[发明专利]硬质包覆层具备优异的韧性、耐崩刀性的表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种在伴有高热发生并且高负荷作用于切削刃的各种钢或铸铁的高速重切削加工中，硬质包覆层具备优异的韧性和耐崩刀性，由此经长期使用发挥优异的切削性能的表面包覆切削工具(以下称为包覆工具)。

背景技术

以往通常已知在由碳化钨(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)的表面形成由下述(a)及(b)构成的硬质包覆层而成的包覆工具：

(a)下部层，其为包括均被化学蒸镀形成的Ti的碳化物(以下用TiC表示)层、氮化物(以下同样用TiN表示)层、碳氮化物(以下用TiCN表示)层、碳氧化物(以下用TiCO表示)层及碳氮氧化物(以下用TiCNO表示)层中的2层以上的Ti化合物层；及

(b)上部层，其为化学蒸镀形成的氧化铝(以下用Al₂O₃表示)层，

并且已知该包覆工具使用于各种钢或铸铁等的切削加工。

但是，上述包覆工具的切削性能尤其因下部层的组织结构而受较大影响，因此关于下部层的晶粒组织结构，一直进行了各种提案。

例如，引用文献1中进行了如下提案：在作为下部层形成TiN层、作为其上的第2层形成TiCN层、并且在其上形成TiC层、TiN层、TiCN层等的包覆工具中，当由柱状晶粒构成上述第2层的TiCN层，当第2层膜厚为4.0μm以下时，该TiCN层的平均结晶粒径为0.1～1μm范围，当第2层的膜厚超过4.0μm且20μm以下时，设在0.5～3.0μm范围，并将第2层的硬度设为1600～2400kg/mm²，由此使硬质包覆层与母材的粘附性牢固，提高硬质包覆层的韧性、耐剥离性、耐磨性。

另外，引用文献2中进行了如下提案：在与基体靠近的第1层包括TiN、第2层包括TiCN的下部层中，使第2层的膜厚相对于总膜厚为60％以上，并且其颗粒的水平方向的平均粒径为0.3～1.2μm，将垂直方向的平均粒径设为水平方向的平均粒径的2.5倍以上，由此提高包覆工具的耐剥离性、耐崩刀性、耐磨性。

另外，引用文献3中进行了如下提案：作为下部层的Ti化合物层至少形成柱状晶的TiCN层，将从该TiCN层的上端距离该TiCN层的厚度的1/5的位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d1与从该TiCN层的下端距离该TiCN层的厚度的2/5的位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d2之比设为1≤d1/d2≤1.3，并且设成d1＝0.2～1.5μm，由此谋求耐磨性、耐缺损性双方优异，且改善包括断续切削在内的长时间的切削加工中的耐缺损性和耐磨性。

此外，引用文献4中进行了如下提案：一种包覆工具，其作为硬质包覆层至少具有TiCN层和Al₂O₃层，其中，该TiCN层包括下部TiCN层和上部TiCN层，下部TiCN层的膜厚t1为1μm≤t1≤10μm，上部TiCN层的膜厚t2为0.5μm≤t2≤5μm，并且，满足1＜t1/t2≤5的关系，此外，上部TiCN层的TiCN颗粒的平均晶宽w2为0.2～1.5μm，下部TiCN层的TiCN颗粒的平均晶宽w1设为w2的0.7倍以下，由此提高硬质包覆层的粘附性，防止层间剥离，谋求改善断续切削加工等中的耐缺损性、耐磨性。

专利文献1：日本专利公开平7-285001号公报

专利文献2：日本专利公开平10-15711号公报

专利文献3：日本专利公开平10-109206号公报

专利文献4：日本专利公开2005-186221号公报

目前为如下现状：近年来对切削加工中的节省劳力化及节能化的要求强烈，随此，包覆工具逐渐在更加苛刻的条件下使用，例如在所述专利文献1～3所示的包覆工具中，在使用于伴有高热发生且高负荷作用于切削刃的高速重切削加工时，由于下部层的韧性不充分，所以因切削加工时的高负荷而容易在切削刃上产生崩刀，其结果，在较短的时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明人等从如上所述的观点出发，对即使使用于伴有高热发生并且高负荷作用于切削刃的高速重切削加工时，硬质包覆层也具备优异的韧性、耐崩刀性，并且经长期使用发挥优异的耐磨性的包覆工具进行了深入研究的结果，获得了以下见解。