[发明专利]表面被覆切削工具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包括基材和形成于基材上的覆膜的表面被覆切削工具，以及该表面被覆切削工具的制造方法。

背景技术

通常，已知的表面被覆切削工具包括基材以及形成于基材上的覆膜，其中包括TiB₂层作为覆膜。

例如，日本专利公开No.51-148713(专利文献1)披露了一种包括硬质合金基体和表面层的耐磨性成形部件，其中该表面层由两个层叠的部分层形成，这两个层叠的部分层包括由氧化铝和/或氧化锆制成的外侧部分层以及由一种或多种硼化物、特别是钛、锆或铪等元素的二硼化物制成的内侧部分层(即，TiB₂层)。

上述表面层中的内侧部分层形成为3μm的TiB₂层，其是通过以1900l/小时引入氢气、以20ml/小时引入TiCl₄、以4g/小时引入BCl₃(氢气、TiCl₄和BCl₃均为反应性原料气体)，并进行1小时的成膜，从而在1000℃以及50托的高温高真空条件下获得的。此外，该外侧部分层形成为5μm的氧化铝层。

然而，在上述成膜过程的高温高真空条件下，接合层和TiB₂层中的硼向硬质合金基体中的扩散会造成强η层(strong η layer)和/或含硼脆性层的形成，从而大幅缩短这种耐磨性成形部件的寿命。

为了解决上述问题，提出了一种被覆产品，通过抑制硼的扩散并将TiB₂层中的TiB₂微粒化提高了该被覆产品的耐磨性(日本专利国家公布No.2011-505261(专利文献2))。该被覆产品通过如下方式形成：用由氮化钛、碳氮化钛和硼碳氮化钛构成的组制成的0.1μm至3μm的层覆盖硬质合金基材的表面，随后形成1μm至5μm的TiB₂层。形成上述各种TiB₂层的条件如下。具体而言，利用原料气体组合物，在标准压力和800℃的温度下进行热CVD法1小时以形成厚度为2.5μm的TiB₂层，其中该原料气体组合物包含10体积％的氢气、0.4体积％的TiCl₄、0.7体积％的BCl₃和88.9体积％的氩气。在该被覆产品中，未形成因硼扩散至硬质合金基材中而产生的含硼脆性层，并且TiB₂层中的TiB₂粒径也控制为50nm以下，因此一定程度地延长了工具的寿命。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利公开No.51-148713

专利文献2：日本专利国家公布No.2011-505261

发明内容

技术问题

如上所述，专利文献2中的被覆产品的寿命在一定程度得以改善。然而，其仅关注了对强η层和/或含硼脆性层的形成的抑制，或者对TiB₂层中TiB₂粒径的控制。因此，在进一步改善TiB₂层的性能时受到限制，因此需要从另一角度进行考虑。

此外，在使用这种被覆产品来加工作为难切割材料的Ti系合金的情况中，特别是在切削刃温度趋向于升高的加工、以及在因切屑的独特形状(锯齿形)而使工具的切削刃趋向于经受应力集中或振动的加工中，由于切削刃的粘着和碎落，因此需要进一步改善性能，如抗崩刃性。

鉴于上述情况完成了本发明。本发明的目的是提供包括TiB₂层作为覆膜并且耐磨性和抗崩刃性得到大幅改善的表面被覆切削工具。

问题的解决手段

本发明的发明人为解决上述问题进行了深入研究，结果发现重要的是控制TiB₂层的结晶结构。随后基于这一认识继续进行研究并完成了本发明。

具体而言，根据本发明的表面被覆切削工具包括：基材以及形成于所述基材上的覆膜。所述覆膜至少包括一层TiB₂层。该TiB₂层的取向指数TC(hkl)中TC(100)显示出最大值，或者所述TiB₂层的(100)面的X射线衍射强度I(100)与(101)面的X射线衍射强度I(101)间的比值I(100)/I(101)为1.2以上。

在这种情况中，优选的是，TC(100)为3以上。