WO2023277077A1 - 切削工具 - Google Patents

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WO2023277077A1
WO2023277077A1 PCT/JP2022/026003 JP2022026003W WO2023277077A1 WO 2023277077 A1 WO2023277077 A1 WO 2023277077A1 JP 2022026003 W JP2022026003 W JP 2022026003W WO 2023277077 A1 WO2023277077 A1 WO 2023277077A1
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layer
sample
less
coating
unit
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浩也 諸口
勇貴 堤内
望 月原
暁彦 植田
暁 久木野
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住友電工ハードメタル株式会社
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    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/44—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by a measurable physical property of the alternating layer or system, e.g. thickness, density, hardness

Definitions

  • Patent Document 1 discloses Ti x M 1-x C y N 1-y (M is a group 4 element, a group 5 element, a group 6 element of the periodic table, Al, Si and One or more elements selected from the group consisting of B (excluding Ti), satisfying 0.2 ⁇ x ⁇ 1 and 0 ⁇ y ⁇ 1), and an elastic recovery rate of 52
  • a cutting tool is disclosed that has a coating that includes a compound layer that is greater than or equal to
  • a cutting tool of the present disclosure comprises a substrate and a coating disposed on the substrate, the coating comprises a first layer and a second layer;
  • the hardness H1 of the first layer is 25 GPa or more and 40 GPa or less,
  • the hardness H 2 of the second layer satisfies 0.5 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.9 ⁇ H 1 ,
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating one mode of a cutting tool.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool in one aspect of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool in another aspect of this embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool in another aspect of this embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool in yet another aspect of this embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool according to the present embodiment including a base layer in the coating.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool according to this embodiment in which the coating includes an intermediate layer.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a cutting tool according to this embodiment in which the coating includes a surface layer.
  • FIG. 9 is an image diagram of a graph showing an example of the result of performing X-ray diffraction measurement on
  • Cutting tools in recent years tend to be exposed to severe cutting conditions due to high-load cutting requirements.
  • the current situation is that cutting tools that can be used stably under severe cutting conditions, in other words, cutting tools that have a sufficiently long life have not yet been provided.
  • high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel (especially high-load cutting such as intermittent cutting)
  • the peeling resistance and chipping resistance may not be sufficient. Therefore, a cutting tool having a long tool life is demanded even in high-load cutting (especially high-load cutting such as interrupted cutting) like cutting of high-hardness materials such as hardened steel.
  • an object of the present disclosure is to provide a cutting tool having a long tool life even in high-load cutting of high-hardness materials.
  • a cutting tool comprising a substrate and a coating disposed on the substrate, the coating comprises a first layer and a second layer;
  • the hardness H1 of the first layer is 25 GPa or more and 40 GPa or less,
  • the hardness H 2 of the second layer satisfies 0.5 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.9 ⁇ H 1 ,
  • the cutting tool of the present disclosure can have a long tool life even in high-load cutting of high-hardness materials.
  • the thickness of the first layer is preferably 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. This further improves the wear resistance of the cutting tool.
  • the thickness of the second layer is preferably 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. This further improves the chipping resistance of the cutting tool and the peeling resistance of the cutting tool.
  • the ratio T 1 /T 2 of the thickness T 1 of the first layer to the thickness T 2 of the second layer is 0.02 or more and 50 or less. is preferred. This further improves the balance of wear resistance, spallation resistance and chipping resistance of the cutting tool.
  • the first layer includes a first unit layer, the first unit layer is made of Ti x Al y M 1-xy C z N 1-z ;
  • M is one element selected from the group consisting of zirconium, hafnium, elements of Group 5 and Group 6 of the periodic table, silicon, boron, and yttrium;
  • the x is 0.20 or more and 0.99 or less,
  • the y is 0.01 or more and 0.80 or less,
  • the 1-xy is 0.01 or more and 0.20 or less,
  • the z is preferably 0 or more and 1 or less. This further improves the wear resistance of the cutting tool.
  • the first layer further includes a second unit layer, the second unit layer is made of Al m Cr 1-m N;
  • the m is 0 or more and 0.8 or less,
  • the thickness of the first unit layer is 5 nm or more and 50 nm or less,
  • the thickness of the second unit layer is 5 nm or more and 50 nm or less,
  • the first unit layers and the second unit layers are alternately laminated. This further improves the wear resistance of the cutting tool.
  • the first layer further includes a third unit layer, the third unit layer is made of Ti 1-n Al n N, The n is 0 or more and 0.8 or less, The thickness of the first unit layer is 5 nm or more and 50 nm or less, The thickness of the third unit layer is 5 nm or more and 50 nm or less, Preferably, the first unit layers and the third unit layers are alternately laminated. This further improves the wear resistance of the cutting tool.
  • the second layer includes a fourth unit layer, the fourth unit layer is made of TiaAlbCcN1 -c ;
  • the a is 0.2 or more and 1.0 or less,
  • the b is 0 or more and 0.8 or less,
  • the value of c is preferably 0 or more and 1 or less. This further improves the chipping resistance of the cutting tool and the peeling resistance of the cutting tool.
  • a compound or the like when represented by a chemical formula, it shall include any conventionally known atomic ratio unless the atomic ratio is particularly limited, and should not necessarily be limited only to those within the stoichiometric range.
  • TiAlSiN when “TiAlSiN" is described, the ratio of the number of atoms constituting TiAlSiN includes all conventionally known atomic ratios.
  • the cutting tool 10 has A cutting tool 10 comprising a substrate 11 and a coating 40 disposed on the substrate 11,
  • the coating 40 includes a first layer 12 and a second layer 13,
  • the hardness H1 of the first layer 12 is 25 GPa or more and 40 GPa or less
  • the hardness H 2 of the second layer 13 satisfies 0.5 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.9 ⁇ H 1
  • the X-ray diffraction intensity I of the ( 200) plane of the film, the X-ray diffraction intensity I of the ( 111 ) plane, and the X-ray diffraction intensity I of the ( 220) plane the ratio I ( 200 ) /(I (200) +I (111) +I (220) ) of I (200),
  • the cutting tool of the present disclosure can have a long tool life even in high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel (especially high-load cutting such as interrupted cutting). The reason is presumed as follows.
  • the coating includes a first layer, and the hardness H1 of the first layer 12 is 25 GPa or more and 40 GPa or less. This allows such cutting tools to have excellent wear resistance.
  • wear resistance means resistance to abrasion of the coating when used for cutting.
  • the coating includes a first layer, and the hardness H1 of the first layer 12 is 25 GPa or more and 40 GPa or less.
  • a coating having the above hardness is excellent in wear resistance.
  • such a coating is generally highly brittle, it tends to be easily damaged (chipping of the coating and peeling of the coating) by breaking the coating itself. For this reason, in cutting tools having such a coating, the coating itself is destroyed during high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel (especially high-load cutting such as interrupted machining). Damage tends to occur, and wear tends to progress starting from the damage.
  • the coating has the second layer together with the first layer, and the hardness H2 of the second layer 13 is 0.5 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.9 ⁇
  • H1 the hardness of the coating as a whole can be suppressed to a low level, so that damage caused by destruction of the coating itself (fine cracks and peeling of the coating) can be suppressed.
  • the cutting tool of the present embodiment has excellent peeling resistance and excellent resistance even in high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel (particularly, high-load cutting such as interrupted cutting). It has a chipping property and can suppress the progress of wear originating from film damage.
  • peeling resistance means resistance to peeling of the coating from the substrate.
  • chipping resistance used herein means resistance to occurrence of minute cracks in the film.
  • the X-ray diffraction intensity I of the (200) plane of the coating film and the X-ray diffraction intensity I of the (200) and (111) planes (111) and (220) planes The ratio I (200) /(I (200) + I (111) + I (220) ) of the I (200) to the sum of the X-ray diffraction intensity I (220) of the above, the ratio of the I ( 111) to the sum
  • the ratio I (111) /(I (200) +I (111) +I (220) ) and the ratio of said I (220) to said sum I (220) /(I (200) +I (111) +I (220) ) is 0.45 or more.
  • the cutting tool according to this embodiment can have a long tool life by combining excellent wear resistance, excellent flaking resistance, and excellent chipping resistance.
  • the shape and application of the cutting tool 10 according to this embodiment are not particularly limited.
  • the cutting tool 10 according to the present embodiment includes a drill, an end mill, an indexable cutting insert for a drill, an indexable cutting insert for an end mill, an indexable cutting insert for milling, an indexable cutting insert for turning, It can be a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, a tap, a tip for crankshaft pin milling, and the like.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating one aspect of the cutting tool 10 of the present disclosure.
  • the cutting tool 10 having such a shape is used as an indexable cutting tip such as an indexable cutting tip for turning.
  • the base material may be a cemented carbide (for example, a tungsten carbide (WC)-based cemented carbide, a cemented carbide containing Co in addition to WC, or a carbonitride such as Ti, Ta, Nb, etc. added in addition to WC). cemented carbide, etc.), cermets (having TiC, TiN, TiCN, etc.
  • a cemented carbide for example, a tungsten carbide (WC)-based cemented carbide, a cemented carbide containing Co in addition to WC, or a carbonitride such as Ti, Ta, Nb, etc. added in addition to WC.
  • cemented carbide, etc. cemented carbide, etc.
  • cermets having TiC, TiN, TiCN, etc.
  • high-speed steels high-speed steels, tool steels, ceramics (TiC, SiC, SiN, AlN, Al2O3 , sialon, and their mixture, etc.), a cubic boron nitride sintered body (cBN sintered body), a diamond sintered body, and a hard material in which cubic boron nitride particles are dispersed in the binding phase. preferably included.
  • cemented carbide especially WC-based cemented carbide
  • cermet especially TiCN-based cermet
  • the effect of the present embodiment is exhibited even if such a cemented carbide contains free carbon or an abnormal phase called ⁇ phase in the structure.
  • the base material used in this embodiment may have a modified surface.
  • a ⁇ -free layer may be formed on the surface, or in the case of a cBN sintered body, a surface-hardened layer may be formed. Even if the surface is modified in this way, The effect of this embodiment is shown.
  • the substrate may or may not have a chip breaker. included.
  • the shape of the cutting edge is sharp edge (the ridge where the rake face and flank face intersect), honing (sharp edge rounded), negative land (chamfered shape), and a combination of honing and negative land. includes any shape.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating one aspect of the cutting tool of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating another aspect of the cutting tool of the present disclosure.
  • the "coating" covers at least the cutting edge portion of the base material 11, thereby improving various properties of the cutting tool such as peeling resistance, chipping resistance, and wear resistance.
  • the cutting edge portion described here means a region within 500 ⁇ m along the substrate surface from the cutting edge ridgeline.
  • the coating 40 preferably covers the entire surface of the substrate 11 . However, even if a part of the substrate 11 is not covered with the film 40 or the structure of the film 40 is partially different, this does not depart from the scope of the present embodiment.
  • the thickness of the coating is preferably 0.1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, more preferably 0.4 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, further preferably 0.5 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and 0.7 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less. is even more preferable, and it is particularly preferable to be 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the coating means the sum of the thicknesses of the layers constituting the coating. Examples of "layers constituting the coating" include the first layer, the second layer, and other layers described later as layers other than the first layer and the second layer.
  • the thickness of the coating is, for example, using a scanning electron microscope (SEM), measuring arbitrary 5 points in a cross-sectional sample parallel to the normal direction of the surface of the base material, and measuring 5 points It is possible to obtain by taking the average value of the thickness.
  • SEM scanning electron microscope
  • a focused ion beam device, a cross-section polisher device, or the like can be used to prepare the cross-sectional sample. The same applies when measuring the thickness of each of the first layer, the second layer, the first unit layer, the second unit layer, the third unit layer, the fourth unit layer, and the other layers. be.
  • the coating includes a first layer and a second layer.
  • a plurality of the first layers may be provided as long as the effect of the cutting tool is maintained.
  • the said 2nd layer may be provided in multiple numbers.
  • either of the first layer and the second layer may be positioned closest to the surface. Either the first layer or the second layer may be positioned closest to the substrate.
  • “including a first layer and a second layer” means that the coating can include other layers described later as layers other than the first layer and the second layer.
  • variations in the orientation between the first layer and the second layer arranged closest to the first layer can be suppressed, and the orientation can be made uniform.
  • the “X-ray diffraction intensity I (200) of the (200) plane” means the diffraction intensity (peak height) at the highest peak among the X-ray diffraction peaks derived from the (200) plane (hereinafter , also referred to as “maximum diffraction intensity”).
  • each of the two or more compounds contained in the film has an X-ray diffraction peak A1 derived from the (200) plane and an X-ray diffraction peak A2 derived from the (200) plane.
  • the “X-ray diffraction intensity I (200) of the (200) plane” is the maximum diffraction intensity (peak height). The same applies to the “(111) plane X-ray diffraction intensity I (111) " and “(220) plane X-ray diffraction intensity I (220) ".
  • I (200) /(I (200) +I (111) +I (220) ), I (111) /(I (200) +I (111) +I (220) ), and I (220) /(I (200) +I (111) +I (220) ) is preferably 0.47 or more, more preferably 0.50 or more, and preferably 0.55 or more More preferred.
  • I (200) /(I (200) +I (111) +I (220) ), I (111) /(I (200) +I (111) +I (220) ), and I (220) /(I (200) +I (111) +I (220) ) is preferably 0.90 or less, more preferably 0.85 or less, and preferably 0.80 or less. More preferred.
  • I (200) /(I (200) +I (111) +I (220) ), I (111) /(I (200) +I (111) +I (220) ), and I (220) /(I (200) +I (111) +I (220) ) is preferably 0.47 or more and 0.90 or less, more preferably 0.50 or more and 0.85 or less, It is more preferably 0.55 or more and 0.80 or less.
  • the above I (200) , I (111) , and I (220) can be determined, for example, by X-ray diffraction measurement (XRD measurement) under the following conditions. Specifically, the surface of the coating is irradiated with X-rays, X-ray diffraction measurement (XRD measurement) is performed, and the X-ray diffraction intensities of the (200) plane, (111) plane and (220) plane are obtained, The above I (200) , the above I (111) , and the above I (220) are calculated. Examples of the apparatus used for the X-ray diffraction measurement include "SmartLab" (trade name) manufactured by Rigaku Corporation and "X'pert" (trade name) manufactured by Panalytical.
  • the hardness H1 of the first layer according to this embodiment is 25 GPa or more and 40 GPa or less. This allows the cutting tool to have excellent wear resistance.
  • the lower limit of H1 is preferably 27 GPa or more, more preferably 29 GPa or more, and even more preferably 31 GPa or more.
  • the upper limit of H1 is preferably 38 GPa or less, more preferably 36 GPa or less, and even more preferably 34 GPa or less. Further, H1 is preferably 27 GPa or more and 38 GPa or less , more preferably 29 GPa or more and 36 GPa or less, and even more preferably 31 GPa or more and 34 GPa or less.
  • the hardness H1 of the first layer is measured by a method conforming to ISO14577 (2015) to measure the indentation hardness.
  • a nanoindentation hardness tester (ENT1100a; manufactured by Elionix) is used as a measuring instrument. Specifically, first, the position of the cutting tool where the coating is provided is ground so as to obtain a surface (inclined surface) having an inclination of 6° with respect to the surface direction of the outermost surface of the coating. Next, at an arbitrary point on the surface of the first layer on the obtained inclined surface and corresponding to the middle point in the film thickness direction of the first layer, under an environment of 25 ° C.
  • the hardness H1 of the first layer is calculated according to ISO14577. The same is true when measuring the hardness H2 of the second layer.
  • the hardness H1 of the first layer means the hardness of the entire first layer.
  • the thickness of the first layer is preferably 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool.
  • the lower limit of the thickness of the first layer is preferably 0.4 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and even more preferably 0.6 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the first layer is preferably 6 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, and even more preferably 2 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first layer is preferably 0.4 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less, and even more preferably 0.6 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the first layer includes a first unit layer, and the first unit layer is made of Ti x Al y M 1-xy C z N 1-z , and M is zirconium, hafnium, or an element selected from the group consisting of Group 5 elements, Group 6 elements, silicon, boron, and yttrium, x is 0.20 or more and 0.99 or less, and y is 0.01 0.80 or less, 1-xy is 0.01 or more and 0.20 or less, and z is preferably 0 or more and 1.0 or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool.
  • the first layer includes the first unit layer
  • the first layer means that the first layer consists of only the first unit layer, and that the first layer and the first unit layer together with the second unit layer or It is a concept that includes aspects including a third unit layer.
  • the first unit layer consists of Ti x Al y M 1-x-y C z N 1-z
  • the first unit layer consists of Ti x Al y M 1-x-y C z N 1-z
  • x is preferably 0.25 or more and 0.95 or less, more preferably 0.30 or more and 0.90 or less, and still more preferably 0.35 or more and 0.80 or less.
  • y is preferably 0.10 or more and 0.70 or less, more preferably 0.20 or more and 0.60 or less, and still more preferably 0.30 or more and 0.55 or less.
  • the 1-xy is preferably 0.02 or more and 0.18 or less, more preferably 0.03 or more and 0.15 or less, and 0.04 or more and 0.10 or less. is more preferred.
  • the above z is preferably 0.01 or more and 0.90 or less, more preferably 0.05 or more and 0.70 or less, and still more preferably 0.10 or more and 0.50 or less.
  • x is 0.20 or more and 0.99 or less
  • y is 0.01 or more and 0.80 or less
  • 1-xy is 0, and Said z can also be 0 or more and 1.0 or less.
  • 1-xy is preferably not "0".
  • the above x, above y, and above z can be confirmed by using an EDX (Energy Dispersive X-ray spectroscopy) device attached to SEM or TEM. Specifically, first, a cutting tool is cut at an arbitrary position in the film thickness direction to prepare a sample including a cross section of the film. Next, point analysis is performed on the first unit layer in the coating. Note that the measurement point is on the middle point in the thickness direction of the first unit layer so that the information near the interface is not included. The measurements are performed at five arbitrarily selected locations. Specify x and y, which indicate the atomic ratio of each element, at each of the five arbitrary measurement points. An average value of each of x and y is obtained at five measurement points. The average value corresponds to x and y above in the first unit layer. The same is true for obtaining m in the second unit layer described later, n in the third unit layer described later, and a, b, and c in the fourth unit layer described later.
  • the thickness of the first unit layer is preferably 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool. Further, when the first layer consists of only the first unit layer, the lower limit of the thickness of the first unit layer is preferably 0.4 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and 0 0.6 ⁇ m or more is more preferable. When the first layer consists of only the first unit layer, the upper limit of the thickness of the first unit layer is preferably 6 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or less, and 2 ⁇ m or less. is more preferred.
  • the thickness of the first unit layer is preferably 0.4 ⁇ m or more and 6 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less. , more preferably 0.6 ⁇ m or more and 2 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first unit layer is preferably 0.005 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool.
  • the lower limit of the thickness of the first unit layer is preferably 0.007 ⁇ m or more. , more preferably 0.010 ⁇ m or more, and even more preferably 0.015 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the first unit layer is preferably 0.8 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first unit layer is 0.005 ⁇ m or more and 0.8 ⁇ m or less. , more preferably 0.010 ⁇ m or more and 0.6 ⁇ m or less, and even more preferably 0.015 ⁇ m or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • the first layer 12 further includes a second unit layer 13 together with the first unit layer.
  • the second unit layer 13 is made of Al m Cr 1-m N, m is 0 or more and 0.8 or less, and the thickness of the first unit layer 121 is 5 nm or more and 50 nm or less. and the thickness of the second unit layer 122 is 5 nm or more and 50 nm or less, and the first unit layer 121 and the second unit layer 122 are preferably alternately laminated (FIG. 4).
  • the grain size of the particles constituting the first layer becomes finer, the hardness of the first layer increases, so that the wear resistance of the cutting tool can be further improved.
  • the first unit layer and the second unit layer are alternately laminated
  • either one of the first unit layer and the second unit layer may be arranged closest to the substrate.
  • the first unit layer and the second unit layer may be arranged on the most surface side.
  • the phrase “the second unit layer is made of Al m Cr 1-m N” is not limited to the embodiment made only of Al m Cr 1-m N, and as long as the effects of the present disclosure are exhibited, It is a concept that includes aspects including components other than Al m Cr 1-m N (for example, unavoidable impurities) in addition to Al m Cr 1-m N.
  • m is preferably 0.10 or more and 0.75 or less, more preferably 0.20 or more and 0.73 or less, and still more preferably 0.30 or more and 0.70 or less.
  • the thickness of the second unit layer is preferably 5 nm or more and 1 ⁇ m or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool.
  • the lower limit of the thickness of the second unit layer is preferably 7 nm or more, more preferably 10 nm or more, and even more preferably 15 nm or more.
  • the upper limit of the thickness of the second unit layer is preferably 0.8 ⁇ m or less, more preferably 0.6 ⁇ m or less, and even more preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second unit layer is preferably 5 nm or more and 0.8 ⁇ m or less, more preferably 10 nm or more and 0.6 ⁇ m or less, and even more preferably 15 nm or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • the first layer 12 further includes a third unit layer 123 together with the first unit layer.
  • the third unit layer 123 is made of Ti 1-n Al n N, n is 0 or more and 0.8 or less, and the thickness of the first unit layer 121 is 5 nm or more and 50 nm or less. and the thickness of the third unit layer 123 is 5 nm or more and 50 nm or less, and the first unit layer 121 and the third unit layer 123 are preferably alternately laminated (FIG. 5).
  • the third unit layer 123 is made of Ti 1-n Al n N, n is 0 or more and 0.8 or less, and the thickness of the first unit layer 121 is 5 nm or more and 50 nm or less. and the thickness of the third unit layer 123 is 5 nm or more and 50 nm or less, and the first unit layer 121 and the third unit layer 123 are preferably alternately laminated (FIG. 5).
  • the phrase “the third unit layer is made of Ti 1-n Al n N” is not limited to the mode of being made only of Ti 1-n Al n N, and as long as the effects of the present disclosure are achieved, It is a concept that includes an aspect including Ti 1 -n Al n N and components other than Ti 1-n Al n N (for example, unavoidable impurities).
  • n is preferably 0.3 or more and 0.9 or less, more preferably 0.4 or more and 0.8 or less, and still more preferably 0.5 or more and 0.7 or less.
  • the thickness of the third unit layer is preferably 5 nm or more and 1 ⁇ m or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool.
  • the lower limit of the thickness of the third unit layer is preferably 7 nm or more, more preferably 10 nm or more, and even more preferably 15 nm or more.
  • the upper limit of the thickness of the third unit layer is preferably 0.8 ⁇ m or less, more preferably 0.6 ⁇ m or less, and even more preferably 0.3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the third unit layer is preferably 5 nm or more and 0.8 ⁇ m or less, more preferably 10 nm or more and 0.6 ⁇ m or less, and even more preferably 15 nm or more and 0.3 ⁇ m or less.
  • the hardness H 2 of the second layer according to this embodiment satisfies 0.5 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.9 ⁇ H 1 . This allows the cutting tool to have excellent flaking resistance and excellent chipping resistance.
  • the above H 2 preferably satisfies H 2 ⁇ 0.53 ⁇ H 1 , more preferably satisfies H 2 ⁇ 0.56 ⁇ H 1 , and further satisfies H 2 ⁇ 0.6 ⁇ H 1 preferable.
  • H 2 preferably satisfies H 2 ⁇ 0.87 x H 1 , more preferably satisfies H 2 ⁇ 0.84 x H 1 , and satisfies H 2 ⁇ 0.8 x H 1 is more preferred.
  • the above H 2 preferably satisfies 0.53 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.87 ⁇ H 1 , more preferably 0.56 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.84 ⁇ H 1 .
  • 0.6 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.8 ⁇ H 1 is more preferably satisfied.
  • the thickness of the second layer is preferably 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. Thereby, the chipping resistance of the cutting tool and the peeling resistance of the cutting tool can be further improved.
  • the lower limit of the thickness of the second layer is preferably 0.3 ⁇ m or more, more preferably 0.4 ⁇ m or more, and even more preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the second layer is preferably 8 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the second layer is preferably 0.3 ⁇ m or more and 8 ⁇ m or less, more preferably 0.4 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and even more preferably 0.5 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the ratio T 1 /T 2 of the thickness T 1 of the first layer to the thickness T 2 of the second layer is preferably 0.02 or more and 50 or less.
  • the lower limit of T 1 /T 2 is preferably 0.04 or more, more preferably 0.06 or more, and even more preferably 0.1 or more.
  • the upper limit of T 1 /T 2 is preferably 45 or less, more preferably 40 or less, and even more preferably 30 or less.
  • the second layer preferably includes the fourth unit layer.
  • the fourth unit layer is made of Ti a Al b C c N 1-c , the a is 0.2 or more and 1.0 or less, and the b is 0 or more and 0.8 or less. and c is preferably 0 or more and 1.0 or less.
  • the second layer includes the fourth unit layer
  • the second layer consists only of the fourth unit layer, and that the second layer is a layer other than the fourth unit layer together with the fourth unit layer.
  • the fourth unit layer is composed of Ti a Al b C c N 1-c
  • the fourth unit layer is not limited to the mode composed only of Ti a Al b C c N 1-c , and the effect of the present disclosure is exhibited.
  • the thickness of the fourth unit layer is preferably 0.3 ⁇ m or more and 9 ⁇ m or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool.
  • the lower limit of the thickness of the fourth unit layer is preferably 0.4 ⁇ m or more, more preferably 0.5 ⁇ m or more, and even more preferably 0.6 ⁇ m or more.
  • the upper limit of the thickness of the fourth unit layer is preferably 7 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, and even more preferably 3 ⁇ m or less.
  • the thickness of the fourth unit layer is preferably 0.4 ⁇ m or more and 7 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, and even more preferably 0.6 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the above a is preferably 0.3 or more and 0.95 or less, more preferably 0.35 or more and 0.9 or less, and even more preferably 0.4 or more and 0.85 or less.
  • the above b is preferably 0.05 or more and 0.7 or less, more preferably 0.1 or more and 0.65 or less, and still more preferably 0.15 or more and 0.6 or less.
  • the above c is preferably 0.01 or more and 0.9 or less, more preferably 0.03 or more and 0.85 or less, and still more preferably 0.05 or more and 0.7 or less.
  • the coating may further include the other layers as long as the effects of the present embodiment are not impaired.
  • examples of the other layers include an underlying layer 14, an intermediate layer 15, a surface layer 16, and the like.
  • the coating of this embodiment can include an underlayer.
  • the base layer 14 is a layer arranged between the substrate 11 and the layer closest to the substrate among the first layer 12 and the second layer 13 .
  • the underlayer is composed of a first compound, and the first compound includes one or more elements selected from the group consisting of elements of Group 4, Group 5, Group 6 of the periodic table, and aluminum, and carbon, nitrogen, and boron. and one or more elements selected from the group consisting of oxygen. This can further improve the wear resistance of the cutting tool. In addition, this can also improve the adhesion between the coating and the substrate.
  • the adhesion between the substrate and the coating can be enhanced.
  • the thickness of the underlayer is preferably 0.1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. This can further improve the wear resistance of the cutting tool. This also allows the cutting tool to have excellent chipping resistance.
  • the coating of this embodiment can include an intermediate layer.
  • the intermediate layer 15 is a layer arranged between the first layer 12 and the second layer 13 .
  • the composition of the intermediate layer is preferably a TiAlN layer or a TiN layer, for example.
  • the thickness of the intermediate layer is preferably 0.01 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
  • the coating of this embodiment can include a surface layer.
  • the surface layer 16 is the layer located closest to the surface of the coating 40 . However, it may not be formed at the cutting edge ridge.
  • the surface layer 16 is composed of a second compound, and the second compound includes at least one element selected from the group consisting of Group 4 elements, Group 5 elements, Group 6 elements of the periodic table, and aluminum, carbon, nitrogen, and one or more elements selected from the group consisting of boron and oxygen. This can further improve the wear resistance of the cutting tool.
  • the surface layer 16 may be a TiN layer or a TiAlN layer. Since the TiN layer has a clear color (golden color), its use as the surface layer 16 has the advantage of facilitating identification of the corners of the cutting tip after use for cutting (identification of used portions). By using a TiAlN layer as the surface layer 16, the oxidation resistance of the coating can be enhanced.
  • the thickness of the surface layer 16 is preferably 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less. This improves the adhesion between the surface layer 16 and adjacent layers.
  • Embodiment 2 Manufacturing method of cutting tool
  • a method for manufacturing the cutting tool of Embodiment 1 will be described below.
  • the following manufacturing method is an example, and the cutting tool of Embodiment 1 may be manufactured by other methods.
  • the method for manufacturing a cutting tool includes: A first step of preparing the base material (hereinafter sometimes simply referred to as “first step”); and a second step of forming the coating on the base material (hereinafter sometimes simply referred to as “second step”). Each step will be described below.
  • the substrate is prepared.
  • any base material can be used as long as it is conventionally known as this type of base material, as described above.
  • a tool made of a cubic boron nitride sintered body whose shape is ISO standard DNGA150408 can be used.
  • ⁇ Second step Step of forming a coating on the base material>>
  • a coating is formed on the substrate.
  • the second step includes a "first layer coating step” of coating at least a portion of the surface of the base material with a first layer, and a “coating step of coating at least a portion of the surface of the base material with a second layer.” second layer coating step”.
  • first layer coating step and the second layer coating step are performed, either one of the first layer coating step and the second layer coating step may be performed first.
  • the second step can further include at least one of step (i), step (ii), and step (iii), which will be described later.
  • the second step may further include an "other layer coating step” of coating at least part of the surface of the base material with the other layer.
  • the terms “coated with the first layer” or “coated with the second layer” herein refer to the case where the first layer or the second layer covers directly above the substrate surface, and the case where the substrate surface and the first layer Or, it is a concept that includes both the case where a layer (base layer) other than the first layer or the second layer is arranged between the layer and the second layer. Either the first layer coating step or the second layer coating step may be performed first.
  • the first layer coating step can include a "first unit layer coating step” of forming a first unit layer in the first layer.
  • the first layer coating step further includes a "second unit layer coating step” for forming a second unit layer in the first layer, or a "third unit layer coating step” for forming a third unit layer in the first layer. process” can be included.
  • the second layer coating step can include a "fourth unit layer coating step” of forming a fourth unit layer in the second layer.
  • the second step can include an "other layer coating step” for forming the other layer.
  • Examples of methods for coating at least part of the base material with the first layer include physical vapor deposition (PVD). The same applies to the first unit layer covering step, the second unit layer covering step, the third unit layer covering step, the second unit layer covering step, and the fourth unit layer covering step.
  • PVD physical vapor deposition
  • Examples of physical vapor deposition methods include sputtering, ion plating, arc ion plating, and electron ion beam evaporation.
  • sputtering ion plating
  • arc ion plating arc ion plating
  • electron ion beam evaporation electron ion beam evaporation.
  • the cathodic arc ion plating method or sputtering method which has a high ion rate of the raw material element, it is possible to subject the substrate surface to metal or gas ion bombardment treatment before forming the coating. It is preferable because the adhesion to is markedly improved.
  • the following conditions can be mentioned.
  • a Ti target is used as the metal evaporation source, and N 2 gas is used as the reaction gas.
  • the substrate (base material) temperature is set at 400-550° C. and the gas pressure in the apparatus is set at 0.3-1.5 Pa.
  • An apparatus used for the arc ion plating method includes, for example, AIP (trade name) manufactured by Kobe Steel, Ltd.
  • a Ti target can be used as a metal evaporation source, and a sputtering gas such as N 2 gas, Ar gas, Kr gas, or Xe gas can be used as a reaction gas.
  • the present inventors newly found that the hardness difference between the first layer and the second layer can be adjusted by performing at least one of the following steps (i) to (iii). I found out.
  • at least one of the above steps (i) to (iii) is performed even when the difference in hardness between the first layer and the second layer is outside the desired range under conventional film formation conditions due to the chemical composition. It has been found that the difference in hardness between the first layer and the second layer can be easily adjusted by this.
  • step (i) the second layer is annealed with a heater for a certain period of time.
  • the hardness of the second layer can be lowered, so that the hardness H2 of the second layer can be adjusted within the range of 0.5 ⁇ H 1 ⁇ H 2 ⁇ 0.9 ⁇ H 1 . .
  • the rate of temperature increase in step (i) is, for example, 5° C./min or more and 10° C./min or less.
  • the annealing temperature in the step (i) is, for example, 400° C. or higher and 500° C. or lower.
  • the annealing time in the step (i) is, for example, 10 minutes or more and 60 minutes or less.
  • the cooling rate in the step (i) is, for example, 5° C./min or more and 10° C./min or less.
  • the pressure in the furnace during cooling in the step (i) is, for example, 1 Pa or more and 8 Pa or less.
  • the first layer or the second layer is subjected to ion bombardment treatment using a sputtering gas.
  • a sputtering gas As a result, compressive stress can be applied to the first layer or the second layer, so that the hardness of the first layer or the second layer subjected to the ion bombardment treatment can be increased.
  • the gas composition in the above step (ii) is, for example, Ar (100%), Kr (100%), or Xe (100%).
  • the gas pressure in the step (ii) is, for example, 1 Pa or more and 3 Pa or less.
  • the bias voltage in the step (ii) is, for example, -1000 V or more and -600 V or less.
  • the treatment time in the step (ii) is, for example, 5 minutes or more and 60 minutes or less.
  • step (iii) the first unit layers and the second or third unit layers are alternately laminated.
  • lattice constant distortion occurs between layers having different compositions, so that the hardness of the first layer can be adjusted.
  • the bias voltage is adjusted as follows when switching between the second layer coating step and the first layer coating step.
  • A(V) be the bias voltage in the second layer coating process
  • B(V) be the bias voltage in the first layer coating process.
  • the bias voltage is set to A (V)
  • the second layer coating step is performed.
  • the bias voltage is greater than A and less than B (V) when B>A, or when A>B.
  • Time is changed to more than B and less than A (V), and film formation is performed for 60 to 120 seconds. This step is shown as step (iv-1).
  • step (iv) includes one or both of step (iv-1) and step (iv-2).
  • step (iv-3) A case in which the first layer coating process is performed first and then the second layer coating process is performed.
  • B(V) be the bias voltage for the first layer coating process
  • A(V) the bias voltage for the second coating process.
  • the bias voltage is set to B (V)
  • the first layer coating step is performed.
  • the bias voltage is greater than A and less than B (V) when B>A, or when A>B.
  • Time is changed to more than B and less than A (V), and film formation is performed for 60 to 120 seconds. This step is shown as step (iv-3).
  • step (iv) includes one or both of step (iv-3) and step (iv-4).
  • bias voltage B (V) in the first layer coating step is not more than 20 V and less than 60 V, it tends to be difficult to obtain the desired hardness H1.
  • step (iv) changes in the bias voltage when switching from the first layer coating step to the second layer coating step and when switching from the second layer coating step to the first layer coating step can be moderated, it is possible to suppress variations in orientation in the film caused by abrupt changes in the bias voltage during film formation.
  • the present inventors have newly discovered that the variation in orientation in the film can be suppressed by switching the bias voltage as described above.
  • a “lower layer” is formed between the base material and the first layer.
  • stratum covering step "intermediate layer covering step” for forming an intermediate layer between the first layer and the second layer, and “surface layer covering step” for forming a surface layer on the second layer, etc. may be performed as appropriate.
  • the other layers may be formed by conventional methods. Specifically, for example, the other layer may be formed by the PVD method described above.
  • a surface treatment step may be performed as appropriate.
  • the surface treatment step include surface treatment using a medium in which diamond powder is supported on an elastic material.
  • Example 1 ⁇ Manufacturing cutting tools ⁇ [Sample No. 1-1 to Sample No. 1-15, sample no. 1-17 to sample No. 1-34, and sample no. 1-101 to sample No. 1-105] Sample no. 1-1 to Sample No. 1-15, sample no. 1-17 to sample No. 1-34, and sample no. 1-101 to sample No. 1-106 cutting tools were produced.
  • ⁇ Step of preparing base material First, as a substrate preparation step, a cubic boron sintered body tool (shape: JIS standard DNGA150408) was prepared as a substrate. Next, the substrate was set at a predetermined position of an arc ion plating apparatus (manufactured by Kobe Steel, Ltd., trade name: AIP).
  • a second layer coating step a second layer was formed on the surface of the substrate using an arc ion plating method under the conditions shown in Table 1. Specifically, the following method was used.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the second layer described in Tables 3 and 4, which will be described later, was used.
  • the composition of the second layer was TiAlN
  • a TiAl target was used as the metal evaporation source.
  • TiCN, TiC or TiN a Ti target was used as the metal evaporation source.
  • N2 gas and/or methane gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (substrate) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 1 Pa.
  • step (i) the surface of the second layer was annealed under the conditions described in the "annealing temperature [°C]/time [minutes]” column of Table 1.
  • the furnace pressure during annealing was set to 2 Pa.
  • "-" in the "annealing temperature [°C]/time [minutes]” column of Table 1 means that step (i) was not performed.
  • step (ii) ion bombardment treatment was performed under the conditions described in the "ion bombardment” column of Table 1.
  • Ar (800V) means that the reaction gas is Ar gas and the bias voltage is 800V.
  • the ion bombardment treatment time was 45 minutes, and the furnace pressure was 1 Pa.
  • a "-" in the “ion bombardment” column of Table 1 means that step (ii) was not performed.
  • step (iv) while maintaining the conditions other than the bias voltage, the bias voltage is changed from the bias voltage value in the second layer coating step to the bias voltage described in the "step (iv)" column of Table 1.
  • the film was formed for 60 seconds by adjusting the bias voltage to the value.
  • the bias voltage was adjusted from 30 V (bias voltage in the second layer coating step) to 33 V (bias voltage in step (iv)).
  • the film formation conditions other than the bias voltage were changed to the first layer coating conditions shown below, and film formation was carried out for 60 seconds while maintaining the bias voltage.
  • the arc ion plating method was used under the conditions shown in Table 1 to form the first layer on the second layer. Specifically, the following method was used.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the first layer described in Tables 3 and 4, which will be described later, was used.
  • the composition of the first layer was TiAlN
  • a TiAl target was used as the metal evaporation source.
  • a TiAlSi target was used as the metal evaporation source.
  • N2 gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (substrate) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 4 Pa.
  • Sample no. 1-16 cutting tools were made.
  • ⁇ Step of preparing base material> As a base material preparation step, the above sample No. A substrate identical to that of 1-1 was prepared and set at a predetermined position in an arc ion plating apparatus.
  • an arc ion plating method was used to form a first layer on the substrate. Specifically, the following method was used.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the first layer described in Table 3, which will be described later, was used. That is, a TiAl target was used as a metal evaporation source. N2 gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (base material) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 2 Pa.
  • step (iv) while maintaining the conditions other than the bias voltage, the bias voltage is changed from the bias voltage value in the first layer coating step to the bias voltage described in the "step (iv)" column of Table 2.
  • the bias voltage was adjusted to the value
  • the film formation conditions other than the bias voltage were changed to the second layer coating conditions shown below, and film formation was carried out for 60 seconds while maintaining the bias voltage.
  • an arc ion plating method was used to form a second layer on the first layer.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the second layer described in Tables 3 and 4, which will be described later, was used. That is, a TiAl target was used as a metal evaporation source. N2 gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (base material) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 2 Pa.
  • the work material was cut under the following cutting conditions. Next, when the cutting distance reached 50 m, the cutting tool and the work material which were in contact with each other were once separated. Then, three minutes after the separation, the work material was cut again under the following cutting conditions. These were repeated until the cutting distance reached 3 km. Next, the maximum wear amount of the flank face of the cutting tool when the cutting distance reached 3 km was measured as the maximum wear amount. A smaller maximum wear amount means that the cutting tool has a longer tool life even in high-load cutting. Further, the fact that the maximum wear amount is 290 ⁇ m or less means that the cutting tool has a long tool life even in high-load cutting.
  • Sample no. 1-1 to Sample No. 1-34 correspond to examples.
  • Sample no. 1-101 to sample No. 1-106 corresponds to a comparative example. From the results of Tables 3 and 4, sample No. corresponding to the example. 1-1 to Sample No.
  • the cutting tool of 1-34 is a sample No. corresponding to the comparative example. 1-101 to sample No. It was confirmed that 1-106 has a longer tool life than 1-106, even in high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel. The reason for this is that sample no. 1-1 to Sample No.
  • the first layer of the coating has high hardness and good wear resistance, and the coating includes the first layer and the second layer, so the coating has chipping resistance and peeling resistance. It is presumed that this is because the coating is less likely to break during cutting, and the wear originating there is suppressed.
  • Example 2 ⁇ Manufacturing cutting tools ⁇ [Sample No. 2-1 to Sample No. 2-42] Sample no. 2-1 to Sample No. 2-42 cutting tools were made.
  • the second layer coating step was carried out under the conditions shown in Tables 5 and 6, and the following targets were used as metal evaporation sources. 1-1 to Sample No. 1-15, sample no. 1-17 to sample No. 1-34, and sample no. 1-101 to sample No.
  • a second layer was formed on the substrate using the arc ion plating method under the same conditions as 1-106.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the second layer described in Table 7, which will be described later, was used. Specifically, when the composition of the second layer was TiAlN, a TiAl target was used as the metal evaporation source. In the case of TiCN or TiN, a Ti target was used as the metal evaporation source.
  • step (iv) the bias voltage is adjusted from the value of the bias voltage in the second layer coating step to the bias voltage value described in the “step (iv)” column of Tables 5 and 6. Film formation was performed for seconds. Subsequently, the film formation conditions other than the bias voltage were changed to the first layer coating conditions shown below, and film formation was carried out for 60 seconds while maintaining the bias voltage. In addition, process (i) and process (ii) were not performed.
  • the arc ion plating method is used under the conditions shown in Tables 5 and 6 to alternately perform the first unit layer coating step and the second unit layer coating step.
  • a first layer was formed on the surface of the second layer.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the first layer described in Tables 7 and 8, which will be described later, was used. That is, when the composition of the first unit layer was TiAlN, a TiAl target was used as the metal evaporation source. Further, for example, when the composition of the first unit layer was TiAlSiN, a TiAlSi target was used as the metal evaporation source.
  • composition of the second unit layer was AlCrN
  • an AlCr target was used as the metal evaporation source.
  • a Cr target was used as the metal evaporation source.
  • N2 gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (substrate) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 4 Pa.
  • the first unit layer covering process and the second unit layer covering process was executed first, and the second unit layer covering process was executed last. .
  • the results obtained are shown in Tables 7 and 8, respectively.
  • the relationship among the "first unit layer thickness", the "second unit layer thickness” and the “first layer thickness” is as follows.
  • the first layer is formed by alternately laminating the first unit layer with a thickness of 15 nm and the second unit layer with a thickness of 10 nm, and the thickness T1 of the first layer is 2.5 ⁇ m. be.
  • sample no. 2-1 to Sample No. 2-42 cutting tools correspond to the examples.
  • Sample no. 2-1 to Sample No. 2-42 corresponds to the example. From the results of Tables 7 and 8, sample No. corresponding to the example. 2-1 to Sample No. It was confirmed that the cutting tool of No. 2-42 has a long tool life even in high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel. The reason for this, as in Example 1, is that sample No. 2-1 to Sample No. In the cutting tool of 2-42, the first layer of the coating has high hardness and good wear resistance, and the coating includes the first layer and the second layer, so the coating has chipping resistance and peeling resistance. It is presumed that this is because the coating is less likely to break during cutting, and the wear originating there is suppressed.
  • Example 3 ⁇ Manufacturing cutting tools ⁇ [Sample No. 3-1 to Sample No. 3-43, and sample no. 3-101] Sample no. 3-1 to Sample No. 3-43, and sample no. 3-101 cutting tools were produced.
  • ⁇ Step of preparing base material> As a base material preparation step, the above sample No. 1-1 to Sample No. 1-15, sample no. 1-17 to sample No. 1-34, and sample no. 1-101 to sample No. A substrate identical to that of No. 1-106 was prepared and set at a predetermined position in an arc ion plating apparatus.
  • the second layer coating process was performed under the conditions shown in Tables 9 and 10, and the following targets were used as metal evaporation sources. 1-1 to Sample No. 1-15, sample no. 1-17 to sample No. 1-34, and sample no. 1-101 to sample No.
  • a second layer was formed on the surface of the base material using the arc ion plating method under the same conditions as in 1-106.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the second layer described in Tables 11 and 12, which will be described later, was used. Specifically, when the composition of the second layer was TiAlN or TiAlC, a TiAl target was used as the metal evaporation source. When the composition of the second layer was TiCN, TiC or TiN, a Ti target was used as the metal evaporation source.
  • step (i) the surface of the second layer was annealed under the temperature conditions described in the "annealing temperature [°C]” column of Tables 9 and 10. "-" in the “annealing temperature [°C]” column of Tables 9 and 10 means that step (i) was not performed.
  • step (iv) the bias voltage in the second layer coating step was adjusted to the bias voltage described in the "step (iv)" column of Tables 9 and 10, and film formation was performed for 60 seconds. Subsequently, the film formation conditions other than the bias voltage were changed to the first layer coating conditions shown below, and film formation was carried out for 60 seconds while maintaining the bias voltage. Note that step (ii) was not performed.
  • the first layer coating step the first unit layer coating step and the third unit layer coating step are alternately performed using the arc ion plating method under the conditions shown in Tables 9 and 10.
  • a first layer was formed on the surface of the second layer. Specifically, the following method was used.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the first layer described in Tables 11 and 12, which will be described later, was used. That is, when the composition of the first unit layer was TiAlN, a TiAl target was used as the metal evaporation source. Further, for example, when the composition of the first unit layer was TiAlSiN, a TiAlSi target was used as the metal evaporation source.
  • the composition of the third unit layer was TiAlN
  • a TiAl target was used as the metal evaporation source.
  • N2 gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (substrate) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 4 Pa.
  • the first unit layer covering process and the third unit layer covering process was executed first, and the third unit layer covering process was executed last. .
  • the results obtained are shown in Tables 11 and 12, respectively.
  • the relationship among the "first unit layer thickness", "third unit layer thickness” and “first layer thickness” is as follows.
  • sample 3-1 a first unit layer having a thickness of 10 nm and a third unit layer having a thickness of 15 nm are alternately laminated to form a first layer, and the thickness T1 of the first layer is 2.5 ⁇ m. be.
  • the cutting tool of 3-43 corresponds to the example, sample no.
  • the 3-101 cutting tool corresponds to a comparative example.
  • Sample no. 3-1 to Sample No. 3-43 corresponds to the example. Moreover, sample no. 3-101 corresponds to a comparative example. From the results of Tables 11 and 12, sample No. corresponding to the example. 3-1 to Sample No. The cutting tool of 3-43 is sample No. 3 which corresponds to the comparative example. It was confirmed that 3-101 has a longer tool life than 3-101, even in high-load cutting such as cutting of high hardness materials such as hardened steel. The reason for this, as in Example 1, is that sample No. 3-1 to Sample No. In the cutting tool of 3-43, the first layer of the coating has high hardness and good wear resistance, and the coating includes the first layer and the second layer, so the coating has chipping resistance and peeling resistance. It is presumed that this is because the coating is less likely to break during cutting, and the wear originating there is suppressed.
  • Example 4 ⁇ Manufacturing cutting tools ⁇ [Sample No. 4-1 to Sample No. 4-28] Sample no. 4-1 to Sample No. 4-28 cutting tools were made.
  • composition of the second layer was TiAlN or TiAlC
  • a Ti target and an Al target were used as metal evaporation sources.
  • the composition of the second layer was TiCN or TiN
  • a Ti target was used as the metal evaporation source.
  • step (iv) the bias voltage is adjusted from the bias voltage value in the second layer coating step to the bias voltage value described in the "step (iv)" column of Table 13, and the film is formed for 60 seconds. did Subsequently, the film formation conditions other than the bias voltage were changed to the first layer coating conditions shown below, and film formation was carried out for 60 seconds while maintaining the bias voltage. In addition, process (i) and process (ii) were not performed.
  • the first layer coating step the first unit layer coating step and the second unit layer coating step are alternately performed using the arc ion plating method under the conditions shown in Table 13.
  • a first layer was formed on the surface of the second layer.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the first layer described in Table 14, which will be described later, was used. That is, when the composition of the first unit layer was TiAlN, a TiAl target was used as the metal evaporation source. Further, for example, when the composition of the first unit layer was TiAlSiN, a TiAlSi target was used as the metal evaporation source.
  • composition of the second unit layer was AlCrN
  • an AlCr target was used as the metal evaporation source.
  • a Cr target was used as the metal evaporation source.
  • N2 gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (substrate) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 4 Pa.
  • the first unit layer covering process and the second unit layer covering process was executed first, and the second unit layer covering process was executed last. .
  • the series of steps composed of the second layer coating step to the first layer coating step is repeated the number of times described in the section “Number of repetitions of the second layer coating step to the first layer coating step” in Table 13. executed.
  • sample no. In 4-1 a series of steps from the second layer coating step to the first layer coating step were repeated three times. That is, sample no.
  • the coating of 4-1 is formed by alternately stacking the second layers and the first layers, and includes three layers each of the second layers and the first layers.
  • the “first unit layer thickness” indicates the thickness of one first unit layer
  • the “second unit layer thickness” indicates the thickness of one second unit layer
  • the “thickness of the first layer” is The thickness of the first layer of one layer is indicated
  • the “thickness of the second layer” indicates the thickness of the second layer of one layer.
  • the first layer is formed by alternately laminating the first unit layer with a thickness of 15 nm and the second unit layer with a thickness of 10 nm
  • the thickness T1 of the first layer is 0.5 ⁇ m.
  • the 4-28 cutting tool corresponds to the example.
  • Sample no. 4-1 to Sample No. 4-28 corresponds to the example. From the results in Table 14, sample No. corresponding to the example. 4-1 to Sample No. It was confirmed that the 4-28 cutting tool has a long tool life even in high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel. The reason for this, as in Example 1, is that sample No. 4-1 to Sample No. In the cutting tool of 4-28, the first layer of the coating has high hardness and good wear resistance, and the coating includes the first layer and the second layer, so the coating has chipping resistance and peeling resistance. It is presumed that this is because the coating is less likely to break during cutting, and the wear originating there is suppressed.
  • Example 5 ⁇ Manufacturing cutting tools ⁇ [Sample No. 5-1 to Sample No. 5-28] Sample no. 5-1 to Sample No. 5-28 cutting tools were made.
  • ⁇ Step of preparing base material> As a base material preparation step, the above sample No. 1-1 to Sample No. 1-15, sample no. 1-17 to sample No. 1-34, and sample no. 1-101 to sample No. A substrate identical to that of No. 1-106 was prepared and set at a predetermined position in an arc ion plating apparatus.
  • composition of the second layer was TiAlN or TiAlC
  • a TiAl target was used as the metal evaporation source.
  • composition of the second layer was TiN
  • a Ti target was used as the metal evaporation source.
  • step (iv) the bias voltage is adjusted from the bias voltage value in the second layer coating step to the bias voltage value described in the "step (iv)" column of Table 15, and the film is formed for 60 seconds. did Subsequently, the film formation conditions other than the bias voltage were changed to the first layer coating conditions shown below, and film formation was carried out for 60 seconds while maintaining the bias voltage. In addition, process (i) and process (ii) were not performed.
  • the first layer coating step the first unit layer coating step and the third unit layer coating step are alternately performed using the arc ion plating method under the conditions shown in Table 15.
  • a first layer was formed on the surface of the second layer. Specifically, the following method was used.
  • the metal evaporation source a target corresponding to the "composition" of the first layer described in Table 16, which will be described later, was used. That is, when the composition of the first unit layer was TiAlN, a TiAl target was used as the metal evaporation source. Further, for example, when the composition of the first unit layer was TiAlSiN, a TiAlSi target was used as the metal evaporation source.
  • the composition of the third unit layer was TiAlN
  • a TiAl target was used as the metal evaporation source.
  • an Al target was used as the metal evaporation source.
  • N2 gas was used as the reaction gas.
  • the substrate (substrate) temperature was set at 500° C. and the gas pressure in the apparatus was set at 4 Pa.
  • the first unit layer covering step and the second unit layer covering step the first unit layer covering step was performed first, and the third unit layer covering step was lastly performed. .
  • step (iii) a series of steps composed of the second layer coating step to the first layer coating step are performed according to the number of repetitions of the second layer coating step to the first layer coating step in Table 15. was performed the number of times described in the section. For example, sample no. In 5-1, a series of steps from the second layer coating step to the first layer coating step were repeated three times. That is, sample no. In the coating of 5-1, the second layers and the first layers are alternately laminated, and the second layers and the first layers each include three layers.
  • the “first unit layer thickness” indicates the thickness of one first unit layer
  • the “third unit layer thickness” indicates the thickness of one third unit layer
  • the "thickness of the first layer” is The thickness of the first layer of one layer is indicated
  • the "thickness of the second layer” indicates the thickness of the second layer of one layer.
  • sample no. In 5-1 a first unit layer with a thickness of 10 nm and a second unit layer with a thickness of 15 nm are alternately laminated to form a first layer, the thickness T1 of the first layer is 0.5 ⁇ m, and the coating There are three first layers and three second layers having a thickness T2 of 0.5 ⁇ m.
  • the 5-28 cutting tool corresponds to the example.
  • Sample no. 5-1 to Sample No. 5-28 corresponds to the example. From the results of Table 16, sample No. corresponding to the example. 5-1 to Sample No. It was confirmed that the 5-28 cutting tool has a long tool life even in high-load cutting such as cutting of high-hardness materials such as hardened steel. The reason for this, as in Example 1, is that sample No. 5-1 to Sample No. In the cutting tool of No. 5-28, the first layer of the coating has high hardness and good wear resistance, and the coating includes the first layer and the second layer, so the coating has chipping resistance and peeling resistance. It is presumed that this is because the coating is less likely to break during cutting, and the wear originating there is suppressed.

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Abstract

切削工具は、基材と、前記基材上に配置された被膜と、を備える切削工具であって、前記被膜は、第１層と、第２層とを含み、前記第１層の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下であり、前記第２層の硬度Ｈ２は、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１を満たし、前記被膜の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との合計に対する、前記Ｉ（２００）の比率Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、前記合計に対する前記Ｉ（１１１）の比率Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および前記合計に対する前記Ｉ（２２０）の比率Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上である、切削工具。

Description

切削工具
　本開示は、切削工具に関する。本出願は、２０２１年６月３０日に出願した国際出願であるＰＣＴ／ＪＰ２０２１／０２４８２８に基づく優先権を主張する。当該国際出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　切削工具の長寿命化を目的として、種々の検討がなされている。特開２０１８－６９４３３号公報（特許文献１）には、ＴｉｘＭ１－ｘＣｙＮ１－ｙ（Ｍは、周期表の４族元素、５族元素、６族元素、Ａｌ、ＳｉおよびＢからなる群より選ばれる１種以上の元素（ただしＴｉは除く）であり、０．２≦ｘ≦１、および０≦ｙ≦１を満たす）の組成からなり、且つ、弾性回復率が５２％以上である化合物層を含む被膜を有する切削工具が開示されている。
特開２０１８－６９４３３号公報
　本開示の切削工具は、基材と、該基材上に配置された被膜と、を備える切削工具であって、
　該被膜は、第１層と、第２層とを含み、
　該第１層の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下であり、
　該第２層の硬度Ｈ２は、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１を満たし、
　該被膜の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との合計に対する、該Ｉ（２００）の比率Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、
　該合計に対する該Ｉ（１１１）の比率Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および
　該合計に対する該Ｉ（２２０）の比率Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上である。
図１は、切削工具の一態様を例示する斜視図である。 図２は、本実施形態の一態様における切削工具の模式断面図である。 図３は、本実施形態の他の態様における切削工具の模式断面図である。 図４は、本実施形態の別の他の態様における切削工具の模式断面図である。 図５は、本実施形態の更に別の他の態様における切削工具の模式断面図である。 図６は、被膜に下地層を含む本実施形態における切削工具の模式断面図である。 図７は、被膜に中間層を含む本実施形態における切削工具の模式断面図である。 図８は、被膜に表面層を含む本実施形態における切削工具の模式断面図である。 図９は、被膜にＸ線回折測定を実行した結果の一例を示すグラフのイメージ図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　近年の切削工具は、高負荷切削の要求により、過酷な切削条件下に曝される傾向がある。現在、過酷な切削条件下において、安定的に利用可能な切削工具、換言すれば、十分な長寿命を有する切削工具を提供するに至っていないのが実情である。特に、焼入鋼などの高硬度材の切削のような高負荷切削（特に、断続加工などの高負荷切削）において、耐剥離性や耐チッピング性が十分でない場合がある。そのため、焼入鋼などの高硬度材の切削のように、高負荷切削（特に、断続加工などの高負荷切削）においても、長い工具寿命を有する切削工具が求められている。
　そこで、本開示は、高硬度材の高負荷切削においても、長い工具寿命を有する切削工具を提供することを目的とする。
　［本開示の効果］
　本開示によれば、高硬度材高負荷切削においても、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能である。
　［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）基材と、該基材上に配置された被膜と、を備える切削工具であって、
　該被膜は、第１層と、第２層とを含み、
　該第１層の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下であり、
　該第２層の硬度Ｈ２は、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１を満たし、
　該被膜の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との合計に対する、該Ｉ（２００）の比率Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、
　該合計に対する該Ｉ（１１１）の比率Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および
　該合計に対する該Ｉ（２２０）の比率Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上である。
　本開示の切削工具は、高硬度材の高負荷切削においても、長い工具寿命を有することができる。
　（２）上記（１）において、該第１層の厚みは、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性が更に向上する。
　（３）上記（１）または（２）において、該第２層の厚みは、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐チッピング性と切削工具の耐剥離性とが更に向上する。
　（４）上記（１）から（３）のいずれかにおいて、該第２層の厚みＴ２に対する該第１層の厚みＴ１の比率Ｔ１／Ｔ２は、０．０２以上５０以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性、耐剥離性、および耐チッピング性のバランスが更に向上する。
　（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、該第１層は、第１単位層を含み、
　該第１単位層は、ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚからなり、
　該Ｍは、ジルコニウム、ハフニウム、周期表第５族元素、第６族元素、珪素、硼素、イットリウムからなる群より選択される１種の元素であり、
　該ｘは、０．２０以上０．９９以下であり、
　該ｙは、０．０１以上０．８０以下であり、
　該１－ｘ－ｙは、０．０１以上０．２０以下であり、
　該ｚは、０以上１以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性が更に向上する。
　（６）上記（５）において、該第１層は、第２単位層を更に含み、
　該第２単位層は、ＡｌｍＣｒ１－ｍＮからなり、
　該ｍは、０以上０．８以下であり、
　該第１単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
　該第２単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
　該第１単位層と該第２単位層とは交互に積層されることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性が更に向上する。
　（７）上記（５）において、該第１層は、第３単位層を更に含み、
　該第３単位層は、Ｔｉ１－ｎＡｌｎＮからなり、
　該ｎは、０以上０．８以下であり、
　該第１単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
　該第３単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
　該第１単位層と該第３単位層とは交互に積層されることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性が更に向上する。
　（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、該第２層は、第４単位層を含み、
　該第４単位層は、ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃからなり、
　該ａは、０．２以上１．０以下であり、
　該ｂは、０以上０．８以下であり、
　該ｃは、０以上１以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐チッピング性と切削工具の耐剥離性とが更に向上する。
　［本開示の実施形態の詳細］
　本開示の一実施形態（以下、「本実施形態」とも記す。）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、厚み、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「ＴｉＡｌＳｉＮ」と記載されている場合、ＴｉＡｌＳｉＮを構成する原子数の比には、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。
　本明細書中の結晶学的記載においては、個別面を（）で示している。
　［実施形態１：切削工具］
　図２および図３に示される様に、本実施形態に係る切削工具１０は、
　基材１１と、該基材１１上に配置された被膜４０と、を備える切削工具１０であって、
　該被膜４０は、第１層１２と、第２層１３とを含み、
　該第１層１２の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下であり、
　該第２層１３の硬度Ｈ２は、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１を満たし、
　該被膜の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との合計に対する、該Ｉ（２００）の比率Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、
　該合計に対する該Ｉ（１１１）の比率Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および
　該合計に対する該Ｉ（２２０）の比率Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上である。
　本開示の切削工具は、焼入鋼などの高硬度材の切削のような高負荷切削（特に、断続加工などの高負荷切削）においても、長い工具寿命を有することが可能である。その理由は、以下の通りと推察される。
　（ａ）上記被膜は第１層を含み、上記第１層１２の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下である。これによって、このような切削工具は優れた耐摩耗性を有することができる。なお、ここで「耐摩耗性」とは、切削加工に用いた場合被膜が摩耗することに対する耐性を意味する。
　（ｂ）上記（ａ）の通り、上記被膜は第１層を含み、上記第１層１２の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下である。上記の硬度を有する被膜は、耐摩耗性に優れる。しかしながら、このような被膜は、一般的に脆性が高いため、被膜自体が破壊されることにより損傷（被膜のチッピング及び被膜の剥離）が生じやすい傾向にある。このため、このような被膜を有する切削工具では、焼入鋼などの高硬度材の切削のような高負荷切削（特に、断続加工などの高負荷切削）において、被膜自体が破壊されることにより損傷が生じ、該損傷を起点として摩耗が進行しやすい傾向にある。
　しかし、本実施形態の切削工具では、被膜が上記第１層とともに、第２層を有し、上記第２層１３の硬度Ｈ２は、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１を満たすことによって、被膜全体として脆性を低く抑えることができるため、被膜自体が破壊されることにより生じる損傷（被膜に生じる微小な欠け及び被膜の剥離）を抑制することができる。このため、本実施形態の切削工具は、焼入鋼などの高硬度材の切削のような高負荷切削（特に、断続加工などの高負荷切削）においても、優れた耐剥離性および優れた耐チッピング性を有し、膜の損傷を起点とする摩耗の進行を抑制することができる。なお、ここで「耐剥離性」とは、基材から被膜が剥離することに対する耐性を意味する。また、ここで「耐チッピング性」とは、被膜に微小な欠けが発生することに対する耐性を意味する。
　（ｃ）更に、本実施形態の切削工具では、上記被膜の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との合計に対する、上記Ｉ（２００）の比率Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、上記合計に対する上記Ｉ（１１１）の比率Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および上記合計に対する上記Ｉ（２２０）の比率Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上である。これによって、第１層と、当該第１層の最も近くに配置された第２層との間で配向性のばらつきを低く抑え、配向性を揃えることができるため、当該第１層と当該第２層との密着性が向上する。そのため、このような切削工具の耐剥離性を向上することができる。
　すなわち、本実施形態に係る切削工具は、優れた耐摩耗性、優れた耐剥離性、および優れた耐チッピング性を兼備することにより、長い工具寿命を有することができる。
　本実施形態に係る切削工具１０の形状および用途は特に制限されない。例えば、本実施形態に係る切削工具１０は、ドリル、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、クランクシャフトのピンミーリング加工用チップなどであり得る。
　図１は、本開示の切削工具１０の一態様を例示する斜視図である。このような形状の切削工具１０は、旋削加工用刃先交換型切削チップ等の刃先交換型切削チップとして用いられる。
　≪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ものも使用することができる。例えば、上記基材は、超硬合金（例えば、炭化タングステン（ＷＣ）基超硬合金、ＷＣの他にＣｏを含む超硬合金、ＷＣの他にＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加した超硬合金等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、工具鋼、セラミックス（ＴｉＣ、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、サイアロン、およびこれらの混合体等）、立方晶型窒化硼素焼結体（ｃＢＮ焼結体）、ダイヤモンド焼結体、および結合相中に立方晶型窒化硼素粒子が分散した硬質材料からなる群から選ばれる１種を含むことが好ましい。
　これらの各種基材の中でも、特に超硬合金（特にＷＣ基超硬合金）、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、そのような超硬合金は、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。例えば、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、ｃＢＮ焼結体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。
　上記切削工具が、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、フライス加工用刃先交換型切削チップ等）である場合、基材は、チップブレーカーを有するものも、有さないものも含まれる。刃先部の形状は、シャープエッジ（すくい面と逃げ面とが交差する稜）、ホーニング（シャープエッジに対してアールを付与した形状）、ネガランド（面取りをした形状）、ホーニングとネガランドを組み合わせた形状の中で、いずれの形状も含まれる。
　≪被膜≫
　被膜４０は、上記基材１１上に配置される（図２、図３）。図２は、本開示の切削工具の一態様を例示する模式断面図である。図３は、本開示の切削工具の他の一態様を例示する模式断面図である。「被膜」は、上記基材１１の少なくとも刃先部分を被覆することで、切削工具における耐剥離性、耐欠損性、耐摩耗性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。ここで記載の刃先部分とは、刃先稜線から基材表面に沿って５００μｍ以内の領域を意味する。上記被膜４０は、上記基材１１の全面を被覆することが好ましい。しかしながら、上記基材１１の一部が上記被膜４０で被覆されていなかったり、被膜４０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。
　上記被膜の厚みは、０．１μｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、０．４μｍ以上２０μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上１０μｍ以下であることが更に好ましく、０．７μｍ以上５μｍ以下であることが更により好ましく、１μｍ以上３μｍ以下であることが特に好ましい。ここで、被膜の厚みとは、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、上記第１層と、上記第２層と、上記第１層および上記第２層以外の層として後述する他の層とが挙げられる。
　上記被膜の厚みは、例えば、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）を用いて、基材の表面の法線方向に平行な断面サンプルにおける任意の５点を測定し、測定された５点の厚みの平均値をとることで求めることが可能である。上記断面サンプルの作製には、例えば、集束イオンビーム装置、クロスセクションポリッシャ装置等を用いることができる。上記第１層、上記第２層、上記第１単位層、上記第２単位層、上記第３単位層、上記第４単位層、および上記他の層のそれぞれの厚みを測定する場合も同様である。
　上記被膜は、第１層と、第２層とを含む。また、本実施形態の一側面において、上記切削工具が奏する効果を維持する限り、上記第１層は複数設けられていてもよい。また、上記切削工具が奏する効果を維持する限り、上記第２層は複数設けられていてもよい。これによって、被膜の一部が摩滅した場合においても、当該被膜中に第１層および第２層が残存するため、切削工具は、被膜の耐摩耗性、耐チッピング性、および耐剥離性を保持することができる。また、第１層および第２層のうちのいずれが最も表面側に位置していてもよい。また、第１層および第２層のいずれが最も基材側に位置していてもよい。また、「第１層と、第２層とを含む」とは、上記被膜が、上記第１層および上記第２層以外の層として、後述する他の層を含み得ることを意味する。
　上記被膜の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との合計に対する、上記Ｉ（２００）の比率Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、上記合計に対する上記Ｉ（１１１）の比率Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および上記合計に対する上記Ｉ（２２０）の比率Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上である。これによって、第１層と、当該第１層の最も近くに配置された第２層との間で配向性のばらつきを低く抑え、配向性を揃えることができるため、当該第１層と当該第２層との密着性が向上する。そのため、このような切削工具の耐剥離性を向上することができる。なお、ここで「（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）」とは、（２００）面に由来するＸ線回折ピークのうち、最も高いピークにおける回折強度（ピークの高さ）（以下、「最大回折強度」とも記す。）を意味する。また、図９に示す様に、被膜に含まれる２種類以上の化合物のそれぞれについて（２００）面に由来するＸ線回折ピークＡ１と（２００）面に由来するＸ線回折ピークＡ２とが存在する場合、すなわち、（２００）面に由来するＸ線回折ピークが異なる位置に複数存在する場合は、「（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）」とは、それらの最大回折強度（ピークの高さ）の合計を意味する。「（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）」及び「（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）」についても同様である。
　また、上記Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、上記Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および上記Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４７以上であることが好ましく、０．５０以上であることがより好ましく、０．５５以上であることが更に好ましい。また、上記Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、上記Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および上記Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．９０以下であることが好ましく、０．８５以下であることがより好ましく、０．８０以下であることが更に好ましい。また、上記Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、上記Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および上記Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４７以上０．９０以下であることが好ましく、０．５０以上０．８５以下であることがより好ましく、０．５５以上０．８０以下であることが更に好ましい。
　上記Ｉ（２００）、上記Ｉ（１１１）、および上記Ｉ（２２０）は、例えば以下の条件で行うＸ線回折測定（ＸＲＤ測定）によって求めることが可能である。具体的には、上記被膜の表面にＸ線を照射して、Ｘ線回折測定（ＸＲＤ測定）を行い、（２００）面、（１１１）面及び（２２０）面のＸ線回折強度を求め、上記Ｉ（２００）、上記Ｉ（１１１）、および上記Ｉ（２２０）を算出する。また、上記Ｘ線回折測定に用いる装置としては、たとえば、株式会社リガク製の「ＳｍａｒｔＬａｂ」（商品名）、パナリティカル製の「Ｘ’ｐｅｒｔ」（商品名）等が挙げられる。
　（Ｘ線回折測定の条件）
　走査軸　　：２θ－θ
　Ｘ線源　　：Ｃｕ－Ｋα線（１．５４１８６２Å）
　検出器　　：０次元検出器（シンチレーションカウンタ）
　管電圧　　：４５ｋＶ
　管電流　　：４０ｍＡ
　入射光学系：ミラーの利用
　受光光学系：アナライザ結晶（ＰＷ３０９８／２７）の利用
　ステップ　：０．０３°
　積算時間　：２秒
　スキャン範囲（２θ）：１０°～１２０°
　本実施形態の切削工具では、同一の切削工具で測定する限り、異なる測定範囲を任意に選択し、該測定範囲において上記の測定を行っても同様の結果が得られることが確認されている。
　＜第１層＞
　（第１層の硬度）
　本実施形態に係る第１層の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下である。これによって、切削工具が優れた耐摩耗性を有することができる。また、上記Ｈ１の下限は、２７ＧＰａ以上であることが好ましく、２９ＧＰａ以上であることがより好ましく、３１ＧＰａ以上であることが更に好ましい。また、上記Ｈ１の上限は、３８ＧＰａ以下であることが好ましく、３６ＧＰａ以下であることがより好ましく、３４ＧＰａ以下であることが更に好ましい。また、上記Ｈ１は、２７ＧＰａ以上３８ＧＰａ以下であることが好ましく、２９ＧＰａ以上３６ＧＰａ以下であることがより好ましく、３１ＧＰａ以上３４ＧＰａ以下であることが更に好ましい。
　第１層の硬度Ｈ１の測定は、ＩＳＯ１４５７７（２０１５）に準拠した方法で行い、押し込み硬さを測定する。測定機器はナノインデンテーション硬度計（ＥＮＴ１１００ａ；Ｅｌｉｏｎｉｘ社製）を用いて行う。具体的には、まず、切削工具の被膜が設けられた位置において、被膜の最表面の面方向に対して６°の傾斜を有する面（傾斜面）が得られるように研磨する。次に、得られた傾斜面における第１層の表面上であって、且つ、該第１層の膜厚方向の中点に当たる任意の１点に対し、２５℃から３０℃の環境下で、第１層の膜厚の１／１０以下の押し込み深さ（ｈ）になるように制御された押し込み荷重を負荷し、ナノインデンテーション法による測定を実行する。上記測定を実行することによって、ＩＳＯ１４５７７に準拠し、第１層の硬度Ｈ１が算出される。上記第２層の硬度Ｈ２を測定する場合も同様である。なお、第１層が第１単位層、第２単位層、または第３単位層を含む場合は、第１層の硬度Ｈ１とは、第１層全体の硬度を意味する。
　同一の切削工具において、異なる測定範囲を任意に選択し、該測定範囲において上記の測定を行っても同様の結果が得られることが確認されている。
　（第１層の厚み）
　上記第１層の厚みは、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、上記第１層の厚みの下限は、０．４μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましく、０．６μｍ以上であることが更に好ましい。また、上記第１層の厚みの上限は、６μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以下であることが更に好ましい。また、上記第１層の厚みは、０．４μｍ以上６μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましく、０．６μｍ以上２μｍ以下であることが更に好ましい。
　（第１単位層）
　上記第１層は、第１単位層を含み、上記第１単位層は、ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚからなり、上記Ｍは、ジルコニウム、ハフニウム、周期表第５族元素、第６族元素、珪素、硼素、イットリウムからなる群より選択される１種の元素であり、上記ｘは、０．２０以上０．９９以下であり、上記ｙは、０．０１以上０．８０以下であり、上記１－ｘ－ｙは、０．０１以上０．２０以下であり、上記ｚは、０以上１．０以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。ここで「第１層は、第１単位層を含み」とは、第１層が第１単位層のみからなる態様、及び、第１層が第１単位層とともに、後述の第２単位層または第３単位層を含む態様を包含する概念である。また、「第１単位層は、ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚからなる」とは、ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚのみからなる態様に限られず、本開示の効果が奏される限りにおいて、ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚとともにＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚ以外の成分（例えば、不可避不純物）を含む態様をも包含する概念である。
　また、上記ｘは、０．２５以上０．９５以下であることが好ましく、０．３０以上０．９０以下であることがより好ましく、０．３５以上０．８０以下であることが更に好ましい。
　また、上記ｙは、０．１０以上０．７０以下であることが好ましく、０．２０以上０．６０以下であることがより好ましく、０．３０以上０．５５以下であることが更に好ましい。
　また、上記１－ｘ－ｙは、０．０２以上０．１８以下であることが好ましく、０．０３以上０．１５以下であることがより好ましく、０．０４以上０．１０以下であることが更に好ましい。
　また、上記ｚは、０．０１以上０．９０以下であることが好ましく、０．０５以上０．７０以下であることがより好ましく、０．１０以上０．５０以下であることが更に好ましい。
　上記第１層が第１単位層のみからなる場合は、上記ｘは０．２０以上０．９９以下、上記ｙは０．０１以上０．８０以下、上記１－ｘ－ｙは０、かつ、上記ｚは０以上１．０以下とすることもできる。また、第１層が第１単位層とともに、後述の第２単位層及び／又は第３単位層を含む場合は、上記１－ｘ－ｙは、「０」でないことが好ましい。
　上記ｘ、上記ｙ、および上記ｚは、ＳＥＭまたはＴＥＭ付帯のＥＤＸ（Ｅｎｅｒｇｙ　Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ－ｒａｙ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）装置を用いることにより、確認することができる。具体的には、まず、切削工具の任意の位置を膜厚方向に切断し、被膜の断面を含む試料を作製する。次に、被膜における第１単位層を点分析する。なお、測定箇所は、界面付近の情報が含まれない様、上記第１単位層の厚み方向の中点上とする。該測定を任意に選択された５箇所で行う。任意の５箇所の測定箇所のそれぞれにおいて、各元素の原子比を示すｘおよびｙを特定する。５箇所の測定箇所における、当該ｘおよび当該ｙのそれぞれの平均値を求める。該平均値が、第１単位層における上記ｘ及び上記ｙに該当する。なお、後述する第２単位層におけるｍ、後述する第３単位層におけるｎ、および後述する第４単位層におけるａ、ｂ、およびｃを求める場合も同様である。
　上記第１層が上記第１単位層のみからなる場合、該第１単位層の厚みは、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、上記第１層が上記第１単位層のみからなる場合、上記第１単位層の厚みの下限は、０．４μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましく、０．６μｍ以上であることが更に好ましい。また、上記第１層が上記第１単位層のみからなる場合、上記第１単位層の厚みの上限は、６μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以下であることが更に好ましい。また、上記第１層が上記第１単位層のみからなる場合、上記第１単位層の厚みは、０．４μｍ以上６μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることがより好ましく、０．６μｍ以上２μｍ以下であることが更に好ましい。
　上記第１層が上記第１単位層と、上記第２単位層または上記第３単位層とを含む場合、該第１単位層の厚みは、０．００５μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、上記第１層が上記第１単位層と、上記第２単位層または上記第３単位層とを含む場合、上記第１単位層の厚みの下限は、０．００７μｍ以上であることが好ましく、０．０１０μｍ以上であることがより好ましく、０．０１５μｍ以上であることが更に好ましい。また、上記第１層が上記第１単位層と、上記第２単位層または上記第３単位層とを含む場合、上記第１単位層の厚みの上限は、０．８μｍ以下であることが好ましく、０．６μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以下であることが更に好ましい。また、上記第１層が上記第１単位層と、上記第２単位層または上記第３単位層とを含む場合、上記第１単位層の厚みは、０．００５μｍ以上０．８μｍ以下であることが好ましく、０．０１０μｍ以上０．６μｍ以下であることがより好ましく、０．０１５μｍ以上０．３μｍ以下であることが更に好ましい。
　（第２単位層）
　上記第１層１２は、上記第１単位層とともに第２単位層１３を更に含むことが好ましい。また、この場合、上記第２単位層１３は、ＡｌｍＣｒ１－ｍＮからなり、上記ｍは、０以上０．８以下であり、上記第１単位層１２１の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、上記第２単位層１２２の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、上記第１単位層１２１と上記第２単位層１２２とは交互に積層されることが好ましい（図４）。これによって、第１層を構成する粒子の粒径が微細になることに起因して第１層の硬度が高くなるため、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。ここで、「第１単位層と第２単位層とは交互に積層される」限りにおいて、第１単位層および第２単位層のうち何れの層が最も基材側に配置されていても良く、第１単位層および第２単位層のうち何れの層が最も表面側に配置されていても良い。また、ここで「第２単位層は、ＡｌｍＣｒ１－ｍＮからなる」とは、ＡｌｍＣｒ１－ｍＮのみからなる態様に限られず、本開示の効果が奏される限りにおいて、ＡｌｍＣｒ１－ｍＮとともにＡｌｍＣｒ１－ｍＮ以外の成分（例えば、不可避不純物）を含む態様をも包含する概念である。
　また、上記ｍは、０．１０以上０．７５以下であることが好ましく、０．２０以上０．７３以下であることがより好ましく、０．３０以上０．７０以下であることが更に好ましい。
　第２単位層の厚みは、５ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、上記第２単位層の厚みの下限は、７ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、１５ｎｍ以上であることが更に好ましい。また、上記第２単位層の厚みの上限は、０．８μｍ以下であることが好ましく、０．６μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以下であることが更に好ましい。また、上記第２単位層の厚みは、５ｎｍ以上０．８μｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上０．６μｍ以下であることがより好ましく、１５ｎｍ以上０．３μｍ以下であることが更に好ましい。
　（第３単位層）
　上記第１層１２は、上記第１単位層とともに第３単位層１２３を更に含むことが好ましい。また、この場合、上記第３単位層１２３は、Ｔｉ１－ｎＡｌｎＮからなり、上記ｎは、０以上０．８以下であり、上記第１単位層１２１の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、上記第３単位層１２３の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、上記第１単位層１２１と上記第３単位層１２３とは交互に積層されることが好ましい（図５）。これによって、切削工具の第１層を構成する粒子の粒径が微細になることに起因して第１層の硬度が高くなるため、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。「第１単位層と第３単位層とは交互に積層される」限りにおいて、第１単位層および第３単位層のうち何れの層が最も基材側に配置されていても良く、第１単位層および第３単位層のうち何れの層が最も表面側に配置されていても良い。また、ここで「第３単位層は、Ｔｉ１－ｎＡｌｎＮからなる」とは、Ｔｉ１－ｎＡｌｎＮのみからなる態様に限られず、本開示の効果が奏される限りにおいて、Ｔｉ１－ｎＡｌｎＮとともにＴｉ１－ｎＡｌｎＮ以外の成分（例えば、不可避不純物）を含む態様をも包含する概念である。
　また、上記ｎは、０．３以上０．９以下であることが好ましく、０．４以上０．８以下であることがより好ましく、０．５以上０．７以下であることが更に好ましい。
　第３単位層の厚みは、５ｎｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、上記第３単位層の厚みの下限は、７ｎｍ以上であることが好ましく、１０ｎｍ以上であることがより好ましく、１５ｎｍ以上であることが更に好ましい。また、上記第３単位層の厚みの上限は、０．８μｍ以下であることが好ましく、０．６μｍ以下であることがより好ましく、０．３μｍ以下であることが更に好ましい。また、上記第３単位層の厚みは、５ｎｍ以上０．８μｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上０．６μｍ以下であることがより好ましく、１５ｎｍ以上０．３μｍ以下であることが更に好ましい。
　＜第２層＞
　（第２層の硬度）
　本実施形態に係る第２層の硬度Ｈ２は、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１を満たす。これによって、切削工具が優れた耐剥離性と優れた耐チッピング性とを有することができる。上記Ｈ２は、Ｈ２≧０．５３×Ｈ１を満たすことが好ましく、Ｈ２≧０．５６×Ｈ１を満たすことがより好ましく、Ｈ２≧０．６×Ｈ１を満たすことが更に好ましい。また、上記Ｈ２は、Ｈ２≦０．８７×Ｈ１を満たすことが好ましく、Ｈ２≦０．８４×Ｈ１を満たすことがより好ましく、Ｈ２≦０．８×Ｈ１を満たすことが更に好ましい。また、上記Ｈ２は、０．５３×Ｈ１≦Ｈ２≦０．８７×Ｈ１を満たすことが好ましく、０．５６×Ｈ１≦Ｈ２≦０．８４×Ｈ１を満たすことがより好ましく、０．６×Ｈ１≦Ｈ２≦０．８×Ｈ１を満たすことが更に好ましい。
　（第２層の厚み）
　上記第２層の厚みは、０．２μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐チッピング性と切削工具の耐剥離性とを更に向上することができる。また、上記第２層の厚みの下限は、０．３μｍ以上であることが好ましく、０．４μｍ以上であることがより好ましく、０．５μｍ以上であることが更に好ましい。また、上記第２層の厚みの上限は、８μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることが更に好ましい。また、上記第２層の厚みは、０．３μｍ以上８μｍ以下であることが好ましく、０．４μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上３μｍ以下であることが更に好ましい。
　上記第２層の厚みＴ２に対する上記第１層の厚みＴ１の比率Ｔ１／Ｔ２は、０．０２以上５０以下であることが好ましい。これによって、耐摩耗性、耐剥離性、および耐チッピング性のバランスを改善することができるため、切削工具の寿命を更に向上することができる。また、上記Ｔ１／Ｔ２の下限は、０．０４以上であることが好ましく、０．０６以上であることがより好ましく、０．１以上であることが更に好ましい。また、上記Ｔ１／Ｔ２の上限は、４５以下であることが好ましく、４０以下であることがより好ましく、３０以下であることが更に好ましい。
　（第４単位層）
　上記第２層は、上記第４単位層を含むことが好ましい。また、この場合、上記第４単位層は、ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃからなり、上記ａは、０．２以上１．０以下であり、上記ｂは、０以上０．８以下であり、上記ｃは、０以上１．０以下であることが好ましい。これによって、第１層と第２層との密着性を悪化させず、第２層の亀裂の発生を効果的に抑制することができるため、切削工具の耐チッピング性を更に向上することができる。また、これによって、第２層において、剥離の起点となるチッピングの発生、および剥離の起点となる亀裂の発生を抑制できるため、切削工具の耐剥離性を更に向上することができる。ここで、「第２層は、第４単位層を含む」とは、第２層が第４単位層のみからなる態様、及び、第２層が第４単位層とともに第４単位層以外の層を含む態様を包含する概念である。ここで「第４単位層は、ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃからなる」とは、ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃのみからなる態様に限られず、本開示の効果が奏される限りにおいて、ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃとともにＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃ以外の成分を含む態様をも包含する概念である。
　第４単位層の厚みは、０．３μｍ以上９μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、上記第４単位層の厚みの下限は、０．４μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましく、０．６μｍ以上であることが更に好ましい。また、上記第４単位層の厚みの上限は、７μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることが更に好ましい。また、上記第４単位層の厚みは、０．４μｍ以上７μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上５μｍ以下であることがより好ましく、０．６μｍ以上３μｍ以下であることが更に好ましい。
　また、上記ａは、０．３以上０．９５以下であることが好ましく、０．３５以上０．９以下であることがより好ましく、０．４以上０．８５以下であることが更に好ましい。
　また、上記ｂは、０．０５以上０．７以下であることが好ましく、０．１以上０．６５以下であることがより好ましく、０．１５以上０．６以下であることが更に好ましい。
　また、上記ｃは、０．０１以上０．９以下であることが好ましく、０．０３以上０．８５以下であることがより好ましく、０．０５以上０．７以下であることが更に好ましい。
　＜他の層＞
　本実施形態の効果を損なわない限り、上記被膜は、上記他の層を更に含んでいてもよい。図６～図８に示されるように、上記他の層としては、例えば、下地層１４、中間層１５、および表面層１６等が挙げられる。
　（下地層）
　本実施形態の被膜は、下地層を含むことができる。下地層１４は、基材１１と、第１層１２および第２層１３のうち最も基材側の層との間に配置される層である。下地層は、第１化合物からなり、該第１化合物は、周期表の４族元素、５族元素、６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、硼素及び酸素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、からなることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、これによって、被膜と基材との密着性をも向上することができる。
　下地層として、基材の直上にＴｉＮ層、ＴｉＣ層、ＴｉＣＮ層、ＴｉＢＮ層、ＡｌＣｒＮ層、ＴｉＡｌＮ層を配置することにより、基材と被膜との密着性を高めることができる。下地層の厚みは、０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性を更に向上することができる。また、これによって、切削工具は優れた耐欠損性を有することができる。
　（中間層）
　本実施形態の被膜は、中間層を含むことができる。中間層１５は、第１層１２と第２層１３との間に配置される層である。中間層の組成は、例えばＴｉＡｌＮ層やＴｉＮ層であることが好ましい。中間層の厚みは、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であることが好ましい。
　（表面層）
　本実施形態の被膜は、表面層を含むことができる。表面層１６は、被膜４０において最も表面側に配置される層である。ただし、刃先稜線部においては形成されない場合もある。表面層１６は、第２化合物からなり、該第２化合物は、周期表の４族元素、５族元素、６族元素及びアルミニウムからなる群より選ばれる１種以上の元素と、炭素、窒素、硼素及び酸素からなる群より選ばれる１種以上の元素と、からなることが好ましい。これによって、切削工具の耐摩耗性が更に向上することができる。
　表面層１６としては、ＴｉＮ層又はＴｉＡｌＮ層が挙げられる。ＴｉＮ層は色彩が明瞭（金色を呈する）であるため、表面層１６として用いると、切削使用後の切削チップのコーナー識別（使用済み部位の識別）が容易であるという利点がある。表面層１６としてＴｉＡｌＮ層を用いることにより、被膜の耐酸化性を高めることができる。
　表面層１６の厚みは、０．０５μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。これによって、表面層１６と、隣接する層との密着性が向上する。
　［実施形態２：切削工具の製造方法］
　実施形態１の切削工具の製造方法について以下に説明する。なお、以下の製造方法は一例であり、実施形態１の切削工具は、他の方法で作製されたものでもよい。
　本実施形態に係る切削工具の製造方法は、
　上記基材を準備する第１工程（以下、単に「第１工程」という場合がある）と、
　上記基材上に上記被膜を形成する第２工程（以下、単に「第２工程」という場合がある）と、を含む。以下、各工程について説明する。
　≪第１工程：基材を準備する工程≫
　第１工程では、上記基材を準備する。上記基材としては、上述したように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、形状がＩＳＯ規格のＤＮＧＡ１５０４０８からなる立方晶窒化硼素焼結体からなる工具を用いることができる。
　≪第２工程：基材上に被膜を形成する工程≫
　第２工程では、基材上に被膜を形成する。また、上記第２工程は、上記基材の表面の少なくとも一部を第１層で被覆する「第１層被覆工程」、および上記基材の表面の少なくとも一部を第２層で被覆する「第２層被覆工程」を含む。上記第１層被覆工程および上記第２層被覆工程が実行される限りにおいて、上記第１層被覆工程および上記第２被覆工程のうちいずれの工程が先に実行されてもよい。また、上記第２工程は、更に、後述する工程（ｉ）、工程（ｉｉ）、および工程（ｉｉｉ）の少なくとも何れかを含むことができる。また、上記第２工程は、更に、上記基材の表面の少なくとも一部を上記他の層で被覆する「他の層被覆工程」を含むことができる。
　第１層被覆工程及び第２層被覆工程では、上記基材の表面の少なくとも刃先部分を第１層又は第２層で被覆する。また、ここで「第１層で被覆する」又は「第２層で被覆する」とは、基材表面の直上を第１層又は第２層が被覆する場合と、基材表面と第１層又は第２層との間に第１層又は第２層以外の層（下地層）が配置される場合との両方を包含する概念である。第１層被覆工程及び第２層被覆工程は、いずれが先に行われてもよい。
　上記第１層被覆工程は、第１層中に第１単位層を形成する「第１単位層被覆工程」を含むことができる。上記第１層被覆工程は、更に、第１層中に第２単位層を形成する「第２単位層被覆工程」、または第１層中に第３単位層を形成する「第３単位層被覆工程」を含むことができる。上記第２層被覆工程は、第２層中に第４単位層を形成する「第４単位層被覆工程」を含むことができる。第２工程は、上記他の層を形成する「他の層被覆工程」を含むことができる。
　上記基材の少なくとも一部を第１層で被覆する方法としては、例えば、物理蒸着（ＰＶＤ）法が挙げられる。第１単位層被覆工程、第２単位層被覆工程、第３単位層被覆工程、第２層被覆工程、および第４単位層被覆工程においても同様である。
　物理蒸着法としては、例えばスパッタリング法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、電子イオンビーム蒸着法等を挙げることができる。特に原料元素のイオン率が高いカソードアークイオンプレーティング法又はスパッタリング法を用いると、被膜を形成する前に基材表面に対して金属又はガスイオンボンバードメント処理が可能となるため、被膜と基材との密着性が格段に向上するので好ましい。
　アークイオンプレーティング法により被膜を形成する場合、例えば以下のような条件を挙げることができる。例えば、ＴｉＮからなる層を形成する場合は、金属蒸発源としてＴｉターゲットを用い、反応ガスとしてＮ２ガスを用いる。基板（基材）温度を４００～５５０℃及び該装置内のガス圧を０．３～１．５Ｐａに設定する。
　基板（負）バイアス電圧を１０～１５０Ｖ且つＤＣ又はパルスＤＣ（周波数２０～５０ｋＨｚ）に維持したまま、カソード電極に８０～１５０Ａ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ＴｉＮからなる層を形成することができる。成膜中にタングステンフィラメントも放電する（エミッション電流３０～４５Ａ）。これにより、プラズマ中のイオンを増加させることができる。アークイオンプレーティング法に用いる装置としては、例えば、株式会社神戸製鋼所製のＡＩＰ（商品名）が挙げられる。
　スパッタリング法により被膜を形成する場合、例えば以下のような条件を挙げることができる。ＴｉＮからなる層を形成する場合、金属蒸発源としてＴｉターゲットを用い、反応ガスとしてＮ２ガス、Ａｒガス、Ｋｒガス、Ｘｅガス等のスパッタガスを用いることができる。
　本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の工程（ｉ）～（ｉｉｉ）の少なくともいずれかの工程を行うことにより、第１層と第２層との間の硬度差を調整できることを新たに知見した。特に、化学組成上、従来の成膜条件では第１層および第２層の硬度差が所望の範囲外となる場合においても、上記工程（ｉ）～（ｉｉｉ）の少なくともいずれかの工程を行うことにより、第１層と第２層との間の硬度差を容易に調整できることを見出した。
　上記工程（ｉ）では、上記第２層を一定時間ヒーターでアニールする。これによって、上記第２層の硬度を下げることができる為、該第２層の硬度Ｈ２を、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１の範囲に調整することができる。なお、上記工程（ｉ）における昇温速度は、例えば５℃／分以上１０℃／分以下である。また、上記工程（ｉ）におけるアニール温度は、例えば４００℃以上５００℃以下である。また、上記工程（ｉ）におけるアニール時間は、例えば１０分以上６０分以下である。また、上記工程（ｉ）における冷却速度は、例えば５℃／分以上１０℃／分以下である。また、上記工程（ｉ）における冷却時の炉内圧力は、例えば１Ｐａ以上８Ｐａ以下である。
　上記工程（ｉｉ）では、上記第１層または上記第２層に、スパッタガスによるイオンボンバードメント処理を行う。これによって、上記第１層または上記第２層に圧縮応力を付与することができるため、イオンボンバードメント処理を行った上記第１層または第２層の硬度を高めることができる。なお、上記工程（ｉｉ）におけるガス組成は、例えば、Ａｒ（１００％）、Ｋｒ（１００％）、またはＸｅ（１００％）である。また、上記工程（ｉｉ）におけるガス圧は、例えば１Ｐａ以上３Ｐａ以下である。また、上記工程（ｉｉ）におけるバイアス電圧は、例えば－１０００Ｖ以上－６００Ｖ以下である。また、上記工程（ｉｉ）における処理時間は、例えば５分以上６０分以下である。
　上記工程（ｉｉｉ）では、第１単位層と、第２単位層または第３単位層とを交互に積層する。これによって、組成が異なる層同士の格子定数の歪みが生じるため、第１層の硬度を調整することができる。
　また、本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の工程（ｉｖ）を行うことにより、第１層と第２層との間の密着性を向上できることを新たに知見した。
　上記工程（ｉｖ）では、上記第２層被覆工程と上記第１層被覆工程との切り替え時に、バイアス電圧を以下の通り調整する。
　はじめに第２層被覆工程が実行され、その後第１層被覆工程が実行される場合について説明する。第２層被覆工程のバイアス電圧をＡ（Ｖ）、及び、第１層被覆工程のバイアス電圧をＢ（Ｖ）とする。まず、バイアス電圧をＡ（Ｖ）として、第２層被覆工程を行う。第２層の厚みが所望の厚みとなった時点で、バイアス電圧以外の成膜条件を維持したまま、バイアス電圧をＢ＞Ａの時はＡ超Ｂ未満（Ｖ）、又は、Ａ＞Ｂの時はＢ超Ａ未満（Ｖ）に変更して６０～１２０秒間成膜を行う。該工程を工程（ｉｖ－１）と示す。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を第１層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧は工程（ｉｖ－１）を維持して６０～１２０秒間成膜を行う。該工程を工程（ｉｖ－２）と示す。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を維持したまま、バイアス電圧をＢ（Ｖ）に変更して、第１層被覆工程を行う。この場合、上記工程（ｉｖ）は、工程（ｉｖ－１）及び工程（ｉｖ－２）の一方又は両方を含む。
　はじめに第１層被覆工程が実行され、その後第２層被覆工程が実行される場合について説明する。第１層被覆工程のバイアス電圧をＢ（Ｖ）、及び、第２被覆工程のバイアス電圧をＡ（Ｖ）とする。まず、バイアス電圧をＢ（Ｖ）として、第１層被覆工程を行う。第１層の厚みが所望の厚みとなった時点で、バイアス電圧以外の成膜条件を維持したまま、バイアス電圧をＢ＞Ａの時はＡ超Ｂ未満（Ｖ）、又は、Ａ＞Ｂの時はＢ超Ａ未満（Ｖ）に変更して６０～１２０秒間成膜を行う。該工程を工程（ｉｖ－３）と示す。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を第２層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧は工程（ｉｖ－３）を維持して６０～１２０秒間成膜を行う。該工程を工程（ｉｖ－４）と示す。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を維持したまま、バイアス電圧をＡ（Ｖ）に変更して、第２層被覆工程を行う。この場合、上記工程（ｉｖ）は、工程（ｉｖ－３）及び工程（ｉｖ－４）の一方又は両方を含む。
　なお、上記第１層被覆工程のバイアス電圧Ｂ（Ｖ）は、２０Ｖ超６０Ｖ未満でない場合、所望の硬度Ｈ１を得にくい傾向がある。
　上記工程（ｉｖ）によると、上記第１層被覆工程から、上記第２層被覆工程に切り替わる際、及び、上記第２層被覆工程から、上記第１層被覆工程に切り替わる際のバイアス電圧の変化を緩やかにすることができるため、被膜形成時のバイアス電圧の急激な変化に起因する被膜中の配向性のばらつきを抑えることができる。その結果、Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、およびＩ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））のうち、何れかの配向性が優勢になるため、Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、およびＩ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上とすることができる。上記のようなバイアス電圧の切り替え操作により、被膜中の配向性のばらつきを抑制できることは、本発明者らが鋭意検討の結果、新たに知見したものである。
　＜他の層被覆工程＞
　本実施形態に係る第２工程では、上述した第１層被覆工程、第２層被覆工程、およびアニール工程の他にも、基材と上記第１層との間に下地層を形成する「下地層被覆工程」、上記第１層と上記第２層との間に中間層を形成する「中間層被覆工程」、および上記第２層の上に表面層を形成する「表面層被覆工程」等を適宜行ってもよい。上述の下地層、中間層及び表面層等の他の層を形成する場合、従来の方法によって他の層を形成してもよい。具体的には、例えば、上述したＰＶＤ法によって上記他の層を形成することが挙げられる。
　≪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、例えば、表面処理する工程等を適宜行ってもよい。表面処理をする工程としては、例えば、弾性材にダイヤモンド粉末を担持させたメディアを用いた表面処理等が挙げられる。
　以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　［実施例１］
　≪切削工具の作製≫
　［試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０５］
　下記の製造方法を用いて、試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具を作製した。
　＜基材を準備する工程＞
　まず、基材準備工程として、立方晶硼素焼結体工具（形状：ＪＩＳ規格ＤＮＧＡ１５０４０８）を基材として準備した。次に、上記基材をアークイオンプレーティング装置（株式会社神戸製鋼所製、商品名：ＡＩＰ）の所定の位置にセットした。
　＜基材上に被膜を形成する工程＞
　次に、第２層被覆工程として、表１に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記基材の表面に第２層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表３および表４に記載した第２層の「組成」に応じたターゲットを用いた。例えば、第２層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、ＴｉＣＮ、ＴｉＣまたはＴｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガス及び／又はメタンガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を１Ｐａに設定した。
　次に、工程（ｉ）として、表１の「アニール温度［℃］／時間［分］」欄に記載した条件で、第２層の表面にアニールを行った。アニール時の炉内圧力は２Ｐａとした。表１の「アニール温度［℃］／時間［分］」欄における「－」は、工程（ｉ）が実行されなかったことを意味する。
　次に、工程（ｉｉ）として、表１の「イオンボンバードメント」の欄に記載した条件でイオンボンバーメント処理を実行した。ここで、「Ａｒ（８００Ｖ）」は、反応ガスがＡｒガスであり、且つ、バイアス電圧が８００Ｖであることを意味する。イオンボンバーメント処理の時間は４５分とし、炉内圧力は１Ｐａとした。表１の「イオンボンバードメント」欄における「－」は、工程（ｉｉ）が実行されなかったことを意味する。
　次に、工程（ｉｖ）として、バイアス電圧以外の条件を維持したまま、バイアス電圧を第２層被覆工程におけるバイアス電圧の値から、表１の「工程（ｉｖ）」欄に記載したバイアス電圧の値にバイアス電圧を調整して、６０秒間成膜を行った。例えば、試料１－１では、バイアス電圧を３０Ｖ（第２層被覆工程におけるバイアス電圧）から３３Ｖ（工程（ｉｖ）におけるバイアス電圧）に調整した。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を以下に示す第１層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧を維持したまま、６０秒間成膜を行った。
　次いで、第１層被覆工程として、表１に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記第２層の上に第１層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表３および表４に記載した第１層の「組成」に応じたターゲットを用いた。例えば、第１層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、例えば、第１層の組成がＴｉＡｌＳｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌＳｉターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を４Ｐａに設定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　［試料Ｎｏ．１－１６］
　下記の製造方法を用いて、試料Ｎｏ．１－１６の切削工具を作製した。
　＜基材を準備する工程＞
　基材準備工程として、上記の試料Ｎｏ．１－１と同一の基材を準備し、該基材をアークイオンプレーティング装置の所定の位置にセットした。
　＜基材上に被膜を形成する工程＞
　次いで、第１層被覆工程として、表２に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記基材の上に第１層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表３に記載した第１層の「組成」に応じたターゲットを用いた。すなわち、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を２Ｐａに設定した。
　次に、工程（ｉｖ）として、バイアス電圧以外の条件を維持したまま、バイアス電圧を第１層被覆工程におけるバイアス電圧の値から、表２の「工程（ｉｖ）」欄に記載したバイアス電圧の値にバイアス電圧を調整した。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を以下に示す第２層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧を維持したまま、６０秒間成膜を行った。
　次に、第２層被覆工程として、表２に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記第１層の上に第２層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表３および表４に記載した第２層の「組成」に応じたターゲットを用いた。すなわち、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を２Ｐａに設定した。
　なお、試料Ｎｏ．１－１６の切削工具を作製するためには、工程（ｉ）および工程（ｉｉ）は実行しなかった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　≪切削工具の特性評価≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具を用いて、以下のように、切削工具の各特性を評価した。なお、試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４の切削工具は実施例に対応し、試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具は比較例に対応する。
　＜ｘ、ｙ、ｚ、ａ、ｂ、およびｃの測定＞
　試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、第１層の組成ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚにおける「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、第２層の組成ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃにおける「ａ」、「ｂ」、および「ｃ」を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「組成」の項における化学式中に、原子比として記す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　＜第１層の厚み及び第２層の厚みの測定＞
　試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、第１層の厚みを、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「厚みＴ１［μｍ］」の項に記す。また、試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、第２層の厚みを、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「厚みＴ２［μｍ］」の項に記す。
　＜第１層の硬度Ｈ１及び第２層の硬度Ｈ２の測定＞
　試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、第１層の硬度Ｈ１を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「硬度Ｈ１［ＧＰａ］」の項に記す。また、試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、第２層の硬度Ｈ２を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「硬度Ｈ２［ＧＰａ］」の項に記す。
　＜Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、及びＩ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の測定＞
　試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、被膜のＩ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「Ｒ（２００）」の項に記す。また、試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、被膜のＩ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「Ｒ（１１１）」の項に記す。また、試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、被膜のＩ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））を、実施形態１に記載の方法により求めた。得られた結果を、それぞれ表３および表４の「Ｒ（２２０）」の項に記す。
　≪切削試験≫
　上記のようにして作製した試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具を用いて、以下の切削試験を行った。
　試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６の切削工具について、以下の切削条件により被削材の切削加工を実行した。次いで、切削距離が５０ｍに達した時点で、相互に接した切削工具と被削材とを一旦分離した。次いで、上記分離後３分経過後に、以下の切削条件により上記被削材の切削を再度実行した。切削距離が３ｋｍに達するまで、これらを繰り返し実行した。次いで、切削距離が３ｋｍに達した時点における切削工具の逃げ面の最大摩耗量を、最大摩耗量として測定した。最大摩耗量が小さいほど、高負荷切削においても、切削工具が長い工具寿命を有することを意味する。また、ここで、最大摩耗量が２９０μｍ以下であることは、高負荷切削においても、切削工具が長い工具寿命を有することを意味する。上記最大摩耗量を表３および表４の「最大摩耗量［μｍ］」の項に記す。
　（切削条件）
　被削材　：高硬度鋼ＳＵＪ２（ＨＲＣ６２）（直径８５ｍｍ×長さ２００ｍｍ）
　切削速度：Ｖ＝１００ｍ／ｍｉｎ．
　送り　　：ｆ＝０．２ｍｍ／ｒｅｖ．
　切込み　：ａｐ＝０．５ｍｍ
　湿式／乾式：湿式
　当該切削条件は、焼入鋼（高硬度材）の高負荷切削に該当する。
　＜結果＞
　試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４は、実施例に該当する。試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６は、比較例に該当する。表３および表４の結果から、実施例に該当する試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４の切削工具は、比較例に該当する試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６よりも、焼入鋼などの高硬度材の切削のように、高負荷切削においても、長い工具寿命を有することが確認された。この理由は、試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－３４の切削工具では、被膜の第１層の硬度が高く耐摩耗性が良好であり、かつ、被膜が第１層とともに第２層を含むため、被膜の耐チッピング性、及び耐剥離性が良好であり、切削中に被膜の破壊が発生しにくく、そこを起点とする摩耗が抑制されるためと推察される。
　［実施例２］
　≪切削工具の作製≫
　［試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２］
　下記の製造方法を用いて、試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２の切削工具を作製した。
　＜基材を準備する工程＞
　基材準備工程として、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の基材を準備し、該基材をアークイオンプレーティング装置の所定の位置にセットした。
　＜基材上に被膜を形成する工程＞
　第２層被覆工程として、表５および表６に記載した条件で実行されることと、金属蒸発源として以下のターゲットが用いられることとを除いては、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記基材の上に第２層を形成した。金属蒸発源としては、後述する表７に記載した第２層の「組成」に応じたターゲットを用いた。具体的には、第２層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、ＴｉＣＮまたはＴｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉターゲットを用いた。
　次に、工程（ｉｖ）として、第２層被覆工程におけるバイアス電圧の値から、表５および表６の「工程（ｉｖ）」欄に記載したバイアス電圧の値にバイアス電圧を調整して、６０秒間成膜を行った。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を以下に示す第１層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧を維持したまま、６０秒間成膜を行った。なお、工程（ｉ）および工程（ｉｉ）は実行しなかった。
　次に、第１層被覆工程として、表５および表６に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、第１単位層被覆工程と第２単位層被覆工程とを交互に実行することにより、上記第２層の表面に第１層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表７および表８に記載した第１層の「組成」に応じたターゲットを用いた。すなわち、第１単位層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、例えば、第１単位層の組成がＴｉＡｌＳｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌＳｉターゲットを用いた。また、第２単位層の組成がＡｌＣｒＮの場合は、金属蒸発源としてＡｌＣｒターゲットを用いた。また、第２単位層の組成がＣｒＮの場合は、金属蒸発源としてＣｒターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を４Ｐａに設定した。なお、第１単位層被覆工程および第２単位層被覆工程のうち、最初に実行されたのは第１単位層被覆工程であり、最後に実行されたのは第２単位層被覆工程であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　≪切削工具の特性評価≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２の切削工具について、実施例１と同様の方法で、第１単位層の組成ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚにおける「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、「第１単位層厚み」、第２単位層の組成ＡｌｍＣｒ１－ｍＮにおける「ｍ」、「第２単位層厚み」、第２層の組成ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃにおける「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「第１層の厚み」、「第２層の厚み」、「第１層の硬度Ｈ１」、「第２層の硬度Ｈ２」、「Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（２００）」）、「Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（１１１）」）、および「Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（２２０）」）をそれぞれ測定により求めた。得られた結果をそれぞれ表７および表８に記す。「第１単位層厚み」、「第２単位層厚み」及び「第１層の厚み」の関係は次の通りである。例えば、試料２－１では、厚み１５ｎｍの第１単位層と厚み１０ｎｍの第２単位層とが交互に積層されて第１層が形成され、該第１層の厚みＴ１が２．５μｍである。なお、試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２の切削工具は実施例に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　≪切削試験≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２の切削工具について、実施例１と同様の方法で「切削試験」を実行することにより、「最大摩耗量」を求めた。得られた結果をそれぞれ表７および表８の「最大摩耗量［μｍ］」の項に記す。
　＜結果＞
　試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２は、実施例に該当する。表７および表８の結果から、実施例に該当する試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２の切削工具は、焼入鋼などの高硬度材の切削のように、高負荷切削においても、長い工具寿命を有することが確認された。この理由は、実施例１と同様に、試料Ｎｏ．２－１～試料Ｎｏ．２－４２の切削工具では、被膜の第１層の硬度が高く耐摩耗性が良好であり、かつ、被膜が第１層とともに第２層を含むため、被膜の耐チッピング性、及び耐剥離性が良好であり、切削中に被膜の破壊が発生しにくく、そこを起点とする摩耗が抑制されるためと推察される。
　［実施例３］
　≪切削工具の作製≫
　［試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３、および試料Ｎｏ．３－１０１］
　下記の製造方法を用いて、試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３、および試料Ｎｏ．３－１０１の切削工具を作製した。
　＜基材を準備する工程＞
　基材準備工程として、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の基材を準備し、該基材をアークイオンプレーティング装置の所定の位置にセットした。
　＜基材上に被膜を形成する工程＞
　第２層被覆工程として、表９および表１０に記載した条件で実行されることと、金属蒸発源として以下のターゲットが用いられることとを除いては、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記基材の表面に第２層を形成した。金属蒸発源としては、後述する表１１および表１２に記載した第２層の「組成」に応じたターゲットを用いた。具体的には、第２層の組成がＴｉＡｌＮまたはＴｉＡｌＣの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、第２層の組成がＴｉＣＮ、ＴｉＣまたはＴｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉターゲットを用いた。
　次に、試料Ｎｏ．３－３０の切削工具を作製するために、工程（ｉ）として、表９および表１０の「アニール温度［℃］」欄に記載した温度条件で、第２層の表面にアニールを行った。表９および表１０の「アニール温度［℃］」欄における「－」は、工程（ｉ）が実行されなかったことを意味する。
　次に、工程（ｉｖ）として、第２層被覆工程におけるバイアス電圧を、表９および表１０の「工程（ｉｖ）」欄に記載したバイアス電圧に調整して、６０秒間成膜を行った。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を以下に示す第１層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧を維持したまま、６０秒間成膜を行った。なお、工程（ｉｉ）は実行しなかった。
　次に、第１層被覆工程として、表９および表１０に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、第１単位層被覆工程と第３単位層被覆工程とを交互に実行することにより、上記第２層の表面に第１層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表１１および表１２に記載した第１層の「組成」に応じたターゲットを用いた。すなわち、第１単位層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、例えば、第１単位層の組成がＴｉＡｌＳｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌＳｉターゲットを用いた。また、第３単位層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を４Ｐａに設定した。なお、第１単位層被覆工程および第３単位層被覆工程のうち、最初に実行されたのは第１単位層被覆工程であり、最後に実行されたのは第３単位層被覆工程であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　≪切削工具の特性評価≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３、および試料Ｎｏ．３－１０１の切削工具について、実施例１と同様の方法で、第１単位層の組成ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚにおける「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、「第１単位層厚み」、第３単位層の組成ＴｉｎＡｌ１－ｎＮにおける「ｎ」、「第３単位層厚み」、第２層の組成ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃにおける「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「第１層の厚み」、「第２層の厚み」、「第１層の硬度Ｈ１」、「第２層の硬度Ｈ２」、「Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（２００）」）、「Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（１１１）」）、および「Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（２２０）」）をそれぞれ測定により求めた。得られた結果をそれぞれ表１１および表１２に記す。「第１単位層厚み」、「第３単位層厚み」及び「第１層の厚み」の関係は次の通りである。例えば、試料３－１では、厚み１０ｎｍの第１単位層と厚み１５ｎｍの第３単位層とが交互に積層されて第１層が形成され、該第１層の厚みＴ１が２．５μｍである。なお、試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３の切削工具は実施例に相当し、試料Ｎｏ．３－１０１の切削工具は比較例に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　≪切削試験≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３、および試料Ｎｏ．３－１０１の切削工具について、実施例１と同様の方法で「切削試験」を実行することにより、「最大摩耗量」を求めた。得られた結果をそれぞれ表１１および表１２の「最大摩耗量［μｍ］」の項に記す。
　＜結果＞
　試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３は、実施例に該当する。また、試料Ｎｏ．３－１０１は、比較例に該当する。表１１および表１２の結果から、実施例に該当する試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３の切削工具は、比較例に該当する試料Ｎｏ．３－１０１よりも、焼入鋼などの高硬度材の切削のように、高負荷切削においても、長い工具寿命を有することが確認された。この理由は、実施例１と同様に、試料Ｎｏ．３－１～試料Ｎｏ．３－４３の切削工具では、被膜の第１層の硬度が高く耐摩耗性が良好であり、かつ、被膜が第１層とともに第２層を含むため、被膜の耐チッピング性、及び耐剥離性が良好であり、切削中に被膜の破壊が発生しにくく、そこを起点とする摩耗が抑制されるためと推察される。
　［実施例４］
　≪切削工具の作製≫
　［試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８］
　下記の製造方法を用いて、試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８の切削工具を作製した。
　＜基材を準備する工程＞
　基材準備工程として、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の基材を準備し、該基材をアークイオンプレーティング装置の所定の位置にセットした。
　＜基材上に被膜を形成する工程＞
　第２層被覆工程として、表１３に記載した条件で実行されることと、金属蒸発源として以下のターゲットが用いられることとを除いては、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記基材の表面に第２層を形成した。金属蒸発源としては、後述する表１４に記載した第２層の「組成」に応じたターゲットを用いた。具体的には、第２層の組成がＴｉＡｌＮまたはＴｉＡｌＣの場合は、金属蒸発源としてＴｉターゲットおよびＡｌターゲットを用いた。また、第２層の組成がＴｉＣＮまたはＴｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉターゲットを用いた。
　次に、工程（ｉｖ）として、第２層被覆工程におけるバイアス電圧の値から、表１３の「工程（ｉｖ）」欄に記載したバイアス電圧の値にバイアス電圧を調整して、６０秒間成膜を行った。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を以下に示す第１層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧を維持したまま、６０秒間成膜を行った。なお、工程（ｉ）および工程（ｉｉ）は実行しなかった。
　次に、第１層被覆工程として、表１３に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、第１単位層被覆工程と第２単位層被覆工程とを交互に実行することにより、上記第２層の表面に第１層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表１４に記載した第１層の「組成」に応じたターゲットを用いた。すなわち、第１単位層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、例えば、第１単位層の組成がＴｉＡｌＳｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌＳｉターゲットを用いた。また、第２単位層の組成がＡｌＣｒＮの場合は、金属蒸発源としてＡｌＣｒターゲットを用いた。また、第２単位層の組成がＣｒＮの場合は、金属蒸発源としてＣｒターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を４Ｐａに設定した。なお、第１単位層被覆工程および第２単位層被覆工程のうち、最初に実行されたのは第１単位層被覆工程であり、最後に実行されたのは第２単位層被覆工程であった。
　次に、上記第２層被覆工程から上記第１層被覆工程で構成される一連の工程を、表１３の「第２層被覆工程～第１層被覆工程の繰り返し回数」の項に記載した回数実行した。例えば、試料Ｎｏ．４－１では、上記第２層被覆工程から上記第１層被覆工程で構成される一連の工程を３回繰り返した。すなわち、試料Ｎｏ．４－１の被膜は、第２層と第１層とが交互に積層され、第２層と第１層とをそれぞれ３層ずつ含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　≪切削工具の特性評価≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８の切削工具について、実施例１と同様の方法で、第１単位層の組成ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚにおける「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、「第１単位層厚み」、第２単位層の組成ＡｌｍＣｒ１－ｍＮにおける「ｍ」、「第２単位層厚み」、第２層の組成ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃにおける「ａ」、「ｂ」、および「ｃ」、「第１層の厚み」、「第２層の厚み」、「第１層の硬度Ｈ１」、「第２層の硬度Ｈ２」、「Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（２００）」）、「Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（１１１）」）、および「Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」（「Ｒ（２２０）」）をそれぞれ測定により求めた。得られた結果を、それぞれ表１４に記す。ここで「第１単位層厚み」は１層の第１単位層の厚みを示し、「第２単位層厚み」は１層の第２単位層の厚みを示し、「第１層の厚み」は１層の第１層の厚みを示し、「第２層の厚み」は１層の第２層の厚みを示す。例えば、試料４－１では、厚み１５ｎｍの第１単位層と厚み１０ｎｍの第２単位層とが交互に積層されて第１層が形成され、該第１層の厚みＴ１が０．５μｍであり、被膜中に該第１層が３層、かつ、厚みＴ２が０．５μｍの第２層が３層存在する。なお、試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８の切削工具は実施例に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　≪切削試験≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８の切削工具について、実施例１と同様の方法で「切削試験」を実行することにより、「最大摩耗量」を求めた。得られた結果をそれぞれ表１４の「最大摩耗量［μｍ］」の項に記す。
　＜結果＞
　試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８は、実施例に該当する。表１４の結果から、実施例に該当する試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８の切削工具は、焼入鋼などの高硬度材の切削のように、高負荷切削においても、長い工具寿命を有することが確認された。この理由は、実施例１と同様に、試料Ｎｏ．４－１～試料Ｎｏ．４－２８の切削工具では、被膜の第１層の硬度が高く耐摩耗性が良好であり、かつ、被膜が第１層とともに第２層を含むため、被膜の耐チッピング性、及び耐剥離性が良好であり、切削中に被膜の破壊が発生しにくく、そこを起点とする摩耗が抑制されるためと推察される。
　［実施例５］
　≪切削工具の作製≫
　［試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８］
　下記の製造方法を用いて、試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８の切削工具を作製した。
　＜基材を準備する工程＞
　基材準備工程として、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の基材を準備し、該基材をアークイオンプレーティング装置の所定の位置にセットした。
　＜基材上に被膜を形成する工程＞
　第２層被覆工程として、表１５に記載した条件で実行されることと、金属蒸発源として以下のターゲットが用いられることとを除いては、上記の試料Ｎｏ．１－１～試料Ｎｏ．１－１５、試料Ｎｏ．１－１７～試料Ｎｏ．１－３４、および試料Ｎｏ．１－１０１～試料Ｎｏ．１－１０６と同一の条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、上記基材の表面に第２層を形成した。金属蒸発源としては、後述する表１６に記載した第２層の「組成」に応じたターゲットを用いた。具体的には、第２層の組成がＴｉＡｌＮまたはＴｉＡｌＣの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、第２層の組成がＴｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉターゲットを用いた。
　次に、工程（ｉｖ）として、第２層被覆工程におけるバイアス電圧の値から、表１５の「工程（ｉｖ）」欄に記載したバイアス電圧の値にバイアス電圧を調整して、６０秒間成膜を行った。続いて、バイアス電圧以外の成膜条件を以下に示す第１層被覆条件に変更し、かつ、バイアス電圧を維持したまま、６０秒間成膜を行った。なお、工程（ｉ）および工程（ｉｉ）は実行しなかった。
　次に、第１層被覆工程として、表１５に記載した条件で、アークイオンプレーティング法を用いて、第１単位層被覆工程と第３単位層被覆工程とを交互に実行することにより、上記第２層の表面に第１層を形成した。具体的には以下の方法で行った。金属蒸発源としては、後述する表１６に記載した第１層の「組成」に応じたターゲットを用いた。すなわち、第１単位層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、例えば、第１単位層の組成がＴｉＡｌＳｉＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌＳｉターゲットを用いた。また、第３単位層の組成がＴｉＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＴｉＡｌターゲットを用いた。また、第３単位層の組成がＡｌＮの場合は、金属蒸発源としてＡｌターゲットを用いた。反応ガスとしてはＮ２ガスを用いた。基板（基材）温度を５００℃及び該装置内のガス圧を４Ｐａに設定した。なお、第１単位層被覆工程および第２単位層被覆工程のうち、最初に実行されたのは第１単位層被覆工程であり、最後に実行されたのは第３単位層被覆工程であった。
　次に、工程（ｉｉｉ）として、上記第２層被覆工程から上記第１層被覆工程で構成される一連の工程を、表１５の「第２層被覆工程～第１層被覆工程の繰り返し回数」の項に記載した回数実行した。例えば、試料Ｎｏ．５－１では、上記第２層被覆工程から上記第１層被覆工程で構成される一連の工程を３回繰り返した。すなわち、試料Ｎｏ．５－１の被膜は、第２層と第１層とが交互に積層され、第２層と第１層とをそれぞれ３層ずつ含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　≪切削工具の特性評価≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８の切削工具について、実施例１と同様の方法で、第１単位層の組成ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚにおける「ｘ」、「ｙ」、「ｚ」、「第１単位層厚み」、第３単位層の組成ＴｉｎＡｌ１－ｎＮにおける「ｎ」、「第２単位層厚み」、第２層の組成ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃにおける「ａ」、「ｂ」、および「ｃ」、「第１層の厚み」、「第２層の厚み」、「第１層の硬度Ｈ１」、「第２層の硬度Ｈ２」、「Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」、「Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」、および「Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））」をそれぞれ測定により求めた。得られた結果を、それぞれ表１６に記す。ここで「第１単位層厚み」は１層の第１単位層の厚みを示し、「第３単位層厚み」は１層の第３単位層の厚みを示し、「第１層の厚み」は１層の第１層の厚みを示し、「第２層の厚み」は１層の第２層の厚みを示す。例えば、試料Ｎｏ．５－１では、厚み１０ｎｍの第１単位層と厚み１５ｎｍの第２単位層とが交互に積層されて第１層が形成され、該第１層の厚みＴ１が０．５μｍであり、被膜中に該第１層が３層、かつ、厚みＴ２が０．５μｍの第２層が３層存在する。なお、試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８の切削工具は実施例に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　≪切削試験≫
　上述のようにして作製した試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８の切削工具について、実施例１と同様の方法で「切削試験」を実行することにより、「最大摩耗量」を求めた。得られた結果をそれぞれ表１６の「最大摩耗量［μｍ］」の項に記す。
　＜結果＞
　試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８は、実施例に該当する。表１６の結果から、実施例に該当する試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８の切削工具は、焼入鋼などの高硬度材の切削のように、高負荷切削においても、長い工具寿命を有することが確認された。この理由は、実施例１と同様に、試料Ｎｏ．５－１～試料Ｎｏ．５－２８の切削工具では、被膜の第１層の硬度が高く耐摩耗性が良好であり、かつ、被膜が第１層とともに第２層を含むため、被膜の耐チッピング性、及び耐剥離性が良好であり、切削中に被膜の破壊が発生しにくく、そこを起点とする摩耗が抑制されるためと推察される。
　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　すくい面、２　逃げ面、３　刃先稜線部、１０　切削工具、１１　基材、１２　第１層、１３　第２層、１４　下地層、１５　中間層、１６　表面層、４０　被膜、１２１　第１単位層、１２２　第２単位層、１２３　第３単位層、１３１　第４単位層、Ａ１およびＡ２　（２００）面に由来するＸ線回折ピーク

Claims (8)

  1. 　基材と、前記基材上に配置された被膜と、を備える切削工具であって、
    　前記被膜は、第１層と、第２層とを含み、
    　前記第１層の硬度Ｈ１は、２５ＧＰａ以上４０ＧＰａ以下であり、
    　前記第２層の硬度Ｈ２は、０．５×Ｈ１≦Ｈ２≦０．９×Ｈ１を満たし、
    　前記被膜の（２００）面のＸ線回折強度Ｉ（２００）と、（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）と、（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）との合計に対する、前記Ｉ（２００）の比率Ｉ（２００）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、
    　前記合計に対する前記Ｉ（１１１）の比率Ｉ（１１１）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））、および
    　前記合計に対する前記Ｉ（２２０）の比率Ｉ（２２０）／（Ｉ（２００）＋Ｉ（１１１）＋Ｉ（２２０））の少なくともいずれかは、０．４５以上である、切削工具。
  2. 　前記第１層の厚みＴ１は、０．２μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１に記載の切削工具。
  3. 　前記第２層の厚みＴ２は、０．２μｍ以上１０μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
  4. 　前記第２層の厚みＴ２に対する前記第１層の厚みＴ１の比率Ｔ１／Ｔ２は、０．０２以上５０以下である、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。
  5. 　前記第１層は、第１単位層を含み、
    　前記第１単位層は、ＴｉｘＡｌｙＭ１－ｘ－ｙＣｚＮ１－ｚからなり、
    　前記Ｍは、ジルコニウム、ハフニウム、周期表５族元素、６族元素、珪素、硼素及びイットリウムからなる群より選択される１種の元素であり、
    　前記ｘは、０．２０以上０．９９以下であり、
    　前記ｙは、０．０１以上０．８０以下であり、
    　前記１－ｘ－ｙは、０．０１以上０．２０以下であり、
    　前記ｚは、０以上１．０以下である、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。
  6. 　前記第１層は、第２単位層を更に含み、
    　前記第２単位層は、ＡｌｍＣｒ１－ｍＮからなり、
    　前記ｍは、０以上０．８以下であり、
    　前記第１単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
    　前記第２単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
    　前記第１単位層と前記第２単位層とは交互に積層される、請求項５に記載の切削工具。
  7. 　前記第１層は、第３単位層を更に含み、
    　前記第３単位層は、Ｔｉ１－ｎＡｌｎＮからなり、
    　前記ｎは、０以上０．８以下であり、
    　前記第１単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
    　前記第３単位層の厚みは、５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、
    　前記第１単位層と前記第３単位層とは交互に積層される、請求項５に記載の切削工具。
  8. 　前記第２層は、第４単位層を含み、
    　前記第４単位層は、ＴｉａＡｌｂＣｃＮ１－ｃからなり、
    　前記ａは、０．２以上１．０以下であり、
    　前記ｂは、０以上０．８以下であり、
    　前記ｃは、０以上１．０以下である、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。
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