[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

本发明涉及一种即使在高速且断续性/冲击性负荷作用于切削刃的断续切削条件下进行各种钢或铸铁等的切削加工时，硬质包覆层显示优异的附着强度的同时显示优异的耐崩刀性，且经长时间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，已知有通常在由碳化钨（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（以下将这些总称为工具基体）的表面蒸镀形成由下述（a）及（b）构成的硬质包覆层而成的包覆工具：

（a）下部层为Ti化合物层，其由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1层或2层以上构成；及

（b）上部层为在化学蒸镀的状态下具有α型结晶结构的氧化铝层（以下用Al₂O₃层表示）或者具有α型结晶结构且包含微量的Zr的含有Zr的氧化铝层，（以下，用含有Zr的Al₂O₃层表示）。

但是，上述以往的包覆工具例如在各种钢或铸铁等的连续切削或断续切削中发挥优异的耐磨性，但在将其用于高速断续切削时，存在容易产生包覆层的崩刀，工具寿命变短等问题点。

因此，为了改善包覆层的耐崩刀性、耐剥离性、耐磨性等，提出有对硬质包覆层施加各种改良的包覆工具。

例如，如专利文献1所示，提出有通过调整由Al₂O₃层构成的上部层的层厚方向的晶体粒径的大小来改善耐剥离性和耐磨性的包覆工具，但该包覆工具，当调整构成上部层的Al₂O₃晶粒的大小时，需要降低蒸镀速度，因此存在包覆工具的生产率较差的缺陷。

并且，作为关于改善由含有Zr的Al₂O₃层构成的上部层的耐崩刀性的包覆工具，例如，如专利文献2所示，提出有如下包覆工具：在构成原子共有晶格点分布曲线图中，∑3处存在最高峰值，且由表示∑3的分布比例为60～80%的构成原子共有晶格点分布曲线图的含有Zr的Al₂O₃层构成上部层，但该包覆工具在耐崩刀性方面优异，但存在上部层-下部层间的层间粘附性不充分，且根据切削加工的条件容易产生剥离的问题点。

专利文献1：日本专利公开昭57-137460号公报

专利文献2：日本专利公开2006-289557号公报

近年来的切削装置的高性能化显著，一方面对切削加工的节省劳力化及节能化甚至低成本化的要求强烈，随此切削加工有更加高速化并且高负荷作用于切削刃的倾向，但现状为如下：在上述以往的包覆工具中，将其用于钢或铸铁等的通常条件下的连续切削或断续切削时不成问题，但尤其将其在伴有高热产生且断续性冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削条件下使用时，由于构成硬质包覆层的由Ti化合物层构成的下部层与由含有Zr的Al₂O₃层构成的上部层的粘附强度不充分，产生上部层与下部层间的剥离、崩刀等异常损伤，因此在较短的时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明人等从如上述的观点出发，为了改善由Ti化合物层构成的下部层与由含有Zr的Al₂O₃层构成的上部层的粘附性，由此防止产生剥离、崩刀等异常损伤，并且谋求工具寿命的长寿命化而进行深入研究的结果，发现能够得到如下包覆工具：

一种包覆形成有由Ti化合物层构成的下部层与由含有Zr的Al₂O₃层构成的上部层的包覆工具，其通过控制含有Zr的Al₂O₃层的层厚方向的粒径，并且控制含有Zr的Al₂O₃晶粒的取向性，能够提高上部层与下部层的粘附性，并且能够维持整个上部层的高温硬度和高温强度，因此即使用于断续性/冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削中时，也能够抑制产生上部层与下部层间的剥离、崩刀等异常损伤，并且经长期使用发挥优异的切削性能。

该发明是根据上述见解而完成的，其为具有如下特征的表面包覆切削工具：