[发明专利]切削工具用硬质涂层

说明书

技术领域

本发明涉及使用于切削工具，并形成在超硬合金、金属陶瓷、高速钢、立铣刀、钻头、cBN等这样的硬质的母材上的硬质涂层，具体地，涉及构成为按薄层A-B-A-C的顺序层叠薄层A、薄层B及薄层C而成的纳米多层结构或它们的反复层叠结构，与以往的多层薄膜结构相比，耐磨损性、润滑性、韧性、耐崩裂性均得到提高的切削工具用硬质涂层。

背景技术

随着工业逐渐被精密化、高速化及大量生产化，需要对切削工具提高切削性能并改善寿命。特别是，在进行对高硬度被切削材料的高速切削加工及对导热性低的难切削材料的切削加工时，在与被切削材料摩擦的切削工具的末端局部地发生约900℃以上的高热，而通过在切削工具的切削面形成耐氧化性和耐磨损性优异的硬质涂层，从而能够提高切削工具的寿命。

以往，为了提高切削性能并改善寿命，在超硬合金、金属陶瓷、立铣刀、钻头类等的母材上形成TiN、Al₂O₃、TiAlN、AlTiN、AlCrN等具备了耐磨损性、耐氧化性或耐冲击性等的单层硬质涂层或将这些硬质涂层层叠2层以上而成的多层硬质涂层，从而对于高硬度被切削材料或难切削材料的要求进行了应对。

但是，目前被切削材料逐渐被高硬度化，而且对导热性低且与工具的熔敷较严重的难切削材料的加工需求也变高，特别是在不锈钢、耐热合金钢、球墨铸铁等的情况下，由于导热率低于一般的钢，在切削加工时，切削热不能通过芯片而被排出，而是集中在切削工具的边缘部，由此根据切削工具与被切削材料的化学反应，在切削工具的边缘部容易发生磨损、熔敷及脱落现象，切削工具的寿命急剧减少。

因此，仅通过上述组成的单层或多层的结构，越来越难以应对需要均匀地具备优异的耐磨损性、耐氧化性、润滑性等特性的这样的用来进行难切削材料及铸铁的加工的切削工具的需求。

由此，最近试图通过规则地反复层叠物性不同的2种以上的纳米级的薄膜的方法来提高切削性能。

例如，在韩国注册专利公报第876366号中公开了如下的薄膜结构：通过物理气相沉积(PVD)，在作为超硬合金工具的刀片、立铣刀、钻头或金属陶瓷工具上，为了提高紧贴力及200面的晶体取向而沉积下层，接着为了提高耐冲击性和耐崩裂性而沉积作为中间层的(Ti，Al)N多层薄膜，然后形成最上层，从而提高最上层的耐磨损性和耐氧化性，而所述最上层具备如下结构：由TiAlN或AlTiSiN构成，并由组成各不相同的A层、B层、C层及D层构成，并且这些层交替地层叠的结构。

通过上述的多层结构，能够提高耐磨损性及耐氧化性，但为了均匀地改善耐磨损性、耐冲击性(韧性)、耐崩裂性等在切削作业中所需的各种特性，需要研制新的结构的硬质涂层。

发明内容

所要解决的技术课题

为了解决如上述的问题点，本发明提供整体地提高了耐磨损性、润滑性、韧性(耐冲击性)、耐崩裂性等的切削工具用硬质涂层。

解决课题的手段

为了解决如上述的课题，在本发明的切削工具用硬质涂层中，该硬质涂层形成于母材的表面，所述硬质涂层构成为从所述母材起按薄层A-B-A-C的顺序层叠薄层A、薄层B及薄层C而成的纳米多层结构或将该纳米多层结构反复层叠两次以上而成的结构，所述薄层A由Ti_1-xAl_xN构成，其中0.3≤x≤0.7，所述薄层B由Al_1-yCr_yN构成，其中0.3≤y≤0.7，所述薄层C由MeN构成其中Me为Nb、V、Cr中的任意一种。

所述薄层A、薄层B及薄层C的平均厚度分别优选为3nm～50nm。

所述薄层A、薄层B及薄层C的平均厚度分别优选为20nm～40nm。

所述切削工具用硬质涂层的平均厚度优选为1μm～20μm。

所述切削工具用硬质涂层在900℃下进行30分钟的热化处理后的热硬度优选为35GPa以上。

发明效果

根据这样的本发明的切削工具用硬质涂层，通过按薄层A-B-A-C的顺序层叠耐磨损性优异的Ti和Al的复合氮化物层(薄层A)、润滑性优异的Al和Cr的复合氮化物层(薄层B)及韧性和耐崩裂性优异且在高温环境下润滑性得到提高的Nb、V及Cr中的任意一种的氮化物层(薄层C)而形成的纳米多层结构的反复层叠，能够均匀地提高耐磨损性、润滑性、韧性、耐崩裂性等的在切削工具用硬质涂层中所需的各种特性，因此能够恰当地用于难切削材料的加工。