[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

本发明涉及一种表面包覆切削工具（以下称为包覆工具），在伴有高热产生且断续的冲击性负荷作用于切削刃的各种钢或铸铁的高速断续切削加工中，由于硬质包覆层具备优异的耐崩刀性，从而经长期使用而发挥优异的切削性能。

背景技术

以往，已知有通常在由碳化钨（以下，以WC表示）基硬质合金或碳氮化钛（以下，以TiCN表示）基金属陶瓷构成的工具基体（以下，将这些总称为工具基体）的表面上，形成由如下（a）下部层及（b）上部层构成的硬质包覆层的包覆工具，已知该包覆工具用于各种钢或铸铁等的切削加工中。

（a）下部层为Ti化合物层，其由均化学蒸镀而形成的Ti的碳化物（以下，以TiC表示）层、氮化物（以下，以TiN表示）层、碳氮化物（以下，以TiCN表示）层、碳氧化物（以下，以TiCO表示）层及碳氮氧化物（以下，以TiCNO表示）层中的1层或2层以上构成；及

（b）上部层为化学蒸镀而形成的氧化铝层，

但是，由于所述包覆工具在较大负荷施加于切削刃的切削条件下存在易产生崩刀或缺损等且工具寿命较短命的问题，因此为了消除这些问题，一直以来提出有几种方案。

例如，专利文献1中公开有如下包覆工具，其由TiCN的单层或2层以上的层叠构成硬质包覆层，并且由（a）从粒状结晶组织变成纵向生长结晶组织的结晶结构；（b）从粒状结晶组织变成纵向生长结晶组织，进而从该纵向生长结晶组织变成粒状结晶组织的结晶结构；及（c）从纵向生长结晶组织变成粒状结晶组织的结晶结构中的任一种或2种以上的结晶结构构成这些结构层中的1层或2层以上，从而具有优异的耐崩刀性。

并且，专利文献2中公开有在由硬质合金或金属陶瓷构成的基体表面形成有陶瓷皮膜的表面包覆切削工具，其构成为所述陶瓷皮膜由必须包含柱状晶的TiCN层的单层或多层构成，且从该TiCN层的上端起该TiCN层的厚度的1/5距离位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d1与从该TiCN层的下端起该TiCN层的厚度的2/5距离位置的TiCN柱状晶粒的水平方向的平均粒径d2之比为1≤d1/d2≤1.3，从而在耐磨性、耐缺损性两方面优异，且耐于包括断续切削在内的长时间的切削加工。

并且，专利文献3中公开有至少具有TiCN层与氧化铝层作为硬质包覆层的包覆工具，其中，该TiCN层由下部TiCN层与上部TiCN层构成，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，且满足1＜t1/t2≤5的关系，并且，上部TiCN层的TiCN粒子的平均结晶宽度w2为0.2～1.5μm，下部TiCN层的TiCN粒子的平均结晶宽度w1为w2的0.7倍以下，从而提高硬质包覆层的粘附性，防止层间剥离，并实现在断续切削加工等中的耐缺损性、耐磨性的改善。

专利文献1：日本专利公开平6-8009号公报

专利文献2：日本专利公开平10-109206号公报

专利文献3：日本专利公开2005-186221号公报

现状为如下：近年来，对切削加工的省力化及节能化的要求强烈，随此，包覆工具也逐渐在更加苛刻的条件下使用，例如，所述专利文献1至3中所示的包覆工具使用于伴随高热产生，并且断续的冲击性负荷更加强烈地作用于切削刃的高速断续切削加工时，也会导致下部层的导热率较高，热屏蔽效果不充分，并且，韧性也不充分，因此易由切削加工时的高负荷而产生切削刃的崩刀、缺损，其结果，在较短时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明人等从如上所述的观点出发，对于即使在使用于伴随高热产生，且断续的冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工时，硬质包覆层仍具备优异的韧性及热屏蔽效果，其结果在长期使用中发挥优异的耐崩刀性、耐缺损性的包覆工具进行深入研究的结果，得到了以下见解。

即，作为硬质包覆层形成有包含以往的至少1层TiCN层，且具有预定的合计平均层厚且由1层或2层以上组成的Ti化合物层构成的下部层的硬质包覆工具，其中，TiCN层在与基体垂直的方向上呈柱状而形成。因此，耐磨性及导热率得到提高。与其相反，TiCN层的各向异性变得越高，TiCN层的韧性及热屏蔽效果越下降，其结果，耐崩刀性、耐缺损性降低，无法在长期使用中发挥充分的耐磨性，并且，也不无法称之为能够满足工具寿命的硬质包覆层。

因此，本发明人等对于构成硬质包覆层的下部层的TiCN层进行深入研究，结果发现通过缓解TiCN层的各向异性并提高韧性及热屏蔽效果，能够提高硬质包覆层的耐崩刀性、耐缺损性的新见解。