[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

本发明提供一种在伴有高热发生的高速切削条件下切削碳钢、合金钢、高硬度钢等的情况下也发挥优异的耐磨性的包覆工具。一种表面包覆切削工具，在由WC基硬质合金、TiCN基金属陶瓷构成的工具基体的表面蒸镀形成总层厚0.5～10μm的硬质包覆层而成，其中，硬质包覆层由A层与B层的交替层叠结构构成，A层以组成式：(Al_aTi_1‑a)N表示的情况下，满足0.50≤a＜0.75，其中，a为原子比，B层以组成式：(Al_bTi_1‑b)N表示的情况下，满足0.75≤b≤0.95，其中，b为原子比，将A层的每一层的层厚设为x(nm)，将B层的每一层的层厚设为y(nm)时，满足5y≥x≥3y且250(nm)≥x+y≥100(nm)。

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)，更详细而言，涉及一种例如在碳钢、合金钢、高硬度钢等的伴有高热发生的高速切削加工中，硬质包覆层发挥优异耐磨性的包覆工具。

背景技术

通常，包覆工具中，有各种钢或高硬度钢等工件材料的车削加工或平面铣削加工中装卸自如地安装于车刀的前端部而使用的刀片、用于工件材料的钻孔切削加工等的钻头或小型钻头、还有用于工件材料的端面切削或槽加工、台阶加工等的实心型立铣刀等，并且已知有装卸自如地安装刀片而进行与实心型立铣刀相同的切削加工的刀片式立铣刀工具等。

而且，从耐磨性优异的观点考虑，一直以来已知有，通过作为物理蒸镀的一种的电弧离子镀法，在由碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷等构成的工具基体的表面，作为硬质包覆层而包覆形成有Al与Ti的复合氮化物(以下，以(Al，Ti)N表示)的包覆工具。

例如，专利文献1中提出有一种切削工具，其在基体的表面形成交替重复层叠由Ti_xAl_1-xN以及Ti_yAl_1-yN(0≤x＜0.5、0.5＜y≤1)构成的两种化合物(A、B)，将其重复层叠周期λ设为0.5nm～20nm，通过形成将整体膜厚设为0.5μm～10μm的富含铝的超薄膜层叠包覆，实现高硬度与耐氧化性的兼顾，实现工具的磨损寿命的寿命延长化。

并且，专利文献2中提出有，通过在切削工具基体的表面经由晶体成长层物理蒸镀耐氧化性包覆层来提高耐磨性，所述晶体成长层具有0.05～1μm的平均层厚，且满足组成式：(Al_1-xTi_x)N(其中，以原子比计，x表示0.40～0.65)，并且由具有立方晶的晶体结构的Al与Ti的复合氮化物层构成，所述耐氧化性包覆层具有2～15μm的平均层厚，且满足组成式：(Al_1-yTi_y)N(其中，以原子比计，y表示0.05～0.25)，并且由具有相同立方晶的晶体结构的Al基复合氮化物层构成。

而且，专利文献3中提出有，一种在工具基体表面包覆形成由(Al，Ti)N层构成的硬质包覆层的包覆工具中，Al最高含有点(Ti最低含有点)与Al最低含有点(Ti最高含有点)沿厚度方向以规定间隔交替重复存在，并且具有从所述Al最高含有点到所述Al最低含有点、从所述Al最低含有点到所述Al最高含有点的Al(Ti)含有量连续变化的成分浓度分布结构，而且上述Al最高含有点满足组成式：(Al_xTi_1-x)N(其中，以原子比计，x表示0.70～0.95)，上述Al最低含有点满足组成式：(Al_yTi_1-y)N(其中，以原子比计，y表示0.40～0.65)，且相邻的上述Al最高含有点与Al最低含有点的间隔为0.01～0.1μm，以1～15μm的整体平均层厚形成(Al，Ti)N层，由此提高硬质包覆层的耐磨性。