[发明专利]表面被覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面被覆切削工具，包括基材和形成于该基材上的覆盖层。

背景技术

用于对钢、铸铁等进行切削加工的表面被覆切削工具通常包括由碳化钨基硬质合金制成的基材和覆盖该基材表面的覆盖层。覆盖层为由两层或者更多层（例如，Ti化合物层和氧化铝层）叠加而成的层叠体。此处，形成覆盖层的氧化铝层具有抗氧化性和耐热稳定性优异、并且硬度高这些优点。同时，氧化铝层的缺点在于，与Ti化合物层相比，其硬度相对较低并且易碎。由于存在这一缺点，例如，当切削工具在苛刻条件（例如，高速切削，或者高速且高进给率切削）下对钢或者铸铁进行切削时，切削刃可能发生碎裂，或者切削刃的磨损可能增加。

为了尝试克服氧化铝层的这一缺点，  （例如）日本专利公开No.11-138308（专利文献1）提供了分别形成于氧化铝层的上部和下部的不同的晶体结构。具体而言，氧化铝层的下部是由纵向多样化的晶体结构构成，而氧化铝层的上部是由纵向单一的晶体结构构成。

另外，根据日本专利公开No.2002-120105（专利文献2），当将要形成氧化铝时，引入添加有H₂S气体和SO₂气体的气体，并且另外引入大量的CO₂，以形成氧化铝层。因此，所形成的氧化铝层具有主要由α晶体构成的晶体结构，并且满足以下关系。即，作为主峰的（030）面的X射线衍射峰强度I（030）与（104）面的X射线衍射峰强度I（104）的比值满足I（030）/I（104）＞1，并且作为主峰的（030）面的X射线衍射峰强度I（030）与（012）面的X射线衍射峰强度I（012）的比值满足I（012）/I（030）＞1。

此处，沿（030）面取向的α-氧化铝的结晶密度高于沿（104）面取向的α-氧化铝的结晶密度。因此，如上所述，可增加（104）面的X射线衍射峰强度，从而形成由高密度晶体构成的α-氧化铝晶体。

日本专利公开No.07-216549（专利文献3）公开了一种具有单相α-结构的氧化铝层，所述单相α-结构沿X射线衍射的（110）方向织构而成，使得织构系数TC（hkl）的值大于1.5。该氧化铝层对底层的基材具有良好的粘附性，因此具有耐磨性优异的优点。

欧洲专利公开No.1655387A1（专利文献4）公开了一种氧化铝层，其（110）面的织构系数TC（110）大于2，并且除（110）面外的其它晶面的织构系数小于1.5。另外，根据专利文献4，氧化铝层的下层的氧化铝接触层也包含Al，从而使氧化铝接触层和氧化铝层之间的粘结强度增加。

日本专利公开No.09-507528（专利文献5）公开了厚度为2.5μm至25μm、并且晶粒尺寸为0.5μm至4μm的氧化铝层。该氧化铝层的织构系数TC大于2.5，并且在（104）方向具有单相α-结构。具有这种晶体结构的氧化铝层表现出耐磨性和韧性优异的性质。

日本专利公开No.10-156606（专利文献6）公开了一种表面被覆切削工具，其包括表面被覆有内层的基材，该内层还被氧化铝层覆盖。根据专利文献6，除了作为主要成分的非氧化性气体成分之外，还进一步引入了氧化性气体以形成内层。因此，氧化铝层的（110）面表现出最大X射线衍射峰强度，并且氧化铝层和内层的晶格条纹在它们之间的界面上是连续的。

作为改进氧化铝层的强度的方法，除了上面的专利文献1至6所述方法之外，还有对氧化铝层厚度和表面粗糙度、以及构成氧化铝层的颗粒的平均粒径进行调节的技术。例如，根据日本专利公开No.62-228305（专利文献7），氧化铝层的厚度为0.5μm至5μm，并且表面粗糙度不大于1μm，从而提高了氧化铝层的强度和粘附性。

另外，专利文献WO1995/019457（专利文献8）公开了厚度为2.5μm至25μm、并且构成晶粒的粒径为0.5μm至4μm的氧化铝层。该氧化铝层具有沿（104）面方向织构而成的单相α结构。日本专利公开No.2002-205205（专利文献9）也公开了一种氧化铝层，通过使用平均粒径为2μm以下的氧化铝颗粒将该氧化铝层的厚度调节至2.5μm以下。通过形成具有这样的厚度和粒径的氧化铝层，从而能够提高表面被覆切削工具的韧性。

引用列表

专利文献

专利文献1:日本专利公开No.11-138308

专利文献2:日本专利公开No.2002-120105

专利文献3:日本专利公开No.07-216549

专利文献4:欧洲专利公开No.1655387A1