CN108018553A

CN108018553A - 被覆切削工具

Info

Publication number: CN108018553A
Application number: CN201710999646.9A
Authority: CN
Inventors: 佐藤博之
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2017-10-24
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2037-10-24
Also published as: JP2018069417A; US20180117679A1; EP3318660B1; EP3318660A1; CN108018553B; JP6210346B1; EP3318660B2; US11318539B2; US10625348B2; US20200282465A1

Abstract

本发明提供一种被覆切削工具，其具备基材和形成于该基材表面的被覆层，上述被覆层包含至少一层α型氧化铝层，在上述α型氧化铝层中，由下式(1)表示的(2,1,10)面的织构系数TC(2,1,10)为1.4以上。

Description

被覆切削工具

技术领域

本发明涉及被覆切削工具。

背景技术

以往，利用化学沉积法在超硬合金制成的基材表面以3～20μm的总膜厚蒸镀形成被覆层而制成的被覆切削工具被用于钢、铸铁等的切削加工广为人知。作为上述被覆层，例如已知选自Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物和碳氮氧化物、以及氧化铝中的一种的单层或两种以上的多层构成的被覆层。

日本特表H09-507528号公报中，作为提高被覆切削工具的耐缺损性(chippingresistance)的技术，记载了通过在控制氧化铝层的粒径和厚度的同时使(104)面的织构系数(Texture Coefficient：取向系数)大于1.5，从而改善磨耗性和韧性等特性。

日本特许5902865号公报中记载了至少碳氮化钛层和α型结晶结构的氧化铝层从基体侧依次位于基体表面的被覆工具，该被覆工具在氧化铝层的X射线衍射分析中，氧化铝层的以Tc(hkl)表示的取向系数Tc(116)在表面侧峰(peak)的表面侧Tc(116)大于在基体侧峰的基体侧Tc(116)，基体侧Tc(116)为0.3～0.7。

发明内容

近年来在切削加工中，高速化、高进给化和深进刀化更加显著，要求工具的耐热冲击性与以往相比进一步提高。特别是，近年来，在钢的高速切削加工中使用冷却液的情况下，切削温度急剧变化。在这样苛刻的切削条件下，以往的工具中被覆层易产生裂纹。由此引发了因被覆切削工具缺损而无法延长工具寿命这一问题。

基于此背景，如上述日本特表H09-507528号公报和日本特许5902865号公报所公开的工具所示，若仅将α型氧化铝层的晶体取向控制为(104)面或(116)面，则在对被覆切削工具作用有较大负荷的切削加工条件下，耐热冲击性不足。

本发明是为了解决该问题而完成的，目的在于提供可以通过具有优异的耐磨耗性和耐热冲击性而延长工具寿命的被覆切削工具。

本发明人从上述观点出发，对被覆切削工具的工具寿命的延长进行了反复研究，结果获得了如下见解：若采用包括将α型氧化铝层的规定面的晶体取向合理化在内的以下方案，则可以通过抑制反应磨耗的恶化而提高耐磨耗性并且还可以提高耐热冲击性，其结果能够延长工具寿命，从而完成了本发明。

即，本发明如下所述。

(1)被覆切削工具，其具备基材和形成于该基材表面的被覆层，上述被覆层包含至少一层α型氧化铝层，在上述α型氧化铝层中，由下式(1)：

表示的(2,1,10)面的织构系数TC(2,1,10)为1.4以上，式(1)中，I(h,k,l)表示上述α型氧化铝层的X射线衍射中(h,k,l)面的峰强度，I₀(h,k,l)表示α型氧化铝的JCPDS卡片编号10-0173中(h,k,l)面的标准衍射强度，(h,k,l)是指(0,1,2)、(1,0,4)、(1,1,0)、(1,1,3)、(0,2,4)、(1,1,6)、(2,1,4)和(2,1,10)八个晶面。

(2)上述(1)所述的被覆切削工具，其中，在上述α型氧化铝层中，上述织构系数TC(2,1,10)为2.0以上6.9以下。

(3)上述(1)或(2)所述的被覆切削工具，其中，上述α型氧化铝层的(1,1,6)面的残留应力值在至少一部分为-300MPa以上300MPa以下。

(4)上述(1)～(3)中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述α型氧化铝层的平均厚度为1.0μm以上15.0μm以下。

(5)上述(1)～(4)中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层在上述基材与上述α型氧化铝层之间具备TiCN层，上述TiCN层的平均粒径为0.3μm以上1.5μm以下。

(6)上述(5)所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层在上述TiCN层与上述α型氧化铝层之间具备中间层，上述中间层包含选自Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物中的至少一种化合物。

(7)上述(5)或(6)所述的被覆切削工具，其中，上述TiCN层的平均厚度为2.0μm以上20.0μm以下。

(8)上述(1)～(7)中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层的平均厚度为3.0μm以上30.0μm以下。

(9)上述(1)～(8)中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层具备TiN层作为与上述基材侧相反侧的最外层。

(10)上述(1)～(9)中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述基材为超硬合金、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼烧结体中的任一种。

根据本发明，能够提供可以通过具有优异的耐磨耗性和耐热冲击性而延长工具寿命的被覆切削工具。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式(以下简称为“本实施方式”)进行详细说明，但本发明并不限于下述本实施方式。本发明可在不超出其主旨的范围内进行各种变形。

本实施方式的被覆切削工具具备基材和形成于该基材表面的被覆层。作为被覆切削工具的种类，具体可列举出铣削加工用或旋削加工用刀尖更换型切削刀具(cuttingedge replaceable cutting insert)、钻机(drill)、以及立铣刀(end mill)。

本实施方式中的基材只要可用作被覆切削工具的基材，则没有特别限定。作为此类基材，例如可列举出超硬合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼烧结体、金刚石烧结体(diamond sintered body)、以及高速钢。其中，如果基材为超硬合金、金属陶瓷、陶瓷、以及立方氮化硼烧结体中的任一种，则耐磨耗性和耐缺损性更优异，故优选。从同样的观点出发，基材更优选为超硬合金。

应予说明，基材可为经表面改性的基材。例如，在基材由超硬合金制成的情况下，可在其表面形成脱β层。另外，在基材由金属陶瓷制成的情况下，可在其表面形成硬化层。这样的基材的表面即使进行了改性也能发挥本发明的作用效果。

本实施方式中的被覆层优选其平均厚度为3.0μm以上30.0μm以下。平均厚度若为3.0μm以上，则耐磨耗性趋于进一步提高，若为30.0μm以下，则与被覆层基材的密合性和耐缺损性趋于进一步提高。从同样的观点出发，被覆层的平均厚度更优选为5.0μm以上27.0μm以下。应予说明，本实施方式的被覆切削工具中各层和整个被覆层的平均厚度可以采用以下方式求出：从各层或整个被覆层的三处以上的截面测定各层的厚度或整个被覆层的厚度，计算其算数平均值。

本实施方式中的被覆层包含至少一层α型氧化铝层。在α型氧化铝层中，由下式(1)表示的(2,1,10)面的织构系数TC(2,1,10)为1.4以上。如果织构系数TC(2,1,10)为1.4以上，则(2,1,10)面的峰强度I(2,1,10)的比率提高，其结果使耐热冲击性优异。从同样的观点出发，α型氧化铝层的织构系数TC(2,1,10)优选为1.5以上，更优选为2.0以上，进一步优选为3.0以上，特别优选为4.0以上。另外，该织构系数TC(2,1,10)优选为6.9以下。

此处，式(1)中，I(h,k,l)表示α型氧化铝层的X射线衍射中(h,k,l)面的峰强度，I₀(h,k,l)表示α型氧化铝的JCPDS卡片编号10-0173中(h,k,l)面的标准衍射强度，(h,k,l)是指(0,1,2)、(1,0,4)、(1,1,0)、(1,1,3)、(0,2,4)、(1,1,6)、(2,1,4)和(2,1,10)八个晶面。因此，I(2,1,10)表示α型氧化铝层的X射线衍射中(2,1,10)面的峰强度，I₀(2,1,10)表示α型氧化铝的JCPDS卡片编号10-0173中(2,1,10)面的标准衍射强度。应予说明，各晶面的标准衍射强度为：(0,1,2)面为75.0、(1,0,4)面为90.0、(1,1,0)面为40.0、(1,1,3)面为100.0、(0,2,4)面为45.0、(1,1,6)面为80.0、(2,1,4)面为30.0、(2,1,10)面为12.0。本实施方式中，织构系数TC(2,1,10)为1.4以上意味着α型铝层趋于优先沿(2,1,10)面取向。特别是，若考虑到织构系数TC(2,1,10)为4.0以上时各晶面的TC的总和为8.0以上，则(2,1,10)面的织构系数大于其他晶面的TC。也就是说，如果织构系数TC(2,1,10)为4.0以上，则α型铝层最优先沿(2,1,10)面取向。由此，本实施方式的被覆切削工具可以抑制反应磨耗的恶化并提高耐磨耗性，还可提高耐热冲击性，其结果，能够延长工具寿命。

本实施方式的α型氧化铝层的平均厚度优选为1.0μm以上15.0μm以下。α型氧化铝层的平均厚度若为1.0μm以上，则被覆切削工具的前刀面的耐凹陷磨耗性趋于进一步提高，若为15.0μm以下则可进一步抑制被覆层的剥离，被覆切削工具的耐缺损性趋于进一步提高。从同样的观点出发，α型氧化铝层的平均厚度更优选为1.5μm以上12.0μm以下，进一步优选为3.0μm以上10.0μm以下。

本实施方式中，优选α型氧化铝层的(1,1,6)面的残留应力值在至少一部分为-300MPa以上300MPa以下。如果上述残留应力值为-300MPa以上，则能够进一步抑制以α型氧化铝层所具有的粒子的脱落为起点的磨耗的恶化，因此耐磨耗性趋于提高。另外，如果上述残留应力值为300MPa以下，则能够进一步抑制α型氧化铝层中裂纹的产生，因此被覆切削工具的耐缺损性趋于进一步提高。从同样的观点出发，α型氧化铝层的(1,1,6)面的残留应力值更优选为-250MPa以上250MPa以下。

此处，“在至少一部分”是指，无需在整个α型氧化铝层都满足α型氧化铝层的(1,1,6)面的上述残留应力值的范围，只要在前刀面等特定区域内的α型氧化铝层的(1,1,6)面上满足上述残余应力值的范围即可。

α型氧化铝层的残留应力值可以通过使用X射线应力测定装置的sin²ψ法进行测定。优选通过sin²ψ法测定被覆层中任意三点的残余应力，求出这三点的残余应力的算数平均值。优选所选择的作为测定位置的α型氧化铝层中的任意三点彼此相隔0.1mm以上。

为了测定α型氧化铝层的(1,1,6)面的残留应力值，优选选择作为测定对象的α型氧化铝层的(1,1,6)面进行测定。具体而言，利用X射线衍射装置对形成有α型氧化铝层的试样进行分析。然后，研究改变试样面法线与晶格面法线所成角度ψ时(1,1,6)面的衍射角变化。

α型氧化铝层是由α型氧化铝构成的层，但只要具备本实施方式的结构，起到本发明的作用效果，也可以微量含有α型氧化铝以外的成分。

本实施方式的被覆层通过在基材与α型氧化铝层之间具备TiCN层可以提高耐磨耗性，故优选。TiCN层的平均粒径优选为0.3μm以上、1.5μm以下。TiCN层的平均粒径若为0.3μm以上，则耐缺损性更优异，若为1.5μm以下，则进一步抑制因粒子的脱落而导致的磨耗的恶化，耐磨耗性进一步提高，故优选。进而，如果TiCN层的平均粒径为0.3μm以上1.5μm以下，则α型氧化铝层的织构系数TC(2,1,10)值趋于增大，故优选。从同样的观点出发，TiCN层的平均粒径更优选为0.4μm以上1.3μm以下。

TiCN层的平均粒径可以通过使用市售的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、或者透射式电子显微镜(TEM)附带的电子背散射衍射图像装置(EBSD)对TiCN层的截面组织进行观察而求出。具体而言，对与被覆切削工具中基材的表面平行或大致平行方向的截面进行镜面抛光，将所得的镜面抛光面作为截面组织。作为TiCN层的镜面抛光方法，可列举出使用金刚石研磨膏(diamond paste)或者胶体二氧化硅(colloidal silica)进行研磨的方法、以及离子研磨(ion milling)。将被覆切削工具的试样安放在FE-SEM上使得电子束可照射至TiCN层的截面组织，以70度的入射角度、在15kV的加速电压和0.5nA照射电流的条件下对该试样照射电子束。最好以0.1μm步长的EBSD设定对30μm×50μm的测定范围进行测定。粒子为方位差5°以上的组织边界所围的区域。将与粒子面积相等面积的圆的直径作为该粒子的粒径。从TiCN层的截面组织求出粒径时，可以使用图像解析软件。测定30μm×50μm范围内的TiCN层的粒径，将求出的所有粒子的粒径平均值(算数平均值)作为平均粒径。

本实施方式的TiCN层的平均厚度优选为2.0μm以上20.0μm以下。TiCN层的平均厚度若为2.0μm以上，则被覆切削工具的耐磨耗性趋于进一步提高，若为20.0μm以下则被覆层的剥离趋于进一步抑制并且被覆切削工具的耐缺损性趋于进一步提高。从同样的观点出发，TiCN层的平均厚度更优选为5.0μm以上15.0μm以下。

TiCN层是由TiCN构成的层，但只要具备上述结构，起到TiCN层的作用效果，则也可以微量含有TiCN以外的成分。

本实施方式的被覆层如果在TiCN层与α型氧化铝层之间具备包含选自Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物中的至少一种化合物的中间层，则密合性进一步提高，故优选。该中间层的平均厚度优选为0.2μm以上1.5μm以下。中间层的平均厚度若为0.2μm以上则密合性趋于进一步提高，若为1.5μm以下则α型氧化铝层的(2,1,10)面的织构系数TC(2,1,10)趋于进一步增大，故优选。

中间层是包含选自Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物中的至少一种化合物的层，但只要具备上述结构，起到中间层的作用效果，则也可以微量含有上述化合物以外的成分。

如果本实施方式的被覆层具备TiN层作为与基材相反侧的最外层，则能够确认被覆切削工具是否使用等使用状态，可见性优异，故优选。TiN层的平均厚度优选为0.2μm以上1.0μm以下。TiN层的平均厚度若为0.2μm以上，则具有进一步抑制α型氧化铝层的粒子脱落的效果，若为1.0μm以下则被覆切削工具的耐缺损性提高，故优选。

如果本实施方式的被覆层在基材与TiCN层之间具备TiN层作为被覆层的最下层，则密合性提高，故优选。该TiN层的平均厚度优选为0.1μm以上0.5μm以下。如果该TiN层的平均厚度为0.1μm以上，则TiN层成为更均匀的组织，密合性趋于进一步提高。另一方面，如果该TiN层的平均厚度为0.5μm以下，则进一步抑制作为最下层的TiN层成为剥离的起点，因此耐缺损性趋于进一步提高。

作为最外层和最下层的TiN层是由TiN构成的层，但只要具备上述结构，起到作为最外层和最下层的上述作用效果，则也可以微量含有TiN以外的成分。

作为构成本实施方式的被覆切削工具上的被覆层的各层的形成方法，例如可列举出以下方法。但是，各层的形成方法并不限于此。

例如，TiN层可以通过原料气体组成为TiCl₄：5.0～10.0mol％、N₂：20～60mol％、H₂：剩余部分、温度为850～920℃、压力为100～400hPa的化学沉积法形成。

TiCN层可以通过原料气体组成为TiCl₄：1.0～8.0mol％、CH₃CN：0.5～2.0mol％、H₂：剩余部分、温度为850～930℃、压力为100～150hPa的化学沉积法形成。此时，通过将TiCl₄相对于CH₃CN的摩尔比TiCl₄/CH₃CN控制在4.0以上8.0以下、并且将温度控制在850～920℃的范围内，可易于将TiCN层的平均粒径调整为0.3μm以上1.5μm以下的范围。

由Ti的碳氮氧化物构成的层即TiCNO层可以通过原料气体组成为TiCl₄：3.0～5.0mol％、CO：0.4～1.0mol％、N₂：30～40mol％、H₂：剩余部分、温度为975～1025℃、压力为90～110hPa的化学沉积法形成。

由Ti的碳氧化物构成的层即TiCO层可以通过原料气体组成为TiCl₄：0.5～1.5mol％、CO：2.0～4.0mol％、H₂：剩余部分、温度为975～1025℃、压力为60～100hPa的化学沉积法形成。

本实施方式中，控制了α型氧化铝层的取向(方位关系)的被覆切削工具例如可通过以下方法得到。

首先，在基材的表面形成选自根据需要的TiCN层、进而根据需要的TiN层和上述中间层中的一种以上的层。接着，对这些层中离基材最远的层的表面进行氧化。然后，在离基材最远的层的表面形成α型氧化铝层的核，在形成了该核的状态下形成α型氧化铝层。进而，可以根据需要在α型氧化铝层的表面形成TiN层。

更具体而言，离上述基材最远的层的表面的氧化可以采用原料气体组成为CO₂：0.1～1.0mol％、C₃H₆：0.05～0.2mol％、H₂：剩余部分、温度为970～1020℃、压力为50～70hPa的条件进行。此时的氧化时间优选为5～10分钟。

然后，α型氧化铝层的核可以通过原料气体组成为AlCl₃：2.0～5.0mol％、CO₂：2.5～4.0mol％、HCl：2.0～3.5mol％、C₃H₆：0.05～0.2mol％、H₂：剩余部分、温度为970～1030℃、压力为60～80hPa的化学沉积法形成。

进而，α型氧化铝层可以通过原料气体组成为AlCl₃：2.0～5.0mol％、CO₂：2.5～4.0mol％、HCl：2.0～3.0mol％、H₂S：0.15～0.25mol％、H₂：剩余部分、温度为970～1030℃、压力为60～80hPa的化学沉积法形成。

如上所述，将TiN层、TiCN层或者上述中间层的表面氧化后，形成α型氧化铝层的核。然后，如果在常规条件下形成α型氧化铝层，则可得到织构系数TC(2,1,10)为1.4以上的α型氧化铝层。此时，如果将平均粒径为0.3μm以上1.5μm以下的TiCN层的表面氧化，然后形成α型氧化铝层的核，则α型氧化铝层的织构系数TC(2,1,10)趋于增大，故优选。

在形成被覆层后实施干式喷砂处理(shot blasting)、湿式喷砂处理或者喷丸处理(shot peening)，如果对处理条件进行调整，则可以控制TiCN层的(4,2,2)面的残留应力值。例如，干式喷砂处理的条件为：使投射角度相对于被覆层的表面达到30～70°，以50～80m/sec的投射速度、0.5～3分钟的投射时间投射投射材料即可。从更易于将残余应力值控制在上述范围内的观点出发，干式喷砂处理的投射材料(media)优选为平均粒径100～150μm、选自Al₂O₃和ZrO₂中的一种以上的材质。

本实施方式的被覆切削工具的被覆层中各层的厚度可以通过使用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、或者FE-SEM等观察被覆切削工具的截面组织来进行测定。应予说明，本实施方式的被覆切削工具中各层的平均厚度可通过以下方式求出：在从刀尖脊部朝向被覆切削工具前刀面的中心部50μm位置附近对三处以上的各层厚度进行测定，计算其算数平均值。另外，各层的组成可通过使用能量色散X射线光谱仪(EDS)、波长色散X射线光谱仪(WDS)等，从本实施方式的被覆切削工具的截面组织进行测定。

(实施例)

以下，列举实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限于这些实施例。

作为基材，准备具有JIS标准CNMA120412形状、93.1WC-6.4Co-0.5Cr₃C₂(以上为质量％)组成的超硬合金制切削刀具。利用SiC刷在该基材的刀尖脊部实施磨圆后，对基材的表面进行洗涤。

将基材的表面洗涤后，通过化学沉积法形成被覆层。对于发明品1～17，首先将基材装入外热式化学蒸镀装置中，在表1所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在基材的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的最下层。接着，在表2所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在最下层的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的TiCN层。接着，在表1所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在TiCN层的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的中间层。然后，在表3所示的原料气体组成、温度和压力条件下，以表3所示时间对中间层的表面实施氧化处理。接着，在表4的“成核条件”所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在实施了氧化处理的中间层的表面形成α型氧化铝的核。进而，在表4的“成膜条件”所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在中间层和α型氧化铝的核的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的α型氧化铝层。最后，在表1所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在α型氧化铝层的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的最外层。由此，得到发明品1～17的被覆切削工具。

另一方面，对于比较品1～14，首先将基材装入外热式化学蒸镀装置中，在表1所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在基材的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的最下层。接着，在表2所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在最下层的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的TiCN层。接着，在表1所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在TiCN层的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的中间层。然后，在表3所示的原料气体组成、温度和压力条件下，以表3所示时间对中间层的表面实施氧化处理。接着，在表5的“成核条件”所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在实施了氧化处理的中间层的表面形成α型氧化铝的核。进而，在表5的“成膜条件”所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在中间层和α型氧化铝的核的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的α型氧化铝层。最后，在表1所示的原料气体组成、温度和压力条件下，在α型氧化铝层的表面以表6所示的平均厚度形成表6所示组成的最外层。由此，得到比较品1～14的被覆切削工具。

采用以下方式求出试样的各层厚度。即，使用FE-SEM，测定从被覆切削工具的刀尖脊部朝向前刀面的中心部50μm位置附近的截面中三处的厚度，求出其算数平均值作为平均厚度。所得试样的各层组成采用以下方式测定：使用EDS在从被覆切削工具的刀尖脊部朝向前刀面的中心部50μm的位置附近的截面进行测定。

[表1]

[表2]

[表3]

对于发明品1～17、比较品1～14，在基材的表面形成被覆层后，使用表7所示的投射材料，在表7所示的投射条件下，向被覆层表面实施干式喷砂处理。

[表7]

对于所得试样，在输出：50kV、250mA、入射侧梭拉狭缝：5°、发散纵狭缝：2/3°、发散纵向限位狭缝：5mm、散射狭缝：2/3°、受光侧梭拉狭缝：5°、受光狭缝：0.3mm、BENT单色仪、受光单色狭缝：0.8mm、取样宽度：0.01°、扫描速度：4°/min、2θ测定范围：20°～155°的条件下，利用Cu-Kα射线进行2θ/θ聚焦方法光学系统的X射线衍射测定。装置使用株式会社理学制的X射线衍射装置(型号“RINT TTRIII”)。从X射线衍射图案求出α型氧化铝层各晶面的峰强度。由所得的各晶面的峰强度求出α型氧化铝层的织构系数TC(2,1,10)。另外，所得试样的TiCN层的平均粒径通过观察TiCN层的截面组织而求出。具体而言，对与试样的基材表面平行方向的截面进行镜面抛光，将所得的镜面抛光面作为截面组织。在对TiCN层进行镜面抛光时，使用胶体二氧化硅进行研磨。接着，将试样安放在FE-SEM上使得电子束可照射至TiCN层的截面组织，以70度的入射角度、在15kV的加速电压和0.5nA照射电流的条件下对该试样照射电子束。此时，以0.1μm步长的EBSD设定对30μm×50μm的测定范围进行测定。将方位差5°以上的组织边界所围的区域作为粒子，将与该粒子面积相等面积的圆的直径作为该粒子的粒径。此时，使用图像解析软件从TiCN层的截面组织求出粒径。对上述测定中TiCN层的粒径进行测定，将求出的所有粒子的粒径平均值(算数平均值)作为平均粒径。其结果示于表8。

[表8]

所得的试样中α型氧化铝层的残留应力值通过使用X射线应力测定装置(株式会社理学制，型号“RINT TTRIII”)的sin²ψ法进行测定。其测定结果示于表9。

[表9]

使用所得的试样，在下列条件下进行切削试验1和切削试验2。切削试验1是评价耐磨耗性的磨耗试验，切削试验2是评价耐缺损性的缺损试验。各切削试验的结果示于表10。

[切削试验1]

被切削材料：S45C的圆条，

切削速度：320m/min，

进给量：0.25mm/rev，

进刀量：2.0mm，

冷却液：有，

评价项目：将试样发生缺损时或者最大后刀面磨耗宽度达到0.2mm时设为工具寿命，测定直至工具寿命的加工时间。

[切削试验2]

被切削材料：在SCM415的长度方向上以等间隔设有两条沟的圆条，

切削速度：260m/min，

进给量：0.35mm/rev，

进刀量：1.5mm，

冷却液：有，

评价项目：将试样发生缺损时设为工具寿命，测定直至工具寿命的冲击次数。冲击次数是指试样与被切削材料接触的次数，在接触次数最大达到20000次的时刻结束试验。也就是说，工具寿命为“20000次”意味着即使达到20000次的冲击次数也未至工具寿命。应予说明，对于各试样，准备5个刀具，分别测定冲击次数，从它们的冲击次数值求出算数平均值，作为工具寿命。

对于直至切削试验1(磨耗试验)的工具寿命的加工时间，将25分钟以上设为“A”、20分钟以上小于25分钟设为“B”、小于25分钟设为“C”进行评价。另外，对于直至切削试验2(缺损试验)的工具寿命的冲击次数，将15000次以上设为“A”、12000次以上小于15000次设为“B”、小于12000次设为“C”进行评价。在该评价中，“A”表示最优异、“B”表示次优异、“C”表示最差，所具有的A或B越多意味着切削性能越优异。所得的评价结果示于表10。

[表10]

表10所结果表明，发明品的磨耗试验评价为“B”以上，缺损试验的评价均为“A”。另一方面，比较品的磨耗试验和缺损试验的任一评价为“C”。另外，在缺损试验中，确认了冲击次数每3000次目视观察被覆切削工具的试样后，达到缺损的所有试样均在达到缺损之前产生了裂纹。进而，还确认了越早观察到裂纹产生的试样，就越早达到工具寿命。考虑这种裂纹产生的原因是，高速切削加工中使用的冷却液导致了热冲击。

从以上结果可知，发明品的耐磨耗性和耐缺损性优异，其结果工具寿命长。

本申请基于2016年11月2日申请的日本专利申请(特愿2016-215100)，其内容作为参照并入本文中。

-产业上的可利用性-

本发明的被覆切削工具不会使耐磨耗性降低，而且具有优异的耐热冲击性，与以往相比可延长工具寿命，因此从此观点出发，具有产业上的可利用性。

Claims

1.被覆切削工具，其是具备基材和形成于该基材表面的被覆层的被覆切削工具，其中，

所述被覆层包含至少一层α型氧化铝层，

在所述α型氧化铝层中，由下式(1)：

<mrow> <mi>T</mi> <mi>C</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> <mfrac> <mrow> <mi>I</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>,</mo> <mn>1</mn> <mo>,</mo> <mn>10</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <msup> <mrow> <mo>{</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>8</mn> </mfrac> <mi>&Sigma;</mi> <mfrac> <mrow> <mi>I</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>l</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mn>0</mn> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <mi>h</mi> <mo>,</mo> <mi>k</mi> <mo>,</mo> <mi>l</mi> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </mfrac> <mo>}</mo> </mrow> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

表示的(2,1,10)面的织构系数TC(2,1,10)为1.4以上，

式(1)中，I(h,k,l)表示所述α型氧化铝层的X射线衍射中(h,k,l)面的峰强度，I₀(h,k,l)表示α型氧化铝的JCPDS卡片编号10-0173中(h,k,l)面的标准衍射强度，(h,k,l)是指(0,1,2)、(1,0,4)、(1,1,0)、(1,1,3)、(0,2,4)、(1,1,6)、(2,1,4)和(2,1,10)八个晶面。

2.根据权利要求1所述的被覆切削工具，其中，

在所述α型氧化铝层中，所述织构系数TC(2,1,10)为2.0以上6.9以下。

3.根据权利要求1或2所述的被覆切削工具，其中，

所述α型氧化铝层的(1,1,6)面的残留应力值在至少一部分为-300MPa以上300MPa以下。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的被覆切削工具，其中，

所述α型氧化铝层的平均厚度为1.0μm以上15.0μm以下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的被覆切削工具，其中，

所述被覆层在所述基材与所述α型氧化铝层之间具备TiCN层，所述TiCN层的平均粒径为0.3μm以上1.5μm以下。

6.根据权利要求5所述的被覆切削工具，其中，

所述被覆层在所述TiCN层与所述α型氧化铝层之间具备中间层，所述中间层包含选自Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物中的至少一种化合物。

7.根据权利要求5或6所述的被覆切削工具，其中，

所述TiCN层的平均厚度为2.0μm以上20.0μm以下。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的被覆切削工具，其中，

所述被覆层的平均厚度为3.0μm以上30.0μm以下。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的被覆切削工具，其中，

所述被覆层具备TiN层作为与所述基材侧相反侧的最外层。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的被覆切削工具，其中，

所述基材为超硬合金、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼烧结体中的任一种。