[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种长期显示出优异的耐磨性的表面包覆切削工具（以下称作包覆工具）。该包覆工具中，即使在高速且高切削深度或高进给速度等的高负荷作用于切削刃的重切削条件下，并且在高速且断续的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，硬质包覆层也发挥优异的耐剥离性和耐崩刀性。

本申请根据2011年8月31日在日本申请的专利申请2011-189003号、以及2012年8月28日在日本申请的专利申请2012-187859号主张优先权，将其内容援用于此。

背景技术

以往，已知有一种通常在由碳化钨（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（以下将这些统称为工具基体）的表面蒸镀形成由以下（a）及（b）构成的硬质包覆层的包覆工具：

（a）下部层为由Ti的碳化物（以下用TiC表示）层、氮化物（以下用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）层以及碳氮氧化物（以下用TiCNO表示）层中的一层或两层以上构成的Ti化合物层；

（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）。

但是，上述以往的包覆工具虽然在例如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，但将其使用于高速重切削、高速断续切削时，存在容易发生包覆层的剥离或崩刀，工具寿命变短的问题。

因此，为了抑制包覆层的剥离、崩刀，提出了对下部层、上部层加以改善的各种包覆工具。

例如，作为改善下部层的相关技术，已知有专利文献1及专利文献2。专利文献1中记载的包覆工具的下部层中，通过减小下部层的TiCN层的粒子宽度且将硬质包覆层的表面设为适当的表面粗糙度来实现耐冲击性、耐缺损性、耐磨性的提高。并且，专利文献2中记载的包覆工具的下部层中，形成膜厚至少为2至18μm的TiCNO层来作为Ti化合物层。该TiCNO层中，X射线衍射峰最强的面为（422）面或（311）面。并且，该TiCNO层中的氧量为0.05至3.02质量%。专利文献2中记载的包覆工具中，在上述结构的基础上，通过减小TiCN晶粒宽度来防止硬质包覆层表面的晶粒粗大化以及局部突起的形成，进而谋求提高TiCNO本身的强度以及下部层与上部层的粘附性。

并且，作为改善上部层的相关技术，已知有例如专利文献3及专利文献4。该专利文献3中记载的包覆工具中，通过将构成上部层的Al₂O₃层用X射线衍射时的（030）面的峰值强度I（030）大于（104）面的峰值强度I（104）的Al₂O₃层构成，从而实现耐磨性、耐缺损性的提高。专利文献4中记载的包覆工具中，将构成上部层的Al₂O₃层设为分别由下位层和上位层构成的两层结构。另外，使用场发射型扫描电子显微镜来测定（0001）面的法线所成的倾斜角，对于上位层在0至45度、对于下位层在45至90度的范围内制作倾斜角度数分布图表时，所述上位层在0至15度范围内的倾斜角划分区域存在最高峰值，该倾斜角划分区域内的总计度数占50%以上的比例，另一方面，所述下位层在75至90度范围内的倾斜角划分区域存在最高峰值，该倾斜角划分区域内的总计度数占50%以上的比例，通过设为这种两层结构来改善耐崩刀性。

专利文献1：日本专利公开2007-260851号公报

专利文献2：日本专利第3808648号说明书

专利文献3：日本专利第3291775号说明书

专利文献4：日本专利公开2007-152491号公报

近几年切削装置的高性能化日益显著，另一方面，对切削加工的节省劳力化及节能化甚至低成本化的要求非常强烈。随之，切削加工存在更加高速化并且在高切削深度或高进给速度等的重切削、断续切削等中高负荷作用于切削刃的倾向。将上述的以往包覆工具使用于钢或铸铁等的通常条件下的连续切削或断续切削时没有问题。但是，在高速重切削、高速断续切削条件下使用上述以往包覆工具时，构成硬质包覆层的由Ti化合物层构成的下部层与由Al₂O₃层构成的上部层的粘附强度不充分。因此，产生上部层与下部层间的剥离、崩刀等异常损伤，在较短时间内达到使用寿命。

发明内容