[发明专利]表面包覆切削工具

权利要求书

1.一种表面包覆切削工具，其在由碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或立方晶氮化硼基超高压烧结体中的任一种构成的工具基体的表面上设置有硬质包覆层，所述表面包覆切削工具的特征在于，

所述硬质包覆层至少包含通过化学蒸镀法成膜的平均层厚为1～20μm的Ti和Al的复合氮化物或复合碳氮化物层，在以组成式：(Ti_1-xAl_x)(C_yN_1-y)表示的情况下，Al在Ti和Al的总量中所占的含有比例x以及C在C和N的总量中所占的含有比例y分别满足0.60≤x≤0.95、0≤y≤0.005，其中，x、y均为原子比，

在构成所述复合氮化物或复合碳氮化物层的晶粒中存在具有立方晶结构的晶粒和具有六方晶结构的晶粒，在与工具基体垂直的面上立方晶相所占的面积比例为30～80面积％，具有立方晶结构的晶粒的平均粒子宽度W为0.05～1.0μm，平均纵横尺寸比A为5以下，在所述具有立方晶结构的晶粒内存在组成式：(Ti_1-xAl_x)(C_yN_1-y)中的Ti和Al的周期性浓度变化，周期性变化的x的最大值和最小值之差为0.05～0.25，其中，将所述具有立方晶结构的晶粒的与工具基体平行的面内的粒子宽度设为w，将所述具有立方晶结构的晶粒的与工具基体垂直的方向的粒子长度设为l，将该w和l之比l/w设为各晶粒的纵横尺寸比a时，针对各晶粒求出的纵横尺寸比a的平均值定义为所述具有立方晶结构的晶粒的平均纵横尺寸比A，针对各晶粒求出的粒子宽度w的平均值定义为所述具有立方晶结构的晶粒的平均粒子宽度W，

在所述复合氮化物或复合碳氮化物层中的具有存在Ti和Al的周期性浓度变化的立方晶结构的晶粒中，沿立方晶粒的以＜001＞表示的等价的晶体取向中的一个取向存在Ti和Al的周期性浓度变化，沿该取向的周期为3～30nm，在正交于该取向的面内的、Al在Ti和Al的总量中所占的含有比例x的变化为0.01以下。

2.根据权利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

在所述复合氮化物或复合碳氮化物层中的具有存在Ti和Al的周期性浓度变化的立方晶结构的晶粒中存在区域A和区域B这两个区域，其中，

区域A中，沿立方晶粒的以＜001＞表示的等价的晶体取向中的一个取向存在Ti和Al的周期性浓度变化，若将该取向设为取向d_A，则沿取向d_A的周期为3～30nm，在正交于取向d_A的面内的、Al在Ti和Al的总量中所占的含有比例x的变化为0.01以下；

区域B中，沿正交于取向d_A的立方晶粒的以＜001＞表示的等价的晶体取向中的一个取向存在Ti和Al的周期性浓度变化，若将该取向设为取向d_B，则沿取向d_B的周期为3～30nm，在正交于取向d_B的面内的、Al在Ti和Al的总量中所占的含有比例x的变化为0.01以下，

所述区域A和区域B的边界形成于以{110}表示的等价的晶体面中的一个面上。

3.根据权利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

由所述碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或立方晶氮化硼基超高压烧结体中的任一种构成的工具基体与所述Ti和Al的复合氮化物或复合碳氮化物层之间存在包含Ti化合物层的下部层，该Ti化合物层由Ti的碳化物层、氮化物层、碳氮化物层、碳氧化物层及碳氮氧化物层中的一层或两层以上构成、且具有0.1～20μm的总平均层厚。

4.根据权利要求2所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

由所述碳化钨基硬质合金、碳氮化钛基金属陶瓷或立方晶氮化硼基超高压烧结体中的任一种构成的工具基体与所述Ti和Al的复合氮化物或复合碳氮化物层之间存在包含Ti化合物层的下部层，该Ti化合物层由Ti的碳化物层、氮化物层、碳氮化物层、碳氧化物层及碳氮氧化物层中的一层或两层以上构成、且具有0.1～20μm的总平均层厚。

5.根据权利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

在所述复合氮化物或复合碳氮化物层的上部，存在至少包含具有1～25μm的平均层厚的氧化铝层的上部层。