CN102821896A - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

提供一种耐熔敷性、耐磨损性优异的切削工具。切削工具(1)在前刀面与后刀面的交叉棱线具有切削刃，在基体的表面被覆由TiaAlbNbdMe(C1-xNx)(其中，M是从Si、W、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y中选出的至少一种，0.3≤a≤0.8，0≤b≤0.6，0.01≤d≤0.25，0≤e≤0.25，a+b+d+e＝1，0≤x≤1)构成的被覆层，在该被覆层的表面存在溶粒，并且存在于所述前刀面上的所述溶粒的平均组成与存在于所述后刀面上的所述溶粒的平均组成相比，Nb的含有率高。

Description

切削工具
技术领域
本发明涉及在基体的表面成膜被覆层的切削工具。
背景技术
目前，在切削工具、耐磨构件、滑动构件这样的需要耐磨耗性、滑动性、耐缺损性的构件中，使用如下的方法，即：在超硬合金、金属陶瓷等烧结合金、金刚石或cBN(立方晶氮化硼)的高硬度烧结体、氧化铝或氮化硅等陶瓷构成的基体的表面成膜被覆层，来提高耐磨耗性、滑动性、耐缺损性。
另外，作为被覆层使用物理蒸镀法的一种的电弧离子镀敷法或溅射法而积极地研究了以Ti或Al为主成分的氮化物层，持续地进行了用于延长工具寿命的改良。设有这些被覆层的表面被覆工具为了应对以切削速度的高速化为首的切削环境的变化、被切削材料的多样化，而除了被覆材料元素以外也思考了各种办法。
例如，在专利文献1中记载了如下情况，即：在基体的表面被覆有TiAlN等覆膜的表面被覆工具中，使Ti的比率在后刀面中比前刀面高，能够抑制前刀面的熔敷和磨损的发展，并且能够抑制后刀面的边界损伤。
另外，在专利文献2中记载了如下情况，即：在基材的表面形成厚度为1～5μm的TiAlN系的硬质覆膜，使存在于硬质覆膜上的具有膜厚以上的尺寸的粗大粒子为5面积％以下，其表面粗糙度Ra为0.1μm以下或表面粗糙度Rz为1μm以下，由此来提高硬质覆膜的耐熔敷性和耐磨耗性。
而且，在专利文献3中公开了在基材表面形成由(TiNbAl)N等的组成构成的皮膜来提高耐磨损性的情况，在专利文献4中记载了具有(TiAlNbSi)N等的组成，通过改变成膜方式而将Si及Nb含有量不同的层层叠为多层的硬质皮膜。
另外，在专利文献5中公开了(Ti、Al、W、Si、M(M是从Nb、Mo、Ta、Hf、Y中选出的至少一种))N被覆层，并记载了耐氧化性及耐缺损性优异的情况。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2008-264975号公报
【专利文献2】日本特开2002-346812号公报
【专利文献3】日本特开平11-302831号公报
【专利文献4】日本特开2005-199420号公报
【专利文献5】日本特开2009-050997号公报
发明内容
然而，在专利文献1记载的后刀面比前刀面的Ti的比率高的结构中，前刀面的被覆层的耐热性和耐氧化性不充分，且后刀面的耐缺损性不充分。
另外，在专利文献2记载的极力减少粗大粒子的结构中，由于表面粗糙度小而切屑相对于硬质膜成为粘贴的状态，成为硬质膜的温度上升而月牙洼磨损的发展的原因，存在耐磨耗性下降这样的问题。
而且，如专利文献3或专利文献4那样在TiAlN中含有作为第三金属的Nb的组成中，耐磨损性虽然提高但需要进一步的改善，尤其是由于被切削材料的熔敷等而卷刃、缺损或因温度上升引起的磨损有时会急速发展，因此希望耐磨损性的进一步提高。而且，在专利文献5记载的切削工具中，由于粗大粒子的影响而有时切屑的熔敷变得激烈、加工面粗糙。
本发明用于解决上述课题，其目的在于提供一种局部性地具备能够发挥最佳的切削性能的被覆层的切削工具。
本发明的切削工具在前刀面与后刀面的交叉棱线具有切削刃，在基体的表面被覆由TiaAlbNbdMe(C1-xNx)(其中，M是从Si、W、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y中选出的至少一种，0.3≤a≤0.8，0≤b≤0.6，0.01≤d≤0.25，0≤e≤0.25，a+b+d+e＝1，0≤x≤1)构成的被覆层，在该被覆层的表面存在溶粒(droplet)，并且存在于所述前刀面上的所述溶粒的平均组成与存在于所述后刀面上的所述溶粒的平均组成相比，Nb的含有率高。
在此，在上述结构中，可以是，存在于所述前刀面上的溶粒的个数比存在于所述后刀面上的溶粒的个数多。
另外，在上述结构中，可以是，所述前刀面的所述被覆层中的Nb的含有率比所述后刀面的所述被覆层中的Nb的含有率高。
此外，可以是，所述被覆层由TiaAlbNbdWfMe(C1-xNx)(其中，M是从Si、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y中选出的至少一种，0.35≤a≤0.55，0.3≤b≤0.6，0≤d≤0.2，0≤e≤0.25，0≤f≤0.2，a+b+d+e+f＝1，0≤x≤1)构成，存在于所述前刀面上的溶粒的组成与存在于所述后刀面上的溶粒的组成相比，W的含有率低。
另外，可以是，存在于所述前刀面上的溶粒的Al的含有率AlDR与所述被覆层的所述前刀面的Al的含有率AlbR之比为1.03≤AlDR/AlbR≤1.25，存在于所述后刀面上的溶粒的Ti的平均含有率TiDF与所述被覆层的所述后刀面的Ti的含有率TiaF之比为1.03≤TiDF/TiaF≤1.2。
此外，可以是，在所述被覆层的前刀面的算术平均粗糙度为RaR且所述被覆层的后刀面的算术平均粗糙度为RaF时，0.07μm≤RaR≤0.3μm、0.05μm≤RaF≤0.15μm，并且，在所述被覆层的前刀面的最大高度为RzR且所述被覆层的后刀面的最大高度为RzF时，0.3μm≤RzR≤0.9μm、0.15μm≤RzF≤0.6μm。
另外，可以是，在所述前刀面的所述被覆层的Nb及W相对于Ti与Al的总量的比率分别为NbR、WR，且所述后刀面的所述被覆层的Nb及W相对于Ti与Al的总量的比率分别为NbF、WF时，(NbR+WR)/(NbF+WF)为0.9～1.1。
另外，可以是，所述被覆层是由Tia1Alb1Nbd1Me1(C1-x1Nx1)(其中，0≤a1≤1，0≤b1≤0.8，0≤d1≤0.2，0≤e1≤0.2，0≤x1≤1)表示的第一被覆层与由Tia2Alb2Nbd2Me2(C1-x2Nx2)(其中，0≤a2≤1，0≤b2≤0.8，0≤d2≤0.2，0≤e2≤0.2，0≤x2≤1，并且排除a1＝a2且b1＝b2且d1＝d2且e1＝e2的情况。)表示的第二被覆层反复交替层叠十层以上的结构。
【发明效果】
根据本发明的切削工具，虽然被覆基体的被覆层的表面上存在溶粒，但在切削时，即使切屑通过前刀面上，由于溶粒的存在，切屑也不会粘贴于前刀面，被覆层的表面不会成为太高温度。而且，由于前刀面与后刀面相比，Nb的含有率高，因此存在于前刀面上的溶粒的耐氧化性高，前刀面上的溶粒不会直接劣化而消灭，能够发挥将切削液保持在被覆层的表面上的效果，并且在后刀面中，溶粒的耐氧化性低而提前消减，从而加工时的精加工面状态获得改善。
附图说明
图1表示本发明的切削工具的一例，(a)是概略立体图，(b)是(a)的X-X剖视图。
具体实施方式
使用本发明的切削工具的优选的实施方式例的图1((a)是概略立体图，(b)是(a)的X-X剖视图)进行说明。
根据图1，切削工具1在主面具有前刀面3，在侧面具有后刀面4，在前刀面3与后刀面4的交叉棱线具有切削刃5，且在基体2的表面成膜有被覆层6。
并且，在基体2的表面被覆有由TiaAlbNbdMe(C1-xNx)(其中，M是从Si、W、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y中选出的至少一种，0.3≤a≤0.8，0≤b≤0.6，0.01≤d≤0.25，0≤e≤0.25，a+b+d+e＝1，0≤x≤1)构成的被覆层6，如图1(b)所示，在被覆层6的表面存在有被称为溶粒7的粒状物质。并且，成为存在于前刀面3上的溶粒7的平均组成比存在于后刀面4上的溶粒7的平均组成的Nb的含有率高的结构。
根据该结构，在切削时，即使切屑通过前刀面3上，由于溶粒7的存在，切屑也不会粘贴于前刀面，被覆层6的表面不会成为太高温度。而且，由于前刀面3与后刀面4相比，溶粒7中的Nb的含有率高，因此存在于前刀面3上的溶粒7的耐氧化性高，前刀面3上的溶粒7不会直接劣化而消灭，能够发挥将切削液保持在被覆层6的表面上的效果，并且在后刀面4中，溶粒7的耐氧化性低而提前消灭，从而加工时的精加工面状态获得改善。
另外，就存在的溶粒7的个数而言，在缓和因切屑通过而导致的发热的点上，优选前刀面3上的10μm×10μm方形中存在15～50个0.3μm以上的溶粒7，更加优选为18～30个。而且，在缓和前刀面3因切屑的通过而成为高温的情况并且使后刀面4的表面平滑而提高精加工面品质的点上，优选前刀面3中的溶粒7的个数比存在于后刀面4上的溶粒7的个数多。在此，本发明的溶粒的平均组成是指分别测定10μm×10μm方形中的0.3μm以上的溶粒7的组成而进行了平均后的值。
而且，在通过耐氧化性的提高而实现月牙洼磨损的抑制及切屑排出性的点上，优选前刀面3的被覆层6中的Nb的含有率比后刀面4的被覆层6中的Nb的含有率高。
在此，被覆层6优选由TiaAlbNbdWfMe(C1-xNx)(其中，M是从Si、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y选出的至少一种，0.35≤a≤0.55，0.3≤b≤0.6，0≤d≤0.2，0≤e≤0.25，0≤f≤0.2，a+b+d+e+f＝1，0≤x≤1)构成，且存在于所述前刀面上的溶粒的组成与存在于所述后刀面上的溶粒的组成相比，W的含有率低。即，溶粒7的组成中，优选的是，形成在前刀面3的表面上的溶粒7a的组成与存在于后刀面4的表面上的溶粒7b的组成相比，Nb的含有率高，且W的含有率低。由此，由于前刀面3上存在的溶粒7a的Nb的含有率高，因此硬度及耐氧化性高，即使切屑与溶粒7a接触，溶粒7a也不会立即磨减而长期存在，其结果是，切屑与前刀面3的被覆层6不会发生粘贴，而且，由于切削油进入到被覆层6与切屑的间隙，因此切屑的润滑性良好，从而能够抑制前刀面的被覆层6的温度上升，月牙洼磨损减小。另外，存在于后刀面4上的溶粒7b的W的含有率高，因此破坏韧性值高，溶粒7b吸收作用在后刀面4上的冲击而能够缓和作用于被覆层6的冲击，其结果是，能够提高后刀面4的被覆层6的耐缺损性。
需要说明的是，在形成于前刀面3的表面上的溶粒7a的Nb的含有率为NbDR，W的含有率为WDR，形成于后刀面4的表面上的溶粒7b的Nb的含有率为NbDF，W的含有率为WDF时，在前刀面3的耐磨损性及后刀面4的耐缺损性的平衡的点上，优选比率NbDR/NbDF为1.07～1.25，比率WDR/WDF为0.75～0.9。
而且，为了提高被覆层6自身的耐磨损性及耐缺损性，在前刀面3的被覆层6的Nb及W相对于Ti与Al的总量的比率分别为Nbr、Wr，后刀面4的被覆层6的Nb及W相对于Ti与Al的总量的比率分别为NbF、WF时，优选(NbR+WR)/(NbF+WF)为0.9～1.1。
另外，此时，在溶粒7a的耐热性、耐氧化性获得改善且由于溶粒7a的结晶结构为立方晶且高硬度而耐磨损性高的点上，优选前刀面3表面上形成的溶粒7a的Al的含有量AlDR相对于前刀面3的被覆层6的Al的含有率AlbR为1.03≤AlDR/AlbR≤1.25。在耐氧化性和耐磨损性的点上，尤其优选1.05≤AlDR/AlbR≤1.15。而且，在溶粒7b的破坏韧性值提高且硬度、耐热性不下降而能够长期提高后刀面4的耐缺损性的点上，优选形成在后刀面4上的溶粒7b的Ti的含有率TiDF相对于后刀面4的被覆层6的Ti的含有率TiaF为1.03≤TiDF/TiaF≤1.2。在耐缺损性的提高的点上，特别优选1.05≤TiDF/TiaF≤1.12。
而且，在前刀面3及后刀面4的耐磨损性均能够最优化的点上，优选被覆层6的形成在前刀面3的表面上的溶粒7的Al的含有率AlDR相对于形成在后刀面4的表面上的溶粒7的Al的含有率AlDF为0.94≤AlDR/AlDF≤0.99。比率AlDR/AlDF的特别优选的范围是0.95≤AlDR/AlDF≤0.99。而且，在前刀面3及后刀面4的耐卷刃性均能够最优化的点上，优选被覆层6的形成在前刀面3的表面上的溶粒7的Ti的含有率TiDR相对于形成在后刀面4的表面上的溶粒7的Ti的含有率TiDF为1.03≤TiDR/TiDF≤1.12。比率TiDR/TiDF的特别优选的范围是1.05≤TiDR/TiDF≤1.10。
另外，在被覆层6的前刀面3的算术平均粗糙度为Rar时，只要在0.07μm≤RaR≤0.3μm的范围内，就能够抑制前刀面3的被覆层6的温度上升而提高耐磨耗性的效果高，且能够提高耐熔敷性。而且，在被覆层6的后刀面4的算术平均粗糙度为RaF时，若在0.05μm≤RaF≤0.15μm的范围内，则能够漂亮地完成加工时的被切削材料的面。需要说明的是，为了提高溶粒的存在所产生的上述效果，在被覆层6的前刀面3的最大高度为RzR，被覆层6的后刀面4的最大高度为RzF时，优选为0.3μm≤RzR≤0.9μm及0.15μm≤RzF≤0.6μm。
需要说明的是，被覆层6的前刀面的组成由TiaAlbNbdMe(C1-xNx)(其中，M是从Si、W、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y选出的至少一种，0.3≤a≤0.8，0≤b≤0.6，0.01≤d≤0.25，0≤e≤0.25，a+b+d+e＝1，0≤x≤1)构成。通过使被覆层6成为该组成范围，被覆层6的氧化开始温度升高，耐氧化性高且能够减少固有的内部应力，耐缺损性高。而且，被覆层6由于硬度及与基体2的密接性高，因此被覆层6对于难切削材料的加工或干式切削、高速切削等的苛刻的切削条件下的耐磨耗性及耐缺损性比较优异。
即，在被覆层6中，当a(Ti组成比率)比0.3小时，被覆层6的结晶结构从立方晶向六方晶变化而硬度下降，因此耐磨耗性下降。当a(Ti组成比率)比0.8大时，被覆层6的耐氧化性及耐热性下降。a的特别优选的范围是0.35≤a≤0.55，尤其是0.45≤a≤0.5。而且，当b(Al组成比)比0.6大时，被覆层6的结晶结构存在从立方晶向六方晶变化的倾向，硬度下降。b的特别优选的范围是0.3≤b≤0.6，尤其是0.48≤b≤0.52。而且，当d(金属Nb组成比率)比0.01小时，被覆层6的耐氧化性下降而耐磨损性下降。当d(金属Nb组成比率)比0.25大时，被覆层6的耐氧化性或硬度下降而引起耐磨损性下降。d的特别优选的范围是0.01≤d≤0.15，尤其是0.04≤d≤0.1。而且，当e(金属M组成比率)比0.25大时，被覆层6的耐氧化性或硬度下降而引起耐磨损性下降。e的特别优选的范围是0.03≤d≤0.22。
需要说明的是，金属M可以优选使用从W、Si、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr、Y选出的一种以上。其中，作为金属，优选添加W，但当金属W的组成比率为0.2以下时，被覆层6的耐磨损性高。金属W的组成比率(f)的特别优选的范围是0.01≤f≤0.1。
另外，被覆层可以是将由Tia1Alb1Nbd1Me1(C1-x1Nx1)(其中，0≤a1≤1，0≤b1≤0.8，0≤d1≤0.2，0≤e1≤0.2，0≤x1≤1)表示的第一被覆层与由Tia2Alb2Nbd2Me2(C1-x2Nx2)(其中，0≤a2≤1，0≤b2≤0.8，0≤d2≤0.2，0≤e2≤0.2，0≤x2≤1，并且排除a1＝a2且b1＝b2且d1＝d2且e1＝e2的情况。)表示的第二被覆层反复交替层叠十层以上的结构，由此，被覆层的硬度提高且能够降低被覆层的内部应力，即使带有厚的被覆层，被覆层也不会发生卷刃或剥离。
需要说明的是，被覆层6的非金属成分的C、N在切削工具所需的硬度及韧性上优异，x(N组成比率)的特别优选的范围是0≤x≤1。在此，根据本发明，上述被覆层6的组成利用能量分散型X射线分光分析(EDS)或X射线光电子分光分析法(XPS)能够测定。需要说明的是，后刀面4的组成基本上与前刀面3的组成相同，但也可以在以原子比计±20％以内的范围内变化。
另外，作为表面被覆层6的成膜方法，可以应用离子镀敷法或溅射法等的物理蒸镀(PVD)法，作为将这种溶粒7形成在被覆层6表面上的方法，优选适用电弧离子镀敷法。
在此，为了使切削工具1的耐磨损性与耐缺损性的平衡良好，优选前刀面3的被覆层6中的Nb的含有率比后刀面4的被覆层6中的Nb的含有率多。
需要说明的是，作为基体2，优选使用由以碳化钨或碳氮化钛为主成分的硬质相和以钴、镍等铁族金属为主成分的结合相构成的超硬合金或金属陶瓷的硬质合金、将以氮化硅或氧化铝为主成分的陶瓷、多结晶金刚石、立方晶氮化硼构成的硬质相和陶瓷或铁族金属等的结合相在超高压下进行烧成而得到的超高压烧结体等硬质材料。
(制造方法)
接下来，说明本发明的切削工具的制造方法。首先，使用现有公知的方法制作工具形状的基体。接着，在基体的表面上成膜出被覆层。作为被覆层的成膜方法，可以优选应用离子镀敷法或溅射法等物理蒸镀(PVD)法。对于成膜方法的一例的详细情况进行说明时，在利用离子镀敷法制作被覆层的情况下，使用分别独立地含有金属钛(Ti)、金属铝(Al)、金属铌(Nb)及规定的金属M(其中，M是从Si、W、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y中选出的至少一种以上)的金属靶(target)、复合化的合金靶或烧结体靶，安置在腔室的侧壁面位置。
此时，根据本发明，将主靶安置在腔室的侧面，且将比其他的金属的Nb的含有率多的靶安置在腔室的上表面，将其他的金属的含有率高的靶安置在腔室的侧面，使电弧电流流过各个靶而进行成膜。其结果是，能够将成膜后的被覆层的组成及溶粒的组成形成为本发明的结构。需要说明的是，作为靶的制作方法，在使用混合金属粉末而烧固的烧结靶时，与使用先使金属成分熔融而再次固化的合金靶相比，存在向被覆层的表面析出的溶粒的量增多的倾向。
作为成膜条件，使用这些靶，通过电弧放电或辉光放电等使金属源蒸发进行离子化，同时，通过与氮源的氮(N2)气或碳源的甲烷(CH4)/乙炔(C2H2)气体发生反应的离子镀敷法或溅射法而成膜出被覆层及溶粒。此时，基体的安置位置定位在后刀面与腔室的侧面大致平行且前刀面与腔室的上表面大致平行的方向上。此时，通过向主靶流过100～200A的电弧电流，向上表面的含有较多Nb成分的副靶流过80～200A的电弧电流，根据需要而向配置在侧面的副靶流过120～250A的电弧电流。
并且，利用相对于产生的电弧等离子体在与靶的方向平行的方向上配置磁铁等方法，通过对产生的电弧等离子体施加磁场，而使存在于等离子内的蒸发的各金属成分的存在状态发生变化，由此能够将溶粒的组成控制成规定的范围。需要说明的是，在通过离子镀敷法或溅射法来成膜出上述被覆层时，考虑被覆层的结晶结构，为了能够制作高硬度的被覆层并提高与基体的密接性而优选施加35～200V的偏置电压。
需要说明的是，在Nb靶及W靶中可以添加Ti等其他的金属成分，而且，作为靶的制作方法，与使用将金属粉末混合而烧固的烧结靶相比，使用使金属成分熔融而再次固化的合金靶的情况下，在被覆层的表面析出的溶粒的组成存在前刀面比后刀面的钨的含有率高的倾向。
需要说明的是，在被覆层6成膜时，为了实现成膜的被覆层的均匀化，希望边使试料旋转边成膜。而且，具体的成膜条件是偏置电压30～200V，成膜温度400～600℃，向电弧离子镀敷阴极照射电弧放电或辉光放电等而使金属源蒸发并进行离子化，同时，使氮源的氮(N2)气或碳源的甲烷(CH4)/乙炔(C2H2)气体以2～5Pa的气压流动而发生反应，从而能够形成被覆层6。
另外，为了成膜出上述层叠结构的被覆层，将与第一被覆层的组成接近的组成的第一靶和与第二被覆层的组成接近的组成的第二靶这两个组成的靶安装在成膜装置的侧面，并且W靶安装在距腔室的上壁面的第一靶或第二靶的位置近的位置，在该状态下，使试料在装置内旋转的同时进行成膜，由此能够形成上述层叠结构的被覆层。
【实施例1】
以平均粒径0.8μm的碳化钨(WC)粉末为主成分，并将平均粒径1.2μm的金属钴(Co)粉末以10质量％，将平均粒径1.0μm的碳化钒(VC)粉末以0.1质量％，将平均粒径1.0μm的碳化铬(Cr3C2)粉末以0.3质量％的比例添加于其中并进行混合，通过冲压成形而成形为DCGT11T302MFCQ形状的不重磨刀片形状之后，实施脱粘合剂处理，在0.01Pa的真空中，以1450℃烧成1小时而制作超硬合金。而且，对各试料的前刀面表面通过喷丸加工、电刷加工等而进行研磨加工。然后，对制作的超硬合金利用电刷加工而实施了刀尖处理(珩磨)。
对于如此制作的基体，施加表1所示的偏置电压，使规定的电弧电流分别流过主靶、侧面的副靶、上表面的副靶，且相对于产生了电弧电流的靶材料，向腔室的上下表面嵌入环状的永久磁铁而从靶方向施加磁场，同时以成膜温度540℃成膜出表1所示的组成的被覆层。
[表1]
Figure BDA00002206516200101
对于得到的试料，观察被覆层的表面的前刀面及后刀面的各面的任意三个部位以及前刀面和后刀面表面上形成的直径0.3μm以上的溶粒，测定1视野的10μm×10μm的任意区域的直径0.3μm以上的溶粒的个数，算出五个的测定部位的平均个数。另外，利用能量分散分光分析(EDS)(Ametek公司制EDAX)测定了溶粒各10个的组成，算出它们的平均值作为被覆层的前刀面、后刀面及各面表面上的溶粒的组成。表中，对于形成在前刀面上的溶粒，将Nb、Al、Ti的平均含有量(原子％)分别标记为NbDR、AlDR、TiDR，对于形成在后刀面上的溶粒，将Nb、Al、Ti的平均含有量(原子％)分别标记为NbDF、AlDF、TiDF。
[表2]
接下来，使用得到的外径切削工具DCGT11T302MFCQ形状的不重磨刀片，按以下的切削条件进行了切削试验。结果如表3所示。
切削方法：外径车削加工
被切削材料：碳素钢(S45C)
切削速度：130m/分钟
进给量：0.05mm/rev
切入量：1.2mm
切削状态：湿式
评价方法：利用接触式表面粗糙度仪(东京精密公司制SURFCOM)测定了500个加工后的被切削材料的加工面，将算术平均粗糙度Ra作为加工面粗糙度记载。而且，确认了到工具寿命为止能够加工的加工数，并确认了此时的磨损形态。
[表3]
Figure BDA00002206516200121
根据表1～3所示的结果，在前刀面存在的溶粒的Nb的含有率比后刀面存在的溶粒的Nb的含有率高的试料No.I-8中，被切削材料的加工面粗糙度差而提前达到工具寿命，在试料No.I-9中，前刀面的熔敷多而磨损提前发展。
相对于此，在本发明的范围内的试料No.I-1～7中，耐缺损性均优异且均能够加工成平滑的加工面而发挥了良好的切削性能。
【实施例2】
对于实施例1的基体，施加50V的偏置电压，使表4所示的电弧电流分别流过主靶、侧面的副靶、上表面的副靶，且对于产生了电弧电流的靶材料，向腔室的上下表面嵌入环状的永久磁铁而从靶方向施加磁场，并以成膜温度540℃成膜出表4所示的组成的被覆层。需要说明的是，对于Nb源的侧面靶，仅在成膜的最终阶段流过电弧电流而成膜。
[表4]
Figure BDA00002206516200131
对于得到的试料，与实施例1同样地算出了前刀面及后刀面的被覆层及溶粒的组成、前刀面及后刀面的表面粗糙度RaR、RzR、RaF、RzF。结果如表5、6所示。
[表5]
Figure BDA00002206516200132
[表6]
Figure BDA00002206516200141
接下来，使用得到的与实施例1相同形状的不重磨刀片，按以下的切削条件进行了切削试验。结果如表7所示。
切削方法：外径车削加工
被切削材料：碳素钢(S45C)
切削速度：100m/分钟
进给量：0.1mm/rev
切入量：1.0mm
切削状态：湿式
评价方法：利用光学显微镜测定了200分钟切削后的前刀面月牙洼磨损的有无、后刀面的卷刃的有无。而且，被切削材料的表面粗糙度利用接触式表面粗糙度仪(东京精密公司制SURFCOM)测定并评价了Ra。表中的加工数表示达到工具寿命为止能够加工的被切削材料的个数。
[表7]
Figure BDA00002206516200151
根据表4～7所示的结果，在前刀面上存在的溶粒的组成比后刀面上存在的溶粒的组成的Nb的含有率低且W的含有率高的试料No.II-8中，前刀面的月牙洼磨损激烈且在后刀面也发生了卷刃。而且，在前刀面上存在的溶粒的组成与后刀面上存在的溶粒的组成中的Nb和W的含有率相同的试料No.II-9中，月牙洼磨损发展，所有的试料的工具寿命均短。
相对于此，在本发明的范围内的试料No.II-1～7中，被覆层的耐缺损性及耐氧化性均优异而发挥了良好的切削性能。
【实施例3】
使用实施例1的切削嵌入基体，将表8所示的4种靶在侧面上安装3种且在上表面上安装1种，与实施例1同样地成膜出表9所示的被覆层。需要说明的是，两种主靶使用烧结靶，在腔室的侧壁面上各安置1个。而且，副靶使用表8记载的各金属的合金靶或烧结靶，在腔室的表8所示的安置位置的壁面上安置1个。
[表8]
Figure BDA00002206516200161
对于得到的嵌入物，与实施例1同样地，前刀面及后刀面的被覆层结果如表9所示。而且，与实施例1同样地，测定了溶粒的Nb含有率的平均值和相对于被覆层的表面整体的溶粒的个数和平均粒径。结果记载在表10中。需要说明的是，利用透过型电子显微镜(TEM)观察被覆层时，成为以厚度10nm以下的间隔将表9的组成(详细)所示的第一层(上段)与第二层(下段)层叠的结构。
然后，使用得到的嵌入物，利用与实施例1相同的切削条件进行了切削试验。结果记载在表11中。
[表9]
[表10]
Figure BDA00002206516200171
[表11]
Figure BDA00002206516200172
根据表8～11可知，在前刀面上存在的溶粒的Nb的含有率比后刀面上存在的溶粒的Nb的含有率多的试料No.III-1～3中，耐磨损性均优异且均能够加工成平滑的加工面而发挥了良好的切削性能。
【符号说明】
1切削工具
2基体
3前刀面
4后刀面
5切削刃
6被覆层
7溶粒

Claims (8)

1.一种切削工具，其中，
在前刀面与后刀面的交叉棱线具有切削刃，在基体的表面被覆由TiaAlbNbdMe(C1-xNx)构成的被覆层，其中，M是从Si、W、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y中选出的至少一种，0.3≤a≤0.8，0≤b≤0.6，0.01≤d≤0.25，0≤e≤0.25，a+b+d+e＝1，0≤x≤1，
在该被覆层的表面存在溶粒，并且存在于所述前刀面上的所述溶粒的平均组成与存在于所述后刀面上的所述溶粒的平均组成相比，Nb的含有率高。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，
存在于所述前刀面上的溶粒的个数比存在于所述后刀面上的溶粒的个数多。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
所述前刀面的所述被覆层中的Nb的含有率比所述后刀面的所述被覆层中的Nb的含有率多。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的切削工具，其中，
所述被覆层由TiaAlbNbdWfMe(C1-xNx)构成，其中，M是从Si、Mo、Ta、Hf、Cr、Zr及Y中选出的至少一种，0.35≤a≤0.55，0.3≤b≤0.6，0≤d≤0.2，0≤e≤0.25，0≤f≤0.2，a+b+d+e+f＝1，0≤x≤1，
存在于所述前刀面上的溶粒的组成与存在于所述后刀面上的溶粒的组成相比，W的含有率低。
5.根据权利要求4所述的切削工具，其中，
存在于所述前刀面上的溶粒的Al的含有率AlDR与所述被覆层的所述前刀面的Al的含有率AlbR之比为1.03≤AlDR/AlbR≤1.25，存在于所述后刀面上的溶粒的Ti的平均含有率TiDF与所述被覆层的所述后刀面的Ti的含有率TiaF之比为1.03≤TiDF/TiaF≤1.2。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的切削工具，其中，
在所述被覆层的前刀面的算术平均粗糙度为RaR且所述被覆层的后刀面的算术平均粗糙度为RaF时，0.07μm≤RaR≤0.3μm、0.05μm≤RaF≤0.15μm，并且，在所述被覆层的前刀面的最大高度为RzR且所述被覆层的后刀面的最大高度为RzF时，0.3μm≤RzR≤0.9μm、0.15μm≤RzF≤0.6μm。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的切削工具，其中，
在所述前刀面的所述被覆层的Nb及W相对于Ti与Al的总量的比率分别为NbR、WR，且所述后刀面的所述被覆层的Nb及W相对于Ti与Al的总量的比率分别为NbF、WF时，(NbR+WR)/(NbF+WF)为0.9～1.1。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的切削工具，其中，
所述被覆层是由Tia1Alb1Nbd1Me1(C1-x1Nx1)表示的第一被覆层与由Tia2Alb2Nbd2Me2(C1-x2Nx2)表示的第二被覆层反复交替层叠十层以上的结构，
其中，在Tia1Alb1Nbd1Me1(C1-x1Nx1)中，0≤a1≤1，0≤b1≤0.8，0≤d1≤0.2，0≤e1≤0.2，0≤x1≤1，
在Tia2Alb2Nbd2Me2(C1-x2Nx2)中，0≤a2≤1，0≤b2≤0.8，0≤d2≤0.2，0≤e2≤0.2，0≤x2≤1，并且排除a1＝a2且b1＝b2且d1＝d2且e1＝e2的情况。
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