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(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】P2024005015
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】切削工具
(51)【国際特許分類】
B23B 27/14 20060101AFI20240110BHJP
C23C 14/06 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
B23B27/14 A
C23C14/06 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022104977
(22)【出願日】2022-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】月原 望
(72)【発明者】
【氏名】パサート アノンサック
(72)【発明者】
【氏名】福井 治世
【テーマコード（参考）】
3C046
4K029
【Ｆターム（参考）】
3C046FF07
3C046FF09
3C046FF10
3C046FF13
3C046FF16
3C046FF25
4K029AA04
4K029BA58
4K029BD05
4K029DD06
4K029EA01
4K029EA03
4K029EA04
4K029EA08
4K029FA04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】長い工具寿命を有する切削工具を提供する。
【解決手段】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、前記切削工具は、すくい面、前記すくい面に連なる逃げ面、および、前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】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、前記切削工具は、すくい面、前記すくい面に連なる逃げ面、および、前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具。
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具。
【請求項2】
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、請求項１に記載の切削工具。
【請求項3】
前記被膜は、さらに第１層を含み、
前記第１層は、
周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、
前記第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなる、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
前記第１層は、
周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、
前記第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなる、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
【請求項4】
前記第１群は、チタン、クロム、アルミニウムおよび珪素からなる、請求項３に記載の切削工具。
【請求項5】
前記被膜の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
【請求項6】
前記被膜は、前記ＴｉＡｌＣｅＮ層と前記第１層とが交互に積層された多層構造を含む、請求項３に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、切削工具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、切削工具の性能向上のため、超硬合金、立方晶窒化硼素焼結体等からなる基材の表面を被覆する被膜の開発が進められている。例えば、特許文献１には、工具基体の表面に、組成式：（Ｔｉ１－ｘ－ｙＡｌｘＭｙ）Ｎｚ（該組成式において、Ｍは、周期表の第６族元素、Ｙ、Ｓｉ、Ｌａ、Ｃｅの少なくとも一つ）で表される複合窒化物皮膜を含む切削工具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２０／１６６４６６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１において、例えば、Ｍとしてセリウム（Ｃｅ）を用いたＴｉＡｌＣｅＮ膜は、高い硬度を有し、切れ刃の耐摩耗性に優れる。一方、該ＴｉＡｌＣｅＮ膜を高硬度材の高能率加工に用いた場合、逃げ面およびすくい面で被膜が損傷し、工具寿命が低下する傾向がある。
【0005】
そこで、本開示は、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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
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、
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具である。
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具である。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の切削工具は、
基材と、前記基材上に配置された被膜と、を備える切削工具であって、
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具である。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
（１）本開示の切削工具は、
基材と、前記基材上に配置された被膜と、を備える切削工具であって、
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具である。
【0010】
本開示によれば、長い工具寿命を有する切削工具を提供することが可能となる。
【0011】
（２）上記（１）において、前記ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。これによると、工具寿命が更に向上する。
【0012】
（３）上記（１）または（２）において、前記被膜は、さらに第１層を含み、
前記第１層は、
周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、
前記第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなることが好ましい。
前記第１層は、
周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、
前記第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなることが好ましい。
【0013】
これによると、工具寿命が更に向上する。
【0014】
（４）上記（３）において、前記第１群は、チタン、クロム、アルミニウムおよび珪素からなることが好ましい。これによると、工具寿命が更に向上する。
【0015】
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記被膜の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下であることが好ましい。これによると、工具寿命が更に向上する。
【0016】
（６）上記（３）または（４）において、前記被膜は、前記ＴｉＡｌＣｅＮ層と前記第１層とが交互に積層された多層構造を含むことが好ましい。これによると、工具寿命が更に向上する。
【0017】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の切削工具の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
本開示の切削工具の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
【0018】
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。
【0019】
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「ＴｉＣＮ」と記載されている場合、ＴｉＣＮを構成する原子数の比は、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。
【0020】
本開示において、数値範囲下限および上限として、それぞれ１つ以上の数値が記載されている場合は、下限に記載されている任意の１つの数値と、上限に記載されている任意の１つの数値との組み合わせも開示されているものとする。例えば、下限として、ａ１以上、ｂ１以上、ｃ１以上が記載され、上限としてａ２以下、ｂ２以下、ｃ２以下が記載されている場合は、ａ１以上ａ２以下、ａ１以上ｂ２以下、ａ１以上ｃ２以下、ｂ１以上ａ２以下、ｂ１以上ｂ２以下、ｂ１以上ｃ２以下、ｃ１以上ａ２以下、ｃ１以上ｂ２以下、ｃ１以上ｃ２以下が開示されているものとする。
【0021】
まず、本発明者らは、長い工具寿命を有する切削工具を得るために、高硬度材の高能率加工における従来の工具の損傷形態について検討した。このような加工条件では、切れ刃では摩耗が生じやすい。逃げ面では、境界摩耗と呼ばれる被削材との接触境界部での亀裂の進展が生じやすい。これにより、被削材の面粗度が悪化する。すくい面では切りくずの擦過衝撃により被膜に微小チッピングが生じ、基材まで損傷が到達しやすい。
【0022】
上記の検討から、切削工具が長い工具寿命を有するためには、切れ刃においては優れた耐摩耗性を有し、逃げ面およびすくい面においては優れた耐欠損性を有することが重要であると推察される。一方、耐摩耗性と耐欠損性とは相反する特性であるため、同一の被膜中で、耐欠損性および耐摩耗性を向上させることは困難であった。
【0023】
本発明者らは、鋭意検討の結果、切削工具の切れ刃と、すくい面または逃げ面とにおいて、被膜の組成を変化させることにより、切れ刃における耐欠損性と、すくい面または逃げ面における耐摩耗性とをバランス良く向上させることにより、切れ刃への負荷が大きい加工条件においても、長い工具寿命を有する切削工具を得た。以下、本発明の一実施形態（以下「本実施形態」とも記す）について説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【0024】
［実施形態１：切削工具（１）］
本開示の一実施形態の切削工具は、
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、
該切削工具は、
すくい面、
該すくい面に連なる逃げ面、および、
該すくい面と該逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
該被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
該ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
該逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
該すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
該切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
該第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
該第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
該第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具である。
本開示の一実施形態の切削工具は、
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、
該切削工具は、
すくい面、
該すくい面に連なる逃げ面、および、
該すくい面と該逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
該被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
該ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
該逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
該すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
該切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
該第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
該第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
該第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具である。
【0025】
本開示の切削工具は、高硬度材の高能率加工においても、長い工具寿命を有することができる。その理由は以下（ｉ）～（ｉｉｉ）の通りと推察される。
【0026】
（ｉ）本実施形態の切削工具において、切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、ここで、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、０．３００＜ｙ３≦０．７００、及び、０．０１０＜ｚ３≦０．１００である。すなわち、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層は、チタン（Ｔｉ）とアルミニウム（Ａｌ）とセリウム（Ｃｅ）の原子数の合計に対してＡｌを３０原子％超７０原子％以下含み、かつ、Ｃｅを１．０原子％超１０．０原子％以下含む。これにより、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層は、優れた耐摩耗性を有することができ、切れ刃の摩耗が抑制される。
【0027】
（ｉｉ）本実施形態の切削工具において、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層および第２のＴｉＡｌＣｅＮ層は、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層よりも、ＴｉとＡｌとＣｅの原子数の合計に対するＣｅの原子数の百分率が、１％以上少ない。このため、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層および第２のＴｉＡｌＣｅＮ層は、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層よりも高い靱性を有する。よって、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層は、逃げ面における亀裂の進展を抑制することができる。また、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層は、すくい面における微小チッピングの発生を抑制することができる。
【0028】
（ｉｉｉ）上記の通り、本実施形態の切削工具は、切れ刃における耐摩耗性と、すくい面及び逃げ面における耐欠損性とがバランス良く向上している。よって、本開示の切削工具は、高硬度材の高能率加工においても、長い工具寿命を有することができる。
【0029】
＜切削工具の構造＞
図１に示されるように、本実施形態の切削工具１は、上面、下面および四つの側面を含む表面を有しており、全体として、上下方向にやや薄い四角柱形状である。また、切削工具１には、上下面を貫通する貫通孔が形成されており、切削工具１の４つの側面の境界部分においては、隣り合う側面同士が円弧面で繋がれている。
図１に示されるように、本実施形態の切削工具１は、上面、下面および四つの側面を含む表面を有しており、全体として、上下方向にやや薄い四角柱形状である。また、切削工具１には、上下面を貫通する貫通孔が形成されており、切削工具１の４つの側面の境界部分においては、隣り合う側面同士が円弧面で繋がれている。
【0030】
本実施形態の切削工具１では、上面および下面がすくい面１１を成し、４つの側面（およびこれらを繋ぐ円弧面）が逃げ面１２を成す。また、すくい面１１と逃げ面１２の境界部分が切れ刃１３として機能する。換言すれば、本実施形態の切削工具１の表面（上面、下面、四つの側面、これらの側面を繋ぐ円弧面、および貫通孔の内周面）は、すくい面１１、該すくい面に連なる逃げ面１２、および、すくい面１１と逃げ面１２との境界部分からなる切れ刃１３を含む。
【0031】
すくい面１１および逃げ面１２の境界部分、すなわち切れ刃１３、とは、「すくい面１１と逃げ面１２との境界を成す稜線Ｅと、すくい面１１および逃げ面１２のうち稜線Ｅ近傍となる部分と、を併せた部分」を意味する。「すくい面１１および逃げ面１２のうち稜線Ｅ近傍となる部分」とは、切削工具１の切れ刃１３の形状によって決定される。以下に、切削工具１が、シャープエッジ形状の工具、ホーニング加工が施されたホーニング形状の工具、およびネガランド加工が施されたネガランド形状の工具の場合について説明する。
【0032】
図２および図３に、シャープエッジ形状の切削工具１を示す。このようなシャープエッジ形状の切削工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち稜線Ｅ近傍となる部分」は、稜線Ｅからの距離（直線距離）Ｄが、５０μｍ以下の領域（図３において、点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、シャープエッジ形状の切削工具１における切れ刃１３とは、図３において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。
【0033】
図４および図５に、ホーニング加工が施されたホーニング形状の切削工具１を示す。図４および図５においては、切削工具１の各部の他、すくい面１１を含む仮想平面Ｒ、逃げ面１２を含む仮想平面Ｆ、仮想平面Ｒと仮想平面Ｆとが交差してなる仮想稜線ＥＥ、すくい面１１と仮想平面Ｒとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＲ、および逃げ面１２と仮想平面Ｆとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＦが示されている。なお、ホーニング形状の切削工具１において、上記の「稜線Ｅ」は、「仮想稜線ＥＥ」と読み替える。
【0034】
このようなホーニング形状の切削工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち仮想稜線ＥＥ近傍となる部分」は、仮想境界線ＥＲおよび仮想境界線ＥＦとに挟まれる領域（図５において点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、ホーニング形状の切削工具１における切れ刃１３とは、図５において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。
【0035】
図６および図７に、ネガランド加工が施されたネガランド形状の切削工具１を示す。図６および図７においても、切削工具１の各部の他、すくい面１１を含む仮想平面Ｒ、逃げ面１２を含む仮想平面Ｆ、仮想平面Ｒと仮想平面Ｆとが交差してなる仮想稜線ＥＥ、すくい面１１と仮想平面Ｒとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＲ、および逃げ面１２と仮想平面Ｆとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＦが示されている。なお、ネガランド形状の切削工具１においても、上記の「稜線Ｅ」は、「仮想稜線ＥＥ」と読み替える。
【0036】
このようなネガランド形状の切削工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち仮想稜線ＥＥ近傍となる部分」は、仮想境界線ＥＲおよび仮想境界線ＥＦとに挟まれる領域（図７において点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、ネガランド形状の切削工具１における切れ刃１３とは、図７において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。
【0037】
図８および図９に、ホーニングとネガランドとが組み合された加工が施された形状の切削工具１を示す。図８および図９においても、切削工具１の各部の他、すくい面１１を含む仮想平面Ｒ、逃げ面１２を含む仮想平面Ｆ、仮想平面Ｒと仮想平面Ｆとが交差してなる仮想稜線ＥＥ、すくい面１１と仮想平面Ｒとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＲ、および逃げ面１２と仮想平面Ｆとの乖離の境界となる仮想境界線ＥＦが示されている。なお、ネガランド形状の切削工具１においても、上記の「稜線Ｅ」は、「仮想稜線ＥＥ」と読み替える。なお、仮想平面Ｒは、すくい面１１のうち切れ刃１３に近い平面を含む面とする。
【0038】
このような形状の切削工具１において、「すくい面１１および逃げ面１２のうち仮想稜線ＥＥ近傍となる部分」は、仮想境界線ＥＲおよび仮想境界線ＥＦとに挟まれる領域（図８において点ハッチングが施される領域）と定義される。したがって、当該切削工具１における切れ刃１３とは、図８において点ハッチングが施される領域に対応する部分となる。
【0039】
図１には、旋削加工用刃先交換型切削チップとしての切削工具１が示されるが、切削工具１はこれに限られず、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、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどを例示できる。
【0040】
また、切削工具１が刃先交換型切削チップ等である場合、切削工具１は、チップブレーカを有するものも、有さないものも含まれ、また、切れ刃１３は、その形状がシャープエッジ（すくい面と逃げ面とが交差する稜）（図１～図３参照）、ホーニング（シャープエッジに対してアールを付与したもの）（図４および図５参照）加工されたもの、ネガランド（面取りをしたもの）（図６および図７参照）加工されたもの、ホーニング加工とネガランド加工とが組み合されたもの（図８および図９参照）のいずれをも含み得る。
【0041】
図２に示されるように、上記切削工具１は、基材２と、該基材２上に配置された被膜３とを備える。被膜３は、基材２の表面の一部に設けられていてもよいし、全面に設けられていてもよい。被膜３が基材２の表面の一部に配置される場合は、該基材２の表面の一部は、稜線Ｅまたは仮想稜線ＥＥからの距離（直線距離）Ｄが２００μｍ以内の領域を全て含む。本開示の効果を奏する限り、被膜３の構成が部分的に異なっ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。
【0042】
＜基材＞
図２および図３に示されるように、本実施形態の基材２は、すくい面２ａと、逃げ面２ｂとを有する。また、すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界部分が切れ刃２ｃを成す。「すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界部分」とは、上述の「すくい面１１と逃げ面１２との境界部分」と同様に、「すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界を成す稜線と、すくい面２ａおよび逃げ面２ｂのうち稜線近傍となる部分と、を併せた部分」を意味する。また「すくい面２ａと逃げ面２ｂのうち稜線近傍となる部分」とは、切削工具１の切れ刃１３の形状がシャープエッジ形状であるか、ホーニング形状であるか、ネガランド形状であるかによって、上述のように定義されることとなる。
図２および図３に示されるように、本実施形態の基材２は、すくい面２ａと、逃げ面２ｂとを有する。また、すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界部分が切れ刃２ｃを成す。「すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界部分」とは、上述の「すくい面１１と逃げ面１２との境界部分」と同様に、「すくい面２ａと逃げ面２ｂとの境界を成す稜線と、すくい面２ａおよび逃げ面２ｂのうち稜線近傍となる部分と、を併せた部分」を意味する。また「すくい面２ａと逃げ面２ｂのうち稜線近傍となる部分」とは、切削工具１の切れ刃１３の形状がシャープエッジ形状であるか、ホーニング形状であるか、ネガランド形状であるかによって、上述のように定義されることとなる。
【0043】
基材２としては、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。たとえば、超硬合金（ＷＣ基超硬合金、ＷＣ及びＣｏを含む超硬合金、更にＴｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加した超硬合金など）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど）、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体のいずれかであることが好ましい。これらの各種基材の中でも、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。これは、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、切削工具の基材として優れた特性を有するためである。
【0044】
＜被膜＞
実施形態１の被膜３は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を有する。本実施形態の被膜３は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を有する限り、他の層を含んでも良いし、含まなくても良い。他の層としては、たとえば、第１層が挙げられる。図１０に示されるように、第１層３１は、基材２とＴｉＡｌＣｅＮ層３０との間に設けられることができる。この場合、第１層３１は下地層３２に該当する。第１層３１は、被膜３の最表面に設けられることができる。この場合、第１層３１は表面層３３に該当する。被膜は、下地層３２および表面層３３の一方又は両方を含むことができる。該第１層の詳細については後述する。
実施形態１の被膜３は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を有する。本実施形態の被膜３は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を有する限り、他の層を含んでも良いし、含まなくても良い。他の層としては、たとえば、第１層が挙げられる。図１０に示されるように、第１層３１は、基材２とＴｉＡｌＣｅＮ層３０との間に設けられることができる。この場合、第１層３１は下地層３２に該当する。第１層３１は、被膜３の最表面に設けられることができる。この場合、第１層３１は表面層３３に該当する。被膜は、下地層３２および表面層３３の一方又は両方を含むことができる。該第１層の詳細については後述する。
【0045】
被膜３の積層構成は、被膜２０全体に亘って一様である必要はなく、部分的に積層構成が異なっていてもよい。
【0046】
被膜３の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。被膜の厚さが０．５μｍ未満であると、工具寿命が不十分となる傾向がある。被膜の厚さが１５μｍ超であると、加工時に被膜内に応力が発生し、剥離または破壊が生じやすくなる。被膜の厚さは、１．０μｍ以上１２．０μｍ以下がより好ましく、３．０μｍ以上７．０μｍ以下が更に好ましい。被膜の厚さの測定方法については、後述する。
【0047】
＜ＴｉＡｌＣｅＮ層＞
本実施形態のＴｉＡｌＣｅＮ層は、逃げ面１２に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、すくい面１１に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、切れ刃１３に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有する。すなわち、１層のＴｉＡｌＣｅＮ層中に、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層からなる領域と、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層からなる領域と、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層からなる領域とが存在する。
本実施形態のＴｉＡｌＣｅＮ層は、逃げ面１２に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、すくい面１１に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、切れ刃１３に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有する。すなわち、１層のＴｉＡｌＣｅＮ層中に、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層からなる領域と、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層からなる領域と、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層からなる領域とが存在する。
【0048】
≪組成≫
第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎである。ここで、ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２、ｘ３、ｙ３及びｚ３は、以下の（１）～（１１）を満たす。
（１）ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
（２）ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
（３）ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
（４）０．３００＜ｙ１≦０．７００、
（５）０．３００＜ｙ２≦０．７００、
（６）０．３００＜ｙ３≦０．７００、
（７）０＜ｚ１≦０．０９０、
（８）０＜ｚ２≦０．０９０、
（９）０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
（１０）ｚ３－ｚ１≧０．０１０、
（１１）ｚ３－ｚ２≧０．０１０
第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎである。ここで、ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２、ｘ３、ｙ３及びｚ３は、以下の（１）～（１１）を満たす。
（１）ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
（２）ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
（３）ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
（４）０．３００＜ｙ１≦０．７００、
（５）０．３００＜ｙ２≦０．７００、
（６）０．３００＜ｙ３≦０．７００、
（７）０＜ｚ１≦０．０９０、
（８）０＜ｚ２≦０．０９０、
（９）０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
（１０）ｚ３－ｚ１≧０．０１０、
（１１）ｚ３－ｚ２≧０．０１０
【0049】
上記ｙ１の下限は、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐熱性向上の観点から、０．３００超であり、０．３１０以上が好ましく、０．３２０以上が好ましく、０．３３０以上が好ましく、０．３５０以上が好ましく、０．４００以上がより好ましい。上記ｙ１の上限は、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の硬度向上の観点から、０．７００以下であり、０．６５０以下が好ましく、０．６００以下がより好ましい。上記ｙ１は、０．３００超０．７００以下であり、０．３５０以上０．６５０以下が好ましく、０．４５０以上０．６００以下が更に好ましい。
【0050】
上記ｚ１の下限は、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐摩耗性向上の観点から、０超であり、０．００１以上が好ましく、０．００５以上が好ましく、０．０１０以上がより好ましい。上記ｚ１の上限は、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐欠損性向上の観点から、０．０９０以下であり、０．０６５以下が好ましく、０．０６０以下が好ましく、０．０４０以下が好ましく、０．０２０以下がより好ましい。上記ｚ１は、０超０．０９０以下であり、０．００５以上０．０４０以下が好ましく、０．０１０以上０．０２０以下が更に好ましい。
【0051】
上記ｙ２の下限は、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐熱性向上の観点から、０．３００超であり、０．３１０以上が好ましく、０．３２０以上が好ましく、０．３３０以上が好ましく、０．３５０以上が好ましく、０．４００以上がより好ましい。上記ｙ２の上限は、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の膜硬度向上の観点から、０．７００以下であり、０．６５０以下が好ましく、０．６００以下がより好ましい。上記ｙ２は、０．３００超０．７００以下であり、０．３５０以上０．６５０以下が好ましく、０．４００以上０．６００以下が更に好ましい。
【0052】
上記ｚ２の下限は、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐摩耗性向上の観点から、０超であり、０．００１以上が好ましく、０．００５以上が好ましく、０．０１０以上がより好ましい。上記ｚ２の上限は、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐欠損性向上の観点から、０．０９０以下であり、０．０６４以下が好ましく、０．０６０以下が好ましく、０．０４０以下が好ましく、０．０２０以下がより好ましい。上記ｚ２は、０超０．０９０以下であり、０．００５以上０．０４０以下が好ましく、０．０１０以上０．０２０以下が更に好ましい。
【0053】
上記ｙ３の下限は、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐熱性向上の観点から、０．３００超であり、０．３１０以上が好ましく、０．３２０以上が好ましく、０．３３０以上が好ましく、０．３５０以上が好ましく、０．４００以上がより好ましい。上記ｙ３の上限は、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の硬度向上の観点から、０．７００以下であり、０．６５０以下が好ましく、０．６００以下がより好ましい。上記ｙ３は、０．３００超０．７００以下であり、０．３５０以上０．６５０以下が好ましく、０．４００以上０．６００以下が更に好ましい。
【0054】
上記ｚ３の下限は、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐摩耗性向上の観点から、０．０１０超であり、０．０１１以上が好ましく、０．０１５以上が好ましく、０．０２０以上がより好ましく、００２２以上がさらに好ましい。上記ｚ３の上限は、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の耐欠損性向上の観点から、０．１００以下であり、０．０９５以下が好ましく、０．０８０以下が好ましく、０．０６５以下が好ましく、０．０６０以下が好ましく、０．０５０以下が好ましく、０．０３０以下がより好ましい。上記ｚ３は、０．０１０超０．１００以下であり、０．０１５以上０．０５０以下が好ましく、０．０２０以上０．０３０以下が更に好ましい。
【0055】
ｚ３－ｚ１の下限は、ＴｉＡｌＣｅＮ層の耐摩耗性と耐欠損性とをバランス良く向上させる観点から、０．０１０以上であり、０．０１３以上が好ましく、０．０１５以上がより好ましい。ｚ３－ｚ１の上限は、ＴｉＡｌＣｅＮ層の耐剥離性向上の観点から、０．０９９以下が好ましく、０．０９０以下が好ましく、０．０５０以下がより好ましく、０．０３５以下がより好ましく、０．０３０以下が更に好ましい。ｚ３－ｚ１は、０．０１０以上０．０９０以下が好ましく、０．０１３以上０．０５０以下がより好ましく、０．０１５以上０．０３０以下が更に好ましい。
【0056】
ｚ３－ｚ２の下限は、ＴｉＡｌＣｅＮ層の耐摩耗性と耐欠損性とをバランス良く向上させる観点から、０．０１０以上であり、０．０１３以上が好ましく、０．０１５以上がより好ましい。ｚ３－ｚ２の上限は、ＴｉＡｌＣｅＮ層の耐剥離性向上の観点から、０．０９９以下が好ましく、０．０９０以下が好ましく、０．０５０以下がより好ましく、０．０３５以下がより好ましく、０．０３０以下が更に好ましい。ｚ３－ｚ２は、０．０１０以上０．０９０以下が好ましく、０．０１３以上０．０５０以下がより好ましく、０．０１５以上０．０３０以下が更に好ましい。
【0057】
上記ｘ１は、ｘ１＝１－ｙ１－ｚ１により算出することができる。上記ｘ２は、ｘ２＝１－ｙ２－ｚ２により算出することができる。上記ｘ３は、ｘ３＝１－ｙ３－ｚ３により算出することができる。
【0058】
上記ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２、ｘ３、ｙ３、及び、ｚ３は、エネルギー分散型Ｘ線分光器を備える走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ－ＥＤＳ）を用いて、ＴｉＡｌＣｅＮ層の各領域（逃げ面領域、すくい面領域、および切れ刃領域）における各組成を測定することにより求めることができる。具体的な測定方法について、以下に説明する。
【0059】
（Ａ１）切削工具１を、被膜３の厚み方向に沿う断面が露出するように切断することにより、測定試料を得る。切断の位置は、切削工具の実際の使用状況を鑑みて、以下の通り決定する。
【0060】
図１１および図１２は、切削工具の切断位置を説明するための図である。切削工具１が、コーナー部分（円弧を描く頂角の部分）の切れ刃１３によって被削材を切削すべく使用される場合には、図１１に示されるように、コーナー部分を二等分する線Ｌ１を含み、かつ、被膜３の厚み方向に沿う断面が露出するように切断する。一方、切削工具１が、ストレート部分（直線を描く部分）の切れ刃１３によって被削材を切削すべく使用される場合には、図１２に示されるように、ストレート部分の切れ刃に垂直な線Ｌ２を含み、かつ、被膜３の厚み方向に沿う断面が露出するように切断する。必要に応じて、露出する切断面を研磨処理して、切断面を平滑にする。
【0061】
（Ｂ１）上記の切断面をＳＥＭ－ＥＤＳを用いて５０００倍で観察し、逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層を含むように、被膜の厚み方向１５μｍ以上×厚み方向に垂直な方向１５μｍ以上の矩形の測定視野を３箇所設定する。測定視野の厚み方向は、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層を全て含むように設定する。該第１のＴｉＡｌＣｅＮ層が、稜線Ｅまたは仮想稜線ＥＥからの距離が１００μｍ以上２００μｍ以下である逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層となるように測定視野を設定する。
【0062】
図１３に示されるように、上記３箇所の測定視野は、各測定視野の厚み方向（図１３において矢印Ｔで示される方向）の辺同士が接して、各測視野同士が連続するように設定される。各測定視野の一部は重なっていてもよい（図１３において、重なっている部分は斜線にて示される。）。この場合は、各測定視野の厚み方向に垂直な方向（図１３において矢印Ｈで示される方向）の辺の重なる部分の長さが２μｍ以下となるように設定される。
【0063】
（Ｃ１）上記３箇所の測定視野のそれぞれにおいて、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の領域を特定する。具体的には、それぞれの測定視野についてＳＥＭ－ＥＤＳによる元素マッピングを行い、Ｔｉ、ＡｌおよびＣｅが含まれる層を特定する。該特定された層が第１のＴｉＡｌＣｅＮ層に該当する。
【0064】
（Ｄ１）上記３箇所の測定視野のそれぞれについて、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層におけるＡｌとＴｉとＣｅとの組成比を分析し、Ａｌ、ＴｉおよびＣｅの原子数の合計に対するＴｉの割合ｘ１、Ａｌの割合ｙ１、Ｃｅの割合ｚ１を算出する。３箇所の測定視野のｘ１の平均値が、本実施形態の第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎにおけるｘ１に該当する。３箇所の測定視野のｙ１の平均値が、本実施形態の第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎにおけるｙ１に該当する。３箇所の測定視野のｚ１の平均値が、本実施形態の第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎにおけるｚ１に該当する。
【0065】
すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎにおけるｘ２、ｙ２、ｚ２についても、測定視野の位置を第２のＴｉＡｌＣｅＮ層を含むように設定する以外は、上記のｘ１、ｙ１、ｚ１と同様の方法で測定される。該測定視野は、該測定視野に含まれる第２のＴｉＡｌＣｅＮ層が、稜線Ｅまたは仮想稜線ＥＥからの距離が２００μｍ以下であるすくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層となるように設定される。
【0066】
切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎにおけるｘ３、ｙ３、ｚ３についても、測定視野の位置を第３のＴｉＡｌＣｅＮ層を含むように設定する以外は、上記のｘ１、ｙ１、ｚ１と同様の方法で測定される。該測定視野は、該測定視野に含まれる第３のＴｉＡｌＣｅＮ層が、稜線Ｅまたは仮想稜線ＥＥからの距離が５０μｍ以下である切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層となるように設定される。
【0067】
上述のＳＥＭ－ＥＤＳ解析は、たとえば走査型電子顕微鏡（Ｓ－３４００Ｎ型、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて、以下の条件で測定することができる。
加速電圧 ：１５ｋＶ
プロセスタイム ：５
スペクトルレンジ：０～２０ｋｅＶ
チャンネル数 ：１Ｋ
フレーム数 ：１５０
Ｘ線取り出し角度：３０°。
加速電圧 ：１５ｋＶ
プロセスタイム ：５
スペクトルレンジ：０～２０ｋｅＶ
チャンネル数 ：１Ｋ
フレーム数 ：１５０
Ｘ線取り出し角度：３０°。
【0068】
同一の切削工具で測定する限り、測定箇所を任意に選択しても、測定結果にばらつきがないことが確認されている。
【0069】
本実施形態の第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎにおいて、Ｔｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ１に対するＮの原子数ＡＮ１の比ＡＮ１／ＡＭ１は、製造上必然的に０．８～１．２の範囲である。本実施形態の第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎにおいて、Ｔｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ２に対するＮの原子数ＡＮ２の比ＡＮ２／ＡＭ２は、製造上必然的に０．８～１．２の範囲である。本実施形態の第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎにおいて、Ｔｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ３に対するＮの原子数ＡＮ３の比ＡＮ３／ＡＭ３は、製造上必然的に０．８～１．２の範囲である。
【0070】
上記比ＡＮ１／ＡＭ１、比ＡＮ２／ＡＭ２及び比ＡＮ３／ＡＭ３は、ラザフォード後方散乱（ＲＢＳ）法により測定できる。上記比ＡＮ１／ＡＭ１、比ＡＮ２／ＡＭ２及び比ＡＮ３／ＡＭ３が前記の範囲であれば、本開示の効果が損なわれないことが確認されている。
【0071】
≪厚さ≫
本実施形態において、ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さが０．５μｍ未満であると、ＴｉＡｌＣｅＮ層による耐摩耗性および耐欠損性の向上効果が得られにくく、工具寿命が不十分となる傾向がある。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さが１５μｍ超であると、加工時にＴｉＡｌＣｅＮ層内に応力が発生し、剥離または破壊が生じやすくなる。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、１μｍ以上１２μｍ以下がより好ましく、３μｍ以上７μｍ以下が更に好ましい。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さの測定方法は以下の通りである。
本実施形態において、ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さが０．５μｍ未満であると、ＴｉＡｌＣｅＮ層による耐摩耗性および耐欠損性の向上効果が得られにくく、工具寿命が不十分となる傾向がある。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さが１５μｍ超であると、加工時にＴｉＡｌＣｅＮ層内に応力が発生し、剥離または破壊が生じやすくなる。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、１μｍ以上１２μｍ以下がより好ましく、３μｍ以上７μｍ以下が更に好ましい。ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さの測定方法は以下の通りである。
【0072】
（Ａ２）上記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成の測定方法の（Ａ１）に記載の方法と同一の方法で、切削工具を被膜の厚み方向に沿う断面が露出するように切断し、測定試料を得る。
【0073】
（Ｂ２）上記の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓ－３４００Ｎ型、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて１５００倍で観察し、ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さを、基材の表面の法線方向に沿って、すくい面および逃げ面のそれぞれにおいて任意の３箇所ずつ測定する。これらの算術平均が「ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さ」に該当する。上記ＳＥＭの測定条件は、上記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成の測定方法の（Ｄ１）に記載の測定条件と同一とする。
【0074】
同一の切削工具で測定する限り、測定箇所を任意に選択しても、測定結果にばらつきがないことが確認されている。
【0075】
本実施形態において、被膜の厚さ、および、第１層の厚さも上記と同一の手順で測定される。これらの厚さについても、同一の切削工具で測定する限り、測定箇所を任意に選択しても、測定結果にばらつきがないことが確認されている。
【0076】
≪結晶構造≫
本実施形態において、ＴｉＡｌＣｅＮ層は立方晶型結晶構造を有することが好ましい。これによると、ＴｉＡｌＣｅＮ層は、高い硬度および優れた耐摩耗性を有することができる。ここで、「ＴｉＡｌＣｅＮ層は立方晶型結晶構造を有する」とは、ＴｉＡｌＣｅＮ層のＸ線回折スペクトルを測定した場合に、立方晶型結晶構造由来のピークが観察され、立方晶型結晶構造以外の結晶構造（たとえば、ウルツ型結晶構造）由来のピークが観察されない（すなわち、検出限界以下である）ことを意味する。このようなＸ線回折スペクトルは、以下のようにして測定される。
本実施形態において、ＴｉＡｌＣｅＮ層は立方晶型結晶構造を有することが好ましい。これによると、ＴｉＡｌＣｅＮ層は、高い硬度および優れた耐摩耗性を有することができる。ここで、「ＴｉＡｌＣｅＮ層は立方晶型結晶構造を有する」とは、ＴｉＡｌＣｅＮ層のＸ線回折スペクトルを測定した場合に、立方晶型結晶構造由来のピークが観察され、立方晶型結晶構造以外の結晶構造（たとえば、ウルツ型結晶構造）由来のピークが観察されない（すなわち、検出限界以下である）ことを意味する。このようなＸ線回折スペクトルは、以下のようにして測定される。
【0077】
工具の逃げ面の平坦な任意の一部分を切り出して、これをホルダーに固定し、サンプルを準備し、必要に応じて研磨処理することにより、測定対象とする表面を平滑にする。なお、ＴｉＡｌＣｅＮ層上に他の層が形成されている場合には、その層を研磨等により除去した上で、ＴｉＡｌＣｅＮ層の表面を平滑にする。次に、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いてＴｉＡｌＣｅＮ層のＸ線回折を行い、Ｘ線回折スペクトルを得る。
【0078】
上述のＸ線回折は、たとえば、Ｘ線回折装置（ＳｍａｒｔＬａｂ（登録商標）、リガク株式会社製）を用いて、以下の条件で測定することができる。
回折法 ：θ－２θ法
Ｘ線源 ：Ｃｕ－Ｋα線（１．５４１８６２Å）
検出器 ：Ｄ／Ｔｅｘ Ｕｌｔｒａ２５０
管電圧 ：４５ｋＶ
管電流 ：２００ｍＡ
スキャンスピード：２０°／分
スキャン範囲 ：１５～８５°
スリット ：２．０ｍｍ。
回折法 ：θ－２θ法
Ｘ線源 ：Ｃｕ－Ｋα線（１．５４１８６２Å）
検出器 ：Ｄ／Ｔｅｘ Ｕｌｔｒａ２５０
管電圧 ：４５ｋＶ
管電流 ：２００ｍＡ
スキャンスピード：２０°／分
スキャン範囲 ：１５～８５°
スリット ：２．０ｍｍ。
【0079】
≪第１層≫
本実施形態の被膜３は、さらに第１層を含み、該第１層は、周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、該第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなることが好ましい。周期表の第４族元素には、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）が含まれる。周期表の第５族元素には、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）が含まれる。周期表の第６族元素には、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）が含まれる。
本実施形態の被膜３は、さらに第１層を含み、該第１層は、周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、該第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなることが好ましい。周期表の第４族元素には、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびハフニウム（Ｈｆ）が含まれる。周期表の第５族元素には、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）およびタンタル（Ｔａ）が含まれる。周期表の第６族元素には、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）およびタングステン（Ｗ）が含まれる。
【0080】
上記第１群は、チタン、クロム、アルミニウムおよび珪素からなることが好ましい。すなわち、第１層は、チタン、クロム、アルミニウムおよび珪素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、チタン、クロム、アルミニウムおよび珪素からなる群より選ばれる少なくとも１種と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなることが好ましい。これによると、工具寿命が更に向上する。
【0081】
上記第１化合物としては、例えば、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＡｌＳｉＣＮ、ＴｉＡｌＳｉＯＮ、ＴｉＡｌＳｉＮ、ＴｉＣｒＳｉＮ、ＴｉＡｌＣｒＳｉＮ、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＣｒＯ、ＡｌＣｒＳｉＮ、ＴｉＺｒＮ、ＴｉＡｌＭｏＮ、ＴｉＡｌＮｂＮ、ＴｉＳｉＮ、ＡｌＣｒＴａＮ、ＡｌＴｉＶＮ、ＴｉＢ２、ＴｉＣｒＨｆＮ、ＣｒＳｉＷＮ、ＴｉＡｌＣＮ、ＴｉＳｉＣＮ、ＡｌＺｒＯＮ、ＡｌＣｒＣＮ、ＡｌＨｆＮ、ＣｒＳｉＢＯＮ、ＣｒＡｌＢＮ、ＴｉＡｌＷＮ、ＡｌＣｒＭｏＣＮ、ＴｉＡｌＢＮ、ＴｉＡｌＣｒＳｉＢＣＮＯ、ＺｒＮ、ＺｒＢ２、ＺｒＣＮ、ＣｒＳｉＢＮ、ＡｌＣｒＢＮが挙げられる。
【0082】
上記第１層は、基材とＴｉＡｌＣｅＮ層との間に設けられることができる。この場合、第１層は下地層に該当する。下地層は、基材と被膜との密着性を向上させることができ、被膜の耐摩耗性も向上する。第１層が下地層の場合、第１層はＴｉＡｌＮ、ＴｉＮまたはＡｌＣｒＮからなることが好ましい。この場合、第１層の厚さは、０．２μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。
【0083】
上記第１層は、被膜の最表面に設けられることができる。この場合、第１層は表面層に該当する。表面層は、被膜の耐熱亀裂性及び耐摩耗性を向上させることができる。第１層が表面層の場合、第１層は、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＢＮ、ＴｉＡｌＳｉＮまたはＴｉＮからなることが好ましい。この場合、第１層の厚さは、０．２μｍ以上１０μｍ以下が好ましく、１μｍ以上５μｍ以下がより好ましい。
【0084】
［実施形態２：切削工具（２）］
本開示の一実施形態（以下、「実施形態２」とも記す。）の切削工具は、ＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層とが交互に積層された多層構造を含むこと以外は、実施形態１と同一の構成とすることができる。従って、以下では、多層構造について説明する。
本開示の一実施形態（以下、「実施形態２」とも記す。）の切削工具は、ＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層とが交互に積層された多層構造を含むこと以外は、実施形態１と同一の構成とすることができる。従って、以下では、多層構造について説明する。
【0085】
≪多層構造≫
図１４に示されるように、本実施形態の被膜３は、ＴｉＡｌＣｅＮ層３０と第１層３１とが交互に積層された多層構造を含むことが好ましい。これによると、ＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層との界面付近で、切削工具の使用時に生じる被膜の表面からの亀裂の進展を抑制することができる。よって、切削工具の工具寿命が向上する。
図１４に示されるように、本実施形態の被膜３は、ＴｉＡｌＣｅＮ層３０と第１層３１とが交互に積層された多層構造を含むことが好ましい。これによると、ＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層との界面付近で、切削工具の使用時に生じる被膜の表面からの亀裂の進展を抑制することができる。よって、切削工具の工具寿命が向上する。
【0086】
上記多層構造は、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層とが交互に積層された第１の多層構造と、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層とが交互に積層された第２の多層構造と、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層とが交互に積層された第２の多層構造と、を含むことができる。第１の多層構造は逃げ面に位置し、第２の多層構造はすくい面に位置し、第３の多層構造は切れ刃に位置する。
【0087】
ＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層との積層数は、ＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層とをそれぞれ一層以上含む限り、特に限定されない。積層数とは、多層構造に含まれるＴｉＡｌＣｅＮ層および第１層との合計数を示す。積層数は、１０以上５０００以下が好ましく、２００以上５０００以下が好ましく、４００以上２０００以下がより好ましく、５００以上１０００以下が更に好ましい。多層構造において、最も基材に近い層は、ＴｉＡｌＣｅＮ層であってもよいし、第１層であってもよい。また多層構造において、最も基材から離れている層は、ＴｉＡｌＣｅＮ層であってもよいし、第１層であってもよい。ここで、ＴｉＡｌＣｅＮ層とは、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層または第３のＴｉＡｌＣｅＮ層を意味する。
【0088】
上記多層構造の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下が好ましく、１μｍ以上１２μｍ以下がより好ましい。多層構造の厚さは、実施形態１に記載のＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さの測定方法において、測定対象を多層構造とすることにより測定される。
【0089】
同一の切削工具で測定する限り、測定箇所を任意に選択しても、測定結果にばらつきがないことが確認されている。
【0090】
上記多層構造において、ＴｉＡｌＣｅＮ層及び第１層は、それぞれ厚さが２ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましい。このような薄層が交互に繰り返されることにより、亀裂の進展を抑制でき、層間剥離も抑制される。ＴｉＡｌＣｅＮ層及び第１層のそれぞれ厚さが２ｎｍ未満になると、亀裂進展の抑制効果が低減する可能性がある。またＴｉＡｌＣｅＮ層及び第１層のそれぞれ厚さが５０ｎｍを超えると、層間剥離の抑制効果が低減する可能性がある。
【0091】
上記多層構造において、ＴｉＡｌＣｅＮ層及び第１層は、それぞれの厚さが２ｎｍ以上５０ｎｍ以下が好ましく、４ｎｍ以上４０ｎｍ以下がより好ましく、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下が更に好ましい。
【0092】
上記多層構造におけるＴｉＡｌＣｅＮ層及び第１層のそれぞれの厚さの測定方法は以下の通りである。
【0093】
（Ａ３）上記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成の測定方法の（Ａ１）に記載の方法と同一の方法で、切削工具を被膜の厚み方向に沿う断面が露出するように切断し、測定試料を得る。
【0094】
（Ｂ３）上記の断面を走査型電子顕微鏡（Ｓ－３４００Ｎ型、日立ハイテクノロジーズ社製）を用いて約１００万倍で観察する。１つのＴｉＡｌＣｅＮ層において、３箇所の厚さを測定する。該３箇所の厚さの算術平均値を算出し、該算術平均値を該ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さとする。１つの第１層において、３箇所の厚さを測定する。該３箇所の厚さの算術平均値を算出し、該算術平均値を該第１層の厚さとする。
【0095】
３つの異なるＴｉＡｌＣｅＮ層のそれぞれについて、上記の手順でＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さを測定する。３つのＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さの算術平均値を求める。該算術平均値を、多層構造におけるＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さとする。３つの異なる第１層のそれぞれについて、上記の手順で第１層の厚さを測定する。３つの第１層の厚さの算術平均値を求める。該算術平均値を、多層構造における第１層の厚さとする。
【0096】
同一の切削工具で測定する限り、測定箇所を任意に選択しても、測定結果にばらつきがないことが確認されている。
【0097】
多層構造におけるＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、以下の手順で測定される。実施形態１に記載のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成（ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２、ｘ３、ｙ３、ｚ３）の測定方法の手順（Ａ１）～（Ｄ１）と同一の方法で３箇所の測定視野を設定する。
【0098】
各測定視野において、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層および第３のＴｉＡｌＣｅＮ層をそれぞれ５層ずつ任意に選択して測定し、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層および第３のＴｉＡｌＣｅＮ層のそれぞれについて５層の平均組成を求める。
【0099】
５層の第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の平均組成を、該測定視野における第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成とする。３箇所の測定視野の第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の平均組成を、本実施形態の多層構造における第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成とする。
【0100】
５層の第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の平均組成を、該測定視野における第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成とする。３箇所の測定視野の第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の平均組成を、本実施形態の多層構造における第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成とする。
【0101】
５層の第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の平均組成を、該測定視野における第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成とする。３箇所の測定視野の第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の平均組成を、本実施形態の多層構造における第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成とする。
【0102】
同一の切削工具で測定する限り、測定箇所を任意に選択しても、測定結果にばらつきがないことが確認されている。
【0103】
［実施形態３：切削工具の製造方法］
実施形態３では、実施形態１または実施形態２の切削工具の製造方法について説明する。該製造方法は、基材を準備する工程と、該基材上に被膜を形成する工程とを含むことができる。各工程の詳細について、以下に説明する。
実施形態３では、実施形態１または実施形態２の切削工具の製造方法について説明する。該製造方法は、基材を準備する工程と、該基材上に被膜を形成する工程とを含むことができる。各工程の詳細について、以下に説明する。
【0104】
≪基材を準備する工程≫
基材を準備する工程では、基材２が準備される。基材２は、実施形態１に記載の基材を用いることができる。
基材を準備する工程では、基材２が準備される。基材２は、実施形態１に記載の基材を用いることができる。
【0105】
例えば、基材として超硬合金を用いる場合は、市販の基材を用いてもよく、一般的な粉末冶金法で製造してもよい。一般的な粉末冶金法で製造する場合、例えば、ボールミル等によってＷＣ粉末とＣｏ粉末等とを混合して混合粉末を得る。該混合粉末を乾燥した後、所定の形状に成形して成形体を得る。さらに該成形体を焼結することにより、ＷＣ－Ｃｏ系超硬合金（焼結体）を得る。次いで該焼結体に対して、ホーニング処理等の所定の刃先加工を施すことにより、ＷＣ－Ｃｏ系超硬合金からなる基材を製造することができる。上記以外の基材であっても、この種の基材として従来公知のものであればいずれも準備可能である。
【0106】
≪被膜を形成する工程≫
被膜を形成する工程では、基材２上に被膜３を形成する。本実施形態では、物理蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＶＤ）法により、被膜３を形成することができる。ＰＶＤ法の具体例としては、アークイオンプレーティング（Ａｒｃ Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ；ＡＩＰ）法、バランスドマグネトロンスパッタリング（Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ＢＭＳ）法、およびアンバランスドマグネトロンスパッタリング（Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ＵＢＭＳ）法等が挙げられる。本実施形態では、アークイオンプレーティングを用いることが好ましい。
被膜を形成する工程では、基材２上に被膜３を形成する。本実施形態では、物理蒸着（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＰＶＤ）法により、被膜３を形成することができる。ＰＶＤ法の具体例としては、アークイオンプレーティング（Ａｒｃ Ｉｏｎ Ｐｌａｔｉｎｇ；ＡＩＰ）法、バランスドマグネトロンスパッタリング（Ｂａｌａｎｃｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ＢＭＳ）法、およびアンバランスドマグネトロンスパッタリング（Ｕｎｂａｌａｎｃｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ；ＵＢＭＳ）法等が挙げられる。本実施形態では、アークイオンプレーティングを用いることが好ましい。
【0107】
ＡＩＰ法では、ターゲット材を陰極（カソード）としてアーク放電を生起する。これにより、ターゲット材を蒸発、イオン化させる。そして負のバイアス電圧が印加された基材２の表面にイオンを堆積させる。ＡＩＰ法は、ターゲット材のイオン化率において優れている。具体的な成膜方法は、以下の通りである。
【0108】
成膜装置のチャンバ内に、ターゲット材および基材を設置する。基材は、回転可能な基材ホルダに保持される。形成しようとする被膜の組成に応じて、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｅ等の粒径をそれぞれ変化させた合金製ターゲットや、組成の異なる複数のターゲットを用いることができる。なお、反応ガス圧および／または基材ホルダの回転速度を調整することによっても、被膜の組成を変化させることができる。
【0109】
続いて、Ａｒイオンによるイオンボンバードメント処理により、基材２の表面を洗浄する。イオンボンバードメント処理の条件は、従来公知の条件を用いることができる。
【0110】
被膜が下地層としての第１層を含む場合は、基材２の表面に第１層を形成する。例えば、基材２の表面に、ＴｉＡｌＮ層、ＴｉＮ層またはＡｌＣｒＮ層を形成する。該第１層の形成方法は、従来公知の方法を用いることができる。
【0111】
次に、基材上または下地層上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成する。ＴｉＡｌＣｅＮ層の形成条件としては、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加する方法（以下、「方法Ａ」とも記す。）、および、成膜中に窒素ガスに加えて、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの希ガスを導入する方法（以下、「方法Ｂ」とも記す。）、を用いることができる。
【0112】
方法Ａでは、チャンバ内に窒素ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させる。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させる。方法Ａにより、切れ刃上に形成される第３のＴｉＡｌＣｅＮ層のＣｅ含有率（原子％）は、逃げ面上に形成される第１のＴｉＡｌＣｅＮ層およびすくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層中のＣｅ含有率（原子％）よりも大きくなることは、本発明者らが新たに見出した。この理由は、以下の通りと推察される。
【0113】
アークをパルスで印加すると、イオンに高いエネルギーが与えられて、基材２に向かって飛んでいくイオンの量が増加する。この時、Ｃｅは重い元素であるため、エネルギーが強く、Ｃｅイオンが基材２へ到達した際に、基材２表面に存在する他の元素（Ａｌ、Ｔｉなど）を弾き飛ばす。一般的に、基材に一定のバイアス電圧をかけると、切れ刃に電子が集中する。このため、Ｃｅイオンは切れ刃において、すでに存在するＡｌやＴｉを弾き飛ばし、切れ刃にＣｅが残存しやすくなることで、切れ刃のＴｉＡｌＣｅＮ層では、Ｃｅ含有率（原子％）が増加する。よって、切れ刃上に形成される第３のＴｉＡｌＣｅＮ層のＣｅ含有率（原子％）は、逃げ面上に形成される第１のＴｉＡｌＣｅＮ層およびすくい面上に形成される第２のＴｉＡｌＣｅＮ層中のＣｅ含有率（原子％）よりも大きくなる。
【0114】
方法ＡにおけるＴｉＡｌＣｅＮ層の形成条件は以下とすることができる。
基材温度 ：４５０～６００℃
バイアス電圧：－３０～－３００Ｖ
アーク電流 ：１００～２００Ａ
パルスアーク周波数：０．２～１．０ｋＨｚ
反応ガス圧 ：３～６Ｐａ
窒素ガス流量：５００～２０００ｓｃｃｍ
基材温度 ：４５０～６００℃
バイアス電圧：－３０～－３００Ｖ
アーク電流 ：１００～２００Ａ
パルスアーク周波数：０．２～１．０ｋＨｚ
反応ガス圧 ：３～６Ｐａ
窒素ガス流量：５００～２０００ｓｃｃｍ
【0115】
従来のＴｉＡｌＣｅＮ層の成膜では、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加していた。これによると、Ｃｅのエネルギーは大きいものの、重いために基材への到達量が少なく、Ａｌ及びＴｉを弾き飛ばす効果が小さい。よって、ＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、逃げ面、すくい面および切れ刃においてほぼ同一であり、上記ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、ｚ３－ｚ２≧０．０１０の関係を満たすことができない。なお、従来、パルスアークは、ドロップレットを改善する方法として使われており、被膜の組成を制御するためにパルスアークを用いることは、当業者が想到しない方法であった。
【0116】
方法Ｂでは、チャンバ内に窒素ガスおよびアルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）などの希ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させる。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させる。方法Ｂにより、切れ刃上に形成される第３のＴｉＡｌＣｅＮ層のＣｅ含有率（原子％）は、逃げ面上に形成される第１のＴｉＡｌＣｅＮ層およびすくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層中のＣｅ含有率（原子％）よりも大きくなることは、本発明者らが新たに見出した。この理由は、以下の通りと推察される。
【0117】
チャンバ内に希ガスを導入すると、基材上で、成膜と同時にスパッタリングが生じ、被膜の原料が弾き飛ばされる。一般的に、基材に一定のバイアス電圧をかけると、切れ刃に電子が集中する。スパッタリングを行う希ガスのイオンは、該切れ刃の電子に集中するため、切れ刃でよりスパッタリングが生じる。Ｃｅが弾き飛ばされる割合（スパッタリング率）は、ＡｌおよびＴｉが弾き飛ばされる割合よりも小さい。よって、切れ刃上の第３のＴｉＡｌＣｅＮ層のＣｅ含有率（原子％）は、逃げ面上の第１のＴｉＡｌＣｅＮ層およびすくい面上の第２のＴｉＡｌＣｅＮ層中のＣｅ含有率（原子％）よりも大きくなる。
【0118】
方法ＢにおけるＴｉＡｌＣｅＮ層の形成条件は以下とすることができる。
基材温度：４５０～６００℃
バイアス電圧：－５０～－５００Ｖ
アーク電流（一定）：８０～２２０Ａ
反応ガス圧：３～６Ｐａ
窒素ガス流量：５００～２０００ｓｃｃｍ
希ガス流量：２０～５００ｓｃｃｍ
基材温度：４５０～６００℃
バイアス電圧：－５０～－５００Ｖ
アーク電流（一定）：８０～２２０Ａ
反応ガス圧：３～６Ｐａ
窒素ガス流量：５００～２０００ｓｃｃｍ
希ガス流量：２０～５００ｓｃｃｍ
【0119】
従来のＴｉＡｌＣｅＮ層の成膜では、窒素ガスを導入し、希ガスは導入しなかった。これによると、スパッタイオンが存在せずスパッタリングが生じないため、ＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、逃げ面、すくい面および切れ刃においてほぼ同一であり、上記ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、ｚ３－ｚ２≧０．０１０の関係を満たすことができない。なお、従来、希ガスを導入すると、成膜レートが小さくなるという不都合が生じると考えられていたため、希ガスを導入することは、当業者が採用しない方法であった。
【0120】
ＴｉＡｌＣｅＮ層と第１層とが交互に積層された多層構造は、ＴｉＡｌＣｅＮ層成膜用のターゲットと、第１層成膜用のターゲットとをチャンバ内に設置し、回転ホルダの回転周期を、例えば２～５ｒｐｍとすることにより形成することができる。
【0121】
次に、被膜が表面層としての第１層を含む場合は、ＴｉＡｌＣｅＮ層の表面に第１層を形成する。例えば、ＴｉＡｌＣｅＮ層の表面に、ＴｉＣＮ層、ＴｉＡｌＢＮ層、ＴｉＡｌＳｉＮ層またはＴｉＮ層を形成する。該第１層の形成方法は、従来公知の方法を用いることができる。
【0122】
以上より、基材２と、該基材２上に設けられた被膜３とを備える切削工具１を製造することができる。
【0123】
［付記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、
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具。
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、
前記切削工具は、
すくい面、
前記すくい面に連なる逃げ面、および、
前記すくい面と前記逃げ面との境界部分からなる切れ刃を含み、
前記被膜は、ＴｉＡｌＣｅＮ層を含み、
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層は、
前記逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層と、
前記切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層と、を有し、
前記第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎであり、
前記第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎであり、
前記第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成は、Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎであり、
ここで、
ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、
ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、
ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１、
０．３００＜ｙ１≦０．７００、
０．３００＜ｙ２≦０．７００、
０．３００＜ｙ３≦０．７００、
０＜ｚ１≦０．０９０、
０＜ｚ２≦０．０９０、
０．０１０＜ｚ３≦０．１００、
ｚ３－ｚ１≧０．０１０、および、
ｚ３－ｚ２≧０．０１０である、切削工具。
【0124】
［付記２］
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、付記１に記載の切削工具。
前記ＴｉＡｌＣｅＮ層の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、付記１に記載の切削工具。
【0125】
［付記３］
前記被膜は、さらに第１層を含み、
前記第１層は、
周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、
前記第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなる、付記１または付記２に記載の切削工具。
前記被膜は、さらに第１層を含み、
前記第１層は、
周期表の第４族元素、第５族元素、第６族元素、アルミニウムおよび珪素からなる第１群より選ばれる少なくとも１種の元素からなる、または、
前記第１群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素、酸素および硼素からなる第２群より選ばれる少なくとも１種の元素と、からなる第１化合物からなる、付記１または付記２に記載の切削工具。
【0126】
［付記４］
前記第１群は、チタン、クロム、アルミニウムおよび珪素からなる、付記３に記載の切削工具。
前記第１群は、チタン、クロム、アルミニウムおよび珪素からなる、付記３に記載の切削工具。
【0127】
［付記５］
前記被膜の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、付記１から付記４のいずれか１項に記載の切削工具。
前記被膜の厚さは、０．５μｍ以上１５μｍ以下である、付記１から付記４のいずれか１項に記載の切削工具。
【0128】
［付記６］
前記被膜は、前記ＴｉＡｌＣｅＮ層と前記第１層とが交互に積層された多層構造を含む、付記３または付記４に記載の切削工具。
前記被膜は、前記ＴｉＡｌＣｅＮ層と前記第１層とが交互に積層された多層構造を含む、付記３または付記４に記載の切削工具。
【実施例0129】
本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。
【0130】
［実施例１］
＜切削工具の作製＞
以下のようにして、切削工具を作製し、工具寿命を評価した。
≪基材を準備する工程≫
基材として、立方晶窒化硼素焼結体製の旋削用切削チップ（型番：ＤＮＧＡ１５０４０８（住友電工ハードメタル社製））を準備した。基材をアークイオンプレーティング装置の基材ホルダに設置した。
＜切削工具の作製＞
以下のようにして、切削工具を作製し、工具寿命を評価した。
≪基材を準備する工程≫
基材として、立方晶窒化硼素焼結体製の旋削用切削チップ（型番：ＤＮＧＡ１５０４０８（住友電工ハードメタル社製））を準備した。基材をアークイオンプレーティング装置の基材ホルダに設置した。
【0131】
≪被膜を形成する工程≫
ターゲット材として、表１の「ターゲット材組成」の「ＴｉＡｌＣｅＮ層」および「第１層」欄に記載の組成を有する焼結合金を準備した。例えば、試料１１では、ＴｉＡｌＣｅＮ層形成用のターゲット材（以下、「ＴｉＡｌＣｅＮ層用ターゲット」とも記す。）として、原子数の比が「Ｔｉ：Ａｌ：Ｃｅ＝０．５５：０．３５：０．１０」である焼結合金、および、第１層形成用のターゲット材（以下、「第１層用ターゲット」とも記す。）として、原子数の比が「Ｔｉ：Ａｌ：Ｂ＝０．５０：０．４５：０．０５」である焼結合金を準備した。
ターゲット材として、表１の「ターゲット材組成」の「ＴｉＡｌＣｅＮ層」および「第１層」欄に記載の組成を有する焼結合金を準備した。例えば、試料１１では、ＴｉＡｌＣｅＮ層形成用のターゲット材（以下、「ＴｉＡｌＣｅＮ層用ターゲット」とも記す。）として、原子数の比が「Ｔｉ：Ａｌ：Ｃｅ＝０．５５：０．３５：０．１０」である焼結合金、および、第１層形成用のターゲット材（以下、「第１層用ターゲット」とも記す。）として、原子数の比が「Ｔｉ：Ａｌ：Ｂ＝０．５０：０．４５：０．０５」である焼結合金を準備した。
【0132】
上記ターゲット材をアークイオンプレーティング装置のアーク式蒸発源に設置した。２種類のターゲット材を用いる場合は、それぞれ異なるアーク式蒸発源に設置した。次に、該装置のチャンバ内を０．５Ｐａ以下の真空にして基材温度を４５０℃に加熱した後、Ａｒガスをチャンバ内に導入して２．５ＰａのＡｒ雰囲気とした。この状態で基材に－８００Ｖのバイアス電圧を印加してＡｒガスによるイオンボンバードメント処理を行い、基材の表面を洗浄した。
【0133】
（試料１～試料６、試料１４、試料１５、試料１７、試料１８、試料２０、試料２２、試料２３、試料１－２、試料１－６、試料１－７）
チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成し、切削工具を得た。成膜時のバイアス電圧、アーク電流およびパルスアークの周波数は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。例えば、試料１では、バイアス電圧－３０Ｖ、アーク電流１３０Ａ、パルスアークの周波数は０．５ｋＨｚである。成膜時の基材温度は５００℃、窒素ガス流量は９００ｓｃｃｍとした。
チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成し、切削工具を得た。成膜時のバイアス電圧、アーク電流およびパルスアークの周波数は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。例えば、試料１では、バイアス電圧－３０Ｖ、アーク電流１３０Ａ、パルスアークの周波数は０．５ｋＨｚである。成膜時の基材温度は５００℃、窒素ガス流量は９００ｓｃｃｍとした。
【0134】
（試料７～試料９、試料１６、試料２１）
チャンバ内に窒素ガスおよび表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」の「方法Ｂ」に記載の種類の希ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させて切削工具を得た。成膜時のチャンバ内圧力（反応ガス圧）は、４Ｐａとした。成膜時の基材温度は５５０℃、窒素ガス流量は１０００ｓｃｃｍ、成膜時のバイアス電圧、アーク電流および希ガスの流量は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。
チャンバ内に窒素ガスおよび表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」の「方法Ｂ」に記載の種類の希ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させて切削工具を得た。成膜時のチャンバ内圧力（反応ガス圧）は、４Ｐａとした。成膜時の基材温度は５５０℃、窒素ガス流量は１０００ｓｃｃｍ、成膜時のバイアス電圧、アーク電流および希ガスの流量は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。
【0135】
（試料１０）
チャンバ内に窒素ガスおよび表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」の「方法Ｂ」に記載の種類の希ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させた。成膜時のチャンバ内圧力（反応ガス圧）は、３Ｐａとした。成膜時の基材温度は４５０℃、窒素ガス流量は６００ｓｃｃｍ、成膜時のバイアス電圧、アーク電流および希ガス流量は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりとした。
チャンバ内に窒素ガスおよび表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」の「方法Ｂ」に記載の種類の希ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させた。成膜時のチャンバ内圧力（反応ガス圧）は、３Ｐａとした。成膜時の基材温度は４５０℃、窒素ガス流量は６００ｓｃｃｍ、成膜時のバイアス電圧、アーク電流および希ガス流量は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりとした。
【0136】
次に、第１層用ターゲットを用いて、ガス導入口から窒素ガスおよびメタンガスを導入し、基材ホルダを回転させながら、ＴｉＡｌＣｅＮ層上に表面層としての第１層（ＴｉＣＮ層）を形成し、切削工具を得た。
【0137】
（試料１１、試料１－５）
チャンバ内に窒素ガスおよび表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」の「方法Ｂ」に記載の種類の希ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させた。成膜時の希ガスの流量は、表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示される通りである。成膜時のチャンバ内圧力（反応ガス圧）は、３．５Ｐａとした。成膜時の基材温度は６００℃、窒素ガス流量は８００ｓｃｃｍ、バイアス電圧、アーク電流および希ガス流量は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりとした。
チャンバ内に窒素ガスおよび表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」の「方法Ｂ」に記載の種類の希ガスを導入し、基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成させた。成膜時の希ガスの流量は、表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示される通りである。成膜時のチャンバ内圧力（反応ガス圧）は、３．５Ｐａとした。成膜時の基材温度は６００℃、窒素ガス流量は８００ｓｃｃｍ、バイアス電圧、アーク電流および希ガス流量は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりとした。
【0138】
次に、第１層用ターゲットを用いて、ガス導入口から窒素ガスを導入し、基材ホルダを回転させながら、ＴｉＡｌＣｅＮ層上に表面層としての第１層（ＴｉＡｌＢＮ層）を形成し、切削工具を得た。
【0139】
（試料１３）
ＴｉＡｌＣｅＮ層用ターゲットと、ＡｌＣｒＮ層用ターゲットをチャンバ内で隣り合う位置に配置する。チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材ホルダを５ｒｐｍで回転させながら、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層とＡｌＣｒＮ層とを交互に形成し、多層構造からなる被膜を形成し、切削工具を得た。成膜時のバイアス電圧、アーク電流およびパルスアークの周波数は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。成膜時の基材温度は５５０℃、窒素ガス流量は９００ｓｃｃｍとした。
ＴｉＡｌＣｅＮ層用ターゲットと、ＡｌＣｒＮ層用ターゲットをチャンバ内で隣り合う位置に配置する。チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材ホルダを５ｒｐｍで回転させながら、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層とＡｌＣｒＮ層とを交互に形成し、多層構造からなる被膜を形成し、切削工具を得た。成膜時のバイアス電圧、アーク電流およびパルスアークの周波数は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。成膜時の基材温度は５５０℃、窒素ガス流量は９００ｓｃｃｍとした。
【0140】
（試料１２）
チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成し、切削工具を得た。成膜時のバイアス電圧、アーク電流およびパルスアークの周波数は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。成膜時の基材温度は６００℃、窒素ガス流量は７００ｓｃｃｍとした。
チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極にアークをパルスで印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成し、切削工具を得た。成膜時のバイアス電圧、アーク電流およびパルスアークの周波数は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりである。成膜時の基材温度は６００℃、窒素ガス流量は７００ｓｃｃｍとした。
【0141】
次に、第１層用ターゲットを用いて、ガス導入口から窒素ガスを導入し、基材ホルダを回転させながら、ＴｉＡｌＣｅＮ層上に表面層としての第１層（ＴｉＡｌＳｉＮ層）を形成し、切削工具を得た。
【0142】
（試料１９）
窒素ガスをチャンバ内に導入して３．５Ｐａの雰囲気とした。この状態で、アーク電流で第１層用ターゲット表面で放電させ、基材側にバイアス電圧を印加し、基材ホルダを回転させながら、基材の表面に下地層としての第１層（ＴｉＮ層）を形成した。
窒素ガスをチャンバ内に導入して３．５Ｐａの雰囲気とした。この状態で、アーク電流で第１層用ターゲット表面で放電させ、基材側にバイアス電圧を印加し、基材ホルダを回転させながら、基材の表面に下地層としての第１層（ＴｉＮ層）を形成した。
【0143】
次に、試料１と同一の形成条件（反応雰囲気、基材温度、バイアス電圧、アーク電流、パルスアーク周波数、窒素ガス流量）で基材上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成し、切削工具を得た。
【0144】
（試料１－１、試料１－３、試料１－８、試料１－９）
チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成し、切削工具を得た。成膜時の基材温度は５５０℃、窒素ガス流量は１０００ｓｃｃｍ、バイアス電圧、アーク電流は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりとした。
チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材２を保持する基材ホルダを回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層を形成し、切削工具を得た。成膜時の基材温度は５５０℃、窒素ガス流量は１０００ｓｃｃｍ、バイアス電圧、アーク電流は表１の「ＴｉＡｌＣｅＮ層形成条件」に示されるとおりとした。
【0145】
（試料１－４）
ＴｉＡｌＣｅＮ層用ターゲットと、ＡｌＣｒＮ層用ターゲットをチャンバ内で隣り合う位置に配置する。チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材ホルダを５ｒｐｍで回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層とＡｌＣｒＮ層とを交互に形成し、多層構造からなる被膜を形成し、切削工具を得た。成膜時の基材温度は４５０℃、バイアス電圧は－１００Ｖ、アーク電流は１２０Ａ、窒素ガス流量は１０００ｓｃｃｍとした。
ＴｉＡｌＣｅＮ層用ターゲットと、ＡｌＣｒＮ層用ターゲットをチャンバ内で隣り合う位置に配置する。チャンバ内に窒素ガスを導入して３．５Ｐａの反応雰囲気とした。基材ホルダを５ｒｐｍで回転させながら、ターゲット材からなる陰極に一定アークを印加して、アーク放電を生起し、ターゲット材を蒸発、イオン化させた。そして負の一定のバイアス電圧が印加された基材２上にＴｉＡｌＣｅＮ層とＡｌＣｒＮ層とを交互に形成し、多層構造からなる被膜を形成し、切削工具を得た。成膜時の基材温度は４５０℃、バイアス電圧は－１００Ｖ、アーク電流は１２０Ａ、窒素ガス流量は１０００ｓｃｃｍとした。
【0146】
【表1】
【0147】
＜評価＞
≪被膜の構成≫
得られた各試料の切削工具のＴｉＡｌＣｅＮ層について、逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎ、すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎ、および、切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎを測定した。具体的な測定方法は、実施形態１および実施形態２に示される通りである。結果を表２および表３の「第１のＴｉＡｌＣｅＮ層」の「ｙ１」、「ｚ１」欄、「第２のＴｉＡｌＣｅＮ層」の「ｙ２」、「ｚ２」欄および「第３のＴｉＡｌＣｅＮ層」の「ｙ３」、「ｚ３」欄に示す。さらに、「ｚ３－ｚ１」および「ｚ３－ｚ２」の値も表２および表３に示す。全ての試料において、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１であることが確認された。また、全ての試料において、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１ＮにおけるＴｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ１に対するＮの原子数ＡＮ１の比ＡＮ１／ＡＭ１、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２ＮにおけるＴｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ２に対するＮの原子数ＡＮ２の比ＡＮ２／ＡＭ２、及び、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３ＮにおけるＴｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ３に対するＮの原子数ＡＮ３の比ＡＮ３／ＡＭ３は、０．８～１．２の範囲であることが確認された。
≪被膜の構成≫
得られた各試料の切削工具のＴｉＡｌＣｅＮ層について、逃げ面に位置する第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１Ｎ、すくい面に位置する第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２Ｎ、および、切れ刃に位置する第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３Ｎを測定した。具体的な測定方法は、実施形態１および実施形態２に示される通りである。結果を表２および表３の「第１のＴｉＡｌＣｅＮ層」の「ｙ１」、「ｚ１」欄、「第２のＴｉＡｌＣｅＮ層」の「ｙ２」、「ｚ２」欄および「第３のＴｉＡｌＣｅＮ層」の「ｙ３」、「ｚ３」欄に示す。さらに、「ｚ３－ｚ１」および「ｚ３－ｚ２」の値も表２および表３に示す。全ての試料において、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１、ｘ３＋ｙ３＋ｚ３＝１であることが確認された。また、全ての試料において、第１のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ１Ａｌｙ１Ｃｅｚ１ＮにおけるＴｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ１に対するＮの原子数ＡＮ１の比ＡＮ１／ＡＭ１、第２のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ２Ａｌｙ２Ｃｅｚ２ＮにおけるＴｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ２に対するＮの原子数ＡＮ２の比ＡＮ２／ＡＭ２、及び、第３のＴｉＡｌＣｅＮ層の組成Ｔｉｘ３Ａｌｙ３Ｃｅｚ３ＮにおけるＴｉ、Ａｌ及びＣｅの原子数の合計ＡＭ３に対するＮの原子数ＡＮ３の比ＡＮ３／ＡＭ３は、０．８～１．２の範囲であることが確認された。
【0148】
得られた各試料の切削工具のＴｉＡｌＣｅＮ層、第１層、および、被膜合計の厚さを測定した。具体的な測定方法は、実施形態１および実施形態２に示される通りである。結果を表２および表３の「厚さ（μｍ）」の「ＴｉＡｌＣｅＮ層」、「第１層（下地層）」、「第１層（表面層）」および「被膜合計」に示す。試料１３および試料１－４の「多層構造（３．０μｍ） ＴｉＡｌＣｅＮ層（６ｎｍ）／ＡｌＣｒＮ層（６ｎｍ）」との記載は、被膜が厚さ６ｎｍのＴｉＡｌＣｅＮ層と厚さ６ｎｍのＡｌＣｒＮ層とが交互に積層された多層構造を含み、該多層構造の全体の厚さが３．０μｍであることを示す。
【0149】
得られた各試料の切削工具のＴｉＡｌＣｅＮ層の結晶構造を測定した。全ての試料において、ＴｉＡｌＣｅＮ層は立方晶型結晶構造を有することが確認された。
【0150】
≪切削試験≫
各試料の切削工具を用いて以下の条件で切削試験を行い、チッピングが発生、または、摩耗量が０．２ｍｍとなるまでの切削距離（ｋｍ）を測定した。該切削距離が長いほど、切削工具の工具寿命が長いと判断される。結果を表２および表３の「切削試験」の「距離（ｋｍ）」欄に示す。
各試料の切削工具を用いて以下の条件で切削試験を行い、チッピングが発生、または、摩耗量が０．２ｍｍとなるまでの切削距離（ｋｍ）を測定した。該切削距離が長いほど、切削工具の工具寿命が長いと判断される。結果を表２および表３の「切削試験」の「距離（ｋｍ）」欄に示す。
【0151】
（切削条件）
被削材：ＳＣＭ４１５焼入鋼丸棒
切削速度Ｖｃ：２００ｍ／ｍｉｎ
送り量ｆ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み量ａｐ：０．２ｍｍ
湿式
上記の切削条件は、高硬度材の高能率加工に該当する。
被削材：ＳＣＭ４１５焼入鋼丸棒
切削速度Ｖｃ：２００ｍ／ｍｉｎ
送り量ｆ：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み量ａｐ：０．２ｍｍ
湿式
上記の切削条件は、高硬度材の高能率加工に該当する。
【0152】
【表2】
【0153】
【表3】
【0154】
＜考察＞
試料１～試料２３の切削工具は実施例に該当する。試料１－１～試料１－９の切削工具は比較例に該当する。試料１～試料２３の切削工具（実施例）は、試料１－１～試料１－９（比較例）の切削工具より、長い工具寿命を有することが確認された。
試料１～試料２３の切削工具は実施例に該当する。試料１－１～試料１－９の切削工具は比較例に該当する。試料１～試料２３の切削工具（実施例）は、試料１－１～試料１－９（比較例）の切削工具より、長い工具寿命を有することが確認された。
【0155】
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
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特許請求の範囲によって示され、特許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。
【符号の説明】
【0156】
１ 切削工具
２ 基材
２ａ すくい面
２ｂ 逃げ面
２ｃ 切れ刃
３ 被膜
１１ すくい面
１２ 逃げ面
１３ 切れ刃
３０ ＴｉＡｌＣｅＮ層
３１ 第１層
３２ 下地層
３３ 表面層
２ 基材
２ａ すくい面
２ｂ 逃げ面
２ｃ 切れ刃
３ 被膜
１１ すくい面
１２ 逃げ面
１３ 切れ刃
３０ ＴｉＡｌＣｅＮ層
３１ 第１層
３２ 下地層
３３ 表面層
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】