[发明专利]硬质包覆层发挥耐崩刀性的表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种在合金钢等的伴有高热发生，并对刀片作用冲击性负荷的高速断续切削加工中，硬质包覆层具备优异的耐崩刀性，从而在长期的使用中发挥优异的切削性能的表面包覆切削工具(以下称为包覆工具)。

背景技术

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

虽然以往的包覆形成有Ti-Al系的复合氮化物层的包覆工具的耐磨损性优异，但在高速断续切削条件下使用时容易产生崩刀等的异常损耗，因此对于硬质包覆层的改善提出了种种提案。

例如，专利文献1中记载有，通过在TiCl₄、AlCl₃、NH₃的混合反应气体中在650～900℃的温度范围内进行化学蒸镀，从而蒸镀形成Al的含有比例x的值为0.65～0.95的(Ti_1-xAl_x)N层的包覆工具，但该包覆工具中以在该(Ti_1-xAl_x)N层上进一步包覆Al₂O₃层，来提高隔热效果为目的，因此并未公开将x的值提高到0.65～0.95的(Ti_1-xAl_x)N层的形成对切削性能具有怎样的影响这一点，并且这一点难以预知。

另外，专利文献2中提出有如下提案，即将TiCN层、Al₂O₃层作为内层，通过化学蒸镀法将立方晶结构或包含六方晶结构的立方晶结构的(Ti_1-xAl_x)N层(其中，x为0.65～0.9)作为外层包覆于其上，并通过向该外层提供100～1100MPa的压缩应力来改善包覆工具的耐热性及疲劳强度。

另外，专利文献3中提出提供一种包覆工具，其为由Cr、Ti、Al、V的氮化物中的至少二种金属氮化物构成的复合体，通过将该复合体所示的X射线衍射峰即构成复合体的各金属氮化物的(111)面及(200)面的X射线衍射峰的强度(I₍₁₁₁₎及I₍₂₀₀₎)的强度比I₍₁₁₁₎/I₍₂₀₀₎设为3～6，形成有提高耐磨损性、耐烧粘性及耐氧化性，并实现摩擦系数的降低这种整体的滑动特性的提高的皮膜。

另外，专利文献4中提出提供一种包覆工具，其通过在工具基体表面施加双极脉冲偏压，并在750～850℃的成膜温度下进行蒸镀而具备硬质包覆层，从而硬质包覆层在重切削加工中发挥优异的耐缺损性，所述硬质包覆层由(Ti_1-xAl_x)N(x＝0.4～0.6)层构成，该(Ti_1-xAl_x)N层在测定由{100}面的法线相对于表面研磨面的法线所成的倾斜角而制作的倾斜角度数分布曲线图中，在30～40度的倾斜角分区存在最高峰，其度数总合在整体的60％以上，另外在测定{112}面的法线相对于表面研磨面的法线所成的倾斜角而制作的构成原子共有晶格结点分布曲线图中，在Σ3存在最高峰，其分布比例在整体的50％以上的。

专利文献1：日本专利公表2011-516722号公报

专利文献2：日本专利公表2011-513594号公报

专利文献3：日本专利公开2000-144376号公报

专利文献4：日本专利公开2008-307615号公报

随着近年来切削加工对节省劳力化及节能化的要求变强，切削加工更加趋于高速化、高效率化，对包覆工具要求进一步的耐崩刀性、耐缺损性、耐剥离性等的耐异常损伤性，并要求在长期的使用中的优异的耐磨损性。

但是，对于以专利文献1中所记载的化学蒸镀法蒸镀形成的(Ti_1-xAl_x)N层，由于能够提高Al含有量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，但存在与工具基体的粘附强度不够充分，且韧性较差的问题。