[发明专利]硬质包覆层的耐缺损层、耐剥离性优异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)，在由WC基硬质合金构成的切削工具基体表面通过物理蒸镀形成至少包含TiAlN层的硬质包覆层而形成的表面包覆切削工具中，通过在工具基体表面和TiAlN层间形成异质外延界面，在容易产生熔敷崩刀的小径低速切削加工或对刀刃施加高负荷的高速重切削加工中，硬质包覆层表现出优异的耐缺损性、耐剥离性。

背景技术

通常，对包覆工具已知有在各种钢或铸铁等被切削材料的车削加工中装卸自如地安装于车刀前端部中使用的刀片、装卸自如地安装所述刀片而在表面加工或槽加工以及台肩加工等中使用的与整体式的立铣刀同样地进行切削加工的刀片式立铣刀、进行钻孔加工的钻头等。

例如，已知在专利文献1中，在由WC基硬质合金构成的切削工具基体表面通过化学蒸镀(CVD)法蒸镀形成作为硬质包覆层的TiCN层时，通过在WC晶粒与TiCN晶粒之间形成外延界面(例如WC的(0001)面与TiCN的(111)面平行且WC的[11-20]方位与TiCN的[-110]方位平行的界面)，可改善工具基体与硬质包覆层间的附着性。

此外，例如已知在专利文献2中，在由WC基硬质合金构成的切削工具基体表面通过作为物理蒸镀(PVD)法的一种的电弧离子镀(AIP)法蒸镀形成具有由TiN层、TiCN层构成的中间层的硬质包覆层的包覆工具(以下，称为现有包覆工具)中，通过形成WC的(0001)面与中间层的(1-11)面平行且WC的<11-20>方位与中间层的<110>方位平行的外延界面，可提高中间层(硬质包覆层)的耐缺损性、耐剥离性。

专利文献1：日本专利公开2000-234172号公报

专利文献2：日本专利3333081号说明书

近年来切削加工装置的FA化非常显著，除此之外，强烈要求切削加工的节省劳力化、节能化、低成本化以及效率化，而且正变得在更严格的条件下进行切削加工，寻求具备合乎这些切削条件的切削性能的包覆工具。

例如，在上述专利文献1所示的包覆工具中，尝试了通过化学蒸镀(CVD)法在工具基体和硬质包覆层间形成外延界面来改善硬质包覆层的附着性，但想用化学蒸镀(CVD)法形成外延界面时，由于实质上限于在WC晶粒的(0001)面上或(10-10)面上生成外延界面，所以在更高次的WC结晶面露出的普通工具基体表面上，还谈不上形成外延界面的面积比例很充分，而是广泛形成附着力弱的非外延界面，在重切削时，不牢固的界面成为膜剥离的起点，从而不仅得不到所期望的耐剥离性，而且在蒸镀时基体暴露于高温(约1000℃)，因而在基体组织中形成η相，不能引入残余应力，变得容易产生裂纹，因此即使实现了附着性的改善，也不能说可满足作为包覆工具的切削性能。

此外，在上述专利文献2所示的现有包覆工具中，通过物理蒸镀(PVD)法形成WC的(0001)面与TiN的(111)面平行且WC的[11-20]方位与TiN的[110]方位平行的的外延界面，在通常条件下的切削加工中，可提高硬质包覆层的耐缺损性、耐剥离性，但在更严格的切削加工条件下，例如在伴随着高热产生，对刀刃施加高负荷的钢或铸铁等的高速重切削加工中，硬质包覆层的耐缺损性、耐剥离性不充分，因而存在工具寿命短的问题点。此外，上述现有包覆工具的母材要求含有较多的(0001)面成长的板状晶WC粒子的特殊组成，因而实际上很难应用于由(0001)面没有成长的市场销售的硬质合金粉末制作的普通工具基体、或小径钻头等精细或具有复杂形状的工具基体上。

发明内容

因此，本发明人从如上所述的观点考虑，为了即使在容易产生熔敷崩刀的小径低速切削加工或者对刀刃施加高负荷的高速重切削加工或伴随着高热产生对刀刃施加高负荷的钢或铸铁等的高速重切削加工中使用的情况下，也提供耐缺损性、耐剥离性优异的硬质包覆工具，进行深入研究的结果，得出了如下见解。

上述专利文献1所示的包覆工具用化学蒸镀(CVD)法形成工具基体表面与硬质包覆层间的外延界面，此外，上述专利文献2所示的包覆工具通过作为物理蒸镀(PVD)法的一种的电弧离子镀(AIP)法蒸镀形成工具基体表面与硬质包覆层间的外延界面。

然而，本发明人发现，通过例如图1的简要说明图表示的作为物理蒸镀(PVD)装置的一种的利用压力梯度型Ar等离子体枪的离子镀装置形成与WC基硬质合金构成的工具基体(以下，称为WC硬质基体)表面邻接的作为硬质包覆层的TiAlN层，在WC硬质基体表面与硬质包覆层(TiAlN层)之间能够形成满足特定的外延关系的异质外延界面。