[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

本发明涉及表面包覆切削工具（以下称为包覆工具），在伴有高热产生并且断续的冲击性负荷作用于切削刃的各种钢或铸铁的高速断续切削加工时，由于硬质包覆层具备优异的耐崩刀性，因此经长期使用发挥优异的切削性能。

背景技术

以往通常已知在碳化钨（以下用WC表示）基硬质合金或碳氮化钛（以下用TiCN表示）基金属陶瓷构成的工具基体（以下将这些统称为工具基体）的表面形成由下述下部层（a）和上部层（b）构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或铸铁等的切削加工中。

（a）下部层：为包括均被化学蒸镀形成的Ti的碳化物（以下用TiC表示）层、氮化物（以下同样用TiN表示）层、碳氮化物（以下用TiCN表示）层、碳氧化物（以下用TiCO表示）层及碳氮氧化物（以下用TiCNO表示）层中的一层或二层以上的Ti化合物层，

（b）上部层：为被化学蒸镀形成的氧化铝层。

但是，上述包覆工具存在在较大的负荷施加于切削刃的切削条件下易产生崩刀、缺损等且工具寿命较短之类的问题，因此为了消除该问题，目前提出了几个提案。

例如，专利文献1中公开了如下内容：硬质包覆层通过具有包括Ti等的碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物、硼氮化物的一种以上形成的内层、及由0.01～0.5μｍ粒度的无定形氧化铝与结晶化氧化铝构成的氧化铝形成的外层的包覆层，从而该包覆层微粒且致密，而且生产率很大。

另外，专利文献2中公开了如下内容：在WC基硬质合金基体的表面上，以2～20μｍ的平均层厚化学蒸镀和/或物理蒸镀包含Al₂O₃层的硬质包覆层，例如由包括TiC层、TiN层、TiCN层、TiO₂层、TiCO层、TiNO层及TiCNO层的Ti化合物层中的一种或两种以上以及Al₂O₃层构成的硬质包覆层所形成的表面包覆硬质合金制切削工具中，通过将构成硬质包覆层的Al₂O₃层由Al₂O₃的主体具有α型结晶构造，且在上侧部与下侧部（基体侧）具有不同的结晶组织，上侧部为柱状Al₂O₃层、即柱状晶粒为纵向排列配置的结晶组织，下侧部为粒状Al₂O₃层、即粒状结晶组织的Al₂O₃层构成，从而提供耐崩刀性优异的包覆工具。

进而，专利文献3中公开了如下内容：在母材表面包覆硬质膜的硬质膜包覆部件中，硬质膜包括非柱状晶组织的Al氧化物或氧氮化物，该硬质膜的膜厚为4至15μｍ，从而提供耐磨损性、耐缺损性优异的长寿命的包覆工具。

专利文献1：日本特开昭59-28565号公报

专利文献2：日本特开平10-76406号公报

专利文献3：日本特开平1-83667号公报

近年来的现状如下：对切削加工中的节省劳力化及节能化的要求强烈，随此，包覆工具逐渐在更加苛刻的条件下使用，例如，即使是上述专利文献1至3所示的包覆工具中，在使用于伴有高热产生并且断续的冲击性负荷进一步作用于切削刃的高速断续切削加工时，由于上部层的韧性不充分，所以也会因切削加工时的高负荷而容易在切削刃上产生崩刀、缺损，其结果在较短时间内达到使用寿命。

发明内容

因此，本发明人从上述观点出发，对即使在使用于伴有高热产生并且断续的冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工时，硬质包覆层也具备优异的冲击吸收性，其结果经长期使用发挥优异的耐崩刀性、耐磨损性的包覆工具进行了深入研究，结果获得了以下见解。

即，作为硬质包覆层，在所述以往的形成包括氧化铝的上部层的硬质包覆层中，氧化铝在与基体垂直方向上以柱状来形成。因此，高温硬度和耐磨损性提高，但是相反氧化铝层的各向异性越高则氧化铝层的韧性越降低，结果无法发挥充分的耐崩刀性、耐磨损性，另外工具寿命也不能说是令人满意的。

因此，本发明人对构成硬质包覆层的上部层的氧化铝层进行了深入研究，结果发现了如下新的见解：通过毫不损害氧化铝层的高温硬度和耐磨损性，而缓和各向异性以提高韧性，从而能够提高硬质包覆层的耐崩刀性、耐缺损性。

具体地说，构成上部层的氧化铝层具有柱状纵向生长氧化铝结晶组织，在该组织内分散分布有微粒氧化铝，因此缓和了氧化铝层的各向异性，提高了韧性。