[发明专利]硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆切削工具（以下，称为包覆工具），其即使在高速且断续性/冲击性负荷作用于切削刃的断续切削条件下进行各种钢或铸铁等的切削加工，硬质包覆层也发挥优异的附着强度的同时，显示优异的耐崩刀性，且经长期发挥优异的切削性能。

背景技术

以往，已知有通常在由碳化钨（以下，以WC表示）基硬质合金或碳氮化钛（以下，以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）的表面上蒸镀形成由以下（a）及（b）构成的硬质包覆层而成的包覆工具：

（a）下部层为由Ti的碳化物（以下，以TiC表示）层、氮化物（以下，以TiN表示）层、碳氮化物（以下，以TiCN表示）层、碳氧化物（以下，以TiCO表示）层及碳氮氧化物（以下，以TiCNO表示）层中的一层或两层以上构成的Ti化合物层，

（b）上部层为在化学蒸镀的状态下具有ɑ型结晶结构的氧化铝层（以下，以Al₂O₃层表示。）或具有ɑ型结晶结构且含有微量Zr的含Zr氧化铝层（以下，以含Zr的Al₂O₃层表示）。

但是，上述以往的包覆工具，虽然例如在各种钢或铸铁等的连续切削或断续切削中发挥优异的耐磨损性，但是将此用于高速断续切削时，容易产生包覆层的崩刀，存在工具寿命变短的问题。

因此，为了改善包覆层的耐崩刀性、耐剥离性、耐磨损性等，提出了对硬质包覆层进行各种改良的包覆工具。

例如，如专利文献1所示提出了在工具基体上包覆有ɑ型氧化铝层，在其上方包覆含锆氧化铝层的包覆工具，其中，含锆氧化铝层含有ɑ型氧化铝层和氧化锆，且ɑ型氧化铝层与该含锆氧化铝层中，ɑ型氧化铝的晶粒是连续的，且含锆氧化铝层的ɑ型氧化铝的晶粒在膜厚方向上纵长生长，并且，氧化锆以填充ɑ型氧化铝的晶粒间的方式形成，从而改善了韧性与耐崩刀性。

并且，例如，如专利文献2所示提出了在工具基体的表面上蒸镀形成有作为下部层的Ti化合物层和作为上部层的含Zr的Al₂O₃的包覆工具，其中，上部层形成为：该含Zr的Al₂O₃具有平板多角形状且纵长状的晶粒组织结构，并且，上部层的晶粒中，以面积比率计为60%以上的晶粒的内部被由至少一个以上的以Σ3表示的构成原子共有晶格点形态构成的晶格界面所分断，从而改善了高速重切削加工中的耐磨损性。

专利文献1：日本专利公开2009-45729号公报

专利文献2：日本专利公开2009-172748号公报

近年来，切削装置的高性能化显著，另一方面，对于切削加工的省力化及节能化，进一步低成本化的要求强烈，随此，切削加工更加高速化，并且存在对切削刃施加高负荷的倾向，但在上述的以往包覆工具的现状为，将此用于钢或铸铁等在通常条件下的连续切削或断续切屑时不存在问题，但尤其在将此在伴随高热产生且对切削刃施加断续性/冲击性负荷的高速断续切削条件下使用时，由构成硬质包覆层的Ti化合物层构成的下部层与由含Zr的Al₂O₃构成的上部层的紧贴强度并不充分，由于上部层与下部层之间的剥离、崩刀等异常损伤的发生而在比较短时间内到达使用寿命。

发明内容

因此，本发明人等从上述观点出发，为了改善由Ti化合物层构成的下部层和由含Zr的Al₂O₃构成的上部层的紧贴性，由此防止剥离、崩刀等异常损伤的发生且谋求工具寿命的长寿命化而进行了深入研究，其结果发现了如下见解：

在包覆形成有由Ti化合物层构成的下部层和由含Zr的Al₂O₃构成的上部层的包覆工具中，通过控制含Zr的Al₂O₃的粒径分布，并且按含Zr的Al₂O₃晶粒粒径控制取向性，从而能够提高上部层与下部层的紧贴性，并且能够维持上部层整体的高温硬度和高温强度，因此即使用于对切削刃施加断续性/冲击性负荷的高速断续切削时，也能够抑制上部层与下部层之间的剥离、崩刀等异常损伤的发生，并且能够得到经长期使用发挥优异的切削性能的包覆工具。

本发明是基于上述见解而完成的，其特征在于，

（1）一种表面包覆切削工具，在由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面上，包覆形成有由下述（a）、（b）构成的硬质包覆层，该表面包覆切削工具的特征在于，