[发明专利]被覆切削工具和用于制造该被覆切削工具的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种包含表面涂敷有涂膜的基材的被覆切削工具。更具体而言，本发明涉及一种被覆切削工具，所述被覆切削工具包含表面涂敷有具有特殊结构的TiCN柱状晶体膜的基材，并且有利地用于切削延性铸铁、碳钢等。

背景技术

被覆切削工具广泛用于切削，其包含由表面涂敷有TiCN柱状晶体膜的硬质材料组成的基材，所述TiCN柱状晶体膜是使用包含CH₃CN的原料气体，在中等温度，如在700至900℃的范围内的温度，由化学气相沉积(CVD)法沉积的，其中用氧化铝膜涂敷TiCN柱状晶体膜。

作为现有技术的被覆切削工具，存在由碳化钨基硬质合金制成的这样一种表面被覆切削工具，该碳化钨基硬质合金涂敷有由氮化钛组成的第一层、由碳氮化钛组成的第二层、由碳氧化钛组成的第三层和由氧化铝组成的第四层(参见，例如专利文件1)。然而，因为由碳化钨基硬质合金制成的表面被覆切削工具涂敷有碳氮化钛膜，而该碳氮化钛膜是使用包含CH₃CN的原料气体，通过中等温度CVD法沉积的，所以在碳氮化钛膜中含有的碳相对于碳和氮之和的原子比{C/(C+N)}低达0.5至0.6。因此，存在的问题在于碳氮化钛涂膜具有低硬度，因此没有表现出令人满意的耐磨性。

作为另一种现有技术的被覆切削工具，存在使用包含CH₃CN和CH₄的原料气体而涂敷有TiCN膜的被覆切削工具(参见，例如专利文件2)。然而，当用于沉积的反应在等于或低于900℃的温度下进行时，只有CH₃CN反应，而CH₄几乎没有经历化学反应。因此，得到的TiCN膜不具有大于0.6的C/(C+N)比率，因此TiCN膜具有低硬度，并且没有表现出令人满意的耐磨性。另一方面，当反应在高于900℃的温度下进行时，得到的TiCN涂膜由粗晶粒组成，因此韧性低，从而导致抗断裂性差的问题。

[专利文件1]日本未审查专利公布平07-328808

[专利文件2]日本未审查专利公布平06-158324

发明内容

本发明所要解决的问题

近年来，在机械加工领域中，对具有高质量、特别是具有提高的机械加工尺寸的精度的机械加工产品的需求日益增加。此外，被切削材料的硬度增加，或者它们逐年变得难以切削，并且当通过常规的切削工具切削这些材料时，由于切口表面(relief surface)部分的磨损或削蚀(chipping)，可能发生工具刃边位置向后移动，从而导致的缺点在于在短的机械加工时间内，被切削材料的机械加工尺寸落在指定的范围以外。在机械加工现场中，为了将被切削材料的机械加工尺寸的精度保持在指定的范围内，工具刃边位置被频繁地纠正，从而降低机械加工效率。因此，机械加工现场需要更加不太可能导致工具刃边位置向后移动的切削工具。因此，本发明的一个目的是提供一种这样的被覆切削工具，它具有优异的耐磨性和优异的耐削蚀性以及优异的抗断裂性，使得该被覆切削工具不太可能因磨损或削蚀而导致工具刃边位置向后移动；并且提供一种用于制造该被覆切削工具的方法。

解决问题的手段

以开发不太可能因工具刃边的磨损或削蚀而导致工具刃边位置向后移动的被覆切削工具的目的，本发明人进行了广泛和深入的研究。结果，发现当使用包含有机氰化合物如CH₃CN，具有2至20个碳原子的链烃(从而排除CH₄)如C₂H₄、C₂H₆、C₃H₆或C₃H₈，四氯化钛和氢气的原料气体，通过在700至900℃下的中等温度CVD法在基材表面上沉积出TiCN柱状晶体膜沉积时，与不使用排除CH₄的链烃沉积的常规得到的TiCN膜相比，得到的TiCN柱状晶体膜的硬度增加，而强度没有降低。通过本发明获得的被覆切削工具具有优异的耐磨性和优异的耐削蚀性以及优异的抗断裂性。因此，由磨损或削蚀引起的工具刃边位置的向后移动得到抑制，从而可以保持机械加工尺寸的精度并且减少因尺寸变化而纠正工具刃边位置的操作。