WO2023190856A1 - 表面被覆切削工具 - Google Patents

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WO2023190856A1
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光亮 柳澤
尚志 本間
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Mitsubishi Materials Corp
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    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/10—Coatings

Definitions

  • the present invention relates to a surface-coated cutting tool (hereinafter sometimes referred to as a coated tool).
  • a coated tool This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2022-56507, which is a Japanese patent application filed on March 30, 2022. All contents described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • coated tools are known in which a coating layer is formed on the surface of a base material such as tungsten carbide (hereinafter referred to as WC)-based cemented carbide.
  • WC tungsten carbide
  • Patent Document 1 describes a chemical vapor deposition apparatus that can form a coating layer with a uniform composition on a plurality of substrates placed on a jig. It is said that it is possible to obtain a coated tool having a uniform coating layer with a small difference in the average content of Al or Ti in the coating layers formed on the inner circumference side substrate and the jig outer circumference side substrate respectively. There is.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances and proposals, and it defines the degree of uniformity of the coating layer, so that even in high-speed interrupted cutting, all of a plurality of cutting edges having the same shape can be used sufficiently and uniformly.
  • the purpose is to provide a coated tool with a long service life.
  • the surface-coated cutting tool includes: It has a base and a coating layer provided on the base, (a) the coating layer includes a composite nitride layer or a composite carbonitride layer of Al and Ti having crystal grains with a NaCl-type face-centered cubic structure; (b) The tool has a plurality of cutting edges having the same shape, and on the flank surfaces of all of the cutting edges, the composite nitride layer or composite carbonitride layer of Al and Ti is (Al x Ti 1- x ) (C y N 1-y ) (the average content x avg of x is 0.60 or more and 0.95 or less, the average content y avg of y is 0.0000 or more and 0.0050 or less), (c) On each of the flank surfaces of all of the cutting edges, the crystal grains having a face-centered cubic structure of the NaCl type contained in the coating layer have a 200 diffraction line, as measured using an X-ray d
  • the surface-coated cutting tool according to the embodiment may satisfy one or more of the following items (1) to (5).
  • TC avg (200) which is the average value of the orientation index TC (200) of the crystal grains having the NaCl type face-centered cubic structure contained in the coating layer on each of the flank surfaces of all the cutting edges; satisfies 1.0 or more and 6.0 or less.
  • the average value of the orientation index TC (200) of the crystal grains having the NaCl-type face-centered cubic structure contained in the coating layer is TC avg (200), and its standard deviation is When is ⁇ TC (200) , ⁇ TC (200) /TC avg (200) is 0.00 or more and 0.10 or less.
  • the average particle width W of the columnar crystals of the Al and Ti composite nitride layer or composite carbonitride layer is 0.10 ⁇ m or more and 1.20 ⁇ m or less.
  • its average aspect ratio A is 2.0 or more and 10.0 or less.
  • the composite nitride layer or composite carbonitride layer of Al and Ti contains chlorine, and the content ratio thereof is 0.005 atomic % or more and 0.500 atomic % or less.
  • the surface-coated cutting tool has excellent uniformity of the coating layer, and all of its cutting edges exhibit excellent heat cracking resistance and chipping resistance even in high-speed interrupted cutting of alloy steel, carbon steel, and cast iron.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an example of a cutting edge ridgeline portion of a cutting edge of an insert. It is a figure which typically explains an example of the corner part of the cutting edge of the cutting edge of an insert.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the arrangement of gas supply pipes of a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing a surface-coated cutting tool according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic side view of the device shown in FIG. 3; It is a schematic diagram of the chemical vapor deposition apparatus which manufactured the surface-coated cutting tool of a comparative example.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a gas supply pipe of the device shown in FIG. 5;
  • the coating layer is non-uniform, that is, if the thickness, composition, etc. of the coating layer are non-uniform, the non-uniform portion will become a starting point for fracture, leading to thermal cracks and Chipping occurs.
  • the coating layer is not uniform for each cutting edge, the cutting performance of the cutting edges will vary, resulting in differences in durability.
  • the present inventor studied variations in cutting performance and differences in durability of each cutting edge.
  • a coating layer containing a composite nitride or composite carbonitride of Al and Ti hereinafter, this composite nitride and composite carbonitride may be collectively referred to as AlTiCN
  • the ⁇ 111 ⁇ plane preferential orientation was achieved.
  • crystal grains and crystal grains with ⁇ 100 ⁇ plane preferential orientation coexist, or, If there are crystal grains with ⁇ 100 ⁇ plane preferential orientation that tend to contain hexagonal crystal grains at grain boundaries, the growth rate of the crystal grains will differ depending on the orientation and crystal system, so one coated tool will have multiple cutting edges.
  • the present inventor studied film formation using the vapor deposition apparatus described in Patent Document 1. As a result, even if this vapor deposition equipment is used, coated tools with multiple cutting edges including coating layers with different crystal grain growth rates as described above will have different thicknesses, orientations, and crystallinity of the coating layers on the flank surfaces. It was recognized that uniformity cannot be fully equalized. In other words, when this coated tool is used for high-speed interrupted cutting of carbon steel, cast iron, and alloy steel, it is impossible to prevent the occurrence of cutting edges that have a shorter service life than other cutting edges among multiple cutting edges. It was recognized that uniform durability may not be achieved in some cases.
  • a coated tool with multiple cutting edges having a coating layer containing grains with different growth rates can achieve uniform thermal cracking resistance in high-speed interrupted cutting of carbon steel, cast iron, and alloy steel.
  • the allowable limits permissible degree of non-uniformity
  • the physical properties required of this coating layer are also discussed. I gained knowledge.
  • high-speed intermittent cutting refers to cutting that is faster than the cutting speed normally performed by those skilled in the art, and in which the cutting edge of the cutting tool repeatedly cuts and idles.
  • a longitudinal section refers to a cross section perpendicular to the surface of the substrate when the insert is treated as a flat surface, ignoring minute irregularities on the surface of the substrate.
  • the surface of the substrate is defined as the average line (straight line) of the interface roughness between the substrate and the coating layer in an observed image of a longitudinal section.
  • a direction perpendicular to this average line is defined as a direction perpendicular to the substrate (thickness direction of the coating layer).
  • the cutting edge refers to the part that comes into contact with the workpiece when actually subjected to cutting.
  • the covering layer of this embodiment includes an AiTiCN layer. This layer will be explained in detail below.
  • the AlTiCN layer contained in the coating layer is formed on the flank surfaces of all the cutting edges.
  • the area ratio of crystal grains having a NaCl type face-centered cubic structure in the longitudinal section of the flank coating layer is preferably 50 area % or more, more preferably 70 area % or more. preferable. The reason for this is that if the area ratio is 50 area % or more, the above-mentioned problem can be solved, but if it is less than 70 area %, the hardness may become low and the wear resistance may become insufficient.
  • all of the crystal grains may have a NaCl type face-centered cubic structure (may be 100 area %).
  • the presence or absence of NaCl-type face-centered cubic structure crystal grains constituting the AlTiCN layer can be determined by, for example, microscopic X-ray diffraction measurement (example of measurement conditions: Cu-K ⁇ radiation, output 50 kV, 22 mA, step size 0. 02mm, scan step time 300sec, detection distance 150mm, collimator diameter 100 ⁇ m ⁇ ). It can be confirmed by the presence or absence of X-ray diffraction peaks appearing between diffraction angles (for example, 36.66-38.53°, 43.59-44.77°, 61.81-65.18°).
  • the presence or absence of NaCl-type face-centered cubic structure crystal grains constituting the AlTiCN layer can be determined by using the method for determining the area ratio of NaCl-type face-centered cubic structure crystal grains constituting the AlTiCN layer described below. You can also check.
  • the measurement location is preferably an observation field in the vicinity of the measurement position (within a radius of 50 ⁇ m from this measurement position) where the average value (Lm) of the thickness of the AlTiCN layer on the flank surface, which will be described later, is determined for each cutting edge.
  • the procedure for measuring the area ratio of crystal grains having a NaCl-type face-centered cubic structure is as follows. First, identify grain boundaries. That is, a vertical cross section is polished to obtain a surface polished surface, and using a crystal orientation analyzer attached to a transmission electron microscope (TEM), the normal direction of the surface polished surface is determined, for example. While irradiating an electron beam tilted by 0.5 degrees or more and 1.0 degrees or less, the electron beam is scanned at an arbitrary beam diameter and interval to each measurement point, and the electron beam is continuously emitted. Capture the diffraction pattern.
  • TEM transmission electron microscope
  • the presence or absence of a NaCl-type face-centered cubic structure and its crystal orientation can be determined. Then, for example, grain boundaries are determined as described below for an observation field of view set to have a width of 2000 nm and a height that includes the entire thickness of the coating layer.
  • the acquisition conditions for the electron diffraction pattern used in the measurement were, for example, an accelerating voltage of 200 kV, a camera length of 20 cm, a beam size of 2.4 nm, and a measurement step of 10.0 nm in the horizontal and vertical directions.
  • the measured crystal orientation is obtained by examining the measurement surface discretely, and by representing the region up to the middle between adjacent measurement points with the measurement results, it is obtained as the orientation distribution of the entire measurement surface. be.
  • the area represented by the measurement point (hereinafter sometimes referred to as pixel) may be square-shaped.
  • a single pixel that has an orientation difference of 5 degrees or more from all adjacent pixels, or where there is no adjacent measurement point with an NaCl-type face-centered cubic structure is not considered a crystal grain, and two or more pixels or more are treated as crystal grains. In this way, grain boundaries are determined and crystal grains are identified.
  • the area ratio of the NaCl-type crystal grains having a face-centered cubic structure is determined as the ratio of the total area of the identified NaCl-type crystal grains having a face-centered cubic structure to the total area of the observation field. calculate. Similar measurements are made in five or more observation fields for each cutting edge, and the average value of the measurement results for all cutting edges is taken as the area ratio of the crystal grains of the NaCl type face-centered cubic structure constituting the AlTiCN layer.
  • the AlTiCN layer On each of the flank surfaces of all the cutting edges, the AlTiCN layer has the following composition: (Al x Ti 1-x ) (C y N 1-y ), (average content of x avg is 0. 60 or more and 0.95 or less, and the average content of y avg is preferably 0.0000 or more and 0.0050 or less).
  • x avg is set in this range. if x avg is less than 0.60, it is undesirable because heat cracking resistance decreases, and on the other hand, if x avg exceeds 0.95, it is undesirable because wear resistance decreases. It is. Further, the reason why y avg is set in this range is that when it is in this range, lubricity is improved, the impact during cutting is alleviated, and chipping resistance is improved. When this average content x avg is 0.75 or more and 0.95 or less, the above-mentioned properties can be exhibited even more excellently.
  • the measurement location is preferably an observation field near the measurement position (within a radius of 50 ⁇ m from this measurement position) where the average thickness (Lm) of the AlTiCN layer on the flank surface, which will be described later, is determined for each cutting edge.
  • the content (x) of Al in the total amount of Al and Ti for example, using an electron probe micro analyzer (EPMA), the content (x) of Al in the vicinity of the measurement position of the longitudinal section where the surface of the coating layer is polished is determined.
  • EPMA electron probe micro analyzer
  • an electron beam is irradiated from the surface side of the longitudinal section, and the obtained characteristic X-ray is determined by averaging 10 points of the analysis results.
  • an electron beam is irradiated from the longitudinal section of the polished surface near the measurement position on the longitudinal section of the coating layer using energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), and the layer is It can also be determined from the analysis results of the Al and Ti compositions obtained by line analysis in the thickness direction.
  • EDS energy dispersive X-ray spectroscopy
  • C content for example, secondary ion mass spectroscopy (SIMS) is performed on a 70 ⁇ m x 70 ⁇ m area of the polished surface of the coating layer parallel to the substrate surface near the measurement position.
  • the C concentration in the depth direction is measured, and the average value is obtained.
  • these average values are measured at multiple locations (for example, 3 locations) in each of the coating layers on all the cutting edges of the same shape existing in one coated tool, and all these measurement results are averaged. Therefore, y avg .
  • the ratio between (Al x Ti 1-x ) and (C y N 1-y ) is not particularly limited, but when (Al x Ti 1-x ) is 1, (C y N 1-y ) is preferably 0.8 or more and 1.2 or less. The reason is that if the ratio of (C y N 1-y ) to (Al x Ti 1-x ) is within the above range, the above objective can be achieved more reliably.
  • the AlTiCN layer contains a trace amount of unavoidable impurities such as oxygen (impurities that are unintentionally included), there is no problem in achieving the above-mentioned purpose.
  • the reason for this is that there is no variation in the average value of the 200 diffraction line intensity values, that is, it is preferable that the standard deviation ⁇ is 0 (no), so the lower limit of ⁇ I (200) / I (200) is 0.
  • ⁇ I (200) /I avg (200) exceeds 0.20, the crystallinity and uniformity of orientation of each cutting edge decreases, and the heat cracking resistance when subjected to high-speed interrupted cutting decreases. This is because the uniformity of chipping resistance decreases.
  • the 200 diffraction line refers to a reflection that is indexed as 200 when XRD analysis is performed.
  • the average value I avg (200) of the 200 diffraction line intensity values of the NaCl-type crystal grains having a face-centered cubic structure and its standard deviation ⁇ I (200) are calculated as follows for each cutting edge, for example. You can ask for it. Measure the X-ray diffraction pattern by microscopic X-ray diffraction measurement (example of measurement conditions: Cu-K ⁇ ray, output 50 kV, 22 mA, step size 0.02 mm, scan step time 300 sec, detection distance 150 mm, collimator diameter 100 ⁇ m ⁇ ), 200 diffraction line intensity value is determined. In this way, I (200) is obtained for each cutting edge, and I avg (200) is obtained by averaging it. Note that the measurement position is a line segment of 500 ⁇ m from the edge of the blade edge, and a position near the center of the line segment translated by 100 ⁇ m in the flank direction.
  • L avg is 1.0 ⁇ m or more and 20.0 ⁇ m or less. The reason is that within this range, sufficient wear resistance can be ensured and excellent chipping resistance can be achieved. Further, when this L avg is 3.0 ⁇ m or more and 15.0 ⁇ m or less, the above-mentioned characteristics can be exhibited even more excellently.
  • the cutting edge ridgeline at the cutting edge is defined as the cutting edge ridgeline when the rake face (1) and flank face (2) are each approximated by a straight line (hereinafter sometimes referred to as an approximate straight line), as shown in Fig. 1.
  • the coating layer closest to the intersection of the approximate straight line in the area connecting the straight line and the point where the bend starts i.e., the area from the bending point of the rake face to the bending point of the flank face on the coating layer surface. This is a point on the surface (point indicated by a dotted arrow).
  • a coated tool including a plurality of cutting edges of the same shape in one coated tool is targeted, and in all the cutting edges, the coating layer on a line 100 ⁇ m away from the cutting edge ridge in the direction of the flank surface.
  • the average thickness Lm, the average value L avg and standard deviation ⁇ L of this Lm are determined as follows.
  • the cutting edge ridgeline is the cutting edge ridgeline (3) of the main cutting edge.
  • a line 100 ⁇ m away from the cutting edge ridgeline in the flank direction means the cutting edge ridgeline of the main cutting edge that passes through a point 100 ⁇ m away in the flank direction starting from an arbitrary point on the cutting edge ridgeline (3) of the main cutting edge. (3) On a straight line parallel to.
  • a line segment of 500 ⁇ m is selected from above the cutting edge ridgeline (3), and a plurality of line segments spaced apart by a predetermined length from each other on the line segment obtained by translating the line segment by 100 ⁇ m in the direction of the flank surface are selected.
  • the thickness of the coating layer is measured by selecting a point, and the average value Lm is obtained.
  • the plurality of points on the line segment mentioned above that are spaced apart from each other by a predetermined length can be, for example, four points spaced apart by 30 ⁇ m, but it is preferable to select a larger number of measurement points.
  • Lm is determined for each cutting edge, and L avg is determined by averaging them.
  • a cross section polisher (CP) or the like is used to prepare a sample for observation of the longitudinal cross section of the coating layer, and the cross section is subjected to a scanning electron microscope (SEM). ) to observe.
  • SEM scanning electron microscope
  • the AlTiCN layer contains columnar crystals and changes in the content of Al and Ti, and the content (ratio) of Al in the total amount of Ti and Al in this content change. It is preferable that the maximum value x max and minimum value x min of (x) satisfy 0.02 ⁇ x max ⁇ x min ⁇ 0.40.
  • the columnar crystals refer to crystal grains of the AlTiCN layer that have an aspect ratio A (the definition will be described later) of 1.5 or more.
  • the coated tool has improved heat cracking resistance and chipping resistance. However, if it is less than 0.02, this improvement is not sufficient, and if it is larger than 0.40, the strain within the crystal grains constituting the AiTiCN layer becomes too large, resulting in poor thermal cracking resistance and chipping resistance of the coated tool. decreases.
  • regions containing changes in Al and Ti content are preferably 50 area % or more, and 70 area % or more in the longitudinal section of the AlTiCN layer. It is more preferable. The reason for this is that if the area containing changes in Al and Ti content is 50 area% or more, the above-mentioned problem can be solved, but if it is less than 70 area%, the heat resistance of the coated tool when subjected to high-speed interrupted cutting is This is because cracking resistance and chipping resistance may decrease.
  • the region including a change in the content of Al and Ti may be 100% by area in the longitudinal section of the coating layer.
  • the coating layer in the area including the maximum value x max and minimum value x min of the content of Al in the total amount of Ti and Al and the change in the content of Al and Ti.
  • the area ratio occupied by the area can be determined, for example, as follows.
  • the longitudinal section of the coating layer is observed at an appropriate magnification of 160,000 times to 320,000 times.
  • the content of Al and Ti is changed over the entire rectangular observation field, which is set to include the entire thickness of the coating layer and has a width of 2 ⁇ m or more in the direction parallel to the surface of the substrate.
  • the content (x) of Al in the total amount of Ti and Al is determined.
  • the observation field of view is preferably in the vicinity of the measurement position (within a circle with a radius of 50 ⁇ m from this measurement position) where the average value (Lm) of the thickness of the AlTiCN layer on the flank surface of each cutting edge is determined.
  • the region including a change in content of Al and Ti refers to a region in which crystal grains determined to include a change in content of Al and Ti are grouped together (summed). Then, the respective average values of the maximum value x max * and minimum value x min * measured at each crystal grain are defined as the maximum value x max and minimum value x min at a certain cutting edge.
  • the region including changes in Al and Ti content there is a difference of +1% or more with respect to the average value (x avg *) (high Al content region), and a region with a difference of -1% or more.
  • the regions containing low Al content are distributed in a network, layered, or granular manner.
  • the minimum value of the distance between the outer edges of high Al content regions separated by low Al content regions or between the outer edges of low Al content regions separated by high Al content regions is 1 nm or more and less than 50 nm. More preferably.
  • the reason for this is that if the minimum interval between changes in Al and Ti content is within this range, the heat cracking resistance and chipping resistance of the coated tool will improve, but if it is less than 1 nm, the improvement in heat cracking resistance will not be sufficient. This is because if the thickness is 50 nm or more, the improvement in chipping resistance may not be sufficient.
  • the ratio of the total area of the crystal grains determined to include the change in the content of Al and Ti in the observation field is the ratio of the area that the region including the change in the content of Al and Ti occupies in the coating layer. .
  • TC avg (200) is less than 1.0, the heat cracking resistance at each cutting edge when subjected to high-speed interrupted cutting may decrease.
  • TC avg (200) is 1.0 or more and 3.4 or less, there is an excellent balance between heat cracking resistance and wear resistance, and when TC avg (200) is over 3.5 and 6.0 or less has excellent heat cracking resistance.
  • the variation in orientation index TC(200) ⁇ TC(200) /TC avg (200) satisfies 0.00 or more and 0.10 or less.
  • the reason is that if ⁇ TC (200) / TC avg (200) is larger than 0.10, the uniformity of heat cracking resistance and chipping resistance at each cutting edge may decrease when subjected to high-speed interrupted cutting. It's for a reason.
  • the orientation index TC (200) is determined as follows. That is, when a single coated tool includes multiple cutting edges, for each cutting edge, select a line segment of 500 ⁇ m from the cutting edge ridgeline, and then select a line segment of 100 ⁇ m parallel to the flank direction to The measurement position is near the center. At this measurement position, the X-ray diffraction pattern is measured by minute X-ray diffraction measurement (example of measurement conditions: Cu-K ⁇ ray, output 50 kV, 22 mA, detection distance 150 mm, collimator diameter 100 ⁇ m ⁇ ).
  • the orientation index TC (200) is calculated, and the average value at each cutting edge is set as TC avg (200), and each standard Find the deviation ⁇ TC (200) .
  • I (200) measured value of X-ray diffraction peak intensity in the 200 diffraction line
  • I 0 (200) average value of the standard X-ray diffraction peak intensity in the 200 diffraction line of the AlN crystal plane described in JCPDS card 00-046-1200
  • the average value of the standard diffraction peak intensities of each of AlN and AlN]) is the sum of the values.
  • the AlTiCN layer includes columnar crystals on the flank surfaces of all the cutting edges, and the average particle width W of the columnar crystals in the longitudinal section is 0.1 ⁇ m or more. It is more preferable that the average aspect ratio A is 0 ⁇ m or less, and the average aspect ratio A is 2.0 or more and 10.0 or less.
  • the average aspect ratio A becomes a crystal smaller than 2.0, the interface tends to become a fracture starting point for the shear stress generated on the surface of the AlTiCN layer during cutting, which may cause chipping. Furthermore, if the average aspect ratio A exceeds 10.0, minute chipping occurs on the cutting edge during cutting, and when adjacent columnar crystal structures are chipped, the resistance to shear stress generated on the surface of the AlTiCN layer increases. It is easy to become small, and the columnar crystal structure breaks, causing damage to progress all at once, and large chipping may occur.
  • the crystal grains having the NaCl type face-centered cubic structure at each cutting edge will be described.
  • a longitudinal section of the AlTiCN layer is polished by the above-described method.
  • the observation field is near the measurement position (within a circle with a radius of 50 ⁇ m from this measurement position) where the average thickness (Lm) of the AlTiCN layer on the flank face is determined for each cutting edge, and the entire thickness of the coating layer is measured.
  • the crystal grains are rectangular and have a size that includes 20 or more crystal grains having a NaCl type face-centered cubic structure.
  • grain boundaries are determined and crystal grains are identified.
  • image analysis is performed, and at a certain cutting edge k, the maximum length H ik in the direction perpendicular to the surface of the substrate (the surface of the substrate is treated as a flat surface) at the grain ik, and the maximum length H ik in the direction parallel to the substrate at the grain ik.
  • the grain width W ik which is the maximum length, and the area S ik of the crystal grain ik are measured.
  • the aspect ratio A jk (1 ⁇ i ⁇ jk, jk ⁇ 20) is determined for 20 or more crystals within the observation field according to the above definition, and the area weighted average is calculated using [Equation 4]. It is determined as the average aspect ratio Ak at a certain cutting edge k.
  • the AlTiCN layer may contain chlorine (Cl), and when it contains, the average content thereof is preferably 0.005 atomic % or more and 0.500 atomic % or less.
  • the average content rate of Cl is (Number of Cl atoms)/(Number of Cl atoms + Number of Al atoms + Number of Ti atoms + Number of C atoms + Number of N atoms) x 100 It is defined by
  • the reason why the average content ratio when containing chlorine is set to the above range is that within this range, the lubricity can be reliably improved without reducing the toughness of the AlTiCN layer.
  • the average content rate of chlorine in the AlTiCN layer is determined as follows. For example, using an electron-probe-micro-analyser (EPMA), an electron beam is irradiated on a longitudinal section with a polished surface, and the characteristic X-ray analysis results show that chlorine content is detected. Find the percentage.
  • the observation field of view is preferably near the measurement position (within a circle with a radius of 50 ⁇ m from the measurement point) where the average thickness (Lm) of the AlTiCN layer on the flank face is determined for each cutting edge, and exists within one coated tool. In the coating layer on all the cutting edges of the same shape, a plurality of locations (for example, three locations) are observed, and the average chlorine content rate for each cutting edge is determined.
  • the lower layer AlTiCN layer alone has sufficient durability, but Ti nitride layer, carbide layer, carbonitride layer (the composition of these layers is not limited to the stoichiometric composition. Any known A lower layer consisting of one or more Ti compound layers having the following composition and having a total average thickness of 0.1 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less is adjacent to the substrate and an AlTiN layer. It may be provided in between. The lower layer improves the adhesion between the AlTiCN layer and the substrate.
  • Upper layer On top of the AlTiCN layer, one or more Ti compound layers selected from a Ti nitride layer, a carbide layer, a carbonitride layer, and an oxide layer, and an aluminum oxide layer (the compositions of these layers are stoichiometric)
  • An upper layer may be provided having a total average thickness of 0.1 ⁇ m or more and 4.0 ⁇ m or less. The top layer provides durability.
  • both the lower layer and the upper layer be formed according to the method for manufacturing the AlTiCN layer described later to eliminate variations from one cutting edge to another.
  • unintended layers due to fluctuations in gas pressure or temperature changes in the film forming apparatus such as when switching film forming gases, unintended layers other than the AlTiCN layer, lower layer, and upper layer may be formed.
  • Base (1) Materials Any conventionally known substrate of this type can be used as the substrate, as long as it does not interfere with achieving the above object.
  • Examples include WC-based cemented carbide (WC containing Co and also containing carbonitrides such as Ti, Ta, and Nb), cermets (mainly containing TiC, TiN, TiCN, etc.) (components, etc.), ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide), and cBN sintered bodies.
  • Shape There are no particular restrictions on the shape of the base as long as it can be used as a cutting tool, and examples include the shape of an insert and the shape of a drill.
  • AlTiCN layer according to the present embodiment can be manufactured using, for example, the following film forming gas and film forming apparatus.
  • Composition, etc. of film-forming gas examples of reactive gas compositions, etc. are as follows. Note that the gas composition is the sum of the compositions of gas group A and gas group B as 100% by volume, and is hereinafter abbreviated as %.
  • Gas group A Gas composition TiCl 4 : 0.07-0.40%, AlCl 3 : 0.20-1.29%, N 2 : 0.0 to 10.0%, C 2 H 4 : 0.0 to 0.5%, H 2 : remainder
  • Gas group B Gas composition NH 3 : 1.00-4.40%, H 2 : 25.0-35.0%
  • Gas supply time per cycle 0.15 to 0.25 seconds Phase difference between supply of gas group A and supply of gas group B: 0.10 to 0.20 seconds
  • the film forming gas composition, reaction atmosphere pressure, reaction atmosphere temperature, supply cycle, gas supply time per cycle, and phase difference between supply of gas group A and supply of gas group B
  • a film forming apparatus equipped with a gas ejection pipe (7) shown in FIGS. 3 and 4 can be exemplified.
  • This film-forming device is for coated tools with four cutting edges, and the distance between all parts of the cutting blades is the same from the tip of the gas ejection pipe (gas supply section) of the film-forming device.
  • the film-forming gas is injected at the same timing toward the four flanks.
  • the base body (6) is placed on a plate-shaped jig (not shown), and gas is ejected in four directions in the space between the gas ejection pipes.
  • a spacer is installed between the plate-shaped jig and the substrate to create a gap, and then no part of the cutting blade is exposed to the film forming equipment. They may be arranged so that the distance from the tip of the gas supply pipe is the same.
  • a surface-coated cutting tool having a base body and a coating layer provided on the base body, (1)
  • the coating layer includes a composite nitride layer or a composite carbonitride layer of Al and Ti having crystal grains with a NaCl-type face-centered cubic structure, (2)
  • the inside of the tool has a plurality of cutting edges of the same shape, and on the flank surfaces of all the cutting edges, the composite nitride layer or composite carbonitride layer of Al and Ti is (Al x Ti 1 -x ) (C y N 1-y ) (average content x avg of x is 0.60 or more and 0.95 or less, average content y avg of y is 0.0000 or more and 0.0050 or less).
  • the crystal grains having a face-centered cubic structure of the NaCl type contained in the coating layer have a 200 diffraction line, as measured using an X-ray diffraction device;
  • the average value of 200 diffraction line intensity values is I(200) and its standard deviation is ⁇ I(200)
  • ⁇ I(200) /I(200) satisfies 0.00 or more and 0.20 or less.
  • the thickness Lm of the coating layer on a line 100 ⁇ m away from the cutting edge ridge in the direction of the flank the average value of Lm for all the cutting edges, L avg , standard
  • the composite nitride layer or composite carbonitride layer of Al and Ti includes columnar crystals, and the average of the maximum value x max * of X in the columnar crystals.
  • a surface-coated cutting tool characterized by: (Additional note 2) On each of the flank surfaces of all the cutting edges, TC avg (200), which is the average value of the orientation index TC (200) of the crystal grains having the NaCl-type face-centered cubic structure contained in the coating layer, is 1.
  • the surface-coated cutting tool according to Supplementary Note 1 which satisfies 0 or more and 6.0 or less.
  • the average value of the orientation index TC (200) of the crystal grains having the NaCl type face-centered cubic structure contained in the coating layer is defined as TC avg (200), and the standard The surface described in appendix 1 or appendix 2, characterized in that when the deviation is ⁇ TC (200) , ⁇ TC (200) /TC avg (200) satisfies 0.00 or more and 0.10 or less. Coated cutting tools.
  • Supplementary note 1 to 1 Supplementary note 1 to 1, characterized in that on each of the flank surfaces of all of the cutting edges, a region in which the content of Al and Ti contained in the coating layer changes exists in an area of 70% or more in a longitudinal section of the coating layer. 3.
  • the surface-coated cutting tool according to any one of 3. (Appendix 5) On each of the flank surfaces of all of the cutting edges, the average particle width W of the columnar crystals of the Al and Ti composite nitride layer or composite carbonitride layer contained in the coating layer is 0.10 ⁇ m or more and 1.20 ⁇ m or less.
  • WC powder, TiC powder, ZrC powder, TaC powder, NbC powder, Cr 3 C 2 powder, TiN powder, and Co powder were prepared as raw material powders, and these raw material powders were blended into the composition shown in Table 1.
  • an AlTiCN layer was formed on the surfaces of these substrates A to F by the CVD method using the film forming apparatus whose gas ejection tube arrangement is shown in FIGS. 3 and 4 under the film forming conditions shown in Table 2.
  • Examples 1 to 27 shown in Tables 7 and 8 were obtained.
  • the average thickness Lm of the coating layer on a line 100 ⁇ m apart from the cutting edge ridge in the flank direction is determined by selecting four points separated by 30 ⁇ m from the plurality of points spaced apart by a predetermined length. The average value Lm was obtained. Lm was determined for all cutting edges, and Lavg was determined by averaging them.
  • Examples 1 to 27 had a lower layer or a lower layer and an upper layer as shown in Table 4, and these layers were formed under the film forming conditions shown in Table 3.
  • Comparative Examples 1 to 15 had a lower layer or a lower layer and an upper layer as shown in Table 6, and these layers were formed under the film forming conditions shown in Table 3.
  • the bell-shaped reaction vessel (11) had a diameter of 250 mm and a height of 750 mm.
  • a heater capable of heating the inside of the reaction vessel (11) from 700°C to 1050°C was used as the external heater (12).
  • a ring-shaped jig (13) with an outer diameter of 220 mm and a center hole with a diameter of 65 mm formed in the center was used as the tray.
  • the base bodies are placed on the outer circumferential side of the jig, and the base bodies A to F are placed at intervals of 20 mm along the radial direction of the jig (13), and at approximately equal intervals along the circumferential direction of the jig (13). It was placed so that
  • the gas supply pipe (14) had the configuration shown in FIG. 6, and was rotated about the rotation axis (16) shown in FIGS. 5 and 6 during film formation.
  • the gas jet ports provided in the gas supply pipe (14) and located adjacent to each other in the circumferential direction are gas group A jet ports and gas group B jet ports, as shown in FIG.
  • Each of them has one hole (the ejection hole (18)) or two holes (the ejection hole (19) and the ejection hole (20)), and the ejection ports that belong to the group of ejection ports in the same gas group flow section are When two holes (a spout hole (19) and a spout hole (20)) were present, their relative positions were determined by their angle ⁇ , as shown in FIG.
  • gas group A jet ports and gas group B jet ports which are located adjacent to each other in the circumferential direction is provided for the space (15) between the trays on which the base bodies are placed in FIG.
  • the flow rates of the gases of gas group A and gas group B ejected per tray were as shown in Table 5.
  • FIGS. 3 and 4 illustrate the form of film formation on one substrate, by stacking jigs with this configuration in the height direction, it becomes possible to form coating layers on a plurality of tools.
  • Tables 7, 8, 9, and 10 show the compositions of Examples 1 to 27 and Comparative Examples 1 to 15, the area ratio of the NaCl type face-centered cubic structure, the average thickness of the flank surface, the change in Al and Ti content, and the flank surface. Shows the orientation index, average particle diameter, and aspect ratio.
  • the measured values k for each cutting edge are distinguished by numbers 1 to 4.
  • the "spout angle” refers to ⁇ in FIG. 6, and "-" indicates that there is only one jet port, so no angle is formed.
  • ⁇ corresponds to "Are all cutting edges 70 area% or more”
  • x means that one or more cutting edges have an area % or more of 50 area% or more and less than 70 area%.
  • “-” indicates that measurement was not possible. Further, in the column “Does it exist at all cutting edges?", “ ⁇ ” indicates that it is applicable, “x” indicates that it is not applicable, and “-” indicates that it could not be measured.
  • Presence in network, layered, or granular form means "region in which the difference in the average value (x avg *) is +1% or more in the region including changes in Al and Ti content. (high Al content area) and the area (low Al content area) that has a difference of -1% or more is distributed in a network, layered, or granular form, and ⁇ '' indicates that the distribution is "-" indicates that the distribution is not distributed, and "the minimum value of the distance between the outer edges of each region” means “the distance between the outer edges of a high Al-containing region separated by a low-Al containing region.” , or the minimum distance between the outer edges of low Al content regions separated by high Al content regions.
  • “ ⁇ ” in the column “Is it 0.02 or more and 0.40 or less for all cutting edges?" indicates that it is applicable, "x” indicates that it is not applicable, and "-” in other columns indicates that it cannot be measured. It shows that
  • each of the various substrates A to C was attached to the tip of an alloy steel cutter with a cutter diameter of 80 mm using a fixing jig.
  • Cutting test 1 which is a dry high-speed face milling center cut cutting process of carbon steel, was carried out using single-blade cutting with clamping.
  • the flank wear width of the cutting edge is measured for all four cutting edges of each tool base every minute of cutting, and the cutting time at which the flank wear width reaches 0.2 mm or more, which is the life judgment standard, is determined by the cutting edge. It was measured as the time it took to reach this point. Then, the average and standard deviation were calculated. Table 11 shows the results of cutting test 1.
  • Cutting test 1 Dry high-speed face milling, center cut cutting Cutter diameter: 80 mm, single-blade cutting Work material: JIS S45C width 60 mm, length 200 mm block material Rotation speed: 1393/min Cutting speed: 350m/min Cut: 2.0mm Single blade feed rate: 0.2mm/blade (normal cutting speed is 200m/min)
  • the cutting time (minutes) leading to the end of life represents the time (minutes) required to reach the end of life due to chipping before reaching the flank wear width.
  • each of the various coated substrates D to F (ISO standard CNMG120412 shape) was screwed to the tip of an alloy steel cutting tool using a fixing jig.
  • Cutting Test 2 which is dry high-speed interrupted cutting of ductile cast iron, was conducted as shown below.
  • the flank wear width of the cutting edge is measured every 0.5 minutes of cutting at all four cutting edges of the acute corner cutting edges on the upper and lower surfaces of each tool base, and the flank wear width is used as the life judgment criterion.
  • the cutting time required to reach 0.3 mm or more was measured as the time required to reach the end of life. Then, the average and standard deviation were calculated. Table 12 shows the results of cutting test 2.
  • Cutting test 2 Dry high-speed interrupted cutting Work material: JIS FCD700 4 vertically grooved round bars equally spaced in the length direction Cutting speed: 400 m/min Depth: 1.0mm Feed: 0.2mm/rev (Usually cutting speed is 150 to 200m/min)
  • the cutting time (minutes) leading to the end of life represents the time (minutes) required to reach the end of life due to chipping before reaching the flank wear width.
  • Cutting test 3 Dry high speed face milling, center cut cutting Cutter diameter: 80 mm, single blade cutting Work material: JIS SCM440 width 60 mm, length 200 mm block material Rotation speed: 1592/min Cutting speed: 400m/min Cut: 2.0mm Single blade feed rate: 0.2mm/blade (normal cutting speed is 200m/min)
  • the cutting time (minutes) leading to the end of life represents the time (minutes) required to reach the end of life due to chipping before reaching the flank wear width.
  • the AlTiCN layer has a uniform thickness and structure at each cutting edge, and all cutting edges have a uniform thickness and structure. It has excellent heat cracking and chipping resistance, so even when used for high-speed interrupted cutting of carbon steel, cast iron, and alloy steel, there will be no thermal cracking or chipping at any cutting edge. , exhibits excellent wear resistance over a long period of time.
  • each of the examples has a longer average service life than any of the comparative examples, and exhibits uniform and excellent cutting performance with small variations.

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Abstract

複数の同一形状の切削刃先を有し、各逃げ面において被覆層は（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）（ｘの平均含有量ｘａｖｇが０．６０～０．９５、ｙの平均含有量ｙａｖｇが０．００００～０．００５０）で、 各逃げ面でＮａＣｌ型面心立方構造の結晶粒の２００回折線強度値の平均値をI（２００）、その標準偏差をσI（２００）とすると、σI（２００）／I（２００）が０．００～０．２０で、 各切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上の被覆層の厚さＬｍ、そのの平均値をＬａｖｇ、標準偏差をσＬとすると、σＬ／Ｌａｖｇが０．００～０．２０で、 各逃げ面で被覆層は柱状晶を含み、ＡｌとＴｉの含有量変化がある領域を有し、ｘの最大値ｘｍａｘと最小値ｘｍｉｎの差が０．０２～０．４０である表面被覆切削工具

Description

表面被覆切削工具
　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、２０２２年３月３０日に出願した日本国特許出願である特願２０２２－５６５０７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全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　切削工具として、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金等の基体の表面に被覆層を形成した被覆工具が知られている。
　そして、被覆工具が有する複数の切削刃先が均一な切削性を有することを目的として、被覆層の組成等を均一とするために工夫がなされている。
　例えば、特許文献１には、治具上に載置された複数の基体に組成が均一な被覆層を形成することができる化学蒸着装置が記載され、該装置を使用した成膜により、治具内周側の基体と治具外周側の基体のそれぞれに成膜された被覆層のＡｌまたはＴｉの平均含有量の差が小さく、組成が均一な被覆層を有する被覆工具が得られるとされている。
特開２０１７－２０１１１号公報
　本発明は、前記事情や提案に鑑みてなされたものであって、被覆層の均一の程度を規定し、高速断続切削加工においても複数の同一形状の切削刃先の全てが、十分かつ均一な使用寿命を有する被覆工具を提供することを目的とする。
　本発明の実施形態に係る表面被覆切削工具は、
基体と該基体上に設けられている被覆層を有し、
（ａ）前記被覆層は、ＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒を有するＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層を含み、
（ｂ）前記工具は複数の同一形状の切削刃先を有し、その全ての切削刃先の逃げ面において、前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層は、（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）（ｘの平均含有量ｘａｖｇが０．６０以上、０．９５以下、ｙの平均含有量ｙａｖｇが０．００００以上、０．００５０以下）であり、
（ｃ）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、Ｘ線回折装置を用いて測定した、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒が２００回折線を有し、２００回折線強度値の平均値をIａｖｇ（２００）とし、その標準偏差をσI（２００）とするとき、σI（２００）／Iａｖｇ（２００）が０．００以上、０．２０以下を満足し、
（ｄ）前記全ての切削刃先のそれぞれにおいて、切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上の前記被覆層の厚さＬｍ、その全ての切削刃先における前記Ｌｍの平均値をＬａｖｇ、標準偏差をσＬとするとき、σＬ／Ｌａｖｇが０．００以上、０．２０以下を満足し、
（ｅ）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層が、柱状晶を含み、該柱状晶における前記Ｘの最大値ｘｍａｘ*の平均値であるｘｍａｘと前記Ｘの最小値ｘｍｉｎ*の平均値であるｘｍｉｎが０．０２≦ｘｍａｘ－ｘｍｉｎ≦０．４０を満足する領域を有する
　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）～（５）の各事項の１以上を満足してもよい。
（１）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の配向性指数ＴＣ（２００）の平均値であるＴＣａｖｇ（２００）が１．０以上、６．０以下を満足すること。
（２）前記全ての切削刃先それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の配向性指数ＴＣ（２００）の平均値をＴＣａｖｇ（２００）、その標準偏差をσＴＣ（２００）とするとき、σＴＣ（２００）／ＴＣａｖｇ（２００）が０．００以上、０．１０以下であること。
（３）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＡｌとＴｉの含有量変化がある領域が前記被覆層の縦断面において７０面積％以上存在すること。
（４）前記全ての切削刃先の前記被覆層それぞれにおいて、前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層の柱状晶の平均粒子幅Ｗは０．１０μｍ以上、１．２０μｍ以下であり、その平均アスペクト比Ａは２．０以上、１０．０以下であること。
（５）前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層は、塩素を含有し、その含有割合は、０．００５原子％以上、０．５００原子％以下であること
　前記表面被覆切削工具は、被覆層の均一性に優れ、その全ての切削刃先が合金鋼や炭素鋼、鋳鉄の高速断続切削においても優れた耐熱亀裂性能と耐チッピング性能を発揮する。
インサートの切削刃先における切削刃先稜線部の一例を模式的に説明する断面図である。 インサートの切削刃先における切削刃先の角部の一例を模式的に説明する図である。 本実施形態に係る表面被覆切削工具を製造する化学蒸着装置のガス供給管の配置の一例の平面を表す模式図である。 図３に記載した装置の側面を示す模式図である。 比較例の表面被覆切削工具を製造した化学蒸着装置の概略模式図である。 図５に記載した装置のガス供給管の断面の模式図である。
　高速断続切削加工に被覆工具を供したとき、被覆層が不均一であると、すなわち、被覆層の厚さ、組成等が不均一であると、不均一な部分が破壊起点となり、熱亀裂やチッピングが生じる。特に、一つの被覆工具が複数の切削刃先を有するときは、この切削刃先ごとの被覆層が均一でないと切削刃先の切削性能がばらつき、耐久性に差が出てしまう。
　本発明者は、切削刃先それぞれの切削性能のばらつき、耐久性の差について検討した。その結果、ＡｌとＴｉの複合窒化物または複合炭窒化物（以下、この複合窒化物と複合炭窒化物を総称してＡｌＴｉＣＮということがある）を有する被覆層では、｛１１１｝面優先配向した結晶粒と｛１００｝面優先配向した結晶粒が混在するとき、
あるいは、
六方晶の結晶粒を粒界等に含みやすい｛１００｝面優先配向した結晶粒が存在すると、配向や結晶系の違いによって結晶粒の成長速度が異なるため、一つの被覆工具が複数の切削刃先を有するとき、
切削刃先ごとに被覆層の厚さや配向と結晶性の均一性が低下し、切削性能のばらつき、耐久性の差の原因になるという知見を得た。
　一方、本発明者は、前記特許文献１に記載された蒸着装置を使った成膜について検討した。その結果、この蒸着装置を用いたとしても、前述の結晶粒の成長速度が異なる被覆層を含む複数の切削刃先を有する被覆工具では、複数ある逃げ面の被覆層の厚さや配向と結晶性の均一性を十分に等しくできないことを認識した。すなわち、この被覆工具を炭素鋼や鋳鉄、合金鋼の高速断続切削に供したとき、複数の切削刃先のうち他の刃先に比して使用寿命が短くなる切削刃先の発生を抑えることができず、均一な耐久性を得られない場合があることを認識した。
　この認識に基づき、本発明者は、炭素鋼や鋳鉄、合金鋼の高速断続切削において、成長速度が異なる結晶粒を含む被覆層を有する複数の切削刃先を有する被覆工具が均一な耐熱亀裂性能と耐チッピング性能を得るためには、特に、逃げ面の被覆層の厚さ、配向や結晶性の均一性の許容限度（許容される不均一の程度）を規定することが不可欠と考えた。そこで、複数の切削刃先の逃げ面における被覆層の厚さや配向の均一性の許容限度について鋭意検討を行い、この許容限度についての知見を得た。さらに、前述の結晶粒の成長速度が異なる被覆層を含む複数の切削刃先を有する被覆工具が炭素鋼や鋳鉄、合金鋼の高速断続切削に供されたとき、この被覆層に求められる物性についても知見を得た。
　以下では、本発明の実施形態について詳細に説明する。
　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、「Ｌ以上、Ｍ以下」と同義であって、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）のみに単位が記載されているとき、上限値（Ｍ）と下限値（Ｌ）の単位は同じである。
　まず、本実施形態の被覆工具に関連する用語の定義を行う。
　本明細書でいう高速断続切削加工とは、当業者が通常行う切削加工速度よりも高速の切削加工であって、切削工具の刃先が切削と空転を繰り返す加工をいう。
　本明細書、特許請求の範囲の記載において、縦断面とは、インサートでは基体の表面における微小な凹凸を無視し、平らな面として扱ったときの基体の表面に垂直な断面をいう。また、本明細書において、基体の表面とは、縦断面の観察像における、基体と被覆層の界面粗さの平均線（直線）とする。そして、この平均線に対して、垂直な方向を基体に垂直な方向（被覆層の厚さ方向）とする。
　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、被覆層の厚さ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基体との間の界面は略平面になるから、同様の手法により基体の表面を決定することができる。
　本明細書、特許請求の範囲の記載において、切削刃先とは実際に切削加工に供したときに被削材と接触する部分のことをいう。
１．被覆層
　本実施形態の被覆層は、ＡｉＴｉＣＮ層を有している。以下、この層について詳述する。
（１）ＮａＣｌ型の面心立方構造である結晶粒
　一つの被覆工具内に複数の同一形状の切削刃先を含むとき、その全ての切削刃先の逃げ面において、被覆層に含まれているＡｌＴｉＣＮ層は、ＮａＣｌ型の面心立方構造である結晶粒が含まれることが好ましい。そして、複数の切削刃先すべてにおいて、逃げ面の被覆層の縦断面においてＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の面積割合は、５０面積％以上が好ましく、７０面積％以上であることがより好ましい。その理由は、この面積割合が５０面積％以上であれば前述の課題は解決できるものの、７０面積％未満であると硬さが低くなり耐摩耗性が不十分になることがあるためである。なお、前記結晶粒の全てがＮａＣｌ型面心立方構造であってもよい（１００面積％であってよい）。
　ＡｌＴｉＣＮ層を構成するＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の存在の有無については、例えば、微小部Ｘ線回折測定（測定条件の例：Ｃｕ－Ｋα線、出力５０ｋＶ、２２ｍＡ、ステップサイズ０．０２ｍｍ、スキャンステップ時間３００ｓｅｃ、検出距離１５０ｍｍ、コリメータ径１００μｍΦ）によりＸ線回折パターンを測定し、ＪＣＰＤＳ００－０３８－１４２０立方晶ＴｉＮとＪＣＰＤＳ００－０４６－１２００立方晶ＡｌＮ、各々に示される同一結晶面の回折角度の間（例えば、３６．６６～３８．５３°、４３．５９～４４．７７°、６１．８１～６５．１８°）に現れるＸ線回折ピークの有無により、確認することができる。
　さらに、ＡｌＴｉＣＮ層を構成するＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の存在の有無については、以下に述べるＡｌＴｉＣＮ層を構成するＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の面積割合を求める方法とあわせて確認してもよい。測定箇所は、切削刃先ごとに後述する逃げ面のＡｌＴｉＣＮ層の厚さの平均値（Ｌｍ）を求める測定位置の近傍（この測定位置から半径５０μｍ以内の範囲）の観察視野であることが好ましい。
　ＮａＣｌ型の面心立方構造である結晶粒の面積割合の測定手順は次のとおりである。
　最初に、結晶粒界を特定する。すなわち、縦断面を研磨し表面研磨面を得て、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）に付属する結晶方位解析装置を用いて、前記表面研磨面の法線方向に対して、例えば、０．５度以上、１．０度以下に傾けた電子線をＰｒｅｃｅｓｓｉｏｎ（歳差運動）照射しながら、各測定点に対し、電子線を任意のビーム径および間隔でスキャンし、連続的に電子回折パターンを取り込む。
　そして、個々の測定点を解析することにより、ＮａＣｌ型の面心立方構造の有無とその結晶方位を求めることができる。そして、例えば、幅２０００ｎｍ、高さは被覆層の厚みが全て含まれるよう設定された観察視野に対して、以下に述べるように結晶粒界を判定する。
　なお、測定に用いた電子回折パターンの取得条件は、例えば、加速電圧２００ｋＶ、カメラ長２０ｃｍ、ビームサイズ２．４ｎｍで、測定ステップは水平方向および垂直方向に１０．０ｎｍである。このとき、測定した結晶方位は測定面上を離散的に調べたものであり、隣接測定点間の中間までの領域をその測定結果で代表させることにより、測定面全体の方位分布として求めるものである。なお、測定点で代表させた領域（以下、ピクセルということがある）として正方形状のものが例示できる。
　このピクセルのうち隣接するもの同士の間で５度以上の結晶方位の角度差がある場合、または隣接するピクセルの片方のみがＮａＣｌ型の面心立方構造を示す場合は、これらピクセルの接する領域の辺を粒界とする。そして、この粒界とされた辺により囲まれた領域を１つの結晶粒と定義する。
　ただし、隣接するピクセル全てと５度以上の方位差がある、あるいは、隣接するＮａＣｌ型の面心立方構造を有する測定点がないような、単独に存在するピクセルは結晶粒とせず、２ピクセル以上が連結しているものを結晶粒として取り扱う。このようにして、粒界判定を行い、結晶粒を特定する。
　そして、このＮａＣｌ型の面心立方構造である結晶粒の面積割合は、前記観察視野の全面積に対して特定されたＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の合計の面積が占める割合として算出する。切削刃先ごとに５以上の観察視野で同様の測定を行い全ての切削刃先の測定結果の平均値を、ＡｌＴｉＣＮ層を構成するＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒の面積割合とする。
（２）ＡｌＴｉＣＮ層の組成
　前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、ＡｌＴｉＣＮ層は、（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）、（ｘの平均含有量ｘａｖｇが０．６０以上、０．９５以下、ｙの平均含有量ｙａｖｇが０．００００以上、０．００５０以下）であることが好ましい。
　ｘａｖｇをこの範囲とする理由は、ｘａｖｇが０．６０未満になると耐熱亀裂性が低下するため好ましくなく、一方、ｘａｖｇが０．９５を超えると耐摩耗性が低下するため好ましくないためである。また、ｙａｖｇをこの範囲とする理由は、この範囲にあるとき潤滑性が向上して切削時の衝撃を緩和し耐チッピング性が向上するためである。そして、この平均含有量ｘａｖｇは０．７５以上、０．９５以下のとき、より一層優れた前述の特性を発揮できる。
　ＡｌＴｉＣＮ層の平均含有量に係るｘａｖｇ、ｙａｖｇは以下のようにして求めることができる。測定箇所は、切削刃先ごとに後述する逃げ面のＡｌＴｉＣＮ層の厚さの平均値（Ｌｍ）を求める測定位置近傍（この測定位置から半径５０μｍ以内の範囲）の観察視野であることが好ましい。
　ＡｌのＡｌとＴｉの合量に占める含有量（ｘ）については、例えば、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｒｏｂｅ　Ｍｉｃｒｏ　Ａｎａｌｙｓｅｒ）を用い、前記被覆層の表面を研磨した縦断面の前記測定位置近傍において、電子線を縦断面の表面側から照射し、得られた特性Ｘ線の解析結果の１０点平均により求める。また、前記被覆層の縦断面の前記測定位置近傍の研磨面に対してエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ：Ｅｎｅｒｇｙ　ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ　Ｘ－ｒａｙ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い、電子線を縦断面から照射し、前記層の厚さ方向に線分析を行って得られたＡｌとＴｉの組成の解析結果から求めることもできる。
　Ｃの含有量（ｙ）については、例えば、前記測定位置近傍の基体表面に平行な被覆層の研磨面の７０μｍ×７０μｍの領域に対して、二次イオン質量分析（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ　Ｉｏｎ　Ｍａｓｓ　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）により、深さ方向のＣ濃度測定を行い、その平均値として求める。そして、これら平均値を、一つの被覆工具内に存在する同一形状の全ての切削刃先上の被覆層において、それぞれ複数箇所（例えば、３箇所）を測定して、これら全ての測定結果を平均することによりｙａｖｇとする。
　なお、（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）と（ＣｙＮ１－ｙ）との比は特に限定されるものではないが、（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）を１とするとき、（ＣｙＮ１－ｙ）との比は０．８以上、１．２以下とすることが好ましい。その理由は、（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）に対する（ＣｙＮ１－ｙ）の比が前記範囲内であれば、より確実に前述の目的が達成できるためである。
　また、ＡｌＴｉＣＮ層は微量の酸素等の不可避的不純物（意図せず含まれてしまう不純物）を含んでいても前述の目的の達成には支障がない。
（３）ＡｌＴｉＣＮ層におけるＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の２００回折線強度の平均値と標準偏差
　全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、Ｘ線回折装置を用いて測定した、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒が２００回折線を有し、２００回折線強度値の平均値をIａｖｇ（２００）とし、その標準偏差をσI（２００）とするとき、σI（２００）／Iａｖｇ（２００）が０．００以上、０．２０以下であることが好ましい。
　その理由は、２００回折線強度値の平均値にばらつきがないこと、すなわち、標準偏差σは０であること（ないこと）が好ましいため、σI（２００）／I（２００）の下限は０．００であり、一方、σI（２００）／Iａｖｇ（２００）が０．２０を超えると各刃先の結晶性、配向の均一性が低下し、高速断続切削に供したときの耐熱亀裂性、耐チッピング性の均一性が低下するためである。ここで、２００回折線とは、ＸＲＤ解析を行ったときに２００と指数付けされる反射をいう。
　前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の２００回折線強度値の平均値Iａｖｇ（２００）と、その標準偏差をσI（２００）は、例えば、切削刃先ごとに以下のようにして求めることができる。微小部Ｘ線回折測定（測定条件の例示：Ｃｕ－Ｋα線、出力５０ｋＶ、２２ｍＡ、ステップサイズ０．０２ｍｍ、スキャンステップ時間３００ｓｅｃ、検出距離１５０ｍｍ、コリメータ径１００μｍΦ）によりＸ線回折パターンを測定し、２００回折線強度値を求める。このようにして、切削刃先ごとにI（２００）を求め、それを平均してIａｖｇ（２００）を求める。
　なお、測定位置は刃先稜線から、５００μｍの線分を選定し、その線分を逃げ面方向に１００μｍ平行移動した線分上の中央部付近とする。
　ここで、ｎを同一形状の切削刃先の数とすると、標準偏差σI（２００）は以下の［数１］により算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
（４）逃げ面のＡｌＴｉＣＮ層の厚さの平均値と標準偏差
　前記全ての切削刃先それぞれにおいて、切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上のＡｌＴｉＣＮ層の平均厚さＬｍを求め、このＬｍの平均値Ｌａｖｇと標準偏差σＬとするとき、σＬ／Ｌａｖｇが０．００以上、０．２０以下を満足することが好ましい。
　Ｌａｖｇは、１．０μｍ以上、２０．０μｍ以下であることが好ましい。その理由は、この範囲にあると耐摩耗性を十分に確保でき、優れた耐チッピング性を有するためである。そして、このＬａｖｇは３．０μｍ以上、１５．０μｍ以下のとき、より一層優れた前述の特性を発揮できる。
　その理由は、Ｌａｖｇがばらつきのないこと、すなわち、標準偏差σＬは０であること（ないこと）が好ましいため、σＬ／Ｌａｖｇの下限は０．００であり、一方、σＬ／Ｌａｖｇが０．２０より大きいと成膜速度の違いに起因する被覆層の厚さの分布が生じており、高速断続切削に供したときの耐熱亀裂性、耐チッピング性の均一性が低下するためである。
　ここで、切削刃先における切削刃先稜線部とは、図１に示すように、すくい面（１）と逃げ面（２）とをそれぞれ直線（以下、近似直線ということがある）で近似したときに、当該直線と離間し屈曲が始まる点を結んだ領域（すなわち、被覆層表面におけるすくい面の屈曲点から逃げ面の屈曲点までの領域）の中で、前記近似直線の交点から最も近い被覆層表面の点（点線の矢印が示す箇所）である。
　本実施形態では、一つの被覆工具内に複数の同一形状の切削刃先を含む被覆工具を対象にし、その全ての切削刃先において、切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上の被覆層の平均厚さＬｍ、このＬｍの平均値Ｌａｖｇと標準偏差σＬを次のように求めている。
　図２に示すように、すくい面（１）からみると、切削刃先稜線部は、主切刃の刃先稜線（３）である。切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上とは、この主切刃の刃先稜線（３）上の任意の点を起点として逃げ面方向に１００μｍ離れた点を通る主切刃の刃先稜線（３）に平行な直線上をいう。
　具体的には、図２において、前記刃先稜線（３）上から５００μｍの線分を選定し、その線分を逃げ面方向に１００μｍ平行移動した線分上の互いに所定長さ離間している複数点を選んで被覆層の厚さを測定し、その平均値Ｌｍとして求める。
　ここで、前述の線分上の互いに所定長さ離間している複数点は、例えば、３０μｍ離間した４点とすることができるが、これに限らずより多くの測定点を選ぶことが好ましい。このようにして、切削刃先ごとにＬｍを求め、それを平均してＬａｖｇを求める。
　厚さの測定に当たっては、クロスセクションポリッシャー装置（Ｃｒｏｓｓ　ｓｅｃｔｉｏｎ　Ｐｏｌｉｓｈｅｒ：ＣＰ）等を用いて、被覆層の縦断面の観察用の試料を作製し、その断面を走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）により観察する。
　ここで、ｎを同一形状の切削刃先の数とすると、標準偏差σＬは以下の［数２］により算出できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、一つの被覆工具内に複数の同一形状の切削刃先が鋭角のコーナーと鈍角のコーナーの２種が存在する場合には、そのどちらかが本明細書および特許請求に記載された要件を満たしていれば、本発明の表面被覆切削工具として扱う。
　また、円形のインサートについては切削刃先が円外周部に沿って存在するとき、例えば円周上の任意の点と、その点に対して円中心部を起点として１８０度回転した位置にある点の２点を選択して、それぞれを前記同一形状の切削刃先と見なし、前述の標準偏差を求めてよい。
（５）柱状晶を含む、それぞれＡｌとＴｉの含有量変化とｘの最大値ｘｍａｘと最小値ｘｍｉｎ、および、この変化を有する領域の面積割合Ｓ
　全ての切削刃先逃げ面のそれぞれにおいて、ＡｌＴｉＣＮ層が、柱状晶を含み、ＡｌとＴｉの含有量変化を含み、この含有量変化における、ＡｌのＴｉとＡｌの合量に占める含有量（割合）（ｘ）の最大値ｘｍａｘと最小値ｘｍｉｎが、０．０２≦ｘｍａｘ－ｘｍｉｎ≦０．４０を満足することが好ましい。なお、柱状晶とは、ＡｌＴｉＣＮ層の結晶粒でアスペクト比Ａ（定義は後述する）が１．５以上であるものをさす。
　ｘｍａｘ－ｘｍｉｎがこの範囲にあると被覆工具の耐熱亀裂性、耐チッピング性が向上する。しかし、０．０２未満であるとこの向上が十分ではなく、０．４０よりも大きいとＡｉＴｉＣＮ層を構成する結晶粒の粒内の歪みが大きくなりすぎ、被覆工具の耐熱亀裂性、耐チッピング性が低下する。
　また、全ての切削刃先逃げ面のそれぞれにおいて、それぞれＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域（詳細は後述する）はＡｌＴｉＣＮ層の縦断面において、５０面積％以上が好ましく、７０面積％以上存在することがより好ましい。その理由は、ＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域が５０面積％以上であれば前述の課題は解決できるものの、７０面積％未満であると、高速断続切削に供したときの被覆工具の耐熱亀裂性、耐チッピング性が低下することがあるためである。ＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域は被覆層の縦断面において１００面積％であってもよい。
　各切削刃先において、ＡｌとＴｉの含有量変化のＡｌのＴｉとＡｌの合量に占める含有量の最大値ｘｍａｘと最小値ｘｍｉｎとＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域の前記被覆層に占める面積割合とは、例えば、以下のように求めることができる。
　走査透過型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＴＥＭ）に付属するエネルギー分散型Ｘ線分光器を用いて、被覆層の縦断面を倍率１６００００倍から３２００００倍までの適切な倍率で観察する。
　そして、被覆層の縦断面において、基体の表面に平行な方向の幅が２μｍ以上であり、被覆層の厚みが全て含まれるよう設定された長方形の観察視野全体にわたって、ＡｌとＴｉの含有量変化のＡｌのＴｉとＡｌの合量に占める含有量（ｘ）を求める。
　観察視野は前述した切削刃先ごとの逃げ面のＡｌＴｉＣＮ層の厚さの平均値（Ｌｍ）を求める測定位置の近傍（この測定位置から半径５０μｍの円内）であることが好ましい。
　この観察視野全体に含まれるＮａＣｌ型の面心立方構造および六方晶構造の各結晶粒（柱状晶）に対して、ＡｌのＴｉとＡｌの合量に占める含有量（ｘ）の分布を求め、その最大値ｘｍａｘ*と最小値ｘｍｉｎ*が共にその平均値（ｘａｖｇ*）に対して±１％以上の差を生じている場合には、当該結晶粒はＡｌとＴｉの含有量変化を含むと判定する。
　すなわち、ＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域とは、ＡｌとＴｉの含有量変化を含むと判定された結晶粒をまとめた（合計した）領域をいう。そして、各結晶粒にて測定された最大値ｘｍａｘ*、最小値ｘｍｉｎ*のそれぞれの平均値を、ある切削刃先における最大値ｘｍａｘ、最小値ｘｍｉｎとする。
　なお、ＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域において平均値（ｘａｖｇ*）に対して＋１％以上の差を生じている領域（高Ａｌ含有の領域）と、－１％以上の差を生じている領域（低Ａｌ含有の領域）が網目状、層状または粒状に分布していることがより好ましい。さらに、低Ａｌ含有の領域により隔てられた高Ａｌ含有の領域の外縁同士、もしくは高Ａｌ含有の領域により隔てられた低Ａｌ含有の領域の外縁同士の間隔の最小値は１ｎｍ以上５０ｎｍ未満となることが更に好ましい。
　その理由は、ＡｌとＴｉの含有量変化の間隔の最小値がこの範囲にあると被覆工具の耐熱亀裂性、耐チッピング性が向上するが、１ｎｍ未満であると耐熱亀裂性の向上が十分ではなく、５０ｎｍ以上であると耐チッピング性の向上が十分でないことがあるためである。
　前記観察視野における、前記ＡｌとＴｉの含有量変化を含むと判定された結晶粒の面積の合計が占める割合を、ＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域が前記被覆層に占める面積割合とする。
（６）配向性指数ＴＣ（２００）の平均値（ＴＣａｖｇ（２００））
　前記全ての切削刃先のそれぞれにおいて、切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上の前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の配向性指数の配向性指数ＴＣ（２００）を求めたとき、その平均値であるＴＣａｖｇ（２００）が１．０以上、６．０以下を満足することがより好ましい。
　その理由は、ＴＣａｖｇ（２００）が１．０未満であると、高速断続切削に供したときの各切削刃先における耐熱亀裂性が低下することがあるためである。前記耐熱亀裂性はＴＣａｖｇ（２００）が大きいほど優れており、定義上の最大値６．０であってもよい。ＴＣａｖｇ（２００）は１．０以上、３．４以下のときは耐熱亀裂性と耐摩耗性のバランスに優れており、ＴＣａｖｇ（２００）が３．５を超え、６．０以下のときは耐熱亀裂性に優れる。
（７）配向性指数ＴＣ（２００）のばらつき
σＴＣ（２００）／ＴＣａｖｇ（２００）は０．００以上、０．１０以下を満足することがより好ましい。その理由は、σＴＣ（２００）／ＴＣａｖｇ（２００）が０．１０より大きいと高速断続切削に供したときの各切削刃先における耐熱亀裂性や耐チッピング性の均一性が低下することがあるためである。
　配向性指数ＴＣ（２００）は、次のようにして求める。
　すなわち、一つの被覆工具内に複数切削刃先を含むとき、それぞれの切削刃先において、前記刃先稜線から、５００μｍの線分を選定し、その線分を逃げ面方向に１００μｍ平行移動した線分上の中央部付近を測定位置とする。この測定位置において、微小部Ｘ線回折測定（測定条件の例示：Ｃｕ－Ｋα線、出力５０ｋＶ、２２ｍＡ、検出距離１５０ｍｍ、コリメータ径１００μｍΦ）によりＸ線回折パターンを測定する。
　ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の２００回折線が視認できるときに、配向性指数ＴＣ（２００）を計算し、各切削刃先におけるそれぞれの平均値をＴＣａｖｇ（２００）とし、それぞれの標準偏差σＴＣ（２００）を求める。
　ここで、配向性指数ＴＣ（２００）は以下のように定義されるものである。すなわち、
　ＴＣ（２００）＝｛Ｉ（２００）／Ｉ０（２００）｝
　　　　　　　　　　　　　×［（１／６）×Σ｛Ｉ（ｈｋｌ）／Ｉ０（ｈｋｌ）｝］－１
であり、切削刃先ごとに測定し、その平均値がＴＣａｖｇ（２００）である。
なお、
　Ｉ（２００）：２００回折線におけるＸ線回折ピーク強度の測定値、
　Ｉ０（２００）：ＪＣＰＤＳカード００－０４６－１２００に記載のＡｌＮの結晶面の２００回折線における標準Ｘ線回折ピーク強度の平均値、
　Σ（Ｉ（ｈｋｌ）／Ｉ０（ｈｋｌ））：１１１、２００、２２０、３１１、２２２、４００のそれぞれの回折線の（［Ｘ線回折ピーク強度の測定値］／［ＩＣＤＤカードに掲載されている、ＡｌＮのそれぞれの標準回折ピーク強度の平均値］）の値の合計値
である。
（８）柱状晶の平均粒子幅と平均アスペクト比
　ＡｌＴｉＣＮ層は、前記全ての切削刃先の逃げ面において柱状晶を含み、その柱状晶の縦断面における平均粒子幅Ｗが０．１μｍ以上、２．０μｍ以下、平均アスペクト比Ａが２．０以上、１０．０以下であることがより好ましい。
　その理由は、次のとおりである。平均粒子幅Ｗが０．１μｍよりも小さい微粒結晶になると粒界の増加による耐塑性変形性の低下、耐酸化性の低下により異常損傷に至りやすくなることがあり、一方、平均粒子幅Ｗが２．０μｍよりも大きくなると粗大に成長した粒子の存在により、靭性が低下しやすくなることがあるためである。
　また、平均アスペクト比Ａが２．０よりも小さい結晶になると切削時にＡｌＴｉＣＮ層表面に生じるせん断応力に対してその界面が破壊起点となりやすくなってしまいチッピングの原因となることがある。また、平均アスペクト比Ａが１０．０を超えると、切削時に刃先に微小なチッピングが生じ、隣り合う柱状結晶組織に欠けが生じた場合に、ＡｌＴｉＣＮ層表面に生じるせん断応力に対しての抗力が小さくなりやすく、柱状結晶組織が破断して一気に損傷が進行し、大きなチッピングを生じることがある。
　次に、各切削刃先のＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒の平均粒子幅Ｗと平均アスペクト比Ａの算出方法について説明する。
　まず、ＡｌＴｉＣＮ層の縦断面を前述の手段により研磨する。
　観察視野は前述した切削刃先ごとに逃げ面のＡｌＴｉＣＮ層の厚さの平均値（Ｌｍ）を求める測定位置の近傍（この測定位置から半径５０μｍの円内）であって、被覆層の厚みが全て含まれるよう設定された長方形とし、ＮａＣｌ型面心立方構造を有する結晶粒を２０以上含む大きさであることが好ましい。
　前述のとおり、粒界判定を行い、結晶粒を特定する。次に、画像解析を行い、ある刃先ｋにおいて、結晶粒ｉｋにおける基体の表面（基体の表面を平らな面と扱う）に垂直方向の最大長さＨｉｋ、結晶粒ｉｋにおける基体に平行方向の最大長さである粒子幅Ｗｉｋ、および結晶粒ｉｋの面積Ｓｉｋを測定する。結晶粒ｉｋのアスペクト比ＡｉｋはＡｉｋ＝Ｈｉｋ／Ｗｉｋとして算出する。
＜平均粒子幅Ｗ＞
　刃先ｋごとに前記観察視野内の２０以上の結晶に対して測定した粒子幅（Ｗ１からＷｊ、１≦ｉ≦ｊｋ、ｊｋは刃先ごとの結晶粒の数。ｊｋ≧２０）を［数３］により面積加重平均し、ある切削刃先ｋにおける平均粒子幅Ｗｋとする。なお、ｊｋは全ての刃先で同じ数であってよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 
＜平均アスペクト比＞
　また、刃先ｋごとに前記観察視野内の２０以上の結晶に対して前述の定義に従ってアスペクト比Ａｊk（１≦ｉ≦ｊk、ｊk≧２０）を求め、［数４］により面積加重平均し、ある切削刃先ｋにおける平均アスペクト比Ａｋとして求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
（９）塩素含有割合：
　ＡｌＴｉＣＮ層は、塩素（Ｃｌ）を含有してもよく、含有する場合は、その平均含有割合は、０．００５原子％以上、０．５００原子％以下であることが好ましい。ここで、Ｃｌの平均含有割合は、
（Ｃｌの原子数）／（Ｃｌの原子数＋Ａｌの原子数＋Ｔｉの原子数＋Ｃの原子数＋Ｎの原子数）×１００
で定義されるものである。
　塩素を含有するときの平均含有割合を前記範囲とする理由は、この範囲にあるとＡｌＴｉＣＮ層の靭性を低下させずに潤滑性を確実に高めることができるためである。
　前記ＡｌＴｉＣＮ層中の塩素の平均含有割合は、次のようにして求める。例えば、電子線マイクロアナライザ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｐｒｏｂｅ－Ｍｉｃｒｏ－Ａｎａｌｙｓｅｒ：ＥＰＭＡ）を用い、表面を研磨した縦断面において、縦断面に電子線を照射し、得られた特性Ｘ線の解析結果より塩素の含有割合を求める。観察視野は前述した切削刃先ごとに逃げ面のＡｌＴｉＣＮ層の厚さの平均値（Ｌｍ）を求める測定位置の近傍（測定点から半径５０μｍの円内）が好ましく、一つの被覆工具内に存在する同一形状の全ての切削刃先上の被覆層において、それぞれ複数箇所（例えば、３箇所）を観察して、切削刃先ごとの塩素平均含有割合として求める。
２．その他の層
２－１．下部層
　ＡｌＴｉＣＮ層だけでも、十分な耐久性を有するが、Ｔｉの窒化物層、炭化物層、炭窒化物層（これらの層の組成は化学量論的組成に限定されない。公知となっているあらゆる組成のものを用いてもよい。）のうちの１層以上のＴｉ化合物層からなり、０．１μｍ以上、２．０μｍ以下の合計平均厚さを有する下部層を基体に隣接してＡｌＴｉＮ層との間に設けてもよい。下部層はＡｌＴｉＣＮ層と基体との密着性を向上させる。
２－２．上部層
　ＡｌＴｉＣＮ層の上部に、Ｔｉの窒化物層、炭化物層、炭窒化物層、および酸化物層のうちの１層以上のＴｉ化合物層、酸化アルミニウム層（これらの層の組成は化学量論的組成に限定されない。公知となっているあらゆる組成のものを用いてもよい。）からなり、０．１μｍ以上、４．０μｍ以下の合計平均厚さを有する上部層を設けてもよい。上部層は耐久性をもたらす。
　下部層、上部層は、共に、後述するＡｌＴｉＣＮ層の製造方法に準じて成膜し、切削刃先ごとのばらつきをなくすことが好ましい。
２－３．意図しない層
　さらに、成膜ガスを切り換えるとき等の成膜装置内のガス圧力の変動や温度変化により、ＡｌＴｉＣＮ層、下部層、上部層以外の意図しない層が成膜されることがある。
３．基体：
（１）材質
　基体は、この種の基体として従来公知の基材であれば、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。例をあげるならば、ＷＣ基超硬合金（ＷＣの、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）、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）、ｃＢＮ焼結体のいずれかである。
（２）形状
　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。
４．製造方法
　本実施形態に係るＡｌＴｉＣＮ層は、例えば、以下の成膜ガス等と成膜装置を用いて製造することができる。
（１）成膜ガスの組成等
　反応ガス組成等を例示すると、以下のとおりである。なお、ガス組成はガス群Ａとガス群Ｂの組成の和を１００容量％としたものであり、以下、％で略記する。
　ガス群Ａ：
　　　　ガス組成　ＴｉＣｌ４：０．０７～０．４０％、ＡｌＣｌ３：０．２０～１．２９％、
　　　　　　　　　Ｎ２：０．０～１０．０％、Ｃ２Ｈ４：０．０～０．５％、Ｈ２：残
　　　　ガス群Ｂ：
　ガス組成　ＮＨ３：１．００～４．４０％、Ｈ２：２５．０～３５．０％
　反応雰囲気圧力：４．０～５．０ｋＰａ
　反応雰囲気温度：７００～８５０℃
　供給周期：１．００～５．００秒
　１周期当たりのガス供給時間：０．１５～０．２５秒
　ガス群Ａの供給とガス群Ｂの供給の位相差：０．１０～０．２０秒
　成膜ガス組成、反応雰囲気圧力、反応雰囲気温度、供給周期、１周期当たりのガス供給時間、および、ガス群Ａの供給とガス群Ｂの供給の位相差は、設定値である。
（２）成膜装置
　成膜装置として、図３および図４に示すガス噴出管（７）を配置した成膜装置を例示できる。この成膜装置は、切削切刃が４個ある被覆工具に対するものであって、切削切刃のどの部分も成膜装置のガス噴出管の先端（ガス供給部）との距離が同じになるように、四面ある逃げ面に向かって成膜ガスを同じタイミングで噴射するものである。
　また、基体（６）はプレート状の治具（図示せず）に載置し、ガスはガス噴出管の間の空間、４方向に噴出されるようになっている。そして、基体の下面側の切削刃先に成膜するときには、例えば、プレート状の治具と基体の間にスペーサーを設置して隙間を作った上で、切削切刃のどの部分も成膜装置のガス供給管の先端との距離が同じになるように配置すればよい。
　以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
（付記１）
　基体と該基体上に設けられている被覆層を有する表面被覆切削工具であって、
（１）前記被覆層は、ＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒を有するＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層を含み、
（２）前記工具内は複数の同一形状の切削刃先を有し、その全ての切削刃先の逃げ面において、前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層は、（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）（ｘの平均含有量ｘａｖｇが０．６０以上、０．９５以下、ｙの平均含有量ｙａｖｇが０．００００以上、０．００５０以下）であり、
（３）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、Ｘ線回折装置を用いて測定した、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒が２００回折線を有し、２００回折線強度値の平均値をI（２００）とし、その標準偏差をσI（２００）とするとき、σI（２００）／I（２００）が０．００以上、０．２０以下を満足し、
（４）前記全ての切削刃先のそれぞれにおいて、切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上の前記被覆層の厚さＬｍ、その全ての切削刃先における前記Ｌｍの平均値をＬａｖｇ、標準偏差をσＬとするとき、σＬ／Ｌａｖｇが０．００以上、０．２０以下を満足し、
（５）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層が、柱状晶を含み、該柱状晶における前記Ｘの最大値ｘｍａｘ*の平均値であるｘｍａｘと前記Ｘの最小値ｘｍｉｎ*の平均値であるｘｍｉｎが０．０２≦ｘｍａｘ－ｘｍｉｎ≦０．４０を満足する領域を有する、
ことを特徴とする表面被覆切削工具。
（付記２）
前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の配向性指数ＴＣ（２００）の平均値であるＴＣａｖｇ（２００）が１．０以上、６．０以下を満足することを特徴とする付記１に記載された表面被覆切削工具。
（付記３）
　前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の配向性指数ＴＣ（２００）の平均値をＴＣａｖｇ（２００）とし、その標準偏差をσＴＣ（２００）とするとき、σＴＣ（２００）／ＴＣａｖｇ（２００）が０．００以上、０．１０以下を満足することを特徴とする付記１または付記２に記載された表面被覆切削工具。
（付記４）
　前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＡｌとＴｉの含有量変化がある領域が前記被覆層の縦断面において７０面積％以上存在することを特徴とする付記１～３のいずれかに記載された表面被覆切削工具。
（付記５）
　前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層の柱状晶の平均粒子幅Ｗは０．１０μｍ以上、１．２０μｍ以下であり、その平均アスペクト比Ａは２．０以上、１０．０以下であることを特徴とする付記１～４のいずれかに記載された表面被覆切削工具。
（付記６）
　前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層は、塩素を含有し、その含有割合は、０．００５原子％以上、０．５００原子％以下であることを特徴とする付記１～５のいずれかに記載された表面被覆切削工具。
（付記７）
　ＡｌとＴｉの含有量変化がある領域が網目状、層状または粒状に分布していることを特徴とする付記１～６のいずれかに記載された表面被覆切削工具。
（付記８）
　前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層と前記基体との間に下部層を有することを特徴とする付記１～７のいずれかに記載された表面被覆切削工具。
（付記９）
　前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層の上部に上部層を有することを特徴とする付記１～８のいずれかに記載された表面被覆切削工具。
　次に、実施例について説明する。
　ここでは、本発明被覆工具の実施例として、基体の材質としてＷＣ基超硬合金を用いたインサート切削工具に適用したものについて述べるが、基体の材質として、前記の他のものを用いた場合であっても同様であるし、基体の形状としてドリル、エンドミルに適用した場合も同様である。
　原料粉末として、ＷＣ粉末、ＴｉＣ粉末、ＺｒＣ粉末、ＴａＣ粉末、ＮｂＣ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末およびＣｏ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た。
　さらにワックスを加えてアセトン中で２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、９８ＭＰａの圧力で所定形状の圧粉体にプレス成形し、この圧粉体を５Ｐａの真空中、１４２０℃の温度に１時間保持の条件で真空焼結し、焼結後、三菱マテリアル株式会社製のＳＥＭＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮのインサート形状（切削刃先が４個）をもったＷＣ基超硬合金製の基体Ａ～Ｃ、および、ＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４１２のインサート形状（切削刃先が４個）をもったＷＣ基超硬合金製の基体Ｄ～Ｆをそれぞれ製造した。
　次に、これら基体Ａ～Ｆの表面に、図３および図４にガス噴出管の配置を示した成膜装置を用いて、表２に示す成膜条件によりＡｌＴｉＣＮ層をＣＶＤ法により形成し、表７、８に示される実施例１～２７を得た。なお、切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上の被覆層の平均厚さＬｍは、前述の所定長さ離間している複数点として、３０μｍ離間した４点を選んで被覆層の厚さを測定し、その平均値Ｌｍとして求めた。全ての切削刃先でＬｍを求め、それを平均してＬａｖｇを求めた。
　なお、実施例１～２７は、表４に示すように下部層または下部層および上部層を有するものがあり、それらの層は表３に示す成膜条件により成膜した。
　また、比較のために、これら基体Ａ～Ｆの表面に、先行技術文献としてあげた特許文献１に記載の実施例と同等と考える成膜装置（図５、６）を用いて、表５に示す成膜条件を示す形成記号ａ～ｊでＡｌＴｉＣＮ層をＣＶＤにより形成し、表７、８に示される比較例１～１５を得た。
　ここで、比較例１～１５は、表６に示すように下部層または下部層および上部層を有し、それらの層は表３に示す成膜条件により成膜した。
　図５に示した成膜装置として、ベル型の反応容器（１１）の径は２５０ｍｍ、高さは７５０ｍｍとした。外熱式加熱ヒーター（１２）として反応容器（１１）内を７００℃から１０５０℃に加熱することができるヒーターを用いた。トレイとして、中心部に直径６５ｍｍの中心孔が形成された外径２２０ｍｍのリング状の治具（１３）を用いた。基体は治具外周側に載置し、基体Ａ～Ｆは、治具（１３）の径方向に沿って２０ｍｍの間隔で載置し、治具（１３）の周方向に沿ってほぼ等間隔となるように載置した。
　ガス供給管（１４）は、図６に示される構成のものを用い、成膜時は図５、６に示した回転軸（１６）を中心に回転させた。なお、表５に記載のとおり、ガス供給管（１４）に設けられる周方向に隣り合う位置関係にあるガス噴出口は図６に示したように、ガス群Ａ噴出口、ガス群Ｂ噴出口のどちらもそれぞれ１穴（噴出穴（１８））もしくは２穴（噴出穴（１９）と噴出穴（２０））存在しており、同一のガス群流通部の噴出口の組に属する噴出口が２穴（噴出穴（１９）と噴出穴（２０））存在する場合には、その相対位置を図６に示したように、これらの角度αで定めた。
　また、周方向に隣り合う位置関係にあるガス群Ａ噴出口とガス群Ｂ噴出口の組は、図５の基体が載置されたトレイの間の空間（１５）に対して１組設けられ、１トレイあたりに噴出されるガス群Ａとガス群Ｂのガスの流量はそれぞれ、表５に記載のガスの流量が供給された。
　一般的に表面被覆切削工具の製造に用いられる化学蒸着装置は前記図５、６のようにガス供給管が反応容器の中心に設置される構成のため、この装置を本実施例のような図３、４で例示する装置構成とするためには、ガス供給管の分岐や基体を載置するための治具に関して、大幅な設計変更が必要となる。図３、４では一つの基体に対する成膜形態を例示しているが、この構成の治具を高さ方向に積載することにより複数の工具に対する被覆層の成膜が可能となる。
　表７、８、９、１０に実施例１～２７、比較例１～１５の組成、ＮａＣｌ型面心立方構造の面積割合、逃げ面の平均厚さ、ＡｌとＴｉの含有量変化、逃げ面の配向指数、平均粒子径、アスペクト比を示す。
　切削刃先ごとの測定値ｋは番号１から４によって区別している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表４において、「－」は該当する層が存在しないことを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
　表５において、「噴出口角度」とは図６でいうαのことであり、「－」は噴出口が一つしかないため角度を形成しないことを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表６において、「－」は該当する層が存在しないことを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
　表７において、「全ての切削刃先でＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒が７０面積％以上存在するか」の欄において、「○」は該当し、「×」は一つ以上の切削刃先でＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒が５０面積％以上７０面積％未満であることを示している。
　また、その他の欄では、欄に記載の事項について「○」は該当すること、「×」は該当しないことを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
　表８において、「全ての切削刃先が７０面積％以上か」とは、「○」が該当し、「×」は、一つ以上の切削刃先が５０面積％以上７０面積％未満であること、「－」は測定できなかったことを示している。
　また、「全ての切削刃先で存在するか」の欄の「○」は該当すること、「×」は該当しないことを示し、「－」は測定できなかったことを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
　表９において、「網目状、層状、粒状での存在」とは、「ＡｌとＴｉの含有量変化を含む領域において平均値（ｘａｖｇ*）に対して＋１％以上の差を生じている領域（高Ａｌ含有の領域）と、－１％以上の差を生じている領域（低Ａｌ含有の領域）が網目状、層状または粒状に分布していること」であり、「○」が分布していることを示し、「－」分布していないことを示し、「各領域の外縁同士の間隔の最小値」とは、「低Ａｌ含有の領域により隔てられた高Ａｌ含有の領域の外縁同士、もしくは高Ａｌ含有の領域により隔てられた低Ａｌ含有の領域の外縁同士の間隔の最小値」のことをいう。
　また、「全ての切削刃先で０．０２以上０．４０以下か」の欄の「○」は該当すること、「×」は該当しないことを示し、他の欄の「－」は測定できなかったことを示している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　表１０において、ＴＣ（２００）の欄の下のＴＣｉ（ただし、ｉ＝１～４）は、ＴＣｉ（２００）であり、σＴＣは、σＴＣ（２００）である。
　また、「○」は該当すること、「×」は該当しないこと、「－」は測定できなかったことを示している。
　続いて、前記実施例１～９および比較例１～５について、前記各種の基体Ａ～Ｃ（ＳＥＭＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ形状）をいずれもカッタ径８０ｍｍの合金鋼製カッタ先端部に固定治具にて一つだけクランプする単刃切削とし、以下に示す、炭素鋼の乾式高速正面フライス、センターカット切削加工である切削試験１を実施した。
　各工具基体の４つの刃先全てにおいて、１分切削を行うごとに切刃の逃げ面摩耗幅を測定して、逃げ面摩耗幅が寿命判定基準とする０．２ｍｍ以上になる切削時間を寿命に至るまでの時間として測定した。そして、その平均と標準偏差を求めた。表１１に、切削試験１の結果を示す。
切削試験１：　乾式高速正面フライス、センターカット切削加工
　カッタ径：　８０ｍｍ、単刃切削
　被削材：　ＪＩＳ　Ｓ４５Ｃ　幅６０ｍｍ、長さ２００ｍｍブロック材
　回転速度：　１３９３／ｍｉｎ
　切削速度：　３５０ｍ／ｍｉｎ
　切り込み：　２．０ｍｍ
　一刃送り量：　０．２ｍｍ／刃
（通常切削速度は、２００ｍ／ｍｉｎ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
　表１１において、寿命に至る切削時間（分）とは、前記逃げ面摩耗幅になる前にチッピング発生が原因で寿命に至る時間（分）を表す。
　また、前記実施例１０～１８および比較例６～１０について、前記各種の被覆基体Ｄ～Ｆ（ＩＳＯ規格ＣＮＭＧ１２０４１２形状）をいずれも合金鋼製バイトの先端部に固定治具にてネジ止めした状態で、以下に示す、ダクタイル鋳鉄の乾式高速断続切削加工である切削試験２を実施した。
　各工具基体の上下面の鋭角コーナー刃先、それぞれ４つの切削刃先全てにおいて、０．５分切削を行うごとに切刃の逃げ面摩耗幅を測定して、逃げ面摩耗幅が寿命判定基準とする０．３ｍｍ以上になる切削時間を寿命に至るまでの時間として測定した。そして、その平均と標準偏差を求めた。表１２に、切削試験２の結果を示す。
切削試験２：　乾式高速断続切削加工
　被削材：　ＪＩＳ　ＦＣＤ７００　長さ方向等間隔４本の縦溝入り丸棒
　切削速度：　４００ｍ／ｍｉｎ
　切り込み：　１．０ｍｍ
　送り：　０．２ｍｍ／ｒｅｖ
（通常切削速度は、１５０から２００ｍ／ｍｉｎ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
　表１２において、寿命に至る切削時間（分）とは、前記逃げ面摩耗幅になる前にチッピング発生が原因で寿命に至る時間（分）を表す。
　また、前記実施例１９～２７および比較例１１～１５について、前記各種の基体Ａ～Ｃ（ＳＥＭＴ１３Ｔ３ＡＧＳＮ形状）をいずれもカッタ径８０ｍｍの合金鋼製カッタ先端部に固定治具にて一つだけクランプする単刃切削とし、以下に示す、合金鋼の乾式高速正面フライス、センターカット切削加工である切削試験３を実施した。
　各工具基体の４つの刃先全てにおいて、０．５分切削を行うごとに切刃の逃げ面摩耗幅を測定して、逃げ面摩耗幅が寿命判定基準とする０．２ｍｍ以上になる切削時間を寿命に至るまでの時間として測定した。そして、その平均と標準偏差を求めた。表１３に、切削試験３の結果を示す。
切削試験３：　乾式高速正面フライス、センターカット切削加工
　カッタ径：　８０ｍｍ、単刃切削
　被削材：　ＪＩＳ　ＳＣＭ４４０　幅６０ｍｍ、長さ２００ｍｍブロック材
　回転速度：　１５９２／ｍｉｎ
　切削速度：　４００ｍ／ｍｉｎ
　切り込み：　２．０ｍｍ
　一刃送り量：　０．２ｍｍ／刃
（通常切削速度は、２００ｍ／ｍｉｎ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000017
　表１３において、寿命に至る切削時間（分）とは、前記逃げ面摩耗幅になる前にチッピング発生が原因で寿命に至る時間（分）を表す。
　表１１、表１２、および、表１３に示される結果から、実施例１～２７は、いずれも、各切削刃先でＡｌＴｉＣＮ層が均一な厚さ、組織を有しており、いずれの切削刃先も優れた耐熱亀裂性、耐チッピング性を有しているため、炭素鋼や鋳鉄、合金鋼の高速断続切削加工に用いた場合であってもいずれの切削刃先においても熱亀裂、チッピングの発生がなく、長期にわたって優れた耐摩耗性を発揮している。
　これに対して、表１１、表１２、および、表１３に示される結果から、比較例１～１５は、いずれも、切削刃先間でＡｌＴｉＣＮ層の厚さ、組織が不均一であり、それに起因して耐熱亀裂性、耐チッピング性も不均一であるため、炭素鋼や鋳鉄、合金鋼の高速断続切削加工に用いた場合には各工具の４つの刃先の中で使用寿命が短くなる切削刃先が発生してしまい、使用寿命に至るまでの時間の平均値が短くなるとともに、使用寿命に至るまでの時間のばらつき（標準偏差／平均）が大きくなっている。
　よって、いずれの実施例もいずれの比較例に比べて、平均使用寿命が長くなるとともに、そのばらつきも小さく均一で優れた切削性能を発揮するといえる。
　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。
１　すくい面
２　逃げ面
３　主切刃の刃先稜線
４　副切刃の刃先稜線
５　切削刃先の角部
６　基体
７　ガス噴出管
８　ガス群Ａ
９　ガス群Ｂ
１１　反応容器
１２　外熱式加熱ヒーター
１３　治具
１４　ガス供給管
１５　トレイの間の空間
１６　回転軸
１７　ガス群Ａとガス群Ｂ
１８～２０　噴出穴

Claims (6)

  1. 　基体と該基体上に設けられている被覆層を有する表面被覆切削工具であって、
    （ａ）前記被覆層は、ＮａＣｌ型の面心立方構造の結晶粒を有するＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層を含み、
    （ｂ）前記工具は複数の同一形状の切削刃先を有し、その全ての切削刃先の逃げ面において、前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層は、（ＡｌｘＴｉ１－ｘ）（ＣｙＮ１－ｙ）（ｘの平均含有量ｘａｖｇが０．６０以上、０．９５以下、ｙの平均含有量ｙａｖｇが０．００００以上、０．００５０以下）であり、
    （ｃ）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、Ｘ線回折装置を用いて測定した、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒が２００回折線を有し、２００回折線強度値の平均値をI（２００）とし、その標準偏差をσI（２００）とするとき、σI（２００）／I（２００）が０．００以上、０．２０以下を満足し、
    （ｄ）前記全ての切削刃先のそれぞれにおいて、切削刃先稜線部から逃げ面方向に１００μｍ離れた線上の前記被覆層の厚さＬｍ、その全ての切削刃先における前記Ｌｍの平均値をＬａｖｇ、標準偏差をσＬとするとき、σＬ／Ｌａｖｇが０．００以上、０．２０以下を満足し、
    （ｅ）前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層が、柱状晶を含み、該柱状晶における前記Ｘの最大値ｘｍａｘ*の平均値であるｘｍａｘと前記Ｘの最小値ｘｍｉｎ*の平均値であるｘｍｉｎが０．０２≦ｘｍａｘ－ｘｍｉｎ≦０．４０を満足する領域を有する、
    ことを特徴とする表面被覆切削工具。
  2. 前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の配向性指数ＴＣ（２００）の平均値であるＴＣａｖｇ（２００）が１．０以上、６．０以下を満足することを特徴とする請求項１に記載された表面被覆切削工具。
  3. 　前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＮａＣｌ型の面心立方構造を有する結晶粒の配向性指数ＴＣ（２００）の平均値をＴＣａｖｇ（２００）とし、その標準偏差をσＴＣ（２００）とするとき、σＴＣ（２００）／ＴＣａｖｇ（２００）が０．００以上、０．１０以下を満足することを特徴とする請求項１または２に記載された表面被覆切削工具。
  4. 　前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＡｌとＴｉの含有量変化がある領域が前記被覆層の縦断面において７０面積％以上存在することを特徴とする請求項１に記載された表面被覆切削工具。
  5. 　前記全ての切削刃先の逃げ面それぞれにおいて、前記被覆層に含まれる前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層の柱状晶の平均粒子幅Ｗは０．１０μｍ以上、１．２０μｍ以下であり、その平均アスペクト比Ａは２．０以上、１０．０以下であることを特徴とする請求項１に記載された表面被覆切削工具。
  6. 　前記ＡｌとＴｉの複合窒化物層または複合炭窒化物層は、塩素を含有し、その含有割合は、０．００５原子％以上、０．５００原子％以下であることを特徴とする請求項１に記載された表面被覆切削工具。
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