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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-31
(45)【発行日】2024-08-08
(54)【発明の名称】表面被覆切削工具
(51)【国際特許分類】
B23B 27/14 20060101AFI20240801BHJP
B23B 51/00 20060101ALN20240801BHJP
【ＦＩ】
B23B27/14 A
B23B51/00 J
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022511773
(86)(22)【出願日】2021-03-12
(86)【国際出願番号】 JP2021010128
(87)【国際公開番号】W WO2021200042
(87)【国際公開日】2021-10-07
【審査請求日】2023-10-06
(31)【優先権主張番号】P 2020059802
(32)【優先日】2020-03-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006264
【氏名又は名称】三菱マテリアル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100208568
【弁理士】
【氏名又は名称】木村 孔一
(74)【代理人】
【識別番号】100139240
【弁理士】
【氏名又は名称】影山 秀一
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 峻
【審査官】小川 真
(56)【参考文献】
【文献】特開２００８－４９４５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１７３７０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１３７３４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１９－５２８１８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－１６１５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１４６７７７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｂ ２７／１４
Ｂ２３Ｂ ５１／００
Ｂ２３Ｃ ５／１６
Ｃ２３Ｃ １４／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工具基体と該工具基体の表面に被覆層を有する表面被覆切削工具であって、１）前記被覆層の平均層厚は０．５～８．０μｍであって、前記工具基体の側から工具表面に向かって、順に、下部層、中間層、上部層を有し、
２）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記下部層は、その平均組成を組成式：（Ａｌ１－ｘＣｒｘ）Ｎで表したとき、前記ｘが０．２０～０．６０であるＡ層から構成され、
３）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記中間層は、その平均組成を組成式：（Ａｌ１－ａ－ｂＣｒａＳｉｂ）Ｎで表したとき、前記ａが０．２０～０．６０、前記ｂが０．０１～０．２０であるＢ層から構成され、
４）前記Ｂ層は隣接する極大値と極小値との平均間隔が１～１００ｎｍであるＳｉ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｓｉ濃度の前記極大値の平均値をＳｉｍａｘとしたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ／ｂ≦２．０であり、かつ、
前記Ｓｉ濃度の前記極小値の平均値をＳｉｍｉｎとしたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ／ｂ＜１．０であり、
５）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記上部層は、その平均組成を組成式：（Ｔｉ１－α－βＳｉαＷβ）Ｎで表したとき、前記αが０．０１～０．２０、前記βが０．０１～０．１０であるＣ層から構成され、
６）前記Ｃ層は隣接する極大値と極小値との平均間隔が１～１００ｎｍであるＷ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｗ濃度の前記極大値の平均値をＷｍａｘとしたとき、１．０＜Ｗｍａｘ／β≦２．０であり、かつ、
前記Ｗ濃度の前記極小値の平均値をＷｍｉｎとしたとき、０．０≦Ｗｍｉｎ／β＜１．０
であることを特徴とする表面被覆切削工具。
【請求項2】
前記中間層が、前記Ｂ層と前記Ａ層との交互積層であってその平均層厚が０．５～４．０μｍのＤ層であり、該Ｄ層には２以上の前記Ｂ層が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。【請求項3】
前記中間層と前記上部層との間に０．１～２．０μｍの平均層厚である密着層を有し、前記密着層は、その組成を組成式：（Ａｌ１－ｋ－ｌ－ｍ－ｎＴｉｋＣｒｌＳｉｍＷｎ）Ｎで表したとき、前記ｋが０．２０～０．６５、前記ｌが０．１０～０．３５、前記ｍが０．００を超えて０．１５以下、前記ｎが０．００を超えて０．０５以下のＥ層から構成され、前記Ｅ層は、隣接する極大値と極小値の平均間隔が１～１００ｎｍであるＳｉ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｓｉ濃度の前記極大値の平均値をＳｉｍａｘ（Ｅ）としたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ（Ｅ）／ｍ≦２．０であり、かつ、
前記Ｓｉ濃度の前記極小値の平均値をＳｉｍｉｎ（Ｅ）としたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ（Ｅ）／ｂ＜１．０であること
を特徴とする請求項１または２に記載の表面被覆切削工具。
【請求項4】
前記被覆層を構成する各層には、岩塩型立方晶構造を有する結晶粒が含まれ、前記Ａ層および前記Ｂ層のそれぞれから得られるＸ線回折ピークを総括して求めたとき、２００回折線のピークの半値全幅が０．２～１．０度であり、前記回折線のピーク強度をＩＡＢ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩＡＢ１１１としたとき、０．５＜ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１＜１０．０であり、
前記Ｃ層の２００回折線のピーク強度をＩＣ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩｃ１１１としたとき、０．５＜ＩＣ２００／ＩＣ１１１＜１０．０であること
を特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の表面被覆切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面被覆切削工具（以下、被覆工具ということがある）に関するものである。本出願は、２０２０年３月３０日に出願した日本特許出願である特願２０２０－５９８０２号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載されたすべての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【0002】
近年の切削加工装置の高性能化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工条件はより厳しいものとなっている。
【0003】
被覆工具として、ＡｌとＣｒの複合窒化物層からなる硬質被覆層を、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金等の工具基体の表面に、アークイオンプレーティング法により、被覆形成した被覆工具が知られている。
そして、被覆工具の切削性能を改善するために、多くの提案がなされている。
そして、被覆工具の切削性能を改善するために、多くの提案がなされている。
【0004】
例えば、特許文献１には、第１被覆層および第２被覆層が被覆され、前記第１被覆層は、（ＡｌａＣｒ１－ａ－ｂＳｉｂ）ｃＮｄ（５０≦ａ≦７０、０≦ｂ＜１５、０．８５≦ｃ／ｄ≦１．２５）であり、前記第２被覆層は、（Ｔｉ１－ｅＳｉｅ）ｆＮｇ（１≦ｅ≦２０、０．８５≦ｆ／ｇ≦１．２５）であり、前記第１被覆層と前記第２被覆層のＸ線回折における（２００）面の面間隔（ｎｍ）を夫々、ｄ１およびｄ２としたときに、０．９６５≦ｄ１／ｄ２≦０．９９０である被覆工具が提案されており、該被覆工具は、厚膜化した被覆層における圧縮応力の低減と密着性が確保され、耐摩耗性が向上しているとされている。
【0005】
また、特許文献２には、被覆層が、工具基体側に被覆された被覆層１および表面側に被覆された被覆層２で構成され、該被覆層１の組成は（ＡｌａＣｒ１－ａ）１－ｘＮｘ（０．５０≦ａ＜０．７０、０．４８≦ｘ≦０．５２）で表され、該被覆層１のＸ線回折における１１１回折線の半価幅をＷ１（度）としたとき、０．７≦Ｗ１≦１．１であり、１１１回折のピーク強度Ｉｒ、２００回折線のピーク強度Ｉｓ、および２２０回折線のピーク強度Ｉｔとしたとき、０．３≦Ｉｓ／Ｉｒ＜１．０、および０．３≦Ｉｔ／Ｉｒ＜１であり、該被覆層２の組成は、（Ｔｉ１－ｂＳｉｂ）１－ｙＮｙ（０．０１≦ｂ≦０．２５、および０．４８≦ｙ≦０．５２）で表され、該被覆層２のＸ線回折における１１１回折線の半価幅をＷ２（度）としたとき、０．６≦Ｗ２≦１．１であり、１１１回折線のピーク強度Ｉｕ、２００回折線のピーク強度Ｉｖ、および２２０回折線のピーク強度Ｉｗとしたとき、０．３≦Ｉｖ／Ｉｕ＜１、および０．３≦Ｉｗ／Ｉｕ＜１．０であり、該被覆層１と該被覆層２は共に面心立方構造を形成し、Ｘ線回折における１１１回折線の面間隔（ｎｍ）を夫々、ａ１およびａ２としたときに、０．９７０≦ａ１／ａ２≦０．９８０である被覆工具が提案され、該被覆工具は、工具基体と被覆層との密着強度を確保することができ耐摩耗性に優れるとされている。
【0006】
さらに、特許文献３には被覆層は第一被覆層と第二被覆層とが交互に各２層以上積層して成る多層皮膜層を含み、前記第一被覆層は、Ａｌ（１００－ｘ－ｙ－ｚ）Ｃｒ（ｘ）Ｖ（ｙ）Ｂ（ｚ）からなる窒化物皮膜（２０≦ｘ≦４０，２≦ｙ≦１５，２≦ｚ≦１５）であり、前記第二被覆層は、Ｔｉ（１００－ｖ－ｗ）Ｃｒ（ｖ）Ｓｉ（ｗ）からなる窒化物皮膜（５≦ｖ≦３０，５≦ｗ≦３０）であり、前記第一被覆層および前記第二被覆層の夫々一層当りの層厚は１～２０ｎｍに設定され、前記第一被覆層の成分と前記第二被覆層の成分とが混在した組織を有する混在組織部が存在し、この混在組織部の面積が前記多層皮膜層の断面積の５～８０％である被覆工具が提案されており、該被覆工具は、高硬度焼入鋼の切削において優れた耐摩耗性を示すとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１１－９３０８５号公報
【文献】特開２０１２－４５６５０号公報
【文献】特許第５０８７４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
本発明は、前記事情や前記提案を鑑みてなされたものであって、切刃に高負荷が作用する高負荷切削加工、例えば、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等の被削材の高速高送り深穴ドリル加工（例えば、小径ドリルあるいは小径ロングドリルによる加工）で、被覆層が優れた耐チッピング性、耐欠損性を有し、長期の使用にわたって優れた耐摩耗性および耐折損性を示す被覆工具を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の実施形態に係る表面被覆切削工具は、
１）工具基体と該工具基体の表面に被覆層を有し、
２）前記被覆層の平均層厚は０．５～８．０μｍであって、前記工具基体の側から工具表面に向かって、順に、下部層、中間層、上部層を有し、
３）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記下部層は、その平均組成を組成式：（Ａｌ１－ｘＣｒｘ）Ｎで表したとき、前記ｘが０．２０～０．６０であるＡ層から構成され、
４）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記中間層は、その平均組成を組成式：（Ａｌ１－ａ－ｂＣｒａＳｉｂ）Ｎで表したとき、前記ａが０．２０～０．６０、前記ｂが０．０１～０．２０であるＢ層から構成され、
５）前記Ｂ層は隣接する極大値と極小値との平均間隔が１～１００ｎｍであるＳｉ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｓｉ濃度の前記極大値の平均値をＳｉｍａｘとしたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ／ｂ≦２．０であり、かつ、
前記Ｓｉ濃度の前記極小値の平均値をＳｉｍｉｎとしたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ／ｂ＜１．０であり、
６）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記上部層は、その平均組成を組成式：（Ｔｉ１－α－βＳｉαＷβ）Ｎで表したとき、前記αが０．０１～０．２０、前記βが０．０１～０．１０であるＣ層から構成され、
７）前記Ｃ層は隣接する極大値と極小値との平均間隔が１～１００ｎｍであるＷ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｗ濃度の前記極大値の平均値をＷｍａｘとしたとき、１．０＜Ｗｍａｘ／β≦２．０であり、かつ、
前記Ｗ濃度の前記極小値の平均値をＷｍｉｎとしたとき、０．０≦Ｗｍｉｎ／β＜１．０
である。
１）工具基体と該工具基体の表面に被覆層を有し、
２）前記被覆層の平均層厚は０．５～８．０μｍであって、前記工具基体の側から工具表面に向かって、順に、下部層、中間層、上部層を有し、
３）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記下部層は、その平均組成を組成式：（Ａｌ１－ｘＣｒｘ）Ｎで表したとき、前記ｘが０．２０～０．６０であるＡ層から構成され、
４）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記中間層は、その平均組成を組成式：（Ａｌ１－ａ－ｂＣｒａＳｉｂ）Ｎで表したとき、前記ａが０．２０～０．６０、前記ｂが０．０１～０．２０であるＢ層から構成され、
５）前記Ｂ層は隣接する極大値と極小値との平均間隔が１～１００ｎｍであるＳｉ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｓｉ濃度の前記極大値の平均値をＳｉｍａｘとしたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ／ｂ≦２．０であり、かつ、
前記Ｓｉ濃度の前記極小値の平均値をＳｉｍｉｎとしたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ／ｂ＜１．０であり、
６）０．１～４．０μｍの平均層厚である前記上部層は、その平均組成を組成式：（Ｔｉ１－α－βＳｉαＷβ）Ｎで表したとき、前記αが０．０１～０．２０、前記βが０．０１～０．１０であるＣ層から構成され、
７）前記Ｃ層は隣接する極大値と極小値との平均間隔が１～１００ｎｍであるＷ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｗ濃度の前記極大値の平均値をＷｍａｘとしたとき、１．０＜Ｗｍａｘ／β≦２．０であり、かつ、
前記Ｗ濃度の前記極小値の平均値をＷｍｉｎとしたとき、０．０≦Ｗｍｉｎ／β＜１．０
である。
【0010】
さらに、前記実施形態に係る表面被覆切削工具は、以下の（１）～（３）の１または２以上を満足してもよい。
【0011】
（１）前記中間層が、前記Ｂ層と前記Ａ層との交互積層であってその平均層厚が０．５～４．０μｍのＤ層であり、該Ｄ層には２以上の前記Ｂ層が含まれていること。
【0012】
（２）前記中間層と前記上部層との間に０．１～２．０μｍの平均層厚である密着層を有し、前記密着層は、その組成を組成式：（Ａｌ１－ｋ－ｌ－ｍ－ｎＴｉｋＣｒｌＳｉｍＷｎ）Ｎで表したとき、前記ｋが０．２０～０．６５、前記ｌが０．１０～０．３５、前記ｍが０．００を超えて０．１５以下、前記ｎが０．００を超えて０．０５以下のＥ層から構成され、
前記Ｅ層は、隣接する極大値と極小値の平均間隔が１～１００ｎｍであるＳｉ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｓｉ濃度の前記極大値の平均値をＳｉｍａｘ（Ｅ）としたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ（Ｅ）／ｍ≦２．０であり、かつ、
前記Ｓｉ濃度の前記極小値の平均値をＳｉｍｉｎ（Ｅ）としたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ（Ｅ）／ｂ＜１．０であること。
前記Ｅ層は、隣接する極大値と極小値の平均間隔が１～１００ｎｍであるＳｉ濃度の繰返し変化を有し、
前記Ｓｉ濃度の前記極大値の平均値をＳｉｍａｘ（Ｅ）としたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ（Ｅ）／ｍ≦２．０であり、かつ、
前記Ｓｉ濃度の前記極小値の平均値をＳｉｍｉｎ（Ｅ）としたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ（Ｅ）／ｂ＜１．０であること。
【0013】
（３）前記被覆層を構成する各層には、岩塩型立方晶構造を有する結晶粒が含まれ、
前記Ａ層および前記Ｂ層のそれぞれから得られるＸ線回折ピークを総括して求めたとき、２００回折線のピークの半値全幅が０．２～１．０度であり、前記回折線のピーク強度をＩＡＢ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩＡＢ１１１としたとき、０．５＜ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１＜１０．０であり、
前記Ｃ層の２００回折線のピーク強度をＩＣ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩｃ１１１としたとき、０．５＜ＩＣ２００／ＩＣ１１１＜１０．０であること。
前記Ａ層および前記Ｂ層のそれぞれから得られるＸ線回折ピークを総括して求めたとき、２００回折線のピークの半値全幅が０．２～１．０度であり、前記回折線のピーク強度をＩＡＢ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩＡＢ１１１としたとき、０．５＜ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１＜１０．０であり、
前記Ｃ層の２００回折線のピーク強度をＩＣ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩｃ１１１としたとき、０．５＜ＩＣ２００／ＩＣ１１１＜１０．０であること。
【発明の効果】
【0014】
前記によれば、切れ刃に高負荷が作用する炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等の高負荷切削加工においても、優れた耐チッピング性、耐欠損性、耐摩耗性を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面を模式的に示す図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面において、Ｓｉ濃度の繰返し変化を模式的に示す図である。
【図3】本発明の他の実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面を模式的に示す図である。
【図4】本発明のさらに他の実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面を模式的に示す図である。
【図5】実施例において、被覆層の形成に用いたアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置の概略平面図である。
【図7】実施例６のＸＲＤ分析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明者は、前記特許文献１～３に提案されている被覆工具について、検討を行った。その結果、これら被覆工具を鋼や鋳鉄の通常条件での切削加工に用いた場合には格別問題は生じないが、切刃に高負荷が作用する過酷な切削加工条件（高負荷切削加工）で用いた場合には、チッピング、欠損等が発生しやすく、十分な耐摩耗性を発揮することができず、比較的短時間で使用寿命に至ること、例えば、ドリル（特に、小径ドリルあるいは小径ロングドリル）として使用したときには、溶着の発生、切りくず詰まりの発生等により切削抵抗が増大するため、ドリルの折損によって使用寿命に至る場合もあることを認識した。
【0017】
具体的には、本発明者は、前記特許文献１で提案されている（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層と（Ｔｉ，Ｓｉ）Ｎ層の複合窒化物層を積層した硬質被覆層は、高硬度で耐酸化性、耐摩耗性に優れるが、高速高送り深穴ドリル加工のように切れ刃に連続的な高負荷が作用する切削加工に供した場合には、耐チッピング性、耐欠損性が低下するという問題を認識した。
【0018】
また、本発明者は、前記特許文献２で提案されている被覆工具についても、切れ刃に連続的な高負荷が作用する切削加工に供した場合には、耐チッピング性、耐欠損性が低下するという問題を認識した。
【0019】
さらに、本発明者は、前記特許文献３で提案されている（Ａｌ，Ｃｒ，Ｖ，Ｂ）Ｎ層と（Ｔｉ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層の交互積層構造からなる被覆層を備えた被覆工具は、高硬度被削材の切削加工で優れた耐摩耗性を示すが、切刃に高負荷が作用する過酷な切削加工条件で用いた場合には、チッピング発生、欠損発生を避けることができず、これが原因で工具寿命が短命となるという問題を認識した。
【0020】
そこで、本発明者は、これらの認識を基にして、鋭意検討を重ねた結果、次のような（１）～（２）の知見を得た。
【0021】
（１）前記特許文献１で提案されている（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層は、該層を構成する成分であるＡｌが高温硬さと耐熱性を向上させ、Ｃｒは高温強度を向上させると共に、ＣｒとＡｌが共存含有した状態で高温耐酸化性を向上させる作用があり、また、Ｓｉは耐熱性を向上させる作用を有するが、Ｓｉ成分によって、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層の格子歪みが大きくなるために、切刃に高負荷が作用した際、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層はこれに耐え得る十分な靱性を備えておらず、そのため、チッピング、欠損を発生しやすいこと。
【0022】
（２）特に、被覆層を、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層と他の硬質層との積層構造として形成したときには、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層自体の靱性の低さに加え、他の硬質層との積層界面の格子不整合による大きな歪が発生するため、被覆層全体としての靱性が一段と低下し、チッピング、欠損の発生を避けることはできないこと。
【0023】
そこで、本発明者は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層について更に検討を重ねた。その結果、同層の成分含有量の調整および成分の分布状態を調整することによって、格子歪みが発生しにくいようにするとともに、かつ、工具基体および（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層のいずれに対しても密着性のよい他の硬質層を発見した。
【0024】
すなわち、同層と、ＡｌとＣｒの複合窒化物（以下、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎで表すことがある）層、および、ＴｉとＳｉとＷの複合窒化物（以下、（Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗ）Ｎで示すことがある）層）との積層構造を採用することにより、被覆層に必要とされる付着強度を向上させつつ、被覆層全体としての高靱性化を図り、高負荷が作用する切削加工条件であっても、耐チッピング性、耐欠損性および耐摩耗性に優れ、さらに、耐折損性にも優れた被覆工具が得られることを知見したのである。
【0025】
以下では、本発明の実施形態に係る被覆工具について詳細に説明する。
なお、本明細書および特許請求の範囲において、数値範囲を「Ｌ～Ｍ」（Ｌ、Ｍは共に数値）で表現するときは、その範囲は上限値（Ｍ）および下限値（Ｌ）を含んでおり、上限値（Ｍ）と下限値（Ｌ）の単位は同じである。
なお、本明細書および特許請求の範囲において、数値範囲を「Ｌ～Ｍ」（Ｌ、Ｍは共に数値）で表現するときは、その範囲は上限値（Ｍ）および下限値（Ｌ）を含んでおり、上限値（Ｍ）と下限値（Ｌ）の単位は同じである。
【0026】
Ｉ．図１に示す実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面（インサート等では工具基体の表面の微小な凹凸を無視し、平坦な面として扱ったときの、この面に垂直な断面。または、ドリルのような軸物工具では、軸に対して垂直な断面）を模式的に示す。そこで、まず、図１に示す実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面（インサート等では工具基体の表面の微小な凹凸を無視し、平坦な面として扱ったときの、この面に垂直な断面。または、ドリルのような軸物工具では、軸に対して垂直な断面）を模式的に示す。そこで、まず、図１に示す実施形態について説明する。
【0027】
１．被覆層
図１に示す実施形態では、被覆層として、下部層（２）、中間層（３）、上部層（４）を工具基体（１）の側から工具表面に向かって順に有しており、それらは、それぞれ、Ａ層（１０）、Ｂ層（１１）、Ｃ層（１２）から構成される。以下、順に説明する。
図１に示す実施形態では、被覆層として、下部層（２）、中間層（３）、上部層（４）を工具基体（１）の側から工具表面に向かって順に有しており、それらは、それぞれ、Ａ層（１０）、Ｂ層（１１）、Ｃ層（１２）から構成される。以下、順に説明する。
【0028】
被覆層の平均層厚、すなわち、下部層、中間層、上部層の合計の平均層厚は、０．５～８．０μｍであることが好ましい。その理由は、０．５μｍ未満では長期の使用にわたって被覆層が優れた耐摩耗性を発揮することができず、一方、８．０μｍを超えると、上部層にチッピング、欠損、剥離等の異常損傷が発生しやすくなるためである。
被覆層の平均層厚は１．０～６．０μｍがより好ましい。
被覆層の平均層厚は１．０～６．０μｍがより好ましい。
【0029】
（１）下部層
下部層は、所定組成の（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層であるＡ層により構成される。この（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層は、Ａｌにより下部層の高温硬さと耐熱性が向上し、Ｃｒにより下部層の高温強度と潤滑性を向上し、さらに、ＡｌとＣｒの共存により下部層の耐酸化性、耐摩耗性が、それぞれ、向上する。
下部層は、所定組成の（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層であるＡ層により構成される。この（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層は、Ａｌにより下部層の高温硬さと耐熱性が向上し、Ｃｒにより下部層の高温強度と潤滑性を向上し、さらに、ＡｌとＣｒの共存により下部層の耐酸化性、耐摩耗性が、それぞれ、向上する。
【0030】
Ａ層の平均組成を組成式：（Ａｌ１－ｘＣｒｘ）Ｎで表したとき、前記ｘが０．２０～０．６０であることが好ましい。
その理由は、ｘが０．２０未満では、下部層の高温強度が低下するため被覆層の耐チッピング性の劣化を招き、また、相対的なＡｌ含有割合の増加により、六方晶構造の結晶粒が出現することによって下部層の硬さが低下し、被覆層の耐摩耗性も低下するためであり、一方、ｘが０．６０を超えると、相対的なＡｌ含有割合の減少により、下部層が十分な高温硬さと耐熱性を確保することができなくなり、被覆層の耐摩耗性が低下するためである。
ｘの値に関して、より好ましい範囲は０．２５～０．５０である。
その理由は、ｘが０．２０未満では、下部層の高温強度が低下するため被覆層の耐チッピング性の劣化を招き、また、相対的なＡｌ含有割合の増加により、六方晶構造の結晶粒が出現することによって下部層の硬さが低下し、被覆層の耐摩耗性も低下するためであり、一方、ｘが０．６０を超えると、相対的なＡｌ含有割合の減少により、下部層が十分な高温硬さと耐熱性を確保することができなくなり、被覆層の耐摩耗性が低下するためである。
ｘの値に関して、より好ましい範囲は０．２５～０．５０である。
【0031】
また、下部層としてのＡ層の平均層厚は、０．１～４．０μｍが好ましい。その理由は、以下のとおりである。
Ａ層の平均層厚が０．１μｍ未満では工具基体との十分な密着力が確保できず、一方で、４．０μｍを超えるとＡ層内の歪みが大きくなり、Ａ層と工具基体との間でチッピング、剥離等の異常損傷をしやすくなってＡ層がもたらす密着層としての働きを発揮できなくなるためである。平均層厚は０．１～２．０μｍがより好ましい。
Ａ層の平均層厚が０．１μｍ未満では工具基体との十分な密着力が確保できず、一方で、４．０μｍを超えるとＡ層内の歪みが大きくなり、Ａ層と工具基体との間でチッピング、剥離等の異常損傷をしやすくなってＡ層がもたらす密着層としての働きを発揮できなくなるためである。平均層厚は０．１～２．０μｍがより好ましい。
【0032】
なお、後述する製造法の一例に従えば、（Ａｌ，Ｃｒ）とＮとの比は、１：１となるように製造されるが、不可避的に（意図せずに）１：１とならないものが存在することがある。このことは、以下で述べる他の複合窒化物についても同様である。
【0033】
（２）中間層
中間層は、所定組織の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＮであるＢ層から構成される。この（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎは、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎと同様に、Ｃｒが中間層の高温強度、潤滑性を向上させ、さらには、耐チッピング性も向上させる。そして、ＣｒとＡｌが共存することにより、中間層の高温耐酸化性と耐摩耗性が向上する。
中間層は、所定組織の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）ＮであるＢ層から構成される。この（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎは、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎと同様に、Ｃｒが中間層の高温強度、潤滑性を向上させ、さらには、耐チッピング性も向上させる。そして、ＣｒとＡｌが共存することにより、中間層の高温耐酸化性と耐摩耗性が向上する。
【0034】
また、Ｓｉは、耐熱性、耐熱塑性変形性を向上する作用を有するが、同時に、中間層の格子歪を増加し、その結果、中間層の耐チッピング性を低下させてしまうため、後述する濃度の繰返し変化を与える。
【0035】
Ｂ層からなる中間層の平均層厚は、０．１～４．０μｍであることが好ましい。その理由は、平均層厚が０．１μｍ未満では、被覆層が長期にわたる十分な耐摩耗性を発揮することができず、一方、４．０μｍを超えると、被覆層がチッピング、欠損、剥離等の異常損傷を発生しやすくなるからである。また、Ｂ層からなる中間層の平均層厚は０．１～２．０μｍがより好ましい。
【0036】
Ｂ層の平均組成を組成式：（Ａｌ１－ａ－ｂＣｒａＳｉｂ）Ｎで表したとき、前記ａが０．２０～０．６０、前記ｂが０．０１～０．２０であることが好ましい。
その理由は、以下のとおりである。
その理由は、以下のとおりである。
【0037】
前記ａの値が０．２０未満では、Ｂ層の高温強度が低下するため被覆層の耐チッピング性の劣化を招き、また、相対的なＡｌ含有割合の増加により、Ｂ層に六方晶構造の結晶粒が出現することによってその硬さが低下し、被覆層の耐摩耗性も低下する。一方、ａの値が０．６０を超えると、相対的なＡｌ含有割合の減少により、Ｂ層が十分な高温硬さと耐熱性を確保することができなくなり、被覆層の耐摩耗性が低下する。ａの値について、より好ましい範囲は、０．２５～０．５０である。
【0038】
前記ｂの値が０．０１未満では、Ｂ層における耐熱性、耐熱塑性変形性を向上させる働きは少なく、一方、ｂの値が０．２０を超えると、耐摩耗性向上の働きが低下するようになると同時に、Ｂ層の格子歪みが増加するため、Ｂ層自体の靭性が低下し、その結果、被覆層の高負荷切削加工条件下での耐チッピング性、耐欠損性が低下する。ｂの値について、より好ましい範囲は、０．０１～０．１５である。
【0039】
ここで、Ｂ層における格子歪の緩和を図り、被覆層の耐チッピング性、耐欠損性の低下を抑制するために、本実施形態では、Ｓｉ濃度の繰返し変化を有する構造を形成させている。
【0040】
すなわち、格子歪をより確実に低減させるために、Ｓｉ濃度について隣接する極大値と極小値を与える間隔の平均値、すなわち、工具基体の表面に垂直な方向（層厚方向：後述する「ＩＩＩ．測定方法」において説明する）における平均間隔が１～１００ｎｍとなるＳｉ濃度の繰返し変化があることが好ましい。この繰返し変化により、Ａ層とＢ層との間の急激なＳｉ含有量変化が抑制され、格子歪をより確実に低減して、その結果、両層の密着性が高まり、被覆層の剥離等の発生が防止され耐チッピング性、耐欠損性が向上すると推定される。
【0041】
図２は、縦軸をＳｉの濃度（［Ｓｉ］）、横軸を工具基体の表面に垂直な方向の位置（Ｘ）とし、Ｓｉ濃度の繰返し変化の一例を模式的に示す図である。図２では、極大値、極小値のそれぞれが同じ値であり、隣接する極大値と極小値の間隔も同じであるが、本明細書および特許請求の範囲でいうＳｉ濃度の繰返し変化とは、Ｓｉ濃度が極大値と極小値を交互にとるように変化すればよく、極大値および極小値が、それぞれ、同じ値であっても同じ値でなくてもよく、隣接する極大値と極小値の間隔（Ｄ）も同じであっても、異なっていてもよい。
【0042】
ここで、Ｓｉ濃度について隣接する極大値と極小値の平均間隔を１～１００ｎｍとする理由は、平均間隔が１ｎｍ未満になると、急激にＳｉ含有量が変化することになるため、格子歪みが局所的に大きくなり、被覆層の耐チッピング性が低下し、一方で、平均間隔が１００ｎｍを超えるとＳｉ含有量の多い、すなわち格子歪みの大きい領域が広くなるため、その領域を起点としてチッピングが発生しやすくなり、被覆層の耐チッピング性が低下するためである。繰返し変化の平均間隔について、より好ましい範囲は、５～５０ｎｍである。
【0043】
また、Ｓｉ成分の濃度の極大値の平均値をＳｉｍａｘとしたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ／ｂ≦２.０であり、また、Ｓｉ成分の濃度の極小値の平均値をＳｉｍｉｎとしたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ／ｂ＜１．０であることが好ましい。ここで、ｂは、Ｂ層の組成式におけるＳｉの平均組成ｂである。
【0044】
Ｓｉ成分の濃度の極大値の平均値とｂとの比Ｓｉｍａｘ／ｂおよび極小値の平均値とｂとの比Ｓｉｍｉｎ／ｂを前記のように定めた理由は、Ｓｉｍａｘ／ｂが１．０を超え、また、Ｓｉｍｉｎ／ｂが１．０未満であればＳｉ濃度の繰返し変化による格子歪の低減は得られるものの、Ｓｉｍａｘ／ｂが２.０を超えると組成の変化幅が大きくなり、急激なＳｉ成分の変化が生じて被覆層の耐チッピング性が低下してしまうためである。
Ｓｉｍａｘ／ｂ、Ｓｉｍｉｎ／ｂのより好ましい範囲は、１．２＜Ｓｉｍａｘ／ｂ≦２.０、０．０≦Ｓｉｍｉｎ／ｂ＜０．８である。
Ｓｉｍａｘ／ｂ、Ｓｉｍｉｎ／ｂのより好ましい範囲は、１．２＜Ｓｉｍａｘ／ｂ≦２.０、０．０≦Ｓｉｍｉｎ／ｂ＜０．８である。
【0045】
ここで、Ｓｉ濃度の繰返し変化を有する第２層におけるＳｉの極大値を与える位置とこれに隣接する極小値を与える位置の平均間隔は、第２層の工具基体の縦断面において、工具基体の表面に垂直な方向（層厚方向：後述する「ＩＩＩ．測定方法」において説明する）にＳｉの含有割合を測定し、公知の測定ノイズ除去を行ってグラフ化することにより求められる。
【0046】
すなわち、図２に示すようにＳｉ濃度の繰返し変化を示す曲線に対して、この曲線を横切る直線（ｍ）を引く。この直線（ｍ）は、前記曲線に囲まれた領域の面積が直線（ｍ）の上側と下側とで等しくなるように引いたものである。そして、この直線（ｍ）がＳｉ濃度の繰返し変化を示す曲線を横切る領域毎に、Ｓｉ成分の濃度の極大値または極小値を求めるとともに、両者の間隔を測定し、複数箇所におけるこの測定値を平均することによって、第２層におけるＳｉ濃度の繰返し変化の平均間隔を求める。
【0047】
また、Ｓｉの濃度の極大値の平均値ＳｉｍａｘおよびＳｉの濃度の極小値の平均値Ｓｉｍｉｎについては、複数箇所で求めたＳｉ成分の濃度の極大値およびＳｉ成分の濃度の極小値の測定値を平均することによって算出する。
【0048】
（３）上部層
上部層は、所定組成の（Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗ）ＮであるＣ層から構成される。
この上部層は、Ｔｉを主成分とし、Ｓｉ成分を含有することによって、耐酸化性、耐熱塑性変形性が向上することに加え、Ｗ成分を含有することによって、さらに高温強度が向上し、被覆層の耐摩耗性が向上するものである。
上部層は、所定組成の（Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗ）ＮであるＣ層から構成される。
この上部層は、Ｔｉを主成分とし、Ｓｉ成分を含有することによって、耐酸化性、耐熱塑性変形性が向上することに加え、Ｗ成分を含有することによって、さらに高温強度が向上し、被覆層の耐摩耗性が向上するものである。
【0049】
この上部層の平均層厚は０．１～４．０μｍであることが好ましい。平均層厚をこの範囲とする理由は、例えば、高負荷切削条件下において、被覆層の耐チッピング性、耐欠損性、耐摩耗性をより向上させることができるためである。平均層厚について、より好ましい範囲は、０．１～２．０μｍである。
【0050】
このＣ層の平均組成は、組成式：（Ｔｉ１－α－βＳｉαＷβ）Ｎで表したとき、αが０．０１～０．２０、βが０．０１～０．１０であることが好ましい。
【0051】
αをこの範囲とする理由は、０．０１未満では、Ｃ層の耐酸化性、耐熱塑性変形性の向上は少なく、一方、αが０．２０を超えると格子歪が増大し、高負荷切削条件ではＣ層が自壊しやすくなるためである。
【0052】
また、βをこの範囲とする理由は、０．０１未満では、Ｃ層がもたらす高温での強度向上の効果が小さく、一方、βが０．１０を超えると格子歪みが増大し、高負荷切削におけるＣ層の耐チッピング性が低下するためである。
【0053】
さらに、Ｗ濃度は、隣接する極大値と極小値との平均間隔が１～１００ｎｍとなる繰返し変化を有し、前記Ｗ濃度の極大値の平均値をＷｍａｘとしたとき１．０＜Ｗｍａｘ／β≦２．０であり、前記Ｗ濃度の極小値の平均値をＷｍｉｎとしたとき０．０≦Ｗｍｉｎ／β＜１．０であることが好ましい。ここで、βはＣ層の組成式におけるＷの平均組成βである。
【0054】
ここで、隣接する極大値と極小値との平均間隔として１～１００ｎｍが好ましい理由は、平均間隔が１ｎｍ未満になると急激にＷ含有量が変化することになるため、Ｃ層において、格子歪みが局所的に大きくなり、被覆層の耐チッピング性が低下し、一方、１００ｎｍを超えるとＷ含有量の多い、すなわち表面層の格子歪みの大きい領域が広くなるため、その領域を起点としてチッピングしやすくなり、被覆層の耐チッピング性が低下するためである。繰返し変化の平均間隔について、より好ましい範囲は、５～５０ｎｍである。
【0055】
また、Ｗ濃度の極大値の平均値とβとの比Ｗｍａｘ／βと極小値の平均値とβとの比Ｗｍｉｎ／βを前記範囲とした理由は、Ｗｍａｘ／βが１．０を超え、Ｗｍｉｎ／βが１．０未満であれば組成が繰返し変化することによるＣ層の格子歪の低減は得られるものの、Ｗｍａｘ／βが２.０を超えると組成の変化幅が大きくなり、急激なＷ成分の変化が生じることで被覆層の耐チッピング性が低下してしまうためである。Ｗｍａｘ／βとＷｍｉｎ／βのより好ましい範囲は、１．２＜Ｗｍａｘ／β≦２.０、０．０≦Ｗｍｉｎ／β＜０．８である。
【0056】
【0057】
（４）岩塩型立方晶構造（ＮａＣｌ型面心立方構造）の結晶粒
Ａ層、Ｂ層、Ｃ層を構成する結晶粒はＮａＣｌ型面心立方構造であることが好ましい。なお、これら層には、工業的な生産に当たり不可避的（意図しない）量のＮａＣｌ型面心立方構造以外の結晶構造を有する結晶粒が存在してもよい。
Ａ層、Ｂ層、Ｃ層を構成する結晶粒はＮａＣｌ型面心立方構造であることが好ましい。なお、これら層には、工業的な生産に当たり不可避的（意図しない）量のＮａＣｌ型面心立方構造以外の結晶構造を有する結晶粒が存在してもよい。
【0058】
（５）ＸＲＤパターン
また、Ａ層とＢ層を総括した層に対して、各層を構成する岩塩型立方晶構造の結晶粒についてＸ線回折を行って求めた２００回折線のピークの半値全幅が０．２～１．０度であり、前記回折線のピーク強度をＩＡＢ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩＡＢ１１１としたとき、０．５＜ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１＜１０．０であり、
また、Ｃ層についてＸ線回折を行うことによって求めたＣ層の２００回折線のピーク強度をＩＣ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩｃ１１１としたとき、０．５＜ＩＣ２００／ＩＣ１１１＜１０．０であることがより好ましい。
さらに好ましい範囲としては０．５＜ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１＜５．０、０．５＜ＩＣ２００／ＩＣ１１１＜５．０である。
また、Ａ層とＢ層を総括した層に対して、各層を構成する岩塩型立方晶構造の結晶粒についてＸ線回折を行って求めた２００回折線のピークの半値全幅が０．２～１．０度であり、前記回折線のピーク強度をＩＡＢ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩＡＢ１１１としたとき、０．５＜ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１＜１０．０であり、
また、Ｃ層についてＸ線回折を行うことによって求めたＣ層の２００回折線のピーク強度をＩＣ２００、同１１１回折線のピーク強度をＩｃ１１１としたとき、０．５＜ＩＣ２００／ＩＣ１１１＜１０．０であることがより好ましい。
さらに好ましい範囲としては０．５＜ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１＜５．０、０．５＜ＩＣ２００／ＩＣ１１１＜５．０である。
【0059】
その理由は、定かではないところがあるが、次のように考えている。
Ｘ線回折ピーク強度ＩＡＢ２００の半値全幅が０．２度未満であると、結晶粒が粗粒化するため、クラックが粒界を通って伝播しやすくなり耐チッピング性が低下し、一方、１．０度を超えると結晶が微細化し、十分な結晶性を維持できなくなるため、耐摩耗性が低下すると推察している。また、半値全幅を前記範囲にすることでＡ層とＢ層をそれぞれ構成する結晶の格子定数の差が小さくなり、Ａ層とＢ層の積層界面における格子不整合による歪が低下するため、耐チッピング性が向上すると推察される。
Ｘ線回折ピーク強度ＩＡＢ２００の半値全幅が０．２度未満であると、結晶粒が粗粒化するため、クラックが粒界を通って伝播しやすくなり耐チッピング性が低下し、一方、１．０度を超えると結晶が微細化し、十分な結晶性を維持できなくなるため、耐摩耗性が低下すると推察している。また、半値全幅を前記範囲にすることでＡ層とＢ層をそれぞれ構成する結晶の格子定数の差が小さくなり、Ａ層とＢ層の積層界面における格子不整合による歪が低下するため、耐チッピング性が向上すると推察される。
【0060】
ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１が０．５以下であると、最密面である（１１１）面配向が強いことから耐チッピング性が低下し、一方、１０．０以上であると、（２００）配向が極端に強くなるため耐摩耗性が低下すると推察している。
【0061】
さらに、ＩＣ２００／ＩＣ１１１が０．５以下であると、最密面である（１１１）面配向が強いことから耐チッピング性が低下し、一方、１０．０以上であると、（２００）配向が極端に強くなるため耐摩耗性が低下するためと推察している。
【0062】
ここで、Ａ層およびＢ層のＸ線回折ピークを総括するとは、Ａ層とＢ層についてのＸ線回折に際し、Ａ層単独、あるいは、Ｂ層単独ではなく、Ａ層とＢ層が重なりあった状態で測定されて求められるＸ線回折ピークをいう。
【0063】
２．工具基体
（１）材質
材質は、従来公知の工具基体の材質であれば、前述の目的を達成することを阻害するものでない限り、いずれのものも使用可能である。一例をあげるならば、超硬合金（ＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、さらに、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加したものも含むもの等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの等）、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）、ｃＢＮ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。
（１）材質
材質は、従来公知の工具基体の材質であれば、前述の目的を達成することを阻害するものでない限り、いずれのものも使用可能である。一例をあげるならば、超硬合金（ＷＣ基超硬合金、ＷＣの他、Ｃｏを含み、さらに、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂ等の炭窒化物を添加したものも含むもの等）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ等を主成分とするもの等）、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）、ｃＢＮ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。
【0064】
（２）形状
工具基体の形状は、切削工具として用いられる形状であれば特段の制約はなく、インサートの形状、ドリルの形状が例示できる。
工具基体の形状は、切削工具として用いられる形状であれば特段の制約はなく、インサートの形状、ドリルの形状が例示できる。
【0065】
３．製造方法
本実施形態の製造方法は、例えば、次のようなＰＶＤ法による成膜方法を示すことができる。
本実施形態の製造方法は、例えば、次のようなＰＶＤ法による成膜方法を示すことができる。
【0066】
（１）下部層
例えば、図５、６に示すアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置を用いて、窒素雰囲気下で、回転テーブル上（２５）に工具基体（２６）を装着し、自転する工具基体の表面に対し、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）とアノード電極（２０）との間にアーク放電を発生させて、所定の平均層厚のＡ層から構成される下部層を成膜する。
例えば、図５、６に示すアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置を用いて、窒素雰囲気下で、回転テーブル上（２５）に工具基体（２６）を装着し、自転する工具基体の表面に対し、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）とアノード電極（２０）との間にアーク放電を発生させて、所定の平均層厚のＡ層から構成される下部層を成膜する。
【0067】
（２）中間層
例えば、前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（２２）とＡｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）からの同時蒸着を行うことにより、中間層を構成するＢ層にＳｉ濃度の繰返し変化を形成することができる。
例えば、前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（２２）とＡｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）からの同時蒸着を行うことにより、中間層を構成するＢ層にＳｉ濃度の繰返し変化を形成することができる。
【0068】
ここで、ターゲットとしてＡｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲットのみを用いた単一ターゲットの場合であっても、回転テーブルの回転周期やアーク放電時の窒素圧力、バイアス電圧、装置内温度などの成膜条件を適正に設定することによりＳｉ濃度の繰返し変化を形成することができ、これにより本実施形態の被覆層を形成することもできる。
【0069】
単一ターゲットによるＳｉ濃度の繰返し変化の形成は成膜中に生じる装置内の元素分布により形成されることから、例えば、窒素圧力を増加させると元素ごとの平均自由工程の差が大きくなって、Ｓｉ濃度の繰返し変化が形成されやすくなり、バイアス電圧や装置内温度の上昇により工具基体温度を増加させた場合は、被覆層の中で原子拡散がしやすくなるため、Ｓｉ濃度の繰返し変化は形成されにくくなる。なお、単一ターゲットを用いた場合、Ｓｉ濃度の繰返し変化と結晶性などの被覆層の特性を別個に制御するには限界がある。
【0070】
このため、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲットとＡｌ－Ｃｒ合金ターゲットからの同時蒸着を行う方が、積極的にＳｉ濃度の繰返し変化を形成させつつ結晶性などの特性を制御することが容易にでき、より確実に本実施形態の被覆層を形成することができる。
【0071】
なお、Ａ層とＢ層を成膜するアークイオンプレーティング条件のうちの、例えば、アーク電流、バイアス電圧、反応ガス圧、成膜温度を調整することによって、ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１の値を所定の範囲に制御することができる。
【0072】
（３）上部層
例えば、前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層および中間層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、二つの異なる組成のＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲット（２１）を設けておき、同時蒸着を行うことにより、Ｃ層にＷ濃度の繰返し変化を形成することができる。もちろん、Ｂ層におけるＳｉ濃度の繰返し変化の形成のところで述べたように、同一組成のＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲットのみを用いて、成膜条件の調整によってＷ濃度の繰返し変化を形成することもできる。
例えば、前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層および中間層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、二つの異なる組成のＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲット（２１）を設けておき、同時蒸着を行うことにより、Ｃ層にＷ濃度の繰返し変化を形成することができる。もちろん、Ｂ層におけるＳｉ濃度の繰返し変化の形成のところで述べたように、同一組成のＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲットのみを用いて、成膜条件の調整によってＷ濃度の繰返し変化を形成することもできる。
【0073】
なお、Ｃ層を成膜するアークイオンプレーティング条件のうちの、例えば、アーク電流、バイアス電圧、反応ガス圧、成膜温度を調整することによって、ＩＣ２００／ＩＣ１１１の値を所定の範囲に制御することができる。
【0074】
ＩＩ．図３に示す実施形態
図３は、本発明の他の実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面を模式的に示す。そこで、図３に示す実施形態について説明する。
なお、図１に示す実施形態と説明が重複する箇所の説明は詳細には行わない。
図３は、本発明の他の実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面を模式的に示す。そこで、図３に示す実施形態について説明する。
なお、図１に示す実施形態と説明が重複する箇所の説明は詳細には行わない。
【0075】
１．被覆層
図３に示す実施形態では、被覆層として、下部層（２）、中間層（３’）、上部層（４）を工具基体（１）の側から工具表面に向かって順に有しており、下部層（２）がＡ層（１０）によって、上部層（４）がＣ層（１２）によって、それぞれ、構成されている点は図１に示す実施形態と同じである。本実施形態では、中間層（３’）がＡ層（１０）とＢ層（１１）との交互積層であるＤ層（１３）から構成されている。なお、Ａ層（１０）とＢ層（１１）の積層数は、図３に示されたものに限らない。
図３に示す実施形態では、被覆層として、下部層（２）、中間層（３’）、上部層（４）を工具基体（１）の側から工具表面に向かって順に有しており、下部層（２）がＡ層（１０）によって、上部層（４）がＣ層（１２）によって、それぞれ、構成されている点は図１に示す実施形態と同じである。本実施形態では、中間層（３’）がＡ層（１０）とＢ層（１１）との交互積層であるＤ層（１３）から構成されている。なお、Ａ層（１０）とＢ層（１１）の積層数は、図３に示されたものに限らない。
【0076】
（１）中間層
本実施形態では、中間層がＡ層とＢ層の交互積層であるＤ層から構成されている。Ｄ層の平均層厚は、０．５～４．０μｍであることが好ましい。その理由は、平均層厚が０．５μｍ未満では、被覆層が長期にわたる十分な耐摩耗性を発揮することができず、一方、４．０μｍを超えると、被覆層がチッピング、欠損、剥離等の異常損傷を発生しやすくなるからである。また、Ｄ層中においては、Ａ層とＢ層の平均層厚はそれぞれ０．１～１．５μｍであることが好ましい。
本実施形態では、中間層がＡ層とＢ層の交互積層であるＤ層から構成されている。Ｄ層の平均層厚は、０．５～４．０μｍであることが好ましい。その理由は、平均層厚が０．５μｍ未満では、被覆層が長期にわたる十分な耐摩耗性を発揮することができず、一方、４．０μｍを超えると、被覆層がチッピング、欠損、剥離等の異常損傷を発生しやすくなるからである。また、Ｄ層中においては、Ａ層とＢ層の平均層厚はそれぞれ０．１～１．５μｍであることが好ましい。
【0077】
Ｄ層の最も工具基体の側（最も下部層の側）の層と、最も工具表面の側（最も上部層の側）の層は、ともに、Ｂ層であることがより好ましい。
その理由は、最も工具基体の側の層にＢ層を設けることによって、下部層（Ａ層）と中間層（Ｄ層）との密着強度をより確保することができ、また、最も工具表面の側の層にＢ層を形成することによって、上部層であるＣ層との密着強度が向上し、高負荷切削加工において、被覆層の耐チッピング性をより確保することできるためである。
その理由は、最も工具基体の側の層にＢ層を設けることによって、下部層（Ａ層）と中間層（Ｄ層）との密着強度をより確保することができ、また、最も工具表面の側の層にＢ層を形成することによって、上部層であるＣ層との密着強度が向上し、高負荷切削加工において、被覆層の耐チッピング性をより確保することできるためである。
【0078】
（２）積層数
Ｄ層におけるＡ層とＢ層の積層数は、Ｄ層中のＡ層とＢ層の平均層厚のそれぞれが０．１～１．５μｍを満足し、かつ、中間層としての層厚が０．５～４．０μｍであれば、特に制約はないが、それぞれ、２～５層、例えば、Ａ層が２層、Ｂ層が３層であることがより好ましい。
Ｄ層におけるＡ層とＢ層の積層数は、Ｄ層中のＡ層とＢ層の平均層厚のそれぞれが０．１～１．５μｍを満足し、かつ、中間層としての層厚が０．５～４．０μｍであれば、特に制約はないが、それぞれ、２～５層、例えば、Ａ層が２層、Ｂ層が３層であることがより好ましい。
【0079】
（３）岩塩型立方晶構造の結晶粒、および、ＸＲＤパターン
岩塩型立方晶構造の結晶粒、および、ＸＲＤパターンについては、図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
岩塩型立方晶構造の結晶粒、および、ＸＲＤパターンについては、図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
【0080】
２．工具基体
工具基体の材質および形状は、図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
工具基体の材質および形状は、図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
【0081】
３．製造方法
中間層を構成するＤ層の製造方法のみを説明する。
例えば、図５、６に示す前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（２２）とＡｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）からの同時蒸着を行うことで、交互積層構造の中間層を構成するＢ層にはＳｉ成分の繰返し濃度変化を形成し、ついで、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）からの蒸着を行うことで、所定層厚のＡ層を形成し、このような手順を繰り返すことにより、Ｂ層とＡ層との交互積層構造からなる中間層を構成するＤ層を成膜することができ、同時に、Ｂ層にはＳｉ濃度の繰返し変化が形成される。
中間層を構成するＤ層の製造方法のみを説明する。
例えば、図５、６に示す前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（２２）とＡｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）からの同時蒸着を行うことで、交互積層構造の中間層を構成するＢ層にはＳｉ成分の繰返し濃度変化を形成し、ついで、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲット（２３）からの蒸着を行うことで、所定層厚のＡ層を形成し、このような手順を繰り返すことにより、Ｂ層とＡ層との交互積層構造からなる中間層を構成するＤ層を成膜することができ、同時に、Ｂ層にはＳｉ濃度の繰返し変化が形成される。
【0082】
ＩＩＩ．図４に示す実施形態
図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面を模式的に示す。そこで、図４に示す実施形態について説明する。
なお、図１、図３に示す実施形態と説明が重複する箇所の説明は詳細には行わない。
図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る表面被覆切削工具の被覆層の縦断面を模式的に示す。そこで、図４に示す実施形態について説明する。
なお、図１、図３に示す実施形態と説明が重複する箇所の説明は詳細には行わない。
【0083】
１．被覆層
図４に示すように、被覆層は、下部層（２）、中間層（３’）、および、上部層（４）に加え、中間層（３’）と上部層（４）との間に密着層（５）を有している。なお、中間層（３’）を構成する層の積層数は図示のものに限らない。
図４に示すように、被覆層は、下部層（２）、中間層（３’）、および、上部層（４）に加え、中間層（３’）と上部層（４）との間に密着層（５）を有している。なお、中間層（３’）を構成する層の積層数は図示のものに限らない。
【0084】
（１）密着層
本実施形態では、密着層は、中間層（Ｄ層）と上部層（Ｃ層）との間のＥ層によって構成されている。このＥ層は、例えば、Ｄ層を構成するＢ層のＳｉ含有割合の値ｂと、Ｃ層のＳｉ含有割合の値αとの間に相違があるとき、Ｄ層とＣ層との密着性を高めるために設けられる。
本実施形態では、密着層は、中間層（Ｄ層）と上部層（Ｃ層）との間のＥ層によって構成されている。このＥ層は、例えば、Ｄ層を構成するＢ層のＳｉ含有割合の値ｂと、Ｃ層のＳｉ含有割合の値αとの間に相違があるとき、Ｄ層とＣ層との密着性を高めるために設けられる。
【0085】
Ｅ層の平均層厚は、０．１～２．０μｍが好ましい。その理由は、Ｅ層の平均層厚が０．１μｍ未満であると、前述の密着性を高めることが十分にできず、一方、２．０μｍを超えると、Ｅ層内の格子歪が大きくなり、前述の密着性が低下するためである
【0086】
Ｅ層の平均組成は、その組成を組成式：（Ａｌ１－ｋ－ｌ－ｍ－ｎＴｉｋＣｒｌＳｉｍＷｎ）Ｎで表したとき、ｋが０．２０～０．６５、ｌが０．１０～０．３５、ｍが０．００を超えて０．１５以下、ｎが０．００を超えて０．０５以下であることが好ましい。
【0087】
平均組成をこのように決めた理由は、次のとおりである。
Ｅ層の高温硬さと高温強度を向上させる働きを有するＴｉは、含有割合が０．２０未満では高温強度が十分に得られず、また、Ａｌ含有割合が高くなるため、Ｅ層内に六方晶が形成されてしまい、Ｅ層の果たす密着性を高める働きが抑制され、一方、０．６５を超えると他の成分の含有割合が小さくなって、被覆層の十分な耐摩耗性が得られないためである。
Ｅ層の高温硬さと高温強度を向上させる働きを有するＴｉは、含有割合が０．２０未満では高温強度が十分に得られず、また、Ａｌ含有割合が高くなるため、Ｅ層内に六方晶が形成されてしまい、Ｅ層の果たす密着性を高める働きが抑制され、一方、０．６５を超えると他の成分の含有割合が小さくなって、被覆層の十分な耐摩耗性が得られないためである。
【0088】
Ｅ層の高温強度と潤滑性を向上させる働きを有するＣｒは、含有割合が０．１０未満では潤滑性が十分に得られず、一方、０．３５を超えると、他の成分の含有割合が小さくなって、被覆層の十分な耐摩耗性が得られないためである。
【0089】
Ｅ層の耐酸化性、耐熱塑性変形性を向上させる働きを有するＳｉは、含有されないと（０．００以下）、Ｅ層の耐酸化性が得られず、Ｂ層、Ｃ層との親和性が十分に得られないため、これらの層との密着力が低下し、一方、含有割合が０．１５を超えるとＥ層内の格子歪が大きくなって、この密着力が低下するためである。
【0090】
Ｅ層の高温強度、耐摩耗性を向上させる働きを有するＷは、含有されないと（０．００以下）、Ｅ層の高温強度が十分ではなく、Ｃ層との親和性が十分に得られないためＣ層との密着性が低下し、一方、含有割合が０．０５を超えると、Ｅ層内の格子歪が大きくなって、この密着力が低下するためである。
【0091】
また、密着層では、隣接する極大値と極小値との間隔が１～１００ｎｍとなるＳｉ濃度の繰返し変化を有し、前記Ｓｉ濃度の前記極大値の平均値をＳｉｍａｘ（Ｅ）としたとき、１．０＜Ｓｉｍａｘ（Ｅ）／ｍ≦２．０であり、かつ、前記Ｓｉ濃度の前記極小値の平均値をＳｉｍｉｎ（Ｅ）としたとき、０．０≦Ｓｉｍｉｎ（Ｅ）／ｍ＜１．０であることが好ましい。
ここで、Ｓｉ濃度の繰返し変化とは、図２で説明したものと同種のものである。
ここで、Ｓｉ濃度の繰返し変化とは、図２で説明したものと同種のものである。
【0092】
ここで、隣接する極大値と極小値との平均間隔として１～１００ｎｍが好ましい理由は、平均間隔が１ｎｍ未満ではＳｉ成分が急激に変化するため、被覆層がチッピングを生じやすくなり、Ｅ層においてＣ層とＤ層との密着力向上の効果が十分得られず、一方、１００ｎｍを超えるとＳｉ含有量の多い、すなわち格子歪みの大きい領域が広くなるため、その領域を起点としてチッピングが発生しやすくなり、この密着力の向上が十分得られなくなるためである。繰返し変化の平均間隔について、より好ましい範囲は、５～５０ｎｍである。
【0093】
また、Ｓｉ濃度の極大値の平均値とｍとの比Ｓｉｍａｘ（Ｅ）／ｍと極小値の平均値とｍとの比Ｓｉｍｉｎ（Ｅ）／ｍを前記範囲とした理由は、Ｓｉｍａｘ（Ｅ）／ｍが１．０を超え、Ｓｉｍｉｎ（Ｅ）／ｍが１．０未満であればＳｉ濃度の繰返し変化は生じるものの、Ｓｉｍａｘ（Ｅ）／ｍが２.０を超えると組成の変化が大きくなり、急激なＳｉ成分の変化が生じることにより耐チッピング性が低下してしまうためである。
【0094】
（３）岩塩型立方晶構造の結晶粒
密着層を構成するＥ層においても、結晶粒の結晶構造に関してはＮａＣｌ型面心立方構造であることが好ましい。なお、Ａ層、Ｂ層、Ｄ層と同様に、これら層には不可避的（意図しない）量のＮａＣｌ型面心立方構造以外の結晶構造を有する結晶粒が存在してもよい。
密着層を構成するＥ層においても、結晶粒の結晶構造に関してはＮａＣｌ型面心立方構造であることが好ましい。なお、Ａ層、Ｂ層、Ｄ層と同様に、これら層には不可避的（意図しない）量のＮａＣｌ型面心立方構造以外の結晶構造を有する結晶粒が存在してもよい。
【0095】
（４）ＸＲＤパターン
図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
【0096】
２．工具基体
工具基体の材質および形状は、図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
工具基体の材質および形状は、図１に示す実施形態の説明で述べたものと同じである。
【0097】
３．製造方法
密着層を構成するＥ層の製造方法のみを説明する。
例えば、図５、６に示す前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層および中間層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（２２）とＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲット（２１）からの同時蒸着を行うことで、密着層であるＥ層を蒸着形成することができ、その場合、Ｅ層には、Ｓｉ成分の繰返し濃度変化が形成される。
密着層を構成するＥ層の製造方法のみを説明する。
例えば、図５、６に示す前述のアークイオンプレーティング装置内の回転テーブル（２５）上に、下部層および中間層をその表面に形成した工具基体（２６）に対して、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（２２）とＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲット（２１）からの同時蒸着を行うことで、密着層であるＥ層を蒸着形成することができ、その場合、Ｅ層には、Ｓｉ成分の繰返し濃度変化が形成される。
【0098】
なお、図４に示す実施形態では、中間層としてＡ層とＢ層の交互積層であるＤ層を用いているが、中間層はＢ層のみから構成されてもよい。
【0099】
ＩＩＩ．測定方法
１．平均組成、各層界面と各層の平均層厚の測定
各層を構成する成分の濃度は、縦断面について、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＳ）を用いた断面測定により、測定し、平均することによって求める。
１．平均組成、各層界面と各層の平均層厚の測定
各層を構成する成分の濃度は、縦断面について、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＳ）を用いた断面測定により、測定し、平均することによって求める。
【0100】
特許請求の範囲および本明細書の記載において、工具基体の表面とは、前記縦断面の観察像における、工具基体と被覆層の界面粗さの基準線とする。すなわち、工具基体がインサートのような平面の表面を有するときは、前記縦断面においてＥＤＳを用いた元素マッピングを実施し、得られた元素マップに対して公知の画像処理を行うことで下部層と工具基体の界面を定め、こうして得られた下部層と工具基体との界面の粗さ曲線について、平均線を算術的に求め、これを工具基体の表面とする。そして、この平均線に対して、垂直な方向を工具基体に垂直な方向（層厚方向）とする。
【0101】
また、工具基体がドリルのように曲面の表面を有する場合であっても、被覆層の層厚に対して工具径が十分に大きければ、測定領域における被覆層と工具基体との間の界面は略平面となることから、同様の手法により工具基体の表面を決定することができる。すなわち、例えばドリルであれば、軸方向に垂直な断面の被覆層の縦断面においてＥＤＳを用いた元素マッピングを実施し、得られた元素マップに対して公知の画像処理を行うことで下部層（Ａ層）と工具基体の界面を定め、こうして得られた下部層（Ａ層）と工具基体との界面の粗さ曲線について、平均線を算術的に求め、これを工具基体の表面とする。そして、この平均線に対して、垂直な方向を工具基体に垂直な方向（層厚方向）とする。
【0102】
なお、縦断面における測定領域については被覆層の厚み領域がすべて含まれるよう設定する。被覆層の総層厚、層厚の測定精度等を鑑みると、１０μｍ×１０μｍ程度の視野で複数視野（例えば３視野）、観察および測定を行うことが好ましい。
【0103】
また、Ｂ層、Ｃ層、および、Ｅ層は、Ｓｉ濃度またはＷ濃度の繰り返し変化があるため、各層中のＳｉ濃度またはＷ濃度を工具基体の表面に垂直な方向（層厚方向）に沿って複数の分析ライン（例えば５本）で測定し、Ｓｉ濃度、Ｗ濃度が出現し、それぞれ、１原子％となった位置（すなわち、ｂ＝０．０１またはβ＝０．０１となった位置）を隣接層との界面と定め、複数ライン毎にそれぞれ層厚を求め、求めた層厚を平均して平均層厚とする。Ｃ層およびＥ層は、１層しかないため、この層に対する複数の分析ラインで測定された層厚を平均して平均層厚とする。
【0104】
２．ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の確認
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による電子線回折により、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層およびＥ層のそれぞれの結晶構造を同定し、ＮａＣｌ型面心立方構造であることを確認する。
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による電子線回折により、Ａ層、Ｂ層、Ｃ層およびＥ層のそれぞれの結晶構造を同定し、ＮａＣｌ型面心立方構造であることを確認する。
【実施例】
【0105】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0106】
＜実施例Ａ＞
図１に示すような、下部層（Ａ層）と中間層（Ｂ層）と上部層（Ｃ層）を有する被覆層を備えた被覆工具の実施形態に対応する実施例について説明する。
図１に示すような、下部層（Ａ層）と中間層（Ｂ層）と上部層（Ｃ層）を有する被覆層を備えた被覆工具の実施形態に対応する実施例について説明する。
【0107】
工具基体としてドリル基体を用意した。
【0108】
１．ドリル基体の作製：
原料粉末として、いずれも０．５～５μｍの平均粒径を有する、Ｃｏ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＷＣ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてボールミルで７２時間湿式混合し、減圧乾燥した後、１００ＭＰａの圧力でプレス成形した。
原料粉末として、いずれも０．５～５μｍの平均粒径を有する、Ｃｏ粉末、ＶＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＷＣ粉末を用意し、これら原料粉末を、表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてボールミルで７２時間湿式混合し、減圧乾燥した後、１００ＭＰａの圧力でプレス成形した。
【0109】
これらの圧粉成形体を焼結した後、直径が３ｍｍの工具基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに研削加工にて、溝形成部の直径×長さがそれぞれ２ｍｍ×４５ｍｍの寸法、並びにねじれ角３０度の２枚刃形状をもったＷＣ基超硬合金製のドリル基体１～３を製造した。
【0110】
【表1】
【0111】
成膜工程：
前記ドリル基体１～３に対して、図５、６に示したアークイオンプレーティング装置を用いて成膜を行うに当たり、以下の（ａ）～（ｅ）の処理を行った。
前記ドリル基体１～３に対して、図５、６に示したアークイオンプレーティング装置を用いて成膜を行うに当たり、以下の（ａ）～（ｅ）の処理を行った。
【0112】
図５、６に示すアークイオンプレーティング装置は、前述した回転テーブル（２５）、ターゲット（２１、２２、２３）の他にアノード電極（２０）、ヒーター（２４）、反応ガス導入口（２７）、排ガス口（２８）、アーク電源（２９）、および、バイアス電源（３０）等を備える。
【0113】
（ａ）ドリル基体１～３を、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、アークイオンプレーティング装置内の回転テーブル上の中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に外周部に沿って装着した。
【0114】
（ｂ）装置内を排気して１０－２Ｐａ以下の真空に保持しながら、ヒーターで装置内を５００℃に加熱した後、０．２ＰａのＡｒガス雰囲気に設定し、前記回転テーブル上で自転しながら公転する工具基体に－２００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、もってドリル基体表面をアルゴンイオンによって２０分間ボンバード処理した。
【0115】
（ｃ）装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して表２に示す２．０～８．０Ｐａの範囲内の所定のＮ２雰囲気とすると共に、同じく表２に示す装置内温度に維持し、また、同じく表２に示す回転テーブルの回転数に制御し、回転テーブル上で自転しながら公転するドリル基体に表２に示す－３０～－６０Ｖの範囲内の所定の直流バイアス電圧を印加し、かつ、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲットとアノード電極との間に表２に示す１００～１５０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させ、所定の層厚のＡ層から構成される下部層を蒸着形成した。
【0116】
（ｄ）ドリル基体に印加する直流バイアス電圧を表２のＢ層の蒸着条件欄に示す－２５～－６０Ｖの範囲内の所定の値に調整し、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲットとアノード電極との間に表２に示す１００～１５０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させると同時に、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲットとアノード電極との間に同じく表２に示す１５０～１８０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させることにより、前記で成膜した下部層（Ａ層）の表面に、同時蒸着によりＳｉ濃度の繰返し変化が形成された所定の層厚のＢ層から構成される中間層を蒸着形成した。
【0117】
（ｅ）装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して表３に示す２．０～８．０Ｐａの範囲内の所定の反応雰囲気とすると共に、同じく表３に示す装置内温度に維持し、また、同じく表３に示す回転テーブルの回転数に制御し、回転テーブル上で自転しながら公転するドリル基体に表３に示す－２５～－７０Ｖの範囲内の所定の直流バイアス電圧を印加し、かつ、Ｔｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲットとアノード電極との間に表３に示す１００～１８０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させ、Ｗ濃度の繰返し変化が形成された所定の層厚のＣ層からなる上部層を蒸着形成した。
【0118】
表３に示すとおり、実施例１～５および７のＣ層は２種類のＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲットの同時蒸着によって、実施例６のＣ層は１種類のＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲットの蒸着と成膜パラメータ制御によって、それぞれＷ濃度の繰返し変化を形成した。
【0119】
前記の工程（ａ）～（ｅ）によって、表６に示される下部層（Ａ層）と中間層（Ｂ層）および表７に示される上部層（Ｃ層）からなる被覆層を備えた実施例１～７を作製した。
【0120】
前記（ａ）～（ｄ）の蒸着成膜工程において、特に、Ａ層とＢ層の蒸着条件のうち、アーク電流値、反応ガスとしての窒素ガス分圧、バイアス電圧および成膜温度等を調整することによって、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲットとＡｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲットの同時蒸着による中間層の岩塩型立方晶構造の結晶粒のＩＡＢ２００の半値全幅、ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１の値を制御した。
【0121】
比較のため、ドリル基体１～３に対して、実施例１と同様に、表４、表５に示す条件１１～１６により、下部層（Ａ層）と中間層（Ｂ層）と上部層（Ｃ層）からなる被覆層を蒸着することにより、表８、表９に示す比較例１～６を作製した。
【0122】
なお、単一のＡｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲットによって形成したため、比較例１～５における中間層は、表８に示すように、、Ｓｉ濃度の繰返し変化は形成されておらず、Ｂ層の層厚方向に沿うＳｉ含有量はほぼ均一であった。
【0123】
すなわち、比較例１～５は、この点で、実施例とは、中間層（Ｂ層）の層構造が異なっている。また比較例１および６におけるＣ層についても、Ｃ層の層厚方向に沿うＷ含有量はほぼ均一であって、Ｗの濃度の繰返し変化は形成されていない。比較例１と６のＣ層は実施例６のＣ層と同様に１種類のＴｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲットを用いて蒸着形成したものであるが、実施例に比較して装置温度およびバイアス電圧の絶対値が大きく、Ｎ２ガス圧が小さいことでＳｉ濃度の繰返し変化が形成されにくい環境下となり、Ｓｉ濃度の繰返し変化は形成されなかった。
【0124】
前記で作製した実施例１～６および比較例１～６について、被覆層の縦断面を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）を用い、Ａ層、Ｂ層の組成、各層の層厚を複数箇所で測定し、これを平均することにより、平均組成、各層の平均層厚を算出した。
【0125】
また、Ｂ層について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ）を用いた層厚方向に沿った測定を行い、層厚方向の組成分布曲線を取得した。
【0126】
得られた組成分布曲線のＳｉ成分についてノイズ除去である、移動平均による平滑化処理を行い、Ｓｉ成分の極大含有点におけるＳｉ成分の濃度の極大値の平均Ｓｉｍａｘ、Ｓｉ成分の極小含有点におけるＳｉ成分の濃度の極小値の平均Ｓｉｍｉｎを求めるとともに、隣接するＳｉの極大含有点とＳｉの極小含有点の間隔を測定し、複数個所でこの測定を行い、平均値としての、極大含有点と極小含有点の平均間隔を求めた。
【0127】
さらに、Ｃ層について、同様にして、Ｗ成分の極大含有点におけるＷ成分の濃度の極大値の平均Ｗｍａｘ、Ｗ成分の極小含有点におけるＷ成分の濃度の極小値の平均Ｗｍｉｎを求めるとともに、隣接するＷの極大含有点とＷの極小含有点の間隔を測定し、複数個所でこの測定を行い、平均値としての、極大含有点と極小含有点の平均間隔を求めた。
【0128】
さらに、工具基体表面に垂直な方向からＡ層とＢ層の全体についてＸ線回折を行い、（２００）面からの総括したＸ線回折ピーク（Ａ層とＢ層の重なったＸ線回折ピーク）の半値全幅を測定し、また、総括したＸ線回折ピーク（Ａ層とＢ層の重なったＸ線回折ピーク）強度ＩＡＢ２００、ＩＡＢ１１１の値からＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１の値を算出した。
【0129】
さらに、Ｃ層について、Ｘ線回折を行い、２００回折線のＸ線回折ピーク強度ＩＣ２００、１１１回折線のＸ線回折ピーク強度ＩＣ１１１を測定し、ＩＣ２００／ＩＣ１１１の値を算出した。
なお、Ｘ線回折には、Ｃｕ管球を用いたＸ線回折装置を用いた。
なお、Ｘ線回折には、Ｃｕ管球を用いたＸ線回折装置を用いた。
【0130】
図７には、実施例６についてＡ層とＢ層の全体について測定したＸ線回折結果（縦軸にＸ線強度、横軸に角度）を示す。図７の結果から算出した、Ａ層とＢ層からなる硬質被覆層を総括したＩＡＢ２００の半値全幅は０．５（度）であり、ＩＡＢ２００とＩＡＢ１１１との比の値ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１は１．７であった。
また、Ｃ層からなる硬質被覆層のＩＣ２００／ＩＣ１１１は０．９であった。
また、Ｃ層からなる硬質被覆層のＩＣ２００／ＩＣ１１１は０．９であった。
【0131】
表６、表７に、実施例１～７のＩ２００の半値全幅、ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１、ＩＣ２００／ＩＣ１１１の値を示し、表８、表９に比較例工具１～６のＩ２００の半値全幅、ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１、ＩＣ２００／ＩＣ１１１の値を示す。
【0132】
【表2】
【0133】
【表3】
【0134】
【表4】
【0135】
【表5】
【0136】
【表6】
【0137】
【表7】
【0138】
【表8】
【0139】
【表9】
【0140】
次に、実施例１～７および比較例１～６について、
被削材－平面寸法：合金鋼ＳＣＭ４４０の板材、
切削速度： ７０ ｍ／ｍｉｎ．
送り： ０．０８ ｍｍ／ｒｅｖ
穴深さ： ４０ ｍｍ
の条件でのＳＣＭ４４０の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、５０ｍ／ｍｉｎ．および０．０６ｍｍ／ｒｅｖ）を行った（水溶性切削油使用）
被削材－平面寸法：合金鋼ＳＣＭ４４０の板材、
切削速度： ７０ ｍ／ｍｉｎ．
送り： ０．０８ ｍｍ／ｒｅｖ
穴深さ： ４０ ｍｍ
の条件でのＳＣＭ４４０の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、５０ｍ／ｍｉｎ．および０．０６ｍｍ／ｒｅｖ）を行った（水溶性切削油使用）
【0141】
先端切れ刃面の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るもしくは刃先のチッピング発生、欠損発生を原因とし、あるいは、折損により寿命に至るまでの穴あけ加工数を測定するとともに、刃先の損耗状態を観察した。加工は穴あけ加工数１０００穴まで行い、寿命に至らなかったものは１０００穴加工時の逃げ面摩耗幅を測定した。
表１０に、測定結果を示す。
表１０に、測定結果を示す。
【0142】
【表10】
【0143】
表１０の結果によれば、実施例では、逃げ面の摩耗幅の平均は約０．１３ｍｍであり、チッピング、欠損、折損の発生は認められないのに対して、比較例はいずれも逃げ面の摩耗が進行し、また、短時間でチッピング発生、欠損発生、折損発生により寿命となるものもあった。
【0144】
＜実施例Ｂ＞
図３に示すような、下部層（Ａ層）と中間層（Ｄ層）と上部層（Ｃ層）を有する被覆層を備えた被覆工具の実施形態に対応する実施例について説明する。
図３に示すような、下部層（Ａ層）と中間層（Ｄ層）と上部層（Ｃ層）を有する被覆層を備えた被覆工具の実施形態に対応する実施例について説明する。
【0145】
実施例Ａで作製したＷＣ基超硬合金製のドリル基体１～３を、図５、６に示すアークイオンプレーティング装置に装入し、実施例Ａの成膜工程（ａ）～（ｃ）と同様にして、表２に示す条件で下部層（Ａ層）を形成した。
【0146】
ついで、以下の（ｆ）～（ｈ）の条件で、中間層（Ｂ層とＡ層の交互積層構造を有するＤ層）を成膜した。
【0147】
（ｆ）実施例Ａにおける工程（ｄ）と同様にして、Ｓｉの濃度の繰返し変化が形成された所定の一層の平均層厚のＢ層を成膜し、次いで、Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲットによる成膜を停止し、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲットとアノード電極との間に表２に示す１００～１５０Ａの範囲内の所定の電流を流してアーク放電を発生させて、所定の一層の平均層厚のＡ層を成膜した。
【0148】
（ｇ）前記（ｆ）の工程を繰り返し行うことにより、所定の平均層厚のＤ層からなる中間層を形成した。なお、中間層は、その表面（最も工具表面に近い側の層）がＢ層となるように成膜した。
【0149】
（ｈ）前記工程（ｇ）で成膜したＤ層からなる中間層の表面に、実施例Ａの成膜工程（ｅ）と同様にして、表３に示す条件で所定の層厚のＣ層を有する上部層を蒸着形成した。
【0150】
前記の工程で、表１１に示される下部層（Ａ層）と中間層（Ｂ層とＡ層の交互積層構造からなるＤ層）及び表１２に示される上部層（Ｃ層）を有する硬質被覆層を備えた実施例１１～１７を作製した。
【0151】
上記で作製した実施例１１～１７について、実施例Ａと同様にして、各層の平均組成、各層の平均層厚を算出した。
【0152】
また、Ｄ層について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ）を用いた層厚方向に沿った測定により、隣接するＳｉの極大含有点とＳｉの極小含有点の間隔を測定し、平均Ｓｉｍａｘ、平均Ｓｉｍｉｎを算出するとともに、隣接するＳｉの極大含有点とＳｉの極小含有点の間隔の平均間隔を求めた。
【0153】
さらに、Ｃ層について、平均のＷｍａｘ、平均のＷｍｉｎを算出するとともに、隣接するＷの極大含有点とＷの極小含有点の平均間隔を求めた。
【0154】
下部層と中間層についてＸ線回折を行い、２００回折線の総括したＸ線回折ピーク（Ａ層とＢ層の重なったＸ線回折ピーク）の半値全幅を測定し、また、総括したＸ線回折ピーク（Ａ層とＢ層の重なったＸ線回折ピーク）強度ＩＡＢ２００、ＩＡＢ１１１の値からＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１の値を算出した。
【0155】
Ｃ層についても、Ｘ線回折を行い、２００回折線のＸ線回折ピーク強度ＩＣ２００、１１１回折線のＸ線回折ピーク強度ＩＣ１１１を測定し、ＩＣ２００／ＩＣ１１１の値を算出した。
表１１、表１２に、前記で求めた各種の値を示す。
表１１、表１２に、前記で求めた各種の値を示す。
【0156】
【表11】
【0157】
【表12】
【0158】
つぎに、実施例１１～１７について、
被削材－平面寸法：合金鋼ＳＣＭ４４０の板材
切削速度： ８０ ｍ／ｍｉｎ．
送り： ０．０９ ｍｍ／ｒｅｖ
穴深さ： ４０ ｍｍ
の条件でのＳＣＭ４４０の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、５０ｍ／ｍｉｎ．および０．０６ｍｍ／ｒｅｖ）を行った（水溶性切削油使用）。
被削材－平面寸法：合金鋼ＳＣＭ４４０の板材
切削速度： ８０ ｍ／ｍｉｎ．
送り： ０．０９ ｍｍ／ｒｅｖ
穴深さ： ４０ ｍｍ
の条件でのＳＣＭ４４０の湿式高速高送り穴あけ切削加工試験（通常の切削速度および送りは、それぞれ、５０ｍ／ｍｉｎ．および０．０６ｍｍ／ｒｅｖ）を行った（水溶性切削油使用）。
【0159】
先端切れ刃面の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るもしくは刃先のチッピング発生、欠損発生あるいは折損により寿命に至るまでの穴あけ加工数を測定するとともに、刃先の損耗状態を観察した。加工は穴あけ加工数１０００穴まで行い、寿命に至らなかったものは１０００穴加工時の逃げ面摩耗幅を測定した。
表１３に、試験結果を示す。
表１３に、試験結果を示す。
【0160】
【表13】
【0161】
＜実施例Ｃ＞
図４に示すような、下部層（Ａ層）、中間層（Ｄ層）、密着層（Ｅ層）と上部層（Ｃ層）を有する被覆層を備えた被覆工具の実施形態に対応する実施例について説明する。
図４に示すような、下部層（Ａ層）、中間層（Ｄ層）、密着層（Ｅ層）と上部層（Ｃ層）を有する被覆層を備えた被覆工具の実施形態に対応する実施例について説明する。
【0162】
実施例Ａで作製したＷＣ基超硬合金製のドリル基体１～３を、図５、６に示すアークイオンプレーティング装置に装入し、実施例Ｂの場合と同様にして、表２に示す条件で下部層（Ａ層）を形成し、また、実施例Ｂの成膜工程（ｆ）、（ｇ）で示される中間層（Ｄ層）を形成した。
そして、（ｉ）の成膜工程を行った。
そして、（ｉ）の成膜工程を行った。
【0163】
（ｉ）中間層（Ｄ層）の最表面としてのＢ層を成膜している途中の時点から、Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲットによる成膜を停止し、同時に、表３に示す条件で、Ｃ層の同時蒸着を開始し、Ｂ層とＣ層の同時蒸着をしばらく継続することで、密着層（Ｅ層）を形成した。
【0164】
その後、Ｂ層の蒸着を停止し、表３に示す条件で、Ｃ層のみの蒸着を継続することで、所定の層厚のＣ層からなる上部層を蒸着形成した。
【0165】
前記の工程により、表１１に示される下部層（Ａ層）と中間層（Ｂ層とＡ層の交互積層構造からなるＤ層）と密着層（Ｅ層）と上部層（Ｃ層）からなる硬質被覆層を備えた表１４に示す実施例２１～２７を作製した。
なお、前記密着層（Ｅ層）では、Ｓｉが組成変調構造を形成している。
なお、前記密着層（Ｅ層）では、Ｓｉが組成変調構造を形成している。
【0166】
上記で作製した実施例２１～２７について、実施例Ａ、Ｂと同様にして、各層の平均組成、一層の平均層厚を算出した。
【0167】
また、Ｅ層及びＣ層について、実施例Ａ、Ｂと同様にして、Ｓｉの極大含有点とＳｉの極小含有点の平均間隔、Ｓｉｍａｘ（Ｅ）、Ｓｉｍｉｎ（Ｅ）、Ｗの極大含有点とＷの極小含有点の平均間隔、Ｗｍａｘ、Ｗｍｉｎを求めた。
【0168】
さらに、実施例Ａ、Ｂと同様にして、Ａ層とＢ層の全体について、１１１回折線および２００回折線の総括したＸ線回折ピークの半値全幅を測定し、また、ＩＡＢ２００／ＩＡＢ１１１の値を算出した。
さらに、Ｃ層について、ＩＣ２００／ＩＣ１１１の値を算出した。
表１４に、各種の値を示す。
さらに、Ｃ層について、ＩＣ２００／ＩＣ１１１の値を算出した。
表１４に、各種の値を示す。
【0169】
【表14】
【0170】
次に、実施例２１～２７について、実施例Ｂと同一の切削条件で湿式高速高送り穴あけ切削加工試験を行い、先端切れ刃面の逃げ面摩耗幅が０．３ｍｍに至るもしくは刃先のチッピング発生、欠損発生あるいはドリルの折損により寿命に至るまでの穴あけ加工数を測定するとともに、刃先の損耗状態を観察した。加工は穴あけ加工数１０００穴まで行い、寿命に至らなかったものは１０００穴加工時の逃げ面摩耗幅を測定した。
表１５に、試験結果を示す。
表１５に、試験結果を示す。
【0171】
【表15】
【0172】
表１３、表１５の結果によれば、実施例１１～１７、２１～２７では、逃げ面摩耗幅の平均値はそれぞれ約０．１２ｍｍ、約０．１１ｍｍと小さく耐摩耗性に優れ、しかも、チッピング、欠損の発生が抑えられ、さらに、ドリルの折損が生じることもない。
特に、実施例２１～２７は、実施例１１～１７に比して、耐摩耗性が一段と優れていることが分かる。
特に、実施例２１～２７は、実施例１１～１７に比して、耐摩耗性が一段と優れていることが分かる。
【0173】
なお、表１３、表１５に対応する切削加工試験に対して比較例の切削試験結果を示していない。しかし、この切削加工試験は表１０に対する切削加工試験よりも厳しいものであるから、比較例に対してこの切削加工試験を実際に行わなくても、比較例は逃げ面の摩耗が進行し、短寿命であることは、表１０の結果をみれば明らかである。
【0174】
これらの結果から、実施例は、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼等の被削材の高負荷切削加工において、すぐれた耐チッピング性、耐欠損性、耐摩耗性を発揮することが分かり、ドリル工具としての折損が発生することもない。
【0175】
前記開示した実施の形態はすべての点で例示にすぎず、制限的なものではない。本発明の範囲は前記した実施の形態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】
【0176】
１ 工具基体
２ 下部層
３ 中間層
３’ 中間層（交互積層）
４ 上部層
５ 密着層
１０ Ａ層 （（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層）
１１ Ｂ層 （（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層）
１２ Ｃ層 （（Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗ）Ｎ層）
１３ Ｄ層（Ａ層とＢ層の交互積層）
１４ Ｅ層 （（Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ）Ｎ層）
２０ アノード電極
２１ Ｔｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲット（カソード電極）
２２ Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（カソード電極）
２３ Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲット（カソード電極）
２４ ヒーター
２５ 回転テーブル
２６ 工具基体（全体形状を示したもの）
２７ 反応ガス導入口
２８ 排ガス口
２９ アーク電源
３０ バイアス電源
３１ ｈ－ＷＣのピーク
３２ Ｃ層の１１１回折線ピーク
３３ Ａ層とＢ層の総括した１１１回折線ピーク
３４ Ｃ層の２００回折線ピーク
３５ Ａ層とＢ層の総括した２００回折線ピーク
２ 下部層
３ 中間層
３’ 中間層（交互積層）
４ 上部層
５ 密着層
１０ Ａ層 （（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層）
１１ Ｂ層 （（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層）
１２ Ｃ層 （（Ｔｉ，Ｓｉ，Ｗ）Ｎ層）
１３ Ｄ層（Ａ層とＢ層の交互積層）
１４ Ｅ層 （（Ａｌ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｗ）Ｎ層）
２０ アノード電極
２１ Ｔｉ－Ｓｉ－Ｗ合金ターゲット（カソード電極）
２２ Ａｌ－Ｃｒ－Ｓｉ合金ターゲット（カソード電極）
２３ Ａｌ－Ｃｒ合金ターゲット（カソード電極）
２４ ヒーター
２５ 回転テーブル
２６ 工具基体（全体形状を示したもの）
２７ 反応ガス導入口
２８ 排ガス口
２９ アーク電源
３０ バイアス電源
３１ ｈ－ＷＣのピーク
３２ Ｃ層の１１１回折線ピーク
３３ Ａ層とＢ層の総括した１１１回折線ピーク
３４ Ｃ層の２００回折線ピーク
３５ Ａ層とＢ層の総括した２００回折線ピーク
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】