[发明专利]表面被覆切削工具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括基材以及在该基材上形成的被覆膜的表面被覆切削工具和制造该表面被覆切削工具的方法。

背景技术

传统上，存在已知的包括基材和在基材上形成的被覆膜的表面被覆切削工具，在所述表面被覆切削工具中包括TiCN层作为所述被覆膜。

例如，日本专利特开No.2008-087150(专利文献1)提出了这样的尝试：通过将碳相对于碳与氮总数的原子比设定为0.70至0.90作为TiCN层的组成，从而改善耐磨性和耐崩裂性。

另外，日本专利特开No.2006-231433(专利文献2)提出了这样的尝试：通过相对于TiCN层的晶粒的晶面提供特定的倾斜角度分布，从而改善耐崩裂性。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2008-087150

专利文献2：日本专利特开No.2006-231433

发明内容

技术问题

如专利文献1中所公开，虽然通过提高碳相对于碳与氮总数的原子比作为TiCN层的组成可靠地改善了耐磨性，但是相反，被覆膜更可能从基材剥离，结果是，当工具用于断续切削等时，耐崩裂性不足。

另一方面，如专利文献2中所公开，虽然通过相对于TiCN层的晶粒的晶面提供特定的倾斜角度分布从而可靠地改善了耐崩裂性，但是被覆膜本身不能高度地硬化，结果是，当工具用于连续切削等时，耐磨性不足。特别指出的是，耐磨性因以下事实而变得不充分：在切削铸铁等过程中，工件附着到切削刃上。

鉴于上述情况进行本发明。本发明的一个目的是提供一种表现出显著改善的耐磨性和耐崩裂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被覆膜。该被覆膜包括至少一层TiCN层。该TiCN层具有柱状结晶区。该柱状结晶区的组成为TiC_xN_y(其中0.65≤x/(x+y)≤0.90)，(422)面的面间距为至并且TC(220)在取向指数TC(hkl)中显示出最大值。

在这种情况中，优选的是，该被覆膜包括至少一层氧化铝层，并且该氧化铝层由α型氧化铝形成并且平均厚度为2μm至15μm。

另外，本发明还涉及制造包括基材和在该基材上形成的被覆膜的表面被覆切削工具的方法，其中所述被覆膜包括至少一层TiCN层。该方法包括形成TiCN层的步骤。该步骤的特征是：每分钟将体积等于或大于化学气相沉积装置的反应室的体积10倍的原料气供应至所述化学气相沉积装置，并将反应温度设定为820℃至950℃，从而通过化学气相沉积法形成所述TiCN层。

本发明的有益效果

如上所述构造本发明的表面被覆切削工具，从而实现耐磨性和耐崩裂性得到显著改善的优异效果。

本发明的实施方式

下文将对本发明进行更详细地说明。

<表面被覆切削工具>

本发明的表面被覆切削工具具有包括基材和在该基材上形成的被覆膜的构造。优选的是，该被覆膜覆盖基材的整个表面。然而，即便基材的一部分没有被该被覆膜覆盖、或者被覆膜的构造在局部上是不同的，这种结构仍不脱离本发明的范围。

上述的本发明表面被覆切削工具可以适当地用作切削工具，如钻头、立铣刀、钻头用切削刃可替换型割嘴(cutting tip)、立铣刀用切削刃可替换型割嘴、铣削用切削刃可替换型割嘴、车削用切削刃可替换型割嘴、金属用锯、齿轮用切削工具、铰刀和丝锥。

<基材>

作为用于本发明表面被覆切削工具的基材，可以使用任何材料，只要该材料传统上已知是作为上述类型的基材即可。例如，该基材优选为硬质合金(例如，WC基硬质合金或者含有WC和Co的材料或含有WC和Ti、Ta、Nb等的碳氮化物的材料)、金属陶瓷(主要由TiC、TiN、TiCN等构成)、高速钢、陶瓷(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等)、立方氮化硼烧结体、钻石烧结体等中的任一种。

在这些多样的基材中，特别优选的是选择WC基硬质合金和金属陶瓷(特别是TiCN基金属陶瓷)。这是因为这些基材在硬度和强度(尤其在高温下)之间的平衡方面是优异的，并且具有作为针对上述用途的表面被覆切削工具的基材的优异特性。

<被覆膜>