CN109952169A

CN109952169A - 被覆切削工具

Info

Publication number: CN109952169A
Application number: CN201780070468.XA
Authority: CN
Inventors: 佐藤博之; 平野雄亮
Original assignee: Tungaloy Corp
Current assignee: Tungaloy Corp
Priority date: 2016-11-14
Filing date: 2017-10-13
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2037-10-13
Also published as: JP6708261B2; US20190262906A1; JPWO2018088114A1; US11020803B2; CN109952169B; WO2018088114A1

Abstract

本发明提供一种被覆切削工具，其为具有基材、和形成于基材的表面的被覆层的被覆切削工具，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)为4.0以上8.4以下，(1,1,9)面的织构系数TC(1,1,9)为0.5以上3.0以下。

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，将通过化学气相沉积法在由硬质合金形成的基材的表面以3～20μm的总膜厚蒸镀形成被覆层而得到的被覆切削工具用于钢或铸铁等的切削加工的情况广为人知。作为被覆层，例如为由选自由Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物以及碳氮氧化物和氧化铝组成的群组中的一种的单层或两种以上的多层形成的被覆层。

在专利文献1中公开了一种切削刀片，其在基材表面上包含硬质被覆层，硬质被覆层的至少一个以上是α-Al₂O₃层，α-Al₂O₃层的织构系数(texture coefficient)TC(0012)为5以上，将α-Al₂O₃层的残余应力设为0MPa以上300MPa以下，将基材的残余应力设为-2000MPa以上-400MPa以下。

专利文献

专利文献1：日本特表2014-530112号公报

发明内容

在近年来的切削加工中，高速化、高进给化以及深进刀化日益显著，从工具表面产生的裂纹有可能会因加工时施加到刀头上的载荷而向基材扩展，或从基材产生的裂纹有可能会因刀头温度的急剧升降而向被覆层中扩展。并且，由此引起的工具的缺损变得越来越常见。

根据这样的背景，在上述专利文献1所公开的工具中，虽然具有优异的耐磨性，但是在向被覆切削工具施加大载荷的切削加工条件下，耐缺损性是不足的，被覆切削工具的寿命有待进一步提高。

本发明是为了解决该问题而完成的，其目的在于提供一种具有优异耐磨性以及耐缺损性，且工具寿命较长的被覆切削工具。

本发明人们从上述观点出发，对被覆切削工具的工具寿命的延长进行了反复的研究，得到如下见解，即，如果设为包含有对α型氧化铝层的晶体取向进行优化的以下结构，则能够提高耐缺损性，结果可延长工具寿命，从而完成了本发明。

即，本发明的主旨如下。

[1]一种被覆切削工具，其为具有基材、和形成于该基材的表面的被覆层的被覆切削工具，

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，以下述式(2)表示的(1,1,9)面的织构系数TC(1,1,9)为0.5以上3.0以下。

[数学式1]

[数学式2]

(在式(1)以及式(2)中，I(h,k,l)表示上述α型氧化铝层的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)、(2,1,4)、(3,0,0)、(1,1,9)以及(0,0,12)的9个晶面)。

[2]如[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(0,0,12)为5.0以上8.2以下。

[3]如[1]或[2]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(1,1,9)为0.7以上2.5以下。

[4]如[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(1,1,6)面中的残余应力值在至少一部分中为-300MPa以上300Mpa以下。

[5]如[1]～[4]中任一项所述的被覆切削工具，其中，上述α型氧化铝层的平均粒径为0.1μm以上3.0μm以下。

[6]如[1]～[5]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。

[7]如[1]～[6]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和上述α型氧化铝层之间具备Ti化合物层，上述Ti化合物层由Ti与选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种以上的元素的Ti化合物形成。

[8]如[7]所述的被覆切削工具，其中，上述Ti化合物层包含至少一层TiCN层，上述TiCN层的平均厚度为2.0μm以上20.0μm以下。

[9]如[1]～[8]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。

[10]如[1]～[9]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、陶瓷以及立方氮化硼烧结体中的任一种。

根据本发明，能够提高耐磨性以及耐缺损性，其结果是，能够提供一种工具寿命长的被覆切削工具。

具体实施方式

下面，对用于实施本发明的方式(以下，简称“本实施方式”。)进行详细说明，但本发明不限于下述本实施方式。本发明在不脱离其主旨的范围内可进行各种各样的变形。

本实施方式中的被覆切削工具是具有基材和形成于基材表面的被覆层的被覆切削工具，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，以下述式(2)表示的(1,1,9)面的织构系数TC(1,1,9)为0.5以上3.0以下。

[数学式3]

[数学式4]

在此，在式(1)以及式(2)中，I(h,k,l)表示α型氧化铝层的(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)、(2,1,4)、(3,0,0)、(1,1,9)以及(0,0,12)的9个晶面。

本实施方式的被覆切削工具通过具备上述结构，能够提高耐磨性以及耐缺损性，其结果是，能够延长工具寿命。可认为本实施方式的被覆切削工具的耐磨性以及耐缺损性得以提高的主要原因如下。但是，主要原因不限于以下的原因。也就是说，首先，在本实施方式的α型氧化铝层中，由于以上述式(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，表示(0,0,12)面的峰强度I(0,0,12)的比例高，也表示更优先沿(0,0,12)面取向。由于这个原因，能够抑制月牙洼磨损，结果将提高耐磨性。另一方面，在本实施方式的α型氧化铝层中，由于以上述式(2)表示的(1,1,9)面的织构系数TC(1,1,9)为0.5以上3.0以下，则表示(1,1,9)面的峰强度I(1,1,9)的比例高，也表示(1,1,9)面沿(0,0,12)面取向。由于这个原因，能够抑制龟裂的产生，特别是，即使在变为高温的切削加工条件下也能够抑制龟裂的产生，结果将提高耐缺损性。而且，那些织构系数TC(0,0,12)以及TC(1,1,9)的总和为4.5以上，与其他晶面的织构系数的总和相等或是在其之上，相比其他晶面，更优先沿(0,0,12)面以及(1,2,11)面取向，因此能够可靠实现上述耐磨性以及耐缺损性的提高。

本实施方式的被覆切削工具具有基材和被设于该基材上的被覆层。作为被覆切削工具的种类，具体而言，可列举用于铣削加工或车削加工的刀头更换型切削刀片、钻头以及立铣刀。

本实施方式中的基材只要能用作被覆切削工具的基材，就没有特别的限定。作为基材，可列举例如硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼烧结体、金刚石烧结体、高速钢。在它们当中，如果基材为硬质合金、金属陶瓷、陶瓷以及立方氮化硼烧结体中的任一种，则耐磨性以及耐缺损性更加优异，故优选。如果基材为硬质合金，则进一步优选。

应予说明，基材也可以为其表面经过改性的基材。例如，当基材由硬合金构成时，也可在其表面形成脱β层。此外，当基材由金属陶瓷构成时，也可在其表面形成硬化层。即使像上述般对基材的表面进行改性，也可发挥本发明的作用效果。

本实施方式中的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以及耐缺损性趋于进一步提高。从相同的观点出发，被覆层的平均厚度更优选为3.0μm以上20.0μm以下，进一步优选为5.0μm以上20.0μm以下。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，可通过从三处以上的剖面对各层的厚度以及被覆层整体的厚度进行测定，并计算其平均值而求得。

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，以上述式(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)变高，则(0,0,12)面的峰强度I(0,0,12)的比例也变高，其结果是，将抑制月牙洼磨损，从而提高耐磨性。从相同的观点出发，α型氧化铝层中的织构系数TC(0,0,12)优选为5.0以上8.2以下，更优选为5.5以上8.1以下。

在α型氧化铝层中，以上述式(2)表示的(1,1,9)面的织构系数TC(1,1,9)为0.5以上3.0以下。如果织构系数TC(1,1,9)变高，则(1,1,9)面的峰强度I(1,1,9)的比例也变高，其结果是，由于能够抑制龟裂的产生，因此耐缺损性优异。从相同的观点出发，α型氧化铝层中的织构系数TC(1,1,9)优选为0.7以上2.5以下。

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。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中的耐月牙洼磨损性趋于进一步提高。另一方面，如果α型氧化铝层的平均厚度为15.0μm以下，则剥离会被进一步抑制，耐缺损性趋于进一步提高。从相同的观点出发，α型氧化铝层的平均厚度更优选为3.0μm以上12.0μm以下。

α型氧化铝层的各晶面指数的峰强度能够通过使用市售的X射线衍射装置来进行测定。例如，如果使用株式会社リガク制造的X射线衍射装置RINT TTRIII，在以下条件下进行使用Cu-Kα射线的2θ/θ集中法光学系统的X射线衍射测定，则能够测定JCPDS卡片编号10-0173中显示的所有各晶面指数的峰强度，上述条件为：输出功率：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单色器，受光单色狭缝：0.8mm，采样宽度：0.01°，扫描速度：4°/min，2θ测量范围：20-155°。当从X射线衍射图形求取各晶面指数的峰强度时，也可以使用X射线衍射装置附带的分析软件。在分析软件中，可以使用三次样条逼近(cubic spline)来执行背景处理和去除Kα2峰，并且使用Pearson-VII函数来执行峰形拟合以求得各峰强度。另外，在于相比α型氧化铝层靠近基材侧处形成各种被覆层的情况下，为了不受各种被覆层的影响，能够通过薄膜X射线衍射装法测定各峰强度。此外，在于相比α型氧化铝层更靠近外侧处形成各种被覆层的情况下，可以通过抛光除去各种被覆层，然后进行X射线衍射测定。

在本实施方式中，α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残余应力值优选在至少一部分中为-300MPa以上300MPa以下。如果上述残余应力值为-300MPa以上，则能够进一步抑制从α型氧化铝层所具有的粒子的脱落开始的磨损的加深，因此耐磨性趋于提高。此外，如果上述残余应力值为300MPa以下，则能够进一步抑制α型氧化铝层中的龟裂的产生，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)面中的残余应力值更优选为-300MPa以上100MPa以下。

在此，“在至少一部分中”表示不需要在α型氧化铝层整体中满足α型氧化铝层的(1,1,6)面中的上述残余应力值的范围，只要在前刀面等特定区域中的α型氧化铝层的(1,1,6)面中满足上述残余应力值的范围即可。

α型氧化铝层的残余应力值能够通过使用了X射线应力测定装置的sin²ψ法进行测定。例如，通过sin²ψ法测定被覆层中的任意三点中的残余应力，求得这三点的残余应力的平均值。对于作为测定部位的被覆层中的任意三点，例如可选择彼此相距0.1mm以上的三点。

为了测定α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残余应力值，选择作为测定对象的α型氧化铝层的(1,1,6)面。具体而言，通过X射线衍射装置分析形成有α型氧化铝层的试样。然后，研究当改变了试样面法线与晶格面法线所形成的角度ψ时的(1,1,6)面的衍射角的变化。

在本实施方式的被覆切削工具中，如果α型氧化铝层的平均粒径为0.1μm以上，则可发现耐缺损性趋于进一步提高。另一方面，如果α型氧化铝层的平均粒径为3.0μm以下，则可发现后刀面中的耐磨性趋于进一步提高。因此，α型氧化铝层的平均粒径优选为0.1μm以上3.0μm以下。其中，从与上述同样的观点出发，α型氧化铝层的平均粒径更优选为0.3μm以上1.5μm以下。

在本实施方式的被覆切削工具中，α型氧化铝层的平均粒径可以使用市售的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)或透射电子显微镜(TEM)附带的电子背散射衍射装置(EBSD)而求得。以下展示具体例子。沿与基材表面平行或基本平行的方向上对被覆切削工具进行镜面研磨，使α型氧化铝层的剖面组织露出。作为使α型氧化铝层的剖面组织露出的方法，可列举使用金刚石研磨膏或胶态二氧化硅(colloidal silica)进行研磨的方法、或离子铣削等。将露出α型氧化铝层的剖面组织的试样置于FE-SEM，以70度的入射角度、15kV的加速电压以及0.5nA的照射电流的条件对试样照射电子束。对测量范围是30μm×50μm的范围，以0.1μm步长(step size)的EBSD设定进行测定。粒子为取向差的组织边界为5°的组织边界所包围的区域。将与粒子的面积相等的圆的直径作为该粒子粒径。当从α型氧化铝层的剖面组织求得粒径时，也可以使用图像分析软件。分别求得30μm×50μm的范围内的α型氧化铝层的粒径，将平均后的值作为α型氧化铝层的平均粒径。

在本实施方式的被覆层中，如果在基材和α型氧化铝层之间，具有由Ti化合物形成的Ti化合物层，并且该Ti化合物是Ti与选自由C、N、O以及B组成的群组的至少一种以上的元素的化合物，则将进一步提高耐磨性和粘着性，因此优选。从同样的观点出发，Ti化合物层优选由Ti与选自由C、N、以及O组成的群组的至少一种以上的元素的Ti化合物形成。

本实施方式的Ti化合物层如果包含至少1层TiCN层，则耐磨性进一步提高，因此优选。

本实施方式的TiCN层的平均厚度优选为2.0μm以上20.0μm以下。如果TiCN层的平均厚度为2.0μm以上，则耐磨性趋于进一步提高，如果为20.0μm以下，则能够进一步抑制剥离，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。

虽然TiCN层是由TiCN形成的层，但是只要具有上述结构且能够实现TiCN层产生的作用效果，则也可以含有微量的TiCN以外的成分。

本实施方式的Ti化合物层如果在基材和TiCN层之间具有由TiN形成的最下层，则粘着性提高，因此优选。最下层的平均厚度优选为0.1μm以上0.5μm以下。如果最下层的平均厚度为0.1μm以上，则最下层变为更均匀的组织，粘着性趋于进一步提高。另一方面，如果最下层的平均厚度为0.5μm以下，则能够进一步抑制最下层成为剥离的起点，因此耐缺损性趋于进一步提高。

在本实施方式的被覆层中，如果在与基材相反的一侧具有由TiN形成最外层，则能够确认被覆切削工具的使用状态，视认性优异，因此优选。最外层的平均厚度优选为0.2μm以上1.0μm以下。如果最外层的平均厚度为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，则耐缺损性进一步提高，因此优选。

虽然最外层和最下层是由TiN形成的层，但是只要具有上述结构并能够实现作为最外层以及最下层的上述作用效果，则也可以含有微量的TiN以外的成分。

本实施方式的Ti化合物层如果在TiCN层和α型氧化铝层之间具有由TiCNO或TiCO形成的中间层，则粘着性进一步提高，因此优选。中间层的平均厚度优选为0.2μm以上1.5μm以下。如果平均厚度为0.2μm以上，则粘着性趋于进一步提高，如果平均厚度为1.5μm以下，则α型氧化铝层中的织构系数TC(0,0,12)趋于进一步增大，因此优选。

虽然中间层是由TiCNO或TiCO形成的层，但是只要具有上述结构并能够实现中间层产生的作用效果，则也可以包含微量的上述化合物以外的成分。

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，例如可以列举以下方法。但是，各层的形成方法不限于这些方法。

例如，TiN层可通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为TiCl₄：5.0～10.0mol％、N₂：20～60mol％、H₂：剩余部分，温度设为850～920℃，压力设为100～400hPa。

TiC层可通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为TiCl₄：1.5～3.5mol％、CH₄：3.0～7.0mol％、H₂：剩余部分，温度设为950～1050℃，压力设为65～85hPa。

TiCN层可通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为TiCl₄：4.0～18.0mol％、CH₃CN：0.5～3.0mol％、H₂：剩余部分，温度设为840～890℃，压力设为60～80hPa。

TiCNO层可通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为TiCl₄：3.0～5.0mol％、CO：0.4～1.0mol％、N₂：30～40mol％、H₂：剩余部分，温度设为975～1025℃，压力设为90～110hPa。

TiCO层可通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为TiCl₄：0.5～1.5mol％、CO：2.0～4.0mol％、H₂：剩余部分，温度设为975～1025℃，压力设为60～100hPa。

在本实施方式中，控制了α型氧化铝层的取向关系的被覆切削工具例如可以通过以下方法得到。

首先，在被覆切削工具的基材的表面上形成最下层(TiN层)、TiCN层或中间层。然后，对TiN层、TiCN层或中间层的表面进行氧化。此后，形成两种氧化铝的核，并且在形成这些核的状态下形成α型氧化铝层。进一步地，也可以根据需要形成最外层。

第1氧化铝的核为在低温下流过微量的CO气体而形成。因此，第1氧化铝的核以非常慢的速度形成。此外，第1氧化铝的核变得微细。形成第1氧化铝的核的时间优选为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。

然后，形成第2氧化铝的核。第2氧化铝的核为在高温下流过微量的C₃H₆气体而形成。此外，可以在第1氧化铝的核之间或其表面形成第2氧化铝的核。形成第2氧化铝的核的时间优选为2分钟以上5分钟以下。通过与氧化处理的工序的组合，α型氧化铝层变得容易沿(1,1,9)面取向。

为了获得满足TC(0,0,12)和TC(1,1,9)的α型氧化铝层，可以在形成两种氧化铝的核之后，在不流过CO气体的条件下形成α型氧化铝层。此时，优选将成膜温度设定为高于形成第1氧化铝的核的温度。

具体而言，TiN层、TiCN层或中间层的表面的氧化在以下条件下进行：将原料气体组成设为CO₂：0.1～1.0mol％、H₂S：0.05～0.15mol％、H₂：剩余部分，温度设为900～950℃，压力设为50～70hPa。此时，优选进行1～3分钟的氧化。

此后，第1氧化铝的核通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为AlCl₃：1.0～4.0mol％、CO₂：1.0～3.0mol％、CO：0.05～2.0mol％、HCl：2.0～3.0mol％、H₂：剩余部分，温度设为880～930℃，压力设为60～80hPa。

然后，第2氧化铝的核通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为AlCl₃：2.0～5.0mol％、CO₂：2.5～4.0mol％、HCl：2.0～3.0mol％、C₃H₆：0.05～0.2mol％、H₂：剩余部分，温度设为970～1030℃，压力设为60～80hPa。

然后，α型氧化铝层通过在以下条件下进行的化学气相沉积法来形成：将原料气体组成设为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，温度设为970～1030℃，压力设为60～80hPa。

如上所述，对TiN层、TiCN层或中间层的表面进行氧化，然后形成两种氧化铝的核。此后，如果在通常条件下形成α型氧化铝层，则可以得到TC(0,0,12)为4.0以上，TC(1,1,9)为0.5以上的α型氧化铝层。此时，可以通过调整两种氧化铝的核的存在比例来控制α型氧化铝层的取向关系。

在形成被覆层之后，如果进行干式喷砂、湿式喷砂或喷丸硬化，则可以控制α型氧化铝层的(1,1,6)面中的残余应力值。例如，干式喷丸(shot blasting)的条件为：将投射材料以相对于被覆层的表面为30～70°的投射角度、以50～80m/sec的投射速度、在0.5～3分钟的投射时间内进行投射即可。干式喷丸的介质优选为平均粒径为100～150μm的Al₂O₃或ZrO₂等的材质。

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)、FE-SEM等从被覆切削工具的剖面组织来进行测定。应予说明，对于本实施方式的被覆切削工具中的各层的平均厚度，可在从刀头朝向被覆切削工具的前刀面的中心部50μm的位置附近，测定三处以上的各层的厚度，求出其平均值。此外，各层的组成可通过使用能量分散型X射线光谱仪(EDS)或波长分散型X射线光谱仪(WDS)等从本实施方式的被覆切削工具的剖面组织来进行测定。

实施例

下面，列举实施例进一步详细地对本发明进行说明，但本发明并不限于这些实施例。

作为基材，准备具有JIS标准CNMA120408形状、且具有93.0WC-6.5Co-0.5Cr₃C₂(以上为质量％)的组成的硬质合金制的切削刀片。通过SiC刷对该基材的切削刃棱线部实施圆角珩磨后，清洗基材的表面。

清洗基材的表面后，通过化学气相沉积法形成被覆层。对于发明品1～11，首先，将基材装入外热式化学气相沉积装置，在基材的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示的最下层。此时，以在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件来形成最下层。接着，在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在最下层的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示的TiCN层。接着，在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在TiCN层的表面以表1所示的平均厚度，形成表1所示的中间层。然后，在表3所示的气体组成、温度以及压力的条件下，以表3所示的时间实施氧化处理。接着，在表4所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在已实施氧化处理的中间层的表面形成第1氧化铝的核。形成第1氧化铝的核的时间设为4分钟。进而，在表4所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在第1氧化铝的核之间或表面形成第2氧化铝的核。形成第2氧化铝的核的时间设为4分钟。然后，在表5所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在两种氧化铝的核的表面，以表1所示的平均厚度形成表1所示的α型氧化铝层(以下，称α型Al₂O₃层)。最后，在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在α型Al₂O₃层的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示的最外层。如此，得到发明品1～11的被覆切削工具。。

另一方面，对于比较品1～10，首先，将基材装入外热式化学气相沉积装置，在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在基材的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示的最下层。接着，在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在最下层的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示的TiCN层。接着，在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在TiCN层的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示的中间层。然后，在表3所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在表3所示的时间内进行氧化处理。接着，在表6所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在进行了氧化处理的中间层的表面形成一种或两种氧化铝的核。在此，表6中的“无工序”表示没有进行用于形成两种氧化铝的核的工序。进一步地，在表7所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，在中间层以及氧化铝的核的表面以表1所示的平均厚度形成表1所示的α型Al₂O₃层。最后，在表2所示的原料气体组成、温度以及压力的条件下，以表1所示的平均厚度在α型Al₂O₃层的表面形成表1所示的最外层。如此，得到比较品1～10的被覆切削工具。

试样的各层的厚度以如下方式求得。即，使用FE-SEM，对从被覆切削工具的刀头朝向前刀面的中心部50μm的位置的附近的剖面中的三处的厚度进行测定，以其平均值作为平均厚度而求得。对于得到的试样的各层的组成，在从被覆切削工具的刀头朝向前刀面的中心部50μm的位置的附近的剖面上，用EDS进行测定。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

[表7]

关于发明品1～11、比较品1～10，在基材表面形成被覆层之后，使用表8所示的投射材料，在表8所示的投射条件下，进行干式喷砂。

[表8]

在以下条件下对得到的试样进行使用了Cu-Kα射线的2θ/θ集中法光学系统的X射线衍射测定，其中，测定条件设为：输出功率：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单色器，受光单色狭缝：0.8mm，采样宽度：0.01°，扫描速度：4°/min，2θ测量范围：20°～155°。装置使用了由株式会社リガク制造的X射线衍射装置RINT TTRIII。由X射线衍射图谱求得α型Al₂O₃层的各晶面指数的峰强度。从得到的各晶面指数的峰值强度求得TC(0,0,12)和TC(1,1,9)。将其结果示于表9。

[表9]

得到的试样的α型Al₂O₃层的残余应力通过使用了X射线应力测定装置的sin²ψ法来进行测定。将其测定结果示于表10。

[表10]

得到的试样的α型Al₂O₃层的平均粒径通过EBSD进行测定。将其测定结果示于表11。

[表11]

使用得到的试样进行切削试验1以及切削试验2。切削试验1为评价耐磨性的试验，切削试验2为评价耐缺损性的试验。将各切削试验的结果示于表12。

[切削试验1]

被切削材料：S45C的圆棒

切削速度：310m/min

进给量：0.30mm/rev

切削深度：2.2mm

冷却剂：有

评价项目：将试样发生缺损、或最大后刀面磨损宽度达到0.2mm的时间设为工具寿命，测定直至工具寿命为止的加工时间。

[切削试验2]

被切削材料：在长度方向上等间距地开有2条槽的SCM415圆棒

切削速度：240m/min

进给量：0.40mm/rev

切削深度：1.7mm

冷却剂：有

评价项目：将试样发生缺损的时间设为工具寿命，测定直至工具寿命为止的冲击次数。冲击次数设为试样与被切削材料接触的次数，接触次数最大达到20000次时结束试验。并且，对于各试样，准备5个刀片，分别测定冲击次数，由它们的冲击次数的值求出平均值，作为工具寿命。

另外，对于达到耐磨性试验的工具寿命的加工时间，将30分钟以上作为A，将20分钟以上且不足30分钟作为B，将不足20分钟作为C来进行评价。此外，对于达到耐缺损性试验的工具寿命的冲击次数，将15000次以上作为A，将12000次以上不足15000次作为B，将不足12000次作为C来进行评价。在该评价中，“A”表示最优，接着“B”表示优，“C”表示最差，具有越多的A或者B的评价则切削性能越优异。将得到的综合评价的结果示于表12。

[表12]

根据表12的结果，发明品的耐磨性试验以及耐缺损性的评价均为A或B的评价。另一方面，比较品的评价在耐磨性试验或耐缺损性试验中均为C。特别是，发明品的耐缺损性试验的评价是A或B的评价，比较品的评价是B或C。因此可知，发明品的耐缺损性与比较品相比，为同等或以上。

根据以上结果可知，由于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2016年11月14日提出的日本专利申请(专利申请2016-221107)，其内容在此作为参考而并入。

产业上的可利用性

本发明的被覆切削工具通过在不降低耐磨性的情况下提高优异的耐缺损性，与以往相比能够延长工具寿命，因此，产业上的可利用性高。

Claims

1.一种被覆切削工具，其为具有基材、和形成于该基材的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，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，以下述式(2)表示的(1,1,9)面的织构系数TC(1,1,9)为0.5以上3.0以下,

[数学式1]

[数学式2]

(在式(1)以及式(2)中，I(h,k,l)表示所述α型氧化铝层的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)、(2,1,4)、(3,0,0)、(1,1,9)以及(0,0,12)的9个晶面)。

2.如权利要求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(0,0,12)为5.0以上8.2以下。

3.如权利要求1或2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(1,1,9)为0.7以上2.5以下。

4.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(1,1,6)面中的残余应力值在至少一部分中为-300MPa以上300MPa以下。

5.如权利要求1～4中任一项所述的被覆切削工具，其中，

所述α型氧化铝层的平均粒径为0.1μm以上3.0μm以下。

6.如权利要求1～5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。

7.如权利要求1～6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和所述α型氧化铝层之间具备Ti化合物层，所述Ti化合物层由Ti与选自由C、N、O以及B组成的群组中的至少一种以上的元素的Ti化合物形成。

8.如权利要求7所述的被覆切削工具，其中，

所述Ti化合物层包含至少一层TiCN层，所述TiCN层的平均厚度为2.0μm以上20.0μm以下。

9.如权利要求1～8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。

10.如权利要求1～9中任一项所述的被覆切削工具，其中，

所述基材为硬质合金、金属陶瓷、陶瓷以及立方氮化硼烧结体中的任一种。