CN105916617B

CN105916617B - 涂层切削刀具

Info

Publication number: CN105916617B
Application number: CN201580005902.7A
Authority: CN
Inventors: 中村崇昭
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2014-01-27
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2017-07-28
Anticipated expiration: 2035-01-27
Also published as: JP6206686B2; RU2016134828A3; RU2016134828A; BR112016017108B1; JPWO2015111752A1; CA2938014A1; RU2655414C2; CA2938014C; EP3100806B1; EP3100806A1; KR101843453B1; WO2015111752A1; KR20160099698A; EP3100806A4; US20160332237A1; US9969007B2; CN105916617A

Abstract

本发明的一个技术方案的涂层切削刀具包括基材和形成于基材的表面的涂层。涂层至少包括一层以上的α型氧化铝层。在α型氧化铝层的与基材的表面大致平行的截面中，将截面的法线与α型氧化铝层的粒子的（222）面的法线形成的角度设成方位差，将截面的处于方位差为0度以上90度以下的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积定义为100面积%，并且将处于方位差为0度以上90度以下的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积按照10度的间距进行划分，在上述情况下，处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积的合计Sa在每10度间距的9个分区的各个面积的合计中最大。

Description

涂层切削刀具

技术领域

本发明涉及涂层切削刀具。

背景技术

以往，众所周知涂层切削刀具被使用于钢和铸铁等的切削加工，前述涂层切削刀具在由例如超硬合金形成的基材的表面上将涂层利用化学蒸镀法蒸镀形成。涂层一般由例如Ti系化合物（碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物及碳氮氧化物）及氧化铝中的一种的单层或两种以上的多层构成，具有3~20μm的总膜厚。

在专利文献1中，记载有一种切削刀具，该切削刀具在由WC基超硬合金或TiCN基金属陶瓷构成的刀具基体的表面上作为下部层形成Ti化合物，作为上部层具有Al₂O₃层。根据专利文献１的记载，该Al₂O₃层在借助化学蒸镀形成的状态下，具有κ型或θ型的结晶结构，借助化学蒸镀后的加热处理被变态处理，使其具有α型结晶结构，前述Al₂O₃层在X射线衍射测定中，将在（006）面及（018）面上展现明确的衍射峰值的X射线衍射表进行表示。

专利文献1：日本特开2004-299021号公报。

在近年的切削加工中，高速化、高进给化及深度切深化变得显著，能够看到与以往相比刀具寿命呈现下降倾向。根据这样的背景，对于刀具的耐磨损性及耐破损性（包括耐碎裂性）的进一步的提高的要求变得强烈。

在该情况下，关于上述专利文献1的刀具，本发明人进行了实验。结果，确认了：专利文献1的刀具在切削加工中，由于α型氧化铝层的粒子被削薄导致磨损容易进行，在耐磨损性这一点上有问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供具有优良的耐磨损性及耐破损性的涂层切削刀具。

本发明的发明人着眼于结晶定向进行创意巧思，通过使结晶定向适当化，找出能够实现涂层切削刀具的耐磨损性及耐破损性的并存的方法。即，本发明人从上述视角，关于涂层切削刀具的刀具寿命的延长进行反复研究，能借助着眼于结晶定向尤其是滑动系的具有以下的结构的切削刀具，在不损害耐破损性的情况下，提高耐磨损性，结果，获得能够延长刀具寿命的方法。

根据本发明的一个技术方案，提供一种涂层切削刀具，该涂层切削刀具包括基材和形成于该基材的表面的涂层，其特征在于，前述涂层至少包括一层以上的α型氧化铝层，在前述α型氧化铝层的与前述基材的表面大致平行的截面中，将前述截面的法线与前述α型氧化铝层的粒子的（222）面的法线形成的角度设成方位差，将前述截面的处于方位差为0度以上90度以下的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积定义为100面积%，并且将处于方位差为0度以上90度以下的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积按照10度的间距进行划分，在上述情况下，前述截面的处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积的合计Sa在每10度间距的9个分区的各个面积的合计中最大。

根据具有上述结构的本发明的一个技术方案，在涂层切削刀具的涂层中，处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积的合计Sa在每10度间距的9个分区的各个面积的合计中最大。因此，处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的粒子在α型氧化铝层中占优势，能在不使切削刀具的耐破损性下降的情况下实现高耐磨损性。

优选为，处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积的合计Sa处于25面积%≦Sa≦70面积%的范围内。

另外，优选为，处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积的合计Sb处于10面积%≦Sb≦20面积%的范围内。

另外，优选为前述α型氧化铝层的平均层厚是1~15μm。

优选为，前述涂层在前述基材与前述α型氧化铝层之间，具备Ti化合物层，前述Ti化合物层由Ti化合物构成，前述Ti化合物由Ti元素和从由C、N、O及B形成的群中选取的至少一种以上的元素构成。

另外，优选为，前述涂层的平均层厚是3~30μm，前述Ti化合物层的平均层厚是2~15μm。

前述α型氧化铝层的前述截面优选为，关于涂层切削刀具的前刀面及后刀面的既定区域来确定，另外，该截面优选为，确定于在涂层的厚度方向上剩余有该α型氧化铝层的至少50%的位置。α型氧化铝层的前述截面优选为研磨面。

前述基材优选地包括超硬合金、金属陶瓷、陶瓷或立方氮化硼烧结体中的某一个。

上述涂层切削刀具也可以是装卸自如地安装在刀具主体上的切削刀片。

附图说明

图1是涉及本发明的一个实施例的涂层切削刀具的刀尖附近的剖视示意图。

图2是表示根据本发明制作的涂层切削刀具的发明件的涂层的结构的概略图。

具体实施方式

涂层切削刀具

本发明适合涂层切削刀具。涂层切削刀具包括基材与在该基材的表面形成的涂层。涂层切削刀具也可以由基材与涂层构成。涂层切削刀具在前刀面和后刀面的相交部处具备刀刃。涂层至少形成于包括刀刃的既定区域，优选为从前刀面遍布到后刀面地形成，也可以不限于基材的表面的一部分，遍布整个表面地形成。作为涂层切削刀具的种类，具体地说，能列举出铣削加工用或车削加工用刀尖更换型的切削刀片、钻头、端铣刀等。

基材

在本发明中，“基材”能由如下所述的材料制作：例如，超硬合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼烧结体、金刚石烧结体、高速钢等。其中，基材优选为包括超硬合金、金属陶瓷、陶瓷或立方氮化硼烧结体中的至少某一个。基材也可以由超硬合金、金属陶瓷、陶瓷或立方氮化硼烧结体中的某一个构成。由超硬合金、金属陶瓷、陶瓷及立方氮化硼烧结体中的某一个构成的基材在耐磨损性及耐破损性方面表现良好，所以是优选的。

此外，这些基材即使是其表面被改性的部件，也没有问题。例如，在基材是超硬合金制的情况下，也可以在其表面上形成脱β层，在基材是金属陶瓷制的情况下，也可以形成表面硬化层。像这样，即使基材的表面被改性，也能表示本发明的效果。

涂层

在本发明中，“涂层”优选为平均层厚是3~30μm。若涂层的厚度不足3μm，则存在耐磨损性差的情况。若涂层的厚度超过30μm，则存在涂层与基材的粘着性会下降或涂层切削刀具的耐破损性下降的情况。其中，涂层的厚度更优选为3~20μm。涂层可以由单层构成，但优选为由多层构成。

α型氧化铝层

本发明的涂层至少包括一层的氧化铝层。该氧化铝层的结晶方式优选为α型（即，三方晶系）。在这里，在与基材的表面大致平行的α型氧化铝层的研磨面中，将研磨面的法线与α型氧化铝层的粒子的（222）面的法线形成的角度作为方位差。并且，将研磨面的处于方位差为0度以上90度以下的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积设成100面积%。在这里，将处于方位差为0度以上90度以下的范围内的α型氧化铝层的粒子的面积按照10度的间距进行划分。例如，在粒子的方位差为20度以上且不足30度时，将该粒子的研磨面的面积作为处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的面积来进行处理。结果，在涂层的α型氧化铝层中，处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的粒子的面积的合计Sa在9个分区的各个面积的合计中最大。像这样，将α型氧化铝层形成为20度以上且不足30度的方位差的粒子占优势的状态，由此，能在不使涂层切削刀具的耐破损性（包括耐碎裂性）下降的情况下，提高耐磨损性。α型氧化铝的粒子（即，结晶粒）的（222）面是滑动面，因此方位差越接近0度，表示该滑动面越是与基材平行方向的面。由此，被认为，若处于方位差是0度以上且不足10度的范围内的粒子的比例增大，则耐碎裂性及耐破损性优良，但对于削薄（すきとり）磨损的抵抗性（即，耐磨损性）下降。与此相对地，若处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的粒子在α型氧化铝层中占优势，则能够在维持耐碎裂性及耐破损性的同时，提高对于削薄磨损的抵抗性。此外，α型氧化铝的（222）面是基于菱面体轴而展现的部位。在改变展现结晶面的晶轴的放置方式、以六方晶轴展现时，能将该（222）面表示成（006）面。

在本发明中的α型氧化铝层中，在将处于方位差为20度以上且不足30度的范围内粒子的面积的合计设成Sa时，优选为25面积%≦Sa≦70面积%。由此，能在不降低耐破损性的情况下，更适宜地提高耐磨损性，因此是优选的。若处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的粒子的面积的合计Sa不足25面积%，则处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的粒子或处于方位差为30度以上的范围内的粒子的α型氧化铝层的优势度变得非常高，因此耐磨损性或耐破损性有下降的倾向。另一方面，将处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的粒子的面积的合计Sa设成超过70面积%在现实中是困难的。

在本发明的α型氧化铝层中，在将研磨面的处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的粒子的面积的合计设成Sb时，优选为10面积%≦Sb≦20面积%。若处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的粒子的面积的合计Sb是不足10面积%，则存在由于涂层的龟裂和剥离增加导致耐碎裂性或耐破损性下降的情况。若处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的粒子的面积的合计Sb变得超过20面积%，则对于削薄磨损的抵抗性、即耐磨损性可能会下降。

本发明的α型氧化铝层的平均层厚优选为1~15μm。在α型氧化铝层的平均层厚不足1μm的情况下，存在前刀面处的耐凹陷磨损性下降的情况，若α型氧化铝层的平均层厚超过15μm，则存在容易产生剥离、耐破损性下降的情况。

α型氧化铝层的研磨面是指，将涂层切削刀具沿与基材的表面大致平行（优选为平行）的方向研磨直到露出α型氧化铝层而获得的α型氧化铝层的面。这时，优选为在涂层的厚度方向上，在剩余有α型氧化铝层的平均层厚的50%以上的位置处获得研磨面。更优选为，在涂层的厚度方向上，在剩余有α型氧化铝层的50%以上90%以下的位置处获得研磨面。特别是，研磨面优选为镜面。作为获得α型氧化铝层的镜面研磨面的方法，能够列举出：使用金刚石研磨膏或硅胶进行研磨的方法和离子研磨等。但是，本发明不限于研磨面，包括在α型氧化铝层的由各种方法形成的截面中具有上述特征的涂层切削刀具。

此外，粒子在各方位差的面积能够使用下述方法测定：准备上述的α型氧化铝层的截面，优选为研磨面，使用附属于扫描电子显微镜（SEM）或电解放射型扫描电子显微镜（FE-SEM）等的电子背散射衍射装置（EBSD）进行测定。能够使用EBSD将α型氧化铝层的各粒子（即结晶）的结晶定向特定，将特定了结晶定向的粒子的研磨面的面积根据方位差，作为处于方位差为0度以上90度以下的范围内的、每10度的间距的9个分区的某一个的面积来处理，从而求出各方位差的分区的面积比率。

由此，具体地说，能用以下的方法来求得。将具有α型氧化铝层的研磨面的试件安置到FE-SEM中，以70度的入射角度，以15kV的加速电压及0.5nA的照射电流，向试件照射电子束。优选为将30μm×50μm的测定范围在EBSD的设定为0.1μm的步长的情况下测定，从而求得方位差。

Ti化合物层

本发明的涂层优选为除包括上述α型氧化铝层之外，还包括至少一层以上的Ti化合物。通过设置Ti化合物层，耐磨损性提高，因此是优选的。Ti化合物层可以作为下部层形成于基材与α型氧化铝层之间，也可以代替前述下部层或在其基础之上，作为上部层形成在比α型氧化铝层更靠外侧。其中，若Ti化合物层形成于基材的表面，则提高基材与涂层的粘着性，因此是优选的。另外，若Ti化合物层形成于涂层的最外层，则切削刀具的使用完毕角（即，使用完毕的刀刃部分）的识别变得容易，因此是优选的。例如，TiN呈近似黄色，通过被使用，至少其光泽会发生变化。Ti化合物层意味着如下所述的化合物层：将Ti元素作为必要成分而包括，并包括从由C、N、O及B形成的群中选取的至少一种以上的元素。例如，Ti化合物层能由TiC、TiN、TiCN、TiCO、TiCNO及TiB₂中的至少一个构成。Ti化合物层还可以包括：作为任意成分，从由Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、AI及Si形成的群中选取的至少一种以上的元素。

本发明的Ti化合物层的平均层厚优选为2~15μm。这是因为若Ti化合物层的平均层厚变得不足2μm则耐磨损性呈现下降倾向，另一方面，若Ti化合物层的平均层厚变厚超过15μm，则耐破损性呈现下降倾向。此外，在Ti化合物层作为下部层及上部层而形成的情况下，Ti化合物的平均层厚是指下部层与上部层的合计的平均层厚。另外，在作为例如下部层而形成多个Ti化合物层的情况下，能将那些多层的合计厚度包括于Ti化合物层的层厚中。

涂层的形成方法

作为构成本发明的涂层刀具的涂层的各层的形成方法，能够列举出例如以下的方法。

例如，TiN层能用以下的化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，TiCl₄为5.0~10.0mol%、N₂为20~60mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为850~920℃、压力为100~350hPa。

TiCN层能用以下的化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，TiCl₄为10~15mol%、CH₃CN为1~3mol%、N₂为0~20mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为850~920℃、压力为60~80hPa。

TiC层能用以下的化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，TiCl₄为1.0~3.0mol%、CH₄为4.0~6.0mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为990~1030℃、压力为50~100hPa。

TiAlCNO层能用以下的化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，TiCl₄为3.0~5.0mol%、AlCl₃为1.0~2.0mol%、CO为0.4~1.0mol%、N₂为30~40mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为975~1025℃、压力为90~110hPa。

TiAlCO层能用以下的化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，TiCl₄为0.5~1.5mol%、AlCl₃为3.0~5.0mol%、CO为2.0~4.0mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为975~1025℃、压力为60~100hPa。

TiCNO层能用以下的化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，TiCl₄为3.0~5.0mol%、CO为0.4~1.0mol%、N₂为30~40mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为975~1025℃、压力为90~110hPa。

TiCO层能用以下的化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，TiCl₄为0.5~1.5mol%、CO为2.0~4.0mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为975~1025℃、压力为60~100hPa。

控制本发明的α型氧化铝层的粒子在各方位差的分区的面积分布的涂层切削刀具能够借助例如以下方法获得。

用于获得本发明中的涂层切削刀具的涂层的方法大体上分成，具有3个步骤。首先，在涂层切削刀具的基体的表面上，将作为下部层的一层或多层Ti化合物层借助例如上述方法形成（第一步骤）。接下来，将2种氧化铝的核形成于Ti化合物的表面（第二步骤）。接下来，在形成有那些核的状态下，形成α型氧化铝层（第三步骤）。也可以，进一步地，作为最外层形成Ti化合物层（第四步骤）。

2种氧化铝的核是在相对的高温下形成的核（以下称第一核）和在与第一核相比在低温下形成的核（以下称第二核）。作为2种氧化铝的核中的一个的第一核能在高温（既定的第一温度）下少量地流过C₃H₆气体来形成，更详细的内容在之后说明。接下来，若在形成有第一核的状态下形成α型氧化铝层，则能获得处于方位差为80度以上90度以下的范围内的粒子。作为另一种氧化铝的核的第二核，能在低温（既定的第二温度）下少量地流过CH₄气体来形成。然后，若在形成有第二核的状态下形成α型氧化铝层，则能获得处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的粒子。此外，既定第二温度比既定第一温度低。

特别是，在Ti化合物层的表面上，能通过将上述的2种氧化铝的核形成为分别混合的状态并且用比以往已知的条件慢的形成速度形成α型氧化铝层，来将处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的粒子的面积的合计Sa设成在九个范围中最大。此外，在以往已知的条件下的α型氧化铝层的形成速度是0.8~1.2μm/h，在这里所述的比以往已知条件慢的形成速度是指0.4~0.7μm/h。更具体地说，能通过以下工序获得本发明的α型氧化铝粒子。此外，下面的工序（A）及工序（B）包括在上述第二步骤中，下面的工序（C）相当于上述第三步骤。

在工序（A）中形成氧化铝（以下称Al₂O₃）的第一核。用以下化学蒸镀法形成Al₂O₃的第一核：将原料气体组分设成，AlCl₃为2.1~5.0mol%、CO₂为2.5~4.0mol%、HCl为2.0~3.0mol%、H₂S为0.28~0.45mol%、C₃H₆为0.05~0.2mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为920~950℃、压力为60~80hPa。

在工序（B）中形成与已在工序（A）中形成的第一核不同的Al₂O₃的第二核。用以下化学蒸镀法形成Al₂O₃的第二核：将原料气体组分设成，AlCl₃为2.1~5.0mol%、CO₂为2.5~4.0mol%、CO为0.5~1.0mol%、HCl为2.0~3.0mol%、H₂S为0.28~0.45mol%、CH₄为0.05~0.2mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为850~900℃、压力为60~80hPa。若形成Al₂O₃的第二核的温度变成890℃以上，则存在处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的粒子的面积的合计Sb变成不足10面积%的情况，因此第二核的形成条件的温度优选为处于850~880℃的范围内。通过经由工序（B），第一核和第二核在混合的状态下形成于Ti化合物层上。

在工序（C）中，形成α型氧化铝层（以下称α型Al₂O₃层）。该步骤包括使在工序（A）及工序（B）中获得的第一及第二核成长的工序。能用以下化学蒸镀法形成：将原料气体组分设成，AlCl₃为2.1~2.5mol%、CO₂为2.5~4.0mol%、HCl为2.0~3.0mol%、H₂S为0.15~0.25mol%、H₂为剩余组分，并设成温度为850~920℃、压力为30~50hPa。

此外，若形成Al₂O₃的核的工序（A）及工序（B）中的AlCl₃变成2.2mol%以下，则存在处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的α型Al₂O₃层的粒子的面积的合计Sa不足25面积%的倾向，因此优选为，AlCl₃的浓度有余量地，处于2.7~5.0mol%的范围内。

各层的层厚能从涂层切削刀具的截面组织处，利用光学显微镜、扫描型电子显微镜（SEM）、电解放射型扫描电子显微镜（FE-SEM）等测定。此外，关于涂层切削刀具的层厚，优选地在从刀尖（即，刀刃）朝向涂层切削刀具的前刀面侧或后刀面侧50μm的附近的位置处，将各层的层厚测定3个部位以上，求其平均值。更具体地说，可以在从刀刃的前刀面侧的边界部朝向涂层切削刀具的前刀面侧大致相距50μm的区域中测定层厚，或者，可以在从刀刃的后刀面侧的边界部朝向涂层切削刀具的后刀面侧大致相距50μm的区域中测定层厚。

各层的组分能根据本发明的涂层切削刀具的截面组织使用能量分散型X射线分光器（EDS）或波长分散型X射线分光器（WDS）等测定。另外，优选为在从刀尖（刀刃）朝向涂层切削刀具的前刀面或后刀面50μm的附近的位置处的既定区域中，α型氧化铝层具有特别是关于（222）面的上述结构。既定区域能够确定在任意位置及/或任意范围内，优选为确定在前刀面或后刀面中。既定区域能够具有例如100μm×100μm的范围，优选为30μm×50μm的范围。尤其是，关于（222）面的上述结构优选地具备在与基材的表面大致平行且延伸于剩余有α型氧化铝层的至少50%的位置的既定区域中。具体地说，该既定区域可以确定在形成于后述的图1的区域A中的截面中，优选为在研磨面中。

实施例

下面，列举实施例说明本发明，但本发明不限于此。

关于试件的各层的层厚，将从涂层切削刀具（例如切削刀片）的刀尖朝向前刀面侧大致50μm的位置的附近的截面用FE-SEM测定3个部位，求得其平均值。在这里，参照图1，进一步地进行说明。图1表示涂层切削刀具的刀尖附近的剖视示意图。在图1中，附图标记2是指刀尖，即刀刃，附图标记4是指前刀面，附图标记6是指后刀面，附图标记10是指基材，附图标记12是指涂层。刀刃2具有大致圆弧形的截面。在从刀刃2的前刀面4侧的边界部（参照图1的虚线）朝向后刀面4的方向大致50μm的区域A中得到沿涂层的厚度方向（即，相对于基材10的表面垂直的方向）延伸的截面，测定试件的各层的层厚。

使用附属于FE-SEM的EBSD，测定获得的试件的α型Al₂O₃层的粒子在各方位差的分区中的面积。

作为基材，准备有JIS标准的CNMA120408形状的93.1WC-6.5Co-0.4Cr₃C₂(以上为质量%)组分的超硬合金制切削刀片。在该基材的刀刃的棱线部处借助SiC刷实施外圆珩磨（丸ホーニング）之后，清洗基材的表面。

在清洗基材的表面之后，关于发明件1~10，将基材装入外热式化学蒸镀装置中，首先，将表5所示的由3层构成的下部层（Ti化合物层）如表4及表5所示，按照从第一至第三层的顺序形成。在形成下部层之后，用表1所示的条件形成Al₂O₃的2种核，并且用表2及表4所示的条件在基材表面上形成α型Al₂O₃层，使得形成表5所示的涂层的结构和平均层厚。然后，关于发明件1~8，将TiN的上部层如表4及表5所示地形成。因此，如图2所示，发明件1~8在基材10上具有涂层12，涂层12具有下部层14，前述下部层14从基材侧按顺序地具有第一层14a、第二层14b及第三层14c，前述发明件1~8进一步地在第三层14c的上面，按顺序地具有α型Al₂O₃层16及上部层18。关于发明件9、10，分别与发明件1~8的涂层相比，都没有形成上部层18。因此，在初期状态下，在发明件1~8中，上部层18是最外层，在发明件9、10中，Al₂O₃层16是最外层。此外，图2是发明件的一部分（相当于例如图1的区域A）的剖视示意图。α型Al₂O₃层16的研磨面形成为，例如，沿着与基材10的表面10a大致平行的线L。

在清洗基材的表面之后，关于比较件1~10，将基材装入外热式化学蒸镀装置中，首先，将表5所示的由3层构成的下部层（Ti化合物层）如表4及表5所示地按照从第一至第三层的顺序形成。在形成下部层之后，用表3所示的条件形成Al₂O₃的核，并且用表4所示的条件在基材表面上形成α型Al₂O₃层，使得形成表5所示的涂层的结构和平均层厚。然后，关于比较件1~8，将TiN的上部层如表4及表5所示地形成。

将获得的涂层切削刀具的α型Al₂O₃层的研磨面用FE-SEM观察，使用附属于FE-SEM的EBSD来测定各方位差的分区的粒子的合计面积。将这些测定结果在表6中表示。

以如下的方式进行测定,将形成有α型Al₂O₃层的研磨面的试件安置于FE-SEM中，以70度的入射角度，用15kV的加速电压及0.5nA的照射电流向试件照射电子束，在EBSD的设定为0.1μm的步长的情况下进行30μm×50μm的范围的测定。测定范围内的α型Al₂O₃层的粒子的面积设成对应于其面积的像素的总和。在步长为0.01μm的情况下，每1个像素的面积是0.0065μm²。即，合计各方位差中的像素，换算成面积，从而求得α型Al₂O₃层的粒子在各方位差中的面积。

使用获得的试件（即，切削刀片）进行切削试验1及切削试验2。切削试验1是评价耐磨损性的试验，切削试验2是评价耐破损性的试验，将各切削试验的结果在表7中表示。

切削试验1

被切削件：S45C圆棒，切削速度：300m/min，进给：0.30mm/rev，切深：2.0mm，冷却剂：有，评价项目：将试件破损或最大后刀面磨损宽度达到0.2mm的时间作为刀具寿命，测定到刀具寿命为止的加工时间。此外，表7中的“正常磨损”是表示没有产生破损、最大后刀面磨损宽度达到0.2mm的情况。另外，在这里，“碎裂”表示产生不足0.2mm的“微小的碎片”的情况。

切削试验2

被切削件：在长度方向上等间隔地具有2个槽的S45C圆棒，切削速度：250m/min，进给：0.40mm/rev，切深：1.5mm，冷却剂：有，评价项目：将试件达到破损的时间作为刀具寿命，测定直到刀具寿命为止的冲击次数。将冲击次数设为试件与被切削件接触的次数，在接触次数最多达到20000次的时间点结束试验。此外，关于各试件，准备5个切削刀片，分别测定冲击次数，从那些冲击次数的值求得平均值，作为刀具寿命。

如表7所示，在各发明件的情况下，切削试验1中的刀具寿命超过30分钟，并且，切削试验2中的刀具寿命超过15000次。像这样，发明件在不使耐破损性（包括耐碎裂性）下降的情况下提高了耐磨损性。发明件与比较件相比，达到刀具寿命为止的加工时间更长，直到刀具寿命为止的冲击次数更多，因此可知刀具寿命大幅地变长。

本发明的涂层切削刀具在不使耐破损性下降的情况下，使耐磨损性优良，因此与以往相比，更能延长刀具寿命，因此在产业上的可利用性高。

本发明不限于以上说明的实施方式及其变形例、实施例。关于本发明，必须要理解，能在不脱离权利要求书所记载的发明的精神和范围的情况下，进行各种改变和变更。即，在本发明中，包括在由权利要求书限定的本发明的思想中包含的所有的变形例和应用例、等同物。

Claims

1.一种涂层切削刀具，包括基材和形成于该基材的表面的涂层，其特征在于，

前述涂层至少包括一层以上的α型氧化铝层，

在前述α型氧化铝层的与前述基材的前述表面大致平行的截面中，将前述截面的法线与前述α型氧化铝层的粒子的（222）面的法线形成的角度设成方位差，

将前述截面的处于方位差为0度以上90度以下的范围内的前述α型氧化铝层的粒子的面积定义为100面积%，并且将处于方位差为0度以上90度以下的范围内的前述α型氧化铝层的前述粒子的面积按照10度的间距进行划分，在上述情况下，

前述截面的处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的前述α型氧化铝层的前述粒子的面积的合计Sa在每10度间距的9个分区的各个面积的合计中最大。

2.如权利要求1所述的涂层切削刀具，其特征在于，处于方位差为20度以上且不足30度的范围内的前述α型氧化铝层的前述粒子的面积的合计Sa处于25面积%≦Sa≦70面积%的范围内。

3.如权利要求1或2所述的涂层切削刀具，其特征在于，处于方位差为0度以上且不足10度的范围内的前述α型氧化铝层的前述粒子的面积的合计Sb处于10面积%≦Sb≦20面积%的范围内。

4.如权利要求1或2所述的涂层切削刀具，其特征在于，前述α型氧化铝层的平均层厚是1~15μm。

5.如权利要求1或2所述的涂层切削刀具，其特征在于，前述涂层在前述基材与前述α型氧化铝层之间，具备Ti化合物层，前述Ti化合物层由Ti化合物构成，前述Ti化合物由Ti元素和从由C、N、O及B形成的群中选取的至少一种以上的元素构成。

6.如权利要求5所述的涂层切削刀具，其特征在于，前述涂层的平均层厚是3~30μm，前述Ti化合物层的平均层厚是2~15μm。

7.如权利要求1或2所述的涂层切削刀具，其特征在于，前述α型氧化铝层的前述截面关于前述涂层切削刀具的前刀面或后刀面的既定区域来确定，并且确定于在前述涂层的厚度方向上剩余有该α型氧化铝层的至少50%的位置。

8.如权利要求1或2所述的涂层切削刀具，其特征在于，前述α型氧化铝层的前述截面是研磨面。

9.如权利要求1或2所述的涂层切削刀具，其特征在于，前述基材包括超硬合金、金属陶瓷、陶瓷或立方氮化硼烧结体中的某一个。

10.如权利要求1或2所述的涂层切削刀具，其特征在于，前述涂层切削刀具是装卸自如地安装在刀具主体上的切削刀片。