[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆切削工具，其为包覆形成钢、铸铁等铁类材料的切削加工中发挥优异的韧性、耐热冲击性、耐磨性的立方晶氮化硼(以下，以cBN表示)和氮化钛(以下，以TiN表示)的复合硬质膜。

背景技术

一直以来，作为硬质薄膜的成膜法，周知有物理气相沉积(PVD)法、化学气相沉积(CVD)法等，其通过在工具基体的表面用这些成膜法包覆形成硬质膜而提高耐磨性，同时谋求表面包覆切削工具的长寿命化。

近年来，作为硬质薄膜的其他成膜法开发出了气溶胶沉积(AerosolDeposition。以下，以AD表示)法，并且关注着利用该AD法在工具基体表面成膜硬质膜的表面包覆切削工具。

关于AD法，在非专利文献1中进行了介绍，其为如下涂覆手法，即在图1所示的AD装置中，将亚微米级的原料超微粒子装到气溶胶产生器，与高压气体混合，进行气溶胶化，通过向排放至中～低真空中的成膜腔内的基板高速喷吹，由此成膜金属、陶瓷膜。

AD法的成膜原理被命名为“常温冲击固化现象”，尤其在陶瓷的成膜中为如下：一定范围的动能冲撞于基板时，破碎成微细结晶，且该粒子彼此紧密结合的同时形成膜，所述一定范围的动能在具有特定范围的尺寸的微细粒子与气体一同从喷嘴送出时得到。

作为基于该AD法的成膜的特征，可以举出如下等：

(甲)可以进行金属或陶瓷(氧化物、非氧化物)的成膜。

(乙)由于不需要高温热处理，所以可以得到维持无法以一般烧结工艺得到的原料粉组成的热非平衡陶瓷组织。

(丙)能够以高速(根据条件为PVD、CVD的30倍以上)且大面积进行具有紧密的微结晶组织的涂覆。

(丁)若考虑硬度或弹性率等机械特性，则基板可以广泛选择Si、SUS304、树脂、玻璃等。

作为上述AD法的具体应用例，例如在专利文献1叙述了如下内容：通过AD法形成Al₂O₃与其他陶瓷(例如，SiC、Si₃N₄、TiN、TiCN、TiC、AlN、C、BN)材料的复合膜，由此得到不锈钢、合金钢的切削中显示优异的切削性能的表面包覆切削工具。

并且，在专利文献2叙述了如下内容：通过AD法形成金刚石微粒子与陶瓷(例如，Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、AlSiNO、SiC、TaC、B₄C、BN、SiN、Y₂O₃、ZrO₂、MgO)粒子的复合膜，由此得到粘着性优异，且在Al合金的切削中显示优异的耐磨性的表面包覆切削工具。

并且，在专利文献3中示有通过AD法形成金刚石膜的金刚石包覆工具，且叙述了如下内容：该金刚石包覆工具的摩擦系数小且耐磨性优异。

然而，专利文献1所示的表面包覆切削工具不能说与基板的粘着性及耐磨性充分，并且专利文献2、3中所示的表面包覆切削工具其硬质膜成分为金刚石，由于该金刚石和铁类材料产生反应，所以无法作为钢、铸铁等铁类材料的切削工具使用。

并且，作为不依存上述AD法的硬质复合膜的成膜法，例如在专利文献4、5中公开有如下方法：通过ESC(Electrostatic Spray Coating)法使cBN粒子附着于基体之后，通过CVI(Chemical Vapor Infiltration)法将TiN填充于cBN粒子间隙中，由此成膜由cBN和TiN构成的复合膜，但在该成膜法中，需要高压高温真空装置，存在硬质膜的制造成本增多的问题。并且，由于使cBN粒子附着之后成膜TiN，所以无法将膜的组成设为倾斜结构。因此，与基板的粘着性就成为问题。

专利文献1：日本专利公开2006-131992号公报

专利文献2：日本专利公开2009-62607号公报

专利文献3：日本专利公开2008-19464号公报

专利文献4：美国专利第6607782号说明书

专利文献5：美国专利申请公开第2006/0199013号说明书

非专利文献1：“Synthesiology”Vol.1，No.2(2008)p.130～138

发明内容