WO2019065683A1 - 硬質被覆層がすぐれた耐溶着性と耐異常損傷性を発揮する表面被覆切削工具 - Google Patents

硬質被覆層がすぐれた耐溶着性と耐異常損傷性を発揮する表面被覆切削工具 Download PDF

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晃浩 村上
正樹 奥出
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三菱マテリアル株式会社
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    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

Definitions

  • the present invention is applicable to long-term use in high-feed interrupted cutting of steel in which a high impact force is applied to the cutting edge by providing a hard coating layer with excellent adhesion resistance and abnormal damage resistance.
  • the invention relates to a surface coated tool having excellent cutting performance.
  • a cemented carbide base such as tungsten carbide is provided with a Ti compound layer such as a titanium carbonitride (TiCN) layer formed by chemical vapor deposition as a lower layer.
  • TiCN titanium carbonitride
  • a coated tool having a hard coated layer having a chemically vapor deposited aluminum oxide layer as a top layer is used.
  • shortening of tool life due to welding and abnormal damage has become a problem.
  • Patent Document 1 for example, in a cutting tool or the like, a TiZrN hard coating layer having high hardness and excellent wear resistance is formed using a sputtering method or a plasma CVD method, thereby achieving a long life. It has been proposed. Further, in Patent Document 2, as a cutter used when cutting a steel pipe, a ceramic coated layer made of TiZrN or the like is provided on a cemented carbide base material in which the hard phase is WC and the metal bonding phase is Co, Ni, and Cr. It has been proposed to prevent the diffusion between the workpiece and the cutter, and to improve the reduction in productivity and product quality due to welding and blade spillage that have conventionally occurred at the cutting edge when cutting steel pipes. Further, Patent Document 3 proposes that the tool life be extended particularly by using a cutting tool in which TiZrN, TiHfN and TiZrHfN films of fcc structure are formed on a substrate by a CVD method.
  • the present inventors have long-term use, even in the case of high-feed interrupted cutting of steel in which intermittent high-impact loads act on the cutting edge in the coated tool.
  • the following findings were obtained as a result of earnest studies on coated tools that have excellent welding resistance and abnormal damage resistance and lead to an improvement in tool life.
  • the present inventors can form a nitride layer having a vertically long crystal structure by forming a nitride layer made of TiZrN or TiZrHfN under limited conditions, and in such a nitride layer, a substrate and Since grain boundaries in the parallel direction are reduced, it is difficult to cause crystal grains to fall off, and furthermore, the amount of chlorine in the nitride is contained in a very small amount, for example, the upper limit thereof is limited to about 0.030 at% Thus, the lubricating effect can be exhibited without causing embrittlement of the coating layer, and heat generation due to friction during cutting can be suppressed, so that plastic deformation of the coating layer is less likely to occur, and dropping off of the crystal grains can be further suppressed. I found it. And since the coated cutting tool which has such a nitride layer as a hard coating layer has both excellent welding resistance and abnormal damage resistance, the tool life over long-term use for high feed interrupted cutting of steel. It is found that it brings
  • the hard coating layer is represented by a composition formula (Ti (1-x) Zr xy Hf x (1-y) ) N
  • the total amount of Zr and Hf is a combination of Ti, Zr and Hf
  • the content ratio x in the amount and the content ratio y in the total amount of Zr and Hf are 0.05 ⁇ x ⁇ 0.95, and ,
  • the composite nitride layer contains 0.001 to 0.030 atomic percent of chlorine; 3)
  • the area ratio occupied by the longitudinally long crystal grains having an aspect ratio of 2 or more in the longitudinal section is 50% or more, 4)
  • the composite nitride layer is 1) The nano indentation indentation hardness is 2600 kgf / mm 2 or more when the indentation load is 200 mgf, 2) The surface-coated cutting tool according to (1), which has a film thickness of 1 ⁇ m to 20 ⁇ m. " It is characterized by
  • the present invention is a surface-coated cutting tool having at least one hard-coated layer on the surface of a tool substrate, the hard-coated layer comprising a TiZrN composite nitride layer and / or a TiZrHfN composite nitride layer, as required It has a lower layer and / or an upper layer.
  • TiZrN composite nitride layer and / or TiZrHfN composite nitride layer (1) Component Composition
  • the TiZrN composite nitride and the TiZrHfN composite nitride constituting the TiZrN composite nitride layer and / or the TiZrHfN composite nitride layer according to the present invention have a composition formula (Ti (1-x) Zr xy Hf x ( 1-y) ) In the case of N, 0.05 ⁇ x ⁇ 0.95 and 0 ⁇ y ⁇ 1.0 are satisfied.
  • x represents the content ratio of the total amount of Zr and Hf in the total amount of Ti, Zr, and Hf
  • y represents the content ratio y of the total amount of Zr and Hf in Zr.
  • x and y are both atomic ratios.
  • the composite nitride layer is also referred to as a TiZrN nitride layer and a TiZrHfN nitride layer, or a TiZrN layer and a TiZrHfN layer.
  • the TiZrN layer and the TiZrHfN layer contain a very small amount of chlorine of 0.001 to 0.030 atomic percent, and the lubricating effect of chlorine reduces heat generation due to wear during cutting, making it difficult to cause plastic deformation.
  • “atomic% of chlorine” refers to Ti, Zr, Hf, N and O of chlorine (Cl) in TiZrN layer and TiZrHfN layer (the complex nitride layer has oxygen of 1.5 atomic% or less as an unavoidable impurity) Containing atomic% with respect to the total amount of contained) and Cl, when it exceeds 0.030 atomic%, it causes embrittlement of the coating layer, so it is limited to 0.030 atomic% or less .
  • the TiZrN layer and the TiZrHfN layer constituting the hard coating layer according to the present invention have a vertically long crystal structure.
  • the falling off of particles from the coating layer is suppressed, and the above-mentioned effects of containing a very small amount of chlorine are excellent in adhesion resistance and abnormal damage resistance. Exerts unique characteristics.
  • the term "longitudinal crystal structure" as used herein refers to a structure in which the area ratio occupied by longitudinally long crystal grains having an aspect ratio of 2 or more in the vertical cross section of the nitride layer is 50% or more.
  • the aspect ratio as used herein refers to the grain width and grain length of individual crystal grains in the nitride layer and the maximum grain width W and the maximum grain length L. It means L / W at the time of request.
  • the aspect ratio is less than 2
  • the structure does not have a sufficiently long longitudinal structure, which causes the equiaxed crystal with a small aspect ratio to fall off. As a result, sufficient abrasion resistance can not be exhibited. did.
  • the area ratio of an aspect ratio of 2 or more is 50% or more, the effect of improving the toughness and the wear resistance can be exhibited.
  • the TiZrN nitride layer and the TiZrHfN nitride layer have high hardness and excellent wear resistance, but particularly when the average layer thickness is 0.2 ⁇ m to 20 ⁇ m. It exerts excellent effects from the viewpoint of wear resistance. Furthermore, when the average layer thickness is 1 ⁇ m to 20 ⁇ m and the nanoindentation indentation hardness (indentation load 200 mgf) is 2600 kgf / mm 2 or more, better effects can be exhibited.
  • the average layer thickness of the nitride layer is obtained by measuring the layer thicknesses of five points in the observation field of the cross section in the direction perpendicular to the tool substrate using a scanning electron microscope (magnification: 5000) and averaging these. The average layer thickness can be determined.
  • the surface of the TiZrN layer or TiZrHfN layer is polished based on the nanoindentation test method (ISO 14577), and measurement is performed with an indentation load of 200 mgf using a Berkovich indenter made of diamond.
  • TiZrN layer and TiZrHfN layer Method of forming TiZrN layer and TiZrHfN layer:
  • the TiZrN layer and the TiZrHfN layer having the component composition specified in the present invention and having a specific longitudinally elongated structure are treated, for example, sequentially by using the following chemical vapor deposition method under the conditions shown in the following steps. It can be formed.
  • the film forming method of the TiZrN layer and the TiZrHfN layer includes the first step (initial nucleation step), that is, the step of forming the TiZrN film and the TiZrHfN film as initial nuclei for forming the TiZrN film and the TiZrHfN film;
  • the second step that is, the step of growing the initial nuclei of the TiZrN film and the TiZrHfN film and forming the TiZrN film and the TiZrHfN film
  • the first step includes the step a, That is, the surface of the ZrN film or ZrHfN film formed uniformly in the seed film forming step of forming the ZrN film or ZrHfN film which is a seed film in a short time and the step b, ie, the step a While etching to form fine irregularities, a part of Zr is replaced with Ti, fine TiZrN or Ti Obtaining rH
  • each film forming step The outline of the film forming conditions in each film forming step is shown below, but in particular, the step of forming the fine TiZrN initial nucleus in the first step consisting of the steps a and b described above is a very important step,
  • the crystal growth of the initial nuclei causes the growth of a longitudinally long crystal structure and introduction of an appropriate amount of chlorine into the coating layer.
  • it is extremely important to suppress a gas phase reaction that causes grain growth in the gas phase for example, in step a of the first step, etc.
  • the content of chlorine is likely to be high, and it is difficult to obtain the structure of the vertically long crystals, so it is difficult to produce the coating layer of the present invention.
  • NH 3 gas is used, the chlorine content becomes too high at low temperatures, and the gas phase reaction becomes too active at high temperatures, so that it is difficult to obtain a longitudinally elongated structure, and the coating layer of the present invention is produced. It is difficult.
  • etching process treatment method dry etching reaction gas composition (volume%): Gas group C: TiCl 4 : 2.0 to 4.0, H 2 : remaining, Reaction atmosphere pressure: 6 kPa or more and less than 12 kPa Reaction atmosphere temperature: 1000 ° C. or more and less than 1100 ° C.
  • Second step Processing method: Film formation using CVD method Reaction gas composition (volume%): Gas group D: TiCl 4 : 0.2 to 0.7, ZrCl 4 : 0.1 to 2.0, HfCl 4 : 0.0 to 2.0, However, ZrCl 4 + HfCl 4 : 1.0 to 2.0, HCl: 0.1 to 0.4, H 2: 40 ⁇ 85, Gas group E: N 2 : Remaining, (Here, the gas composition of the gas group D and the gas group E corresponds to the volume% of each gas component supplied per one cycle, assuming that the total volume of the gas group D and the gas group E is 100%.
  • Reaction atmosphere pressure 16 kPa or more and less than 35 kPa
  • Reaction atmosphere temperature 1000 ° C. or more but less than 1080 ° C.
  • Supply cycle 2 to 10 seconds
  • Gas supply time per cycle 0.15 to 0.60 second
  • Supply of gas group D and gas group E Phase difference of supply 0.15 to 0.60 seconds
  • the hard covering layer according to the present invention exerts a sufficient effect by having the nitride layer made of TiZrN or TiZrHfN, but one of the carbide layer, the nitride layer, the carbonitride layer and the like of Ti can be obtained.
  • a lower layer comprising a layer or two or more Ti compound layers
  • the adhesion between the tool substrate and the nitride layer consisting of TiZrN or TiZrHfN can be enhanced, so that abnormal damage such as breakage or peeling occurs more Can be suppressed. If the total average layer thickness of the lower layer composed of the Ti compound layer is less than 0.1 ⁇ m, the effect of the lower layer is not sufficiently exhibited.
  • the thickness be 0.1 to 20 ⁇ m because it tends to occur.
  • the nitride layer made of TiZrN or TiZrHfN one or two or more Ti compound layers of a carbide layer, a nitride layer, a carbonitride layer or the like of Ti, or the Ti compound layer and the Al oxide layer
  • the wear resistance can be improved.
  • the total average film thickness of the upper layer comprising the Ti compound layer and the Al oxide layer is less than 0.5 ⁇ m, the effect of improving the wear resistance is not sufficiently exhibited, while if it exceeds 20 ⁇ m, crystal grains are Since it tends to be coarsened and chipping tends to occur, it is desirable to set it to 0.5 to 20 ⁇ m.
  • the sum of the total average film thickness of the lower layer and the total average film thickness of the upper layer is preferably 25 ⁇ m or less. When the film thickness is 25 ⁇ m or more, the adhesion between the tool substrate and the surface coating layer is insufficient, and peeling tends to occur.
  • the surface-coated cutting tool according to the present invention has a vertically-oriented crystal structure as a hard coating layer formed on the surface of a tool substrate, and contains Ti in a range of up to 0.030 atomic% or TiZrHfN layer Having high hardness, excellent in welding resistance, and anomalous damage resistance, thereby exhibiting excellent properties in high-feed interrupted cutting of steel and having a tool life To improve the
  • WC powder TiC powder, ZrC powder, TaC powder, NbC powder, Cr 3 C 2 powder, TiN powder, and Co powder, all of which have an average particle diameter of 1 to 3 ⁇ m, as raw material powders. Further, a wax is added, and the mixture is ball mill mixed in acetone for 24 hours, dried under reduced pressure, and pressed into a green compact having a predetermined shape at a pressure of 98 MPa, and this green compact Is vacuum sintered at a predetermined temperature in the range of 1370 ° C. to 1470 ° C. for 1 hour in a vacuum of 5 Pa, and after sintering, a WC-based cemented carbide tool having an insert shape of ISO standard CNMG120408 Substrates A to C were produced respectively.
  • NbC powder NbC powder
  • Mo 2 C powder WC powder all having an average particle diameter of 0.5 to 2 ⁇ m.
  • Co powder and Ni powder are prepared, these raw material powders are compounded into the composition shown in Table 2, wet mixed in a ball mill for 24 hours, dried and then pressed into a green compact at a pressure of 98 MPa, This green compact is sintered in a nitrogen atmosphere of 1.3 kPa at a temperature of 1500 ° C. for 1 hour, and after sintering, a tool base D made of a TiCN-based cermet having an insert shape of ISO standard CNMG120408 E was produced.
  • each of these tool substrates A to E was loaded into a chemical vapor deposition apparatus, and coated tools 1 to 14 of the present invention were manufactured in the following procedure.
  • comparative coated tools 1 to 16 were respectively manufactured in the same procedure as the coated tools 1 to 14 of the present invention. That is, (A) Comparative example in which the lower layer is provided on the tool substrate For coated tools 6 to 16, under the conditions shown in Table 3, the Ti compound layer and / or Al oxidation as the lower layer of the target layer thickness shown in Table 4 Layer was deposited.
  • the coating tools 15 and 16 of the comparative example have the same film forming conditions and the same film thickness as the coating tool 9 of the present invention and the comparative example coating tool 9 in the lower layer.
  • (B) Next, based on Table 7, with respect to the tool base of Table 1 or Table 2 shown by the tool base symbol, the formation symbol of TiZrN layer / TiZrHfN layer in the comparative example film forming step shown in Table 5
  • Table 7 The composition of components, aspect ratio, film thickness, and nanoindentation hardness of TiZrN layer / TiZrHfN layer of Comparative Example coated tools 1 to 16 obtained by film formation under film conditions are shown in Table 7.
  • the measurement of the film thickness of the TiZrN layer and the TiZrHfN layer of the coated tools of the present invention 1 to 14 and the coated tools of comparative examples 1 to 16 used a scanning electron microscope (magnification: 5000).
  • polishing was performed so that a cross section in a direction perpendicular to the tool base was exposed at a position away from the cutting edge by 100 ⁇ m among the rake faces in the vicinity of the cutting edge.
  • the TiZrN layer and the TiZrHfN layer are observed with a 5,000 ⁇ field of view so as to include a position 100 ⁇ m away from the cutting edge of the rake face near the cutting edge, and the layer thicknesses of five points in the observation field of view are measured and averaged to obtain an average layer.
  • the thickness is shown in Table 6 and Table 7.
  • the average content of Zr and the average content of Hf in all the metal elements that is, Ti, Zr, Hf
  • the ratio and the average content ratio of Ti were 90 to 110 ⁇ m away from the cutting edge of the rake surface near the cutting edge on the above-mentioned polished surface using an electron probe micro analyzer (EPMA, Electron-Probe-Micro-Analyser) Ten points were measured at the position and determined from the average.
  • composition formula (Ti (1-x) Zr xy Hf x from the average content ratio of Zr to the total metal elements (that is, Ti, Zr, Hf), the average content ratio of Hf, and the average content ratio of Ti (1-y) ) N The x and y in were determined. Furthermore, the proportion (atomic%) of chlorine (Cl) in the TiZrN layer and the TiZrHfN layer was measured by an electron beam microanalyzer with respect to the total amount of Ti, Zr, Hf, N, O and Cl.
  • the width from the cutting edge in the rake face near the cutting edge using a scanning electron microscope The vertical cross section of the TiZrN layer or TiZrHfN layer is observed over a range of 100 ⁇ m including the entire TiZrN layer or the entire TiZrHfN layer, observed from the side of the vertical cross section perpendicular to the tool substrate surface, and the individual crystal grains are parallel to the substrate surface.
  • the maximum particle width W of the crystal grains and the maximum particle length L in the direction perpendicular to the substrate surface were measured, and the aspect ratio was calculated by L / W.
  • the surface of the TiZrN layer or TiZrHfN layer is polished based on ISO 14577 Then, using a Berkovich indenter made of diamond, measurement was carried out at a pressing load of 200 mgf, and the results are shown in Table 6 and Table 7.
  • Cutting test Alloy steel dry high-speed high-feed intermittent cutting test Work material: JIS ⁇ SCM439 Longitudinal direction equidistantly eight bars with a longitudinal groove Cutting speed: 220 m / min, Cut: 2.0 mm, Single blade feed amount: 0.75 mm / blade, Cutting time: 5 minutes, «Cutting condition B» Cutting test: Carbon steel dry high-speed high-feed intermittent cutting test Work material: JIS ⁇ S45C Longitudinal direction 2 bars with a longitudinal groove Cutting speed: 275 m / min, Cut: 2.0 mm, Single blade feed amount: 0.75 mm / blade, Cutting time: 10 minutes,
  • the coated tool of the present invention is a composite nitride comprising a TiZrN composite nitride or a TiZrHfN composite nitride having a desired composition containing chlorine and a longitudinally long crystal structure as shown in Table 6.
  • the layer as a hard coating layer, in high speed high feed interrupted cutting of steel, there is no occurrence of peeling and chipping, the flank flank maximum wear width is also small, and excellent peeling resistance, chipping resistance and wear resistance Demonstrate.
  • the coated tool of the comparative example has the desired properties because the composite nitride layer contained as the hard coating layer does not satisfy the desired composition or does not have the longitudinally long crystal structure. It did not reach the end of its life in a short time due to the progress of wear, the occurrence of welding, the occurrence of chipping and the like.
  • the coated tool of the present invention is excellent in cutting of steel under high-efficiency high-speed high-feed intermittent cutting conditions, and exhibits welding resistance, chipping resistance, and wear resistance. Satisfying in high performance, labor saving and energy saving of cutting, and cost reduction.

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Abstract

硬質被覆層がすぐれた耐溶着性と耐異常損傷性を発揮する表面被覆切削工具。　ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットからなる工具基体の表面に少なくとも一層の硬質被覆層を有する表面被覆切削工具であって、１）前記硬質被覆層は、組成式（Ｔｉ（１－ｘ）ＺｒｘｙＨｆｘ（１－ｙ））Ｎにて表わした場合、ＺｒとＨｆとの合量のＴｉとＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合ｘ、および、ＺｒのＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合ｙ（但し、ｘ、ｙはいずれも原子比）が、それぞれ、０．０５≦ｘ≦０．９５、および、０＜ｙ≦１．０を満足する複合窒化物層を少なくとも一層含み、２）前記複合窒化物層は、０．００１～０．０３０原子％の塩素を含有し、３）前記複合窒化物層は、縦断面にてアスペクト比２以上の縦長結晶粒が占める面積率が５０％以上であり、４）前記複合窒化物層は、その膜厚が０．２μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする表面被覆切削工具。

Description

硬質被覆層がすぐれた耐溶着性と耐異常損傷性を発揮する表面被覆切削工具
　本発明は、切刃に対して衝撃的な高負荷が作用する鋼の高送り断続切削加工において、硬質被覆層がすぐれた耐溶着性および耐異常損傷性を備えることにより、長期の使用に亘り、すぐれた切削性能を有する表面被覆工具に関するものである。
　従来、一般に、各種の鋼の切削加工においては、炭化タングステン基等の超硬合金基体表面に、下部層として化学蒸着形成されたＴｉの炭窒化物（ＴｉＣＮ）層等のＴｉ化合物層を有し、上部層として化学蒸着形成された酸化アルミニウム層を有する硬質被覆層が形成された被覆工具が用いられている。
　しかしながら、近年、鋼の断続切削においては、高能率化が求められる中、従来の前記被覆工具では、溶着や異常損傷による工具寿命の短命化が問題となっている。
　これに対して、例えば、特許文献１では、切削工具等において、スパッタリング法あるいはプラズマＣＶＤ法を用いて高硬度で耐摩耗性に優れたＴｉＺｒＮ硬質被覆層を形成させることにより、長寿命化を図ることが提案されている。
　また、特許文献２では、鋼管の切断時に用いるカッターとして、硬質相がＷＣ、金属結合相がＣｏ、Ｎｉ、Ｃｒからなる超硬合金母材にＴｉＺｒＮなどからなるセラミックス被覆層を設けることにより、被加工物とカッターとの拡散を防止し、従来、鋼管の切断時において刃先に発生していた溶着や刃こぼれなどによる生産性や製品の品質の低下を改善することが提案されている。
　また、特許文献３では、基体にＣＶＤ法によりｆｃｃ構造のＴｉＺｒＮ、ＴｉＨｆＮ、ＴｉＺｒＨｆＮを成膜された切削工具を用いることにより、特に、工具寿命が延びることが提案されている。
特開平３－２６７３６１号公報 特開平７－２３７０３０号公報 米国特許公開第２０１６／０２９８２３３号明細書
　近年の切削加工における省力化および省エネ化への要求は強く、これに伴い、被覆工具は一段と過酷な条件下にて使用されるようになってきているため、鋼の高送り断続切削においても、すぐれた耐溶着性と耐異常損傷性を有することが求められている。
　しかしながら、前記特許文献１乃至特許文献３にて提案されている、ＴｉＺｒＮ、ＴｉＨｆＮやＴｉＺｒＨｆＮを有する被覆層からなる被覆工具を鋼の高送り断続切削に用いた場合においても、これらの被覆層が塑性変形に耐えられず、被覆層から粒子が脱落するため、異常摩耗が進行し、依然として、早期に寿命に至るという問題を有していた。
　そこで、本発明者らは、前述の観点から、前記被覆工具において、切れ刃に断続的・衝撃的な高負荷が作用する鋼の高送り断続切削に用いた場合であっても、長期の使用にわたり、すぐれた耐溶着性と耐異常損傷性を兼ね備え、工具寿命の向上をもたらす、被覆工具について、鋭意研究を行った結果、以下の知見を得た。
　すなわち、本発明者らは、限定された条件にて、ＴｉＺｒＮまたはＴｉＺｒＨｆＮからなる窒化物層を成膜することにより、縦長結晶組織を有する窒化物層が得られ、かかる窒化物層では、基体と並行な方向の粒界が少なくなるため、結晶粒の脱落が生じにくくなること、さらに、窒化物中の塩素量をきわめて微少量、例えば、その上限を０．０３０ａｔ％程度に限定して含有させることにより、被覆層の脆化を生じることなく、潤滑効果を発揮でき、切削中の摩擦による発熱を抑制できるため、被覆層の塑性変形を生じ難くし、前記結晶粒の脱落を一層抑制できることを見出したものである。
　そして、かかる窒化物層を硬質被覆層として有する被覆切削工具は、すぐれた耐溶着性と耐異常損傷性を兼ね備えているため、鋼の高送り断続切削加工用として、長期の使用にわたり、工具寿命の向上をもたらすことを見出したものである。
本発明は、前記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットからなる工具基体の表面に少なくとも一層の硬質被覆層を有する表面被覆切削工具であって、
１）前記硬質被覆層は、組成式（Ｔｉ（１－ｘ）ＺｒｘｙＨｆｘ（１－ｙ））Ｎにて表わした場合、ＺｒとＨｆとの合量のＴｉとＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合ｘ、および、ＺｒのＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合ｙ（但し、ｘ、ｙはいずれも原子比）が、それぞれ、０．０５≦ｘ≦０．９５、および、０＜ｙ≦１．０を満足する複合窒化物層を少なくとも一層含み、
２）前記複合窒化物層は、０．００１～０．０３０原子％の塩素を含有し、
３）前記複合窒化物層は、縦断面にてアスペクト比２以上の縦長結晶粒が占める面積率が５０％以上であり、
４）前記複合窒化物層は、その膜厚が０．２μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする表面被覆切削工具。
　（２）前記複合窒化物層は、
１）ナノインデンテーション押込硬さが、押込荷重２００ｍｇｆのとき、２６００ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、
２）その膜厚が１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする（１）に記載の表面被覆切削工具。」
　　を特徴とするものである。
つぎに、本発明の被覆工具について、詳細に説明する。
硬質被覆層：
本発明は、工具基体の表面に少なくとも一層の硬質被覆層を有する表面被覆切削工具であり、前記硬質被覆層は、ＴｉＺｒＮ複合窒化物層および／またはＴｉＺｒＨｆＮ複合窒化物層を含み、必要に応じ、下部層および／または上部層を有するものである。
　ＴｉＺｒＮ複合窒化物層および／またはＴｉＺｒＨｆＮ複合窒化物層：
（１）成分組成
　本発明に係るＴｉＺｒＮ複合窒化物層および／またはＴｉＺｒＨｆＮ複合窒化物層を構成するＴｉＺｒＮ複合窒化物およびＴｉＺｒＨｆＮ複合窒化物は、組成式（Ｔｉ（１－ｘ）ＺｒｘｙＨｆｘ（１－ｙ））Ｎにて表した場合、０．０５≦ｘ≦０．９５、および、０＜ｙ≦１．０をそれぞれ満足する。
ここで、ｘは、ＺｒとＨｆとの合量のＴｉとＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合を表し、ｙはＺｒのＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合ｙを表す。但し、ｘ、ｙはいずれも原子比である。
以下、前記複合窒化物層を、ＴｉＺｒＮ窒化物層およびＴｉＺｒＨｆＮ窒化物層、あるいは、ＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層ともいう。
さらに、ＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層は、０．００１～０．０３０原子％のきわめて微量の塩素を含有させることにより、塩素の潤滑効果によって、切削中の摩耗による発熱が低減され、塑性変形を生じ難くする。
なお、ここで塩素の原子％とは、ＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層における塩素（Ｃｌ）のＴｉとＺｒとＨｆとＮとＯ（前記複合窒化物層は不可避不純物として１．５原子％以下の酸素を含有している）とＣｌの合量に対して占める原子％をいい、０．０３０原子％を超える場合には、被覆層の脆化の原因となるため、０．０３０原子％以下と限定した。
（２）縦長結晶組織
　前記のとおり、本発明に係る硬質被覆層を構成するＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層は、縦長結晶組織を有するものである。ＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層を縦長結晶組織とすることにより、被覆層からの粒子の脱落が抑制され、前述のきわめて微量の塩素を含有させた効果を併せて、耐溶着性および耐異常損傷性にすぐれた特性を発揮する。なお、ここでいう縦長結晶組織とは、窒化物層の縦断面にてアスペクト比が２以上の縦長結晶粒の占める面積率が５０％以上である組織を指すものとする。
ここでいうアスペクト比とは、具体的には、窒化物層の縦断面について、層中の個々の結晶粒の粒子幅および粒子長さを測定し、最大粒子幅Ｗと最大粒子長さＬを求めた場合のＬ／Ｗをいう。
アスペクト比が２未満の場合、十分な縦長組織となっておらず、アスペクト比の小さな等軸結晶の脱落を招き、その結果、十分な耐摩耗性を発揮することができないため、２以上と規定した。
そして、アスペクト比が２以上となるものについての面積率が５０％以上であるものと規定することにより、靱性および耐摩耗性が向上する効果を発揮させることができる。
（３）平均層厚および硬度
　ＴｉＺｒＮ窒化物層およびＴｉＺｒＨｆＮ窒化物層は、硬さが高く、すぐれた耐摩耗性を有するが、特に、平均層厚が０．２μｍ～２０μｍであるときに硬度および耐摩耗性の観点からすぐれた効果を発揮する。
さらに、その平均層厚が１μｍ～２０μｍ、かつナノインデンテーション押込硬さ（押込荷重２００ｍｇｆ）が２６００ｋｇｆ／ｍｍ２以上の場合、よりすぐれた効果を発揮することができる。
なお、窒化物層の平均層厚は、走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍）を用いて、工具基体に垂直な方向の断面の観察視野内の５点の層厚を測り、これらを平均して平均層厚を求めることができる。
また、ナノインデンテーション硬さについては、ナノインデンテーション試験法（ＩＳＯ　１４５７７）に基づき、前記ＴｉＺｒＮ層またはＴｉＺｒＨｆＮ層の表面を研磨し、ダイヤモンド製のBerkovich圧子を用いて、押込荷重２００ｍｇｆで測定を行なった。
ＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層の成膜方法：
　本発明にて規定する成分組成を有し、特定の縦長組織を有するＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層は、例えば、以下の化学蒸着法を用い、以下の各工程に示す条件にて順次処理を行うことにより形成することができる。
　すなわち、ＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層の成膜方法は、第１工程（初期核形成工程）、すなわち、ＴｉＺｒＮ膜およびＴｉＺｒＨｆＮ膜を形成するための初期核となるＴｉＺｒＮ膜およびＴｉＺｒＨｆＮ膜を形成する工程と、第２工程（結晶成長工程）すなわち、ＴｉＺｒＮ膜およびＴｉＺｒＨｆＮ膜の初期核を成長させ、ＴｉＺｒＮ膜およびＴｉＺｒＨｆＮ膜を形成するための工程とからなり、さらに、前記第１工程は、順に、ａ工程、すなわち、種膜であるＺｒＮ膜またはＺｒＨｆＮ膜を短時間にて成膜する種膜形成工程、および、ｂ工程、すなわち、ａ工程にて、成膜されたＺｒＮ膜またはＺｒＨｆＮ膜の表面を均一にエッチングして微細な凹凸を形成するとともに、Ｚｒの一部をＴｉに置換し、微細なＴｉＺｒＮまたはＴｉＺｒＨｆＮ初期核を得るエッチング工程の二つの工程からなるものである。
　以下に、各成膜工程における成膜条件の概要を示すが、特に、前述のａ工程とｂ工程からなる第１工程における、微細なＴｉＺｒＮ初期核の形成工程はきわめて重要な工程であり、引き続いて実施する第２工程において、初期核の結晶成長により、縦長結晶組織が成長するとともに、被覆層への適量の塩素の導入がなされる。
他方、縦長結晶組織を有するＴｉＺｒＮ層を得るためには、気相中にて粒成長が生じるような気相反応を抑制することがきわめて重要であり、例えば、第１工程のａ工程などにおいて、ＺｒＣｌ４とＮ２が混合された状態で長時間高温に曝されると、気相中にて粒成長した粒が基体上に堆積し、縦長結晶組織の成長に対し阻害要因となる。このため、ＣＶＤ装置としては、ＺｒＣｌ４およびＨｆＣｌ４とＮ２との反応時間を短くするために、例えば、ＺｒＣｌ４およびＨｆＣｌ４とＮ２とを周期供給し、基体表面近傍で混合させるようなＣＶＤ装置、もしくはこれらのガスを基体に十分近い位置（ガス流速の値にもよるが、長くとも３０ｃｍ）まで分離して供給し、基体表面近傍で混合させるようなＣＶＤ装置を用いたものとする等の対応が必要である。
また、気相反応を促進させるようなプラズマＣＶＤ法では塩素の含有量が高くなりやすく、縦長結晶の組織を得にくいため、本発明の被覆層を作製することは困難である。
また、ＮＨ３ガスを用いた場合には、低温では塩素の含有量が高くなりすぎ、高温では気相反応が活発になりすぎるために縦長組織を得にくく、本発明の被覆層を作製することは困難である。本発明の被覆層を得るには、Ｎ源としてＮ２ガスのみを用いた熱ＣＶＤ法を用いることが好ましい。
［成膜条件］
１）第１工程（初期核形成工程）
　ａ）種膜（ＺｒＮ膜・ＺｒＨｆＮ膜）形成工程
　　　処理方法：ＣＶＤ法を用いた成膜
　　　反応ガス組成（容量％）：
　　　　ガス群Ａ：ＺｒＣｌ４：０．１～２．０、
　　　　　　　　　ＨｆＣｌ４：０．０～２．０、
　　　　　　　　　ただし、ＺｒＣｌ４＋ＨｆＣｌ４：１．０～２．０、
　　　　　　　　　ＨＣｌ：０．１～０．４、Ｈ２：４０～８５、
　　　　ガス群Ｂ：Ｎ２：残、
　　　　　　　　　（ここで、ガス群Ａおよびガス群Ｂのガス組成は、１周
　　　　　　　　　期あたりに供給される、ガス群Ａとガス群Ｂの合計容量
　　　　　　　　　を１００％とした場合の個々のガス成分の容量％を示す
　　　　　　　　　。）
　　　反応雰囲気圧力：１６ｋＰａ以上３５ｋＰａ未満
　　　反応雰囲気温度：１０００℃以上１１００℃未満
　　　供給周期　　　：２～１０秒
　　　１周期当たりのガス供給時間：０．１５～０．６０秒
　　　ガス群Ａの供給とガス群Ｂの供給の位相差：０．１５～０．６０秒
　ｂ）エッチング工程
　　　処理方法：乾式エッチング
　　　反応ガス組成（容量％）：
　　　　ガス群Ｃ：ＴｉＣｌ４：２．０～４．０、Ｈ２：残、
　　　反応雰囲気圧力：６ｋＰａ以上１２ｋＰａ未満
　　　反応雰囲気温度：１０００℃以上１１００℃未満
　　　処理時間　　　：１００～２５０秒
２）第２工程（結晶成長工程）
　　　処理方法：ＣＶＤ法を用いた成膜
　　　反応ガス組成（容量％）：
　　　　ガス群Ｄ：ＴｉＣｌ４：０．２～０．７、
　　　　　　　　　ＺｒＣｌ４：０．１～２．０、
　　　　　　　　　ＨｆＣｌ４：０．０～２．０、
　　　　　　　　　ただし、ＺｒＣｌ４＋ＨｆＣｌ４：１．０～２．０、
　　　　　　　　　ＨＣｌ：０．１～０．４、
　　　　　　　　　Ｈ２：４０～８５、
　　　　ガス群Ｅ：Ｎ２：残、
　　　　　　　　　（ここで、ガス群Ｄおよびガス群Ｅのガス組成は、１周
　　　　　　　　　期あたりに供給される、ガス群Ｄとガス群Ｅの合計容量
　　　　　　　　　を１００％とした場合の個々のガス成分の容量％を示す
　　　　　　　　　。）
　　　反応雰囲気圧力：１６ｋＰａ以上３５ｋＰａ未満
　　　反応雰囲気温度：１０００℃以上１０８０℃未満
　　　供給周期　　　：２～１０秒
　　　１周期当たりのガス供給時間：０．１５～０．６０秒
　　　ガス群Ｄの供給とガス群Ｅの供給の位相差：０．１５～０．６０秒
下部層および上部層：
　本発明に係る硬質被覆層は、前記ＴｉＺｒＮまたはＴｉＺｒＨｆＮからなる窒化物層を有することにより十分な効果を奏するものであるが、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層等のうちの１層または２層以上のＴｉ化合物層からなる下部層を設けた場合、工具基体と前記ＴｉＺｒＮまたはＴｉＺｒＨｆＮからなる窒化物層の密着性を高めることができるため、より欠損、剥離等の異常損傷の発生を抑制することができる。
　なお、前記Ｔｉ化合物層からなる下部層の合計平均層厚は、０．１μｍ未満では、下部層の効果が十分に奏されず、一方、２０μｍを超えると結晶粒が粗大化し易くなり、チッピングを発生しやすくなるので、０．１～２０μｍとすることが望ましい。
　一方、前記ＴｉＺｒＮまたはＴｉＺｒＨｆＮからなる窒化物層の上にＴｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層等のうちの１層または２層以上のＴｉ化合物層、もしくは前記Ｔｉ化合物層とＡｌ酸化物層からなる上部層を設けた場合には、耐摩耗性を向上させることができる。
　なお、前記Ｔｉ化合物層とＡｌ酸化物層からなる上部層の合計平均膜厚は、０．５μｍ未満では、耐摩耗性向上の効果が十分に奏されず、一方、２０μｍを超えると結晶粒が粗大化しやすくなり、チッピングを発生しやすくなるので、０．５～２０μｍとすることが望ましい。
　また、下部層と上部層の両方を設ける場合には、下部層の合計平均膜厚と上部層の合計平均膜厚の和は２５μｍ以下とすることが望ましい。２５μｍ以上の膜厚の場合には、工具基体と表面被覆層の間の密着力が不足し、剥離を生じやすくなるためである。
　本発明に係る表面被覆切削工具は、工具基体の表面に形成されている硬質被覆層として、縦長結晶組織を有し、塩素を０．０３０原子％までの範囲にて含有するＴｉＺｒＮ層またはＴｉＺｒＨｆＮ層からなる窒化物層を有することから、高硬度であり、耐溶着性にすぐれ、耐異常損傷性が付与されたことで、鋼の高送り断続切削加工において、すぐれた特性を発揮し、工具寿命の向上をもたらすものである。
本発明の表面被覆層の断面組織ＳＥＭ写真の全体模式図を示す。
　つぎに、本発明の被覆工具を実施例により具体的に説明する。
　原料粉末として、いずれも１～３μｍの平均粒径を有するＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末、およびＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン中で２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５Ｐａの真空中、１３７０～１４７０℃の範囲内の所定の温度に１時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、ＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８のインサート形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体Ａ～Ｃをそれぞれ製造した。
　また、原料粉末として、いずれも０．５～２μｍの平均粒径を有するＴｉＣＮ（質量比でＴｉＣ／ＴｉＮ＝５０／５０）粉末、ＺｒＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｍｏ2Ｃ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末およびＮｉ粉末を用意し、これら原料粉末を、表２に示される配合組成に配合し、ボールミルで２４時間湿式混合し、乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を１．３ｋＰａの窒素雰囲気中、温度：１５００℃に１時間保持の条件で焼結し、焼結後、ＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４０８のインサート形状をもったＴｉＣＮ基サーメット製の工具基体Ｄ～Ｅを作製した。
　ついで、これらの工具基体Ａ～Ｅのそれぞれを、化学蒸着装置に装入し、以下の手順で本発明被覆工具１～１４をそれぞれ製造した。
（ａ）まず、工具基体に下部層を設ける本発明被覆工具６～１４については、表３に示される条件にて、表４に示される目標層厚の下部層としてのＴｉ化合物層および／またはＡｌ酸化物層を蒸着形成した。
（ｂ）次に、表６に基づいて、工具基体記号に示される表１もしくは表２の工具基体に対し、表５に示される本発明成膜工程のＴｉＺｒＮ層・ＴｉＺｒＨｆＮ層の形成記号の成膜条件により成膜を行い、得られた、本発明被覆工具１～１４のＴｉＺｒＮ層・ＴｉＺｒＨｆＮ層の成分組成、アスペクト比、膜厚、および、ナノインデンテーション硬さを表６に示す。
（ｃ）さらに、本発明被覆工具１０、１１については、ＴｉＺｒＮ層、ＴｉＺｒＨｆＮ層の上に上部層を設けた。表３に示される条件にて、表６に示される目標層厚の上部層としてのＴｉ化合物層および／またはＡｌ酸化物層を蒸着形成した。
　また、比較の目的で、本発明被覆工具１～１４と同様の手順で比較例被覆工具１～１６をそれぞれ製造した。すなわち、
（ａ）工具基体に下部層を設ける比較例被覆工具６～１６については、表３に示される条件にて、表４に示される目標層厚の下部層としてのＴｉ化合物層および／またはＡｌ酸化物層を蒸着形成した。（比較例被覆工具１５、１６は、下部層については、本発明被覆工具９および比較例被覆工具９と同一成膜条件、同一膜厚）
（ｂ）次に、表７に基づいて、工具基体記号に示される表１もしくは表２の工具基体に対し、表５に示される比較例成膜工程のＴｉＺｒＮ層・ＴｉＺｒＨｆＮ層の形成記号の成膜条件により成膜を行い、得られた、比較例被覆工具１～１６のＴｉＺｒＮ層・ＴｉＺｒＨｆＮ層の成分組成、アスペクト比、膜厚、および、ナノインデンテーション硬さを表７に示す。（ここで、比較例被覆工具１５、１６と本発明被覆工具９を対比すると、同一基体かつ同一の成膜条件であるが、ＴｉＺｒＨｆＮ膜の成膜時間が異なっている。）
（ｃ）さらに、比較例被覆工具１０、１１については、ＴｉＺｒＮ層・ＴｉＺｒＨｆＮ層の上に上部層を設けた。表３に示される条件にて、表７に示される目標層厚の上部層としてＴｉ化合物層および／またはＡｌ酸化物層を蒸着形成した。
　なお、ここで、本発明被覆工具１～１４、および、比較例被覆工具１～１６のＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層の膜厚の測定は、走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍）を用いた。まず、刃先近傍のすくい面のうち、刃先から１００μｍ離れた位置において、工具基体に垂直な方向の断面が露出するように研磨を施した。次に刃先近傍のすくい面の刃先から１００μｍ離れた位置を含むように、５０００倍の視野でＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層を観察し、観察視野内の５点の層厚を測って平均して平均層厚とし、表６および表７に示した。
　また、本発明被覆工具１～１４、および、比較例被覆工具１～１６における、ＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層の全金属元素（すなわちＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）に占めるＺｒの平均含有割合、Ｈｆの平均含有割合、および、Ｔｉの平均含有割合については、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｐｒｏｂｅ－Ｍｉｃｒｏ－Ａｎａｌｙｓｅｒ）を用い、前述の研磨した面において、刃先近傍のすくい面の刃先から９０から１１０μｍ離れた位置で１０点測定し、その平均から求めた。
　次に、全金属元素（すなわちＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ）に占めるＺｒの平均含有割合、Ｈｆの平均含有割合、および、Ｔｉの平均含有割合から前記組成式
　　（Ｔｉ（１－ｘ）ＺｒｘｙＨｆｘ（１－ｙ））Ｎ
　におけるｘおよびｙを求めた。さらに、電子線マイクロアナライザによってＴｉＺｒＮ層およびＴｉＺｒＨｆＮ層における塩素（Ｃｌ）について、ＴｉとＺｒとＨｆとＮとＯとＣｌとの合量に対して占める割合（原子％）を測定した。
　また、本発明被覆工具１～１４、および、比較例被覆工具１～１６の前記ＴｉＺｒＮ層またはＴｉＺｒＨｆＮ層について、走査型電子顕微鏡（倍率５０００倍）を用い、刃先近傍のすくい面において、刃先から幅１００μｍにわたって、ＴｉＺｒＮ層またはＴｉＺｒＨｆＮ層全体を含む範囲でＴｉＺｒＮ層またはＴｉＺｒＨｆＮ層の縦断面観察を行い、工具基体表面と垂直な縦断面側から観察し、個々の結晶粒について、基体表面と平行な方向の結晶粒の最大粒子幅Ｗと基体表面に垂直な方向の最大粒子長さＬを測定し、Ｌ／Ｗにより、アスペクト比を算出した。
　また、本発明被覆工具１～１４、および、比較例被覆工具１～１６の前記ＴｉＺｒＮ層またはＴｉＺｒＨｆＮ層のナノインデンテーション硬さについては、ＩＳＯ　１４５７７に基づき、前記ＴｉＺｒＮ層またはＴｉＺｒＨｆＮ層の表面を研磨し、ダイヤモンド製のBerkovich圧子を用いて、押込荷重２００ｍｇｆで測定をおこない、表６および表７に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　つぎに、前記各種の被覆工具を工具鋼製バイト先端部に固定治具にてクランプした状態で、本発明被覆工具１～１４、比較例工具１～１６について、以下に示す、高速高送り断続切削試験を実施し、切刃の逃げ面摩耗幅を測定するとともに、溶着の発生等の有無について観察を行い、結果を表８に示す。
≪切削条件Ａ≫
　切削試験：合金鋼乾式高速高送り断続切削試験
　被削材：　ＪＩＳ・ＳＣＭ４３９の長さ方向等間隔８本縦溝入り丸棒
　切削速度：２２０ｍ／ｍｉｎ、
　切り込み：２．０ｍｍ、
　一刃送り量：０．７５ｍｍ／刃、
　切削時間：５分、
≪切削条件Ｂ≫
　切削試験：炭素鋼乾式高速高送り断続切削試験
　被削材：　ＪＩＳ・Ｓ４５Ｃの長さ方向２本縦溝入り丸棒
　切削速度：２７５ｍ／ｍｉｎ、
　切り込み：２．０ｍｍ、
　一刃送り量：０．７５ｍｍ／刃、
　切削時間：１０分、
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表８の切削加工試験結果からも明らかなように、本発明被覆工具は、表６において示す、塩素を含む所望組成および縦長結晶組織を有するＴｉＺｒＮ複合窒化物もしくはＴｉＺｒＨｆＮ複合窒化物から成る複合窒化物層を硬質被覆層として含むことにより、鋼の高速高送り断続切削加工において、剥離、チッピングの発生はなく、逃げ面最大摩耗幅も小さく、すぐれた耐剥離性、耐チッピング性および耐摩耗性を発揮する。
　これに対し、比較例被覆工具は、硬質被覆層として含まれる複合窒化物層が、所望の組成を満たしていない、あるいは、縦長結晶組織を有していないなどの理由により、所望の特性を有しておらず、摩耗の進展、溶着の発生、チッピングの発生等により、短時間で寿命に至るものであった。
　前述のとおり、本発明の被覆工具は、高能率の高速高送り断続切削条件による鋼の切削加工にすぐれ、耐溶着性、耐チッピング性、耐摩耗性を発揮するものであるから、切削装置の高性能化並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに、低コスト化に十分満足するものである。

Claims (2)

  1. ＷＣ基超硬合金またはＴｉＣＮ基サーメットからなる工具基体の表面に少なくとも一層の硬質被覆層を有する表面被覆切削工具であって、
    １）前記硬質被覆層は、組成式（Ｔｉ（１－ｘ）ＺｒｘｙＨｆｘ（１－ｙ））Ｎにて表わした場合、
    　ＺｒとＨｆとの合量のＴｉとＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合ｘ、および、ＺｒのＺｒとＨｆとの合量に占める含有割合ｙ（但し、ｘ、ｙはいずれも原子比）が、それぞれ、０．０５≦ｘ≦０．９５、および、０＜ｙ≦１．０を満足する複合窒化物層を少なくとも一層含み、
    　　２）前記複合窒化物層は、０．００１～０．０３０原子％の塩素を含有し、
    　　３）前記複合窒化物層は、縦断面にてアスペクト比２以上の縦長結晶粒が占める面積率が５０％以上であり、
    　　４）前記複合窒化物層は、その膜厚が０．２μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする表面被覆切削工具。
  2. 　前記複合窒化物層は、
    １）ナノインデンテーション押込硬さが、押込荷重２００ｍｇｆのとき、２６００ｋｇｆ／ｍｍ２以上であり、
    　　２）その膜厚が１μｍ以上２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
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