[发明专利]耐熔敷崩刀性及耐剥离性优异的表面包覆切削工具

说明书

本发明提供一种在双相不锈钢等难切削材料的断续切削加工中，硬质包覆层发挥优异的耐熔敷崩刀性、耐剥离性的表面包覆切削工具。本发明的表面包覆切削工具，在工具基体表面形成有至少包含氮及碳的Ti化合物层，其中，在从切削刃附近的工具基体表面沿垂直方向进行测定时，在从工具基体表面向Ti化合物层侧0.20μm以内的范围内，随着距工具基体的距离变远，Ti化合物层中的氮浓度逐渐增加，并且氮浓度的平均浓度梯度为20原子％/μm以上且300原子％/μm以下，并且，切削刃附近的Ti化合物层中的平均氮浓度比后刀面的远离切削刃的位置的Ti化合物层中的平均氮浓度低3原子％以上。

技术领域

本发明涉及一种在难切削材料的断续切削加工中，硬质包覆层具备优异的耐熔敷崩刀性及优异的耐剥离性的表面包覆切削工具(以下，称为包覆工具)。

背景技术

以往，已知有通常在由碳化钨(以下，用WC表示)基硬质合金或碳氮化钛(以下，用TiCN表示)基金属陶瓷构成的基体(以下，将它们统称为工具基体)的表面形成由以下(a)及(b)构成的硬质包覆层而成的包覆工具，该包覆工具使用于各种钢或铸铁等的切削加工，

(a)下部层为Ti化合物层，该Ti化合物层由均以化学蒸镀形成的Ti的碳化物(以下，用TiC表示)层、氮化物(以下，同样地用TiN表示)层、碳氮化物(以下，用TiCN表示)层、碳氧化物(以下，用TiCO表示)层及碳氮氧化物(以下，用TiCNO表示)层中的一层或两层以上构成，

(b)上部层为以化学蒸镀形成的氧化铝(以下，用Al₂O₃表示)层。

但是，这种包覆工具在难切削材料(例如不锈钢、尤其是双相不锈钢)的切削加工、例如断续的冲击性高负荷作用于切削刃的断续切削加工中，容易产生因熔敷而引起的崩刀、剥离，存在工具寿命短的问题。

为了通过改善工具基体与硬质包覆层的粘附性来防止熔敷崩刀、剥离等，提出有各种提案。

例如，在专利文献1中，提出有如下包覆工具：作为工具基体，使用包含C的基体(例如，WC基硬质合金、金属陶瓷(以TiC、TiCN等为主要成分的陶瓷)、高速钢、陶瓷(碳化钛、碳化硅等)、金刚石烧结体)，且将与工具基体相接的层作为TiN层，并使作为工具基体的成分的C扩散于TiN层中，由此提高工具基体与包覆膜的粘附性，另一方面，为了平衡因TiN层中存在C而包覆膜脆化的反作用，使C以在TiN层的厚度方向上具有浓度分布的状态存在，使工具基体侧的C浓度高，且向着包覆膜的表面侧使其浓度降低。

于是，根据该包覆工具，能够改善工具基体与形成于其表面的包覆膜的粘附性，并且可防止包覆膜的脆化。

并且，在专利文献2中，以提高工具基体与硬质包覆层的粘附性、耐剥离性为目的，提出有在工具基体与硬质包覆层的界面形成有微细凹凸的包覆工具，所述微细凹凸为以俄歇能谱分析法测定的氧含量为10原子％以下且以算术平均粗糙度Ra值换算的该界面的表面粗糙度为50～150nm，根据该包覆工具，在工具基体与硬质包覆层的界面不存在氧化物，且界面的凹凸具有规定的算术平均粗糙度Ra，因此工具基体与硬质包覆层之间的粘附性良好而不产生崩刀、缺损或膜剥离。

专利文献1：国际公开第2013/157472号

专利文献2：日本特开2012-30309号公报

近年来，对切削加工中的省力化及节能化的要求强烈，随此，需要在更严酷的条件下使用包覆工具，例如在切削加工时反复进行工件的熔敷与脱离，由此在工具基体的切削刃附近与硬质包覆层的界面往往产生剥离。

例如，在作为严酷的切削加工条件的带槽材料(1スリット材)的高进给断续切削中，热循环施加于切削刃，但工具基体与硬质包覆层的热膨胀系数不同，因此由于热应力，比通常更容易产生涂层剥离。