CN105828992B - 切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐粘结性以及耐磨损性高的切削工具。该切削工具(8)包括由硬质合金构成的基体(1)以及位于基体(1)的表面的涂层(7)，涂层(7)从基体(1)侧依次具有至少一层的TiCN层(2)、Al2O3层(4)以及最表层(6)，在辉光放电发光分光分析(GDS分析)中，TiCN层(2)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比最表层(6)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，并且，最表层(6)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比Al2O3层(4)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高。

Description

切削工具
技术领域
本发明涉及一种切削工具，特别是涉及一种具备涂层的切削工具。
背景技术
以往，广泛使用于金属的切削加工的切削工具大多使用在超硬合金等基体的表面覆盖形成有TiCN层、Al2O3层等多层涂层的切削工具。例如，在专利文献1中公开了：在从基体侧依次覆盖TiCN层与Al2O3层而成的涂层中，使TiCN层中的Cl(氯)量减少为0.05原子％以下，提高TiCN 层的硬度并且提高涂层与基体的紧贴性。另外，在专利文献2中公开了使由TiC、TiN、TiCN构成的Ti系涂层中含有氯而抑制了被切削材料的粘结的印刷电路基板加工用的小径钻头。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平07-100701号公报
专利文献2：日本特开2004-322226号公报
然而，在专利文献1所记载的减少了TiCN层中的Cl量的切削工具中，在涂层磨损、Al2O3层磨损而在表面露出TiCN层时，由于TiCN层的耐粘结性差，因此存在无法长期使用切削工具的问题。另外，在专利文献2所记载的由含有氯的Ti系涂层构成的钻头中，虽然耐粘结性提高，但是Ti 系涂层的硬度降低，涂层的耐磨损性不足。
发明内容
本实施方式的切削工具包括由硬质合金构成的基体、以及位于该基体的表面的涂层，该涂层从所述基体侧依次包括至少一层的由Ti(Cx1Ny1Oz1) 构成的TiCN层、Al2O3层以及由Ti(Cx2Ny2Oz2)构成的最表层，其中，在Ti(Cx1Ny1Oz1)中，0＜x1≤1，0＜y1≤1，0≤z1≤1，x1+y1+z1＝1，在Ti(Cx2Ny2Oz2)中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，0≤z2≤1，x2+y2+z2＝1，在辉光放电发光分光分析即GDS分析中，所述TiCN层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，并且，所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述Al2O3层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，在将所述TiCN层、所述Al2O3层、所述最表层的各层的厚度的中央的位置所含有的 Cl的含有量相对于所述基体中含有的Cl的含有量的含有比率分别设为 ClTiCN、ClAl以及ClS时，10≤ClTiCN≤50，0.3≤ClAl≤2，2≤ClS≤9.5。
另外，本实施方式的切削工具包括由硬质合金构成的基体、以及位于该基体的表面的涂层，该涂层从所述基体侧依次包括至少一层的由Ti (Cx1Ny1Oz1)构成的TiCN层、Al2O3层以及由Ti(Cx2Ny2Oz2)构成的最表层，其中，在Ti(Cx1Ny1Oz1)中，0＜x1≤1，0＜y1≤1，0≤z1≤1，x1 +y1+z1＝1，在Ti(Cx2Ny2Oz2)中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，0≤z2≤1， x2+y2+z2＝1，在辉光放电发光分光分析即GDS分析中，所述TiCN层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，并且，所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述Al2O3层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，在将所述TiCN层、所述Al2O3层以及所述最表层的各层所含有的W以及Co的含有量相对于所述基体所含有的W以及Co的含有量的含有比率分别设为WTiCN、WAl、WS、CoTiCN、CoAl以及CoS时，0.05≤WTiCN≤0.3，WAl≤0.01，WS≤0.01，0.05≤CoTiCN≤0.3，CoAl≤0.01，CoS≤0.01。
发明效果
根据本实施方式的切削工具，能够提高耐粘结性以及耐磨损性，能够长期使用切削工具。
附图说明
图1针对本实施方式的切削工具的包括表面在内的剖面而并列示出 (a)扫描式电子显微镜(SEM)照片、(b)辉光放电发光分光分析(GDS 分析)数据。
图2是用于观察图1中的(b)的GDS分析数据的微量成分的分布状态的放大图。
具体实施方式
对本实施方式的切削工具进行说明。图1中的(a)是针对所述切削工具的包括涂层在内的剖面的扫描式电子显微镜(SEM)照片，图1中的(b)示出从涂层的表面朝向深度方向的辉光放电发光分光分析(GDS分析)。需要说明的是，图2是用于观察图1中的GDS分析数据的微量成分的分布状态的局部放大图。
根据本实施方式，切削工具8包括由硬质合金构成的基体1以及位于基体1的表面的涂层7，涂层7从基体侧依次包括至少一层由Ti(Cx1Ny1Oz1) (0＜x1≤1、0＜y1≤1、0≤z1≤1、x1+y1+z1＝1)构成的TiCN层2、 Al2O3层4以及由Ti(Cx2Ny2Oz2)(0≤x2≤1、0≤y2≤1、0≤z2≤1、x2+ y2+z2＝1)构成的最表层6。
在图1、2中指定了各元素的分布以及根据与电子显微镜照片(SEM) 之间的对应而决定的各层的结构。附图标记1是基体(超硬合金)，附图标记2是TiCN层，附图标记2a是第一TiCN层，附图标记2b是第二TiCN 层，附图标记3是第一中间层，附图标记4是Al2O3层，附图标记5是第二中间层，附图标记6是最表层，附图标记7是层叠各层而成的涂层，附图标记8是切削工具，在图1中示出切削工具8的一部分。需要说明的是，在本实施方式中，第一中间层3是(Ti，Al)CNO层，第二中间层5是 TiCN层，最表层6由TiN构成。
第一中间层3以及第二中间层5也能够省略。另外，在本实施方式中，由TiCN构成的第一TiCN层2a、第二TiCN层2b以及第二中间层5的各层中的CN比不同。
在此，虽能够通过GDS分析来计算各层的厚度，但若各层的蚀刻速度不同，则各层的厚度的误差增大。因此，一边与扫描式电子显微镜(SEM) 照片以及电子探针显微分析(EPMA)数据(未图示)比较，一边确认各层的结构，并且确认GDS分析数据的峰值的形状，确定各层的范围。需要说明的是，根据图1中的(a)的SEM照片可知，SEM照片中的各层的厚度与通过GDS分析检测出的各层的厚度存在不成比例的部分。另外，在图1中的(a)的SEM照片中，能够确认在涂层7中层厚最厚的是TiCN层2中的第一TiCN层2a，层厚第二厚的是Al2O3层4，根据图1中的(b)的GDS分析数据的峰值的形状能够确认存在Ti的分布以较高浓度推移的区域与Al的分布以较高浓度推移的区域。并且，将该Ti的分布以较高浓度推移的区域指定为第一TiCN层2a的区域以及第二TiCN层2b的区域，将Al的分布以较高浓度推移的区域指定为Al2O3层4的区域。并且，将第一TiCN 层2a以及第二TiCN层2b的合计厚度即TiCN层2的厚度的中央的位置指定为TiCN层2的中央LTiCN，将Al2O3层4的厚度的中央的位置指定为 Al2O3层4的中央LAl。第一中间层3以及最表层6根据第一TiCN层2a 与第二TiCN层2b的TiCN层2的区域以及Al2O3层4的区域的指定来决定，关于第一中间层3以及最表层6的中央的位置，将区域中的中央的位置指定为中央位置Lm、Ls。第二中间层5的中央位置同样地进行指定，省略记载。
在此，各层的分界是各元素的含有量急剧变化的拐点。然而，对于各元素的含有量急剧变化的位置无法明确决定的分界，通过下述方法指定各层的分界。即，将第一TiCN层2a的区域与第二TiCN层2b的区域的分界定义为，相对于第一TiCN层2a的区域中的Ti的含有量的最高值，Ti 的含有量成为降低10％的含有量的位置。同样地，第二TiCN层2b的区域与第一中间层3的区域的分界定义为，相对于第二TiCN层2b的区域中的Ti的含有量的最高值，Ti的含有量成为降低10％的含有量的位置。另外，第一中间层3的区域与Al2O3层4的区域的分界定义为，相对于Al2O3层4中的Al的含有量的最高值，Al的含有量成为降低10％的含有量的位置。同样地，Al2O3层4的区域与第二中间层5的区域的分界定义为，相对于Al2O3层4中的Al的含有量的最高值，Al的含有量成为降低90％的含有量的位置。同样地，第二中间层5的区域与最表层6的区域的分界定义为，相对于第二中间层5中的Cl的含有量的最高值，Cl的含有量成为降低90％的含有量的位置。
另外，在GDS分析中，由于涂层的面内方向的测定区域为1mm左右，是较大的，因此在各层的层间具有凹凸的情况下，有时可能混合检测与各层邻接的其它层的成分。另外，因各层的蚀刻速度的不同，在GDS分析中，在指定为第一TiCN层2a的区域内的基体侧，混合有基体1所含有的成分。另外，在如下状态下进行检测：在指定为第一中间层3的区域内的基体侧混合有下层的TiCN层2所含有的成分，在指定为第一中间层3的区域内的表面侧混合有上层的Al2O3层4所含有的成分。其结果是，GDS 分析中的第一中间层3的区域被观察为比通过SEM照片观察到的实际的厚度大。
另外，基体1的理想例是由WC相、粘结相以及根据期望由B1型固溶相形成。并且，WC为80～94质量％，Co为5～15质量％，以0～10 质量％的比率含有从周期表第4、5、6族金属的组中选择的至少一种元素的碳化物(除WC)、氮化物以及碳氮化物中的至少一种。
根据本实施方式，在基体1的表面具有将TiCN层2、第一中间层3、 Al2O3层4、第二中间层5以及最表层6从基体1侧依次层叠而成的涂层7。在图2的辉光放电发光分光分析(GDS分析)中，TiCN层2中的基体1 侧的第一TiCN层2a的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量(以下，有时简称为第一TiCN层2a的Cl含有量。)比最表层6的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量(以下，有时简称为最表层6的Cl含有量。)高，并且，最表层6的Cl含有量比Al2O3层4的厚度的中央的位置所含有的 Cl的含有量(以下，有时简称为Al2O3层4的Cl含有量。)高。
由此，含有Ti的TiCN层2、Al2O3层4以及最表层6的耐粘结性以及耐磨损性提高，能够更长期地使用切削工具8。即，根据本实施方式的切削工具8，在由超硬合金、金属陶瓷等硬质合金构成的基体1中，存在微量的Cl(氯)，但在覆盖基体1的表面的涂层7中也含有Cl。并且，通过调整涂层7内的各层所含有的Cl的含有比率，能够使各层相对于被切削材料的亲和性以及硬度最佳化，能够提高涂层7的耐性以及耐磨损性，能够长期使用切削工具8。即，在最表层6中，由于作为材料的硬度较低，因此以抑制磨损为重点，使最表层6所含有的Cl的含有量比TiCN层2所含有的Cl的含有量少。由于Al2O3层4为氧化物，因此材料的耐粘结性较高，因此仅考虑硬度提高，使Al2O3层4所含有的Cl的含有量为最表层6 的Cl含有量以下。对于TiCN层2，材料的硬度较高，因此以耐粘结性的提高为重点，使TiCN层2所含有的Cl的含有量比Al2O3层4以及最表层6所含有的Cl含有量高。这样，通过调整各层中的Cl含有量，能够一并提高切削工具整体的耐粘结性以及耐磨损性。
在此，在将TiCN层2、Al2O3层4以及最表层6的各层的Cl含有量分别设为ClTiCN、ClAl以及ClS时，10≤ClTiCN≤50，0.3≤ClAl≤2，2≤ClS≤ 9.5。由此，含有Ti的TiCN层2以及最表层6的耐粘结性以及耐磨损性提高，能够更长期地使用切削工具8。
即，若ClTiCN＜10，ClS＜2，则各层的耐粘结性降低。在此，由于Al2O3层4中存在不可避免杂质，因此难以使ClAl小于0.3。另外，若ClTiCN＞50， ClAl＞2，ClS＞9.5，则各层的耐磨损性降低。各层的Cl的含有比率的更优选范围是，20≤ClTiCN≤35，0.3≤ClAl≤1.0，2.5≤ClS≤5.5。需要说明的是，基体1中的Cl含有量能够作为从基体1的表面到100μm深度的GDS分析数据中的Cl含有量的平均值而求出。
在此，根据图1、2，在TiCN层2与Al2O3层4之间配置有第一中间层3，在Al2O3层4与最表层6之间配置有第二中间层5。第一中间层3 能够提高TiCN层2与Al2O3层4的紧贴性，并且能够控制Al2O3层4的结晶，例如形成高硬度的α型Al2O3结晶。第二中间层5能够提高Al2O3层4与最表层6的紧贴性，并且能够在最表层6比较早期磨损的情况下提高切削工具8的耐粘结性。
在本实施方式中，第一中间层3由(Ti，Al)(Cx3Ny3Oz3)(0≤x3≤1， 0≤y3≤1，0≤z3≤1，x3+y3+z3＝1)构成。第二中间层5由(Ti，Al) (Cx4Ny4Oz4)(0≤x4≤1，0≤y4≤1，0≤z4≤1，x4+y4+z4＝1)构成。在将第一中间层3以及第二中间层5的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量分别设为Clm、Cln时，2≤Clm≤9.5，5≤Cln≤25。由此，第一中间层3以及第二中间层5的耐粘结性以及耐磨损性提高，能够更长期地使用切削工具8。Clm、Cln的更理想范围是，3≤Clm≤7.5，10≤Cln≤20。第一中间层3在生成TiCNO的成膜条件下进行成膜，但之后Al成分从成膜的 Al2O3层4扩散，从而形成(Ti，Al)CNO。
此外，第二中间层5通过在Al2O3层4侧增加第二混合气体中的HCl 的添加量而成膜。之后，相对于第二中间层5的成膜用混合气体减少第二混合气体中的HCl的添加量、或者仅使第一混合气体流动而使最表层6成膜。由此，在成膜时Cl扩散，第二中间层5的Cl含有量增多，并且在最表层6中形成随着朝向表面侧而Cl含有量逐渐减少的浓度分布。由此，最表层6相对于Al2O3层4的紧贴性提高。
在此，在涂层7中含有W以及Co。在本实施方式中，在将TiCN层2、 Al2O3层4以及最表层6的各层所含有的W以及Co的含有量相对于基体 1所含有的W以及Co的含有量的含有比率分别设为WTiCN、WAl、WS、 CoTiCN、CoAl以及CoS时，0.05≤WTiCN≤0.3，WAl≤0.01，WS≤0.01，0.05≤CoTiCN≤0.3，CoAl≤0.01，CoS≤0.01。换句话说，从基体1扩散的W以及Co向TiCN层2中扩散，能够进一步提高基体1与涂层7的紧贴性。但是，由于W以及Co容易在高温下发生氧化，因此基本上不会向Al2O3层4以及最表层6扩散，能够抑制涂层7的氧化。
在将第一中间层3以及第二中间层5所含有的W以及Co的含有比率分别设为Wm、Com、Wn、Con时，Wm≤0.05，Com≤0.05，Wn≤0.05，Con≤0.05。由此，基体1与涂层7的紧贴性高，并且能够抑制涂层7的氧化。
需要说明的是，本实施方式的TiCN层2采用从基体1侧层叠第一TiCN 层2a与第二TiCN层2b这两层的构造，但TiCN层可以是单层的，也可以是3层以上的多层。另外，也能够在TiCN层2与基体1之间设置TiN 层。需要说明的是，在本实施方式中，虽在第一TiCN层2a的基体侧以生成TiN的成膜条件进行成膜，但碳成分从基体1扩散而形成TiCN。另外，根据该结构，能够容易地调整W以及Co的各成分向涂层7扩散的程度。
(制造方法)
对构成上述的本实施方式的切削工具的超硬合金的制造方法的一个例子进行说明。首先，以WC粉末为80～94质量％、金属Co粉末为5～ 15质量％、根据期望而含有其它金属成分的化合物粉末为0～15质量％以下的比率进行调合。
向调合后的该粉末添加溶剂，以规定时间进行混合、粉碎而形成浆料。向该浆料添加粘合剂并进一步混合，使用喷雾干燥器等一边使浆料干燥一边进行混合粉末的造粒。接下来，使用造粒出的颗粒而通过冲压成形来成形为切削工具形状。此外，在利用煅烧炉进行脱脂之后，在20～2000Pa 的减压环境中将煅烧炉的温度升高至1380～1480℃的烧制温度，烧制1～1.5小时，从而能够制作超硬合金。
接下来，利用化学气相蒸镀(CVD)法在获得的基体的表面上形成涂层。根据本实施方式，在进行成膜时，使含有原料的第一混合气体与用于调整Cl成分的第二混合气体交替流动，由此能够使各层中的Cl含有量处于规定范围内。
对具体的成膜条件的一个例子进行说明，首先，根据期望在基体的正上方形成第一TiCN层。作为第一TiCN层的初始条件，虽然是以形成TiN (氮化钛)层的成膜条件进行成膜，但碳成分从基体2扩散而形成TiCN。其理想成膜条件在于，在成膜温度为800～940℃、压力为8～50kPa的情况下，作为混合气体组成而使第一混合气体与第二混合气体以10～60秒的间隔交替流动进行成膜，该第一混合气体包括0.5～10体积％的四氯化钛(TiCl4)气体以及10～60体积％的氮(N2)气，其余为氢(H2)气，该第二混合气体包括1.0～10.0体积％的氯化氢(HCl)，其余为氢(H2) 气。
接着，继续使第一TiCN层成膜。其理想成膜条件在于，在成膜温度为780～850℃、压力为5～25kPa的情况下，作为混合气体组成而使第一混合气体与第二混合气体以10～60秒间隔交替流动进行成膜，该第一混合气体包括0.5～10体积％的四氯化钛(TiCl4)气体、1～60体积％的氮 (N2)气、0.1～3.0体积％的乙腈(CH3CN)气体，其余为氢(H2)气，该第二混合气体包括1.0～10.0体积％的氯化氢(HCl)，其余为氢(H2) 气。根据该条件，成膜所谓的由柱状结晶构成的MT(Moderate Temprature) -TiCN层。通过使乙腈(CH3CN)气体的流量在成膜中增减，能够调整柱状结晶的结晶宽度。
接下来，作为第二TiCN层，形成所谓的由粒状结晶构成的HT(High Temprature)-TiCN层。具体来说，在所述第一TiCN层之后，将成膜温度设为900～1020℃，将压力设为5～40kPa，使第一混合气体与第二混合气体以10～60秒间隔交替流动进行成膜，该第一混合气体包括0.1～3体积％的四氯化钛(TiCl4)气体、0～15体积％的氮(N2)气、0.1～10体积％的甲烷(CH4)气体或者乙腈(CH3CN)气体，其余为氢(H2)气，该第二混合气体包括0.5～10.0体积％的氯化氢(HCl)，其余为氢(H2)气。通过切换为该成膜条件而成膜HT-TiCN层。
接着，成膜(Ti，Al)CNO层。在生成TiCNO的成膜条件下成膜(Ti， Al)CNO层。作为具体的成膜条件的一个例子，将成膜温度设为900～ 1020℃，将压力设为5～40kPa，使第一混合气体与第二混合气体以10～ 60秒间隔交替流动进行成膜，该第一混合气体包括0.1～10体积％的四氯化钛(TiCl4)气体、1～15体积％的氮(N2)气、0.1～10体积％的甲烷 (CH4)气体或者乙腈(CH3CN)气体、0.5～3.0体积％的一氧化碳(CO) 气体，其余为氢(H2)气，该第二混合气体包括0.3～2.0体积％的氯化氢 (HCl)，其余为氢(H2)气。在成膜后，后述的Al2O3层的Al成分扩散，形成(Ti，Al)CNO。
之后，继续形成Al2O3层。作为具体的成膜条件的一个例子，将成膜温度设为930～1010℃，将压力设为5～10kPa，使包括0.5～10.0体积％的三氯化铝(AlCl3)气体、0.5～3.5体积％的氯化氢(HCl)气体、0.5～ 5.0体积％的二氧化碳(CO2)气体、0～0.5体积％的硫化氢(H2S)气体、其余为氢(H2)气的混合气体流动进行成膜。
接下来，根据期望在Al2O3层的表面成膜第二中间层。作为成膜条件，将成膜温度设为855～1010℃，将压力设为10～85kPa，作为混合气体组成而使第一混合气体与第二混合气体以10～60秒间隔交替流动进行成膜，该第一混合气体包括0.1～10体积％的四氯化钛(TiCl4)气体、以及1～ 60体积％的氮(N2)气，其余为氢(H2)气，该第二混合气体包括0.5～3.0体积％的氯化氢(HCl)，其余为氢(H2)气。
并且，根据期望在第二中间层的表面上成膜最表层。作为成膜条件，将成膜温度设为855～1010℃，将压力设为10～85kPa，作为混合气体组成而仅使包括0.1～10体积％的四氯化钛(TiCl4)气体、1～60体积％的氮(N2)气、其余为氢(H2)气的一种混合气体流动进行成膜。
之后，根据期望对所形成的涂层的表面的至少切刃部进行研磨加工。通过进行该研磨加工将切刃部加工至平滑，形成抑制被切削材料的粘结且耐缺损性优异的工具。
实施例
以使原料的总计为100质量的方式，向平均粒径5μm的WC粉末调和并添加8质量％的平均粒径1.5μm的金属Co粉末、0.8质量％的平均粒径 1.0μm的TiC粉末、3.5质量％的平均粒径1.0μm的NbC粉末、0.3质量％的平均粒径2.0μm的ZrC粉末、0.6质量％的平均粒径2.0μm的Cr3C2粉末，然后添加有机溶剂进行混合、粉碎，之后添加保形剂并进一步混合，将形成的浆料投入喷雾干燥器而制作出造粒粉末。接下来，使用该造粒粉末，通过冲压成形而成形为切削工具形状(CNMG120408PS)，利用煅烧炉以450℃进行3小时脱脂，之后以1450℃烧制1小时，制作出超硬合金。
然后，在对所述超硬合金进行磨削加工而形成为CNMG120408PS的大致平板形状之后，利用化学气相蒸镀(CVD)法，将成膜温度设为900℃，将压力设为16kPa，作为混合气体组成而使第一混合气体与第二混合气体以30秒间隔交替流动，以第一TiCN层的初始条件在加工后的该超硬合金的表面进行0.5μm厚度的成膜，该第一混合气体包括2.5体积％的四氯化钛(TiCl4)气体、23体积％的氮(N2)气，其余为氢(H2)气，该第二混合气体包括2.0体积％的氯化氢(HCl)，其余为氢(H2)气。
之后，以表1的成膜条件而依次成膜表2、3的结构的涂层。需要说明的是，作为第一TiCN层的厚度，在表2中示出包括在TiN的成膜条件下碳(C)扩散而成的TiCN层的厚度、即0.5μm在内的厚度。需要说明的是，在各层的成膜中的、使第一混合气体与第二混合气体交替流动的成膜条件中，通过调整使第一混合气体与第二混合气体流动的时间来控制各层中的Cl含有量。另外，各层的厚度通过利用扫描式电子显微镜观察涂层的剖面进行确认。
对于获得的切削工具，关于从表面朝向深度方向的组成变化，进行 GDS分析(堀场制作所公司制GD-PROFTLER，分析条件：电力20W、 Ar压力600Pa、放电范围φ2mm、取样时间0.3sec/point)，根据各元素的分布状态来确认TiCN层、(TiAl)CNO层、Al2O3层、TiN层的各层的中央的Cl、W以及Co的各元素的分布、以及TiN层的Cl的最大含有量，表2～4示出各层的各元素的含有量相对于基体中的含有量的含有比率、以及TiN层的Cl最大含有比率(表中记载为最大Cl)。另外，各层的厚度通过对切削工具的剖面进行SEM观察而求出。
然后，使用上述的切削工具按照下述的条件进行切削试验，评价耐磨损性以及耐粘结性。结果示于表4。
被切削材料：SCM435
工具形状：CNMG120408PS
切削速度：300m/分
进给速度：0.3mm/rev
进刀量：2.0mm(每隔3秒切削而改变进刀量)
切削时间：15分
切削液：乳浊液15％+水85％的混合液
评价项目：利用显微镜观察切削后的切刃的状态，并且测量后刀面磨损量。在表中记载为磨损量。
[表1]
*TiCN1(MT)：使混合气体中的CH3CN的混合量从0.1体积％向0.4体积％连续变化。
*在混合气体组成为两种的情况下，通过约30秒的循环使两种混合气体交替流动。
[表2]
1)存在于各层的各元素的存在比例：将基体内部的存在比例设为1时的含有比率
[表3]
1)存在于各层的各元素的存在比例：将基体内部的存在比例设为1时的含有比率
[表4]
1)存在于各层的各元素的存在比例：将基体内部的存在比例设为1时的含有比率
根据表1～4所示的结果，在TiCN层的Cl含有量比最表层的Cl含有量少的试料No.5、14、以及最表层的Cl含有量比Al2O3层的Cl含有量少的试料No.12、13中，产生被切削材料成分的粘结，冲击次数降低、或者耐磨损性降低。
与之相对，在第一TiCN层的Cl含有量比最表层的Cl含有量多、并且最表层的Cl含有量比Al2O3层的Cl含有量多的试料No.1～4、6～11、 15、16中，均具有涂层的耐粘结性高并且耐磨损性优异的切削性能。特别是，在依次层叠TiCN层、Al2O3层、最表层且在GDS分析中Cl的含有量相对于基体所含有的Cl的含有量的含有比率为10≤ClTiCN≤50、0.3≤ClAl≤2、2≤ClS≤9.5的试料No.1～4、7、8、15、16中，均具有涂层的耐粘结性高并且耐磨损性优异的切削性能，其中，在2≤Clm≤9.5的试料No.1～ 4、15、16中，尤其具有涂层的耐粘结性高并且耐磨损性优异的切削性能。此外，在具有第二中间层的试料No.1～4中，磨损量小，其中，满足5≤ Cln≤25的试料No.1～3的磨损量小。
附图标记说明
1 基体(超硬合金)
2 TiCN层
2a 第一TiCN层
2b 第二TiCN层
3 第一中间层
4 Al2O3层
5 第二中间层
6 最表层
7 涂层
8 切削工具

Claims (8)

1.一种切削工具，其中，
所述切削工具包括由硬质合金构成的基体、以及位于该基体的表面的涂层，该涂层从所述基体侧依次包括至少一层的由Ti(Cx1Ny1Oz1)构成的TiCN层、Al2O3层以及由Ti(Cx2Ny2O22)构成的最表层，其中，在Ti(Cx1Ny1Oz1)中，0＜x1≤1，0＜y1≤1，0≤z1≤1，x1+y1+z1＝1，在Ti(Cx2Ny2O22)中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，0≤z2≤1，x2+y2+z2＝1，
在辉光放电发光分光分析即GDS分析中，所述TiCN层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，并且，所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述Al2O3层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，
在将所述TiCN层、所述Al2O3层、所述最表层的各层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量相对于所述基体中含有的Cl的含有量的含有比率分别设为ClTiCN、ClAl以及ClS时，10≤ClTiCN≤50，0.3≤ClAl≤2，2≤ClS≤9.5。
2.一种切削工具，其中，
所述切削工具包括由硬质合金构成的基体、以及位于该基体的表面的涂层，该涂层从所述基体侧依次包括至少一层的由Ti(Cx1Ny1Oz1)构成的TiCN层、Al2O3层以及由Ti(Cx2Ny2O22)构成的最表层，其中，在Ti(Cx1Ny1Oz1)中，0＜x1≤1，0＜y1≤1，0≤z1≤1，x1+y1+z1＝1，在Ti(Cx2Ny2O22)中，0≤x2≤1，0≤y2≤1，0≤z2≤1，x2+y2+z2＝1，
在辉光放电发光分光分析即GDS分析中，所述TiCN层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，并且，所述最表层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比所述Al2O3层的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，
在将所述TiCN层、所述Al2O3层以及所述最表层的各层所含有的W以及Co的含有量相对于所述基体所含有的W以及Co的含有量的含有比率分别设为WTiCN、WAl、WS、CoTiCN、CoAl以及CoS时，0.05≤WTiCN≤0.3，WAl≤0.01，WS≤0.01，0.05≤CoTiCN≤0.3，CoAl≤0.01，CoS≤0.01。
3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
在所述TiCN层与所述Al2O3层之间，存在由(Ti，Al)(Cx3Ny3Oz3)构成的第一中间层，在(Ti，Al)(Cx3Ny3Oz3)中，0≤x3≤1，0≤y3≤1，0≤z3≤1，x3+y3+z3＝1。
4.根据权利要求3记载的切削工具，其中，
在将所述第一中间层的Cl含有量相对于所述基体中所含有的Cl的含有量的含有比率设为Clm时，2≤Clm≤9.5。
5.根据权利要求3所述的切削工具，其中，
在将所述第一中间层所含有的W以及Co相对于所述基体中所含有的W以及Co的含有量的含有比率分别设为Wm、Com时，Wm≤0.05，Com≤0.05。
6.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中，
在所述Al2O3层与所述最表层之间，存在由(Ti，Al)(Cx4Ny4Oz4)构成并且Cl含有量比所述最表层的Cl含有量高的第二中间层，在(Ti，Al)(Cx4Ny4Oz4)中，0≤x4≤1，0≤y4≤1，0≤z4≤1，x4+y4+z4＝1。
7.根据权利要求6所述的切削工具，其中，
在将所述第二中间层的Cl含有量相对于所述基体中所含有的Cl的含有量的含有比率设为Cln时，5≤Cln≤25。
8.根据权利要求6所述的切削工具，其中，
在将所述第二中间层所含有的W以及Co相对于所述基体中所含有的W以及Co的含有量的含有比率分别设为Wn、Con时，Wn≤0.05，Con≤0.05。
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