CN107427930B

CN107427930B - 被覆工具

Info

Publication number: CN107427930B
Application number: CN201680007506.2A
Authority: CN
Inventors: 李晃; 山崎刚
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2015-01-28
Filing date: 2016-01-25
Publication date: 2019-11-22
Anticipated expiration: 2036-01-25
Also published as: US20180015548A1; WO2016121690A1; JPWO2016121690A1; JP6419220B2; CN107427930A; US10744568B2

Abstract

本发明提供一种被覆工具，具有第一面、与该第一面相邻的第二面、以及位于所述第一面与第二面的棱线部的至少一部分的切削刃，并具备基体(5)以及位于该基体上的被覆层(6)，所述被覆层具备碳氮化钛层(8)以及α型结晶构造的氧化铝层(10)，所述碳氮化钛层(8)位于比所述氧化铝层(10)接近所述基体(5)的位置，当基于通过X射线衍射分析来分析出的所述氧化铝层的峰值、将由下述式表示的值设为取向系数Tc(hkl)时，作为后刀面的所述第二面上的所述被覆层的取向系数Tcf(104)与Tcf(012)之比(Tcf(104)/Tcf(012))高于作为前刀面的所述第一面上的所述被覆层的取向系数Tcr(104)与Tcr(012)之比(Tcr(104)/Tcr(012))。

Description

被覆工具

技术领域

本发明涉及一种在基体的表面具有被覆层的被覆工具。

背景技术

以往，已知有在硬质合金或金属陶瓷、陶瓷等的基体表面形成有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被覆工具。

这样的切削工具随着最近的切削加工的高效化，应用于向切削刃施加较大冲击的重度断续切削等的机会增加。此外，在这样的严格的切削条件下，为了抑制由施加于被覆层的较大冲击引起的崩刃或被覆层的剥离，谋求耐缺损性、耐磨损性的提高。

作为在上述切削工具中提高耐缺损性的技术，在专利文献1中公开了如下技术：优化氧化铝层的粒径与层厚，并且将(012)面的织构系数(Texture Coefficient：取向系数)设为1.3以上，由此能够致密地形成耐缺损性高的氧化铝层。

另外，在专利文献2中公开了如下技术：将氧化铝层的(012)面的织构系数设为2.5以上，由此容易释放氧化铝层中的残留应力，从而能够提高氧化铝层的耐缺损性。

并且，在专利文献3中，作为在上述切削工具中提高耐磨损性的技术，公开了如下技术：将位于中间层的正上方的氧化铝层形成为层叠表示不同的X射线衍射图案的两层以上的单位层而成，由此能够提高覆膜的强度以及韧性。

另外，在专利文献4中公开了如下的切削工具：将氧化铝层的(006)面取向系数提高到1.8以上，且将(104)面与(110)面的峰值强度比I(104)/I(110)控制为规定的范围。

并且，在专利文献5中公开了如下的切削工具：将氧化铝层的(104)面与(012)面的峰值强度比I(104)/I(012)设定为，与氧化铝层的下侧的第一面相比，第二面处的峰值强度比I(104)/I(012)大。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许平6-316758号公报

专利文献2：日本特开2003-025114号公报

专利文献3：日本特开平10-204639号公报

专利文献4：日本特开2013-132717号公报

专利文献5：日本特开2009-202264号公报

发明内容

本实施方式的被覆工具具有第一面、与该第一面相邻的第二面、以及位于所述第一面与第二面的棱线部的至少一部分的切削刃。所述被覆工具具备基体以及位于该基体上的被覆层。所述被覆层具备碳氮化钛层以及α型结晶构造的氧化铝层。所述碳氮化钛层位于比所述氧化铝层接近所述基体的位置。

另外，当基于通过X射线衍射分析来分析出的所述氧化铝层的峰值、将由下述式表示的值设为取向系数Tc(hkl)时，所述第二面上的取向系数Tcf(104)与Tcf(012)之比(Tcf(104)/Tcf(012))高于所述第一面上的取向系数Tcr(104)与Tcr(012)之比(Tcr(104)/Tcr(012))，

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

在此，(HKL)表示(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(024)、(116)的结晶面。I(HKL)以及I(hkl)表示在所述氧化铝层的X射线衍射分析中检测出的归属于各结晶面的峰值的峰值强度。I₀(HKL)以及I₀(hkl)表示JCPDS卡片No.43-1484所记载的各结晶面的标准衍射强度。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的被覆工具的一实施例的切削工具的概要立体图。

图2是图1所示的切削工具的概要剖视图。

图3是图1所示的工具1的部分剖视图。

图4是对被覆层进行成膜的成膜装置内的基体的设置方法的一例。图4A是堆叠多层设置夹具的示意图。图4B是用于说明基体的配置的剖视图。

图5是对被覆层进行成膜的成膜装置内的基体的设置方法的其他例子，是用于说明基体的配置的剖视图。

具体实施方式

对本发明的被覆工具进行详细说明。

表示本发明的一实施方式的切削工具(以下，简称为工具)1具备第一面2、与第一面2相邻的第二面3、以及位于第一面2与第二面3之间的棱线部的切削刃4。在本实施方式中，如图1所示，工具1的形状为多面体，第一面2为前刀面2，第二面3为后刀面。以下，将第一面2称作前刀面2，将第二面3称作后刀面3。需要说明的是，在图1所示的工具1的前刀面2的中央存在螺纹孔15，但并不一定需要螺纹孔15。

另外，如图2所示，工具1具备基体5、以及设置于该基体5的表面的被覆层6。

被覆层6具备下层7、碳氮化钛层8、中间层9、氧化铝层10以及表层11。下层7、碳氮化钛层8、中间层9、氧化铝层10以及表层11从基体5侧起依次层叠。需要说明的是，氧化铝层10由α型结晶构造构成。

在此，将前刀面2、后刀面3以及切削刃4分别称作工具1的最外表面。即，如本实施方式那样，在工具1的最外表面为被覆层6的情况下，将前刀面2、后刀面3以及切削刃4称作被覆层6的表面。在被覆层6磨损的情况下，将前刀面2、后刀面3以及切削刃4称作被覆层6磨损后的表面。在被覆层6磨损而基体5露出的情况下，工具1的最外表面为基体5，因此，将前刀面2、后刀面3以及切削刃4称作露出的基体5的表面。

在本实施方式中，在通过X射线衍射分析进行分析的氧化铝层10的峰值中，将下述式所示的值定义为取向系数Tc(hkl)。

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

在此，(HKL)表示(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(024)、(116)的结晶面，

I(HKL)以及I(hkl)表示在氧化铝层10的X射线衍射分析中检测到的归属于各结晶面的峰值的峰值强度。I₀(HKL)以及I₀(hkl)表示JCPDS(Joint Committee on PowderDiffraction Standards)卡No.43-1484所记载的各结晶面的标准衍射强度。

将后刀面3侧的取向系数定义为Tcf，将前刀面2侧的取向系数定义为Tcr。需要说明的是，取向系数Tc根据相对于由JCPDS卡片规定的无取向的标准数据的比例求出，因此是表示各结晶面的取向程度的指标。另外，Tc(hkl)的“(hkl)”表示计算取向系数的结晶面。

根据本实施方式，取向系数Tcf(104)与Tcf(012)之比(Tcf(104)/Tcf(012))高于取向系数Tcr(104)与Tcr(012)之比(Tcr(104)/Tcr(012))。由此，在前刀面2中提高氧化铝层10的耐崩刃性，并抑制伴随着氧化铝层10的剥离的前刀面磨损的加剧。在后刀面3中提高氧化铝层10的耐磨损性，并抑制后刀面磨损。即，在本实施方式中，由于前刀面2中的被覆层6的耐缺损性高，因此，起因于切屑碰撞而致使被覆层崩刃、剥离的前刀面磨损不易加剧。另一方面，由于后刀面3中的被覆层6的耐磨损性高，因此，能够抑制因被切削材料料的接触引起的后刀面磨损的加剧。

在上述实施方式中，Tcf(104)高于Tcf(012)，且Tcr(104)低于Tcr(012)。由此，能够进一步改善后刀面3的耐磨损性。其结果是，能够提供一种可长时间使用的被覆工具。

在本实施方式的被覆工具中，满足以下的条件1、2这两者。

条件1：在X射线衍射谱图中，后刀面3的峰值中的、归属于(006)面的峰值的峰值强度If(006)或者归属于(104)面的峰值的峰值强度If(104)最高。

条件2：在X射线衍射谱图中，前刀面2的峰值中的、归属于(006)面的峰值的峰值强度Ir(006)或者归属于(012)面的峰值的峰值强度Ir(012)最高。

通过满足以上的条件1、2这两者，能够进一步改善后刀面3的耐磨损性。

在此，对氧化铝层10的Tcr(hkl)与Tcf(hkl)的测定方法进行说明。氧化铝层10的X射线衍射分析利用使用了通常的CuKα线的X射线衍射分析的装置进行测定。对于要测定的区域，在前刀面2的平坦面即中央的3mmφ的区域以及后刀面3的中央的3mmφ的区域进行测定。当根据X射线衍射谱图求出氧化铝层10的各结晶面的峰值强度时，确认JCPDS卡片的No.43-1484所记载的各结晶面的衍射角，识别检测到的峰值的结晶面，测定该结晶面的峰值强度。

需要说明的是，使用JCPDS卡片进行通过X射线衍射分析检测的峰值的识别，但有时会因存在于被覆层6的残留应力等而导致峰值的位置偏移。因此，为了确认检测到的峰值是否是氧化铝层10的峰值，在研磨被覆层6使得氧化铝层10露出的状态下进行X射线衍射分析，对在研磨前后检测到的峰值进行比较。根据其差异能够确认是氧化铝层10的峰值。

在Tcr(hkl)以及Tcf(hkl)的测定中，从氧化铝层10的表面对要测定的表面峰值进行测定。具体而言，对于从氧化铝层10的前刀面2侧表面到基体5侧表面的区域，测定氧化铝层10的峰值强度。关于测定，在即便存在表层11也基本上不研磨表层11的状态下进行X射线衍射分析。若在因表层11的存在而无法检测到氧化铝层10的表面峰值的情况下，使氧化铝层10露出而进行X射线衍射分析。对于所获得的各峰值，使用JCPDS卡片识别氧化铝的峰值，测定氧化铝的各峰值强度，计算取向系数Tc1(hkl)。需要说明的是，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。另外，即便在不对表层11进行研磨的状态下进行X射线衍射分析的情况下，只要测定氧化铝的(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(024)、(116)这7个峰值即可。

在氧化铝层10的厚度为2～9μm的情况下，氧化铝层10的耐磨损性以及耐缺损性良好。

碳氮化钛层8具备所谓的MT(Moderate Temperature)-碳氮化钛层8a、以及HT(High Temperature)-碳氮化钛层8b。MT-碳氮化钛层8a以及HT-碳氮化钛层8b从基体侧起依次层叠。MT-碳氮化钛层8a由作为原料包含乙腈(CH₃CN)气体且在成膜温度为780～900℃的相对低温下成膜的柱状结晶构成。HT-碳氮化钛层8b由在成膜温度为950～1100℃的高温下成膜的粒状结晶构成。根据本实施方式，在HT-碳氮化钛层8b的表面形成有朝向氧化铝层10逐渐变细的剖视下呈三角形状的突起，由此，能够提高氧化铝层10的紧贴力，抑制被覆层6的剥离、崩刃。在碳氮化钛层8的厚度为6.0～13.0μm的情况下，工具1的耐磨损性以及耐缺损性高。

另外，根据本实施方式，中间层9设置于HT-碳氮化钛层8b的表面。中间层9由含有钛与氧的化合物构成。在该化合物中包含TiAlCNO、TiCNO等。图2所示的中间层9具有双层构造，由下部中间层9a与上部中间层9b构成。通过配置中间层9，构成氧化铝层10的氧化铝粒子成为α型结晶构造。由α型结晶构造构成的氧化铝层10的硬度高，能够提高被覆层6的耐磨损性。中间层9具备由TiAlCNO构成的下部中间层9a以及由TiCNO构成的上部中间层9b的层叠构造，由此具有提高切削工具1的耐缺损性的效果。需要说明的是，中间层9可以为单层，也可以为三层以上。在中间层9的厚度为0.05～0.5μm的情况下，氧化铝层10的紧贴性高。

此外，下层7以及表层11由氮化钛构成。需要说明的是，在其他的实施方式中，也可以不具备下层7以及表层11中的至少一方。另外，以0.1～1.0μm的厚度设置下层7，以0.1～3.0μm的厚度设置表层11。

需要说明的是，通过观察工具1的截面处的电子显微镜图像(扫描型电子显微镜(SEM)图像或者透射电子显微镜(TEM)图像)，能够测定各层的厚度以及构成各层的结晶的性状。另外，在本实施方式中，构成被覆层6的各层的结晶的结晶形态为柱状是指，平均结晶宽度相对于各结晶在被覆层6的厚度方向上的长度之比平均为0.3以下的状态。另一方面，将平均结晶宽度相对于该各结晶在被覆层的厚度方向上的长度之比平均超过0.3的结晶的结晶形态定义为粒状。

另一方面，作为工具1的基体5的材料，可举出硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、金属。硬质合金也可以是使由碳化钨(WC)和按要求从由碳化钨以外的周期表第4、5、6族金属的碳化物、氮化物、碳氮化物的组中选择的至少一种构成的硬质相与由钴(Co)或镍(Ni)等铁属金属构成的结合相结合而成的材料。金属陶瓷也可以是使由碳氮化钛(TiCN)和按要求从碳氮化钛以外的周期表第4、5、6族金属的碳化物、氮化物、碳氮化物的组中选择的至少一种构成的硬质相与由钴(Co)、镍(Ni)等铁属金属构成的结合相结合而成的材料。陶瓷也可以是Si₃N₄、Al₂O₃、金刚石、立方晶氮化硼(cBN)等。金属也可以是碳素钢、高速钢、合金钢等。基体5由硬质合金或者金属陶瓷构成使得耐缺损性以及耐磨损性优异。

在本实施方式中，切削刃4为曲面状。需要说明的是，图3是图1所示的工具1的局部剖视图，但在图3中，切削刃4为曲线状。由此，能够抑制切削刃4的崩刃、缺损。另外，如图3所示，在正面观察前刀面2时的曲面的宽度L1与正面观察后刀面3时的曲面的宽度L2之比(L1/L2)为1.3～2.0的情况下，能够进一步提高切削刃4的锋利度与耐缺损性。需要说明的是，切削刃4通过实施珩磨而形成曲面状。

另外，在正面观察后刀面3时的曲面的宽度L2为0.030～0.080mm的情况下，能够同时提高切削刃4的耐磨损性以及耐缺损性。

并且，在基体5的表面中的、与前刀面2对应的表面5a的界面粗糙度小于与后刀面3对应的表面5b的界面粗糙度的情况下，在前刀面2之上流动的切屑能够顺畅地流动，并且容易控制氧化铝层10中的氧化铝粒子的取向性。在此，本实施方式的界面粗糙度是利用扫描型电子显微镜相对于镜面加工后的工具的基体与被覆层的界面线，以由JIS(JapaneseIndustrial Standards)规格的JISB0601-2001规定的十点平均粗糙度(Rz)的计算方法为基准计算出的值。在本实施方式中，在十点平均粗糙度(Rz)的计算中使用的边界线的长度为40μm。

并且，上述工具1那样的切削工具将形成于前刀面2与后刀面3的棱线部的至少一部分的切削刃4抵靠于被切削物来进行切削加工，能够发挥上述的优异效果。另外，作为被覆工具，除了切削工具以外，还能够应用于挖掘工具、刀具等各种用途，在该情况下也具有优异的机械可靠性。

接着，对于本发明所涉及的被覆工具的制造方法，参考工具1的制造方法的一例进行说明。

工序1.制造基体5。

首先，生成在无机物粉末中适当添加金属粉末、碳粉末、粘合剂等并混合而成的混合物。作为无机物粉末的例子，可举出通过烧结而能够形成硬质合金的金属碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物等。作为金属粉末的例子，可举出钴粉末等。接着，通过公知的成形方法对所述混合物进行成形而生成规定的成形体。在本实施方式中，工具1具有螺纹孔15，因此设为存在与螺纹孔15对应的孔的成形体。作为成形方法，可举出冲压成形、浇铸成形、挤压成形、冷等静水压冲压成形等。并且，在按要求对所述成形体进行脱粘合剂处理之后，在真空中或者非氧化性环境中烧结，由此制作基体5。然后，按要求对上述基体5的表面实施研磨加工或切削刃部的珩磨加工。

工序2.在基体5的表面对被覆层6进行成膜。

在本实施方式中，通过化学气相沉积(CVD)法对被覆层6进行成膜。在图4中示出对被覆层6进行成膜的成膜装置内的基体5的设置方法的一例。图4A是堆叠多层设置夹具20的示意图，图4B是用于说明基体5的配置的剖视图。当设置基体5时，根据图4的设置方法，首先，准备以规定的间隔配置有支承棒的设置夹具20。使支承棒21穿过基体5的中央的螺纹孔15，利用支承棒21保持基体5。然后，堆叠多层设置夹具20。当在设置夹具20内设置多个基体5的情况下，调整基体5彼此以及基体5与设置夹具20的间隔。具体而言，调整并配置为成为前刀面2的基体5a与设置夹具20之间的间隔d1比成为后刀面3的基体5b彼此间的间隔d2窄。更具体而言，将前刀面2间的间隔调整为相对于前刀面2的内切圆(在前刀面2内描绘的最大的圆)的直径L为0.7以下，后刀面3间的间隔相对于直径L大于0.7。由此，能够控制前刀面2以及后刀面3中的氧化铝层10的结晶取向。

另外，在图5中示出对被覆层6进行成膜的成膜装置内的基体5的设置方法的其他例子。图5是用于说明基体5的配置的剖视图。图5所示的设置方法如下所述：将支承棒插入基体5的中央的螺纹孔15，接着插入垫圈，接下来将第二个基体5插入支承棒，通过重复上述步骤，成为将基体5以规定的间隔串插于支承棒的状态。在该情况下，只要调整并设置为基体5a的表面间的间隔d1比基体5b的表面间的间隔d2窄即可。

在本实施方式中，通过按照下层7、碳氮化钛层8、中间层9、氧化铝层10以及表层11的顺序进行成膜，对被覆层6进行成膜。

下层7的成膜条件为，将0.5～10体积％的四氯化钛(TiCl₄)气体、10～60体积％的氮(N₂)气、其余为氢(H₂)气作为反应气体，将成膜温度设为800～940℃、气体压力设为8～50kPa。

对于碳氮化钛层8的成膜，首先，形成MT-碳氮化钛层8a，接着形成HT-碳氮化钛层8b。MT-碳氮化钛层8a的成膜条件为，将由0.5～10体积％的四氯化钛(TiCl₄)气体、5～60体积％的氮(N₂)气、0.1～3.0体积％的乙腈(CH₃CN)气体、其余为氢(H₂)气构成的混合气体作为反应气体，将成膜温度设为780～880℃、气体压力设为5～25kPa。此时，与成膜初期相比在成膜后期乙腈(CH₃CN)气体的含有比例增加，由此，能够形成为与基体5侧相比表面上的构成MT-碳氮化钛层8a的碳氮化钛柱状结晶的平均结晶宽度大的结构。

HT-碳氮化钛层8b的成膜条件为，将1～4体积％的四氯化钛(TiCl₄)气体、5～20体积％的氮(N₂)气、0.1～10体积％的甲烷(CH₄)气体、其余为氢(H₂)气作为反应气体，将成膜温度设为900～1050℃、气体压力设为5～40kPa。

中间层9的第一阶段的成膜条件为，将3～30体积％的四氯化钛(TiCl₄)气体、3～15体积％的甲烷(CH₄)气体、5～10体积％的氮(N₂)气、0.5～1体积％的一氧化碳(CO)气体、0.5～3体积％的三氯化铝(AlCl₃)气体、其余为氢(H₂)气作为反应气体，将成膜温度设为900～1050℃、气体压力设为5～40kPa。按照该工序，对在碳氮化钛层8的表面具有凹凸的中间层9进行成膜。

中间层9的第二阶段的成膜条件为，将3～15体积％的四氯化钛(TiCl₄)气体、3～10体积％的甲烷(CH₄)气体、10～25体积％的氮(N₂)气、1～5体积％的一氧化碳(CO)气体、其余为氢(H₂)气作为反应气体，将成膜温度设为900～1050℃、气体压力设为5～40kPa。需要说明的是，在本工序中，也可以将上述氮(N₂)气变更为氩(Ar)气。按照该工序，中间层9的表面的凹凸微细，能够调整接下来成膜的氧化铝层10中的氧化铝结晶的生长状态。

氧化铝层10的成膜条件为，将0.5～5.0体积％的三氯化铝(AlCl₃)气体、1.5～5.0体积％的氯化氢(HCl)气体、0.5～5.0体积％的二氧化碳(CO₂)气体、0～1.0体积％的硫化氢(H₂S)气体、其余为氢(H₂)气作为混合气体，将成膜温度变为950～1100℃、气体压力变为5～20kPa来进行成膜。

由TiN构成的表层11的成膜条件为，作为反应气体组成，将0.1～10体积％的四氯化钛(TiCl₄)气体、10～60体积％的氮(N₂)气、其余为氢(H₂)气作为反应气体，将成膜温度设为960～1100℃、气体压力设为10～85kPa。

工序3.对与切削刃4对应的成膜后的被覆层6的表面进行研磨加工。

通过该研磨加工，将切削刃4加工得平滑，抑制被切削材料的熔敷，成为耐缺损性更优异的工具。作为研磨方法，可举出刷加工、喷丸加工以及使用了弹性砂轮的研磨加工。

【实施例】

首先，制备以6质量％的平均粒径1.2μm的金属钴粉末、0.5质量％的平均粒径2.0μm的碳化钛粉末、2.0质量％的平均粒径2.0μm的碳化铌粉末、其余为平均粒径1.5μm的碳化钨粉末的比例添加、混合而成的混合物。接着，通过冲压成形将该混合物成形为工具形状(CNMG120408)。之后，对成形体实施脱粘合剂处理，然后，在1500℃、0.01Pa的真空中烧结1小时，制作由硬质合金构成的基体。之后，对制作出的基体实施刷加工，对要成为切削刃的部分实施R珩磨。

接着，对于上述硬质合金的基体，通过化学气相沉积(CVD)法以表1的成膜条件对被覆层进行成膜，制作切削工具。在表1、2中，利用化学符号标记各化合物。另外，当对被覆层进行成膜时，配置并成膜为相对于与工具的前刀面对应的基体的主面的内切圆直径L＝12.7mm的主面与设置夹具之间的间隔、以及与工具的后刀面对应的侧面(后刀面)间的间隔成为表2所示的距离。

对于上述试样，进行基于CuKα线的X射线衍射分析，识别从氧化铝层的表面测定到的峰值，测定各峰值的峰值强度。作为X射线衍射分析的测定部位，选择前刀面2中的被覆层6的表面的中央的平坦面以及后刀面3的被覆层表面的中央的平坦面。另外，对于该X射线衍射数据，确认强度最高的峰值，并计算取向系数Tcf(104)、Tcf(012)、Tcr(104)、Tcr(012)。需要说明的是，对于上述X射线衍射测定，对任意的三个试样进行测定，以其平均值进行评价。另外，利用扫描型电子显微镜(SEM)观察上述工具的镜面加工后的截面，测定各层的厚度。将结果示于表2、3。另外，利用扫描型电子显微镜相对于镜面加工后的工具的基体与被覆层的界面线，估计界面的粗糙度Rz。在计算中，使用3000倍的SEM照片，以边界线40μm长度进行测定。并且，利用投影机测定正面观察前刀面时的曲面的宽度L1与正面观察后刀面时的所述曲面的宽度L2，计算其比(L1/L2)。

接着，使用所获得的切削工具，在下述条件下，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。将结果示于表4。

(连续切削条件)

被切削材料：铬钼钢材(SCM435)

工具形状：CNMG120408

切削速度：300m/分

进给速度：0.3mm/rev

切深：1.5mm

切削时间：25分钟

其他：使用水溶性切削液

评价项目：利用扫描型电子显微镜观察刀尖珩磨部分，在实际磨损的部分测定后刀面磨损宽度。

(断续切削条件)

被切削材料：铬钼钢带四个槽的钢材(SCM440)

工具形状：CNMG120408

切削速度：300m/分

进给速度：0.3mm/rev

切深：1.5mm

其他：使用水溶性切削液

评价项目：测定达到缺损的冲击次数。

【表1】

*TiCN-1(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。

*Al₂O₃-1

使混合气体中的各气体(AlCl₃、CO₂、H₂S)的添加量从x向y连续变化。

【表2】

注1)()标号表示层的厚度(单位μm)

【表3】

【表4】

从表1～4可知，在试样No.14中，比(Tcf(104)/Tcf(012))与比(Tcr(104)/Tcr(012))相等，在试样No.15、16中，比(Tcf(104)/Tcf(012))小于比(Tcr(104)/Tcr(012))。并且，在试样No.14、15、16任一者中，磨损的加剧早，且氧化铝层容易因冲击而剥离。

另一方面，在比(Tcf(104)/Tcf(012))大于比(Tcr(104)/Tcr(012))的试样No.1～13中，在连续切削条件下，均能够抑制后刀面磨损，且在断续切削条件下冲击次数多。尤其是，在Tcf(104)高于Tcf(012)、且Tcr(104)低于Tcr(012)的试样No.1～7、9、11～13中，与试样No.8、10相比，后刀面磨损宽度小。并且，在后刀面中的氧化铝层的最强峰值为If(006)或者If(104)、且前刀面中的氧化铝层的最强峰值为Ir(006)或者Ir(012)的试样No.1～6、11～13中，后刀面磨损宽度尤其小。

附图标记说明：

1 切削工具

2 前刀面

3 后刀面

4 切削刃

5 基体

6 被覆层

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

15 螺纹孔

Claims

1.一种被覆工具，其具有作为前刀面的第一面、与该第一面相邻的作为后刀面的第二面、以及位于所述第一面与第二面的棱线部的至少一部分的切削刃，其中，

所述被覆工具具备基体以及位于该基体上的被覆层，

所述被覆层具备碳氮化钛层以及α型结晶构造的氧化铝层，

所述碳氮化钛层位于比所述氧化铝层接近所述基体的位置，

在基于通过X射线衍射分析而分析出的所述氧化铝层的峰值将由下述式表示的值设为取向系数Tc(hkl)时，

所述第二面上的所述被覆层的取向系数Tcf(104)与Tcf(012)之比(Tcf(104)/Tcf(012))高于所述第一面上的所述被覆层的取向系数Tcr(104)与Tcr(012)之比(Tcr(104)/Tcr(012))，

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

在此，(HKL)表示(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(024)、(116)的结晶面，(hkl)表示计算取向系数的结晶面，

I(HKL)以及I(hkl)表示在所述氧化铝层的X射线衍射分析中检测出的归属于各结晶面的峰值的峰值强度，

I₀(HKL)以及I₀(hkl)表示JCPDS卡片No.43-1484所记载的各结晶面的标准衍射强度。

2.根据权利要求1所述的被覆工具，其中，

所述Tcf(104)高于所述Tcf(012)，并且所述Tcr(104)低于所述Tcr(012)。

3.根据权利要求1或2所述的被覆工具，其中，

在所述第二面上的所述被覆层处的所述氧化铝层的峰值中，归属于(006)面的峰值的峰值强度If(006)或者归属于(104)面的峰值的峰值强度If(104)最高，并且在所述第一面上的所述被覆层处的所述氧化铝层的峰值中，归属于(006)面的峰值的峰值强度Ir(006)或者归属于(012)面的峰值的峰值强度Ir(012)最高。

4.根据权利要求1或2所述的被覆工具，其中，

所述切削刃为曲面状，正面观察所述第一面时的所述曲面的宽度L1与正面观察所述第二面时的所述曲面的宽度L2之比L1/L2为1.3～2.0。

5.根据权利要求4所述的被覆工具，其中，

正面观察所述第二面时的所述曲面的宽度L2为0.030～0.080mm。

6.根据权利要求1或2所述的被覆工具，其中，

与所述第一面对应的所述基体的表面的界面粗糙度小于与所述第二面对应的所述基体的表面的界面粗糙度。