[发明专利]耐缺损性与耐磨性优异的表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种例如在碳钢、合金工具钢等被切削材的正面铣削加工中，通过提高硬质包覆层的耐缺损性，在长期的使用过程中发挥优异的耐磨性的表面包覆切削工具（以下称为包覆工具）。

背景技术

目前，已知例如如专利文献1所公开的一种表面包覆切削工具，硬质皮膜所具有的液滴（ドロップレット）为起点晶体生长的化合物的晶粒在皮膜表面突出，当将化合物的晶粒的长度方向长度设为h（μm）并将硬质皮膜的膜厚设为T（μm）时，通过使6≤T≤30，并使0.1≤h/T≤1.2，使以液滴为起点的巨大的柱状晶体生长，并降低压缩应力，从而在不损害密合性的情况下实现厚膜化。

此外，如专利文献2所公开的，已知一种立铣刀等表面包覆切削工具，多个粗大粒子在包覆层的表面突出，在与底刃和外周刃的切削刃连续的前刀面中粗大粒子相对于基体与包覆层的界面的垂线方向朝向从切削刃远离的方向平均以5~20%的角度突出，通过粗大粒子倾斜突出而使切屑的冲击分散，能够抑制粗大粒子脱落，从而使耐崩刀性提高。

进一步，如专利文献3所公开的，已知一种表面包覆切削工具，在包含WC基硬质合金的金属陶瓷、陶瓷和高速工具钢中的任一种构成的硬质材料基体的表面上，以0.5~20μm的平均厚度形成单层或多层构成的硬质包覆层，通过具有0.2~2μm粒径的Ti、Zr、Hf和Al、以及它们中的两种以上的合金中的至少一种构成的金属粒子以5~30%的纵截面面积率分散分布的组织的金属粒子分散层构成硬质包覆层的至少一层，使耐崩刀性提高。

专利文献1：日本特开2008-75178号公报

专利文献2：日本特开2008-238336号公报

专利文献3：日本特开平6-170610号公报

近年对切削加工中省力化和节能化的要求强烈，随之包覆工具被用在更加严苛的条件下，为了提高耐缺损性，通过上述专利文献1~3所示的方法实现了包覆工具的性能提高，但耐缺损性的改善依然不能说是充分的。

如上述专利文献3，通过使金属粒子在硬质包覆层内分散，使膜内部的应力缓和，可提高耐缺损性。可是，通常从靶产生的金属粒子在附着于基板前凝固，所以金属粒子在形状及相对于基板表面的角度随机的状态下进入到皮膜中。形成为球状的粒子，或细长的粒子中在膜厚方向上竖长的粒子，具有在切削时容易受到阻力而容易脱落，而且在脱落时对膜表面造成较大损伤，增加表面粗糙度从而导致耐缺损性下降的问题。因此，仅仅使金属粒子单纯分散在硬质包覆层内时，例如在以同时需要耐磨性和耐缺损性的正面铣削等加工方式加工碳钢、合金工具钢等被切削材的情况下，硬质包覆层容易发生缺损，其结果，现状是在较短的时间内达到使用寿命。

发明内容

于是，本发明所要解决的技术问题，即本发明的目的是提供一种即使在以正面铣削等加工方式加工碳钢、合金工具钢等被切削材的情况下也能够发挥优异的耐磨性与耐缺损性的表面包覆切削工具。

于是，本发明人从上述观点出发，对于即使在用于同时需要耐磨性与耐缺损性的正面铣削加工等加工方式的情况下也在长期的使用过程中发挥优异的耐磨性的包覆工具进行了深入研究，结果获得了以下的见解。

即、本发明人发现，在将Al与Cr与Si的复合碳氮化物层或复合氮化物层（以下由（Al，Cr，Si）（N，C）表示）作为硬质包覆层以平均层厚0.5~8.0μm包覆形成的包覆工具中，在所述（Al，Cr，Si）（N，C）层内含有构成元素的90原子%以上为金属元素的粒子（以下简称为“金属粒子”）。该粒子以截面长径0.05~1.0μm在硬质包覆层中以3~20%的纵截面面积比率分散分布，该粒子中，将构成元素含有50原子%以上的Al、并且纵截面形状的纵横比为2.0以上且截面长径与基板表面所成的锐角为45°以上的粒子的纵截面面积比率设为A%，除此以外的粒子的纵截面面积比率设为B%时，通过0.3≤A/（A+B），（Al，Cr，Si）（N，C）层显示出优异的耐缺损性，其结果是在长期的使用过程中发挥优异的耐磨性。