[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），其硬质包覆层在伴有高热产生且断续性/冲击性负荷作用于切削刃的各种钢和铸铁的高速断续切削加工等中具备优异的耐崩刀性，从而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（以下用WC表示）基硬质合金、碳氮化钛（以下用TiCN表示）基金属陶瓷或立方晶氮化硼基超高压烧结体（以下用cBN表示）等构成的工具基体（以下将它们统称为工具基体）的表面，包覆由Ti和Al的复合氮化物（以下用(Ti,Al)N表示）层、碳氮化物（以下用(Ti,Al)CN表示）层中的一层或两层以上构成的Ti和Al的复合化合物层形成的硬质包覆层而成的包覆工具，并且已知该包覆工具使用于各种钢和铸铁等的切削加工中。

其中，所述包覆工具在对切削刃施加较大负荷的切削条件下容易产生崩刀和缺损等，存在工具寿命短的问题，因此为解决该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，即在工具基体的表面蒸镀形成有由(Al,Ti)N构成的硬质包覆层的包覆工具中，所述硬质包覆层以由粒状晶(Al,Ti)N构成的薄层A和由柱状晶(Al,Ti)N构成的薄层B的交替层叠结构的方式构成，薄层A及薄层B分别具有0.05～2μm的层厚，另外，所述粒状晶的结晶粒径为30nm以下，且所述柱状晶的结晶粒径为50～500nm。

并且，专利文献2、3中公开有如下包覆工具，即在工具基体的表面形成包含通过化学蒸镀法形成的多个层的硬质包覆层，主层由Ti_1-xAl_xN、Ti_1-xAl_xC和/或Ti_1-xAl_xCN形成，且0.65≤x≤0.9，TiCN层或Al₂O₃层配置于所述主层的上部或下部。

另外，专利文献4中公开有如下包覆工具，即作为硬质包覆层，使由Ti、Al及N构成的Ti_xAl_1-xN及由Ti_yAl_1-yN（0≤x＜0.5、0.5＜y≤1）构成的两种化合物（A、B）重复交替层叠，且将其重复的层叠周期λ设为0.5～20nm，将整体膜厚设为0.5～10μm的超薄膜层叠体包覆于工具基体的表面。

专利文献1：日本专利公开2011-224715号公报

专利文献2：日本专利公表2011-516722号公报

专利文献3：日本专利公表2011-513594号公报

专利文献4：日本专利公开平7-97679号公报

近年来对切削加工中的节省劳力化及节能化的要求强烈，随此包覆工具得以在更加苛刻的条件下使用，但是例如所述专利文献1至4所示的包覆工具中，现状为在伴有高热产生且进一步在断续性/冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工等中使用时，由于硬质包覆层的导热率较高，热屏蔽效果不充分，且韧性也不够充分，因此因切削加工时的高负荷而在切削刃易产生崩刀、缺损，其结果，在比较短的时间内达到使用寿命。

发明内容

本发明人等从如上述的观点出发，为了开发出即使在伴有高热产生且断续性/冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工等中使用时，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，对Ti和Al的复合碳氮化物层进行深入研究的结果，得到了如下见解。

即作为硬质包覆层形成由包含以往的至少一层的(Ti,Al)N层和/或(Ti,Al)CN层且由具有预定的合计平均层厚的一层或两层以上构成的Ti和Al的复合化合物层的层中，Ti和Al的复合化合物层在与基体垂直的方向上呈柱状形成。因此，耐磨损性及导热率提高。相反，Ti和Al的复合化合物层的各向异性越高，韧性及热屏蔽效果越是降低，其结果，耐崩刀性、耐缺损性下降，且无法在长期使用中发挥充分的耐磨损性，并且，不能说是能够满足工件寿命的硬质包覆层。

为此，本发明人等对构成硬质包覆层的(Ti,Al)CN层进行深入研究的结果，发现通过缓和(Ti,Al)CN层的各向异性提高韧性及热屏蔽效果，能够提高硬质包覆层的耐崩刀性、耐缺损性这种新的见解。