[发明专利]表面被覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及表面被覆切削工具，其具有基材以及形成于该基材上的覆膜。

背景技术

切削加工的最近趋势包括(例如)从地球环境保护的角度考虑需要不使用切削油的干式加工、待切削工件的多样化、以及为了进一步提高加工效率而提高切削速度。因此，用于切削加工的切削工具的切削刃在切削加工过程中趋向于具有更高的温度，并且工具材料所要求具有的特性也变得越来越严苛。

特别地，形成于工具表面的覆膜(例如，也称作陶瓷覆膜或硬质层)对于满足对工具材料的特性的这种要求而言是非常重要的因素。除了高硬度(耐磨性)和高温稳定性(抗氧化性)以外，这种覆膜所需的特性还包括对基材的强接着性。

为了提高覆膜对基材的接着性，日本专利公开No.05-237707(专利文件1)提出了在由硬质合金制成的基材上形成多个覆膜，并在第一覆膜中扩散W和Co。日本专利公开No.2002-331403(专利文件2)提出了在基材的表面上形成凸起，并使覆膜在凸起的晶界上偏析，由此获得锚定效应。

引用列表

专利文件

专利文件1：日本专利公开No.05-237707

专利文件2：日本专利公开No.2002-331403

发明内容

技术问题

根据专利文件1，第一覆膜的被覆温度为700℃至800℃的低温。因此，难以充分提高基材与覆膜之间的接着性。根据专利文件2，覆膜沿基材表面上的凸起非均匀生长，并且这种非均匀的晶体生长会导致更低的耐磨性和强度方面的问题。

本发明鉴于上述当前背景而进行，并且本发明的目的在于提供基材与覆膜之间接着性优异的表面被覆切削工具。

解决问题的手段

为解决上述问题，本发明的发明人进行了充分的研究，从而发现通过以下方式可进一步提高所述接着性：将已知对基材的接着性优异的TiN层布置为覆膜的最底层，即将其布置在与基材邻接的位置，并使构成基材的成分扩散至TiN层中，并在此发现的基础上进行进一步研究，从而完成了本发明。

具体而言，本发明的表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的覆膜，该覆膜包括一层或两层或更多层，这些层中与基材邻接的层为TiN层，该TiN层含有至少一种元素以及TiN，该元素在所述TiN层的厚度方向上具有浓度分布，并且该浓度分布包括以下区域：在该区域中，在由基材至覆膜的表面的方向上，所述元素的浓度降低。

本发明的表面被覆切削工具主要包括以下两个方面：第一方面和第二方面。第二方面也可认为是第一方面的下位概念。

具体而言，本发明第一方面的表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的覆膜，该覆膜包括一层或两层或多层，这些层中与基材邻接的层为TiN层，该TiN层含有C以及TiN，C在TiN层的厚度方向上具有浓度分布，该浓度分布包括以下区域：在该区域中，在由基材至覆膜的表面的方向上，C的浓度降低。

优选的是，所述浓度分布中C的最大浓度和最小浓度之差优选为10原子％，并且C的最大浓度优选为30原子％以下。

优选的是，所述浓度分布具有以下分布：其中在自基材起的方向上C的浓度降低，之后达到极小点，此后在朝向覆膜的表面的方向上C的浓度增加，并且TiN层的厚度优选为0.1至0.5μm。

优选地，覆膜包括直接位于TiN层的TiCN层，该TiCN层含有TiCN，并且该TiCN层中C的最大浓度为20原子％以上。

优选地，该覆膜还包括其他层，并且该其他层为由选自由元素周期表中的4族元素(如Ti、Zr、Hf)、5族元素(如V、Nb、Ta)和6族元素(如Cr、Mo、W)、Al和Si构成的组中的至少一种元素与选自由硼、碳、氮和氧构成的组中的至少一种元素所构成的化合物制成的一层或多层。

该覆膜优选通过化学气相沉积形成，并且该基材优选为硬质合金。

本发明第二方面的表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的覆膜，该基材由硬质合金制成，该覆膜包括一层或两层或多层，这些层中与基材邻接的层为TiN层，该TiN层含有C、Co和TiN，C和Co各自在TiN层的厚度方向上具有浓度分布，C的浓度分布包括以下区域：在该区域中，在由基材至覆膜的表面的方向上，C的浓度降低，并且Co的浓度分布包括以下区域：在该区域中，在由基材至覆膜的表面的方向上，Co的浓度降低。

优选地，该TiN层中C和Co的原子比为：C为Co的两倍以上，在C的浓度分布中，C的最大浓度和最小浓度之差优选为10原子％以上。