[发明专利]表面被覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及具有基材以及在该基材上所形成的覆膜的表面被覆切削工具。

背景技术

作为切削工具的最近趋势，由于以下原因，工具的切削刃温度有变得越来越高的趋势，这些原因包括：从地球环境保护的角度考虑需要不使用切削润滑剂的干式加工、工件的多样化、以及为了进一步提高加工效率而提高切削速度。因此，工具材料所要求的特性变得更严格。特别是，作为工具材料所要求的特性，不仅在基材上所形成的覆膜具有耐热性是当然的事情，而且与切削工具寿命相关的耐磨性的提高以及代替润滑剂的覆膜润滑性能也已经变得越来越重要。

为了提高覆膜的散热性、润滑性以及抗破碎性，已知的是，在由诸如WC基硬质合金、金属陶瓷或高速钢等硬质基材形成的切削工具的表面上形成AlN覆膜的技术。AlN具有高导热性，因而可提高覆膜的散热性且不会将热限制在AlN覆膜自身中。另外，AlN的特征在于润滑性高并且硬度低。该特征使得AlN具有防止工具异常磨损和提高抗破碎性的优点。

在使得切削工具同时具有高水平的润滑性和抗破碎性方面，具有这样的多种优点的AlN是必需材料，这样说并不言过。因此，一直以来AlN以多种方式被使用。例如，专利文献1披露了一种将六方晶体状态的AlN用于最外表面的技术。专利文献2披露了一种通过物理气相沉积法形成含有铝和选自氮、氧和碳组成的组中的一种或多种元素的化合物层的技术。类似地，专利文献3也披露了一种将AlN用于覆膜表面的技术。这样，通过在最外表面形成AlN覆膜，可以提高该表面的散热性、润滑性和抗破碎性。

然而，专利文献1至3中所披露的所有AlN覆膜均引起工具基材的热破裂，这是因为AlN具有高的热浸透率，由此这些覆膜迅速地将切削期间所生成的热(如果有底层的话则通过底层)转移到工具基材。这导致了工具寿命短的问题。另外，专利文献1至3中所披露的所有AlN覆膜均不具有充分的润滑效果，这是因为它们不具有充分的硬度，由此覆膜快速磨损。

另外，作为进一步提高润滑性的尝试，专利文献4披露了一种向AlN最外覆膜中加入氯以提高覆膜最外表面的润滑性的技术。另外，专利文献5披露了一种在覆膜的基材侧形成TiCN层和TiCNO层，同时在覆膜的最外侧形成耐热性高的Al₂O₃层和润滑性高的AlN层，由此提高覆膜表面的热绝缘性和润滑性的技术。

引用文献列表

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公开No.2005-271133

专利文献2：日本未审查专利申请公开No.2005-297143

专利文献3：日本未审查专利申请公开No.2006-026783

专利文献4：日本未审查专利申请公开No.2005-297142

专利文献5：日本未审查专利申请公开No.2003-039210

发明概述

本发明要解决的技术问题

然而，专利文献4和专利文献5中的技术均不能解决覆膜表面硬度低的问题，覆膜最外表面由于磨损而容易快速消失。

因此，一直以来采用的是通过在覆膜的表面侧形成AlN层来提高覆膜表面润滑性的技术。另外，虽然期望通过在覆膜最外表面侧形成AlN层以利用该AlN层的润滑作用来提高耐磨性，然而现状是，尚未提供能够充分发挥该效果的表面被覆切削工具。

鉴于上述现状进行本发明，本发明的目的是通过在基材上形成含有铝和氮并且热浸透率低且硬度高的第一覆膜层，来提供兼具优异的耐热性、优异的耐磨性和优异的润滑性的表面被覆切削工具。

解决问题的方案

本发明的表面被覆切削工具包括基材以及在该基材上形成的覆膜，所述覆膜的特征在于，该覆膜通过物理气相沉积法形成并且包含一层或多层，所述一层或多层中的至少一层为第一覆膜层；该第一覆膜层含有铝和氮，其热浸透率为2,000J·sec^-1·m^-1·K^-1至5,000J·sec^-1·m^-1·K^-1，厚度为0.2μm至5μm，并具有含有六方晶结构的晶体结构。

所述第一覆膜层优选为所述覆膜的最外层。

所述第一覆膜层的硬度优选为2,500mgf/μm²至3,800mgf/μm²。

所述第一覆膜层优选具有-1GPa至0GPa的残余应力，并优选通过溅射法形成。