[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐异常损伤性优异的表面包覆切削工具（以下，称为“包覆工具”），其将TiCN基金属陶瓷和WC基硬质合金的复合烧结体作为工具基体。

背景技术

作为钢或铸铁的切削加工用工具，WC基硬质合金被广泛利用，但为了削减作为稀有金属的钨的使用量并获得所希望的切削性能，从以往提出有各种方案。

例如，专利文献1中提出有用硬质合金制作刀尖部分，并将其可装卸地嵌合支承于硬质合金的基底金属的多刃刀片，并记载有根据该结构实现削减切削刃的单价和资源的内容。

并且，例如专利文献2中提出有使插入体嵌合于在中央部形成空腔部的多刃刀片的空腔部，与该插入体一同将多刃刀片固定于车刀刀柄的切削工具，并记载有通过该工具，插入体不直接涉及切削作用，因此能够使用廉价的材料，且能够降低高价的钨等的使用量的内容。

并且，例如专利文献3中记载有如下内容：当由硬质合金粉末和金属陶瓷粉末分别形成冲压成型体，并层叠该冲压成型体后进行在真空气氛中保持1300～1500℃×0.5～3小时的烧结来制作工具基体时，通过将硬质合金层与金属陶瓷层之间的边界的凹凸状态设在特定的范围内，或将两层的结合相量调整在特定的范围内，由此提高硬质合金与金属陶瓷的接合性，并且，抑制烧结时产生的变形，改善包覆工具的耐磨损性与韧性。

专利文献1：日本专利公开昭58-4302号公报

专利文献2：日本专利公开昭57-8003号公报

专利文献3：国际公开第2009/034716号

如上述专利文献1、2所示，刀尖可装卸的切削工具中，能够实现钨使用量的减少，但将该切削工具在断续性/冲击性的高负荷作用于切削刃的断续切削条件中使用时，嵌合强度不够充分，因此无法得到充分的切削特性，并且，由于韧性不足，若重复使用则存在基底金属从孔部分产生破坏的问题。

并且，在上述专利文献3所示的由硬质合金和金属陶瓷构成的复合烧结体中，不仅需在硬质合金与金属陶瓷层的边界形成凹凸，而且为了获得烧结时的变形较少的复合烧结体，需在不同种类的材料之间具备冲压体烧结时的收缩特性，因此，由这种复合烧结体制作的切削工具中，钨使用量的减少最多停留在30%左右，不仅从节省资源的方面无法充分得到满足，而且在受到湿式断续切削等激烈的热过程的切削条件下，存在刀尖的硬质合金因龟裂的扩展等而破坏的可能性，不能说有充分的可靠性。

发明内容

为此，本发明的目的在于提供一种包覆工具，该包覆工具将由TiCN基金属陶瓷和WC基硬质合金构成的复合烧结体作为工具基体，实现作为稀有金属的钨的使用量的减少，并且即使在断续性/冲击性的高负荷作用于切削刃的断续切削中使用时，也具备抑制龟裂扩展的作用、耐异常损伤性优异。

本发明人等从如上述的观点出发，对于将由TiCN基金属陶瓷和WC基硬质合金构成的复合烧结体作为工具基体，并对其蒸镀形成硬质包覆层的包覆工具，实现钨使用量的减少，并且即使在断续性/冲击性的高负荷作用于切削刃的断续切削中使用时，抑制龟裂的传播/扩展的作用也优异，并且，对于在长期使用中不发生崩刀、缺损及剥离等异常损伤的包覆工具进行了深入研究的结果，得到了如下见解。

当制作构成工具基体的TiCN基金属陶瓷和WC基硬质合金的复合烧结体时，通过适当选定烧结条件，在TiCN基金属陶瓷与WC基硬质合金的界面部分，形成成为铁族金属含量从TiCN基金属陶瓷侧向界面递减的浓度梯度的界面结构，并且，在构成前刀面的WC基硬质合金与硬质包覆层的界面部分，通过形成将在WC基硬质合金侧的界面附近位置的铁族金属成分含量设为WC基硬质合金内部的铁族金属成分含量的1.2～3.0倍的铁族金属富集层，由此能够将自前刀面刀尖的前端部1mm以内的区域的铁族金属富集层的WC的压缩残余应力值设为与铁族金属富集层构成界面的硬质包覆层的压缩残余应力值以上，WC基硬质合金内部的压缩残余应力值以下。

并且，通过如上述的TiCN基金属陶瓷-WC基硬质合金间的界面结构的形成，以及在WC基硬质合金-硬质包覆层间的铁族金属富集层的形成，能够防止TiCN基金属陶瓷与WC基硬质合金的界面部分的韧性降低的同时防止因热冲击等发生的刀尖的破损，另外，在WC基硬质合金的铁族金属富集层中，能够在保持充分的硬度的状态下防止龟裂的传播/扩展。

其结果发现，将上述复合烧结体作为工具基体的包覆工具中，即使在断续性/冲击性的高负荷作用于切削刃的断续切削中，也能够防止龟裂的传播/扩展，在长期使用中 发挥优异的耐异常损伤性、耐磨损性。