JP2008168364A - Surface-coated cutting tool - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface-coated cutting tool formed with an oxide aluminum multi-layer coat improved in wear resistance as coating. <P>SOLUTION: The surface-coated cutting tool has a base material and one or more coats formed on the base material. The coat includes at least an oxide aluminum multi-layer coat, and the oxide aluminum multi-layer coat includes two ore more types of unit layers constructed by oxide aluminum including additive elements, and has a structure in which two or more types of unit layers are periodically repeatedly laminated, and combination and type of the additive elements to form respective unit layers are varied, and the additive elements are at least one type element chosen among a group including IVa group element, Va group element, VIa group element, Y, Ca, Mg, B, and Si, in a periodic table. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、基材上に被膜を形成してなる表面被覆切削工具に関する。   The present invention relates to a surface-coated cutting tool formed by forming a film on a substrate.

切削工具を構成する基材は、その表面保護を目的とするとともに耐摩耗性や靭性等の諸特性の更なる向上を目的として、各種の被膜でその表面を被覆することが行なわれてきた。中でも酸化アルミニウムは、高い硬度を有し耐摩耗性に特に優れる効果が発揮されるとともに、基材の表面酸化を防止する効果が期待されることから、上記基材の表面を被覆する被膜として用いる試みが古くから行なわれてきた。近年、このような酸化アルミニウムの硬度をさらに高め、耐摩耗性をさらに向上させることを目的として、この酸化アルミニウムに種々の元素を添加させる試みも種々なされている。   A base material constituting a cutting tool has been coated with various coatings for the purpose of protecting the surface and further improving various properties such as wear resistance and toughness. Among them, aluminum oxide is used as a coating for covering the surface of the base material because it has a high hardness and exhibits particularly excellent wear resistance and is expected to prevent surface oxidation of the base material. Attempts have been made since ancient times. In recent years, various attempts have been made to add various elements to the aluminum oxide for the purpose of further increasing the hardness of the aluminum oxide and further improving the wear resistance.

しかしながら、このような酸化アルミニウムを単一の層で形成することにより耐摩耗性を向上させるにはある程度の限界が存するため、種々の更なるアプローチにより耐摩耗性を向上させる試みがなされている。   However, since there is a certain limit to improving the wear resistance by forming such aluminum oxide in a single layer, attempts have been made to improve the wear resistance by various further approaches.

そのような試みの1つとして、従来からの多層被膜構造(特許文献1)を利用し、酸化アルミニウム等の酸化物からなる層と、窒化物や炭化物等の他の化合物からなる層とを繰り返して積層させた多層構造の被膜が提案されている(特許文献2〜4)。しかしながら、このような多層構造は異なった種類の化学組成の化合物を積層させたものであることから、各層の密着力が不足するため結果的に十分な耐摩耗性を達成することができなかった。   As one of such attempts, a conventional multilayer coating structure (Patent Document 1) is used to repeat a layer made of an oxide such as aluminum oxide and a layer made of another compound such as nitride or carbide. A multi-layered film is proposed (Patent Documents 2 to 4). However, since such a multi-layer structure is formed by laminating compounds of different types of chemical compositions, sufficient wear resistance could not be achieved as a result due to insufficient adhesion of each layer. .

一方、Sを含有する酸化アルミニウムからなる層とSを含有しない純粋な酸化アルミニウムからなる層とを積層させた多層被膜を有する切削工具も提案されているが(特許文献5)、Sを含有する酸化アルミニウムからなる層は脆化する傾向を示すとともに純粋な酸化アルミニウムからなる層との密着性にも欠けるため十分な耐摩耗性を得ることはできなかった。
特開平07−205361号公報 特開2002−113604号公報 特開2002−254228号公報 特表2001−513708号公報 特開平09−141502号公報
On the other hand, a cutting tool having a multilayer coating in which a layer made of aluminum oxide containing S and a layer made of pure aluminum oxide containing no S is also proposed (Patent Document 5), but contains S. The layer made of aluminum oxide showed a tendency to become brittle and also lacked adhesion to the layer made of pure aluminum oxide, so that sufficient wear resistance could not be obtained.
Japanese Patent Laid-Open No. 07-205361 JP 2002-113604 A JP 2002-254228 A JP-T-2001-513708 Japanese Patent Laid-Open No. 09-141502

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、被膜として耐摩耗性が向上した酸化アルミニウム多層被膜を備えた表面被覆切削工具を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a condition, The place made into the objective is to provide the surface coating cutting tool provided with the aluminum oxide multilayer coating with which abrasion resistance improved as a coating.

本発明の表面被覆切削工具は、基材と、該基材上に形成された1以上の被膜とを備えるものであって、該被膜は、少なくとも酸化アルミニウム多層被膜を含み、この酸化アルミニウム多層被膜は、添加元素を含有する酸化アルミニウムによって構成される単位層を2種以上含み、かつその2種以上の単位層を周期的に繰り返して積層させた構造を有し、該単位層の各々は、その添加元素の種類または組み合せが異なっており、その添加元素は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Y、Ca、Mg、BおよびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であることを特徴としている。   The surface-coated cutting tool of the present invention comprises a substrate and one or more coatings formed on the substrate, and the coating includes at least an aluminum oxide multilayer coating, and the aluminum oxide multilayer coating Has a structure in which two or more unit layers composed of aluminum oxide containing an additive element are included, and the two or more unit layers are periodically and repeatedly laminated. The kind or combination of the additive elements is different, and the additive element is at least one selected from the group consisting of IVa group element, Va group element, VIa group element, Y, Ca, Mg, B, and Si in the periodic table. It is a seed element.

ここで、上記単位層は、0.5nm以上50nm以下の厚みを有することが好ましく、上記添加元素を含有する酸化アルミニウムは、γ型の結晶構造を有することが好ましい。   Here, the unit layer preferably has a thickness of 0.5 nm to 50 nm, and the aluminum oxide containing the additive element preferably has a γ-type crystal structure.

また、上記酸化アルミニウム多層被膜は、物理蒸着法により形成されることが好ましく、−4GPa以上3GPa以下の応力を有することが好ましく、また0.1μm以上10μm以下の厚みを有することが好ましい。   The aluminum oxide multilayer coating is preferably formed by physical vapor deposition, preferably has a stress of −4 GPa to 3 GPa, and preferably has a thickness of 0.1 μm to 10 μm.

また、上記被膜は、酸化アルミニウム多層被膜以外に、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む硬質被膜を1以上含むことができる。   In addition to the aluminum oxide multilayer coating, the above-mentioned coating is at least one element selected from the group consisting of IVa group element, Va group element, VIa group element, Al, and Si in the periodic table, or at least one of the elements One or more hard coatings containing a compound composed of one kind and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron can be included.

この硬質被膜は、Ti、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含むことが好ましく、Ti、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む2種以上の層が、各層の厚みを1nm以上100nm以下の厚みとして周期的に繰り返して積層されたものであることが好ましい。   The hard coating is at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one selected from the group consisting of at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron. It is preferable to include a compound composed of a seed element, and at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one of the elements, and carbon, nitrogen, oxygen, and boron It is preferable that two or more types of layers containing a compound consisting of at least one element selected from the group consisting of are laminated with each layer having a thickness of 1 nm or more and 100 nm or less periodically repeated.

また、上記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体のいずれかにより構成されることが好ましい。   The base material is preferably composed of any one of cemented carbide, cermet, high speed steel, ceramics, cubic boron nitride sintered body, and diamond sintered body.

本発明の表面被覆切削工具は、上記のような構成を有することにより、耐摩耗性が向上した特性を有することを特徴とする。   The surface-coated cutting tool of the present invention is characterized by having the characteristics of improved wear resistance by having the above-described configuration.

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。
<表面被覆切削工具>
本発明の表面被覆切削工具は、基材と、該基材上に形成された1以上の被膜とを備えるものである。このような基本的構成を有する本発明の表面被覆切削工具は、たとえばドリル、エンドミル、フライス加工用または旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、またはクランクシャフトのピンミーリング加工用チップ等として極めて有用に用いることができる。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
<Surface coated cutting tool>
The surface-coated cutting tool of the present invention comprises a base material and one or more coating films formed on the base material. The surface-coated cutting tool of the present invention having such a basic configuration includes, for example, a drill, an end mill, a milling or turning edge cutting type cutting tip, a metal saw, a cutting tool, a reamer, a tap, or a crankshaft pin. It can be used very effectively as a chip for milling.

<基材>
本発明の表面被覆切削工具の基材としては、このような切削工具の基材として知られる従来公知のものを特に限定なく使用することができる。たとえば、超硬合金(たとえばWC基超硬合金、WCの他、Coを含み、あるいはさらにTi、Ta、Nb等の炭窒化物等を添加したものも含む)、サーメット(TiC、TiN、TiCN等を主成分とするもの)、高速度鋼、セラミックス(炭化チタン、炭化硅素、窒化硅素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、およびこれらの混合体など)、立方晶型窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体等をこのような基材の例として挙げることができる。このような基材として超硬合金を使用する場合、そのような超硬合金は、組織中に遊離炭素やη相と呼ばれる異常相を含んでいても本発明の効果は示される。
<Base material>
As the base material of the surface-coated cutting tool of the present invention, a conventionally known material known as such a cutting tool base material can be used without particular limitation. For example, cemented carbide (for example, WC base cemented carbide, including WC, including Co, or further including carbonitride such as Ti, Ta, Nb, etc.), cermet (TiC, TiN, TiCN, etc.) High-speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, and mixtures thereof), cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body Etc. can be mentioned as examples of such a substrate. When a cemented carbide is used as such a base material, the effect of the present invention is exhibited even if such a cemented carbide contains an abnormal phase called free carbon or η phase in the structure.

なお、これらの基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていても良く、このように表面が改質されていても本発明の効果は示される。   In addition, these base materials may have a modified surface. For example, in the case of cemented carbide, a de-β layer may be formed on the surface, or in the case of cermet, a surface hardened layer may be formed, and even if the surface is modified in this way, The effect is shown.

<被膜>
本発明の表面被覆切削工具の上記基材上に形成される被膜は、1以上の種類の被膜が形成されるものであり、少なくともその一の被膜として酸化アルミニウム多層被膜を含むものである。なお、このような被膜は、基材上の全面を被覆するもののみに限られるものではなく、部分的に被膜が形成されていない態様も含み、さらにまた部分的に被膜の一部の積層態様が異なっているような態様をも含む。
<Coating>
The film formed on the base material of the surface-coated cutting tool of the present invention is one in which one or more kinds of films are formed, and includes an aluminum oxide multilayer film as at least one of the films. In addition, such a film is not restricted only to what coat | covers the whole surface on a base material, The aspect in which the film is not partially formed is included, and also the lamination | stacking aspect of a part of film is also partially Also includes embodiments in which are different.

また、このような被膜は、酸化アルミニウム多層被膜以外に、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む硬質被膜を1以上含むことができるとともに、さらに他の組成の被膜を含むこともできる。   In addition to the aluminum oxide multilayer coating, such a coating is at least one element selected from the group consisting of IVa group element, Va group element, VIa group element, Al, and Si in the periodic table, or the element One or more hard coatings containing a compound comprising at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron, and further including a coating of another composition You can also

なお、このような被膜の合計厚み(総膜厚)は、0.1μm以上15μm以下とすることが好ましく、より好ましくはその上限が12μm以下、さらに好ましくは10μm以下、その下限が0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。その厚みが0.1μm未満の場合、耐摩耗性や耐酸化性等の諸特性の向上作用が十分に示されない場合があり、15μmを超えると耐欠損性が低下するため好ましくない場合がある。なお、本発明の被膜には、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Znなどが耐摩耗性を低下させない程度に10原子%以下含有する場合を含む。以下、これらの被膜についてさらに詳細に説明する。   The total thickness (total film thickness) of such a film is preferably 0.1 μm or more and 15 μm or less, more preferably the upper limit is 12 μm or less, still more preferably 10 μm or less, and the lower limit is 0.5 μm or more. More preferably, it is 1 μm or more. If the thickness is less than 0.1 μm, the effect of improving various properties such as wear resistance and oxidation resistance may not be sufficiently exhibited, and if it exceeds 15 μm, the chipping resistance may be lowered, which may be undesirable. The coating of the present invention includes a case where Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn or the like is contained in an amount of 10 atomic% or less so as not to reduce the wear resistance. Hereinafter, these coating films will be described in more detail.

<酸化アルミニウム多層被膜>
本発明の酸化アルミニウム多層被膜は、添加元素を含有する酸化アルミニウムによって構成される単位層を2種以上含み、かつその2種以上の単位層を周期的に繰り返して積層させた構造を有している。
<Aluminum oxide multilayer coating>
The aluminum oxide multilayer coating of the present invention has a structure in which two or more unit layers composed of aluminum oxide containing an additive element are included, and the two or more unit layers are periodically laminated. Yes.

このような構造を有することにより、酸化アルミニウムの単一層からなる被膜に比較して耐摩耗性が飛躍的に向上したものとなる。これは、恐らく単位層の積層数に比例して単位層間に生じる界面の数も増加し、切削時に被膜の厚み方向に発生する亀裂の進展がこのいずれかの界面により抑制され、これによりその亀裂の進展に起因する耐摩耗性の低減を極めて効率的に防止することができるためではないかと推測される。   By having such a structure, the wear resistance is remarkably improved as compared with a film made of a single layer of aluminum oxide. This is probably because the number of interfaces generated between the unit layers also increases in proportion to the number of unit layers stacked, and the progress of cracks occurring in the thickness direction of the coating during cutting is suppressed by any of these interfaces, thereby It is presumed that this is because it is possible to very effectively prevent the wear resistance reduction due to the progress of the above.

しかも、本発明の単位層は、いずれも酸化アルミニウムのみを含む純粋な酸化アルミニウム層ではなく添加元素を含むものであるため、多層構造中に純粋な酸化アルミニウム層を含む場合に比較して各単位層間の密着性が飛躍的に向上したものとなる。これは、添加元素を含むことにより酸化アルミニウムの結晶構造中の結晶格子に歪みが生じるため、純粋な酸化アルミニウム層との密着性は低下するものと考えられるものの、結晶格子に歪みを伴った層同士では却って密着性が向上するためであると考えられる。   In addition, since the unit layers of the present invention each include an additive element rather than a pure aluminum oxide layer containing only aluminum oxide, the unit layers between the unit layers are compared with the case where a pure aluminum oxide layer is included in the multilayer structure. Adhesion is drastically improved. This is because the inclusion of the additive element causes distortion in the crystal lattice in the crystal structure of the aluminum oxide, so that the adhesion to the pure aluminum oxide layer is considered to decrease, but the layer with distortion in the crystal lattice It is thought that it is because adhesion improves on the contrary.

したがって、上記のような構造を有する本発明の酸化アルミニウム多層被膜は、上記の理由に加え、添加元素の含有により酸化アルミニウム自体の硬度、高温安定性および良好な摺動性等の諸特性がさらに向上し、しかも各単位層間の密着力が大幅に向上したことからこれらが相乗的に作用することにより極めて高い耐摩耗性を達成したものである。また、後述のように酸化アルミニウム多層被膜は、γ型の結晶構造を有していることが好ましいが、上記のような積層構造を有することによりγ型の結晶構造を安定して維持することができるようになり、耐摩耗性の向上に寄与しているものと考えられる。   Therefore, in addition to the above reasons, the aluminum oxide multilayer coating of the present invention having the structure as described above has various characteristics such as hardness, high temperature stability and good slidability of the aluminum oxide itself due to the inclusion of the additive element. In addition, since the adhesion between the unit layers has been greatly improved, the synergistic action of these has achieved extremely high wear resistance. In addition, as described later, the aluminum oxide multilayer coating preferably has a γ-type crystal structure. However, the above-described laminated structure can stably maintain the γ-type crystal structure. This is considered to contribute to the improvement of wear resistance.

ここで、本発明における単位層とは上記の酸化アルミニウム多層被膜を構成する基本的な一構成単位であり、添加元素を含有する酸化アルミニウムによって構成される。そして、本発明の酸化アルミニウム多層被膜は、このような単位層を2種以上含み、その2種以上の単位層が周期的に繰り返して積層された構造となっている。   Here, the unit layer in the present invention is a basic structural unit constituting the above-described aluminum oxide multilayer coating, and is composed of aluminum oxide containing an additive element. The aluminum oxide multilayer coating of the present invention has a structure in which two or more kinds of such unit layers are included and the two or more kinds of unit layers are periodically and repeatedly laminated.

上記「2種以上」の単位層とは、組成の異なる単位層が複数存在すること(すなわち2種類以上存在すること)を意味しており、酸化アルミニウムに含有される添加元素の種類または組み合せが異なる場合に組成が異なるものとみなすものとする。ただし、後述するような製造方法に起因して各単位層において添加元素の濃度が厚み方向に分布を有する場合があり、極めて微視的に観察すれば各単位層間の境界が明確に示されない場合があるが、そのような場合であっても本発明の範囲を逸脱するものではない。個々の単位層を特定したりその厚みを規定する場合において、そのように境界が明確に示されない場合は、その境界領域の厚み方向の中間点を境界とみなすものとする。   The “two or more types” of unit layers means that there are a plurality of unit layers having different compositions (that is, two or more types), and the type or combination of additive elements contained in the aluminum oxide is Different compositions shall be considered different. However, the concentration of the additive element in each unit layer may have a distribution in the thickness direction due to the manufacturing method as described later, and the boundary between each unit layer is not clearly shown if observed microscopically. However, even in such a case, it does not depart from the scope of the present invention. When specifying an individual unit layer or defining its thickness, if the boundary is not clearly indicated as such, the middle point in the thickness direction of the boundary region is regarded as the boundary.

また「周期的に繰り返して積層」されるとは、単位層が2種の場合は上下交互に積層されることを含み、3種以上で構成される場合も一定の周期をもって(たとえばA層、B層、C層によって積層される場合はA層/B層/C層の順に(すなわちC層の上には再度A層が積層されるというように))繰り返して積層されることを含むものとする。   Further, “repeatedly and periodically laminated” means that the unit layers are alternately stacked when there are two types of unit layers, and also when they are composed of three or more types with a certain period (for example, the A layer, In the case of being laminated by the B layer and the C layer, it is included that the layers are repeatedly laminated in the order of A layer / B layer / C layer (that is, the A layer is again laminated on the C layer). .

また、酸化アルミニウムに含有される添加元素は、周期律表のIVa族元素(Ti、Zr、Hf等)、Va族元素(V、Nb、Ta等)、VIa族元素(Cr、Mo、W等)、Y、Ca、Mg、BおよびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素である。換言すれば、上記単位層を構成する酸化アルミニウムは1種もしくは2種以上の添加元素を含有したものとなる。そして、前述のようにこの添加元素の種類または組み合せが異なることにより単位層の組成は異なったものとなるが、ここで組み合せが異なるとは各単位層が複数の添加元素を含む場合においてその添加元素の組み合せが異なる場合の他、含まれる添加元素数自体が異なる場合も含むものとする。   The additive elements contained in the aluminum oxide include group IVa elements (Ti, Zr, Hf, etc.), group Va elements (V, Nb, Ta, etc.), group VIa elements (Cr, Mo, W, etc.) in the periodic table. ), At least one element selected from the group consisting of Y, Ca, Mg, B and Si. In other words, the aluminum oxide constituting the unit layer contains one or more kinds of additive elements. As described above, the composition of the unit layer differs depending on the type or combination of the additive elements. However, the combination is different here when each unit layer includes a plurality of additive elements. In addition to the case where the combination of elements is different, the case where the number of added elements included itself is different is also included.

上記のような添加元素は、酸化アルミニウムに含まれることにより、酸化アルミニウムの硬度、高温安定性および良好な摺動性等の諸特性をさらに向上させるという特性を有している。   The additive elements as described above have characteristics that aluminum oxide further improves various properties such as hardness, high temperature stability and good slidability of aluminum oxide by being contained in aluminum oxide.

なお、酸化アルミニウムが添加元素を含有する態様は、酸化アルミニウムの結晶構造中に添加元素が侵入型または置換型として含有される態様が好ましい。このような態様で添加元素が含まれる場合であっても、特に断らない限りその化合物に対して本発明においては単に酸化アルミニウムという表現を用いるものとする。また、添加元素の含有割合は、酸化アルミニウム中のアルミニウムに対して添加元素が0.01原子%以上30原子%以下含有されていることが好ましく、より好ましくはその上限が25原子%、さらに好ましくは20原子%であり、その下限が0.1原子%である。0.01原子%未満であれば酸化アルミニウムの硬度を十分に向上させることができない場合があり、30原子%を超えると却って酸化アルミニウムの硬度が低下する場合がある。なお、単位層に添加元素が2種以上含まれる場合は、その合計量が上記範囲内となることが好ましいが、添加元素間の比率は特に限定されない。   The aspect in which aluminum oxide contains an additive element is preferably an aspect in which the additive element is contained as an interstitial type or a substitution type in the crystal structure of aluminum oxide. Even in the case where an additive element is included in such an embodiment, the expression “aluminum oxide” is simply used in the present invention for the compound unless otherwise specified. The content of the additive element is preferably such that the additive element is contained in an amount of 0.01 atomic% to 30 atomic% with respect to the aluminum in the aluminum oxide, more preferably the upper limit is 25 atomic%, and still more preferably. Is 20 atomic%, and the lower limit is 0.1 atomic%. If it is less than 0.01 atomic%, the hardness of the aluminum oxide may not be sufficiently improved, and if it exceeds 30 atomic%, the hardness of the aluminum oxide may be lowered. In addition, when two or more kinds of additive elements are included in the unit layer, the total amount is preferably within the above range, but the ratio between the additive elements is not particularly limited.

また、このような単位層を構成する酸化アルミニウムは、生産性および結晶粒子の粗大化を防止するという観点からγ型の結晶構造を有していることが好ましく、添加元素の含有によってこのγ型の結晶構造が変化することはない。ここでγ型の結晶構造とは、結晶学的にスピネル型の結晶構造をいうものとし、X線回折法(XRD)により同定することができる。   In addition, the aluminum oxide constituting such a unit layer preferably has a γ-type crystal structure from the viewpoint of productivity and prevention of coarsening of crystal grains. There is no change in the crystal structure. Here, the γ-type crystal structure means a spinel crystal structure crystallographically, and can be identified by X-ray diffraction (XRD).

また、上記単位層は、0.5nm以上50nm以下の厚みを有することが好ましい。これは、0.5nm未満の場合や50nmを超える場合には上記のようなγ型の結晶構造が維持できない場合があるためである。上記単位層の厚みは、より好ましくはその上限が30nm以下、さらに好ましくは20nm以下、その下限が1nm以上である。   The unit layer preferably has a thickness of 0.5 nm to 50 nm. This is because the γ-type crystal structure as described above may not be maintained when the thickness is less than 0.5 nm or exceeds 50 nm. The upper limit of the thickness of the unit layer is more preferably 30 nm or less, still more preferably 20 nm or less, and the lower limit is 1 nm or more.

また、本発明の酸化アルミニウム多層被膜は、0.1μm以上10μm以下の厚みを有することが好ましい。これは、0.1μm未満では十分なる耐摩耗性が得られない場合があり、10μmを超えると被膜自体が自己破壊する場合があるためである。このような酸化アルミニウム多層被膜の厚みは、より好ましくはその上限が5μm以下、さらに好ましくは3μm以下、その下限が0.3μm以上、さらに好ましくは0.5μm以上である。なお、単位層の積層数は、上記の酸化アルミニウム多層被膜の厚みと各単位層の厚みとから決定することができ、特に限定されるものではない。   The aluminum oxide multilayer coating of the present invention preferably has a thickness of 0.1 μm or more and 10 μm or less. This is because if it is less than 0.1 μm, sufficient wear resistance may not be obtained, and if it exceeds 10 μm, the coating itself may be self-destructed. The upper limit of the thickness of such an aluminum oxide multilayer coating is more preferably 5 μm or less, further preferably 3 μm or less, and the lower limit is 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more. The number of unit layers can be determined from the thickness of the aluminum oxide multilayer coating and the thickness of each unit layer, and is not particularly limited.

なお、本発明の酸化アルミニウム多層被膜は、−4GPa以上3GPa以下の応力を有することが好ましい。これにより、基材または他の被膜との良好な密着性を確保することができる。ここで、上記応力とは、被膜に残留する内部応力(固有ひずみ)であって、圧縮残留応力と引張残留応力の両者を含む概念である。本発明において単に応力という場合は、圧縮残留応力と引張残留応力の両者を含むものとする(なお、応力が解放されて0GPaになった状態も便宜的に含むものとする)。   In addition, it is preferable that the aluminum oxide multilayer coating film of this invention has a stress of -4 GPa or more and 3 GPa or less. Thereby, favorable adhesiveness with a base material or another coating film is securable. Here, the stress is an internal stress (inherent strain) remaining in the coating, and is a concept including both compressive residual stress and tensile residual stress. In the present invention, the term “stress” includes both compressive residual stress and tensile residual stress (note that the state in which the stress is released to 0 GPa is also included for convenience).

また、上記圧縮残留応力とは「−」(マイナス)の数値(単位:本発明では「GPa」を使う)で表される応力をいう。なお、数値を使わずに圧縮残留応力の大小を表現する場合は、上記数値の絶対値が大きくなる程、圧縮残留応力が大きいと表現し、また上記数値の絶対値が小さくなる程、圧縮残留応力が小さいと表現するものとする。一般に、圧縮残留応力が大きくなる程高い靭性を示す。また、引張残留応力とは、「+」(プラス)の数値(単位:本発明では「GPa」を使う)で表される応力をいう。   The compressive residual stress is a stress represented by a numerical value “−” (minus) (unit: “GPa” is used in the present invention). In addition, when expressing the magnitude of compressive residual stress without using numerical values, it expresses that the compressive residual stress increases as the absolute value of the numerical value increases, and the compressive residual stress decreases as the absolute value of the numerical value decreases. It shall be expressed that the stress is small. Generally, the higher the compressive residual stress, the higher the toughness. Further, the tensile residual stress refers to a stress represented by a numerical value “+” (plus) (unit: “GPa” is used in the present invention).

なお、このような酸化アルミニウム多層被膜の応力は、X線応力測定装置を用いたsin2ψ法により測定することができ、切削工具のすくい面または逃げ面等の平坦部に位置する任意の点3点(これらの各点は当該部位の応力を代表できるように互いに0.5mm以上の距離を離して選択することが好ましい)以上の応力を該sin2ψ法により測定し、その平均値を求めることにより測定することができる。 In addition, the stress of such an aluminum oxide multilayer coating can be measured by the sin 2 ψ method using an X-ray stress measuring apparatus, and can be any point located on a flat portion such as a rake face or a flank face of a cutting tool. Three or more stress points (preferably selected at a distance of 0.5 mm or more from each other so that each point can represent the stress of the part) are measured by the sin 2 ψ method, and the average value is calculated. It can be measured by obtaining.

このようなX線を用いたsin2ψ法は、多結晶材料の残留応力の測定方法として広く用いられているものであり、たとえば「X線応力測定法」(日本材料学会、1981年株式会社養賢堂発行)の54〜67頁に詳細に説明されている方法を用いれば良い。 The sin 2 ψ method using X-rays is widely used as a method for measuring the residual stress of a polycrystalline material. For example, “X-ray stress measurement method” (Japan Society of Materials Science, 1981 Corporation) The method described in detail on pages 54 to 67 of Yokendo) may be used.

このような酸化アルミニウム多層被膜の応力は、より好ましくはその上限が2.5GPa以下、さらに好ましくは2GPa以下、その下限が−3.5GPa以上、さらに好ましくは−3GPa以上の範囲とすることが好適である。なお、3GPaを超える応力(引張残留応力)を有する場合には、他の被膜や基材との密着性(接合力)が劣る場合がある一方、応力が−4GPa未満になると大きな圧縮応力を有することから被膜の自己破壊を生じる場合がある。   The stress of such an aluminum oxide multilayer coating is more preferably within the range of 2.5 GPa or less, more preferably 2 GPa or less, and the lower limit of −3.5 GPa or more, more preferably −3 GPa or more. It is. In addition, when it has a stress (tensile residual stress) exceeding 3 GPa, the adhesiveness (bonding force) with other coatings and base materials may be inferior, whereas when the stress is less than −4 GPa, it has a large compressive stress. For this reason, self-destruction of the film may occur.

<硬質被膜>
本発明の上記被膜は、上記酸化アルミニウム多層被膜以外に、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む硬質被膜(すなわち上記元素または化合物を含む硬質被膜)を1以上含むことが好ましい。
<Hard coating>
In addition to the aluminum oxide multilayer coating, the coating of the present invention includes at least one element selected from the group consisting of group IVa elements, group Va elements, group VIa elements, Al, and Si in the periodic table, or the element And at least one hard coating containing a compound comprising at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron (that is, a hard coating containing the element or compound). preferable.

そして、このような硬質被膜としては、特にTi、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含むことが好ましく、Ti、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む2種以上の層が、各層の厚みを1nm以上100nm以下の厚みとして周期的に繰り返して積層されたものであることが好ましい。   Such a hard coating is composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one of the elements, and carbon, nitrogen, oxygen, and boron. It is preferable to include a compound consisting of at least one element selected from the group, and at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one of the elements, and carbon, Two or more layers containing a compound composed of at least one element selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, and boron, and each layer is periodically and repeatedly stacked with a thickness of 1 nm to 100 nm. It is preferable that

このような硬質被膜は、高硬度で耐摩耗性に優れるとともに、極めて優れた靭性を示すものが好ましい。特に、Ti、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む被膜は、耐酸化性および耐熱性に優れていることから特に優れた耐摩耗性が示されるため極めて有効である。   Such a hard coating is preferably one having high hardness and excellent wear resistance, and exhibiting extremely excellent toughness. In particular, at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one element selected from the group consisting of at least one of the elements and carbon, nitrogen, oxygen, and boron A film containing a compound consisting of the above is extremely effective because it has excellent oxidation resistance and heat resistance, and exhibits particularly excellent wear resistance.

ここで、このような硬質被膜に含まれる元素または化合物としては、たとえば、Cr、Ti、Al、Si、V、Zr、Hf、TiAl、TiSi、AlCr、TiN、TiON、TiCN、TiCNO、TiBN、TiCBN、TiAlCN、AlN、AlCN、AlCrCN、AlON、CrN、CrCN、TiSiN、TiSiCN、Ti23、TiAlON、ZrN、ZrCN、AlZrN、TiAlN、TiAlSiN、TiAlCrSiN、AlCrN、AlCrSiN、TiZrN、TiAlMoN、TiAlNbN、TiSiN、TiSiCN、AlCrTaN、AlTiVN、TiB2、TiCrHfN、CrSiWN、TiAlCN、TiSiCN、AlZrON、AlCrCN、AlHfN、CrSiBON、TiAlWN、AlCrMoCN、TiAlBN、TiAlCrSiBCNO等を挙げることができる。 Here, as an element or a compound contained in such a hard film, for example, Cr, Ti, Al, Si, V, Zr, Hf, TiAl, TiSi, AlCr, TiN, TiON, TiCN, TiCNO, TiBN, TiCBN , TiAlCN, AlN, AlCN, AlCrCN , AlON, CrN, CrCN, TiSiN, TiSiCN, Ti 2 O 3, TiAlON, ZrN, ZrCN, AlZrN, TiAlN, TiAlSiN, TiAlCrSiN, AlCrN, AlCrSiN, TiZrN, TiAlMoN, TiAlNbN, TiSiN, TiSiCN, AlCrTaN, AlTiVN, TiB 2 , TiCrHfN, CrSiWN, TiAlCN, TiSiCN, AlZrON, AlCrCN, AlHfN, CrSiBON, TiA WN, mention may be made of AlCrMoCN, TiAlBN, the TiAlCrSiBCNO like.

とりわけ、Ti、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物としては、たとえばTi、Cr、Al、Si、TiN、TiCN、TiAlN、TiAlNO、TiAlCNO、TiBN、TiCBN、TiSiN、TiSiNO、TiSiCNO、CrTiN、CrTiNO、CrTiCNO、SiAlN、SiAlNO、SiAlCNO、CrSiN、CrSiNO、CrSiCNO、SiAlN、SiAlNO、SiAlCNO、CrSiN、CrSiNO、CrSiCNO、TiAlSiN、TiAlSiNO、TiAlSiCNO、TiAlCrN、TiAlCrNO、TiAlCrCNO、TiCrSiN、TiCrSiNO、TiCrSiCNO、AlCrN、AlCrNO、AlCrSiNO、AlCrCNO、AlCrSiBNO等を挙げることができ、特にAlCrN、AlCrNO、AlCrSiNO、AlCrSiBNO、AlCrCNO等が好適である。   In particular, at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one element selected from the group consisting of at least one of the elements and carbon, nitrogen, oxygen, and boron Examples of the compound consisting of Ti, Cr, Al, Si, TiN, TiCN, TiAlN, TiAlNO, TiAlCNO, TiBN, TiCBN, TiSiN, TiSiNO, TiSiCNO, CrTiN, CrTiNO, CrTiCNO, SiAlN, SiAlNO, SiAlCNO, CrSiN, CrSiNO, CrSiCNO, SiAlN, SiAlNO, SiAlCNO, CrSiN, CrSiNO, CrSiCNO, TiAlSiN, TiAlSiNO, TiAlSiCNO, TiAlCrN, TiAlCrNO, T AlCrCNO, TiCrSiN, TiCrSiNO, TiCrSiCNO, AlCrN, AlCrNO, AlCrSiNO, AlCrCNO, there may be mentioned AlCrSiBNO like, particularly AlCrN, AlCrNO, AlCrSiNO, AlCrSiBNO, AlCrCNO the like.

なお、上記の化学式において、各元素の原子比が特に記載されていないものは必ずしも等比となるものではなく、従来公知の原子比が全て含まれるものとする。たとえば単にTiNと記す場合、TiとNとの原子比は1:1が含まれる他、2:1、1:0.95、1:0.9等が含まれる(特に断りのない限り、以下において同じ)。   In the above chemical formula, those in which the atomic ratio of each element is not particularly described are not necessarily equivalent, and all conventionally known atomic ratios are included. For example, when simply describing TiN, the atomic ratio of Ti and N includes 1: 1, and includes 2: 1, 1: 0.95, 1: 0.9, etc. (unless otherwise noted, the following) The same).

なお、この硬質被膜は、これらの元素または化合物を単層または多層として形成することができ、多層の場合はこれらの元素または化合物からなる層を1nm〜5μmの厚みで積層する場合も含む。そして、特にTi、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む2種以上の層が、各層の厚みを1nm以上100nm以下の厚みとして周期的に繰り返して積層された硬質被膜を構成することが好ましい。このように上記各層を周期的に繰り返して積層させることにより、耐酸化性および耐熱性がさらに向上し極めて優れた耐摩耗性が示される。ここで、周期的に積層させるとは、上記酸化アルミニウム多層被膜の場合と同様に、たとえば2種の層を上下交互に積層させるなど、一定の周期性をもって積層させることをいう。なお、各層の厚みが1nm未満となる場合や100nmを超える場合には積層による耐摩耗性の向上効果が示されない場合があるが、その場合であってもこれらの元素や化合物によってもたらされる固有の耐摩耗性の向上効果は示される。各層の厚みはより好ましくは2nm以上60nm以下である。   In addition, this hard film can form these elements or compounds as a single layer or a multilayer, and in the case of a multilayer, the case where the layer which consists of these elements or compounds is laminated | stacked by the thickness of 1 nm-5 micrometers is also included. In particular, at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one element selected from the group consisting of at least one of the elements and carbon, nitrogen, oxygen, and boron It is preferable that two or more types of layers containing a compound composed of an element constitute a hard coating in which the thickness of each layer is periodically repeated to a thickness of 1 nm to 100 nm. In this way, by periodically repeating the above layers, the oxidation resistance and heat resistance are further improved, and extremely excellent wear resistance is exhibited. Here, periodically laminating means laminating with a certain periodicity, for example, by laminating two kinds of layers alternately in the upper and lower directions, as in the case of the aluminum oxide multilayer coating. In addition, when the thickness of each layer is less than 1 nm or exceeds 100 nm, the effect of improving the abrasion resistance by lamination may not be shown, but even in that case, it is inherent to these elements and compounds. The effect of improving wear resistance is shown. The thickness of each layer is more preferably 2 nm or more and 60 nm or less.

また、このような硬質被膜は、0.3μm以上10μm以下の厚み(多層で形成される場合はその全体の厚み)を有することが好ましく、より好ましくはその上限が7μm以下、さらに好ましくは5μm以下、その下限が0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上である。その厚みが0.3μm未満の場合には、十分な耐摩耗性が示されなくなるとともに十分な靭性を示さなくなる場合があり、10μmを超えると耐欠損性が低下することがあるため好ましくない。   Further, such a hard coating preferably has a thickness of 0.3 μm or more and 10 μm or less (when it is formed of multiple layers, the total thickness thereof), more preferably the upper limit thereof is 7 μm or less, more preferably 5 μm or less. The lower limit is 0.5 μm or more, more preferably 1 μm or more. If the thickness is less than 0.3 μm, sufficient wear resistance may not be exhibited and sufficient toughness may not be exhibited. If the thickness exceeds 10 μm, the fracture resistance may decrease, which is not preferable.

また、このような硬質被膜は、上記の酸化アルミニウム多層被膜と同様に−4GPa以上3GPa以下の応力を有していることが好ましい。これにより、基材または他の被膜との良好な密着性を確保することができる。   Moreover, it is preferable that such a hard film has the stress of -4 GPa or more and 3 GPa or less similarly to said aluminum oxide multilayer coating. Thereby, favorable adhesiveness with a base material or another coating film is securable.

なお、このような硬質被膜は、基材と酸化アルミニウム多層被膜との間に形成することができるとともに、酸化アルミニウム多層被膜上に形成することもでき、その積層配置は特に限定されない。   In addition, such a hard film can be formed between a base material and an aluminum oxide multilayer film, and can also be formed on an aluminum oxide multilayer film, The lamination | stacking arrangement | positioning is not specifically limited.

<製造方法>
本発明において基材上に形成される上記被膜は、物理蒸着法により形成することが最適である。基材を劣化させることなく有利に被膜を形成することができるためである。中でも上記酸化アルミニウム多層被膜は、物理蒸着法により形成することが特に好ましい。上記の理由に加え、添加元素を酸化アルミニウム中に容易に含有させることができ、またγ型の結晶構造を容易に形成することができるとともに−4GPa以上3GPa以下の応力を容易に付与することができるためである。
<Manufacturing method>
In the present invention, the film formed on the substrate is optimally formed by physical vapor deposition. This is because a film can be formed advantageously without deteriorating the substrate. Among these, the aluminum oxide multilayer coating is particularly preferably formed by physical vapor deposition. In addition to the above reasons, an additive element can be easily contained in aluminum oxide, a γ-type crystal structure can be easily formed, and a stress of −4 GPa to 3 GPa can be easily applied. This is because it can.

このような物理蒸着法としては、とりわけイオンプレーティング法またはスパッタリング法を採用することが好ましい。イオンプレーティング法は比較的低温における処理であるにもかかわらず緻密な被膜を容易に得ることができ、とりわけアークイオンプレーティング法はさらに成膜速度が速く高い生産効率を得ることができるという利点を有する。また、スパッタリング法は、表面平滑な被膜を容易に作成することができ、被削材に対する耐溶着性に優れた被膜となり、同時に被削材の仕上げ面粗度が良好になるという利点を有する。このような物理蒸着法としては、従来公知の諸条件をいずれも採用することができる。   As such a physical vapor deposition method, it is particularly preferable to employ an ion plating method or a sputtering method. Despite the fact that the ion plating method is a process at a relatively low temperature, it is possible to easily obtain a dense film. In particular, the arc ion plating method has an advantage that the film formation rate is further high and high production efficiency can be obtained. Have Further, the sputtering method has an advantage that a smooth coating film can be easily formed, and a coating film having excellent adhesion resistance to the work material is obtained, and at the same time, the finished surface roughness of the work material is improved. As such a physical vapor deposition method, any of various conventionally known conditions can be employed.

このように本発明の被膜は、その製造方法が特に限定されるものではないが、とりわけ非導電性材料である酸化アルミニウムを含む酸化アルミニウム多層被膜を形成するためには上述のスパッタリング法を採用することが特に好ましい。中でも、カソードにパルス電源を用いたマグネトロンスパッタリング法を採用することが好ましい。一方、スパッタリング法とアークイオンプレーティング法との組み合せや酸化アルミニウム中に導電性物質を分散させて導電性を付与し、アークイオンプレーティング法で成膜する方法も採用できる。   Thus, although the manufacturing method of the coating of the present invention is not particularly limited, the above-described sputtering method is employed to form an aluminum oxide multilayer coating including aluminum oxide which is a non-conductive material. It is particularly preferred. Among these, it is preferable to employ a magnetron sputtering method using a pulse power source for the cathode. On the other hand, a combination of a sputtering method and an arc ion plating method, or a method of forming a film by an arc ion plating method by imparting conductivity by dispersing a conductive substance in aluminum oxide can be employed.

そして、酸化アルミニウム多層被膜をスパッタリング法で形成する場合、その具体的条件としては従来公知の条件を特に限定なく採用することができるが、特にアンバランストマグネトロンスパッタリング法を採用する場合は以下の条件を採用することが好ましい。   And when forming an aluminum oxide multilayer film by sputtering method, as a concrete condition, conventionally known conditions can be employed without any particular limitation, but when employing an unbalanced magnetron sputtering method in particular, the following conditions Is preferably adopted.

すなわち、まずターゲットとしては単位層の種類に応じた数のターゲットを準備する。このようなターゲットは、各単位層の組成に応じてAl粉末と所望の添加元素を含有した化合物(酸化物や炭化物等)とを混合し(混合割合は酸化アルミニウムに含有される添加元素の含有割合に応じて調節する)、その混合物を焼結することにより調製することができる。   That is, as targets, first, a number of targets corresponding to the type of unit layer are prepared. Such a target is a mixture of Al powder and a compound (oxide, carbide, etc.) containing a desired additive element according to the composition of each unit layer (the mixing ratio is the inclusion of the additive element contained in aluminum oxide) It can be prepared by sintering the mixture).

そして、スパッタリング装置(成膜装置)において、基材(基板)温度を500〜850℃に設定するとともに、上記のターゲットを備えた複数のアンバランストマグネトロンスパッタ源に対向するようにして該基材を装着した保持具(ワークテーブル)を回転させながら酸素ガスを流す。そして、上記アンバランストマグネトロンスパッタ源の全てにパルスDCの放電電圧(250〜400V)を加えつつ、不活性ガスに対する酸素ガスの圧力比を1〜50%の範囲内で制御するとともに基材バイアス電圧を−500V〜−25Vの範囲内で制御して反応性スパッタリング法により酸化アルミニウム多層被膜を形成することができる。   In the sputtering apparatus (film forming apparatus), the base material (substrate) temperature is set to 500 to 850 ° C., and the base material is opposed to a plurality of unbalanced magnetron sputtering sources including the target. Flow oxygen gas while rotating the holder (work table) equipped with. And while applying the discharge voltage (250-400V) of pulse DC to all the said unbalanced magnetron sputter sources, while controlling the pressure ratio of the oxygen gas with respect to an inert gas within the range of 1-50%, it is a base-material bias. An aluminum oxide multilayer coating film can be formed by reactive sputtering while controlling the voltage within a range of −500V to −25V.

上記において各単位層の厚みは、ワークテーブルの回転速度を制御することにより調整することができる。また、酸化アルミニウム多層被膜の厚みは、成膜に要する合計時間数を制御することにより調整することができる。   In the above, the thickness of each unit layer can be adjusted by controlling the rotation speed of the work table. Further, the thickness of the aluminum oxide multilayer coating can be adjusted by controlling the total number of hours required for film formation.

また、酸化アルミニウムの結晶構造は、上記のターゲットの表面が所謂遷移モードとなるようにアンバランストマグネトロンスパッタ源のパルスDCの放電電圧および基材バイアス電圧を制御することによりγ型とすることができる。また、酸化アルミニウム多層被膜の応力は、基材バイアス電圧を制御することにより調整することができる。   In addition, the crystal structure of aluminum oxide may be γ-type by controlling the discharge voltage of the unbalanced magnetron sputtering source and the substrate bias voltage so that the surface of the target is in a so-called transition mode. it can. The stress of the aluminum oxide multilayer coating can be adjusted by controlling the substrate bias voltage.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下の各被膜の化学組成はXPS(X線光電子分光分析装置)またはSEM(TEM)−EDX(走査型電子顕微鏡(透過型電子顕微鏡)に付帯のエネルギー分散型ケイ光X線分光計)によって確認した。また、各被膜および各単位層の厚みは、被膜の表面に対して垂直方向の断面をTEM(透過型電子顕微鏡)で観察して測定し、各被膜の応力は、X線応力測定装置を用いて前述のsin2ψ法により測定した。また、酸化アルミニウム多層被膜に含まれる酸化アルミニウムの結晶構造はXRDにより確認し、酸化アルミニウムが添加元素を含有する態様はTEMおよびTEM−EDXを併用して確認した。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these. The chemical composition of each film below is XPS (X-ray photoelectron spectrometer) or SEM (TEM) -EDX (energy dispersive fluorescence X-ray spectrometer attached to a scanning electron microscope (transmission electron microscope)). Confirmed by. The thickness of each coating and each unit layer is measured by observing a cross section perpendicular to the surface of the coating with a TEM (transmission electron microscope), and the stress of each coating is measured using an X-ray stress measuring device. Then, it was measured by the aforementioned sin 2 ψ method. Further, the crystal structure of aluminum oxide contained in the aluminum oxide multilayer coating was confirmed by XRD, and the mode in which aluminum oxide contained an additive element was confirmed by using TEM and TEM-EDX in combination.

なお、以下では被膜を物理蒸着法であるアンバランストマグネトロンスパッタリング法とカソードアークイオンプレーティング法の組み合わせにより形成しているが、公知の他の物理蒸着法によって成膜した場合も含む。   In the following, the coating is formed by a combination of an unbalanced magnetron sputtering method and a cathodic arc ion plating method, which are physical vapor deposition methods, but includes cases where the film is formed by other known physical vapor deposition methods.

<表面被覆切削工具の作製>
まず、基材として次の2種を準備した。すなわち、グレードがJIS規格M20のWC基超硬合金であって、切削チップとしての形状がJIS規格CNMG120408であるもの(後述の耐摩耗性試験1および耐摩耗性試験2に使用するもの)およびグレードがJIS規格P20のWC基超硬合金であって、切削チップとしての形状がJIS規格SDEX42MTであるもの(後述の断続切削試験に使用するもの)を準備した(上記のJIS規格は1998年度版である)。そして、それぞれの基材に対して以下のような方法により同様にして被膜を形成した。
<Production of surface-coated cutting tool>
First, the following two types were prepared as base materials. That is, the grade is a WC standard cemented carbide of JIS standard M20, and the shape as a cutting tip is JIS standard CNMG120408 (used for wear resistance test 1 and wear resistance test 2 described later) and grade Is a WC standard cemented carbide of JIS standard P20 and the shape as a cutting tip is JIS standard SDEX42MT (used for intermittent cutting test described later) (the above JIS standard is a 1998 version) is there). And the film was similarly formed with respect to each base material by the following method.

すなわち、まず上記基材をカソードにパルスDC電源を用いたアンバランストマグネトロンスパッタリング装置(成膜装置)に装着した。この成膜装置内には複数のアーク蒸発源と複数のアンバランストマグネトロンスパッタ蒸発源(以下、UBMスパッタ源と呼ぶ)が配置され、中心点を中心としこれらの蒸発源に各対向するようにして回転する保持具(ワークテーブル)に上記基材を装着した。なお、必要なガスは、ガス導入口から成膜装置内へ導入される。また、成膜装置内にはヒーターが備えられている。   That is, first, the substrate was mounted on an unbalanced magnetron sputtering apparatus (film forming apparatus) using a pulsed DC power source as a cathode. In this film forming apparatus, a plurality of arc evaporation sources and a plurality of unbalanced magnetron sputtering evaporation sources (hereinafter referred to as UBM sputtering sources) are arranged, with the center point as the center and facing each of these evaporation sources. The base material was mounted on a rotating holder (work table). The necessary gas is introduced from the gas inlet into the film forming apparatus. In addition, a heater is provided in the film forming apparatus.

次いで、上記基材表面に形成される被膜として、化学組成が以下の表1に示したものとなるように上記蒸発源に原料(すなわちターゲット)を各々セットした。すなわち、複数のアーク蒸発源に所定の原料(例えば、TiAl、Ti、AlCrなど)をセットし、複数のUBMスパッタ源にも所定の原料(酸化アルミニウム多層被膜が所望の添加元素を含有する単位層により形成されるようにAl粉末と所望の添加元素を含有した化合物とを混合し焼結して得られるターゲット)をセットした。UBMスパッタ源により酸化アルミニウム多層被膜を形成し、アーク蒸発源により硬質被膜を形成するものである。   Next, raw materials (that is, targets) were set in the evaporation source so that the chemical composition of the coating film formed on the substrate surface was as shown in Table 1 below. That is, a predetermined raw material (for example, TiAl, Ti, AlCr, etc.) is set in a plurality of arc evaporation sources, and a predetermined raw material (aluminum oxide multilayer coating contains a desired additive element) in a plurality of UBM sputtering sources The target obtained by mixing and sintering the Al powder and the compound containing the desired additive element was set. An aluminum oxide multilayer coating is formed by a UBM sputtering source, and a hard coating is formed by an arc evaporation source.

続いて、真空ポンプにより該装置のチャンバー内を1×10-3Pa以下に減圧するとともに、該装置内に設置されたヒーターにより上記基材の温度を650℃に加熱し、1時間保持した。 Subsequently, the inside of the chamber of the apparatus was depressurized to 1 × 10 −3 Pa or less by a vacuum pump, and the temperature of the base material was heated to 650 ° C. by a heater installed in the apparatus and held for 1 hour.

次に、アルゴンガスを導入してチャンバー内の圧力を3.0Paに保持し、基板バイアス電源の電圧を徐々に上げながら−1000Vとし、基材の表面のクリーニングを15分間行なった。その後、アルゴンガスを排気した。   Next, argon gas was introduced to maintain the pressure in the chamber at 3.0 Pa, the substrate bias power supply voltage was gradually increased to −1000 V, and the surface of the substrate was cleaned for 15 minutes. Thereafter, argon gas was exhausted.

続いて、硬質被膜を形成するために、以下の条件を採用して所望の厚みの硬質被膜を形成した。すなわち、基材(基板)温度400〜600℃に設定し、真空もしくは反応ガスとして窒素、メタン(炭素源)、酸素のいずれか1以上のガスを導入させながら、アークイオンプレーティング法で上記基材表面に各構成の硬質被膜を形成した。   Subsequently, in order to form a hard coating, the following conditions were adopted to form a hard coating with a desired thickness. That is, the substrate (substrate) temperature is set to 400 to 600 ° C., and one or more gases of nitrogen, methane (carbon source), and oxygen are introduced as a vacuum or a reaction gas, and the above-mentioned base is used by the arc ion plating method. A hard film of each constitution was formed on the material surface.

なお、表1中、No.5の酸化アルミニウム多層被膜直下の硬質被膜とNo.7の酸化アルミニウム多層被膜上の硬質被膜は、2種の層を周期的に繰り返して積層させてなる被膜であることを示している。たとえば、No.5の該硬質被膜は、厚み5.0nmのAlCrNを含む層と厚み4.0nmのAlCrNOを含む層とが周期的に繰り返して積層(上下交互に積層)して厚み1.5μmの被膜(−1.4GPaの応力を有する)が形成されていることを示す(TiAlN層上にはまずAlCrNを含む層が形成されることを示す)。No.7の該硬質被膜についてもNo.5と同様の内容を示す。このような硬質被膜における周期的な積層は、上記成膜装置において保持具の回転速度を調節したり、または半回転毎に反応ガスの種類や流量を調節することにより形成することができる。   In Table 1, No. No. 5 hard coating directly under the aluminum oxide multilayer coating and 7 indicates that the hard film on the aluminum oxide multilayer film is a film in which two kinds of layers are periodically laminated. For example, no. 5 is a 1.5 μm-thickness film (−5 μm thick), a layer containing AlCrN having a thickness of 5.0 nm and a layer containing AlCrNO having a thickness of 4.0 nm are periodically laminated (stacked alternately). (Having a stress of 1.4 GPa) is formed (indicating that a layer containing AlCrN is first formed on the TiAlN layer). No. No. 7 for the hard coating. The same content as 5 is shown. Such a periodic lamination of the hard coating can be formed by adjusting the rotation speed of the holder in the film forming apparatus or by adjusting the kind and flow rate of the reaction gas every half rotation.

一方、所望の酸化アルミニウム多層被膜を形成するためには、以下の条件を採用した。すなわち、基材(基板)温度を500〜850℃に設定するとともに上記成膜装置において基材を装着した保持具を複数のUBMスパッタ源に対向するようにして回転させながら、酸素ガスを流し全UBMスパッタ源にパルスDCの放電電圧(300V)を加えつつ、不活性ガスに対する酸素ガスの圧力比を2〜20%の範囲内で制御するとともに基材バイアス電圧を−500V〜−50Vの範囲内で制御して反応性スパッタリング法により酸化アルミニウム多層被膜を形成した。   On the other hand, in order to form a desired aluminum oxide multilayer coating, the following conditions were employed. That is, the base material (substrate) temperature is set to 500 to 850 ° C., and the holder with the base material is rotated in the film forming apparatus so as to face a plurality of UBM sputtering sources. While applying a pulsed DC discharge voltage (300V) to the UBM sputtering source, the pressure ratio of the oxygen gas to the inert gas is controlled within the range of 2 to 20% and the substrate bias voltage is within the range of -500V to -50V. The aluminum oxide multilayer coating film was formed by the reactive sputtering method under control.

このようにして、表1に示したNo.1〜12の被膜をそれぞれの基材上に形成した表面被覆切削工具を作製した。No.1〜8が本発明の実施例であり、No.9〜12は比較例である。比較例は、本発明の酸化アルミニウム多層被膜の構成とは異なる被膜が形成されるようにUBMスパッタ源のターゲットに所定の原料をセットすることを除き、他は全て上記の実施例と同様にして作製した(これらの所定の条件は従来公知の条件を採用した)。このようにして形成された比較例の被膜は、表1中便宜上酸化アルミニウム多層被膜の欄に記載した(No.9および10の単位層の欄に記載されている組成の被膜は多層ではなく単一の層であることを示す。また、単位「at%」および単位「nm」とともに記載されている数値は、便宜上後述の実施例の表記に準ずるものとする)。   Thus, No. 1 shown in Table 1 was obtained. Surface-coated cutting tools in which 1 to 12 coatings were formed on each substrate were prepared. No. 1 to 8 are examples of the present invention. 9 to 12 are comparative examples. The comparative example is the same as the above example except that a predetermined raw material is set on the target of the UBM sputtering source so that a film different from the structure of the aluminum oxide multilayer film of the present invention is formed. These were prepared (these conditions were conventionally known conditions). The film of the comparative example thus formed was described in the column of the aluminum oxide multilayer film for convenience in Table 1 (the film having the composition described in the unit layer column of Nos. 9 and 10 is not a multilayer but a single film). In addition, the numerical values described together with the unit “at%” and the unit “nm” shall be based on the description of the examples described later for convenience).

Figure 2008168364
Figure 2008168364

上記表1において、被膜の積層構成は、左のものから順に基材上に積層させたことを示している(表1中において空欄となっているところは、該当する被膜が形成されないことを示している)。なお表1中、化学組成とは各硬質被膜を構成する化合物の組成を示し、厚みとはその被膜の厚みを示し、応力とはその被膜の応力を示す。なお、酸化アルミニウム多層被膜の欄における単位層の記載は、各化学式で表わされた添加元素含有酸化アルミニウムによって構成される単位層を周期的に繰り返して積層させたことを示している(2種記載のものは上段に記載されている単位層と下段に記載されている単位層とを上下交互に積層させたことを示し、3種記載のものは上段の単位層上に中段の単位層を形成しその上に下段の単位層を形成するという順序で周期的に積層させたこと(いずれの場合も上段に記載されている単位層から積層を開始すること)を示している)。なお、単位層の欄の各化学式中、「Al」と「O」以外に記載されている元素が添加元素であり、括弧内の数値は、左側の単位「at%」(原子%)で示される数値は添加元素の含有量(2種記載のものは化学式の表記順による)であり、右側の単位「nm」で示される数値は単位層の厚みである。また、「γ」の表記は結晶構造がγ型であることを示す。なお、酸化アルミニウムの結晶構造中に添加元素が侵入型または置換型として含有されていることを確認した。   In Table 1 above, the laminated structure of the film indicates that the film is laminated on the base material in order from the left (the blank in Table 1 indicates that the corresponding film is not formed). ing). In Table 1, the chemical composition indicates the composition of the compound constituting each hard coating, the thickness indicates the thickness of the coating, and the stress indicates the stress of the coating. In addition, the description of the unit layer in the column of the aluminum oxide multilayer coating indicates that the unit layer composed of the additive element-containing aluminum oxide represented by each chemical formula is periodically and repeatedly stacked (two types). The description indicates that the unit layer described in the upper part and the unit layer described in the lower part are alternately stacked up and down, and the three types indicate that the middle unit layer is provided on the upper unit layer. It is formed and periodically laminated in the order of forming the lower unit layer thereon (in each case, the lamination is started from the unit layer described in the upper part)). In each chemical formula in the unit layer column, elements other than “Al” and “O” are additive elements, and the numerical value in parentheses is the unit “at%” (atomic%) on the left side. The numerical value indicated is the content of the additive element (two types are described in the chemical formula order), and the numerical value indicated by the unit “nm” on the right is the thickness of the unit layer. The notation “γ” indicates that the crystal structure is γ type. It was confirmed that the additive element was contained as an interstitial type or a substitution type in the crystal structure of aluminum oxide.

すなわち、たとえばNo.1の表面被覆切削工具は、基材と、該基材上に形成された4種の被膜とを備え、該被膜は、まず基材上に厚み0.5μmのTiNによって構成される応力が−1.0GPaの硬質被膜が形成され、その上に厚み1.0μmのTiAlNによって構成される応力が−3.0GPaの硬質被膜が形成され、その上に厚みが1.5μmで応力が−0.6GPaの酸化アルミニウム多層被膜が形成され、さらにその上に厚み0.5μmのTiNによって構成される応力が−0.5GPaの硬質被膜が形成されたものであり、該酸化アルミニウム多層被膜は、添加元素としてCrを2.4原子%含有する酸化アルミニウム(γ型の結晶構造を有する)によって構成される厚み3.5nmの単位層と、添加元素としてTiを5.6原子%含有する酸化アルミニウム(γ型の結晶構造を有する)によって構成される厚み3.0nmの単位層とが上下交互に積層された構造となっていることを示す。   That is, for example, No. The surface-coated cutting tool 1 includes a base material and four kinds of coatings formed on the base material, and the coating has a stress composed of TiN having a thickness of 0.5 μm on the base material − A hard coating having a thickness of 1.0 GPa is formed, a hard coating having a stress of -3.0 GPa composed of TiAlN having a thickness of 1.0 μm is formed thereon, and a stress having a thickness of 1.5 μm and a stress of −0. A 6 GPa aluminum oxide multilayer coating is formed, and a hard coating having a stress of -0.5 GPa composed of TiN having a thickness of 0.5 μm is formed on the aluminum oxide multilayer coating. A unit layer of 3.5 nm thickness composed of aluminum oxide containing 2.4 atomic% of Cr (having a γ-type crystal structure), and aluminum oxide containing 5.6 atomic% of Ti as an additive element It shows a structure in which unit layers having a thickness of 3.0 nm composed of um (having a γ-type crystal structure) are alternately stacked.

そして、このようにして作製された表面被覆切削工具について、下記の条件により3種の切削試験(耐摩耗性試験1、耐摩耗性試験2、断続切削試験)を行なった。その結果を以下の表2に示す。耐摩耗性試験1および耐摩耗性試験2では、逃げ面摩耗量が0.15mmとなる時間を測定し、その時間が長いもの程耐摩耗性に優れていることを示している。また、断続切削試験では、工具が欠損するまでの時間を測定し、その時間が長いもの程耐欠損性(靭性)に優れていることを示している。   The surface-coated cutting tool thus produced was subjected to three types of cutting tests (abrasion resistance test 1, wear resistance test 2, and intermittent cutting test) under the following conditions. The results are shown in Table 2 below. In the wear resistance test 1 and the wear resistance test 2, the time for the flank wear amount to be 0.15 mm is measured, and the longer the time is, the better the wear resistance is. In the intermittent cutting test, the time until the tool is broken is measured, and the longer the time, the better the fracture resistance (toughness).

<耐摩耗性試験1>
被削材:SCM435丸棒
切削速度:350m/min
切込み:2.0mm
送り:0.2mm/rev.
乾式/湿式:乾式
<耐摩耗性試験2>
被削材:FCD450丸棒
切削速度:260m/min
切込み:2.0mm
送り:0.3mm/rev.
乾式/湿式:乾式
<断続切削試験>
被削材:SCM440
切削速度:380m/min
切込み:2.0mm
送り:0.2mm/rev.
乾式/湿式:乾式
<Abrasion resistance test 1>
Work material: SCM435 round bar Cutting speed: 350m / min
Cutting depth: 2.0mm
Feed: 0.2 mm / rev.
Dry / Wet: Dry <Abrasion resistance test 2>
Work material: FCD450 round bar Cutting speed: 260m / min
Cutting depth: 2.0mm
Feed: 0.3 mm / rev.
Dry / Wet: Dry <Intermittent cutting test>
Work material: SCM440
Cutting speed: 380 m / min
Cutting depth: 2.0mm
Feed: 0.2 mm / rev.
Dry / Wet: Dry

Figure 2008168364
Figure 2008168364

表2から明らかなように、No.1〜No.8の本発明の実施例の表面被覆切削工具は、いずれも優れた耐摩耗性を有するとともに耐欠損性(靭性)をも兼ね備えるものであった。すなわち、これらの実施例の表面被覆切削工具は、被膜として本発明の構成の酸化アルミニウム多層被膜を有するためこのように優れた耐摩耗性が示されるとともに、耐欠損性(靭性)にも優れる結果を示したものと考えられる。   As can be seen from Table 2, no. 1-No. Each of the surface-coated cutting tools according to Example 8 of the present invention has excellent wear resistance and also has fracture resistance (toughness). That is, since the surface-coated cutting tools of these examples have the aluminum oxide multilayer coating film having the structure of the present invention as the coating film, such excellent wear resistance is exhibited and the chipping resistance (toughness) is also excellent. It is thought that it showed.

なお、硬質被膜としてTi、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む2種以上の層を周期的に繰り返して積層させた被膜を含むNo.5および7において、特に優れた耐摩耗性が示されたことにより、これらの被膜が優れた耐酸化性および耐熱性を有していることが確認できた。   In addition, a compound comprising at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron as the hard coating. No. including a film in which two or more kinds of layers including layers are periodically and repeatedly laminated. In 5 and 7, it was confirmed that these coatings had excellent oxidation resistance and heat resistance by showing particularly excellent wear resistance.

これに対して、No.9〜No.12の比較例の表面被覆切削工具は、上記実施例のものに比し耐摩耗性も靭性(耐欠損性)も劣っていた。すなわち、本発明の要件を備える酸化アルミニウム多層被膜を形成しない場合、耐摩耗性および耐欠損性が劣ることを示している。   In contrast, no. 9-No. The surface-coated cutting tools of 12 comparative examples were inferior in wear resistance and toughness (breakage resistance) as compared with those in the above examples. That is, when an aluminum oxide multilayer coating having the requirements of the present invention is not formed, the wear resistance and fracture resistance are inferior.

なお、本実施例では、基材としてチップブレーカを有するものを用いたが、チップブレーカを有していないものや、切削工具の上下面全面が研磨されたような工具(チップ)でも本実施例と同様の効果を得ることができる。また、基材の組成としては超硬合金を採用したが、超硬合金に代えてサーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体を採用しても本実施例と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, a material having a chip breaker is used as a base material. However, the present embodiment is also applicable to a tool (chip) having no chip breaker or a tool (chip) whose upper and lower surfaces are entirely polished. The same effect can be obtained. In addition, although the cemented carbide is adopted as the composition of the base material, it is possible to use cermet, high speed steel, ceramics, cubic boron nitride sintered body, or diamond sintered body instead of the cemented carbide. The same effect as the embodiment can be obtained.

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described as described above, it is also planned from the beginning to appropriately combine the configurations of the above-described embodiments and examples.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

Claims (10)

基材と、該基材上に形成された1以上の被膜とを備える表面被覆切削工具であって、
前記被膜は、少なくとも酸化アルミニウム多層被膜を含み、
前記酸化アルミニウム多層被膜は、添加元素を含有する酸化アルミニウムによって構成される単位層を2種以上含み、かつその2種以上の単位層を周期的に繰り返して積層させた構造を有し、
前記単位層の各々は、前記添加元素の種類または組み合せが異なっており、
前記添加元素は、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Y、Ca、Mg、BおよびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素であることを特徴とする表面被覆切削工具。
A surface-coated cutting tool comprising a substrate and one or more coatings formed on the substrate,
The coating comprises at least an aluminum oxide multilayer coating;
The aluminum oxide multilayer coating has a structure in which two or more unit layers composed of aluminum oxide containing an additive element are included, and the two or more unit layers are periodically laminated.
Each of the unit layers is different in type or combination of the additive elements,
The surface coating is characterized in that the additive element is at least one element selected from the group consisting of group IVa element, group Va element, group VIa element, Y, Ca, Mg, B and Si in the periodic table Cutting tools.
前記単位層は、0.5nm以上50nm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the unit layer has a thickness of 0.5 nm to 50 nm. 前記添加元素を含有する前記酸化アルミニウムは、γ型の結晶構造を有することを特徴とする請求項1または2に記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the aluminum oxide containing the additive element has a γ-type crystal structure. 前記酸化アルミニウム多層被膜は、物理蒸着法により形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the aluminum oxide multilayer coating is formed by a physical vapor deposition method. 前記酸化アルミニウム多層被膜は、−4GPa以上3GPa以下の応力を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the aluminum oxide multilayer coating has a stress of −4 GPa to 3 GPa. 前記酸化アルミニウム多層被膜は、0.1μm以上10μm以下の厚みを有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the aluminum oxide multilayer coating has a thickness of 0.1 μm to 10 μm. 前記被膜は、前記酸化アルミニウム多層被膜以外に、周期律表のIVa族元素、Va族元素、VIa族元素、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む硬質被膜を1以上含むことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   In addition to the aluminum oxide multilayer coating, the coating is at least one element selected from the group consisting of IVa group element, Va group element, VIa group element, Al, and Si in the periodic table, or at least one of the elements The hard coating film according to any one of claims 1 to 6, comprising one or more hard coatings containing a compound consisting of a seed and at least one element selected from the group consisting of carbon, nitrogen, oxygen, and boron. Surface coated cutting tool. 前記硬質被膜は、Ti、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含むことを特徴とする請求項7記載の表面被覆切削工具。   The hard coating is at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one selected from the group consisting of at least one element and carbon, nitrogen, oxygen, and boron. The surface-coated cutting tool according to claim 7, comprising a compound comprising a seed element. 前記硬質被膜は、Ti、Cr、Al、およびSiからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素、または該元素の少なくとも1種と、炭素、窒素、酸素、および硼素からなる群から選ばれる少なくとも1種の元素とからなる化合物を含む2種以上の層が、各層の厚みを1nm以上100nm以下の厚みとして周期的に繰り返して積層されたものであることを特徴とする請求項7または8に記載の表面被覆切削工具。   The hard coating is at least one element selected from the group consisting of Ti, Cr, Al, and Si, or at least one selected from the group consisting of at least one element and carbon, nitrogen, oxygen, and boron. The two or more kinds of layers containing a compound composed of a seed element are laminated in such a manner that each layer has a thickness of 1 nm or more and 100 nm or less and is periodically repeated. Surface coated cutting tool. 前記基材は、超硬合金、サーメット、高速度鋼、セラミックス、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体のいずれかにより構成されることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の表面被覆切削工具。   The said base material is comprised with either a cemented carbide alloy, a cermet, high speed steel, ceramics, a cubic boron nitride sintered compact, or a diamond sintered compact, The any one of Claims 1-9 characterized by the above-mentioned. A surface-coated cutting tool according to claim 1.
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