[发明专利]表面被覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及在淬火钢等高硬度钢的高速断续切削加工中，通过硬质被覆层具有优异的附着强度，经长期使用仍发挥优异的耐缺损性和耐磨损性的立方晶氮化硼(以下用cBN表示)基超高压烧结材料制表面被覆切削工具(以下称为cBN被覆工具)。

背景技术

以往熟知在钢、铸铁等铁系被切削材料的切削加工中，与被切削材料的亲和性低的工具材料使用cBN基超高压烧结材料。

此外，如专利文献1所述，已知将cBN基超高压烧结材料作为工具基体(以下称为cBN工具基体)，在其表面形成由选自4a、5a、6a族元素和Al中的元素的氮化物(例如TiAlN)形成的耐磨损性覆膜，且在该耐磨损性覆膜中含有包含非晶质结构的BN、TiB、SiN_X(X＝0.5～1.33)等的超微粒化合物的cBN被覆工具(以下称为现有被覆工具)，根据该现有被覆工具，已知切削加工中的耐磨损性、润滑性、耐烧结性、加工精度提高，工具寿命也得到改善。

然而，在cBN被覆工具中，通常为了实现耐磨损性的提高，尝试提高cBN烧结体中的cBN含有比例，但现状是，将cBN含有比例提高至70vol％程度以上时，由于硬质被覆层(例如上述现有被覆工具中由TiAlN形成的耐磨损性覆膜)与工具基体的附着强度表现出降低趋势，因此切削条件越苛刻，则崩刃、缺损、剥离等越易发生，工具寿命的改善不够充分。

专利文献1：日本专利第3914687号说明书

近些年，切削加工装置的FA化显著，一方面对切削加工的省力化和节能化、且低成本化的要求增强，与此同时，切削加工在普通切削加工的基础上，倾向于要求更加高速条件下的切削加工，上述现有被覆工具在用于普通条件下的切削加工时，不会产生特别问题。但是，将其用于淬火钢等高硬度钢的高速断续切削时，由于cBN工具基体与硬质膜(耐磨损性覆膜)的附着强度不充分，因此容易发生缺损，结果使用寿命较短，不能在长期使用中发挥充分的耐磨损性。

发明内容

因此，为了经长期使用仍发挥优异的切削性能，使cBN工具基体与硬质膜的附着强度提高成为大的课题。

本发明人对将cBN基超高压烧结材料作为工具基体材料、形成Ti和Al的复合氮化物作为硬质被覆层的被覆工具中，用于确保、提高基体与硬质膜间的附着强度的中间层进行了仔细研究后，得出如下见解。

发现在由cBN的含有比例高(70vol％以上)的cBN基超高压烧结材料形成的cBN工具基体的表面，形成非晶质结构的BN(以下用aBN表示)层作为下部层，接着，在该下部层上形成Ti、B和N的复合化合物(以下用TiBN表示)层作为中间层，进而在该中间层上形成Ti和Al的复合氮化物(以下用TiAlN表示)层作为上部层，下部层对cBN工具基体和中间层两者具有牢固的附着强度，并且中间层对上部层具有优异的附着强度。

因此，在cBN工具基体表面形成有包含上述下部层、中间层和上部层三层结构的硬质被覆层的cBN被覆工具具有优异的附着强度，从而在淬火钢等高硬度被切削材料的高速断续切削加工中，不会发生崩刃、缺损、剥离等异常损伤，经长期使用仍发挥优异的耐磨损性，同时实现工具寿命的延长。

本发明为基于上述见解而提出的，具有如下特征，

(1)一种表面被覆切削工具，其特征在于，在含有70vol％以上的立方晶氮化硼、剩余部分包含硬质分散相和结合相的立方晶氮化硼基超高压烧结材料制工具基体的表面，依次蒸镀形成平均层厚0.1～0.3μm的由非晶质BN层形成的下部层、平均层厚0.1～0.3μm的由Ti、B和N的复合化合物层形成的中间层以及平均层厚1.0～2.0μm的由Ti和Al的复合氮化物层形成的上部层。

(2)根据上述(1)所述的表面被覆切削工具，其中，

上述中间层以组成式Ti_0.33(1-X)B_0.67(1-X)N_X表示时，为X值(原子比)满足0.05～0.5的组成比例的Ti、B和N的复合化合物层，并且，

上述上部层以组成式(Ti_1-YAl_Y)N层表示时，为Y值(原子比)满足0.4～0.65的组成比例的Ti和Al的复合氮化物层。

以下对本发明进行说明。

立方晶氮化硼基超高压烧结材料制工具基体(cBN工具基体)：

超高压烧结材料制工具基体中的氮化硼(cBN)质地非常硬，在烧结材料中形成分散相，从而通过该分散相可实现耐磨损性的提高。