特開 2022-168833 切削工具用硬質皮膜

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022168833

(43)【公開日】2022-11-08

(54)【発明の名称】切削工具用硬質皮膜

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/06 20060101AFI20221031BHJP

   B23B 27/14 20060101ALI20221031BHJP

   B23C 5/16 20060101ALI20221031BHJP

【ＦＩ】

C23C14/06 A

B23B27/14 A

B23C5/16

【審査請求】有

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022050572

(22)【出願日】2022-03-25

(31)【優先権主張番号】P 2021074007

(32)【優先日】2021-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000115120

【氏名又は名称】ユニオンツール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091373

【弁理士】

【氏名又は名称】吉井 剛

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 彰

【テーマコード（参考）】

3C046

4K029

【Ｆターム（参考）】

3C046FF03

3C046FF09

3C046FF10

3C046FF13

3C046FF16

3C046FF19

3C046FF25

4K029AA02

4K029BA58

4K029BD05

4K029CA03

(57)【要約】

【課題】耐摩耗性に優れた切削工具用硬質皮膜を提供する。
【解決手段】被削材と接する第１皮膜層を含み、この第１皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ａ及びＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｂの少なくとも一方と、ＡｌとＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４～７種類の元素とからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｃとが積層してなるもので、さらに、前記窒化物層Ｃは、Ａｌの量が３０モル％以上６０モル％以下、且つ、Ａｌ以外の前記各元素の量が等量±５モル％（ただし、等量＝（１００－前記窒化物層Ｃ中のＡｌの量）／（前記窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の前記元素の種類の数））である切削工具用硬質皮膜。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材上に形成された切削工具用硬質皮膜であって、被削材と接する第１皮膜層を含み、この第１皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ａ及びＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｂの少なくとも一方と、ＡｌとＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４～７種類の元素とからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｃとが積層してなるもので、さらに、前記窒化物層Ｃは、Ａｌの量が３０モル％以上６０モル％以下、且つ、Ａｌ以外の前記各元素の量が等量±５モル％（ただし、等量＝（１００－前記窒化物層Ｃ中のＡｌの量）／（前記窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の前記元素の種類の数））であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項2】

請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の元素はＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４～６種類であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項3】

請求項１，２いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｃ中の前記Ａｌ以外の元素はＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４種類であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項4】

請求項１～３いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ａ及び前記窒化物層Ｃが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項5】

請求項１～３いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ｂ及び前記窒化物層Ｃが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項6】

請求項１～３いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ａ、前記窒化物層Ｂ及び前記窒化物層Ｃが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項7】

請求項１～３，５，６いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｂは、Ｃｕの量が５モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項8】

請求項１～７いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層と、この第１皮膜層の下方に設けられる第２皮膜層とからなり、前記第２皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｄ若しくはＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｅであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項9】

請求項８記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｄであり、また、この窒化物層Ｄは、Ｃｒの量が３０モル％以上５０モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項10】

請求項８，９いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｄは、前記窒化物層Ａと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項11】

請求項８記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｅであり、この窒化物層Ｅは、Ｃｒの量が３０モル％以上５０モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項12】

請求項８，１１いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｅは、前記窒化物層Ｂと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項13】

請求項１～７いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層と、この第１皮膜層の下方に設けられる第２皮膜層とからなり、前記第２皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層ＤとＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｅとが積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項14】

請求項１３記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｄと前記窒化物層Ｅの各層のＣｒの量の平均値が約３０モル％以上５０モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項15】

請求項１３，１４いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｄは前記窒化物層Ａと同一組成であり、また、前記窒化物層Ｅは前記窒化物層Ｂと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項16】

請求項１３～１５いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｄと前記窒化物層Ｅとが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項17】

請求項８，１１～１６いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｅは、Ｃｕの量が５モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項18】

請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ａ、前記窒化物層Ｂ及び前記窒化物層Ｃが積層してなるもので、前記窒化物層Ａは、金属成分がモル％でＡｌ₇₀Ｃｒ₃₀と表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含む（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎであり、前記窒化物層Ｂは、金属成分がモル％でＡｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁と表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含む（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎであり、前記窒化物層Ｃは、金属成分がモル％でＡｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅と表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含む（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項19】

請求項１８記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層と、この第１皮膜層の下方に設けられる第２皮膜層とからなり、前記第２皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｄ及びＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｅとが積層してなるもので、前記窒化物層Ｄは、前記窒化物層Ａと同一組成であり、また、前記Ｅは、前記窒化物層Ｂと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【請求項20】

請求項１～１９いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材の直上に形成される下地層を有し、この下地層はＴｉの窒化物若しくは炭窒化物からなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンドミルやドリル等の切削工具に被覆される切削工具用硬質皮膜に関するものである。

【背景技術】

【0002】

エンドミルやドリル等の切削工具に被覆される切削工具用硬質皮膜に関し、耐摩耗性に優れる皮膜として、例えば特許文献１に開示されるようなＡｌＣｒＮが知られている。

【0003】

このＡｌＣｒＮは、耐熱性にも優れることから、切削工具用硬質皮膜として幅広く用いられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１０－２５５６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本願発明者は、上記のような耐摩耗性、耐熱性に優れた切削工具用硬質皮膜について、更なる研究、開発を進め、ＡｌＣｒＮ単層膜からなる従来の切削工具用硬質皮膜（以下、「従来例」という。）よりも優れた耐摩耗性を発揮する画期的な切削工具用硬質皮膜を開発した。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の要旨を説明する。

【0007】

基材上に形成された切削工具用硬質皮膜であって、被削材と接する第１皮膜層を含み、この第１皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ａ及びＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｂの少なくとも一方と、ＡｌとＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４～７種類の元素とからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｃとが積層してなるもので、さらに、前記窒化物層Ｃは、Ａｌの量が３０モル％以上６０モル％以下、且つ、Ａｌ以外の前記各元素の量が等量±５モル％（ただし、等量＝（１００－前記窒化物層Ｃ中のＡｌの量）／（前記窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の前記元素の種類の数））であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0008】

また、請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の元素はＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４～６種類であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0009】

また、請求項１，２いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｃ中の前記Ａｌ以外の元素はＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４種類であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0010】

また、請求項１～３いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ａ及び前記窒化物層Ｃが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0011】

また、請求項１～３いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ｂ及び前記窒化物層Ｃが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0012】

また、請求項１～３いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ａ、前記窒化物層Ｂ及び前記窒化物層Ｃが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0013】

また、請求項１～３，５，６いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｂは、Ｃｕの量が５モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0014】

また、請求項１～７いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層と、この第１皮膜層の下方に設けられる第２皮膜層とからなり、前記第２皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｄ若しくはＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｅであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0015】

また、請求項８記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｄであり、また、この窒化物層Ｄは、Ｃｒの量が３０モル％以上５０モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0016】

また、請求項８，９いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｄは、前記窒化物層Ａと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0017】

また、請求項８記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｅであり、この窒化物層Ｅは、Ｃｒの量が３０モル％以上５０モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0018】

また、請求項８，１１いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｅは、前記窒化物層Ｂと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0019】

また、請求項１～７いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層と、この第１皮膜層の下方に設けられる第２皮膜層とからなり、前記第２皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層ＤとＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｅとが積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0020】

また、請求項１３記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｄと前記窒化物層Ｅの各層のＣｒの量の平均値が約３０モル％以上５０モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0021】

また、請求項１３，１４いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｄは前記窒化物層Ａと同一組成であり、また、前記窒化物層Ｅは前記窒化物層Ｂと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0022】

また、請求項１３～１５いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第２皮膜層は、前記窒化物層Ｄと前記窒化物層Ｅとが複数積層してなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0023】

また、請求項８，１１～１６いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記窒化物層Ｅは、Ｃｕの量が５モル％以下であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0024】

また、請求項１記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層は、前記窒化物層Ａ、前記窒化物層Ｂ及び前記窒化物層Ｃが積層してなるもので、前記窒化物層Ａは、金属成分がモル％でＡｌ₇₀Ｃｒ₃₀と表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含む（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎであり、前記窒化物層Ｂは、金属成分がモル％でＡｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁と表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含む（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎであり、前記窒化物層Ｃは、金属成分がモル％でＡｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅と表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含む（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎであることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0025】

また、請求項１８記載の切削工具用硬質皮膜において、前記第１皮膜層と、この第１皮膜層の下方に設けられる第２皮膜層とからなり、前記第２皮膜層は、ＡｌとＣｒとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｄ及びＡｌとＣｒとＣｕとからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｅとが積層してなるもので、前記窒化物層Ｄは、前記窒化物層Ａと同一組成であり、また、前記Ｅは、前記窒化物層Ｂと同一組成であることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【0026】

また、請求項１～１９いずれか１項に記載の切削工具用硬質皮膜において、前記基材の直上に形成される下地層を有し、この下地層はＴｉの窒化物若しくは炭窒化物からなることを特徴とする切削工具用硬質皮膜に係るものである。

【発明の効果】

【0027】

本発明は上述のように構成したから、従来例よりも優れた耐摩耗性を発揮する切削工具用硬質皮膜となる。

【0028】

したがって、本発明の切削工具用硬質皮膜を切削工具の基材上に被覆することにより、従来例を被覆した場合に比べて切削工具の損傷が抑制され、工具寿命が延命化される。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】（Ａ）は本発明の窒化物層Ｃの一具体例（ＡｌＴｉＮｂＣｒＶＮ）の結晶組織図（反射電子像）であり、（Ｂ）は従来例（ＡｌＣｒＮ）の結晶組織図（反射電子像）である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

【0031】

図１の（Ａ）は本発明の窒化物層Ｃの一具体例（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ及びＢからＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ,Ｖの４種を選択しＡｌＴｉＮｂＣｒＶＮとした場合）の結晶組織図（反射電子像）であり、（Ｂ）は従来例の結晶組織図（反射電子像）である。

【0032】

本発明の窒化物層Ｃは、図１の（Ａ）に示すように、（Ｂ）の従来例に比べ、結晶粒が小さいため、結晶粒界での亀裂の伸展の抑制やホールペッチ効果に伴う硬度の上昇等の効果が期待でき、優れた耐摩耗性を得ることができる（これは、本発明の窒化物層Ｃが、複数種の金属元素を含むことで、高エントロピー合金と同様、混合エントロピーが高くなり、ハイエントロピー効果や格子歪み効果、低拡散性が発揮されるためと考える。）。なお、本明細書中においては、前記金属元素は半金属元素も含むものとする。

【0033】

本発明は、被削材と接する第１皮膜層に、前記窒化物層Ｃが含まれているから、ＡｌＣｒＮよりも優れた耐摩耗性を発揮する切削工具用硬質皮膜となり、従来例を被覆した場合に比べて切削工具の損傷が抑制され、工具寿命が延命化される。

【実施例0034】

本発明の具体的な実施例１について説明する。

【0035】

本実施例は、基材上に形成された切削工具用硬質皮膜であって、被削材と接する第１皮膜層が、Ａｌ及びＣｒからなり不可避不純物を含む窒化物層Ａ（以下、単に「窒化物層Ａ」という。）及びＡｌ、Ｃｒ及びＣｕからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｂ（以下、単に「窒化物層Ｂ」という。）の少なくとも一方と、ＡｌとＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４種類の金属元素からなり不可避不純物を含む窒化物層Ｃ（以下、単に「窒化物層Ｃ」という。）とが積層してなるものである。

【0036】

具体的には、本実施例は、前記第１皮膜層（最表層）と、この第１皮膜層の直下に設けられ、Ａｌ及びＣｒからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｄ（以下、単に「窒化物層Ｄ」という。）とＡｌ、Ｃｒ及びＣｕからなり不可避不純物を含む窒化物層Ｅ（以下、単に「窒化物層Ｅ」という。）とが積層してなる第２皮膜層（中間層）と、この第２皮膜層の直下にして基材の直上に設けられ、Ｔｉを主成分とする窒化物若しくは炭窒化物からなる下地層（密着層）とからなる切削工具用硬質皮膜である。

【0037】

以下、本実施例に係る構成各部について詳述する。

【0038】

本実施例の第１皮膜層は、窒化物層Ａ、窒化物層Ｂ及び窒化物層Ｃが積層してなるものである。

【0039】

具体的には、窒化物層Ａは、金属成分がモル％でＡｌ_(m)Ｃｒ_(n)（ただし、ｍ＋ｎ＝１００）で表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含むＡｌＣｒＮからなるものである。

【0040】

より具体的には本実施例の窒化物層Ａは、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎからなるものであり、厚さ０．０１μｍ～０．０２μｍに設定されている。

【0041】

なお、窒化物層Ａは、前記（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎに限定されるものではなく、例えば、（Ａｌ₆₀Ｃｒ₄₀）Ｎ、（Ａｌ₅₀Ｃｒ₅₀）Ｎ、（Ａｌ₄₀Ｃｒ₆₀）Ｎとしても良い。

【0042】

また、窒化物層Ｂは、金属成分がモル％でＡｌ_(x)Ｃｒ_(y)Ｃｕ_(z)（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、且つ、０＜ｚ≦５）で表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含むＡｌＣｒＣｕＮからなるものである。

【0043】

具体的には、本実施例の窒化物層Ｂは、（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎからなるものであり、厚さ０．０１μｍ～０．０２μｍに設定されている。

【0044】

なお、窒化物層Ｂにおいては、前記のとおり、Ｃｕ含有量が０＜ｚ≦５（モル％）の範囲で適用可能であり、したがって、窒化物層Ｂは、前記（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎに限定されるものではなく、例えば、（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎ、（Ａｌ₄₉Ｃｒ₄₉Ｃｕ₂）Ｎ、（Ａｌ_47.5Ｃｒ_47.5Ｃｕ₅）Ｎとしても良い。

【0045】

また、窒化物層Ｃは、Ａｌ以外の４種類の金属元素（Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４つの金属元素）をＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４とした場合、金属成分がモル％でＡｌ_(a)Ｘ１_(b1)Ｘ２_(b2)Ｘ３_(b3)Ｘ４_(b4)（ただし、ａ＋ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４＝１００、３０モル％≦ａ≦６０モル％、ｂ１＝ｂ±５モル％、ｂ２＝ｂ±５モル％、ｂ３＝ｂ±５モル％、ｂ４＝ｂ±５モル％、ｂ＝（１００－ａ）／４）で表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含むＡｌＸ１Ｘ２Ｘ３Ｘ４Ｎ（ただし、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４はＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される４種類の金属元素）からなるものである。

【0046】

具体的には、本実施例の窒化物層Ｃは、Ａｌ以外の４種類の金属元素として、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖが選択されたものであり、金属成分がモル％でＡｌ_(a)Ｔｉ_(b1)Ｎｂ_(b2)Ｃｒ_(b3)Ｖ_(b4)（ただし、ａ＋ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４＝１００、３０≦ａ≦６０、ｂ１＝ｂ±５、ｂ２＝ｂ±５、ｂ３＝ｂ±５、ｂ４＝ｂ±５、ｂ＝（１００－ａ）／４））で表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含むＡｌＴｉＮｂＣｒＶＮからなるものである。

【0047】

より具体的には、本実施例の窒化物層Ｃは、（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎからなるものであり、厚さ０．０１μｍ～０．０２μｍに設定されている。

【0048】

なお、窒化物層Ｃにおいては、前記のとおり、Ａｌの含有量が３０≦ａ≦６０（モル％）の範囲で適用可能であり、したがって、窒化物層Ｃは、前記（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎに限定されるものではなく、例えば、（Ａｌ₃₀Ｔｉ_17.5Ｎｂ_17.5Ｃｒ_17.5Ｖ_17.5）Ｎ、（Ａｌ₅₀Ｔｉ_12.5Ｎｂ_12.5Ｃｒ_12.5Ｖ_12.5）Ｎ、（Ａｌ₆₀Ｔｉ₁₀Ｎｂ₁₀Ｃｒ₁₀Ｖ₁₀）Ｎとしても良い。

【0049】

また、窒化物層Ｃにおいては、Ａｌ以外の金属成分は等量である方が好ましいが、前記のとおり、等量値から５モル％以下のズレ量の範囲で適用可能であり、したがって、例えば、（Ａｌ₄₀Ｔｉ₂₀Ｎｂ₁₀Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎ、（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₀Ｎｂ₂₀Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎ、（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₀Ｖ₂₀）Ｎとしても良い。

【0050】

また、さらに、窒化物層Ｃは、Ａｌ以外の４種類の金属元素として、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ以外の組み合わせの組成としても良い。すなわち、例えば、ＡｌＴｉＮｂＣｒＴａＮ（ＶをＴａに置き換え）、ＡｌＴｉＮｂＣｒＺｒＮ（ＶをＺｒに置き換え）、ＡｌＴｉＮｂＣｒＢＮ（ＶをＢに置き換え）、ＡｌＴｉＣｒＺｒＢＮ（ＮｂとＶをＺｒとＢに置き換え）、ＡｌＮｂＣｒＴａＢＮ（ＴｉとＶをＴａとＢに置き換え）、ＡｌＴｉＮｂＺｒＢＮ（ＣｒとＶをＺｒとＢに置き換え）としても良い。

【0051】

本実施例の第１皮膜層は、これらの層が交互に（順に）複数積層してなるものであり、本実施例においては、窒化物層Ａ／窒化物層Ｃ／窒化物層Ｂ、すなわち、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎの積層層が繰り返し形成された構成となっている。なお、第１皮膜層においては、最表層が窒化物層Ａ、窒化物層Ｂ、窒化物層Ｃのいずれの層であっても良い。

【0052】

また、前記第１皮膜層の直下に設けられ、本実施例の中間層となる第２皮膜層は、窒化物層Ｄ及び窒化物層Ｅが積層してなるものである。

【0053】

具体的には、窒化物層Ｄは、金属成分がモル％でＡｌ_(m)Ｃｒ_(n)（ただし、ｍ＋ｎ＝１００）で表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含むＡｌＣｒＮからなるものである。

【0054】

より具体的には本実施例の窒化物層Ｄは、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎからなるものであり、厚さ０．０１μｍ～０．０２μｍに設定されている。

【0055】

また、窒化物層Ｅは、金属成分がモル％でＡｌ_(x)Ｃｒ_(y)Ｃｕ_(z)（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００、且つ、０＜ｚ≦５）で表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含むＡｌＣｒＣｕＮからなるものである。

【0056】

具体的には、本実施例の窒化物層Ｅは、（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎからなるものであり、厚さ０．０１μｍ～０．０２μｍに設定されている。

【0057】

すなわち、本実施例においては、第２皮膜層の窒化物層Ｄは、第１皮膜層の窒化物層Ａと同一組成であり、また、第２皮膜層の窒化物層Ｅは、第１皮膜層の窒化物層Ｂと同一組成となっている。

【0058】

本実施例の第２皮膜層は、これらの層が交互に（順に）複数積層してなるものであり、具体的には、窒化物層Ｄ／窒化物層Ｅ、すなわち、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎの積層層が繰り返し形成された構成となっている。なお、この第２皮膜層においては、最表層、すなわち、第１皮膜層との境界層が窒化物層Ｄ、窒化物層Ｅのいずれの層であっても良い。また、本実施例の第２皮膜層においては前記のように、窒化物層Ｄは第１皮膜層の窒化物層Ａと、窒化物層Ｅは第１皮膜層の窒化物層Ｂと同一組成比の窒化物層を採用しているが、窒化物層Ｄ及び窒化物層Ｅはそれぞれ第１皮膜層の窒化物層Ａ及び窒化物層Ｂと異なる組成としても良い。

【0059】

また、第２皮膜層においては、窒化物層Ｄ中のＣｒの量と窒化物層Ｅ中のＣｒの量との平均値が約３０モル％以上５０モル％以下（好ましくは４０モル％以上５０モル％以下）となるように、窒化物層Ｄ中のＣｒの量、窒化物層Ｅ中のＣｒの量がそれぞれ設定されている。

【0060】

言い換えると、第２皮膜層においては、窒化物層Ｄ中のＣｒの量と窒化物層Ｅ中のＣｒの量との平均値が約３０モル％以上５０モル％以下であれば、良好な耐摩耗性が発揮されるものとなる。

【0061】

したがって、第２皮膜層においては、前記（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎの層構成に限定されるものではなく、例えば、（Ａｌ₅₀Ｃｒ₅₀）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎ、（Ａｌ₆₀Ｃｒ₄₀）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎ、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ_39.6Ｃｒ_59.4Ｃｕ₁）Ｎ、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ_59.4Ｃｒ_39.6Ｃｕ₁）Ｎ、（Ａｌ₄₀Ｃｒ₆₀）Ｎ／（Ａｌ_59.4Ｃｒ_39.6Ｃｕ₁）Ｎ、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ_69.5Ｃｒ_29.5Ｃｕ₁）Ｎとしても良い。

【0062】

また、前記第２皮膜層の直下にして基材の直上に設けられ、本実施例の密着層となる下地層は、ＴｉＮからなるものである。この下地層は、基材と第２皮膜層との密着性を向上させるためのものであり、厚さが薄すぎると密着性向上作用が低下し、また、厚さが厚すぎると切削工具用硬質皮膜全体の硬度が低下してしまうため、適宜な厚さ（本実施例においては、０．１μｍ～０．５μｍ）で形成することが望ましい。

【0063】

なお、この下地層としては、Ｔｉの代わりにＣｒを主成分とする窒化物若しくは炭窒化物を採用しても良い。

【0064】

また、本実施例の切削工具用硬質皮膜に関し、上述した第１皮膜層と第２皮膜層とを交互に複数積層した多層積層膜とした構成としても良い。すなわち、例えば、第１皮膜層／第２皮膜層を積層した積層層を１セットとし、これを複数セット（例えば４セット）積層した構成としても良い。

【0065】

次に、本実施例において、第１皮膜層を前記構成とした理由を以下に説明する。

【0066】

本実施例の第１皮膜層は、種々の実験、検討を重ね、下表１に示すＡ１～Ａ２４の切削工具用硬質皮膜について、耐摩耗性を確認すべく下記実験１を行い、この実験１の結果に基づき、決定したものである。

【0067】

＜実験１＞
各切削工具の基材（ＷＣ（タングステンカーバイト）とＣｏ（コバルト）を含有する超硬合金製）上にアークイオンプレーティング法により表１のＡ１～Ａ２４に示す層構成の第１皮膜層を形成し、夫々の切削工具において、被削材（炭素鋼）を下記切削加工条件Ａで切削加工した際の逃げ面における切削工具用硬質皮膜の摩耗幅を測定した。なお、本実験では、基材の直上に下地層としてＴｉＮを形成し、このＴｉＮ上に第１皮膜層を形成した。

【0068】

＜切削加工条件Ａ＞
工具：超硬合金製２枚刃ボールエンドミル
工具径：３．０ｍｍ
クーラント：水溶性切削油
回転速度：２００００ｍｉｎ^-1
送り速度：２．０ｍ／ｍｉｎ
軸方向切込み量：０．３２ｍｍ
半径方向切込み量：０．９ｍｍ
加工方法：ポケット加工（縦１９５ｍｍ×横４５ｍｍ×深さ２.０ｍｍ）

【0069】

【表1】

【0070】

表１に示すように、従来例（Ａ１及びＡ２）と比較し、Ａ１７、Ａ２０、Ａ２３及びＡ２４において摩耗幅が同等若しくはそれ以上となる結果が得られた。これらのうち、Ａ２０、Ａ２３及びＡ２４は従来例よりも摩耗幅が小さい（耐摩耗性が良い）結果であったが、Ａ２０及びＡ２３においては、ドロップレットの発生が、従来例を含むその他実施例と比較し多く確認された（Ｔａ起因と考える。）。

【0071】

以上より、本実施例においては、摩耗幅が小さく、また、ドロップレットの懸念も少ないＡ２４に示す構成、すなわち、窒化物層Ａとして（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ、窒化物層Ｂとして（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎ、窒化物層Ｃとして（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎを採用した、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎの多層構造皮膜層を第１皮膜層として採用した。

【0072】

次に、本実施例の第１皮膜層において、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ）／（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎ／（（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎ以外の前記に示した構成の効果を裏付ける実験例について説明する。

【0073】

＜実験２＞
実験２は、第１皮膜層の窒化物層Ｃ中のＡｌの量の適正範囲を確認するための実験である。

【0074】

具体的には、実験２では、窒化物層Ｃ中のＡｌの量を変更した下表２に示すＡ２５～Ａ２７の切削工具用硬質皮膜について、前記実験１と同様の実験方法（切削加工条件も同様）にて、摩耗幅を測定した。

【0075】

【表2】

【0076】

表２に示すように、実験１のＡ２４の摩耗幅：５９μｍと比較し、Ａ２５及びＡ２６において摩耗幅が同等若しくはそれ以下となる結果が得られた。

【0077】

以上より、第１皮膜層の窒化物層Ｃ中のＡｌの量の適正範囲は、３０モル％以上６０モル％以下であり、窒化物層ＣのＡｌの量がこの範囲内であれば、良好な耐摩耗性が発揮されるものとなることが確認された。

【0078】

＜実験３＞
実験３は、第１皮膜層の窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の金属成分の量の適正範囲を確認するための実験である。

【0079】

具体的には、実験３では、窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の金属成分の量を変更した（Ａｌ以外の金属成分の量を非等量とした）下表３に示すＡ２８～Ａ３６の切削工具用硬質皮膜について、前記実験１と同様の実験方法（切削加工条件も同様）にて、摩耗幅を測定した。

【0080】

【表3】

【0081】

表３に示すように、実験ＡのＡ２４の摩耗幅：５９μｍと比較し、Ａ２４よりも良好な摩耗幅となるものはなかったものの、Ａ２８、Ａ２９及びＡ３６において摩耗幅がＡ２４とほぼ同等となる結果が得られた。

【0082】

以上より、第１皮膜層は、窒化物層ＣのＡｌ以外の金属成分は等量である方が好ましいが、等量値から５モル％以下のズレ量の範囲であれば、良好な耐摩耗性が発揮されるものとなることが確認された。

【0083】

＜実験４＞
実験４は、第１皮膜層の窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の４種類の金属元素として、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ以外の組み合わせを選択した場合の耐摩耗性を確認するための実験である。

【0084】

具体的には、実験４では、窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の４種類の金属元素の組み合わせを変更した下表４に示すＡ３７～Ａ４３の切削工具用硬質皮膜について、前記実験１と同様の実験方法（切削加工条件も同様）にて、摩耗幅を測定した。

【0085】

【表4】

【0086】

表４に示すように、実験ＡのＡ２４の摩耗幅：５９μｍと比較し、Ａ２４よりも良好な摩耗幅となるものはなかったものの、Ａ３８～Ａ４２において摩耗幅がＡ２４とほぼ同等となる結果が得られた。

【0087】

以上より、第１皮膜層は、窒化物層ＣのＡｌ以外の金属元素Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖの一部を、Ｔａ，Ｚｒ，Ｂに置き換えても、良好な耐摩耗性が発揮されるものとなることが確認された。

【0088】

また、本実施例において、第２皮膜層を前記構成とした理由を以下に説明する。

【0089】

本実施例の第２皮膜層は、第１皮膜層同様、種々の実験、検討を重ね、最終的に下表５に示すＢ２～Ｂ６の切削工具用硬質皮膜について、耐摩耗性を確認すべく下記実験５を行い、この実験５の結果に基づき、決定したものである。

【0090】

＜実験５＞
切削工具の基材（ＷＣ（タングステンカーバイト）とＣｏ（コバルト）を含有する超硬合金製）上にアークイオンプレーティング法により表５のＢ２～Ｂ６に示す組成の第２皮膜層を形成し、この第２皮膜層上に実験１により決定した（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₅Ｎｂ₁₅Ｃｒ₁₅Ｖ₁₅）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎを第１皮膜層として形成し、各切削工具を用いて被削材（プリハードン鋼）を下記切削加工条件Ｂで切削加工した際の逃げ面における切削工具用硬質皮膜の摩耗幅を測定した。なお、Ｂ１は、実験１のＡ１と同構成の従来例である。また、本実験では、基材の直上に下地層（密着層）としてＴｉＮを形成し、このＴｉＮ上に、Ｂ１は第１皮膜層を、Ｂ２～Ｂ６は第２皮膜層を形成した。

【0091】

また、本実験において、第１皮膜層の厚さは約１．２μｍ、第２皮膜層の厚さは約２．４μｍとした。

【0092】

＜切削加工条件Ｂ＞
工具：超硬合金製２枚刃ボールエンドミル
工具径：３．０ｍｍ
クーラント：水溶性切削油
回転速度：２００００ｍｉｎ^-1
送り速度：２．０ｍ／ｍｉｎ
軸方向切込み量：０．３２ｍｍ
半径方向切込み量：０．９ｍｍ
加工方法：ポケット加工（縦１９５ｍｍ×横３０ｍｍ×深さ３.０ｍｍ）

【0093】

【表5】

【0094】

表５に示すように、従来例（Ｂ１）と比較した場合、第１皮膜層の下に第２皮膜層を設けたＢ２～Ｂ６の全ての切削工具用硬質皮膜が従来例よりも摩耗幅が小さくなる（耐摩耗性が向上する）結果が得られた。その中でも、第２皮膜層を（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎと（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎとの積層構造としたＢ４が、最も摩耗幅が小さい（耐摩耗性が良い）結果であった。

【0095】

以上より、本実施例においては、摩耗幅が小さくなる（耐摩耗性が向上する）Ｂ４に示す構成、すなわち、窒化物層Ｄとして（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ、窒化物層Ｅとして（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎを採用した、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎの多層構造皮膜層を第２皮膜層として採用した。

【0096】

次に、本実施例の第２皮膜層において、（Ａｌ₇₀Ｃｒ₃₀）Ｎ／（Ａｌ_49.5Ｃｒ_49.5Ｃｕ₁）Ｎ以外の前記に示した構成の効果を裏付ける実験例について説明する。

【0097】

＜実験６＞
実験６は、第１皮膜層の窒化物層Ｂ及び第２皮膜層の窒化物層Ｅのそれぞれの窒化物層中のＣｕの量の適正範囲を確認するための実験である。

【0098】

具体的には、実験６では、第１皮膜層の窒化物層Ｂ及び第２皮膜層の窒化物層Ｅのそれぞれの窒化物層中のＣｕの量を変更した下表６に示すＢ７～Ｂ１０の切削工具用硬質皮膜について、前記実験５と同様の実験方法（切削加工条件も同様）にて、摩耗幅を測定した。

【0099】

【表6】

【0100】

表６に示すように、従来例（実験５のＢ１）の摩耗幅：５０．２μｍと比較し、Ｂ７～Ｂ９において摩耗幅が小さくなる（耐摩耗性が向上する）結果が得られ、その中でも、Ｂ８，Ｂ９の摩耗幅が実験５のＢ３とほぼ同等となる結果であった。

【0101】

以上より、実験５の結果も踏まえ、第１皮膜層の窒化物層Ｂ及び第２皮膜層の窒化物層Ｅの各Ｃｕの量が、０より大きく５モル％以下であれば、良好な耐摩耗性が発揮されるものとなることが確認された。

【0102】

＜実験７＞
実験７は、第２皮膜層の窒化物層Ｄ及び窒化物層Ｅのそれぞれの窒化物層中のＣｒの量の適正範囲を確認するための実験である。

【0103】

具体的には、実験６では、第２皮膜層の窒化物層Ｄ及び窒化物層Ｅのそれぞれの窒化物層中のＣｒの量を変更した下表７に示すＢ１１～Ｂ１７の切削工具用硬質皮膜について、前記実験５と同様の実験方法（切削加工条件も同様）にて、摩耗幅を測定した。

【0104】

【表7】

【0105】

表７に示すように、従来例（実験５のＢ１）の摩耗幅：５０．２μｍと比較し、Ｂ１２以外は全て摩耗幅が小さくなる（耐摩耗性が向上する）結果が得られた。

【0106】

Ｂ１２は、窒化物層Ｄ中のＣｒの量と窒化物層Ｅ中のＣｒの量の平均値が５０モル％よりも大きい（約５５モル％）ものであり、また、このＢ１２以外は、窒化物層Ｄ中のＣｒの量と窒化物層Ｅ中のＣｒの量の平均値が約３０モル％以上５０モル％以下である。

【0107】

以上より、第２皮膜層においては、窒化物層Ｄ中のＣｒの量と窒化物層Ｅ中のＣｒの量との平均値が約３０モル％以上５０モル％以下（好ましくは４０モル％以上５０モル％以下）であれば、良好な耐摩耗性が発揮されるものとなることが確認された。

【0108】

＜実験８＞
実験８は、前記実験２並びに第１皮膜層に関する前記実験２及び前記実験４の結果を踏まえ、第１皮膜層の窒化物層Ｃの組成比、具体的には、Ａｌの量を変更した場合（本実験ではＡｌの量を４０モル％→６０モル％とした場合）、及び、窒化物層Ｃ中のＡｌ以外の４種類の金属元素として、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ以外の組み合わせの組成とした場合（本実験では、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｂを選択した場合（ＶをＢに置き換えた場合））の耐摩耗性を確認するための実験である。

【0109】

具体的には、実験８では、下表８に示すＢ１８，１９の切削工具用硬質皮膜について、前記実験５と同様の実験方法（切削加工条件も同様）にて、摩耗幅を測定した。

【0110】

【表8】

【0111】

表８に示すように、従来例（実験５のＢ１）の摩耗幅：５０．２μｍと比較し、Ｂ１８，１９のいずれにおいても摩耗幅が小さくなる（耐摩耗性が向上する）結果が得られた。

【0112】

以上より、第１皮膜層においては、窒化物層ＣのＡｌの量が、３０モル％以上６０モル％以下であれば、また、窒化物層ＣのＡｌ以外の金属元素Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖの一部を、Ｔａ，Ｚｒ，Ｂに置き換えても、良好な耐摩耗性が発揮されるものとなることが確認された。

【実施例0113】

本発明の具体的な実施例２について説明する。

【0114】

本実施例は、実施例１と第１皮膜層の窒化物層Ｃの構成（組成）が異なる場合である。

【0115】

具体的には、本実施例は、第１皮膜層の窒化物層Ｃが、ＡｌとＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される５～６種類の金属元素からなり不可避不純物を含む窒化物層からなる場合である。

【0116】

以下、本実施例について詳述するが、本実施例においては、第１皮膜層の窒化物層Ｃ以外は実施例１と同様であるため、窒化物層Ｃ以外の説明は省略する。

【0117】

本実施例の窒化物層Ｃは、Ａｌ以外の金属元素をＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される５つの金属元素（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５）とした場合、金属成分がモル％でＡｌ_(a)Ｘ１_(b1)Ｘ２_(b2)Ｘ３_(b3)Ｘ４_(b4)Ｘ５_(b5)（ただし、ａ＋ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４＋ｂ５＝１００、３０モル％≦ａ≦６０モル％、ｂ１＝ｂ±５モル％、ｂ２＝ｂ±５モル％、ｂ３＝ｂ±５モル％、ｂ４＝ｂ±５モル％、ｂ５＝ｂ±５モル％、ｂ＝（１００－ａ）／５）で表され、また、Ａｌ以外の金属元素をＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される６つの金属元素（Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５，Ｘ６）とした場合、金属成分がモル％でＡｌ_(a)Ｘ１_(b1)Ｘ２_(b2)Ｘ３_(b3)Ｘ４_(b4)Ｘ５_(b5)Ｘ６_(b6)（ただし、ａ＋ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４＋ｂ５＋ｂ６＝１００、３０モル％≦ａ≦６０モル％、ｂ１＝ｂ±５モル％、ｂ２＝ｂ±５モル％、ｂ３＝ｂ±５モル％、ｂ４＝ｂ±５モル％、ｂ５＝ｂ±５モル％、ｂ６＝ｂ±５モル％、ｂ＝（１００－ａ）／６）で表される。

【0118】

具体的には、本実施例の窒化物層Ｃは、Ａｌ以外の５種類の金属元素として、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｂが選択されたものであり、金属成分がモル％でＡｌ_(a)Ｔｉ_(b1)Ｎｂ_(b2)Ｃｒ_(b3)Ｖ_(b4)Ｂ_(b5)（ただし、ａ＋ｂ１＋ｂ２＋ｂ３＋ｂ４＋ｂ５＝１００、３０≦ａ≦６０、ｂ１＝ｂ±５、ｂ２＝ｂ±５、ｂ３＝ｂ±５、ｂ４＝ｂ±５、ｂ５＝ｂ±５モル％、ｂ＝（１００－ａ）／５））で表され、非金属元素として少なくともＮを含み不可避不純物を含むＡｌＴｉＮｂＣｒＶＢＮからなるものである。

【0119】

より具体的には、本実施例の窒化物層Ｃは、（Ａｌ₄₀Ｔｉ₁₂Ｎｂ₁₂Ｃｒ₁₂Ｖ₁₂Ｂ₁₂）Ｎからなるものであり、厚さ０．０１μｍ～０．０２μｍに設定されている。

【0120】

なお、窒化物層Ｃは、前記組成に限定されるものでなく、例えば、Ｂの代わりにＴａ若しくはＺｒを選択（ＢをＴａ若しくはＺｒに置き換え）しても良く、また、前記のように１種類の置き換えではなく、複数種類の金属元素を置き換えても良い。また、さらに、Ａｌ以外の金属元素をＴｉ，Ｎｂ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｂから選択される６つの金属元素からなるものとしても良い（例えば、ＡｌＴｉＮｂＺｒＣｒＶＢＮなど）。

【0121】

次に、本実施例の効果を裏付ける実験例について説明する。

【0122】

＜実験９＞
各切削工具の基材（ＷＣ（タングステンカーバイト）とＣｏ（コバルト）を含有する超硬合金製）上にアークイオンプレーティング法により表９のＣ１，Ｃ２に示す層構成の第１皮膜層を形成し、それぞれの切削工具において、被削材（炭素鋼）を下記切削加工条件Ｃで切削加工した際の逃げ面における切削工具用硬質皮膜の摩耗幅を測定した。なお、本実験では、基材の直上に下地層としてＴｉＮを形成し、このＴｉＮ上に第１皮膜層を形成した。

【0123】

＜切削加工条件Ｃ＞
工具：超硬合金製２枚刃ボールエンドミル
工具径：３．０ｍｍ
クーラント：水溶性切削油
回転速度：２００００ｍｉｎ^-1
送り速度：２．０ｍ／ｍｉｎ
軸方向切込み量：０．３２ｍｍ
半径方向切込み量：０．９ｍｍ
加工方法：ポケット加工（縦１９５ｍｍ×横４５ｍｍ×深さ２.０ｍｍ）

【0124】

【表9】

【0125】

表９に示すように、従来例（実施例１の実験ＡのＡ１及びＡ２）と比較し、いずれも摩耗幅が同等若しくはそれ以下となる結果が得られ、また、実施例１の実験１のＡ２４と比較しても、同レベルの摩耗幅（耐摩耗性）が得られることが確認された。

【0126】

＜実験１０＞
切削工具の基材（ＷＣ（タングステンカーバイト）とＣｏ（コバルト）を含有する超硬合金製）上にアークイオンプレーティング法により表１０のＣ３に示す組成の第２皮膜層及び第１皮膜層を形成し、この切削工具を用いて被削材（プリハードン鋼）を下記切削加工条件Ｄで切削加工した際の逃げ面における切削工具用硬質皮膜の摩耗幅を測定した。

【0127】

なお、本実験では、基材の直上に下地層（密着層）としてＴｉＮを形成し、このＴｉＮ上に第２皮膜層を形成した。また、本実験において、第１皮膜層の厚さは約１．２μｍ、第２皮膜層の厚さは約２．４μｍとした。

【0128】

＜切削加工条件Ｄ＞
工具：超硬合金製２枚刃ボールエンドミル
工具径：３．０ｍｍ
クーラント：水溶性切削油
回転速度：２００００ｍｉｎ^-1
送り速度：２．０ｍ／ｍｉｎ
軸方向切込み量：０．３２ｍｍ
半径方向切込み量：０．９ｍｍ
加工方法：ポケット加工（縦１９５ｍｍ×横３０ｍｍ×深さ３.０ｍｍ）

【0129】

【表10】

【0130】

表１０に示すように、従来例（実施例１の実験５のＢ１）の摩耗幅：５０．２μｍと比較し、摩耗幅が小さくなる（耐摩耗性が向上する）結果が得られ、また、実施例１の実験５のＢ３と比較しても、同レベルの摩耗幅（耐摩耗性）が得られることが確認された。

【0131】

なお、本発明は、実施例１，２に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。