[发明专利]表面包覆切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面包覆切削工具(以下，称为包覆工具)，其硬质包覆层在冲击性负荷作用于球墨铸铁等的切削刃的高速断续切削加工中发挥优异的耐崩刀性。

背景技术

以往以来，已知有如下包覆工具，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，通过物理蒸镀法而包覆形成有Ti-Al系复合氮化物层来作为硬质包覆层，从而已知这些包覆工具发挥优异的耐磨损性。

但是，上述现有的包覆形成有Ti-Al系复合氮化物层的包覆工具虽然耐磨损性相对优异，但是在高速断续切削条件下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中提出了一种在基体表面包覆有由显示双轴结晶取向性的Ti和Al的复合氮化物层组成的硬质包覆层的包覆工具，该包覆工具在重切削加工中发挥优异的耐缺损性，该复合氮化物层满足组成式(Ti_1-XAl_X)N(其中，以原子比计X为0.40～0.60)，对该层进行基于EBSD的结晶方位分析时，在从表面研磨面的法线方向0～15度范围内具有结晶方位＜100＞的晶粒的面积比例为50％以上，并且，在以相对于与表面研磨面的法线正交的任意方位存在于0～45度范围内的最高峰值作为中心的15度范围内具有结晶方位＜100＞的晶粒的面积比例为50％以上。

并且，专利文献2中提出了一种通过对基体表面施加双极性脉冲偏压并在750～850℃成膜温度下进行蒸镀来具备由(Ti_1-XAl_X)N(X＝0.4～0.6)层组成的硬质包覆层的包覆工具，该包覆工具在重切削加工中发挥优异的耐缺损性，关于该(Ti_1-XAl_X)N层，在测定{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，该(Ti_1-XAl_X)N层在30～40度的倾斜角划分区域存在最高峰值，且其度数的合计为整体的60％以上，并且，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点分布曲线图中，在Σ3存在最高峰值，且其分布比例为整体的50％以上。

但是，上述专利文献1、2所示的包覆工具通过物理蒸镀法而成膜硬质包覆层，因此无法将Al的含有比例X设为0.6以上，期待进一步提高切削性能。

从这种观点出发，还提出了通过利用化学蒸镀法形成硬质包覆层来将Al的含有比例X提高至0.9左右的技术。

例如，专利文献3中记载有如下技术，即通过在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，能够成膜Al的含有比例X的值为0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N层和/或(Ti_1-XAl_X)C层和/或(Ti_1-XAl_X)CN层，但在该文献中，其目的是通过在该(Ti_1-XAl_X)N层和/或(Ti_1-XAl_X)C层和/或(Ti_1-XAl_X)CN层上进一步包覆Al₂O₃层来提高绝热效果，因此未揭示将X的值提高至0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N层和/或(Ti_1-XAl_X)C层和/或(Ti_1-XAl_X)CN层的形成，对切削性能有何种影响。

并且，例如专利文献4中记载有如下技术，即通过在TiCl₄、AlCl₃、NH₃、N₂H₄的混合反应气体中，在700～900℃的温度下进行不使用等离子体的化学蒸镀，能够成膜由Al的含有比例X的值为0.75～0.93的立方晶的(Ti_1-XAl_X)N层组成的硬质包覆层，但与专利文献3相同，对于作为包覆工具的可适用性没有任何揭示。