[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质包覆层在高速断续重切削加工中发挥优异的耐剥离性及耐崩刀性的表面包覆切削工具。具体而言，本发明涉及一种即使在高速且断续性、冲击性高负载作用于刀刃的高速断续重切削条件下进行各种钢及铸铁等的切削加工，硬质包覆层发挥优异的耐剥离性及耐崩刀性，而且长期表现优异的耐磨性的表面包覆切削工具(以下，称为包覆工具)。

本申请基于2013年2月26日于日本申请的专利申请2013-35566号及2014年2月24日于日本申请的专利申请2014-32483号主张优先权，并将其内容援用于本说明书中。

背景技术

以往，已知有如下包覆工具：一般在由碳化钨(以下，以WC表示)基硬质合金或碳氮化钛(以下，以TiCN表示)基金属陶瓷构成的基体(以下，将这些统称为工具基体)表面，蒸镀形成由以下(a)及(b)构成的硬质包覆层而成，

(a)下部层，是由Ti的碳化物(以下，以TiC表示)层、氮化物(以下，同样以TiN表示)层、碳氮化物(以下，以TiCN表示)层、碳氧化物(以下，以TiCO表示)层以及碳氮氧化物(以下，以TiCNO表示)层中的一层或两层以上构成的Ti化合物层；

(b)上部层，是在化学蒸镀的状态下具有α型晶体结构的氧化铝层(以下，以Al₂O₃层表示)。

但是，上述以往的包覆工具，例如虽然在各种钢及铸铁等的连续切削或断续切削中发挥优异的耐磨性，但将其用在高速断续切削时，存在包覆层容易发生剥离或崩刀，工具寿命变短的问题。

在此，为了抑制包覆层的剥离及崩刀，提出有一种改善上部层的各种包覆工具。

例如，专利文献1中提出有如下包覆工具，并且可知根据该包覆工具，能够改善高速断续切削加工中的耐崩刀性：一种包覆工具，其在工具基体表面，蒸镀形成由以下(a)及(b)构成的硬质包覆层而成，

(a)下部层，是由TiC层、TiN层、TiCN层、TiCO层及TiCNO层中的一层或两层以上构成，且具有3至20μm的整体平均层厚的Ti化合物层；

(b)上部层，是具有1至15μm的平均层厚，及在化学蒸镀的状态下具有α型晶体结构，并且，满足组成式：(Al_1－XZr_X)₂O₃(其中，以原子比计，X：0.003至0.05)的同时，使用场发射扫描电子显微镜，对存在于表面研磨面的测定范围内的具有六方晶格的每个晶粒照射电子束，测定相对于所述表面研磨面的法线，所述晶粒晶面(0001)面及(10-10)面的法线所成的倾角，在此情况下，所述晶粒具有由Al、Zr及氧构成的构成原子分别存在于晶格点上的刚玉型六方最密堆积的晶体结构，其结果根据得到的测定倾角，在相邻晶粒界面中，算出每个所述构成原子在所述晶粒相互之间共有一个构成原子的晶格点(构成原子共有晶格点)的分布，将在所述构成原子共有晶格点之间不共有构成原子的晶格点存在N个(其中，N在刚玉型六方最密堆积的晶体结构上为2以上的偶数，但从分布频率这一点将N的上限设为28时，不存在4、8、14、24及26)的构成原子共有晶格点形态以ΣN+1来表现时，在表示各个ΣN+1在整个ΣN+1中所占分布比例的构成原子共有晶格点分布图表中，Σ3中存在最高峰值，且表示所述Σ3在整个ΣN+1中所占分布比例为60至80％的构成原子共有晶格点分布图表的改质Al-Zr复合氧化物层。

另外，例如，专利文献2中提出有如下包覆工具，并且可知根据该包覆工具，能够改善高速断续切削加工中的耐崩刀性：一种包覆工具，其在工具基体的表面蒸镀形成由下述(a)至(c)构成的硬质包覆层，

(a)下部层，是由TiC层、TiN层、TiCN层、TiCO层及TiCNO层中的一层或两层以上构成，且具有3至20μm的整体平均层厚的Ti化合物层；

(b)中间层，是具有1至5μm的平均层厚，且在化学蒸镀的状态下具有α型晶体结构的Al₂O₃层；

(c)上部层，是具有2至15μm的平均层厚，且在化学蒸镀的状态下具有α型晶体结构的含Zr的Al₂O₃层，其中，