CN106102973A

CN106102973A - 包覆工具以及切削工具

Info

Publication number: CN106102973A
Application number: CN201580014808.8A
Authority: CN
Inventors: 谷渕荣仁
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2014-03-22
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2035-03-23
Also published as: KR101894313B1; KR20160117610A; WO2015146918A1; EP3124144A4; JP5864826B1; EP3124144A1; US20170081760A1; CN106102973B; US10202688B2; JPWO2015146918A1; EP3124144B1

Abstract

本发明提供一种改善氧化铝层的耐磨损性和紧贴性，耐磨损性以及耐缺损性优良的包覆工具。包覆工具(1)具有：基体(5)和设置于基体(5)的表面的包覆层(6)，包覆层(6)至少包含碳氮化钛层(8)和α型晶体构造的氧化铝层(10)，在氧化铝层(10)的X射线衍射分析中，关于从氧化铝层(10)的剖面照射波长514.53nm的Ar激光而得到的拉曼光谱的波数416～425cm^‑1的范围内(420cm^‑1附近)出现的归属于Al₂O₃的峰值，在对通过氧化铝层(10)的基体(5)侧部分的测定而检测到的基体侧的峰值p与通过氧化铝层(10)的表面侧部分的测定而检测到的表面侧的峰值q进行比较时，峰值q位于比峰值p更靠低角度侧的波数。

Description

包覆工具以及切削工具

技术领域

本发明涉及在基体的表面具有包覆层的包覆工具以及切削工具。

背景技术

以往，已知在超硬合金或金属陶瓷、陶瓷等基体表面形成单个或者多个碳化钛层、氮化钛层、碳氮化钛层、氧化铝层以及氮化钛铝层等的切削工具等的包覆工具。

在切削工具中，随着最近的切削加工的高效化，用于较大的冲击施加于切削刀刃的重断续切削等的机会增加。在这种苛刻的切削条件下，为了抑制施加于包覆层的较大的冲击导致的碎裂或包覆层的剥离，需要耐缺损性的提高。此外，也需要难以磨损包覆层，能够长期间使用。

在专利文献1、2中，公开了在基体的表面成膜氧化铝层的包覆工具。在专利文献1中，公开了使包覆膜中的裂纹之中，氧化铝层中的平均裂纹间隔比其下层的碳氮化钛膜中的平均裂纹间隔大的包覆层。在专利文献2中，公开了在基体侧富有κ型氧化铝、在氧化铝层的表面侧富有α型氧化铝的氧化铝膜。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利2000-141107号公报

专利文献2：日本特开平9-125250号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

在本发明中，其目的在于，相对于上述专利文献1、2所述的包覆工具，进一步提高氧化铝层的耐磨损性以及进一步提高氧化铝层的紧贴力。

-解决课题的手段-

本实施方式的包覆工具具有基体和设置于该基体的表面的包覆层，该包覆层至少包含碳氮化钛层和α型晶体构造的氧化铝层，所述碳氮化钛层被设置于比所述氧化铝层更靠所述基体侧，

在所述包覆工具的剖面，关于在向所述氧化铝层照射波长514.53nm的Ar激光而得到的拉曼光谱的波数416～425cm^-1的范围内(420cm^-1附近)出现的归属于Al₂O₃的峰值，在将通过所述氧化铝层的基体侧部分的测定而检测到的基体侧的峰值设为p、将通过所述氧化铝层的表面侧部分的测定而检测到的表面侧的峰值设为q、并且对p与q进行比较时，所述峰值q位于比所述峰值p更靠低角度侧的波数。

本实施方式的切削工具具有：前刀面、后刀面、和存在于所述前刀面与所述后刀面的交叉棱的切削刀刃，并且至少所述前刀面被设置于权利要求1至5的任意一项所述的包覆工具的所述包覆层上，在将所述前刀面与所述切削刀刃分离100μm的位置的所述表面侧的峰值设为q1、将所述前刀面距离所述切削刀刃10μm以内的位置的所述表面侧的峰值设为q2时，所述峰值q1位于比所述峰值q2更靠低角度侧的波数。

-发明效果-

根据本实施方式，在氧化铝层的表面侧，若拉曼光谱中的表面侧的峰值q位于低角度侧的波数，则改善对于氧化铝晶体的破坏的耐性，氧化铝晶体难以脱落，能够抑制磨损的继续。此外，若氧化铝层的基体侧的峰值p位于高角度侧的波数，则多个氧化铝晶体的朝向随机，氧化铝层与其下层的紧贴性提高，由此氧化铝层向下层的耐剥离性提高，能够抑制氧化铝层的碎裂。其结果，氧化铝层的耐磨损性以及耐缺损性提高。

附图说明

图1是本发明所涉及的切削工具的一实施例的示意立体图。

图2是图1的切削工具的示意剖视图。

图3是在图2的切削工具的剖面，向氧化铝层的基体侧部分和表面侧部分照射波长514.53nm的Ar激光而得到的拉曼光谱。

具体实施方式

表示本实施方式的包覆工具的一实施方式的切削工具(以下，简略为工具)1，如图1所示，将工具1的一个主面成前刀面2，将侧面成后刀面3，将前刀面2与后刀面3所成的交叉棱线部成切削刀刃4。

此外，如图2所示，工具1的至少前刀面2存在于基体5和设置于该基体5的表面的包覆层6的表面。包覆层6从基体5一侧起依次层叠下层7、碳氮化钛层8、中间层9、氧化铝层10、表层11而成。也就是说，碳氮化钛层8被设置于比氧化铝层10更靠近基体5一侧。另外，氧化铝层10由α型晶体构造构成。下层7、中间层9以及表层11能够省略。此外，各层的适当的厚度为，下层7是0.2μm～1.0μm，碳氮化钛层8是3.0μm～15.0μm，中间层9是0.1μm～1.0μm，氧化铝层10是2.0μm～10.0μm，表层11是0.2μm～1.0μm。

在本实施方式中，关于在工具1的剖面向氧化铝层10照射波长514.53nm的Ar激光而得到的拉曼光谱的波数416～425cm^-1的范围内(420cm^-1附近)出现的归属于Al₂O₃的峰值，在将通过氧化铝层10的基体5侧部分的测定而检测到的基体侧的峰值设为p、将通过氧化铝层10的表面侧部分的测定而检测到的表面侧峰值设为q、并对p和q进行比较时，如图3所示，峰值q比峰值p更位于低角度侧的波数。

由此，在氧化铝层10的表面侧，能够改善对于氧化铝晶体的破坏的耐性，抑制由氧化铝晶体的脱落导致的磨损的继续。另一方面，在氧化铝层10的基体5一侧，能够提高与设置于下层的碳氮化钛层8或中间层9的紧贴性，抑制氧化铝层10的剥离。其结果，氧化铝层10的耐磨损性以及耐缺损性提高。

在峰值q与峰值p的位置之差是1.0cm^-1～3.0cm^-1的情况下，氧化铝层10的耐磨损性与耐缺损性的平衡良好。

另外，在拉曼光谱的测定中，基本将Ar激光的照射区域设为来进行测定。但是，在氧化铝层10的厚度是4.0μm以下的情况下，基本将照射区域设为氧化铝层10的厚度的一半的直径来进行测定。基本将照射区域设定为照射区域的端部是氧化铝层10的端部来进行测定。在根据测定装置的性能，照射区域比氧化铝层10的厚度的一半大的情况下，使照射区域的上端与氧化铝层的厚度的中间位置一致，在照射区域的一部分从氧化铝层10露出的状态下进行测定。拉曼光谱的测定中的波数的测定单位(分辨率)基本以0.1cm^-1进行测定，但在简单地测定时，也可以以0.5cm^-1进行测定。

氧化铝层10的拉曼光谱的测定基本在包含包覆层的工具1的剖面进行测定。工具1的剖面为使用平均粒径0.5μm的金刚石磨粒而被镜面研磨加工后的面。此时，若在被加工的剖面存在研磨伤，则存在峰值q以及峰值p的位置变化的可能性，因此剖面为镜面状态。

此外，在针对工具1测定拉曼光谱的情况下，在本实施方式中，在前刀面2与切削刀刃4分离100μm的位置(称为前刀面侧位置。)进行测定。此外，在本实施方式中，也在前刀面2与切削刀刃4距离10μm以内的位置(称为切削刀刃侧位置。)进行测定。并且，将前刀面侧位置的基体侧的峰值设为p1，将前刀面侧位置的表面侧的峰值设为q1，将切削刀刃侧位置的基体侧的峰值设为p2，将切削刀刃侧位置的表面侧的峰值设为q2。

在峰值q1位于比峰值q2更靠低角度侧的波数的情况下，在切屑通过的前刀面2，包覆层6的耐磨损性提高，能够抑制前面磨损，并且切削刀刃4的包覆层6的耐剥落性提高。此时，在峰值q1的波数与峰值q2的波数之差为0.5cm^-1～3.0cm^-1的情况下，能够抑制前刀面2的前面磨损的继续，并且切削刀刃4的耐剥落性提高。

此外，在峰值q2位于比峰值p2更靠低角度侧并且峰值p2的波数与峰值q2的波数之差为0.5cm^-1～3.0cm^-1的情况下，切削刀刃4的耐磨损性以及耐剥落性都较高。

进一步地，在峰值p1位于比峰值p2更靠低角度侧并且峰值p1的波数与峰值p2的波数之差小于1.0cm^-1的情况下，能够提高前刀面侧位置以及切削刀刃侧位置的包覆层6的紧贴性。

此外，在本实施方式中，峰值q的半值宽度wq比峰值p的半值宽度wp小。由此，能够减小氧化铝层10的表面侧部分的氧化铝晶体中的位错或缺陷的存在比例，并且能够使氧化铝晶体的朝向一致。其结果，能够提高氧化铝层10的表面侧部分的硬度，并能够提高氧化铝层10的耐磨损性。在氧化铝层10的基体侧部分，氧化铝晶体的位错或缺陷比氧化铝层10的表面侧部分多，并且结合中间层9、碳氮化钛层8、下层7的表面的凹凸来调整氧化铝晶体的朝向。其结果，能够提高氧化铝层10与位于其下层的中间层9的紧贴性。

半值宽度wp、wq为：对波数410～425cm^-1的范围内的峰值p以及峰值q的高角度侧和低角度侧的基线进行计算，从基线起的峰值p以及峰值q的峰值强度的一半的峰值强度的位置处的峰值的波数宽度。在本发明中，基线是在波数410～425cm^-1的范围内对峰值p以及峰值q将高角度侧和低角度侧的最低强度彼此连结的线(图3的虚线L)。

这里，根据本实施方式，在X射线衍射分析中，在对通过氧化铝层10的基体5侧部分的测定而检测到的XRD基体侧峰值与通过氧化铝层10的表面侧部分的测定而检测到的XRD表面侧峰值进行比较时，对于氧化铝层10的由下述一般式Tc(hkl)表示的取向系数Tc(116)而言，XRD表面侧峰值的表面侧Tc(116)比XRD基体侧峰值的基体侧Tc(116)大。

取向系数Tc(hkl)＝{I(hkl)/I₀(hkl)}/〔(1/7)×∑{I(HKL)/I₀(HKL)}〕

这里，(HKL)是(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)、(124)这7面，

(hkl)是(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)、(124)的任意一个，

I(HKL)以及I(hkl)是氧化铝层的X射线衍射分析中被检测到的归属于各晶体面的峰值的峰值强度，

I_o(HKL)以及I₀(hkl)是JCPDS卡No.46-1212中所述的各晶体面的标准衍射强度。

由此，在氧化铝层10的表面侧，能够改善针对氧化铝晶体的破坏的耐性，抑制由于微小碎裂导致的磨损的继续，并且在氧化铝层10的基体5一侧，能够提高与设置于下层的碳氮化钛层8或中间层9的紧贴性，抑制氧化铝层10的剥离。其结果，氧化铝层10的耐磨损性以及紧贴性提高。

此外，对氧化铝层10的基体侧Tc(116)和表面侧Tc(116)的测定方法进行说明。氧化铝层10的X射线衍射分析使用利用了一般的CuKα线的X射线衍射分析的装置来进行测定。在根据X射线衍射图来求取氧化铝层10的各晶体面的峰值强度时，确认JCPDS卡的No.46-1212所述的各晶体面的衍射角，识别被检测到的峰值的晶体面，测定其峰值强度。

为了测定表面侧Tc(116)，对氧化铝层10的表面侧部分的峰值强度进行测定。具体而言，在研磨除去了表层11的状态或者未对表层11进行研磨的状态下，对包覆层6进行X射线衍射分析。测定所得到的各峰值的峰值强度，计算取向系数Tc(hkl)。另外，在研磨除去表层11时，也可以除去氧化铝层10的厚度的20％以下的厚度。此外，即使在未对表层11进行研磨的状态下进行X射线衍射分析的情况下，只要能测定氧化铝的7根峰值即可。

为了测定基体侧Tc(116)，对氧化铝层10的基体侧部分的峰值强度进行测定。具体而言，首先，将包覆层6的氧化铝层10研磨到规定的厚度。研磨通过使用了金刚石磨粒的刷加工或基于弹性磨石的加工、或者喷砂加工等来进行。此外，进行研磨直到氧化铝层10的厚度相对于氧化铝层10的研磨前的厚度为10～40％的厚度。然后，针对氧化铝层10的被研磨掉的部分，在与氧化铝层10的表面侧部分的测定相同的条件下进行X射线衍射分析，测定氧化铝层10的峰值，计算取向系数Tc(hkl)。

能够对通过以上的方法而测定的氧化铝层10的XRD表面侧峰值的表面侧Tc(116)与基体侧Tc(116)进行比较。另外，取向系数Tc是通过相对于由JCPDS卡规定的无取向的标准数据的比率而求出的，因此表示各晶体面的取向程度。

此外，根据本实施方式，在氧化铝层10的XRD表面侧峰值中，I(104)最强，I(116)第二强。由此，前刀面2一侧的前面磨损被抑制。另外，在后刀面3一侧处于由于微小碎裂导致的侧面磨损被抑制的趋势。在I(116)最强、I(104)第二强的情况下也能够得到相同的效果。

进一步地，根据本实施方式，XRD表面侧峰值的表面侧Tc(104)比XRD基体侧峰值的基体侧Tc(104)大。由此，能够抑制后刀面3的侧面磨损，并且具有提高前刀面2的耐缺损性、提高切削工具1的耐缺损性的效果。另外，仅仅表面侧Tc(104)比基体侧Tc(104)大的话，氧化铝层10的耐剥落性的提高并不充分，通过表面侧Tc(116)比基体侧Tc(116)大，从而氧化铝层10的耐前面磨损大幅度地提高。

碳氮化钛层8由所谓的MT-碳氮化钛层8a和所谓的HT-碳氮化钛层8b从基体侧起依次成膜而成的结构构成，其中，MT-碳氮化钛层8a由将乙腈(CH₃CN)气体包含为原料并以成膜温度为780～900℃的较低温成膜的柱状晶体构成，HT-碳氮化钛层8b由以成膜温度为950～1100℃的高温成膜而成的粒状晶体构成。根据本实施方式，在HT-碳氮化钛层8b的表面形成向氧化铝层10变细的形状、即剖面视为三角形形状的突起，由此，能够提高与氧化铝层10的紧贴力，抑制包覆层6的剥离或碎裂。

此外，根据本实施方式，中间层9被设置于HT-碳氮化钛层8b的表面。中间层9含有钛和氧，例如由TiAlCNO、TiCNO等构成，图2由这些层叠的下部中间层9a和上部中间层9b构成。由此，构成氧化铝层10的氧化铝粒子为α型晶体构造。由α型晶体构造构成的氧化铝层10的硬度高，能够提高包覆层6的耐磨损性。中间层9由TiAlCNO所构成的下部中间层9a与TiCNO所构成的上部中间层9b的层叠构造构成，由此具有提高切削工具1的耐缺损性的效果。

进一步地，下层7以及表层11由氮化钛构成。下层7被以0.0～1.0μm的厚度而设置，表层11被以0.0～3.0μm的厚度而设置。另外，在本发明的其他实施方式中，也可以不具备下层7以及表层11的至少一方。

各层的厚度以及构成各层的晶体的性状能够通过观察工具1的剖面的电子显微镜照片(扫描式电子显微镜(SEM)照片或者透过电子显微镜(TEM)照片)来进行测定。此外，在本发明中，所谓构成包覆层6的各层的晶体的晶体形态是柱状，是指各晶体的包覆层6的宽度方向的平均晶体宽度相对于厚度方向的平均长度之比平均为0.3以下的状态。另一方面，将该各晶体的包覆层的平均晶体宽度相对于厚度方向的长度之比平均超过了0.3的情况定义为晶体形态是粒状。平均晶体宽度通过在包覆层6的厚度方向的中间引出与宽度方向平行的直线，该直线横断了10个以上晶体时的直线的长度除以晶体的数目所得的值来求出。

工具1的基体5举例有将由碳化钨(WC)和根据希望而从周期表第4族、第5族、第6族金属的碳化物、氮化物、碳氮化合物的群中选择的至少1种构成的硬质相通过由钴(Co)或镍(Ni)等铁属金属构成的粘合剂相而粘合的超硬合金、Ti基金属陶瓷、或者Si₃N₄、Al₂O₃、金刚石、立方晶氮化硼(cBN)等陶瓷。其中，在将工具1用作为切削工具的情况下，基体5由超硬合金或者金属陶瓷构成在耐缺损性以及耐磨损性方面较好。此外，根据用途，基体5也可以由碳钢、高速钢、合金钢等金属构成。

上述切削工具1将在前刀面与后刀面的交叉部形成的切削刀刃抵接于被切削物来进行切削加工，能够发挥上述的优良效果。此外，本发明的包覆工具除了切削工具1以外，还能够应用于滑动部件、金属模等耐磨部件、挖掘工具、刀具等工具、耐冲击部件等各种用途，在这种情况下也具有优良的机械可靠性。

接下来，参考工具1的制造方法的一个例子来说明本发明的包覆工具的制造方法。

首先，向通过烧成能够形成作为基体5的硬质合金的金属碳化物、氮化物、碳氮化合物、氧化物等无机物粉末，适当地添加金属粉末、碳粉等并混合，在通过压制成型、浇铸成型、挤压成型、冷液静压压制成型等公知的成型方法而成型为规定的工具形状之后，通过在真空中或者非氧化性环境中进行烧成来制作上述的由硬质合金构成的基体5。并且，根据希望来对上述基体5的表面实施研磨加工或切削刀刃部的珩磨加工。

接下来，通过化学气相蒸镀(CVD)法在该表面成膜包覆层。

首先，作为反应气体组成，调整四氯化钛(TiCl₄)气体为0.5～10体积％、氮气(N₂)为10～60体积％、剩余为氢气(H₂)所构成的混合气体并导入到腔内，就爱那个成膜温度设为800～940℃、8～50KPa，来成膜作为下层7的TiN层。

接下来，作为反应气体组成，调整体积％为四氯化钛(TiCl₄)气体是0.5～10体积％、氮气(N₂)是10～60体积％、乙腈(CH3CN)气体是0.1～3.0体积％、剩余是氢气(H₂)所构成的混合气体并导入到腔内，将成膜温度设为780～880℃、5～25kPa，来成膜MT-碳氮化钛层。

接下来，对构成碳氮化钛层8的上侧部分的HT-碳氮化钛层进行成膜。通过上述MT-碳氮化钛层和该HT-碳氮化钛层的成膜，在碳氮化钛层8的表面形成突起。根据本实施方式，HT-碳氮化钛层的具体成膜条件为，调整由四氯化钛(TiCl₄)气体为1.0～4体积％、甲烷(CH₄)气体为0.1～10体积％、氮气(N₂)为5～20体积％、剩余为氢(H₂)气构成的混合气体并导入到腔内，将成膜温度设为900～1050℃、5～40kPa来进行成膜。

接下来，制作中间层9。本实施方式的具体成膜条件为，作为第1阶段，调整由四氯化钛(TiCl₄)气体为3～10体积％、甲烷(CH₄)气体为3～10体积％、氮气(N₂)为5～20体积％、一氧化碳(CO)气体为0.5～2体积％、三氯化铝(AlCl₃)气体为0.5～3体积％、剩余为氢气(H₂)构成的混合气体。调整这些混合气体并导入到腔内，将成膜温度设为900～1050℃、5～40kPa来进行成膜。

接下来，作为中间层9的第2阶段，调整由四氯化钛(TiCl₄)气体为1～3体积％、甲烷(CH₄)气体为1～3体积％、氮气(N₂)为5～20体积％、一氧化碳(CO)气体为2～5体积％、剩余为氢气(H₂)构成的混合气体。调整这些混合气体并导入到腔内，将成膜温度设为900～1050℃、5～40kPa来进行成膜。另外，本工序也可以将上述氮气(N₂)变为氩气(Ar)。

然后，对α氧化铝层10进行成膜。作为α氧化铝层10的成膜方法，首先使用由三氯化铝(AlCl₃)气体为0.5～5.0体积％、氯化氢(HCl)气体为0.5～3.5体积％、剩余为氢气(H₂)构成的混合气体，设为950～1100℃、5～10kPa来进行成膜。接下来，使用由二氧化碳(CO₂)气体为0.5～5.0体积％、剩余为氮气(N₂)构成的混合气体，设为950～1100℃、5～10kPa来进行成膜。通过该第1阶段的成膜，生成型成为α氧化铝层10的氧化铝的核，控制核的生成状态，来控制拉曼光谱中的峰值p的位置。

接着，使用由三氯化铝(AlCl₃)气体为0.5～10.0体积％、氯化氢(HCl)气体为0.5～5.0体积％、二氧化碳(CO₂)气体为0.5～5.0体积％、硫化氢(H₂S)气体为0.0～0.5体积％、剩余为氢(H₂)气构成的混合气体，设为950～1100℃、5～10kPa来对氧化铝层10进行成膜。此时，随着氧化铝层10的成膜时间的经过，CO₂气体的流量恒定，连续地或者阶段地提高AlCl₃气体与H₂S气体的流量。由此，改变反应的路径的比率，改变氧化铝晶体的生长状态，使拉曼光谱中的峰值q比峰值p更位于低角度侧。

然后，根据希望来对表层(TiN层)11进行成膜。具体的成膜条件为，作为反应气体组成，调整由四氯化钛(TiCl₄)气体为0.1～10体积％、氮气(N₂)为10～60体积％、剩余为氢气(H₂)构成的混合气体并导入到腔内，将成膜温度设为960～1100℃、10～85kPa来进行成膜。

然后，根据希望来对成膜的包覆层6表面的至少切削刀刃部进行研磨加工。通过该研磨加工，切削刀刃部被加工为平滑，抑制被削材料的熔敷，进一步称为耐缺损性优良的工具。

【实施例】

首先，按照平均粒径1.2μm的金属钴粉末为6质量％、平均粒径2.0μm的碳化钛粉末为0.5质量％、碳化铌粉末为5质量％、平均粒径1.5μm的碳化钨粉末为剩余部分的比例来进行添加、混合，通过压制成型来成型为工具形状(CNMG120408)。然后，实施脱粘合剂处理，在1500℃、0.01Pa的真空中，烧成1小时来制作由超硬合金构成的基体。然后，对制作出的基体进行刷加工，对成为切削刀刃的部分实施R珩磨。

接下来，针对上述超硬合金的基体，通过化学气相蒸镀(CVD)法，在表1的成膜条件下成膜包覆层，制作工具。在表1～4中，各化合物以化学符号记载。这里，关于表2的试样No.3、10，使混合气体的组成从成膜初始到成膜结束时连续地变化。在组成不同的气体的混合比为成膜初始x体积％、成膜结束时y体积％的情况下，记载为x→y。

此外，虽然表1、2中未记载，但关于试样No.1～7，在对氧化铝层进行成膜时，首先，使用由三氯化铝(AlCl₃)气体为3.0体积％、氯化氢(HCl)气体为1.5体积％、剩余为氢(H₂)气构成的混合气体，在1000℃、7kPa的条件下成膜后，使用由二氧化碳(CO₂)气体为2.0体积％、剩余为氮气(N₂)构成的混合气体，在1000℃、7kPa的条件下进行成膜，在将中间层成膜后进行第1阶段的成膜，形成氧化铝层的核。此外，试样No.10在将氧化铝层成膜时，首先，使用由三氯化铝(AlCl₃)气体为22.0体积％、二氧化碳(CO₂)气体为37体积％、剩余为氢(H₂)气体构成的混合气体，在1150℃、0.2kPa的条件下进行第1阶段的成膜，在将中间层成膜后，形成氧化铝层的核。试样No.8、9未进行形成核的工序。

关于上述试样No.1～8，首先，针对对包含后刀面的平坦部位的工具的剖面进行了镜面加工的加工面，测定在基体侧部分和表面侧部分在的照射区域向氧化铝层照射波长514.53nm的Ar激光而得到的拉曼光谱。测定拉曼光谱的波数416～425cm^-1(420cm^-1附近)的范围内出现的归属于Al₂O₃的峰值的基体侧的峰值p1、p2和表面侧的峰值q1、q2以及半值宽度wp、wq。还包含p与q的波数之差(p-q差)，并将结果表示于表3。

此外，在后刀面的平坦面，从包覆层的表面进行基于CuKα线的X射线衍射分析，测定氧化铝层的表面侧部分(表中，记载为表面侧)的XRD表面侧峰值的识别和各峰值的峰值强度。此时，确认氧化铝层厚度被确保为80％以上。接下来，进行研磨直到为氧化铝层的厚度的10～40％的厚度，同样通过X射线衍射分析，测定氧化铝层的基体侧部分(表中，记载为基体侧)的XRD基体侧峰值的识别和各峰值的峰值强度。使用得到的各峰值的峰值强度，计算(116)面、(104)面、(110)面、(012)面的各晶体面的取向系数Tc。此外，通过扫描式电子显微镜(SEM)来观察上述工具的破断面，测定各层的厚度。结果如表2～5所示。

接下来，在下述的条件中，使用本发明所涉及的试样No.1～7和作为比较例的试样No.8～10来进行连续切削试验以及断续切削试验，评价耐磨损性以及耐缺损性。结果如表5所示。

(连续切削条件)

被削材料：铬钼钢材(SCM435)

工具形状：CNMG120408

切削速度：300m/分钟

输送速度：0.3mm/rev

切口：1.5mm

切削时间：25分钟

其他：使用水溶性切削液

评价项目：通过扫描式电子显微镜来观察刀尖珩磨部分，在实际磨损的部分，测定相对于前刀面垂直的方向上的侧面磨损量和前刀面的前面磨损。

(断续切削条件)

被削材料：铬钼钢4根嵌入槽钢材(SCM440)

工具形状：CNMG120408

切削速度：300m/分钟

输送速度：0.3mm/rev

切口：1.5mm

其他：使用水溶性切削液

评价项目：导致缺损的冲击次数

【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

【表5】

根据表1～5的结果，p1与q1位于相同的波数的试样No.8、10、以及q1位于比p1更靠高角度侧的波数的试样No.9均容易产生微小碎裂，磨损的继续较早，并且氧化铝层容易由于冲击而剥离。

另一方面，在本发明所涉及的试样No.1～7中，氧化铝层的微小碎裂被抑制，并且剥离也几乎不产生。特别地，在峰值q1的波数与峰值p1的波数之差为1.0cm^-1～3.0cm^-1的试样No.1～5中，磨损特别小，导致缺损的冲击次数也不多。在半值宽度wq比半值宽度wp小的试样No.2～4中，磨损进一步较小，冲击次数也不多。

进一步地，在XRD表面侧峰值的表面侧Tc(116)比XRD基体侧峰值的基体侧Tc(116)大的试样No.1～5中，磨损较小，导致缺损的冲击次数也多，其中，在I(104)和I(116)最强和第二强的试样No.1～5中，磨损特别小，导致缺损的冲击次数也不多。

此外，在峰值q1位于比峰值q2更靠低角度侧的波数的试样No.2～5中，磨损较小，导致缺损的冲击次数也多，并且在峰值q1的波数与峰值q2的波数之差为0.5cm^-1～3.0cm^-1的试样No.2～5中，磨损较小，导致缺损的冲击次数也多，在峰值q2位于比峰值p2更靠低角度侧并且峰值p2的波数与峰值q2的波数之差为0.5cm^-1～3.0cm^-1的试样No.1～7中，磨损较小，导致缺损的冲击次数也多，在峰值p1位于比峰值p2更靠低角度侧并且峰值p1的波数与峰值p2的波数之差小于1.0cm^-1的试样No.1～5中，磨损较小，导致缺损的冲击次数也多。

-符号说明-

1···切削工具

2···前刀面

3···后刀面

4···切削刀刃

5···基体

6···包覆层

7···下层

8···碳氮化钛层

8a···MT-碳氮化钛层

8b···HT-碳氮化钛层

9···中间层

9a···下部中间层

9b···上部中间层

10··氧化铝层

11···表层

Claims

1.一种包覆工具，其具有基体和设置于该基体的表面的包覆层，该包覆层至少包含碳氮化钛层和α型晶体构造的氧化铝层，所述碳氮化钛层被设置于比所述氧化铝层更靠所述基体侧，

在所述包覆工具的剖面，关于在向所述氧化铝层照射波长514.53nm的Ar激光而得到的拉曼光谱的波数416～425cm^-1的范围内即420cm^-1附近出现的归属于Al₂O₃的峰值，在将通过所述氧化铝层的基体侧部分的测定而检测到的基体侧的峰值设为p、将通过所述氧化铝层的表面侧部分的测定而检测到的表面侧的峰值设为q，且对p与q进行比较时，所述峰值q位于比所述峰值p更靠低角度侧的波数。

2.根据权利要求1所述的包覆工具，其中，

所述峰值q的波数与所述峰值p的波数之差为1.0cm^-1～3.0cm^-1。

3.根据权利要求1或者2所述的包覆工具，其中，

所述峰值q的半值宽度wq比所述峰值p的半值宽度wp小。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的包覆工具，其中，

在X射线衍射分析中，在对通过所述氧化铝层的所述基体侧部分的测定而检测到的XRD基体侧峰值与通过所述氧化铝层的所述表面侧部分的测定而检测到的XRD表面侧峰值进行比较时，所述氧化铝层的由下述一般式Tc(hkl)表示的取向系数Tc(116)是：XRD表面侧峰值的表面侧Tc(116)比XRD基体侧峰值的基体侧Tc(116)大，

取向系数Tc(hkl)＝{I(hkl)/I₀(hkl)}/〔(1/7)×∑{I(HKL)/I₀(HKL)}〕

这里，(HKL)是(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)，(124)这7个面，

(hkl)是(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)、(124)的任意一个，

I₀(HKL)以及I₀(hkl)是JCPDS卡No.46-1212中所述的各晶体面的标准衍射强度。

5.根据权利要求4所述的包覆工具，其中，

在所述XRD表面侧峰值中，I(104)最强，I(116)第二强。

6.一种切削工具，其中，

具有：前刀面、后刀面、和存在于所述前刀面与所述后刀面的交叉棱的切削刀刃，并且至少所述前刀面被设置于权利要求1至5的任意一项所述的包覆工具的所述包覆层上，在将所述前刀面的与所述切削刀刃分离100μm的位置的所述表面侧的峰值设为q1、将所述前刀面的距离所述切削刀刃10μm以内的位置的所述表面侧的峰值设为q2时，所述峰值q1位于比所述峰值q2更靠低角度侧的波数。

7.根据权利要求6所述的切削工具，其中，

所述峰值q1的波数与所述峰值q2的波数之差为0.5cm^-1～3.0cm^-1。

8.根据权利要求6或者7所述的切削工具，其中，

在将所述前刀面的距离所述切削刀刃10μm以内的位置的所述基体侧的峰值设为p2时，所述峰值q2位于比峰值p2更靠低角度侧，并且所述峰值p2的波数与所述峰值q2的波数之差为0.5cm^-1～3.0cm^-1。

9.根据权利要求8所述的切削工具，其中，

在将所述前刀面的与所述切削刀刃分离100μm的位置的所述基体侧的峰值设为p1时，所述峰值p1位于比所述峰值p2更靠低角度侧，并且所述峰值p1的波数与所述峰值p2的波数之差小于1.0cm^-1。