JP5235607B2

JP5235607B2 - 表面被覆工具

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Publication number: JP5235607B2
Application number: JP2008272618A
Authority: JP
Inventors: 真宏脇
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-10-23
Filing date: 2008-10-23
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2028-10-23
Also published as: JP2010099769A

Description

本発明は基体の表面に被覆層を成膜してなる表面被覆工具に関する。

現在、表面被覆工具は、ＷＣ基超硬合金、ＴｉＣＮ基サーメット等の硬質材料の表面に様々な被覆層を成膜して摺動性、耐摩耗性、耐欠損性を向上させる手法が使われており、中でも物理蒸着法にて成膜された被覆層は高硬度で耐摩耗性が高く、種々の用途に広く採用されている。

最近、かかる物理蒸着法において、チャンバ内に組成の異なる複数種類のターゲットを装着してそれぞれのターゲットから異なる組成の金属元素を蒸発させるとともに、試料を載置する試料台を回転させながら被覆層を成膜することによって、金属組成が極薄い層厚の周期で変化する多層構造の構成とした被覆層が提案されており、ターゲットの組成を調整すること等によって被覆層の硬度や潤滑性、放熱性、耐熱性等を高める試みがなされている（例えば特許文献１〜４参照）。

中でも特許文献３では、Ａ＋Ｂ＋Ａ＋・・・という多層構造からなる被膜において、Ａ＋Ｂを一組とした各層の厚みをランダムに変動させたことが開示されている。また、特許文献４では、ＭＸ／ＬＸ／ＭＸ／ＬＸ積層の多層状をなして、個々の層の厚みには繰り返し周期がなくて全体に亘って非周期的な被膜を具備する切削工具が開示されている。
特開２００４−７４３７８号公報特開２００５−１９９４２０号公報特開２００７−１９６３６５号公報特開２００８−５１２２６１号公報

しかしながら、極薄い被覆層を特許文献１〜４のような方法で変化させた繰返し多層の被覆層では、被覆層全体としての耐摩耗性や耐欠損性が必ずしも十分とは言えず、特に耐欠損性を改善する必要があった。

本発明は前記課題を解決するためのものであり、その目的は、耐摩耗性および耐欠損性が向上する被覆層を備えた表面被覆工具を提供することにある。

本発明の表面被覆工具は、基体と、この基体の表面を被覆する被覆層とからなる切削工具であって、前記被覆層が、Ｔｉ_１−ａＭ_ａ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．３５≦ａ≦０．５５、０≦ｘ≦１）からなる第１薄層と、Ｔｉ_１−ｂＭ_ｂ（Ｃ_１−ｙＮ_ｙ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４０≦ｂ≦０．６０、ただしｂ＞ａ、０≦ｙ≦１）からなる第２薄層とが交互に一定の周期で積層された下層と、
Ｔｉ_１−ｃＭ_ｃ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４０≦ｃ≦０．６０、０≦ｘ≦１）からなる第３薄層と、Ｔｉ_１−ｄＭ_ｄ（Ｃ_１−ｙＮ_ｙ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４５≦ｄ≦０．６５、ただしｄ＞ｃ、０≦ｙ≦１）からなる第４薄層とが交互に一定の周期で積層された上層（ただし、ａ≠ｃ、ｂ≠ｄの少なくとも一方を満たす。）と、を具備するとともに、前記第１薄層の平均層厚ｔ_１と前記第２薄層の平均層厚ｔ_２との比が１．２≦ｔ_２／ｔ_１≦２．５であるとともに、前記第３薄層の平均層厚ｔ_３と前記第４薄層の平均層厚ｔ_４との比が２．５≦ｔ_４／ｔ_３≦１８（ただし、（ｔ_２／ｔ_１）＜（ｔ_４／ｔ_３））の構成からなる。

ここで、前記構成において、前記下層の第１薄層と第２薄層との積層の周期Ｔ_Ａと、上層の第３薄層と第４薄層との積層の周期Ｔ_Ｂとが０．８≦Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａ≦１．２であることが望ましく、前記第１薄層の平均層厚ｔ_１が１０〜２０ｎｍ、前記第２薄層の平均層厚ｔ_２が１２〜４５ｎｍであるとともに、前記第３薄層の平均層厚ｔ_３が２〜１５ｎｍ、前記第４薄層の平均層厚ｔ_４が１０〜４０ｎｍであることが望ましい。

本発明の表面被覆工具によれば、第１薄層と第２薄層とが交互に一定の周期で積層された下層と、第３薄層と第４薄層とが交互に一定の周期で積層された上層とを具備するとともに、前記第１薄層の平均層厚ｔ_１と前記第２薄層の平均層厚ｔ_２との比が１．２≦ｔ_２／ｔ_１≦２．５であるとともに、前記第３薄層の平均層厚ｔ_３と前記第４薄層の平均層厚ｔ_４との比が２．５≦ｔ_４／ｔ_３≦１８（ただし、（ｔ_２／ｔ_１）＜（ｔ_４／ｔ_３））であることによって、被覆層の剥離が防止できるとともに耐欠損性が高く、また被覆層の表面における耐酸化性が高くて耐摩耗性が高いものである。

ここで、前記構成において、前記下層の第１薄層と第２薄層との積層の周期Ｔ_Ａと、上層の第３薄層と第４薄層との積層の周期Ｔ_Ｂとが０．８≦Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａ≦１．２の構成とすることが、耐摩耗性と耐欠損性のバランスのよい被覆層となる点で望ましい。

また、前記構成において、前記第１薄層の平均層厚ｔ_１が１０〜２０ｎｍ、前記第２薄層の平均層厚ｔ_２が１２〜４５ｎｍであるとともに、前記第３薄層の平均層厚ｔ_３が２〜１５ｎｍ、前記第４薄層の平均層厚ｔ_４が１０〜４０ｎｍであることが、被覆層の硬度を高くして耐摩耗性を向上できる点で望ましい。

本発明の表面被覆工具の一例について、好適な実施態様例である表面被覆切削工具の（ａ）概略斜視図、（ｂ）概略断面図である図１、および被覆層の要部についての走査型電子顕微鏡写真である図２を用いて説明する。

図１によれば、本発明の表面被覆工具（以下、単に工具と略す。）１は、主面にすくい面３を、側面に逃げ面４を、すくい面３と逃げ面４との交差稜線に切刃５を有し、基体２の表面に被覆層６を成膜した構成となっている。

被覆層６は、図１（ｂ）および図２に示すように、Ｔｉ_１−ａＭ_ａ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．３５≦ａ≦０．５５、０≦ｘ≦１）からなる第１薄層７と、
Ｔｉ_１−ｂＭ_ｂ（Ｃ_１−ｙＮ_ｙ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４０≦ｂ≦０．６０、ただしｂ＞ａ、０≦ｙ≦１）からなる第２薄層８とが交互に一定の周期で積層された下層９と、
Ｔｉ_１−ｃＭ_ｃ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４０≦ｃ≦０．６０、０≦ｘ≦１）からなる第３薄層１１と、
Ｔｉ_１−ｄＭ_ｄ（Ｃ_１−ｙＮ_ｙ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４５≦ｄ≦０．６５、ただしｄ＞ｃ、０≦ｙ≦１）からなる第４薄層１２とが交互に一定の周期で積層された上層１３（ただし、ａ≠ｃ、ｂ≠ｄの少なくとも一方を満たす。）と、
からなる。なお、第１薄層７（暗色部）、第２薄層８（明色部）、第３薄層１１（暗色部）、第４薄層１２（明色部）は、個々の平均層厚が１〜２００ｎｍである。

そして、第１薄層７一層の平均層厚ｔ_１と第２薄層８一層の平均層厚ｔ_２との比が１．２≦ｔ_２／ｔ_１≦２．５であるとともに、第３薄層１１一層の平均層厚ｔ_３と第４薄層１２一層の平均層厚ｔ_４との比が２．５≦ｔ_４／ｔ_３≦１８（ただし、（ｔ_２／ｔ_１）＜（ｔ_４／ｔ_３））の構成とすることによって、被覆層６が剥離することなく耐欠損性も高く、また被覆層６の表面における耐酸化性が高くて耐摩耗性が高いものである。

すなわち、ｔ_２／ｔ_１が１．２より小さいと、下層９の密着性が低下して被覆層６が剥離しやすくなる。逆に、ｔ_２／ｔ_１が２．５より大きいと、被覆層６に残存する歪みが大きくなってチッピングが発生するおそれがある。また、ｔ_４／ｔ_３が（ｔ_２／ｔ_１）より小さいかまたは２．５より小さいと、上層１３の耐欠損性が低下して被覆層６がチッピングしやすくなってしまう。逆に、ｔ_４／ｔ_３が１８より大きいと、被覆層６の耐酸化性が低下して摩耗が進行しやすくなる。

なお、被覆層６の全体平均層厚が０．８〜１０μｍにて構成されている。この層厚であれば、工具１の耐摩耗性が高く、かつ被覆層６の内部応力が高くなり過ぎず被覆層６の耐欠損性が低下することもない。被覆層６の望ましい全体平均層厚は１〜６μｍである。また、第１薄層７と第２薄層８の個々の平均層厚が１ｎｍ以上であると積層構造の効果が顕著に表れ、かつ２００ｎｍ以下であれば硬度向上効果が期待できる。

ここで、下層９の第１薄層７と第２薄層８との積層の周期Ｔ_Ａと、上層１３の第３薄層１１と第４薄層との積層の周期Ｔ_Ｂとが０．８≦Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａ≦１．２であることが、被覆層６の耐摩耗性と耐欠損性のバランスが良い点で望ましい。

また、第１薄層７の平均層厚ｔ_１が１０〜２０ｎｍ、第２薄層８の平均層厚ｔ_２が１２〜４５ｎｍであるとともに、第３薄層１１の平均層厚ｔ_３が２〜１５ｎｍ、第４薄層１２の平均層厚ｔ_４が１０〜４０ｎｍであることが、被覆層６の硬度を高めて被覆層６の耐摩耗性を向上できる点で望ましい。

なお、各層の望ましい層厚は、第１薄層７の平均層厚ｔ_１が１３〜１６ｎｍ、第２薄層８の平均層厚ｔ_２が１５〜３０ｎｍ、かつ１．６≦ｔ_２／ｔ_１≦２．２であるとともに、第３薄層１１の平均層厚ｔ_３が５〜１２ｎｍ、第４薄層１２の平均層厚ｔ_４が２０〜３５ｎｍ、かつ４≦ｔ_４／ｔ_３≦１４である。

また、被覆層６は第１薄層７と第２薄層８との積層面に対して垂直な方向においては該垂直な方向に長く伸びる柱状結晶（図示せず。）が形成されているとともに、隣接して存在する２つの柱状結晶同士の界面において第１薄層７と第２薄層８の積層面が途切れることなく連続していることが望ましい。これによって、クラックの進展を抑制する効果が高く被覆層６の耐チッピング性を高めることができる。

ここで、本発明においては、基体２の表面と平行な方向の結晶幅に対して基体表面と垂直な方向の結晶長さが１．５倍以上長い結晶で特定される結晶を柱状結晶と定義する。そして、被覆層６が柱状結晶にて構成されることによって、工具１の靭性をさらに高めることができる。

また、柱状結晶の平均結晶幅（第１薄層７と第２薄層８との積層面方向についての粒径）が０．０５μｍ以上であると被覆層６の耐酸化性が低下することなく、一方、柱状結晶の平均結晶幅が０．３μｍ以下であると被覆層６の硬度および耐欠損性が高いものとなる。被覆層６の平均結晶幅の望ましい範囲は、０．１〜０．２μｍである。なお、本発明において、被覆層６の平均結晶幅を測定するには、被覆層６の断面写真において、被覆層６の中間の厚さにあたる部分に線Ａ（図示せず。）を引いて測定する。具体的には、被覆層６中の柱状結晶の平均結晶幅は線Ａの１００ｎｍ以上の長さＬ（図示せず。）を特定し、この長さＬの線Ａを横切る粒界の数を数えて、長さＬ／粒界の数によって算出する。

さらに、被覆層６の組成において、金属元素Ｍとしては、特に硬度の高いＴｉおよびＡｌを含むことが望ましく、他にＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、ＣｒおよびＳｉの少なくとも１種を併せて含むことが望ましい。

また、基体２としては、炭化タングステンや炭窒化チタンを主成分とする硬質相とコバルト、ニッケル等の鉄族金属を主成分とする結合相とからなる超硬合金やサーメットの硬質合金、窒化ケイ素や酸化アルミニウムを主成分とするセラミックス、多結晶ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素からなる硬質相とセラミックスや鉄族金属等の結合相とを超高圧下で焼成する超高圧焼結体等の硬質材料が好適に使用される。
（製造方法）
次に、本発明の表面被覆工具の製造方法について説明する。

まず、工具形状の基体２を従来公知の方法を用いて作製する。次に、基体２の表面に被覆層６を成膜する。被覆層６の成膜方法としてはイオンプレーティング法等の物理蒸着（ＰＶＤ）法が好適に適応可能である。詳細な成膜方法の一例について、アークイオンプレーティング成膜装置（以下、ＡＩＰ装置と略す。）２０の模式図である図３、および成膜中の試料の回転状態を示す模式図である図４を参照して説明する。

図３のＡＩＰ装置２０は、真空チャンバ２１の中にＮ_２やＡｒ等のガスをガス導入口２２から導入し、カソード電極２３とアノード電極２４とを配置して、両者間に高電圧を印加してプラズマを発生させ、このプラズマによってターゲット２５から所望の金属あるいはセラミックスを蒸発させるとともにイオン化させて高エネルギー状態とし、このイオン化した金属を試料（基体２）の表面に付着させて基体２の表面に被覆層６を被覆する構造となっている。また、図３によれば、基体２はタワー２７にセットされて試料支持台２６上に複数個ずつ載置され、この試料支持台２６が複数（図３では２セット、図４では６セットが図示されている。）配置されたテーブル２８に載置された構成となっている。さらに、図３によれば、基体２を加熱するためのヒータ２９と、ガスを系外に排出するためのガス排出口３０と、基体２にバイアス電圧を印加するためのバイアス電源３１が配置されている。

なお、ターゲット２５としては、例えば、金属チタン（Ｔｉ）、金属アルミニウム（Ａｌ）、金属Ｍ（ただし、ＭはＴｉを除く周期表第４、５、６族元素、希土類元素およびＳｉから選ばれる１種以上）をそれぞれ独立に含有する金属ターゲット、これらを複合化した合金ターゲット、これらの炭化物、窒化物、硼化物化合物粉末または焼結体からなる混合物ターゲットを用いることができる。

そして、ターゲット２５を用いて、アーク放電やグロー放電などにより金属源を蒸発させイオン化すると同時に、窒素源の窒素（Ｎ_２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ_４）／アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスと反応させることにより、基体２の表面に被覆層６が堆積する。

また、成膜に際しては、図３における基体２の各位置においてターゲット２５に対して最も近づく向きになる周期を試料の回転数としたとき、回転数が２〜６ｒｐｍの周期となるように基体２および試料支持台２６の回転数を調整することが望ましい。

ここで、本発明においては、基体２がターゲット２５に近づいて対向する向きに配置された場合には、ターゲット２５からの金属成分が直線的に飛来する形態となり、しかも、チャンバ内に導入するガスの濃度分布によってガス圧が低いことから金属のほうが非金属よりも多く堆積する形態で成膜される。一方、基体２が上記位置に対してターゲット２５から遠ざかりかつ対向しない向きとなった場合には、成膜される金属成分は回り込んで堆積する形態になるので金属成分の堆積量は減少する。しかも、試料台の中心から非金属成分のガスが導入されるので、基体２がターゲット２５から遠ざかるにつれてガスの濃度は高くなり、非金属のほうが金属よりも多く堆積する形態で成膜される。

また、基体２が載置された試料支持台２６は、図４に示すように、タワー２７が自転しながら、それぞれの試料支持台２６が自転し、さらに複数の試料支持台２６が公転するようにテーブル２８が回転しながら成膜される。本発明によれば、この回転のタイミングを不連続な動きとし、かつ基体２がターゲット２５に近づいて対向する向きに配置される時間と、基体２がターゲット２５から遠ざかって配置される時間とを調整することによって、第１薄層７と第２薄層８、および第３薄層１１と第４薄層１２の層厚を制御することが可能である。

そして、第３薄層１１と第４薄層１２とが交互に一定の周期で積層された上層１３の積層周期を、第１薄層７と第２薄層８とが交互に一定の周期で積層された下層９の積層周期よりも長い構成とするには、ターゲット２５の表面形状を変化させる。すなわち、下層９を成膜する際に用いるターゲット２５は、図５（ａ）に示すようにターゲット２５（ａ）の表面が凹状のものを用いる。そして、上層１３を成膜する際に用いるターゲット２５（ｂ）は、図５（ｂ）に示すようにターゲット２５の表面が平坦または凸状のものを用いる。なお、ターゲット２５（ａ）の表面が平坦で、ターゲット２５（ｂ）の表面が凸状のものを用いてもよい。これによって、各層の成膜速度を変化させて、同じ成膜条件パラメータでありながら各層の層厚を制御することができる。

さらに、下層９を成膜する際と上層１３を成膜する際のテーブル２８、タワー２７、試料支持台２６の回転速度を調整して、Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａを制御することができる。

なお、プラズマを発生するためにはアーク放電やグロー放電などを用い、導入ガスは窒素源の窒素（Ｎ_２）ガスや炭素源のメタン（ＣＨ_４）／アセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスを用いることができる。さらに、成膜時のバイアス電圧は、被覆層の結晶構造を考慮して高硬度な被覆層６を作製できるとともに基体２との密着性を高めるために、成膜初期が５０〜２００Ｖに設定することが望ましい。

平均粒径０．８μｍの炭化タングステン（ＷＣ）粉末を主成分として、平均粒径１．２μｍの金属コバルト（Ｃｏ）粉末を１０質量％、平均粒径１．０μｍの炭化バナジウム（ＶＣ）粉末を０．１質量％、平均粒径１．０μｍの炭化クロム（Ｃｒ_３Ｃ_２）粉末を０．３質量％の割合で添加し混合して、プレス成形によりエンドミル（型番：京セラ製６ＨＦＳＭ０６０−１７０−０６）形状に成形した後、脱バインダ処理を施し、０．０１Ｐａの真空中、１４５０℃で１時間焼成して超硬合金を作製した。また、各試料のすくい面表面をブラスト加工、ブラシ加工等によって研磨加工した。さらに、作製した超硬合金にブラシ加工にて刃先処理（ホーニング）を施した。

このようにして作製した基体に対してアークイオンプレーティング法により表１に示す種々の組成にて被覆層を成膜した。なお、窒素ガス導入孔は図３のように試料台の中心部となるように設定した。また、第１薄層と第２薄層の厚みを調整するために試料がターゲットを向く時間を制御できるように試料台の回転のうちの自転する回転は不連続な回転とした。また、ターゲットの形状において凹部の深さまたは凸部の高さは括弧書きで記載した。

得られた試料に対して、被覆層の表面を含む断面について透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）にて観察し、被覆層を構成する結晶の平均結晶幅を求めた。また、ＴＥＭにて観察する際に、各被覆層の任意３箇所における組成をエネルギー分散分光分析（ＥＤＳ）によって測定し、これらの平均値を各被覆層の組成として算出した。

次に、得られたエンドミル（型番：京セラ製６ＨＦＳＭ０６０−１７０−０６）を用いて以下の切削条件にて切削試験を行った。結果は表３に示した。
切削方法：エンドミル加工
被削材：ＳＫＤ１１
切削速度：６９．７ｍ／分
送り：０．０４ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：深さ×横切り込み＝５ｍｍ×０．１５ｍｍ
切削状態：乾式
評価方法：９０分切削後の横逃げ面摩耗と先端摩耗、チッピングの有無を顕微鏡にて
測定した。

表１〜３に示す結果より、下層のみで上層のない構成からなる試料Ｎｏ．１０は早期に欠損した。また、下層のｔ_２／ｔ_１が１．２より小さい試料Ｎｏ．１１では被覆層の剥離によって摩耗の進行が早かった。逆に、下層のｔ_２／ｔ_１が２．５より大きい試料Ｎｏ．１３では、微小チッピングが発生した。

さらに、上層のｔ_４／ｔ_３が２．５より小さい試料Ｎｏ．１４では被覆層のチッピングによって摩耗の進行が早かった。逆に、上層のｔ_４／ｔ_３が１８を超える試料Ｎｏ．１２では被覆層の酸化が早いためか摩耗の進行が早かった。

これに対して、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．１〜９では、いずれも被覆層が耐欠損性および耐酸化性に優れて良好な切削性能を発揮した。

本発明の表面被覆工具の好適例である表面被覆切削工具の一例を示す（ａ）概略斜視図、（ｂ）概略断面図である。図１の表面被覆切削工具における被覆層の要部についての走査型電子顕微鏡写真である。本発明の表面被覆工具を製造する際の被覆層の成膜工程において、アークイオンプレーティング成膜装置の模式図である。本発明の表面被覆工具を製造する際の被覆層の成膜工程における成膜中の試料全体の回転状態を示す模式図である。本発明の表面被覆工具を製造する際のターゲットの表面形状を示し、（ａ）下層形成用のターゲット、（ｂ）上層形成用のターゲットを示す模式図である。

符号の説明

１表面被覆工具
２基体
３すくい面
４逃げ面
５切刃
６被覆層
７第１薄層
８第２薄層
９下層
１１第３薄層
１２第４薄層
１３上層
２０ＡＩＰ装置
２１真空チャンバ
２２ガス導入口
２３カソード電極
２４アノード電極
２５ターゲット
２５ａ下層形成用ターゲット
２５ｂ上層形成用ターゲット
２６試料支持台
２７タワー
２８テーブル
２９ヒータ
３０ガス排出口
３１バイアス電源

Claims

基体と、該基体の表面を被覆する被覆層とからなる切削工具であって、前記被覆層が、Ｔｉ_１−ａＭ_ａ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．３５≦ａ≦０．５５、０≦ｘ≦１）からなる第１薄層と、
Ｔｉ_１−ｂＭ_ｂ（Ｃ_１−ｙＮ_ｙ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４０≦ｂ≦０．６０、ただしｂ＞ａ、０≦ｙ≦１）からなる第２薄層とが交互に一定の周期で積層された下層と、
Ｔｉ_１−ｃＭ_ｃ（Ｃ_１−ｘＮ_ｘ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４０≦ｃ≦０．６０、０≦ｘ≦１）からなる第３薄層と、
Ｔｉ_１−ｄＭ_ｄ（Ｃ_１−ｙＮ_ｙ）（ただし、ＭはＮｂ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｈｆ、Ａｌ、ＳｉおよびＹの群から選ばれる少なくとも１種、０．４５≦ｄ≦０．６５、ただしｄ＞ｃ、０≦ｙ≦１）からなる第４薄層とが交互に一定の周期で積層された上層（ただし、ａ≠ｃ、ｂ≠ｄの少なくとも一方を満たす。）と、
を具備するとともに、前記第１薄層の平均層厚ｔ_１と前記第２薄層の平均層厚ｔ_２との比が１．２≦ｔ_２／ｔ_１≦２．５であるとともに、前記第３薄層の平均層厚ｔ_３と前記第４薄層の平均層厚ｔ_４との比が２．５≦ｔ_４／ｔ_３≦１８（ただし、（ｔ_２／ｔ_１）＜（ｔ_４／ｔ_３））であることを特徴とする表面被覆工具。
前記下層の第１薄層と第２薄層との積層の周期Ｔ_Ａと、上層の第３薄層と第４薄層との積層の周期Ｔ_Ｂとが０．８≦Ｔ_Ｂ／Ｔ_Ａ≦１．２であることを特徴とする請求項１記載の表面被覆工具。
前記第１薄層の平均層厚ｔ_１が１０〜２０ｎｍ、前記第２薄層の平均層厚ｔ_２が１２〜４５ｎｍであるとともに、前記第３薄層の平均層厚ｔ_３が２〜１５ｎｍ、前記第４薄層の平均層厚ｔ_４が１０〜４０ｎｍであることを特徴とする請求項２記載の表面被覆工具。