WO2014156446A1 - 表面被覆窒化硼素焼結体工具 - Google Patents

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克己 岡村
望 月原
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Definitions

  • the present invention relates to a surface-coated boron nitride sintered body tool in which at least a cutting edge portion includes a cubic boron nitride sintered body and a coating film formed on the surface of the cubic boron nitride sintered body.
  • a tool in which the surface of a cubic boron nitride sintered body is coated with a coating film such as a ceramic is used as a cutting tool for cutting hardened steel in order to exert excellent wear resistance.
  • a coating film such as a ceramic
  • Patent Document 1 WO 2010/150335 (Patent Document 1) and WO 2012/005275 (Patent Document 2) have specified the surface of the cubic boron nitride sintered body.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and the object of the present invention is to include a base material in which at least a cutting edge portion is made of a cubic boron nitride sintered body in processing of hardened steel etc. It is to improve the wear resistance of the tool.
  • this inventor examined in detail the situation of wear of a tool which occurs when processing hardened steel. As a result, in addition to the usual crater wear and flank wear, it is clear that boundary wear occurs at the boundary of the front cutting edge which is one end of the wear portion, and this boundary wear has the greatest effect on the tool life. It turned out that it is giving.
  • the present inventors obtained further finding that it is most effective to laminate a layer of a specific composition in a specific lamination mode in order to suppress this boundary wear.
  • the present invention has been completed by further studies based on this finding.
  • the surface-coated boron nitride sintered body tool includes at least a cutting edge portion of a cubic boron nitride sintered body and a covering layer formed on the surface of the cubic boron nitride sintered body.
  • the cubic boron nitride sintered body contains 30% by volume or more and 80% by volume or less of cubic boron nitride, and nitrides, carbides, and nitrides of the group 4 element, the group 5 element and the group 6 element of the periodic table of elements.
  • a bonding phase containing at least one compound selected from the group consisting of oxides, oxides and solid solutions thereof, an aluminum compound and an unavoidable impurity.
  • the covering layer includes an A layer and a B layer.
  • the A layer contains one or more elements of MLa za1 (where M represents a group 4 element, a group 5 element and a group 6 element of the periodic table of elements, Al and Si, and La represents one of B, C, N and O). (See above), and za1 is 0.85 or more and 1.0 or less.
  • the layer B is formed by alternately laminating one or more layers of two or more kinds of compound layers different in composition. The thickness of each of the compound layers is 0.5 nm or more and less than 30 nm.
  • B1 compound layer is one compound layer, (Ti 1-xb1-yb1 Si xb1 M1 yb1) (C 1-zb1 N zb1) (M1 is a Group 4 element of the periodic table of elements other than Ti, fifth Xb1 represents 0.01 or more and 0.25 or less, yb1 is 0 or more and 0.7 or less, and zb1 is 0.4 or more and 1 or less. It consists of.
  • the B2 compound layer which is one kind of compound layer and is different from the B1 compound layer is (Al 1-xb 2 M 2 xb 2) (C 1-zb 2 N zb 2) (M 2 is a fourth element in the periodic table of elements, 5 And xb2 is 0.2 or more and 0.77 or less, and zb2 is 0.4 or more and 1 or less.
  • the thickness of the A layer is 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the thickness of the B layer is 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the total thickness of the covering layer is 0.25 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less.
  • a tool including a base material in which at least a cutting edge portion is formed of a cubic boron nitride sintered body in the processing of hardened steel and the like.
  • At least the cutting edge portion of the surface-coated boron nitride sintered body tool according to the present invention is a cubic boron nitride sintered body (hereinafter referred to as "cBN sintered body”.
  • CBN cubic boron nitride sintered body
  • “CBN” is an abbreviation of "cubic Boron Nitride”.
  • the covering layer formed on the surface of the cBN sintered body is an abbreviation of "cubic Boron Nitride”.
  • the surface-coated boron nitride sintered body tool having such a basic configuration can be used particularly effectively in machining (for example, cutting) of a sintered alloy or hard-to-cut cast iron or in processing hardened steel, and further, It can be used suitably also in various processings of general metals other than.
  • the cBN sintered body constitutes the base material of the surface-coated boron nitride sintered body tool of the cutting edge portion of the surface-coated boron nitride sintered body tool, and 30% by volume or more and 80% by volume or less of cubic boron nitride (hereinafter referred to as “cBN Further includes the bonding phase.
  • the binder phase is selected from the group consisting of nitrides, carbides, borides, oxides and solid solutions thereof of Group 4 element, Group 5 element and Group 6 element of the periodic table of elements.
  • the cBN comprises at least one compound, an aluminum compound and an unavoidable impurity, and the cBNs are bonded to each other.
  • the cBN sintered body contains 30% by volume or more of cBN, the decrease in the wear resistance of the base material of the surface-coated boron nitride sintered body tool can be prevented.
  • the cBN sintered body contains 80% by volume or less of cBN, cBN can be dispersed in the cBN sintered body, so that the bonding strength between cBNs in the bonding phase can be secured.
  • the cBN content volume ratio is determined according to the following method. The cBN sintered body is mirror-polished, and a backscattered electron image of the cBN sintered body structure in an arbitrary region is photographed at 2000 ⁇ with an electron microscope.
  • cBN particles particles composed of cBN
  • the binder phase is gray regions or white regions.
  • the cBN sintered body region and the binder phase region are binarized by image processing to determine the occupied area of the cBN particles.
  • the volume fraction of cBN can be determined.
  • the cBN sintered body contains 50% by volume or more and 65% by volume or less of cBN. If the cBN sintered body contains 50% by volume or more of cBN, it is possible to provide a base material of a surface-coated boron nitride sintered body tool excellent in the balance between wear resistance and fracture resistance. In addition, when the cBN sintered body contains 65% by volume or less of cBN, the bonding strength between cBN in the binder phase can be enhanced.
  • the cBN particles are projected to the coating layer side more than the binder phase.
  • the adhesiveness of cBN sintered compact and a coating layer can be improved.
  • the step between the cBN particles and the binder phase is 0.05 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m or less. If this level
  • step difference is 0.1 micrometer or more, an anchor effect can be acquired effectively. Moreover, if this level
  • the level difference is measured according to the same method as the method of measuring the overall thickness of the covering layer described later, and the like.
  • the volume content of cBN in the cBN sintered body is such that it increases from the interface between the cBN sintered body and the coating layer toward the inside of the cBN sintered body.
  • the volume content of the binder phase is higher than the volume content of cBN, so the adhesion between the cBN sintered body and the coating layer can be enhanced.
  • the volume fraction of cBN is higher than the volume fraction of binder phase inside the cBN sintered body, the fracture resistance of the cBN sintered body can be improved.
  • the volume content of cBN is 40% by volume on the interface side with the coating layer (area separated from 0 ⁇ m to 20 ⁇ m from the interface between the cBN sintered body and the coating layer toward the inside of the cBN sintered body) And 60% by volume in the vicinity of the center in the thickness direction of the cBN sintered body (a region separated from the interface between the cBN sintered body and the coating layer toward the interior of the cBN sintered body by more than 20 ⁇ m and not more than 100 ⁇ m).
  • the particle diameter of the cBN particles contained in the cBN sintered body is such that the particle diameter increases from the interface between the cBN sintered body and the coating layer toward the inside of the cBN sintered body.
  • the particle diameter of the cBN particles is small, so that the adhesion between the cBN sintered body and the coating layer can be enhanced.
  • the particle size of the cBN particles is large inside the cBN sintered body, the toughness can be enhanced.
  • the particle diameter of cBN particles is 0.1 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less in a region away from 0 ⁇ m to 20 ⁇ m from the interface between the cBN sintered body and the coating layer toward the inside of the cBN sintered body It is 2 micrometers or more and 10 micrometers or less in the area
  • the particle size of cBN particles is determined according to the following method. The diameter of the circle circumscribed to the cBN particles is measured in the backscattered electron image of the cBN sintered body structure obtained when determining the cBN content volume ratio, and the measured diameter is taken as the particle diameter of the cBN particles.
  • the cBN sintered body may be provided in the cutting edge portion of the surface-coated boron nitride sintered body tool. Therefore, the base of the surface-coated boron nitride sintered body tool includes the cutting edge portion made of the cBN sintered body and the base body made of a material different from the cBN sintered body (for example, cemented carbide). It is also good.
  • the cutting edge portion made of the cBN sintered body is preferably adhered to the base body through the brazing material or the like, and the material of the brazing material may be selected in consideration of the bonding strength or the melting point. it can.
  • the cBN sintered body may constitute the entire base material of the surface-coated boron nitride sintered body tool.
  • the covering layer includes an A layer and a B layer.
  • the covering layer of the present invention may contain other layers in addition to the layer A and the layer B as long as the layer A and the layer B are included. Examples of such other layers include, but are not limited to, for example, the C layer provided between the A layer and the B layer or the D layer which is the lowermost layer as described later. .
  • the thickness of the covering layer is 0.25 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less. If the thickness of the coating layer is 0.25 ⁇ m or more, it is possible to prevent the decrease in the wear resistance of the surface-coated boron nitride sintered body tool due to the thin thickness of the coating layer. If the thickness of the coating layer is 15 ⁇ m or less, the chipping resistance of the coating layer at the initial stage of cutting can be enhanced. Preferably, the thickness of the coating layer is 1.5 ⁇ m or more and 4.5 ⁇ m or less.
  • the total thickness of the coating layer and the thickness and number of layers of each layer described later both cut the surface-coated boron nitride sintered body tool, and the cross section thereof is taken by SEM (scanning electron microscope) or TEM It is obtained by observation using a (transmission electron microscope).
  • the composition of each layer as described below constituting the coating layer is measured using an SEM or TEM attached EDX analyzer (energy dispersive X-ray analyzer).
  • the coating layer may be provided only on the cutting edge portion of the surface-coated boron nitride sintered body tool, but the entire surface of the base of the surface-coated boron nitride sintered body tool may be coated or cut It may not be provided in a part of a portion different from the blade portion. In addition, in a portion different from the cutting edge portion, the laminated configuration of a part of the covering layer may be partially different.
  • the A layer contains one or more elements of MLa za1 (where M represents a group 4 element, a group 5 element and a group 6 element of the periodic table of elements, Al and Si, and La represents one of B, C, N and O). (See above), and za1 is 0.85 or more and 1.0 or less. Thereby, the A layer wears smoothly. In other words, the layer A wears without peeling, cracking or chipping. Therefore, crater wear resistance, flank wear resistance, etc. of the surface-coated boron nitride sintered body tool can be enhanced.
  • a layer (Ti 1-xa Ma xa ) (C 1-za2 N za2) (Ma fourth group elements of the periodic table of elements other than Ti, group 5 element and a group 6 element, Al And one or more kinds of Si, xa is 0 or more and 0.7 or less, and za2 is 0 or more and 1 or less).
  • the composition xa of Ma is 0 or more and 0.3 or less. This can further prevent peeling, cracking, chipping and the like of the layer A at the time of wear.
  • xa When the layer A is composed of (Ti 1-xa (1) -xa (2) Ma (1) xa (1) Ma (2) xa (2 ) (C 1-za 2 N za 2) , xa
  • the sum of (1) and xa (2) is preferably 0 or more and 0.7 or less, and more preferably 0 or more and 0.3 or less. This is also true for the B, C and D layers shown below.
  • the composition of N changes in a step-like or inclined manner from the cBN sintered body side toward the surface side of the A layer.
  • the composition of N is large on the cBN sintered body side of the A layer, chipping resistance and peeling resistance can be enhanced.
  • the composition of N is small on the surface side of the layer A, it is possible to further prevent the peeling, cracking, chipping and the like of the layer A at the time of wear.
  • composition of N changes stepwise from the cBN sintered body side to the surface side of the A layer
  • composition of N is discontinuous from the cBN sintered body side to the surface side of the A layer It means decreasing or increasing, for example, a configuration obtained by laminating two or more layers having different compositions of N from one another.
  • composition of N changes in a sloping shape from the cBN sintered body side to the surface side of the A layer means that the composition of N continuously decreases from the cBN sintered body side to the surface side of the A layer or For example, it is a configuration obtained by continuously changing and forming the flow ratio of the N source gas and the C source gas.
  • the A layer has a region of a larger C composition on the surface side of the A layer than the cBN sintered body side.
  • chipping resistance and peeling resistance can be enhanced on the cBN sintered body side of layer A, and on the surface side of layer A, peeling, cracking, chipping, etc. of layer A at the time of wear can be further prevented.
  • the cBN sintered body side of the A layer means a region separated by 0 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less from the surface of the A layer located closest to the cBN sintered body toward the inside of the A layer.
  • the surface side of A layer means the part different from the cBN sintered compact side of A layer.
  • the thickness of the A layer is 0.2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less. If the thickness of the A layer is 0.2 ⁇ m or more, it is possible to provide a surface-coated boron nitride sintered body tool excellent in crater wear resistance, flank wear resistance, and the like. On the other hand, if the thickness of the layer A exceeds 10 ⁇ m, it may be difficult to further improve the crater wear resistance or flank wear resistance of the surface-coated boron nitride sintered body tool. Preferably, the thickness of the A layer is 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the A layer is provided on the surface side of the surface-coated boron nitride sintered body tool than the B layer.
  • the B layer can prevent the propagation of the generated crack to the base material side.
  • the layer B is formed by alternately laminating one or more layers of two or more kinds of compound layers different in composition.
  • the layer B is exemplified by one or more layers of alternately stacked B1 compound layers and B2 compound layers
  • the B layer of the present invention includes the B1 compound layers and the B2 compound layers. As long as the layer is other than the B1 compound layer and the B2 compound layer, other layers may be included.
  • the thickness of the B layer is 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the average value of the Si composition in the entire B layer is 0.005 or more and 0.1 or less.
  • the average value of the Si composition in the entire B layer is more preferably 0.01 or more and 0.07 or less, and still more preferably 0.02 or more and 0.05 or less.
  • B1 compound layer (Ti 1-xb1-yb1 Si xb1 M1 yb1) (C 1-zb1 N zb1) (M1 is a Group 4 element of the periodic table of elements other than Ti, group 5 element and a group 6 element And xb1 is 0.01 or more and 0.25 or less, yb1 is 0 or more and 0.7 or less, and zb1 is 0.4 or more and 1 or less).
  • the thickness of the B1 compound layer is 0.5 nm or more and less than 30 nm.
  • the B2 compound layer (Al 1 -x b 2 M 2 x b 2) (C 1-z b 2 N z b 2) (M 2 is at least one element of Group 4 element, Group 5 element and Group 6 element of the periodic table of elements and Si.
  • Xb2 is 0.2 or more and 0.77 or less, and zb2 is 0.4 or more and 1 or less.
  • M2 preferably represents at least one of Ti and Cr.
  • the composition xb2 of M2 is preferably 0.25 or more and 0.5 or less, and more preferably 0.25 or more and 0.4 or less.
  • the thickness of the B2 compound layer is 0.5 nm or more and less than 30 nm.
  • the lowermost layer of the B layer may be a B1 compound layer or a B2 compound layer. Further, the uppermost layer of the B layer may be a B1 compound layer or a B2 compound layer.
  • t2 / t1 which is the ratio of the average thickness t1 of the B1 compound layer to the average thickness t2 of the B2 compound layer, satisfies 0.5 ⁇ t2 / t1 ⁇ 10.0.
  • the boundary wear resistance etc. of the surface-coated boron nitride sintered body tool can be further improved.
  • the average thickness t1 of the B1 compound layer is determined using the following formula.
  • the average thickness t1 of the B1 compound layer can be determined using the following formula. The same applies to the average thickness t2 of the B2 compound layer.
  • Average thickness t1 of B1 compound layer (thickness of B layer formed by laminating only B1 compound layer) / (number of laminated B1 compound layers).
  • t2 / t1 satisfies 1 ⁇ t2 / t1 ⁇ 5.0.
  • the boundary wear resistance etc. of the surface-coated boron nitride sintered body tool can be further improved.
  • t2 / t1 satisfies 1.1 ⁇ t2 / t1 ⁇ 4.5.
  • t2 / t1 satisfies 1 ⁇ t2 / t1 ⁇ 5.0 on the cBN sintered body side and moves toward the layer A side. It becomes smaller, and 0.5 ⁇ t2 / t1 ⁇ 2 is satisfied on the A layer side. Thereby, generation of cracks can be prevented on the side of layer A of layer B, and propagation of cracks to the side of cBN sintered body can be prevented on the side of cBN sintered body of layer B.
  • the layer A side of the layer B means a region separated from the surface of the layer B located closest to the layer A toward the interior of the layer B by 0 ⁇ m or more and a half or less of the thickness of the layer B, and It means the narrower one of the regions separated by 0 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less from the surface of the B layer located closest to the A layer toward the inside of the B layer.
  • the cBN sintered body side of the B layer is a region separated from the surface of the B layer located closest to the cBN sintered body by 0 ⁇ m or more to 1/2 of the thickness of the B layer toward the inside of the B layer, Further, it means the narrower one of the regions separated by 0 ⁇ m or more and 0.1 ⁇ m or less from the surface of the B layer located closest to the cBN sintered body toward the inside of the B layer.
  • the covering layer further includes a C layer provided between the A layer and the B layer, and the C layer is a McLc zc (Mc is a Group 4 element, a Group 5 element and the Periodic Table of the Elements)
  • Lc represents one or more of a group 6 element, Al and Si
  • Lc represents one or more of B, C, N and O
  • zc is 0 or more and 0.85 or less.
  • the thickness of the C layer is 0.005 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • the thickness of the C layer is 0.005 ⁇ m or more, the effect obtained by providing the C layer can be sufficiently obtained. If the thickness of the C layer is 0.5 ⁇ m or less, the provision of the C layer can prevent the thickness of the covering layer from becoming too large. More preferably, the thickness of the C layer is 0.01 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less.
  • the composition zc of Lc is greater than 0 and less than 0.7. If the composition zc of Lc is larger than 0, the heat resistance and the chemical abrasion resistance of the C layer can be enhanced, and thus the C layer effectively stops the propagation of the crack generated in the A layer to the substrate side. be able to. More preferably, the composition zc of Lc is 0.2 or more and 0.5 or less.
  • the C layer contains at least one or more of the elements constituting the A layer and the B layer. If the C layer contains at least one or more of the elements constituting the A layer, the adhesion between the A layer and the C layer can be enhanced. If the C layer contains at least one or more of the elements constituting the B layer, the adhesion between the B layer and the C layer can be enhanced. More preferably, the C layer contains at least one or more of the elements constituting the portion located on the C layer side of each of the A layer and the B layer.
  • the covering layer further includes a D layer provided between the substrate and the B layer, and the D layer is MdLd zd (where Md is a Group 4 element, a Group 5 element and the periodic table of the elements).
  • Ld represents one or more of a group 6 element, Al and Si
  • Ld represents one or more of B, C, N and O
  • zd is 0.85 or more and 1.0 or less.
  • Such a D layer is excellent in adhesion to the cBN sintered body. Therefore, if the covering layer further includes the D layer, the adhesion between the cBN sintered body and the covering layer can be enhanced. More preferably, Ld is N.
  • D layer is (Al 1-xd Md2 xd) Ld zd
  • Md2 is a Group 4 element of the Periodic Table of the Elements, represents one or more group 5 element and a group 6 element and Si, xd Is not less than 0.25 and not more than 0.45. If the D layer contains Al, the adhesion between the cBN sintered body and the coating layer can be further enhanced. More preferably, Md2 is at least one or more of Ti, Cr and V.
  • the thickness of the D layer is 0.05 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less. If the thickness of the D layer is 0.05 ⁇ m or more, the effect obtained by providing the D layer can be sufficiently obtained. If the thickness of the D layer is 1 ⁇ m or less, the provision of the D layer can prevent the thickness of the covering layer from becoming too large. More preferably, the thickness of the D layer is 0.1 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less.
  • ⁇ Method of manufacturing surface-coated boron nitride sintered body tool for example, a step of preparing a substrate having at least a cBN sintered body in a cutting edge portion, and a coating layer at least on the surface of the cBN sintered body And a forming step.
  • the step of preparing the substrate preferably includes the step of forming the cBN sintered body, and the step of forming the cBN sintered body is sintering the mixture of the cBN particles and the raw material powder of the binder phase under high temperature and high pressure It is preferable to include the step of More preferably, the method of preparing the substrate further includes the step of bonding the cBN sintered body to a substrate body having a predetermined shape.
  • the step of forming the covering layer preferably includes the step of forming the covering layer by an arc ion plating method (an ion plating method in which a solid material is evaporated using a vacuum arc discharge) or a sputtering method.
  • the coating layer can be formed using a metal evaporation source containing a metal species that will constitute the coating layer and a reaction gas such as CH 4 , N 2 or O 2 .
  • a reaction gas such as CH 4 , N 2 or O 2 .
  • Known conditions can be adopted as the conditions for forming the covering layer.
  • the coating layer is formed using a metal evaporation source containing a metal species that will constitute the coating layer, a reaction gas such as CH 4 , N 2 or O 2 , and a sputtering gas such as Ar, Kr or Xe. Can be formed.
  • a metal evaporation source containing a metal species that will constitute the coating layer
  • a reaction gas such as CH 4 , N 2 or O 2
  • a sputtering gas such as Ar, Kr or Xe.
  • Known conditions can be adopted as the conditions for forming the covering layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a surface-coated boron nitride sintered body tool in the example.
  • FIG. 2 is sectional drawing which shows an example of a structure of the principal part of the surface-coated boron nitride sintered compact tool in an Example.
  • the resulting mixture was heat treated under vacuum at 1000 ° C. for 30 minutes.
  • the compound obtained by the heat treatment was uniformly pulverized by ball milling using a cemented carbide ball medium having a diameter of 6 mm. Thereby, the raw material powder of the binding phase was obtained.
  • a boron nitride ball media having a diameter of 3 mm is prepared by blending cBN particles having an average particle diameter of 1.5 ⁇ m and a raw material powder of a binder phase so that the cBN content in the cBN sintered body is 30% by volume.
  • the mixture was uniformly mixed by a ball mill mixing method using The obtained mixed powder was laminated on a cemented carbide support plate and then filled in a capsule made of Mo. After that, it was sintered at a temperature of 1300 ° C. for 30 minutes at a pressure of 5.5 GPa using an ultrahigh pressure apparatus. Thus, a cBN sintered body A was obtained.
  • a base body made of cemented carbide material (equivalent to K10) which was DNGA 150408 of ISO standard was prepared.
  • the cBN sintered body A shape: apex angle is 55 ° at the cutting edge (corner portion) of the prepared base body, and the thickness is 2 mm with an isosceles triangle having 2 mm on both sides sandwiching the apex angle. Of triangular prisms).
  • a mouthpiece made of Ti-Zr-Cu was used for bonding.
  • the outer peripheral surface, the upper surface, and the lower surface of the joined body were ground to form a negative land shape (negative land width is 150 ⁇ m, negative land angle is 25 °) on the cutting edge.
  • the base material 3 in which the cutting edge portion is made of the cBN sintered body A was obtained.
  • the obtained base material 3 was put into a film forming apparatus, vacuuming was performed, and after heating to 500 ° C., etching was performed using Ar ions. After that, Ar gas was exhausted from the inside of the film forming apparatus.
  • the D layer 20 was formed on the substrate 3 in the film forming apparatus. Specifically, a D layer having a thickness of 0.5 ⁇ m was formed by vapor deposition under the conditions described below.
  • Target 70 atomic percent of Al, 30 atomic percent of Cr Introduction gas: N 2 Deposition pressure: 4 Pa Arc discharge current: 120A Substrate bias voltage: -50V Table rotation speed: 5 rpm.
  • the B layer 30 was formed on the D layer 20 in the film forming apparatus. Specifically, a B layer 30 having a total thickness of 0.03 ⁇ m was formed by vapor deposition under the conditions shown below. At this time, the arc current of the targets B1 and B2 and the rotation of the rotary table on which the base material is set so that the thickness of the B1 compound layer 31 is 7 nm and the thickness of the B2 compound layer 32 is 10 nm. Adjusted with speed.
  • Target B1 75 atomic percent Ti, 15 atomic percent Si, 10 atomic percent Cr
  • Target B2 60 atomic percent Al, 10 atomic percent Cr, 30 atomic percent Ti
  • Introductory gas N 2 Deposition pressure: 1 Pa
  • the C layer 40 was formed on the B layer 30 in the film forming apparatus. Specifically, a C layer 40 having a thickness of 0.1 ⁇ m was formed by vapor deposition under the conditions shown below.
  • Target 50 atomic% of Ti, 50 atomic% of Al Introduction gas: N 2 Deposition pressure: 0.1 Pa Arc discharge current: 150A
  • Substrate bias voltage -100V Table rotation speed: 5 rpm.
  • the A layer 50 was formed on the C layer 40 in the film forming apparatus. Specifically, an A layer having a thickness of 2 ⁇ m was formed by vapor deposition under the conditions shown below.
  • Target 50 atomic% of Ti, 50 atomic% of Al Introduction gas: N 2 Deposition pressure: 4 Pa
  • the covering layer 10 in which the D layer 20, the B layer 30, the C layer 40, and the A layer 50 are sequentially laminated is formed on the base material 3, and thus, the sample 1 is manufactured. .
  • the samples 2 to 6 are manufactured according to the method of manufacturing the sample 1 except that the total thickness of the B layer is changed by changing the number of layers of the B1 compound layer and the B2 compound layer to the values shown in Table 2. did.
  • the number of layers in Table 2 indicates the total of the number of layers of the B1 compound layer and the number of layers of the B2 compound layer.
  • cBN sintering is performed according to the method for forming cBN sintered body A except that the cBN particles and the raw material powder of the binder phase are blended so that the cBN content in the cBN sintered body becomes the numerical value shown in Table 3. I got a body D.
  • the obtained cBN sintered body D was used to form a base of sample 7 in accordance with the method of manufacturing a base of sample 1 above.
  • the C layer was formed according to the method of forming the C layer of the above-mentioned sample 1 except that the film forming pressure was changed as follows. That is, the film formation pressure was set to 3 Pa by introducing N 2 at the start of the formation of the C layer, and then gradually lowered to 0.1 Pa and then gradually raised to 3 Pa again.
  • an A layer was formed according to the method for forming the A layer of the above-mentioned sample 1 except that the film forming pressure and the introduced gas were changed as follows. That is, only N 2 was introduced to set the deposition pressure to 3 Pa from the start of the formation of the layer A until the thickness of the layer A becomes 0.9 ⁇ m. After that, N 2 was gradually decreased while CH 4 was gradually increased to further form an A layer of 0.3 ⁇ m. At this time, N 2 was gradually decreased while CH 4 was gradually increased until the composition became TiC 0.5 N 0.5 . After that, an A layer was formed to a further 0.3 ⁇ m without changing the supply amounts of CH 4 and N 2 respectively. Thus, sample 7 was manufactured.
  • Samples 8 to 13 were produced according to the method for producing Sample 7 above, except that a B layer was formed in which the thickness of the B1 compound layer and the thickness of the B2 compound layer were as shown in Table 2, respectively.
  • cBN sintering is performed according to the method for forming cBN sintered body A except that the cBN particles and the raw material powder of the binder phase are blended so that the cBN content in the cBN sintered body becomes the numerical value shown in Table 3. I got a body B.
  • the obtained cBN sintered body B was used to form a base of sample 14 in accordance with the method of manufacturing a base of sample 1 above.
  • a D layer was formed in accordance with the method for producing Sample 1 above.
  • the B current was formed by changing the arc current of the target B1 and the arc current of the target B2 so as to obtain the ratio of the thickness of the B1 compound layer to the thickness of the B2 compound layer shown in Table 2.
  • the arc current of the target B1 was gradually increased at a constant rate
  • the arc current of the target B2 was gradually decreased at a constant rate.
  • an A layer was formed on the B layer without forming a C layer.
  • an A layer was formed according to the method of forming the A layer of the above-mentioned sample 1 except that not only N 2 but also CH 4 was used as the introduced gas. At this time, the respective supply amounts of CH 4 and N 2 were adjusted to form an A layer composed of TiC 0.3 N 0.7 .
  • sample 14 was manufactured.
  • Samples 15 to 19 were manufactured according to the method of manufacturing Sample 14 except that the introduced gas at the time of formation of the layer A was changed.
  • layer A of sample 15 was formed as follows. That is, only N 2 was introduced between the start of the formation of the layer A and the thickness of the layer A to 1.6 ⁇ m, and the film formation pressure was 3 Pa. After that, N 2 was gradually decreased while CH 4 was gradually increased to further form an A layer of 0.3 ⁇ m. At this time, N 2 was gradually decreased while CH 4 was gradually increased until the composition became TiC 0.3 N 0.7 . After that, an A layer was formed to a further 0.1 ⁇ m without changing the supply amounts of CH 4 and N 2 respectively. After that, the supply of CH 4 was stopped and the supply amount of N 2 was increased to form an A layer of 0.5 ⁇ m further.
  • cBN sintering is performed according to the method for forming cBN sintered body A except that the cBN particles and the raw material powder of the binder phase are blended so that the cBN content in the cBN sintered body becomes the numerical value shown in Table 3. I got a body C.
  • the obtained cBN sintered body C was used to form a substrate of Samples 20 to 25 in accordance with the method of manufacturing a substrate of Sample 1 above.
  • cBN sintering is performed according to the method for forming cBN sintered body A except that the cBN particles and the raw material powder of the binder phase are blended so that the cBN content in the cBN sintered body becomes the numerical value shown in Table 3. I got a body E.
  • the obtained cBN sintered body E was used to form a base of sample 26 in accordance with the method of manufacturing a base of sample 1 above.
  • D layer and B layer were formed in order.
  • the C layer was formed by vapor deposition under the conditions shown below, and then the A layer was formed according to the method for producing the sample 14 described above. This produced sample 26.
  • Target 80 at% Ti, 10 at% Cr, and 10 at% W.
  • Introduction gas Ar Deposition pressure: 4 Pa
  • Samples 27 to 32 were manufactured according to the method for manufacturing Sample 26 except that Ar and N 2 were introduced to form a C layer having the composition shown in Table 1.
  • a cBN sintered body F was obtained according to the method for forming a cBN sintered body D except that cBN particles having an average particle diameter of 0.5 ⁇ m and a raw material powder of a binder phase were blended. Using the obtained cBN sintered body F, the substrates of Samples 33 to 38 were formed according to the method of manufacturing the substrate of Sample 1 above.
  • a cBN sintered body G was obtained according to the method for forming a cBN sintered body D except that cBN particles having an average particle diameter of 3 ⁇ m and a raw material powder of a binder phase were blended. Using the obtained cBN sintered body G, the substrates of Samples 39 to 44 were formed according to the method of manufacturing the substrate of Sample 1 above.
  • the resulting mixture was heat treated under vacuum at 1000 ° C. for 30 minutes.
  • the compound obtained by the heat treatment was uniformly pulverized by ball milling using a cemented carbide ball medium having a diameter of 6 mm. Thereby, the raw material powder of the binding phase was obtained.
  • cBN sintered body H was obtained according to the method for forming cBN sintered body D described above.
  • the obtained cBN sintered body H was used to form a base of sample 52 in accordance with the method of manufacturing a base of sample 1 described above.
  • the resulting mixture was heat treated under vacuum at 1000 ° C. for 30 minutes.
  • the compound obtained by the heat treatment was uniformly pulverized by ball milling using a cemented carbide ball medium having a diameter of 6 mm. Thereby, the raw material powder of the binding phase was obtained.
  • cBN sintered body I was obtained according to the method for forming cBN sintered body D described above.
  • the obtained cBN sintered body I was used to form a base of sample 53 in accordance with the method of manufacturing a base of sample 1 above.
  • the sample 54 was manufactured according to the manufacturing method of the said sample 1 except not having formed B layer, C layer, and D layer.
  • the sample 55 was manufactured according to the manufacturing method of the sample 1 except that the layers A and C were not formed.
  • Tables 1 and 2 show the compositions and thicknesses of the A layer, the B layer, the C layer and the D layer contained in Samples 1 to 55.
  • the TiCN * 01 to TiCN * 08 in Table 1 are as shown in Table 4.
  • the TiN * 11 in Table 1 is as shown in Table 5.
  • flank wear amount VB and surface roughness Rz Using the manufactured samples 1 to 55, cutting (cutting distance: 4 km) was performed according to the cutting conditions shown below. After that, the flank wear amount VB was measured using an optical microscope, and the surface roughness Rz of the surface of the workpiece was measured according to the JIS standard. The measurement results of the flank wear amount VB are shown in the column of "VB (mm)" in Table 6, and the measurement results of the surface roughness Rz of the surface of the work material are shown in the column of "Rz ( ⁇ m)". As the VB is smaller, the surface-coated boron nitride sintered body tool is excellent in flank wear resistance. The smaller the Rz, the better the surface-coated boron nitride sintered body tool is the boundary wear resistance. In the present embodiment, it is assumed that Rz of 3 ⁇ m or less is good.
  • cutting was performed in accordance with the above-described cutting conditions. Specifically, after performing cutting processing by a fixed cutting interval, measuring the surface roughness Rz of the work material using a surface roughness meter was repeatedly performed. When the surface roughness Rz of the work material exceeds 3.2 ⁇ m, cutting is stopped, and the cutting distance at that time ⁇ (constant cutting interval) ⁇ (the surface roughness Rz of the work material exceeds 3.2 ⁇ m) The number of cuttings n) was determined. Further, the cutting distance ⁇ (constant cutting distance) ⁇ (n ⁇ 1) ⁇ immediately before the surface roughness Rz of the work material exceeded 3.2 ⁇ m was also determined.
  • sample 10 and the sample 55 will be considered.
  • the composition of the B layer, the composition of the D layer, the thickness of the D layer and the thickness of the covering layer closely resemble each other between the sample 10 and the sample 55, the A layer is provided in the sample 10 On the other hand, the sample 55 is not provided.
  • Rz is 2.5 ⁇ m or less and the cutting distance is 12 km or more
  • VB is about twice that of the sample 10 and Rz is larger than 3 ⁇ m. It was about 4 km.
  • sample 3 and sample 54 will be considered.
  • the composition of the layer A and the thickness of the layer A closely resemble each other in the sample 3 and the sample 54, but the layer B is not provided in the sample 54 while being provided in the sample 3.
  • Rz was about 2.5 ⁇ m and the cutting distance was about 10 km, whereas in the sample 55, Rz was larger than 3 ⁇ m and the cutting distance was about 4 km.
  • the surface-coated boron nitride sintered body tool without the A layer and the B layer is not excellent in flank wear resistance, crater wear resistance and boundary wear resistance.
  • the surface-coated boron nitride sintered body tool having both the A layer and the B layer is surprisingly excellent in all of the flank wear resistance, crater wear resistance and boundary wear resistance. This is the first finding by the present inventors.
  • Samples 1 to 6 since the numbers of layers of the B1 compound layer and the B2 compound layer are different from each other, the thickness of the B layer is different from each other. In samples 1 and 6, Rz was larger than 3 ⁇ m, and the cutting distance was about 4 km. On the other hand, in samples 2 to 5, Rz was about 2.5 ⁇ m, and the cutting distance was 8 km or more. If the thickness of the entire B layer is 0.05 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less, it is understood that the tool performance is enhanced in high precision processing using the surface roughness of the work material as the life judgment standard of the surface-coated boron nitride sintered body tool.
  • the thickness of the entire B layer is preferably 0.1 ⁇ m to 5 ⁇ m, and more preferably 0.5 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • each of the thickness of the B1 compound layer and the thickness of the B2 compound layer are different from each other.
  • Rz was larger than 3 ⁇ m, and the cutting distance was about 3.5 km.
  • Samples 8 to 12 as each of the thickness of the B1 compound layer and the thickness of the B2 compound layer increased, Rz decreased and the cutting distance increased. However, as each of the thickness of the B1 compound layer and the thickness of the B2 compound layer further increased, Rz gradually increased and the cutting distance gradually decreased. Specifically, Rz was the lowest in sample 10, and the cutting distance was the longest in sample 10.
  • each of the thickness of the B1 compound layer and the thickness of the B2 compound layer is preferably 1 nm or more and 28 nm or less, more preferably 1 nm or more and 15 nm or less, and 3 nm or more and 10 nm or less It was also found that is more preferable.
  • Samples 14 to 19 Although the compositions of the A layers were different from each other, Rz was 3 ⁇ m or less and the cutting distance was 9 km or more. From these results, it was found that Samples 14 to 19 are excellent in flank wear resistance, crater wear resistance and boundary wear resistance.
  • samples 20 to 25 the compositions of the B1 compound layers are different from each other.
  • Rz was 3.5 ⁇ m or more, and the cutting distance was about 3 km.
  • Rz was 3 ⁇ m or less, and the cutting distance was 8 km or more.
  • the Si composition is preferably 0.01 or more and 0.2 or less, and more preferably 0.05 or more and 0.15 or less.
  • samples 26 to 32 Although the composition of N in the C layer was different from each other, Rz was 3 ⁇ m or less and the cutting distance was 8 km or more. Further, in samples 28 to 31, Rz was 2.5 ⁇ m or less, and the cutting distance was 10 km or more. From these things, the composition of N in the C layer is preferably 0 or more and 0.85 or less, more preferably more than 0 and less than 0.7, and more preferably 0.2 or more and 0.5 or less. Was found to be even more preferable.
  • Samples 33 to 38 Although the thicknesses of the C layers were different from each other, Rz was 3 ⁇ m or less and the cutting distance was 8 km or more. Further, in the samples 34 to 36, Rz was 2.5 ⁇ m or less, and the cutting distance was 11 km or more. From these, the thickness of the C layer is preferably 0 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less, more preferably 0.005 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less, and further preferably 0.01 ⁇ m or more and 0.2 ⁇ m or less It turned out to be preferable.
  • samples 39 to 44 the Al compositions of the B2 compound layers are different from each other.
  • Rz was larger than 3 ⁇ m, and the cutting distance was about 3 to 4 km.
  • Rz was 2.6 ⁇ m or less, and the cutting distance was 9 km or more.
  • the Al composition of the B2 compound layer is preferably 0.5 or more and 0.75 or less, and more preferably 0.6 or more and 0.75 or less.
  • the volume content of cBN in the cBN sintered body is preferably 30% by volume or more and 85% by volume or less, and more preferably 50% by volume or more and 65% by volume or less.

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Abstract

　表面被覆窒化硼素焼結体工具は、少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体と立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被覆層（１０）とを含む。被覆層（１０）のＢ層（３０）は、組成の異なる２種以上の化合物層（３１，３２）が交互にそれぞれ１つ以上積層されてなり、化合物層（３１，３２）のそれぞれの厚さは、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ未満である。

Description

表面被覆窒化硼素焼結体工具
　本発明は、少なくとも切れ刃部分が、立方晶窒化硼素焼結体と立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被覆膜とを含む表面被覆窒化硼素焼結体工具に関する。
　立方晶窒化硼素焼結体の表面をセラミックス等の被覆膜で被覆した工具は、優れた耐摩耗性を発揮するため、焼入鋼の切削加工用の切削工具として用いられている。昨今、このような切削加工においては高精度が要求されており、被削材表面の面粗度を向上させることが求められている。
　このような要求を満たすため、たとえば国際公開第２０１０／１５０３３５号パンフレット（特許文献１）および国際公開第２０１２／００５２７５号パンフレット（特許文献２）は、立方晶窒化硼素焼結体の表面を特定のセラミックス組成の多層からなる下部層と化合物層からなる上部層とで構成される被覆膜で被覆した工具を提案している。
　また、このような多層で被覆した工具の基材としては、立方晶窒化硼素焼結体ばかりではなく、たとえば超硬合金等も用いられている（特開２００８－１８８６８９号公報（特許文献３）および特表２００８－５３４２９７号公報（特許文献４））。
国際公開第２０１０／１５０３３５号パンフレット 国際公開第２０１２／００５２７５号パンフレット 特開２００８－１８８６８９号公報 特表２００８－５３４２９７号公報
　鋼加工を行なう切削工具として、超硬合金からなる基材の表面をセラミックス組成の多層により被覆した工具を用いると、耐摩耗性が向上することが知られている。しかしながら、焼入鋼の加工を行なう場合、この用途に用いられる立方晶窒化硼素焼結体を基材とする切削工具の表面を、セラミックス組成の多層により被覆しても耐摩耗性を向上させることはできなかった。また、被削材表面の面粗度のさらなる向上も要求されている。
　本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、焼入鋼の加工等において、少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体からなる基材を含む工具の耐摩耗性を向上させることにある。
　本発明者は、上記課題を解決するために、焼入鋼の加工を行なう場合に発生する工具の摩耗の状況を詳細に検討した。その結果、通常のクレータ摩耗および逃げ面摩耗に加えて、摩耗部の一方端である前切れ刃の境界部において境界摩耗が発生することが明らかとなり、この境界摩耗が工具寿命に最も大きな影響を与えていることが判明した。
　本発明者は、この知見に基づき検討を重ねた結果、この境界摩耗を抑制するためには特定の組成の層を特定の積層態様で積層させることが最も効果的であるとのさらなる知見を得、この知見に基づきさらに検討を重ねることによって本発明を完成させた。
　本発明にかかる表面被覆窒化硼素焼結体工具は、少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体と立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被覆層とを含む。立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素を３０体積％以上８０体積％以下含み、元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも１種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含む結合相をさらに含む。被覆層は、Ａ層とＢ層とを含む。Ａ層は、ＭＬａza1（Ｍは元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬａはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚａ１は０．８５以上１．０以下である）からなる。Ｂ層は、組成の異なる２種以上の化合物層が交互にそれぞれ１つ以上積層されてなる。化合物層のそれぞれの厚さは、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ未満である。化合物層の１種であるＢ１化合物層は、（Ｔｉ1-xb1-yb1Ｓｉxb1Ｍ１yb1）（Ｃ1-zb1Ｎzb1）（Ｍ１はＴｉを除く元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＡｌの１種以上を表わし、ｘｂ１は０．０１以上０．２５以下であり、ｙｂ１は０以上０．７以下であり、ｚｂ１は０．４以上１以下である）からなる。化合物層の１種であってＢ１化合物層とは異なるＢ２化合物層は、（Ａｌ1-xb2Ｍ２xb2）（Ｃ1-zb2Ｎzb2）（Ｍ２は元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｂ２は０．２以上０．７７以下であり、ｚｂ２は０．４以上１以下である）からなる。Ａ層の厚さは、０．２μｍ以上１０μｍ以下である。Ｂ層の厚さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下である。被覆層全体の厚さは、０．２５μｍ以上１５μｍ以下である。
　本発明では、焼入鋼の加工等において、少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体からなる基材を含む工具の耐摩耗性を向上させることができる。
本発明の実施例における表面被覆窒化硼素焼結体工具の構成の一例を示す断面図である。 本発明の実施例における表面被覆窒化硼素焼結体工具の要部の構成の一例を示す断面図である。
　以下、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。
　＜表面被覆窒化硼素焼結体工具の構成＞
　本発明にかかる表面被覆窒化硼素焼結体工具の少なくとも切れ刃部分は、立方晶窒化硼素焼結体（以下では「ｃＢＮ焼結体」と記す。「ｃＢＮ」は「cubic Boron Nitride」の略語である。）と、ｃＢＮ焼結体の表面上に形成された被覆層とを含む。このような基本的構成を有する表面被覆窒化硼素焼結体工具は、焼結合金や難削鋳鉄の機械加工（たとえば切削加工）または焼入鋼の加工において特に有効に用いることができる他、これら以外の一般的な金属の各種加工においても好適に用いることができる。
　＜ｃＢＮ焼結体＞
　ｃＢＮ焼結体は、表面被覆窒化硼素焼結体工具の切れ刃部分のうち当該工具の基材を構成するものであり、３０体積％以上８０体積％以下の立方晶窒化硼素（以下では「ｃＢＮ」と記す）を含み、結合相をさらに含む。ここで、結合相は、元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも１種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含み、ｃＢＮ同士を互いに結合する。ｃＢＮ焼結体が３０体積％以上のｃＢＮを含んでいれば、表面被覆窒化硼素焼結体工具の基材の耐摩耗性の低下を防止できる。また、ｃＢＮ焼結体が８０体積％以下のｃＢＮを含んでいれば、ｃＢＮ焼結体においてｃＢＮを分散させることができるので、結合相によるｃＢＮ同士の接合強度を確保することができる。本明細書では、ｃＢＮの含有体積率は次に示す方法にしたがって求められたものである。ｃＢＮ焼結体を鏡面研磨し、任意の領域のｃＢＮ焼結体組織の反射電子像を電子顕微鏡にて２０００倍で写真撮影する。このとき、ｃＢＮからなる粒子（以下では「ｃＢＮ粒子」と記す。）は黒色領域となり、結合相は灰色領域または白色領域となる。撮影されたｃＢＮ焼結体組織の写真からｃＢＮ焼結体領域と結合相領域とを画像処理により２値化し、ｃＢＮ粒子の占有面積を求める。求められたｃＢＮ粒子の占有面積を以下に示す式に代入すれば、ｃＢＮの含有体積率が求まる。
（ｃＢＮの含有体積率）＝（ｃＢＮ粒子の占有面積）÷（撮影されたｃＢＮ焼結体組織の面積）×１００。
　好ましくは、ｃＢＮ焼結体が５０体積％以上６５体積％以下のｃＢＮを含むことである。ｃＢＮ焼結体が５０体積％以上のｃＢＮを含んでいれば、耐摩耗性と耐欠損性とのバランスに優れた表面被覆窒化硼素焼結体工具の基材を提供することができる。また、ｃＢＮ焼結体が６５体積％以下のｃＢＮを含んでいれば、結合相によるｃＢＮ同士の接合強度を高めることができる。
　好ましくは、ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面では、ｃＢＮ粒子が結合相よりも被覆層側に突出していることである。これにより、ｃＢＮ焼結体と被覆層との密着性を高めることができる。より好ましくは、ｃＢＮ粒子と結合相との段差が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下であることである。この段差が０．０５μｍ以上であれば、アンカー効果を得ることができる。また、この段差が１．０μｍ以下であれば、ｃＢＮ粒子がｃＢＮ焼結体から脱落することを防止できる。さらに好ましくは、ｃＢＮ粒子と結合相との段差が０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることである。この段差が０．１μｍ以上であれば、アンカー効果を有効に得ることができる。また、この段差が０．５μｍ以下であれば、ｃＢＮ粒子がｃＢＮ焼結体から脱落することをさらに防止できる。本明細書では、上記段差は、後述する被覆層の全体の厚さ等の測定方法と同一の方法にしたがって測定されたものである。
　好ましくは、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮの体積含有率は、ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面からｃＢＮ焼結体の内部へ向かうにつれて高くなることである。これにより、ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面では、結合相の体積含有率がｃＢＮの体積含有率よりも高いので、ｃＢＮ焼結体と被覆層との密着性を高めることができる。一方、ｃＢＮ焼結体の内部では、ｃＢＮの体積含有率の方が結合相の体積含有率よりも高いので、ｃＢＮ焼結体の耐欠損性を向上させることができる。たとえば、ｃＢＮの体積含有率は、被覆層との界面側（ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面からｃＢＮ焼結体の内部へ向かって０μｍ以上２０μｍ以下離れた領域）では４０体積％であり、ｃＢＮ焼結体の厚さ方向中央付近（ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面からｃＢＮ焼結体の内部へ向かって２０μｍを超えて１００μｍ以下離れた領域）では６０体積％である。
　好ましくは、ｃＢＮ焼結体に含まれるｃＢＮ粒子の粒径は、ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面からｃＢＮ焼結体の内部へ向かうにつれて大きくなることである。これにより、ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面では、ｃＢＮ粒子の粒径は小さいので、ｃＢＮ焼結体と被覆層との密着性を高めることができる。一方、ｃＢＮ焼結体の内部では、ｃＢＮ粒子の粒径は大きいので、靱性を高めることができる。たとえば、ｃＢＮ粒子の粒径は、ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面からｃＢＮ焼結体の内部へ向かって０μｍ以上２０μｍ以下離れた領域では０．１μｍ以上１μｍ以下であり、ｃＢＮ焼結体と被覆層との界面からｃＢＮ焼結体の内部へ向かって２０μｍを超えて３００μｍ以下離れた領域では２μｍ以上１０μｍ以下である。本明細書では、ｃＢＮ粒子の粒径は次に示す方法にしたがって求められたものである。ｃＢＮの含有体積率を求めるさいに得られたｃＢＮ焼結体組織の反射電子像においてｃＢＮ粒子に外接する円の直径を測定し、測定された直径をｃＢＮ粒子の粒径としている。
　なお、ｃＢＮ焼結体は、表面被覆窒化硼素焼結体工具の切れ刃部分に設けられていればよい。そのため、表面被覆窒化硼素焼結体工具の基材は、ｃＢＮ焼結体からなる切れ刃部分と、ｃＢＮ焼結体とは異なる材料（たとえば超硬合金）からなる基材本体とを含んでいてもよい。この場合、ｃＢＮ焼結体からなる切れ刃部分はロウ材等を介して基材本体に接着されていることが好ましく、ロウ材の材料としては、接合強度または融点を考慮して選定することができる。また、ｃＢＮ焼結体は、表面被覆窒化硼素焼結体工具の基材全体を構成していてもよい。
　＜被覆層＞
　被覆層は、Ａ層とＢ層とを含む。本発明の被覆層は、Ａ層とＢ層とを含む限り、Ａ層およびＢ層以外に他の層を含んでいても差し支えない。このような他の層としては、たとえば後述のようなＡ層とＢ層との間に設けられるＣ層または最下層であるＤ層等を挙げることができるが、これらのみに限られるものではない。
　被覆層の厚さは、０．２５μｍ以上１５μｍ以下である。被覆層の厚さが０．２５μｍ以上であれば、被覆層の厚さが薄いことに起因する表面被覆窒化硼素焼結体工具の耐摩耗性の低下を防止することができる。被覆層の厚さが１５μｍ以下であれば、切削初期における被覆層の耐チッピング性を高めることができる。好ましくは、被覆層の厚さが１．５μｍ以上４．５μｍ以下である。
　本明細書では、被覆層の全体の厚さおよび後述の各層の厚さならびに積層数は、いずれも表面被覆窒化硼素焼結体工具を切断し、その断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）またはＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いて観察することにより求められたものである。また、被覆層を構成する後述のような各層の組成は、ＳＥＭまたはＴＥＭ付帯のＥＤＸ分析器（エネルギー分散型Ｘ線分析器）を用いて測定されたものである。
　被覆層は、表面被覆窒化硼素焼結体工具の切れ刃部分にのみ設けられていればよいが、表面被覆窒化硼素焼結体工具の基材の表面全面を被覆していてもよいし、切れ刃部分とは異なる部分の一部において設けられていなくてもよい。また、切れ刃部分とは異なる部分では、被覆層の一部の積層構成が部分的に異なっていてもよい。
　＜Ａ層＞
　Ａ層は、ＭＬａza1（Ｍは元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬａはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚａ１は０．８５以上１．０以下である）からなる。これにより、Ａ層は、滑らかに摩耗する。別の言い方をすると、Ａ層は、剥離、割れ、または、チッピング等を伴うことなく摩耗する。よって、表面被覆窒化硼素焼結体工具の耐クレータ摩耗性または耐逃げ面摩耗性などを高めることができる。
　好ましくは、Ａ層は、（Ｔｉ1-xaＭａxa）（Ｃ1-za2Ｎza2）（ＭａはＴｉを除く元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘａは０以上０．７以下であり、ｚａ２は０以上１以下である）からなることである。Ａ層がＴｉを含んでいれば、摩耗時におけるＡ層の剥離、割れ、または、チッピング等をさらに防止することができる。より好ましくは、Ｍａの組成ｘａが０以上０．３以下であることである。これにより、摩耗時におけるＡ層の剥離、割れ、または、チッピング等をさらに防止することができる。なお、Ａ層が（Ｔｉ1-xa(1)-xa(2)Ｍａ（１）xa(1)Ｍａ（２）xa(2)）（Ｃ1-za2Ｎza2）からなる場合には、ｘａ（１）とｘａ（２）との和は、好ましくは０以上０．７以下であり、より好ましくは０以上０．３以下である。このことは、以下に示すＢ層、Ｃ層およびＤ層においても言える。
　好ましくは、Ａ層では、Ｎの組成は、ｃＢＮ焼結体側から当該Ａ層の表面側へ向かってステップ状または傾斜状に変化することである。たとえばＡ層のｃＢＮ焼結体側においてＮの組成が大きければ、耐欠損性および耐剥離性を高めることができる。また、Ａ層の表面側においてＮの組成が小さければ、摩耗時におけるＡ層の剥離、割れ、または、チッピング等をさらに防止することができる。ここで、「Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側へ向かってステップ状に変化する」とは、Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側へ向かって不連続に減少または増加することを意味し、たとえばＮの組成が互いに異なる２以上の層を積層することにより得られる構成である。また、「Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側へ向かって傾斜状に変化する」とは、Ｎの組成がｃＢＮ焼結体側からＡ層の表面側へ向かって連続に減少または増加することを意味し、たとえばＮの原料ガスとＣの原料ガスとの流量比を連続的に変化させて形成することにより得られる構成である。
　好ましくは、Ａ層は、当該Ａ層の表面側に、ｃＢＮ焼結体側よりもＣの組成の大きな領域を有することである。これによっても、Ａ層のｃＢＮ焼結体側では耐欠損性および耐剥離性を高めることができ、Ａ層の表面側では摩耗時におけるＡ層の剥離、割れ、または、チッピング等をさらに防止することができる。ここで、Ａ層のｃＢＮ焼結体側とは、ｃＢＮ焼結体の最も近くに位置するＡ層の面からＡ層の内部へ向かって０μｍ以上０．１μｍ以下離れた領域を意味する。また、Ａ層の表面側とは、Ａ層のｃＢＮ焼結体側とは異なる部分を意味する。
　Ａ層の厚さは、０．２μｍ以上１０μｍ以下である。Ａ層の厚さが０．２μｍ以上であれば、耐クレータ摩耗性または耐逃げ面摩耗性などに優れた表面被覆窒化硼素焼結体工具を提供することができる。一方、Ａ層の厚さが１０μｍを超えると、表面被覆窒化硼素焼結体工具の耐クレータ摩耗性または耐逃げ面摩耗性などをさらに向上させることが難しいことがある。好ましくは、Ａ層の厚さが１μｍ以上３μｍ以下であることである。
　好ましくは、Ａ層がＢ層よりも表面被覆窒化硼素焼結体工具の表面側に設けられていることである。これにより、Ａ層が滑らかに摩耗するので、クラックの発生を防止することができる。また、クラックが発生した場合であっても、Ｂ層が、発生したクラックの基材側への伝搬を防止することができる。
　＜Ｂ層＞
　Ｂ層は、組成の異なる２種以上の化合物層が交互にそれぞれ１つ以上積層されてなる。以下では、Ｂ層として、Ｂ１化合物層とＢ２化合物層とが交互にそれぞれ１つ以上積層されて構成されたものを挙げるが、本発明のＢ層は、Ｂ１化合物層とＢ２化合物層とを含む限り、Ｂ１化合物層およびＢ２化合物層以外に他の層を含んでいても差し支えない。Ｂ層の厚さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下である。
　好ましくは、Ｂ層全体におけるＳｉ組成の平均値が０．００５以上０．１以下であることである。これにより、Ｂ層の耐剥離性を高めることができるので、酸素がＢ層とＡ層または基材との界面に侵入することを防止することができる。Ｂ層全体におけるＳｉ組成の平均値は、より好ましくは０．０１以上０．０７以下であり、さらに好ましくは０．０２以上０．０５以下である。本明細書では、Ｂ層全体におけるＳｉ組成の平均値は、次の計算式を用いて求められたものである。
（Ｂ層全体におけるＳｉ組成の平均値）＝［｛（Ｂ層を構成する各層のＳｉ組成）×（当該各層の厚さ）｝の総和］÷（Ｂ層全体の厚さ）。
　Ｂ１化合物層は、（Ｔｉ1-xb1-yb1Ｓｉxb1Ｍ１yb1）（Ｃ1-zb1Ｎzb1）（Ｍ１はＴｉを除く元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＡｌの１種以上を表わし、ｘｂ１は０．０１以上０．２５以下であり、ｙｂ１は０以上０．７以下であり、ｚｂ１は０．４以上１以下である）からなる。Ｂ１化合物層の厚さは、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ未満である。
　Ｂ２化合物層は、（Ａｌ1-xb2Ｍ２xb2）（Ｃ1-zb2Ｎzb2）（Ｍ２は元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｂ２は０．２以上０．７７以下であり、ｚｂ２は０．４以上１以下である）からなる。Ｍ２は、ＴｉおよびＣｒの少なくとも１つを表わすことが好ましい。Ｍ２の組成ｘｂ２は、好ましくは０．２５以上０．５以下であり、より好ましくは０．２５以上０．４以下である。Ｂ２化合物層の厚さは、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ未満である。
　Ｂ層の最下層は、Ｂ１化合物層であってもよいし、Ｂ２化合物層であってもよい。また、Ｂ層の最上層は、Ｂ１化合物層であってもよいし、Ｂ２化合物層であってもよい。
　好ましくは、Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１とＢ２化合物層の平均厚さｔ２との比であるｔ２／ｔ１が０．５＜ｔ２／ｔ１≦１０．０を満たすことである。これにより、表面被覆窒化硼素焼結体工具の耐境界摩耗性などをより向上させることができる。本明細書では、Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１は、次の計算式を用いて求められたものである。Ｂ２化合物層の平均厚さｔ２も同様である。
（Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１）＝（Ｂ１化合物層の厚さの合計）÷（Ｂ１化合物層の層数）。
Ｂ１化合物層の厚さを測定することが困難である場合には、次の計算式を用いてＢ１化合物層の平均厚さｔ１を求めることができる。Ｂ２化合物層の平均厚さｔ２についても同様である。
（Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１）＝（Ｂ１化合物層のみを積層して形成されたＢ層の厚さ）÷（Ｂ１化合物層の積層数）。
　より好ましくは、ｔ２／ｔ１が１＜ｔ２／ｔ１≦５．０を満たすことである。これにより、表面被覆窒化硼素焼結体工具の耐境界摩耗性などをさらに向上させることができる。よって、繰り返される衝撃または振動等に対して優れた耐摩耗性を有する表面被覆窒化硼素焼結体工具を提供することができる。また、小さな部品に対する繰り返しの加工または軽断続加工においても、表面被覆窒化硼素焼結体工具の長寿命化を図ることができる。さらに好ましくは、ｔ２／ｔ１が１．１＜ｔ２／ｔ１≦４．５を満たすことである。
　さらに好ましくは、Ａ層がＢ層よりも表面側に設けられている場合には、ｔ２／ｔ１は、ｃＢＮ焼結体側では１＜ｔ２／ｔ１≦５．０を満たし、Ａ層側に向かうにつれて小さくなり、Ａ層側では０．５＜ｔ２／ｔ１＜２を満たすことである。これにより、Ｂ層のＡ層側では、クラックの発生を防止することができ、Ｂ層のｃＢＮ焼結体側では、クラックがｃＢＮ焼結体側へ伝搬することを防止することができる。ここで、Ｂ層のＡ層側とは、Ａ層の最も近くに位置するＢ層の面からＢ層の内部へ向かって０μｍ以上Ｂ層の厚さの１／２以下離れた領域、および、Ａ層の最も近くに位置するＢ層の面からＢ層の内部へ向かって０μｍ以上０．１μｍ以下離れた領域のうちの狭い方の領域を意味する。また、Ｂ層のｃＢＮ焼結体側とは、ｃＢＮ焼結体の最も近くに位置するＢ層の面からＢ層の内部へ向かって０μｍ以上Ｂ層の厚さの１／２以下離れた領域、および、ｃＢＮ焼結体の最も近くに位置するＢ層の面からＢ層の内部へ向かって０μｍ以上０．１μｍ以下離れた領域のうちの狭い方の領域を意味する。
　＜Ｃ層＞
　好ましくは、被覆層がＡ層とＢ層との間に設けられたＣ層をさらに含むことであり、Ｃ層がＭｃＬｃzc（Ｍｃは元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｃはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｃは０以上０．８５以下である）からなることである。これにより、Ａ層とＢ層との密着性を高めることができる。また、Ａ層がＢ層よりも表面側に設けられている場合には、Ａ層で発生したクラックの基材側への伝搬をＣ層で止めることができる。
　より好ましくは、Ｃ層の厚さが０．００５μｍ以上０．５μｍ以下であることである。Ｃ層の厚さが０．００５μｍ以上であれば、Ｃ層を設けたことにより得られる効果を十分に得ることができる。Ｃ層の厚さが０．５μｍ以下であれば、Ｃ層を設けたことにより被覆層の厚さが大きくなりすぎることを防止することができる。さらに好ましくは、Ｃ層の厚さが０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であることである。
　より好ましくは、Ｌｃの組成ｚｃが０よりも大きく０．７未満であることである。Ｌｃの組成ｚｃが０よりも大きければ、Ｃ層の耐熱性および化学的な耐摩耗性を高めることができるので、Ａ層で発生したクラックの基材側への伝搬をＣ層で有効に止めることができる。さらに好ましくは、Ｌｃの組成ｚｃが０．２以上０．５以下であることである。
　より好ましくは、Ｃ層は、Ａ層およびＢ層を構成する元素の少なくとも１種以上を含むことである。Ｃ層がＡ層を構成する元素の少なくとも１種以上を含むのであれば、Ａ層とＣ層との密着性を高めることができる。Ｃ層がＢ層を構成する元素の少なくとも１種以上を含むのであれば、Ｂ層とＣ層との密着性を高めることができる。より好ましくは、Ｃ層は、Ａ層およびＢ層のそれぞれのうちＣ層側に位置する部分を構成する元素の少なくとも１種以上を含むことである。
　＜Ｄ層＞
　好ましくは、被覆層が基材とＢ層との間に設けられたＤ層をさらに含むことであり、Ｄ層がＭｄＬｄzd（Ｍｄは元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｄはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｄは０．８５以上１．０以下である）からなることである。このようなＤ層はｃＢＮ焼結体との密着性に優れる。よって、被覆層がＤ層をさらに含むのであれば、ｃＢＮ焼結体と被覆層との密着性を高めることができる。より好ましくは、ＬｄがＮであることである。
　より好ましくは、Ｄ層が（Ａｌ1-xdＭｄ２xd）Ｌｄzd（Ｍｄ２は、元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｄは０．２５以上０．４５以下である）からなることである。Ｄ層がＡｌを含んでいれば、ｃＢＮ焼結体と被覆層との密着性をより高めることができる。さらに好ましくは、Ｍｄ２がＴｉ、ＣｒおよびＶの少なくとも１種以上であることである。
　より好ましくは、Ｄ層の厚さが０．０５μｍ以上１μｍ以下である。Ｄ層の厚さが０．０５μｍ以上であれば、Ｄ層を設けたことにより得られる効果を十分に得ることができる。Ｄ層の厚さが１μｍ以下であれば、Ｄ層を設けたことにより被覆層の厚さが大きくなりすぎることを防止することができる。さらに好ましくは、Ｄ層の厚さが０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることである。
　＜表面被覆窒化硼素焼結体工具の製造方法＞
　本発明にかかる表面被覆窒化硼素焼結体工具の製造方法は、たとえば、ｃＢＮ焼結体を少なくとも切れ刃部分に有する基材を準備する工程と、少なくともｃＢＮ焼結体の表面上に被覆層を形成する工程とを含む。基材を準備する工程は、ｃＢＮ焼結体を形成する工程を含むことが好ましく、ｃＢＮ焼結体を形成する工程は、ｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末との混合物を高温高圧下で焼結させる工程を含むことが好ましい。基材を準備する方法は、所定の形状を有する基材本体にｃＢＮ焼結体を接合させる工程をさらに含むことがより好ましい。
　被覆層を形成する工程は、アークイオンプレーティング法（真空アーク放電を利用して固体材料を蒸発させるイオンプレーティング法）またはスパッタ法により被覆層を形成する工程を含むことが好ましい。アークイオンプレーティング法では、被覆層を構成することになる金属種を含む金属蒸発源とＣＨ4、Ｎ2またはＯ2等の反応ガスとを用いて、被覆層を形成することができる。被覆層を形成する条件としては、公知の条件を採用することができる。また、スパッタ法では、被覆層を構成することになる金属種を含む金属蒸発源とＣＨ4、Ｎ2またはＯ2等の反応ガスとＡｒ、ＫｒまたはＸｅ等のスバッタガスとを用いて、被覆層を形成することができる。被覆層を形成する条件としては、公知の条件を採用することができる。
　以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
　＜表面被覆窒化硼素焼結体工具の製造＞
　図１は、実施例における表面被覆窒化硼素焼結体工具の構成の一例を示す断面図である。図２は、実施例における表面被覆窒化硼素焼結体工具の要部の構成の一例を示す断面図である。
　＜試料１の製造＞
　＜ｃＢＮ焼結体Ａの形成＞
　まず、原子比でＴｉ：Ｎ＝１：０．６となるように、平均粒子径が１μｍのＴｉＮ粉末と平均粒子径が３μｍのＴｉ粉末とを混合した。得られた混合物を真空中で１２００℃で３０分間、熱処理してから、粉砕した。これにより、ＴｉＮ0.6からなる金属間化合物粉末を得た。
　次に、質量比でＴｉＮ0.6：Ａｌ＝９０：１０となるように、ＴｉＮ0.6からなる金属間化合物粉末と平均粒子径が４μｍのＡｌ粉末とを混合した。得られた混合物を真空中で１０００℃で３０分間、熱処理した。熱処理により得られた化合物を、直径が６ｍｍの超硬合金製ボールメディアを用いて、ボールミル粉砕法により均一に粉砕した。これにより、結合相の原料粉末を得た。
　続いて、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮの含有率が３０体積％となるように平均粒径が１．５μｍのｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合し、直径が３ｍｍの窒化硼素製ボールメディアを用いてボールミル混合法により均一に混合した。得られた混合粉末を超硬合金製支持板に積層してからＭｏ製カプセルに充填した。そののち、超高圧装置を用いて、圧力５．５ＧＰａで温度１３００℃で３０分間焼結した。これにより、ｃＢＮ焼結体Ａを得た。
　＜基材の形成＞
　形状がＩＳＯ規格のＤＮＧＡ１５０４０８であり、超硬合金材料（Ｋ１０相当）からなる基材本体を準備した。準備した基材本体の刃先（コーナ部分）に上記ｃＢＮ焼結体Ａ（形状：頂角が５５°であり当該頂角を挟む両辺がそれぞれ２ｍｍである二等辺三角形を底面とし、厚さが２ｍｍの三角柱状のもの）を接合した。接合には、Ｔｉ－Ｚｒ－Ｃｕからなる口ウ材を用いた。接合体の外周面、上面および下面を研削し、刃先にネガランド形状（ネガランド幅が１５０μｍであり、ネガランド角が２５°）を形成した。このようにして、切れ刃部分がｃＢＮ焼結体Ａからなる基材３を得た。
　得られた基材３を成膜装置内に入れて真空引きを行ない、５００℃に加熱してからＡｒイオンによりエッチングを行なった。そののち、成膜装置内からＡｒガスを排気した。
　＜被覆層の形成＞
　＜Ｄ層の形成＞
　上記成膜装置内でＤ層２０を基材３上に形成した。具体的には、以下に示す条件で、厚さが０．５μｍであるＤ層を蒸着により形成した。
ターゲット：Ａｌを７０原子％、Ｃｒを３０原子％含む
導入ガス：Ｎ2
成膜圧力：４Ｐａ
アーク放電電流：１２０Ａ
基板バイアス電圧：－５０Ｖ
テーブル回転速度：５ｒｐｍ。
　＜Ｂ層の形成＞
　上記成膜装置内でＢ層３０をＤ層２０上に形成した。具体的には、以下に示す条件で、全体の厚さが０．０３μｍであるＢ層３０を蒸着により形成した。このとき、Ｂ１化合物層３１の厚さが７ｎｍとなるように、且つ、Ｂ２化合物層３２の厚さが１０ｎｍとなるように、ターゲットＢ１、Ｂ２のアーク電流と基材をセットした回転テーブルの回転速度とを調整した。
ターゲットＢ１：Ｔｉを７５原子％、Ｓｉを１５原子％、Ｃｒを１０原子％含む
ターゲットＢ２：Ａｌを６０原子％、Ｃｒを１０原子％、Ｔｉを３０原子％含む
導入ガス：Ｎ2
成膜圧力：１Ｐａ
基板バイアス電圧：－５０Ｖ。
　＜Ｃ層の形成＞
　上記成膜装置内でＣ層４０をＢ層３０上に形成した。具体的には、以下に示す条件で、厚さが０．１μｍであるＣ層４０を蒸着により形成した。
ターゲット：Ｔｉを５０原子％、Ａｌを５０原子％含む
導入ガス：Ｎ2
成膜圧力：０．１Ｐａ
アーク放電電流：１５０Ａ
基板バイアス電圧：－１００Ｖ
テーブル回転速度：５ｒｐｍ。
　＜Ａ層の形成＞
　上記成膜装置内でＡ層５０をＣ層４０上に形成した。具体的には、以下に示す条件で、厚さが２μｍであるＡ層を蒸着により形成した。
ターゲット：Ｔｉを５０原子％、Ａｌを５０原子％含む
導入ガス：Ｎ2
成膜圧力：４Ｐａ
アーク放電電流：１２０Ａ
基板バイアス電圧：－６００Ｖ
テーブル回転速度：５ｒｐｍ。
　このようにして、基材３の上には、Ｄ層２０とＢ層３０とＣ層４０とＡ層５０とが順に積層されてなる被覆層１０が形成され、よって、試料１が製造された。
　＜試料２～６の製造＞
　Ｂ１化合物層およびＢ２化合物層の層数を表２に示す数値に変更してＢ層の全体の厚さを変更したことを除いては上記試料１の製造方法にしたがって、試料２～６を製造した。なお、表２における層数には、Ｂ１化合物層の層数とＢ２化合物層の層数との合計を記している。
　＜試料７の製造＞
　ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ含有率が表３に示す数値となるようにｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合したことを除いては上記ｃＢＮ焼結体Ａの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｄを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｄを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料７の基材を形成した。
　次に、上記試料１の製造方法にしたがって、Ｄ層およびＢ層を順に形成した。そののち、成膜圧力を以下に示すように変更したことを除いては上記試料１のＣ層の形成方法にしたがって、Ｃ層を形成した。つまり、成膜圧力を、Ｃ層の形成開始時にはＮ2を導入して３Ｐａとし、その後、徐々に下げ０．１Ｐａまで下げてから、再び３Ｐａまで徐々に上げた。
　続いて、成膜圧力と導入ガスとを以下に示すように変更したことを除いては上記試料１のＡ層の形成方法にしたがって、Ａ層を形成した。つまり、Ａ層の形成開始時からＡ層の厚さが０．９μｍとなるまでの間は、Ｎ2のみを導入して成膜圧力を３Ｐａとした。そののち、ＣＨ4を徐々に増やしながらＮ2を徐々に減らして、Ａ層をさらに０．３μｍ形成した。このとき、組成がＴｉＣ0.5Ｎ0.5となるまで、ＣＨ4を徐々に増やしながらＮ2を徐々に減らした。そののち、ＣＨ4およびＮ2のそれぞれの供給量を変更することなくＡ層をさらに０．３μｍ形成した。このようにして試料７を製造した。
　なお、試料７を製造するさい、表１～表２に示す組成からなる層が得られるように、ターゲットを調製し、導入ガスの種類およびその供給量を調整した。導入ガスとしては、Ａｒ、Ｎ2またはＣＨ4などを適宜用いた。成膜圧力を０．１Ｐａ～７Ｐａの範囲内で適宜、調整し、アーク放電電流を６０Ａ～２００Ａの範囲内で適宜、調整し、基板バイアス電圧を－２５Ｖ～－７００Ｖの範囲内で適宜、調整した。以下に示す試料８～５５においても同様とした。
　＜試料８～１３の製造＞
　Ｂ１化合物層の厚さおよびＢ２化合物層の厚さがそれぞれ表２に示す数値であるＢ層を形成したことを除いては上記試料７の製造方法にしたがって、試料８～１３を製造した。
　＜試料１４の製造＞
　ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ含有率が表３に示す数値となるようにｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合したことを除いては上記ｃＢＮ焼結体Ａの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｂを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｂを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料１４の基材を形成した。
　次に、上記試料１の製造方法にしたがってＤ層を形成した。そののち、表２に示すＢ１化合物層の厚さとＢ２化合物層の厚さとの比となるように、ターゲットＢ１のアーク電流とターゲットＢ２のアーク電流とを変化させてＢ層を形成した。具体的には、ターゲットＢ１のアーク電流を一定の割合で徐々に増加させ、ターゲットＢ２のアーク電流を一定の割合で徐々に減少させた。そののち、Ｃ層を形成することなくＢ層上にＡ層を形成した。具体的には、導入ガスとしてＮ2だけでなくＣＨ4も用いたことを除いては上記試料１のＡ層の形成方法にしたがって、Ａ層を形成した。このとき、ＣＨ4およびＮ2のそれぞれの供給量を調整して、ＴｉＣ0.3Ｎ0.7からなるＡ層を形成した。このようにして試料１４を製造した。
　＜試料１５～１９の製造＞
　Ａ層の形成時の導入ガスを変更したことを除いては上記試料１４の製造方法にしたがって、試料１５～１９を製造した。たとえば試料１５のＡ層は以下のようにして形成された。つまり、Ａ層の形成開始時からＡ層の厚さが１．６μｍとなるまでの間は、Ｎ2のみを導入して成膜圧力を３Ｐａとした。そののち、ＣＨ4を徐々に増やしながらＮ2を徐々に減らして、Ａ層をさらに０．３μｍ形成した。このとき、組成がＴｉＣ0.3Ｎ0.7となるまで、ＣＨ4を徐々に増やしながらＮ2を徐々に減らした。そののち、ＣＨ4およびＮ2のそれぞれの供給量を変更することなくＡ層をさらに０．１μｍ形成した。そののち、ＣＨ4の供給を停止し、Ｎ2の供給量を増加して、Ａ層をさらに０．５μｍ形成した。
　＜試料２０～２５の製造＞
　ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ含有率が表３に示す数値となるようにｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合したことを除いては上記ｃＢＮ焼結体Ａの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｃを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｃを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料２０～２５の基材を形成した。
　次に、上記試料１、１４の製造方法にしたがって、Ｄ層、Ｂ層、Ｃ層およびＡ層を順に形成した。これにより、試料２０～２５を製造した。
　＜試料２６の製造＞
　ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ含有率が表３に示す数値となるようにｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合したことを除いては上記ｃＢＮ焼結体Ａの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｅを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｅを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料２６の基材を形成した。
　次に、上記試料１の製造方法にしたがって、Ｄ層およびＢ層を順に形成した。そののち、以下に示す条件でＣ層を蒸着により形成してから、上記試料１４の製造方法にしたがってＡ層を形成した。これにより、試料２６を製造した。
ターゲット：Ｔｉを８０原子％、Ｃｒを１０原子％、Ｗを１０原子％含む。
導入ガス：Ａｒ
成膜圧力：４Ｐａ
アーク放電電流：１５０Ａ
基板バイアス電圧：－３０Ｖ。
　＜試料２７～３２の製造＞
　ＡｒとＮ2とを導入して表１に示す組成からなるＣ層を形成したことを除いては上記試料２６の製造方法にしたがって、試料２７～３２を製造した。
　＜試料３３～３８の製造＞
　平均粒径が０．５μｍのｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合したことを除いては上記ｃＢＮ焼結体Ｄの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｆを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｆを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料３３～３８の基材を形成した。
　次に、上記試料１、７の製造方法にしたがって、Ｄ層、Ｂ層、Ｃ層およびＡ層を順に形成した。これにより、試料３３～３８を製造した。
　＜試料３９～４４の製造＞
　平均粒径が３μｍのｃＢＮ粒子と結合相の原料粉末とを配合したことを除いては上記ｃＢＮ焼結体Ｄの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｇを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｇを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料３９～４４の基材を形成した。
　次に、上記試料１、７の製造方法にしたがって、Ｄ層、Ｂ層およびＡ層を順に形成した。これにより、試料３９～４４を製造した。
　＜試料４５～５１の製造＞
　表１に示すｃＢＮ焼結体を用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料４５～５１の基材を形成した。次に、上記試料１、７の製造方法にしたがって、Ｄ層、Ｂ層、Ｃ層およびＡ層を順に形成した。これにより、試料４５～５１を製造した。
　＜試料５２の製造＞
　まず、原子比でＴｉ：Ｃ：Ｎ＝１：０．３：０．３となるように、平均粒子径が１μｍのＴｉＣＮ粉末と平均粒子径が３μｍのＴｉ粉末とを混合した。得られた混合物を真空中で１２００℃で３０分間、熱処理してから、粉砕した。これにより、ＴｉＣ0.3Ｎ0.3からなる金属間化合物粉末を得た。
　次に、質量比でＴｉＣ0.3Ｎ0.3：Ａｌ＝９０：１０となるように、ＴｉＣ0.3Ｎ0.3からなる金属間化合物粉末と平均粒子径が４μｍのＡｌ粉末とを混合した。得られた混合物を真空中で１０００℃で３０分間、熱処理した。熱処理により得られた化合物を、直径が６ｍｍの超硬合金製ボールメディアを用いて、ボールミル粉砕法により均一に粉砕した。これにより、結合相の原料粉末を得た。そののちは、上記ｃＢＮ焼結体Ｄの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｈを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｈを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料５２の基材を形成した。
　続いて、試料４５～５１の製造方法にしたがって、Ｄ層、Ｂ層、Ｃ層およびＡ層を順に形成した。これにより、試料５２を製造した。
　＜試料５３の製造＞
　まず、原子比でＴｉ：Ｃ＝１：０．６となるように、平均粒子径が１μｍのＴｉＣ粉末と平均粒子径が３μｍのＴｉ粉末とを混合した。得られた混合物を真空中で１２００℃で３０分間、熱処理してから、粉砕した。これにより、ＴｉＣ0.6からなる金属間化合物粉末を得た。
　次に、質量比でＴｉＣ0.6：Ａｌ＝９０：１０となるように、ＴｉＣ0.6からなる金属間化合物粉末と平均粒子径が４μｍのＡｌ粉末とを混合した。得られた混合物を真空中で１０００℃で３０分間、熱処理した。熱処理により得られた化合物を、直径が６ｍｍの超硬合金製ボールメディアを用いて、ボールミル粉砕法により均一に粉砕した。これにより、結合相の原料粉末を得た。そののちは、上記ｃＢＮ焼結体Ｄの形成方法にしたがって、ｃＢＮ焼結体Ｉを得た。得られたｃＢＮ焼結体Ｉを用いて、上記試料１の基材の製造方法にしたがって、試料５３の基材を形成した。
　続いて、試料４５～５１の製造方法にしたがって、Ｄ層、Ｂ層、Ｃ層およびＡ層を順に形成した。これにより、試料５３を製造した。
　＜試料５４の製造＞
　Ｂ層、Ｃ層およびＤ層を形成しなかったことを除いては上記試料１の製造方法にしたがって、試料５４を製造した。
　＜試料５５の製造＞
　Ａ層およびＣ層を形成しなかったことを除いては上記試料１の製造方法にしたがって、試料５５を製造した。
　表１及び表２には、試料１～５５に含まれるＡ層、Ｂ層、Ｃ層およびＤ層の組成ならびに厚さを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表１におけるＴｉＣＮ*01～ＴｉＣＮ*08については、表４に示すとおりである。表１におけるＴｉＮ*11については、表５に示すとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　＜逃げ面摩耗量ＶＢおよび面粗度Ｒｚの測定＞
　製造された試料１～５５を用いて、以下に示す切削条件にしたがって切削加工（切削距離：４ｋｍ）を行った。そののち、光学顕微鏡を用いて逃げ面摩耗量ＶＢを測定し、ＪＩＳ規格にしたがって被削材表面の面粗度Ｒｚを測定した。逃げ面摩耗量ＶＢの測定結果を表６の「ＶＢ（ｍｍ）」の欄に示し、被削材表面の面粗度Ｒｚの測定結果を表６の「Ｒｚ（μｍ）」の欄に示す。ＶＢが小さいほど、表面被覆窒化硼素焼結体工具は耐逃げ面摩耗性に優れる。Ｒｚが小さいほど、表面被覆窒化硼素焼結体工具は耐境界摩耗性に優れる。本実施例では、Ｒｚが３μｍ以下であれば良好であるとしている。
　（切削条件）
被削材：高硬度鋼（ＳＣＭ４１５Ｈ／ＨＲＣ６０）
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ
送り：ｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：ａｐ＝０．１ｍｍ
切削油：エマルジョン（日本フルードシステム製造の商品名「システムカット９６」）を２０倍希釈したもの（ｗｅｔ状態）。
　＜工具寿命の測定＞
　製造された試料１～５５を用いて、上記切削条件にしたがって切削加工を行った。具体的には、一定の切削間隔だけ切削加工を行った後に表面粗さ計を用いて被削材の面粗度Ｒｚを測定するということを繰り返し行った。被削材の面粗度Ｒｚが３．２μｍを超えると、切削加工を停止し、そのときの切削距離｛（一定の切削間隔）×（被削材の面粗度Ｒｚが３．２μｍを超えたときの切削回数ｎ）｝を求めた。また、被削材の面粗度Ｒｚが３．２μｍを超える直前の切削距離｛（一定の切削間隔）×（ｎ－１）｝も求めた。そして、被削材の面粗度Ｒｚが３．２μｍを超えたときの被削材の面粗度Ｒｚの具体的な数値およびそのときの切削距離と、被削材の面粗度Ｒｚが３．２μｍを超える直前の被削材の面粗度Ｒｚの具体的な数値およびそのときの切削距離とを用い、切削距離と被削材の面粗度Ｒｚとの関係を直線で近似して、被削材の面粗度Ｒｚが３．２μｍとなった時点の切削距離を求めた。その結果を表６の「切削距離（ｋｍ）」の欄に示す。切削距離が長いほど、表面被覆窒化硼素焼結体工具は耐逃げ面摩耗性、耐クレータ摩耗性および耐境界摩耗性に優れる。本実施例では、切削距離が８ｋｍ以上であれば良好であるとしている。
　＜結果と考察＞
　結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　試料２～５、８～１２、１４～１９、２１～２４、２６～３８、４０～４３および４５～５３では、ＶＢが小さく、Ｒｚが３μｍ以下であり、切削距離は８ｋｍ以上であった。よって、これらの試料は耐逃げ面摩耗性、耐クレータ摩耗性および耐境界摩耗性に優れることが分かった。
　一方、試料１、６、７、１３、２０、２５、３９、４４、５４および５５では、Ｒｚが３μｍよりも大きく、切削距離は３～４ｋｍ程度であった。よって、これらの試料は耐逃げ面摩耗性、耐クレータ摩耗性および耐境界摩耗性に優れないことが分かった。
　＜試料３、１０、５４、５５＞
　まず、試料１０と試料５５とについて考察する。Ｂ層の組成、Ｄ層の組成、Ｄ層の厚さおよび被覆層の厚さは、試料１０と試料５５とで互いに酷似しているが、Ａ層は、試料１０では設けられているのに対して試料５５では設けられていない。そして、試料１０では、Ｒｚは２．５μｍ以下であり切削距離は１２ｋｍ以上であったのに対して、試料５５では、ＶＢは試料１０の２倍程度でありＲｚは３μｍよりも大きく切削距離は４ｋｍ程度であった。
　次に、試料３と試料５４とについて考察する。Ａ層の組成およびＡ層の厚さは、試料３と試料５４とで互いに酷似しているが、Ｂ層は、試料３では設けられているのに対して試料５４では設けられていない。そして、試料３では、Ｒｚは２．５μｍ程度であり切削距離は１０ｋｍ程度であったのに対して、試料５５では、Ｒｚは３μｍよりも大きく切削距離は４ｋｍ程度であった。
　以上のことから、Ａ層およびＢ層のどちらか一方を備えていない表面被覆窒化硼素焼結体工具は、耐逃げ面摩耗性、耐クレータ摩耗性および耐境界摩耗性に優れないことがわかった。しかしながら、Ａ層およびＢ層の両方を備える表面被覆窒化硼素焼結体工具は、驚くべきことに、耐逃げ面摩耗性、耐クレータ摩耗性および耐境界摩耗性のすべてに優れることがわかった。これは、本発明者らによって初めて見出されたことである。
　＜試料１～６＞
　試料１～６では、Ｂ１化合物層およびＢ２化合物層のそれぞれの層数が互いに異なるので、Ｂ層の厚さが互いに異なる。試料１、６では、Ｒｚは３μｍよりも大きく、切削距離は４ｋｍ程度であった。一方、試料２～５では、Ｒｚは２．５μｍ程度であり、切削距離は８ｋｍ以上であった。Ｂ層全体の厚さが０．０５μｍ以上５μｍ以下であれば、被削材の面粗度を表面被覆窒化硼素焼結体工具の寿命判定基準とする高精度加工において工具性能が高まることが分かった。
　また、試料３、４では、Ｒｚは２．５μｍ程度であり、切削距離は９．５ｋｍ以上であった。よって、Ｂ層全体の厚さは、０．１μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上２μｍ以下であることがより好ましいということも分かった。
　＜試料７～１３＞
　試料７～１３では、Ｂ１化合物層の厚さおよびＢ２化合物層の厚さのそれぞれが互いに異なる。試料７では、Ｒｚは３μｍよりも大きく、切削距離は３．５ｋｍ程度であった。試料８～１２では、Ｂ１化合物層の厚さおよびＢ２化合物層の厚さのそれぞれが大きくなるにつれて、Ｒｚは小さくなり、切削距離は長くなった。しかし、Ｂ１化合物層の厚さおよびＢ２化合物層の厚さのそれぞれがさらに大きくなると、Ｒｚは徐々に大きくなり、切削距離は徐々に短くなった。具体的には、Ｒｚは試料１０において最低であり、切削距離は試料１０において最長であった。これらのことから、Ｂ１化合物層の厚さおよびＢ２化合物層の厚さには好ましい上限値があることが分かった。そして、試料１３では、Ｒｚは３μｍよりも大きく、切削距離は３．５ｋｍであった。以上より、Ｂ１化合物層の厚さおよびＢ２化合物層の厚さのそれぞれが０．５ｎｍ以上３０ｎｍ未満であれば、被削材の面粗度を表面被覆窒化硼素焼結体工具の寿命判定基準とする高精度加工において工具性能が高まることが分かった。
　また、試料９～１２では、Ｒｚは２．５μｍ以下であり、切削距離は１０ｋｍ以上であった。また、試料９～１１では、Ｒｚはさらに小さく、切削距離は１１ｋｍ以上であった。これらのことから、Ｂ１化合物層の厚さおよびＢ２化合物層の厚さのそれぞれは、１ｎｍ以上２８ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることがより好ましく、３ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがさらに好ましいということも分かった。
　＜試料１４～１９＞
　試料１４～１９では、Ａ層の組成が互いに異なるが、Ｒｚは３μｍ以下であり、切削距離は９ｋｍ以上であった。これらのことから、試料１４～１９は、耐逃げ面摩耗性、耐クレータ摩耗性および耐境界摩耗性に優れていることが分かった。
　＜試料２０～２５＞
　試料２０～２５では、Ｂ１化合物層の組成が互いに異なる。試料２０、２５では、Ｒｚは３．５μｍ以上であり、切削距離は３ｋｍ程度であった。一方、試料２１～２４では、Ｒｚは３μｍ以下であり、切削距離は８ｋｍ以上であった。これらのことから、Ｂ１化合物層のＳｉ組成が０．０１以上０．２５以下であれば、被削材の面粗度を表面被覆窒化硼素焼結体工具の寿命判定基準とする高精度加工において工具性能が高まることがわかった。
　また、試料２１～２３では、Ｒｚは２．５μｍ以下であり、切削距離は１０ｋｍ以上であった。試料２２、２３では、Ｒｚはさらに小さく、切削距離は１２ｋｍ以上であった。よって、Ｓｉ組成は、０．０１以上０．２以下であることが好ましく、０．０５以上０．１５以下であることがより好ましいことも分かった。
　＜試料２６～３２＞
　試料２６～３２では、Ｃ層のＮの組成が互いに異なるが、Ｒｚは３μｍ以下であり、切削距離は８ｋｍ以上であった。また、試料２８～３１では、Ｒｚは２．５μｍ以下であり、切削距離は１０ｋｍ以上であった。これらのことから、Ｃ層のＮの組成は０以上０．８５以下であることが好ましく、０よりも大きく０．７よりも小さいことがより好ましく、０．２以上０．５以下であることがさらに好ましいということが分かった。
　＜試料３３～３８＞
　試料３３～３８では、Ｃ層の厚さが互いに異なるが、Ｒｚは３μｍ以下であり、切削距離は８ｋｍ以上であった。また、試料３４～３６では、Ｒｚは２．５μｍ以下であり、切削距離は１１ｋｍ以上であった。これらのことから、Ｃ層の厚さは、０μｍ以上１μｍ以下であることが好ましく、０．００５μｍ以上０．５μｍ以下であることがより好ましく、０．０１μｍ以上０．２μｍ以下であることがさらに好ましいということが分かった。
　＜試料３９～４４＞
　試料３９～４４では、Ｂ２化合物層のＡｌ組成が互いに異なる。試料３９、４４では、Ｒｚは３μｍよりも大きく、切削距離は３～４ｋｍ程度であった。一方、試料４０～４３では、Ｒｚは２．６μｍ以下であり、切削距離は９ｋｍ以上であった。これらのことから、Ｂ２化合物層のＡｌ組成が０．２３以上０．８以下であれば、表面被覆窒化硼素焼結体工具の耐逃げ面摩耗性、耐クレータ摩耗性および耐境界摩耗性が高まるということが分かった。
　また、試料４１～４３では、Ｒｚは２．４μｍ以下であり、切削距離は１１ｋｍ以上であった。よって、Ｂ２化合物層のＡｌ組成は、０．５以上０．７５以下であることが好ましく、０．６以上０．７５以下であることがより好ましいことも分かった。
　＜試料４５～５３＞
　試料４５～５３では、ｃＢＮ焼結体の組成が互いに異なるが、ＶＢはそれほど大きくなく、Ｒｚは３μｍ以下であり、切削距離は８ｋｍ以上であった。また、試料４７～５３では、Ｒｚは２．５μｍ以下であり、切削距離は１０ｋｍ以上であった。これらのことから、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮの体積含有率は、３０体積％以上８５体積％以下であることが好ましく、５０体積％以上６５体積％以下であることがより好ましいことがわかった。
　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説明ではなくて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。
　３　基材、１０　被覆層、２０　Ｄ層、３０　Ｂ層、３１　Ｂ１化合物層、３２　Ｂ２化合物層、４０　Ｃ層、５０　Ａ層。

Claims (19)

  1. 　少なくとも切れ刃部分が立方晶窒化硼素焼結体と前記立方晶窒化硼素焼結体の表面上に形成された被覆層とを含む表面被覆窒化硼素焼結体工具であって、
    　前記立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素を３０体積％以上８０体積％以下含み、元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素の窒化物、炭化物、硼化物、酸化物ならびにこれらの固溶体からなる群の中から選択された少なくとも１種の化合物とアルミニウム化合物と不可避不純物とを含む結合相をさらに含み、
    　前記被覆層は、Ａ層とＢ層とを含み、
    　前記Ａ層は、ＭＬａza1（Ｍは元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬａはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚａ１は０．８５以上１．０以下である）からなり、
    　前記Ｂ層は、組成の異なる２種以上の化合物層が交互にそれぞれ１つ以上積層されてなり、
    　前記化合物層のそれぞれの厚さは、０．５ｎｍ以上３０ｎｍ未満であり、
    　前記化合物層の１種であるＢ１化合物層は、（Ｔｉ1-xb1-yb1Ｓｉxb1Ｍ１yb1）（Ｃ1-zb1Ｎzb1）（Ｍ１はＴｉを除く元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＡｌの１種以上を表わし、ｘｂ１は０．０１以上０．２５以下であり、ｙｂ１は０以上０．７以下であり、ｚｂ１は０．４以上１以下である）からなり、
    　前記化合物層の１種であって前記Ｂ１化合物層とは異なるＢ２化合物層は、（Ａｌ1-xb2Ｍ２xb2）（Ｃ1-zb2Ｎzb2）（Ｍ２は元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素ならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘｂ２は０．２以上０．７７以下であり、ｚｂ２は０．４以上１以下である）からなり、
    　前記Ａ層の厚さは、０．２μｍ以上１０μｍ以下であり、
    　前記Ｂ層の厚さは、０．０５μｍ以上５μｍ以下であり、
    　前記被覆層全体の厚さは、０．２５μｍ以上１５μｍ以下である表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  2. 　前記Ａ層は、（Ｔｉ1-xaＭａxa）（Ｃ1-za2Ｎza2）（ＭａはＴｉを除く元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ｘａは０以上０．７以下であり、ｚａ２は０以上１以下である）からなる請求項１に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  3. 　前記Ａ層では、Ｎの組成ｚａ２が、前記立方晶窒化硼素焼結体側から当該Ａ層の表面側へ向かってステップ状または傾斜状に変化する請求項２に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  4. 　前記Ａ層は、当該Ａ層の表面側に、前記立方晶窒化硼素焼結体側よりもＣの組成の大きな領域を有する請求項２または３に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  5. 　前記Ｍ２はＴｉおよびＣｒの少なくとも１つを表わし、前記Ｍ２の組成ｘｂ２は０．２５以上０．５以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  6. 　前記Ｂ１化合物層の平均厚さｔ１と前記Ｂ２化合物層の平均厚さｔ２との比であるｔ２／ｔ１が、０．５＜ｔ２／ｔ１≦１０．０を満たす請求項１～５のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  7. 　前記ｔ２／ｔ１は、１＜ｔ２／ｔ１≦５．０を満たす請求項６に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  8. 　前記Ｂ層は、前記Ａ層よりも前記立方晶窒化硼素焼結体側に設けられており、
    　前記ｔ２／ｔ１は、前記立方晶窒化硼素焼結体側では１＜ｔ２／ｔ１≦５．０を満たし、前記Ａ層側に向かうにつれて小さくなり、前記Ａ層側では０．５＜ｔ２／ｔ１＜２を満たす請求項６または７に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  9. 　前記Ｂ層全体におけるＳｉ組成の平均値は、０．００５以上０．１以下である請求項１～８のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  10. 　前記Ｂ層全体におけるＳｉ組成の平均値は、０．０１以上０．０７以下である請求項９に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  11. 　前記Ａ層は、前記Ｂ層よりも前記表面被覆窒化硼素焼結体工具の表面側に設けられている請求項１～１０のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  12. 　前記被覆層は、前記Ａ層と前記Ｂ層との間に設けられたＣ層をさらに含み、
    　前記Ｃ層は、ＭｃＬｃzc（Ｍｃは元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｃはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｃは０以上０．８５以下である）からなり、
    　前記Ｃ層の厚さは、０．００５μｍ以上０．５μｍ以下である請求項１～１１のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  13. 　前記Ｌｃの組成ｚｃは０よりも大きく０．７未満である請求項１２に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  14. 　前記Ｃ層は、前記Ａ層および前記Ｂ層を構成する元素の少なくとも１種以上を含む請求項１２または１３に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  15. 　前記被覆層は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記Ｂ層との間に設けられたＤ層をさらに含み、
    　前記Ｄ層は、ＭｄＬｄzd（Ｍｄは元素の周期表の第４族元素、第５族元素および第６族元素、ＡｌならびにＳｉの１種以上を表わし、ＬｄはＢ、Ｃ、ＮおよびＯの１種以上を表わし、ｚｄは０．８５以上１．０以下である）からなる請求項１～１４のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  16. 　前記立方晶窒化硼素焼結体は、前記立方晶窒化硼素を５０体積％以上６５体積％以下含む請求項１～１５のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  17. 　前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被覆層との界面では、
    　　前記立方晶窒化硼素からなる粒子が前記結合相よりも前記被覆層側に突出しており、
    　　前記立方晶窒化硼素からなる粒子と前記結合相との段差が０．０５μｍ以上１．０μｍ以下である請求項１～１６のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  18. 　前記立方晶窒化硼素焼結体における前記立方晶窒化硼素の体積含有率は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被覆層との界面から前記立方晶窒化硼素焼結体の内部に向かって高くなる請求項１～１７のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
  19. 　前記立方晶窒化硼素焼結体に含まれる前記立方晶窒化硼素の粒径は、前記立方晶窒化硼素焼結体と前記被覆層との界面から前記立方晶窒化硼素焼結体の内部に向かって大きくなる請求項１～１８のいずれか１項に記載の表面被覆窒化硼素焼結体工具。
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