[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

本发明涉及一种在伴随合金钢等的高热产生且冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工中，通过硬质包覆层具备优异的耐崩刀性而在长期使用中发挥优异的切削性能的表面包覆切削工具(以下称作包覆工具)。

背景技术

以往，已知有如下包覆工具：通常在由碳化钨(以下由WC表示)基硬质合金、碳氮化钛(以下由TiCN表示)基金属陶瓷或立方晶氮化硼(以下由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系复合氮化物层而作为硬质包覆层，并且已知这些包覆工具发挥优异的耐磨性。

但是，所述以往的包覆形成有Ti-Al系复合氮化物层的包覆工具虽然耐磨性比较优异，但是当在高速断续切削条件下使用时容易产生崩刀等异常损耗，因此关于改善硬质包覆层提出了各种方案。

例如，专利文献1中提出有如下内容：将TiCN层及Al₂O₃层作为内层，通过化学蒸镀法在其上面作为外层包覆立方晶结构或包含六方晶结构的立方晶结构的(Ti_1-xAl_x)N层(其中，x为0.65～0.9)，并且在该外层赋予100～1100MPa的压缩应力，由此改善包覆工具的耐热性及疲劳强度。

并且，专利文献2中公开有具备工具基体及在该基体上所形成的硬质包覆层的表面包覆切削工具，其中，硬质包覆层包含：Al或Cr中的任一种或两种元素；选自周期表IVB、VB、VIB族元素及Si中的至少一种元素；由选自碳、氮、氧及硼中的至少一种元素构成的化合物；及氯，从而显著提高硬质包覆层的耐磨性及抗氧化性。

并且，在专利文献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，从而能够蒸镀形成Al的含有比例x值为0.65～0.95的(Ti_1-xAl_x)N层，但该文献中的目的在于通过在该(Ti_1-xAl_x)N层上进一步包覆Al₂O₃层，由此提高隔热效果，而未曾公开关于形成将x值提高至0.65～0.95的(Ti_1-xAl_x)N层而对切削性能带来什么样的影响。

专利文献1：日本专利公表2011-513594号公报

专利文献2：日本专利公开2006-82207号公报

专利文献3：日本专利公表2011-516722号公报

近年来，随着对切削加工中的节省劳力化及节能化的要求增加，切削加工有进一步高速化、高效率化的趋势，对包覆工具进一步要求耐崩刀性、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。

但是，所述专利文献1中记载的包覆工具具有规定的硬度且耐磨性优异，但韧性差，因此在供合金钢的高速断续切削加工等时，容易产生崩刀、缺损、剥离等异常损伤，存在不能说发挥令人满意的切削性能的问题。

并且，专利文献2中记载的包覆工具的意图在于提高耐磨性及耐氧化特性，但在高速断续切削等伴随冲击的切削条件下，存在耐崩刀性不充分的问题。

另一方面，关于所述专利文献3中记载的通过化学蒸镀法蒸镀形成的(Ti_1-xAl_x)N层，能够提高Al含有比例x，并且能够形成立方晶结构，因此虽然可获得具有规定的硬度且耐磨性优异的硬质包覆层，但存在与基体的粘附强度不充分且韧性差的问题。

发明内容

于是，本发明要解决的技术课题即本发明的目的在于提供一种即使在供合金钢、碳钢及铸铁等的高速断续切削等时，也具备优异的韧性，且在长期使用中发挥优异的耐崩刀性、耐磨性的包覆工具。

于是，本发明人等从所述观点出发，为了改善通过化学蒸镀来蒸镀形成至少包含Ti和Al的复合氮化物或复合碳氮化物(以下，有时由“(Ti、Al)(C、N)”或“(Ti_1-xAl_x)(C_yN_1-y)”表示)的硬质包覆层的包覆工具的耐崩刀性、耐磨性，经过重复进行深入的研究，结果得出如下见解。