larger than the maximum value of the Cr/Al ratio in the fourth film 34.
  • the minimum value of the Cr/Al ratio in the fifth film 35 is smaller than the minimum value of the Cr/Al ratio in the third film 33.
  • the minimum value of the Cr/Al ratio in the fifth film 35 is, for example, substantially zero.
  • a first coating layer 21, a first film 31, a second film 32, a third film 33, a fourth film 34, a fifth film 35, and a sixth film 36 are laminated in order on the base 10.
  • the fifth films 35 may be stacked in order.
  • the fifth film 35 included in the fourth coating layer 24 may include a region in which a plurality of compound layers 35a and a plurality of compound layers 35b are alternately stacked.
  • the Ti/Al ratio in the compound layer 35a is different from the Ti/Al ratio in the compound layer 35b.
  • the Ti/Al ratio in the compound layer 35a is greater than the Ti/Al ratio in the compound layer 35b.
  • the average thickness of each of the compound layer 35a and the compound layer 35b is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the hardness of the fifth film 35 and the hardness of the fourth coating layer 24 can be improved accordingly.
  • the hardness of the fourth coating layer 24 at high temperatures can be improved.
  • the strength of the fifth film 35 and the strength of the fourth coating layer 24 can be improved accordingly.
  • the wear resistance of the fourth coating layer 24 can be improved. As a result, the life of the coated tool 1 can be further extended.
  • the sixth film 36 included in the fourth covering layer 24 may include a region in which a plurality of compound layers 36a and a plurality of compound layers 36b are alternately stacked.
  • the Cr/Al ratio in the compound layer 36a is different from the Cr/Al ratio in the compound layer 36b.
  • the Cr/Al ratio in the compound layer 36a is greater than the Cr/Al ratio in the compound layer 36b.
  • the average thickness of each of the compound layer 36a and the compound layer 36b is 1 nm or more and 10 nm or less.
  • the hardness of the sixth film 36 and the hardness of the fourth coating layer 24 can be improved accordingly.
  • the hardness of the fourth coating layer 24 at high temperatures can be improved.
  • the strength of the sixth film 36 and the strength of the fourth coating layer 24 can be improved accordingly.
  • the wear resistance of the fourth coating layer 24 can be improved. As a result, the life of the coated tool 1 can be further extended.
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of a film forming apparatus for forming a coating layer on a substrate.
  • the method for manufacturing the coated tool 1 is not limited to the method shown below.
  • a base body 10 having the shape of the coated tool 1 is produced using a conventionally known method.
  • a coating layer 20 is formed on the surface of the base 10.
  • a method for forming the coating layer 20 for example, a physical vapor deposition (PVD) method such as an ion plating method or a sputtering method can be used.
  • PVD physical vapor deposition
  • an arc ion plating film forming apparatus hereinafter referred to as an AIP apparatus 1000 as shown in FIG. 10 can be used, for example.
  • the AIP apparatus 1000 shown in FIG. 10 introduces a gas such as N 2 or Ar into a vacuum chamber 101 from a gas introduction port 102, and creates a high temperature gap between a cathode electrode 103 and an anode electrode 104 arranged in the AIP apparatus 1000.
  • a voltage is applied to generate a gas plasma.
  • Such plasma evaporates and ionizes the desired metal or ceramic from the target 105 to generate metal or ceramic ions in a high energy state.
  • This ionized metal or ceramic is attached to the surface of the base 10 as a sample, and the surface of the base 10 is coated with the coating layer 20 .
  • a plurality of substrates 10 may be set on a tower 107 and placed on a sample support stand 106.
  • a plurality of sample support stands 106 (two sets in the figure) may be placed on a table (not shown).
  • a heater 108 for heating the base 10 a gas exhaust port 109 for discharging gas out of the system, and a bias power supply 110 for applying a bias voltage to the base 10 are provided. ing.
  • a metal target containing metal aluminum (Al), metal titanium (Ti), and metal chromium (Cr) each independently, an alloy target that is a composite of these, a powder of these nitrides, or A mixture target made of a sintered body can be used.
  • a first alloy target that is a composite of Al and Ti, and a second alloy target that is a composite of Al and Cr can be used.
  • the metal source is evaporated by arc discharge or glow discharge, and the metal of the metal source is ionized, and at the same time, the metal of the metal source is reacted with nitrogen (N 2 ) gas of the nitrogen source, so that the surface of the base 10 is A covering layer 20 is deposited on.
  • the sample support stand 106 is controlled so that the distance from the position of the target 105 to the position of the base 10 is 160 mm or more, for example, 260 mm or more.
  • a large number of highly straight lines of magnetic force are generated from the center of the surface of the target 105 toward the base 10, and the magnetic flux density near the base 10 is set to 0.2 to 0.8 mT (millitesla).
  • Nitrogen gas may be introduced into the AIP apparatus 1000 as a reaction gas to create an atmospheric pressure of 2 to 10 Pa.
  • the temperature of the substrate 10 is maintained at 300 to 500°C.
  • a bias voltage of -50 to -200 V is applied to the base 10, and an arc discharge of 30 to 200 A is generated between the target 105 (cathode electrode 103) and the anode electrode 104.
  • metal is deposited on the base 10 while rotating and revolving the base 10.
  • the current value of the arc discharge generated between the target 105 as the cathode electrode 103 and the anode electrode 104 is controlled.
  • the current value of the arc discharge generated between the anode electrode 104 and a first alloy target made of a composite of Al and Ti or a second alloy target made of a composite of Al and Cr as the cathode electrode 103 is controlled. .
  • the first alloy target that is a composite of Al and Ti as the cathode electrode 103 and the anode electrode 104.
  • the Cr/Al ratio in the coating layer or film included in the coating layer 20 it is necessary to combine a second alloy target that is a composite of Al and Cr as the cathode electrode 103 and the anode electrode 104. Increase (or decrease) the current value of the arc discharge generated during the process.
  • an electromagnetic coil or a permanent magnet as a magnetic field generation source is installed around the target 105, or a permanent magnet is placed inside the AIP device 1000, for example, in the center.
  • the magnetic field can be controlled by adjusting the position of adjacent targets 105.
  • the magnetic force is calculated by measuring the magnetic flux density at the position of the base 10 using a magnetic flux density meter.
  • the magnetic flux density is expressed in the unit mT (millitesla).
  • the distance from the position of the target 105 to the position of the base 10 represents the distance measured at the position where the base 10 is closest to the target 105 and the distance where the base 10 is farthest from the target 105.
  • the rotation speed of the sample is set to the period in which the substrate 10 approaches the target 105 at each position on the substrate 10 as shown in FIG.
  • the period of the difference in the composition of heavy metals and light metals in the thickness direction of 20 can be adjusted.
  • the rotational speeds of the base 10 and the sample support 106 may be adjusted to have a period of 2 to 20 rpm (rotations per minute).
  • each of the sample supports 106 on which the substrate 10 is placed rotates while the tower 107 rotates, and the table may also be rotated so that the plurality of sample supports 106 revolve.
  • the time or distance that metal ions fly from the target 105 to the base 10 can be adjusted. Thereby, it is also possible to differentiate the compositions of heavy metal components and light metal components during film formation.
  • the base body 10 is arranged so that the base body 10 approaches and faces the target 105, heavy metal components from the target 105 will fly straight to the base body 10, and the amount of heavy metals will be larger than that of light metals. It is deposited on the substrate 10.
  • the base body 10 is arranged so that the base body 10 is away from the target 105 and does not face the target 105, it is thought that the amount of heavy metal components deposited decreases because the light metal components go around and are deposited on the base body 10.
  • FIG. 11 is a front view showing an example of the cutting tool according to the embodiment.
  • a cutting tool 100 includes a covered tool 1 and a holder 70 for fixing the covered tool 1.
  • the holder 70 is a rod-shaped member that extends from a first end (upper end in FIG. 11) to a second end (lower end in FIG. 11).
  • the holder 70 is made of steel or cast iron, for example. In particular, steel with high toughness may be used among these members.
  • the holder 70 has a pocket 73 at the first end.
  • the pocket 73 is a portion on which the coated tool 1 is mounted, and has a seating surface that intersects with the rotational direction of the workpiece, and a restraining side surface that is inclined with respect to the seating surface.
  • the seating surface is provided with a screw hole into which a screw 75 (described later) is screwed.
  • the covered tool 1 is located in the pocket 73 of the holder 70 and is attached to the holder 70 by screws 75. That is, the screw 75 is inserted into the through hole 5 of the covered tool 1, and the tip of the screw 75 is inserted into a screw hole formed in the seating surface of the pocket 73, so that the screw portions are screwed together. Thereby, the coated tool 1 is attached to the holder 70 such that the cutting edge portion 3 protrudes outward from the holder 70.
  • a cutting tool used for so-called turning is exemplified.
  • turning processing include inner diameter processing, outer diameter processing, and grooving.
  • the cutting tool is not limited to those used for turning.
  • the coated tool 1 may be used as a cutting tool used for milling.
  • Cutting tools used for milling include milling cutters such as flat milling cutters, face milling cutters, side milling cutters, and groove milling cutters, as well as single-flute end mills, multi-flute end mills, tapered blade end mills, and ball end mills. Examples include end mills.
  • a coated tool according to the example was produced by forming a coating layer on a base made of WC-based cemented carbide using an AIP apparatus as shown in FIG.
  • targets a first alloy target made of a composite of Al and Ti and a second alloy target made of a composite of Al and Cr were used.
  • a coating layer was deposited on the substrate by reacting metal ions from the first alloy target or the second alloy target with nitrogen gas.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target or the second alloy target as the cathode electrode and the anode electrode is as follows. It was controlled as follows.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target and the anode electrode is set to 190 to 210A
  • the current value of the arc discharge generated between the second alloy target and the anode electrode is set to 190A to 210A.
  • the first coating layer was laminated on the substrate by setting the temperature to ⁇ 210A.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target and the anode electrode is set to 90 to 110 A
  • the current value of the arc discharge generated between the second alloy target and the anode electrode is set to 90 to 110 A.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target and the anode electrode is set to 40 to 60 A
  • the current value of the arc discharge generated between the second alloy target and the anode electrode is set to 40 to 60 A.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target and the anode electrode is set to 110 to 130 A
  • the current value of the arc discharge generated between the second alloy target and the anode electrode is set to 110 to 130 A.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target and the anode electrode is set to 20 to 40 A
  • the current value of the arc discharge generated between the second alloy target and the anode electrode is set to 20 to 40 A.
  • the fourth film included in the third coating layer was laminated on the third film by setting 110 to 130A.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target and the anode electrode is set to 140 to 160 A
  • the current value of the arc discharge generated between the second alloy target and the anode electrode is set to 140 to 160 A.
  • the current value of the arc discharge generated between the first alloy target and the anode electrode is set to 0 to 10 A, and the current value of the arc discharge generated between the second alloy target and the anode electrode is set.
  • the sixth film included in the third coating layer was laminated on the fifth film.
  • the elements contained in the coating layer or film deposited on the substrate were analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS).
  • Each of the first coating layer, the first film and second film included in the second coating layer, and the third film and fourth film included in the third coating layer are made of Al and Ti. It was confirmed that it contained Cr, N, and Cr. It was confirmed that the fifth film included in the fourth coating layer contained Al, Ti, and N. It was confirmed that the sixth film included in the fourth coating layer contained Al, Cr, and N.
  • the Ti/Al ratio in the first coating layer, first film, second film, third film, fourth film, fifth film, and sixth film is the thickness of the coating layer or film. It was confirmed that in the direction of , that is, in the direction perpendicular to the surface of the substrate, it changes continuously with respect to the distance from the surface of the substrate.
  • the Cr/Al ratio in the first coating layer, first film, second film, third film, fourth film, fifth film, and sixth film is the thickness of the coating layer or film. It was confirmed that in the direction of , that is, in the direction perpendicular to the surface of the substrate, it changes continuously with respect to the distance from the surface of the substrate.
  • Elemental analysis was performed on the fifth film and the sixth film using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS).
  • EDS energy dispersive X-ray spectrometer
  • a bright-field image and a high-angle scattering annular dark-field image obtained by scanning transmission electron microscopy (STEM) were obtained for the fifth film and the sixth film.
  • the fifth film includes a region in which a plurality of first compound layers and a plurality of second compound layers are alternately laminated
  • the sixth film includes a region in which a plurality of third compound layers and a plurality of second compound layers are stacked alternately. It could be confirmed that a region in which the compound layers of No. 4 and No. 4 were alternately stacked was included.
  • the Ti/Al ratio in the first compound layer is different from the Ti/Al ratio in the second compound layer
  • the Cr/Al ratio in the third compound layer is different from the Cr/Al ratio in the fourth compound layer. I was able to confirm that.
  • a crystal grain map and an inverse pole figure orientation map for the coating layer were obtained by the TEM electron diffraction mapping method. Analysis of these maps confirms that the coating layer includes a plurality of crystal grains, and the plurality of crystal grains includes crystal grains having regions with continuously varying crystal orientation inside the coating layer. I was able to do that. It was confirmed that there was a region included in multiple crystal grains with a continuously changing crystal orientation.
  • the percentage of grains exhibiting an average KAM value of 1 or more was 50% or more and 80%. The following was confirmed.
  • Adjacent pixels with an orientation difference of 5° or more from the pixel at the center of measurement were excluded from the calculation of the KAM value as they were beyond the grain boundary from the single crystal where the pixel at the center of measurement was located.
  • the sample used in the analysis was obtained by cutting the coating layer into a thin section using the FIB method ( ⁇ -sampling method) in a direction substantially parallel to the surface of the base material. The analysis was performed using the following equipment and conditions.
  • Cutting tests were conducted on coated tools according to Examples and coated tools according to conventional products (Conventional Product 1, Conventional Product 2) as comparative examples.
  • the test conditions for the cutting test were as follows. A cutting test was conducted under the following conditions using a carbide grade for drilling (model number: 2ZDK060-HP-OH (internal oil supply type) ⁇ 6 mm) as a substrate.
  • Table 1 shows the maximum wear amount of the cutting edge of the coated tool according to the example and the coated tool according to the conventional products (conventional product 1, conventional product 2) with respect to the number of holes formed in the workpiece.
  • the maximum wear amount of the cutting edge of the coated tool according to the example with respect to the number of holes formed in the work material is the same as that of the conventional products (conventional product 1, It is smaller than the maximum wear amount of the cutting edge of the coated tool related to conventional product 2). Therefore, when comparing the coated tool according to the example with the coated tool according to the conventional products (conventional product 1, conventional product 2), it is found that the coated tool according to the example can improve the wear resistance of the coated tool. I was able to confirm.
  • the coated tool according to the embodiment includes a base body (for example, base body 10) and a coating layer located on the base body (for example, coating layer 20). Be prepared.
  • the coating layer includes a plurality of crystal grains (for example, crystal grains 20a and 20b).
  • the plurality of crystal grains include crystal grains (for example, crystal grain 20a) having a plurality of regions with mutually different crystal orientations.
  • the crystal orientation of multiple crystal grains in the coating layer is analyzed from the plane direction of the coating layer using the TEM electron diffraction mapping method, and ⁇ 3CSL (corresponding A first grain map is created using the area excluding the grain boundaries as grain boundaries, and the average grain size of the grains obtained by taking a weighted average based on the area ratio from the first grain map is D1, and the adjacent A second grain map is created using the regions where the orientation difference between the measurement points is 5° or more and ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) as the grain boundary, and from the second grain map, a weighted average based on the area ratio is calculated.
  • the average grain size of the crystal grains obtained by taking the above-described values is D2
  • the value of D2/D1 is 0.55 to 0.95.
  • the life of the tool can be extended.
  • a coated tool according to the present disclosure includes, for example, a rod-shaped main body having a rotating shaft and extending from a first end to a second end, a cutting blade located at the first end of the main body, and a second end of the main body from the cutting blade. It may have a groove extending spirally toward the side.
  • a base body a coating layer located on the substrate;
  • the coating layer includes a plurality of crystal grains,
  • the plurality of crystal grains include crystal grains having a plurality of regions with mutually different crystal orientations, Analyzing the crystal orientation of the plurality of crystal grains in the coating layer from the plane direction of the coating layer using a TEM electron diffraction mapping method,
  • a first grain map is created with the region excluding ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) as a grain boundary from a region where the orientation difference between adjacent measurement points is 5° or more, and from the first grain map.
  • the average grain size of the crystal grains obtained by taking the weighted average based on the area ratio is D1
  • a second grain map is created with the region where the orientation difference between the adjacent measurement points is 5° or more and the ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) as the grain boundary, and the area is calculated from the second grain map.
  • D2/D1 The value of D2/D1 is 0.55 to 0.95, Coated tools.
  • Additional note (2) A region in which the crystal orientation of the plurality of crystal grains in the coating layer is analyzed from the plane direction of the coating layer using a TEM electron diffraction mapping method, and the orientation difference between the adjacent measurement points is 5° or more; And, when the ⁇ 3CSL (corresponding grain boundary) is a grain boundary, When calculating the average KAM value for each grain in the local misorientation map (KAM map) measured by a crystal orientation analyzer, The proportion of crystal grains exhibiting an average KAM value of 1 or more is 50% or more and 80% or less, The coated tool described in appendix (1).
  • the plurality of crystal grains include a composite nitride; The coated tool according to supplementary note (1) or (2).
  • the plurality of crystal grains are a plurality of first crystal grains having a plurality of regions with mutually different crystal orientations; a plurality of second crystal grains with a constant crystal orientation; the plurality of first crystal grains are located apart from each other; The coated tool according to any one of appendices (1) to (3).

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Abstract

本開示による被覆工具は、基体と、被覆層とを備える。被覆層は、複数の結晶粒を含む。複数の結晶粒は、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する。被覆層中における複数の結晶粒の結晶方位を、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いて被覆層の平面方向から解析し、第１の結晶粒マップおよび第２の結晶粒マップを作成し、第１の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ１とし、第２の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ２とした場合、Ｄ２／Ｄ１の値が、０．５５～０．９５となる。

Description

被覆工具および切削工具
　本開示は、被覆工具および切削工具に関する。
　旋削加工または転削加工等の切削加工に用いられる工具として、超硬合金、サーメット、またはセラミックス等の基体の表面を被覆層でコーティングすることによって耐摩耗性等を向上させた被覆工具が知られている。
特開２００４－５０３８１号公報 特開２０１８－３０２１２号公報
　本開示の一態様による被覆工具は、基体と、基体の上に位置する被覆層とを備える。被覆層は、複数の結晶粒を含む。複数の結晶粒は、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒を含む。下記の方法により定義される被覆層中における結晶粒の平均粒径Ｄ１，Ｄ２が、Ｄ２／Ｄ１＝０．５５～０．９５となる。
　Ｄ１、Ｄ２の定義
　被覆層中における複数の結晶粒の結晶方位を、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いて被覆層の平面方向から解析し、
　隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域から、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を除いた領域を結晶粒界として第１の結晶粒マップを作成し、第１の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ１とする。
　隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界として第２の結晶粒マップを作成し、第２の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ２とする。
図１は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す側断面図である。 図３は、実施形態に係る被覆層の一例を示す模式図である。 図４は、第１の実施形態に係る被覆層の一例を示す断面図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る被覆層におけるＴｉ／Ａｌ比を説明する模式図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る被覆層におけるＣｒ／Ａｌ比を説明する模式図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る被覆層に含まれる第１の被覆層の一例を示す断面図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る被覆層に含まれる第２の被覆層の一例を示す断面図である。 図６Ｃは、第１の実施形態に係る被覆層に含まれる第３の被覆層の一例を示す断面図である。 図７は、第２の実施形態に係る被覆層の一例を示す断面図である。 図８Ａは、第２の実施形態に係る被覆層におけるＴｉ／Ａｌ比を説明する模式図である。 図８Ｂは、第２の実施形態に係る被覆層におけるＣｒ／Ａｌ比を説明する模式図である。 図９は、第２の実施形態に係る被覆層に含まれる第４の被覆層の一例を示す断面図である。 図１０は、基体に被覆層を形成する成膜装置の一例を模式的に示す図である。 図１１は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。
　以下に、本開示による被覆工具および切削工具を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。この実施形態により本開示による被覆工具および切削工具が限定されるものではない。各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
　以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、または設置精度などのずれを許容するものとする。
　旋削加工または転削加工等の切削加工に用いられる工具として、超硬合金、サーメット、またはセラミックス等の基体の表面を被覆層でコーティングすることによって耐摩耗性等を向上させた被覆工具が知られている。
　上述した従来技術には、工具の寿命を延ばすという点で更なる改善の余地がある。
　そこで、上述の問題点を克服し、工具の寿命を延ばすことができる技術の実現が期待されている。
　＜被覆工具＞
　図１は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る被覆工具の一例を示す側断面図である。図１に示すように、実施形態に係る被覆工具１は、チップ本体２を有する。
　（チップ本体２）
　チップ本体２は、たとえば、上面および下面（図１に示すＺ軸と交わる面）の形状が平行四辺形である六面体形状を有する。
　チップ本体２の１つのコーナー部は、切刃部として機能する。切刃部は、第１面（たとえば上面）と、第１面に連接する第２面（たとえば側面）とを有する。実施形態において、第１面は切削により生じた切屑をすくい取る「すくい面」として機能し、第２面は「逃げ面」として機能する。第１面と第２面とが交わる稜線の少なくとも一部には、切刃が位置しており、被覆工具１は、かかる切刃を被削材に当てることによって被削材を切削する。
　チップ本体２の中央部には、チップ本体２を上下に貫通する貫通孔５が位置する。貫通孔５には、後述するホルダ７０に被覆工具１を取り付けるためのネジ７５が挿入される（図１１参照）。
　図２に示すように、チップ本体２は、基体１０と、被覆層２０とを有する。
　（基体１０）
　基体１０は、たとえば超硬合金で形成される。超硬合金は、Ｗ（タングステン）、具体的には、ＷＣ（炭化タングステン）を含有する。超硬合金は、Ｎｉ（ニッケル）またはＣｏ（コバルト）を含有していてもよい。具体的には、基体１０は、ＷＣ粒子を硬質相成分とし、Ｃｏを結合相の主成分とするＷＣ基超硬合金からなる。
　基体１０は、サーメットで形成されてもよい。サーメットは、たとえばＴｉ（チタン）、具体的には、ＴｉＣ（炭化チタン）またはＴｉＮ（窒化チタン）を含有する。サーメットは、ＮｉまたはＣｏを含有していてもよい。
　基体１０は、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子を含有する立方晶窒化硼素質の焼結体で形成されてもよい。基体１０は、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子に限らず、六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、菱面体晶窒化硼素（ｒＢＮ）、またはウルツ鉱窒化硼素（ｗＢＮ）等の粒子を含有していてもよい。
　基体１０は、セラミックスで形成されてもよい。セラミックスとしては、例えばＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）が挙げられる。Ａｌ２Ｏ３の種類としては、例えば、κ－Ａｌ２Ｏ３及びα－Ａｌ２Ｏ３が含まれる。セラミックスは、酸化アルミニウムに他の元素を含有していてもよい。例えば、セラミックスは、酸化アルミニウムに加えて、マグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、珪素（Ｓｉ）及び周期律表の第３族元素のうち、少なくとも１つを含有していてもよい。
　（被覆層２０）
　被覆層２０は、例えば、基体１０の耐摩耗性、および耐熱性等を向上させることを目的として基体１０に被覆される。図２の例では、被覆層２０が基体１０を全体的に被覆している。被覆層２０は、少なくとも基体１０の上に位置していればよい。被覆層２０が基体１０の第１面（ここでは、上面）に位置する場合、第１面の耐摩耗性、および耐熱性が高い。被覆層２０が基体１０の第２面（ここでは、側面）に位置する場合、第２面の耐摩耗性、および耐熱性が高い。
　ここで、被覆層２０の具体的な構成について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る被覆層の一例を示す模式図である。実施形態に係る被覆層２０は、複数の結晶粒を含む。例えば、図３に示すように、被覆層２０は、被覆層２０の内部において、複数の結晶粒２０ａ、２０ｂを含む。図３に示す被覆層２０の内部は、被覆層２０が設けられる基体１０の表面に対して平行な面である。
　例えば、ＴＥＭ電子回折マッピング法（ＴＥＭ　ＥＤ－Ｍａｐ）を用いる解析によって、被覆層２０の内部における複数の結晶粒２０ａ、２０ｂを識別することができる。より具体的には、まず、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用い、電子線プローブで被覆層２０の内部を走査しながら各測定点の電子回折パターンを測定することで、被覆層２０の結晶粒マップにおける各測定点に対応する結晶方位を得る。次に、被覆層２０の結晶粒マップにおける隣接する測定点同士の結晶方位の差が、例えば、５°以上である場合に、隣接する測定点の間に境界線を引く。そして、被覆層２０の結晶粒マップにおける境界線によって囲まれた領域を結晶粒として識別することができる。その際、隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域から、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を除いた領域を結晶粒界とする場合と、隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界とする場合とに分けて結晶粒を識別することが出来る。
　被覆層２０において、図３に示すように、複数の結晶粒２０ａ、２０ｂは、被覆層２０の内部において、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する（単一の）結晶粒２０ａ（第１結晶粒２０ａ）を含む。複数の結晶粒２０ａ、２０ｂは、被覆層２０の内部において、実質的に一定の結晶方位を備えた（単一の）結晶粒２０ｂ（第２結晶粒２０ｂ）を含む。複数の結晶粒の全てが、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒２０ａであってもよい。互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒２０ａは、連続的に変化する結晶方位を備えた領域を有する単一の結晶粒２０ａであってもよい。図３に示す一例においては、複数の結晶粒は、複数の第１結晶粒２０ａと、複数の第２結晶粒２０ｂとを含んでいる。
　隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域から、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を除いた領域を結晶粒界として第１の結晶粒マップを作成し、第１の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ１とする。次に隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界として第２の結晶粒マップを作成し、第２の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ２とした場合、Ｄ２／Ｄ１の値が、０．５５～０．９５となってもよい。
　例えば、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いる解析によって、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する単一の結晶粒２０ａおよび／または連続的に変化する結晶方位を備えた領域を有する単一の結晶粒２０ａを識別することができる。より具体的には、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いることによって、被覆層２０の内部の逆極点図方位マップにおける互いに異なる色を備えた複数の領域を有する単一の結晶粒を互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する単一の結晶粒２０ａとして識別できる。同様に、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いることによって、被覆層２０の内部の逆極点図方位マップにおける連続的に変化する色を備えた領域を有する単一の結晶粒を連続的に変化する結晶方位を備えた領域を有する単一の結晶粒２０ａとして識別できる。
　ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いる解析によって、５°以上の方位差を結晶粒界として解析し、さらに、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界としない場合と、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界とする場合に分け、結晶粒マップを作成する。次にそれぞれの結晶粒マップ上において、面積比による加重平均をとって平均結晶粒径Ｄ１，Ｄ２を計算し、Ｄ２／Ｄ１の比を求めることが出来る。さらに、上記結晶粒マップデータおよび結晶方位解析システムを用いて各結晶粒の平均ＫＡＭ（局所方位差）値を出力することが出来る。その際、測定中心のピクセルとの方位差が５°以上である隣接するピクセルは、測定中心のピクセルが位置する単結晶から粒界を超えたものとしてＫＡＭ値の計算から除外する。
　複数の結晶粒２０ａ、２０ｂは、被覆層２０の内部において、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する単一の結晶粒２０ａを含む場合には、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する単一の結晶粒２０ａにおける亀裂の進展を低減することができる。特にＤ２／Ｄ１の値を、０．９５より小さくすると、結晶内における対応粒界の比率が高くなり、被覆層２０内における亀裂の進展が抑制されやすくなり、被覆層の強度が向上する。Ｄ２／Ｄ１の値を、０．５５より大きくすることで、結晶内の方位のばらつきが大きくなりすぎず、被覆層２０の塑性変形を抑制し、良好な耐摩耗性を示す。耐チッピング性の低下を抑制し、工具寿命が向上する。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　複数の結晶粒２０ａ、２０ｂに含まれる、被覆層２０において、上記結晶粒マップデータおよび結晶方位解析システムを用いて各結晶粒の平均ＫＡＭ（局所方位差）値を求めた際に、その平均ＫＡＭ値が１以上を示す結晶粒の割合が、５０％以上８０％以下であることがある。この場合には、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する単一の結晶粒２０ａにおける亀裂の進展をさらに低減することができる。よって、被覆層２０の耐欠損性をさらに向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命をさらに延ばすことができる。
　複数の結晶粒２０ａ、２０ｂは、複合窒化物を含むことがある。この場合には、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する単一の結晶粒２０ａを含む被覆層２０をよりよく得ることができる。よって、被覆層２０の耐欠損性をより容易に向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命をより容易に延ばすことができる。
　図３に示す一例のように、複数の第１結晶粒２０ａは、互いに離れて位置することがある。このような場合には、複数の第１結晶粒２０ａの１つにおいて亀裂が進展した場合であっても、この亀裂が他の第１結晶粒２０ａに伝搬しにくい。そのため、上記の亀裂が被覆層２０の広範囲に広がることが避けられやすい。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　このとき、図３に示す一例のように、複数の第１結晶粒２０ａの間には、複数の第２結晶粒２０ｂが位置することがある。このような場合には、複数の第１結晶粒２０ａの１つにおいて亀裂が進展した場合であっても、第２結晶粒２０ｂによって亀裂がさらに進展することが避けられやすい。そのため、上記の亀裂が被覆層２０の広範囲に広がることが避けられやすい。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　図３に示す一例のように、複数の第２結晶粒２０ｂのうち少なくとも２つは、互いに隣り合うことがある。このような場合には、第２結晶粒２０ｂを微粒化して被覆層２０の均質化を図りつつ、複数の第２結晶粒２０ｂによって上記した亀裂が進展することが避けられやすい。そのため、上記の亀裂が被覆層２０の広範囲に広がることが避けられやすい。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　ここで、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒２０ａを含み、上記Ｄ２／Ｄ１の値が、０．５５～０．９５となり、上記平均ＫＡＭ値が１以上を示す結晶粒の割合が５０％以上８０％以下となる被覆層２０のさらに具体的な構成を説明する。すなわち、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒２０ａを含む被覆層２０を実現するための、第１の実施形態に係る被覆層２０Ａの構成および第２の実施形態に係る被覆層２０Ｂの構成を説明する。
　（第１の実施形態に係る被覆層２０Ａ）
　ここで、図４、図５Ａ、図５Ｂ、図６Ａ、図６Ｂ、および図６Ｃを参照して第１の実施形態に係る被覆層２０Ａの具体的な構成を説明する。図４は、第１の実施形態に係る被覆層の一例を示す断面図である。図５Ａは、第１の実施形態に係る被覆層におけるＴｉ／Ａｌ比を説明する模式図である。図５Ｂは、第１の実施形態に係る被覆層におけるＣｒ／Ａｌ比を説明する模式図である。図６Ａは、第１の実施形態に係る被覆層に含まれる第１の被覆層の一例を示す断面図である。図６Ｂは、第１の実施形態に係る被覆層に含まれる第２の被覆層の一例を示す断面図である。図６Ｃは、第１の実施形態に係る被覆層に含まれる第３の被覆層の一例を示す断面図である。
　図４に示すように、被覆層２０としての第１の実施形態に係る被覆層２０Ａは、基体１０の上に位置する第１の被覆層２１と、第１の被覆層２１の上に位置する第２の被覆層２２と、第２の被覆層２２の上に位置する第３の被覆層２３とを含む。チップ本体２が、基体１０および被覆層２０としての被覆層２０Ａに加えて、中間層１１を含む場合には、図４に示すように、中間層１１は、基体１０と第１の被覆層２１との間に位置する。この場合には、第１の被覆層２１は、中間層１１を介して基体１０の上に位置する。
　（第１の被覆層２１）
　第１の被覆層２１は、ＡｌとＴｉとＣｒとＮとを含有する。第１の被覆層２１は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、およびＣｒの窒化物であるＡｌＴｉＣｒＮを含有するＡｌＴｉＣｒＮ層であってもよい。「ＡｌＴｉＣｒＮ」との表記は、ＡｌとＴｉとＣｒとＮとが任意の割合で存在することを意味しており、必ずしもＡｌとＴｉとＣｒとＮとが１対１対１対１で存在することを意味するものではない。第１の被覆層２１の厚さは、例えば、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下である。
　基体１０の上に位置する第１の被覆層２１は、基体１０と第１の被覆層２１の上に位置する被覆層（被覆層２０Ａにおいては、第２の被覆層２２および第３の被覆層２３）との間の残留応力を低減することができる。すなわち、第１の被覆層２１は、基体１０と被覆層２０Ａとの間の残留応力を低減することができる。それにより、基体１０と被覆層２０Ａとの間の剥離またはクラックを低減することができる。言い換えれば、基体１０と被覆層２０Ａとの間の密着性を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　（第２の被覆層２２）
　第２の被覆層２２は、図４に示すように、第１の膜３１と、第２の膜３２とを含む。第１の膜３１および第２の膜３２の各々は、ＡｌとＴｉとＣｒとＮとを含有する。第１の膜３１および第２の膜３２の各々は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、およびＣｒの窒化物であるＡｌＴｉＣｒＮを含有するＡｌＴｉＣｒＮ膜であってもよい。第１の膜３１の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。第２の膜３２の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
　第１の膜３１は、第１の被覆層２１におけるＴｉ／Ａｌ比よりも高いＴｉ／Ａｌ比を有する。ここで、Ｔｉ／Ａｌ比は、Ａｌの原子数に対するＴｉの原子数の比を意味する。それにより、基体１０と第２の被覆層２２の上に位置する被覆層（被覆層２０Ａにおいては、第３の被覆層２３）との間の残留応力を顕著に増加させることなく、被覆層２０Ａの耐摩耗性および耐チッピング性を向上させることができる。第１の膜３１は、第１の被覆層２１におけるＣｒ／Ａｌ比よりも低いＣｒ／Ａｌ比を有するものであってもよい。
　第２の膜３２は、第１の被覆層２１におけるＣｒ／Ａｌ比よりも高いＣｒ／Ａｌ比を有する。ここで、Ｃｒ／Ａｌ比は、Ａｌの原子数に対するＣｒの原子数の比を意味する。それにより、基体１０と第２の被覆層２２の上に位置する被覆層（被覆層２０Ａにおいては、第３の被覆層２３）との間の残留応力を顕著に増加させることなく、被覆層２０Ａの潤滑性および耐溶着性を向上させることができる。第２の膜３２は、第１の被覆層２１におけるＴｉ／Ａｌ比よりも低いＴｉ／Ａｌ比を有するものであってもよい。
　第２の被覆層２２は、基体１０と第２の被覆層２２の上に位置する被覆層との間の残留応力を顕著に増加させることなく、被覆層２０Ａの耐摩耗性および耐チッピング性を向上させると共に被覆層２０Ａの潤滑性および耐溶着性を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　（第３の被覆層２３）
　第３の被覆層２３は、図４に示すように、第３の膜３３と、第４の膜３４とを含む。第３の膜３３および第４の膜３４の各々は、ＡｌとＴｉとＣｒとＮとを含有する。第３の膜３３および第４の膜３４の各々は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、およびＣｒの窒化物であるＡｌＴｉＣｒＮを含有するＡｌＴｉＣｒＮ膜であってもよい。第３の膜３３の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。第４の膜３４の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
　第３の膜３３は、第１の膜３１におけるＴｉ／Ａｌ比よりも高いＴｉ／Ａｌ比を有する。ここで、Ｔｉ／Ａｌ比は、Ａｌの原子数に対するＴｉの原子数の比を意味する。それにより、被覆層２０Ａの耐摩耗性および耐チッピング性を向上させることができる。第３の膜３３は、第１の膜３１におけるＣｒ／Ａｌ比よりも低いＣｒ／Ａｌ比を有するものであってもよい。
　第４の膜３４は、第２の膜３２におけるＣｒ／Ａｌ比よりも高いＣｒ／Ａｌ比を有する。ここで、Ｃｒ／Ａｌ比は、Ａｌの原子数に対するＣｒの原子数の比を意味する。それにより、被覆層２０Ａの潤滑性および耐溶着性を向上させることができる。第４の膜３４は、第２の膜３２におけるＴｉ／Ａｌ比よりも低いＴｉ／Ａｌ比を有するものであってもよい。
　第３の被覆層２３は、被覆層２０Ａの耐摩耗性および耐チッピング性を向上させると共に被覆層２０Ａの潤滑性および耐溶着性を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　（被覆層２０ＡにおけるＴｉ／Ａｌ比の例）
　図５Ａに示すように、被覆層２０ＡにおけるＴｉ／Ａｌ比は、被覆層２０Ａの厚さの方向において連続的に変化してもよい。被覆層２０Ａにおいて対象とする領域におけるＴｉ／Ａｌ比が一定でない場合、この領域におけるＴｉ／Ａｌ比の平均値をこの領域におけるＴｉ／Ａｌ比としてもよい。
　図５Ａに示す例においては、被覆層２０ＡにおけるＴｉ／Ａｌ比は、第１の被覆層２１においてほぼ一定である。被覆層２０ＡにおけるＴｉ／Ａｌ比は、第２の被覆層２２に含まれる第１の膜３１および第３の被覆層２３に含まれる第３の膜３３において極大である。被覆層２０ＡにおけるＴｉ／Ａｌ比は、第２の被覆層２２に含まれる第２の膜３２および第３の被覆層２３に含まれる第４の膜３４において極小である。
　ここで、単に第１の膜３１におけるＴｉ／Ａｌ比が第１の被覆層２１におけるＴｉ／Ａｌ比より大きいだけでなく、第１の膜３１におけるＴｉ／Ａｌ比の極大値が、第１の被覆層２１におけるＴｉ／Ａｌ比より大きくてもよい。単に第３の膜３３におけるＴｉ／Ａｌ比が第１の膜３１におけるＴｉ／Ａｌ比より大きいだけでなく、第３の膜３３におけるＴｉ／Ａｌ比の極大値が、第１の膜３１におけるＴｉ／Ａｌ比の極大値より大きくてもよい。
　単に第２の膜３２におけるＴｉ／Ａｌ比が第１の被覆層２１におけるＴｉ／Ａｌ比より小さいだけでなく、第２の膜３２におけるＴｉ／Ａｌ比の極小値が、第１の被覆層２１におけるＴｉ／Ａｌ比より小さくてもよい。単に第４の膜３４におけるＴｉ／Ａｌ比が第２の膜３２におけるＴｉ／Ａｌ比より小さいだけでなく、第４の膜３４におけるＴｉ／Ａｌ比の極小値が、第２の膜３２におけるＴｉ／Ａｌ比の極小値より小さくてもよい。
　（被覆層２０ＡにおけるＣｒ／Ａｌ比の例）
　図５Ｂに示すように、被覆層２０ＡにおけるＣｒ／Ａｌ比は、被覆層２０Ａの厚さの方向において連続的に変化してもよい。被覆層２０Ａにおいて対象とする領域におけるＣｒ／Ａｌ比が一定でない場合、この領域におけるＣｒ／Ａｌ比の平均値をこの領域におけるＣｒ／Ａｌ比としてもよい。
　図５Ｂに示す例においては、被覆層２０ＡにおけるＣｒ／Ａｌ比は、第１の被覆層２１においてほぼ一定である。被覆層２０ＡにおけるＣｒ／Ａｌ比は、第２の被覆層２２に含まれる第２の膜３２および第３の被覆層２３に含まれる第４の膜３４において極大である。被覆層２０ＡにおけるＣｒ／Ａｌ比は、第２の被覆層２２に含まれる第１の膜３１および第３の被覆層２３に含まれる第３の膜３３において極小である。
　ここで、単に第２の膜３２におけるＣｒ／Ａｌ比が第１の被覆層２１におけるＣｒ／Ａｌ比より大きいだけでなく、第２の膜３２におけるＣｒ／Ａｌ比の極大値が、第１の被覆層２１におけるＣｒ／Ａｌ比より大きくてもよい。単に第４の膜３４におけるＣｒ／Ａｌ比が第２の膜３２におけるＣｒ／Ａｌ比より大きいだけでなく、第４の膜３４におけるＣｒ／Ａｌ比の極大値が、第２の膜３２におけるＣｒ／Ａｌ比の極大値より大きくてもよい。
　単に第１の膜３１におけるＣｒ／Ａｌ比が第１の被覆層２１におけるＣｒ／Ａｌ比より小さいだけでなく、第１の膜３１におけるＣｒ／Ａｌ比の極小値が、第１の被覆層２１におけるＣｒ／Ａｌ比より小さくてもよい。単に第３の膜３３におけるＣｒ／Ａｌ比が第１の膜３１おけるＣｒ／Ａｌ比より小さいだけでなく、第３の膜３３におけるＣｒ／Ａｌ比の極小値が、第１の膜３１おけるＣｒ／Ａｌ比の極小値より小さくてもよい。
　基体１０に第１の被覆層２１、第１の膜３１、第２の膜３２、第３の膜３３、および第４の膜３４が順に積層された被覆層２０Ａを示したが、基体１０に第１の被覆層２１、第２の膜３２、第１の膜３１、第４の膜３４、および第３の膜３３を順に積層してもよい。
　（第１の被覆層２１、第２の被覆層２２、および第３の被覆層２３の例）
　図６Ａに示すように、第１の被覆層２１は、複数の化合物層２１ａと複数の化合物層２１ｂとが交互に積層された領域を含むことがある。ここで、化合物層２１ａにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比は、それぞれ、化合物層２１ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比と異なる。例えば、化合物層２１ａにおけるＴｉ／Ａｌ比は、化合物層２１ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比よりも大きいと共に、化合物層２１ｂにおけるＣｒ／Ａｌ比は、化合物層２１ａにおけるＣｒ／Ａｌ比よりも大きい。化合物層２１ａおよび化合物層２１ｂの各々の厚さの平均値は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　この場合には、第１の被覆層２１の硬度を向上させることができる。それにより、第１の被覆層２１の強度を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　図６Ｂに示すように、第２の被覆層２２に含まれる第１の膜３１は、複数の化合物層３１ａと複数の化合物層３１ｂとが交互に積層された領域を含むことがある。ここで、化合物層３１ａにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比は、それぞれ、化合物層３１ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比と異なる。例えば、化合物層３１ａにおけるＴｉ／Ａｌ比は、化合物層３１ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比よりも大きいと共に、化合物層３１ｂにおけるＣｒ／Ａｌ比は、化合物層３１ａにおけるＣｒ／Ａｌ比よりも大きい。化合物層３１ａおよび化合物層３１ｂの各々の厚さの平均値は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　この場合には、第１の膜３１の硬度およびそれに応じて第２の被覆層２２の硬度を向上させることができる。それにより、第１の膜３１の強度およびそれに応じて第２の被覆層２２の強度を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　図６Ｂに示すように、第２の被覆層２２に含まれる第２の膜３２は、複数の化合物層３２ａと複数の化合物層３２ｂとが交互に積層された領域を含むことがある。ここで、化合物層３２ａにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比は、それぞれ、化合物層３２ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比と異なる。例えば、化合物層３２ａにおけるＣｒ／Ａｌ比は、化合物層３２ｂにおけるＣｒ／Ａｌ比よりも大きいと共に、化合物層３２ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比は、化合物層３２ａにおけるＴｉ／Ａｌ比よりも大きい。化合物層３２ａおよび化合物層３２ｂの各々の厚さの平均値は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　この場合には、第２の膜３２の硬度およびそれに応じて第２の被覆層２２の硬度を向上させることができる。それにより、第２の膜３２の強度およびそれに応じて第２の被覆層２２の強度を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　図６Ｃに示すように、第３の被覆層２３に含まれる第３の膜３３は、複数の化合物層３３ａと複数の化合物層３３ｂとが交互に積層された領域を含むことがある。ここで、化合物層３３ａにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比は、それぞれ、化合物層３３ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比と異なる。例えば、化合物層３３ａにおけるＴｉ／Ａｌ比は、化合物層３３ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比よりも大きいと共に、化合物層３３ｂにおけるＣｒ／Ａｌ比は、化合物層３３ａにおけるＣｒ／Ａｌ比よりも大きい。化合物層３３ａおよび化合物層３３ｂの各々の厚さの平均値は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　この場合には、第３の膜３３の硬度およびそれに応じて第３の被覆層２３の硬度を向上させることができる。それにより、第３の膜３３の強度およびそれに応じて第３の被覆層２３の強度を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　図６Ｃに示すように、第３の被覆層２３に含まれる第４の膜３４は、複数の化合物層３４ａと複数の化合物層３４ｂとが交互に積層された領域を含むことがある。ここで、化合物層３４ａにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比は、それぞれ、化合物層３４ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比およびＣｒ／Ａｌ比と異なる。例えば、化合物層３４ａにおけるＣｒ／Ａｌ比は、化合物層３４ｂにおけるＣｒ／Ａｌ比よりも大きいと共に、化合物層３４ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比は、化合物層３４ａにおけるＴｉ／Ａｌ比よりも大きい。化合物層３４ａおよび化合物層３４ｂの各々の厚さの平均値は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　この場合には、第４の膜３４の硬度およびそれに応じて第３の被覆層２３の硬度を向上させることができる。それにより、第４の膜３４の強度およびそれに応じて第３の被覆層２３の強度を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命を延ばすことができる。
　被覆層２０Ａに含まれる被覆層または膜における元素の割合を、たとえば、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）に基づく分析または走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）に付属しているエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いた分析により特定することが可能である。被覆層２０Ａに含まれる膜における交互に積層された複数の化合物層の存在を走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）によって得られる明視野像または高角散乱環状暗視野像、または、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いた分析によって確認することができる。
　（中間層１１）
　図４に示すように、基体１０と被覆層２０としての被覆層２０Ａとの間には、中間層１１が位置していてもよい。具体的には、中間層１１は、一方の面（ここでは下面）において基体１０の上面に接し、且つ、他方の面（ここでは上面）において被覆層２０Ａ（例えば、第１の被覆層２１）の下面に接する。
　中間層１１は、基体１０との密着性が被覆層２０Ａと比べて高い。このような特性を有する金属元素としては、たとえば、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、およびＴｉが挙げられる。中間層１１は、上記金属元素のうち少なくとも１種以上の金属元素を含有する。たとえば、中間層１１は、Ｔｉを含有していても良い。Ｓｉは、半金属元素であるが、本明細書においては、半金属元素も金属元素に含まれるものとする。
　中間層１１がＴｉを含有する場合、中間層１１におけるＴｉの含有率は、１．５原子％以上であってもよい。たとえば、中間層１１におけるＴｉの含有率は、２．０原子％以上であってもよい。
　中間層１１は、上記金属元素（Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ、およびＴｉ）以外の成分を含有していてもよい。ただし、基体１０との密着性の観点から、中間層１１は、上記金属元素を合量で少なくとも９５原子％以上含有していてもよい。中間層１１は、上記金属元素を合量で９８原子％以上含有してもよい。中間層１１における金属成分の割合は、たとえば、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）に付属しているエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いた分析により特定可能である。
　このように、基体１０との濡れ性が被覆層２０Ａと比べて高い中間層１１を基体１０と被覆層２０Ａとの間に設けることにより、基体１０および被覆層２０Ａの密着性を向上させることができる。中間層１１は、被覆層２０Ａとの密着性も高いため、被覆層２０Ａが中間層１１から剥離するといったことも生じにくい。
　中間層１１の厚みは、たとえば０．１ｎｍ以上、２０ｎｍ未満であってもよい。
　（第２の実施形態に係る被覆層２０Ｂ）
　次に、図７、図８Ａ、図８Ｂ、および図９を参照して第２の実施形態に係る被覆層２０Ｂの具体的な構成を説明する。図７は、第２の実施形態に係る被覆層の一例を示す断面図である。図８Ａは、第２の実施形態に係る被覆層におけるＴｉ／Ａｌ比を説明する模式図である。図８Ｂは、第２の実施形態に係る被覆層におけるＣｒ／Ａｌ比を説明する模式図である。図９は、第２の実施形態に係る被覆層に含まれる第４の被覆層の一例を示す断面図である。
　図７に示すように、第２の実施形態に係る被覆層２０Ｂは、第２の実施形態に係る被覆層２０Ｂが、第３の被覆層２３の上に位置する第４の被覆層２４をさらに含む点で、第１の実施形態に係る被覆層２０Ａと異なる。第１の実施形態に係る被覆層２０Ａの構成と同様である第２の実施形態に係る被覆層２０Ｂの構成の説明を省略する。
　（第４の被覆層２４）
　第４の被覆層２４は、図７に示すように、第５の膜３５と、第６の膜３６とを含む。
　第５の膜３５は、ＡｌとＴｉとＮとを含有する。第５の膜３５は、例えば、ＡｌおよびＴｉの窒化物であるＡｌＴｉＮを含有するＡｌＴｉＮ膜であってもよい。「ＡｌＴｉＮ」との表記は、ＡｌとＴｉとＮとが任意の割合で存在することを意味しており、必ずしもＡｌとＴｉとＮとが１対１対１で存在することを意味するものではない。第５の膜３５は、Ｃｒをさらに含有するものであってもよい。この場合には、第５の膜３５は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、およびＣｒの窒化物であるＡｌＴｉＣｒＮを含有するＡｌＴｉＣｒＮ膜であってもよい。第５の膜３５の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
　第６の膜３６は、ＡｌとＣｒとＮとを含有する。第６の膜３６は、例えば、ＡｌおよびＣｒの窒化物であるＡｌＣｒＮを含有するＡｌＣｒＮ膜であってもよい。「ＡｌＣｒＮ」との表記は、ＡｌとＣｒとＮとが任意の割合で存在することを意味しており、必ずしもＡｌとＣｒとＮとが１対１対１で存在することを意味するものではない。第６の膜３６は、Ｔｉをさらに含有するものであってもよい。この場合には、第６の膜３６は、例えば、Ａｌ、Ｔｉ、およびＣｒの窒化物であるＡｌＴｉＣｒＮを含有するＡｌＴｉＣｒＮ膜であってもよい。第６の膜３６の厚さは、例えば、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下である。
　第５の膜３５は、第３の膜３３におけるＴｉ／Ａｌ比よりも高いＴｉ／Ａｌ比を有する。ここで、Ｔｉ／Ａｌ比は、Ａｌの原子数に対するＴｉの原子数の比を意味する。それにより、被覆層２０Ｂの耐摩耗性および耐チッピング性をさらに向上させることができる。第５の膜３５は、第３の膜３３におけるＣｒ／Ａｌ比よりも低いＣｒ／Ａｌ比を有するものであってもよい。
　第６の膜３６は、第４の膜３４におけるＣｒ／Ａｌ比よりも高いＣｒ／Ａｌ比を有する。ここで、Ｃｒ／Ａｌ比は、Ａｌの原子数に対するＣｒの原子数の比を意味する。それにより、被覆層２０Ｂの潤滑性および耐溶着性をさらに向上させることができる。第６の膜３６は、第４の膜３４におけるＴｉ／Ａｌ比よりも低いＴｉ／Ａｌ比を有するものであってもよい。
　第４の被覆層２４は、被覆層２０Ｂの耐摩耗性および耐チッピング性をさらに向上させると共に被覆層２０Ａの潤滑性および耐溶着性をさらに向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命をさらに延ばすことができる。
　被覆層２０Ｂにおいて、第３の被覆層２３は、基体１０と第３の被覆層２３の上に位置する被覆層としての第４の被覆層２４との間の残留応力を顕著に増加させないように作用する。
　第５の膜３５におけるＴｉ／Ａｌ比は、０．８以上１．２以下であることがある。第５の膜３５におけるＴｉ／Ａｌ比が、０．８以上である場合には、被覆層２０Ｂの耐摩耗性および耐チッピング性をさらに向上させることができる。第５の膜３５におけるＴｉ／Ａｌ比が、１．２以下である場合には、基体１０と被覆層２０Ｂとの間の残留応力を顕著に増加させないようにすることができる。それにより、基体１０と被覆層２０Ｂとの間の剥離またはクラックを低減することができる。その結果、被覆工具１の寿命をさらに延ばすことができる。
　第６の膜３６におけるＣｒ／Ａｌ比は、０．８以上１．２以下であることがある。第６の膜３６におけるＣｒ／Ａｌ比が、０．８以上である場合には、被覆層２０Ｂの潤滑性および耐溶着性をさらに向上させることができる。第６の膜３６におけるＣｒ／Ａｌ比が、０．８以上１．２以下である場合には、基体１０と被覆層２０Ｂとの間の残留応力を顕著に増加させないようにすることができる。それにより、基体１０と被覆層２０Ｂとの間の剥離またはクラックを低減することができる。その結果、被覆工具１の寿命をさらに延ばすことができる。
　（被覆層２０ＢにおけるＴｉ／Ａｌ比の例）
　図８Ａに示すように、被覆層２０ＢにおけるＴｉ／Ａｌ比は、被覆層２０Ｂの厚さの方向において連続的に変化してもよい。被覆層２０Ｂにおいて対象とする領域におけるＴｉ／Ａｌ比が一定でない場合、この領域におけるＴｉ／Ａｌ比の平均値をこの領域におけるＴｉ／Ａｌ比としてもよい。
　図８Ａに示す例においては、被覆層２０ＢにおけるＴｉ／Ａｌ比は、第４の被覆層２４に含まれる第５の膜３５においてもまた極大である。被覆層２０ＢにおけるＴｉ／Ａｌ比は、第４の被覆層２４に含まれる第６の膜３６においてもまた極小である。
　ここで、第５の膜３５におけるＴｉ／Ａｌ比の極大値は、第３の膜３３におけるＴｉ／Ａｌ比の極大値よりも大きい。一方、第６の膜３６におけるＴｉ／Ａｌ比の極小値は、第４の膜３４におけるＴｉ／Ａｌ比の極小値よりも小さい。第６の膜３６におけるＴｉ／Ａｌ比の極小値は、例えば、実質的に０である。
　（被覆層２０ＢにおけるＣｒ／Ａｌ比の例）
　図８Ｂに示すように、被覆層２０ＢにおけるＣｒ／Ａｌ比は、被覆層２０Ｂの厚さの方向において連続的に変化してもよい。被覆層２０Ｂにおいて対象とする領域におけるＣｒ／Ａｌ比が一定でない場合、この領域におけるＣｒ／Ａｌ比の平均値をこの領域におけるＣｒ／Ａｌ比としてもよい。
　図８Ｂに示す例においては、被覆層２０ＢにおけるＣｒ／Ａｌ比は、第４の被覆層２４に含まれる第６の膜３６においてもまた極大である。被覆層２０ＢにおけるＣｒ／Ａｌ比は、第４の被覆層２４に含まれる第５の膜３５においてもまた極小である。
　ここで、第６の膜３６におけるＣｒ／Ａｌ比の極大値は、第４の膜３４におけるＣｒ／Ａｌ比の極大値よりも大きい。一方、第５の膜３５におけるＣｒ／Ａｌ比の極小値は、第３の膜３３おけるＣｒ／Ａｌ比の極小値よりも小さい。第５の膜３５におけるＣｒ／Ａｌ比の極小値は、例えば、実質的に０である。
　基体１０に第１の被覆層２１、第１の膜３１、第２の膜３２、第３の膜３３、第４の膜３４、第５の膜３５、および第６の膜３６が順に積層された被覆層２０Ｂを示したが、基体１０に第１の被覆層２１、第２の膜３２、第１の膜３１、第４の膜３４、第３の膜３３、第６の膜３６、および第５の膜３５を順に積層してもよい。
　（第４の被覆層２４の例）
　図９に示すように、第４の被覆層２４に含まれる第５の膜３５は、複数の化合物層３５ａと複数の化合物層３５ｂとが交互に積層された領域を含むことがある。ここで、化合物層３５ａにおけるＴｉ／Ａｌ比は、化合物層３５ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比と異なる。例えば、化合物層３５ａにおけるＴｉ／Ａｌ比は、化合物層３５ｂにおけるＴｉ／Ａｌ比よりも大きい。化合物層３５ａおよび化合物層３５ｂの各々の厚さの平均値は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　この場合には、第５の膜３５の硬度およびそれに応じて第４の被覆層２４の硬度を向上させることができる。特に、高温における第４の被覆層２４の硬度を向上させることができる。それにより、第５の膜３５の強度およびそれに応じて第４の被覆層２４の強度を向上させることができる。特に、第４の被覆層２４の耐摩耗性を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命をさらに延ばすことができる。
　図９に示すように、第４の被覆層２４に含まれる第６の膜３６は、複数の化合物層３６ａと複数の化合物層３６ｂとが交互に積層された領域を含むことがある。ここで、化合物層３６ａにおけるＣｒ／Ａｌ比は、化合物層３６ｂにおけるＣｒ／Ａｌ比と異なる。例えば、化合物層３６ａにおけるＣｒ／Ａｌ比は、化合物層３６ｂにおけるＣｒ／Ａｌ比よりも大きい。化合物層３６ａおよび化合物層３６ｂの各々の厚さの平均値は、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。
　この場合には、第６の膜３６の硬度およびそれに応じて第４の被覆層２４の硬度を向上させることができる。特に、高温における第４の被覆層２４の硬度を向上させることができる。それにより、第６の膜３６の強度およびそれに応じて第４の被覆層２４の強度を向上させることができる。特に、第４の被覆層２４の耐摩耗性を向上させることができる。その結果、被覆工具１の寿命をさらに延ばすことができる。
　＜被覆工具の製造方法＞
　次に、図１０を参照して、実施形態に係る被覆工具１を製造する方法の一例を説明する。図１０は、基体に被覆層を形成する成膜装置の一例を模式的に示す図である。被覆工具１を製造する方法は、以下に示す方法に限定されない。
　まず、従来公知の方法を用いて被覆工具１の形状を有する基体１０を作製する。次に、基体１０の表面に被覆層２０を形成する。被覆層２０の成膜方法としては、例えば、イオンプレーティング法またはスパッタリング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法を使用することができる。一例として、イオンプレーティング法で被覆層２０を作製する場合には、例えば、図１０に示すようなアークイオンプレーティング成膜装置（以下、ＡＩＰ装置と記載する）１０００を使用することができる。
　図１０に示すＡＩＰ装置１０００は、真空チャンバ１０１の中にＮ２またはＡｒ等のガスをガス導入口１０２から導入し、ＡＩＰ装置１０００に配置されたカソード電極１０３とアノード電極１０４との間に高電圧を印加して、ガスのプラズマを発生させる。このようなプラズマによって、ターゲット１０５から所望の金属またはセラミックスを蒸発させるとともにイオン化させて、高エネルギー状態の金属またはセラミックのイオンを生成させる。このイオン化した金属またはセラミックを試料としての基体１０の表面に付着させて基体１０の表面に被覆層２０を被覆する。
　図１０に示すように、複数個の基体１０がタワー１０７にセットされて試料支持台１０６上に載置されてもよい。複数（図では２セット）の試料支持台１０６が図示されないテーブルに載置されてもよい。さらに、図１０に示すように、基体１０を加熱するためのヒータ１０８、ガスを系外に排出するためのガス排出口１０９、および基体１０にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源１１０が設けられている。
　ターゲット１０５としては、例えば、金属アルミ（Ａｌ）と、金属チタン（Ｔｉ）、金属クロム（Ｃｒ）とをそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、これらを複合化した合金ターゲット、これらの窒化物の粉末または焼結体からなる混合物ターゲットを用いることができる。例えば、ターゲット１０５として、ＡｌおよびＴｉを複合化した第１の合金ターゲットと、ＡｌおよびＣｒを複合化した第２の合金ターゲットとを用いることができる。
　そして、ターゲット１０５を用いて、アーク放電またはグロー放電などにより金属源を蒸発させて、金属源の金属をイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ２）ガスと反応させることにより、基体１０の表面に被覆層２０が堆積する。
　その際、ターゲット１０５の位置から基体１０の位置までの距離が１６０ｍｍ以上、例えば、２６０ｍｍ以上となるように試料支持台１０６を制御する。ターゲット１０５の表面の中心部分から基体１０の方向に直進性の高い多数の磁力線を発生させ、基体１０付近での磁束密度を０．２～０．８ｍＴ（ミリテスラ）となるようにする。
　ＡＩＰ装置１０００内に反応ガスとして窒素ガスを導入し、２～１０Ｐａの雰囲気圧力とすることがある。基体１０の温度を３００～５００℃に維持する。さらに、基体１０に－５０～－２００Ｖのバイアス電圧を印加し、ターゲット１０５（カソード電極１０３）とアノード電極１０４との間に３０～２００Ａのアーク放電を発生させる。その間、基体１０を自公転させつつ基体１０に金属を蒸着させる。
　ここで、基体１０に被覆層２０に含まれる各被覆層を積層する際に、カソード電極１０３としてのターゲット１０５とアノード電極１０４との間に発生させるアーク放電の電流値を制御する。例えば、カソード電極１０３としてのＡｌおよびＴｉを複合化した第１の合金ターゲットまたはＡｌおよびＣｒを複合化した第２の合金ターゲットとアノード電極１０４との間に発生させるアーク放電の電流値を制御する。
　例えば、被覆層２０に含まれる被覆層または膜におけるＴｉ／Ａｌ比を増加させる（減少させる）ためには、カソード電極１０３としてのＡｌおよびＴｉを複合化した第１の合金ターゲットとアノード電極１０４との間に発生させるアーク放電の電流値を増加させる（または減少させる）。
　例えば、被覆層２０に含まれる被覆層または膜におけるＣｒ／Ａｌ比を増加させる（減少させる）ためには、カソード電極１０３としてのＡｌおよびＣｒを複合化した第２の合金ターゲットとアノード電極１０４との間に発生させるアーク放電の電流値を増加させる（または減少させる）。
　基体１０付近の磁束密度の制御方法としては、例えば、ターゲット１０５の周辺に磁場発生源である電磁コイル又は永久磁石を設置すること、ＡＩＰ装置１０００の内部、例えば、中心部に永久磁石を配置すること、または、隣接するターゲット１０５の位置を調整することによって、磁場を制御することができる。
　磁力を、磁束密度計にて、基体１０の位置の磁束密度を測定することにより算出する。磁束密度を単位ｍＴ（ミリテスラ）で表す。ここでターゲット１０５の位置から基体１０の位置までの距離は、基体１０がターゲット１０５に最近接する位置で測定した距離および基体１０がターゲット１０５から最も離れた距離を表す。
　成膜に際しては、図１０に示すような基体１０の各位置においてターゲット１０５に対して基体１０が最も近づく向きになる周期を試料の回転数としたとき、回転数を調整することで、被覆層２０の厚さの方向における重金属および軽金属の組成の差の周期を調整することができる。具体的には、２～２０ｒｐｍ（回転毎分）の周期となるように基体１０および試料支持台１０６の回転数を調整することがある。
　成膜の際に、タワー１０７が自転しながら基体１０が載置された試料支持台１０６の各々が自転し、さらに複数の試料支持台１０６が公転するようにテーブルを回転させてもよい。このような公転のタイミングを調整することによって、第１の被覆層２１、第２の被覆層２２（第１の膜３１および第２の膜３２）、第３の被覆層２３（第３の膜３３および第４の膜３４）、および第４の被覆層２４（第５の膜３５および第６の膜３６）を構成する各化合物層の厚さを制御することができる。
　パルス状のバイアス電圧を印加することで、ターゲット１０５から基体１０までの金属イオンが飛来する時間または距離を調整することができる。それにより、成膜の際に、重金属成分および軽金属成分の組成の差をつけることもできる。
　例えば、基体１０がターゲット１０５に近づきかつ対向するように基体１０が配置された場合には、ターゲット１０５からの重金属成分が基体１０へ直線的に飛来することになり、重金属のほうが軽金属よりも多く基体１０に堆積する。一方、基体１０がターゲット１０５から遠ざかりかつ対向しないように基体１０が配置された場合には、軽金属成分が回り込んで基体１０に堆積するので重金属成分の堆積量は減少すると考えられる。その際、ターゲット１０５の位置から基体１０の位置までの距離を長く、かつ、基体１０付近においてある程度の磁束密度を維持することで、軽金属成分の回り込みが促進され、重金属成分と軽金属成分の組成差が増加すると考えられる。
　＜切削工具＞
　次に、図１１を参照して上述した被覆工具１を備える切削工具の構成を説明する。図１１は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。
　図１１に示すように、実施形態に係る切削工具１００は、被覆工具１と、被覆工具１を固定するためのホルダ７０とを備える。
　ホルダ７０は、第１端（図１１における上端）から第２端（図１１における下端）に向かって伸びる棒状の部材である。ホルダ７０は、たとえば、鋼、または鋳鉄製である。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いることがある。
　ホルダ７０は、第１端側の端部にポケット７３を有する。ポケット７３は、被覆工具１が装着される部分であり、被削材の回転方向と交わる着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有する。着座面には、後述するネジ７５を螺合させるネジ孔が設けられている。
　被覆工具１は、ホルダ７０のポケット７３に位置し、ネジ７５によってホルダ７０に装着される。すなわち、被覆工具１の貫通孔５にネジ７５を挿入し、このネジ７５の先端をポケット７３の着座面に形成されたネジ孔に挿入してネジ部同士を螺合させる。これにより、被覆工具１は、切刃部３がホルダ７０から外方に突出するようにホルダ７０に装着される。
　実施形態においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工が挙げられる。切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具に被覆工具１を用いてもよい。転削加工に用いられる切削工具としては、たとえば、平フライス、正面フライス、側フライス、および溝切りフライスなどのフライス、および、１枚刃エンドミル、複数刃エンドミル、テーパ刃エンドミル、およびボールエンドミルなどのエンドミルなどが挙げられる。
　以下、本開示の実施例を具体的に説明する。本開示は以下に示す実施例に限定されるものではない。
　図１０に示すようなＡＩＰ装置を用いて、ＷＣ基超硬合金からなる基体の上に被覆層を形成することによって、実施例に係る被覆工具を作製した。ターゲットとしては、ＡｌおよびＴｉを複合化した第１の合金ターゲット、および、ＡｌおよびＣｒを複合化した第２の合金ターゲットを用いた。第１の合金ターゲットまたは第２の合金ターゲットから生じた金属のイオンを窒素ガスと反応させることで、基体の上に被覆層を堆積させた。
　ここで、基体を自公転させると共に基体に被覆層を積層する際に、カソード電極としての第１の合金ターゲットまたは第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を以下のように制御した。
　まず、第１の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を１９０～２１０Ａに設定すると共に第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を１９０～２１０Ａに設定することで、基体の上に第１の被覆層を積層させた。
　次に、第１の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を９０～１１０Ａに設定すると共に、第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を４０～６０Ａに設定することで、第１の被覆層の上に第２の被覆層に含まれる第１の膜を積層させた。
　次に、第１の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を４０～６０Ａに設定すると共に、第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を９０～１１０Ａに設定することで、第１の膜の上に第２の被覆層に含まれる第２の膜を積層させた。
　次に、第１の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を１１０～１３０Ａに設定すると共に、第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を２０～４０Ａに設定することで、第２の膜の上に第３の被覆層に含まれる第３の膜を積層させた。
　次に、第１の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を２０～４０Ａに設定すると共に、第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を１１０～１３０Ａに設定することで、第３の膜の上に第３の被覆層に含まれる第４の膜を積層させた。
　次に、第１の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を１４０～１６０Ａに設定すると共に、第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を０～１０Ａに設定することで、第４の膜の上に第４の被覆層に含まれる第５の膜を積層させた。
　最後に、第１の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を０～１０Ａに設定すると共に、第２の合金ターゲットとアノード電極との間に発生させるアーク放電の電流値を１４０～１６０Ａに設定することで、第５の膜の上に第３の被覆層に含まれる第６の膜を積層させた。
　このように作製した被覆工具について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）によって、基体に堆積させた被覆層または膜に含まれる元素を分析した。
　第１の被覆層、第２の被覆層に含まれる第１の膜および第２の膜、および、第３の被覆層に含まれる第３の膜および第４の膜の各々が、ＡｌとＴｉとＣｒとＮとを含有することを確認することができた。第４の被覆層に含まれる第５の膜が、ＡｌとＴｉとＮとを含有することを確認することができた。第４の被覆層に含まれる第６の膜が、ＡｌとＣｒとＮとを含有することを確認することができた。
　第１の被覆層、第１の膜、第２の膜、第３の膜、第４の膜、第５の膜、および第６の膜におけるＴｉ／Ａｌ比が、被覆層または膜の厚さの方向、すなわち、基板の表面に垂直な方向において、基板の表面からの距離に対して連続的に変化することを確認することができた。第１の被覆層、第１の膜、第２の膜、第３の膜、第４の膜、第５の膜、および第６の膜におけるＣｒ／Ａｌ比が、被覆層または膜の厚さの方向、すなわち、基板の表面に垂直な方向において、基板の表面からの距離に対して連続的に変化することを確認することができた。
　第１の膜におけるＴｉ／Ａｌ比（極大値０．８）が、第１の被覆層におけるＴｉ／Ａｌ比（０．６）よりも高いことを確認することができた。第２の膜におけるＣｒ／Ａｌ比（極大値０．８）が、第１の被覆層におけるＣｒ／Ａｌ比（０．６）よりも高いことを確認することができた。第３の膜におけるＴｉ／Ａｌ比（極大値１）が、第１の膜におけるＴｉ／Ａｌ比（極大値０．８）よりも高いことを確認することができた。第４の膜におけるＣｒ／Ａｌ（極大値１）比が、第２の膜におけるＣｒ／Ａｌ比（極大値０．８）よりも高いことを確認することができた。第５の膜におけるＴｉ／Ａｌ比（極大値１．４）が、第３の膜におけるＴｉ／Ａｌ比（極大値１）よりも高いことを確認することができた。第６の膜におけるＣｒ／Ａｌ比（極大値１．２）が、第４の膜におけるＣｒ／Ａｌ比（極大値１）よりも高いことを確認することができた。
　第５の膜および第６の膜について、エネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）によって元素分析を行った。第５の膜および第６の膜について、走査透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）によって得られる明視野像および高角散乱環状暗視野像を得た。
　第５の膜が、複数の第１の化合物層と複数の第２の化合物層とが交互に積層された領域を含むと共に、第６の膜が、複数の第３の化合物層と複数の第４の化合物層とが交互に積層された領域を含むことを確認することができた。第１の化合物層におけるＴｉ／Ａｌ比が、第２の化合物層におけるＴｉ／Ａｌ比と異なると共に、第３の化合物層におけるＣｒ／Ａｌ比が、第４の化合物層におけるＣｒ／Ａｌ比と異なることを確認することができた。
　ＴＥＭ電子回折マッピング法によって、被覆層（第４の被覆層）についての結晶粒マップおよび逆極点図方位マップを得た。これらのマップの解析によって、被覆層は、複数の結晶粒を含み、複数の結晶粒は、被覆層の内部において連続的に変動する結晶方位を備えた領域を有する結晶粒を含むことを確認することができた。複数の結晶粒に含まれる、連続的に変動する結晶方位を備えた領域を有することを確認できた。
　ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いる解析によって、５°以上の方位差を結晶粒界として解析し、さらに、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界としない場合と、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界とする場合に分け、結晶粒マップを作成した。次にそれぞれの結晶粒マップ上における平均結晶粒径Ｄ１，Ｄ２を結晶粒マップ上の面積比による加重平均をとって求め、Ｄ２／Ｄ１の値が０．５５～０．９５となることを確認出来た。さらに、上記結晶粒マップデータおよび結晶方位解析システムを用いて各結晶粒の平均ＫＡＭ（局所方位差）値を出力した結果、平均ＫＡＭ値が１以上を示す結晶粒の割合が５０％以上８０％以下となることが確認出来た。
　測定中心のピクセルとの方位差が５°以上である隣接するピクセルは、測定中心のピクセルが位置する単結晶から粒界を超えたものとしてＫＡＭ値の計算から除外した。解析に用いた試料は、被覆層を基材の表面に対して略平行な方向にＦＩＢ法（μ－サンプリング法）を用いて薄片化したものを用いた。解析は下記の装置および条件で行った。
　〇ＴＥＭ電子回折マッピング法
　透過電子顕微鏡：日本電子製　ＪＥＭ－ＡＲＭ２００Ｆ
　結晶方位解析システム：ＮａｎｏＭｅｇａｓ社製　ＡＳＴＡＲ
　測定条件加速電圧：２００ｋＶ
　測定領域：２μｍ×２μｍ
　測定ＳＴＥＰ：１０ｎｍ
　＜切削試験＞
　実施例に係る被覆工具および比較例としての従来品（従来品１、従来品２）に係る被覆工具について切削試験を行った。切削試験の試験条件は、以下の通りであった。基体としてドリル加工用超硬材種（型番：２ＺＤＫ０６０－ＨＰ－ＯＨ（内部給油タイプ）φ６ｍｍ）を用いて、以下の条件にて切削試験を行った。
　（１）切削方法：ドリル加工
　（２）被削材：ＳＵＳ３０４
　（３）切削速度Ｖｃ：８０ｍ／分
　（４）１回転当たりの送り量ｆ：０．０７ｍｍ／ｒｅｖ
　（５）軸方向の切込み深さＨ：１２ｍｍ
　（６）加工形態：湿式
　（７）評価方法：上記の条件にて基体に対してドリル加工を行い、１２３２個の穴を被削材に形成した後の被覆工具の切れ刃の最大摩耗量（ｍｍ）を測定した。切れ刃の最大摩耗量は、切れ刃の逃げ面の表面から摩耗が観察される部分までの深さの最大値とした。
　被削材に形成した穴の数に対する実施例に係る被覆工具および従来品（従来品１、従来品２）に係る被覆工具の切れ刃の最大摩耗量を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、被削材に形成した穴の数に対する実施例に係る被覆工具の切れ刃の最大摩耗量は、被削材に形成した同じ穴の数に対する従来品（従来品１、従来品２）に係る被覆工具の切れ刃の最大摩耗量よりも小さい。よって、実施例に係る被覆工具を従来品（従来品１、従来品２）に係る被覆工具と対比すると、実施例に係る被覆工具については、被覆工具の耐摩耗性を向上させることができることを確認することができた。
　従来品２に係る被覆工具については、穴の数が１２３２個である時点で、被覆工具の角部に顕著な欠けが発生した。一方、実施例に係る被覆工具については、被覆工具に顕著な欠けが発生しなかった。よって、実施例に係る被覆工具については、被覆工具の耐チッピング性を維持することができることを確認することができた。
　上述してきたように、実施形態に係る被覆工具（一例として、被覆工具１）は、基体（一例として、基体１０）と、基体の上に位置する被覆層（一例として、被覆層２０）とを備える。被覆層は、複数の結晶粒（一例として、結晶粒２０ａ、２０ｂ）を含む。複数の結晶粒は、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒（一例として、結晶粒２０ａ）を含む。被覆層中における複数の結晶粒の結晶方位を、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いて被覆層の平面方向から解析し、隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域から、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を除いた領域を結晶粒界として第１の結晶粒マップを作成し、第１の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ１とし、隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界として第２の結晶粒マップを作成し、第２の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ２とした場合、Ｄ２／Ｄ１の値が、０．５５～０．９５となる。
　したがって、実施形態に係る被覆工具によれば、工具の寿命を延ばすことができる。
　図１に示した被覆工具１の形状はあくまで一例であって、本開示による被覆工具の形状を限定するものではない。本開示による被覆工具は、たとえば、回転軸を有し、第１端から第２端にかけて延びる棒形状の本体と、本体の第１端に位置する切刃と、切刃から本体の第２端の側に向かって螺旋状に延びた溝とを有していてもよい。
　＜付記＞
　付記（１）：
　基体と、
　前記基体の上に位置する被覆層と
　を備え、
　前記被覆層は、複数の結晶粒を含み、
　前記複数の結晶粒は、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒を含み、
　前記被覆層中における前記複数の結晶粒の結晶方位を、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いて前記被覆層の平面方向から解析し、
　隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域から、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を除いた領域を結晶粒界として第１の結晶粒マップを作成し、前記第１の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ１とし、
　前記隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、前記Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界として第２の結晶粒マップを作成し、前記第２の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ２とした場合、
　Ｄ２／Ｄ１の値が、０．５５～０．９５となる、
　被覆工具。
　付記（２）：
　前記被覆層中における前記複数の結晶粒の結晶方位を、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いて前記被覆層の平面方向から解析し、前記隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、前記Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界とした場合、
　結晶方位解析装置により測定された局所方位差マップ（ＫＡＭマップ）において、結晶粒毎にＫＡＭ値の平均を求めた際に、
　前記ＫＡＭ値の平均が１以上を示す結晶粒の割合が５０％以上８０％以下である、
　付記（１）に記載の被覆工具。
　付記（３）：
　前記複数の結晶粒は、複合窒化物を含む、
　付記（１）または（２）に記載の被覆工具。
　付記（４）：
　前記複数の結晶粒は、
　　互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する、複数の第１結晶粒と、
　　一定の結晶方位を備えた、複数の第２結晶粒と
　を含み、
　前記複数の第１結晶粒は、互いに離れて位置する、
　付記（１）～（３）のいずれか１つに記載の被覆工具。
　付記（５）：
　前記複数の第１結晶粒の間には、前記複数の第２結晶粒が位置する、
　付記（４）に記載の被覆工具。
　付記（６）：
　前記複数の第２結晶粒のうち少なくとも２つは、互いに隣り合う、
　付記（４）または（５）に記載の被覆工具。
　付記（７）：
　端部にポケットを有する棒状のホルダと、
　前記ポケット内に位置する、付記（１）～（６）のいずれか一つに記載の被覆工具と
　を有する、切削工具。
　さらなる効果および／または変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
　１　被覆工具
　２　チップ本体
　３　切刃部
　５　貫通孔
　１０　基体
　１１　中間層
　２０、２０Ａ、２０Ｂ　被覆層
　２０ａ、２０ｂ　結晶粒
　２１　第１の被覆層
　２２　第２の被覆層
　２３　第３の被覆層
　２４　第４の被覆層
　３１　第１の膜
　３２　第２の膜
　３３　第３の膜
　３４　第４の膜
　３５　第５の膜
　３６　第６の膜
　２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ　化合物層
　７０　ホルダ
　７３　ポケット
　７５　ネジ
　１００　切削工具
　１０１　真空チャンバ
　１０２　ガス導入口
　１０３　カソード電極
　１０４　アノード電極
　１０５　ターゲット
　１０６　試料支持台
　１０７　タワー
　１０８　ヒータ
　１０９　ガス排出口
　１１０　バイアス電源
　１０００　ＡＩＰ装置

Claims (7)

  1. 　基体と、
    　前記基体の上に位置する被覆層と
    　を備え、
    　前記被覆層は、複数の結晶粒を含み、
    　前記複数の結晶粒は、互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する結晶粒を含み、
    　前記被覆層中における前記複数の結晶粒の結晶方位を、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いて前記被覆層の平面方向から解析し、
    　隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域から、Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を除いた領域を結晶粒界として第１の結晶粒マップを作成し、前記第１の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ１とし、
    　前記隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、前記Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界として第２の結晶粒マップを作成し、前記第２の結晶粒マップから面積比による加重平均を取って求めた結晶粒の平均粒径をＤ２とした場合、
    　Ｄ２／Ｄ１の値が、０．５５～０．９５となる、
    　被覆工具。
  2. 　前記被覆層中における前記複数の結晶粒の結晶方位を、ＴＥＭ電子回折マッピング法を用いて前記被覆層の平面方向から解析し、前記隣接する測定点同士の方位差が５°以上である領域、および、前記Σ３ＣＳＬ（対応粒界）を結晶粒界とした場合、
    　結晶方位解析装置により測定された局所方位差マップ（ＫＡＭマップ）において、結晶粒毎にＫＡＭ値の平均を求めた際に、
    　前記ＫＡＭ値の平均が１以上を示す結晶粒の割合が５０％以上８０％以下である、
    　請求項１に記載の被覆工具。
  3. 　前記複数の結晶粒は、複合窒化物を含む、
    　請求項１または２に記載の被覆工具。
  4. 　前記複数の結晶粒は、
    　　互いに異なる結晶方位を備えた複数の領域を有する、複数の第１結晶粒と、
    　　一定の結晶方位を備えた、複数の第２結晶粒と
    　を含み、
    　前記複数の第１結晶粒は、互いに離れて位置する、
    　請求項１～３のいずれか１つに記載の被覆工具。
  5. 　前記複数の第１結晶粒の間には、前記複数の第２結晶粒が位置する、
    　請求項４に記載の被覆工具。
  6. 　前記複数の第２結晶粒のうち少なくとも２つは、互いに隣り合う、
    　請求項４または５に記載の被覆工具。
  7. 　端部にポケットを有する棒状のホルダと、
    　前記ポケット内に位置する、請求項１～６のいずれか一つに記載の被覆工具と
    　を有する、切削工具。
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