CN112368094B - 表面被覆切削工具及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种表面被覆切削工具，包括基材和设置在基材的表面上的膜，其中：膜包括设置在基材上的第一交替层和设置在第一交替层上的第二交替层；第一交替层包括A层和B层；第二交替层包括C层和D层；一个以上的A层和B层以交替的方式层叠；一个以上的C层和D层以交替的方式层叠；A层包含Al_aCr_bM1_(1‑a‑b)的氮化物或碳氮化物；B层包含Al_cTi_dM2_(1‑c‑d)的氮化物或碳氮化物；C层包含Ti_eSi_fM3_(1‑e‑f)的氮化物或碳氮化物；并且D层包含Ti_gSi_hM4_(1‑g‑h)的氮化物或碳氮化物。

Description

表面被覆切削工具及其制造方法

技术领域

本公开涉及表面被覆切削工具以及制造表面被覆切削工具的方法。本申请要求基于在2018年6月15日提交的日本专利申请No.2018-114267的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

背景技术

切削工具的近期趋势如下：(1)考虑到全球环境保护，需要不采用切削液的干式加工；(2)使用各种类型的工件；以及(3)切削速度变快，以进一步提高切削效率。在这种情况下，在切削期间切削工具的切削刃温度趋于越来越高。这导致切削工具的寿命缩短，其结果是切削工具的材料所需的特性变得越来越严苛。同时，在诸如精加工之类的重视工件的精加工面质量和尺寸的加工中，切削工具的切削刃质量的劣化会影响切削性能。切削刃质量劣化的实例包括：被覆切削工具的基材的覆膜的崩裂；覆膜的剥落等。因此，为了抑制覆膜的崩裂和覆膜的剥落，已经采取了各种措施。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.07-310174

专利文献2：日本专利特开No.2005-305576

专利文献3：WO 2006/070730

专利文献4：日本专利特开No.2017-177239

发明内容

根据本公开的一个实施方案的表面被覆切削工具为包括基材和设置在基材的表面上的覆膜的表面被覆切削工具，其中

覆膜包括设置在基材上的第一交替层和设置在第一交替层上的第二交替层，

第一交替层包括A层和B层，

第二交替层包括C层和D层，

一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠，

一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠，

一个或多个A层各自由Al_aCr_bM1_(1-a-b)的氮化物或碳氮化物构成，并且A层中金属原子各自的原子比满足0.5≤a≤0.9，0＜b≤0.4和0≤(1-a-b)≤0.1，

一个或多个B层各自由Al_cTi_dM2_(1-c-d)的氮化物或碳氮化物构成，并且B层中金属原子各自的原子比满足0.3≤c≤0.7、0.3≤d≤0.7和0≤(1-c-d)≤0.1，

一个或多个C层各自由Ti_eSi_fM3_(1-e-f)的氮化物或碳氮化物构成，并且C层中金属原子各自的原子比满足0.75≤e≤0.99、0.01≤f≤0.2和0≤(1-e-f)≤0.1，

一个或多个D层各自由Ti_gSi_hM4_(1-g-h)的氮化物或碳氮化物构成，并且D层中金属原子各自的原子比满足0.8≤g≤0.99、0.01≤h≤0.2和0≤(1-g-h)≤0.1，

C层中Ti的原子比e和D层中Ti的原子比g满足0.05≤|g-e|≤0.2，

C层中Si的原子比f和D层中Si的原子比h满足0.05≤|h-f|≤0.2，

M1和M2各自独立地为选自由Si和B组成的组中的一种以上的元素，并且

M3和M4各自独立地为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素。

根据本公开的一个实施方案的制造表面被覆切削工具的方法为制造上述表面被覆切削工具的方法，该方法包括：

准备基材；以及

通过使用物理气相沉积法在基材上交替地层叠一个或多个A层和一个或多个B层，从而形成第一交替层；以及

通过使用物理气相沉积法在第一交替层上交替地层叠一个或多个C层和一个或多个D层，从而形成第二交替层。

附图说明

图1为根据本实施方案的一种形式的表面被覆切削工具的示意性截面图。

图2为根据本实施方案的另一形式的表面被覆切削工具的示意性截面图。

图3为在根据本实施方案的表面被覆切削工具的制造方法中使用的成膜装置的示意性截面图。

图4为在根据本实施方案的表面被覆切削工具的制造方法中使用的成膜装置的示意性平面图。

具体实施方式

[本公开要解决的问题]

日本专利特开No.07-310174(专利文献1)公开了一种切削工具，其中切削工具、耐磨工具等的诸如WC基硬质合金、金属陶瓷或高速钢之类的硬质基材的表面被覆有作为硬质覆层的AlTiSi系膜，以改善耐磨性和表面保护功能。AlTiSi系膜的实例包括(Al_xTi_1-x-ySi_y)(C_zN_1-z)(其中0.05≤x≤0.75，0.01≤y≤0.1，并且0.6≤z≤1)。

专利文献1中描述的切削工具具有高硬度和优异的抗氧化性，但是较脆，并且倾向于易于崩裂。

另一方面，例如，在日本专利特开No.2005-305576(专利文献2)公开的切削工具中，基材的表面被覆有耐磨性覆膜，并且该耐磨性覆膜的表面被覆有耐崩裂性覆膜。耐磨性覆膜主要由Ti_1-xAl_x(其中0.2≤x≤0.7)的碳化物或碳氮化物构成。耐崩裂性覆膜由Al_{1-a- b}Cr_aV_b(其中0≤a≤0.4，0≤b≤0.4，并且a+b≤0.4)的氮化物或碳氮化物中的一者以上构成。以这种方式，抑制了在切削的初期切削刃的崩裂(或破损)，即基材露出的发生，从而延长了工具寿命。

然而，在专利文献2描述的切削工具中，例如，当切削诸如不锈钢之类的可能与切削刃熔接的材料时，在切削初期，作为外层的耐崩裂层和作为下层的耐磨层之间的密着性低，其结果是覆膜趋于剥落。因此，在抑制覆膜的崩裂方面存在改进的空间。

同时，在WO 2006/070730(专利文献3)描述的切削工具中，为了提高耐磨性和耐崩裂性，覆层包括一个以上的A层和一个以上的B层交替层叠的交替层。各A层具有不同于各B层的如压缩残余应力和硬度等的特性。因此，整体覆层的耐磨性和韧性提高。

但是，在专利文献3描述的切削工具中，例如，在可能发生切削工具的切削刃熔接以及由于熔接引起的覆膜剥落的加工期间，例如难切削材料的加工期间，在切削初期覆层与工件反应，其结果是趋于在具有不同组成的A层和B层之间产生裂纹。因此，由于覆膜崩裂而发生层的剥落，其结果是切削工具趋于具有较短的寿命。

在日本专利特开No.2017-177239(专利文献4)描述的切削工具中，为了提高耐磨性和耐崩裂性，覆膜包括这样的覆层，在该覆层中，具有优异的耐崩裂性的交替层B层叠在具有优异的耐磨性的交替层A的顶部，从而提高了整体覆膜的耐磨性和耐崩裂性。

然而，在专利文献4描述的切削工具中，在诸如不锈钢或难切削材料的加工之类的切削刃为高温的加工条件下，作为上层的交替层B的耐热性趋于下降。因此，覆膜产生氧化磨损，其结果是切削工具趋于具有较短的寿命。

鉴于上述情况做出本公开，并且本公开的目的在于提供具有优异的耐崩裂性和优异的耐磨性的表面被覆切削工具。

[本公开的有利效果]

根据本公开，可以提供具有优异的耐崩裂性和优异的耐磨性的表面被覆切削工具。

[实施方案的描述]

首先，列举并描述本发明的实施方案。

[1]根据本公开的一个实施方案的表面被覆切削工具为包括基材和设置在基材的表面上的覆膜的表面被覆切削工具，其中

覆膜包括设置在基材上的第一交替层和设置在第一交替层上的第二交替层，

第一交替层包括A层和B层，

第二交替层包括C层和D层，

一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠，

一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠，

一个或多个A层各自由Al_aCr_bM1_(1-a-b)的氮化物或碳氮化物构成，并且A层中金属原子各自的原子比满足0.5≤a≤0.9，0＜b≤0.4和0≤(1-a-b)≤0.1，

一个或多个B层各自由Al_cTi_dM2_(1-c-d)的氮化物或碳氮化物构成，并且B层中金属原子各自的原子比满足0.3≤c≤0.7、0.3≤d≤0.7和0≤(1-c-d)≤0.1，

一个或多个C层各自由Ti_eSi_fM3_(1-e-f)的氮化物或碳氮化物构成，并且C层中金属原子各自的原子比满足0.75≤e≤0.99、0.01≤f≤0.2和0≤(1-e-f)≤0.1，

一个或多个D层各自由Ti_gSi_hM4_(1-g-h)的氮化物或碳氮化物构成，并且D层中金属原子各自的原子比满足0.8≤g≤0.99、0.01≤h≤0.2和0≤(1-g-h)≤0.1，

C层中Ti的原子比e和D层中Ti的原子比g满足0.05≤|g-e|≤0.2，

C层中Si的原子比f和D层中Si的原子比h满足0.05≤|h-f|≤0.2，

M1和M2各自独立地为选自由Si和B组成的组中的一种以上的元素，并且

M3和M4各自独立地为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素。具有这种构造的表面被覆切削工具可表现出优异的耐崩裂性和耐磨性。

[2]覆膜还包括位于第一交替层和第二交替层之间的中间层，并且

中间层为A层和C层的交替层、A和D层的交替层、B层和C层的交替层或B层和D层的交替层。因此，可以表现出更优异的耐崩裂性和耐磨性。

[3]第一交替层的最上层为B层。因此，第一交替层和第二交替层或中间层之间的密着性可以更强。

[4]第一交替层的最下层为A层或B层。因此，可以进一步抑制覆膜的剥落。

[5]第一交替层中的A层的厚度λa为0.005μm以上2μm以下，

第一交替层中的B层的厚度λb为0.002μm以上2μm以下，并且

第一交替层中的A层的厚度与第一交替层中的B层的厚度的比率λa/λb满足1≤λa/λb≤5。因此，覆膜的抗氧化性可以提高，并且覆膜可以具有高硬度。

[6]第二交替层中的C层的厚度λc为0.005μm以上2μm以下，

第二交替层中的D层的厚度λd为0.001μm以上2μm以下，并且

第二交替层中的C层的厚度与第二交替层中的D层的厚度的比率λc/λd满足1≤λc/λd≤5。因此，可以更加抑制覆膜中裂纹的蔓延。

[7]覆膜的整体厚度为0.5μm以上15μm以下。因此，覆膜可具有优异的耐崩裂性，因此延长了工具寿命。

[8]覆膜还包括位于基材和第一交替层之间的密着层，

密着层的厚度为0.5nm以上20nm以下，并且

密着层包含含有一种以上的第一元素、一种以上的第二元素和一种以上的第三元素的碳化物、氮化物或碳氮化物，一种以上的第一元素选自由Cr、Ti、Zr和Nb组成的组，一种以上的第二元素选自基材的元素，一种以上的第三元素选自第一交替层或第二交替层的元素。因此，可提高覆膜和基材之间的密着性。

[9]一种以上的第二元素至少包括W。因此可以提高覆膜和基材之间的密着性。

[10]基材包含含有WC的硬质颗粒和用于使硬质颗粒彼此结合的结合相，

结合相包含Co，

密着层包含含有W、Cr、Ti、Al和M5的碳化物、氮化物或碳氮化物，并且

M5为选自由除W、Cr和Ti之外的元素周期表中的第4族元素、第5族元素、第6族元素、Si和B组成的组中的一种以上的元素。因此，可进一步提高覆膜和基材之间的密着性。

[11]第一交替层包括立方晶体结构，并且第二交替层包括立方晶体结构。因此，可以提高覆膜的硬度。

[12]根据本公开的一个实施方案的制造表面被覆切削工具的方法为制造上述表面被覆切削工具的方法，该方法包括：

准备基材；以及

通过使用物理气相沉积法在基材上交替地层叠一个或多个A层和一个或多个B层，从而形成第一交替层；以及

通过使用物理气相沉积法在第一交替层上交替地层叠一个或多个C层和一个或多个D层，从而形成第二交替层。因此，可制造具有优异的耐崩裂性和耐磨性的表面被覆切削工具。

[13]物理气相沉积法为选自由阴极电弧离子镀法、平衡磁控溅射法和非平衡磁控溅射法组成的组中的至少一者。因此，能够以良好的产率制造具有上述性能的表面被覆切削工具。

[本发明的实施方案的细节]

以下，更详细地描述了本发明的实施方案(以下，称为“本实施方案”)。以下，将参考附图描述实施方案，并且图中相同的附图标记表示相同或相应的部分。

在此，在本说明书中，表述“X至Y”表示下限至上限的范围(即，X以上Y以下)。当未指明X的单位而仅指明Y的单位时，X的单位与Y的单位相同。此外，在本说明书中，当由化学式表示化合物，并且原子比没有特别地限制时，认为包括所有常规已知的原子比。原子比不必仅限于化学计量范围中的原子比。例如，当描述“TiAlN”时，TiAlN中的原子比不限于化学计量组成的原子比，例如Ti:Al:N＝0.5:0.5:1，而是包括所有常规已知的原子比，例如非化学计量组成的原子比，如Ti:Al:N＝0.6:0.5:1。这同样适用于“TiAlN”之外的化合物。在本实施方案中，金属元素和非金属元素不必构成化学计量组成。金属元素的实例包括钛(Ti)、铝(Al)、硅(Si)、钽(Ta)和铬(Cr)。非金属元素的实例包括氮(N)、氧(O)和碳(C)。

根据本实施方案的表面被覆切削工具为包括基材和设置在基材的表面上的覆膜的表面被覆切削工具，其中

覆膜包括设置在基材上的第一交替层和设置在第一交替层上的第二交替层，

第一交替层包括A层和B层，

第二交替层包括C层和D层，

一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠，

一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠，

一个或多个A层各自由Al_aCr_bM1_(1-a-b)的氮化物或碳氮化物构成，并且A层中金属原子各自的原子比满足0.5≤a≤0.9，0＜b≤0.4和0≤(1-a-b)≤0.1，

一个或多个B层各自由Al_cTi_dM2_(1-c-d)的氮化物或碳氮化物构成，并且B层中金属原子各自的原子比满足0.3≤c≤0.7、0.3≤d≤0.7和0≤(1-c-d)≤0.1，

一个或多个C层各自由Ti_eSi_fM3_(1-e-f)的氮化物或碳氮化物构成，并且C层中金属原子各自的原子比满足0.75≤e≤0.99、0.01≤f≤0.2和0≤(1-e-f)≤0.1，

一个或多个D层各自由Ti_gSi_hM4_(1-g-h)的氮化物或碳氮化物构成，并且D层中金属原子各自的原子比满足0.8≤g≤0.99、0.01≤h≤0.2和0≤(1-g-h)≤0.1，

C层中Ti的原子比e和D层中Ti的原子比g满足0.05≤|g-e|≤0.2，

C层中Si的原子比f和D层中Si的原子比h满足0.05≤|h-f|≤0.2，

M1和M2各自独立地为选自由Si和B组成的组中的一种以上的元素，并且

M3和M4各自独立地为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素。

通过上述构成，根据本实施方案的表面被覆切削工具表现出优异的耐崩裂性和耐磨性。因此，该表面被覆切削工具可以承受苛刻的切削条件，并且可以具有优异的切削刃品质。

<表面被覆切削工具>

根据本实施方案的表面被覆切削工具(以下，也简称为“切削工具”)包括基材和设置在基材的表面上的覆膜。具有这种基本构成的表面被覆切削工具的实例包括钻头、端铣刀、钻头用可替换切削刀片、端铣刀用可替换切削刀片、铣削用可替换切削刀片、车削用可替换切削刀片、金属锯、齿轮切削工具、铰刀、丝锥、曲轴销铣削用刀片等。

图1为在本实施方案的一种形式中的表面被覆切削工具的示意性截面图。例如，如图1所示，在本实施方案的一种形式中的表面被覆切削工具1包括基材12和设置在基材12的表面上的覆膜11。

<基材>

对于基材，可以使用任何常规已知的基材。例如，该基材优选包含选自由以下组成的组中的至少一种：硬质合金(例如，碳化钨(WC)基硬质合金、包含WC和Co(钴)的硬质合金、以及包含WC和(例如)Ti(钛)、Ta(钽)和Nb(铌)等的碳氮化物的硬质合金)；金属陶瓷(主要由碳化钛、氮化钛、碳氮化钛等构成)；高速钢；陶瓷(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等)；立方氮化硼烧结体；以及金刚石烧结体。当将WC基硬质合金用作基材时，游离碳和称为“η相”的异常层中的一者或两者可以包含在WC基硬质合金的组织中。

在这些各种类型的基材中，优选选择硬质合金，特别是WC基硬质合金，或者选择金属陶瓷(特别是碳氮化钛基金属陶瓷)。这些基材中的每一种特别是在高温下的硬度和强度之间的平衡是优异的，并且作为用于上述用途中的切削工具的基材具有优异的特性。特别地，当选择WC基硬质合金时，更优选的是：基材包含含有WC的硬质颗粒，并且包含使硬质颗粒彼此结合的结合相；并且结合相包含Co。

此外，当表面被覆切削工具包括下述密着层并且基材包含WC基硬质合金时，考虑到基材和覆膜之间的密着性，更优选的是，在基材的表面中WC占据80％以上的与密着层接触的面积。这些基材各自都可以具有改质表面。例如，具有形成了脱β层的表面的硬质合金不脱离本公开的范围。

应当注意，当切削工具为可替换切削刀片等时，基材包括具有断屑器的形状，或者包括不具有断屑器的形状。对于切削刃的棱线部分的形状，包括以下的形状中的任一者：锐边(前刀面和后刀面彼此相交处的棱)；珩磨(通过使锐边具有曲率而获得的形状)；负刃带(斜削形状)；以及通过结合珩磨和负刃带而获得的形状；等等。

<覆膜>

如图1所示，根据本实施方案的覆膜11包括：设置在基材12上的第一交替层112；以及设置在第一交替层112上的第二交替层113。在此，第一交替层112可设置为与基材12的表面直接接触，或者可隔着下述密着层而设置在基材12上。同样地，第二交替层113可设置为与第一交替层112的表面直接接触，或者可隔着下述中间层而设置在第一交替层上。第一交替层112包括A层和B层。第二交替层113包括C层和D层。一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠。一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠。第一交替层112为由两层以上构成的多层膜，从而特别提供耐磨性，并且在本说明书中可以称为“耐磨层”。此外，由于第二交替层113设置在第一交替层112上，因此第一交替层112在本说明书中可称为“下层”。

第二交替层113是由两层以上构成的多层膜，从而特别提供耐热性，并且在本说明书中可以称为“耐热层”。此外，由于第二交替层113设置在第一交替层112上，因此在本说明书中第二交替层113可称为“上层”。

在本实施方案中，覆膜11被覆基材12。覆膜11优选被覆基材的全部表面。然而，即使当覆膜11未被覆基材12的一部分时，或者即使当覆膜11的各层具有部分不同的层结构时，这些构成也不脱离本公开的范围。

除了第一交替层、第二交替层、下述中间层和下述密着层之外，覆膜还可以包括其他层。例如，覆膜可以包括下底层作为设置成与基材相对的层。下底层的实例可以包括含有覆膜的元素的固溶体层。包括固溶体层可进一步确保覆膜的均匀性。此外，例如，覆膜还可以包括表面保护层作为保护表面的层。应当注意，可以通过公知的形成方法形成这些层。

表面保护层的实例包括α-Al₂O₃层和κ-Al₂O₃层。

在本实施方案中，耐磨性优异的第一交替层和耐热性优异的第二交替层层叠在覆膜中，从而令人满意地消除了第一交替层和第二交替层各自的缺点(例如脆性)，同时维持了第一交替层和第二交替层固有的适当的特性。此外，第一交替层和第二交替层各自具有多层结构，在该多层结构中，两种单元层中的一种单元层的一个或多个层和这两种单元层中的另一种单元层的一个或多个层交替层叠，由此与单独形成任何一种单元层的情况相比，可以显著地提高覆膜的强度。当单独形成任何一种单元层时，随着层厚度增加，脆性趋于增加。然而，通过形成多层结构，使两种单元层中的一种单元层的一个或多个层和两种单元层中的另一种单元层的一个或多个层交替层叠以将每个单元层的厚度控制为较薄，从而可以抑制脆性。

在本说明书中，为了方便起见，将术语“膜”或“层”用于覆膜的各构成单元；然而，术语的这种使用不旨在明确地在“膜”和“层”之间进行区分。

覆膜的整体厚度优选为0.5μm以上15μm以下。整体厚度的上限更优选为10μm以下，进一步优选为6μm以下，并且还更优选为5μm以下。整体厚度的下限可为(例如)0.5μm以上。当覆膜的整体厚度小于0.5μm时，覆膜的厚度太小，其结果是表面被覆切削工具的寿命趋于缩短。另一方面，当覆膜的整体厚度大于15μm时，在切削早期覆膜可能崩裂，其结果是表面被覆切削工具的寿命趋于缩短。覆膜的整体厚度是指第一交替层、第二交替层、下述中间层和密着层以及(如果有的话)其他层的全部的厚度。

在覆膜中，第一交替层优选包括立方晶体结构，并且第二交替层优选包括立方晶体结构。在本实施方案的另一方面中，第一交替层可以由立方晶体结构构成，并且第二交替层可以由立方晶体结构构成。因此，可以提高覆膜的硬度。当各第一交替层和第二交替层的全部或一部分为非晶质时，硬度降低，其结果是表面被覆切削工具的寿命趋于缩短。可以通过(例如)进行X射线衍射测定(XRD测定)以及XRD测定的分析来确认第一交替层和第二交替层各自包括立方晶体结构。在第一交替层或第二交替层中的任意三点处进行X射线衍射测定(XRD测定)。用于X射线衍射测定的装置的实例包括由Rigaku提供的“Smart Lab”(商标)等。

可以通过适当地调节成膜时间来调节覆膜的整体厚度。此外，本说明书中的表述“覆膜的厚度”是指覆膜的平均厚度。例如，可以通过在基材上形成覆膜，在适当的位置进行切割，并使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、扫描透射电子显微镜(STEM)等观察覆膜的截面，从而测量覆膜的厚度。例如，可以使用聚焦离子束系统(FIB)、截面抛光器(CP)等来制作用于截面观察的样品。例如，在覆膜的十个位置处获得截面，测量截面各自的厚度，并且可以将测量值的平均值用作“覆膜的厚度”。此外，可以使用附带SEM或TEM的能量分散X射线光谱(EDX)装置来测定覆膜的元素组成。可以使用与上述方法类似的方法测定下述A层至D层的厚度和组成。

<<第一交替层(下层，耐磨层)>>

如图1所示，第一交替层112包括如上所述的A层和B层。一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠。层数(A层和B层的总数)没有特别地限制，只要一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠即可。例如，层数优选为10至10000，更优选为10至5000，并且进一步优选为20至500。即，当认为A层和B层为一个重复单元时，第一交替层中的重复单元的数量优选为5至5000，更优选为5至2500，并且进一步优选为10至250。

第一交替层中的各A层的厚度λa优选为0.005μm以上2μm以下。第一交替层中的各B层的厚度λb优选为0.002μm以上2μm以下。特别地，优选的是，第一交替层中A层的厚度λa为0.005μm以上2μm以下，并且第一交替层中B层的厚度λb为0.002μm以上2μm以下。应当注意，当层叠两个以上的A层和两个以上的B层时，(例如)可以通过利用TEM进行截面观察来确定各A层的厚度λa和各B层的厚度λb。当A层的厚度λa小于0.005μm并且B层的厚度λb小于0.002μm时，这些层混合，其结果是趋于不太可能获得交替层叠A层和B层的效果。另一方面，当A层的厚度λa和B层的厚度λb各自大于2μm时，趋于不太可能获得抑制第一交替层中的裂纹蔓延的效果。

为了增加第一交替层的耐磨性和抗氧化性，第一交替层中A层的厚度λa优选为0.005μm以上0.5μm以下。出于同样的目的，第一交替层中B层的厚度λb优选为0.005μm以上0.5μm以下。特别地，更优选的是，第一交替层中A层的厚度λa为0.005μm以上0.5μm以下，并且第一交替层中B层的厚度λb为0.005μm以上0.5μm以下。

此外，第一交替层中A层的厚度与第一交替层中B层的厚度的比率λa/λb优选满足1≤λa/λb≤5。当λa/λb小于1时，覆膜的抗氧化性趋于降低。另一方面，当λa/λb大于5时，趋于不太可能获得通过交替层叠A层和B层来抑制裂纹的蔓延的效果。为了增加第一交替层的耐磨性和抗氧化性，λa/λb更优选满足1≤λa/λb≤4。

优选地，在本实施方案的一种形式中，第一交替层中A层的厚度λa为0.005μm以上2μm以下，第一交替层中B层的厚度λb为0.002μm以上2μm以下，并且第一交替层中A层的厚度与第一交替层中B层的厚度的比率λa/λb满足1≤λa/λb≤5。更优选地，第一交替层中A层的厚度λa为0.005μm以上0.5μm以下，第一交替层中B层的厚度λb为0.005μm以上0.5μm以下，并且第一交替层中A层的厚度与第一交替层中B层的厚度的比率λa/λb满足1≤λa/λb≤4。

(A层)

A层由Al_aCr_bM1_(1-a-b)的氮化物或碳氮化物构成，并且A层中的金属原子各自的原子比满足0.5≤a≤0.9、0＜b≤0.4和0≤1-a-b≤0.1。由于包含Al，因此提高了A层的抗氧化性。由于A层为氮化物或碳氮化物，因此获得以下效果：膜的硬度变高，并且耐磨性提高；与工件间的摩擦系数变小，从而提高了耐熔接性；等等。

由于A层包含Al(铝)和Cr(铬)，因此提高了抗氧化性。此外，由于Al和Cr的组合，因此A层具有立方晶体结构，由此得到了高硬度。

特别地，A层中Cr的原子比b大于0且为0.4以下。Cr的原子比b需要大于0，以通过Al和Cr的组合得到A层的高硬度。另一方面，当Cr的原子比b大于0.4时，A层的硬度趋于降低。为了进一步提高A层的硬度和抗氧化性，Cr的原子比b优选为0.2以上0.35以下(0.2≤b≤0.35)。

此外，A层中Al的原子比a为0.5以上0.9以下。当Al的原子比a小于0.5时，覆膜的抗氧化性趋于降低。另一方面，当Al的原子比a大于0.9时，硬度趋于降低，并且磨损趋于增加。为了进一步提高A层的硬度和抗氧化性，Al的原子比a更优选为0.56以上0.7以下(0.56≤a≤0.7)。

M1为选自由Si(硅)和B(硼)组成的组中的一种以上的元素。通过这些元素，提高了A层的耐热性、膜硬度和耐熔接性。应当注意，当M1为Si和B时，A层中Si和B的总原子比为M1的原子比(1-a-b)。

应当注意，通常将B(硼)视为表现出介于金属元素和非金属元素之间的中间特性的半金属；然而，在本实施方案中，认为具有自由电子的元素是金属，并且将硼视为金属元素。

(B层)

B层由Al_cTi_dM2_(1-c-d)的氮化物或碳氮化物构成，并且B层中的金属原子各自的原子比满足0.3≤c≤0.7、0.3≤d≤0.7和0≤(1-c-d)≤0.1。由于B层是氮化物或碳氮化物，因此获得以下效果：膜的硬度变高，并且耐磨性提高；与工件间的摩擦系数变小，从而提高了耐熔接性；等等。

由于B层包含Al和Ti，因此耐磨性提高。此外，由于B层中组合有Al和Ti，因此获得以下效果：随着Al添加量的增加，抗氧化性进一步提高。

特别地，B层中Al的原子比c为0.3以上0.7以下。当Al的原子比c小于0.3时，覆膜的抗氧化性趋于降低。另一方面，当Al的原子比c大于0.7时，B层的硬度趋于降低，并且磨损趋于增加。为了进一步提高B层的耐磨性和抗氧化性，Al的原子比c更优选为0.35以上0.7以下(0.35≤c≤0.7)，并且进一步优选为0.4以上0.65以下(0.4≤c≤0.65)。

此外，B层中Ti的原子比d为0.3以上0.7以下。当Ti的原子比d小于0.3时，硬度趋于降低，并且磨损趋于增加。另一方面，当Ti的原子比d大于0.7时，覆膜的Al的添加量相对减少，其结果是抗氧化性趋于降低。为了进一步提高B层的耐磨性和抗氧化性，Ti的原子比d更优选为0.4以上0.6以下(0.4≤d≤0.6)。

M2为选自由Si和B组成的组中的一种以上元素。通过这些元素，B层的耐热性、膜硬度和耐熔接性提高。应当注意，当M2为Si和B时，B层中Si和B的总原子比为M2的原子比(1-c-d)。M1和M2相同或不同。即，M1和M2可为相同的元素或者可为不同的元素。换句话说，M1和M2各自独立地为选自由Si和B组成的组中的一种以上的元素。

在第一交替层中，最下层优选为A层或B层。当最下层为A层或B层时，整体膜的密着性变得均匀，由此抑制了在覆膜和基材之间的界面处的剥落。当最下层为A层时，即使基材由于磨损的发展而露出，也可以抑制自基材和覆膜之间的界面处开始的氧化。此外，当最下层为B层时，B层趋于具有较小的应力，由此特别是在涉及对切削刃反复施加负荷的诸如铣削或端铣之类的断续加工的情况下，覆膜的耐剥落性趋于显著提高。

在第一交替层中，最上层优选为B层。由于最上层为B层，因此如下文所述，第一交替层和第二交替层之间的密着性可以更强。

此外，第一交替层中的最下层和最上层中的两者或一者可为由这样的化合物构成的混合层，该化合物中混合有A层的化合物的组成和B层的化合物的组成。即，第一交替层的最下层可为这样的混合层。同样地，第一交替层的最上层可为这样的混合层。应当注意，当第一交替层包括混合层时，上述层数是指A层、B层和混合层的总数。混合层由A层和B层中包含的元素构成。混合层的组成的实例包括TiAlCrN、TiAlCrCN、TiAlCrC、TiAlCrSiN、TiAlCrSiCN、TiAlCrSiC、TiAlCrBSiN、TiAlCrBSiCN、TiAlCrBSiC等。

混合层的厚度优选为0.002μm以上2μm以下，并且更优选为0.005μm以上0.5μm以下。

<<第二交替层(上层，耐热层)>>

如图1所示，第二交替层113设置在第一交替层112上。换句话说，第二交替层113设置在第一交替层112的与基材侧相反的一侧上。在切削期间产生的热通常从覆膜的表面传递到切削工具。因此，通过在第一交替层112上形成作为耐热层的第二交替层，可以抑制在切削期间热量传递至整个覆膜。第二交替层113包括C层和D层。一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠。层数(C层和D层的总数)没有特别地限制，只要一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠即可。例如，层数优选为10至10000，更优选为10至5000，并且进一步优选为20至500。即，当认为C层和D层为一个重复单元时，第二交替层中的重复单元的数量优选为5至5000，更优选为5至2500，并且进一步优选为10至250。由于第二交替层具有这种层叠结构(优选地，超多层结构)，因此可以抑制在切削期间第二交替层的严重破损。即，由于第二交替层具有这种层叠结构(优选地，超多层结构)，因此可以提高耐崩裂性，这实现了切削寿命的延长。

第二交替层中的各C层的厚度λc优选为0.005μm以上2μm以下。第二交替层中的各D层的厚度λd优选为0.001μm以上2μm以下。特别地，优选的是，第二交替层中C层的厚度λc为0.005μm以上2μm以下，并且第二交替层中D层的厚度λd为0.001μm以上2μm以下。应当注意，当层叠两个以上的C层和两个以上的D层时，可以按照与确定A层的厚度λa和B层的厚度λb相同的方式确定各C层的厚度λc和各D层的厚度λd。当C层的厚度λc小于0.005μm并且D层的厚度λd小于0.001μm时，这些层混合，其结果是趋于不太可能获得交替层叠C层和D层的效果。另一方面，当C层的厚度λc和D层的厚度λd各自大于2μm时，趋于不太可能获得抑制第二交替层中裂纹的蔓延的效果。

为了增加第二交替层的耐磨性和耐裂纹蔓延性，第二交替层中C层的厚度λc优选为0.005μm以上0.5μm以下。出于同样的目的，第二交替层中D层的厚度λd优选为0.005μm以上0.5μm以下。特别地，更优选的是，第二交替层中C层的厚度λc为0.005μm以上0.5μm以下，并且第二交替层中D层的厚度λd为0.005μm以上0.5μm以下。

此外，第二交替层中C层的厚度与第二交替层中D层的厚度的比率的λc/λd优选满足1≤λc/λd≤5。在λc/λd小于1的情况和λc/λd大于5的情况这两种情况下，趋于不太可能获得抑制第二交替层中的裂纹的蔓延的效果。为了提高第二交替层的耐裂纹蔓延性，λc/λd更优选满足1≤λc/λd≤4。

优选地，在本实施方案的一种形式中，第二交替层中C层的厚度λc为0.005μm以上2μm以下，第二交替层中D层的厚度λd为0.001μm以上2μm以下，并且第二交替层中C层的厚度与第二交替层中D层的厚度的比率λc/λd满足1≤λc/λd≤5。更优选地，第二交替层中C层的厚度λc为0.005μm以上0.5μm以下，第二交替层中D层的厚度λd为0.005μm以上0.5μm以下，并且第二交替层中C层的厚度与第二交替层中D层的厚度的比率λc/λd满足1≤λc/λd≤4。

(C层)

C层由Ti_eSi_fM3_(1-e-f)的氮化物或碳氮化物构成，并且C层中的金属原子各自的原子比满足0.75≤e≤0.99、0.01≤f≤0.2和0≤(1-e-f)≤0.1。由于C层为氮化物或碳氮化物，因此获得以下效果：膜的硬度变高，并且耐磨性提高；与工件间的摩擦系数变小，从而提高了耐熔接性；等等。

由于C层包含Ti和Si，因此耐磨性和耐热性提高。此外，由于C层中组合有Ti和Si，因此获得以下效果：随着Ti的添加量的增加，耐磨性进一步提高。

特别地，C层中Ti的原子比e为0.75以上0.99以下。当Ti的原子比e小于0.75时，覆膜的耐磨性趋于降低。另一方面，当Ti的原子比e大于0.99时，C层的硬度趋于降低，并且磨损趋于增加。为了进一步提高C层的耐磨性和耐热性，Ti的原子比e更优选为0.8以上0.95以下(0.8≤e≤0.95)，并且进一步优选为0.85以上0.95以下(0.85≤e≤0.95)。

此外，C层中Si的原子比f为0.01以上0.2以下。当Si的原子比f小于0.01时，耐热性趋于降低。另一方面，当Si的原子比f大于0.2时，覆膜的Ti的添加量相对减少，其结果是耐磨性趋于降低。为了进一步提高C层的耐磨性和耐热性，Si的原子比f更优选为0.05以上0.15以下(0.05≤f≤0.15)。

M3为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素。通过这些元素，C层的耐热性、膜硬度和耐熔接性提高。应当注意，当M3为Ta和B时，C层中Ta和B的总原子比为M3的原子比(1-e-f)。M1至M3相同或不同。即，M1、M2和M3可为相同的元素或不同的元素。然而，为了增加第一交替层和第二交替层之间的密着性，M2和M3优选相同。

(D层)

D层由Ti_gSi_hM4_(1-g-h)的氮化物或碳氮化物构成，并且D层中金属原子各自的原子比满足0.8≤g≤0.99、0.01≤h≤0.2和0≤(1-g-h)≤0.1。由于D层为氮化物或碳氮化物，因此获得以下效果：膜的硬度变高，并且耐磨性提高；与工件间的摩擦系数变小，从而提高了耐熔接性；等等。

由于D层包含Ti和Si，因此耐磨性和耐热性提高。此外，由于Ti和Si组合于D层中，因此获得了以下效果：随着Ti的添加量的增加，耐磨性进一步提高。

特别地，D层中Ti的原子比g为0.8以上0.99以下。当Ti的原子比g小于0.8时，覆膜的耐磨性趋于降低。另一方面，当Ti的原子比g大于0.99时，D层的硬度趋于降低，并且磨损趋于增加。为了进一步提高D层的耐磨性和耐热性，Ti的原子比g更优选为0.8以上0.95以下(0.8≤e≤0.95)，并且进一步优选为0.85以上0.95以下(0.85≤e≤0.95)。

此外，D层中Si的原子比h为0.01以上0.2以下。当Si的原子比h小于0.01时，耐热性趋于降低。另一方面，当Si的原子比h大于0.2时，覆膜的Ti的添加量相对减少，其结果是耐磨性趋于降低。为了进一步提高D层的耐磨性和耐热性，Si的原子比h更优选为0.05以上0.15以下(0.05≤f≤0.15)。

M4为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素。通过这些元素，D层的耐热性、膜硬度和耐熔接性提高。应当注意，当M4为Ta和B时，D层中Ta和B的总原子比为M4的原子比(1-g-h)。M1至M4相同或不同。即，M1、M2、M3和M4可为相同的元素或不同的元素。在本发明实施方案的一个方面，M3和M4各自独立地为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素。然而，为了增加C层和D层之间的密着性，M3和M4优选相同。

在此，在本实施方案中，有意将各自用作耐热层的单元层的C层和D层构造为具有非常相似的构成元素和组成比。因此，观察到耐热层(第二交替层)在宏观上如同具有单一组成一样。

然而，C层中Ti的原子比e和D层中Ti的原子比g满足0.05≤|g-e|≤0.2，并且C层中Si的原子比f和D层中Si的原子比h满足0.05≤|h-f|≤0.2。因此，至少C层和D层各自的组成比不会变得相同。因此，在显微镜下，观察到两种条纹部分或层状部分(未示出)，由此可以将C层与D层区分开。特别地，从显微照片可以理解，在C层和D层之间存在界面(具有轻微应变的平面，该应变并未大到成为位错的程度)，以区分C层和D层。

由于第二交替层(耐热层)具有该界面，因此当在覆膜中产生裂纹时，可以抑制裂纹在C层和D层之间传播。此外，由于C层和D层的构成元素和组成比非常相似，因此晶格在C层和D层之间可以是连续的。因此，C层和D层可以具有强的密着性。

在本实施方案中，覆膜还可以包括位于第一交替层和第二交替层之间的中间层。此外，覆膜还可以包括位于基材和第一交替层之间的密着层。图2为本实施方案的另一形式的表面被覆切削工具的示意性截面图。图2中的覆膜11具有位于基材12和第一交替层112之间的密着层111。此外，覆膜11具有位于第一交替层112和第二交替层113之间的中间层114。在本实施方案的一个方面中，不排除以下情况：中间层114和其他层设置在第一交替层112和第二交替层113之间。在本实施方案的另一方面中，中间层114优选设置为与第一交替层112和第二交替层113接触。以下，将描述中间层114和密着层111。

<<中间层>>

中间层优选为A层和C层的交替层、A层和D层的交替层、B层和C层的交替层或B层和D层的交替层。由于覆膜包括这样的中间层，因此提高了第一交替层和第二交替层之间的密着性，由此可以抑制在断续加工期间覆膜的剥落等。在此，例如，表述“A层和C层的交替层”是指具有多层结构的层，其中一个或多个A层和一个或多个C层交替层叠。这同样适用于“A层和D层的交替层”、“B层和C层的交替层”以及“B层和D层的交替层”。

中间层中各A层、各B层、各C层和各D层的厚度没有特别地限制，只要这些厚度分别落入由λa、λb、λc和λd表示的上述范围内，并且这些厚度的总和落入下文描述的中间层的厚度范围内即可。

中间层的厚度优选为6nm以上1000nm以下，并且更优选为10nm以上1000nm以下。当中间层的厚度小于6nm时，趋于不太可能获得所需的密着效果。当中间层的厚度大于1000nm时，中间层中的残余应力变大，其结果是趋于更可能发生剥落。可以使用SEM、TEM等通过上述方法测量中间层的厚度。

<<密着层>>

覆膜11还可以包括位于基材12和第一交替层112之间的密着层111。更优选地，在覆膜11中，密着层111与第一交替层112和基材12接触。由于覆膜11包括密着层111，因此防止了覆膜11从基材12上剥落，从而使表面被覆切削工具1的寿命稳定。

密着层的厚度优选为0.5nm以上20nm以下。当密着层的厚度小于0.5nm时，因为厚度太薄，所以趋于不太可能获得足够的密着力。当密着层的厚度大于20nm时，密着层中的残余应力增加，其结果是趋于更可能发生剥落。密着层的厚度更优选为0.5nm以上10nm以下，并且进一步优选为2nm以上6nm以下。也可以通过TEM、STEM等测量密着层的厚度。可以通过与测量覆膜的厚度相同的方式获得密着层的截面样品，从而测量密着层的厚度。可以通过与测量覆膜的厚度相同的方式获得用于截面观察的样品。密着层的厚度是平均厚度，其为测量值的平均值。

密着层优选包含含有一种以上的第一元素、一种以上的第二元素和一种以上的第三元素的碳化物、氮化物或碳氮化物，一种以上的第一元素选自由Cr、Ti、Zr和Nb组成的组，一种以上的第二元素选自基材的元素，一种以上的第三元素选自第一交替层或第二交替层的元素。在此，“第一元素”表示不限于一种元素、而是包括多种元素的概念。这同样适用于“第二元素”和“第三元素”。此外，第一元素、第二元素和第三元素具有不同的构成元素。

第一元素优选包括选自由Cr、Ti、Zr和Nb组成的组中的一种以上的元素。

第二元素优选包括选自基材的元素中的一种以上的元素。选自由基材的元素组成的组中的一种以上的元素的实例包括选自由W、Co、Ti、Ta和Nb组成的组中的一种以上的元素。第二元素优选至少包括W。应当注意，本发明人认为，第二元素中所含的W已通过扩散从基材移动到密着层。

第三元素优选包括选自第一交替层或第二交替层的元素中的一种以上的元素。第一交替层或第二交替层的元素的实例包括选自由Al、Cr、Ti、Si、B和Ta组成的组中的一种以上的元素。

由于密着层由碳化物、氮化物或碳氮化物构成，因此密着性显著提高。此外，当密着层包含作为基材中的一种元素的W时(即，当包含在基材中的W扩散到密着层中时)，可以进一步提高基材和密着层之间的密着性。

例如，在根据本实施方案的表面被覆切削工具中，基材优选包含：含有WC的硬质颗粒；以及用于将硬质颗粒彼此结合的结合相。结合相优选包含Co。特别地，密着层优选包含含有W、Cr、Ti、Al和M5的碳化物、氮化物或碳氮化物。此外，密着层更优选由包含W、Cr、Ti、Al和M5的碳化物、氮化物或碳氮化物构成。M5优选为选自由除W、Cr和Ti之外的元素周期表中第4族元素(锆(Zr)、铪(Hf)等)、第5族元素(钒(V)、铌(Nb)、钽(Ta)等)、第6族元素(钼(Mo)等)、Si和B组成的组中的一种以上的元素。具体而言，M5更优选为Si、B、Zr、V、Nb和Ta中的一者。

具体而言，密着层优选由包含与基材和第一交替层这两者具有化学相容性的元素的化合物构成，并且可为包含基材的元素(例如，在硬质合金的情况下为W或C)和第一交替层的元素(Cr、Ti、Al、Si、B、N等)的碳化物、氮化物或碳氮化物。特别地，由于这种碳化物、氮化物或碳氮化物包含选自由Cr、Ti、Zr和Nb组成的组中的一种以上的元素，因此可以显著提高密着性，从而使表面被覆切削工具的寿命更加稳定。可以通过附带SEM或TEM的EDX测定密着层的厚度、构成元素和组成比。根据提示，当形成具有这种组成的密着层时，在第一交替层和密着层之间的界面处以及在密着层和基材之间的界面处，晶格都是连续的，从而提高了密着性。

以下，密着层的碳化物、氮化物或碳氮化物的具体实例包括下述[a]至[l]。密着层可以包含这些化合物中的一者以上。

[a]包含Ti和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WTiC、WTiN、WTiCN等)；

[b]包含Cr和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WCrC、WCrN、WCrCN等)；

[c]包含Ti、Cr和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WCrTiC、WCrTiN、WCrTiCN等)；

[d]包含Ti、Al和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WTiAlC、WTiAlN、WTiAlCN等)；

[e]包含Ti、Si和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WTiSiC、WTiSiN、WTiSiCN等)；

[f]包含Ti、Cr、Al和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WCrTiAlC、WCrTiAlN、WCrTiAlCN等)；

[g]包含Ti、Cr、Si和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WCrTiSiC、WCrTiSiN、WCrTiSiCN等)；

[h]包含Ti、Al、Si和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WTiAlSiC、WTiAlSiN、WTiAlSiCN等)；

[i]包含Ti、Cr、Al、Si和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WCrTiAlSiC、WCrTiAlSiN、WCrTiAlSiCN等)；以及

[j]包含Ti、Cr、Al、B和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WCrTiAlBC、WCrTiAlBN、WCrTiAlBCN等)；

[k]包含Ti、Cr、Al、B、Si和W的碳化物、氮化物或碳氮化物(例如，WCrTiAlBSiC、WCrTiAlBSiN、WCrTiAlBSiCN等)；以及

[l]上述[a]至[k]中的Cr的全部或部分被选自Ti、Zr和Nb中的一种以上的元素替代的化合物。

<表面被覆切削工具的制造方法>

根据本实施方案的表面被覆切削工具的制造方法是制造上述表面被覆切削工具的方法，该方法包括：

准备基材的步骤(以下，也称为“第一步骤”)；以及

通过使用物理气相沉积法在基材上交替层叠一个或多个A层和一个或多个B层，从而形成第一交替层的步骤(以下，也称为“第二步骤”)；以及

通过使用物理气相沉积法在第一交替层上交替层叠一个或多个C层和一个或多个D层，从而形成第二交替层的步骤(以下，也称为“第三步骤”)。

在表面被覆切削工具的制造方法中，旨在于基材的表面上形成具有耐磨性的覆膜，因此优选形成由具有高结晶性的化合物构成的层。为了开发这种覆膜，本发明人研究了各种成膜技术。其结果是，适合使用物理气相沉积法作为开发这种覆膜的手段。物理气相沉积法是这样的沉积方法，其中利用物理作用使原料(也称为“蒸发源”或“靶”)蒸发，并使蒸发的原料附着到基材上。特别地，在本实施方案中使用的物理气相沉积法优选为选自由阴极电弧离子镀法、平衡磁控溅射法和非平衡磁控溅射法组成的组中的至少一者。其中，对于在本实施方案中使用的物理气相沉积法，更优选的是，采用能够使作为原料的元素具有高电离率的阴极电弧离子镀法。当使用阴极电弧离子镀法时，在形成覆膜之前，可以对基材的表面进行金属离子轰击清洗处理。因此，可以缩短清洗时间。

在阴极电弧离子镀法中，在将基材置于装置中并设置靶作为阴极之后，向该靶施加高电流以引发电弧放电。因此，蒸发靶以使其原子电离，从而使其沉积在被施加负偏压的基材上，由此形成覆膜。

此外，例如，在平衡磁控溅射法中，将基材设置在装置内，将靶设置在包括用于形成平衡磁场的磁铁的磁控电极上，并且在磁控电极和基材之间施加高频电力，从而产生气体等离子体。通过产生该气体等离子体而生成的气体的离子与靶碰撞，并且从靶射出的原子发生电离并沉积在基材上，从而形成覆膜。

在非平衡磁控溅射法中，使由平衡磁控溅射法中的磁控电极产生的磁场不平衡，从而形成覆膜。

<<第一步骤：基材的准备步骤>>

在第一步骤中，准备基材。例如，准备硬质合金基材作为基材。对于硬质合金基材，可以使用市售的硬质合金基材，或者可以使用一般的粉末冶金法制作硬质合金基材。在使用一般的粉末冶金法的制作中，(例如)使用球磨机等混合WC粉末、Co粉末等以获得粉末混合物。将该粉末混合物干燥，然后成形为预定形状，从而获得成形体。此外，通过烧结成形体，获得WC-Co基硬质合金(烧结体)。接下来，对该烧结体进行预定的切削刃加工，例如珩磨，从而制作由WC-Co基硬质合金构成的基材。在第一步骤中，可以准备除上述基材之外的任何常规已知的基材。

(基材清洗步骤)

在以下描述的第二步骤之前，可以进行基材清洗步骤。例如，在第二步骤中使用阴极电弧离子镀法形成第一交替层之前，可以对基材的表面进行离子轰击处理。因此，(例如)当将硬质合金基材用作基材时，可以从基材的表面除去软质结合相。然后，在基材上形成密着层，从而增加密着层和基材之间的接触部分中的硬质颗粒的比率。在这种情况下，基材的与密着层接触的80％以上的面积更优选为WC。

(密着层形成步骤)

此外，通过离子轰击处理，可以形成密着层的前体。具体而言，在离子轰击处理中，使用包含选自Cr、Ti、Zr、Nb中的一种以上的元素(第一元素)的靶，从而在清洗基材表面的同时，使这些元素附着在基材的表面上作为密着层的前体。然后，进行在其上附着有这些元素的表面上形成第一交替层的步骤，即，下面描述的第二步骤，从而与第一交替层一起形成密着力优异的密着层。用于离子轰击处理并包含在密着层中的元素的更理想的实例为Cr。由于Cr为可以升华的元素，因此在离子轰击处理中产生的熔融颗粒(液滴)较少，从而防止基材的表面粗糙。

例如，可以如下进行第一步骤和随后的基材清洗步骤。在成膜装置的腔室内，配置适当形状的刀片作为基材。例如，参考图3所示的成膜装置2，将基材12安装在基材支架21的外表面上，其中基材支架21位于以旋转的方式设置于腔室3的中央的旋转台20上。使基材支架21与偏压电源42相连。

接下来，如图4所示，在腔室3内的预定位置，将作为覆膜的金属原料的各合金靶对应地附接至A层形成用蒸发源31、B层形成用蒸发源32、C层形成用蒸发源33、D层形成用蒸发源34和离子轰击用蒸发源30。将电弧电源41与离子轰击用蒸发源30相连，并且将各电弧电源(未示出)与A层形成用蒸发源31、B层形成用蒸发源32、C层形成用蒸发源33以及D层形成用蒸发源34相连。

腔室3具备：引入气氛气体的气体入口22；以及从腔室3排出气氛气体的气体出口23。可以使用真空泵从该气体出口23抽吸腔室3中的气氛气体。

首先，可通过真空泵将腔室3中的压力降低到1.0×10^-5Pa至1.0×10^-3Pa，并且使旋转台20旋转，由此在使基材支架21的基材12旋转的同时，使用设置于装置中的加热器(未示出)将基材12的表面温度加热为400℃至700℃。

接下来，从气体入口22引入作为气氛气体的氩气，将腔室3中的压力保持在1.0Pa至4.0Pa，将偏压电源42的电压逐渐提高到-1000V至-400V，并且对基材12的表面进行15分钟至90分钟的清洗(用氩离子进行离子轰击处理)。因此，当基材12为硬质合金基材时，可以从表面除去结合相。

向离子轰击用蒸发源30供给100A至200A的电弧电流，并且对基材12的表面进行15分钟至90分钟的离子轰击处理，由此进一步清洗基材12的表面，并且使金属元素(第一元素)附着到表面上(密着层形成步骤)。

<<第二步骤：第一交替层形成步骤>>

在第二步骤中，形成第一交替层，其中一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠。为了实现该第一交替层，根据要形成的A层和B层的组成使用各种方法。方法的实例包括：采用具有不同尺寸的诸如Ti、Cr、Al和Si之类的颗粒的合金靶的方法；采用多个具有不同组成的靶的方法；将脉冲电压用于在成膜期间施加的偏压的方法；在成膜期间改变气体流量的方法；调节成膜装置中保持基材的基材支架的转速的方法；等等。也可以组合这些方法来形成第一交替层。

例如，可以如下进行第二步骤。具体而言，在清洗基材12之后，在基材12于腔室3的中央旋转的同时，引入氮作为反应气体。此外，将基材12的温度维持为落入400℃至700℃的范围内，使反应气体的压力维持为落入1.0Pa至5.0Pa的范围内，并且使偏压电源42的电压维持为落入-30V至-800V的范围内，或者逐渐改变所述温度、压力和电压，同时分别向A层形成用蒸发源31和B层形成用蒸发源32供给100A至200A的电弧电流。因此，由蒸发源31和蒸发源32产生金属离子，并在经过预定时间时停止电弧电流的供给，从而在基材12的表面上形成第一交替层。在这种情况下，在控制基材12的转速以得到预定的厚度(λa，λb)和预定的层厚比(λa/λb)的同时，通过一层接一层地交替层叠具有上述组成的A层和B层，从而制作第一交替层。此外，通过调节成膜时间，将第一交替层的厚度调节至落入预定范围内。

特别地，通过限制当形成各层时所使用的蒸发源(即，通过指定A层形成用蒸发源31和B层形成用蒸发源32中的一者)，可以将第一交替层的最上层和最下层各自制作为A层或B层。例如，当形成A层作为最下层时，通过将B层形成用蒸发源32的电弧电流设定为0A，可以仅形成A层。此外，当使第一交替层的最上层和最下层这两者或其中一者形成为混合层时，通过增加旋转台20的转速，可以制作混合有A层和B层的层作为混合层。

(中间层形成步骤)

在以下描述的第三步骤之前，可以进行中间层形成步骤。例如，如下进行中间层形成步骤。即，在第一交替层形成步骤后，在其上形成有第一交替层的基材12在腔室3的中央旋转的状态下，引入氮气和甲烷气体这两者或其中一者作为反应气体。此外，使基材12的温度维持在落入400℃至700℃的范围内、使反应气体的压力维持在落入1.0Pa至5.0Pa的范围内并使偏压电源42的电压维持在落入-30V至-800V的范围内，或者逐渐改变所述温度、压力和电压，同时分别向A层形成用蒸发源31(或B层形成用蒸发源32)和C层形成用蒸发源33(或D层形成用蒸发源34)供给100A至200A的电弧电流。因此，由各蒸发源产生金属离子，并且在经过预定时间时停止电弧电流的供给，从而在第一交替层的表面上形成中间层。

<<第三步骤：第二交替层形成步骤>>

在第三步骤中，形成第二交替层，其中一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠。为了实现该第二交替层，如同第二步骤一样，根据要形成的C层和D层的组成使用各种方法。该方法的实例包括：采用具有不同粒径的诸如Ti、Ta和Si或B之类的颗粒的合金靶的方法；采用多个具有不同组成的靶的方法；将脉冲电压用于成膜期间所施加的偏压的方法；改变气体流量的方法；调节成膜装置中保持基材的基材支架的转速的方法；等等。也可以组合这些方法以形成第二交替层。

例如，可以如下进行第三步骤。具体而言，在如进行第二步骤的示例所示维持基材12的温度、反应气体压力和偏压的同时，向C层形成用蒸发源33和D层形成用蒸发源34分别供给100A至200A的电弧电流，从而由蒸发源33和蒸发源34产生金属离子。然后，在经过预定时间时停止电弧电流的供给，从而在第一交替层上形成第二交替层。此时，在控制基材12的转速以得到预定的厚度(λc，λd)和预定的层厚比(λc/λd)的同时，通过一层接一层地交替层叠具有上述组成的C层和D层，从而制作第二交替层。此外，通过调节成膜时间，将第二交替层的厚度调节为落入预定范围内。特别地，例如，通过适当地调节用于蒸发源33和蒸发源34的各金属原料的组成，可以控制第二交替层以满足0.05≤|g-e|≤0.2和0.05≤|h-f|≤0.2。

在形成第一交替层和第二交替层之后，可以向覆膜施加压缩残余应力，这是因为韧性得以提高。可以通过(例如)喷砂法、刷光法、滚筒法、离子注入法等施加压缩残余应力。

<付记>

以上描述包括以下另外描述的实施方案。

(付记1)

一种表面被覆切削工具，包括基材和被覆基材的表面的覆膜，其中

覆膜包括形成在基材上的第一交替层和形成在第一交替层上的第二交替层，

第一交替层包括A层和B层，

第二交替层包括C层和D层，

一个或多个A层和一个或多个B层交替层叠，

一个或多个C层和一个或多个D层交替层叠，

一个或多个A层各自由Al_aCr_bM1_(1-a-b)的氮化物或碳氮化物构成，并且A层中金属原子各自的原子比满足0.5≤a≤0.9、0＜b≤0.4和0≤(1-a-b)≤0.1，

一个或多个B层各自由Al_cTi_dM2_(1-c-d)的氮化物或碳氮化物构成，并且B层中金属原子各自的原子比满足0.3≤c≤0.7、0.3≤d≤0.7和0≤0(1-c-d)≤0.1，

一个或多个C层各自由Ti_eSi_fM3_(1-e-f)的氮化物或碳氮化物构成，并且C层中金属原子各自的原子比满足0.75≤e≤0.99、0.01≤f≤0.2和0≤(1-e-f)≤0.1，

一个或多个D层各自由Ti_gSi_hM4_(1-g-h)的氮化物或碳氮化物构成，并且D层中金属原子各自的原子比满足0.8≤g≤0.99、0.01≤h≤0.2和0≤(1-g-h)≤0.1，

C层中Ti的原子比e和D层中Ti的原子比g满足0.05≤|g-e|≤0.2，C层中Si的原子比f和D层中Si的原子比h满足0.05≤|h-f|≤0.2，

M1和M2各自独立地为选自由Si和B组成的组中的一种以上的元素，并且

M3和M4各自独立地为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素。

(付记2)

根据付记1所述的表面被覆切削工具，其中

覆膜还包括位于第一交替层和第二交替层之间的中间层，并且

中间层为A层和C层的交替层、A和D层的交替层、B层和C层的交替层或B层和D层的交替层。

(付记3)

根据付记1或付记2所述的表面被覆切削工具，其中第一交替层的最上层为B层。

(付记4)

根据付记1至付记3中任一项所述的表面被覆切削工具，其中第一交替层的最下层为A层或B层。

(付记5)

根据付记1至付记4中任一项所述的表面被覆切削工具，其中

A层的厚度λa为0.005μm以上2μm以下，

B层的厚度λb为0.002μm以上2μm以下，并且

A层的厚度与B层的厚度的比率λa/λb满足1≤λa/λb≤5。

(付记6)

根据付记1至付记5中任一项所述的表面被覆切削工具，其中

C层的厚度λc为0.005μm以上2μm以下，

D层的厚度λd为0.001μm以上2μm以下，并且

C层的厚度与D层的厚度的比率λc/λd满足1≤λc/λd≤5。

(付记7)

根据付记1至付记6中任一项所述的表面被覆切削工具，其中覆膜的整体厚度为0.5μm以上15μm以下。

(付记8)

根据付记1至付记7中任一项所述的表面被覆切削工具，其中

覆膜还包括位于基材和第一交替层之间的密着层，

密着层的厚度为0.5nm以上20nm以下，并且

密着层包含含有一种以上的第一元素、一种以上的第二元素和一种以上的第三元素的碳化物、氮化物或碳氮化物，一种以上的第一元素选自由Cr、Ti、Zr和Nb组成的组，一种以上的第二元素选自基材的元素，一种以上的第三元素选自第一交替层或第二交替层的元素。

(付记9)

根据付记8所述的表面被覆切削工具，其中一种以上的第二元素至少包括W。

(付记10)

根据付记9所述的表面被覆切削工具，其中

基材包含含有WC的硬质颗粒和用于使硬质颗粒彼此结合的结合相，

结合相包含Co，

密着层包含含有W、Cr、Ti、Al和M5的碳化物、氮化物或碳氮化物，并且

M5为选自由除W、Cr和Ti之外的元素周期表中的第4族元素、第5族元素、第6族元素、Si和B组成的组中的一种以上的元素。

(付记11)

根据付记1至付记10中任一项所述的表面被覆切削工具，其中第一交替层包括立方晶体结构，并且第二交替层包括立方晶体结构。

实施例

虽然将参考实施例详细描述本发明，但本发明不限于此。在此，以下描述的覆膜、A层、B层、C层、D层、第一交替层、第二交替层和密着层各自的厚度为通过以下方法确定的值。也就是说，各厚度分别为通过这样的方式确定的值：切割所制得的表面被覆切削工具而获得截面，并使用透射电子显微镜(TEM)在截面的十个位置处进行观察；并且求得各截面中测量的厚度的平均值。

<表面被覆切削工具的制作>

图3为在本实施例中使用的成膜装置(阴极电弧离子镀装置)的示意性截面图。图4为在本实施例中使用的成膜装置的示意性平面图。

(基材准备步骤和基材清洗步骤)

在该成膜装置的腔室3内准备基材12(基材准备步骤)。在本实施例中，将刀片用作基材12。该刀片为具有ISO标准中的P30等级、并且具有JIS标准中的SFKN12T3AZTN形状的硬质合金。基材12的硬质合金为包含WC作为硬质颗粒的硬质合金，并且硬质颗粒通过由Co构成的结合相而结合在一起。如图3所示，基材12附接至基材支架21的外表面，该基材支架21位于以可旋转的方式设置于腔室3的中央的旋转台20上。

如图4所示，将以下蒸发源附接至腔室3，各蒸发源为作为覆膜的金属原料的合金靶：A层形成用蒸发源31(由具有构成A层的组成的金属原料构成的合金蒸发源)；B层形成用蒸发源32(由具有构成B层的组成的金属原料构成的合金蒸发源)；C层形成用蒸发源33(由具有构成C层的组成的金属原料构成的合金蒸发源)；和D层形成用蒸发源34(由具有构成D层的组成的金属原料构成的合金蒸发源)。

如图3所示，将电弧电源41与离子轰击用蒸发源30相连。此外，将各电弧电源(未示出)分别与A层形成用蒸发源31、B层形成用蒸发源32、C层形成用蒸发源33和D层形成用蒸发源34相连。

将偏压电源42与基材支架21相连。由于腔室3设有用于引入气氛气体的气体入口22和用于从腔室3中排出气氛气体的气体出口23，因此可以使用真空泵从气体出口23抽吸并排出腔室3中的气氛气体。

首先，在图3和图4所示的成膜装置中，使用真空泵使腔室3中的压力降低，并且使旋转台20旋转，从而使基材支架21的基材12旋转。然后，使用设置于装置中的加热器(未示出)以将基材12的表面温度加热至500℃，并且将腔室3抽真空，直到腔室3的压力为1.0×10^-4Pa。

接下来，进行以下处理(利用氩离子的离子轰击处理)：从气体入口22引入氩气作为气氛气体；将腔室3中的压力保持在3.0Pa；将偏压电源42的电压逐渐增加至-1000V；清洗基材12的表面；并从基材12的表面除去结合相。然后从腔室3的内部排出氩气(基材清洗步骤)。

(第一交替层形成步骤)

在实施例1至12、14和16至20中，在清洗基材12之后，在使基材12在腔室3的中央旋转的同时，引入氮气作为反应气体。此外，将基材12的温度维持在500℃、将反应气体的压力维持在2.0Pa并且将偏压电源42的电压维持在-30V至-800V的范围中的一个值，或者逐渐改变所述温度、压力和电压，同时分别向A层形成用蒸发源31和B层形成用蒸发源32供给100A的电弧电流。因此，由蒸发源31和蒸发源32产生金属离子，并在经过预定时间时停止电弧电流的供给，从而在基材12的表面上形成具有表1或表2所示的组成的第一交替层。在这种情况下，在调节基材12的转速以得到表1或表2所示的厚度(λa，λb)和层厚比(λa/λb)的同时，通过一层接一层地交替层叠具有表1或表2所示的组成的A层和B层，从而制作第一交替层。在这种情况下，层数(A层和B层的总数)为69至511(表1和表2)。此外，当将A层和B层看作一个重复单元时，所形成的第一交替层中的重复单元的数量为34至255。应当注意，认为由于实验误差，基于A层和B层各自的厚度和层数而计算得到的第一交替层的整体厚度与通过使用透射电子显微镜(TEM)确定的第一交替层的整体厚度不一致。

在各实施例13和15中，以与上述相同的方式制作第一交替层，不同之处在于，除了引入氮气之外，还引入甲烷气体作为反应气体，以使A层和B层各自形成为碳氮化物。

特别地，通过控制旋转台20的转速，将一个A层的厚度与一个B层的厚度的比率(层厚比)调节到如表1或表2中所述的这些比率。

在此，如表1或表2所示，在实施例1至5中，最上层和最下层各自由A层和B层的混合层构成，并且在实施例6至20中，最上层和最下层各自由A层或B层构成。

在各比较例1和2中，制作了TiN层作为对应于第一交替层的层。在比较例3中，制作了如表1所示的A层作为对应于第一交替层的层。在各比较例4和5中，制作了如表2所示的B层作为对应于第一交替层的层。在比较例7中，制作了如表2所示的TiSiN层(对应于第二交替层的组成)作为对应于第一交替层的层。各比较例1至8均为如下所述未形成第二交替层的实例。以与实施例1相同的方式制作比较例6，不同之处在于：最下层和最上层各自由B层构成；B层具有表2所示的组成；层厚比(λa/λb)为5；并且没有形成以下描述的第二交替层。以与实施例1相同的方式制作比较例8，不同之处在于：最下层和最上层各自由B层构成；B层具有表2所示的组成；层厚比(λa/λb)为4；并且形成了一个C层作为对应于下文描述的第二交替层的层。以这种方式进行第二步骤。

应当注意，在各实施例6至20中，通过仅使用用于形成第一交替层的蒸发源的两个表面中的一个表面来形成膜，从而制作第一交替层的最上层和最下层。通过增加旋转台20的转速，以形成由具有A层的化合物和B层的化合物的混合组成的化合物构成的层，从而制作实施例1至5的混合层。

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(第二交替层形成步骤)

接下来，在各实施例1至13和18至20中，在如上所述维持基材12的温度、反应气体压力和偏压的同时，向C层形成用蒸发源33和D层形成用蒸发源34分别供给100A的电弧电流，从而由蒸发源33和蒸发源34产生金属离子。在这种情况下，将氮用作反应气体。在经过预定时间时停止电弧电流的供给，从而在第一交替层上形成具有表3或表4所示的组成的第二交替层。在这种情况下，在调节基材12的转速以得到表3或表4所示的厚度(λc，λd)和层厚比(λc/λd)的同时，通过一层接一层地交替层叠具有表3或表4所示的组成的C层和D层，从而制作第二交替层。在这种情况下，层数(C层和D层的总数)为91至549(表3和表4)。此外，当将C层和D层看作一个重复单元时，所形成的第二交替层中的重复单元的数量为45至274。应当注意，认为由于实验误差，基于C层和D层各自的厚度和层数计算得到的第二交替层的整体厚度与通过使用透射电子显微镜(TEM)确定的第二交替层的整体厚度不一致。在各实施例14至17中，以与上述相同的方式制作第二交替层，不同之处在于，除了引入氮气之外，还引入甲烷气体作为反应气体，以使C层和D层各自形成为碳氮化物。应当注意，通过控制旋转台20的转速，将一个C层的厚度与一个D层的厚度的比率(层厚比)调节到如表3或表4中所述的这些比率。

特别地，通过将具有不同组成的金属原料的组合用于C层和D层，制作第二交替层以满足0.05≤|g-e|≤0.2和0.05≤|h-f|≤0.2。

在各比较例1至8中，没有形成第二交替层。应当注意，在比较例8中，形成一个C层作为对应于第二交替层的层(表4)。

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(密着层形成步骤)

在此，在各实施例12至20中，在基材清洗步骤之后，形成具有表5或表6所示的组成和厚度的密着层。在比较例2中，形成了具有表6所示的厚度的TiN层作为对应于密着层的层。

在第一交替层形成步骤之前、清洗基材12之后，在使基材12在腔室3的中央旋转的同时，通过引入氮气和甲烷这两者或其中一者作为反应气体来形成密着层。此外，将基材12的温度维持在500℃、将反应气体压力维持在2.0Pa并且将偏压电源42的电压维持在-30V至-800V范围内的一个值，或者在逐渐改变所述温度、压力和电压，同时向具有与密着层的组成相对应的组成的合金靶(未示出)供给100A的电弧电流。因此，由金属靶产生金属离子。在经过预定时间时，停止电弧电流的供给，从而在基材12的表面上形成具有表5或表6所示的组成和厚度的密着层。

(中间层形成步骤)

在此，在各实施例5至20中，在第一交替层形成步骤之后，形成具有表5或表6所示的组成和厚度的中间层。具体而言，在使其上形成有第一交替层的基材12在腔室3的中央旋转的同时，通过引入氮气和甲烷气体这两者或其中一者作为反应气体来形成中间层。此外，将基材12的温度维持在500℃、将反应气体的压力维持在2.0Pa并且将偏压电源42的电压维持在-30V至-800V范围内的一个值，或者逐渐改变所述温度、压力和电压，同时分别向A层形成用蒸发源31(或B层形成用蒸发源32)和C层形成用蒸发源33(或者D层形成用蒸发源34)供给100A的电弧电流。因此，由各蒸发源产生金属离子，并在经过预定时间时停止电弧电流的供给，从而在第一交替层112的表面上形成中间层114。中间层114具有由A层(或B层)和C层(或D层)的交替层构成的多层结构。

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以上述方式，制作实施例1至20和比较例1至8的各表面被覆切削工具。应当注意，表5和表6中的各覆膜的整体厚度包括中间层的厚度和密着层的厚度。然而，由于中间层和密着层均比整体覆膜薄得多，因此可以描述为覆膜的整体厚度似乎与第一交替层的整体厚度和第二交替层的整体厚度的总厚度一致。

<表面被覆切削工具的寿命的评价>

<<连续切削试验>>

在下述条件下，对如上所述获得的实施例1至20和比较例1至8的各表面被覆切削工具进行连续切削试验。通过测量进行切削直到后刀面磨损宽度大于0.2mm时的距离(以m作为单位)来评价工具寿命。其结果示于表5和表6。表明切削距离的值越大，耐磨性越优异，并且寿命越长。

连续切削试验条件：

工件：合金钢

切削速度v(m/min)：250m/min

进给速度f(mm/切削刃)：0.2mm/切削刃

切削量ap(mm)：2.0mm

径向切削量(mm)：50mm。

<<断续切削试验>>

此外，在下述条件下对实施例1至20和比较例1至8的各表面被覆切削工具进行干式断续切削试验，以通过测量进行切削直到切削刃断裂时的距离(以m作为单位)从而评价工具寿命。其结果示于表5和表6。表明切削距离的值越大，耐崩裂性越优异，并且寿命越长。

干式断续试验条件：

工件：SUS316

切削速度v(m/min)：250m/min

进给速度f(mm/切削刃)：0.23mm/切削刃

切削量ap(mm)：2.0mm

径向切削量(mm)：50mm。

<<评价结果>>

如表5和表6所示，与各比较例的表面被覆切削工具相比，根据各实施例的表面被覆切削工具的工具寿命明显提高。这可能是因为由A层和B层构成的第一交替层提供了更高的耐磨性，并且由C层和D层构成的第二交替层提供了更高的耐热性和耐崩裂性。因此，根据各实施例的表面被覆切削工具表现出优异的耐崩裂性和耐磨性。因此，根据各实施例的表面被覆切削工具可以承受苛刻的切削条件并具有优异的切削刃质量。

特别地，当第一交替层的最下层为A层或B层，第一交替层的最上层为B层，λa/λb和λc/λd落入预定范围内等时，更明显地看出延长工具寿命的趋势。此外，当包括具有预定组成的密着层时，工具寿命进一步延长。

至此，已经说明了本发明的实施方案和实施例，但是最初期望适当地组合实施方案和实施例的构成，并且以各种方式对它们进行修改。

本文公开的实施方案和实施例在任何方面都是说明性的而非限制性的。本发明的范围由权利要求的权项限定，而不是由上述实施方案限定，并且旨在包括与权利要求的权项等同的含义和范围内的任何修改。

附图标记列表

1：表面被覆切削工具；11：覆膜；111：密着层；112：第一交替层；113：第二交替层；114：中间层；12：基材；2：成膜装置；3：腔室；20：旋转台；21：基材支架；22：气体入口；23：气体出口；30：离子轰击用蒸发源；31：A层形成用蒸发源；32：B层形成用蒸发源；33：C层形成用蒸发源；34：D层形成用蒸发源；41：电弧电源；42：偏压电源。

Claims (12)

1.一种表面被覆切削工具，包括基材和设置在所述基材的表面上的覆膜，其中

所述覆膜包括设置在所述基材上的第一交替层和设置在所述第一交替层上的第二交替层，

所述第一交替层包括A层和B层，

所述第二交替层包括C层和D层，

一个或多个所述A层和一个或多个所述B层交替层叠，

一个或多个所述C层和一个或多个所述D层交替层叠，

一个或多个所述A层各自由Al_aCr_bM1_(1-a-b)的氮化物或碳氮化物构成，并且所述A层中金属原子各自的原子比满足0.5≤a≤0.9，0＜b≤0.4和0≤(1-a-b)≤0.1，

一个或多个所述B层各自由Al_cTi_dM2_(1-c-d)的氮化物或碳氮化物构成，并且所述B层中金属原子各自的原子比满足0.3≤c≤0.7、0.3≤d≤0.7和0≤(1-c-d)≤0.1，

一个或多个所述C层各自由Ti_eSi_fM3_(1-e-f)的氮化物或碳氮化物构成，并且所述C层中金属原子各自的原子比满足0.75≤e≤0.99、0.01≤f≤0.2和0≤(1-e-f)≤0.1，

一个或多个所述D层各自由Ti_gSi_hM4_(1-g-h)的氮化物或碳氮化物构成，并且所述D层中金属原子各自的原子比满足0.8≤g≤0.99、0.01≤h≤0.2和0≤(1-g-h)≤0.1，

所述C层中Ti的原子比e和所述D层中Ti的原子比g满足0.05≤|g-e|≤0.2，

所述C层中Si的原子比f和所述D层中Si的原子比h满足0.05≤|h-f|≤0.2，

所述M1和所述M2各自独立地为选自由Si和B组成的组中的一种以上的元素，并且

所述M3和所述M4各自独立地为选自由Ta和B组成的组中的一种以上的元素，

所述第一交替层中的所述A层的厚度λa为0.005μm以上2μm以下，

所述第一交替层中的所述B层的厚度λb为0.002μm以上2μm以下，并且

所述第一交替层中的所述A层的厚度与所述第一交替层中的所述B层的厚度的比率λa/λb满足1≤λa/λb≤5，

所述第二交替层中的所述C层的厚度λc为0.005μm以上2μm以下，

所述第二交替层中的所述D层的厚度λd为0.001μm以上2μm以下，并且

所述第二交替层中的所述C层的厚度与所述第二交替层中的所述D层的厚度的比率λc/λd满足1≤λc/λd≤5，

所述覆膜的整体厚度为0.5μm以上15μm以下。

2.根据权利要求1所述的表面被覆切削工具，其中

所述覆膜还包括位于所述第一交替层和所述第二交替层之间的中间层，并且

所述中间层为所述A层和所述C层的交替层、所述A层和所述D层的交替层、所述B层和所述C层的交替层或所述B层和所述D层的交替层。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的表面被覆切削工具，其中所述第一交替层的最上层为所述B层。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的表面被覆切削工具，其中所述第一交替层的最下层为所述A层或所述B层。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的表面被覆切削工具，其中

所述覆膜还包括位于所述基材和所述第一交替层之间的密着层，

所述密着层的厚度为0.5nm以上20nm以下，并且

所述密着层包含含有一种以上的第一元素、一种以上的第二元素和一种以上的第三元素的碳化物、氮化物或碳氮化物，所述一种以上的第一元素选自由Cr、Ti、Zr和Nb组成的组，所述一种以上的第二元素选自所述基材的元素，所述一种以上的第三元素选自所述第一交替层或所述第二交替层的元素。

6.根据权利要求5所述的表面被覆切削工具，其中所述一种以上的第二元素至少包括W。

7.根据权利要求6所述的表面被覆切削工具，其中

所述基材包含含有WC的硬质颗粒和用于使所述硬质颗粒彼此结合的结合相，

所述结合相包含Co，

所述密着层包含含有W、Cr、Ti、Al和M5的碳化物、氮化物或碳氮化物，并且

所述M5为选自由除W、Cr和Ti之外的元素周期表中的第4族元素、第5族元素、第6族元素、Si和B组成的组中的一种以上的元素。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的表面被覆切削工具，其中所述第一交替层包括立方晶体结构，并且所述第二交替层包括立方晶体结构。

9.根据权利要求1或权利要求2所述的表面被覆切削工具，其中所述覆膜还包括表面保护层。

10.根据权利要求9所述的表面被覆切削工具，其中所述表面保护层为α-Al₂O₃层或κ-Al₂O₃层。

11.一种制造根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的表面被覆切削工具的方法，该方法包括：

准备所述基材；以及

通过使用物理气相沉积法在所述基材上交替地层叠一个或多个所述A层和一个或多个所述B层，从而形成所述第一交替层；以及

通过使用物理气相沉积法在所述第一交替层上交替地层叠一个或多个所述C层和一个或多个所述D层，从而形成所述第二交替层。

12.根据权利要求11所述的制造表面被覆切削工具的方法，其中所述物理气相沉积法为选自由阴极电弧离子镀法、平衡磁控溅射法和非平衡磁控溅射法组成的组中的至少一者。