JP2010188460A - 表面被覆切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる被膜を備えた表面被覆切削工具を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の表面被覆切削工具はＡ層とＢ層とを含む被膜を備え、Ａ層は、化学式Ti_1-a(M1)_aN_b（M1はCr、Hf、Ta、NbまたはSiの少なくとも１種の元素、0＜a≦0.3、0.9＜b≦1.1）で示される組成を有するa1層と、化学式Ti_1-c(M2)_cN_d（M2はCr、Hf、Ta、NbまたはSiの少なくとも１種の元素、M1とM2とは少なくとも１種が相異なり、0＜c≦0.3、0.9＜d≦1.1）、または化学式Ti_1-eAl_eN_f（0.4＜e≦0.8、0.9＜f≦1.1）で示される組成を有するa2層とを含み、Ｂ層は、化学式Ti_1-α(M3)_αC_βN_γ（M3はCr、Hf、Ta、NbまたはSiの少なくとも１種の元素、0≦α≦0.3、0.9＜β＋γ≦1.1、0.1＜β≦1.1）で示される組成を有するb1層を含み、Ａ層におけるa1層とa2層とは交互に積層され、Ｂ層がＡ層よりも基材の表面層側に形成されていることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、基材と該基材上に形成された被膜とを備える表面被覆切削工具に関する。

種々の被削材を切削加工するのに用いられる表面被覆切削工具は、ＷＣ基超硬合金、サーメット、高速度鋼等の硬質の基材に対してその表面の耐摩耗性を改善したり表面保護機能を改善したりすることを目的として、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等の硬質被膜でその表面を被覆することが行なわれてきた。特にＴｉＡｌＮからなる被膜は優れた耐摩耗性を示すことから、チタンの窒化物、炭化物、炭窒化物等からなる被膜に代わってこのような表面被覆切削工具の被膜として広く用いられている。

しかしながら、被削材が多様化していることおよび加工効率を向上させるために高速の切削加工が求められることなどの理由から、以前に比し切削工具の寿命は非常に短くなっている。さらに、最近の切削工具の動向として、地球環境保全の観点から切削油剤を用いない乾式の加工（ドライ加工）が求められる傾向にある。

このため切削工具に要求される特性はますます高度なものとなっており、以って表面被覆切削工具の被膜に対しても種々の高度な特性が要求されている。

このような要求に応える試みとして、たとえばＴｉＡｌの炭化物、炭窒化物、複合窒化物において、Ａｌの一部をＣｒ、Ｃｅ、Ｍｏ、Ｎｂに置き換えたものが提案されている（特許文献１）。

一方、組成式（Ｔｉ_XＭ_1-X）Ｃ_YＮ_1-Y（ただし、原子比で、０．４≦Ｘ≦１、０≦Ｙ≦１．０を示す）を満足する被膜がＴｉＣＮ−Ｃｏ−Ｎｉ合金であるサーメット上への形成された切削工具が提案されている（特許文献２）。

特開平９−３００１０５号公報 特開２００４−９０２８９号公報

しかしながら、特許文献１に提案された被膜は、被膜の全体にわたりＡｌを必須の構成成分として含むものであるため、Ａｌに起因するクレータ摩耗（すくい面の摩耗現象）を防止することは困難であった。また、特許文献２に開示された被膜は、添加元素の濃度範囲が不明であり、また、十分な耐酸化性を有する被膜を達成できておらず、結果として耐摩耗性の更なる改善が求められた。

本発明は、上記のような現状に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる被膜を備えた表面被覆切削工具を提供することにある。

すなわち、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被膜とを備えた表面被覆切削工具であって、被膜は、少なくとも２層以上の層からなるＡ層と少なくとも１層以上の層からなるＢ層とを含み、上記Ａ層は、化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_b（Ｍ１はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、ａはＴｉとＭ１との合計に対するＭ１の原子比、ｂはＴｉとＭ１の合計に対するＮの原子比を表わし、０＜ａ≦０．３、０．９＜ｂ≦１．１）で示される組成を有するａ１層と、化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_d（Ｍ２はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｍ１とＭ２とは少なくとも１種が相異なる元素であり、ｃはＴｉとＭ２との合計に対するＭ２の原子比、ｄはＴｉとＭ２の合計に対するＮの原子比を表わし、０＜ｃ≦０．３、０．９＜ｄ≦１．１）、または化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_f（ｅはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、ｆはＴｉとＡｌの合計に対するＮの原子比を表わし、０．４＜ｅ≦０．８、０．９＜ｆ≦１．１）で示される組成を有するａ２層とを含み、上記Ｂ層は、化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γ（Ｍ３はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、αはＴｉとＭ３との合計に対するＭ３の原子比、βとγとは、それぞれＴｉとＭ３の合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０≦α≦０．３、０．９＜β＋γ≦１．１、０．１＜β≦１．１）で示される組成を有するｂ１層を含み、Ａ層におけるａ１層とａ２層とは交互に積層され、Ｂ層がＡ層よりも被膜の最表面側に形成されていることを特徴とする。

上記Ｂ層は、化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζ（Ｍ４はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｍ３とＭ４とは少なくとも１種が相異なる元素であり、δはＴｉとＭ４との合計に対するＭ４の原子比、εとζとは、それぞれＴｉとＭ４の合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０≦δ≦０．３、０．９＜ε＋ζ≦１．１、０．１＜ε≦１．１）、または化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μ（ηはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、λとμとは、それぞれＴｉとＡｌの合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０．４＜η≦０．８、０．９＜λ＋μ≦１．１、０．１＜λ≦１．１）で示される組成を有するｂ２層をさらに含み、Ｂ層におけるｂ１層とｂ２層とは交互に合計２層以上積層されていることが好ましい。

上記Ａ層におけるａ２層は、化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_f（ｅはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、ｆはＴｉとＡｌの合計に対するＮの原子比を表わし、０．４＜ｅ≦０．８、０．９＜ｆ≦１．１）で示される組成を有する層であり、Ａ層における積層周期が１ｎｍ〜３０ｎｍであることが好ましい。

上記Ｂ層におけるｂ２層は、化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μ（ηはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、λとμとは、それぞれＴｉとＡｌの合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０．４＜η≦０．８、０．９＜λ＋μ≦１．１、０．１＜λ≦１．１）で示される組成を有する層であり、Ｂ層における積層周期が１ｎｍ〜３０ｎｍであることが好ましい。

上記Ａ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率が、３原子％以上３０原子％以下であることが好ましい。

上記Ｂ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率が、１原子％以上２０原子％以下であることが好ましい。

上記Ａ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率が、上記Ｂ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率よりも高いことが好ましい。

上記原子比γ、ε、λは、それぞれ０．３以上０．５５以下であることが好ましい。
上記基材は、サーメットにより構成されることが好ましい。

本発明によれば、被膜がＡ層とＢ層とを含むので、クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる被膜を備えた表面被覆切削工具を提供することができる。

成膜装置のターゲット設置部分の概略図である。 本発明における被膜構造の１の態様を示す概略図である。 本発明における被膜構造の他の態様を示す概略図である。

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被膜とを備えるものである。このような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。そして、本発明の表面被覆切削工具は、Ｔｉ合金加工用またはインコネル合金等の耐熱合金加工用のドリル、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、等として特に有用に用いることができる。これらの中でも、本発明の表面被覆切削工具は、特に旋削加工用途において高い性能を発揮することができる。

＜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。

これらの中でも、特にサーメットにおいて、本発明における被膜を備える場合に、高い耐摩耗性を発揮することができる。すなわち、本発明の表面被覆切削工具は、サーメット基材上に被膜が形成されたものであることが望ましい。サーメットは、それ自体は切削時に欠けが発生しやすいことが欠点として挙げられる。本発明においては、特定の積層構造を有する被膜を形成することで、被膜靭性の向上により工具自身の靭性を向上させることができ、その効果は、靭性の低いサーメットにて顕著に現れる。また、サーメットを構成する硬質粒子であるＴｉＣＮと従来公知の被膜材質とは、結晶構造や格子定数の近さから、基材を構成する材料の粒子径を引き継いで被膜が成長する割合が特に高く、そのため後述するように成膜中に被膜の破壊による剥離を発生しやすい。本発明は被膜を特定の積層構造を有するものとすることにより、基材を構成する材料の粒子径の影響をなくして被膜を構成する組織を微細化できることから、サーメットにて特に効果が発揮される。

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よく、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。

＜被膜＞
本発明における被膜は、上記Ａ層および上記Ｂ層を含む限り、さらに他の層を含んでいても差し支えない。なお、本発明における被膜は、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た態様をも含む。

本発明における被膜の合計厚み（２以上の層が形成される場合はその合計層厚）は、０．３μｍ以上２０μｍ以下とすることが好ましく、より好ましくはその上限が１０μｍ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、耐摩耗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、２０μｍを超えると残留応力が大きくなり基材との密着性が低下する場合がある。なお、各層厚や被膜の合計厚みの測定方法としては、切削工具を切断し、その切削工具刃先部断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することにより求めることができる。以下、該被膜についてさらに詳細に説明する。

＜Ａ層＞
Ａ層は、化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_b（Ｍ１はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、ａはＴｉとＭ１との合計に対するＭ１の原子比、ｂはＴｉとＭ１の合計に対するＮの原子比を表わし、０＜ａ≦０．３、０．９＜ｂ≦１．１）で示される組成を有するａ１層と、化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_d（Ｍ２はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｍ１とＭ２とは少なくとも１種が相異なる元素であり、ｃはＴｉとＭ２との合計に対するＭ２の原子比、ｄはＴｉとＭ２の合計に対するＮの原子比を表わし、０＜ｃ≦０．３、０．９＜ｄ≦１．１）、または化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_f（ｅはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、ｆはＴｉとＡｌの合計に対するＮの原子比を表わし、０．４＜ｅ≦０．８、０．９＜ｆ≦１．１）で示される組成を有するａ２層とを含む層である。Ａ層は、上記ａ１層と上記ａ２層とを、合計で２層以上積層してなる。

上記Ａ層は、後述のＢ層に比して基材側に設ける層である。基材とＡ層とは直接的に接触することが望ましいが、Ａ層と基材との間に各種中間層を形成してもよい。Ａ層をＢ層よりも基材側に設けることにより、切削時の耐摩耗性を向上することができる。

上記Ａ層はチタン含有金属の窒化物により構成されるので、チタン含有金属の炭窒化物または炭化物により構成される後述のＢ層に比して耐酸化性が高い。一般に、被膜を設けた切削工具においては、被膜の破壊は基材と被膜との界面で起こることが多いが、この界面または界面近傍に比較的耐酸化性が高い膜を設けることにより、基材からの剥離が抑制されて、被膜全体の耐摩耗性が高くなると推察される。または、チタン含有金属の炭窒化物または炭化物に比して、チタン含有金属の窒化物の方が基材との密着性が良好であるとも考えられる。

ａ１層の化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_bにおけるＭ１およびａ２層の化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dにおけるＭ２で示される元素は、いずれも切削における逃げ面摩耗を抑制するのに効果を発揮する。従来、これらの元素をチタンに添加して耐摩耗性の向上を図る試みは種々行われているが、本発明においては後述のＢ層をあわせて被膜に含み、これらの元素の含有比率（原子比）を上記０＜ａ≦０．３、０＜ｃ≦０．３の範囲とすることによって、特段に逃げ面摩耗を抑制する効果が発揮されることを見出した。

上記Ｍ１とＭ２とは少なくとも１種が相異なる元素である。すなわち、Ｍ１とＭ２とがいずれもＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される１種の元素である場合は、これらの元素が相異なるものであり、Ｍ１がＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される１種の元素で、Ｍ２がＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素の場合は、Ｍ２の元素のいずれか一方または両方が、Ｍ１を構成する元素と異なるものとなる。同様に、Ｍ１を構成する元素とＭ２を構成する元素のそれぞれが、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素の場合も、いずれか一方または両方の元素が異なるものである。

特に、Ｍ１またはＭ２として、それぞれＣｒ、Ｔａ、ＨｆまたはＮｂのいずれか単独とする場合、ａおよびｃの上限としては、０．１５以下が望ましく、更に０．１以下がより望ましく、ａおよびｃの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上が更に望ましい。一方、Ｍ１またはＭ２として、Ｓｉ単独とする場合は、ａおよびｃの上限としては０．２２以下が望ましく、更に０．１以下が望ましく、ａおよびｃの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上が更に望ましい。

上述のように、Ｍ１またはＭ２としては、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素を組み合わせた組成としてもよい。この場合、２種以上の元素の合計原子比となるａおよびｃが０＜ａ≦０．３、０＜ｃ≦０．３である。ａとｃとは、０．２５以下であることが望ましく、０．０３以上であることが望ましい。なお、２種以上の元素の合計原子比が上記範囲を満たすものであれば、各元素の原子比は特に限定されない。

Ｍ１またはＭ２として、それぞれＣｒ、Ｔａ、ＨｆまたはＮｂのいずれか単独とする場合、Ｍ１とＭ２との元素の組合せは、相異なるものであれば特に限定されないが、Ｍ１がＣｒの場合はＭ２をＨｆとすることがよく、Ｍ１がＨｆの場合はＭ２をＡｌ，Ｎｂとすることがよく、Ｍ１がＴａの場合はＭ２をＨｆとすることがよく、Ｍ１がＮｂの場合はＭ２をＨｆとすることがよく、Ｍ１がＳｉの場合はＭ２をＣｒとすることがよい。このような組合せとすることによって、クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる。

Ｍ１またはＭ２としては、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素を組み合わせた組成とする場合、例えば、Ｍ１がＣｒとＳｉの場合はＭ２をＨｆとＳｉとすることがよく、Ｍ１がＴａとＨｆの場合はＭ２をＮｂとＳｉとすることが好ましい。このような組み合せとすることによって、クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる。

本発明においてＭ１またはＭ２の元素をＴｉＮに添加した組成とすることにより逃げ面摩耗を低減することができる理由として、ＴｉＮにＨｆ、ＮｂまたはＳｉを添加した組成とすることで、耐酸化性がＴｉＡｌＮに匹敵するレベルまで改善されることが挙げられる。特に、Ｍ１およびＭ２の少なくとも１つがＨｆの場合、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｔａよりもクレータ摩耗の抑制にさらに効果を発揮できるので、望ましい。また、ＴｉＮにＣｒやＴａを添加した組成とする場合は、被膜硬度を高めることができるので、逃げ面摩耗を低減することができる。

上記ａ２層が化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_f（ｅはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、ｆはＴｉとＡｌの合計に対するＮの原子比を表わし、０．４＜ｅ≦０．８、０．９＜ｆ≦１．１）により構成される場合は、高い耐酸化性と高い膜強度を被膜に付与することができる。一方、ａ２層として化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される層を用いる場合、旋削において耐クレータ摩耗性が低いことが欠点となることがある。上記ａ１層と後述のＢ層を含むことにより、このような耐クレータ摩耗性の低下は抑制することができるが、より効果的にＡｌによる耐クレータ摩耗性の低下を防ぐためには、Ａ層中のＡｌ含有比率を少なくすることが望ましい。したがって、Ａ層中に存在する全金属元素におけるＡｌ含有比率が、３原子％以上３０原子％以下の範囲であることが好ましい。より望ましくは、Ａ層中に存在する全金属元素におけるＡｌ含有比率が５原子％以上２５原子％以下である。

ここで、上記Ａ層中に存在する全金属元素におけるＡｌ含有比率とは、Ａ層中に含まれる金属（Ｔｉ、Ａｌ、Ｍ１および／またはＭ２）全部を考慮した場合のＡｌ元素比率のことをいう。例えば、Ａ層中に含まれる全金属元素がＴｉ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｈｆであり、それぞれの含有比率が順にｍ１、ｍ２、ｍ３、ｍ４であったとするとＡｌ含有比率は（ｍ２／（ｍ１＋ｍ２＋ｍ３＋ｍ４）×１００）原子％となる。

本発明において元素の含有比率、および化学式における組成量は、走査型二次電子顕微鏡（ＳＥＭ）に付帯のエネルギー分散型ケイ光Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）に付帯のＥＤＸ、波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー（ＷＤＸ型ＥＰＭＡ）、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）などよく知られた方法にて求めることができる。ただし、膜断面より膜組成分析が広い範囲可能との理由で金属元素の定量にはＳＥＭ付帯のＥＤＸや、ＴＥＭ付帯のＥＤＸを用いることが望ましい。

Ａ層中のＡｌ含有比率を低減する手法としては、積層構造内のａ２層Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fの１層あたりおよびその合計厚さを減少させることが挙げられる。例えば、Ａ層が、ａ１層としてＴｉ_0.9Ｈｆ_0.1Ｎ、ａ２層としてＴｉ_0.3Ａｌ_0.7Ｎを含み、これらａ１層とａ２層との積層の場合、１層あたりの層厚比をＴｉ_0.9Ｈｆ_0.1Ｎ：Ｔｉ_0.3Ａｌ_0.7Ｎ＝１：１とした場合には、Ａ層中のＡｌ含有比率は、０．７／（０．９＋０．１＋０．３＋０．７）×１００％＝３５原子％となる。一方、１層あたりの層比をＴｉ_0.9Ｈｆ_0.1Ｎ：Ｔｉ_0.3Ａｌ_0.7Ｎ＝２：１とした場合には、Ａ層中のＡｌ含有比率は、０．７／（２×（０．９＋０．１）＋０．３＋０．７）×１００％＝２３原子％となり、上記のＡｌ含有比率の好ましい範囲を満たすようになる。なお、上記例においては、Ａｌ含有比率に影響を及ぼす金属についてのみ原子比を示した。各例示におけるＮの原子比は、本発明における範囲を満たすものであればよい。

上記Ａ層は、後述のチタン含有金属の炭窒化物または炭化物を含むＢ層との組合せにおいて、上記化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_bで示される組成を有する層（ａ１層）と、化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dまたは化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成を有する層（ａ２層）とを交互に積層した構造とすることで、すなわち異なる組成を有する窒化物からなる層の２種以上の多層構造とすることにより、Ａ層として窒化物からなる層の多層構造を被膜に含まない場合に比較して、成膜時の膜剥離を抑制することができる。チタン含有金属の窒化物を含むＡ層とチタン含有金属の炭窒化物または炭化物を含むＢ層とは、物理蒸着または化学蒸着等により形成することができるが、上記Ａ層は柱状構造となる。そして、たとえば後述するように、好ましい形態として上記Ａ層に上記Ｂ層が隣接して形成される場合は、上記Ｂ層の成長当初は窒化物を含むＡ層の柱状構造を引き継いだ形で成長するため、柱状組織は５００ｎｍ〜１μｍと大きな組織である。その後、Ｂ層自身の成長形態に則って、柱状晶が小さくなりながら成長していく。このとき、炭窒化物または炭化物の組織の変化に伴い、膜中で破壊がおこり、成膜中に膜が剥離しやすい。一方、窒化物層が多層構造となっている場合、窒化物層の柱状組織は、１０ｎｍ〜４００ｎｍと小さな組織であるため、炭窒化物または炭化物の柱状晶も初めからこの組織を受け継ぎ、炭窒化物または炭化物自身の成長形態に則っても柱状晶構造は大きく変化せず、成膜中の膜剥離は起こしにくい。

Ａ層におけるａ１層とａ２層との積層周期は、１ｎｍ以上３０ｎｍ以下が望ましいが、下限は２ｎｍ以上がより望ましく、さらに望ましくは４ｎｍ以上である。上限は２０ｎｍ以下がより望ましく、さらに望ましくは１５ｎｍ以下である。被膜において、膜厚方向に対して上記積層周期が一定である必要はなく、本発明の好ましい範囲を満足する積層周期を切削に供する刃先の一部分に備えていればよい。このときＡ層中の積層周期が１ｎｍ〜３０ｎｍであることが望ましい。積層周期とは化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_bで示される組成を有するａ１層と化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dまたはＴｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成を有するａ２層との積層単位を足し合わせた厚み（以下、単位積層構造の厚みということがある）であり、化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_bで示される組成を有するａ１層の１層分の厚みが１０ｎｍ、化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dまたはＴｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成を有するａ２層の１層分の厚みが５ｎｍの場合、積層周期は１５ｎｍとなり、本発明においては、この積層周期において各層を複数回繰り返し形成することで所定の膜厚まで到達させてＡ層とする。

上記Ａ層の単位積層構造において、ａ１層とａ２層とは、いずれを基板側に形成してもよいが、ａ２層が化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成により構成される場合は、ａ１層を基板側に設けることによって、基板との密着性が良好なものとなり、切削時の被膜の基板からの剥がれをより防止することができる。

上記Ａ層の合計厚みは特に限定されるものではないが、０．２μｍ〜１５μｍとすることが好ましく、０．５μｍ〜１０μｍとすることがより好ましい。また、ａ１層の合計厚みとａ２層の合計厚みとが、それぞれ０．１μｍ〜８μｍであることが好ましく、０．２μｍ〜６μｍであることがより好ましい。Ａ層、ａ１層またはａ２層がこのような合計厚みを満足する場合は、成膜時に膜剥離なく形成することができる。本発明において膜厚および層厚は切削工具の刃先部分で測定した値をいう。

＜Ｂ層＞
本発明におけるＢ層は、化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γ（Ｍ３はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、αはＴｉとＭ３との合計に対するＭ３の原子比、βとγとは、それぞれＴｉとＭ３の合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０≦α≦０．３、０．９＜β＋γ≦１．１、０．１＜β≦１．１）で示される組成を有するｂ１層を含む。

Ｂ層は、上記Ａ層に比して上層、すなわちＡ層よりも被膜の最表層側に設ける。Ｂ層を表層側に設置することにより、クレータ摩耗を低減することができる。Ｂ層はチタン含有金属の炭窒化物または炭化物であるため、Ａ層に比して、硬度が高く、摩擦係数が低く、耐溶着性にも優れている。これらの効果によりクレータ摩耗を低減することができると考えている。本発明においてはＡ層とＢ層とをこの順で設けることにより、クレータ摩耗の低減効果を従来の被膜に比べて優れたものとすることができる。また、基材とＢ層との間には必ずＡ層が存在するが、Ａ層とＢ層とは必ずしも接する必要はなく、なんらかの介在層が存在していてもよいが、Ａ層とＢ層とが隣接して設けられる場合は、上述のように成膜中の膜剥離をより防止することができるので好ましい。

上記Ｍ３として、Ｃｒ、Ｔａ、ＨｆまたはＮｂのいずれか単独とする場合、αの上限としては０．１５以下が望ましく、０．１以下がより望ましい。αの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上がより望ましい。一方、Ｍ３がＳｉ単独の場合は、αの上限としては０．２２以下が望ましく、０．１以下がより望ましい。αの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上がより望ましい。このような原子比とする場合は、耐摩耗性をより向上させることができる。

上記Ｍ３としては、Ｃｒ、Ｔａ、Ｈｆ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種以上を組み合わせた組成としてもよい。この場合、２種以上の元素の合計原子比となるαが０以上であり０．３以下の範囲であれば、これらの各元素の原子比は特に限定されない。このように２種以上を組み合わせた組成とする場合、αは、より好ましくは０．２５以下であり、０．０３以上であることが望ましい。

本発明において上記Ｂ層には、化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζ（Ｍ４はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｍ３とＭ４とは少なくとも１種が相異なる元素であり、δはＴｉとＭ４との合計に対するＭ４の原子比、εとζとは、それぞれＴｉとＭ４の合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０≦δ≦０．３、０．９＜ε＋ζ≦１．１、０．１＜ε≦１．１）、または化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μ（ηはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、λとμとは、それぞれＴｉとＡｌの合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０．４＜η≦０．８、０．９＜λ＋μ≦１．１、０．１＜λ≦１．１）で示される組成を有するｂ２層をさらに含むことが好ましい。

Ｂ層がｂ１層とｂ２層とを含む場合、Ｂ層にはこれらの層を合計で２層以上交互に積層する。これらの積層数は特に限定されないが、ｂ２層として化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成から構成される層とする場合、後述のようにＡｌの含有比率によりその積層数や厚みを調整することが好ましい。ｂ２層として化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζで示される組成から構成される層を採用する場合、Ｍ３とＭ４とは少なくとも１種が異なる元素とする。このようなＭ３およびＭ４の元素の組合せの選択は、上記Ｍ１とＭ２の組合せと同様とすればよい。すなわち、Ｍ３とＭ４とがいずれもＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される１種の元素である場合は、これらの元素が相異なるものであり、Ｍ３がＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される１種の元素で、Ｍ４がＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素の場合は、Ｍ４の元素のいずれか一方または両方が、Ｍ３を構成する元素と異なるものとなる。同様に、Ｍ３を構成する元素とＭ４を構成する元素のそれぞれが、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素の場合も、いずれか一方または両方の元素が異なるものである。

上記Ｍ４として、Ｃｒ、Ｔａ、ＨｆまたはＮｂのいずれか単独とする場合、δの上限としては０．１５以下が望ましく、０．１以下がより望ましい。δの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上がより望ましい。一方、Ｍ４がＳｉ単独の場合は、δの上限としては０．２２以下が望ましく、０．１以下がより望ましい。δの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上がより望ましい。このような原子比とする場合は、耐摩耗性をより向上させることができる。

上記Ｍ４としては、Ｃｒ、Ｔａ、Ｈｆ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種以上を組み合わせた組成としてもよい。この場合、２種以上の元素の合計原子比となるδが０以上であり０．３以下の範囲であれば、これらの各元素の原子比は特に限定されない。このように２種以上を組み合わせた組成とする場合、δは、より好ましくは０．２５以下であり、０．０３以上であることが望ましい。

ここで、Ｍ３およびＭ４として用いられる各元素は、切削における逃げ面摩耗を抑制するのに効果を発揮する。従来、これらの元素を添加して耐摩耗性の向上を図る試みは種々行われているが、本発明においては、上記Ａ層とＢ層との組合せにおいて、その含有比率が０≦α≦０．３、０≦δ≦０．３の範囲にて、特段に逃げ面摩耗を抑制する効果を発揮できることを見出した。

Ｍ３またはＭ４として、Ｃｒ、Ｔａ、ＨｆまたはＮｂのいずれかを単独とする場合、αおよびδの上限としてはそれぞれ０．１５以下が望ましく、０．１以下がより望ましい。αおよびδの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上がより望ましい。一方、Ｍ３またはＭ４としてＳｉ単独とする場合は、αおよびδの上限としては０．２２以下が望ましく、０．１以下がより望ましい。αおよびδの下限としては０．０１以上が望ましく、０．０３以上がより望ましい。

上述のように、Ｍ３またはＭ４としては、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素を組み合わせた組成としてもよい。この場合、２種以上の元素の合計原子比となるαおよびδが０≦α≦０．３、０≦δ≦０．３である。αとδとは、０．２５以下であることが望ましく、０．０３以上であることが望ましい。なお、２種以上の元素の合計原子比が上記範囲を満たすものであれば、各元素の原子比は特に限定されない。

Ｍ３またはＭ４として、それぞれＣｒ、Ｔａ、ＨｆまたはＮｂのいずれか単独とする場合、Ｍ３とＭ４との元素の組合せは、相異なるものであれば特に限定されないが、Ｍ３がＣｒの場合はＭ４をＨｆ，Ｎｂとすることがよく、Ｍ３がＨｆの場合はＭ４をＡｌ，Ｎｂとすることがよく、Ｍ３がＴａの場合はＭ４をＨｆとすることがよく、Ｍ３がＮｂの場合はＭ４をＨｆとすることがよく、Ｍ３がＳｉの場合はＭ４をＣｒとすることがよい。このような組合せとすることによって、クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる。

Ｍ３またはＭ４としては、Ｃｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも２種の元素を組み合わせた組成とする場合、例えば、Ｍ３がＣｒとＳｉの場合はＭ４をＨｆとＳｉとすることがよく、Ｍ３がＴａとＨｆの場合はＭ４をＮｂとＳｉとすることがよい。このような組み合せとすることによって、クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる。

Ｂ層においてこれらのＭ３またはＭ４の元素を含むことにより逃げ面摩耗を低減することができる理由として、ＴｉＣＮまたはＴｉＣにＨｆ、Ｎｂ、Ｓｉを添加することで、耐酸化性がＴｉＡｌＣＮに匹敵するレベルまで改善されることが挙げられる。また、ＴｉＣＮまたはＴｉＣにＣｒやＴａを添加した組成とする場合は、被膜硬度を高めることができるので、逃げ面摩耗を低減することができる。

特に、Ｍ３およびＭ４の少なくとも１つとしてＨｆを含む場合は、Ｓｉ、Ｎｂ、Ｔａを単独で含む場合に比べてクレータ摩耗の抑制に効果があり望ましい。

上記ｂ２層が化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μ（ηはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、λとμとは、それぞれＴｉとＡｌの合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０．４＜η≦０．８、０．９＜λ＋μ≦１．１、０．１＜λ≦１．１）により構成される場合は、旋削において耐クレータ摩耗性が低いことが欠点となることがある。上記Ａ層とＢ層との組合せにより、このようなクレータ摩性の低減は防止することができるが、より好ましくはＢ層中のＡｌ含有比率を少なくすることである。したがって、Ｂ層中に存在する全金属におけるＡｌ含有比率が、３原子％以上２０原子％以下である。より望ましくは、５原子％以上、１５原子％以下である。このとき、Ａ層よりもＢ層におけるＡｌ含有量を低くしておく方がクレータ摩耗を低減するのにより効果的であり、Ａ層中のＡｌ含有比率よりもＢ層中のＡｌ含有比率が低いことが望ましい。

Ｂ層中のＡｌ含有比率を低減する手法としては、前述したＡ層中におけるＡｌ含有比率を低減する手法と同様に、積層構造内の化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成により構成される層の１層あたりの厚さを減少させる方法をとることができる。先に述べた様にＡｌは、耐クレータ性の面で劣化する材料であるが、切削時の被削材の仕上げ面を良好にする効果があり、この用途で有用である。

これら化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γで示される組成により構成されるｂ１層と、化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζまたは化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成により構成されるｂ２層とを積層することで、ｂ１層単層を用いるよりも、さらにクレータ、逃げ面耐摩耗性を向上させることができる。異種材料の積層によって、ミクロ亀裂の進展が抑制できていると考えられる。さらに、成膜時の膜剥離を抑制することができる。炭窒化物または炭化物は、硬度が高いため、組成によっては靭性が低い欠点がある。また、窒化物に比較して、成膜時の残留応力により膜破壊を起こしやすい場合もある。従って被膜中にｂ１層とｂ２層との多層構造を形成させることで、ミクロ亀裂の進展をより抑制することができ、ある残留応力に対して、単層の場合に比べて成膜中に被膜が剥離しにくい。

Ｂ層においてｂ１層とｂ２層を交互に積層させる場合、その積層周期が１ｎｍ〜３０ｎｍであることが望ましい。積層周期とは、前述したＡ層における定義と同様であり、化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γで示される組成を有するｂ１層と化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζまたは化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成を有するｂ２層との積層単位を足し合わせた厚み（以下、単位積層構造の厚みということがある）である。積層周期は、１ｎｍ以上、３０ｎｍ以下が望ましいが、下限は２ｎｍ以上がより望ましく、さらに望ましくは４ｎｍ以上である。上限は２０ｎｍ以下がより望ましく、さらに望ましくは１５ｎｍ以下である。被膜において、膜厚方向に対して上記積層周期が一定である必要はなく、本発明の好ましい範囲を満足する積層周期を切削に供する刃先の一部分に備えていればよい。

上記Ｂ層の単位積層構造において、ｂ１層とｂ２層とは、いずれを基板側（Ａ層側）に形成してもよいが、ｂ２層が化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成により構成される場合は、ｂ１層をより基板側に設けることによって、基板との密着性が良好なものとなり、切削時の被膜の基板からの剥がれをより防止することができる。

上記Ｂ層の合計厚みは特に限定されるものではないが、０．２μｍ〜１０μｍとすることが好ましく、１μｍ〜６μｍとすることがより好ましい。また、ｂ１層の合計厚みとｂ２層の合計厚みとが、それぞれ０．１μｍ〜６μｍであることが好ましく、０．４μｍ〜４μｍであることがより好ましい。また、Ａ層の合計厚み（ｄ_A）に対するＢ層の合計厚み（ｄ_B）の比（ｄ_B／ｄ_A）が、０．４〜５であることが好ましい。Ｂ層がこのような合計厚みおよび合計厚みの比を満足する場合は、耐クレータ摩耗性と耐逃げ面摩耗性を両立させることができる。

＜Ａ層およびＢ層＞
上記のようなＡ層とＢ層との組合せとしては、例えば、Ａ層の基材側にａ１層を形成し、ａ１層上にａ２層として化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dで示される組成を有する層を形成した積層単位を含み、Ｂ層としてｂ１層を形成する第１の態様が挙げられる。第２の態様としては、Ａ層の基材側にａ１層を形成し、ａ１層上にａ２層として化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成を有する層を形成した積層単位を含み、Ｂ層としてｂ１層を形成する態様が挙げられる。これら第１および第２の態様の被膜構造の概略図を図２に示す。図２に示されるように、第１および第２の態様においては、基板１０上に各対応するａ１層１３とａ２層１４とからなる積層単位を含むＡ層１１と、ｂ１層１５からなるＢ層１２とが形成されている。また、Ｂ層がｂ１層とｂ２層とを含む場合については、Ａ層の基材側にａ１層を形成し、ａ１層上にａ２層として化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dで示される組成を有する層を形成した積層単位を含み、Ｂ層としてＡ層側にｂ１層を形成し、その上にｂ２層として化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζで示される組成を有する層を形成した積層単位を含む第３の態様が挙げられる。また、Ａ層の基材側にａ１層を形成し、ａ１層上にａ２層として化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dで示される組成を有する層を形成した積層単位を含み、Ｂ層としてＡ層側にｂ１層を形成し、その上にｂ２層として化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成を有する層を形成した積層単位を含む第４の態様が挙げられる。Ａ層の基材側にａ１層を形成し、ａ１層上にａ２層として化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成を有する層を形成した積層単位を含み、Ｂ層としてＡ層側にｂ１層を形成し、その上にｂ２層として化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζで示される組成を有する層を形成した積層単位を含む第５の態様が挙げられる。Ａ層の基材側にａ１層を形成し、ａ１層上にａ２層として化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成を有する層を形成した積層単位を含み、Ｂ層としてＡ層側にｂ１層を形成し、その上にｂ２層として化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成を有する層を形成した積層単位を含む第６の態様が挙げられる。これら第３〜第６の態様の被膜構造の概略図を図３に示す。図３に示されるように、第３〜第６の態様においては、基板１０上に各対応するａ１層１３とａ２層１４とからなる積層単位を含むＡ層１１と、ｂ１層１５とｂ２層１６とからなる積層単位を含むＢ層１２とが形成されている。その他、上記第１〜第６の各態様において、Ａ層における積層順を入れ替えて、ａ２層を基材側に形成しａ１層をその上に形成する組合せ、Ｂ層における積層順を入れ替えて、ｂ２層をＡ層側に形成しｂ１層をその上に形成する組合せ、Ａ層およびＢ層における積層順を入れ替えた態様も考えられる。

＜その他の層＞
本発明における被膜には、上記Ａ層およびＢ層を含む限り、それらの他に上記介在層や中間層、その他、基材の表面に設ける表面層を含むことができる。このような層としては、切削工具の被覆において被膜強度や耐摩耗性を付与するものとして従来用いられる被膜を用いることができる。このような介在層、中間層または表面層としては、ＴｉＮ、ＡｌＮ、Ｔｉ_0.8Ｓｉ_0.2Ｎ、Ａｌ_0.7Ｃｒ_0.3Ｎ、ＣｒＮの組成を有する層を例示することができ、介在層としては、Ｔｉ_0.8Ｓｉ_0.2Ｎ、中間層としては、ＴｉＮ，ＣｒＮ、表面層としては、ＡｌＮ，Ａｌ_0.7Ｃｒ_0.3Ｎを用いる場合に、特に本発明の被膜と合わせて用いることによる被膜強度や耐摩耗性の向上効果が見られる。

このようなその他の層の厚みは、合計層厚を０．０１μｍ〜３μｍ程度とすることが好ましい。また、その他の層の各層厚を０．０１μｍ〜３μｍの範囲に収めることが望ましく、中でもＡ層とＢ層との間に設けられる上記中間層は、０．０１μｍ〜０．２μｍとしておくことによって、本発明の効果を良好に維持することができる。

＜製造方法＞
本発明における被膜は、上記組成を有する限りその製造方法は特に限定されるものではないが、物理蒸着法（ＰＶＤ法）により形成されることが望ましい。このような物理蒸着法としては、たとえばバランストマグネトロンスパッタリング法、アンバランストマグネトロンスパッタリング法、アークイオンプレーティング法、これらを各組み合わせた方法等を挙げることができる。被膜を物理蒸着法により形成することによって、本発明における被膜組成を実現することができる。

上記Ａ層およびＢ層を好適に形成する具体的な条件を以下に例示する。すなわち、アークイオンプレーティング法を採用する場合、所望の組成が得られるように適切な配合比で各対応する金属元素を含んだターゲットをアーク式蒸発源にセットする。用いるアークイオンプレーティング装置の１例を成膜装置のターゲット設置部分の概略図として図１に示す。ターゲット１，２，３，４はＴｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂ、ＴａまたはＳｉ元素の組合せからなっており、ガス導入口５から導入する反応ガスとしての窒素と反応して、基材１０上に窒化物膜が形成される。Ａ層中のａ１層を形成するためにターゲット１にＴｉ、Ｍ１からなるターゲットをセットする。一方、ａ２層を形成するためにターゲット２にＴｉおよびＭ２、またはＴｉおよびＡｌからなるターゲットをセットする。基材は図のように、装置中央部の回転テーブル７により回転しており、ターゲット１面の前面にある場合は、ａ１層である化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_bからなる層が形成される。次に、回転してターゲット２面の前面にある場合は、ａ２層である化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_d、またはＴｉ_1-eＡｌ_eＮ_fからなる層が形成される。基材温度をヒータ６により４００〜７００℃、該装置内の反応ガス圧を２．０〜６．０Ｐａに設定し、反応ガスとして窒素ガスを導入する。そして、基板（負）バイアス電圧を−３０Ｖ〜−１５０Ｖに維持したまま、カソード電極に５０〜１２０Ａのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりＡ層を形成することができる。

つぎに、Ｂ層を形成する。まず、所望の組成が得られるように適切な配合比で各対応する金属元素を含んだターゲットをアーク式蒸発源にセットする。ターゲットはＴｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ元素の組合せからなっており、反応ガスとしての窒素、炭化水素ガス（主にはメタン）と反応して、基材上に炭窒化物膜または炭化物膜が形成される。Ｂ層を構成するｂ１層を形成するためにＴｉおよびＭ３からなるターゲットをターゲット３にセットする。一方、ｂ２層を含む場合は、ｂ２層を形成するためにターゲット４にＴｉとＭ４、またはＴｉとＡｌからなるターゲットをセットする。

基材１０は図のように、装置中央部の回転テーブル７により回転しており、ターゲット３面の前面にある場合は、ｂ１層である化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γからなる層が形成される。次に、回転してターゲット４面の前面にある場合は、ｂ２層である化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζ、またはＴｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μからなる層が形成される。基材温度をヒータ６により４００〜７００℃とし、該装置内の反応ガス圧を２．０〜６．０Ｐａに設定し、ガス導入口５から反応ガスとして窒素ガス、メタンガスを導入する。そして、基板（負）バイアス電圧を−３００Ｖ〜−５５０Ｖに維持したまま、カソード電極に４０〜１２０Ａのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させることによりＢ層を形成することができる。

Ａ層とＢ層の形成においては、Ａ層を形成した後、基材を装置から取り出さずにＢ層を形成することが望ましい。装置にターゲットがセットできる面が多くある場合は、Ａ層とＢ層を形成する原料金属ターゲットは異なることもあり得るが、装置のターゲットをセットできる面が三面より少ない場合は、Ａ層とＢ層の原料金属ターゲットは一致する。しかし、Ａ層を形成後、一旦基材を装置外に取り出し、再度別の装置、またはターゲット材質を交換してＢ層を形成しても構わない。

その他の層についても、上記ターゲットを所望の組成を有するものに置換することによって、Ａ層とＢ層の形成方法と同様に形成することができる。

また、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の方法を述べる。同法を採用するにあたり用いた成膜装置のターゲット設置部分の一例を図１に示す。ターゲットの設置はアークイオンプレーティング法と同様である。まず、Ａ層を形成する場合を述べる。まず、所望の組成が得られるように適切な配合比で各対応する金属元素を含んだターゲット１，２をスパッタ蒸発源１，２に各々セットする。ターゲットはＴｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ元素の組合せからなっており、希ガスにてスパッタリングされた金属元素が、ガス導入口５から導入された反応ガスとしての窒素と反応して、基材１０上に窒化物膜が形成される。基板（基材）温度をヒータ６により４００〜６００℃とし、該装置内の反応ガス圧を３００ｍＰａ〜８００ｍＰａに設定し、Ａ層を形成するために反応ガスとして窒素を導入する（なお、反応ガスの導入に際しては、希ガス／反応ガスの体積比を１〜５に設定することが好ましい）。そして、基板（負）バイアス電圧を０Ｖ〜−９０Ｖに維持したまま、ターゲットに０．１２〜０．３Ｗ／ｍｍ²の電力密度を発生させる。

基材１０は図のように、装置中央部の回転テーブル７により回転しており、ターゲット１面の前面にある場合は、ａ１層である化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_bからなる層が形成される。次に、回転してターゲット２面の前面にある場合は、ａ２層である化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_d、またはＴｉ_1-eＡｌ_eＮ_fからなる層が形成される。

次にＢ層を形成する場合を述べる。まず、所望の組成が得られるように適切な配合比で各対応する金属元素を含んだターゲット３，４を各々スパッタ蒸発源３，４にセットする。ターゲットはＴｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｓｉ元素の組合せからなっており、希ガスにてスパッタリングされた金属元素が、ガス導入口５から導入された反応ガスとしての窒素及び炭化水素ガスと反応して、基材１０上に窒化物膜が形成される。基板（基材）温度をヒータ６により４００〜６００℃とし、該装置内の反応ガス圧を３００ｍＰａ〜８００ｍＰａに設定し、Ｂ層を形成するために反応ガスとして窒素と炭化水素ガス（アセチレンが望ましい）を導入する（なお、反応ガスの導入に際しては、希ガス／反応ガスの体積比を１〜５に設定することが好ましい）。そして、基板（負）バイアス電圧を０Ｖ〜−９０Ｖに維持したまま、ターゲットに０．１２〜０．３Ｗ／ｍｍ²の電力密度を発生させる。

基材１０は図のように、装置中央部の回転テーブル７により回転しており、ターゲット３面の前面にある場合は、ｂ１層である化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γからなる層が形成される。次に、回転してターゲット４面の前面にある場合は、ｂ２層である化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζ、またはＴｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μからなる層が形成される。

その他の層についても、上記ターゲットを所望の組成を有するものに置換することによって、Ａ層とＢ層の形成方法と同様に形成することができる。

上記のような製造方法により本発明における被膜を有する表面被覆切削工具を形成することができる。このようにして製造された本発明の表面被覆切削工具は、クレータ摩耗を低減するとともに高度な耐摩耗性を付与することができる被膜を備えたものであり、良好な切削性能を有する。

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、以下の各被膜を構成する各層の金属組成（化合物の組成）は二次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（ＳＥＭ−ＥＤＸ）により確認した。炭素、窒素含有率は、Ｘ線光電子分光（ＸＰＳ）により金属の含有率と同時に求めることができる。積層周期は被膜の断面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により観察し、ＥＤＸで同定することで各層の構成元素を決定した後、積層周期１０層分の距離を求めて、１層あたりの平均積層周期を求めた。積層周期１０層分から算出した平均積層周期を５つ求め、更にこの５つの平均値を積層周期とした。

＜実施例１〜１９＞
本実施例において基材上に形成される被膜は、以下のように陰極式アークイオンプレーティング法またはスパッタリング法により形成した。

＜陰極式アークイオンプレーティング（ＡＩＰ）法＞
まず、基材として、グレードがＰ２０（ＪＩＳ Ｂ ４０５３−１９９８）のサーメットであり、形状がＣＮＭＧ１２０４０８（ＪＩＳ Ｂ ４１２１−１９９８）である切削チップを準備し、これを洗浄した後、陰極式アークイオンプレーティング装置（成膜装置）内の基板取り付け位置にセットした。なお、このような成膜装置としては従来公知の構成のものを特に制限なく使用することができる。

そして、真空ポンプにより該装置内を１×１０^-4Ｐａ以下に減圧するとともに、該装置内に設置されたヒータにより上記基材の温度を５５０℃に加熱し、１時間保持した。

次に、アルゴンガスを導入して該装置内の圧力を３．０Ｐａに保持し、基板（基材）バイアス電圧を徐々に上げながら−１５００Ｖ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。

次いで、上記基材表面に形成されるＡ層として、その化学組成が以下の表１に示したものとなるように各対応する元素を含んだ各ターゲットを２つの原料蒸発源（アーク式蒸発源）にそれぞれセットした。ターゲット１、２の各々として、形成される被膜組成が表１のａ１層、ａ２層に記載の組成となるような組成のターゲットをセットした。表１において組成は各元素の原子比で記載しており、金属全体（ＴｉおよびＭ１、ＴｉおよびＭ２、またはＴｉおよびＡｌ）を１とした場合の含有率を示した。すなわち、表１のａ１層のＴｉ、Ｍ１、Ｎの欄は、それぞれ形成される被膜の化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_bにおける１−ａ、ａ、ｂに該当する。表１のａ２層のＴｉ、Ｍ２、Ｎの欄は、それぞれ形成される被膜の化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_dにおける１−ｃ、ｃ、ｄに該当する。また、表１において、ａ２層が化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fで示される組成を有する場合について、便宜上Ｍ２の欄にＡｌと表わし、ａ２層のＴｉ、Ｍ２、Ｎの欄はそれぞれ化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_fにおける１−ｅ、ｅ、ｆを各欄に記載した。基板（基材）温度を５５０〜６５０℃および該装置内の反応ガス圧を４．０Ｐａに設定し、反応ガスとして、窒素を導入した。そして、基板バイアス電圧を−３０に維持したまま、カソード電極に４０〜１２０Ａのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源から金属イオン等を発生させＡ層を形成した。

すなわち、アーク式蒸発源から発生した金属イオン、金属元素、またはクラスター等がプラズマ雰囲気中で上記反応ガスと反応することにより、基材上に窒化物が形成（析出）されることになる。前述のとおり、中央で回転している基材が２つの蒸発源のそれぞれ正面に来たときに、それぞれの窒化物が形成されることで積層構造が形成される。

このときの基板の回転数およびアーク電流（Ａ）を表１に示す。アーク電流は、ターゲットから発生する金属イオンの量を決定するもので、アーク電流が高くなればなるほど金属イオンの量は多くなる。アーク電流を調整することで、ａ２層としてＴｉＡｌＮ系の材質を選択した場合のＡｌ含有比率の調整を行なうことができる。また、基板の回転数は、ａ１層、およびａ２層の層厚に影響を与える。回転数が小さい場合は、ターゲット正面を通過する時間が長くなるため、層厚が厚くなる。

表１にａ１層およびａ２層の化学組成、および各層の１層分の層厚を示す。ａ１層とａ２層の各１層の層厚を足し合わせることで積層周期となる。アーク電流（Ａ）を減少させることで層厚が薄くなる。

つづいてＢ層を形成する。Ａ層の合計層厚が２μｍとなったところでアーク式蒸発源に供給する電流を停止し、基板（基材）温度を４５０〜６００℃および該装置内の反応ガス圧を２．５Ｐａに設定し、表２に示した化学組成に対応する反応ガスとして、窒素及びメタンを導入した。雰囲気ガスとしてＡｒを導入した。窒素とメタンの流量比率は、メタン／（窒素＋メタン）（表２、表５中、ＣＨ₄／（Ｎ₂＋ＣＨ₄））が０．２〜０．５として、基板バイアス電圧を−４５０〜−６５０Ｖに維持したまま、カソード電極に４０〜１２０Ａのアーク電流を供給し、アーク式蒸発源３，４から金属イオン等を発生させＢ層を形成した。ターゲット３，４の各々として、形成される被膜組成が表３のｂ１層、ｂ２層に記載の組成となるような組成のターゲットをセットした。表３における組成表記は表１における表記と同様である。すなわち、表３のｂ１層のＴｉ、Ｍ３、Ｃ、Ｎの欄はそれぞれ化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γにおける１−α、α、β、γに該当する。表２のｂ２層のＴｉ、Ｍ４、Ｃ、Ｎの欄はそれぞれ化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζにおける１−δ、δ、ε、ζに該当する。また、表３において、ｂ２層が化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μで示される組成を有する場合について、便宜上Ｍ４の欄にＡｌと表わし、ｂ２層のＴｉ、Ｍ４、Ｃ、Ｎの欄はそれぞれ化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μにおける１−η、η、λ、μを各欄に記載した。また、Ｂ層成膜時のメタン、窒素流量におけるメタン流量比率（ＣＨ₄／（Ｎ₂＋ＣＨ₄））を表３に示す。

すなわち、アーク式蒸発源から発生した金属イオン、金属元素、またはクラスター等がプラズマ雰囲気中で上記反応ガスと反応することにより、基材上に窒化物が形成（析出）されることになる。Ａ層の場合と同様に、すなわち、中央で回転している基材が２つの蒸発源のそれぞれ正面に来たときに、それぞれの炭窒化物が形成されることで積層構造が形成される。回転数を増加させ、アーク電流を減少させることで層厚が薄くなる。アーク電流を調整することで、ｂ２層としてＴｉＡｌＣＮ系またはＴｉＡｌＣ系の材質を選択した場合のＡｌ含有比率の調整を行なうことができる。

表３にｂ１層およびｂ２層形成時のアーク電流と基板の回転数を示す。Ｂ層の合計層厚は３μｍとした。

装置内を常温まで冷却後、該装置内を大気に開放した後、被膜が基材上に形成された表面被覆切削工具を装置から取り出して、本発明の表面被覆切削工具を得た。

また、表３に、積層周期中のｂ１層とｂ２層の各１層分の層厚を記載した。２つの層厚を足し合わせることで積層周期となる。

＜スパッタリング（ＳＰ）法＞
まず、基材として、上記の陰極式アークイオンプレーティング法で用いたのと同じ基材を準備し、これを洗浄した後、スパッタリング装置（成膜装置）内の基板取り付け位置にセットした。次いで、装置内の２つのターゲットに、上記基材表面に形成される各層を形成する原料として、形成される被膜化学組成が以下の表４に示したものとなるように、各対応する元素を含んだターゲットをそれぞれセットした。該ターゲットは、合金ターゲット、粉末焼結体ターゲットでもよいし、金属単体のターゲットを上記化学組成となるように分割して用いることもできる。なお、このような成膜装置としては従来公知の構成のものを特に制限なく使用することができる。

そして、真空ポンプにより該装置内を１×１０^-4Ｐａ以下に減圧するとともに、該装置内に設置されたヒータにより上記基材の温度を５００℃以上に加熱し、１時間保持した。

次に、アルゴンガスを導入して該装置内の圧力を５００ｍＰａ〜６５０ｍＰａに保持し、基板（基材）バイアス電圧を徐々に上げながら−６００Ｖとし、基材の表面のクリーニングを３０分間行なった。続いて、基板バイアス電圧を−３５０Ｖとし、ホロカソード型ガス活性化源を用いて基材表面のクリーニングをさらに６０分間行なった。その後、アルゴンガスを排気した。

次いで、基板（基材）温度を４００〜５５０℃および該装置内の反応ガス圧を５００ｍＰａ〜６５０ｍＰａに設定し、表４に示した化学組成に対応する反応ガスとして、窒素を導入した。なお、反応ガスの導入に際しては、希ガス／反応ガスの体積比を１〜５に設定した。

そして、基板バイアス電圧を−５０〜−１３０Ｖに維持したまま、ターゲットに０．１２〜０．３Ｗ／ｍｍ²の電力密度を発生させることにより、Ａ層を形成した。ターゲット１，２の各々として、形成される被膜組成が表６のａ１層、ａ２層に記載の組成となるような組成のターゲットをセットした。表６における各層の表記は表１と同様である。なお、ターゲットに供給するスパッタ電力密度、基板の回転数も表４に示す。電力密度が上がると金属蒸発量増加し、ａ１層、ａ２層の膜厚を厚くできる。また、基板の回転数を減少させると、ａ１層、ａ２層の膜厚を厚くできる。Ａ層の合計厚みが３μｍとなったところで電力供給を停止した。

なお、上記反応ガスには必ず希ガス（アルゴンが好ましいがこれのみに限定されない）を混在させた。陰極式アークイオンプレーティング法と同様に中央で回転している基材が２つの蒸発源のそれぞれ正面に来たときに、それぞれの窒化物が形成されることで積層構造が形成される。Ａ層が所定の合計膜厚になったときに、ターゲットへの電力の供給を停止させた。

つづいて、Ｂ層を形成する。上記電力の供給を停止させた状態で、基板（基材）温度を４００〜５５０℃および該装置内の反応ガス圧を５００ｍＰａ〜６５０ｍＰａに設定し、窒素、アセチレンを導入した。なお、反応ガスの導入に際しては、希ガス／反応ガスの体積比を１〜５に設定した。反応ガスである窒素とアセチレンのガス流量比は、アセチレン／（窒素＋アセチレン）＝０．２５〜０．５とした。表７にアセチレン／（窒素＋アセチレン）量を記載した。

そして、基板バイアス電圧を−５０〜−１３０Ｖに維持したまま、ターゲットに０．１２〜０．３Ｗ／ｍｍ²の電力密度を発生させることにより、Ｂ層を形成した。ターゲット３，４の各々として、形成される被膜組成が表７のｂ１層、ｂ２層に記載の組成となるような組成のターゲットをセットした。記載方法は表１と同様である。なお、ターゲットに供給するスパッタ電力密度、基板の回転数も表７に示す。電力密度が上がると金属蒸発量増加し、ｂ１層、ｂ２層の膜厚を厚くできる。また、基板の回転数を減少させると、ｂ１層、ｂ２層の膜厚を厚くできる。Ｂ層の厚さが３μｍとなったところで電力供給を停止した。このようにして本発明の表面被覆切削工具を製造した。

なお、各被膜を構成する層の組成については表１、表２、表３、表４、表６および表７に記載した組成に対応するものである。

＜比較例１〜１４＞
各比較例についても実施例と同様の方法により基板上に被膜を形成させた。各被膜を構成する層の組成については表２、表４、表６および表７に記載した組成に対応するものである。

＜膜剥離状態の観察＞
切削工具は、上述のようにグレードがＰ２０（ＪＩＳ Ｂ ４０５３−１９９８）のサーメットであり、形状がＣＮＭＧ１２０４０８（ＪＩＳ Ｂ ４１２１−１９９８）である基材を用いて製造した。光学顕微鏡１００倍の視野において刃先での膜剥離有無をカウントした。４０コーナー観察し、（剥離なしのコーナー数）−（剥離ありのコーナー数）を表３および表６に記載した。全部のコーナーで剥離がない場合は、４０−０と記載し、剥離コーナーが１０個あった場合は、３０−１０と記載した。これによれば、窒化物層に多層構造を有する方が、膜剥離は発生しにくいことがわかる。

＜切削試験１＞
上記のようにして製造された実施例１〜１９の表面被覆切削工具および比較例１〜１４の表面被覆切削工具について、以下の切削条件により連続旋削試験を実施した。切削工具は、上述のようにグレードがＰ２０（ＪＩＳ Ｂ ４０５３−１９９８）のサーメットであり、形状がＣＮＭＧ１２０４０８（ＪＩＳ Ｂ ４１２１−１９９８）である基材を用いて製造した。逃げ面摩耗量とクレータ摩耗幅とを測定した。逃げ面摩耗量が小さいもの程耐摩耗性に優れていることを示し、クレータ摩耗量が小さいもの程クレータ摩耗が低減されていることを示す。その結果を以下の表３および表６に示す。切削条件は、Ｖｃ＝１５０ｍ/ｍｉｎ、ｆ＝０．２ｍｍ/ｒｅｖ．、Ａｄ＝１．５ｍｍ、ｄｒｙで行なった。被削材はＪＩＳ−ＳＣＭ４３５を用いた。Ｖｃは切削速度、ｆは送り、Ａｄは切込み量をそれぞれ示し、ｄｒｙは切削試験に於いて切削油を用いない乾式切削としたことを示す。

＜切削試験２＞
上記のようにして製造された実施例１〜１９の表面被覆切削工具および比較例１〜１４の表面被覆切削工具について、以下の条件で切削を所定時間行い、最終の被削材表面の光沢を、目視で３段階評価した。切削工具は、上述のようにグレードがＰ２０（ＪＩＳ Ｂ ４０５３−１９９８）のサーメットであり、形状がＣＮＭＧ１２０４０８（ＪＩＳ Ｂ ４１２１−１９９８）である基材を用いて製造した。切削条件は、Ｖｃ＝６０ｍ/ｍｉｎ、ｆ＝０．１５ｍｍ／ｒｅｖ、Ａｄ＝１．０ｍｍ、ｗｅｔでおこなった。被削材はＪＩＳ−ＳＣＭ４１５を用いた。ｗｅｔとは切削試験に於いて切削油を用いる湿式切削としたことを示す。光沢は３段階評価とし、３の面光沢が最も優れており、１の面光沢が最も劣っている。面光沢が１とは仕上げ面部に切削時のむしれが多く、全面が白濁している場合につけた、２とは仕上げ面部に切削時のむしれがあるものの、時折金属光沢部も見受けられて、白濁部と光沢部が混在している場合につけた、３とは仕上げ面部に切削時のむしれがなく全面が金属光沢を有している場合につけたであることを示す。結果を表５および表８に示す。

表５および表８より明らかなように、本発明の実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、クレータ摩耗の低減化および耐摩耗性の向上の両者において優れた結果を示していることは明らかである。したがって、本発明の表面被覆切削工具は優れた切削性能を有したものである。

なお、上記した実施例においては、基材上に被膜としてＡ層およびＢ層のみを形成した構造であるが、基材上に前述のような介在層を形成し、その介在層上にＡ層を形成することもでき、基材と被膜との密着性をさらに向上させることができる。また、Ａ層とＢ層との間に中間層を設けても、Ｂ層上にその他の層や表面層を設けても本発明の効果は奏される。

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。

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。

本発明における被膜は、切削工具に限らず、基材との密着性や被膜強度を向上させる目的で、種々の基材の被膜として用いることができる。

１００ 成膜装置、１，２，３，４ ターゲット、５ ガス導入口、６ ヒータ、７ 回転テーブル、１０ 基材、１１ Ａ層、１２ Ｂ層、１３ ａ１層、１４ ａ２層、１５ ｂ１層、１６ ｂ２層。

Claims (9)

1. 基材と該基材上に形成された被膜とを備えた表面被覆切削工具であって、
   前記被膜は、少なくとも２層以上の層からなるＡ層と少なくとも１層以上の層からなるＢ層とを含み、
   前記Ａ層は、化学式Ｔｉ_1-a（Ｍ１）_aＮ_b（Ｍ１はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、ａはＴｉとＭ１との合計に対するＭ１の原子比、ｂはＴｉとＭ１の合計に対するＮの原子比を表わし、０＜ａ≦０．３、０．９＜ｂ≦１．１）で示される組成を有するａ１層と、化学式Ｔｉ_1-c（Ｍ２）_cＮ_d（Ｍ２はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｍ１とＭ２とは少なくとも１種が相異なる元素であり、ｃはＴｉとＭ２との合計に対するＭ２の原子比、ｄはＴｉとＭ２の合計に対するＮの原子比を表わし、０＜ｃ≦０．３、０．９＜ｄ≦１．１）、または化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_f（ｅはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、ｆはＴｉとＡｌの合計に対するＮの原子比を表わし、０．４＜ｅ≦０．８、０．９＜ｆ≦１．１）で示される組成を有するａ２層とを含み、
   前記Ｂ層は、化学式Ｔｉ_1-α（Ｍ３）_αＣ_βＮ_γ（Ｍ３はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、αはＴｉとＭ３との合計に対するＭ３の原子比、βとγとは、それぞれＴｉとＭ３の合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０≦α≦０．３、０．９＜β＋γ≦１．１、０．１＜β≦１．１）で示される組成を有するｂ１層を含み、
   前記Ａ層におけるａ１層とａ２層とは交互に積層され、
   前記Ｂ層が前記Ａ層よりも前記被膜の最表面側に形成されている表面被覆切削工具。
2. 前記Ｂ層は、化学式Ｔｉ_1-δ（Ｍ４）_δＣ_εＮ_ζ（Ｍ４はＣｒ、Ｈｆ、Ｔａ、ＮｂおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素であって、Ｍ３とＭ４とは少なくとも１種が相異なる元素であり、δはＴｉとＭ４との合計に対するＭ４の原子比、εとζとは、それぞれＴｉとＭ４の合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０≦δ≦０．３、０．９＜ε＋ζ≦１．１、０．１＜ε≦１．１）、または化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μ（ηはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、λとμとは、それぞれＴｉとＡｌの合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０．４＜η≦０．８、０．９＜λ＋μ≦１．１、０．１＜λ≦１．１）で示される組成を有するｂ２層をさらに含み、
   前記Ｂ層におけるｂ１層とｂ２層とは交互に合計２層以上積層されている、請求項１に記載の表面被覆切削工具。
3. 前記Ａ層におけるａ２層は、化学式Ｔｉ_1-eＡｌ_eＮ_f（ｅはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、ｆはＴｉとＡｌの合計に対するＮの原子比を表わし、０．４＜ｅ≦０．８、０．９＜ｆ≦１．１）で示される組成を有する層であり、
   前記Ａ層における積層周期が１ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項１または２に記載の表面被覆切削工具。
4. 前記Ｂ層におけるｂ２層は、化学式Ｔｉ_1-ηＡｌ_ηＣ_λＮ_μ（ηはＴｉとＡｌとの合計に対するＡｌの原子比、λとμとは、それぞれＴｉとＡｌの合計に対するＣ、Ｎの原子比を表わし、０．４＜η≦０．８、０．９＜λ＋μ≦１．１、０．１＜λ≦１．１）で示される組成を有する層であり、
   前記Ｂ層における積層周期が１ｎｍ〜３０ｎｍである、請求項２または３に記載の表面被覆切削工具。
5. 前記Ａ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率が、３原子％以上３０原子％以下である、請求項１から４のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
6. 前記Ｂ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率が、１原子％以上２０原子％以下である、請求項２から５のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
7. 前記Ａ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率が、前記Ｂ層に存在する全金属元素に対するＡｌ含有比率よりも高い、請求項２から６のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
8. 前記原子比γ、ε、λは、それぞれ０．３以上０．５５以下である、請求項２から７のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
9. 前記基材は、サーメットにより構成される、請求項１から８のいずれかに記載の表面被覆切削工具。

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