[发明专利]被覆工具

说明书

技术领域

本发明涉及在钢的高速切削加工、不锈钢和难削材料等的切削加工或者金属模具中使用的被覆工具。

背景技术

作为利用物理蒸镀法被覆氧化物膜而成的被覆工具的现有技术，有被覆有由铬含量多于5原子%的、实质上由（Al，Cr）₂O₃结晶体构成的硬质层的切削用工具（例如参照专利文献1）。但是，该切削用工具存在硬质层与基材的密合性不充分、耐开裂性和耐磨损性差的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3323534号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

当使用被覆工具进行钢的高速切削加工、不锈钢和难削材料等的切削加工时，被覆工具会产生磨料磨损、化学磨损、胶合磨损、缺损等。在广泛的加工领域中，为了延长切削工具的寿命，不仅需要改善1个性能，还有必要平衡性良好地改善所有的性能。在利用物理蒸镀法被覆氧化物膜而成的被覆工具的现有技术中，存在无法兼顾氧化物膜的耐开裂性和耐磨损性的问题。另外，在利用物理蒸镀法被覆氧化物膜而成的被覆工具的现有技术中，氧化物膜与基材的密合性不充分，无法充分地发挥氧化物膜的优异的耐热性和耐化学反应性。本发明鉴于该事实而完成，其目的在于提供在钢的高速切削加工、不锈钢和难削材料等的切削加工中实现长寿命、在金属模具中实现长寿命的被覆工具。

用于解决技术问题的手段

本发明人在对延长被覆有含有利用物理蒸镀法形成的氧化物膜的覆膜的被覆工具的工具寿命进行研究时发现，基材的材质和各界面的特性会影响基材与覆膜的密合性、覆膜中的裂纹传播特性，当测定对被覆有含有利用物理蒸镀法形成的氧化物膜的覆膜的被覆工具表面以196N的施加负荷P按压维氏压头而在被覆工具的表面上产生的裂纹长度dc（μm）和基材的断裂韧性K_IC（MPa·m^0.5）后所求出的开裂系数R在特定的范围时，可以延长被覆有含有利用物理蒸镀法形成的氧化物膜的覆膜的被覆工具的工具寿命。

即，本发明的被覆工具由基材和被覆在其表面上的覆膜构成，覆膜含有被覆在基材表面上的中间膜和利用物理蒸镀法被覆在中间膜的表面上的氧化物膜，测定对被覆工具的表面以196N的施加负荷P按压维氏压头而在被覆工具的表面上产生的裂纹长度dc（μm）和基材的断裂韧性K_IC（MPa·m^0.5）后由以下的数学式1的公式求出的开裂系数R为0.07～0.12m^0.5。

数学式1

R＝P/(dc·K_IC)

另外，本发明的被覆工具优选：

覆膜包含：由ML所示的金属化合物形成、由单层膜或2层以上的多层膜所构成的平均膜厚为1～6μm的中间膜，式中M表示选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al和Si中的至少1种元素，L表示选自C和N中的1种或2种元素；被覆在中间膜的表面上的平均膜厚为0.01～0.9μm的由（Al(_1-y)Cr_y）₂O₃所形成的氧化物膜，式中y表示Cr相对于Al和Cr总量的原子比，y满足0.1≤y≤0.5；以及被覆在氧化物膜的表面上、由QJ所示的金属化合物形成、由单层膜或2层以上的多层膜所构成的平均膜厚为0.2～2μm的上部膜，式中Q表示选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al和Si中的至少1种元素，J表示选自C、N和O中的至少1种元素。

进而，本发明的被覆工具优选：

覆膜包含：平均膜厚为1～6μm的由Ti_(1-x)Al_xN形成的中间膜，式中x表示Al相对于Ti和Al总量的原子比，x满足0.35≤x≤0.7；被覆在中间膜的表面上的平均膜厚为0.01～0.9μm的由（Al_(1-y)Cr_y）₂O₃形成的氧化物膜，式中y表示Cr相对于Al和Cr总量的原子比，y满足0.1≤y≤0.5；以及被覆在氧化膜的表面上的平均膜厚为0.2～2μm的Ti_(1-z)Al_zN形成的上部膜，式中z表示Al相对于Ti和Al总量的原子比，z满足0≤z≤0.7。

发明的效果