被覆切削工具

摘要

本发明提供一种提高了耐磨性以及耐缺损性的、工具寿命较长的被覆切削工具。被覆切削工具包含基材、和形成于上述基材之上的被覆层，被覆层具有第1复合氮化物层和第2复合氮化物层，上述第1复合氮化物层含有具有以(AlxCr1‑x)N表示的组成的化合物，上述第2复合氮化物层含有具有以(AlyCr1‑y)N表示的组成的化合物，构成第1复合氮化物层的粒子的平均粒径不足100nm，作为第2复合氮化物层的晶系，有立方晶，并且X射线衍射分析中的上述第2复合氮化物层的(111)面的峰强度I(111)相对于上述第2复合氮化物层的(200)面的峰强度I(200)的比I(111)/I(200)为1.0以上，构成第2复合氮化物层的粒子的平均粒径为100nm以上，第2复合氮化物层的残余应力为‑10.0GPa以上‑2.0GPa以下。

权利要求

1.一种被覆切削工具，其包含基材、和形成于所述基材上的被覆层，所述被覆层具有第1复合氮化物层和第2复合氮化物层，所述第1复合氮化物层含有具有以下述式(1)表示的组成的化合物，所述第2复合氮化物层含有具有以下述式(2)表示的组成的化合物，(AlxCr1-x)N  (1)

式(1)中，x表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦x≦

0.90，

(AlyCr1-y)N  (2)

式(2)中，y表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦y≦

0.90，

构成所述第1复合氮化物层的粒子的平均粒径不足100nm，作为所述第2复合氮化物层的晶系，有立方晶，并且X射线衍射分析中的所述第2复合氮化物层的(111)面的峰强度I(111)相对于所述第2复合氮化物层的(200)面的峰强度I(200)的比I(111)/I(200)为1.0以上，构成所述第2复合氮化物层的粒子的平均粒径为100nm以上，所述第2复合氮化物层的残余应力为-10.0GPa以上-2.0GPa以下。

2.如权利要求1所述的被覆切削工具，其中，所述第1复合氮化物层的平均厚度为0.1μm以上1.0μm以下。

3.如权利要求1所述的被覆切削工具，其中，所述第2复合氮化物层的平均厚度为0.5μm以上5.0μm以下。

4.如权利要求2所述的被覆切削工具，其中，所述第2复合氮化物层的平均厚度为0.5μm以上5.0μm以下。

5.如权利要求1～4中任一项所述的被覆切削工具，其中，构成所述第2复合氮化物层的粒子为具有2.0以上的纵横比的柱状晶。

6.如权利要求1～4中任一项所述的被覆切削工具，其中，所述被覆层具有所述第1复合氮化物层与所述第2复合氮化物层重复2次以上交替形成的交替层叠结构。

7.如权利要求1～4中任一项所述的被覆切削工具，其中，所述被覆层整体的平均厚度为1.0μm以上6.0μm以下。

8.如权利要求1～4中任一项所述的被覆切削工具，其中，所述基材为硬质合金、金属陶瓷、陶瓷或立方氮化硼烧结体中的任一种。

说明书

被覆切削工具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种被覆切削工具。

背景技术

[0002] 以往，在对钢等进行的切削加工中，由硬质合金、或立方氮化硼(cBN)烧结体形成的切削工具被广泛地应用。其中，在硬质合金基材的表面包含1层或2层以上的TiN层、TiAlN层、AlCrN层等硬质被覆膜的表面被覆切削工具由于具有较高的通用性，被用于各种各样的加工中。

[0003] 其中，AlCrN中的Al的原子比为80％以上的表面被覆切削工具由于包含六方晶，硬度下降，因此，耐磨性降低。

[0004] 为了改善这种问题，例如，专利文献1中提出了一种由包含立方晶的Al1-xCrxN(0.05≦x≦0.25：x表示Cr的原子比例。)形成的硬质涂层。

[0005] 专利文献

[0006] 专利文献1：日本特开2018-003046号公报

发明内容

[0007] 在近年的切削加工中，为了提高加工效率，与以往相比，切削条件趋于更加严苛。其中，人们谋求与以往相比进一步延长工具寿命。特别是，在高速加工或载荷较大的加工等的切削温度较高的加工中，容易发生因被切削材料与被覆层反应而引起的磨损。

[0008] 另一方面，形成上述专利文献1的硬质涂层的方法会使偏压变高，从而导致硬质涂层的压应力(compressive stress)变高，粘着性下降。此外，由于压应力较高，在施加较高载荷的加工(特别是铣削加工)中，硬质涂层的强度不足，使得龟裂容易在工具中扩展。而且，因此，得到的工具的耐缺损性不足，难以延长工具寿命。

[0009] 本发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供一种提高了耐磨性以及耐缺损性的、工具寿命较长的被覆切削工具。

[0010] 本发明人对被覆切削工具的工具寿命的延长反复进行了研究，发现如果使被覆切削工具形成特定的结构，则可提高其耐磨性以及耐缺损性，其结果为，能够延长被覆切削工具的工具寿命，从而完成了本发明。

[0011] 即，本发明的主旨如下。

[0012] [1]一种被覆切削工具，其包含基材、和形成于上述基材之上的被覆层，

[0013] 上述被覆层具有第1复合氮化物层和第2复合氮化物层，上述第1复合氮化物层含有具有以下述式(1)表示的组成的化合物，上述第2复合氮化物层含有具有以下述式(2)表示的组成的化合物，

[0014] (AlxCr1-x)N  (1)

[0015] (式(1)中，x表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦x≦0.90。)

[0016] (AlyCr1-y)N  (2)

[0017] (式(2)中，y表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦y≦0.90。)

[0018] 构成上述第1复合氮化物层的粒子的平均粒径不足100nm，

[0019] 作为上述第2复合氮化物层的晶系，有立方晶，并且X射线衍射分析中的上述第2复合氮化物层的(111)面的峰强度I(111)相对于上述第2复合氮化物层的(200)面的峰强度I(200)的比I(111)/I(200)为1.0以上，

[0020] 构成上述第2复合氮化物层的粒子的平均粒径为100nm以上，

[0021] 上述第2复合氮化物层的残余应力为-10.0GPa以上-2.0GPa以下。

[0022] [2]如[1]所述的被覆切削工具，其中，上述第1复合氮化物层的平均厚度为0.1μm以上1.0μm以下。

[0023] [3]如[1]或[2]所述的被覆切削工具，其中，上述第2复合氮化物层的平均厚度为0.5μm以上5.0μm以下。

[0024] [4]如[1]～[3]中任一项所述的被覆切削工具，其中，构成上述第2复合氮化物层的粒子为具有2.0以上的纵横比(aspect ratio)的柱状晶。

[0025] [5]如[1]～[4]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层具有上述第1复合氮化物层与上述第2复合氮化物层重复2次以上交替形成的交替层叠结构。

[0026] [6]如[1]～[5]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层整体的平均厚度为1.0μm以上6.0μm以下。

[0027] [7]如[1]～[6]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述基材为硬质合金、金属陶瓷、陶瓷或立方氮化硼烧结体中的任一种。

[0028] 根据本发明，可提供一种提高了耐磨性以及耐缺损性并且工具寿命较长的被覆切削工具。

附图说明

[0029] 图1为表示本发明的被覆切削工具的一个例子的模式图。

具体实施方式

[0030] 下面，对用于实施本发明的方式(以下，简称为“本实施方式”。)进行详细说明，但本发明不限于下述本实施方式。本发明在不脱离其主旨的范围内可进行各种各样的变形。应予说明，在附图中，对于相同的元素标记相同的符号，并省略重复说明。此外，上下左右等的位置关系，除非另有说明，否则均基于附图所示的位置关系。进而，附图的尺寸比例不限定于图示比例。

[0031] 本实施方式的被覆切削工具包含基材、和形成于基材上的被覆层，被覆层具备含有具有以下述式(1)表示的组成的化合物的第1复合氮化物层(以下，也简称为“第1复合氮化物层”。)、和含有具有以下述式(2)表示的组成的化合物的第2复合氮化物层(以下，也简称为“第2复合氮化物层”。)，

[0032] (AlxCr1-x)N  (1)

[0033] (式(1)中，x表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦x≦0.90。)

[0034] (AlyCr1-y)N  (2)

[0035] (式(2)中，y表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦y≦0.90。)

[0036] 构成第1复合氮化物层的粒子的平均粒径不足100nm，作为第2复合氮化物层的晶系，有立方晶，X射线衍射分析中的第2复合氮化物层的(111)面的峰强度I(111)相对于第2复合氮化物层的(200)面的峰强度I(200)的比I(111)/I(200)为1.0以上，构成第2复合氮化物层的粒子的平均粒径为100nm以上，第2复合氮化物层的残余应力为-10.0GPa以上-2.0GPa以下。

[0037] 对于这样的被覆切削工具成为提高了耐磨性以及耐缺损性并且工具寿命较长的被覆切削工具的主要原因，详情并不明了，但本发明人认为其主要原因如下。但是，主要原因不限定于此。即，对于形成被覆层的第1复合氮化物层，如果其包含的化合物的组成(AlxCr1-x)N中的x为0.75以上0.90以下，则由于其与第2复合氮化物层的粘着性优异，因此被覆切削工具的耐缺损性提高。此外，通过对第1复合氮化物层中的化合物的组成进行如上调整，能够对第2复合氮化物层的取向(比I(111)/I(200))进行控制。此外，如果构成第1复合氮化物层的粒子的平均粒径不足100nm，则由于能够抑制第2复合氮化物层的压应力变高，因此被覆切削工具的耐缺损性提高。此外，对于形成被覆层的第2复合氮化物层，如果其包含的化合物的组成(AlyCr1-y)N中的y为0.75以上，则耐热性提高。其结果为，即使在高速加工或载荷较大的加工等切削温度较高的加工中也能够抑制反应磨损，因此，被覆切削工具的耐磨性提高。另一方面，如果第2复合氮化物层所包含的化合物的组成(AlyCr1-y)N中的y为0.90以下，则由于因含有Cr而引起的第2复合氮化物层的高温强度的提高或对形成六方晶的抑制，被覆切削工具的耐磨性提高。此外，作为第2复合氮化物层的晶系，有立方晶，X射线衍射分析中的第2复合氮化物层的(111)面的峰强度I(111)相对于第2复合氮化物层的(200)面的峰强度I(200)的比I(111)/I(200)为1.0以上，这是表示第2复合氮化物层更沿立方晶(111)面取向。如果第2复合氮化物层这样更沿立方晶(111)面取向，则容易成为最密排面(close-packed plane)，因此，不易发生畸变。由此，第2复合氮化物层的硬度变高，被覆切削工具的耐磨性提高。此外，如果构成第2复合氮化物层的粒子的平均粒径为100nm以上，则能够进一步抑制粒子的脱落，因此，被覆切削工具的耐磨性提高。进而，如果第2复合氮化物层的残余应力为-10.0GPa以上，则能够在形成被覆层后抑制发生龟裂，因此，被覆切削工具的耐缺损性提高。另一方面，如果第2复合氮化物层的残余应力为-2.0GPa以下，则通过具有压应力的效果，能够对龟裂的扩展进行抑制，因此，被覆切削工具的耐缺损性提高。这些效果相互配合，使得本实施方式的被覆切削工具成为提高了耐磨性以及耐缺损性并且工具寿命较长的被覆切削工具。

[0038] 本实施方式的被覆切削工具包含基材和形成于该基材的表面的被覆层。本实施方式使用的基材只要能被用作被覆切削工具的基材，就没有特别的限定。作为基材的例子，可列举硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼烧结体、金刚石烧结体、以及高速钢。在它们当中，如果基材为选自由硬质合金、金属陶瓷、陶瓷以及立方氮化硼烧结体组成的群组中的一种以上，则耐缺损性更加优异，故进一步优选。

[0039] 在本实施方式的被覆切削工具中，如果被覆层整体的平均厚度为1.0μm以上，则耐磨性趋于进一步提高。另一方面，在本实施方式的被覆切削工具中，如果被覆层整体的平均厚度为6.0μm以下，则耐缺损性趋于进一步提高。因此，被覆层整体的平均厚度优选为1.0μm以上6.0μm以下。其中，从与上述相同的观点出发，被覆层整体的平均厚度如果为2.0μm以上6.0μm以下，则更优选，如果为3.0μm以上5.5μm以下，则进一步优选。

[0040] [第1复合氮化物层]

[0041] 在本实施方式的被覆切削工具中，被覆层具有第1复合氮化物层，该第1复合氮化物层含有具有以下述式(1)表示的组成的化合物。

[0042] (AlxCr1-x)N  (1)

[0043] (式(1)中，x表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦x≦0.90。)

[0044] 对于形成被覆层的第1复合氮化物层，如果其包含的化合物的组成(AlxCr1-x)N中的x为0.75以上0.90以下，则由于其与第2复合氮化物层的粘着性优异，因此被覆切削工具的耐缺损性提高。此外，通过对第1复合氮化物层中的化合物的组成进行如上调整，能够对第2复合氮化物层的取向(比I(111)/I(200))进行控制。

[0045] 此外，在本实施方式中，在将各复合氮化物层的组成表示为(Al0.80Cr0.20)N的情况下，意味着Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比为0.80，Cr元素相对于Al元素和Cr元素的总量的原子比为0.20。即，意味着Al元素的量相对于Al元素与Cr元素的总量为80原子％，Cr元素的量相对于Al元素和Cr元素的总量为20原子％。

[0046] 此外，在本实施方式的被覆切削工具中，构成第1复合氮化物层的粒子的平均粒径不足100nm。如果构成第1复合氮化物层的粒子的平均粒径不足100nm，则能够抑制第2复合氮化物层的压应力变高，因此被覆切削工具的耐缺损性提高。从相同的观点出发，构成第1复合氮化物层的粒子的平均粒径优选为不足50nm。构成第1复合氮化物层的粒子的平均粒径的下限没有特别的限定，例如为10nm。

[0047] 进而，在本实施方式的被覆切削工具中，第1复合氮化物层的平均厚度为0.1μm以上1.0μm以下。如果第1复合氮化物层的平均厚度为0.1μm以上，则由于第1复合氮化物层能够更加充分地覆盖基材的表面，因此，能够更加有效并可靠地得到因被覆切削工具具有第1复合氮化物层而产生的效果。另一方面，如果第1复合氮化物层的平均厚度为1.0μm以下，则能够提高被覆切削工具的耐磨性。

[0048] [第2复合氮化物层]

[0049] 在本实施方式的被覆切削工具中，被覆层具有第2复合氮化物层，该第2复合氮化物层含有具有以下述式(2)表示的组成的化合物。

[0050] (AlyCr1-y)N  (2)

[0051] (式(2)中，y表示Al元素相对于Al元素与Cr元素的总量的原子比，并满足0.75≦y≦0.90。)

[0052] 对于形成被覆层的第2复合氮化物层，如果其包含的化合物的组成(AlyCr1-y)N中的y为0.75以上，则耐热性提高。其结果为，即使在高速加工或载荷较大的加工等切削温度较高的加工中也能够抑制反应磨损，因此，被覆切削工具的耐磨性提高。另一方面，如果第2复合氮化物层所包含的化合物的组成(AlyCr1-y)N中的y为0.90以下，则由于因含有Cr而引起的第2复合氮化物层的高温强度的提高或对形成六方晶的抑制，被覆切削工具的耐磨性提高。

[0053] 此外，在本实施方式的被覆切削工具中，第2复合氮化物层的平均厚度为0.5μm以上5.0μm以下。如果第2复合氮化物层的平均厚度为0.5μm以上，则能够更加有效并可靠地得到因被覆切削工具具有第2复合氮化物层而产生的效果。另一方面，如果第2复合氮化物层的平均厚度为5.0μm以下，则能够抑制压应力变高，因此，被覆切削工具的耐缺损性提高。

[0054] 此外，在本实施方式的被覆切削工具中，作为第2复合氮化物层的晶系，有立方晶，并且X射线衍射分析中的第2复合氮化物层的(111)面的峰强度I(111)相对于第2复合氮化物层的(200)面的峰强度I(200)的比I(111)/I(200)为1.0以上。作为第2复合氮化物层的晶系，有立方晶，并且X射线衍射分析中的第2复合氮化物层的(111)面的峰强度I(111)相对于第2复合氮化物层的(200)面的峰强度I(200)的比I(111)/I(200)为1.0以上，这是表示第2复合氮化物层更沿立方晶(111)面取向。如果第2复合氮化物层像这样更沿立方晶(111)面取向，则容易成为最密排面，因此，不易发生畸变。由此，第2复合氮化物层的硬度变高，被覆切削工具的耐磨性提高。I(111)/I(200)的上限没有特别的限定，例如为5.0。

[0055] 第2复合氮化物层的各晶面的峰强度可通过使用市售的X射线衍射装置来进行测定。例如，如果使用株式会社リガク制造的型号为RINT TTRIII的X射线衍射装置，在下列条件下进行使用Cu-Kα射线的2θ/θ聚焦方法光学系统的X射线衍射测定，则可测得各晶面的峰强度。上述条件为：输出功率：50kV、250mA，入射侧梭拉狭缝：5°，发散纵狭缝：2/3°，发散纵向限位狭缝：5mm，散射狭缝：2/3°，受光侧梭拉狭缝：5°，受光狭缝：0.3mm，BENT单色器，受光单色狭缝：0.8mm，取样宽度：0.01°，扫描速度：4°/分，2θ测定范围：20～50°。在根据X射线衍射图谱求取各晶面的峰强度时，也可使用X射线衍射装置附带的分析软件。在分析软件中，可通过采用三次样条逼近(cubic spline)进行背景处理以及除去Kα2峰，并使用Pearson-VII函数进行峰形拟合，从而求出各峰强度。应予说明，在于第2复合氮化物层与基材之间形成有各种层的情况下，为了不受这些层的影响，可通过薄膜X射线衍射法对各峰强度进行测定。此外，在于第2复合氮化物层的与基材侧相反的一侧形成有各种层的情况下，可通过抛光(buffing)除去各种层，然后，进行X射线衍射测定即可。

[0056] 此外，在本实施方式的被覆切削工具中，构成第2复合氮化物层的粒子为具有2.0以上的纵横比的柱状晶。如果构成第2复合氮化物层的粒子为具有2.0以上的纵横比的柱状晶，则能够抑制该粒子的脱落，因而，能够长时间发挥因具有第2复合氮化物层而产生的效果。由此，被覆切削工具的耐磨性以及耐缺损性提高。应予说明，纵横比是指将构成第2复合氮化物层的粒子的最长轴除以最短轴所得到的值，纵横比越接近1，越表示粒子为等轴晶粒。构成第2复合氮化物层的粒子的纵横比的上限没有特别的限定，例如为5.5。

[0057] 此外，在本实施方式的被覆切削工具中，构成第2复合氮化物层的粒子的平均粒径为100nm以上。如果构成第2复合氮化物层的粒子的平均粒径为100nm以上，则能够进一步抑制粒子的脱落，因此，被覆切削工具的耐磨性提高。构成第2复合氮化物层的粒子的平均粒径的上限没有特别的限定，例如为200nm。

[0058] 应予说明，在本实施方式中，对于构成复合氮化物层的粒子的形状、纵横比以及平均粒径，可通过使用扫描电子显微镜(SEM)或场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等附带的电子背散射衍射装置(EBSD)对被覆切削工具的剖面组织进行观察而测定，粒子的晶系可通过X射线衍射测定来确定。具体而言，例如，首先，沿与基材的表面正交或大致正交的方向对被覆切削工具进行镜面研磨，得到剖面组织。作为得到被覆切削工具的剖面组织的方法，没有特别的限定，例如，可列举使用金刚石研磨膏或胶态二氧化硅(colloidal silica)进行研磨的方法、或离子铣削。接着，将具有被覆切削工具的剖面组织的试样置于FE-SEM，以70度的入射角度、15kV的加速电压以及0.5nA的照射电流对试样的剖面组织照射电子束。优选为通过EBSD，以300μm2的测定范围、0.1μm的步长对被覆切削工具的后刀面中的剖面组织进行测定。此时，将取向差为5°以上的边界看作晶界，将被该晶界包围的区域设为粒子。此外，在此，粒径是指在构成各层的粒子中与基材的表面平行的方向的轴的值。对于各复合氮化物层，可求出以上述方式指定的各粒子的形状、晶系、纵横比以及平均粒径。

[0059] 进而，在本实施方式的被覆切削工具中，第2复合氮化物层的残余应力为-10.0GPa以上-2.0GPa以下。如果第2复合氮化物层的残余应力为-10.0GPa以上，则能够在形成被覆层后抑制发生龟裂，因此，被覆切削工具的耐缺损性提高。另一方面，如果第2复合氮化物层的残余应力为-2.0GPa以下，则通过具有压应力的效果，能够对龟裂的扩展进行抑制，因此，被覆切削工具的耐缺损性提高。

[0060] 上述残余应力是指被覆层中残留的内部应力(固有应变)，一般将以“-”(负)的数值表示的应力称为压应力，将以“+”(正)的数值表示的应力称为拉应力。在本实施方式中，在表示残余应力的大小时，“+”(正)的数值越大，表示残余应力越大，此外，“-”(负)的数值越大，表示残余应力越小。

[0061] 应予说明，上述残余应力可通过使用了X射线衍射装置的sin2ψ法进行测定。而且，对于这样的残余应力，可通过上述sin2ψ法对与切削相关的部位所包含的任意3点(各点优选选择彼此相距0.5mm以上的距离，以能够代表该部位的应力。)的应力进行测定，并通过求其平均值来测定残余应力。

[0062] 图1为表示本实施方式的被覆切削工具的一个例子的模式剖面图。被覆切削工具5具备基材1、和形成于该基材1的表面上的被覆层4，进而，被覆层4具备形成于基材1的表面上的第1复合氮化物层2、和形成于第1复合氮化物层2的与基材1相反的一侧的表面上的第2复合氮化物层3。

[0063] 在本实施方式的被覆切削工具中，被覆层优选具有第1复合氮化物层与第2复合氮化物层重复2次以上交替形成的交替层叠结构。在本实施方式的被覆切削工具中，如果被覆层具有第1复合氮化物层与第2复合氮化物层重复2次以上交替形成的交替层叠结构，则能够抑制压应力变高，因此，耐缺损性趋于提高，此外，由于能够使被覆层整体增厚，因此，耐磨损性趋于进一步提高。

[0064] 应予说明，在本实施方式中，在第1复合氮化物层和第2复合氮化物层各形成一层的情况下，“重复次数”为1次。

[0065] 本实施方式使用的被覆层可仅由各复合氮化物层构成，但优选为在基材与复合氮化物层之间(即，第1复合氮化物层的下层)具有下部层。由此，基材与复合氮化物层的粘着性进一步提高。其中，从与上述相同的观点出发，如果下部层包含由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、与选自C、N、O以及B所组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则为优选，其中，从与上述相同的观点出发，如果下部层包含由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、和选自C、N、O以及B所组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则为优选，如果包含由选自Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、与选自C、N、O以及B所组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则更优选，如果包含由选自Ti、Ta、Cr、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、与N组成的化合物，则进一步优选。此外，下部层可为单层，也可为两层以上的多层。

[0066] 在本实施方式中，如果下部层的平均厚度为0.1μm以上3.5μm以下，则基材与被覆层的粘着性趋于进一步提高，故优选。从相同的观点出发，下部层的平均厚度如果为0.2μm以上3.0μm以下，则更优选，如果为0.3μm以上2.5μm以下，则进一步优选。

[0067] 本实施方式使用的被覆层也可在复合氮化物层的与基材相反的一侧(即，第2复合氮化物层的上层)、优选为在第2复合氮化物层的表面具有上部层。上部层如果包含由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、与选自C、N、O以及B所组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则耐磨性更加优异，故进一步优选。此外，从与上述相同的观点出发，上部层如果包含由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、与选自C、N、O以及B所组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则优选，如果包含由选自Ti、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、与选自C、N、O以及B所组成的群组中的至少一种元素组成的化合物，则更优选，如果包含由选自Ti、Nb、Ta、Cr、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、与N组成的化合物，则进一步优选。此外，上部层可为单层，也可为两层以上的多层。

[0068] 在本实施方式中，如果上部层的平均厚度为0.1μm以上3.5μm以下，则显示出耐磨性更优异的倾向，故优选。从相同的观点出发，上部层的平均厚度如果为0.2μm以上3.0μm以下，则更优选，如果为0.3μm以上2.5μm以下，则进一步优选。

[0069] 本实施方式的被覆切削工具中的被覆层的制造方法没有特别的限定，例如，可列举离子镀法、电弧离子镀法、溅射法以及离子混合法等物理气相沉积法。如果使用物理气相沉积法形成被覆层，则能够形成锐边(sharp edge)，故优选。其中，电弧离子镀法使被覆层与基材的粘着性更加优异，故更优选。

[0070] 下面使用具体例对本实施方式的被覆切削工具的制造方法进行说明。应予说明，本实施方式的被覆切削工具的制造方法只要能够实现该被覆切削工具的结构，就没有特别的限定。

[0071] 首先，将加工为工具形状的基材收容于物理气相沉积装置的反应容器内，并将金属蒸发源设置于反应容器内。然后，对反应容器内进行抽真空直至其压力达到1.0×10-2Pa以下的真空，并通过反应容器内的加热器将基材加热至其温度为200℃～700℃。加热后，向反应容器内导入Ar气，使反应容器内的压力为0.5Pa～5.0Pa。在压力为0.5Pa～5.0Pa的Ar气环境下，对基材施加-500V～-350V的偏压，使40A～50A的电流流过反应容器内的钨丝，并对基材的表面实施利用Ar气的离子轰击处理。在对基材的表面施加离子轰击处理后，对反应容器内进行抽真空直至其压力达到1.0×10-2Pa以下的真空。

[0072] 对于形成本实施方式使用的下部层的情况，将基材加热至其温度达到400℃～600℃。加热后，向反应容器内导入气体，使反应容器内的压力为0.5Pa～5.0Pa。作为气体，例如，在下部层由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、和N组成的化合物构成的情况下，可列举N2气体，在下部层由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y组成的群组中的至少一种元素、和N以及C组成的化合物构成的情况下，可列举N2气体和C2H2气体的混合气体。作为混合气体的体积比例没有特别的限定，例如，也可为N2气体:C2H2气体＝95:5～85:15。接着，对基材施加-80V～-40V的偏压，通过电弧电流100A～200A的电弧放电，使对应各层的金属成分的金属蒸发源蒸发而形成下部层即可。

[0073] 对于形成本实施方式使用的第1复合氮化物层的情况，控制基材使其温度达到200℃～400℃，向反应容器内导入氮气(N2)，将反应容器内的压力设为0.5Pa～4.0Pa。然后，对基材施加-80V～-40V的偏压，通过设为80A～150A的电弧放电，使对应第1复合氮化物层的金属成分的金属蒸发源蒸发而形成第1复合氮化物层即可。

[0074] 对于形成本实施方式使用的第2复合氮化物层的情况，控制基材使其温度达到200℃～400℃。应予说明，如果将该基材的温度设为与形成第1复合氮化物层时的基材的温度相同，则能够连续形成第1复合氮化物层和第2复合氮化物层，故优选。在控制温度后，将N2气体导入反应容器内，使反应容器内的压力为0.5Pa～4.0Pa。接着，对基材施加-200V～-130V的偏压，通过电弧电流80A～150A的电弧放电，使对应第2复合氮化物层的金属成分的金属蒸发源蒸发而形成第2复合氮化物层即可。

[0075] 为了形成第1复合氮化物层与第2复合氮化物层的交替层叠结构，通过电弧放电使2种以上的金属蒸发源在上述条件下交替地蒸发，从而交替地形成各复合氮化物层即可。通过分别调整金属蒸发源的电弧放电时间，能够对构成交替层叠结构的各复合氮化物层的厚度进行控制。

[0076] 为了使构成本实施方式使用的第2复合氮化物层的粒子的纵横比为期望值，在上述形成第2复合氮化物层的过程中，对偏压进行调整、或对第2复合氮化物层所包含的以式(2)表示的化合物中的Al的比例进行调整即可。更具体而言，在形成第2复合氮化物层的过程中，如果施加更高的负的偏压，则纵横比趋于变大。此外，如果使第2复合氮化物层所包含的以式(2)表示的化合物中的Al的比例增加，则纵横比趋于变小。

[0077] 为了使本实施方式使用的第2复合氮化物层中的X射线衍射强度比I(111)/I(200)为指定值，在上述形成第2复合氮化物层的过程中，对基材的温度进行调整、或对反应容器内的压力进行调整、或对电弧电流进行调整即可，此外，在上述形成第1复合氮化物层和/或第2复合氮化物层的过程中，对第1复合氮化物层和/或第2复合氮化物层的厚度进行控制即可。更具体而言，在形成第2复合氮化物层的过程中，如果降低基材的温度、或降低反应容器内的压力，则I(111)/I(200)趋于变大，如果提高电弧电流，则I(111)/I(200)趋于变小。此外，在形成第1复合氮化物层的过程中，如果使第1复合氮化物层的厚度变薄，则I(111)/I(200)趋于变大，此外，在形成第1复合氮化物层和第2复合氮化物层的过程中，如果增加第1复合氮化物层的厚度、且增加第2复合氮化物层的厚度，则(200)面优先生长，I(111)/I(200)趋于变小。

[0078] 为了使本实施方式使用的第2复合氮化物层中的残余应力为指定值，在上述形成第2复合氮化物层的过程中，对基材的温度进行调整、或对偏压进行调整、或对第2复合氮化物层所包含的以式(2)表示的化合物中的Al的比例进行调整即可，此外，在上述形成第1复合氮化物层和/或第2复合氮化物层的过程中，对第1复合氮化物层和/或第2复合氮化物层的厚度进行控制即可。更具体而言，在形成第2复合氮化物层的过程中，如果降低基材的温度、或施加更高的负的偏压、或使第2复合氮化物层所包含的以式(2)表示的化合物中的Al的比例增加，则第2复合氮化物层中的残余应力趋于变小。此外，在形成第1复合氮化物层的过程中，如果增加第1复合氮化物层的厚度，则第2复合氮化物层中的残余应力趋于变小，此外，在形成第2复合氮化物层的过程中，如果增加第2复合氮化物层的厚度，则第2复合氮化物层中的残余应力趋于变小。

[0079] 为了使构成本实施方式使用的各复合氮化物层的粒子的平均粒径为期望值，在上述形成复合氮化物层的过程中，对偏压进行调整即可。越施加负的偏压，则各复合氮化物层的平均粒径趋于变大。因此，通过调整偏压，能够对各复合氮化物层的平均粒径进行控制。

[0080] 对于形成本实施方式使用的上部层的情况，通过与上述下部层相同的制造条件来形成即可。即，首先，将基材加热至其温度达到400℃～600℃。加热后，向反应容器内导入气体，使反应容器内的压力为0.5Pa～5.0Pa。作为气体，例如，在上部层由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、和N组成的化合物构成的情况下，可列举N2气体，在上部层由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si以及Y所组成的群组中的至少一种元素、和N以及C组成的化合物构成的情况下，可列举N2气体和C2H2气体的混合气体。作为混合气体的体积比例没有特别的限定，例如，也可为N2气体:C2H2气体＝95:5～85:15。接着，对基材施加-80V～-40V的偏压，通过电弧电流100A～200A的电弧放电，使对应各层的金属成分的金属蒸发源蒸发而形成上部层即可。

[0081] 构成本实施方式的被覆切削工具中的被覆层的各层的厚度可通过使用光学显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)、透射型电子显微镜(TEM)等从被覆切削工具的剖面组织进行测定。应予说明，对于本实施方式的被覆切削工具中的各层的平均厚度，可从与金属蒸发源相对的面的刀头棱线部朝向该面的中心部50μm的位置附近中的3处以上的剖面，对各层的厚度进行测定，并计算其平均值(算术平均值)，从而求得各层的平均厚度。

[0082] 此外，构成本实施方式的被覆切削工具中的被覆层的各层的组成可通过使用能量分散型X射线分析装置(EDS)或波长分散型X射线分析装置(WDS)等从本实施方式的被覆切削工具的剖面组织来进行测定。

[0083] 认为本实施方式的被覆切削工具至少由于耐磨性以及耐缺损性优异，因此将发挥能够与以往相比延长工作寿命的效果(但是，可延长工作寿命的主要原因不限定于上述原因)。作为本实施方式的被覆切削工具的种类，具体而言，可列举用于铣削加工或车削加工的刀头更换型切削刀片、钻头以及立铣刀等。

[0084] [实施例]

[0085] 下面，通过实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限定于这些实施例。

[0086] (实施例1)

[0087] 作为基材，准备LNMU0303ZER-MJ的刀片(株式会社タンガロイ制造，具有89.8％WC-9.8％Co-0.3％Cr3C2(质量％)的组成的硬质合金)。在电弧离子镀装置的反应容器内，配置金属蒸发源以形成表1以及表2所示的各层组成。将准备好的基材固定于反应容器内的旋转工作台的固定配件上。

[0088] 然后，对反应容器内进行抽真空直至其压力达到5.0×10-3Pa以下的真空。抽真空后，通过反应容器内的加热器，将基材加热至其温度达到450℃。加热后，向反应容器内导入Ar气体使其压力变为2.7Pa。

[0089] 在压力为2.7Pa的Ar气体环境下，对基材施加-400V的偏压，并使40A的电流流过反应容器内的钨丝，对基材的表面施加30分钟的基于Ar气体的离子轰击处理。在离子轰击处理完毕后，对反应容器内进行抽真空至其压力达到5.0×10-3Pa以下的真空。

[0090] 对于发明品1～15，抽真空后，控制基材使其温度变为表3以及表4所示的温度(开始成膜时的温度)，将氮气(N2)导入反应容器内，并将反应容器内调整为表3以及表4所示的压力。然后，对基材施加表3以及表4所示的偏压，通过表3以及表4所示的电弧电流的电弧放电，使表1所示组成的第1复合氮化物层与第2复合氮化物层的金属蒸发源按此顺序交替地蒸发，从而使第1复合氮化物层和第2复合氮化物层按此顺序交替地形成于基材的表面。此时，控制为表3以及表4所示的反应容器内的压力。此外，调整控制各自的电弧放电时间，使第1复合氮化物层的厚度和第2复合氮化物层的厚度达到表1所示厚度。

[0091] 对于比较品1以及4，抽真空后，控制基材使其温度变为表6所示的温度(开始成膜时的温度)，将氮气(N2)导入反应容器内，并将反应容器内调整为表6所示的压力。然后，对基材施加表6所示的偏压，通过表6所示的电弧电流的电弧放电，使表2所示组成的金属蒸发源蒸发，从而在基材的表面形成具有表2所示厚度的单层(B层)。

[0092] 对于比较品2、3、5～10，抽真空后，控制基材使其温度变为表5以及表6所示的温度(开始成膜时的温度)，将氮气(N2)导入反应容器内，并将反应容器内调整为表5以及表6所示的压力。然后，对基材施加表5以及表6所示的偏压，通过表5以及表6所示的电弧电流的电弧放电，使表2所示组成的A层与B层的金属蒸发源按此顺序交替地蒸发，从而使A层和B层按此顺序交替地形成于基材的表面。此时，控制为表5以及表6所示的反应容器内的压力。此外，调整控制各自的电弧放电时间，使A层的厚度以及B层的厚度变为表2所示的厚度。

[0093] 在基材的表面形成各层直至达到表1以及表2所示的指定的平均厚度，然后，切断加热器的电源，在试样温度达到100℃以下后，从反应容器内取出试样。

[0094] [表1]

[0095]

[0096] [表2]

[0097]

[0098] *表中的比较品1以及4的A层的栏中的“-”表示没有形成A层。

[0099] [表3]

[0100]

[0101] [表4]

[0102]

[0103] [表5]

[0104]

[0105] *表中的比较品1以及4的栏中的“-”表示没有形成A层。

[0106] [表6]

[0107]

[0108] 对于得到的试样的各层的平均厚度，通过从被覆切削工具的与金属蒸发源相对的面的刀头棱线部朝向该面的中心部50μm的位置附近中，对3处的剖面进行TEM观察来测定各层的厚度，并计算其平均值(算术平均值)而求得。将这些结果也一并示于表1以及表2。

[0109] 对于得到的试样的各层的组成，在从被覆切削工具的与金属蒸发源相对的面的刀头棱线部朝向中心部50μm为止的位置附近的剖面中，使用TEM附带的EDS进行测定。将这些结果也一并示于表1以及表2。应予说明，表1以及表2的各层的金属元素的组成比表示构成各层的金属化合物中的各金属元素相对于金属元素整体的原子比。

[0110] [粒子的形状、晶系、纵横比以及平均粒径]

[0111] 得到的试样的第2复合氮化物层以及B层中的粒子的形状、纵横比以及平均粒径使用FE-SEM附带的EBSD进行测定，粒子的晶系通过X射线衍射测定进行确认。具体而言，在使用金刚石研磨膏对被覆切削工具进行研磨后，使用胶态二氧化硅进行精磨，而得到被覆切削工具的剖面组织。将具有被覆切削工具的剖面组织的试样置于FE-SEM，以70度的入射角度、15kV的加速电压以及0.5nA照射电流对试样的剖面组织照射电子束。通过EBSD，以测定范围为300μm2的范围、0.1μm的步长对被覆切削工具的后刀面中的剖面组织进行测定。此时，以取向差为5°以上的边界作为晶界，将被该晶界包围的区域作为粒子。此外，在此，粒径是指在构成各层的粒子中与基材的表面平行的方向的轴的值。对于第2复合氮化物层以及B层，分别求出特定的各粒子的形状、晶系、纵横比以及平均粒径。将其结果示于表7以及表8。

[0112] 此外，对于得到的试样的第1复合氮化物层以及A层，以与上述相同的方式，求出特定的各粒子的平均粒径。将其结果示于表7以及表8。

[0113] [I(111)/I(200)]

[0114] 对于得到的试样的第2复合氮化物层以及B层中的比I(111)/I(200)，使用株式会社リガク制造的X射线衍射装置型号：RINT TTRIII进行测定。具体而言，在以下条件下对第2复合氮化物层以及B层的(200)面的峰强度I(200)、及第2复合氮化物层以及B层的(111)面的峰强度I(111)进行利用Cu-Kα射线的2θ/θ聚焦方法光学系统的X射线衍射测定，由此，算出比I(111)/I(200)：输出功率：50kV、250mA，入射侧梭拉狭缝：5°，发散纵狭缝：2/3°，发散纵向限位狭缝：5mm，散射狭缝：2/3°，受光侧梭拉狭缝：5°，受光狭缝：0.3mm，BENT单色器，受光单色狭缝：0.8mm，取样宽度：0.01°，扫描速度：4°/分，2θ测定范围：20～50°。将其结果示于表7以及表8。

[0115] [残余应力]

[0116] 对于得到的试样，通过使用了X射线衍射装置的sin2ψ法，对第2复合氮化物层以及B层的残余应力进行测定。对于残余应力，测定与切削相关的部位所包含的任意3点的应力，将其平均值(算术平均值)作为第2复合氮化物层或B层的残余应力。将其结果示于表7以及表8。

[0117] [表7]

[0118]

[0119] [表8]

[0120]

[0121] *表中的比较品1以及4的栏中的“-”表示没有形成A层。

[0122] 使用得到的试样进行以下的切削试验并进行评价。

[0123] [切削试验]

[0124] 被切削材料：S55C，

[0125] 被切削材料形状：200mm×150mm×70mm的板，

[0126] 切削速度：200m/分钟，

[0127] 每刃进给量：1.0mm/tooth，

[0128] 切削深度：0.6mm，

[0129] 切削宽度：15mm

[0130] 冷却剂：使用

[0131] 评价项目：以试样发生缺损(试样的切削刃部出现缺口)时、或后刀面磨损宽度达到0.20mm时作为工具寿命，测定到达工具寿命为止的加工时间。此外，使用SEM分别观察加工时间为10分钟时和到达工具寿命时的损伤形态。应予说明，加工时间为10分钟时的损伤形态为“崩刃”意味着这是可继续加工的程度的缺口。此外，加工时间较长意味着耐缺损性以及耐磨性优异。将得到的评价的结果示于表9以及表10。

[0132] [表9]

[0133]

[0134] [表10]

[0135]

[0136] 根据表9以及表10所示的结果，发明品的加工时间为100分钟以上，长于所有的比较品的加工时间。

[0137] 根据以上的结果可知，通过提高耐磨性以及耐缺损性，发明品的工具寿命变长。

[0138] (产业上的可利用性)

[0139] 本发明的被覆切削工具由于耐磨性以及耐缺损性优异，与以往相比能够延长工具寿命，因此，在该点上产业上的可利用性较高。

[0140] 符号说明

[0141] 1…基材、2…第1复合氮化物层、3…第2复合氮化物层、4…被覆层、5…被覆切削工具。