[发明专利]表面包覆切削工具及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具。详细而言，本发明涉及一种在伴随合金钢等产生高热且冲击性负荷作用于切削刃的高速断续切削加工中，通过硬质包覆层具备优异的耐崩刀性而在长期使用中发挥优异的切削性能的表面包覆切削工具(以下，称作包覆工具)。

本申请主张基于2014年3月26日于日本申请的专利申请2014-63114号及2015年3月20日于日本申请的专利申请2015-57996号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

以往，已知有如下包覆工具：通常，在由碳化钨(以下，由WC表示)基硬质合金、碳氮化钛(以下，由TiCN表示)基金属陶瓷或立方晶氮化硼(以下，由cBN表示)基超高压烧结体构成的工具基体(以下，将这些统称为工具基体)的表面，通过物理蒸镀法包覆形成Ti-Al系复合氮化物层而作为硬质包覆层。已知这种包覆工具发挥优异的耐磨性。

上述以往的包覆形成有Ti-Al系复合氮化物层的包覆工具虽然耐磨性比较优异，但是当在高速断续切削条件下使用时容易产生崩刀等异常磨损，因此关于改善硬质包覆层提出了各种方案。

例如，在专利文献1中公开了在工具基体表面形成硬质包覆层的内容。该硬质包覆层由满足组成式(Al_xTi_1-x)N(其中，以原子比计x为0.40～0.65)的Al和Ti的复合氮化物层构成。关于该复合氮化物层，在通过EBSD(Electron Back Scatter Diffraction，电子背散射衍射)对晶体方位进行分析的情况下，从表面研磨面的法线方向在0～15度的范围内具有晶体方位＜100＞的晶粒的面积比例为50％以上，并且在测定相邻的晶粒彼此所成角度的情况下，显示出小角度晶界(0＜θ≤15゜)的比例为50％以上的晶体排列。在专利文献1中公开了：通过将这种由Al和Ti的复合氮化物层构成的硬质包覆层蒸镀形成于工具基体表面，即使在高速断续切削条件下硬质包覆层也发挥优异的耐缺损性。

在专利文献1的包覆工具中，通过物理蒸镀法而蒸镀形成硬质包覆层，因此难以将Al的含有比例x设为0.65以上，期待进一步提高切削性能。

根据这种观点考虑，还提出了如下技术，即通过用化学蒸镀法来形成硬质包覆层，将Al的含有比例x提高至0.9左右。

例如，在专利文献2中记载有如下内容：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，从而能够蒸镀形成Al的含有比例x的值为0.65～0.95的(Ti_1-xAl_x)N层。然而，在专利文献2中，其目的在于在该(Ti_1-xAl_x)N层上进一步包覆Al₂O₃层，从而提高隔热效果，因此关于将Al的含有比例x的值提高至0.65～0.95的(Ti_1-xAl_x)N层的形成对切削性能带来什么样的影响并不明确。

并且，例如在专利文献3中提出如下方案：将TiCN层、Al₂O₃层作为内层，在其上通过化学蒸镀法包覆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，以原子比计x为0.65～0.90)作为外层，并且通过对该外层施加100～1100MPa的压缩应力来改善包覆工具的耐热性和疲劳强度。

专利文献

专利文献1：日本专利公开2009-56540号公报

专利文献2：日本专利公表2011-516722号公报

专利文献3：日本专利公表2011-513594号公报

近年来，对切削加工中的节省劳力化及节能化的要求增加，随之，切削加工有进一步高速化、高效率化的趋势。而且，进一步对包覆工具要求提高耐崩刀性、耐缺损性、耐剥离性等耐异常损伤性，并且要求在长期使用中发挥优异的耐磨性。

但是，所述专利文献1中记载的包覆工具中，由(Ti_1-xAl_x)N层构成的硬质包覆层通过物理蒸镀法蒸镀形成，难以提高硬质包覆层中的Al的含有比例x。因此，存在例如在供合金钢的高速断续切削的情况下不能说耐磨性、耐崩刀性充分的问题。