[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)，其硬质包覆层在合金钢等的伴有高热发生，并且对切削刃施加冲击性负荷的高速铣削切削加工或高速断续切削加工中发挥优异的耐崩刀性。

背景技术

以往，已知有通常在由碳化钨(以下用WC表示)基硬质合金、碳氮化钛(以下用TiCN表示)基金属陶瓷或立方晶氮化硼(以下用cBN表示)基超高压烧结体构成的基体(以下将它们统称为基体)的表面，通过物理蒸镀法包覆形成Ti-Al系的复合氮化物层来作为硬质包覆层的包覆工具，并且已知它们发挥优异的耐磨损性。

但是，上述以往的包覆形成Ti-Al系复合氮化物层的包覆工具虽然耐磨损性比较优异，但是当在高速铣削切削条件中使用时容易产生崩刀等异常损耗，因此对硬质包覆层的改善提出了各种建议。

例如，专利文献1中，提出有在基体的表面通过物理蒸镀法包覆形成以组成式(Ti_1-XAl_X)N表示时满足0.35≤X≤0.60(其中，X为原子比)的Ti和Al的复合氮化物构成的硬质包覆层，并且将硬质包覆层作为以平均粒径30nm以下粒状晶组织和平均粒径50～500nm的柱状晶组织的交替层叠结构而构成，并且，由此在高硬度钢的高速断续切削加工中，硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性、耐缺损性、耐剥离性。

但是，该包覆工具通过物理蒸镀法蒸镀形成硬质包覆层，因此无法将Al的含有比例X设为0.6以上，要求进一步提高切削性能。

由如上观点提出有通过化学蒸镀法形成硬质包覆层，从而将Al的含有比例X提高至0.9左右的技术。

例如，专利文献2中，记载有在TiCl₄、AlCl₃、NH₃的混合反应气体中，在650～900℃的温度范围中进行化学蒸镀，从而能够蒸镀形成Al的含有比例X的值为0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N层，但在该文献中，由于以在该(Ti_1-XAl_X)N层上进一步包覆Al₂O₃层，并由此提高绝热效果为目的，未揭示通过形成将X的值提高至0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N层，对切削性能有何影响。

并且，例如专利文献3中，记载有在TiCl₄、AlCl₃、NH₃、N₂H₄的混合反应气体中，在700～900℃的温度中进行不使用等离子体的化学蒸镀，从而能够蒸镀形成Al的含有比例X的值为0.75～0.93的立方晶的(Ti_1-XAl_X)N层构成的硬质包覆层，但与专利文献2相同，未对作为包覆工具的适用可能性有任何揭示。

专利文献1：日本专利公开2011-224715号公报

专利文献2：日本专利公表2011-516722号公报

专利文献3：美国专利第7767320号说明书

近年来的切削装置的高性能化显著，一方面对切削加工的节省劳力化及节能化以及低成本化的要求强烈，随此切削加工有更加高速化、高效率化的倾向，因此对包覆工具进一步要求耐崩刀性、耐缺损性、耐剥离性等耐异常损伤性，并且要求经长期使用的优异的耐磨损性。

但是，上述专利文献1中记载的包覆工具由于通过物理蒸镀法蒸镀形成由(Ti_1-XAl_X)N层构成的硬质包覆层，无法提高硬质包覆层中的含Al量X，因此，例如当供合金钢的高速铣削切削时，不能说耐崩刀性足够。

另一方面，对于上述专利文献2、3中记载的通过化学蒸镀法包覆形成的(Ti_1-XAl_X)N层，能够提高含Al量X，并且，能够形成立方晶结构，因此能够得到具有预定的硬度且耐磨损性优异的硬质包覆层，但是与基体的粘附强度不充分，另外，由于韧性差，因此作为供合金钢的高速铣削切削的包覆工具使用时，容易产生崩刀、缺损、剥离等异常损伤，不能说发挥能够令人满意的切削性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种即使在供合金钢的高速铣削切削等时，也发挥优异的耐崩刀性，并且经长期使用发挥优异的耐磨损性的包覆工具。