CN108453273B - 被覆切削工具 - Google Patents

被覆切削工具 Download PDF

Info

Publication number
CN108453273B
CN108453273B CN201810115372.7A CN201810115372A CN108453273B CN 108453273 B CN108453273 B CN 108453273B CN 201810115372 A CN201810115372 A CN 201810115372A CN 108453273 B CN108453273 B CN 108453273B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
cutting tool
coated cutting
plane
type alumina
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810115372.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108453273A (zh
Inventor
川原庆也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tungaloy Corp
Original Assignee
Tungaloy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tungaloy Corp filed Critical Tungaloy Corp
Publication of CN108453273A publication Critical patent/CN108453273A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108453273B publication Critical patent/CN108453273B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148—Composition of the cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B23C5/20—Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/308—Oxynitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36—Carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2224/00—Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/04—Aluminium oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2224/00—Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/36—Titanium nitride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/36—Multi-layered
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一种被覆切削工具，其具备基材和形成于基材的表面上的被覆层的被覆切削工具，该被覆层包含至少一层α型氧化铝层，在α型氧化铝层中，(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)在指定范围内，α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中在指定范围内，α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中在指定范围内。

Description

被覆切削工具
技术领域
本发明涉及一种被覆切削工具。
背景技术
以往，利用化学蒸气沉积法在由硬质合金构成的基材表面以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、铸铁等的切削加工这一情况广为人知。作为上述被覆层，例如已知由选自Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物和碳氮氧化物、以及氧化铝组成的群组中的一种的单层或两种以上的多层构成的被覆层。
例如，在日本专利特表2014-530112号公报中，公开了一种切削刀片，其基材表面包含硬质被覆层，至少一层以上的硬质被覆层为α-Al2O3层，在α-Al2O3层中，下述式(I)表示的集合织构系数(texture coefficient)TC(0012)为5以上，α-Al2O3层的残留应力(固有应力)为0MPa以上300MPa以下，在从基材表面至指定范围内的区域中存在的基材的残留应力(固有应力)的最小值为-2000MPa以上-400MPa以下。
发明内容
在近年的切削加工中，高速化、高进给化和深进刀量化变得更加明显。其结果为，在加工中，由于对刀刃施加的载荷，从工具表面产生的裂纹向基材发展，另外，由于刀刃温度的急剧增减，从基材产生的裂纹向被覆层中发展，可以看到大量由于以上原因引起的工具的缺损。
由于这样的背景，在专利文献1公开的工具中，虽然其耐磨性优异，但在对被覆切削工具作用较大载荷的切削加工条件下，其耐缺损性不充分，因而需要进一步提高使用寿命。
本发明是为了解决该问题而完成的，其目的在于提供一种由于具有优异的耐磨性和耐缺损性而工具寿命较长的被覆切削工具。
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，从而完成了本发明：如果设为包括使α型氧化铝层的指定的面中的晶体取向合理化、并且使α型氧化铝层的残留应力为指定的值的以下结构，则能够提高耐磨性，同时，由于将抑制裂纹的发展，因而，也能够提高耐缺损性，因此，能够延长工具寿命。
即，本发明如下所述。
[1]
一种被覆切削工具，其具备基材和形成于该基材的表面上的被覆层，其中，
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，以下述式(1)表示的(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)为4.0以上8.4以下。
上述α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中为-800MPa以上100MPa以下，
上述α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上300MPa以下。
[数1]
Figure GDA0001840399760000021
(式(1)中，I(h,k,l)表示上述α型氧化铝层在X射线衍射中的(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中的(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)、(1,1,6)、(0,1,8)、(2,1,4)、(3,0,0)和(0,0,12)九个晶面。)
[2]
如[1]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型氧化铝层之间包含碳氮化钛层。
[3]
如[2]所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层满足以下述式(A)表示的条件。
0≦∣S1-S2∣≦400…(A)
(式中，S1表示α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值(单位：MPa)，S2表示碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值(单位：MPa)。)
[4]
如[2]或[3]所述的被覆切削工具，其中，上述碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上400MPa以下。
[5]
如[2]～[4]所述的被覆切削工具，其中，上述碳氮化钛层的平均厚度为1.0μm以上20.0μm以下。
[6]
如[2]～[5]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层在上述碳氮化钛层与上述α型氧化铝层之间具备中间层，上述中间层由选自Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物所组成的群组中的至少一种化合物构成。
[7]
如[6]所述的被覆切削工具，其中，上述中间层的平均厚度为0.1μm以上1.5μm以下。
[8]
如[1]～[7]中任一项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(0,0,12)为5.0以上8.2以下。
[9]
如[1]～[8]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中为-600MPa以上-300MPa以下。
[10]
如[1]～[9]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上200MPa以下。
[11]
如[1]～[10]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。
[12]
如[1]～[11]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。
[13]
如[1]～[12]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述被覆层在上述α型氧化铝层上具备TiN层作为最外层。
[14]
如[1]～[13]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述基材为硬质合金、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼烧结体中的任意一种。
根据本发明，能够提供通过具有优异的耐磨性和耐缺损性而能够延长工具寿命的被覆切削工具。
附图说明
图1为表示本发明的被覆切削工具的一个例子的模式图。
具体实施方式
以下，对为了实施本发明的方式(以下，简称为“本实施方式”)详细地进行说明，但本发明并不限定于下述本实施方式。本发明在不脱离其主旨的范围内可以进行各种各样的变形。
本实施方式的被覆切削工具为具备基材和形成于基材的表面上的被覆层的被覆切削工具，其中，被覆层包含至少一层α型氧化铝层，在α型氧化铝层中，以下述式(1)表示的(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)为4.0以上8.4以下，α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中为-800MPa以上100MPa以下，α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上300MPa以下。
[数2]
Figure GDA0001840399760000041
(式(1)中，I(h,k,l)表示上述α型氧化铝层在X射线衍射中的(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中的(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)、(1,1,6)、(0,1,8)、(2,1,4)、(3,0,0)和(0,0,12)九个晶面。)
由于本实施方式的被覆切削工具具备上述结构，能够提高耐磨性和耐缺损性，因此，能够延长被覆切削工具的工具寿命。认为提高本实施方式的被覆切削工具的耐磨性和耐缺损性的因素如下。但是，本发明并不受到以下因素的任何限定。
(1)在α型氧化铝层中，由于以式(1)表示的(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)为4.0以上，因此(0,0,12)面的峰强度I(0,0,12)的比例增加。因此，能够抑制粒子的脱落，因而耐磨性较为优异。另一方面，以式(1)表示的(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)超过8.4的情况在制造上较为困难。
(2)α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值为-800MPa以上100MPa以下。可认为(1,1,6)面中的残留应力值表示α型氧化铝层的表面侧的残留应力。α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中为-800MPa以上，由此能够抑制以α型氧化铝层(特别是α型氧化铝层的表面侧)所具有的粒子的脱落为起点的磨耗的进行，因此，耐磨性较为优异。另一方面，α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中为100MPa以下，由此能够抑制α型氧化铝层(特别是α型氧化铝层的表面侧)的裂纹的产生，因此，耐缺损性较为优异。
(3)α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值为0MPa以上300MPa以下。可认为(4,0,10)面中的残留应力值表示α型氧化铝层的内部侧的残留应力。α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上，由此能够抑制以α型氧化铝层(特别是α型氧化铝层的内部侧)所具有的粒子的脱落为起点的磨耗的进行，因此，耐磨性较为优异。另一方面，α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为300MPa以下，由此能够抑制α型氧化铝层(特别是α型氧化铝层的内部侧)的裂纹的产生，因此，耐缺损性较为优异。
图1为表示本实施方式的被覆切削工具的一个例子的剖面模式图。在被覆切削工具8中形成有基材1，并在基材1的表面形成有被覆层7，最下层2、碳氮化钛层(TiCN层)3、中间层4、α型氧化铝层5和最外层6以此顺序沿向上方向层叠于被覆层7。关于构成被覆层7的各层在后文中陈述。
本实施方式的被覆切削工具具备基材和在该基材上形成的被覆层。作为被覆切削工具的种类，具体可列举用于铣削加工或用于车削加工的刀刃交换型切削刀片、钻头和立铣刀。
本实施方式的基材只要能够用作被覆切削工具的基材，就没有特别的限定。作为这种基材，例如，可列举硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼烧结体、金刚石烧结体和高速钢。其中，如果基材为硬质合金、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼烧结体中的任意一种，则因其耐磨性和耐缺损性更加优异而优选，从同样的观点来看，如果基材为硬质合金则更优选。
应予说明，基材也可为其表面经过改性的基材。例如，在基材由硬质合金制成的情况下，也可在其表面形成脱β层。此外，在基材由金属陶瓷制成的情况下，也可在其表面形成硬化层。像它们这样，即使对基材的表面进行改性，也能够发挥本发明的作用效果。
本实施方式中被覆层的平均厚度优选为3.0μm以上30.0μm以下。如果平均厚度为3.0μm以上，则耐磨性趋于进一步提高，如果为30.0μm以下，则被覆层的与基材的粘着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，进一步优选为7.5μm以上25.0μm以下，特别优选为8.0μm以上23.5μm以下。应予说明，本实施方式的被覆切削工具中的各层和被覆层整体的平均厚度能够通过从各层或被覆层整体中的3处以上的截面测定各层的厚度或被覆层整体的厚度并计算其算术平均值而求得。
(α型氧化铝层)
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，以下述式(1)表示的(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)为4.0以上8.4以下。如果织构系数TC(0,0,12)为4.0以上，则(0,0,12)面的峰强度I(0,0,12)的比例升高，并且能够抑制粒子的脱落，因此形成耐磨性优异的结构。织构系数TC(0,0,12)超过8.4的情况在制造上较为困难。
从同样的观点出发，α型氧化铝层的织构系数TC(0,0,12)优选为4.5以上，更优选为5.0以上，进一步优选为6.0以上。并且，该织构系数TC(0,0,12)优选为8.2以下，更优选为8.0以下，进一步优选为7.8以下。
[数3]
Figure GDA0001840399760000071
其中，在式(1)中，I(h,k,l)表示α型氧化铝层在X射线衍射中的(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中的(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)、(1,1,6)、(0,1,8)、(2,1,4)、(3,0,0)和(0,0,12)九个晶面。因此，I(0,0,12)表示α型氧化铝层在X射线衍射中的(0,0,12)面的峰强度，I0(0,0,12)表示α型氧化铝的JCPDS卡片编号10-0173中的(0,0,12)面的标准衍射强度。
本实施方式中α型氧化铝层的平均厚度优选为1.0μm以上15.0μm以下。如果α型氧化铝层的平均厚度为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，如果为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。
在本实施方式中，α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中为-800MPa以上100MPa以下。如果上述残留应力值为-800MPa以上，则能够抑制以α型氧化铝层所具有的粒子的脱落为起点的磨耗的进行，因而耐磨性提高。此外，如果上述残留应力值为100MPa以下，则能够抑制α型氧化铝层中的裂纹产生，因而被覆切削工具的耐缺损性提高。从同样的观点出发，α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值进一步优选为-600MPa以上-300MPa以下。
其中，“至少在一部分中”表示不需要在α型氧化铝层整体中均满足α型氧化铝层的(1,1,6)面中的上述残留应力值的范围，只要在前刀面等特定区域中的α型氧化铝层的(1,1,6)面中满足上述残留应力值的范围即可。
在本实施方式中，α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上300MPa以下。如果上述残留应力值为0MPa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进行，因而耐磨性提高。此外，如果上述残留应力值为300MPa以下，则能够抑制α型氧化铝层中的裂纹的产生，因而被覆切削工具的耐缺损性提高。从同样的观点出发，α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值进一步优选为0MPa以上200MPa以下。
其中，“至少在一部分中”表示不需要在α型氧化铝层整体中均满足α型氧化铝层的(4,0,10)面中的上述残留应力值的范围，只要在前刀面等特定区域中的α型氧化铝层的(4,0,10)面中满足上述残留应力值的范围即可。
α型氧化铝层的残留应力值可通过使用了X射线应力测定装置的sin2ψ法来测定。优选通过sin2ψ法来测定被覆层中的任意3点中的残留应力，并求出这3点的残留应力的算术平均值。作为测定位置的α型氧化铝层中的任意3点优选选择使相互间隔0.1mm以上的3点。
为了测定α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值，选择作为测定对象的α型氧化铝层的(1,1,6)面进行测定。具体来说，通过X射线衍射装置对形成有α型氧化铝层的试样进行分析。并且，调查改变试样面法线和晶格面法线所成角度ψ时(1,1,6)面的衍射角的变化。通过同样的方法，能够测定α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值。
根据α型氧化铝层的测定结晶的面不同，X射线的入射角不同。可推测选择α型氧化铝层的(1,1,6)面进行测定时的残留应力值相对地表示α型氧化铝层的表面侧的残留应力。可推测选择α型氧化铝层的(4,0,10)面进行测定时的残留应力值相对地表示α型氧化铝层的内部侧的残留应力。但是，本发明不受这些推测的任何限定。
虽然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，则也可以微量含有α型氧化铝以外的成分。
(碳氮化钛层)
从进一步提高耐磨性的观点出发，本实施方式的被覆层优选在基材和α型氧化铝层之间具备碳氮化钛层(TiCN层)。本实施方式的碳氮化钛层的平均厚度优选为1.0μm以上20.0μm以下。如果碳氮化钛层的平均厚度为1.0μm以上，则被覆切削工具的耐磨性趋于进一步提高，如果为20μm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，碳氮化钛层的平均厚度更优选为5.0μm以上15.0μm以下。
在本实施方式中，碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值优选为至少在一部分中为0MPa以上400MPa以下。如果上述残留应力值为0MPa以上，则能够抑制以碳氮化钛层所具有的粒子的脱落为起点的磨耗的进行，因而耐磨性趋于进一步提高。此外，如果上述残留应力值为400MPa以下，则能够进一步抑制碳氮化钛层中的裂纹的产生，因而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，碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值更优选为0MPa以上350MPa以下。
其中，“至少在一部分中”表示不需要在碳氮化钛层整体中均满足碳氮化钛层的(4,2,2)面中的上述残留应力值的范围，只要在前刀面等特定区域中的碳氮化钛层的(4,2,2)面中满足上述残留应力值的范围即可。
碳氮化钛层的残留应力值可通过使用了X射线应力测定装置的sin2ψ法来测定。优选通过sin2ψ法来测定被覆层中的任意3点中的残留应力，并求出这3点的残留应力的算术平均值。作为测定位置的碳氮化钛层中的任意3点优选选择使相互间隔0.1mm以上的3点。
为了测定碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值，选择作为测定对象的碳氮化钛层的(4,2,2)面进行测定。具体来说，通过X射线衍射装置对形成有碳氮化钛层的试样进行分析。并且，调查改变试样面法线和晶格面法线所成角度ψ时(4,2,2)面的衍射角的变化。
虽然碳氮化钛层是由碳氮化钛层构成的层，但只要具备上述结构，并起到碳氮化钛层所产生的作用效果，则也可以微量含有碳氮化钛以外的成分。
本实施方式的被覆层优选满足以下述式(A)表示的条件。
0≦∣S1-S2∣≦400…(A)
式中，S1表示α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值(单位：MPa)，S2表示碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值(单位：MPa)。如果S1和S2之差的绝对值[∣S1-S2∣]为400MPa以下，则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，差的绝对值∣S1-S2∣更优选为0MPa以上350MPa以下，进一步优选为0MPa以上300MPa以下。
如果差的绝对值∣S1-S2∣为400MPa以下，认为被覆切削工具的耐缺损性进一步提高的因素如下。但是，本发明并不受到该因素的任何限定。如上所述，可认为α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值相对地表示α型氧化铝层的内部侧的残留应力。因此，更靠近碳氮化钛层的α型氧化铝层的内部侧的残留应力值与碳氮化钛层的残留应力值之差较小，因此α型氧化铝层与碳氮化钛层之间的粘着性趋于提高。因而，能够进一步抑制被覆层中的裂纹发展至基材，其结果为，被覆切削工具的耐缺损性趋于进一步提高。
(中间层)
从进一步提高粘着性的观点出发，本实施方式的被覆层优选为，在碳氮化钛层与α型氧化铝层之间具备中间层，上述中间层由选自由Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物组成的群组的至少一种化合物构成。中间层的平均厚度优选为0.1μm以上1.5μm以下。如果中间层的平均厚度为0.1μm以上，则粘着性趋于进一步提高，如果为1.5μm以下，则α型氧化铝层中的(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)趋于进一步增大，因而优选。从相同的观点来看，中间层的平均厚度更优选为0.2μm以上1.0μm以下，进一步优选为0.4μm以上0.6μm以下。
虽然中间层是由选自由Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物组成的群组中的至少一种化合物构成的层，但只要具备上述结构，并起到中间层所产生的作用效果，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在α型氧化铝层上具备TiN层作为最外层，则能够确认被覆切削工具有无使用等使用状态，可视性优异，因而优选。TiN层的平均厚度优选为0.2μm以上1.0μm以下。如果TiN层的平均厚度为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，如果为1.0μm以下则被覆切削工具的耐缺损性提高，因而优选。从同样的观点出发，TiN层的平均厚度优选为0.3μm以上0.9μm以下。
如果本实施方式的被覆层在基材与碳氮化钛层之间具备TiN层作为被覆层中的最下层，则粘着性进一步提高，因而优选。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层形成为更均匀的组织，粘着性趋于进一步提高。另一方面，如果该TiN层的平均厚度为0.5μm以下，则将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。
虽然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，并且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中的被覆层的各层的形成方法，例如可列举以下方法。但是，各层的形成方法并不限定于此。
例如，作为最下层的TiN层可以通过使原料气体组成为TiCl4：5.0～10.0mol％、N2：20～60mol％、H2：剩余部分、温度为850～920℃、压力为100～400hPa的化学蒸气沉积法形成。
例如，作为最下层的TiC层可以通过使原料气体组成为TiCl4：2.0～3.0mol％、CH4：4.0～6.0mol％、H2：剩余部分、温度为980～1020℃、压力为60～80hPa的化学蒸气沉积法形成。
由碳氮化钛构成的层即TiCN层可以通过使原料气体组成为TiCl4：8.0～18.0mol％、CH3CN：1.0～3.0mol％、H2：剩余部分、温度为840～890℃、压力为60～80hPa的化学蒸气沉积法形成。
例如，作为中间层，由Ti的碳氮氧化物构成的层即TiCNO层可以通过使原料气体组成为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的化学蒸气沉积法形成。
例如，作为中间层，由Ti的碳氧化物构成的层即TiCO层可以通过使原料气体组成为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的化学蒸气沉积法形成。
例如，作为最外层的TiN层可以通过使原料气体组成为TiCl4：5.0～10.0mol％、N2：20～60mol％、H2：剩余部分、温度为980～1020℃、压力为100～400hPa的化学蒸气沉积法形成。
在本实施方式中，控制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，在基材的表面上根据需要形成碳氮化钛层，进一步根据需要形成选自由TiN层和上述中间层组成的群组的一种以上的层。接着，对这些层中离基材最远的层的表面进行氧化。之后，在离基材最远的层的表面上形成α型氧化铝层的核，并在形成该核的状态下，形成α型氧化铝层。进而，也可根据需要在α型氧化铝层的表面上形成TiN层。
α型氧化铝层的核也可通过在低温下稍稍流通CO气体而形成。由此，α型氧化铝层的核以非常缓慢的速度形成，同时，α型氧化铝层的核倾向变得微小。形成α型氧化铝层的核的时间优选为2分钟以上5分钟以下。由此，α型氧化铝层容易沿(0,0,12)面取向。
优选最好在形成了α型氧化铝层的核之后，在不流通CO气体的条件下形成α型氧化铝层。此时，更优选使成膜温度高于形成α型氧化铝层的核的温度。
更具体来说，上述离基材最远的层的表面的氧化在使原料气体组成为CO2：0.1～1.0mol％、H2：剩余部分、温度为950～1000℃、压力为50～70hPa的条件下进行。此时的氧化时间优选为5～10分钟。
然后，通过使原料气体组成为AlCl3：1.0～4.0mol％、CO2：1.0～3.0mol％、CO：0.1～2.0mol％、HCl：2.0～3.0mol％、H2：剩余部分、温度为880～930℃、压力为60～80hPa的化学蒸气沉积法形成α型氧化铝层的核。
然后，通过使原料气体组成为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的化学蒸气沉积法形成α型氧化铝层。
在本实施方式中，控制了被覆层的残留应力值的被覆切削工具例如可通过以下方法得到。
在形成被覆层后，如果实施两个条件的干式喷射(dry blasting)，则能够控制被覆层的残留应力值。第一个条件的干式喷射的条件最好为，以0.2bar～0.5bar的投射压力、0.5～3分钟的投射时间对投射材料进行投射，以使投射角度相对被覆层的表面成30°～55°。干式喷射的投射材料优选为平均粒径为100～200μm的Al2O3或ZrO2等的材质。第二个条件的干式喷射的条件最好为，以1.0bar～1.5bar的投射压力、0.5～1分钟的投射时间对投射材料进行投射，以使投射角度相对被覆层的表面成10°～20°。干式喷射的投射材料优选为平均粒径为100～150μm的碳化硅(SiC)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能够通过使用光学显微镜、扫描型电子显微镜(SEM)、或FE-SEM等对被覆切削工具的截面组织进行观察从而测定。应予说明，本实施方式的被覆切削工具中的各层的平均厚度可通过以下方式求出：在从刀刃棱线部朝向被覆切削工具的前刀面的中心部50μm的位置附近对三处以上的各层厚度进行测定，计算其算术平均值。此外，各层的组成可通过使用能量色散型X射线光谱仪(EDS)或波长色散型X射线光谱仪(WDS)等，根据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VNMG160408形状，并具有92.0WC-7.5Co-0.5Cr3C2(以上为质量％)的组成的硬质合金制切削刀片。利用SiC刷对该基材的刀刃棱线部实施磨圆后，对基材的表面进行洗涤。
在对基材的表面进行洗涤后，通过化学蒸气沉积法形成被覆层。对于发明品1～11，首先将基材装入外热式化学蒸镀装置中，在表2所示的原料组成、温度和压力的条件下，在基材的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的最下层。接着，在表2所示的原料组成、温度和压力的条件下，在最下层的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的碳氮化钛层(以下称作“TiCN层”)。接着，在表2所示的原料组成、温度和压力的条件下，在TiCN层的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的中间层。然后，在表3所示的原料组成、温度和压力的条件下，对中间层的表面实施氧化处理。此时，将氧化处理时间设为7分钟。接着，在表4的“α型氧化铝层的成核条件”所示的原料组成、温度和压力的条件下，在实施了氧化处理的中间层的表面上形成α型氧化铝的核。此时，将形成α型氧化铝层的核的时间设为4分钟。进而，在表4的“成膜条件”所示的原料组成、温度和压力的条件下，在中间层和α型氧化铝的核的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的α型氧化铝层。最后，在表2所示的原料组成、温度和压力的条件下，在α型氧化铝层的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的最外层。由此，得到发明品1～11的被覆切削工具。
另一方面，对于比较品1～7，首先将基材装入外热式化学蒸镀装置中，在表2所示的原料组成、温度和压力的条件下，在基材的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的最下层。接着，在表2所示的原料组成、温度和压力的条件下，在最下层的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的TiCN层。然后，在表2所示的原料气体组成、温度和压力的条件下，在TiCN层的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的中间层。之后，在表3所示的原料组成、温度和压力的条件下，对中间层的表面实施氧化处理。此时，将氧化处理时间设为7分钟。接着，在表5的“成核条件”所示的原料组成、温度和压力的条件下，在实施了氧化处理的中间层的表面上形成α型氧化铝层的核。此时，将形成α型氧化铝层的核的时间设为4分钟。进而，在表5的“成膜条件”所示的原料气体组成、温度和压力的条件下，在中间层和α型氧化铝的核的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的α型氧化铝层。最后，在表2所示的原料组成、温度和压力的条件下，在α型氧化铝层的表面上以表1所示的平均厚度形成表1所示组成的最外层。由此，得到比较品1～7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刃棱线部朝向前刀面的中心部50μm的位置附近的截面中三处的厚度，求出其算术平均值作为平均厚度。所得试样的各层组成通过使用EDS在从被覆切削工具的刀刃棱线部朝向前刀面的中心部50μm为止的位置附近的截面中进行测定。
[表1]
Figure GDA0001840399760000151
[表2]
Figure GDA0001840399760000152
[表3]
Figure GDA0001840399760000153
[表4]
Figure GDA0001840399760000161
[表5]
Figure GDA0001840399760000171
对于发明品1～11、比较品1～7，在基材的表面上形成被覆层后，在表6所示的投射条件下，使用表6所示的投射材料，向被覆层表面实施干式喷丸。应予说明，表中的“无处理”表示不实施干式喷射。
[表6]
Figure GDA0001840399760000181
对于所得的发明品1～11和比较品1～7，在下述条件下进行利用Cu-Kα射线的2θ/θ聚焦方法光学系统的X射线衍射测定：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°。装置使用株式会社リガク制的X射线衍射装置(型号“RINT TTRIII”)。由X射线衍射图案求得α型氧化铝层的各晶面的峰强度。由所得的各晶面的峰强度求得α型氧化铝层的织构系数TC(0,0,12)。将该结果表示于表7。
[表7]
Figure GDA0001840399760000191
所得的试样中α型氧化铝层的残留应力值和碳氮化钛层的残留应力值为通过使用了X射线应力测定装置(株式会社リガク制，型号“RINT TTRIII”)的sin2ψ法来对前刀面的任意部分进行测定而得。此外，由所得的测定结果求出残留应力值的差的绝对值[∣S1-S2∣]。将这些测定结果表示于表8。
[表8]
Figure GDA0001840399760000201
使用所得的发明品1～11和比较品1～7，在下述条件下进行切削试验1和切削试验2。切削试验1是评价耐磨性的磨耗试验，切削试验2是评价耐缺损性的缺损试验。将各切削试验的结果表示于表9。
[切削试验1]
被切削材料：S45C的圆条，
切削速度：310m/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：150m/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，测定直至工具寿命为止的冲击次数。冲击次数是指试样与被切削材料接触的次数，在试样发生缺损的时刻结束试验。应予说明，对于各试样，准备5个刀片，分别测定冲击次数，由它们的冲击次数值求出算术平均值，作为工具寿命。
对于直至切削试验1(磨耗试验)的工具寿命为止的加工时间，将15分钟以上设为“A”、10分钟以上不足15分钟设为“B”、不足10分钟设为“C”进行评价。此外，对于直至切削试验2(缺损试验)的工具寿命为止的冲击次数，将10000次以上设为“A”、5000次以上不足10000次设为“B”、不足5000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。将所得的评价结果示于表9。
[表9]
Figure GDA0001840399760000221
表9所示结果表明，发明品的磨耗试验和缺损试验的评价均为“B”以上的评价。另一方面，比较品的评价在磨耗试验和缺损试验两者中或任一者中为“C”。因此，总而言之可知发明品的耐磨性和耐缺损性与比较品相比更优异。
由以上结果可知，发明品的耐磨性和耐缺损性优异，因此工具寿命较长。
本申请基于2017年2月20日申请的日本专利申请(特愿2017-028856)，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具有优异的耐磨性和耐缺损性，因而与以往相比可以延长工具寿命，因此从这种观点出发，具有产业上的可利用性。
符号说明
1 基材
2 最下层
3 TiCN层
4 中间层
5 α型氧化铝层
6 最外层
7 被覆层
8 被覆切削工具

Claims (14)

1.一种被覆切削工具，其具备基材和形成于该基材的表面上的被覆层，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，以下述式(1)表示的(0,0,12)面的织构系数TC(0,0,12)为4.0以上8.4以下，
所述α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残留应力值至少在一部分中为-600MPa以上-300MPa以下，
所述α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上300MPa以下，
Figure FDA0002383520010000011
式(1)中，I(h,k,l)表示所述α型氧化铝层在X射线衍射中的(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中的(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)、(1,1,6)、(0,1,8)、(2,1,4)、(3,0,0)和(0,0,12)九个晶面。
2.如权利要求1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型氧化铝层之间包含碳氮化钛层。
3.如权利要求2所述的被覆切削工具，其中，
所述被覆层满足以下述式(A)表示的条件：
0≦∣S1-S2∣≦400 (A)
式中，S1表示α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值，其单位为MPa，S2表示碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值，其单位为MPa。
4.如权利要求2或3所述的被覆切削工具，其中，
所述碳氮化钛层的(4,2,2)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上400MPa以下。
5.如权利要求2或3所述的被覆切削工具，其中，
所述碳氮化钛层的平均厚度为1.0μm以上20.0μm以下。
6.如权利要求2或3所述的被覆切削工具，其中，
所述被覆层在所述碳氮化钛层与所述α型氧化铝层之间具备中间层，所述中间层由选自Ti的碳氧化物、氮氧化物和碳氮氧化物所组成的群组中的至少一种化合物构成。
7.如权利要求6所述的被覆切削工具，其中，
所述中间层的平均厚度为0.1μm以上1.5μm以下。
8.如权利要求1～3中任一项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(0,0,12)为5.0以上8.2以下。
9.如权利要求1～3中任一项所述的被覆切削工具，其中，
所述α型氧化铝层的(4,0,10)面中的残留应力值至少在一部分中为0MPa以上200MPa以下。
10.如权利要求1～3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。
11.如权利要求1～3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。
12.如权利要求1～3中任一项所述的被覆切削工具，其中，
所述被覆层在所述α型氧化铝层上具备TiN层作为最外层。
13.如权利要求1～3中任一项所述的被覆切削工具，其中，
所述基材为硬质合金、陶瓷和立方氮化硼烧结体中的任一种。
14.如权利要求1～3中任一项所述的被覆切削工具，其中，
所述基材为金属陶瓷。
CN201810115372.7A 2017-02-20 2018-02-06 被覆切削工具 Active CN108453273B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-028856 2017-02-20
JP2017028856 2017-02-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108453273A CN108453273A (zh) 2018-08-28
CN108453273B true CN108453273B (zh) 2020-05-12

Family

ID=61244481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810115372.7A Active CN108453273B (zh) 2017-02-20 2018-02-06 被覆切削工具

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10695841B2 (zh)
EP (1) EP3363929B1 (zh)
JP (1) JP6973026B2 (zh)
CN (1) CN108453273B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3533544B1 (en) * 2016-10-25 2023-08-09 Tungaloy Corporation Coated cutting tool
WO2018088114A1 (ja) * 2016-11-14 2018-05-17 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
CN109822631B (zh) * 2019-04-04 2023-11-03 深圳市瑞沃德生命科技有限公司 切片机刀片及其加工方法
JP6876278B2 (ja) * 2019-05-14 2021-05-26 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
JP7141601B2 (ja) * 2019-12-19 2022-09-26 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
WO2021205645A1 (ja) * 2020-04-10 2021-10-14 住友電工ハードメタル株式会社 切削工具
JP7103567B1 (ja) * 2021-03-22 2022-07-20 住友電工ハードメタル株式会社 切削工具
EP4098770A1 (en) * 2021-06-02 2022-12-07 Pramet Tools, S.R.O. A coated cutting tool

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102471896A (zh) * 2009-07-27 2012-05-23 山高刀具公司 用于车削钢的涂层切割工具刀片
CN103987875A (zh) * 2011-09-16 2014-08-13 瓦尔特公开股份有限公司 切削刀片及其制造方法
CN105940141A (zh) * 2014-01-30 2016-09-14 山特维克知识产权股份有限公司 氧化铝涂层切削工具

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE514177C2 (sv) * 1995-07-14 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär för intermittent bearbetning i låglegerat stål
SE526602C2 (sv) * 2003-10-27 2005-10-18 Seco Tools Ab Belagt skär för grovsvarvning
US7803464B2 (en) * 2004-12-27 2010-09-28 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface-coated cutting tool
SE528696C2 (sv) * 2005-02-25 2007-01-23 Sandvik Intellectual Property CVD-belagt skär av hårdmetall, cermet eller keramik och sätt att tillverka detsamma
DE102008009487B4 (de) * 2008-02-15 2022-09-22 Walter Ag Strahlbehandelter Schneideinsatz und Verfahren
RU2667187C2 (ru) * 2013-06-27 2018-09-17 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Снабженный покрытием режущий инструмент
JP5994948B2 (ja) * 2013-11-08 2016-09-21 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
RU2704949C2 (ru) * 2014-12-19 2019-10-31 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Режущий инструмент с хогф-покрытием
JP6522985B2 (ja) * 2015-02-25 2019-05-29 京セラ株式会社 被覆工具
JP6229912B1 (ja) * 2016-10-21 2017-11-15 株式会社タンガロイ 被覆切削工具

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102471896A (zh) * 2009-07-27 2012-05-23 山高刀具公司 用于车削钢的涂层切割工具刀片
CN103987875A (zh) * 2011-09-16 2014-08-13 瓦尔特公开股份有限公司 切削刀片及其制造方法
CN105940141A (zh) * 2014-01-30 2016-09-14 山特维克知识产权股份有限公司 氧化铝涂层切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
US10695841B2 (en) 2020-06-30
EP3363929A1 (en) 2018-08-22
JP2018134728A (ja) 2018-08-30
US20180236564A1 (en) 2018-08-23
JP6973026B2 (ja) 2021-11-24
CN108453273A (zh) 2018-08-28
EP3363929B1 (en) 2020-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108453273B (zh) 被覆切削工具
CN108723404B (zh) 被覆切削工具
CN109834305B (zh) 被覆切削工具
EP3037196B1 (en) Coated cutting tool
CN110023011B (zh) 被覆切削工具
CN109500414B (zh) 被覆切削工具
CN108723400B (zh) 被覆切削工具
CN108698133B (zh) 被覆切削工具
CN108018537B (zh) 被覆切削工具
CN109952169B (zh) 被覆切削工具
US10612133B2 (en) Coated cutting tool
CN108018553B (zh) 被覆切削工具
CN108057917B (zh) 被覆切削工具
JP2018065234A (ja) 被覆切削工具
CN110023012B (zh) 被覆切削工具
CN109963674B (zh) 被覆切削工具
JP7137143B2 (ja) 被覆切削工具
CN113000877B (zh) 被覆切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant