JP2018034237A - 表面被覆切削工具 - Google Patents

Abstract

【課題】焼き入れ鋼の高速断続切削加工において、すぐれた耐クラック性と耐摩耗性を同時に発揮する表面被覆切削工具を提供する。【解決手段】組成式：（Ａｌ１−ａ−ｂ−ｃ−ｄＣｒａＳｉｂＮｉｃＺｒｄ）Ｎを満足する平均組成（原子比で、０．１５≦ａ≦０．４０、０．０５≦ｂ≦０．２０、０．００２≦ｃ≦０．０２、０≦ｄ≦０．０２）を有する（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層において、層厚方向に沿ってＣｒ、Ｎｉ、Ｚｒが周期的に変化する組成変調構造が形成され、Ｃｒ成分の最高含有点におけるＣｒ濃度Ｃｒｍａｘは、ａ＜Ｃｒｍａｘ≦１．３０ａ、Ｃｒ成分の最低含有点におけるＣｒ濃度Ｃｒｍｉｎは、０．５０ａ≦Ｃｒｍｉｎ＜ａであり、層厚方向に沿う任意の測定点ｚにおけるＮｉの組成をｃｚ、Ｃｒの組成をａｚとした時、（ｃｚ／ａｚ）を、（ｃ／ａ）で除した値（ｃｚ／ａｚ）／（ｃ／ａ）は、層厚方向全体にわたり０．７以上１．３以下である。【選択図】図２

Description

この発明は、焼き入れ鋼等の高硬度鋼の高速断続切削加工において、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性と耐クラック性を発揮し、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮する表面被覆切削工具（以下、被覆工具という）に関するものである。

一般に、被覆工具として、各種の鋼や鋳鉄などの被削材の旋削加工や平削り加工にバイトの先端部に着脱自在に取り付けて用いられるスローアウエイチップ、前記被削材の穴あけ切削加工などに用いられるドリルやミニチュアドリル、前記被削材の面削加工や溝加工、肩加工などに用いられるエンドミル、前記被削材の歯形の歯切加工などに用いられるソリッドホブ、ピニオンカッタなどが知られている。
そして、被覆工具の切削性能改善を目的として、従来から、数多くの提案がなされている。

例えば、特許文献１に示すように、炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金、炭窒化チタン（以下、ＴｉＣＮで示す）基サーメット等の工具基体の表面に、Ｃｒ、Ａｌ及びＳｉを主成分とする金属成分と、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｂから選択される少なくとも１種以上の元素とから構成される立方晶構造の硬質層を１層以上被覆することにより、耐欠損性、耐摩耗性を改善した被覆工具が提案されている。

また、特許文献２には、Ｃｒ_1-x-y-zＡｌ_x（Ｎｉ_1-aＺｒ_a）_yＭ_zで表される組成（但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｂ、Ｗ及びＶから選ばれる少なくとも１種の元素、０．５≦ｘ≦０．８、０．０１≦ｙ≦０．３５、０≦ｚ≦０．２、０．５１≦ｘ＋ｙ＋ｚ＜１、０．２≦ａ≦０．５）を有し、相対密度が９５％以上であるターゲットを用いて、窒化物、炭化物又は炭窒化物を含む硬質被膜を形成することにより、被覆工具の耐摩耗性及び密着性を改善することが提案されている。

さらに、特許文献３には、工具基体表面に、ＣｒとＡｌの複合窒化物からなる硬質被覆層を物理蒸着してなる被覆工具において、硬質被覆層を、層厚方向にそって、Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点とが所定間隔をおいて交互に繰り返し存在し、かつ前記両点間でＡｌ含有量が連続的に変化する成分濃度分布構造を有し、さらに、上記Ａｌ最高含有点が、組成式：（Ｃｒ_１−ＸＡｌ_Ｘ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｘは０．４０〜０．６０を示す）を満足し、また、上記Ａｌ最低含有点が、組成式：（Ｃｒ_１−ＹＡｌ_Ｙ）Ｎ（ただし、原子比で、Ｙは０．０５〜０．３０を示す）を満足し、かつ、隣り合う上記Ａｌ最高含有点とＡｌ最低含有点の間隔が、０．０１〜０．１μｍである硬質被覆層とすることにより、重切削加工条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮すると記載されている。

特許第３７８１３７４号公報 特開２０１３−３２５７８号公報 特開２００４−５０３８１号公報

近年の切削加工装置の高性能化はめざましく、一方で切削加工に対する省力化および省エネ化、さらに低コスト化の要求は強く、これに伴い、切削加工はますます高速化・高能率化の傾向にあるが、上記従来の被覆工具においては、これを鋼や鋳鉄などの通常の切削条件での切削加工に用いた場合には、特段の問題は生じないが、これを、例えば、ＳＫＤ１１やＳＫＤ５１等の焼き入れ鋼の高速ミーリング加工のような、高熱発生を伴い、しかも、切刃に対して衝撃的・断続的な高負荷がかかる高速断続切削加工に用いた場合には、クラックの発生・伝播を抑制することができず、また、摩耗進行も促進されるため、比較的短時間で使用寿命に至るのが現状である。

例えば、特許文献１に示される従来被覆工具においては、硬質被覆層を構成する（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層のＡｌ成分は高温硬さ、同Ｃｒ成分は高温靭性、高温強度を向上させると共に、ＡｌおよびＣｒが共存含有した状態で高温耐酸化性を向上させ、さらに同Ｓｉ成分は耐熱塑性変形性を向上させる作用があるが、高熱発生を伴い、しかも、切刃に対して衝撃的・断続的な高負荷がかかる切削条件においては、チッピング、欠損等の発生を避けることはできず、例えば、Ｃｒ含有割合を増加することにより高温靭性、高温強度の改善を図ろうとしても、相対的なＡｌ含有割合の減少によって、耐摩耗性が低下してしまうため、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ）Ｎ層からなる硬質被覆層における耐摩耗性と耐クラック性の両立を図るには自ずから限界がある。
また、特許文献２に示される従来被覆工具においては、耐摩耗性が向上、工具基体に対する硬質被覆層の密着性の改善はあるものの、切刃に対して衝撃的・断続的な高負荷がかかる高速断続切削加工条件においては、硬質被覆層の発生したクラックが層を貫通して進展するため、クラックの発生を原因とするチッピング、欠損が発生しやすく、工具寿命は短命である。
さらに、特許文献３に示される従来被覆工具においては、硬質被覆層中に繰り返し成分濃度が変化する組成変調構造を形成し、高温硬さと耐熱性はＡｌ最高含有点（Ｃｒ最低含有点に相当）で担保し、一方、硬質被覆層の強度は、Ａｌ最高含有点（Ｃｒ最低含有点に相当）に隣接するＡｌ最低含有点（Ｃｒ最低含有点に相当）で確保することにより、耐チッピング性と耐摩耗性を確保しているが、通常の鋼や合金鋼、鋳鉄の切削加工ではある程度の効果は得られるものの、高硬度材（例えば、ＨＲＣ６０以上）の切削加工においては、切れ刃に作用する衝撃的・断続的な高負荷により、耐摩耗性、耐クラック性が十分であるとはいえない。

そこで、本発明者等は、上述の観点から、焼き入れ鋼の高速ミーリング加工のような、高熱発生を伴い、しかも、切刃に対して衝撃的・断続的な高負荷が作用する断続切削加工条件下で、硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性と耐クラック性を両立し得る被覆工具を開発すべく、硬質被覆層を構成する成分および層構造に着目し研究を行った結果、以下のような知見を得た。

即ち、本発明者は、（Ａｌ，Ｃｒ）Ｎ層からなる硬質被覆層の成分として、Ｎｉを含有させることによって、切削負荷応力低減効果を図り、また、Ｚｒを含有させることによって、硬度の向上を図り、さらに、Ｓｉを含有させることによって耐酸化性の向上を図るとともに、硬質被覆層を構成する成分の濃度（特に、Ｃｒ成分の濃度）が層の層厚方向に沿って周期的に変化する組成変調構造をもち、さらにＣｒ成分の濃度とＮｉ成分の濃度の周期的な変化が同位相である特徴をもった層として構成することによって、硬質被覆層は、耐クラック性と耐摩耗性の両特性を相兼ね備えるようになることを見出した。さらに、Ｃｒ成分の濃度とＮｉ成分の濃度とＺｒ成分の濃度の周期的な変化が同位相である特徴をもった層として構成することによって、硬質被覆層は、更なる耐クラック性と耐摩耗性の両特性を相兼ね備えるようになることを見出した。
そして、前記硬質被覆層を備えた被覆工具は、高熱発生を伴い、しかも、切刃に対して衝撃的・断続的な高負荷が作用する高速断続切削加工（例えば、例えば、焼き入れ鋼の高速ミーリング加工）に供した場合であっても、すぐれた耐クラック性とともに、長期の使用にわたって、すぐれた耐摩耗性を発揮することを見出したのである。

この発明は、上記の知見に基づいてなされたものであって、
「（１） 炭化タングステン基超硬合金、炭窒化チタン基サーメットあるいは立方晶窒化硼素焼結体のいずれかからなる工具基体の表面に、硬質被覆層が設けられた表面被覆切削工具において、
（ａ）前記硬質被覆層は、平均層厚０．５〜８．０μｍの立方晶構造のＡｌとＣｒとＳｉとＮｉとＺｒの複合窒化物層を少なくとも含み、
（ｂ）前記複合窒化物層は、
組成式：（Ａｌ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｃｒ_ａＳｉ_ｂＮｉ_ｃＺｒ_ｄ）Ｎで表した場合、
０．１５≦ａ≦０．４０、０．０５≦ｂ≦０．２０、０．００２≦ｃ≦０．０２、０≦ｄ≦０．０２（ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄはいずれも原子比）を満足する平均組成を有し、
（ｃ）前記複合窒化物層は、層厚方向に沿ってＣｒ成分濃度が周期的に変化する組成変調構造とＮｉ成分濃度が周期的に変化する組成変調構造を有し、
（ｄ）前記組成変調構造におけるＣｒ成分濃度の周期的な変化は、Ｃｒ成分の最高含有点とＣｒ成分の最低含有点が５ｎｍ〜１００ｎｍの間隔で繰り返され、
（ｅ）前記Ｃｒ成分の最高含有点におけるＣｒ成分の濃度Ｃｒｍａｘは、
ａ＜Ｃｒｍａｘ≦１．３０ａの範囲内であり、
一方、前記Ｃｒ成分の最低含有点におけるＣｒ成分の濃度Ｃｒｍｉｎは、
０．５０ａ≦Ｃｒｍｉｎ＜ａの範囲内であり(ただし、ａは、前記（ｂ）の組成式におけるＣｒの平均組成ａを示す)、
（ｆ）前記組成変調構造におけるＮｉ成分濃度の周期的な変化は、Ｎｉ成分の最高含有点とＮｉ成分の最低含有点が５ｎｍ〜１００ｎｍの間隔で繰り返され、
（ｇ）層厚方向に沿った任意の測定点ｚにおけるＮｉの組成をｃ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとした時、ａ_ｚに対するｃ_ｚの比の値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）を、前記複合窒化物層におけるＣｒの平均組成ａに対するＮｉの平均組成ｃの比の値（ｃ／ａ）で除した値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）が、層厚方向全体にわたって０．７≦（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）≦１．３の範囲に存在することを特徴とする表面被覆切削工具。
（２） 前記（１）に記載の表面被覆切削工具において、前記複合窒化物層中のＺｒの含有割合ｄは、０．００２≦ｄ≦０．０２を満足し、
（ａ）前記複合窒化物層は、層厚方向に沿ってＺｒ成分濃度が周期的に変化する組成変調構造を有し、
（ｂ）前記組成変調構造におけるＺｒ成分濃度の周期的な変化は、Ｚｒ成分の最高含有点とＺｒ成分の最低含有点が５ｎｍ〜１００ｎｍの間隔で繰り返され、
（ｃ）層厚方向に沿った任意の測定点ｚにおけるＺｒの組成をｄ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとした時、ａ_ｚに対するｄ_ｚの比の値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）を、前記複合窒化物層におけるＣｒの平均組成ａに対するＺｒの平均組成ｄの比の値（ｄ／ａ）で除した値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）が、層厚方向全体にわたって０．７≦（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）≦１．３の範囲に存在することを特徴とする前記（１）に記載の表面被覆切削工具。」
を特徴とするものである。

つぎに、この発明の被覆工具について、詳細に説明する。

硬質被覆層：
本発明では、硬質被覆層として、少なくとも、ＡｌとＣｒとＳｉとＮｉとＺｒの複合窒化物層（以下、「（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層」で示す場合もある。）を備えるが、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層におけるＡｌ成分には高温硬さ、同Ｃｒ成分には高温靭性、高温強度を向上させると共に、ＡｌおよびＣｒが共存含有した状態で高温耐酸化性を向上させ、さらに同Ｓｉ成分には耐熱塑性変形性性を向上させる作用があり、また、Ｎｉ成分には、切削負荷抵抗低減作用があり、さらに、Ｚｒ成分には、硬度向上効果がある。

（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の平均組成：
前記（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層におけるＣｒの平均組成を示すａ値（原子比）がＡｌとＳｉとＮｉとＺｒの合量に占める割合で０．１５未満では、最低限必要とされる高温靭性、高温強度を確保することができないため、チッピング、欠損等の原因となるクラックの発生を抑制することができず、一方、同ａ値が０．４０を超えると、相対的なＡｌ含有割合の減少により、摩耗進行が促進することから、ａ値を０．１５〜０．４０と定めた。
また、Ｓｉの平均組成を示すｂ値（原子比）がＡｌとＣｒとＮｉとＺｒの合量に占める割合で０．０５未満では、耐酸化性の改善による耐摩耗性向上を期待することはできず、一方、同ｂ値が０．２０を超えると、耐摩耗性向上効果に低下傾向がみられるようになることから、ｂ値を０．０５〜０．２０と定めた。
また、Ｎｉの平均組成を示すｃ値（原子比）がＡｌとＣｒとＳｉとＺｒの合量に占める割合で０．００２未満では、切削負荷応力低減効果を期待することができず、一方、同ｃ値が０．０２を超えると、アークイオンプレーティング（以下、「ＡＩＰ」で示す。）装置によって（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層を成膜する際にパーティクルが発生しやすくなり、大きな衝撃的・機械的負荷がかかる切削加工において耐クラック性が低下することから、ｃ値を０．００２〜０．０２と定めた。
さらに、Ｚｒは、層中の成分として含有させた場合、硬度向上効果を有し、耐摩耗性を高めるが、ＡｌとＣｒとＳｉとＮｉの合量に占める割合で０．０２を超えると耐クラック性を低下させることになるので、Ｚｒの平均組成を示すｄ値（原子比）は０≦ｄ≦０．０２とする。
上記ａ、ｂ、ｃ、ｄについて、好ましい範囲は、それぞれ、０．１５≦ａ≦０．２５、０．０５≦ｂ≦０．１５、０．００５≦ｃ≦０．０１５、０．００２≦ｄ≦０．０２である。
なお、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層を構成する成分の総量に対するＮ成分の含有割合は、化学量論比である０．５０には限定されず、これと同等な効果が得られる範囲である０．４５以上０．６５以下の範囲であればよい。

（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の平均層厚：
前記（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層は、その平均層厚が０．５μｍ未満では、長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮することはできず、一方、その平均層厚が８．０μｍを超えると、チッピング、欠損等の原因となるクラックを発生しやすくなるので、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の平均層厚は、０．５〜８．０μｍと定めた。

図１に、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層に形成される各成分の組成変調構造の一例を示すが、図１の（ａ）、（ｂ）のいずれにおいても、各成分の濃度は、層厚方向に沿って、最高含有点−最低含有点−最高含有点−最低含有点・・・と、所定の間隔を保って周期的な濃度変化を示している。ここでいう最高含有点、最低含有点について説明する。例としてＣｒについて説明するが、他の成分についても同様である。ここでいうＣｒの最高含有点とは、層厚方向に沿って測定した各測定点における各組成成分の濃度が、層全体の組成式（Ａｌ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｃｒ_ａＳｉ_ｂＮｉ_ｃＺｒ_ｄ）ＮにおけるＣｒ成分の濃度割合ａの値を連続して超えている部分における最大値を言い、ａの値を連続して超えている部分が複数ある場合は、それぞれの部分における最大値をそれぞれの部分における最高含有点と定義する。同様に、ここでいう最低含有点とは、層厚方向に沿って測定した各測定点における各組成成分の濃度が、層全体の組成式（Ａｌ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｃｒ_ａＳｉ_ｂＮｉ_ｃＺｒ_ｄ）Ｎにおけるａの値以下となる連続した部分における最小値を言い、連続してａの値以下となる部分が複数ある場合は、それぞれの部分における最小値をそれぞれの部分における最小含有点と定義する。この定義によれば、ａの値近傍での周期的な変化において、図１（ａ）に示すように、最高含有点と最低含有点が交互に出現する。
図１（ａ）には、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の、層厚方向に沿うＣｒ成分濃度、Ｎｉ成分濃度及びＺｒ成分濃度が周期的に変化する様子を示し、また、図１（ｂ）には、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の、層厚方向に沿うＡｌ成分濃度及びＳｉ成分濃度が周期的に変化する様子を示す。
図１の（ａ）、（ｂ）からもわかるように、Ｃｒ成分、Ｎｉ成分およびＺｒ成分は、同じ位相で周期的な濃度変化を示し、また、Ａｌ成分とＳｉ成分は、同じ位相で周期的な濃度変化を示す。謂うならば、Ｃｒ成分、Ｎｉ成分とＺｒ成分、また、Ａｌ成分とＳｉ成分は、それぞれ、ペアを組んで濃度変化し、組成変調構造を形成していることがわかる。

Ｃｒ成分の組成変調におけるＣｒ最高含有点におけるＣｒ濃度：
図１（ａ）に示されたＣｒ成分の周期的な組成変調において、Ｃｒ最高含有点の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層におけるＣｒ成分は、層自体の強度を向上させ、耐クラック性を向上させる作用をもつが、Ｃｒ最高含有点におけるＣｒの含有割合を示すＣｒｍａｘが、１．３０ａ（ただし、ａの値は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の組成式：（Ａｌ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｃｒ_ａＳｉ_ｂＮｉ_ｃＺｒ_ｄ）ＮにおけるＣｒの平均組成ａを示す）より大きくなると、相対的に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｚｒの含有割合が減少するため、高硬度を有するＣｒ最低含有点が隣接して存在しても層全体としての耐熱性、耐摩耗性の低下は避けられず、一方、各Ｃｒ最高含有点における平均のＣｒの含有割合を示すＣｒｍａｘは、その定義により、ａ以下の値を取らないことから、各Ｃｒ最高含有点における平均Ｃｒ濃度を示すＣｒｍａｘの値は、ａを超え１．３０ａ以下と定めた。なお、Ｃｒｍａｘの値は、１．０３ａ≦Ｃｒｍａｘ≦１．２５ａを満足することが望ましい。

Ｃｒ成分の組成変調におけるＣｒ最低含有点におけるＣｒ濃度：
前記のとおり、Ｃｒ最高含有点は相対的に高強度を有し、耐クラック性を向上させるが、その反面、相対的に硬度が小さく耐摩耗性に劣り、また耐熱性にも劣るものであるため、このＣｒ最高含有点の耐摩耗性不足、耐熱性不足を補うため、Ｃｒ含有割合を相対的に小さくし、これによって層全体としての耐摩耗性、耐熱性を向上させるＣｒ最低含有点を厚さ方向に交互に周期的に形成する。
したがって、Ｃｒ最低含有点におけるＣｒの含有割合を示すＣｒｍｉｎが、０．５０ａ（ただし、ａの値は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の組成式：（Ａｌ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｃｒ_ａＳｉ_ｂＮｉ_ｃＺｒ_ｄ）ＮにおけるＣｒの平均組成ａを示す）より小さくなると、高強度を有するＣｒ最高含有点が隣接して存在しても層全体としての耐クラック性の低下は避けられず、一方、Ｃｒ最低含有点におけるＣｒの含有割合を示すＣｒｍｉｎは、その定義により、ａ以上の数値とならないことから、Ｃｒ最低含有点におけるＣｒ濃度を示すＣｒｍｉｎの値は、０．５０ａ以上ａ未満と定めた。なお、Ｃｒｍｉｎの値は、０．６５ａ≦Ｃｒｍｉｎ≦０．９５ａを満足することが望ましい。

Ｃｒ成分の組成変調におけるＣｒ最高含有点とＣｒ最低含有点の間隔：
Ｃｒ最高含有点とＣｒ最低含有点の間隔が５ｎｍ未満では、それぞれの点を明確に区別して形成することが困難であり、その結果、層に所望の高強度、高温硬さと耐熱性を確保することができなくなり、また、その間隔が１００ｎｍを越えるとそれぞれの点がもつ欠点、すなわちＣｒ最低含有点であれば強度不足、Ｃｒ最高含有点であれば高温硬さと耐熱性不足が層内に局部的に現れ、これが原因で切刃にクラックが発生し易くなり、また、摩耗進行が促進されるようになることから、Ｃｒ最高含有点とＣｒ最低含有点の間隔は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下と定めた。

Ｎｉ成分の組成変調構造：
前述のとおり、Ｎｉ成分は、Ｃｒ成分と同じ位相の組成変調を示し、Ｎｉ最高含有点とＮｉ最低含有点の間隔は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下であるが、Ｎｉ成分の組成変調とＣｒ成分の組成変調は、位相、周期が同じであるということに加えて、さらに、Ｎｉ成分濃度とＣｒ成分濃度の間に、所定の関係が維持される。
即ち、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向の任意の点ｚにおけるＮｉの組成をｃ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとし、また、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層のＮｉの平均組成をｃ、Ｃｒの平均組成をａとした時、ａ_ｚに対するｃ_ｚの比の値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）を、ａに対するｃの比の値（ｃ／ａ）で除した値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向全体にわたって０．７≦（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）≦１．３の関係が維持される。
図２（ａ）には、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向の各位置と、該位置について求めた（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）の値の関係を示す。
図２（ａ）からも、（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）の値は、層厚方向全体にわたって、０．７≦（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）≦１．３の関係が満足されていることがわかる。

Ｚｒ成分の組成変調構造：
（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層にＺｒ成分を含有させた場合、Ｚｒ成分は、Ｎｉ成分、Ｃｒ成分と同じ位相の組成変調を示し、Ｚｒ最高含有点とＺｒ最低含有点の間隔は５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
また、Ｎｉ成分の場合と同様に、Ｚｒ成分濃度とＣｒ成分濃度の間に、次の関係が維持されることが望ましい。
即ち、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向の任意の点ｚにおけるＺｒの組成をｄ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとし、また、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層のＺｒの平均組成をｄ、Ｃｒの平均組成をａとした時、ａ_ｚに対するｄ_ｚの比の値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）を、ａに対するｄの比の値（ｄ／ａ）で除した値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向全体にわたって０．７≦（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）≦１．３の関係が維持されることが望ましい。
図２（ｂ）には、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向の各位置と、該位置について求めた（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）の値の関係を示す。
図２（ｂ）からも、（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）の値は、層厚方向全体にわたって、０．７≦（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）≦１．３の関係が満足されていることがわかる。

本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層は、イオン半径の近いＣｒとＮｉ（およびＺｒ）の比率を所定の範囲内に保つことで、ナノメーターオーダーの組成変調構造を形成し、立方晶の結晶構造を保持しつつも、格子歪を顕著に変調することができる。
したがって、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層においては、特に、格子歪の変調とＮｉ成分による切削負荷応力緩和効果によって、高速断続切削時に発生したクラックが硬質被覆層の層厚方向に伝播・進展するのではなく、面内方向（工具基体表面とほぼ平行な方向）に誘導されることによって、クラックの伝播・進展を原因とするチッピング、欠損の発生を抑制することができる。

本発明の組成変調構造を有する（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層は、例えば、図３に示すアークイオンプレーティング(以下、「ＡＩＰ」と記す)装置を用いて成膜するに当たり、工具基体をＡＩＰ装置に装入し、回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体とＣｒとＮｉとＺｒの最高含有点（言い換えれば、ＡｌとＳｉの最低含有点）形成用ターゲットとの間にアーク放電を発生させて成膜すると同時に、回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体とＣｒとＮｉとＺｒの最低含有点（言い換えれば、ＡｌとＳｉの最高含有点）形成用ターゲットとの間にもアーク放電を発生させて成膜することによって、組成変調構造を有する（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層を形成することができる。

本発明の被覆工具は、硬質被覆層が、少なくとも、立方晶結晶構造を主体とする所定の平均組成の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層からなる層を含み、また、該（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層において層を構成する各成分の組成が層厚方向に沿って周期的に変化し、特に、層厚方向の任意の測定点ｚにおけるＮｉの組成をｃ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとし、また、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層のＮｉの平均組成をｃ、Ｃｒの平均組成をａとした時、ａ_ｚに対するｃ_ｚの比の値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）を、ａに対するｃの比の値（ｃ／ａ）で除した値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向全体にわたって０．７≦（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）≦１．３の関係が満足されることから、耐クラック性と耐摩耗性の双方が同時に向上する。
また、好ましくは、層厚方向の任意の測定点ｚにおけるＺｒの組成をｄ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとし、また、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層のＺｒの平均組成をｄ、Ｃｒの平均組成をａとした時、ａ_ｚに対するｄ_ｚの比の値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）を、ａに対するｄの比の値（ｄ／ａ）で除した値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）は、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向全体にわたって０．７≦（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）≦１．３の関係が満足される場合に、より一層、すぐれた耐クラック性と耐摩耗性の双方が同時に発揮される。

したがって、本発明の被覆工具は、高熱発生を伴い、かつ、切刃に対して大きな衝撃的・機械的負荷がかかる焼き入れ鋼の高速ミーリング加工等の高速断続切削加工においても、すぐれた耐クラック性と耐摩耗性を長期に亘って発揮するものである。

本発明被覆工具の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層における組成変調の様子を示し、（ａ）は、Ｃｒ成分とＮｉ成分とＺｒ成分の組成変調の様子を、（ｂ）は、Ａｌ成分とＳｉ成分の組成変調の様子を示す。 （ａ）は、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向の各位置と、該位置について求めた（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）の値の関係の一例を示し、（ｂ）は、本発明の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の層厚方向の各位置と、該位置について求めた（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）の値の関係の一例を示す。 本発明被覆工具の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層を形成するのに用いたアークイオンプレーティング（ＡＩＰ）装置を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略正面図である。

つぎに、この発明の被覆工具を実施例により具体的に説明する。
なお、以下の実施例では、炭化タングステン基超硬合金を工具基体とする被覆工具について説明するが、工具基体として、炭窒化チタン基サーメットあるいは立方晶窒化硼素焼結体を用いた場合も同様である。

原料粉末として、平均粒径：５．５μｍを有する中粗粒ＷＣ粉末、同０．８μｍの微粒ＷＣ粉末、同１．３μｍのＴａＣ粉末、同１．２μｍのＮｂＣ粉末、同１．２μｍのＺｒＣ粉末、同２．３μｍのＣｒ_３Ｃ_２粉末、同１．５μｍのＶＣ粉末、同１．０μｍの（Ｔｉ，Ｗ）Ｃ［質量比で、ＴｉＣ／ＷＣ＝５０／５０］粉末、および同１．８μｍのＣｏ粉末を用意し、これら原料粉末をそれぞれ表１に示される配合組成に配合し、さらにワックスを加えてアセトン中で２４時間ボールミル混合し、減圧乾燥した後、１００ＭＰａの圧力で所定形状の各種の圧粉体に押出しプレス成形し、これらの圧粉体を、６Ｐａの真空雰囲気中、７℃／分の昇温速度で１３７０〜１４７０℃の範囲内の所定の温度に昇温し、この温度に１時間保持後、炉冷の条件で焼結して、直径が１０ｍｍの工具基体形成用丸棒焼結体を形成し、さらに前記丸棒焼結体から、研削加工にて、切刃部の直径×長さが６ｍｍ×１２ｍｍの寸法で、ねじれ角３０度の２枚刃ボール形状をもったＷＣ基超硬合金製の工具基体（エンドミル）１〜３をそれぞれ製造した。

（ａ）上記の工具基体１〜３のそれぞれを、アセトン中で超音波洗浄し、乾燥した状態で、図３に示すＡＩＰ装置の回転テーブル上の中心軸から半径方向に所定距離離れた位置に外周部にそって装着し、ＡＩＰ装置内にボンバード洗浄用のＴｉカソード電極(図示せず)、所定組成のＣｒとＮｉとＺｒの最高含有点形成用Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｚｒ合金ターゲット（カソード電極）および所定組成のＣｒとＮｉとＺｒの最低含有点形成用Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｚｒ合金ターゲット（カソード電極）を装置内に相対向して配置し、
（ｂ）まず、装置内を排気して真空に保持しながら、ヒータで工具基体を４００℃に加熱した後、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体に−１０００Ｖの直流バイアス電圧を印加し、かつ、Ｔｉカソード電極とアノード電極との間に１００Ａの電流を流してアーク放電を発生させ、もって工具基体表面をボンバード洗浄し、
（ｃ）ついで、装置内に反応ガスとして窒素ガスを導入して表２に示す窒素圧とすると共に、前記回転テーブル上で自転しながら回転する工具基体の温度を表２に示す温度範囲内に維持するとともに表２に示す直流バイアス電圧を印加し、かつ前記ＣｒとＮｉとＺｒの最高含有点形成用Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｚｒ合金ターゲット（カソード電極）とアノード電極、さらに、ＣｒとＮｉとＺｒの最低含有点形成用Ａｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｚｒ合金ターゲット（カソード電極）とアノード電極との間に、それぞれ１００Ａの電流を流してアーク放電を同時に発生させ、もって前記工具基体の表面に、表４に示される所定の組成、目標平均層厚、組成変調の周期、Ｃｒｍａｘ、Ｎｉｍａｘ、Ｚｒｍａｘ、Ｃｒｍｉｎ、Ｎｉｍｉｎ、Ｚｒｍｉｎからなる各成分濃度の変化を有する（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層からなる硬質被覆層を蒸着形成することにより、
表４に示す本発明被覆工具としての表面被覆エンドミル１〜１０（以下、本発明１〜１０という）をそれぞれ製造した。

［比較例］
比較の目的で、上記実施例における（ｃ）の工程を、表３に示す条件（即ち、窒素圧、工具基体の温度、直流バイアス電圧）で行い、その他は実施例と同一の条件で成膜することにより、表５に示す比較例被覆工具としての表面被覆エンドミル１〜１０（以下、比較例１〜１０という）をそれぞれ製造した。
すなわち、比較例１〜１０の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層は、いずれも、本発明で規定する要件を備えていないものである。
さらに、参考のため、一種類の組成を有するＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎｉ−Ｚｒ合金ターゲット（カソード電極）を用いて、表３に示す条件（即ち、窒素圧、工具基体の温度、直流バイアス電圧）で（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層を成膜することにより、表５に示す参考例被覆工具としての表面被覆エンドミル１〜３（以下、参考例１〜３という）を製造した。

上記で作製した本発明１〜１０、比較例１〜１０および参考例１〜３の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の組成を、その層厚方向に沿って、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いたエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ）により測定し、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層全体の平均組成を求めた。
また、その層厚を、走査型電子顕微鏡を用いて断面測定し、５ヶ所の測定値の平均値から、平均層厚を算出した。

さらに、本発明１〜１０および比較例１〜１０の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層について、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）およびエネルギー分散型Ｘ線分析法（ＥＤＳ）を用いた層厚方向に沿った測定により、ＣｒとＮｉとＺｒの最高含有点におけるＣｒ濃度Ｃｒｍａｘの値、Ｎｉ濃度Ｎｉ最高含有点とＮｉ最低含有点の値、Ｚｒ濃度Ｚｒｍａｘの値、ＣｒとＮｉとＺｒの最低含有点におけるＣｒ濃度Ｃｒｍｉｎの値、Ｎｉ濃度Ｎｉｍｉｎの値、Ｚｒ濃度Ｚｒｍｉｎの値、Ｃｒ最高含有点とＣｒ最低含有点の間隔、Ｎｉ最高含有点とＮｉ最低含有点の間隔、Ｚｒ最高含有点とＺｒ最低含有点の間隔を測定した。
前記の平均組成、Ｃｒｍａｘの値、Ｎｉｍａｘの値、Ｚｒｍａｘの値、Ｃｒｍｉｎの値、Ｎｉｍｉｎの値、Ｚｒｍｉｎの値、Ｃｒ最高含有点とＣｒ最低含有点の間隔、Ｎｉ最高含有点とＮｉ最低含有点の間隔、Ｚｒ最高含有点とＺｒ最低含有点の間隔は、いずれも複数個所の測定値の平均値として求めたものである。
なお、Ｎｉ最高含有点とＮｉ最低含有点の間隔、Ｚｒ最高含有点とＺｒ最低含有点の間隔は、実質的に、Ｃｒ最高含有点とＣｒ最低含有点の間隔と同一であった。

また、本発明１〜１０および比較例１〜１０の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層について、層厚方向に沿った任意の１０箇所の測定点ｚｎ（ｎ＝１，２，３，・・１０）において、Ｃｒの濃度ａ_ｚｎ、Ｃｕの濃度ｃ_ｚｎ、Ｚｒの濃度ｄ_ｚｎを測定して（ｃ_ｚｎ／ａ_ｚｎ）／（ｃ／ａ）、（ｄ_ｚｎ／ａ_ｚｎ）／（ｄ／ａ）を算出し、これらの値の最大値と最小値を求めた。
さらに、本発明１〜１０、比較例１〜１０および参考例１〜３の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層について、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層のＸ線回折を行い、いずれの場合においても、立方晶構造または六方晶構造を有する結晶が存在することを確認した。
なお、Ｘ線回折は、測定条件:Ｃｕ管球、測定範囲（２θ）：３０〜８０度、スキャンステップ：０．０１３度、１ステップ辺り測定時間：０．４８ｓｅｃ／ｓｔｅｐという条件で測定した。
表４、表５に、測定・算出したそれぞれの値を示す。

つぎに、上記本発明１〜１０、比較例１〜１０および参考例１〜３のエンドミルについて、下記の切削条件Ａ、Ｂによる焼き入れ鋼の側面切削加工試験を実施した。
≪切削条件Ａ≫
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＫＤ１１（６０ＨＲＣ）の板材、
切削速度： １０７ ｍ／ｍｉｎ、
回転速度： ６０００ ｍｉｎ．^−１、
切り込み：ae ０．２５ｍｍ、ap ２．０ｍｍ、
送り速度（１刃当り）： ０．０４ ｍｍ／ｔｏｏｔｈ、
切削長： ３２ ｍ、
≪切削条件Ｂ≫
被削材−平面寸法：１００ｍｍ×２５０ｍｍ、厚さ：５０ｍｍのＪＩＳ・ＳＫＤ５１（６４ＨＲＣ）の板材、
切削速度： １０７ ｍ／ｍｉｎ、
回転速度： ６０００ ｍｉｎ．^−１、
切り込み：ae ０．２５ｍｍ、ap ０．０６ｍｍ、
送り速度（１刃当り）： ０．０４ ｍｍ／ｔｏｏｔｈ、
切削長： １８ ｍ、
いずれの側面切削加工試験でも切刃の逃げ面摩耗幅を測定した。
この測定結果を表６に示した。

表６に示される結果から、本発明の被覆工具は、硬質被覆層として、少なくとも所定の平均組成の（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層を含み、かつ、該層中には、Ｃｒ成分、Ｎｉ成分及びＺｒ成分の組成変調構造が形成されていることによって、（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層は、耐クラック性と耐摩耗性の両特性を兼ね備えるため、焼き入れ鋼等の高速断続切削加工において、長期の使用にわたってすぐれた切削性能を発揮するものである。
これに対して、硬質被覆層を構成する（Ａｌ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｚｒ）Ｎ層の平均組成、あるいはＣｒ成分、Ｎｉ成分及びＺｒ成分の組成変調構造が本発明の規定を外れる比較例の被覆工具、参考例の被覆工具では、クラックの発生・伝播、あるいは、摩耗進行によって、比較的短時間で使用寿命に至ることが明らかである。

この発明の被覆工具は、焼き入れ鋼等の高速断続切削加工に供した場合に、すぐれた耐クラック性とともに長期の使用に亘ってすぐれた耐摩耗性を発揮するものであるから、切削加工装置のＦＡ化、並びに切削加工の省力化および省エネ化、さらに低コスト化に十分満足に対応できるものである。

Claims (2)

1. 炭化タングステン基超硬合金、炭窒化チタン基サーメットあるいは立方晶窒化硼素焼結体のいずれかからなる工具基体の表面に、硬質被覆層が設けられた表面被覆切削工具において、
   （ａ）前記硬質被覆層は、平均層厚０．５〜８．０μｍの立方晶構造のＡｌとＣｒとＳｉとＮｉとＺｒの複合窒化物層を少なくとも含み、
   （ｂ）前記複合窒化物層は、
   組成式：（Ａｌ_{１−ａ−ｂ−ｃ−ｄ}Ｃｒ_ａＳｉ_ｂＮｉ_ｃＺｒ_ｄ）Ｎで表した場合、
   ０．１５≦ａ≦０．４０、０．０５≦ｂ≦０．２０、０．００２≦ｃ≦０．０２、０≦ｄ≦０．０２（ただし、ａ、ｂ、ｃ、ｄはいずれも原子比）を満足する平均組成を有し、
   （ｃ）前記複合窒化物層は、層厚方向に沿ってＣｒ成分濃度が周期的に変化する組成変調構造とＮｉ成分濃度が周期的に変化する組成変調構造を有し、
   （ｄ）前記組成変調構造におけるＣｒ成分濃度の周期的な変化は、Ｃｒ成分の最高含有点とＣｒ成分の最低含有点が５ｎｍ〜１００ｎｍの間隔で繰り返され、
   （ｅ）前記Ｃｒ成分の最高含有点におけるＣｒ成分の濃度Ｃｒｍａｘは、
   ａ＜Ｃｒｍａｘ≦１．３０ａの範囲内であり、
   一方、前記Ｃｒ成分の最低含有点におけるＣｒ成分の濃度Ｃｒｍｉｎは、
   ０．５０ａ≦Ｃｒｍｉｎ＜ａの範囲内であり(ただし、ａは、前記（ｂ）の組成式におけるＣｒの平均組成ａを示す)、
   （ｆ）前記組成変調構造におけるＮｉ成分濃度の周期的な変化は、Ｎｉ成分の最高含有点とＮｉ成分の最低含有点が５ｎｍ〜１００ｎｍの間隔で繰り返され、
   （ｇ）層厚方向に沿った任意の測定点ｚにおけるＮｉの組成をｃ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとした時、ａ_ｚに対するｃ_ｚの比の値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）を、前記複合窒化物層におけるＣｒの平均組成ａに対するＮｉの平均組成ｃの比の値（ｃ／ａ）で除した値（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）が、層厚方向全体にわたって０．７≦（ｃ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｃ／ａ）≦１．３の範囲に存在することを特徴とする表面被覆切削工具。
2. 請求項１に記載の表面被覆切削工具において、前記複合窒化物層中のＺｒの含有割合ｄは、０．００２≦ｄ≦０．０２を満足し、
   （ａ）前記複合窒化物層は、層厚方向に沿ってＺｒ成分濃度が周期的に変化する組成変調構造を有し、
   （ｂ）前記組成変調構造におけるＺｒ成分濃度の周期的な変化は、Ｚｒ成分の最高含有点とＺｒ成分の最低含有点が５ｎｍ〜１００ｎｍの間隔で繰り返され、
   （ｃ）層厚方向に沿った任意の測定点ｚにおけるＺｒの組成をｄ_ｚ、Ｃｒの組成をａ_ｚとした時、ａ_ｚに対するｄ_ｚの比の値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）を、前記複合窒化物層におけるＣｒの平均組成ａに対するＺｒの平均組成ｄの比の値（ｄ／ａ）で除した値（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）が、層厚方向全体にわたって０．７≦（ｄ_ｚ／ａ_ｚ）／（ｄ／ａ）≦１．３の範囲に存在することを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。