JP7043715B1

JP7043715B1 - 切削工具

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Publication number: JP7043715B1
Application number: JP2020558654A
Authority: JP
Inventors: 保樹城戸; 晋奥野; 史佳小林
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2022-03-30
Anticipated expiration: 2040-06-02
Also published as: WO2021245784A1; US11292065B2; US20210370410A1; JPWO2021245784A1

Abstract

基材と、前記基材上に配置されるＡｌＴｉＮ層と、を備える切削工具であって、前記ＡｌＴｉＮ層は、立方晶型のＡｌｘＴｉ（１－ｘ）Ｎの結晶粒を含み、前記ＡｌｘＴｉ（１－ｘ）ＮにおけるＡｌの原子比ｘは、０．７以上０．９５以下であり、前記ＡｌＴｉＮ層は、前記切削工具の表面側の第１の主面と、前記基材側の第２の主面と、を含み、前記ＡｌＴｉＮ層は、前記第１の主面からの距離が０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である第１領域と、前記第１の主面からの距離が３０ｎｍ超１００ｎｍ以下である第２領域と、前記第１の主面からの距離が１００ｎｍ超１５０ｎｍ以下である第３領域と、を含み、前記第１領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満であり、前記第２領域の酸素含有率の最大値は、５原子％以上３０原子％以下であり、前記第３領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満である。

Description

本開示は、切削工具に関する。

従来より、超硬合金又は立方晶型窒化硼素焼結体（ｃＢＮ焼結体）からなる切削工具を用いて、鋼及び鋳物等の切削加工が行われている。このような切削工具は、切削加工時において、その刃先が高温及び高応力等の過酷な環境に曝されるため、刃先の摩耗及び欠けが招来される。

したがって、刃先の摩耗及び欠けを抑制することが、切削工具の切削性能を改善し、切削工具の寿命を向上させる上で重要である。

切削工具の切削性能（例えば、耐欠損性、耐摩耗性）の改善を目的として、超硬合金、ｃＢＮ焼結体等の基材の表面を被覆する被膜の開発が進められている。なかでも、アルミニウム（Ａｌ）とチタン（Ｔｉ）と窒素（Ｎ）との化合物（以下、「ＡｌＴｉＮ」ともいう。）からなる被膜は、高い硬度を有することができるとともに、耐酸化性を高めることができる（例えば、特開平１０－３３０９１４号公報（特許文献１））。

特開平１０－３３０９１４号公報

本開示の切削工具は、
基材と、前記基材上に配置されるＡｌＴｉＮ層と、を備える切削工具であって、
前記ＡｌＴｉＮ層は、立方晶型のＡｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}Ｎの結晶粒を含み、
前記Ａｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}ＮにおけるＡｌの原子比ｘは、０．７以上０．９５以下であり、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記切削工具の表面側の第１の主面と、前記基材側の第２の主面と、を含み、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記第１の主面からの距離が０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である第１領域と、前記第１の主面からの距離が３０ｎｍ超１００ｎｍ以下である第２領域と、前記第１の主面からの距離が１００ｎｍ超１５０ｎｍ以下である第３領域と、を含み、
前記第１領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満であり、
前記第２領域の酸素含有率の最大値は、５原子％以上３０原子％以下であり、
前記第３領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満である、切削工具である。

図１は、実施形態１に係る切削工具の一例を説明する図である。図２は、実施形態１に係る切削工具の他の一例を説明する図である。図３は、実施形態１に係る切削工具の他の一例を説明する図である。図４は、実施形態１に係る切削工具のＡｌＴｉＮ層を説明する図である。図５は、実施形態２に係る切削工具の製造方法に用いられるＣＶＤ装置の模式的な断面図である。図６は、図５のＣＶＤ装置のガス導入管の模式的な断面図である。

[本開示が解決しようとする課題]
近年、より高効率な切削加工においても、工具寿命の長い切削工具が求められている。特に境界損傷の発生しやすい条件において、優れた耐酸化性及び耐摩耗性を有する切削工具が求められている。

[本開示の効果]
本開示の切削工具は、特に境界損傷の発生しやすい条件においても、長い工具寿命を有することができる。

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の切削工具は、
基材と、前記基材上に配置されるＡｌＴｉＮ層と、を備える切削工具であって、
前記ＡｌＴｉＮ層は、立方晶型のＡｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}Ｎの結晶粒を含み、
前記Ａｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}ＮにおけるＡｌの原子比ｘは、０．７以上０．９５以下であり、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記切削工具の表面側の第１の主面と、前記基材側の第２の主面と、を含み、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記第１の主面からの距離が０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である第１領域と、前記第１の主面からの距離が３０ｎｍ超１００ｎｍ以下である第２領域と、前記第１の主面からの距離が１００ｎｍ超１５０ｎｍ以下である第３領域と、を含み、
前記第１領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満であり、
前記第２領域の酸素含有率の最大値は、５原子％以上３０原子％以下であり、
前記第３領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満である、切削工具である。

本開示の切削工具は、特に境界損傷の発生しやすい条件においても、長い工具寿命を有することができる。

（２）前記第２領域の酸素含有率の最大値は、６原子％以上３０原子％以下であることが好ましい。これによると、本開示の切削工具は、長い工具寿命を有することができる。

（３）前記ＡｌＴｉＮ層の厚さは、０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。これによると、本開示の切削工具は、更に長い工具寿命を有することができる。

（４）前記基材と前記ＡｌＴｉＮ層との間に配置される下地層を更に含み、
前記下地層は、周期表４族元素、５族元素、６族元素及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる第１化合物からなることが好ましい。

これによると、ＡｌＴｉＮ層の耐剥離性が向上する。

（５）前記ＡｌＴｉＮ層上に配置される表面層を更に含み、
前記表面層は、周期表４族元素、５族元素、６族元素及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる第２化合物からなることが好ましい。

これによると、本開示の切削工具は、更に長い工具寿命を有することができる。

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の切削工具の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。

本明細書において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。

本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるべきではない。たとえば「ＡｌＴｉＮ」と記載されている場合、ＡｌＴｉＮを構成する原子数の比は、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。

［実施形態１：切削工具］
本開示の切削工具は、
基材と、前記基材上に配置されるＡｌＴｉＮ層と、を備える切削工具であって、
前記ＡｌＴｉＮ層は、立方晶型のＡｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}Ｎの結晶粒を含み、
前記Ａｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}ＮにおけるＡｌの原子比ｘは、０．７以上０．９５以下であり、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記切削工具の表面側の第１の主面と、前記基材側の第２の主面と、を含み、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記第１の主面からの距離が０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である第１領域と、前記第１の主面からの距離が３０ｎｍ超１００ｎｍ以下である第２領域と、前記第１の主面からの距離が１００ｎｍ超である第３領域と、を含み、
前記第１領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満であり、
前記第２領域の酸素含有率の最大値は、５原子％以上３０原子％以下であり、
前記第３領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満である、切削工具である。

本開示の切削工具は、特に境界損傷の発生しやすい条件においても、長い工具寿命を有することができる。その理由は明らかではないが、下記（ｉ）及び（ｉｉ）の通りと推察される。

（ｉ）本開示の切削工具において、ＡｌＴｉＮ層は、その最表面側の第１領域における酸素含有率の最大値が０原子％超５原子％未満である。これにより、第１領域は適度な硬度を有し、適度な耐摩耗性を有する。よって、切削開始時の過剰な摩耗や欠損が生じ難く、切削工具は長い工具寿命を有することができる。

（ｉｉ）本開示の切削工具において、ＡｌＴｉＮ層は、第２領域における酸素含有率の最大値が５原子％以上３０原子％以下である。これにより、第２領域は高い硬度を有し、優れた耐摩耗性を有する。更に、第２領域は優れた耐酸化性を有するため、境界損傷が抑制される。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。

（ｉｉｉ）本開示の切削工具において、ＡｌＴｉＮ層は、第３領域における酸素含有率の最大値が０原子％超５原子％未満である。これにより、第３領域は適度な硬度を有し、適度な耐摩耗性を有する。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。

＜切削工具の構成＞
図１に示されるように、本実施形態の切削工具１は、基材１０と、該基材１０上に配置されるＡｌＴｉＮ層１１とを備える（以下、単に「切削工具」という場合がある。）。

図２に示されるように、切削工具２１は、基材１０とＡｌＴｉＮ層１１との間に配置される下地層１２を更に含んでいてもよい。

図３に示されるように、切削工具３１は、ＡｌＴｉＮ層１１上に配置される表面層１３を更に含んでいてもよい。下地層１２、及び表面層１３等の他の層については、後述する。

本明細書において、基材１０上に配置されている上述の各層をまとめて「被膜」と呼ぶ場合がある。すなわち、図１～図３に示されるように、切削工具１，２１，３１は基材１０上に配置されている被膜１４，２４，３４を備え、該被膜はＡｌＴｉＮ層１１を含む。また、図２及び図３に示されるように、被膜２４，３４は、下地層１２及び／又は表面層１３を更に含んでいてもよい。

＜切削工具の用途＞
上記切削工具は、例えば、ドリル、エンドミル（例えば、ボールエンドミル）、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、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、タップ等であり得る。

＜基材＞
本実施形態の基材は、この種の基材として従来公知のものであればいずれの基材も使用することができる。例えば、基材は、超硬合金（例えば、炭化タングステン（ＷＣ）基超硬合金、ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金、ＷＣ並びにＣｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を含む超硬合金等）、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、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム等）、立方晶型窒化ホウ素焼結体（ｃＢＮ焼結体）及びダイヤモンド焼結体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましい。

これらの各種基材の中でも、超硬合金（特にＷＣ基超硬合金）又はサーメット（特にＴｉＣＮ基サーメット）を選択することが好ましい。その理由は、これらの基材が特に高温における硬度と強度とのバランスに優れ、上記用途の切削工具の基材として優れた特性を有するためである。

基材として超硬合金を使用する場合、該超硬合金は、組織中に遊離炭素又はη相と呼ばれる異常相を含んでいても本実施形態の効果は示される。なお、本実施形態で用いる基材は、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実施形態の効果は示される。

＜被膜＞
本実施形態に係る被膜は、基材上に配置されたＡｌＴｉＮ層を含む。「被膜」は、基材の少なくとも一部（例えば、すくい面、逃げ面等）を被覆することで、切削工具における耐欠損性、耐摩耗性、耐剥離性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。被膜は、基材の一部に限らず基材の全面を被覆することが好ましい。しかしながら、基材の一部が被膜で被覆されていなかったり被膜の構成が部分的に異なっていたりしていたとしても本実施形態の範囲を逸脱するものではない。

被膜の厚さは２．５μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上２５μｍ以下であることがより好ましい。ここで、被膜の厚さとは、被膜を構成する層それぞれの厚みの総和を意味する。「被膜を構成する層」としては、例えば、後述するＡｌＴｉＮ層、下地層、及び表面層等が挙げられる。

被膜を構成する各層の厚さは、例えば基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルを得て、このサンプルを走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：ＳｃａｎｎｉｎｇＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で観察することにより測定される。走査透過型電子顕微鏡としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＭ－２１００Ｆ（商品名）が挙げられる。

本明細書において「厚さ」といった場合、その厚さは平均厚さを意味する。具体的には、断面サンプルの観察倍率を５０００～１００００倍とし、観察面積を１００～５００μｍ²として、１視野において１０箇所の厚み幅を測定し、その平均値を「厚さ」とする。

＜ＡｌＴｉＮ層＞
本実施形態のＡｌＴｉＮ層は、立方晶型のＡｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮの結晶粒（以下、単に「結晶粒」という場合がある。）を含む。すなわち、ＡｌＴｉＮ層は、多結晶のＡｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮを含む層である。本実施形態において、「Ａｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮの結晶粒」とは、ＡｌＮからなる層（以下、「ＡｌＮ層」という場合がある。）と、ＴｉＮからなる層（以下、「ＴｉＮ層」という場合がある。）とが交互に積層されている複合結晶の結晶粒を意味する。本実施形態において、ＡｌＮ層は、その一部においてＡｌがＴｉに置換されているものも含まれる。また、ＴｉＮ層は、その一部においてＴｉがＡｌに置換されているものも含まれる。

立方晶型のＡｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮの結晶粒の場合、ＡｌＮ層及びＴｉＮ層は共にＦＣＣ構造（Ｆａｃｅ－ＣｅｎｔｅｒｅｄＣｕｂｉｃ構造）を有している。

Ａｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮにおけるＡｌの原子比ｘは、０．７以上０．９５以下であり、０．８以上０．９以下であることが好ましい。

上記ｘは、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにあらわれたＡｌＴｉＮ層中の結晶粒に対して走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）又はＴＥＭに付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ：ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ－ｒａｙｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置を用いて分析することにより求める。このときに求められるＡｌの原子比ｘは、Ａｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮの結晶粒全体の平均として求められる値である。具体的には、上記断面サンプルのＡｌＴｉＮ層における任意の１０点それぞれを測定して上記ｘの値を求め、求められた１０点の値の平均値を上記Ａｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮにおけるｘとする。ここで当該「任意の１０点」は、上記ＡｌＴｉＮ層の互いに異なる結晶粒から選択するものとする。ＥＤＸ装置としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＤ－２３００（商品名）が挙げられる。なお、Ａｌに限らず、Ｔｉ、Ｎの原子比も上述の方法で算出することが可能である。

本実施形態において「基材上に配置される」とは、基材の直上に配置される態様に限られず、他の層を介して基材の上に配置される態様も含まれる。すなわち、ＡｌＴｉＮ層は、本実施形態に係る表面被覆切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、上記基材の直上に配置されていてもよいし、後述する下地層等の他の層を介して上記基材の上に配置されていてもよい。

ＡｌＴｉＮ層は、その上に表面層等の他の層が配置されていてもよい。また、ＡｌＴｉＮ層は、被膜の最表面であってもよい。

図４に示されるように、ＡｌＴｉＮ層１１は、切削工具１の表面側の第１の主面１１ａと、基材１０側の第２の主面１１ｂと、を含む。ＡｌＴｉＮ層１１は、第１の主面１１ａからの距離が０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である第１領域１１Ａと、第１の主面１１ａからの距離が３０ｎｍ超１００ｎｍ以下である第２領域１１Ｂと、第１の主面からの距離が１００ｎｍ超１５０ｎｍ以下である第３領域１１Ｃと、を含む。

本実施形態のＡｌＴｉＮ層は、酸素を含む。該酸素は、ＡｌＴｉＮ層を構成する結晶格子間に存在していると考えられる。

本実施形態のＡｌＴｉＮ層は、その最表面側の第１領域における酸素含有率の最大値が０原子％超５原子％未満である。これにより、第１領域は適度な硬度を有し、適度な耐摩耗性を有する。よって、切削開始時の過剰な摩耗や欠損が生じ難く、切削工具は長い工具寿命を有することができる。

第１領域の酸素含有率の最大値の下限は、０原子％超であり、１原子％以上、２原子％以上とすることができる。第１領域の酸素含有率の最大値の上限は、５原子％未満であり、４．５原子％以下、４原子％以下とすることができる。第１領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満、１原子％以上４．５原子％以下、２原子％以上４原子％以下とすることができる。

本明細書において、ＡｌＴｉＮ層の酸素含有率（ＳｉＯ_２換算）は、ＡｌＴｉＮ層を第１の主面の法線方向にエッチングしながら、オージェ電子分光装置（ＡＥＳ：Ａｕｇｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ、装置：パーキンエルマー（Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ）社製「ＰＨＩ６５０」（商標））を用いて、ＪＩＳＫ０１４６：２００２（ＩＳＯ１４６０６：２０００）に準拠して、ＡｌＴｉＮ層の表面をエッチングしながら測定される。

エッチングは、第１の主面の法線方向に沿って、第１の主面側から第２の主面側に向かう方向（以下「深さ方向」とも記す。）で行う。酸素含有率の測定は、ＡｌＴｉＮ層の深さ方向に１ｎｍ間隔毎の地点で行う。これにより、ＡｌＴｉＮ層の深さ方向１ｎｍ間隔毎の酸素含有率を測定することができる。

オージェ電子分光法の測定条件は下記の通りである。
電子エネルギー：１０ｋｖ
電子ビーム電流：３ｍＡ
入射角：９０°
（検出器：５５°）
ビーム径：１ｎｍ
スパッタイオン：Ａｒ
モード：深さ分析（デプスプロファイル）

なお、出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいては、ＡｌＴｉＮ層の酸素含有率の測定を、測定箇所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認された。測定箇所は、例えば、切削工具のすくい面や刃先とすることができる。

第２領域の酸素含有率の最大値は、５原子％以上３０原子％以下である。これにより、第２領域は高い硬度を有し、優れた耐摩耗性を有する。更に、第２領域は優れた耐酸化性を有するため、境界損傷が抑制される。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。

第２領域の酸素含有率の最大値の下限は、５原子％以上、６原子％以上、７原子％以上とすることができる。第２領域の酸素含有率の最大値の上限は、３０原子％以下であり、２９．５原子％以下、２９原子％以下とすることができる。第２領域の酸素含有率の最大値は、５原子％以上３０原子％以下、６原子％以上３０原子％以下、７原子％以上３０原子％以下、６原子％以上２９．５原子％以下、７原子％以上２９原子％以下とすることができる。

第３領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満である。これにより、第３領域は適度な硬度を有し、適度な耐摩耗性を有する。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。

第３領域の酸素含有率の最大値の下限は、０原子％超、０．５原子％以上、１原子％以上とすることができる。第３領域の酸素含有率の最大値の上限は、５原子％未満であり、４．５原子％以下、４原子％以下とすることができる。第３領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満、０．５原子％以上４．５原子％以下、１原子％以上４原子％以下とすることができる。

ＡｌＴｉＮ層の厚さは、０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。これによると、切削工具は、更に長い工具寿命を有することができる。

ＡｌＴｉＮ層の厚さの下限は、０．１μｍ以上、１μｍ以上とすることができる。ＡｌＴｉＮ層の厚さの上限は、２０μｍ以下、１０μｍ以下とすることができる。ＡｌＴｉＮ層の厚さは、０．１μｍ以上２０μｍ以下、１μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。

ＡｌＴｉＮ層の厚さは、上記の通り、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて、切削工具の断面サンプルを観察することにより確認することができる。

＜下地層＞
図２及び図３に示されるように、切削工具２１，３１の被膜２４，３４は、基材１０とＡｌＴｉＮ層１１との間に配置される下地層１２を更に含むことができる。下地層１２は、周期表４族元素、５族元素、６族元素及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる第１化合物からなることが好ましい。周期表４族元素としては、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）等が挙げられる。周期表５族元素としては、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）等が挙げられる。周期表６族元素としては、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）等が挙げられる。

第１化合物の組成は、上記ＡｌＴｉＮ層の組成と異なる。すなわち、第１化合物がＡｌＴｉＮの場合、該第１化合物は上記ＡｌＴｉＮ層を構成するＡｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}Ｎとは異なる組成を有する。

下地層は、ＴｉＣＮで示される第１化合物からなることが好ましい。ＴｉＣＮからなる下地層は、ＡｌＴｉＮ層に対して強い密着力を発揮する。その結果、被膜の耐剥離性が向上する。

下地層の厚さの下限は、０．１μｍ以上、１μｍ以上、１．５μｍ以上とすることができる。下地層の厚さの上限は、２０μｍ以下、１５μｍ以下、１０μｍ以下とすることができる。下地層の厚さは、０．１μｍ以上２０μｍ以下、１μｍ以上１５μｍ以下、１．５μｍ以上１０μｍ以下とすることができる。

下地層の厚さは、上記の通り、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて、切削工具の断面サンプルを観察することにより確認することができる。

＜表面層＞
図３に示されるように、切削工具３１の被膜３４は、ＡｌＴｉＮ層１１上に配置される表面層１３を更に含むことができる。表面層１３は、周期表４族元素、５族元素、６族元素及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる第２化合物からなることが好ましい。

第２化合物の組成は、上記ＡｌＴｉＮ層の組成と異なる。すなわち、第２化合物がＡｌＴｉＮの場合、該第２化合物は上記ＡｌＴｉＮ層を構成するＡｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}Ｎとは異なる組成を有する。

第２化合物としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３及びＴｉＮ等が挙げられる。

表面層の厚さの下限は、０．１μｍ以上、０．２μｍ以上とすることができる。表面層の厚さの上限は、３μｍ以下、２μｍ以下、１μｍ以下とすることができる。表面層の厚さは、０．１μｍ以上３μｍ以下、０．２μｍ以上２μｍ以下、０．２μｍ以上１μｍ以下とすることができる。

表面層の厚さは、上記の通り、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）等を用いて、切削工具の断面サンプルを観察することにより確認することができる。

＜他の層＞
本実施形態に係る切削工具が奏する効果を損なわない範囲において、切削工具の被膜は、他の層を更に含んでいてもよい。他の層は、ＡｌＴｉＮ層、下地層、又は表面層とは組成が異なっていてもよいし、同じであってもよい。他の層に含まれる化合物としては、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＢＮ及びＡｌ_２Ｏ_３等を挙げることができる。なお、他の層は、その積層の順も特に限定されない。例えば、他の層としては、下地層とＡｌＴｉＮ層との間に配置されている中間層が挙げられる。他の層の厚みは、本実施形態の効果を損なわない範囲において、特に制限はないが例えば、０．１μｍ以上２０μｍ以下が挙げられる。

［実施形態２：切削工具の製造方法］
実施形態１に係る切削工具の製造方法は特に限定されないが、例えば、上記基材を準備する第１工程（以下、「第１工程」ともいう。）と、化学気相蒸着法（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）を用いて、上記基材上に上記ＡｌＴｉＮ層を含む被膜を形成する第２工程（以下、「第２工程」ともいう。）と、を含む。本実施形態に係る切削工具の製造方法は、更に、上記被膜をブラスト処理する第３工程（以下、「第３工程」ともいう。）と、を含むことができる。実施形態１に係る切削工具の製造方法の一例を、下記に説明する。なお、下記の製造方法は一例であって、実施形態１の切削工具の製造方法は下記に限定されず、他の方法で製造されていてもよい。

＜第１工程：基材を準備する工程＞
第１工程では基材を準備する。例えば、基材として超硬合金基材やサーメット基材が準備される。超硬合金基材は、市販品を用いてもよく、一般的な粉末冶金法で製造してもよい。一般的な粉末冶金法で製造する場合、例えば、ボールミル等によってＷＣ粉末とＣｏ粉末等とを混合して混合粉末を得る。該混合粉末を乾燥した後、所定の形状に成形して成形体を得る。さらに該成形体を焼結することにより、ＷＣ－Ｃｏ系超硬合金（焼結体）を得る。

次いで該焼結体に対して、ホーニング処理等の所定の刃先加工を施すことにより、ＷＣ－Ｃｏ系超硬合金からなる基材を製造することができる。第１工程では、上記以外の基材であっても、この種の基材として従来公知の基材であれば準備可能である。

＜第２工程：ＡｌＴｉＮ層を形成する工程＞
第２工程では、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス、一酸化炭素、二酸化炭素、メタノールを含む第一ガスと、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む第二ガスと、アンモニアガスを含む第三ガスとのそれぞれを、６５０℃以上８００℃以下且つ２ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下の雰囲気において上記基材に噴出し、ＡｌＴｉＮ層を形成する。第２工程は、例えば以下に説明するＣＶＤ装置を用いて行うことができる。

（ＣＶＤ装置）
図５に、本実施形態の切削工具の製造に用いられるＣＶＤ装置の一例の模式的な断面図を示す。図５に示されるように、ＣＶＤ装置５０は、基材１０を設置するための基材セット治具５２の複数と、基材セット治具５２を内包する耐熱合金鋼製の反応容器５３とを備えている。また、反応容器５３の周囲には、反応容器５３内の温度を制御するための調温装置５４が設けられている。本実施形態において、基材１０は、基材セット治具５２に備えられている突起物の上に設置することが好ましい。このように設置することで、すくい面、逃げ面及び刃先部それぞれに均一に成膜することができる。

反応容器５３には、互いに隣接して接合された第１ガス導入管５５と第２ガス導入管５６と第３ガス導入管５７とを有するガス導入管５８が反応容器５３の内部の空間を鉛直方向に延在し、当該鉛直方向を軸に回転可能に設けられている。ガス導入管５８においては、第１ガス導入管５５に導入された第一ガスと、第２ガス導入管５６に導入された第二ガスと第３ガス導入管５７に導入された第三ガスとがガス導入管５８の内部で混合しない構成とされている（図６）。また、第１ガス導入管５５、第２ガス導入管５６及び第３ガス導入管５７のそれぞれには、第１ガス導入管５５、第２ガス導入管５６及び第３ガス導入管５７のそれぞれの内部を流れるガスを基材セット治具５２に設置された基材１０上に噴出させるための複数の貫通孔が設けられている。本実施形態において、上述のガスを噴出させるための当該貫通孔と基材１０との間隔は十分にとることが好ましい。このようにすることで、第一ガス、第二ガスおよび第三ガスが均一に流れ、乱流が発生することを防ぐことができる。

さらに、反応容器５３には、反応容器５３の内部のガスを外部に排気するためのガス排気管５９が設けられており、反応容器５３の内部のガスは、ガス排気管５９を通過して、ガス排気口６０から反応容器５３の外部に排出される。

より具体的には、上述した第一ガス、第二ガス及び第三ガスを、それぞれ第一ガス導入管５５、第二ガス導入管５６及び第三ガス導入管５７に導入する。このとき、各ガス導入管内における第一ガス、第二ガス及び第三ガスそれぞれの温度は、液化しない温度であれば特に制限はない。次に、６５０℃以上８００℃以下且つ２ｋＰａ以上３０ｋＰａ以下の雰囲気とした反応容器５３内へ第一ガス、第二ガス、第三ガスをこの順で繰り返して噴出する。ガス導入管５８には複数の貫通孔が開いているため、導入された第一ガス、第二ガス及び第三ガスは、それぞれ異なる貫通孔から反応容器５３内に噴出される。このときガス導入管５８は、図５中の回転矢印が示すように上述の軸を中心として、例えば、２～４ｒｐｍの回転速度で回転している。これによって、第一ガス、第二ガス、第三ガスをこの順で繰り返して基材１０に対して噴出することができる。

（第一ガス）
上記第一ガスは、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス、一酸化炭素、二酸化炭素、メタノールを含む。

アルミニウムのハロゲン化物ガスとしては、例えば、塩化アルミニウムガス（ＡｌＣｌ_３ガス、Ａｌ_２Ｃｌ_６ガス）等が挙げられる。好ましくは、ＡｌＣｌ_３ガスが用いられる。アルミニウムのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第一ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上２０体積％以下が好ましい。

チタンのハロゲン化物ガスとしては、例えば、塩化チタン（ＩＶ）ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）、塩化チタン（ＩＩＩ）ガス（ＴｉＣｌ_３ガス）等が挙げられる。好ましくは、塩化チタン（ＩＶ）ガスが用いられる。チタンのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第一ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上２０体積％以下が好ましい。

上記第一ガスにおけるアルミニウムのハロゲン化物ガスのモル比は、アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスの全モル数を基準として、０．１以上０．９以下であることがより好ましい。

一酸化炭素、二酸化炭素及びメタノールの濃度（体積％）は、第一ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上２０体積％以下が好ましい。

上記第一ガスは、水素ガスを含んでもよいし、アルゴンガス等の不活性ガスを含んでもよい。不活性ガスの濃度（体積％）は、第一ガスの全体積を基準として、１０体積％以上６０体積％以下が好ましい。水素ガスは、通常上記第一ガスの残部を占める。

上記基材に噴出するときの上記第一ガスの流量は、５～６０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。

（第二ガス）
上記第二ガスは、アルミニウムのハロゲン化物ガス、チタンのハロゲン化物ガス及びアンモニアガスを含む。アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスは、上記（第一ガス）の欄において例示されたガスを用いることができる。このとき、上記第一ガスに用いられたアルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスそれぞれと、第二ガスに用いられたアルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスそれぞれとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

アルミニウムのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、２体積％以上５０体積％以下が好ましい。

チタンのハロゲン化物ガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上２０体積％以下が好ましい。

第二ガスにおけるアルミニウムのハロゲン化物ガスのモル比は、アルミニウムのハロゲン化物ガス及びチタンのハロゲン化物ガスの全モル数を基準として、０．１以上０．９以下が好ましい。

アンモニアガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上２０体積％以下が好ましい。

上記第二ガスは、水素ガスを含んでもよいし、アルゴンガス等の不活性ガスを含んでもよい。不活性ガスの濃度（体積％）は、第二ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上２０体積％以下が好ましい。水素ガスは、通常上記第二ガスの残部を占める。

上記基材に噴出するときの上記第二ガスの流量は、５～６０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。

（第三ガス）
上記第三ガスは、アンモニアガスを含む。また上記第三ガスは、水素ガスを含んでもよいし、アルゴンガス等の不活性ガスを含んでもよい。

アンモニアガスの濃度（体積％）は、第三ガスの全体積を基準として、０．１体積％以上４０体積％以下が好ましい。水素ガスは、通常上記第三ガスの残部を占める。

上記基材に噴出するときの上記第三ガスの流量は、５～２０Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。

＜第３工程：ブラスト処理をする工程＞
本工程では、上記被膜にブラスト処理を実施する。ブラスト処理の条件としては例えば、以下の条件が挙げられる。ブラスト処理を実施することで上記被膜に圧縮残留応力を付与することができる。
（ブラスト処理の条件）
メディア：ジルコニア粒子、５００ｇ
投射角度：９０°
投射距離：５０ｍｍ
投射時間：３秒

＜その他の工程＞
本実施形態に係る製造方法では、上述した工程の他にも、本実施形態の効果を損なわない範囲で追加工程を適宜行ってもよい。追加工程としては例えば、基材とＡｌＴｉＮ層との間に下地層を形成する工程、及びＡｌＴｉＮ層上に表面層を形成する工程等が挙げられる。下地層及び表面層を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、ＣＶＤ法等によって形成する方法が挙げられる。なお、上記ＡｌＴｉＮ層上に表面層を形成する工程を行った場合、上記第３工程は、表面層を形成した後に行う。

本実施形態に係る表面被覆切削工具の製造方法では、ＣＶＤ法によってＡｌＴｉＮ層を形成している。そのため、ＰＶＤ法で被膜を形成したときと比較して、基材に対する被膜の密着力（膜密着力）が向上している。

本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。

≪切削工具の作製≫
＜基材の準備＞
基材として、以下の表１に示す超硬合金からなる基材（以下、単に「基材」という場合がある。）を準備した（第１工程）。表１に記載の配合組成（質量％）からなる原料粉末を均一に混合して混合粉末を得た。表１中の「残り」とは、ＷＣが配合組成（質量％）の残部を占めることを示している。

次に、混合粉末を所定の形状に加圧成形した後に、１３００～１５００℃で１～２時間焼結することにより、基材（基材形状：ＣＮＭＧ１２０４０８Ｎ－ＧＵ）を得た。

＜被膜の形成＞
次に、図５に示されるＣＶＤ装置を用いて、上記基材上に、下地層、ＡｌＴｉＮ層及び表面層を含む被膜を形成した。

（下地層の作製）
表２に記載の成膜条件のもとで、表２に記載の組成を有する反応ガスを上記基材の表面上に噴出してＴｉＣＮからなる下地層を作製した。

（ＡｌＴｉＮ層の作製）
次に、試料１～試料１１では、上記下地層上にＡｌＴｉＮ層を形成した。ＡｌＴｉＮ層の形成は、第一ガスの種類を変えて前半及び後半に分けて行った（第２工程）。

前半では、表３の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」欄に記載の成膜条件のもとで、表８の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」の「前半」の「第一ガス（表４）」欄に記載の第一ガス（ガス組成は表４参照）、表５に記載の組成を有する第二ガス及び表６に記載の組成を有する第三ガスをこの順で繰り返して下地層の表面上に噴出してＡｌＴｉＮ層を作製した。前半の成膜時間は、表８の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」の「前半」の「時間（分）」欄に記載の通りである。

続いて後半では、表３の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」欄に記載の成膜条件のもとで、表８の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」の「後半」の「第一ガス（表４）」欄に記載の第一ガス（ガス組成は表４参照）、表５に記載の組成を有する第二ガス及び表６に記載の組成を有する第三ガスをこの順で繰り返して下地層の表面上に噴出してＡｌＴｉＮ層を作製した。後半の成膜時間は、表８の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」の「後半」の「時間（分）」欄に記載の通りである。

基材は、基材セット治具に備えられている突起物の上に設置した。また、上述のガスを噴出させるための貫通孔と基材との間隔は十分にとるように設置した（例えば、５ｃｍ）。

例えば、表８の試料１においては、前半は、温度７８０℃、圧力３ｋＰａ、ガス導入管の回転速度２ｒｐｍの成膜条件で（表３参照）、表４の識別番号ｇで示される第一ガス（ＡｌＣｌ_３：０．８３体積％、ＴｉＣｌ_４：０．１７体積％、Ａｒ：６０体積％、Ｈ_２：残り、ガス流量：２０Ｌ／ｍｉｎ）、表５に示される第二ガス（ＡｌＣｌ_３：４．２体積％、ＴｉＣｌ_４：０．７体積％、ＮＨ_３：１１体積％、Ａｒ：１６体積％、Ｈ_２：残り、ガス流量：４０Ｌ／ｍｉｎ）及び表６に示される第三ガス（ＮＨ_３：２体積％、Ｈ_２：残り、ガス流量１０Ｌ／ｍｉｎ）をこの順で繰り返して基材の表面上に噴出してＡｌＴｉＮ層を作製した。前半の成膜時間は５９０分とした。

続いて後半は、表８の試料１においては、温度７８０℃、圧力３ｋＰａ、ガス導入管の回転速度２ｒｐｍの成膜条件で（表３参照）、表４の識別番号ｅで示される第一ガス（ＡｌＣｌ_３：０．８３体積％、ＴｉＣｌ_４：０．１７体積％、Ａｒ：４２体積％、ＣＯ：７．９体積％、ＣＯ_２：７．９体積％、ＣＨ_３ＯＨ：２．２体積％、Ｈ_２：残り、ガス流量：１８Ｌ／ｍｉｎ）、表５に示される第二ガス（ＡｌＣｌ_３：４．２体積％、ＴｉＣｌ_４：０．７体積％、ＮＨ_３：１１体積％、Ａｒ：１６体積％、Ｈ_２：残り、ガス流量：４０Ｌ／ｍｉｎ）及び表６に示される第三ガス（ＮＨ_３：２体積％、Ｈ_２：残り、ガス流量１０Ｌ／ｍｉｎ）をこの順で繰り返して基材の表面上に噴出してＡｌＴｉＮ層を作製した。後半の成膜時間は１０分とした。

試料１２では、表３の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」欄に記載の成膜条件のもとで、表４の識別番号ｇに記載の組成を有する第一ガス、表５に記載の組成を有する第二ガス及び表６に記載の組成を有する第三ガスをこの順で繰り返して下地層の表面上に噴出してＡｌ_２Ｏ_３層を作製した。成膜時間は６００分とした。

試料１３では、表３の「ＡｌＴｉＮ層成膜条件」欄に記載の成膜条件のもとで、表４の識別番号ｆに記載の組成を有する第一ガス、表５に記載の組成を有する第二ガス及び表６に記載の組成を有する第三ガスをこの順で繰り返して下地層の表面上に噴出してＡｌ_２Ｏ_３層を作製した。成膜時間は１０分とした。

（表面層の作製）
表７に記載の成膜条件のもとで、表７に記載の組成を有する反応ガスをＡｌＴｉＮ層の表面上に噴出してＴｉＮから成る表面層を作製した。

＜ブラスト処理＞
以下の条件によって、基材上に形成された被膜に対してブラスト処理を行った（第３工程）。
（ブラスト処理の条件）
メディア：ジルコニア粒子、５００ｇ
投射角度：９０°
投射距離：５０ｍｍ
投射時間：３秒

以上の工程によって、表８に示される試料１～試料１３の切削工具を作製した。

≪切削工具の特性評価≫
試料１～試料１３の切削工具について、被膜の各層の厚さ、ＡｌＴｉＮ層の組成及びＡｌＴｉＮ層の酸素含有率を測定した。

＜被膜の各層の厚さ＞
下地層、ＡｌＴｉＮ層、表面層および被膜全体の厚さを、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）（日本電子株式会社製、商品名：ＪＥＭ－２１００Ｆ）を用いて測定した。具体的な測定方法は、実施形態１に記載されているためその説明は繰り返さない。結果を表８の「被膜の組成及び各層の厚さ」中の「下地層」、「ＡｌＴｉＮ層」、「表面層」、「被膜合計」欄に示す。

例えば、試料１では、下地層は厚さ４．８μｍのＴｉＣＮ層、ＡｌＴｉＮ層は厚さ５．０μｍ、表面層は厚さ０．２μｍのＴｉＮ層、被膜全体の厚さは１０．０μｍであった。

＜ＡｌＴｉＮ層の組成＞
ＡｌＴｉＮ層について、Ａｌ_ｘＴｉ_１－ｘＮにおけるＡｌの原子比ｘを、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＸ）装置（日立ハイテク社製、「ＳＵ９０００」（商標））を用いて測定した。具体的な測定方法は、実施形態１に記載されているためその説明は繰り返さない。結果を表８の「被膜の組成及び各層の厚さ」中の「Ａｌの原子比ｘ」欄に示す。

＜ＡｌＴｉＮ層の酸素含有率＞
ＡｌＴｉＮ層の酸素含有率を、オージェ電子分光法（装置：パーキンエルマー（Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ）社製「ＰＨＩ６５０」（商標））を用いて測定した。具体的な測定方法は、実施形態１に記載されているためその説明は繰り返さない。ＡｌＴｉＮ層の第１領域及び第２領域のそれぞれにおける酸素含有率の最大値および該最大値の存在する位置（主面からの距離）を、結果を表８の「ＡｌＴｉＮ層の酸素含有率」欄に示す。

例えば、試料１のＡｌＴｉＮ層では、第１領域の酸素含有率の最大値は、主面からの距離が２７ｎｍの地点で２７原子％、第２領域の酸素含有率の最大値は、主面からの距離が１０３ｎｍの地点で３原子％であった。

≪切削試験≫
（切削評価：断続加工試験）
試料１～試料１３の切削工具を用いて、以下の切削条件により、球状黒鉛鋳鉄の鍛造肌外径軽断続加工を行った。該加工条件は、境界損傷の発生しやすい条件に該当する。逃げ面の摩耗量が０．２５ｍｍに達したとき又は刃先部に欠損が生じたときの切削距離（ｍ）を測定した。また、切削後の損傷形態（最終損傷形態）を観察した。その結果を表８に示す。切削距離が長い程、工具寿命が長いことを示す。
＜切削条件＞
被削材：ＦＣＤ６００丸棒
速度：２００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．１５ｍｍ／ｔ
切込み量：１．５ｍｍ
切削油：乾式

＜考察＞
試料１～試料５の切削工具は実施例に該当する。試料６～試料１３の切削工具は比較例に該当する。試料１～試料５の切削工具（実施例）は、試料６～試料１３の切削工具（比較例）に比べて、工具寿命が長いことが確認された。

試料１～試料５は、ＡｌＴｉＮ層の第１領域の酸素含有率の最大値が０原子％超５原子％未満であるため、第１領域が適度な硬度及び耐摩耗性を有し、第２領域における酸素含有率の最大値が５原子％以上３０原子％以下であるため、第２領域は優れた耐摩耗性及び耐酸化性を有し、境界損傷が抑制され、第３領域における酸素含有率の最大値が０原子％超５原子％未満であり、第３領域は適度な硬度及び耐摩耗性を有する。よって、試料１～試料５の切削工具は長い工具寿命を有することができる。

試料６では、境界損傷及び欠損が生じた。これは、試料６では、ＡｌＴｉＮ層の第１領域の酸素含有率の最大値が７原子％であり、第１領域の硬度が低下したためと考えられる。

試料７では、境界損傷及び欠損が生じた。これは、試料７では、ＡｌＴｉＮ層の第２領域の酸素含有率の最大値が４原子％であり、第２領域の耐酸化性が低下したためと考えられる。

試料８では、境界損傷及び欠損生じた。これは、試料８では、ＡｌＴｉＮ層の第２領域の酸素含有量の最大値が３３原子％であり、第２領域の硬度が低下したためと考えられる。

試料９では、境界損傷及び欠損生じた。これは、試料９では、ＡｌＴｉＮ層の第３領域の酸素含有量の最大値が２８原子％であり、第３領域の硬度が低下したためと考えられる。

試料１０では、境界損傷及び欠損生じた。これは、試料１０では、ＡｌＴｉＮ層の第３領域の酸素含有量の最大値が８原子％であり、第３領域の硬度が低下したためと考えられる。

試料１１では、境界損傷及び欠損生じた。これは、試料１１では、ＡｌＴｉＮ層の第２領域の酸素含有量の最大値が３原子％であり、第２領域の耐酸化性が低下したためと考えられる。

試料１１では、すくい面摩耗及び欠損が生じた。これは、試料１１では、ＡｌＴｉＮ層の第１領域の酸素含有量の最大値が０原子％であり、第１領域の耐摩耗性及び耐境界欠損性が低下し、第２領域の酸素含有量の最大値が０原子％であり、第２領域の耐酸化性が低下し、第３領域の酸素含有量の最大値が０原子％であり、第３領域の耐摩耗性及び耐境界欠損性が低下したためと考えられる。

試料１２では、逃げ面摩耗が大きく、工具寿命が短かった。これは、試料１２では、ＡｌＴｉＮ層が存在せず、硬度の低いＡｌ_２Ｏ_３層が存在するためと考えられる。

以上のように本開示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たり、様々に変形す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実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、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。

１，２１，３１切削工具、１０基材、１１ＡｌＴｉＮ層、１１ａ第１の主面、１１ｂ第２の主面、１１Ａ第１領域、１１Ｂ第２領域、１１Ｃ第３領域、１２下地層、１３表面層、１４，２４，３４被膜、５０ＣＶＤ装置、５２基材セット治具、５３反応容器、５４調温装置、５５第１ガス導入管、５６第２ガス導入管、５７第３ガス導入管、５８ガス導入管、５９ガス排気管、６０ガス排気口

Claims

基材と、前記基材上に配置されるＡｌＴｉＮ層と、を備える切削工具であって、
前記ＡｌＴｉＮ層は、立方晶型のＡｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}Ｎの結晶粒を含み、
前記Ａｌ_ｘＴｉ_{（１－ｘ）}ＮにおけるＡｌの原子比ｘは、０．７以上０．９５以下であり、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記切削工具の表面側の第１の主面と、前記基材側の第２の主面と、を含み、
前記ＡｌＴｉＮ層は、前記第１の主面からの距離が０ｎｍ以上３０ｎｍ以下である第１領域と、前記第１の主面からの距離が３０ｎｍ超１００ｎｍ以下である第２領域と、前記第１の主面からの距離が１００ｎｍ超１５０ｎｍ以下である第３領域と、を含み、
前記第１領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満であり、
前記第２領域の酸素含有率の最大値は、５原子％以上３０原子％以下であり、
前記第３領域の酸素含有率の最大値は、０原子％超５原子％未満であり、
前記第１領域の酸素含有率の最大値は、前記第１領域内において、前記第１の主面側から前記第２の主面側に向かう方向に１ｎｍ間隔毎の酸素含有率を測定して得られた１ｎｍ毎の酸素含有率のうちの最大値であり、
前記第２領域の酸素含有率の最大値は、前記第２領域内において、前記第１の主面側から前記第２の主面側に向かう方向に１ｎｍ間隔毎の酸素含有率を測定して得られた１ｎｍ毎の酸素含有率のうちの最大値であり、
前記第３領域の酸素含有率の最大値は、前記第３領域内において、前記第１の主面側から前記第２の主面側に向かう方向に１ｎｍ間隔毎の酸素含有率を測定して得られた１ｎｍ毎の酸素含有率のうちの最大値である、切削工具。
前記第２領域の酸素含有率の最大値は、６原子％以上３０原子％以下である、請求項１に記載の切削工具。
前記ＡｌＴｉＮ層の厚さは、０．１５μｍ以上２０μｍ以下である、請求項１又は請求項２に記載の切削工具。
前記基材と前記ＡｌＴｉＮ層との間に配置される下地層を更に含み、
前記下地層は、周期表４族元素、５族元素、６族元素及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる第１化合物からなる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の切削工具。
前記ＡｌＴｉＮ層上に配置される表面層を更に含み、
前記表面層は、周期表４族元素、５族元素、６族元素及びＡｌからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素及びホウ素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる第２化合物からなる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の切削工具。