[发明专利]硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性及耐磨损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)，其硬质包覆层例如在高韧性的球墨铸铁等难切削材料的高速切削加工中具备优异的耐崩刀性及耐磨损性，在长期使用中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)基硬质合金构成的基体(以下称为工具基体)的表面上形成由以下(a)及(b)构成的硬质包覆层而成的包覆工具，还已知包覆形成这种硬质包覆层的包覆工具显示出优异的耐磨损性。

(a)下部层为Ti化合物层，其由均进行化学蒸镀而形成的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2层以上构成，且具有3～20μm的总计平均层厚，

(b)上部层为化学蒸镀而形成的氧化铝(以下以Al₂O₃表示)层，其具有1～15μm的平均层厚。

并且，为了进一步提高在切削工具中要求的各种切削性能而进行了各种研究，提出有如下包覆工具，即例如为了提高包覆工具的抗变形阻力、强韧性及耐磨损性，如专利文献1所示，在工具基体表面包覆形成Ti化合物层和Al₂O₃层的包覆工具中，对于Al₂O₃层的取向系数TC，将TC(006)设为大于2，另外，将第2大的取向系数TC(104)设为2＞TC(104)＞0.5。

然而，该包覆工具中，被膜的耐磨损性虽较高，但存在耐崩刀性、耐缺损性较差的问题点。

并且，如专利文献2所示，在工具基体表面包覆形成Ti化合物层和Al₂O₃层的包覆工具中，还提出有对于Al₂O₃层的取向系数TC，将TC(104)及TC(110)设为大于1.2的包覆工具。

另外，如专利文献3所示，还已知有如下包覆工具。即在工具基体表面包覆形成TiCN层和Al₂O₃层的包覆工具中，TiCN层具有拉伸应力S1，并且，Al₂O₃层具有压缩应力S2，并且该拉伸应力S1与该压缩应力S2满足400MPa≤|S2-S1|≤3500MPa的关系，从而实现了兼顾韧性和耐磨损性。

专利文献1：日本专利公开2009-28894号公报

专利文献2：日本专利公开平11-140647号公报

专利文献3：日本专利公表2006-64724号公报

近年来，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以及低成本化的要求强烈，随此切削加工具有更加高速化的趋势。

上述以往的包覆工具的现状为通过调整上部层的Al₂O₃层的取向系数TC，或者规定上部层的Al₂O₃层与下部层的TiCN层之间的残余应力的关系，从而能够实现高速切削条件下的包覆工具的耐崩刀性、耐磨损性的提高，但难以同时改善耐崩刀性和耐磨损性这二者的特性，根据工件的种类、切削条件等，因产生崩刀、耐磨损性下降等而在较短的时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明人等从上述观点出发，为了同时改善包覆工具的硬质包覆层在高韧性的球磨铸铁等难切削材料的高速切削加工中的耐崩刀性以及耐磨损性，着眼于作为硬质包覆层的上部层的Al₂O₃层的取向性，并进行深入研究的结果，得到了如下见解。

首先，关于Al₂O₃层的取向性，通过例如将其控制成如(006)取向这种特定的取向，虽然能够确保耐磨损性，但因形成于层中的残余应力而耐崩刀性不够充分。

因此，为了去除残余应力并提高耐崩刀性，如专利文献3所记载，通过进行涂刷处理、喷射处理(喷砂处理、湿式喷砂处理)、喷丸加工处理等各种表面处理，试图去除由Al₂O₃层构成的上部层的残余应力的结果，若Al₂O₃层的(006)取向性较高，则无法获得充分的残余应力松弛效果，因此也不能说充分改善了耐崩刀性。