CN116529006A - 表面包覆切削工具 - Google Patents

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Abstract

一种表面包覆切削工具，具有平均厚度为0.5～8.0μm的立方晶结构的层叠体层，该层叠体层为第一层和第二层的层叠体层，基体侧和表面侧的层为第一层，第一层的平均厚度为0.1μm～2.0μm，具有(Al1‑xCrx)N、x＝0.20～0.60的组成，第二层的平均厚度为0.1μm～2.0μm，具有(Al1‑a‑bCraSib)N、a＝0.20～0.60、b＝0.01～0.20的组成，该第二层具有极大值与极小值的平均间隔为1nm～100nm的Si含量的重复变化，极大值的平均值Simax为1.0＜Simax/b≤2.0，极小值的平均值Simin为0.0≤Simin/b＜1.0，111衍射线的衍射峰的半峰宽为0.1度～1.0度，并且在将所述衍射线的衍射峰强度设为I111、将200衍射线的衍射峰强度设为I200时，I111/I200大于1且小于5。

Description

表面包覆切削工具
技术领域
本发明涉及表面包覆切削工具(以下，有时称为包覆工具)。
本申请基于2020年12月22日申请的日本专利申请特愿2020-212386号要求优先权。该日本专利申请中记载的所有记载内容通过参照被引用到本说明书中。
背景技术
为了提高现有切削工具的寿命，具有在碳化钨(以下，称为WC)基硬质合金等基体的表面形成有包覆层的包覆工具，该包覆工具的耐磨性得到了提高。
而且，为了进一步提高包覆工具的切削性能，对包覆层的组成、结构提出了很多提案。
例如，在专利文献1中记载了如下的包覆工具：作为包覆层，使用了(AlCrSi)(NOBC)，将111或200的衍射线峰的半峰宽设为0.5～2.0度，在所述包覆层内，与晶粒内部相比，在晶粒界面存在更多的氧，该包覆工具的耐磨性得到了改善。
另外，例如在专利文献2中记载了如下的包覆工具：包覆层为(AlCrSi)N的第一层和(TiSi)N的第二层的交替层叠包覆层，在将所述第一层的111衍射线的峰强度设为Ir、将200衍射线的峰强度设为Is、将220衍射线的峰强度设为It时，Is/Ir＝1～10、It/Ir＝0.6～1.5，在将所述第一层和所述第二层的200衍射线的面间隔设为d1、d2时，0.965≤d1/d2≤0.990，柱状晶组织的所述第二层在Si含量上具有重复变化，该包覆工具的耐磨性优异。
此外，例如在专利文献3中记载了如下的包覆工具：作为平均厚度为4～10μm的包覆层，具有(AlCr)N的第一层和(TiSi)N的第二层，所述第一层的111衍射线的半峰宽W1为0.7～1.1度，在将该衍射线的峰强度设为Ir、将200衍射线的峰强度设为Is、将220衍射线的峰强度设为It时，0.3≤Is/Ir≤1.0、0.3≤It/Ir＜1，所述第二层的111衍射线的半峰宽W2为0.6～1.1度，在将该衍射线的峰强度设为Iu、将200衍射线的峰强度设为Iv、将220衍射线的峰强度设为Iw时，0.3≤Iv/Iu＜1、0.3≤Iw/Iu＜1，该包覆工具的耐磨性优异。
此外，例如在专利文献4中记载了如下的包覆工具：作为包覆层，交替层叠(AlCr)N的第一层和(TiSi)N的第二层，所述第一层和所述第二层的每一层的厚度为1～20nm，具有所述第一层的成分和所述第二层的成分混合存在的组织的混合存在组织部为包覆层整体的5～80截面积％，该包覆工具的耐磨性优异。
专利文献1：日本专利公开2005-126736号公报
专利文献2：日本专利公开2011-93085号公报
专利文献3：日本专利公开2012-45650号公报
专利文献4：日本专利第5087427号公报
发明内容
本发明是鉴于上述情况及上述提案而完成的，其目的是提供具有优异的耐磨性和耐缺损性的表面包覆切削工具。
本发明的实施方式所涉及的表面包覆切削工具如下所述。
1)该表面包覆切削工具为具有基体和该基体的表面上的包覆层的工具，
2)所述包覆层的平均厚度为0.5μm以上且8.0μm以下，所述包覆层具有分别交替层叠一个或两个以上的第一层和一个或两个以上的第二层而成的层叠体层，
3)所述层叠体层的最靠所述基体侧的层和最靠所述表面侧的层均为所述第一层，
4)所述第一层的平均厚度分别为0.1μm以上且2.0μm以下，所述第一层具有(Al1- xCrx)N(0.20≤x≤0.60)的平均组成，
5)所述第二层的平均厚度分别为0.1μm以上且2.0μm以下，所述第二层具有(Al1-a- bCraSib)N(0.20≤a≤0.60、0.01≤b≤0.20)的平均组成，所述第二层具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm以下的Si含量的重复变化，所述Si含量的所述极大值的平均值Simax为1.0＜Simax/b≤2.0，并且所述Si含量的所述极小值的平均值Simin为0.0≤Simin/b＜1.0，
6)所述第一层和所述第二层均具有NaCl型面心立方结构的晶粒，
7)在汇总所述第一层和所述第二层的X射线衍射峰时，111衍射线的衍射峰的半峰宽为0.1度以上且1.0度以下，并且在将所述111衍射线的衍射峰强度设为I111、将200衍射线的衍射峰强度设为I200时，I111/I200大于1.0且小于5.0。
此外，前述实施方式所涉及的表面包覆切削工具也可以满足以下(1)或(2)中的一个以上或者以下(2)和(3)或以下(1)～(4)中的所有各项。
(1)替代所述层叠体层的最靠所述工具的表面侧的所述第一层而形成第三层，所述第三层的平均组成为(Al1-yCry)N(0.20≤y≤0.60)，所述第三层的平均厚度为0.3μm以上且4.0μm以下，所述第三层的平均厚度大于所述层叠体层的其他所述第一层的平均厚度。
(2)在所述层叠体层的最靠所述工具的表面侧的所述第一层或所述第三层的工具表面侧具有表面层，所述表面层的平均厚度为0.1μm以上且4.0μm以下，所述表面层的平均组成为(Ti1-α-βSiαWβ)N(0.01≤α≤0.20、0.01≤β≤0.10)，
所述表面层具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm以下的W含量的重复变化，所述W含量的所述极大值的平均值Wmax为1.0＜Wmax/β≤2.0，并且所述W含量的所述极小值的平均值Wmin为0.0≤Wmin/β＜1.0。
(3)在所述层叠体层的最靠所述工具的表面侧的所述第一层或所述第三层与所述表面层之间具有中间层，所述中间层的平均厚度为0.1μm以上且2.0μm以下，所述中间层的平均组成为(Al1-k-l-m-nTikCrlSimWn)N(0.20≤k≤0.65、0.10≤l≤0.35、0.00＜l≤0.15、0.00＜n≤0.05)，
所述中间层具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm以下的Si含量的重复变化，所述Si含量的所述极大值的平均值Simmax为1.0＜Simmax/m≤2.0，并且所述Si含量的所述极小值的平均值Simmin为0.0≤Simmin/m＜1.0。
前述的表面包覆切削工具具有优异的耐磨性和耐缺损性。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的表面包覆切削工具的包覆层的纵截面的图。
图2是示意性地表示在本发明的一实施方式所涉及的表面包覆切削工具的包覆层的纵截面中Si含量的重复变化的一例的一部分的图。
图3是示意性地表示本发明的另一实施方式所涉及的表面包覆切削工具的包覆层的纵截面的图。
图4是实施例4的包覆层的X射线衍射测定结果。
图5是实施例14的包覆层的X射线衍射测定结果。
图6是在实施例A和实施例B中为了形成包覆层而使用的电弧离子镀装置的概略俯视图。
图7是图6的电弧离子镀装置的概略主视图。
具体实施方式
本发明人对Al、Cr和Si的复合氮化物(以下，有时表示为(AlCrSi)N)层进行了研究。其结果，发现如下问题：Al提高高温硬度和耐热性，Cr提高高温强度，若Al和Cr共存，则高温耐氧化性也会提高，而且虽然Si提高耐热性，但由于含有Si，(AlCrSi)N层的晶格畸变变大，因此在施加高负荷时，所述层不具有充分承受该晶格畸变的韧性，容易产生崩刃、缺损。
而且，本发明人还发现如下问题：若仅将(AlCrSi)N层和其他公知的包覆层(例如，Ti和Si的复合氮化物层)单纯地层叠而形成前述包覆层，则除了(AlCrSi)N层自身的韧性低之外，由于因与这种其他硬质相的层叠界面中的晶格常数的失配引起的畸变，在作为包覆层整体来观察时，韧性会进一步降低，难以避免崩刃、缺损的产生。
因此，本发明人进一步进行了研究。其结果，得到如下新见解：通过将(AlCrSi)N层的组成设为规定范围，并且形成与基体的密接性和与(AlCrSi)N层的密接性均优良的其他包覆层，即形成与Al和Cr的复合氮化物(以下，有时表示为(AlCr)N)层的层叠结构，并且使(AlCrSi)N具有规定的XRD图案，
此外，在该层叠结构、XRD图案的基础上，层叠Ti、Si和W的复合氮化物(以下，有时表示为(TiSiW)N)层而对Si含量赋予重复含量变化，
而且，选择性地层叠Al、Ti、Cr、Si和W的复合氮化物(以下，有时表示为(AlTiCrSiW)N)而对W含量赋予重复变化，
从而提高包覆层与基体的密接性、各叠层间的密接性，实现包覆层整体的高韧性化，例如即使在复合性地施加连续、间断的切削加工的严酷的切削条件(以下，有时称为高负荷切削条件)下，也能够长期发挥优异的耐磨性，能够得到抑制崩刃、缺损的包覆工具。
以下，对本发明的实施方式所涉及的包覆工具进行详细说明。
在该实施方式中，以不存在第一层～第五层以外的层的方式进行成膜，在变更应成膜的层(变更为对相邻的其他层进行成膜)时，不可避免地产生成膜装置内的压力的变动，有时在所述相邻的各层之间形成组成与这些层不同的含有非有意的氧、碳的层。
此外，在本说明书及权利要求书中，在用“L～M”(L、M均为数值)表示数值范围时，其范围包括上限值(M)和下限值(L)，在仅对上限值(M)记载单位时，上限值(M)与下限值(L)的单位相同。
Ⅰ、图1所示的实施方式
图1示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的表面包覆切削工具的纵截面。因此，首先对图1所示的实施方式进行说明。
此外，纵截面是指忽略基体表面的微小的凹凸且与基体表面垂直的截面。
1、包覆层
在本实施方式中，由图1可知，包覆层在基体1上具有第一层2，而且具有第一层2和第二层3交替层叠而成的层叠体层。此外，如后所述，也可以在包覆工具的最靠表面侧(工具表面侧)设置第三层4(即，也可以是第一层而不是该第三层)。图1表示替代工具表面侧的第一层2而设置第三层4的实施方式。
(1)第一层
在作为构成包覆层的层叠体层的第一层的Al和Cr的复合氮化物层即(AlCr)N层中，Al具有提高高温硬度和耐热性的作用，Cr具有提高高温强度的作用，并且在Cr和Al共存含有的状态下具有提高高温耐氧化性的作用。
在由式：(Al1-xCrx)N表示作为所述(AlCr)N的第一层的平均组成时，优选表示Cr含量的x值为0.20以上且0.60以下。其理由是因为，在x值小于0.20时，由于高温强度降低而导致耐崩刃性的劣化，并且由于Al含量相对增加而出现六方晶结构的晶粒，从而硬度和耐磨性也会降低，另一方面，在x值大于0.60时，由于Al含量相对减少而不能确保充分的高温硬度和耐热性，耐磨性会降低。x值的更优选的范围为0.25以上且0.50以下。
此外，根据后述的制造方法的一例，虽然以(AlCr)与N之比为1:1的方式进行制造，但有时不可避免地(非有意地)存在并非为1:1的情况。这种情况对以下叙述的其他复合氮化物也同样存在。
(2)第二层
在作为与第一层一起构成层叠体层的第二层的(AlCrSi)N层中，与第一层同样地，Cr提高高温强度，提高包覆层的耐崩刃性，并且通过与Al共存含有，还有助于提高高温耐氧化性，提高耐磨性。
另外，作为第二层的构成成分的Si具有提高耐热性、耐热塑性变形性的作用，但由于同时会增加第二层的晶格畸变，其结果会使第二层的耐崩刃性降低，因此赋予后述的含量的重复变化。
在由式：(Al1-a-bCraSib)N表示作为所述(AlCrSi)N的第二层的平均组成时，优选表示Cr含量的a值为0.20以上且0.60以下。其理由是因为，在a值小于0.20时，由于高温强度降低而导致耐崩刃性的劣化，并且由于Al含量相对增加而出现六方晶结构的晶粒，从而硬度和耐磨性也会降低，另一方面，在a值大于0.60时，由于Al含量相对减少而不能确保充分的高温硬度和耐热性，耐磨性会降低。a值的更优选的范围为0.25以上且0.50以下。
另外，b值优选为0.01以上且0.20以下。其理由是因为，在b值小于0.01时，第二层的耐热性、耐热塑性变形性的提高会减少，另一方面，在b值大于0.20时，观察到耐磨性提高有降低倾向，同时由于第二层的晶格畸变增加而使第一层与第二层之间的晶格失配会增大，其结果，特别是在高负荷切削条件下的耐崩刃性会降低。b值的更优选的范围为0.01以上且0.15以下。
此外，为了更切实地降低晶格畸变，关于Si含量，优选具有相邻的极大值与极小值的间隔的平均值(即，在与基体表面垂直的方向(厚度方向。定义将在后面叙述)上的平均间隔)为1nm以上且100nm以下的Si含量的重复变化。即，推断为：通过该重复变化，抑制第一层与第二层之间的急剧的Si含量变化，更切实地降低晶格畸变，其结果提高两层的密接性，防止包覆层的剥离等的发生，并且提高耐崩刃性和耐缺损性。
即，关于Si含量，将相邻的极大值与极小值的平均间隔设为1nm以上且100nm以下的理由是因为，在平均间隔小于1nm时，Si含量急剧变化，因此晶格畸变局部变大，耐崩刃性会降低，另一方面，在平均间隔大于100nm时，Si含量变多，即晶格畸变大的区域变宽，因此容易以该区域为起点产生崩刃，耐崩刃性会降低。重复变化的平均间隔的更优选的范围为5nm以上且50nm以下。
图2是示意性地表示Si含量的重复变化的一例的一部分的图。在图2中，极大值、极小值分别是相同的值，相邻的极大值与极小值的间隔也相同，只要本说明书和权利要求书中所说的Si含量的重复变化是指Si含量以交替取极大值和极小值的方式变化即可，极大值和极小值分别可以是相同的值或不相同的值，相邻的极大值与极小值的间隔也可以相同或不同。
另外，在将Si含量的极大值的平均值设为Simax时，优选1.0＜Simax/b≤2.0，另外，在将Si含量的极小值的平均值设为Simin时，优选为0.0≤Simin/b＜1.0。在此，b是第二层的式中的Si的平均含量b。
如上所述那样规定Si含量的极大值的平均值与b之比Simax/b以及极小值的平均值与b之比Simin/b的理由是因为，在Simax/b大于1.0，并且Simin/b小于1.0时，虽然能够得到由Si含量的重复变化引起的晶格畸变的降低，但在Simax/b大于2.0时，组成的变化幅度变大，产生急剧的Si含量的变化，从而耐崩刃性会降低。
Simax/b、Simin/b的更优选的范围为1.2＜Simax/b≤2.0、0.0≤Simin/b＜0.8。
在此，具有Si含量的重复变化的第二层中的赋予Si的极大值的位置与赋予与其相邻的极小值的位置的平均间隔通过如下方法求出：在第二层的厚度方向上测定Si含量，并且进行公知的测定噪声去除使之图形化。
即，如图2所示，对表示Si含量的重复变化的曲线画出横穿该曲线的直线m(在图2中，直线m表示分别横穿两个极大值和极小值的长度，但直线m的长度不限于此，为高精度地求出极大值和极小值的平均值以及平均间隔的长度)。该直线m是以被所述曲线所包围的区域的面积在直线m的上侧和下侧相等的方式画出的直线。然后，对该直线m横穿表示Si含量的重复变化的曲线的每个区域求出Si含量的极大值或极小值，并且测定两者的间隔，通过对多个部位中的该测定值取平均值，求出第二层中的Si含量的重复变化的平均间隔。
另外，通过对在多个部位求出的Si含量的极大值和Si含量的极小值的测定值分别取平均值，算出Si含量的极大值的平均值Simax和Si含量的极小值的平均值Simin。
(3)层叠体层
层叠体层是第一层和第二层交替层叠而成的层。
第一层和第二层的平均厚度分别优选为0.1μm以上且2.0μm以下。若在该平均厚度的范围内，则第一层与第二层的晶格失配得到缓和，能够提高包覆层的耐崩刃性和耐磨性。此外，如后所述，层叠体层的最靠包覆工具的表面侧的第一层也可以替代成第三层。若替代成第三层，则有可能更切实地实现上述目的。
另外，优选通过分别交替层叠第一层和第二层，构成平均厚度为0.5μm以上且8.0μm以下的层叠体层。这是因为，在层叠体层的平均厚度小于0.5μm时，层叠体层不能长期发挥充分的耐磨性，另一方面，在平均厚度大于8.0μm时，容易产生崩刃、缺损、剥离等异常损伤。该平均厚度的更优选的范围为1.0μm以上且7.0μm以下。
此外，即使在该层叠体层具有后述的第三层～第五层的情况下，该层叠体层的平均厚度(层叠体层整体的平均厚度)的优选范围也与该层叠体层仅为第一层和第二层时的情况相同。
优选层叠体层的最靠基体侧的层和最靠包覆工具的表面侧的层均为第一层。其理由是因为，通过在最靠基体侧的层形成第一层，能够确保基体与层叠体层的密接强度，另外，通过在最靠包覆工具的表面侧的层形成第一层，能够确保层叠体层在高负荷切削加工中的耐崩刃性。
在此，关于第一层和第二层的层叠数，只要层叠体层的最靠基体侧和最靠包覆工具的表面侧为第一层，第一层和第二层的平均厚度分别满足0.1μm以上且2.0μm以下，并且作为层叠体的合计厚度为0.5μm以上且8.0μm以下，就没有特别限制，更优选第一层和第二层的层叠数分别各为3～6层，例如第一层的层叠数为5层，第二层的层叠数为4层。
另外，关于层叠体层的最靠包覆工具的表面侧的第一层，也可以由第三层(也可以不是第三层)来替代第一层。在由式：(Al1-yCry)N表示第三层的平均组成时，原子比y为0.20以上且0.60以下(y可以与x相同或不同)，该第三层的平均厚度为0.3μm以上且4.0μm以下，并且该第三层的平均厚度比层叠体层的其他第一层的平均厚度更大。
推测其理由是因为，通过将作为与最靠包覆工具的表面侧的第二层相比晶格畸变比相对小的(AlCr)N的第三层设置得比第一层厚，并且设置在层叠体层的最靠包覆工具的表面侧，从而进一步提高高负荷切削加工中的冲击缓和。在最靠包覆工具的表面侧的(AlCr)N层的平均厚度小于0.3μm时，谈不上更进一步充分提高耐崩刃性，另一方面，在大于4.0μm时，(AlCr)N层在硬质包覆层中所占的比例变大，耐磨性会降低。第三层的y值的更优选的范围为0.25以上且0.50以下。另外，该平均厚度的更优选的范围为0.5μm以上且2.0μm以下。
(4)NaCl型面心立方结构的晶粒
构成第一层、第二层和第三层的晶粒优选为NaCl型面心立方结构。另外，在这些层中，可以存在不可避免的(非有意的)量的具有NaCl型面心立方结构以外的晶体结构的晶粒。
(5)XRD图案
在汇总第一层、第二层和第三层的X射线衍射峰时，111衍射线的衍射峰的半峰宽为0.1度以上且1.0度以下，并且在将所述111衍射线的衍射峰强度设为I111、将200衍射线的衍射峰强度设为I200时，优选I111/I200大于1.0且小于5.0。更优选地，111衍射线的衍射峰的半峰宽为0.1度以上且0.5度以下，并且I111/I200大于1.1且小于4.0。
当半峰宽在上述范围内，并且I111/I200也在上述范围内时，层叠体层具有优异的耐崩刃性和耐磨性。其理由有不确定的地方，但推测如下：通过使半峰宽在上述范围内，层叠体层的结晶性会提高，并且分别构成第一层、第二层和第三层的晶体的晶格常数之差变小，由第一层、第二层和第三层的层叠界面的晶格失配引起的畸变会降低，因此耐磨耗性和耐崩刃性会分别提高。另外，关于峰强度比，推测如下：通过优先存在作为NaCl型面心立方结构的最密面的(111)面，会进一步提高耐磨性。
在此，所谓汇总第一层和第二层的X射线衍射峰是指在对第一层和第二层进行X射线衍射时，不是以分别单独的状态而是以叠加的状态测定第一层、第二层的X射线衍射峰而求出的X射线衍射峰。另外，所谓汇总第一层、第二层和第三层的X射线衍射峰是指在对第一层、第二层和第三层进行X射线衍射时，不是以分别单独的状态而是以叠加的状态测定第一层、第二层和第三层的X射线衍射峰而求出的X射线衍射峰。
2、基体
(1)材质
如果基体的材质为以往公知的基体的材质，则只要不阻碍实现本发明的目的，就可以使用任何材质。如果举出一例，优选为硬质合金(WC基硬质合金、除了WC以外，还包括Co，进一步还包括添加Ti、Ta、Nb等的碳氮化物而成的物质的合金等)、金属陶瓷(以TiC、TiN、TiCN等为主成分的陶瓷等)、陶瓷(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等)、cBN烧结体或金刚石烧结体中的任一种。
(2)形状
基体的形状只要是用作切削工具的形状则不受特别限制，可以例示刀片的形状、钻头的形状。
3、制造方法
关于本实施方式的制造方法，例如可以示出如下的利用PVD法的成膜方法。
在Al-Cr合金靶与阳极电极之间产生电弧放电，进行具有规定的平均厚度的第一层的成膜。然后，在该电弧放电的同时，在Al-Cr-Si合金与阳极电极之间，在规定的成膜条件(分别控制旋转台的旋转周期、电弧放电发生时的氮压力、偏置电压、PVD成膜装置内的温度)下产生电弧放电，进行具有Si含量的重复变化的第二层的成膜。
在进行具有规定的平均厚度的第二层的成膜之后，停止Al-Cr-Si合金与阳极电极之间的电弧放电，仅通过Al-Cr合金靶与阳极电极之间的电弧放电，进行具有规定的平均厚度的第一层的成膜。
之后，重复该操作，进行具有规定层叠数的第一层和第二层的层叠体层的成膜。另外，可以设置第三层。此外，在第一层和第三层中形成不同平均组成的(AlCr)N层时，除了第一层形成用Al-Cr合金靶之外，还使用第三层形成用Al-Cr合金靶进行成膜。
在此，能够通过将在第一层、第二层和第三层的成膜中使用的靶的合金组成和成膜条件控制为规定的值，得到本实施方式的规定的X射线衍射图案。
此外，第二层的成膜不会产生Al-Cr合金靶与阳极电极之间的放电，通过调节成膜条件，在Al-Cr-Si合金靶与阳极电极之间的单独电弧放电中也能够进行第二层的成膜。
但是，在控制Si含量的重复变化和X射线衍射图案这一点上，还使用Al-Cr合金靶进行成膜的方法优于仅使用Al-Cr-Si合金靶进行成膜的方法。
II、图3所示的实施方式
图3示意性地表示本发明的另一实施方式所涉及的表面包覆切削工具的纵截面。于是，对图3所示的实施方式进行说明。此外，对与图1所示的实施方式的说明重复的部分不进行详细说明。
1、包覆层
(1)层叠体层及其构成层
本实施方式具备具有与图1所示的实施方式相同的第一层2、第二层3和选择性地具有的第三层4的层叠体层，在该层叠体层的工具表面侧选择性地具有表面层(第四层)5，而且在该表面层5与第三层4之间选择性地具有中间层(第五层)6。图3表示具有选择性地具有的第三层、第四层和第五层的实施方式。
在此，所谓“选择性地具有A层”是指可以具有A层，也可以不具有A层。例如，替代第三层4可以为第一层2。
(2)表面层
在本实施方式中，在层叠体层的最靠工具表面侧的第一层或第三层的表面侧还具有表面层(第四层)，该表面层(第四层)具有Ti、Si和W的复合氮化物(以下，有时用(TiSiW)N表示)的规定的组成和组织。
该表面层以Ti为主成分并含有Si，由此进一步提高包覆层的耐氧化性和耐热塑性变形性，另外，该表面层含有W，由此进一步提高包覆层的高温强度和耐磨性。
该表面层的平均厚度优选为0.1μm以上且4.0μm以下。将平均厚度设为该范围的理由是因为，例如在高负荷切削条件下，能够进一步提高包覆层的耐崩刃性、耐缺损性和耐磨性。该平均厚度的更优选的范围为0.1μm以上且2.0μm以下。
在此，在由式：(Ti1-α-βSiαWβ)N表示该表面层(第四层)的平均组成时，优选为0.01≤α≤0.20，0.01≤β≤0.10。
将α设为该范围的理由是因为，在小于0.01时，表面层的耐氧化性、耐热塑性变形性的提高较少，另一方面，在α大于0.20时，晶格畸变增大，从而在高负荷切削条件下表面层会容易自毁。
另外，将β设为该范围的理由是因为，在小于0.01时，由表面层带来的高温下的强度提高效果减小，另一方面，在β大于0.10时，晶格畸变增大，从而高负荷切削中的表面层的耐崩刃性会降低。
此外，W含量具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm的重复变化，在将所述W含量的极大值的平均值设为Wmax时，优选为1.0＜Wmax/β≤2.0，在将所述W含量的极小值的平均值设为Wmin时，优选为0.0≤Wmin/β＜1.0。在此，β是表面层(第四层)的式中的W的平均组成β。
在此，相邻的极大值与极小值的平均间隔优选为1nm以上且100nm以下的理由是因为，在平均间隔小于1nm时，W含量急剧变化，因此在表面层中，晶格畸变局部变大，包覆层的耐崩刃性会降低，另一方面，在大于100nm时，W含量变多，即表面层的晶格畸变大的区域变宽，因此容易以该区域为起点产生崩刃，包覆层的耐崩刃性会降低。重复变化的平均间隔更优选为5nm以上且50nm以下。
另外，将W含量的极大值的平均值与β之比Wmax/β和极小值的平均值与β之比Wmin/β设为上述范围的理由是因为，在Wmax/β大于1.0，并且Wmin/β小于1.0时，虽然能够降低由组成重复变化引起的表面层的晶格畸变，但在Wmax/β大于2.0时，组成变化幅度变大，产生急剧的W含量的变化，从而表面层的耐崩刃性会降低。Wmax/β和Wmin/β更优选为1.2＜Wmax/β≤2.0、0.0≤Wmin/β＜0.8。
此外，针对W含量的重复变化，其平均间隔、Wmax和Wmin的确定与基于图2进行说明的Si含量的重复变化同样。即，在图2中，将Si替换为W即可。
(3)中间层
在本实施方式中，在层叠体层的最靠包覆工具的表面侧的第一层或在第三层与表面层(第四层)之间，还可以具有中间层(第五层)，该中间层(第五层)具有Al、Cr、Ti、Si和W的复合氮化物(以下，有时用(AlCrTiSiW)N表示)的规定的组成和组织。在本实施方式中，中间层的存在是选择性的，不是不可缺少的。即，可以存在或不存在中间层。若存在该中间层，则包覆层的耐崩刃性、耐缺损性和耐磨性会进一步提高。
该中间层的平均厚度优选为0.1μm以上且2.0μm以下。将平均厚度设为该范围的理由是因为，在平均厚度小于0.1μm时，不能充分得到与表面层或第一层、第三层的密接力提高效果，另一方面，在大于2.0μm时，中间层内的晶格畸变变大，反而与相邻的各层的密接力会降低。该平均厚度的更优选的范围为0.1μm以上且1.0μm以下。
在此，在由式：(Al1-k-l-m-nTikCrlSimWn)N表示该中间层的平均组成时，优选为0.20≤k≤0.65、0.10≤l≤0.35、0.00＜m≤0.15、0.00＜n≤0.05。
接着，对确定该组成范围的理由进行说明。
作为构成中间层的成分的Al提高中间层的高温硬度和耐热性，Ti提高高温硬度和高温强度，Cr提高中间层的高温强度和润滑性，Si提高中间层的耐氧化性和耐热塑性变形性。通过进一步含有W，中间层的高温强度会进一步提高，耐磨性会提高。
在Ti含量小于0.20时，不能充分得到中间层的高温硬度和高温强度，Al含量相对变多，在中间层中容易形成六方晶，与第一层、第三层和表面层的密接力会降低，另一方面，在大于0.65时，其他成分的含量相对变少，不能得到中间层的充分的耐磨性。Ti含量的更优选的范围为0.20以上且0.50以下。
在Cr含量小于0.10时，不能充分得到中间层的高温强度和润滑性，另一方面，在大于0.35时，其它成分的含量相对变少，不能得到中间层的充分的耐磨性。Cr含量的更优选的范围为0.10以上且0.25以下。
在Si含量为0.00时(不含Si时)，不能充分得到中间层的耐氧化性和耐塑性变形性，并且不能充分得到与第一层、第三层的亲和性，从而密接力会降低，另一方面，在大于0.15时，中间层内的晶格畸变变大，与第一层、第三层或表面层的密接力会降低。Si含量的更优选的范围为0.03以上且0.15以下。
在W含量为0.00时(不含W时)，中间层的高温强度不充分，另一方面，在大于0.05时，中间层内的晶格畸变变大，与表面层的密接性会降低。W含量的更优选的范围为0.01以上且0.05以下。
另外，优选中间层具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm以下的Si含量的重复变化。另外，在将所述Si含量的所述极大值的平均值设为Simmax时，优选为1.0＜Simmax/m≤2.0，并且在将所述Si含量的所述极小值的平均值设为Simmin时，优选为0.0≤Simmin/m＜1.0
在此，相邻的极大值与极小值的平均间隔优选为1nm以上且100nm以下的理由如下。在平均间隔小于1nm时，Si含量急剧变化，因此包覆层容易产生崩刃，不能充分获得与表面层和第一层、第三层的密接力提高效果，另一方面，在大于100nm时，Si含量多，即晶格畸变大的区域变宽，因此容易以该区域为起点产生崩刃，不能充分获得密接力提高效果。重复变化的平均间隔的范围更优选为5nm以上且50nm以下。
另外，将Si含量的极大值的平均值与m之比Simmax/m和极小值的平均值与m之比Simmin/m设为上述范围的理由是因为，虽然在Simmax/m大于1.0，并且Simmin/m小于1.0时，产生Si含量的重复变化，但在Simmax/m大于2.0时，Si含量的变化变大，产生急剧的Si含量的变化，由此包覆层的耐崩刃性会降低。
此外，构成第四层、第五层的晶粒的晶体结构优选为NaCl型面心立方结构。此外，与第一层、第二层和第三层同样地，在这些层中，可以存在不可避免的(非有意的)量的具有NaCl型面心立方结构以外的晶体结构的晶粒。
此外，在图3所示的实施方式中，示出具有第三层和中间层(第五层)的情况，但本实施方式不限于此，也可以不具有第三层和/或中间层(第五层)。
2、基体
基体的材质及形状与在图1所示的实施方式中说明的内容相同。
3、制造方法
第一层、第二层和第三层与在图1所示的实施方式中说明的内容相同。
(1)表面层(第四层)
关于表面层的成膜，例如可以示出如下的利用PVD法的成膜方法。
即，能够通过在两个不同组成的Ti-Si-W合金靶与阳极电极之间同时产生电弧放电，并且调整成膜条件，来形成W含量的重复变化。
另外，与第二层同样地，也能够通过使用单一的Ti-Si-W合金靶产生单独的电弧，并且调整成膜条件，来形成W含量的重复变化。
(2)中间层(第五层)
关于中间层的成膜，例如可以示出如下的利用PVD法的成膜方法。
即，能够通过在Al-Cr-Si合金靶和Ti-Si-W合金靶与阳极电极之间，分别在规定的成膜条件下产生电弧放电同时进行成膜来形成中间层。
此外，靶的组合并不限定于Al-Cr-Si合金靶和Ti-Si-W合金靶的组合，只要是赋予中间层所期望的组织的靶，则可以是Al-Cr合金靶和Ti-Si-W合金靶的组合，也可以是Al-Cr-Si合金靶、Al-Cr合金靶和Ti-Si-W合金靶等三种以上的组合。
III、测定方法
1、平均组成、各层界面和各层的平均厚度的测定
通过使用扫描型电子显微镜(Scanning Electron Microscope：SEM)、透射型电子显微镜(Transmission Electron Microscope：TEM)、能量色散型X射线光谱法(EnergyDispersive X-ray Spectroscopy：EDS)，对纵截面进行测定并对测定值取平均值，从而求出构成各层的成分的含量。
在此，基体的表面是指在截面的观察图像中基体与包覆层的界面粗糙度的基准线。即，在基体如刀片那样具有平面表面时，通过在纵截面中实施使用EDS的元素映射，对得到的元素映射进行公知的图像处理，从而确定第一层与基体的界面，对如此得到的第一层与基体的界面的粗糙度曲线，用算术方法求出平均线，将其作为基体的表面。并且，将与该平均线垂直的方向设为与基体垂直的方向(包覆层的厚度方向)。另外，在基体如钻头那样具有曲面表面的情况下，如果工具直径相对于包覆层的厚度足够大，则测定区域中的包覆层与基体之间的界面大致为平面，因此也能够通过同样的方法来确定基体的表面。即，例如在钻头的情况下，在与轴向垂直的截面的包覆层的纵截面中实施使用EDS的元素映射，通过对得到的元素映射进行公知的图像处理，从而确定包覆层与基体的界面，对如此得到的包覆层与基体的界面的粗糙度曲线，用算术方法求出平均线，将其作为基体的表面。并且，将与该平均线垂直的方向设为与基体垂直的方向(包覆层的厚度方向)。
此外，以包含包覆层的所有厚度区域的方式设定纵截面中的测定区域。鉴于包覆层的厚度、厚度的测定精度等，优选在10μm×10μm左右的视场中进行多个视场(例如，三个视场)的观察及测定。
另外，由于第二层、表面层(第四层)及中间层(第五层)存在Si含量或W含量的重复变化，因此沿着与基体的表面垂直的方向(包覆层的厚度方向)，通过多条分析线(例如，五条)测定各层中的Si含量或W含量，将检测出Si含量、W含量且分别为1原子％的位置(即，b＝0.01或β＝0.01的位置)确定为与相邻层的界面，按多条线分别求出厚度，对求出的厚度取平均值设为平均厚度。由于第三层只有一层，因此将对通过多条分析线对该层测定的厚度取平均值设为平均厚度。
构成各层的元素的平均含量是对各层中的线分析的结果取平均值而得到的含量。
2、具有NaCl型面心立方结构的晶粒的确认
通过利用透射型电子显微镜(TEM)的电子射线衍射，鉴定第一层、第二层、表面层(第四层)和中间层(第五层)各自的晶体结构，确认这些晶体结构为NaCl型面心立方结构。
实施例
下面，列举实施例对本发明进行说明，但本发明并不限定于实施例。
<实施例A>
包覆层包括具有图1所示的第一层、第二层和第三层的层叠体层，对与具备该包覆层的包覆工具的实施方式对应的实施例(也包括没有第三层且第一层处于层叠体层的最靠表面侧的实施例)进行说明。
作为基体准备了钻头基体。
即，作为原料粉末，准备均具有0.5～5μm的平均粒径的Co粉末、VC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末、WC粉末，按表1所示那样配合这些原料粉末，并且进一步加入蜡，用球磨机进行湿式混合72小时，在减压干燥之后，以100MPa的压力进行压制成形，在将这些压坯成形体进行烧结之后，形成直径为6mm的基体形成用圆棒烧结体。接着，进一步通过磨削加工来制造槽形成部的直径×长度尺寸分别为6mm×48mm以及螺旋角为30度的具有双刃形状的WC基硬质合金制的钻头基体1～3。
[表1]
接着，以如下方式进行成膜。
使用图6～7所示的电弧离子镀装置对所述钻头基体1～3依次进行以下的(1)～(5)的处理。
(1)在将钻头基体1～3在丙酮中进行超声波清洗并使之干燥的状态下，沿着外周部安装在从电弧离子镀装置内的旋转台上的中心轴沿半径方向离开规定距离的位置上。
(2)在对前述装置内进行排气并保持10-2Pa以下的真空的同时，用加热器将前述装置内加热到500℃之后，设定为0.2Pa的Ar气体气氛，并且对在所述旋转台上自转的钻头基体施加-200V的直流偏置电压，从而通过氩离子对钻头基体表面进行20分钟的轰击处理。
(3)为了形成表2所示的氮气氛，向前述装置内导入氮气作为反应气体，并且维持在规定温度，另外，将所述旋转台控制在规定的转速，对在所述旋转台上自转的钻头基体施加规定的直流偏置电压，并且使规定的电流在Al-Cr合金靶与阳极电极之间流过而产生电弧放电，从而进行具有规定的平均厚度的第一层的成膜。
(4)如表2所示，通过使规定的电流在与阳极电极之间流过而产生电弧放电，通过使规定的电流在Al-Cr合金靶与阳极电极之间流过而产生电弧放电的同时，使规定的电流在Al-Cr-Si合金靶与阳极电极之间流过而产生电弧放电，从而在由前述那样的方式成膜的第一层的表面，进行由两种合金靶同时成膜而形成有Si含量的重复变化且具有规定的平均厚度的第二层的成膜。
(5)重复(3)和(4)的操作，分别层叠规定数量的第一层和第二层，而且在特定的实施例中，在最靠近工具表面侧成膜第三层，得到表4所示的实施例1～6。在此，在实施例3和实施例5中未形成第三层。
在此，在第三层的组成与第一层的组成不同时，将由在图6和图7中示出的部件编号9所示的靶作为第三层成膜用Al-Cr合金靶。
在前述(1)～(5)的成膜工序中，通过调整第一层、第二层和第三层的成膜条件中的电弧电流值、作为反应气体的氮气分压、偏置电压和成膜温度等，将利用Al-Cr合金靶和Al-Cr-Si合金靶同时成膜的层叠体层的NaCl型面心立方结构的晶粒的111衍射线的半峰宽、I111/I200值分别控制为规定值，并将该值示于表4。
在此，将实施例4的X射线衍射测定结果示于图4。关于X射线衍射，使用Cu-Kα线，通过2θ/θ集中法，在测定范围(2θ)：30～80度、扫描步长：0.015度、每一步长的测定时间：0.23sec/step的条件下进行测定。在图4中，在38度附近能够确认到汇总第一层、第二层和第三层而得到的111衍射线，在44度附近能够确认到汇总第一层、第二层和第三层而得到的200衍射线。此外，36度和48度附近的峰是起因于六方晶WC的峰。与该实施例4有关的X射线衍射测定的测定条件只不过是一例，只要能够确认前述111衍射线和200衍射线，也可以是其他的测定条件。
另一方面，为了进行比较，对于钻头基体1～3，与实施例1～6同样地，在表3所示的条件下，进行包括第一层和第二层的层叠体层的成膜，在特定的比较例中进行第三层的成膜，由此制作表5所示的比较例包覆工具(称为“比较例”)1～6。在此，在比较例3和比较例6中未形成第三层。
实施例和比较例的各层的平均厚度、平均组成、Si含量的重复变化(Simax、Simin、相邻的极大值与极小值的平均间隔)通过前述方法求出。另外，也通过前述方法确认到第一层～第三层包含NaCl型面心立方结构的晶粒。
此外，任一实施例和比较例均未确认到表示NaCl型面心立方结构以外的晶体结构的衍射线，不存在超过不可避免的量的具有NaCl型面心立方结构以外的晶体结构的晶粒。
此外，比较例工具2中的第二层由单一的Al-Cr-Si合金靶形成，并且与实施例相比，装置温度和偏置电压的绝对值较大且N2气压较小，由此成为难以形成Si含量的重复变化的环境，在第二层中未形成Si组成的重复结构。即，沿着第二层的厚度方向的Si含量大致均匀，未形成含量的重复变化(参照表5)。在这一点上，第二层的层结构与实施例工具不同。
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接着，对实施例1～6和比较例1～6进行以下的切削试验1，评价包覆工具的特性。
切削试验1
试验内容：湿式开孔切削加工试验
钻头形状：刃径6mm的双刃硬质合金制钻头
工件-形状：碳钢S50C的板材
切削速度： 110m/min.
进给量： 0.25mm/rev
孔深： 25mm(盲孔加工)
该切削试验1的评价如下，将结果示于表6。
即，测定直至前端切削刃面的后刀面磨损宽度达到0.3mm或者以刀尖的崩刃产生、缺损产生为原因或因折损而达到寿命为止的开孔加工长度，并且观察刀尖的损耗状态。加工进行到开孔加工数4000孔，对此时未达到寿命的包覆工具测定4000孔加工时的后刀面磨损宽度。
[表6]
(注)※表示直至以崩刃、缺损、折损产生为原因而达到寿命为止的开孔加工数。
关于前述切削试验1(湿式开孔加工试验)，在各个孔的加工中，刀尖连续地与工件接触，在开完一个孔后再开下一个孔时，刀尖暂时不与工件接触，因此可以说是在加工工艺中包括连续加工和断续加工的高负荷切削。
由表6的结果可知，实施例的工具相对于比较例的工具而言磨损量小且寿命长，高负荷切削中的耐磨性和耐崩刃性得到提高。本实施例是将基体的形状做成钻头形状的实施例，但只要是对工具刀尖施加同种负荷的加工，不管基体的形状如何都能得到前述效果。例如，可以说在将刀片形状用于基体的情况下，在带孔圆棒或带槽圆棒的加工等包括连续加工和断续加工的高负荷切削中也能够享受同样的切削性能提高。
<实施例B>
包覆层包括具有图3所示的第一层、第二层、第三层、表面层(第四层)和中间层(第五层)的层叠体层，对与具备该包覆层的包覆工具的实施方式对应的实施例(包括没有第三层和/或第五层的实施例)进行说明。
准备与实施例A相同的钻头基体(表1所示的钻头基体)，另外，第一层～第三层的成膜条件仿照实施例A，如表2所示。
在进行第一层～第三层的成膜之后，如下所述，选择性地进行中间层(第五层)的成膜，然后进行表面层(第四层)的成膜，得到表11、表12所示的实施例11～24。
在此，在实施例17～24中，只有第一层和第二层或只有第一层、第二层和第三层是本发明的实施方式。
中间层(第五层)分别通过如下方法进行成膜：根据表7所示的成膜条件，使规定的电流在表7所记载的Al-Cr-Si合金靶与阳极电极之间流过而产生电弧放电的同时，使规定的电流在表7记载的Ti-Si-W合金靶与阳极电极之间流过而产生电弧放电，由此进行成膜。在该中间层(第五层)中形成Si含量的重复变化。对于实施例23、24，未形成中间层，而是在第一层或第三层的正上方形成表面层(第四层)。
表面层(第四层)分别通过如下方法进行成膜：根据表8所示的成膜条件，在表8所示的一个或两个不同组成的Ti-Si-W合金靶与阳极电极之间同时产生电弧放电，由此进行成膜。在该表面层(第四层)中形成有W含量的重复变化。
在前述的各层的成膜中，通过调整成膜条件，将汇总第一层、第二层和第三层的111衍射线的半峰宽和I111/I200控制为规定值，并将该值示于表11。
另一方面，为了进行比较，对于钻头基体1～3，与比较例1～6同样地，在表3所示的成膜条件下形成第一层～第三层(包括在层叠体层的最靠表面侧存在第一层而不是第三层的情况)，而且分别在表9～10所示的条件下，进行具有表面层(第四层)和中间层(第五层)的包覆层的成膜，由此制作表13、表14所示的比较例11～16。
在此，将实施例14的X射线衍射测定结果示于图5。除了在图4中说明的衍射线以外，在36～37度之间能够确认到表面层(第四层)的111衍射线，在42～43度之间能够确认到该层的200衍射线。
另外，如在实施例A中说明的那样，各层的平均厚度、平均组成、Si含量的重复变化和W含量的重复变化通过前述的方法求出。另外，通过前述的方法还确认到第一层～第五层包含NaCl型面心立方结构的晶粒。
关于实施例20、比较例14中的表面层(第四层)，沿着表面层(第四层)的厚度方向的W含量大致相等，未形成W含量的重复变化。关于比较例11中的中间层(第五层)，沿着中间层(第五层)的厚度方向的Si含量大致恒定，并未形成Si含量的重复变化。实施例20、比较例14的表面层(第四层)与实施例11、12、14、16的表面层(第四层)同样地使用一种Ti-Si-W合金靶进行成膜，但与这些实施例相比，装置温度和偏置电压的绝对值较大且N2气压较小，由此成为难以形成W含量的重复变化的环境，未形成W含量的重复变化。
[表7]
[表8]
(注)“-”表示未使用。
[表9]
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[表10]
(注)“-”表示未使用。
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接着，对实施例11～24和比较例11～16进行与实施例A相同的条件的切削试验1，评价包覆工具的特性。将结果示于表15。
[表15]
(注)※表示直至以崩刃、缺损、折损产生为原因而达到寿命为止的开孔加工数。
由表15的结果可知，若与仅具有均在相同的成膜条件下成膜的第一层～第三层的实施例进行比较(实施例2～6和实施例12～16)，则通过组合第一层～第三层和第四层、第五层而进一步提高了高负荷切削中的耐磨性和耐崩刃性。另外，实施例1与实施例11相比，虽然实施例1的包覆层的平均厚度比实施例11的包覆层的平均厚度大(厚)，但结果是实施例11的后刀面磨损量小，由此可知通过组合第四层、第五层而提高耐磨性。
接着，对实施例11～16和比较例11～16进行与实施例A类似的切削试验2，评价包覆工具的特性。将结果示于表16。
切削试验2
试验内容：湿式开孔切削加工试验
钻头形状：刃径6mm的双刃硬质合金钻头
工件-形状：碳钢S50C的板材
切削速度： 125m/min.
进给量： 0.25mm/rev
孔深： 30mm(通孔加工)
[表16]
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(注)※表示直至以崩刃、缺损、折损产生为原因而达到寿命为止的开孔加工数。
前述切削试验2(湿式开孔加工试验)是与实施例A的切削试验1同样的高负荷切削，但由于是切削速度更快且冲击次数多的通孔加工，因此可以说是负荷比实施例A的切削试验1更高的切削试验。由表16的结果可知，实施例B的工具相对于比较例的工具而言磨损量小且寿命长，在负荷比实施例A的切削试验1更高的切削中，也能够发挥较高的耐磨性和耐崩刃性。与实施例A同样地，实施例B是使用钻头基体的实施例，但只要是对工具刀尖施加同种负荷的加工，不管基体的形状如何都能够得到同样的效果。例如，即使在将刀片用于基体的情况下，在带孔圆棒或带槽圆棒的加工等包括连续加工和断续加工的高负荷切削中也能够享受同样的效果。
前述公开的实施方式在所有方面只是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围是由权利要求书表现，而不是由前述的实施方式表现，旨在包括与权利要求书等同的意义及范围内的所有变更。
附图标记说明
1 基体
2 第一层
3 第二层
4 第三层
5表面层(第四层)
6中间层(第五层)
7 层叠体层
8阳极电极
9第四层成膜用Ti-Si-W合金靶(或者第三层成膜用Al-Cr合金靶)
10第四层成膜用Ti-Si-W合金靶
11第二层成膜用和第五层成膜用Al-Cr-Si合金靶
12第一层成膜用Ar-Cr合金靶
13 加热器
14 旋转台
15 基体
16 反应气体导入口
17 排气口
18 电弧电源
19 偏置电源

Claims (4)

1.一种表面包覆切削工具，为具有基体和该基体的表面上的包覆层的工具，其特征在于，
1)所述包覆层的平均厚度为0.5μm以上且8.0μm以下，所述包覆层具有分别交替层叠一个或两个以上的第一层和一个或两个以上的第二层而成的层叠体层，
2)所述层叠体层的最靠所述基体侧的层和最靠所述工具的表面侧的层均为所述第一层，
3)所述第一层的平均厚度分别为0.1μm以上且2.0μm以下，所述第一层具有(Al1-xCrx)N的平均组成，其中，0.20≤x≤0.60，
4)所述第二层的平均厚度分别为0.1μm以上且2.0μm以下，所述第二层具有(Al1-a- bCraSib)N的平均组成，其中，0.20≤a≤0.60、0.01≤b≤0.20，所述第二层具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm以下的Si含量的重复变化，所述Si含量的所述极大值的平均值Simax为1.0＜Simax/b≤2.0，并且所述Si含量的所述极小值的平均值Simin为0.0≤Simin/b＜1.0，
5)所述第一层和所述第二层均具有NaCl型面心立方结构的晶粒，
6)在汇总所述第一层和所述第二层的X射线衍射峰时，111衍射线的衍射峰的半峰宽为0.1度以上且1.0度以下，并且在将所述衍射线的衍射峰强度设为I111、将200衍射线的衍射峰强度设为I200时，I111/I200大于1.0且小于5.0。
2.根据权利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，
替代所述层叠体层的最靠所述工具的表面侧的所述第一层而形成第三层，所述第三层的平均组成为(Al1-yCry)N，其中，0.20≤y≤0.60，所述第三层的平均厚度为0.3μm以上且4.0μm以下，所述第三层的平均厚度大于所述层叠体层的其他所述第一层的平均厚度。
3.根据权利要求1或2所述的表面包覆切削工具，其特征在于，
在所述层叠体层的最靠所述工具的表面侧的所述第一层或所述第三层的工具表面侧具有表面层，所述表面层的平均厚度为0.1μm以上且4.0μm以下，所述表面层的平均组成为(Ti1-α-βSiαWβ)N，其中，0.01≤α≤0.20、0.01≤β≤0.10，
所述表面层具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm以下的W含量的重复变化，所述W含量的所述极大值的平均值Wmax为1.0＜Wmax/β≤2.0，并且所述W含量的所述极小值的平均值Wmin为0.0≤Wmin/β＜1.0。
4.根据权利要求3所述的表面包覆切削工具，其特征在于，
在所述层叠体层的最靠所述工具的表面侧的所述第一层或所述第三层与所述表面层之间具有中间层，所述中间层的平均厚度为0.1μm以上且2.0μm以下，所述中间层的平均组成为(Al1-k-l-m-nTikCrlSimWn)N，其中，0.20≤k≤0.65、0.10≤l≤0.35、0.00＜m≤0.15、0.00＜n≤0.05，
所述中间层具有相邻的极大值与极小值的平均间隔为1nm以上且100nm以下的Si含量的重复变化，所述Si含量的所述极大值的平均值Simmax为1.0＜Simmax/m≤2.0，并且所述Si含量的所述极小值的平均值Simmin为0.0≤Simmin/m＜1.0。
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