[发明专利]耐缺损性及耐磨性优异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），其例如在碳钢、合金工具钢等被切削材料的正面铣削加工中通过提高硬质包覆层的耐缺损性从而经长期使用仍发挥优异的耐磨性。

背景技术

以往，已知有例如如专利文献1所公开的表面包覆切削工具，其中，以具有硬质包覆层的熔滴为起点而晶体成长的化合物的晶粒突出于皮膜表面，将化合物的晶粒的长边方向长度设为h（μm），将硬质包覆层的层厚设为T（μm）时，通过设为6≤T≤30、0.1≤h/T≤1.2来使以熔滴作为起点的巨大的柱状晶体成长并降低压缩应力，从而不损害粘附性而实现厚膜化。

另外，已知有如专利文献2所公开的立铣刀等表面包覆切削工具，该立铣刀中，包覆层的表面突出有多个大颗粒，在与底刃及外周刃的刀片相连的前刀面，大颗粒相对于与基体及包覆层的界面的垂直线方向以平均5～20%的角度向远离刀片的方向突出，通过大颗粒倾斜突出能够分散切屑冲击，并抑制大颗粒脱落，提高耐崩刀性。

此外，已知有如专利文献3所公开的表面包覆切削工具，其中，在由含有WC基硬质合金的金属陶瓷、陶瓷及高速钢中任一种构成的硬质材料基体表面，以0.5～20μm的平均层厚形成由单层或多层构成的硬质包覆层，并通过由具有如下组织的金属微粒分散层构成来提高耐崩刀性，所述组织中，具有0.2～2μm的粒径的Ti、Zr、Hf及Al，以及由这些中的2种以上的合金中的至少1种构成的金属微粒在硬质包覆层的至少1层以5～30%的纵截面面积比例分散分布。

专利文献1：日本专利公开2008-75178号公报

专利文献2：日本专利公开2008-238336号公报

专利文献3：日本专利公开平6-170610号公报

近几年在切削加工中对省力化及节能化的要求强烈，随之逐渐在更加苛刻的条件下使用包覆工具，并且为了提高耐缺损性以如所述专利文献1～3中所示的方法逐渐提高包覆工具的性能，但就耐缺损性的改善而言还不够充分。

如所述专利文献3，通过在硬质包覆层内分散金属颗粒能够缓解膜内部的应力并提高耐缺损性。但是，从靶中产生的金属颗粒通常在附着到基体之前就凝固，因此金属颗粒以形状或相对于基体表面的角度随机的状态混入皮膜。形成为球状的颗粒或虽为细长颗粒但沿膜厚方向纵长的颗粒在切削时容易受阻并容易脱落，加上脱落时严重损伤膜表面，因此存在因表面粗糙度的增加而使耐缺损性下降的课题。因此出现如下现状：若单纯在硬质包覆层内分散金属颗粒，则例如当以同时要求耐磨性和耐缺损性的正面铣削等加工形态加工碳钢、合金工具钢等被切削材料时，硬质包覆层易产生缺损，其结果使用寿命在较短时间耗尽。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术性课题，即本发明的目的在于提供一种即使在以正面铣削等加工形态加工碳钢、合金工具钢等被切削材料时，仍发挥优异的耐磨性及耐缺损性的表面包覆切削工具。

因此，本发明人等从所述观点考虑，对用于同时要求耐磨性及耐缺损性的正面铣削加工等加工形态时，经长期使用仍发挥优异的耐磨性的包覆工具进行了深入研究，最终得出以下见解。

即，本发明人等发现，在以平均层厚0.5～8.0μm包覆形成Al、Ti及Si的复合碳氮化物层或复合氮化物层（以下以（Al、Ti、Si）（N、C）表示）来作为硬质包覆层的包覆工具中，所述（Al、Ti、Si）（N、C）层内含有构成元素的90原子%以上为金属元素的颗粒（以下简称为“金属颗粒”），该颗粒的平均截面长径为0.05～0.5μm且以3～18%的纵截面面积比例分散分布于硬质包覆层中，在该颗粒中，将构成元素含有50原子%以上的Al，且纵截面形状的纵横尺寸比为2.0以上且截面长径与基体表面所成的锐角为45°以下的颗粒的纵截面面积比例设为A%，将其余颗粒的纵截面面积比例设为B%时，0.3≤A/（A+B），以此使得（Al、Ti、Si）（N、C）层显示出优异的耐缺损性，其结果经长期使用仍发挥优异的耐磨性。