CN117529382A - 涂层刀具和切削刀具 - Google Patents

Abstract

本发明的涂层刀具，具有基体和位于基体之上的涂层。涂层包含具有立方晶结构的结晶。涂层在利用透射电子显微镜的截面观察中，具有条纹状结构。条纹状结构，具有在厚度方向上交替地设置的2个层。2个层含有Si和至少一种金属元素。2个层中，金属元素的含量互不相同。2个层分别包含具有立方晶结构的结晶。将2个层之中一个层所包含的具有立方晶结构的结晶的晶格常数作为第1晶格常数，将2个层之中另一个层所包含的具有立方晶结构的结晶的晶格常数作为第2晶格常数时，第1晶格常数的大小与第2晶格常数的大小之差，大于0％并在0.1％以下。

Description

涂层刀具和切削刀具

技术领域

本发明涉及涂层刀具和切削刀具。

背景技术

作为用于车削加工和滚削加工等切削加工的刀具，已知有用涂层涂覆硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等基体的表面，从而使耐磨损性等提高的涂层刀具。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020－146777号公报

发明内容

本发明的一个方式的涂层刀具具有基体、和位于基体之上的涂层。涂层包含具有立方晶结构的结晶。涂层在利用透射电子显微镜的截面观察中具有条纹状结构。条纹状结构具有在厚度方向上交替设置的2个层。2个层含有Si和至少一种的金属元素。2个层中金属元素的含量相互不同。2个层各自包含具有立方晶结构的结晶。将2个层之中的一个层所包含的具有立方晶结构的结晶的晶格常数作为第1晶格常数，将2个层之中另一个层所包含的具有立方晶结构的结晶的晶格常数作为第2晶格常数时，第1晶格常数的大小与第2晶格常数的大小之差，大于0％且在0.1％以下。

附图说明

图1是表示实施方式的涂层刀具的一例的立体图。

图2是表示实施方式的涂层刀具的一例的侧剖视图。

图3是表示实施方式的涂层的一例的剖视图。

图4是图3所示的H部的示意放大图。

图5是用于说明第1层和第2层的Al含量、Cr含量和Si含量的示意图。

图6是表示实施方式的切削刀具的一例的主视图。

图7是显示试料No.1～No.6的涂层构成与晶格常数的测量结果的表。

具体实施方式

以下，参照附图，对用于实施本发明的涂层刀具和切削刀具的方式(以下，表述为“实施方式”)详细说明。还有，本发明的涂层刀具和切削刀具不受此实施方式限定。另外，各实施方式可以在不违背处理内容的范围内适宜组合。另外，在以下的各实施方式中，对相同部位附加相同符号，并省略重复说明。

另外，在以下所示的实施方式中，有使用“一定”、“正交”、“垂直”或“平行”这样的表达的情况，但这些表达不需要是严格意义上的“一定”、“正交”、“垂直”或“平行”。即，上述的各表达，例如允许制造精度、设置精度等的偏差。

在上述现有技术中，使热稳定性提高这方面有进一步改善的余地。

＜涂层刀具＞

图1是表示实施方式的涂层刀具的一例的立体图。另外，图2是表示实施方式的涂层刀具1的一例的侧剖视图。如图1所示，实施方式的涂层刀具1具有刀片主体2。

(刀片主体2)

刀片主体2，例如，具有上表面和下表面(与图1所示的Z轴相交的面)的形状为平行四边形的六面体形状。

刀片主体2的一个角部，作为刃口部发挥功能。刃口部具有第1面(例如上表面)、和与第1面连接的第2面(例如侧面)。在实施方式中，第1面作为刮掉由切削产生的切屑的“前刀面”发挥功能，第2面作为“后刀面”发挥功能。刃口位于第1面与第2面相交的棱线的至少一部分上，涂层刀具1通过使该刃口与被切削材接触而对被切削材进行切削。

在刀片主体2的中央部，设置上下贯通刀片主体2的贯通孔5。在贯通孔5中，插入用于在后述的刀柄70上安装涂层刀具1的螺栓75(参照图6)。

如图2所示，刀片主体2具有基体10、和涂层20。

(基体10)

基体10例如由硬质合金形成。硬质合金含有W(钨)，具体来说，含有WC(碳化钨)。另外，硬质合金也可以含有Ni(镍)和Co(钴)。具体来说，基体10由以包含WC的硬质粒子作为硬质相成分，以Co作为粘结相的主要成分的WC基硬质合金形成。

另外，基体10也可以由金属陶瓷形成。金属陶瓷，例如含有Ti(钛)，具体来说，含有TiC(碳化钛)或TiN(氮化钛)。另外，金属陶瓷也可以含有Ni和Co。

另外，基体10也可以由含有立方氮化硼(cBN)粒子的立方氮化硼质烧结体形成。基体10不限于立方氮化硼(cBN)粒子，也可以含有六方氮化硼(hBN)、菱方氮化硼(rBN)、纤锌矿氮化硼(wBN)等的粒子。

(涂层20)

涂层20，例如，以提高基体10的耐磨损性、耐热性等为目的而被覆于基体10。在图2的例子中，涂层20整体地被覆基体10。涂层20至少位于基体10之上即可。涂层20位于基体10的第1面(在此为上表面)时，第1面的耐磨损性、耐热性高。涂层20位于基体10的第2面(在此为侧面)时，第2面的耐磨损性、耐热性高。

在此，参照图3和图4，对于涂层20的具体结构进行说明。图3是表示实施方式的涂层20一例的剖视图。另外，图4是表示图3所示的H部的示意放大图。

如图3所示，涂层20具有位于中间层22之上的第1涂层23、和位于第1涂层23之上的第2涂层24。

(第1涂层23)

第1涂层23具有：从Al、第5族元素、第6族元素和除去Ti的第4族元素所构成的群中选择的至少一种元素；从C、N所构成的群中选择的至少一种元素；Si和Cr。

具体来说，第1涂层23含有Al、Cr、Si和N。即，第1涂层23，可以是含有作为Al、Cr和Si的氮化物的AlCrSiN的AlCrSiN层。还有，“AlCrSiN”的表述，意思是Al、Cr、Si和N以任意比例存在，并不意味着Al、Cr、Si和N一定要按1比1比1比1存在。

使含有中间层22所含金属(例如，Si)的第1涂层23位于中间层22之上时，中间层22与涂层20的结合性高。由此，涂层20难以从中间层22剥离，因此涂层20的耐久性高。

如图4所示，第1涂层23可以在利用透射电子显微镜的截面观察中具有条纹状结构。具体来说，第1涂层23具有多个第1层23a和多个第2层23b。第1涂层23在厚度方向上交替地层叠有第1层23a和第2层23b。第1层23a是与中间层22相接的层，第2层23b形成于第1层23a上。

第1层23a和第2层23b的厚度，可以分别为50nm以下。很薄地形成的第1层23a和第2层23b，因为残余应力小，剥离和裂纹等难以发生，所以涂层20的耐久性变高。

第1涂层23可以包含具有立方晶结构的结晶。这种情况下，第1层23a和第2层23b，可以分别包含具有立方晶结构的结晶。

第1层23a和第2层23b，可以包含Si和至少一种金属元素，金属元素的含量可以在第1层23a和第2层23b中不同。第1层23a和第2层23b可以显示相同的结晶取向，也可以显示不同的结晶取向。

图5是用于说明第1层23a和第2层23b的Al含量、Cr含量和Si含量的示意图。

第1层23a和第2层23b含有Al、Cr、Si和N。在此，将第1层23a中的Al含量作为第一Al含量，第1层23a中的Cr含量作为第一Cr含量，第1层23a中的Si含量作为第一Si含量。另外，将第2层23b中的Al含量作为第二Al含量，第2层23b中的Cr含量作为第二Cr含量，第2层23b中的Si含量作为第二Si含量。

这种情况下，可以是第一Al含量比所述第二Al含量多，第一Cr含量比第二Cr含量少，第一Si含量比第二Si含量多。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，有高硬度，且耐崩损性优异。

另外，Al、Cr、Si的合计在第1涂层23包含的金属元素中占据98原子％以上。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，有更高硬度且耐崩损性更优异。

另外，Al在第1涂层23的金属元素中所占比率可以为38原子％以上且55原子％以下。Cr在第1涂层23的金属元素中所占比率可以为33原子％以上且48原子％以下。Si在第1涂层23的金属元素中所占比率可以为4原子％以上且15原子％以下。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，抗氧化性提高，耐磨损性优异。

另外，第一Al含量与第二Al含量之差，可以为1原子％以上且9原子％以下。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，能够维持高抗氧化性且高硬度，并且缓和涂层内部的应力，耐磨损性优异。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，特别是硬度高。

另外，第一Cr含量与第二Cr含量之差，可以为1原子％以上且12原子％以下。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，耐磨损性更优异。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，特别是耐崩损性优异。

另外，第一Si含量与第二Si含量之差，可以为0.5原子％以上且5原子％以下。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，特别是硬度高。

另外，第1层23a和第2层23b的厚度可以为1nm以上且20nm以下。

具有这种构成的第1涂层23的涂层刀具1，硬度和耐崩损性优异。

第1涂层，例如可以由物理气相沉积法形成。作为物理气相沉积法，例如，可列举离子镀法和溅射法等。作为一例，在以离子镀法制作第1涂层时，能够由下述方法制作涂层。

首先，作为一例，准备Cr、Si和Al的各金属靶，或复合化的合金靶，或烧结体靶。

其次，通过电弧放电或辉光放电等，使作为金属源的上述的靶蒸发而离子化。使离子化的金属与氮源的氮(N₂)气等反应，并且气相沉积在基体的表面。通过以上步骤，可以形成AlCrSiN层。

在上述步骤中，可以使基体的温度为500～600℃，压力为1.0～6.0Pa，对基体施加－50～－200V的直流偏置电压，使电弧放电电流为100～200A。

第1涂层的组成，能够通过独立地对于各个靶控制施加于铝金属靶、铬金属靶、铝－硅复合化合金靶、和铬－硅复合化合金靶的电弧放电·辉光放电时的电压·电流值来进行调整。另外，第1涂层的组成，也能够通过被覆时间和气氛气压的控制进行调整。在实施方式的一例中，通过使电弧放电·辉光放电时的电压·电流值变化，能够使靶金属的离子化量变化。另外，通过对于每个靶周期性地改变电弧放电·辉光放电时的电流值，能够使靶金属的离子化量周期性地变化。靶的电弧放电·辉光放电时的电流值，通过以0.01～0.5min的间隔周期性地改变，能够使靶金属的离子化量周期性地变化。由此能够在涂层的厚度方向上，形成各金属元素的含有比例按各自周期变化的结构。

进行上述步骤时，以Al、Si的量减少，另外，以Cr的量增多的方式，使Al、Si、Cr的组成变化，其后，以Al、Si的量增多，另外，以Cr的量减少的方式，使Al、Si、Cr的组成变化，由此可以制作具有第1层和第2层的第1涂层23。

(第2涂层24)

第2涂层24可以具有Ti、Si和N。即，第2涂层24可以是含有Ti和Si的氮化物层(TiSiN层)。还有，“TiSiN层”的表述，意思是Ti、Si和N以任意的比例存在，并不意味着Ti、Si和N一定按1比1比1存在。

由此，例如，第2涂层24的摩擦系数低时，能够使涂层刀具1的抗粘结性提高。另外，例如，第2涂层24的硬度高时，能够使涂层刀具1的耐磨损性提高。另外，例如，第2涂层24的氧化开始温度高时，能够使涂层刀具1的抗氧化性提高。

第2涂层24可以在利用透射电子显微镜的截面观察中具有条纹状结构。具体来说，第2涂层24可以具有在厚度方向上设置的2个以上的层。例如，第2涂层24，可以具有在厚度方向上交替地设置的第3层和第4层。另外，第2涂层24可以包含具有立方晶结构的结晶。这种情况下，构成第2涂层24的条纹状结构的各层，可以分别包含具有立方晶结构的结晶。

第2涂层24的条纹状结构所具有的各层，可以包含Si与至少一种金属元素，金属元素的含量可以在各层不同。

第2涂层24中，Ti的含量(以下，表述为“Ti含量”)、Si的含量(以下，表述为“Si含量”)和N的含量(以下，表述为“N含量”)，可以沿着第2涂层24的厚度方向分别反复增减。还有，第2涂层24所含的金属元素之中，Ti和Si的合计可以为98原子％以上。

具有这种构成的第2涂层24的涂层刀具1，涂层的韧性高，耐冲击性优异。具体来说，具有这种构成的第2涂层24的涂层刀具1，抗崩损性·抗卷刃性优异。

另外，第2涂层24中，可以具有Ti含量的增减周期与Si含量的增减周期不同的部分。在此，所谓增减周期，例如，是沿着第2涂层24的厚度方向，从Ti含量(Si含量)成为最大(或最小)的位置到下一个成为最大(或最小)位置的距离。

具有这种构成的第2涂层24的涂层刀具1，维持高硬度，并且提高韧性，耐冲击性优异。

Ti含量的增减周期、Si含量的增减周期和N含量的增减周期，可以为1nm以上且15nm以下。

具有这种构成的第2涂层24的涂层刀具1，涂层内部的残余应力得到缓和，涂层的结合性提高，耐冲击性提高。

Ti在第2涂层24的金属元素中所占比率，为80原子％以上且95原子％以下，Si在第2涂层24的金属元素中所占比率，可以为5原子％以上且20原子％以下。

具有这种构成的第2涂层24的涂层刀具1，维持高硬度，并且涂层的结合性也提高，另外，涂层的韧性优异，显示出高耐冲击性。

Ti在第2涂层24的金属元素中所占比率，可以为82原子％以上且90原子％以下。

具有这种构成的第2涂层24的涂层刀具1，韧性进一步提高，显示出高耐冲击性。

第2涂层24可以与第1涂层23同样由物理气相沉积法形成。作为一例，具有条纹状结构的由TiSiN构成的第2涂层，能够在离子镀法中，使用钛金属靶和钛－硅复合化合金靶，通过独立地对各个靶控制施加于这些靶的电弧放电·辉光放电时的电压·电流值而进行制作。

在具有第1涂层23和第2涂层24的涂层20中，将第2涂层24的条纹状结构所具有的2个层(第3层和第4层)之中的一个层中所包含的具有立方晶结构的结晶(以下，记述为“立方晶结晶”)的晶格常数，作为第1晶格常数。另外，将第2涂层24的条纹状结构所具有的2个层(第3层和第4层)之中的另一层中所包含的立方晶结晶的晶格常数，作为第2晶格常数。还有，立方晶结晶跨越2个层形成时，该立方晶结晶之中，位于一个层的这部分晶格常数作为第1晶格常数，位于另一个层的这部分晶格常数作为第2晶格常数。

这种情况下，实施方式的涂层刀具1，涂层20中的第1晶格常数的大小与第2晶格常数的大小之差，可以大于0％并在0.1％以下。

历来，2个层交替地层叠而成的涂层，一个层中包含的结晶的a轴的晶格常数a1的大小与另一个层中包含的结晶的晶格常数a2的大小之差大。因此，在2个层的界面，存在大的应变，由此导致热稳定性低，切削时的耐磨损性和耐热冲击性低。相对于此，实施方式的涂层20，2个层(第3层和第4层)之中的一个层中所包含的立方晶结晶的a轴的晶格常数a1的大小与另一个层中所包含的立方晶结晶的晶格常数a2的大小之差小。因此，在实施方式的涂层20中，存在于2个层界面的应变小。因此，实施方式的涂层20与现有产品相比，热稳定性高，切削时的稳定性即耐磨损性和耐热冲击性高。

另外，涂层20在第1涂层23和第2涂层24中均含有Si。由此，能够减小各层间发生的残余应力，从而能够进一步提高热稳定性。

另外，涂层20具有含有Al和Cr的第1涂层23。由此，能够使涂层20抗氧化性·润滑性提高。

另外，涂层20具有含有Ti的第2涂层24。由此，能够使耐崩损性能提高。

在此，对于涂层20具有第1涂层23和第2涂层24两方时的例子进行了说明，但涂层20具有第1涂层23和第2涂层24之中的至少一个即可。

例如，涂层20可以是只具有第1涂层23和第2涂层24之中的第1涂层23的结构。这种情况下，第1涂层23所具有的2个层(第1层23a和第2层23b)之中的一个层中所包含的立方晶结晶的a轴的晶格常数a1的大小与另一个层中所包含的立方晶结晶的晶格常数a2的大小之差，可以大于0％并在0.1％以下。

另外，涂层20也可以是只具有第1涂层23和第2涂层24之中的第2涂层24的结构。这种情况下，第2涂层24所具有的2个层(第3层和第4层)之中的一个层中所包含的立方晶结晶的a轴的晶格常数a1的大小与另一个层中所包含的立方晶结晶的晶格常数a2的大小之差，可以大于0％并在0.1％以下。第3层与第4层可以显示相同的结晶取向，也可以显示不同的结晶取向。

(中间层22)

在基体10与涂层20之间，可以设置中间层22。具体来说，中间层22，在一个面(在此为下表面)与基体10的上表面相接，并且，在另一个面(在此为上表面)与涂层20(第1涂层23)的下表面相接。

中间层22与基体10的结合性比与涂层20的高。作为具有这种特性的金属元素，例如，可列举Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Y、Ti。中间层22含有上述金属元素之中至少一种以上的金属元素。例如，中间层22可以含有Ti。还有，Si是半金属元素，但在本说明书中，半金属元素也包括在金属元素中。

中间层22含有Ti时，中间层22中的Ti含量可以为1.5原子％以上。例如，中间层22的Ti含量也可以为2.0原子％以上。

中间层22也可以含有上述金属元素(Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Y、Ti)以外的成分。但是，从与基体10的结合性的观点出发，中间层22可以含有上述金属元素以总量计至少为95原子％以上。更优选为，中间层22可以含有上述金属元素以总量计为98原子％以上。还有，中间层22中的金属成分的比例，例如，可以通过使用附属于STEM(扫描透射电子显微镜)的EDS(能量色散型X射线光谱仪)的分析来特定。

这样，在实施方式的涂层刀具1中，通过在基体10与涂层20之间，设置与基体10的濡湿性比与涂层20的高的中间层22，能够使基体10与涂层20的结合性提高。还有，因为中间层22与涂层20的结合性也高，所以，涂层20从中间层22剥离这种情况也难以发生。

还有，中间层22的厚度，例如可以为0.1nm以上且低于20.0nm。

＜切削刀具＞

接着，参照图6，对于具备上述涂层刀具1的切削刀具的结构进行说明。图6是表示实施方式的切削刀具一例的主视图。

如图6所示，实施方式的切削刀具100，具有涂层刀具1、和用于固定涂层刀具1的刀柄70。

刀柄70是从第1端(图6中的上端)朝向第2端(图6中的下端)延伸的棒状构件。刀柄70，例如是钢、铸铁制。这些构件之中，特别优选使用韧性高的钢。

刀柄70在第1端侧的端部具有卡槽73。卡槽73是安装涂层刀具1的部分，具有与被切削材的旋转方向交叉的支承面、和相对于支承面倾斜的限制侧面。在支承面上，设有使后述螺栓75拧紧的螺孔。

涂层刀具1位于刀柄70的卡槽73，由螺栓75安装在刀柄70上。即，在涂层刀具1的贯通孔5中插入螺栓75，将该螺栓75的前端插入形成于卡槽73的支承面的螺孔中，使螺纹部之间拧紧。由此，涂层刀具1以刃口部分从刀柄70向外方突出的方式被安装在刀柄70上。

在实施方式中，例示的是用于所谓车削加工的切削刀具。作为车削加工，例如，可列举内径加工、外径加工和开槽加工。还有，作为切削刀具不限定用于车削加工。例如，用于滚削加工的切削刀具也可以使用涂层刀具1。作为用于滚削加工的切削刀具，例如，可列举平铣刀、正面铣刀、侧铣刀、开槽铣刀等的铣刀，单刃立铣刀、多刃立铣刀、锥刃立铣刀、球头立铣刀等的立铣刀等。

实施例

以下，具体地说明本发明的实施例。还有，本发明不受以下所示的实施例限定。

制作在以WC粒子为硬质相成分，以Co作为粘结相的主要成分的WC基硬质合金所构成的基体之上具有涂层的试料No.1～No.6。试料No.1～No.6的涂层，在利用透射电子显微镜的截面观察中，均具有条纹状结构。试料No.1～No.6之中，试料No.1～No.3相当于本发明的实施例，试料No.4和No.5和No.6相当于比较例。

基体由WC构成，中间层由含Ti层构成，第1涂层由AlCrSiN层构成，第2涂层由TiSiN层构成涂层刀具作为试料No.1。试料No.1相当于本发明的实施例。

在1×10^-3Pa的减压环境下加热基体，使表面温度为550℃。接着，作为气氛气体导入氩气，将压力保持在3.0Pa。接着，使偏置电压为－400V，进行11分钟氩轰击处理。接着，将压力减压至0.1Pa，对Ti金属蒸发源施加150A的电弧电流，处理0.3分钟，对于基体的表面形成含Ti层。重复氩轰击处理和含Ti层形成处理，合计进行3次，从而形成层厚8nm的含Ti中间层。但是，在第2次和第3次氩轰击处理中，使偏置电压为－200V。

＜氩轰击处理的处理条件＞

(1)偏置电压：－400V

(2)压力：3Pa

(3)处理时间：11分钟

＜含Ti层的成膜条件＞

(1)电弧电流：150A

(2)偏置电压：－400V

(3)压力：0.1a

(4)处理时间：0.3分钟

＜第2次以后的氩轰击处理条件＞

(1)偏置电压：－200V

(2)压力：3Pa

(3)处理时间：1分钟

含Ti层，例如，也可以含有扩散带来的其他金属元素。含Ti层可以含有Ti以外的金属元素50～98原子％。

接着，形成第1涂层。向收容有基体的腔室内部导入气氛气体和作为N源的N₂气，将腔室的内部的压力保持在3Pa。接着，对于Al金属、Cr金属和Al₅₂Si₄₈合金蒸发源分别施加－130V的偏置电压，以及使电弧电流分别为135～150A、120～150A、110～120A，在15min间，以0.04min的周期反复施加各电弧电流，形成平均厚度1.8μm的第1涂层(Al₅₀Cr₄₃Si₇)N/(Al₄₈Cr₄₅Si₇)N层。

接着，形成第2涂层。对于Ti金属和Ti₅₂Si₄₈合金蒸发源分别施加－100V的偏置电压，以及使电弧电流分别为100～200A、100～200A，在10min间，以0.04min周期反复施加各电弧电流，形成平均厚度1.2μm的第2涂层(Ti₉₁Si₉)N/(Ti₈₉Si₁₁)N层。

试料No.2～No.6是依据试料No.1的制作方法，变更金属或合金蒸发源制作而成的。

对于各试料No.1～No.6，进行涂层包含的立方晶结晶的晶格常数的测量。

晶格常数的测量，通过使用了透射型电子显微镜JEM－ARM200F的电子射线衍射或TEM像的快速傅里叶变换进行。

另外，测量条件如下。

加速电压：200kV

另外，使用试料No.1～No.6的涂层刀具双刃硬质球头立铣刀(型号：2KMBL0200－0800－S4)，按以下的条件进行。

＜切削试验条件＞

(1)切削方法：卡槽加工

(2)被切削材：SKD11H

(3)转速：16900min^－1

(4)工作台进刀：1320mm/min

(5)切削深度(ap×ae)：0.08mm×0.2mm

(6)切削状态：湿式

(7)冷却剂：油雾

(8)评价方法：根据至崩损发生的冲击次数进行判断。

图7是显示试料No.1～No.6的涂层构成、晶格常数的测量结果以及切削试验的结果的表。在此，图7所示的晶格常数差(nm)，在设第1晶格常数为L1、第2晶格常数为L2时，由|L1－L2|表示。另外，晶格常数差(％)，以|L1－L2|/{(L1+L2)/2}表示。

试料No.1的涂层具有第1涂层和第2涂层。第1涂层具有在厚度方向上交替地设置的第1层和第2层。第2涂层具有在厚度方向上交替地设置的第3层和第4层。第1层和第2层具有Al、Cr、Si和N。Al、Cr和Si在第1层的金属元素中所占的比率，分别为50原子％、43原子％、7原子％，Al、Cr和Si在第2层的金属元素中所占的比率，分别为48原子％、46原子％、6原子％。另外，第3层和第4层具有Ti和Si。Ti和Si在第3层的金属元素中所占的比率，分别为91原子％、9原子％，Ti和Si在第4层的金属元素中所占的比率，分别为89原子％、11原子％。

试料No.2的涂层，只具有第1涂层和第2涂层之中的第1涂层。第1涂层具有在厚度方向上交替地设置的第1层和第2层，第1层和第2层具有Al、Cr、Si和N。Al、Cr和Si在第1层的金属元素中所占的比率，分别为50原子％、43原子％、7原子％，Al、Cr和Si在第2层的金属元素中所占的比率，分别为48原子％、46原子％、6原子％。

试料No.3的涂层，具有第1涂层和第2涂层之中的第2涂层。第2涂层具有在厚度方向上交替地设置的第3层和第4层，第3层和第4层具有Ti、Si和N。Ti和Si在第3层的金属元素中所占的比率，分别为91原子％、9原子％，Ti和Si在第4层的金属元素中所占的比率，分别为89原子％、11原子％。

试料No.4的涂层，具有在厚度方向上交替地设置的2个层(分别记述为“第5层”和“第6层”)。第5层具有Al、Cr和N，第6层具有Al、Ti和N。Al和Cr在第5层的金属元素中所占的比率，分别为50原子％、50原子％，Al和Ti在第6层的金属元素中所占的比率，分别为60原子％、40原子％。

试料No.5的涂层，具有在厚度方向上交替地设置的2个层(分别记述为“第7层”和“第8层”)。第7层具有Ti、Al和N，第8层具有Al、Cr和N。Ti和Al在第7层的金属元素中所占的比率，分别为70原子％、30原子％，Al和Cr在第8层的金属元素中所占的比率，分别为50原子％、50原子％。

试料No.6的涂层，具有在厚度方向上交替地设置的2个层(分别记述为“第7层”和“第8层”))。第7层具有Al、Cr和N，第8层具有Al、Cr、Si和N。Ti和Al在第7层的金属元素中所占的比率，分别为50原子％、50原子％，Al、Cr和Si在第8层的金属元素中所占的比率，分别为48原子％、46原子％、6原子％。

如图7所示，试料No.1，晶格常数差(％)为0.010％，晶格常数差(nm)为0.00004nm。试料No.2，晶格常数差(％)为0.016％，晶格常数差(nm)为0.00027nm。试料No.3，晶格常数差(％)为0.010％，晶格常数差(nm)为0.00004nm。试料No.4，晶格常数差(％)为0.210％，晶格常数差(nm)为0.00352nm。试料No.5，晶格常数差(％)为0.500％，晶格常数差(nm)为0.00841nm。试料No.6，晶格常数差(％)为0.022％，晶格常数差(nm)为0.00036nm。这样，相当于本发明实施例的试料No.1～No.3，与相当于比较例的试料No.4、No.5相比，晶格常数差小。另外试料No.6在条纹状结构所具有的各层的至少1层中不含有Si。由此结果可知，本发明的涂层刀具，热稳定性高。还有，试料No.1具有第1涂层和第2涂层，但图7所示的结果，是第2涂层中的第1晶格常数的大小与第2晶格常数的大小之差。

另外，如图7所示，切削试验中至崩损的冲击次数，试料No.1为127,000次，试料No.2为122,000次，试料No.3为123,000次，试料No.4为33,000次，试料No.5为30,000，试料No.6为50,000次。

这样，相当于本发明实施例的试料No.1～No.3，与作为比较例的试料No.4、No.5、No.6比较，至崩损发生的冲击回数更多。由此结果可知，本发明的涂层刀具，切削时的耐磨损性和耐热冲击性的性能高。

如上述，涂层刀具(作为一例是涂层刀具1)，具有基体(作为一例是基体10)、和位于基体之上的涂层(作为一例是涂层20)。涂层包含具有立方晶结构的结晶。涂层在利用透射电子显微镜的截面观察中，具有条纹状结构。条纹状结构，具有在厚度方向上交替地设置的2个层。2个层含有Si和至少一种金属元素。2个层中，金属元素的含量互不相同。2个层分别包含具有立方晶结构的结晶。将2个层之中的一个层所包含的具有立方晶结构的结晶的晶格常数作为第1晶格常数，将2个层之中的另一个层所包含的具有立方晶结构的结晶的晶格常数作为第2晶格常数时，第1晶格常数的大小与第2晶格常数的大小之差，大于0％并在0.1％以下。

因此，根据实施方式的涂层刀具，能够使热稳定性提高。

还有，图1所示的涂层刀具1的形状只是一例，并非限定本发明的涂层刀具的形状。本发明的涂层刀具，例如，可以具有旋转轴，并具有从第1端朝向第2端延伸的棒状的主体、位于主体的第1端的刃口、从刃口朝向主体的第2端一侧呈螺旋状延伸的凹槽。

进一步的效果和变形例，能够很容易地由本领域技术人员推导出来。因此，本发明更广泛的方式，不受如上表达且记述的特定细节和代表性的实施方式限定。因此，可以不脱离附加的发明要求范围及其均等物所定义的总体性的发明概念的精神或范围而进行各种变更。

符号说明

1 涂层刀具

2 刀片主体

5 贯通孔

10 基体

20 涂层

22 中间层

23 第1涂层

24 第2涂层

70 刀柄

73 卡槽

75 螺栓

100 切削刀具

Claims (5)

1.一种涂层刀具，其具有基体和位于该基体之上的涂层，

所述涂层包含具有立方晶结构的结晶，

所述涂层，在利用透射电子显微镜的截面观察中具有条纹状结构，

该条纹状结构，具有在厚度方向上交替地设置的2个层，

所述2个层，含有Si和至少一种金属元素，该金属元素的含量互相不同，分别包含具有所述立方晶结构的结晶，

将所述2个层之中的一个层所包含的具有所述立方晶结构的结晶的晶格常数作为第1晶格常数，

将所述2个层之中的另一个层所包含的具有所述立方晶结构的结晶的晶格常数作为第2晶格常数时，

所述第1晶格常数的大小与所述第2晶格常数的大小之差，大于0％并在0.1％以下。

2.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，所述金属元素是Al和Cr。

3.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，所述金属元素是Ti。

4.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，

所述涂层，具有位于所述基体之上的第1涂层、和位于该第1涂层的上的第2涂层，

所述第1涂层和所述第2涂层，在利用透射电子显微镜的截面观察中，分别具有条纹状结构，

所述第1涂层的所述条纹状结构，具有在厚度方向上交替地设置的第1层和第2层，

所述第2涂层的所述条纹状结构，具有在厚度方向上交替地设置的第3层和第4层，

所述第1层和所述第2层，具有Al、Cr、Si和N，

所述第3层和所述第4层具有Ti、Si和N。

5.一种切削刀具，其具有：

在端部具有卡槽的棒状的刀柄；

位于所述卡槽内的权利要求1～4中任一项所述的涂层刀具。