[发明专利]硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及表面包覆切削工具（以下称为包覆工具），在伴有高热产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时，由于硬质包覆层具备优异的耐崩刀性，因此经长期使用发挥优异的切削性能。

背景技术

以往通常已知在碳化钨（以下用WC表示）基硬质合金或碳氮化钛（以下用TiCN表示）基金属陶瓷构成的工具基体（以下将这些统称为工具基体）的表面形成由下述下部层（a）和上部层（b）构成的硬质包覆层而成的包覆工具，并且已知该包覆工具使用于各种钢或铸铁等的切削加工中。

（a）下部层：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）层中的一层或二层以上的Ti化合物层，

（b）上部层：为被化学蒸镀形成的氧化铝（以下用Al₂O₃表示）层。

但是，上述包覆工具存在在较大的负荷施加于切削刃的切削条件下易产生崩刀、缺损等且工具寿命较短之类的问题，因此为了消除该问题，目前提出了几个提案。

例如，专利文献1中提出了如下提案：通过TiCN的单层或二层以上的层压构成硬质包覆层，并且这些构成层中的一层或二层以上通过下述（a）、（b）和（c）中的任意一种或两种以上的结晶结构构成，从而改善包覆工具的耐崩刀性。（a）为由粒状结晶组织转换为纵向生长结晶组织的结晶结构，（b）为由粒状结晶组织转换为纵向生长结晶组织、进而由该纵向生长结晶组织转换为粒状结晶组织的结晶结构，（c）为由纵向生长结晶组织转换为粒状结晶组织的结晶结构。

另外，专利文献2中提出了如下提案：硬质包覆层由含有柱状晶的TiCN层的单层或多层构成，具有距离该TiCN层的上端为该TiCN层厚度的1/5距离位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d1与距离该TiCN层的下端为该TiCN层厚度的2/5距离位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d2之比形成1≤d1/d2≤1.3的构成，从而提供经得起包括断续切削的长时间切削加工的包覆工具。

专利文献1：日本特开平6-8009号公报

专利文献2：日本特开平10-109206号公报

近年来的现状如下：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，即使是所述专利文献1、2所示的包覆工具，在使用于伴有高热产生并且高负荷进一步作用于切削刃的高速重切削加工时，由于下部层的耐机械冲击性、耐热冲击性不充分，所以也会因切削加工时的高负荷而容易在切削刃上产生崩刀、缺损，其结果在较短时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明人等从上述观点出发，对即使在使用于伴有高热产生并且高负荷作用于切削刃的高速重切削加工时，也由于硬质包覆层具备优异的韧性、耐崩刀性而经长期使用发挥优异的耐磨损性的包覆工具进行了深入研究，结果获得了以下见解。

即，作为硬质包覆层，在所述以往的形成包括Ti的碳氮化物层的下部层的硬质包覆层中，Ti的碳氮化物层在与基体垂直方向上以柱状来形成。因此，硬度和耐磨损性提高，但是相反Ti的碳氮化物层的各向异性越高则Ti的碳氮化物层的韧性越降低，结果无法发挥充分的耐崩刀性、耐磨损性，另外工具寿命也不能说是令人满意的。

因此，本发明人对构成硬质包覆层的下部层的Ti化合物层中的特别是Ti的碳氮化物层进行了深入研究，结果发现了如下新的见解：通过缓和Ti的碳氮化物层的各向异性提高韧性，可以提高硬质包覆层的耐崩刀性、耐缺损性。

具体地说，构成下部层的至少一层的Ti的碳氮化物层具有柱状纵向生长TiCN结晶组织，在该组织内分散分布有微粒TiCN，因此能缓和Ti的碳氮化物层的各向异性，能够提高韧性。

而且，上述构成的Ti的碳氮化物层例如可以通过以下的化学蒸镀法成膜。