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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-15
(45)【発行日】2023-08-23
(54)【発明の名称】切削工具及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B23B 27/14 20060101AFI20230816BHJP
B23C 5/16 20060101ALI20230816BHJP
B23P 15/28 20060101ALI20230816BHJP
C23C 16/36 20060101ALI20230816BHJP
B23B 51/00 20060101ALI20230816BHJP
【ＦＩ】
B23B27/14 A
B23C5/16
B23P15/28 A
C23C16/36
B23B51/00 J
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022530208
(86)(22)【出願日】2022-01-25
(86)【国際出願番号】 JP2022002579
【審査請求日】2023-02-03
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】原田 晴子
(72)【発明者】
【氏名】小野 聡
(72)【発明者】
【氏名】パサート アノンサック
(72)【発明者】
【氏名】岡村 克己
【審査官】増山 慎也
(56)【参考文献】
【文献】特開２００９－２２０２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－１３８２０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１５－５０５９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－０９０１５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２４７０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１７１５４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０２０－５０７６７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１３５２９０１６（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｂ ２７／１４
Ｂ２３Ｃ ５／１６
Ｂ２３Ｐ １５／２８
Ｃ２３Ｃ １６／３６
Ｂ２３Ｂ ５１／００
(57)【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含む切削工具であって、前記被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、
前記硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、前記第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きく、
前記百分率｛Ａ Ｓｉ ／（Ａ Ｓｉ ＋Ａ Ｔｉ ）｝×１００の最大値は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、前記被膜表面の法線に沿う断面において、前記粒界領域に対して、前記粒界領域の伸長方向に垂直な方向に、長さ６０ｎｍ以上のライン分析を行うことにより測定され、
前記百分率｛Ｂ Ｓｉ ／（Ｂ Ｓｉ ＋Ｂ Ｔｉ ）｝×１００の平均値は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、前記断面において、前記第１層中に設けられた１００ｎｍ×１００ｎｍの矩形の測定視野に対して矩形分析を行うことにより測定される、切削工具。
【請求項2】
前記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値と、前記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値との差は、０．５％以上である、請求項１に記載の切削工具。
【請求項3】
前記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値は、０．５％以上１０％以下である、請求項１又は請求項２に記載の切削工具。
【請求項4】
前記第１層の厚さは、３μｍ以上１５μｍ以下であり、前記被膜の厚さは、３μｍ以上３０μｍ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。
【請求項5】
前記硬質粒子の平均アスペクト比は２以上であり、前記平均アスペクト比は、面積加重平均で算出されたものである、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。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削工具の製造方法であって、基材を準備する第１工程と、
前記基材上に被膜を形成する第２工程と、
前記被膜に対して熱処理を行い切削工具を得る第３工程と、を備え、
前記第２工程で形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する、切削工具の製造方法。
【請求項7】
前記第３工程における熱処理は、前記被膜を圧力８５０ｈＰａ以上９５０ｈＰａ以下の水素雰囲気中で、１０５０℃以上１１００℃以下で５分以上３０分以下加熱する工程を含む、請求項６に記載の切削工具の製造方法。
【請求項8】
前記第２工程は、ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法により前記第１層を形成する第２ａ工程を含み、前記第２ａ工程は、ＴｉＣｌ４ガス、ＳｉＣｌ４ガス及びＣＨ３ＣＮガスを前記基材の表面に向かって噴出する第２ａ－１工程を含み、
前記ＴｉＣｌ４ガスは、前記ＣＶＤ装置のノズルに設けられた複数の第１噴射孔から噴出され、
前記ＳｉＣｌ４ガスは、前記ノズルに設けられた複数の第２噴射孔から噴出され、
前記ＣＨ３ＣＮガスは、前記ノズルに設けられた複数の第３噴射孔から噴出され、
前記第２ａ－１工程において、前記ノズルは回転し、
前記複数の第２噴射孔は、第２－１噴射孔と、第２－２噴射孔と、を含み、
前記第２－１噴射孔の径ｒ１は、前記第２－２噴射孔の径ｒ２と異なる、請求項６又は請求項７に記載の切削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、切削工具及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、切削工具の耐摩耗性を向上させるために、基材上にＴｉＳｉＣＮ膜が形成された切削工具が開発されている。
【0003】
特許文献１には、熱ＣＶＤ法により製造されたＴｉＣｘＮ１－ｘのナノ結晶層及び非晶質ＳｉＣｘＮｙの第二の相を含むナノ複合被膜が開示されている。
【0004】
特許文献２には、熱ＣＶＤ法により製造された立方晶オキシ炭窒化チタンからなる第１のナノ結晶相と、オキシ炭窒化ケイ素またはオキシ炭化ケイ素からなる第２の非晶質相とを含む少なくとも１つのナノコンポジット層が開示されている。
【0005】
非特許文献１には、ＰＶＤ法により形成されたナノコンポジット構造からなるＴｉＳｉＣＮ被膜が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特表２０１５－５０５９０２号公報
【0007】
【文献】特表２０２０－５０７６７９号公報
【非特許文献】
【0008】
【文献】Ｓｈｉｎｙａ Ｉｍａｍｕｒａ ｅｔ ａｌ．，“Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ＡｌＴｉＣｒＮ／ＴｉＳｉＣＮ ｂｉｌａｙｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｂｙ ｃａｔｈｏｄｉｃ－ａｒｃ ｉｏｎ ｐｌａｔｉｎｇ”，Ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２，（２００７），８２０－８２５
【発明の概要】
【0009】
本開示は、基材と、前記基材上に配置された被膜とを含む切削工具であって、
前記被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、
前記硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、前記第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい、
切削工具である。
前記被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、
前記硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、前記第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい、
切削工具である。
【0010】
本開示は、上記切削工具の製造方法であって、
基材を準備する第１工程と、
前記基材上に被膜を形成する第２工程と、
前記被膜に対して熱処理を行い切削工具を得る第３工程と、を備え、
前記第２工程で形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する、切削工具の製造方法である。
基材を準備する第１工程と、
前記基材上に被膜を形成する第２工程と、
前記被膜に対して熱処理を行い切削工具を得る第３工程と、を備え、
前記第２工程で形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する、切削工具の製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
［本開示が解決しようとする課題］
【0013】
近年、工具寿命の向上への要求が益々高まり、特に、高能率加工全般において、工具寿命の更なる向上が求められている。
【0014】
そこで、本目的は、高能率加工全般において、長い工具寿命を有することができる切削工具を提供することを目的とする。
【0015】
［本開示の効果］
本開示によれば、高能率加工全般において、長い工具寿命を有することができる切削工具を提供することが可能となる。
本開示によれば、高能率加工全般において、長い工具寿命を有することができる切削工具を提供することが可能となる。
【0016】
［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）本開示は、基材と、前記基材上に配置された被膜とを含む切削工具であって、
前記被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、
前記硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、前記第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい、
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）本開示は、基材と、前記基材上に配置された被膜とを含む切削工具であって、
前記被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、
前記硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、前記第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい、
切削工具である。
【0017】
本開示によれば、高能率加工全般において、長い工具寿命を有することができる切削工具を提供することが可能となる。
【0018】
（２）前記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値と、前記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値との差は、０．５％以上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。
【0019】
（３）前記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値は、０．５％以上１０％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。
【0020】
（４）前記第１層の厚さは、３μｍ以上１５μｍ以下であり、
前記被膜の厚さは、３μｍ以上３０μｍ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。
前記被膜の厚さは、３μｍ以上３０μｍ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。
【0021】
（５）前記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、前記被膜表面の法線に沿う断面において、前記粒界領域に対して、前記粒界領域の伸長方向に垂直な方向に、長さ６０ｎｍ以上のライン分析を行うことにより測定され、
前記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、前記断面において、前記第１層中に設けられた１００ｎｍ×１００ｎｍの矩形の測定視野に対して矩形分析を行うことにより測定されることが好ましい。これによると、測定結果の精度が良好である。
前記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、前記断面において、前記第１層中に設けられた１００ｎｍ×１００ｎｍの矩形の測定視野に対して矩形分析を行うことにより測定されることが好ましい。これによると、測定結果の精度が良好である。
【0022】
（６）前記硬質粒子の平均アスペクト比は２以上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。
【0023】
（７）本開示は、上記切削工具の製造方法であって、
基材を準備する第１工程と、
前記基材上に被膜を形成する第２工程と、
前記被膜に対して熱処理を行い切削工具を得る第３工程と、を備え、
前記第２工程で形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する、切削工具の製造方法である。
基材を準備する第１工程と、
前記基材上に被膜を形成する第２工程と、
前記被膜に対して熱処理を行い切削工具を得る第３工程と、を備え、
前記第２工程で形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する、切削工具の製造方法である。
【0024】
本開示によれば、高能率加工全般において、長い工具寿命を有することができる切削工具を提供することが可能となる。
【0025】
（８）前記第３工程における熱処理は、前記被膜を圧力８５０ｈＰａ以上９５０ｈＰａ以下の水素雰囲気中で、１０５０℃以上１１００℃以下で５分以上３０分以下加熱する工程を含むことが好ましい。これによると、硬質粒子内の珪素の粒界領域への移動が促進される。
【0026】
（９）前記第２工程は、ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法により前記第１層を形成する第２ａ工程を含み、
前記第２ａ工程は、ＴｉＣｌ４ガス、ＳｉＣｌ４ガス及びＣＨ３ＣＮガスを前記基材の表面に向かって噴出する第２ａ－１工程を含み、
前記ＴｉＣｌ４ガスは、前記ＣＶＤ装置のノズルに設けられた複数の第１噴射孔から噴出され、
前記ＳｉＣｌ４ガスは、前記ノズルに設けられた複数の第２噴射孔から噴出され、
前記ＣＨ３ＣＮガスは、前記ノズルに設けられた複数の第３噴射孔から噴出され、
前記第２ａ－１工程において、前記ノズルは回転し、
前記複数の第２噴射孔は、第２－１噴射孔と、第２－２噴射孔と、を含み、
前記第２－１噴射孔の径ｒ１は、前記第２－２噴射孔の径ｒ２と異なることが好ましい。
前記第２ａ工程は、ＴｉＣｌ４ガス、ＳｉＣｌ４ガス及びＣＨ３ＣＮガスを前記基材の表面に向かって噴出する第２ａ－１工程を含み、
前記ＴｉＣｌ４ガスは、前記ＣＶＤ装置のノズルに設けられた複数の第１噴射孔から噴出され、
前記ＳｉＣｌ４ガスは、前記ノズルに設けられた複数の第２噴射孔から噴出され、
前記ＣＨ３ＣＮガスは、前記ノズルに設けられた複数の第３噴射孔から噴出され、
前記第２ａ－１工程において、前記ノズルは回転し、
前記複数の第２噴射孔は、第２－１噴射孔と、第２－２噴射孔と、を含み、
前記第２－１噴射孔の径ｒ１は、前記第２－２噴射孔の径ｒ２と異なることが好ましい。
【0027】
これによると、硬質粒子のラメラ構造の形成が促進される。
【0028】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の切削工具及びその製造方法の具体例を、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。
本開示の切削工具及びその製造方法の具体例を、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。
【0029】
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。
【0030】
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「ＴｉＳｉＣＮ」と記載されている場合、ＴｉＳｉＣＮ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。
【0031】
［実施形態１：切削工具］
本開示の一実施形態（以下、「本実施形態」とも記す。）の切削工具は、
基材と、該基材上に配置された被膜とを含む切削工具であって、
該被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
該硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、
該硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する該珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、該第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する該珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい、切削工具である。
本開示の一実施形態（以下、「本実施形態」とも記す。）の切削工具は、
基材と、該基材上に配置された被膜とを含む切削工具であって、
該被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
該硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、
該硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する該珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、該第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する該珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい、切削工具である。
【0032】
本実施形態の切削工具は、高能率加工全般において、長い工具寿命を有することができる。この理由は明らかではないが、以下（ｉ）～（ｖ）の通りと推察される。
【0033】
（ｉ）本実施形態の切削工具において、被膜は、硬質粒子からなる第１層を備える。該硬質粒子は、ＴｉＳｉＣＮからなるため、該第１層はその厚み方向に延在する柱状晶からなる領域（以下、「柱状組織」とも記す。）を有することができる。これにより、第１層の靭性が向上し、被膜の表面に切削に伴う熱亀裂が発生したとしても、その亀裂の基材への進行が効果的に抑制される。更に、第１層が柱状組織を有することにより、亀裂進展方向が異方性を有するため、被膜の耐剥離性が向上する。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。
【0034】
（ｉｉ）本実施形態の切削工具において、硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなる。該硬質粒子は硬度が高い。該硬質粒子からなる第１層は硬度が高く、優れた耐摩耗性を有する。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。
【0035】
（ｉｉｉ）本実施形態の切削工具において、硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する。これによると、硬質粒子内に歪みが生じ、被膜の表面に切削に伴う亀裂が発生したとしても、その亀裂の基材への進展が効果的に抑制される。また、硬質粒子及び第１層の硬度が高くなり、切削工具の耐摩耗性が向上する。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。
【0036】
（ｉｖ）本実施形態の切削工具の第１層において、硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値（以下、「粒界領域における珪素含有率の最大値」とも記す。）は、第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値（以下、「第１層における珪素含有率の平均値」とも記す。）よりも大きい。すなわち、硬質粒子間の粒界領域における珪素含有率の最大値が、第１層における珪素の含有率の平均値よりも大きい。これによると、硬質粒子間の粒界近傍で珪素の濃度勾配が生じており、これに伴い粒界近傍で格子定数が変化して、歪みが生じる。該歪みにより、亀裂の伝搬が抑制される。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。
【0037】
（ｖ）本実施形態の切削工具の第１層において、硬質粒子間の粒界領域における珪素含有率の最大値が、第１層における珪素の含有率の平均値よりも大きい。粒界領域に存在する珪素は、被削材の高能率加工において、粒界に沿って被膜内部に侵入する酸素と結合する。これにより、硬質粒子および／または基材の酸化が抑制される。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。
【0038】
＜切削工具＞
図１に示されるように、本実施形態の切削工具１は、基材１０と、該基材１０上に配置された被膜１５とを備える。図１では、該被膜１５が第１層１１のみから構成される場合を示している。被膜１５は、基材の切削に関与する部分の少なくとも一部を被覆することが好ましく、基材の全面を被覆することが更に好ましい。基材の切削に関与する部分とは、基材表面において、刃先稜線からの距離が５００μｍ以内の領域を意味する。基材の一部がこの被膜で被覆されていなかったり被膜の構成が部分的に異なっていたりしていたとしても、本開示の範囲を逸脱するものではない。
図１に示されるように、本実施形態の切削工具１は、基材１０と、該基材１０上に配置された被膜１５とを備える。図１では、該被膜１５が第１層１１のみから構成される場合を示している。被膜１５は、基材の切削に関与する部分の少なくとも一部を被覆することが好ましく、基材の全面を被覆することが更に好ましい。基材の切削に関与する部分とは、基材表面において、刃先稜線からの距離が５００μｍ以内の領域を意味する。基材の一部がこの被膜で被覆されていなかったり被膜の構成が部分的に異なっていたりしていたとしても、本開示の範囲を逸脱するものではない。
【0039】
＜切削工具の種類＞
本開示の切削工具は、例えば、ドリル、エンドミル（例えば、ボールエンドミル）、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ等であり得る。
本開示の切削工具は、例えば、ドリル、エンドミル（例えば、ボールエンドミル）、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ等であり得る。
【0040】
＜基材＞
基材１０は、すくい面と逃げ面とを含み、この種の基材として従来公知のものであればいずれも使用することができる。例えば、超硬合金（例えば、炭化タングステンとコバルトとを含むＷＣ基超硬合金、該超硬合金はＴｉ、Ｔａ、Ｎｂなどの炭窒化物を含むことができる）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどを主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど）、立方晶型窒化ホウ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。
基材１０は、すくい面と逃げ面とを含み、この種の基材として従来公知のものであればいずれも使用することができる。例えば、超硬合金（例えば、炭化タングステンとコバルトとを含むＷＣ基超硬合金、該超硬合金はＴｉ、Ｔａ、Ｎｂなどの炭窒化物を含むことができる）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどを主成分とするもの）、高速度鋼、セラミックス（炭化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど）、立方晶型窒化ホウ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。
【0041】
これらの各種基材の中でも、炭化タングステンとコバルトとを含む超硬合金からなり、該超硬合金中のコバルトの含有率は、６質量％以上１１質量％以下である基材が好ましい。これによると、高温における硬度と強度のバランスに優れ、上記用途の切削工具の基材として優れた特性を有している。基材としてＷＣ基超硬合金を用いる場合、その組織中に遊離炭素、ならびにη相またはε相と呼ばれる異常層などを含んでいてもよい。
【0042】
さらに基材は、その表面が改質されていてもよい。例えば超硬合金の場合、その表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合に表面硬化層が形成されていてもよい。基材は、その表面が改質されていても所望の効果が示される。
【0043】
切削工具が刃先交換型切削チップなどである場合、基材は、チップブレーカーを有しても、有さなくてもよい。刃先稜線部の形状は、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もの）、ネガランド（面取りをしたもの）、又は、ホーニングとネガランドを組み合わせたもの等、いずれも採用できる。
【0044】
＜被膜＞
≪被膜の構成≫
本実施形態の被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備える。本実施形態の被膜は、第１層を備える限り、他の層を含んでいてもよい。
≪被膜の構成≫
本実施形態の被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備える。本実施形態の被膜は、第１層を備える限り、他の層を含んでいてもよい。
【0045】
例えば、図２の切削工具１に示されるように、被膜１５は、第１層１１に加えて、基材１０と第１層１１との間に配置される下地層１２を含むことができる。
【0046】
図３の切削工具１に示されるように、被膜１５は、第１層１１及び下地層１２に加えて、第１層１１上に配置される表面層１３を含むことができる。
【0047】
図４の切削工具１に示されるように、被膜１５は、第１層１１、下地層１２、表面層１３に加えて、下地層１２と第１層１１との間に配置される第１の中間層１４を含むことができる。また、被膜１５は、第１層１１と表面層１３との間に配置される第２の中間層１６を含むことができる。
【0048】
第１層、下地層、第１の中間層、第２の中間層及び表面層の詳細については後述する。
【0049】
≪被膜の厚さ≫
本実施形態の被膜の厚さは、３μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。ここで、被膜の厚さとは、被膜全体の厚さを意味する。被膜全体の厚さが３μｍ以上であると、優れた耐摩耗性を有することができる。一方、被膜全体の厚さが３０μｍ以下であると、切削加工時に、被膜と基材との間に大きな応力が加わった際の被膜の剥離または破壊の発生を抑制することができる。被膜全体の厚さの下限は、耐摩耗性向上の観点から、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上が更に好ましい。被膜全体の厚さの上限は、被膜の剥離または破壊の発生を抑制する観点から、２５μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下が更に好ましい。被膜全体の厚さは、５μｍ以上２５μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下が更に好ましい。
本実施形態の被膜の厚さは、３μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。ここで、被膜の厚さとは、被膜全体の厚さを意味する。被膜全体の厚さが３μｍ以上であると、優れた耐摩耗性を有することができる。一方、被膜全体の厚さが３０μｍ以下であると、切削加工時に、被膜と基材との間に大きな応力が加わった際の被膜の剥離または破壊の発生を抑制することができる。被膜全体の厚さの下限は、耐摩耗性向上の観点から、５μｍ以上がより好ましく、１０μｍ以上が更に好ましい。被膜全体の厚さの上限は、被膜の剥離または破壊の発生を抑制する観点から、２５μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下が更に好ましい。被膜全体の厚さは、５μｍ以上２５μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下が更に好ましい。
【0050】
上記被膜の厚さは、被膜表面の法線方向に平行な断面サンプルを得て、このサンプルを走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）で観察することにより測定される。走査透過型電子顕微鏡としては、例えば、日本電子株式会社製のＪＥＭ－２１００Ｆ（商標）が挙げられる。
【0051】
本明細書において「厚さ」といった場合、その厚さは平均厚さを意味する。具体的には、断面サンプルの観察倍率を１００００倍とし、電子顕微鏡像中に（基材表面に平行な方向１００μｍ）×（被膜の厚さ全体を含む距離）の矩形の測定視野を設定し、該視野において１０箇所の厚み幅を測定し、その平均値を「厚さ」とする。下記に記載される各層の厚さ（平均厚さ）についても、同様に測定し、算出される。
【0052】
同一の試料において測定する限りにおいては、測定視野の選択個所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0053】
＜第１層＞
≪第１層の構成≫
第１層の構成について、図５～図７を用いて説明する。図５は、実施形態１に係る切削工具の断面の他の一例を模式的に示す図である。図６は、図５の符号ａ１で示される枠線で囲まれた矩形部分の拡大図である。図７は、図５の符号ａ２で示される枠線で囲まれた矩形部分の拡大図である。図５に示されるように、本実施形態の第１層１１は複数の硬質粒子２３からなる。図６及び図７に示されるように、該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、かつ、珪素の濃度が相対的に高い層２２と低い層２１とが交互に積層したラメラ構造を有する。
≪第１層の構成≫
第１層の構成について、図５～図７を用いて説明する。図５は、実施形態１に係る切削工具の断面の他の一例を模式的に示す図である。図６は、図５の符号ａ１で示される枠線で囲まれた矩形部分の拡大図である。図７は、図５の符号ａ２で示される枠線で囲まれた矩形部分の拡大図である。図５に示されるように、本実施形態の第１層１１は複数の硬質粒子２３からなる。図６及び図７に示されるように、該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、かつ、珪素の濃度が相対的に高い層２２と低い層２１とが交互に積層したラメラ構造を有する。
【0054】
本実施形態の第１層は、不可避不純物として硬質粒子以外の成分、たとえば、アモルファス相、金属間化合物（例えばＴｉＳｉ２、Ｃｏ２Ｓｉ等）を含んでいたとしても、本開示の効果を発揮する限りにおいて本開示の範囲を逸脱するものではない。
【0055】
≪第１層の厚さ≫
本実施形態の第１層の厚さは、３μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。第１層の厚さが３μｍ以上であると、優れた耐摩耗性及び耐酸化性を有することができる。一方、第１層の厚さが１５μｍ以下であると、切削加工時に、被膜と基材との間に大きな応力が加わった際の被膜の剥離または破壊の発生を抑制することができる。第１層の厚さの下限は、耐摩耗性及び耐酸化性向上の観点から、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上が好ましい。第１層の厚さの上限は、被膜の剥離または破壊の発生を抑制する観点から、１５μｍ以下、１０μｍ以下が好ましい。第１層の厚さは、３μｍ以上１５μｍ以下、４μｍ以上１５μｍ以下、５μｍ以上１５μｍ以下、３μｍ以上１０μｍ以下、４μｍ以上１０μｍ以下、５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。
本実施形態の第１層の厚さは、３μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。第１層の厚さが３μｍ以上であると、優れた耐摩耗性及び耐酸化性を有することができる。一方、第１層の厚さが１５μｍ以下であると、切削加工時に、被膜と基材との間に大きな応力が加わった際の被膜の剥離または破壊の発生を抑制することができる。第１層の厚さの下限は、耐摩耗性及び耐酸化性向上の観点から、３μｍ以上、４μｍ以上、５μｍ以上が好ましい。第１層の厚さの上限は、被膜の剥離または破壊の発生を抑制する観点から、１５μｍ以下、１０μｍ以下が好ましい。第１層の厚さは、３μｍ以上１５μｍ以下、４μｍ以上１５μｍ以下、５μｍ以上１５μｍ以下、３μｍ以上１０μｍ以下、４μｍ以上１０μｍ以下、５μｍ以上１０μｍ以下が好ましい。
【0056】
≪硬質粒子の組成≫
本実施形態において、硬質粒子は、立方晶型の結晶構造（以下、「立方晶構造」とも記す。）を有するＴｉＳｉＣＮからなる。硬質粒子が立方晶構造を有すると、優れた耐摩耗性を有すると共に高い靭性を両立できる。硬質粒子の組成は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により確認することができる。硬質粒子が立方晶構造を有することは、制限視野による電子線回折のパターン解析により確認することができる。図５に示されるように、ＴｉＳｉＣＮからなる硬質粒子は、第１層の厚み方向に延在する柱状晶である。
本実施形態において、硬質粒子は、立方晶型の結晶構造（以下、「立方晶構造」とも記す。）を有するＴｉＳｉＣＮからなる。硬質粒子が立方晶構造を有すると、優れた耐摩耗性を有すると共に高い靭性を両立できる。硬質粒子の組成は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法：Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により確認することができる。硬質粒子が立方晶構造を有することは、制限視野による電子線回折のパターン解析により確認することができる。図５に示されるように、ＴｉＳｉＣＮからなる硬質粒子は、第１層の厚み方向に延在する柱状晶である。
【0057】
硬質粒子は、ＴｉＳｉＣＮ以外の不可避不純物を含んでいたとしても、本開示の効果を発揮する限りにおいて本開示の範囲を逸脱するものではない。
【0058】
≪ラメラ構造≫
【0059】
本実施形態において、硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する。以下、珪素の濃度が相対的に高い層を「珪素高濃度層」とも記し、珪素の濃度が相対的に低い層を「珪素低濃度層」とも記す。硬質粒子が珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有することは、以下の（Ａ１）～（Ａ６）の方法で確認される。
【0060】
（Ａ１）被膜表面の法線に沿って切削工具をダイヤモンドワイヤーで切り出し、第１層の断面を露出させる。露出された断面に対して収束イオンビーム加工（以下、「ＦＩＢ加工」とも記す。）を行い、断面を鏡面状態とする。
【0061】
（Ａ２）ＦＩＢ加工された断面を、高角度環状暗視野走査透過型電子顕微鏡（ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ）を用いて観察し、１つの硬質粒子を特定する。観察倍率は、５００，０００倍とする。次に、特定された１つの硬質粒子のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像を得る。図８は、本実施形態の切削工具における１つの硬質粒子のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像の一例を示す図である。図８において、黒色で示される層は、珪素の濃度が相対的に高い領域（珪素高濃度層）であり、白色又は灰色で示される層は珪素の濃度が相対的に低い領域（珪素低濃度層）である。
【0062】
（Ａ３）上記ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像の中で、黒色で示される珪素高濃度層と、白色又は灰色で示される珪素低濃度層がそれぞれ１０層以上積層している領域を含むように測定領域（サイズ：１００ｎｍ×１００ｎｍ）を設定する。図８において、符号Ａで示される白色の枠線で囲まれた正方形の領域（以下、「領域Ａ」とも記す。）が、測定領域に該当する。
【0063】
（Ａ４）上記ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像中の測定領域内で、珪素高濃度層と珪素低濃度層との積層方向を特定する。具体的には、制限視野領域の電子線回折パターンと、珪素高濃度層と珪素低濃度層との積層方位を重ね合わせ、回折スポットが示す方位より積層方位特定する。図８に示された領域Ａ内において撮影された電子回折像を図９に示す。図８において、該電子回折像に基づき特定された積層方向は、白色矢印で示される。
【0064】
（Ａ５）上記ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像中の測定領域において、積層方向に沿って、ＳＴＥＭ付帯のＥＤＸによりライン分析を行い、組成を測定する。ライン分析のビーム径は０．５ｎｍ以下とし、スキャン間隔は０．５ｎｍとし、ライン分析の長さは５０ｎｍとする。
【0065】
（Ａ６）ライン分析の結果が、以下の（ａ１）～（ａ２）を満たす場合、硬質粒子が珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有することが確認される。
【0066】
（ａ１）測定領域が、チタン（Ｔｉ）、珪素（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）及び窒素（Ｎ）を含む。
【0067】
（ａ２）ライン分析の結果を、Ｘ軸が測定開始点からの距離、Ｙ軸が珪素の原子数ＸＳｉ及びチタンの原子数ＸＴｉの合計に対する、珪素の原子数ＸＳｉの百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００である座標系に示したグラフを作成する。該グラフにおいて、測定領域における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の平均（以下、「平均」とも記す。）を算出する。測定開始点からの距離の増加に伴い、該平均値よりも、百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００が大きい領域と小さい領域とが、交互に存在する。該平均値よりも、百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００が大きい領域は、珪素の濃度が相対的に高い層に該当する。該平均値よりも、百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００が小さい領域は、珪素の濃度が相対的に低い層に該当する。
【0068】
本実施形態における上記のグラフの一例を図１０に示す。図１０において、Ｘ軸は測定開始点からの積層方向に沿う距離、Ｙ軸は珪素の原子数ＸＳｉ及びチタンの原子数ＸＴｉとの合計に対する、珪素の原子数ＸＳｉの百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００を示す。図１０において、測定領域における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の平均は、実線Ｌ１で示される。
【0069】
図１０では、測定開始点からの距離の増加に伴い、上記平均値よりも、百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００が大きい領域Ｓ１と小さい領域Ｓ２とが、交互に存在する。従って、図８に示される硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有することが確認される。
【0070】
同一の試料において測定する限りにおいては、上記（Ａ２）で特定される硬質粒子を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0071】
≪珪素高濃度層及び珪素低濃度層の組成≫
珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおいて、珪素の原子数ＸＳｉ及びチタンの原子数ＸＴｉの合計に対する、珪素の原子数ＸＳｉの百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、０．１％以上１０％以下であることが好ましい。これによると、第１層の耐熱亀裂性、及び、第１層と隣接する層との密着性がバランス良く向上する。珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおける百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の下限は、耐摩耗性および耐酸化性向上の観点から、０．１％以上、０．５％以上、０．７％以上、１．０％以上、１．２％以上が好ましい。珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおける百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の上限は、柱状組織を維持しつつ、耐摩耗性を向上する観点から、１０．０％以下、８．０％以下、７．２％以下、７．０％以下、５％以下が好ましい。珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおける百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、０．１％以上１０．０％以下、０．５％以上１０．０％以下、０．７％以上１０．０％以下、１．０％以上１０．０％以下、１．２％以上１０．０％以下、０．１％以上８．０％以下、０．５％以上８．０％以下、０．７％以上８．０％以下、１．０％以上８．０％以下、１．２％以上８．０％以下、０．１％以上７．２％以下、０．５％以上７．２％以下、０．７％以上７．２％以下、１．０％以上７．２％以下、１．２％以上７．２％以下、０．１％以上７．０％以下、０．５％以上７．０％以下、０．７％以上７．０％以下、１．０％以上７．０％以下、１．２％以上７．０％以下、０．１％以上５％以下、０．５％以上５％以下、０．７％以上５％以下、１．０％以上５％以下、１．２％以上５％以下が好ましい。
珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおいて、珪素の原子数ＸＳｉ及びチタンの原子数ＸＴｉの合計に対する、珪素の原子数ＸＳｉの百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、０．１％以上１０％以下であることが好ましい。これによると、第１層の耐熱亀裂性、及び、第１層と隣接する層との密着性がバランス良く向上する。珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおける百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の下限は、耐摩耗性および耐酸化性向上の観点から、０．１％以上、０．５％以上、０．７％以上、１．０％以上、１．２％以上が好ましい。珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおける百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の上限は、柱状組織を維持しつつ、耐摩耗性を向上する観点から、１０．０％以下、８．０％以下、７．２％以下、７．０％以下、５％以下が好ましい。珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおける百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、０．１％以上１０．０％以下、０．５％以上１０．０％以下、０．７％以上１０．０％以下、１．０％以上１０．０％以下、１．２％以上１０．０％以下、０．１％以上８．０％以下、０．５％以上８．０％以下、０．７％以上８．０％以下、１．０％以上８．０％以下、１．２％以上８．０％以下、０．１％以上７．２％以下、０．５％以上７．２％以下、０．７％以上７．２％以下、１．０％以上７．２％以下、１．２％以上７．２％以下、０．１％以上７．０％以下、０．５％以上７．０％以下、０．７％以上７．０％以下、１．０％以上７．０％以下、１．２％以上７．０％以下、０．１％以上５％以下、０．５％以上５％以下、０．７％以上５％以下、１．０％以上５％以下、１．２％以上５％以下が好ましい。
【0072】
珪素高濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の下限は、耐熱性向上の観点から１％以上が好ましく、１．５％以上、２．０％以上、５．３％以上、６．０％以上が好ましい。珪素高濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の上限は、立方晶型の結晶構造を維持する観点から１０．０％以下、９．０％以下、８．０％以下が好ましい。珪素高濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、１％以上１０．０％以下、１．５％以上１０．０％以下、２．０％以上１０．０％以下、５．３％以上１０．０％以下、６．０％以上１０．０％以下、１％以上９．０％以下、１．５％以上９．０％以下、２．０％以上９．０％以下、５．３％以上９．０％以下、６．０％以上９．０％以下、１％以上８．０％以下、１．５％以上８．０％以下、２．０％以上８．０％以下、５．３％以上８．０％以下、６．０％以上８．０％以下が好ましい。珪素高濃度層の組成が厚み方向に変化する場合は、珪素高濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、ライン分析を行った領域内の全珪素高濃度層の平均値を意味する。
【0073】
珪素低濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の下限は、密着性向上の観点から０．１％以上、０．２％以上、０．５％以上が好ましい。珪素低濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の上限は、立方晶同士の整合性の観点から２．０％以下、１．５％以下、１．２％以下が好ましい。珪素低濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、０．１％以上２．０％以下、０．２％以上２．０％以下、０．５％以上２．０％以下、０．１％以上１．５％以下、０．２％以上１．５％以下、０．５％以上１．５％以下、０．１％以上１．２％以下、０．２％以上１．２％以下、０．５％以上１．２％以下が好ましい。珪素低濃度層の組成が厚み方向に変化する場合は、珪素低濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００は、ライン分析を行った領域内の全珪素低濃度層の平均値を意味する。
【0074】
珪素高濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００と、珪素低濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００との差は、硬度向上の観点から、０．５％以上１０％未満が好ましく、１％以上９％以下が好ましく、２％以上８％以下が好ましく、４％以上８％以下が好ましい。
【0075】
同一の試料において測定する限りにおいては、上記（Ａ２）で特定される硬質粒子を変更して珪素高濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００、及び、珪素低濃度層における百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００の測定を複数回行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0076】
≪珪素高濃度層及び珪素低濃度層の結晶方位≫
珪素高濃度層と珪素低濃度層とは、同一の結晶方位を有することが好ましい。これによると、界面エネルギーが抑えられる。該結晶方位は、例えば、｛３１１｝、｛２１１｝、｛１１０｝、｛１００｝、｛１１１｝などが挙げられる。本明細書中の結晶学的記載においては、｛｝は集合面を示している。
珪素高濃度層と珪素低濃度層とは、同一の結晶方位を有することが好ましい。これによると、界面エネルギーが抑えられる。該結晶方位は、例えば、｛３１１｝、｛２１１｝、｛１１０｝、｛１００｝、｛１１１｝などが挙げられる。本明細書中の結晶学的記載においては、｛｝は集合面を示している。
【0077】
珪素高濃度層と珪素低濃度層とが同一の結晶方位を有することは、以下の手順で確認される。上記（Ａ１）～（Ａ４）と同様の方法で、図９に示されるような電子回折像を得る。該電子回折像が単一結晶からの回折像となっている場合、珪素高濃度層と珪素低濃度層とが同一の結晶方位を有すると判断される。
【0078】
≪ラメラ構造の周期幅≫
本実施形態におけるラメラ構造の周期幅の平均は、珪素高濃度層と珪素低濃度層との間の歪みを維持し、耐欠損を向上させる観点から、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましく、３ｎｍ以上１７．７ｎｍ以下が好ましく、４ｎｍ以上１５ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。ここで、ラメラ構造の周期幅とは、１つの珪素高濃度層から、該１つの珪素高濃度層に隣接する珪素低濃度層を挟んで隣接する他の珪素高濃度層までの距離をいう。なお、この距離は、珪素高濃度層および他の珪素高濃度層の各層の厚み方向の中点を結ぶ距離とする。ラメラ構造の周期幅の平均とは、上記（Ａ３）で設定した測定領域内で測定された全てのラメラ構造の周期幅の平均を意味する。
本実施形態におけるラメラ構造の周期幅の平均は、珪素高濃度層と珪素低濃度層との間の歪みを維持し、耐欠損を向上させる観点から、２ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましく、３ｎｍ以上１７．７ｎｍ以下が好ましく、４ｎｍ以上１５ｎｍ以下が好ましく、５ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。ここで、ラメラ構造の周期幅とは、１つの珪素高濃度層から、該１つの珪素高濃度層に隣接する珪素低濃度層を挟んで隣接する他の珪素高濃度層までの距離をいう。なお、この距離は、珪素高濃度層および他の珪素高濃度層の各層の厚み方向の中点を結ぶ距離とする。ラメラ構造の周期幅の平均とは、上記（Ａ３）で設定した測定領域内で測定された全てのラメラ構造の周期幅の平均を意味する。
【0079】
本明細書において、珪素の濃度の周期幅の測定方法は以下の通りである。上記（Ａ１）～（Ａ３）と同様の方法で測定領域を設定する。該測定領域に対してフーリエ変換を行い、フーリエ変換像を得る。図８に示された領域Ａに対してフーリエ変換を行って得られるフーリエ変換像を図１１に示す。該フーリエ変換像において、測定領域内の周期性はスポットとして現れる。図１１のフーリエ変換像の長方形の枠内の強度プロファイルを示すグラフを図１２に示す。図１２の座標系において、Ｘ軸は図１１の長方形の長辺方向を示し、Ｙ軸は図１１の強度を示す。周期幅は、上記スポットと、フーリエ変換像において最大強度を示す画像中央との間の距離の逆数を計算することにより算出される。
【0080】
同一の試料において測定する限りにおいては、測定箇所を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0081】
ラメラ構造を構成する珪素高濃度層及び珪素低濃度層の積層数（合計積層数）は、特に限定されるものではないが、例えば、１０層以上１０００層以下とすることが好ましい。積層数が１０層以上であると、各珪素高濃度層及び各珪素低濃度層における結晶粒の粗大化が抑制され、硬質粒子の硬度を維持することができる。一方、積層数が１０００層以下であると、各珪素高濃度層及び各珪素低濃度層の厚さを十分に確保することができ、単位層同士の混合を抑制することができる。
【0082】
≪硬質粒子のアスペクト比≫
本実施形態おいて、硬質粒子の平均アスペクト比は２．０以上が好ましい。これによると、第１層が柱状組織を有することにより、亀裂進展方向が異方性を有するため、被膜の耐剥離性が向上する。硬質粒子の平均アスペクト比の下限は、耐剥離性向上の観点から、２以上、４以上、５以上、６以上、７以上、８以上が好ましい。硬質粒子のアスペクト比の上限は、柱状組織維持の観点から、２０以下、１８以下、１５以下、１３以下、１０以下が好ましい。硬質粒子のアスペクト比は、２以上２０以下、４以上２０以下、５以上２０以下、６以上２０以下、７以上２０以下、８以上２０以下、２以上１８以下、４以上１８以下、５以上１８以下、６以上１８以下、７以上１８以下、８以上１８以下、２以上１５以下、４以上１５以下、５以上１５以下、６以上１５以下、７以上１５以下、８以上１５以下、２以上１３以下、４以上１３以下、５以上１３以下、６以上１３以下、７以上１３以下、８以上１３以下、２以上１０以下、４以上１０以下、５以上１０以下、６以上１０以下、７以上１０以下、８以上１０以下が好ましい。
本実施形態おいて、硬質粒子の平均アスペクト比は２．０以上が好ましい。これによると、第１層が柱状組織を有することにより、亀裂進展方向が異方性を有するため、被膜の耐剥離性が向上する。硬質粒子の平均アスペクト比の下限は、耐剥離性向上の観点から、２以上、４以上、５以上、６以上、７以上、８以上が好ましい。硬質粒子のアスペクト比の上限は、柱状組織維持の観点から、２０以下、１８以下、１５以下、１３以下、１０以下が好ましい。硬質粒子のアスペクト比は、２以上２０以下、４以上２０以下、５以上２０以下、６以上２０以下、７以上２０以下、８以上２０以下、２以上１８以下、４以上１８以下、５以上１８以下、６以上１８以下、７以上１８以下、８以上１８以下、２以上１５以下、４以上１５以下、５以上１５以下、６以上１５以下、７以上１５以下、８以上１５以下、２以上１３以下、４以上１３以下、５以上１３以下、６以上１３以下、７以上１３以下、８以上１３以下、２以上１０以下、４以上１０以下、５以上１０以下、６以上１０以下、７以上１０以下、８以上１０以下が好ましい。
【0083】
本明細書において、硬質粒子の平均アスペクト比とは、以下の（ａ１）～（ｄ１）の手順で測定される。
【0084】
（ａ１）被膜表面の法線に沿って切削工具をダイヤモンドワイヤーで切り出し、第１層の断面を露出させる。露出された断面に対して収束イオンビーム加工（以下、「ＦＩＢ加工」とも記す。）を行い、断面を鏡面状態とする。
【0085】
（ｂ１）ＦＩＢ加工された断面において、矩形の観察視野を設定する。該測定視野の一組の辺は、基材表面に平行な方向で長さ３０μｍとし、他の一組の辺は、基材表面の法線方向で第１層が全て含まれる長さ（第１層の厚さ）とする。
【0086】
（ｃ１）高分解能電子線後方散乱回折装置を用いて前記観察視野面内を０．０２μｍ間隔で解析し、観察視野面内の立方晶型の結晶構造（以下、「立方晶構造」とも記す。）を有する測定点を求める。該測定点のうち、立方晶構造を有する測定点Ａと、該測定点Ａに隣接する測定点Ｂとの間で５度以上の方位差がある場合、該測定点Ａと該測定点Ｂとの間を粒界と定義する。また、上記測定点Ａに隣接する立方晶を有する測定点が存在しない場合は、測定点Ａの外周を粒界と定義する。
【0087】
粒界で囲まれた領域で立方晶を有する測定点を含むものを１つの結晶粒と定義する。ただし、特定の測定点が、隣接する測定点全てと５度以上の方位差がある、あるいは、該測定点が立方晶構造を有さず、単独に存在する場合は、該測定点は結晶粒と判定しない。すなわち、２以上の測定点が連結しているものを結晶粒として取り扱う。このようにして、粒界判定を行い、結晶粒を特定する。
【0088】
（ｄ１）次に、画像処理を行い、各結晶粒において、基材表面の法線方向の最大長さＨ、基材表面と平行な方向の最大長さＷ、及び、面積Ｓを求める。結晶粒のアスペクト比ＡはＡ＝Ｈ／Ｗとして算出する。観察視野内で２０個の結晶粒Ｐ１～Ｐ２０を任意に選択する。該２０個の結晶粒のそれぞれについて、アスペクト比を求める。該２０個の結晶粒Ｐ１～Ｐ２０のアスペクト比Ａの面積加重平均Ａaveを下記式１に基づき算出する。
【0089】
Ａave＝（Ａ１Ｓ１＋Ａ２Ｓ２＋…＋Ａ２０Ｓ２０）／（Ｓ１＋Ｓ２＋…Ｓｎ） 式１
上記式１において、Ａ１～Ａ２０は、それぞれ結晶粒Ｐ１～Ｐ２０のアスペクト比Ａである。上記式１において、Ｓ１～Ｓ２０は、それぞれ結晶粒Ｐ１～Ｐ２０の面積Ｓである。
上記式１において、Ａ１～Ａ２０は、それぞれ結晶粒Ｐ１～Ｐ２０のアスペクト比Ａである。上記式１において、Ｓ１～Ｓ２０は、それぞれ結晶粒Ｐ１～Ｐ２０の面積Ｓである。
【0090】
本明細書において、得られた面積加重平均Ａaveが硬質粒子の平均アスペクト比に該当する。同一の試料において測定する限りにおいては、観察視野を変更して複数回行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に観察視野を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0091】
≪珪素の分布≫
本実施形態の第１層において、硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい。これによると、粒界近傍に歪が生じ、該歪により亀裂の伝搬が抑制される。更に、粒界近傍での硬質粒子の酸化が抑制される。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。
本実施形態の第１層において、硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい。これによると、粒界近傍に歪が生じ、該歪により亀裂の伝搬が抑制される。更に、粒界近傍での硬質粒子の酸化が抑制される。よって、切削工具は長い工具寿命を有することができる。
【0092】
上記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値と、上記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値との差は、０．５％以上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。上記差の下限は、耐亀裂伝搬性及び耐酸化性向上の観点から、０．５％以上、０．７％以上、１．０％以上、１．５％以上、２．０％以上が好ましい。上記差の上限は、密着性向上の観点から、９．５％以下、８．０％以下、４．０％以下、３．０％以下が好ましい。上記差は、０．５％以上９．５％以下、０．７％以上９．５％以下、１．０％以上９．５％以下、１．５％以上９．５％以下、２．０％以上９．５％以下、０．５％以上８．０％以下、０．７％以上８．０％以下、１．０％以上８．０％以下、１．５％以上８．０％以下、２．０％以上８．０％以下、０．５％以上４．０％以下、０．７％以上４．０％以下、１．０％以上４．０％以下、１．５％以上４．０％以下、２．０％以上４．０％以下、０．５％以上３．０％以下、０．７％以上３．０％以下、１．０％以上３．０％以下、１．５％以上３．０％以下、２．０％以上３．０％以下が好ましい。
【0093】
上記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値の下限は、耐亀裂伝搬性および耐酸化性向上の観点から、１．０％以上、１．５％以上、２．０％以上、３．０％以上が好ましい。上記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値の上限は、界面密着力向上の観点から、１０．０％以下、８．０％以下、７．０％以下が好ましい。上記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、１．０％以上１０．０％以下、１．５％以上１０．０％以下、２．０％以上１０．０％以下、３．０％以上１０．０％以下、１．０％以上８．０％以下、１．５％以上８．０％以下、２．０％以上８．０％以下、３．０％以上８．０％以下、１．０％以上７．０％以下、１．５％以上７．０％以下、２．０％以上７．０％以下、３．０％以上７．０％以下が好ましい。
【0094】
上記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値の下限は、耐酸化性向上の観点から０．５％以上、０．６％以上、１．０％以上、１．５％以上、２．０％以上、２．５％以上が好ましい。上記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値の上限は、界面密着力向上の観点から、１０．０％以下、８．１％以下、８．０％以下、７．０％以下、５．０％以下、４．９％以下が好ましい。上記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値は、０．５％以上１０％以下、０．６％以上１０％以下、１．０％以上１０％以下、１．５％以上１０％以下、２．０％以上１０％以下、２．５％以上１０％以下、０．５％以上８．１％以下、０．６％以上８．１％以下、１．０％以上８．１％以下、１．５％以上８．１％以下、２．０％以上８．１％以下、２．５％以上８．１％以下、０．５％以上８．０％以下、０．６％以上８．０％以下、１．０％以上８．０％以下、１．５％以上８．０％以下、２．０％以上８．０％以下、２．５％以上８．０％以下、０．５％以上７．０％以下、０．６％以上７．０％以下、１．０％以上７．０％以下、１．５％以上７．０％以下、２．０％以上７．０％以下、２．５％以上７．０％以下、０．５％以上５．０％以下、０．６％以上５．０％以下、１．０％以上５．０％以下、１．５％以上５．０％以下、２．０％以上５．０％以下、２．５％以上５．０％以下、０．５％以上４．９％以下、１．０％以上４．９％以下、１．５％以上４．９％以下、２．０％以上４．９％以下、２．５％以上４．９％以下が好ましい。
【0095】
本明細書において、上記百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、被膜表面の法線に沿う断面において、粒界領域に対して、硬質粒子間の粒界領域の伸長方向に垂直な方向に、長さ６０ｎｍ以上のライン分析を行うことにより測定される。具体的には、以下の（Ｂ１）～（Ｂ４）の方法で測定される。
【0096】
（Ｂ１）被膜表面の法線に沿って切削工具をダイヤモンドワイヤーで切り出し、第１層の断面が露出した薄片サンプル（厚み約１００ｎｍ程度）を準備する。露出された断面に対して収束イオンビーム加工（以下、「ＦＩＢ加工」とも記す。）を行い、断面を鏡面状態とする。
【0097】
（Ｂ２）ＦＩＢ加工された断面を、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を用いて観察し、硬質粒子間の粒界を特定する。観察倍率は、１００，０００倍とする。図１３は、実施形態１に係る切削工具のＳＴＥＭ像の一例を示す図である。図１３においては、２つの硬質粒子２３Ａ及び２３Ｂ間に、粒界領域２４が観察される。
【0098】
（Ｂ３）上記で特定された粒界領域が画像の中央付近を通るように位置決めを行い、ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像を得る。倍率は、５００，０００倍とする。得られたＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像において、粒界領域は、画像の一端から、画像の中央付近を通って、該一端と反対側の他の一端に伸びるように存在することとなる。
【0099】
上記ＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像中の粒界領域に対して、上記粒界領域の伸長方向に垂直な方向に、ＳＴＥＭ付帯のＥＤＸにより、長さ６０ｎｍ以上の元素ライン分析を行い、組成を測定する。ここで、粒界領域の伸長方向に垂直な方向とは、粒界領域の伸長方向に対して９０°±５°の角度で交差する直線に沿う方向を意味する。なお、本実施形態の硬質粒子は、第１層の厚み方向に延在する柱状晶であるため、硬質粒子間の粒界領域はほぼ直線となっている。ライン分析のビーム径は０．５ｎｍ以下とし、スキャン間隔は０．５ｎｍとする。
【0100】
上記元素ライン分析の測定領域の設定方法について、図１４を用いて説明する。図１４のＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭ像において、隣接する２つの硬質粒子２３Ａ及び２３Ｂと、該硬質粒子間の粒界領域２４を特定する。図１４では、三角形の頂点ｔ１及びｔ２同士を結ぶ直線を含むように粒界領域２４が伸長している。図１４では、粒界領域２４の伸長方向に垂直な方向は線Ｌ２で示される。従って、図１４では、線Ｌ２に沿ってライン分析が行われる。
【0101】
該粒界領域２４から、硬質粒子２３Ａの内部方向（図１４では左側方向）、かつ、該粒界領域２４の伸長方向に垂直な方向への距離が３０ｎｍ以上である仮想面Ｓ１を設定する。該粒界領域２４から、硬質粒子２３Ｂの内部方向（図１４では右側方向）、かつ、該粒界領域２４の伸長方向に垂直な方向への距離が３０ｎｍ以上である仮想面Ｓ２を設定する。仮想面Ｓ１及び仮称面Ｓ２に挟まれた領域をライン分析の測定領域とする。すなわち、ライン分析の長さは、６０ｎｍ以上とする。更に、該ライン分析の測定領域は、第１層の基材側の界面からの距離が５００ｎｍ以上、かつ、第１層の被膜の表面側の界面（第１層が最表面の場合は、第１層の表面）からの距離が５００ｎｍ以上の領域（以下、「第１領域」とも記す。）内に設定する。出願人が測定する限り、ライン分析の測定領域が、該第１領域内に位置する限り、異なる測定領域でライン分析を行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0102】
ライン分析の結果から、測定領域における百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値を算出する。具体的な算出方法について、図１５を用いて説明する。
【0103】
図１５は、図１４の線Ｌ２に沿ってライン分析を行った結果を示すグラフである。該グラフにおいて、横軸（Ｘ軸）はライン分析の測定領域の一方の端部からの距離（ｎｍ）を示し、縦軸（Ｙ軸）は百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００（％）を示す。図１５では、距離約４１ｎｍにおいて、百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００（％）が最大値４．０％である。
【0104】
（Ｂ４）上記の測定を、５つの異なる粒界上のそれぞれに設定された上記測定領域において行う。５つの測定領域における百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値の平均値を算出する。本実施形態において、該平均値を、硬質粒子間の粒界領域における百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値とする。出願人の測定する限り、測定対象とする粒界を任意に選択しても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0105】
本明細書において、上記百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値は、ＳＴＥＭ－ＥＤＸを用いて、被膜表面の法線に沿う断面において、前記第１層中に設けられた１００ｎｍ×１００ｎｍの矩形の測定視野に対して矩形分析を行うことにより測定される。具体的には、以下の（Ｃ１）～（Ｃ４）の方法で測定される。
【0106】
（Ｃ１）被膜表面の法線に沿って切削工具をダイヤモンドワイヤーで切り出し、第１層の断面が露出した薄片サンプル（厚み約１００ｎｍ程度）を準備する。露出された断面に対して収束イオンビーム加工（以下、「ＦＩＢ加工」とも記す。）を行い、断面を鏡面状態とする。
【0107】
（Ｃ２）ＦＩＢ加工された断面を、走査透過型電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）を用いて観察し、第１層を特定する。観察倍率は、５００，０００倍とする。第１層のＢＦ－ＳＴＥＭを得る。該ＢＦ－ＳＴＥＭ像中に１００ｎｍ×１００ｎｍの矩形の測定領域を設定する。該測定領域は、第１層の基材側の界面からの距離が５００ｎｍ以上、かつ、第１層の被膜の表面側の界面（第１層が最表面の場合は、第１層の表面）からの距離が５００ｎｍ以上の領域（以下、「第２領域」とも記す。）内に設定する。出願人が測定する限り、矩形分析の測定領域が、該第２領域内に位置する限り、異なる測定領域で矩形分析を行っても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0108】
（Ｃ３）上記の測定領域に対して、ＳＴＥＭ付帯のＥＤＸにより矩形分析を行い、組成を測定する。矩形分析のビーム径は０．５ｎｍ以下とし、スキャン間隔は０．５ｎｍとする。
【0109】
矩形分析の結果から、測定領域の平均組成を算出する。該平均組成に基づき、上記の測定領域における百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００を算出する。
【0110】
（Ｃ４）上記の測定を、５つの異なる測定領域でそれぞれ行い、各測定領域において百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００を算出する。該５つの測定領域の百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値を算出する。本実施形態において、該平均値を第１層における百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値とする。
【0111】
出願人の測定する限り、測定領域を任意に選択しても、測定結果のばらつきはほとんどなく、任意に測定箇所を設定しても恣意的にはならないことが確認されている。
【0112】
＜下地層＞
被膜は、基材と第１層との間に配置される下地層を備えることが好ましい。下地層は、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、からなる化合物からなることが好ましい。これによると、被膜と基材との密着性が向上し、耐摩耗性も向上する。
被膜は、基材と第１層との間に配置される下地層を備えることが好ましい。下地層は、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、からなる化合物からなることが好ましい。これによると、被膜と基材との密着性が向上し、耐摩耗性も向上する。
【0113】
下地層として、基材の直上にＴｉＮ層、ＴｉＣ層、ＴｉＣＮ層又はＴｉＢＮ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。下地層としてＡｌ２Ｏ３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。下地層は、平均厚さが０．１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。これによると、被膜は優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することができる。
【0114】
＜表面層＞
被膜は、その最表面に配置される表面層を備えることが好ましい。表面層は、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、からなる化合物からなることが好ましい。これによると、被膜の耐熱亀裂性及び耐摩耗性が向上する。
被膜は、その最表面に配置される表面層を備えることが好ましい。表面層は、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、からなる化合物からなることが好ましい。これによると、被膜の耐熱亀裂性及び耐摩耗性が向上する。
【0115】
表面層は、被膜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。表面層は、例えば、第１層の直上に配置される。
【0116】
表面層としては、ＴｉＮ層又はＡｌ２Ｏ３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。表面層としてＡｌ２Ｏ３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。
【0117】
表面層は、平均厚さが０．０５μｍ以上２．０μｍ以下であることが好ましい。これによると、被膜の耐酸化性が向上する。
【0118】
＜第１の中間層＞
第１の中間層は、下地層と第１層との間に配置される層である。下地層がＴｉＮ層の場合、第１の中間層はＴｉＣＮ層であることが好ましい。ＴｉＣＮ層は耐摩耗性に優れるため、被膜により好適な耐摩耗性を付与することができる。第１の中間層は、平均厚さが１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
第１の中間層は、下地層と第１層との間に配置される層である。下地層がＴｉＮ層の場合、第１の中間層はＴｉＣＮ層であることが好ましい。ＴｉＣＮ層は耐摩耗性に優れるため、被膜により好適な耐摩耗性を付与することができる。第１の中間層は、平均厚さが１μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
【0119】
＜第２の中間層＞
第２の中間層は、第１層と表面層との間に配置される層である。表面層がＡｌ２Ｏ３層の場合、第２の中間層はＴｉＣＮＯ層であることが好ましい。これにより、第１層と表面層との密着性が向上する。第２の中間層は、平均厚さが０．１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。
第２の中間層は、第１層と表面層との間に配置される層である。表面層がＡｌ２Ｏ３層の場合、第２の中間層はＴｉＣＮＯ層であることが好ましい。これにより、第１層と表面層との密着性が向上する。第２の中間層は、平均厚さが０．１μｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。
【0120】
【0121】
本実施形態の切削工具の製造方法は、実施形態１に記載の切削工具の製造方法であって、
基材を準備する第１工程と、
該基材上に被膜を形成する第２工程と、
該被膜に対して熱処理を行い切削工具を得る第３工程と、を備え、
該第２工程で形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
該硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する、切削工具の製造方法である。
基材を準備する第１工程と、
該基材上に被膜を形成する第２工程と、
該被膜に対して熱処理を行い切削工具を得る第３工程と、を備え、
該第２工程で形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、
該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、
該硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する、切削工具の製造方法である。
【0122】
＜第１工程＞
第１工程において、基材を準備する。基材の詳細は、実施形態１に記載されているため、その説明は繰り返さない。
第１工程において、基材を準備する。基材の詳細は、実施形態１に記載されているため、その説明は繰り返さない。
【0123】
＜第２工程＞
次に、第２工程において、上記基材上に被膜を形成する。被膜の形成は、例えば図１６に示されるＣＶＤ装置を用いて行う。ＣＶＤ装置５０内には、基材１０を保持した基材セット治具５２を複数設置することができ、これらは耐熱合金鋼製の反応容器５３でカバーされる。また、反応容器５３の周囲には調温装置５４が配置されており、この調温装置５４により、反応容器５３内の温度を制御することができる。
次に、第２工程において、上記基材上に被膜を形成する。被膜の形成は、例えば図１６に示されるＣＶＤ装置を用いて行う。ＣＶＤ装置５０内には、基材１０を保持した基材セット治具５２を複数設置することができ、これらは耐熱合金鋼製の反応容器５３でカバーされる。また、反応容器５３の周囲には調温装置５４が配置されており、この調温装置５４により、反応容器５３内の温度を制御することができる。
【0124】
ＣＶＤ装置５０には、３つの導入口５５、５７（他の一つの導入口は図示せず）を有するノズル５６が配置されている。ノズル５６は、基材セット治具５２が配置される領域を貫通するように配置されている。ノズル５６の基材セット治具５２近傍の部分には複数の噴射孔（第１噴射孔６１，第２噴射孔６２、第３噴射孔（図示せず））が形成されている。
【0125】
図１６において、導入口５５、５７、及び、他の一つの導入口（図示せず）からノズル５６内に導入された各ガスは、ノズル５６内においても混合されることなく、それぞれ異なる噴射孔を経て、反応容器５３内に導入される。このノズル５６は、その軸を中心軸として回転することができる。また、ＣＶＤ装置５０には排気管５９が配置されており、排気ガスは排気管５９の排気口６０から外部へ排出することができる。なお、反応容器５３内の治具類等は、通常黒鉛により構成される。
【0126】
被膜が下地層、中間層及び／又は表面層を含む場合は、これらの層は従来公知の方法で形成することができる。
【0127】
≪第２ａ工程≫
第２工程は、ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法により上記第１層を形成する第２ａ工程を含み、
該第２ａ工程は、ＴｉＣｌ４ガス、ＳｉＣｌ４ガス及びＣＨ３ＣＮガスを該基材の表面に向かって噴出する第２ａ－１工程を含み、
該ＴｉＣｌ４ガスは、該ＣＶＤ装置のノズルに設けられた複数の第１噴射孔から噴出され、
該ＳｉＣｌ４ガスは、該ノズルに設けられた複数の第２噴射孔から噴出され、
該ＣＨ３ＣＮガスは、該ノズルに設けられた複数の第３噴射孔から噴出され、
該第２ａ－１工程において、該ノズルは回転し、
該複数の第２噴射孔は、第２－１噴射孔と、第２－２噴射孔と、を含み、
該第２－１噴射孔の径ｒ１は、該第２－２噴射孔の径ｒ２と異なることが好ましい。
第２工程は、ＣＶＤ装置を用いたＣＶＤ法により上記第１層を形成する第２ａ工程を含み、
該第２ａ工程は、ＴｉＣｌ４ガス、ＳｉＣｌ４ガス及びＣＨ３ＣＮガスを該基材の表面に向かって噴出する第２ａ－１工程を含み、
該ＴｉＣｌ４ガスは、該ＣＶＤ装置のノズルに設けられた複数の第１噴射孔から噴出され、
該ＳｉＣｌ４ガスは、該ノズルに設けられた複数の第２噴射孔から噴出され、
該ＣＨ３ＣＮガスは、該ノズルに設けられた複数の第３噴射孔から噴出され、
該第２ａ－１工程において、該ノズルは回転し、
該複数の第２噴射孔は、第２－１噴射孔と、第２－２噴射孔と、を含み、
該第２－１噴射孔の径ｒ１は、該第２－２噴射孔の径ｒ２と異なることが好ましい。
【0128】
ＴｉＣｌ４ガスは、ノズルに設けられた複数の第１噴射孔から噴出され、ＳｉＣｌ４ガスは、該ノズルに設けられた複数の第２噴射孔から噴出され、ＣＨ３ＣＮガスは、ノズルに設けられた複数の第３噴射孔から噴出される。具体的には、ＴｉＣｌ４ガスは、ノズルの導入口５５からノズル５６内に導入され、複数の第１噴射孔６１から噴出される。ＳｉＣｌ４ガスは、ノズルの導入口５７からノズル５６内に導入され、複数の第２噴射孔６２から噴出される。ＣＨ３ＣＮガスは、ノズルの導入口（図示せず）からノズル５６内に導入され、複数の第３噴射孔（図示せず）から噴出される。
【0129】
該第２ａ－１工程において、該ノズルは回転し、複数の第２噴射孔は、第２－１噴射孔と、第２－２噴射孔と、を含み、該第２－１噴射孔の径ｒ１は、該第２－２噴射孔の径ｒ２と異なる。これによると、硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有することができる。以下では理解を容易にするために、ｒ１＜ｒ２として説明する。
【0130】
第２－１噴射孔の径ｒ１は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以上２ｍｍ以下が更に好ましい。第２－２噴射孔の径ｒ２は、１ｍｍ以上４ｍｍ以下が好ましく、１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以上３ｍｍ以下が更に好ましい。
【0131】
第２－１噴射孔の径ｒ１と、第２－２噴射孔の径ｒ２との比ｒ１／ｒ２の下限は、０．１２５以上が好ましく、０．２以上がより好ましく、０．５以上が更に好ましい。ｒ１／ｒ２の上限は、１未満が好ましく、０．８以下が好ましく、０．６以下が好ましい。ｒ１／ｒ２は、０．１２５以上１未満が好ましく、０．２以上０．８以下が好ましく、０．５以上０．６以下が好ましい。
【0132】
本工程において、反応容器内の基材温度は７００～９００℃の範囲が好ましく、反応容器内の圧力は０．１～１３ｋＰａであることが好ましい。また、キャリアガスとして、Ｈ２ガス、Ｎ２ガス、Ａｒガスなどを用いることができる。キャリアガスは、ＣＨ３ＣＮガスとともに第３噴射孔から噴出される。
【0133】
ラメラ構造における珪素の濃度が相対的に高い層及び低い層の組成は、原料ガスの混合割合、並びに、第２－１噴射孔の径ｒ１と第２－２噴射孔の径ｒ２との比ｒ１／ｒ２によって制御することができる。第１層の厚みは、原料ガスの流量と、成膜時間とを調節することによって制御することができる。第１単位層及び第２単位層のそれぞれの厚み、これらの積層周期、積層数はノズルの回転速度と、成膜時間とを調節することによって制御することができる。
【0134】
第１層の形成中、反応ガスの総ガス流量は、例えば、７０～９０Ｌ／分とすることができる。ここで「総ガス流量」とは、標準状態（０℃、１気圧）における気体を理想気体とし、単位時間当たりにＣＶＤ炉に導入された全容積流量を示す。
【0135】
上記第２工程により形成される被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、かつ、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有する。
【0136】
＜第３工程＞
次に、第３工程において、第２工程で形成された被膜に対して熱処理を行い、実施形態１に記載の切削工具を得る。これにより、硬質粒子内の珪素が硬質粒子間の粒界近傍に移動し、硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値が、第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きくなる。
次に、第３工程において、第２工程で形成された被膜に対して熱処理を行い、実施形態１に記載の切削工具を得る。これにより、硬質粒子内の珪素が硬質粒子間の粒界近傍に移動し、硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値が、第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きくなる。
【0137】
上記熱処理は、被膜を圧力８５０ｈＰａ以上９５０ｈＰａ以下の水素雰囲気中で、１０５０℃以上１１００℃以下で５分以上３０分以下加熱する工程を含むことが好ましい。これによると、硬質粒子内の珪素の粒界領域への移動が促進される。
【0138】
＜その他の工程＞
次に、被膜が形成された基材１０を冷却する。冷却速度は、例えば、５℃／ｍｉｎを超えることはなく、また、その冷却速度は基材１０の温度が低下するにつれて遅くなる。
次に、被膜が形成された基材１０を冷却する。冷却速度は、例えば、５℃／ｍｉｎを超えることはなく、また、その冷却速度は基材１０の温度が低下するにつれて遅くなる。
【0139】
上記の工程に加えて、表面研削、ショットブラストなどの表面処理工程を行うことができる。
【実施例】
【0140】
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。
【0141】
＜第１工程：基材の準備＞
以下の表１に記載の基材Ａ～基材Ｄを準備した。具体的には、まず、表１の「配合組成（質量％）」欄に記載の配合組成からなる原料粉末を均一に混合して混合粉末を得た。表１中の「残り」とは、ＷＣが配合組成（質量％）の残部を占めることを示している。次に、混合粉末を表１の「形状」欄に記載の形状に加圧成形した後、１３００～１５００℃で１～２時間焼結することにより、超硬合金製の基材Ａ～基材Ｄを得た。
以下の表１に記載の基材Ａ～基材Ｄを準備した。具体的には、まず、表１の「配合組成（質量％）」欄に記載の配合組成からなる原料粉末を均一に混合して混合粉末を得た。表１中の「残り」とは、ＷＣが配合組成（質量％）の残部を占めることを示している。次に、混合粉末を表１の「形状」欄に記載の形状に加圧成形した後、１３００～１５００℃で１～２時間焼結することにより、超硬合金製の基材Ａ～基材Ｄを得た。
【0142】
【表1】
【0143】
＜第２工程：被膜の形成＞
上記で得られた基材Ａ～基材Ｄの表面に被膜を形成した。具体的には、基材側から、ＴｉＮ層（下地層）、ＴｉＣＮ層（第１の中間層）、ＴｉＳｉＣＮ層（第１層）、ＴｉＣＮＯ層（第２の中間層）、Ａｌ２Ｏ３層（表面層）を前記の順で形成して、被膜を形成した。
上記で得られた基材Ａ～基材Ｄの表面に被膜を形成した。具体的には、基材側から、ＴｉＮ層（下地層）、ＴｉＣＮ層（第１の中間層）、ＴｉＳｉＣＮ層（第１層）、ＴｉＣＮＯ層（第２の中間層）、Ａｌ２Ｏ３層（表面層）を前記の順で形成して、被膜を形成した。
【0144】
≪ＴｉＮ層（下地層）、ＴｉＣＮ層（第１の中間層）、ＴｉＣＮＯ層（第２の中間層）、Ａｌ２Ｏ３層（表面層）の形成≫
被膜中にＴｉＮ層（下地層）及び／又はＴｉＣＮ層（中間層）及び／又はＡｌ２Ｏ３層（表面層）を形成する場合、これらの層は、従来公知のＣＶＤ法によって形成された。各層の成膜条件は表２に示される通りである。たとえば、表２の「ＴｉＮ（下地層）」の行には、下地層としてのＴｉＮ層の成膜条件が示されている。表２のＴｉＮ層（下地層）の記載は、ＣＶＤ装置の反応容器内（反応容器内圧力６．７ｋＰａ、基材温度９１５℃）に基材を配置し、反応容器内に表２の「反応ガス組成（体積％）」欄に記載の組成を有する反応ガス（２．０体積％のＴｉＣｌ４ガス、３９．７体積％のＮ２ガスおよび残り（５８．３体積％）のＨ２ガスからなる混合ガス）を６３．８Ｌ／分の流量（総ガス流量）で噴出することにより、ＴｉＮ層が形成されることを意味している。なお、各成膜条件によって形成される各層の厚さは、各反応ガスを噴出する時間によって制御した。本明細書において、「総ガス流量」とは、標準状態（０℃、１気圧）における気体を理想気体とし、単位時間当たりにＣＶＤ炉に導入された全容積流量を示す。
被膜中にＴｉＮ層（下地層）及び／又はＴｉＣＮ層（中間層）及び／又はＡｌ２Ｏ３層（表面層）を形成する場合、これらの層は、従来公知のＣＶＤ法によって形成された。各層の成膜条件は表２に示される通りである。たとえば、表２の「ＴｉＮ（下地層）」の行には、下地層としてのＴｉＮ層の成膜条件が示されている。表２のＴｉＮ層（下地層）の記載は、ＣＶＤ装置の反応容器内（反応容器内圧力６．７ｋＰａ、基材温度９１５℃）に基材を配置し、反応容器内に表２の「反応ガス組成（体積％）」欄に記載の組成を有する反応ガス（２．０体積％のＴｉＣｌ４ガス、３９．７体積％のＮ２ガスおよび残り（５８．３体積％）のＨ２ガスからなる混合ガス）を６３．８Ｌ／分の流量（総ガス流量）で噴出することにより、ＴｉＮ層が形成されることを意味している。なお、各成膜条件によって形成される各層の厚さは、各反応ガスを噴出する時間によって制御した。本明細書において、「総ガス流量」とは、標準状態（０℃、１気圧）における気体を理想気体とし、単位時間当たりにＣＶＤ炉に導入された全容積流量を示す。
【0145】
【表2】
【0146】
≪ＴｉＳｉＣＮ層の形成≫
被膜中のＴｉＳｉＣＮの組成を有する層（以下、「ＴｉＳｉＣＮ層」とも記す。）は、表３の成膜条件Ａ～成膜条件Ｄ、表４の成膜条件Ｘ及び成膜条件Ｙのいずれかで形成される。
被膜中のＴｉＳｉＣＮの組成を有する層（以下、「ＴｉＳｉＣＮ層」とも記す。）は、表３の成膜条件Ａ～成膜条件Ｄ、表４の成膜条件Ｘ及び成膜条件Ｙのいずれかで形成される。
【0147】
【表3】
【0148】
【表4】
【0149】
≪成膜条件Ａ～成膜条件Ｄ≫
成膜条件Ａ～成膜条件Ｄでは、図１６に示されるＣＶＤ装置を用いてＴｉＳｉＣＮ層（第１層）を形成する。ＣＶＤ装置のノズルには、第１噴射孔、第２噴射孔（第２－１噴射孔及び第２－２噴射孔）及び第３噴射孔が設けられている。各成膜条件で用いられるＣＶＤ装置のノズルにおける第２－１噴射孔の径φｒ１及び第２－２噴射孔の径φｒ２を、表３の「噴射孔の径φ（ｍｍ）ｒ１／ｒ２」欄に示す。たとえば、成膜条件Ａでは、第２－１噴射孔の径φｒ１は１．５ｍｍであり、第２－２噴射孔の径φｒ２は２．５ｍｍである。該ノズルは、成膜中に回転する。
成膜条件Ａ～成膜条件Ｄでは、図１６に示されるＣＶＤ装置を用いてＴｉＳｉＣＮ層（第１層）を形成する。ＣＶＤ装置のノズルには、第１噴射孔、第２噴射孔（第２－１噴射孔及び第２－２噴射孔）及び第３噴射孔が設けられている。各成膜条件で用いられるＣＶＤ装置のノズルにおける第２－１噴射孔の径φｒ１及び第２－２噴射孔の径φｒ２を、表３の「噴射孔の径φ（ｍｍ）ｒ１／ｒ２」欄に示す。たとえば、成膜条件Ａでは、第２－１噴射孔の径φｒ１は１．５ｍｍであり、第２－２噴射孔の径φｒ２は２．５ｍｍである。該ノズルは、成膜中に回転する。
【0150】
成膜条件Ａ～成膜条件Ｄでは、初めに、ＣＶＤ装置の反応内容器圧力を表３の「圧力（ｋＰａ）」欄に記載の圧力、及び、基材温度を表３の「温度（℃）」欄に記載の温度に設定する。例えば、成膜条件Ａでは、ＣＶＤ装置の反応容器内圧力を９．０ｋＰａ、及び、基材温度を８００℃に設定する。
【0151】
次に、反応容器内に表３の「反応ガス組成（体積％）」欄に記載の成分を含む反応ガスを導入して、基材上にＴｉＳｉＣＮ層（第１層）を形成する。表３中の「残り」とは、反応ガスの合計を１００体積％とした場合、Ｈ２ガスが残部を占めることを示している。Ｈ２は、総ガス流量を調整するために、ＣＨ３ＣＮガスに混合される。
【0152】
成膜条件Ａ～成膜条件Ｄでは、反応ガスの総ガス流量は、８０Ｌ／分である。成膜条件Ａで用いる反応ガスは、ＳｉＣｌ４ガスを０．７体積％、ＴｉＣｌ４ガスを１体積％、ＣＨ３ＣＮガス０．５体積％及びＨ２ガス（残り９７．８体積％）からなる。
【0153】
成膜中のノズルの回転速度は、表３の「回転速度（ｒｐｍ）」欄に示す通りである。例えば、成膜条件Ａでは、ノズルの回転速度は２．０ｒｐｍである。
【0154】
≪成膜条件Ｘ≫
成膜条件Ｘでは、従来のＣＶＤ装置を用いてＴｉＳｉＣＮ層を形成する。ＣＶＤ装置のノズルの噴射孔の径φは全て同一で、１０ｍｍである。該ノズルは、成膜中に回転しない。
成膜条件Ｘでは、従来のＣＶＤ装置を用いてＴｉＳｉＣＮ層を形成する。ＣＶＤ装置のノズルの噴射孔の径φは全て同一で、１０ｍｍである。該ノズルは、成膜中に回転しない。
【0155】
成膜条件Ｘでは、初めに、ＣＶＤ装置の反応容器内圧力を６ｋＰａ、及び、基材温度を８００℃に設定する。
【0156】
次に、反応容器内に表４の「反応ガス組成（体積％）」欄に記載の成分を含む反応ガス（ＳｉＣｌ４：０．８４体積％、ＴｉＣｌ４：０．１７体積％、ＣＨ３ＣＮ：０．３２体積％、Ｈ２：残り）を導入して、基材上にＴｉＳｉＣＮ層を形成する。反応ガスの総ガス流量は８０Ｌ／分である。
【0157】
≪成膜条件Ｙ≫
成膜条件Ｙでは、従来のＰＶＤ法により第１層を形成する。成膜条件Ｙの具体的な条件は、表４の「成膜条件Ｙ」の列に示す通りである。
成膜条件Ｙでは、従来のＰＶＤ法により第１層を形成する。成膜条件Ｙの具体的な条件は、表４の「成膜条件Ｙ」の列に示す通りである。
【0158】
＜第３工程：熱処理＞
次に、第２工程で形成された被膜に対して熱処理を行い、各試料の切削工具を得た。熱処理の条件は、表５の熱処理条件Ｃ１～熱処理条件Ｃ３に示される通りである。例えば、熱処理条件Ｃ１では、被膜を圧力９００ｈＰの水素（Ｈ２）雰囲気中で、１１００℃で１０分間加熱した。続いて、切削工具を冷却した。
次に、第２工程で形成された被膜に対して熱処理を行い、各試料の切削工具を得た。熱処理の条件は、表５の熱処理条件Ｃ１～熱処理条件Ｃ３に示される通りである。例えば、熱処理条件Ｃ１では、被膜を圧力９００ｈＰの水素（Ｈ２）雰囲気中で、１１００℃で１０分間加熱した。続いて、切削工具を冷却した。
【0159】
【表5】
【0160】
上記により、各試料の切削工具を得た。各試料の被膜の構成は、下記の表６、表８、表１０、表１２、表１４に示される通りである。各表の「ＴｉＳｉＣＮ層（第１層）（μｍ）」欄のＡ～Ｃ、Ｘ、Ｙとは、表３に示される成膜条件Ａ～Ｃ、表４に示される成膜条件Ｘ、成膜条件Ｙで形成された層を意味し、括弧内の数値は厚さを意味する。
【0161】
＜ＴｉＳｉＣＮ層の特徴＞
≪ＴｉＳｉＣＮ層の構造≫
成膜条件Ａ～成膜条件Ｄを用いて形成されたＴｉＳｉＣＮ層（第１層）は、複数の硬質粒子からなり、該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、該硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有することが確認された。さらに、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とは、同一の結晶方位を有することが確認された。具体的な確認方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。
≪ＴｉＳｉＣＮ層の構造≫
成膜条件Ａ～成膜条件Ｄを用いて形成されたＴｉＳｉＣＮ層（第１層）は、複数の硬質粒子からなり、該硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、該硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有することが確認された。さらに、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とは、同一の結晶方位を有することが確認された。具体的な確認方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。
【0162】
成膜条件Ｘにより得られたＴｉＳｉＣＮ層をＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭで観察したところ、均一な組織であり、周期的な構造変化は確認されなかった。
【0163】
成膜条件Ｙにより得られたＴｉＳｉＣＮ層をＨＡＡＤＦ－ＳＴＥＭで観察したところ、ナノコンポジット構造が確認され、周期的な構造変化は確認されなかった。
【0164】
≪ラメラ構造≫
各試料について、ラメラ構造における珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおいて、百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。結果を表７、表９、表１１、表１３、表１５の「硬質粒子」の「珪素高濃度層」の「｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００（％）」欄、及び、「珪素低濃度層」の「｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００（％）」欄に示す。なお「－」の表記は、測定を行わなかったことを示す。
各試料について、ラメラ構造における珪素高濃度層及び珪素低濃度層のそれぞれにおいて、百分率｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。結果を表７、表９、表１１、表１３、表１５の「硬質粒子」の「珪素高濃度層」の「｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００（％）」欄、及び、「珪素低濃度層」の「｛ＸＳｉ／（ＸＳｉ＋ＸＴｉ）｝×１００（％）」欄に示す。なお「－」の表記は、測定を行わなかったことを示す。
【0165】
各試料について、ラメラ構造の周期幅の平均、上限及び下限を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。結果を表７、表９、表１１、表１３、表１５の「硬質粒子」の「ラメラ周期」の「平均（ｎｍ）」、「下限（ｎｍ）」、「上限（ｎｍ）」欄に示す。なお、「－」の表記は、測定を行わなかったことを示す。
【0166】
≪硬質粒子の平均アスペクト比≫
各試料について、硬質粒子の平均アスペクト比を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。結果を表７、表９、表１１、表１３、表１５の「硬質粒子」の「平均アスペクト比」欄に示す。
各試料について、硬質粒子の平均アスペクト比を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。結果を表７、表９、表１１、表１３、表１５の「硬質粒子」の「平均アスペクト比」欄に示す。
【0167】
≪珪素の分布≫
各試料のＴｉＳｉＣＮ層（第１層）において、硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値、及び、第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。結果を表７、表９、表１１、表１３、表１５の「粒界領域」の「｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００ 最大値」欄、及び、「第１層」の「｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００ 平均値」欄に示す。
各試料のＴｉＳｉＣＮ層（第１層）において、硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値、及び、第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値を測定した。具体的な測定方法は実施形態１に記載の通りであるため、その説明は繰り返さない。結果を表７、表９、表１１、表１３、表１５の「粒界領域」の「｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００ 最大値」欄、及び、「第１層」の「｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００ 平均値」欄に示す。
【0168】
【表6】
【0169】
【表7】
【0170】
【表8】
【0171】
【表9】
【0172】
【表10】
【0173】
【表11】
【0174】
【表12】
【0175】
【表13】
【0176】
【表14】
【0177】
【表15】
【0178】
＜切削試験１＞
試料１～試料６（実施例）及び試料１－１～１－７（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、一般鋼の旋削加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表７の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
試料１～試料６（実施例）及び試料１－１～１－７（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、一般鋼の旋削加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表７の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
【0179】
＜切削条件＞
被削材：ＳＵＪ２ （形状：棒材 φ２６０ｍｍ×１０００ｍｍ）
ホルダー：ＤＣＬＮＲ２５２５Ｍ１２
インサート：ＣＭＮＧ１２０４０８Ｎ－ＧＵ
切削速度Ｖｃ：３００ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さａｐ：１．５ｍｍ
送り量ｆ：０．３ｍｍ
切削液：あり（Ｗｅｔ）
被削材：ＳＵＪ２ （形状：棒材 φ２６０ｍｍ×１０００ｍｍ）
ホルダー：ＤＣＬＮＲ２５２５Ｍ１２
インサート：ＣＭＮＧ１２０４０８Ｎ－ＧＵ
切削速度Ｖｃ：３００ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さａｐ：１．５ｍｍ
送り量ｆ：０．３ｍｍ
切削液：あり（Ｗｅｔ）
【0180】
＜考察＞
試料１～試料６の切削工具は実施例に該当し、試料１－１～試料１－７の切削工具は比較例に該当する。試料１～試料６の切削工具は、試料１－１～試料１－７の切削工具よりも、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、硬質粒子がラメラ構造を有しているため、被膜の耐熱亀裂伝搬性及び耐剥離性が向上し、更に、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
試料１～試料６の切削工具は実施例に該当し、試料１－１～試料１－７の切削工具は比較例に該当する。試料１～試料６の切削工具は、試料１－１～試料１－７の切削工具よりも、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、硬質粒子がラメラ構造を有しているため、被膜の耐熱亀裂伝搬性及び耐剥離性が向上し、更に、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
【0181】
＜切削試験２＞
試料２１～試料２３（実施例）及び試料２－１～試料２－３（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、鋳鉄の旋削加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表９の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
試料２１～試料２３（実施例）及び試料２－１～試料２－３（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、鋳鉄の旋削加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表９の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
【0182】
＜切削条件＞
被削材：ＦＣＤ７００ （形状：棒材 φ２６０ｍｍ×１０００ｍｍ）
ホルダー：ＤＣＬＮＲ２５２５Ｍ１２
インサート：ＣＭＮＧ１２０４０８Ｎ－ＧＺ
切削速度Ｖｃ：１４０ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さａｐ：１．５ｍｍ
送り量ｆ：０．３ｍｍ
切削液：あり（Ｗｅｔ）
被削材：ＦＣＤ７００ （形状：棒材 φ２６０ｍｍ×１０００ｍｍ）
ホルダー：ＤＣＬＮＲ２５２５Ｍ１２
インサート：ＣＭＮＧ１２０４０８Ｎ－ＧＺ
切削速度Ｖｃ：１４０ｍ／ｍｉｎ
切り込み深さａｐ：１．５ｍｍ
送り量ｆ：０．３ｍｍ
切削液：あり（Ｗｅｔ）
【0183】
＜考察＞
試料２１～試料２３（実施例）は、試料２－１～試料２－３（比較例）に比べて、鋳鉄の旋削加工において切削距離が長く、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、試料２１～試料２３では、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
試料２１～試料２３（実施例）は、試料２－１～試料２－３（比較例）に比べて、鋳鉄の旋削加工において切削距離が長く、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、試料２１～試料２３では、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
【0184】
＜切削試験３＞
試料３１～試料３３（実施例）及び試料３－１～試料３－３（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、一般鋼のフライス加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表１１の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
試料３１～試料３３（実施例）及び試料３－１～試料３－３（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、一般鋼のフライス加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表１１の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
【0185】
＜切削条件＞
被削材：Ｓ５０Ｃブロック材
カッター：ＤＦＣ０９１００ＲＳ（住友電工ハードメタル社製）
インサート：ＸＮＭＵ０６０６０８ＰＮＥＲ－Ｇ
切削速度Ｖｃ：２００ｍ／ｍｉｎ
１刃当たりの送り量ｆｚ：０．２ｍｍ／ｔ
切り込み深さａｐ：３．０ｍｍ
切削幅ａｅ：８５ｍｍ
切削液：なし（Ｄｒｙ）
被削材：Ｓ５０Ｃブロック材
カッター：ＤＦＣ０９１００ＲＳ（住友電工ハードメタル社製）
インサート：ＸＮＭＵ０６０６０８ＰＮＥＲ－Ｇ
切削速度Ｖｃ：２００ｍ／ｍｉｎ
１刃当たりの送り量ｆｚ：０．２ｍｍ／ｔ
切り込み深さａｐ：３．０ｍｍ
切削幅ａｅ：８５ｍｍ
切削液：なし（Ｄｒｙ）
【0186】
＜考察＞
試料３１～試料３３（実施例）は、試料３－１～試料３－３（比較例）に比べて、一般鋼のフライス加工において切削距離が長く、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、試料３１～試料３３では、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
試料３１～試料３３（実施例）は、試料３－１～試料３－３（比較例）に比べて、一般鋼のフライス加工において切削距離が長く、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、試料３１～試料３３では、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
【0187】
＜耐酸化性試験＞
試料４１（実施例）及び試料４－１～試料４－３（比較例）の切削工具を用いて、耐酸化性試験を行った。耐酸化性試験は以下の手順で行った。
試料４１（実施例）及び試料４－１～試料４－３（比較例）の切削工具を用いて、耐酸化性試験を行った。耐酸化性試験は以下の手順で行った。
【0188】
各試料について複数のサンプルを準備した。例えば、サンプルＡは、大気中で温度７００℃まで加熱した後、該温度で６０分保持し、その後徐冷し、室温にする。サンプルＢは、大気中で温度７５０℃まで加熱した後、該温度で６０分保持し、その後徐冷し、室温にする。サンプルＣは、大気中で温度８００℃まで加熱した後、該温度で６０分保持し、その後徐冷し、室温にする。このように、サンプル毎に加熱温度を５０℃ずつ変更した。
【0189】
徐冷後のサンプル外観を目視で観察し、被膜剥離で母材露出および基材の変形が発生していた場合には、被膜が酸化したと判断した。サンプル外観の目視観察で基材の変形確認できない場合には、試料を切断し、基材断面のＳＥＭ観察および元素分析で被膜が残っていた場合には酸化なしと判断した。酸化状態になった最も低い温度を酸化温度とする。
【0190】
酸化温度が高い程、耐酸化性に優れていることを示す。結果を表１３の「酸化試験」の「酸化温度」欄に示す。
【0191】
＜考察＞
試料４１（実施例）は、１０００℃に加熱しても酸化しないことが確認された。これは、試料４１では、粒界の珪素（Ｓｉ）が、酸素（Ｏ）が粒界に沿って拡散するのを抑制し、耐酸化性が向上したためと推察される。
試料４１（実施例）は、１０００℃に加熱しても酸化しないことが確認された。これは、試料４１では、粒界の珪素（Ｓｉ）が、酸素（Ｏ）が粒界に沿って拡散するのを抑制し、耐酸化性が向上したためと推察される。
【0192】
＜切削試験４＞
試料５１（実施例）及び試料５－１～試料５－３（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、一般鋼のフライス加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表１５の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
試料５１（実施例）及び試料５－１～試料５－３（比較例）の切削工具を用いて、以下の切削条件にて切削を行い、工具刃先が欠損状態となるまでの切削距離を測定した。以下の切削条件は、一般鋼のフライス加工であり、高能率加工に該当する。切削距離が長いもの程、工具寿命が長いことを示す。結果を表１５の「切削試験」の「切削距離（ｋｍ）」欄に示す。
【0193】
＜切削条件＞
被削材：ＳＣＭ４３５フライス（８５ｍｍ×１００ｍｍ×３００ｍｍ）
カッター：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル社製）
インサート：ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ－Ｇ
切削速度Ｖｃ：３５０ｍ／ｍｉｎ
１刃当たりの送り量ｆｚ：０．２ｍｍ／ｔ
切り込み深さａｐ：２．０ｍｍ
切削幅ａｅ：８５ｍｍ
切削液：なし（Ｄｒｙ）
被削材：ＳＣＭ４３５フライス（８５ｍｍ×１００ｍｍ×３００ｍｍ）
カッター：ＷＧＣ４１６０Ｒ（住友電工ハードメタル社製）
インサート：ＳＥＥＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ－Ｇ
切削速度Ｖｃ：３５０ｍ／ｍｉｎ
１刃当たりの送り量ｆｚ：０．２ｍｍ／ｔ
切り込み深さａｐ：２．０ｍｍ
切削幅ａｅ：８５ｍｍ
切削液：なし（Ｄｒｙ）
【0194】
＜考察＞
試料５１（実施例）は、試料５－１～試料５－２（比較例）に比べて、一般鋼のフライス加工において切削距離が長く、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、試料５１では、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
試料５１（実施例）は、試料５－１～試料５－２（比較例）に比べて、一般鋼のフライス加工において切削距離が長く、高能率加工において工具寿命が長いことが確認された。これは、試料５１では、粒界領域に珪素が濃化していることで硬質粒子および／または基材の酸化が抑制され、耐摩耗性が向上したためと推察される。
【0195】
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。
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。
【符号の説明】
【0196】
１ 切削工具、１０ 基材、１１ 第１層、１２ 下地層、１３ 表面層、１４ 第１の中間層、１５ 被膜、１６ 第２の中間層、２１ 珪素の濃度が相対的に高い層（珪素高濃度層）、２２ 珪素の濃度が相対的に低い層（珪素低濃度層）、２３Ａ，２３Ｂ 硬質粒子、２４ 粒界領域、５０ ＣＶＤ装置、５２ 基材セット治具、５３ 反応容器、５４ 調温装置、５５，５７ 導入口、５６ ノズル、５９ 排気管、６０ 排気口、６１ 第１噴射孔、６２ 第２噴射孔
【要約】
基材と、前記基材上に配置された被膜とを含む切削工具であって、前記被膜は、複数の硬質粒子からなる第１層を備え、前記硬質粒子は、立方晶型の結晶構造を有するＴｉＳｉＣＮからなり、前記硬質粒子は、珪素の濃度が相対的に高い層と低い層とが交互に積層したラメラ構造を有し、前記硬質粒子間の粒界領域における珪素の原子数ＡＳｉ及びチタンの原子数ＡＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＡＳｉの百分率｛ＡＳｉ／（ＡＳｉ＋ＡＴｉ）｝×１００の最大値は、前記第１層における珪素の原子数ＢＳｉ及びチタンの原子数ＢＴｉの合計に対する前記珪素の原子数ＢＳｉの百分率｛ＢＳｉ／（ＢＳｉ＋ＢＴｉ）｝×１００の平均値よりも大きい。
【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】
【図15】
【図16】