JP5443403B2 - 高温潤滑性と耐摩耗性に優れた硬質皮膜および該硬質皮膜形成用ターゲット - Google Patents

Description

本発明は、耐摩耗性と耐酸化性に優れた硬質皮膜および該硬質皮膜形成用ターゲット、並びに高温潤滑性と耐摩耗性に優れた硬質皮膜および該硬質皮膜形成用ターゲットに関するものであり、殊に、チップ、ドリル、エンドミル等の切削工具の耐摩耗性や耐酸化性、高温潤滑性を向上させることのできる硬質皮膜と、該硬質皮膜の製造過程で蒸発源として使用されるターゲットに関するものである。

尚、本発明の硬質皮膜は、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼等を基材とする、エンドミル、ドリル、チップまたはホブ等の歯切り工具や、打ち抜きパンチ、スリッターカッター、押し出しダイス、鍛造ダイス等を含む塑性加工用治具等に適用できるが、以下では、代表的な用途例として切削工具に用いる場合を主体にして説明する。

従来より、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼を基材とする切削工具の耐摩耗性を向上させることを目的に、ＴｉＮやＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等の硬質皮膜をコーティングすることが、高速切削用や焼き入れ鋼等の高硬度材切削用の切削工具に適用されつつある。

更に近年、（ＴｉＡｌ）Ｎや（ＣｒＡｌ）Ｎのような２元系だけでなく、第３元素を添加して特性を改善する試みがなされており、例えば、特許文献１〜３には、Ｖを添加した（ＣｒＡｌＶ）Ｎ、（ＴｉＡｌＶ）Ｎ、（ＣｒＡｌＶ）（ＣＮ）、（ＴｉＡｌＶ）（ＣＮ）等の皮膜が、Ｓ５０Ｃ等の低硬度材の切削で優れた特性を示すことが開示されている。しかしこれらの皮膜は、焼き入れＳＫＤ材等の高硬度材に対して十分な切削性能を示すとは言い難く、加えて切削速度の更なる高速度化等にも対応不十分であることから、硬度がより高く耐摩耗性の一層優れたものが求められている。

特許文献４には、Ｔｉ、Ａｌ及び第３成分の窒化物または炭窒化物からなる層の多層皮膜であって、該第３成分としてＺｒ、Ｈｆ、Ｃｒ、Ｗ、Ｙ、Ｓｉ、Ｃｅ、Ｎｂの１種以上を含むものが例示されており、前記第３成分の添加量を、Ｔｉ、Ａｌに対して０．１〜５０原子％の間とすることが示されている。また特許文献５には、（ＣｒＡｌＳｉ）（ＮＢＣＯ）膜を構成するＣｒ原子の一部を、４，５，６ａ族およびＹのうちの１種以上に置換（３０原子％以下の範囲内で置換）した皮膜が示されている。しかし該４，５，６ａ族およびＹよりなる群の元素として挙げられているのはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆのみであり、これらの元素を添加したとしても、確実に耐摩耗性を高め得るとは言い難い。

特許文献６には、（Ｔｉ_ａ，Ｗ_ｂ）（Ｃ_ｘ，Ｎ_ｙ）_ｚで表した場合、それぞれのモル比率が、０．６≦ａ≦０．９４、０．０６≦ｂ≦０．４、ａ＋ｂ＝１、０．１≦ｘ≦０．９、０．１≦ｙ≦０．９、ｘ＋ｙ＝１、Ｚ（金属元素の合計に対する非金属元素の合計のモル比率）が、０．８≦ｚ≦１である皮膜が開示されている。そしてその例示として、（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ，Ａｌ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｓｉ）Ｃ、（Ｔｉ，Ｗ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｗ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｗ，Ａｌ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｗ，Ｓｉ）（Ｃ，Ｎ）、（Ｔｉ，Ｗ）Ｎ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｎｂ）Ｎ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ）Ｎ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｔａ，Ｎｂ）Ｎ、（Ｔｉ，Ｗ，Ａｌ）Ｎ、（Ｔｉ，Ｗ，Ｓｉ）Ｎが示されている。更には（Ｔｉ_ａ，Ｗ_ｂ，Ｍ_ｃ）（Ｃ_ｘ，Ｎ_ｙ）_ｚで表され、ＭはＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣｒおよびＭｏから選ばれた少なくとも１種の元素を示し、それぞれのモル比率が、０．６≦ａ≦０．９４、０．０６≦ｂ≦０．４、０＜ｃ≦０．１、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０．１≦ｘ≦０．９、０．１≦ｙ≦０．９、ｘ＋ｙ＝１、ｚ（金属元素Ｔｉ、Ｗ、Ｍの合計に対する非金属元素Ｃ，Ｎの合計のモル比率）が、０．８≦ｚ≦１であると好ましいとされている。特に超硬合金基材または被膜にＡｌ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、ＣｒおよびＭｏから選ばれた少なくとも１種の元素が含まれている場合が例示されている。ただし、このＷ含有皮膜はＴｉＮあるいはＴｉＣＮと超硬合金の密着性を改善する中間層として使用されているのみである。

特許文献７には、（Ｔｉ_１−ｘ，Ｗ_ｘ）（Ｃ_１−ｙ，Ｎ_ｙ）（但し、原子比で、Ｘ：０．００５〜０．０５、Ｙ：０．１５〜０．６０）が開示されている。Ｗの作用に関しては、「（Ｔｉ，Ｗ）ＣＮ層は、縦長成長結晶組織によってもたらされる高強度と高靭性を保持したままで、Ｗ成分の作用ですぐれた耐熱塑性変形性を具備する」と記載されている。

特開平３−１２０３５４号公報 特開平１０−１８０２４号公報 特開平１０−２３７６２８号公報 特開平９−３２３２０４号公報 特開２００４−１３０５１４号公報 特開２００４−１００００４号公報 特開２００３−２１１３０５号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、従来の皮膜よりも耐摩耗性と耐酸化性に優れた硬質皮膜、および高温潤滑性と耐摩耗性に優れた硬質皮膜、並びに、該硬質皮膜の製造にて本発明の硬質皮膜を効率よく得ることのできるターゲットを提供することにある。

本発明に係る耐摩耗性および耐酸化性に優れた硬質皮膜は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０５≦ｂ≦０．３５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｎの原子比を示す。）
であるところに特徴を有するものである［以下、第（I-1）の硬質皮膜ということがある］。

また、（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０７≦ｂ≦０．３５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｎの原子比を示す。）
であるところに特徴を有する耐摩耗性および耐酸化性に優れた硬質皮膜も規定する［以下、第（I-1´）の硬質皮膜ということがある］。

本発明は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０５≦ｂ≦０．３５、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．２、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
であるところに特徴を有する耐摩耗性および耐酸化性に優れた硬質皮膜も規定する［以下、第（I-2）の硬質皮膜ということがある］。

また、（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０７≦ｂ≦０．３５、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．２、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
であるところに特徴を有する耐摩耗性および耐酸化性に優れた硬質皮膜も規定する［以下、第（I-2´）の硬質皮膜ということがある］。

更に本発明は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６、
０．０５≦ｂ≦０．３、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．１５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
であるところに特徴を有する耐摩耗性および耐酸化性に優れた硬質皮膜も規定するものである［以下、第（I-3）の硬質皮膜ということがある］。

また、（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６、
０．０７≦ｂ≦０．３、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．１５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
であるところに特徴を有する耐摩耗性および耐酸化性に優れた硬質皮膜も規定する［以下、第（I-3´）の硬質皮膜ということがある］。

本発明は、上記硬質皮膜の形成に用いるターゲットも規定するものであり、該ターゲットは、相対密度が９２％以上であるところに特徴を有している。

上記ターゲットとして、前記第（I-1）の硬質皮膜の成膜には、成分組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ}）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０５≦ｘ≦０．３５
（ｗ，ｘはそれぞれＡｌ，Ｍの原子比を示す。）
を満たすものを用いるのがよい。

また前記第（I-1´）の硬質皮膜の成膜には、成分組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ}）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０７≦ｘ≦０．３５
（ｗ，ｘはそれぞれＡｌ，Ｍの原子比を示す。）
を満たすものを用いるのがよい。

前記第（I-2）の硬質皮膜の成膜に用いるターゲットとして、成分組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０５≦ｘ≦０．３５、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．２
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
を満たすものを用いるのがよい。

また前記第（I-2´）の硬質皮膜の成膜には、成分組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０７≦ｘ≦０．３５、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．２
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
を満たすものを用いるのがよい。

更に前記第（I-3）の硬質皮膜の成膜に用いるターゲットとして、成分組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｔｉ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６、
０．０５≦ｘ≦０．３、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．１５
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
を満たすものを用いることが好ましい。

また前記第（I-3´）の硬質皮膜の成膜には、成分組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｔｉ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６、
０．０７≦ｘ≦０．３、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．１５
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
を満たすものを用いることが好ましい。

また、本発明に係る高温潤滑性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜は、
（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０＜ａ≦０．７、
０＜ｂ≦０．７、
０．２５≦ｃ≦０．７５、
０≦ｄ＋ｅ≦０．２、
０．０３≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
０．５≦ｆ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）
であるところに特徴を有するものである[以下、第(II-1)の硬質皮膜ということがある]。

本発明に係る高温潤滑性および耐摩耗性に優れた別の硬質皮膜は、
（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．０５≦ａ≦０．３、
０．０５≦ｂ≦０．４、
０．３≦ｃ≦０．７５、
０≦ｄ＋ｅ≦０．２、
０．０５≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
０．５≦ｆ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）
であるところに特徴を有するものである[以下、第(II-2)の硬質皮膜ということがある]。

本発明に係る高温潤滑性および耐摩耗性に優れた更に別の硬質皮膜は、
（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．０５≦ａ≦０．３、
０．０５≦ｂ≦０．４、
０．３≦ｃ≦０．７５、
０．０１≦ｄ＋ｅ≦０．２、
０．０５≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
０．５≦ｆ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）
であるところに特徴を有するものである[以下、第(II-3)の硬質皮膜ということがある]。

本発明は、前記硬質皮膜の成膜に用いるターゲットも規定するものであり、該前記第（II-1）の硬質皮膜の成膜に用いるターゲットは、
（Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
０＜ｖ≦０．７、
０＜ｗ≦０．７、
０．２５≦ｘ≦０．７５、
０≦ｙ＋ｚ≦０．２、
０．０３≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
（ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
を満たし、かつ相対密度が９１％以上であるところに特徴を有している。

また前記第（II-2）の硬質皮膜の成膜に用いるターゲットは、
（Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
０．０５≦ｖ≦０．３、
０．０５≦ｗ≦０．４、
０．３≦ｘ≦０．７５、
０≦ｙ＋ｚ≦０．２、
０．０５≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
（ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
を満たし、かつ相対密度が９１％以上であるところに特徴を有している。

更に前記第（II-3）の硬質皮膜の成膜に用いるターゲットは、
（Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
０．０５≦ｖ≦０．３、
０．０５≦ｗ≦０．４、
０．３≦ｘ≦０．７５、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．２、
０．０５≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
（ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
を満たし、かつ相対密度が９１％以上であるところに特徴を有している。

更に本発明では、耐摩耗性および耐酸化性に優れた別の硬質皮膜として、組成の異なる層Ａと層Ｂが積層されてなる硬質皮膜であって、
上記層Ａが、
（Ａｌ_ａ，Ｃｒ_１−ａ）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり、
０．２５≦ａ≦０．７、
０．５≦ｅ≦１ を満たす硬質皮膜；
（Ａｌ_ａ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり、
０．２５≦ａ≦０．７、
０＜ｃ＋ｄ≦０．２、
０．５≦ｅ≦１ を満たす硬質皮膜；および
（Ａｌ_ａ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり、
０．２５≦ａ≦０．７、
０＜ｃ＋ｄ≦０．１５、
０．５≦ｅ≦１ を満たす硬質皮膜；
（ａ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
よりなる群から選択される一種であり、
上記層Ｂが、
（Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．８≦ｂ≦１、
０≦ｃ＋ｄ≦０．２ を満たす硬質皮膜
（ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＭ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
であって、上記層Ａと上記層Ｂが下記式（１）の関係を満たすよう積層されてなるところに特徴を有するものも規定する［以下、第（III）の硬質皮膜ということがある］。
０．５(ｎｍ)≦（層Ｂの厚み）≦（層Ａの厚み） …（１）

本発明は、上記硬質皮膜の形成に用いるターゲットも規定するものであり、該ターゲットは、相対密度が９２％以上であるところに特徴を有している。

上記ターゲットとして、前記層Ａの形成には、成分組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｃｒ_１−ｗ）からなり、
０．２５≦ｗ≦０．７ を満たすもの；
（Ａｌ_ｗ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｙ−ｚ}）からなり、
０．２５≦ｗ≦０．７、
０＜ｙ＋ｚ≦０．２ を満たすもの；および
（Ａｌ_ｗ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｔｉ_{１−ｗ−ｙ−ｚ}）からなり、
０．２５≦ｗ≦０．７、
０＜ｙ＋ｚ≦０．１５ を満たすもの；
（ｗ，ｙ，ｚはそれぞれＡｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
よりなる群から選択される一種を用いるのがよい。

また前記層Ｂの形成には、成分組成が、
（Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．８≦ｘ≦１
０≦ｙ＋ｚ≦０．２
（ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＭ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
を満たすものを用いるのがよい。

本発明は以上の様に構成されており、従来の硬質皮膜よりも、耐酸化性と耐摩耗性に優れた硬質皮膜や高温潤滑性と耐摩耗性に優れた硬質皮膜を得ることができた。こうした硬質皮膜の実現によって、高速切削や焼き入れ鋼など高硬度鋼の切削で優れた切削性能を発揮し、かつ長寿命である切削工具を供給できることとなった。

元素Ｍ（Ｗ及び／又はＭｏ）の添加量と酸化皮膜の厚さとの関係を示したグラフである。 元素Ｍ（Ｗ及び／又はＭｏ）の添加量と硬度の関係を示したグラフである。 実施例１〜３で使用した成膜装置の上面模式図である。 実施例４〜８で使用した成膜装置の上面模式図である。

本発明者らは、前述した様な状況の下で、より優れた耐摩耗性を発揮する硬質皮膜の実現を目指して鋭意研究を進めた。その結果、
（I）従来のＴｉＡｌ（ＣＮ）膜、該ＴｉＡｌ（ＣＮ）膜のＴｉをＣｒで代替したＣｒＡｌ（ＣＮ）膜、またはＡｌ（ＣＮ）膜に、Ｗ及び／又はＭｏ（以下、元素Ｍということがある）、更にはＳｉ及び／又はＢを添加すれば、耐酸化性を高めうると共に膜の硬度が向上し、結果として耐摩耗性が飛躍的に向上すること、
（II）従来のＴｉＣｒＡｌ（ＣＮ）膜に、元素Ｍ（更にはＳｉ及び／又はＢ）を添加すれば、高温潤滑性と耐摩耗性に優れた硬質皮膜が得られること、
（III）(元素Ｍ)(ＣＮ）膜や（元素Ｍ，Ｓｉ及び／又はＢ）(ＣＮ）膜を、ＡｌＣｒ（ＣＮ）膜、ＡｌＳｉＢＣｒ（ＣＮ）膜、およびＡｌＳｉＢＴｉ（ＣＮ）膜よりなる群から選択される硬質皮膜と積層させれば、より優れた耐酸化性と耐摩耗性を確保できること
を突き止め、更に、これらＡｌ、元素Ｍ、Ｃｒ及び／又はＴｉ、Ｓｉ及び／又はＢ、並びにＣ，Ｎの定量的作用効果について追求を重ねた結果、上記本発明に想到した。

以下、上記（I）〜（III）の硬質皮膜（以下、単に「皮膜」ということがある）の組成、および該皮膜の製造方法、並びに該皮膜の製造に用いるターゲットおよびその製造方法について各々詳述する。

まず、上記（I）の硬質皮膜として、
第（I-1）の硬質皮膜は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０５≦ｂ≦０．３５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｎの原子比を示す。）、
を満たすことを特徴とするものである。

また上記ｂの下限が好ましい値（０．０７）である第（I-1´）の硬質皮膜は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０７≦ｂ≦０．３５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｎの原子比を示す。）
を満たすことを特徴とするものである。

第（I-2）の硬質皮膜は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０５≦ｂ≦０．３５、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．２、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）、
を満たすことを特徴とするものである。

また上記ｂの下限が好ましい値（０．０７）である第（I-2´）の硬質皮膜は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６５、
０．０７≦ｂ≦０．３５、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．２、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）、
を満たすことを特徴とするものである。

更に第（I-3）の硬質皮膜は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６、
０．０５≦ｂ≦０．３、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．１５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
を満たすことを特徴とするものである。

また上記ｂの下限が好ましい値（０．０７）である第（I-3´）の硬質皮膜は、
（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．２５≦ａ≦０．６、
０．０７≦ｂ≦０．３、
０．０１≦ｃ＋ｄ≦０．１５、
０．５≦ｅ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
を満たすことを特徴とするものであるが、この様に皮膜中のＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂ，Ｃｒ、Ｔｉ、ＣおよびＮの組成を規定した理由について、以下詳細に説明する。

従来の皮膜であるＴｉＡｌＮ皮膜は岩塩構造型の結晶であり、岩塩構造型のＴｉＮのＴｉのサイトにＡｌが置換して入った岩塩構造型の複合窒化物とすることで硬度を更に高めることができるが、ＴｉＡｌＮにおけるＡｌの比率が高くなると、軟質なＺｎＳ型ＡｌＮが析出するため硬度の低下が生じる。しかしＴｉＡｌＮ中のＴｉをＣｒに置換することで、高硬度を確保できることが知られている。本発明者らは、この様なＣｒＡｌＮ皮膜よりも更に高硬度の皮膜を得るべく検討したところ、該ＣｒＡｌＮまたはＣｒＡｌ（ＣＮ）皮膜に、Ｗ及び／又はＭｏを規定範囲内で添加すれば、優れた耐摩耗性を確保できると共に、特に耐酸化性に優れた硬質皮膜を形成できることを見出した。以下、成分限定の理由を述べる。

まず第（I-1）の硬質皮膜として、（Ａｌ，Ｍ，Ｃｒ）（ＣＮ）皮膜の元素Ｍ（Ｗ及び／又はＭｏ）の添加量について検討したところ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃ，Ｎを後述する範囲に制御することを前提に、元素Ｍの原子比を０．０５以上とすれば、硬度および耐酸化性向上効果がみられることが分かった。

図１は、後述する実施例のデータを基に作成したＷ及び／又はＭｏ量と、酸化処理後に形成される酸化皮膜の厚さとの関係を示したグラフであるが、この図１から、酸化皮膜の厚さを１．５μｍ以下とするには、Ｗ及び／又はＭｏ量を、原子比で（硬質皮膜を構成する成分組成について以下同じ）０．０５以上で０．３５以下とするのがよいことがわかる。また該図１から、より耐酸化性に優れた硬質皮膜とするには、Ｗ及び／又はＭｏ量を０．０７以上とするのが好ましく、酸化処理で形成される酸化皮膜の厚さを１μｍ以下と耐酸化性の更に優れた硬質皮膜とするには、Ｗ及び／又はＭｏ量を０．１５以上で０．２５以下の範囲とするのがより好ましいことがわかる。

また図２は、後述する実施例のデータを基に作成したＷ及び／又はＭｏ添加量と皮膜の硬度との関係を示したグラフであるが、この図２から、皮膜の硬度を２７ＧＰａ以上と高める場合も、Ｗ及び／又はＭｏ量を０．０５以上で０．３５以下とするのがよいことがわかる。この場合も、高硬度の皮膜を得るには、Ｗ及び／又はＭｏ量を０．０７以上とするのが好ましく、硬度２９ＧＰａ以上とより高硬度の皮膜を得るには、Ｗ及び／又はＭｏ量を０．１５以上で０．２５以下とするのがより好ましい。

このようにＷ及び／又はＭｏを添加することによって、耐酸化性や耐摩耗性が高まる機構について未だ明らかではないが、ＣｒＮと格子定数の異なる窒化物を形成する元素Ｍ；Ｗ（Ｗ_２Ｎの格子定数：４．１２Å）、Ｍｏ（Ｍｏ_２Ｎの格子定数：４．１６Å）をＣｒと置換させることによって、格子歪みの効果により、更なる皮膜の高硬度化を図ることができたものと考えられる。

Ａｌは、上述の通り、耐酸化性を向上させる効果を有しており、Ａｌが少なすぎると、Ｗ及び／又はＭｏを添加しても上記図１に示すような耐酸化性の向上を図ることが難しい。よって、本発明では、Ａｌ，Ｍ，Ｃｒに占めるＡｌの原子比を０．２５以上とした。好ましくは０．３以上である。より多く含まれているほどＷ及び／又はＭｏの添加による耐酸化性の向上が促進されるので好ましいが、Ａｌ量が多過ぎると、結晶構造が高硬度層である立方晶（岩塩型）から六方晶（ウルツ鉱型）に変化して硬度が低下する。また本発明ではＷ及び／又はＭｏの添加により高硬度化を図ることもできるため、Ａｌの原子比を０．６５以下に抑える。耐酸化性と硬度を共に向上させる観点からは、Ａｌの原子比を０．５未満の範囲に制御することが好ましい。

Ｃｒは、前記ＭとＡｌの原子比の値により定まり、Ｃｒが含まれていなくても上記ＡｌとＷ及び／又はＭｏにより硬度を確保することができるが、硬度をより高める観点からは、Ｃｒが原子比で０．０５以上（より好ましくは０．１以上）添加されていることが好ましい。

更に本発明では、上記第（I-1）、（I-1´）の硬質皮膜にＳｉ及び／又はＢを添加すれば、より一層優れた耐酸化性を示すことも見出し、上記第（I-2）、（I-2´）の硬質皮膜に想到した。この様にＳｉ及び／又はＢの添加により一層優れた耐酸化性を発揮するのは、Ｓｉが最表面にて保護性に優れたＳｉ酸化物を形成したり、添加したＢが皮膜中にて耐酸化性に優れたＢＮ化合物を形成するためと考えられる。この様な効果を発揮させるには、Ｓｉ及び／又はＢを０．０１以上（好ましくは０．０３以上）添加する必要があるが、過度に添加すると、前記Ａｌを過剰に添加した場合と同様に軟質な六方晶が析出しやすくなるため、０．２以下（好ましくは０．１以下）に抑える。

本発明者らは、更に第（I-3）、（I-3´）の硬質皮膜として、従来より公知であるＴｉＡｌ（ＣＮ）膜に、Ｗ及び／又はＭｏの１種以上を規定範囲内で添加し、かつＳｉ及び／又はＢも添加したものが、ＴｉＡｌ（ＣＮ）膜よりも著しく優れた耐酸化性を発揮することを見出した。

この第（I-3）、（I-3´）の硬質皮膜においても、Ｗ及び／又はＭｏ量を０．０５以上（好ましくは０．０７以上、より好ましくは０．１５以上）で０．３以下（好ましくは０．２５以下）添加することによって、上記第（I-1）、（I-1´）、(I-2）、（I-2´）の硬質皮膜の場合と同様に、酸化処理を施しても酸化され難く、また耐摩耗性にも優れた皮膜が得られる。

このようにＷ及び／又はＭｏを添加することで耐酸化性や耐摩耗性が高まる機構について、第（I-3）、（I-3´）の硬質皮膜の場合も、ＴｉＮと格子定数の異なる窒化物を形成する元素Ｍ；Ｗ（Ｗ_２Ｎの格子定数：４．１２Å）、Ｍｏ（Ｍｏ_２Ｎの格子定数：４．１６Å）をＴｉと置換させることによって、高Ａｌ濃度による高硬度化に加え、格子歪みの効果により、更なる皮膜の高硬度化を図ることができたものと考えられる。

Ａｌは、上述の通り、耐酸化性を向上させる効果を有しており、第（I-3）、（I-3´）の硬質皮膜のＡｌが少なすぎると、Ｗ及び／又はＭｏを添加しても上記図１に示すような耐酸化性の向上を図ることが難しい。よって、本発明では、Ａｌ，Ｍ，Ｔｉに占めるＡｌの原子比を０．２５以上とした。より多く含まれているほどＷ及び／又はＭｏの添加による耐酸化性の向上が促進されるので好ましいが、Ａｌ量が多過ぎると、結晶構造が高硬度層である立方晶（岩塩型）から六方晶（ウルツ鉱型）に変化して硬度が低下するため、０．６以下に抑える。耐酸化性と硬度を共に向上させる観点からは、Ａｌを０．３以上、０．５５以下の範囲に制御することが好ましい。

Ｔｉは、前記ＭとＡｌの原子比の値により定まり、Ｔｉが含まれていなくても上記ＡｌとＷ及び／又はＭｏにより硬度を確保することができるが、硬度をより高める観点からは、Ｔｉが原子比で０．０５以上（より好ましくは０．１以上）となるようにすることが好ましい。

第（I-3）、（I-3´）の硬質皮膜では、更にＳｉ及び／又はＢを添加することで、ＴｉＡｌ（ＣＮ）よりも一層優れた耐酸化性を示す。Ｓｉ及び／又はＢを添加することによって、上記第（I-2）、（I-2´）の硬質皮膜の場合と同様に、Ｓｉが最表面にて保護性に優れたＳｉ酸化物を形成したり、添加したＢが皮膜中にて耐酸化性に優れたＢＮ化合物を形成するため、より一層優れた耐酸化性を発揮すると考えられる。この様な効果を発揮させるには、Ｓｉ及び／又はＢを０．０１以上（好ましくは０．０３以上）添加する必要があるが、過度に添加すると、前記Ａｌを過剰に添加した場合と同様に、軟質な六方晶が析出しやすくなるため０．１５以下（好ましくは０．１以下）に抑える。

前記第（I-1）、（I-1´）、（I-2）、（I-2´）、（I-3）および（I-3´）の硬質皮膜にて、Ｃ、Ｎの量を規定した理由は次の通りである。即ち、皮膜中にＣを添加してＷＣ及び／又はＭｏＣといった高硬度の炭化物を析出させれば、皮膜の硬度を高めることができ、この様な効果を発揮させるには、ＷやＭｏと同量程度のＣを存在させるのがよい。しかしＣを過剰に添加すると、水分と反応して容易に分解する不安定なＡｌの炭化物や、Ｃｒの炭化物が過度に析出するので、Ｃの原子比（１−ｅ）は０．５未満、即ち、Ｎの原子比（ｅ）を０．５以上とする必要がある。Ｎの原子比（ｅ）は、０．７以上であることが好ましく、より好ましくは０．８以上であり、ｅ＝１の場合を最も望ましい形態とする。

尚、本発明の硬質皮膜の結晶構造は、高強度を確保する観点から、実質的に岩塩構造型を主体とするものであることが好ましい。

本発明の皮膜としては、上記要件を満足する単層の皮膜の他、上記要件を満足する同成分組成の層を複数積層させたものや、上記要件を満たし且つ成分組成が相互に異なる皮膜を複数積層させたものを用いることもできる。また用途によっては、前記本発明の硬質皮膜の片面側または両面側に、岩塩構造型であって、本発明の規定とは異なる成分組成の金属窒化物層、金属炭化物層または金属炭窒化物層であるＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＡｌＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＴｉＣｒＡｌＣＮ、ＴｉＣ等の皮膜が、本発明の硬質皮膜の耐酸化性および耐摩耗性の損なわれない範囲で積層されていてもよい。

本発明の硬質皮膜は、単層の場合であっても上記複数層の場合であっても、トータルとしての膜厚は、０．５μｍ以上で２０μｍ以下の範囲内とすることが望ましい。０．５μｍ未満だと、膜厚が薄すぎて優れた耐摩耗性が十分に発揮され難く、一方、上記膜厚が２０μｍを超えると、切削中に膜の欠損や剥離が発生するからである。尚、より好ましい膜厚は、１μｍ以上で１５μｍ以下である。

本発明は、上記硬質皮膜の製造方法まで規定するものではないが、本発明の硬質皮膜は、ＷとＡｌといった融点が極端に異なる元素を含む場合があるため、電子ビームによる蒸着法やホロカソード法では組成の制御が困難であり、固体蒸着源により成膜を実施するスパッタリング法またはアークイオンプレーティング法（ＡＩＰ法）で成膜することが推奨される。

ところでＡｌとＷの様に、融点のみならず質量も大きく相違する元素を含む皮膜を形成する場合、成膜時に圧力が高いとターゲット組成と皮膜組成にずれが生じる。その原因として、蒸着原子と成膜ガス（ＡｒやＮ_２）の散乱が挙げられるが、この様な散乱を抑制するには、ＡＩＰ法で成膜する場合、全圧力を３Ｐａ以下、スパッタリング法で成膜する場合、全圧力を１Ｐａ以下とするのが好ましい。しかし圧力が低すぎると、窒素が皮膜中に導入され難くなるので、反応ガスの分圧は、ＡＩＰ法の場合：０．５Ｐａ以上、スパッタリング法の場合：０．０５Ｐａ以上とするのが好ましい。

成膜時の基板（被処理体）に印加するバイアス電圧は、ＡＩＰ装置を用いて成膜する場合、３０〜２００Ｖの範囲とすることが望ましい。基板にバイアス電圧を印加することで基体（被処理体）へのイオン衝撃が有効に行われて、岩塩構造型のＡｌＮの形成が促進されるものと考えられ、この様な効果を発揮させるには、前記バイアス電圧を３０Ｖ以上とすることが好ましいからである。しかし前記バイアス電圧が高すぎると、イオン化した成膜ガスによって形成された皮膜がエッチングされ、成膜速度が極端に小さくなることから、前記バイアス電圧は２００Ｖ以下とすることが好ましい。

成膜時の基板（被処理体）温度は、ＡＩＰ装置を用いて成膜する場合、３００℃以上８００℃以下とすることが好ましい。得られた硬質皮膜に過大な残留応力が作用していると、成膜ままの状態で剥離が生じ易く密着性に劣る。この様な皮膜の残留応力は、基板（被処理体）温度を高めることで低減する傾向にあることから、基板（被処理体）温度を３００℃以上とするのが好ましい。一方、基板（被処理体）温度を高めれば上記残留応力は低減するが、残留応力が小さすぎる場合には圧縮応力が小さくなり、基板の抗折力増加作用が損なわれ、また高温による基板の熱的変質も生じることとなる。従って基板（被処理体）温度の上限は８００℃とすることが好ましい。

本発明の硬質皮膜は、固体蒸着源として用いるターゲットを蒸発またはイオン化させて、被処理体上に成膜するイオンプレーティング法やスパッタリング法等の気相コーティング法にて製造するのが有効であるが、該ターゲットの特性が好ましくない場合には、成膜時に安定した放電状態が保てず、得られる皮膜の成分組成が均一でない等の問題が生じる。そこで優れた耐摩耗性を発揮する本発明の硬質皮膜を得るにあたり、使用するターゲットの特性についても検討したところ、下記の様な知見が得られた。

即ち、ターゲットの相対密度を９２％以上とすることで、成膜時の放電状態が安定し、効率よく本発明の硬質皮膜が得られることが分かった。ターゲットの密度が９２％未満の場合、ターゲットが飛散して良好に成膜が行えないといった不具合が生じうるからである。特にエネルギーの投入密度が高いＡＩＰ法の場合、この傾向は顕著であるため、ＡＩＰ法で成膜する場合には、相対密度が好ましくは９５％以上、より好ましくは９８％以上のターゲットを用いるのがよい。

ＡＩＰ法等の気相コーティング法では、使用するターゲットの成分組成が、形成される皮膜の成分組成を決定付けることから、ターゲットの成分組成は、目的とする皮膜の成分組成と同一であることが好ましい。即ち、耐酸化性および耐摩耗性に優れた本発明の硬質皮膜として、組成が（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）で示される前記第（I-1）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ}）からなるものであって（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０５≦ｘ≦０．３５
（ｗ，ｘはそれぞれＡｌ，Ｍの原子比を示す）を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

また、組成が（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）で示される前記第（I-1´）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ}）からなるものであって（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０７≦ｘ≦０．３５
（ｗ，ｘはそれぞれＡｌ，Ｍの原子比を示す）を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

組成が（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）で示される第（I-2）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなるものであって（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０５≦ｘ≦０．３５、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．２
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

また、組成が（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）で示される第（I-2´）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなるものであって（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６５、
０．０７≦ｘ≦０．３５、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．２
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

組成が、（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）で示される第（I-3）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｔｉ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなるものであって（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６、
０．０５≦ｘ≦０．３、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．１５
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

また、組成が、（Ａｌ_ａ，Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）で示される第（I-3´）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、（Ａｌ_ｗ，Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｔｉ_{１−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）からなるものであって（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．２５≦ｗ≦０．６、
０．０７≦ｘ≦０．３、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．１５
（ｗ、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれＡｌ，Ｍ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

上記ターゲットの組成分布のばらつきが０．５原子％以内であれば、得られる硬質皮膜の成分組成分布も均一となりやすく、安定した成膜を行なえるので好ましい。

また、ターゲット中に不可避的に混入する不純物（酸素、水素、塩素、銅およびマグネシウム）が多量に含まれていると、成膜時にターゲットからこれらのガスが突発的に発生し、放電状態が不安定となったり最悪の場合にはターゲットそのものが破損して良好に成膜されないので、ターゲット中に含まれる酸素は０．３質量％以下、水素は０．０５質量％以下、塩素は０．２質量％以下、銅は０．０５質量％以下、マグネシウムは０．０３質量％以下に抑えるのがよい。

ところで本発明は、ターゲットの製造方法についてまで特定するものではないが、例えば、量比や粒径等を適切に調整した原材料のＡｌ粉末や、元素Ｍの粉末、Ｃｒ粉末もしくはＴｉ粉末等を、Ｖ型ミキサー等で均一に混合して混合粉末とした後、これに冷間静水圧加圧処理（ＣＩＰ処理）あるいは熱間静水圧加圧処理（ＨＩＰ処理）を施すことが本発明のターゲットを得る有効な方法として挙げられる。

上記ＨＩＰ法で成形する場合、ＷやＡｌの金属間化合物（ＷＡｌ_２、ＷＡｌ_５、ＷＡｌ_４）が形成され易いため、これらの金属間化合物が析出しないように温度条件を制御する必要があり、具体的には４５０〜５５０℃、１０００気圧の条件でＨＩＰ処理することが好ましい。また金属間化合物の析出を抑制する観点からは、熱間鍛造法で製造するのが好ましく、この場合、２００〜３００℃で鍛造を実施することが好ましい。より高温で鍛造を行なうと、脆弱なＴｉ−Ａｌ金属間化合物が生成されるためである。これらの方法の他、熱間押出法や超高圧ホットプレス法等によっても本発明のターゲットを製造することができる。

次に、上記（II）の硬質皮膜についてであるが、本発明では、該（II）の硬質皮膜として、下記第（II-1）〜（II-3）の硬質皮膜を規定する。

第（II-1）の硬質皮膜は、
（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０＜ａ≦０．７、
０＜ｂ≦０．７、
０．２５≦ｃ≦０．７５、
０≦ｄ＋ｅ≦０．２、
０．０３≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
０．５≦ｆ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）
を満たすものであり、第（II-2）の硬質皮膜は、
（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．０５≦ａ≦０．３、
０．０５≦ｂ≦０．４、
０．３≦ｃ≦０．７５、
０≦ｄ＋ｅ≦０．２、
０．０５≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
０．５≦ｆ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）
を満たすものであり、また第（II-3）の硬質皮膜は、
（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
０．０５≦ａ≦０．３、
０．０５≦ｂ≦０．４、
０．３≦ｃ≦０．７５、
０．０１≦ｄ＋ｅ≦０．２、
０．０５≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
０．５≦ｆ≦１
（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）
を満たすものであるが、この様に皮膜中のＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｍ，ＣおよびＮの組成を規定した理由について、以下に詳述する。

本発明者らは、前述した様な状況の下で、より優れた耐摩耗性を発揮する硬質皮膜の実現を目指して鋭意研究を進めた結果、ＴｉＣｒＡｌＮやＴｉＣｒＡｌ（ＣＮ）をベースにＷ及び／又はＭｏ（元素Ｍ）を適量添加した皮膜が、優れた高温潤滑性を示すと共に、切削工具等の発熱により高温となる耐摩耗用途において、優れた耐摩耗性を発揮することを見い出した。

上記の通り、Ｗ及び／又はＭｏを添加することにより高温潤滑性を確保できる理由として、次の様に考えられる。即ち、皮膜中のＷ及び／又はＭｏは、例えば切削時の工具と切り粉または被削材との高速での摺動により発熱し、酸化物を形成する。ＷおよびＭｏの酸化物には、ＷＯ_２（融点１５００℃）、ＷＯ_３（融点１４７０℃）、およびＭｏＯ_２（融点１１００℃）、ＭｏＯ_３（７９５〜８０１℃）が存在する。摺動面に形成されたこれらの酸化物の融点は、いわゆる切削時の摺動面温度に近いため、該摺動温度域では上記酸化物が軟質で潤滑性を示すためと考えられる。

上記高温潤滑性を発揮させるには、Ｗ及び／又はＭｏが少なくとも原子比で０．０３必要である。好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．０７以上である。一方、Ｗ及び／又はＭｏ量が過剰になると、皮膜の酸化が著しくなり、酸化摩耗が生じることから上限を原子比で０．３５に設定した。好ましくは０．３以下、より好ましくは０．２以下である。

上記第（II-1）〜（II-3）の硬質皮膜では、Ｔｉ、ＣｒおよびＡｌの３元素を組み合わせることにより皮膜の高硬度化を図っている。Ｔｉ量は、原子比で０超、好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．１以上であり、Ｃｒ量は、原子比で０超、好ましくは０．０５以上、より好ましくは０．１以上である。一方、皮膜中のＴｉ、Ｃｒが過剰であると、Ａｌが相対的に少なくなり皮膜が低硬度化するため、ＴｉとＣｒの上限をそれぞれ原子比で０．７とした。より好ましいＴｉ量は０．３以下、Ｃｒ量は０．４以下である。

上記の通り、皮膜の低硬度化を抑制する観点から、Ａｌ量は原子比で０．２５以上、好ましくは０．３以上、より好ましくは０．５以上であるが、Ａｌ量が過剰になると、皮膜の結晶構造が転移し、皮膜が却って軟質化することから上限を原子比で０．７５とした。より好ましくは０．６５以下である。

また、Ｃ量を規定した理由は次の通りである。即ち、皮膜中にＣを添加してＴｉＣやＷＣ、ＭｏＣ等の化合物を形成させれば、皮膜の高硬度化を図ることができるので好ましい。しかしＣを過剰に添加すると、金属元素と結合しないＣが単体として析出し、かつ皮膜の耐酸化性が低下することからＣ量（１−ｆ）の上限値を０．５とした。

更にＳｉ及び／又はＢを添加すれば、皮膜の結晶粒を微細化でき、皮膜の高硬度化を図ることができるので好ましい。該効果を発揮させるには、Ｓｉ及び／又はＢを原子比で０．０１以上含有させるのがよい。より好ましくは０．０３以上である。一方、Ｓｉ及び／又はＢの比率が高すぎても、皮膜が非晶質化して硬度が低下するため、その上限を原子比で０．２に定めた。より好ましくは０．０７以下である。

本発明は、上記硬質皮膜の製造方法まで規定するものではないが、本発明の高温潤滑性に優れる硬質皮膜を形成するには、いわゆる気相コーティング法を採用することが有効である。本発明の硬質皮膜は、ＷとＡｌといった融点が極端に異なる元素を含む場合があるのに対し、気相コーティング法の中でも電子ビーム蒸着法やホロカソードイオンプレーティング法では、金属元素の融点の差により蒸発量が異なるため、組成の制御が極めて困難であり本発明の硬質皮膜の形成には適さない。よって本発明の硬質皮膜の形成には、固体の蒸発源を使用し、形成された皮膜組成がターゲット組成と相違の少ないスパッタリング法またはアークイオンプレーティング法（ＡＩＰ法）が適している。スパッタリング法の中でも、成膜対象の基材へのイオン照射量が多いアンバランストマグネトロンスパッタリング（ＵＢＭＳ）やハイパワーパルススパッタリングが適している。

上記スパッタリング法ではターゲットに数百Ｖの高電圧を印加し、またＡＩＰ法では１００Ａ程度の高電流を印加することから、放電の安定性は、ターゲットの品質に大きく依存する。ターゲットの相対密度が低く、内部に空孔などの欠陥が存在すると、空孔を起点として異常放電が生じるため、使用するターゲットは相対密度が高く緻密であることが求められる。そこで本発明では、上記硬質皮膜形成用のターゲットとして、相対密度が９１％以上（好ましくは９５％以上）のものを用いる。尚、ターゲットの相対密度とは、ターゲット構成相（純金属、合金）で決まる理論密度に対して、実際のターゲットの重量と体積から求めた密度との比率を示している。

また使用するターゲットの成分組成が、形成される皮膜の成分組成を決定付けることから、ターゲットの成分組成は、目的とする皮膜の成分組成と同一であるのがよい。即ち、組成が（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）で示される前記第（II-1）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、
（Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
０＜ｖ≦０．７、
０＜ｗ≦０．７、
０．２５≦ｘ≦０．７５、
０≦ｙ＋ｚ≦０．２、
０．０３≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
（ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

組成が（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）で示される前記第（II-2）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、
（Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
０．０５≦ｖ≦０．３、
０．０５≦ｗ≦０．４、
０．３≦ｘ≦０．７５、
０≦ｙ＋ｚ≦０．２、
０．０５≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
（ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

また組成が、（Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）で示される前記第（II-3）の硬質皮膜を成膜する場合には、ターゲットとして、
（Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
０．０５≦ｖ≦０．３、
０．０５≦ｗ≦０．４、
０．３≦ｘ≦０．７５、
０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．２、
０．０５≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
（ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のものを用いるのがよい。

次に、上記（III）の硬質皮膜についてであるが、該（III）の硬質皮膜は、組成の異なる層Ａと層Ｂが積層されてなる硬質皮膜であって、
上記層Ａが、
（Ａｌ_ａ，Ｃｒ_１−ａ）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり、
０．２５≦ａ≦０．７、
０．５≦ｅ≦１ を満たす硬質皮膜；
（Ａｌ_ａ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｃｒ_{１−ａ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり、
０．２５≦ａ≦０．７、
０＜ｃ＋ｄ≦０．２、
０．５≦ｅ≦１ を満たす硬質皮膜；および
（Ａｌ_ａ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ，Ｔｉ_{１−ａ−ｃ−ｄ}）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり、
０．２５≦ａ≦０．７、
０＜ｃ＋ｄ≦０．１５、
０．５≦ｅ≦１ を満たす硬質皮膜；
（ａ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＡｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
よりなる群から選択される一種であり、
上記層Ｂが、
（Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．８≦ｂ≦１、
０≦ｃ＋ｄ≦０．２ を満たす硬質皮膜
（ｂ，ｃ，ｄ，ｅはそれぞれＭ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す。）
であって、上記層Ａと上記層Ｂが下記式（１）を満たすことを特徴とするものであるが、この様な構成の皮膜を規定した理由について、以下詳細に説明する。
０．５(ｎｍ)≦（層Ｂの厚み）≦（層Ａの厚み） …（１）

本発明者らは、前述した様な状況の下で、高速切削や焼き入れ鋼など高硬度鋼の切削において、より厳しい条件にも優れた切削性能を発揮する硬質皮膜の実現を目指して鋭意研究を進めた。その結果、後述する組成の（Ａｌ，Ｃｒ）ＣＮ、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｂ）ＣＮ、および（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｂ）ＣＮよりなる群から選択される一種（層Ａ）と、後述する組成の（Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）［但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ］（Ｂ層）を積層させれば、耐酸化性および耐摩耗性が格段に優れた皮膜を得ることができた。その理由として、ＷやＭｏを（Ａｌ，Ｃｒ）ＣＮ、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｂ）ＣＮ、（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｂ）ＣＮに添加する場合、過度にＷやＭｏを添加すると、皮膜の結晶構造が軟質な六方晶構造に転移する場合があるが、上記層Ａ；（Ａｌ，Ｃｒ）ＣＮ、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｂ）ＣＮ、および（Ａｌ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｂ）ＣＮよりなる群から選択される一種と、上記Ｂ層；（Ｍ_ｂ，Ｓｉ_ｃ，Ｂ_ｄ）（Ｃ_１−ｅＮ_ｅ）［但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ］とを積層させれば上記問題を解消できるためと考えられる。

但し、上記層Ｂ自体は上記層Ａと比較して硬度が低いため、Ｂ層を相対的に厚くすると皮膜硬度が低下し、上記作用効果が十分発揮されなくなる。従って本発明では、上記層Ａと層Ｂが下記式（１）を満たすように積層させる。即ち、層Ｂの厚み≦層Ａの厚みとする一方、層Ｂが薄すぎると、実質層Ａのみの挙動を示し、より優れた耐酸化性および耐摩耗性を確保できないことから、層Ｂの厚みを０．５ｎｍ以上（好ましくは１．０ｎｍ以上）とする。
０．５(ｎｍ)≦（層Ｂの厚み）≦（層Ａの厚み） …（１）
また層Ａの厚みは、１００ｎｍ以下とすることが好ましく、積層数は、膜厚に応じて変えればよい。

上記層Ａにおいて、Ａｌは、耐酸化性を向上させる効果を有しており、Ａｌが少なすぎると耐酸化性の向上を図ることが難しいため、本発明では層ＡにおけるＡｌ量を原子比で０．２５以上とした。好ましくは０．３以上である。一方、Ａｌ量が多過ぎると、結晶構造が高硬度層である立方晶（岩塩型）から六方晶（ウルツ鉱型）に変化して硬度が低下する。そこで本発明ではＡｌ量を原子比で０．７以下に抑えた。耐酸化性と硬度を共に高める観点からは、Ａｌの原子比を０．５未満とすることが好ましい。

また、層Ａとして更にＳｉ及び／又はＢを添加されたものが、ＣｒＡｌＮ皮膜やＴｉＡｌＮ皮膜よりも優れた耐酸化性を示すので好ましい。Ｓｉ及び／又はＢは、僅かな添加でも効果がある一方、過度に添加すると、前記Ａｌを過剰に添加した場合と同様に軟質な六方晶が析出しやすくなる。よってＳｉ及び／又はＢ量は、原子比で０．２以下（好ましくは０．１５以下）の範囲で添加する。

上記層Ｂは、Ｗ及び／又はＭｏ（元素Ｍ）を主体とするものであり、Ｍ（ＣＮ）として、ＭｏＣＮ、ＷＣＮ等が挙げられる。更にＳｉ及び／又はＢの添加された（Ｍ，Ｓｉ及び／又はＢ）(ＣＮ）として、例えばＭｏＳｉＣＮ、ＷＢＣＮ等を形成すれば、より優れた耐酸化性を示すので好ましい。層Ｂにおいても、Ｓｉ及び／又はＢは僅かな添加で効果を発揮し、過度に添加すると、前記元素Ｍ量が相対的に低下して硬度が低下するため、Ｓｉ及び／又はＢ量は、原子比で０．２以下（好ましくは０．１５以下）に抑えるのがよい。

上記層Ａにおいて、Ｃ、Ｎの量を規定した理由は次の通りである。即ち、皮膜中にＣを添加してＴｉＣやＷＣ、ＭｏＣ等の高硬度の炭化物を析出させれば、皮膜の硬度を高めることができる。この様な効果を発揮させるには、上記ＴｉやＷ、Ｍｏと同量程度のＣを存在させるのがよい。しかしＣを過剰に添加すると、水分と反応して容易に分解する不安定なＡｌの炭化物や、Ｃｒの炭化物が過度に析出するので、Ｃの原子比（１−ｅ）は０．５未満、即ち、Ｎの原子比（ｅ）を０．５以上とする。Ｎの原子比（ｅ）は０．７以上であることが好ましく、より好ましくは０．８以上であり、ｅ＝１の場合を最も望ましい形態とする。

尚、第（III）の硬質皮膜の結晶構造は、高強度を確保する観点から、実質的に岩塩構造型を主体とするものであることが好ましい。

前記第（III）の硬質皮膜としては、上記要件を満足する同成分組成の層を複数積層させたものや、上記要件を満たし且つ成分組成が相互に異なる皮膜を複数積層させたものを用いることもできる。また用途によっては、前記（III）の硬質皮膜の片面側または両面側に、岩塩構造型であって、本発明の規定とは異なる成分組成の金属窒化物層、金属炭化物層または金属炭窒化物層であるＴｉＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＣｒＡｌＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＴｉＣｒＡｌＣＮ、ＴｉＣ等の皮膜が、本発明の硬質皮膜の耐酸化性および耐摩耗性が損なわれない範囲で積層されていてもよい。

前記第（III）の硬質皮膜は、トータルとしての膜厚が０．５μｍ以上で２０μｍ以下の範囲内であることが望ましい。０．５μｍ未満だと、膜厚が薄すぎて優れた耐摩耗性が十分に発揮され難く、一方、上記膜厚が２０μｍを超えると、切削中に膜の欠損や剥離が発生するからである。より好ましい膜厚は１μｍ以上で１５μｍ以下である。

本発明は、前記第（III）の硬質皮膜の製造方法まで規定するものではないが、本発明の硬質皮膜は、ＷとＡｌといった融点が極端に異なる元素を含む場合があるため、電子ビームによる蒸着法やホロカソード法では組成の制御が困難であり、固体蒸着源により成膜を実施するスパッタリング法またはアークイオンプレーティング法（ＡＩＰ法）で成膜することが推奨される。

ところでＳｉやＢと、Ｗの様に、融点のみならず質量も大きく相違する元素を含む皮膜を形成する場合、成膜時に圧力が高いとターゲット組成と皮膜組成にずれが生じる。その原因として、蒸着原子と成膜ガス（ＡｒやＮ_２）の散乱が挙げられるが、この様な散乱を抑制するには、ＡＩＰ法で成膜する場合、全圧力を３Ｐａ以下、スパッタリング法で成膜する場合には全圧力を１Ｐａ以下とするのが好ましい。しかし圧力が低すぎると、窒素が皮膜中に導入され難くなるので、反応ガスの分圧は、ＡＩＰ法の場合：０．５Ｐａ以上、スパッタリング法の場合：０．０５Ｐａ以上とするのが好ましい。

成膜時の基板（被処理体）に印加するバイアス電圧は、ＡＩＰ装置を用いて成膜する場合、３０〜２００Ｖの範囲とすることが望ましい。基板にバイアス電圧を印加することで基体（被処理体）へのイオン衝撃が有効に行われ、岩塩構造型のＡｌＮの形成が促進されるものと考えられるが、この様な効果を発揮させるには、前記バイアス電圧を３０Ｖ以上とすることが好ましいからである。しかし前記バイアス電圧が高すぎると、イオン化した成膜ガスによって膜がエッチングされ、成膜速度が極端に小さくなることから、前記バイアス電圧は２００Ｖ以下とすることが好ましい。

成膜時の基板（被処理体）温度は、ＡＩＰ装置を用いて成膜する場合、３００℃以上８００℃以下とすることが好ましい。得られた硬質皮膜に過大な残留応力が作用していると、成膜ままの状態で剥離が生じ易く密着性に劣る。この様な皮膜の残留応力は、基板（被処理体）温度を高めることで低減する傾向にあることから、基板（被処理体）温度を３００℃以上とするのが好ましい。一方、基板（被処理体）温度を高めれば上記残留応力は低減するが、残留応力が小さすぎる場合には圧縮応力が小さくなり、基板の抗折力増加作用が損なわれ、また高温による基板の熱的変質も生じることとなる。従って基板（被処理体）温度の上限は８００℃とすることが好ましい。

前記（III）の硬質皮膜は、固体蒸着源として用いるターゲットを蒸発またはイオン化させて、被処理体上に成膜するイオンプレーティング法やスパッタリング法等の気相コーティング法にて製造するのが有効であるが、該ターゲットの特性が好ましくない場合には、成膜時に安定した放電状態が保てず、得られる皮膜の成分組成が均一でない等の問題が生じる。そこで優れた耐摩耗性を発揮する本発明の硬質皮膜を得るにあたり、使用するターゲットの特性についても検討したところ、下記の様な知見が得られた。

即ち、ターゲットの相対密度を９２％以上とすることで、成膜時の放電状態が安定し、効率よく本発明の硬質皮膜が得られることが分かった。ターゲットの密度が９２％未満の場合、ターゲットが飛散して良好に成膜が行えないといった不具合が生じうるからである。特にエネルギーの投入密度が高いＡＩＰ法の場合、この傾向は顕著であるため、ＡＩＰ法で成膜する場合には、相対密度が好ましくは９５％以上、より好ましくは９８％以上のターゲットを用いるのがよい。

ＡＩＰ法等の気相コーティング法では、使用するターゲットの成分組成が、形成される皮膜の成分組成を決定付けることから、ターゲットの成分組成は、目的とする皮膜の成分組成と同一であることが好ましい。

即ち、前記層Ａの形成には、その組成が、
（Ａｌ_ｗ，Ｃｒ_１−ｗ）からなり、
０．２５≦ｗ≦０．７ を満たすもの；
（Ａｌ_ｗ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｃｒ_{１−ｗ−ｙ−ｚ}）からなり、
０．２５≦ｗ≦０．７、
０＜ｙ＋ｚ≦０．２ を満たすもの；および
（Ａｌ_ｗ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｔｉ_{１−ｗ−ｙ−ｚ}）からなり、
０．２５≦ｗ≦０．７、
０＜ｙ＋ｚ≦０．１５ を満たすもの；
（ｗ，ｙ，ｚはそれぞれＡｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
よりなる群から選択される一種であって、形成しようとする層Ａと同成分組成のターゲットを用いるのがよい。

また前記層Ｂの形成には、その組成が、
（Ｍ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ）からなり（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）、
０．８≦ｘ≦１、
０≦ｙ＋ｚ≦０．２
（ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＭ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す。）
を満たし、形成しようとする硬質皮膜と同成分組成のターゲットを用いるのがよい。

上記ターゲットの組成分布のばらつきが０．５原子％以内であれば、得られる硬質皮膜の成分組成分布も均一となりやすく、安定した成膜を行なえるので好ましい。

また、ターゲット中に不可避的に混入する不純物（酸素、水素、塩素、銅およびマグネシウム）が多量に含まれていると、成膜時にターゲットからこれらのガスが突発的に発生し、放電状態が不安定となり、最悪の場合にはターゲットそのものが破損して良好に成膜されないので、ターゲット中に含まれる酸素は０．３質量％以下、水素は０．０５質量％以下、塩素は０．２質量％以下、銅は０．０５質量％以下、マグネシウムは０．０３質量％以下に抑えるのがよい。

ところで本発明は、上記ターゲットの製造方法についてまで特定するものではないが、例えば、量比や粒径等を適切に調整した原材料のＡｌ粉末や、Ｃｒ粉末、Ｔｉ粉末、Ｓｉ粉末、Ｂ粉末、元素Ｍの粉末等を、Ｖ型ミキサー等で均一に混合して混合粉末とした後、これに冷間静水圧加圧処理（ＣＩＰ処理）あるいは熱間静水圧加圧処理（ＨＩＰ処理）を施すことが本発明のターゲットを得る有効な方法として挙げられる。また、これらの方法の他、熱間押出法や超高圧ホットプレス法等によっても本発明のターゲットを製造することもできる。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

［実施例１］
図３に示す成膜装置（後述する図４の成膜装置でもよい）に、Ｃｒ−Ａｌ合金ターゲット、Ｃｒ−Ａｌ−Ｗ合金ターゲットまたはＣｒ−Ａｌ−Ｍｏ合金ターゲットを取り付けて成膜を行った。

尚、基板には、皮膜の成分組成、結晶構造、硬度および酸化処理後の酸化皮膜の膜厚（耐酸化性）の測定用として鏡面研磨を施した超硬合金を使用し、切削性能の評価用として５Ｒの超硬合金製ボールエンドミルを使用した。

成膜は、上記いずれかの成膜装置の支持台上に、被処理体として上記基板を取り付け、チャンバー内を１×１０^−３Ｐａ以下にまで排気した後、チャンバー内にあるヒーターで基板（被処理体）の温度を約５００℃にまで加熱し、それからＡｒイオンでスパッタクリーニングを実施した。

前記図３におけるスパッタリング装置で成膜する場合には、直径６インチのターゲットを用い、投入電力を２ｋＷとし、窒化物皮膜を形成する場合には、Ａｒ：Ｎ_２＝６５：３５の混合ガスを導入し、炭窒化物皮膜を形成する場合には、Ａｒ：（Ｎ_２＋ＣＨ_４）＝６５：３５の混合ガスを導入して全圧力０．５Ｐａで成膜を実施した。

一方、前記図３におけるＡＩＰ装置で成膜する場合には、直径１００ｍｍのターゲットを用い、アーク電流を１５０Ａとし、窒化物皮膜を形成する場合には、全圧２．７ＰａのＮ_２雰囲気とし、炭窒化物皮膜を形成する場合には、Ｎ_２とＣＨ_４の混合ガス（ＣＨ_４量を変化させてＣ量を制御する）を導入して成膜を実施した。

いずれの方式を用いた場合にも、基板（被処理体）の表面に膜厚３〜４μｍの皮膜を形成した。また、成膜時の基板バイアス電圧として、両方式ともに、アース電位に対して基板（被処理体）がマイナス電位となるよう３０〜５０Ｖ印加した。

この様にして鏡面超硬合金基板上に成膜された皮膜の成分組成、結晶構造、硬度、酸化処理後の酸化皮膜の膜厚（耐酸化性）を下記の通り測定した。
（ａ）成分組成
皮膜の成分組成はＥＰＭＡで測定した。
（ｂ）結晶構造
Ｘ線回折により同定した。表１中のＣは立方晶、Ｈは六方晶を示す。
（ｃ）硬度
マイクロビッカース硬度計を用いて測定した。荷重は０．２４５Ｎとした。
（ｄ）耐酸化性
大気中で９００℃×１時間の条件で酸化処理した後、表面に形成された酸化皮膜の膜厚を測定（３箇所の平均値を算出）して、耐酸化性を評価した。

次に、上記の通り成膜した超硬合金製ボールエンドミルを用い、以下の条件で切削試験を行い、測定した外周境界部の逃げ面磨耗量で皮膜の耐摩耗性を評価した。
＜切削条件＞
被削材：ＪＩＳ ＳＫＤ６１（硬度 ＨＲＣ５０）
切削速度：２２０ｍ／分
刃送り：０．０６ｍｍ／刃
深さ切り込み：４．５ｍｍ
軸切り込み：０．５ｍｍ
切削長：１００ｍ

以上の様に測定した皮膜の成分組成、結晶構造、硬度、酸化皮膜の膜厚および逃げ面磨耗量の値を表１に示す。

表１より、本発明の要件を満たす皮膜は、高いビッカース硬度を示し、酸化処理後の酸化皮膜の厚みが薄く、切削試験における摩耗も抑えられている。これに対し、本発明の要件を満たさない皮膜は、硬度が低いか、酸化皮膜が厚く耐酸化性に劣っているか、または切削試験における摩耗が著しくなっている。即ち、Ｎｏ．１，２，９は、元素Ｍが含まれていないか規定範囲に満たないため、硬度が低く、また耐酸化性に劣っており、切削試験における摩耗も著しい。Ｎｏ．８，１４は、元素Ｍが過剰に添加されているため、この場合も硬度が低く、耐酸化性に劣っており、また切削試験における摩耗も著しい。

Ｎｏ．１８は、Ａｌが少ないため、硬度が低く、耐酸化性に劣ると共に切削試験での摩耗量も多い。Ｎｏ．２２、２３は、Ａｌが過剰であるため、硬度が低くなっており、また耐磨耗性が劣っている。Ｎｏ．２８は、Ｎの原子比が高いため、硬度が低く、耐酸化性や耐摩耗性にも劣っている。

［実施例２］
前記図３に示す成膜装置にターゲットを取り付けて成膜を行った。前記ターゲットとしては、Ｃｒ−Ａｌ合金ターゲット、Ｃｒ−Ａｌ−Ｗ合金ターゲット、Ｃｒ−Ａｌ−Ｗ−Ｓｉ合金ターゲット、Ｃｒ−Ａｌ−Ｗ−Ｂ合金ターゲット、またはＣｒ−Ａｌ−Ｗ−Ｂ−Ｓｉ合金ターゲットを用いた。

尚、基板には、皮膜の成分組成、結晶構造、硬度および酸化処理後の酸化皮膜の膜厚（耐酸化性）の測定用として鏡面研磨を施した超硬合金を使用し、切削性能の評価用として５Ｒの超硬合金製ボールエンドミルを使用した。

成膜は、上記いずれかの成膜装置の支持台上に、被処理体として上記基板を取り付け、チャンバー内を１×１０^−３Ｐａ以下にまで排気した後、チャンバー内にあるヒーターで基板（被処理体）の温度を約５００℃にまで加熱し、それからＡｒイオンでスパッタクリーニングを実施した。

前記図３におけるスパッタリング装置で成膜する場合には、直径６インチのターゲットを用い、投入電力を２ｋＷとし、窒化物皮膜を形成する場合には、Ａｒ：Ｎ_２＝６５：３５の混合ガスを導入し、炭窒化物皮膜を形成する場合には、Ａｒ：（Ｎ_２＋ＣＨ_４）＝６５：３５の混合ガスを導入して全圧力０．５Ｐａで成膜を実施した。

一方、前記図３におけるＡＩＰ装置で成膜する場合には、直径１００ｍｍのターゲットを用い、アーク電流を１５０Ａとし、窒化物皮膜を形成する場合には、全圧２．７ＰａのＮ_２雰囲気とし、炭窒化物皮膜を形成する場合には、Ｎ_２とＣＨ_４の混合ガス（ＣＨ_４量を変化させてＣ量を制御する）を導入して成膜を実施した。

いずれの方式を用いた場合にも、基板（被処理体）の表面に膜厚３〜４μｍの皮膜を形成した。また、成膜時の基板バイアス電圧として、両方式ともに、アース電位に対して基板（被処理体）がマイナス電位となるよう３０〜５０Ｖ印加した。

この様にして成膜された皮膜の成分組成、結晶構造、硬度、酸化処理後の酸化皮膜の膜厚（耐酸化性）および切削試験における逃げ面磨耗量（耐摩耗性）を、上記実施例１と同様にして測定した。その結果を表２，表３に示す。

表２および表３より、本発明の要件を満たす皮膜は、高いビッカース硬度を示し、酸化処理後の酸化皮膜の厚みが薄く、切削試験における摩耗も抑えられている。これに対し、本発明の要件を満たさない皮膜は、硬度が低いか、酸化皮膜が厚く耐酸化性に劣っているか、または切削試験における摩耗が著しいといった不具合が生じている。即ち、Ｎｏ．１とＮｏ．１１は、元素Ｍが含まれていないため、硬度が低く、酸化皮膜が厚く耐酸化性に劣っており、また切削試験における摩耗が著しい。Ｎｏ．６とＮｏ．１６はＳｉの原子比が高く結晶構造が六方晶となったため、硬度が低く、切削試験における摩耗が著しい。

Ｎｏ．９とＮｏ．１９は、（Ｓｉ＋Ｂ）の原子比が高く六方晶が生じたため、切削試験における摩耗量が多くなっている。

Ｎｏ．２５は、Ｎの原子比が高いため、硬度が低く、耐酸化性や耐摩耗性にも劣っている。

［実施例３］
ターゲットの相対密度が形成される皮膜の面粗度や硬度に及ぼす影響について調べた。
それぞれ１００メッシュ以下のＡｌ粉末、Ｔｉ粉末、Ｃｒ粉末、Ｗ粉末、Ｍｏ粉末、Ｓｉ粉末、Ｂ粉末を所定量混合し、温度：５００℃かつ気圧：１００ＭＰａの条件でＨＩＰ処理するか、熱間鍛造法（余熱温度：４００℃）、またはホットプレス法（焼結温度：５５０℃）で、表４または表５に示す各成分組成のターゲットを作製した。上記ターゲットの成分組成は蛍光Ｘ線分析で測定した。

上記ターゲットを前記図３に示す成膜装置に取り付けて放電成膜を実施し、得られた皮膜の面粗度と硬度を測定した。硬度は前記実施例１の場合と同様にして測定した。これらの結果を表４および表５に示す。

表４および表５より、本発明で規定する相対密度を満足するターゲットを用いて成膜した場合には、得られる皮膜の面粗度が小さくかつ高硬度であることが分かる。これに対し、ターゲットの相対密度が本発明で規定する要件に満たないものは、得られる皮膜の面粗度が大きくなり（面粗度が大きくなると、切削時の抵抗が高まり摩耗量が増大する）、また硬度が十分に高くないといった不具合が生じた。

［実施例４］
図４のＵＢＭＳ蒸発源（スパッタ蒸発源）およびＡＩＰ蒸発源（アーク蒸発源）を有する成膜装置に、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏを含有するターゲットを取り付け、ＵＢＭＳ蒸発源またはＡＩＰ蒸発源を使用して表６に示す組成の皮膜を形成した。基材は、皮膜の構造および組成並びに高温下での摩擦係数の測定用として超硬合金基板を、また切削試験用として超硬合金製スクエアエンドミル（六枚刃）を用いた。

ＵＢＭＳ法、ＡＩＰ法のいずれにおいても、チャンバー中に基板を導入し真空引きした後、基材を約５００℃まで加熱し、その後Ａｒイオンによるイオンクリーニングを、Ａｒ圧力：０．６Ｐａ、基板バイアス電圧：−５００Ｖとして３分間実施した。

そしてＵＢＭＳ法の場合は、Ａｒ−窒素の混合ガス中またはＡｒ−窒素−メタンの混合ガス中（全圧力：０．６Ｐａ）で、基板への印加バイアスを７０Ｖとして成膜を実施した。ＡＩＰ法の場合は、窒素ガス中または窒素−メタンガス中（全圧力：４Ｐａ）で印加バイアス：７０Ｖ、アーク電流：１５０Ａとして成膜した。皮膜の厚みは各々約３μｍである。

この様にして成膜された皮膜の成分組成、結晶構造、硬度、高温下における摩擦係数（高温潤滑性）を下記の通り測定した。
（ａ）成分組成
皮膜の成分組成はＥＰＭＡで測定した。
（ｂ）結晶構造
Ｘ線回折により同定した。表６中のＢ１は立方晶、Ｂ４は六方晶を示す。
（ｃ）硬度
マイクロビッカース硬度計（測定荷重０．２４５Ｎ、測定時間１５秒）で測定した。
（ｄ）高温潤滑性
高温下における摩擦係数は、相手材を熱間金型鋼（ＳＫＤ６１、ＨＲＣ５０）、温度：８００℃、摺動速度：０．３ｍ／ｓ、垂直荷重：２Ｎ、切削雰囲気：大気中の条件で摩擦試験を行い、摺動距離が１０００ｍの時点で測定した。

また切削性能は、前述の超硬合金製６枚刃エンドミルを用い、被削材：ＳＫＤ１１（ＨＲＣ６０）を使用し、切削速度：１５０ｍ／分、送り：０．０５ｍｍ／刃、深さ切り込み：５ｍｍ、軸切り込み：０．１ｍｍの条件で５０ｍの切削を行い、刃先逃げ面の摩耗量で評価した。これらの評価結果を表６に示す。

表６より、本発明の要件を満たす皮膜は、高温潤滑性に優れると共に、高硬度を示し、切削試験における摩耗も抑えられている。これに対し、本発明の要件を満たさない皮膜は、高温潤滑性に劣っているか、硬度が低いか、または切削試験における摩耗が著しいといった不具合が生じている。即ち、Ｎｏ．１〜４は、元素Ｍが含まれていないか不足しているため、高温潤滑性に劣り、また切削試験における摩耗が著しい。一方、Ｎｏ．８は、元素Ｍが過剰であるため、切削試験時の摩耗が著しい。

Ｎｏ．９は、Ａｌ量が少なすぎるため、皮膜が低硬度化し切削試験時の摩耗も著しい。一方、Ｎｏ．１２は、Ａｌ量が過剰であるため、皮膜が著しく軟質化し、切削試験時の摩耗量も大きい。

Ｎｏ．１５は、Ｃ量が過剰であるため、皮膜の硬度が却って低下している。またＮｏ．１６は、Ｔｉ量が過剰となり相対的にＡｌ量が不足したため、皮膜が低硬度化し、切削試験時の摩耗量も大きくなっている。

［実施例５］
更にＳｉまたは／およびＢを含有する皮膜を形成して特性を調べた。Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、元素Ｍ、Ｓｉまたは／およびＢを含有するターゲットを、前記図４に示す成膜装置に取り付け、上記実施例４と同様にして、表７に示す成分組成の皮膜を形成した。そして得られた皮膜の特性を上記実施例４と同様に評価した。その結果を表７に示す。

表７より、本発明の要件を満たす皮膜は、高温潤滑性に優れると共に、高いビッカース硬度を示し、切削試験における摩耗も抑制されている。特にＳｉまたは／およびＢを含む効質皮膜は、高温潤滑性がより高い傾向にある。これに対し、本発明の要件を満たさない皮膜は、高温潤滑性に劣っているか、硬度が低いか、または切削試験における摩耗が著しいといった不具合が生じている。即ち、Ｎｏ．２１はＴｉ量が過剰であるため、切削試験時の摩耗量が大きい。Ｎｏ．２２は、Ｔｉ量が過剰となり相対的にＡｌ量が不足したため、皮膜が低硬度化し、切削試験時の摩耗量も大きくなっている。またＮｏ．２３は、元素Ｍが含まれていないため、高温潤滑性に劣り、切削試験における摩耗も著しい。

［実施例６］
ターゲットの相対密度が、放電状態や、形成される皮膜の面粗度、硬度に及ぼす影響について調べた。

前記表７のＮｏ．２６に示す組成の皮膜を形成するためのターゲット（成分組成：原子比でＴｉ：０．１５、Ｃｒ：０．１５、Ａｌ：０．５５、Ｗ：０．１１、Ｓｉ：０．０４）を、表８に記載のＨＩＰ、熱間鍛造または焼結法で作製した。尚、該ＨＩＰ法は、ＨＩＰ温度：４５０〜５００℃、ＨＩＰ圧力：１０００気圧の条件で行った。また熱間鍛造は、試料温度：４００℃で鍛造した。更に焼結法では温度：８００℃で焼結を行った。

そしてＸ線回折によるターゲットの構成相の同定を実施した後、得られたターゲットの相対密度を、上記相構成より計算できる理論密度とアルキメデス法により求められる実ターゲットの密度を比較して導出した。

また得られたターゲットを、前記図４に示す成膜装置に取り付けて、ＵＢＭＳ法またはＡＩＰ法で実施例４と同様の条件で放電して成膜を実施し、得られた皮膜の面粗度と硬度の測定、及び切削試験を行った。硬度の測定と切削試験は前記実施例４と同様にして行った。これらの結果を表８に示す。

表８より、本発明で規定する相対密度を満足するターゲットを用いて成膜した場合には、得られる皮膜の面粗度が小さくかつ高硬度であることが分かる。これに対し、ターゲットの相対密度が本発明で規定する要件に満たないものは、得られる皮膜の面粗度が大きくなり（面粗度が大きくなると、切削時の抵抗が高まり摩耗量が増大する）、切削試験時の摩耗量が大きくなった。

［実施例７］
前記図４のＵＢＭＳ蒸発源およびＡＩＰ蒸発源を有する成膜装置に、表９に示すターゲットを取り付けて、表９（各層の厚み，積層数）に示す通り、層Ａと層Ｂの積層構造を有する硬質皮膜を形成した。尚、基板には、皮膜の成分組成、結晶構造、硬度および酸化処理後の酸化皮膜の膜厚（耐酸化性）の測定用として鏡面研磨を施した超硬合金を使用し、切削性能の評価用として５Ｒの超硬合金製ボールエンドミルを使用した。

成膜に際して、成膜装置の支持台上に被処理体として上記基板を取り付け、チャンバー内を１×１０^−３Ｐａ以下にまで排気した後、チャンバー内にあるヒーターで基板（被処理体）の温度を約５００℃にまで加熱し、それからＡｒイオンでスパッタクリーニングを実施した。

積層皮膜の形成は、ＡＩＰ法を単独で実施する場合には、ＡＩＰ装置部に直径１００ｍｍのターゲットを取り付け、アーク電流を１５０Ａとし、窒化物皮膜を形成する場合には、全圧２．７ＰａのＮ_２雰囲気とし、炭窒化物皮膜を形成する場合には、Ｎ_２とＣＨ_４の混合ガス（ＣＨ_４量を変化させてＣ量を制御する）を導入して成膜を実施した。

ＵＢＭＳ法を単独で実施する場合には、成膜時の基板バイアス電圧として、両方式ともに、アース電位に対して基板（被処理体）がマイナス電位となるよう３０〜５０Ｖ印加した。スパッタリング装置部には直径６インチのターゲットを取り付け、投入電力を２ｋＷとし、窒化物皮膜を形成する場合には、Ａｒ：Ｎ_２＝６５：３５の混合ガスを導入し、炭窒化物皮膜を形成する場合には、Ａｒ：（Ｎ_２＋ＣＨ_４）＝６５：３５の混合ガスを導入して全圧力０．５Ｐａで成膜を実施した。

また、ＵＢＭＳ法とＡＩＰ法を複合して実施する場合には、基板をＡｒイオンでエッチング後、ＵＢＭＳ蒸発源およびＡＩＰ蒸発源を、２．７ＰａのＡｒ−５０％Ｎ_２雰囲気中にて同時に放電させ、被処理体を中央の回転する基板ホルダーに搭載し、ＵＢＭＳ蒸発源（スパッタ蒸発源）とＡＩＰ蒸発源（アーク蒸発源）の前を被処理体が交互に通過するようにして行った。

尚、積層皮膜における層Ａ、層Ｂの各厚みは、各蒸発源の蒸発速度および基板の回転速度を変化させることにより制御した。この様にして、トータル厚さが３〜４μｍの硬質皮膜（積層皮膜）を基板（被処理体）の表面に形成した。

上記積層皮膜の成分組成、結晶構造、硬度、酸化皮膜の膜厚および逃げ面磨耗量を下記の通り測定した。
（ａ）成分組成
皮膜の成分組成はＥＰＭＡで測定した。
（ｂ）結晶構造
Ｘ線回折により同定した。表９中のＣは立方晶を示す。
（ｃ）硬度
マイクロビッカース硬度計（測定荷重０．２４５Ｎ、測定時間１５秒）で測定した。
（ｄ）耐酸化性
大気中で９００℃×１時間の条件で酸化処理した後、表面に形成された酸化皮膜の膜厚を測定（３箇所の平均値を算出）して、耐酸化性を評価した。

また切削性能は、上記の通り成膜した超硬合金製ボールエンドミルを用い、以下の条件で切削試験を行い、測定した外周境界部の逃げ面磨耗量で皮膜の耐摩耗性を評価した。
＜切削条件＞
被削材：ＪＩＳ ＳＫＤ６１（硬度 ＨＲＣ５０）
切削速度：２２０ｍ／分
刃送り：０．０６ｍｍ／刃
深さ切り込み：４．５ｍｍ
軸切り込み：０．５ｍｍ
切削長：１００ｍ

以上の様に測定した皮膜の成分組成、結晶構造、硬度、酸化皮膜の膜厚および逃げ面磨耗量の値を表９に示す。

表９より、本発明の要件を満たす皮膜は、高硬度を示し、酸化処理後の酸化皮膜の厚みが薄く、切削試験における摩耗も抑えられている。これに対し、本発明の要件を満たさない皮膜は、硬度が低いか、酸化皮膜が厚く耐酸化性に劣っているか、または切削試験における摩耗が著しくなっている。即ち、Ｎｏ．１，２，８は、層Ｂの厚みが層Ａよりも厚いため硬度が低く、耐酸化性に劣っており、切削試験における摩耗も著しい。

［実施例８］
ターゲットの相対密度が形成される皮膜の面粗度や硬度に及ぼす影響について調べた。それぞれ１００メッシュ以下のＡｌ粉末、Ｔｉ粉末、Ｃｒ粉末、Ｗ粉末、Ｍｏ粉末、Ｓｉ粉末、Ｂ粉末を所定量混合し、温度：５００℃かつ気圧：１００ＭＰａの条件でＨＩＰ処理するか、熱間鍛造法（余熱温度：４００℃）、またはホットプレス法（焼結温度：５５０℃）で、表１０〜１２に示す各成分組成のターゲットを作製した。上記ターゲットの成分組成は蛍光Ｘ線分析で測定した。

そして、上記ターゲットを前記図４に示す成膜装置に取り付けて放電成膜を実施し、得られた皮膜の面粗度と硬度を測定した。硬度は前記実施例７の場合と同様にして測定した。これらの結果を表１０〜１２に示す。

表１０〜１２より、本発明で規定する相対密度を満足するターゲットを用いて成膜した場合には、得られる皮膜の面粗度が小さくかつ高硬度であることが分かる。これに対し、ターゲットの相対密度が本発明で規定する要件に満たないものは、得られる皮膜の面粗度が大きくなり（面粗度が大きくなると、切削時の抵抗が高まり摩耗量が増大する）、また硬度が十分に高くないといった不具合が生じた。

Claims (6)

1. （Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
   ０＜ａ≦０．７、
   ０＜ｂ≦０．７、
   ０．２５≦ｃ≦０．７５、
   ０≦ｄ＋ｅ≦０．２、
   ０．０３≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
   ０．５≦ｆ≦１
   （ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）であることを特徴とする高温潤滑性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜。
2. （Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
   ０．０５≦ａ≦０．３、
   ０．０５≦ｂ≦０．４、
   ０．３≦ｃ≦０．７５、
   ０≦ｄ＋ｅ≦０．２、
   ０．０５≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
   ０．５≦ｆ≦１
   （ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）であることを特徴とする高温潤滑性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜。
3. （Ｔｉ_ａ，Ｃｒ_ｂ，Ａｌ_ｃ，Ｓｉ_ｄ，Ｂ_ｅ，Ｍ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ}）（Ｃ_１−ｆＮ_ｆ）からなる硬質皮膜（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）であって、
   ０．０５≦ａ≦０．３、
   ０．０５≦ｂ≦０．４、
   ０．３≦ｃ≦０．７５、
   ０．０１≦ｄ＋ｅ≦０．２、
   ０．０５≦（１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ−ｅ）≦０．３５、
   ０．５≦ｆ≦１
   （ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂ，Ｎの原子比を示す）であることを特徴とする高温潤滑性および耐摩耗性に優れた硬質皮膜。
4. 前記請求項１に記載の硬質皮膜の形成に用いるターゲットであって、
   （Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
   ０＜ｖ≦０．７、
   ０＜ｗ≦０．７、
   ０．２５≦ｘ≦０．７５、
   ０≦ｙ＋ｚ≦０．２、
   ０．０３≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
   （ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
   を満たし、かつ相対密度が９１％以上であることを特徴とする硬質皮膜形成用ターゲット。
5. 前記請求項２に記載の硬質皮膜の形成に用いるターゲットであって、
   （Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
   ０．０５≦ｖ≦０．３、
   ０．０５≦ｗ≦０．４、
   ０．３≦ｘ≦０．７５、
   ０≦ｙ＋ｚ≦０．２、
   ０．０５≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
   （ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
   を満たし、かつ相対密度が９１％以上であることを特徴とする硬質皮膜形成用ターゲット。
6. 前記請求項３に記載の硬質皮膜の形成に用いるターゲットであって、
   （Ｔｉ_ｖ，Ｃｒ_ｗ，Ａｌ_ｘ，Ｓｉ_ｙ，Ｂ_ｚ，Ｍ_{１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ}）（但し、ＭはＷ及び／又はＭｏ）からなり、
   ０．０５≦ｖ≦０．３、
   ０．０５≦ｗ≦０．４、
   ０．３≦ｘ≦０．７５、
   ０．０１≦ｙ＋ｚ≦０．２、
   ０．０５≦（１−ｖ−ｗ−ｘ−ｙ−ｚ）≦０．３５
   （ｖ，ｗ，ｘ，ｙ，ｚはそれぞれＴｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｂの原子比を示す）
   を満たし、かつ相対密度が９１％以上であることを特徴とする硬質皮膜形成用ターゲット。

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