[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆切削工具（以下称为包覆工具），其中，硬质包覆层在合金钢等伴有高热发生并且冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工中发挥优异的耐崩刀性。

背景技术

以往，已知有如下包覆工具，即通常在由碳化钨（以下，以WC表示）基硬质合金、碳氮化钛（以下，以TiCN表示）基金属陶瓷或立方晶氮化硼（以下，以cBN表示）基超高压烧结体构成的基体（以下，将这些统称为基体）的表面，通过物理蒸镀法包覆形成有Ti-Al系复合氮化物层作为硬质包覆层，并且已知它们会发挥优异的耐磨性。

但是，上述以往的包覆形成有Ti-Al系复合氮化物层的包覆工具，虽然耐磨性相对优异，但是在高速断续切削条件下使用时易产生崩刀等异常损耗，因此对硬质包覆层的改善提出了各种方案。

例如，专利文献1中提出有在基体表面包覆有如下硬质包覆层的包覆工具，所述硬质包覆层为满足组成式（Ti_1-XAl_X）N（其中，X以原子比计为0.40～0.60）的复合氮化物层，并且由显示出如下2轴结晶取向性的Ti与Al的复合氮化物层构成，即对该层进行基于EBSD的结晶取向分析时，在从表面研磨面的法线方向0～15度范围内具有结晶取向＜100＞的晶粒的面积比例为50%以上，并且在以相对于与表面研磨面的法线正交的任意方位存在于0～45度范围内的最高峰值作为中心的15度范围内具有结晶取向＜100＞的晶粒的面积比例为50%以上，该包覆工具在重切削加工中发挥优异的耐缺损性。

另外，专利文献2中提出有如下包覆工具，通过在基体表面施加双极性脉冲偏压并以750～850℃的成膜温度进行蒸镀，具备由如下（Ti_1-XAl_X）N（X=0.4～0.6）层构成的硬质包覆层，即在测定{100}面的法线相对于表面研磨面的法线所成的倾斜角来制作的倾斜角度数分布曲线图中，在30～40度的倾斜角分区存在最高峰值，其度数总计为整体的60%以上，并且，在测定{112}面的法线相对于表面研磨面的法线所成的倾斜角来制作的构成原子共有晶格点分布曲线图中，在∑3存在最高峰值，其分布比例为整体的50%以上，该包覆工具在重切削加工中发挥优异的耐缺损性。

但是，上述专利文献1、2中示出的包覆工具通过物理蒸镀法成膜硬质包覆层，因此无法将Al的含有比例X设为0.6以上，期待进一步提高切削性能。

从这种观点，还提出有通过化学蒸镀法形成硬质包覆层来将Al的含有比例X提高到0.9左右的技术。

例如，专利文献3中记载有如下内容，在TiCl₄、AlCl₃、NH₃的混合反应气体中，在650～900℃的温度范围内进行化学蒸镀，由此能够成膜Al的含有比例X的值为0.65～0.95的（Ti_1-XAl_X）N层，但该文献中以通过在该（Ti_1-XAl_X）N层上进一步包覆Al₂O₃层来提高绝热效果为目的，因此并未对是否会由于使X的值提高至0.65～0.95的（Ti_1-XAl_X）N层的形成而对切削性能带来任何影响这一点进行揭示。

例如，专利文献4中记载有如下内容，在TiCl₄、AlCl₃、NH₃、N₂H₄的混合反应气体中，在700～900℃的温度下进行不利用等离子体的化学蒸镀，由此能够成膜由Al的含有比例X的值为0.75～0.93的立方晶（Ti_1-XAl_X）N层构成的硬质包覆层，但与专利文献3同样地未对作为包覆工具的适用可能性进行任何揭示。

另外，专利文献5中提出有如下包覆工具，即一种以提高膜的粘附性、膜硬度为目的，以氮化钛铝膜（例如，膜中的铝含量为0.3～60.0质量%，膜中氯含量为0.01～2质量%）构成包覆层的至少一层的氮化钛铝膜包覆工具，其中，通过将钛的卤化气体、铝的卤化气体及NH₃气体至少作为原料气体的热CVD法成膜该氮化钛铝膜，将该氮化钛铝膜设为立方晶结构，并且形成拉伸残余应力，而且使该氮化钛铝膜的X射线衍射强度在（111）面或（311）面中变成最大。

专利文献1：日本特开2008-100320号公报

专利文献2：日本特开2008-307615号公报