[发明专利]被覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种切削工具，其用于钻头、端铣刀、钻头用可转位刀头、端铣刀用可转位刀头、铣削用可转位刀头、车削用可转位刀头、金工锯、齿轮切削工具、铰刀和丝锥；更具体地说，本发明涉及一种被覆切削工具，其具有用于提高诸如韧性和耐磨性等特性的涂层。

背景技术

人们已经采用硬质合金(WC-Co合金或者还含有Ti(钛)、Ta(钽)或Nb(铌)的碳氮化物的WC-CO合金)作为切削工具。然而，随着近期以来切削速度的提高，使用硬质合金工具的比例逐渐增大，其中每种硬质合金工具分别具有由硬质合金、金属陶瓷、立方氮化硼烧结体、或者氧化铝或氮化硅陶瓷构成的基体，该基体的表面上被覆有至少一层采用化合物通过CVD法(化学气相沉积法)或PVD法(物理气相沉积法)形成的涂层，该化合物由选自在日本使用的元素周期表中的IVa族元素、Va元素和VIa族元素、Al(铝)、Si和B中的至少一种第一元素以及选自B、C、N和O中的至少一种第二元素(如果第一元素仅为B，则第二元素不为B)构成，该涂层的厚度为3到20μm。

这类切削工具具有在切削加工时与工件产生的切屑接触的前刀面(rake face)、以及与工件接触的后刀面(flank face)，并且对应于在该前刀面和该后刀面相交处的刀刃的部分(及其周围)被称为刃线。

近来，为了进一步提高切削效率，切削速度已经被提高，由此要求这种切削工具具有更高的耐磨性。但是，如果要求高耐磨性，则韧性会下降，因此要求达到兼具高耐磨性和高韧性。

作为顺应这种要求的一种尝试，例如，日本未审专利申请公开No.5-177411(专利文献1)关注于在高温下通过化学气相沉积法(CVD法)在基体上形成涂层并随后冷却到室温的情况下，在该涂层中所产生的残余拉应力，并提出了一种用于克服由于该残余拉应力而产生的切削工具韧性下降的措施。即，该拉应力是由于基体和涂层之间的热膨胀系数的差异而产生的。该措施采用一种提高韧性(抗断裂性)同时保持高耐磨性的方法，其中：首先在基体上形成具有所述拉应力的第一涂层，然后在该第一涂层上形成预定的裂纹之后，在该第一涂层上形成具有压应力的第二涂层。

日本未审专利申请公开No.5-177412(专利文献2)也关注于如上所述的涂层的拉应力但采用了一种不同于上述措施的方案，并提出了一种在硬陶瓷基体上形成具有拉应力的内涂层以及在该内涂层上形成具有压应力的外涂层的方法。此外，日本未审专利申请公开No.5-177413(专利文献3)提出了一种切削工具，其包含金属陶瓷基体并具有与专利文献2相同的结构。

另一方面，日本未审专利申请公开No.6-055311(专利文献4)提出了一种切削工具，其包含硬质合金基体和利用化学气相沉积法在其上形成的硬质涂层，其中基本消除前刀面部分中的硬质涂层的拉应力并保持后刀面部分中的硬质涂层的拉应力。

此外，日本专利公开No.3087465(日本未审专利申请公开No.6-079502，专利文献5)提出了一种切削工具，其包括碳氮化钛基金属陶瓷基体和在其表面上形成的硬质涂层，并且具有基本相同地分布于全部切削刃上的压应力，其中，对该硬质涂层进行喷砂处理以使前刀面部分的压应力比后刀面部分的压应力至少大49MPa。

尽管上述每一种方法都能在一定程度上提高韧性和耐磨性，但是人们要求切削工具在该切削工具使用时所处的当时情况下具有更高的性能。因此，需要开发能够满足这种性能要求的切削工具。

专利文献1：日本未审专利申请公开No.5-177411

专利文献2：日本未审专利申请公开No.5-177412

专利文献3：日本未审专利申请公开No.5-177413

专利文献4：日本未审专利申请公开No.6-055311

专利文献5：专利公开No.3087465(日本未审专利申请公开No.6-079502)

发明内容

本发明要解决的问题

本发明是在考虑了上述现状的情况下完成的，并且本发明的一个目的是提供一种达到兼具高度的韧性和高度的耐磨性的被覆切削工具。

解决问题的手段

作为深入研究以解决该问题的结果，本发明人发现，为了达到兼具韧性和耐磨性，最有效的方法是选择特定的用于覆盖基体的涂层原料，并且对该涂层施加特定的压力。以此发现为基础进行进一步研究，最终完成了本发明。