[发明专利]硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆切削工具(以下称为包覆工具)，其即使在伴随高发热且对刀刃作用高负荷的高速重切削条件下，进行各种钢或铸铁等的被切削材料的切削加工时，硬质包覆层也不会产生崩刀，在长期使用中发挥优异的切削性能。

背景技术

以往，公知有如下包覆工具：由碳化钨(以下用WC表示)基硬质合金或碳氮化钛(以下用TiCN表示)基金属陶瓷构成的基体(以下将这些统称为工具基体)的表面上，蒸镀形成由Ti化合物层构成的下部层及由α型Al₂O₃层构成的上部层作为硬质包覆层的包覆工具中，

关于上部层，使用场致发射型扫描电子显微镜和电子背散射衍射图像装置，对存在于表面研磨面的测定范围内的晶粒逐个照射电子射线，测定由六方晶系晶格构成的晶粒的构成晶体面的各个法线与所述表面研磨面的法线相交的角度，由该测定结果计算相邻晶粒的相互的晶体方位关系，计算各个构成界面的构成原子在所述晶粒相互间共有1个构成原子的晶格点(构成原子共有晶格点)的分布，用∑N+1表示在所述构成原子共有晶格点间存在N个(其中，N为刚玉型密排六方晶系的晶体结构上2以上的偶数，但从在分布频率上将N的上限设为28时，不存在偶数4、8、14、24及26)不共有构成原子的晶格点的构成原子共有晶格点形态时，在表示各∑N+1占∑N+1整体的分布比例的构成原子共有晶格点分布图中，∑3处存在最高峰，且由表示所述∑3占∑N+1整体的分布比例为60～80％的构成原子共有晶格点分布图的α型Al₂O₃层构成上部层，并且公知有该包覆工具在高速断续切削加工中发挥优异的耐崩刀性。

并且，对于所述包覆工具，还公知有由少量含有Y(钇)的α型(Al、Y)₂O₃层(以下称为以往AlYO层)构成其上部层的包覆工具(以下称为以往包覆工具)，并且，公知该以往包覆工具中，在防止α型Al₂O₃的晶粒的脱落的同时，在连续切削加工中显示优异的切削耐久性。

专利文献1：日本专利公开2006-198735号公报

专利文献2：日本专利公开2004-1154号公报

近年来切削装置的高性能化显著，另一方面强烈要求切削加工的节省劳力化和节能化、以及更加低成本化，随此成为，切削加工更加高速化的趋势，但现状为如下：在上述以往包覆工具中，使用于连续切削时上部层显示优异的特性(晶粒的脱落防止、切削耐久性)，但将其使用于伴随高发热且对刀刃作用高负荷的更高速条件下的重切削加工时，构成硬质包覆层的上部层的所述α型Al₂O₃层、所述以往AlYO层，由于高温强度不充分，所以容易产生崩刀，以此为原因，在较短的时间内达到使用寿命。

于是，本发明者们出于上述观点，特别是在高速重切削加工中，硬质包覆层不会产生崩刀，而且在长期使用中可发挥优异的切削性能的上部层的结构进行了研究，结果得出如下见解。

(a)由上述以往包覆工具的以往AlYO层构成的上部层，例如在作为下部层的Ti化合物层的表面，作为反应气体，使用由AlCl₃气体、CO₂气体、YCl₃气体、剩余H₂构成的混合气体，通过以反应气氛温度为1000～1020℃进行化学蒸镀，由此形成以往AlYO层，并且，使用场致发射型扫描电子显微镜对该以往AlYO层进行组织观察时，具有由如下晶粒构成的组织结构：如图2的(a)所示，在垂直于层厚方向的面内观察时，所述晶粒为微细的多边形，并且如图2的(b)所示，在平行于层厚方向的面内观察时，在层表面存在角锥状的凹凸，所述晶粒在层厚方向上具有竖长状(以下称为“凹凸多边形竖长状”)。

(b)另一方面，在作为硬质包覆层的下部层的Ti化合物层上用通常的化学蒸镀装置，进行如下操作：

首先，作为第1阶段，在

(甲)反应气体组成(容量％)：

AlCl₃：1～5％、

CO₂：2～6％、

HCl：1～5％、

H₂S：0.25～0.75％、

H₂：剩余、

(乙)反应气氛温度：960～1010℃、

(丙)反应气氛压力：6～10kPa

的条件下进行第1阶段的蒸镀之后，