[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种在不锈钢等的伴有高热产生并且冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工等中，硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具(以下，称为包覆工具)。

背景技术

以往，已知有如下包覆工具，其通常在由碳化钨(以下，以WC表示)基硬质合金、碳氮化钛(以下，以TiCN表示)基金属陶瓷或立方晶氮化硼(以下，以cBN表示)基超高压烧结体构成的基体(以下，将这些统称为基体)的表面，通过物理蒸镀法包覆形成Ti-Al系的复合氮化物层作为硬质包覆层。已知这种包覆工具发挥优异的耐磨性，用于加工中心或复合加工机等各种用途。

然而，以往的包覆形成有Ti-Al系的复合氮化物层的包覆工具的耐磨性比较优异，但是在高速断续切削条件下使用时易产生崩刀等异常损耗，因此提出有针对硬质包覆层的改善的各种建议。

例如，专利文献1中公开有一种通过在基体表面蒸镀形成由改性(Al、Ti)N层构成的硬质包覆层，从而获得硬质包覆层在高速重切削加工中发挥优异的耐缺损性的包覆工具，所述改性(Al、Ti)N层由满足组成式(Al_1-XTi_X)N(其中，X以原子比计为0.40～0.60)的Al与Ti的复合氮化物层构成，且对所述复合氮化物层进行基于电子背散射衍射装置的结晶方位分析时示出如下晶体排列。即，在从表面研磨面的法线方向0～15度的范围内具有结晶方位{111}的晶粒的面积比例为50％以上，并且测定相邻的晶粒彼此所呈的角时，示出如小角晶界(0＜θ≤15°)的比例为50％以上。

并且，专利文献2中公开有如下包覆工具：在包覆有Ti及Al的复合氮化物、碳氮化物、碳化物的立铣刀中，将硬质包覆层的X线衍射中的{111}面的衍射强度设为I(111)，并将{200}面的衍射强度设为I(200)时，使I(200)/I(111)的值成为2.0以下，由此在超过洛氏硬度50(C标度)的高硬度钢的切削加工中，改善硬质包覆层的粘附性及耐磨性。

然而，上述的专利文献1、2中公开的包覆工具通过物理蒸镀法成膜了硬质包覆层，因此无法使Al的含有比例X成为0.6以上，希望进一步提高切削性能。

从这种观点出发，还提出有通过以化学蒸镀法形成硬质包覆层来将Al的含有比例X提高至0.9左右的技术。

例如，专利文献3中记载有如下内容：在TiCl₄、AlCl₃、NH₃的混合反应气体中，在650～900℃的温度范围内进行化学蒸镀，由此能够成膜Al的含有比例X的值为0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N层，但是该文献中，通过将在该(Ti_1-XAl_X)N层上进一步包覆Al₂O₃层来提高绝热效果为目的，因此并没有阐明通过形成将X的值提高至0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N层，会对切削性能是否有什么样的影响。

而且，专利文献4中公开有利用化学蒸镀法形成如下硬质包覆层的包覆工具具有优异的耐热性及循环疲劳强度，所述硬质包覆层中，作为上部层，由Ti_1-XAl_XN、Ti_1-XAl_XC和/或Ti_1-XAl_XCN构成，0.65≤x≤0.9，优选为0.7≤x≤0.9，该上部层具有100～1100MPa之间的压缩应力，优选具有400～800MPa之间的压缩应力，TiCN层或Al₂O₃层配置于所述上部层之下。

专利文献1：日本专利公开2008-264890号公报

专利文献2：日本专利公开平9-291353号公报

专利文献3：日本专利公表2011-516722号公报

专利文献4：日本专利公表2011-513594号公报

近年来的切削加工中的省力化及节能化要求强烈，随此，切削加工有进一步高速化、高效化的趋势，对包覆工具要求进一步的耐崩刀性、耐缺损性、耐剥离性等耐异常损伤性，并且要求在长期使用中发挥优异的耐磨性。