CN111902230A - 涂层刀具和具备它的切削刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明的涂层刀具具备基体、和位于该基体的表面的涂层。所述涂层具有TiCNO层和Al2O3层。该Al2O3层位于相比所述TiCNO层距所述基体更远的位置并与所述TiCNO层相接。所述TiCNO层具有朝向所述Al2O3层突出的多个第一突起，和在与该第一突起的突出方向交叉的方向上延伸的连接所述第一突起之间的搭桥。本发明的切削刀具具备：从第一端朝向第二端伸延，在所述第一端侧具有卡槽的刀柄；和位于所述卡槽的上述的涂层刀具。

Description

涂层刀具和具备它的切削刀具
技术领域
本发明涉及在基体的表面具有涂层的涂层刀具和具备它的切削刀具。
背景技术
已知有在硬质合金、金属陶瓷和陶瓷等的基体表面，形成有经由结合膜而层叠Al2O3层而成的涂层这样的切削刀具等的涂层刀具。
切削刀具，伴随着最近的切削加工的高效率化，被用于刃口受到大的冲击这样的重载断续切削等的机会增加。在这样苛刻的切削条件下，涂层遭受大的冲击，容易发生涂层的崩损和剥离。因此对于涂层来说，除了耐磨耗性以外，还要求耐崩损性的提高。
在上述切削刀具中，作为使耐崩损性提高的技术，在专利文献1中公开有一种按顺序成膜结合膜和Al2O3层，通过在结合膜上设置延伸到Al2O3层侧的树状突起，和与树状突起相连的枝状突起，从而提高结合膜与Al2O3层的结合力，抑制涂层的剥离的技术。专利文献1的树状突起公开的是Ti(CO)或Ti(CNO)，枝状突起是(TiAl)(CNO)，并记载有在形成树状突起后，先停止流通原料气体，保持温度，同时改变压力、原料气体的种类，形成与树状突起组成不同的枝状突起。
在先技术文献
专利文献
专利文献1日本专利第5303732号公报
发明内容
本发明的涂层刀具具备：基体、和位于该基体的表面的涂层。所述涂层具有TiCNO层和Al2O3层。该Al2O3层位于与所述TiCNO层相比距所述基体远的位置，并与所述TiCNO层相接。所述TiCNO层，具有朝向所述Al2O3层突出的多个第一突起，和在与该第一突起的突出方向相交的方向上延伸并连接所述第一突起彼此的搭桥。本发明的切削刀具具备：刀柄，其从第一端向第二端延伸，并在所述第一端侧具有卡槽；位于所述卡槽的上述的涂层刀具。
附图说明
图1是表示本发明的涂层刀具的一例的概略立体图。
图2是用于说明图1的涂层刀具中的涂层的截面的构成的示意图。
图3是用于说明本发明的涂层刀具的TiCNO层和Al2O3层附近的构成的要部放大图。
图4是用于说明本发明的涂层刀具的TiCNO层和Al2O3层附近的构成的要部放大图。
图5是用于说明本发明的涂层刀具的TiCNO层和Al2O3层附近的构成的要部放大图。
图6是用于说明本发明的涂层刀具的其他方式的涂层的截面的构成的示意图。
图7是表示本发明的切削刀具的一例的俯视图。
具体实施方式
＜涂层刀具＞
本发明的涂层刀具，在图1所示的例子中，主面大体呈四边形的板状。但是，并不限定为这一形状。涂层刀具1具有第一面2和第二面3，并在第一面2和第二面3交叉的部分的至少一部分上具有刃口4。第一面2是被称为前刀面的面，第二面3是被称为后刀面的面。因此，也可以说在前刀面2与后刀面3交叉的部分的至少一部分上具有刃口4。
另外，如用于说明图2的涂层刀具1的涂层7的截面的构成的示意图所示，涂层刀具1具备基体5、和位于该基体5的表面的涂层7。
构成涂层刀具1的基体5的材质，可列举硬质合金、陶瓷或金属。作为硬质合金，可以是含有碳化钨(WC)和钴(Co)、镍(Ni)等的铁类金属的硬质合金。作为其他的硬质合金，可以是含有碳氮化钛(TiCN)和钴(Co)、镍(Ni)等的铁类金属的Ti基金属陶瓷。陶瓷可以是Si3N4、Al2O3、金刚石、立方氮化硼(cBN)。作为金属可以是碳钢、高速钢、合金钢。在上述材质之中，作为涂层刀具1使用时，基体5由硬质合金或金属陶瓷构成，在耐崩损性和耐磨耗性方面良好。
涂层7具有TiCNO层9和Al2O3层11。Al2O3层11在TiCNO层9的远离基体5的位置与TiCNO层9相接。
本发明的涂层刀具1，如图3所示，具有朝向Al2O3层11突出的多个第一突起13a。另外，还具有在与此第一突起13a的突出方向交叉的方向上延伸，连接第一突起13a彼此的搭桥21。
由于像这样具有连接第一突起13a彼此的搭桥21，所以第一突起13a彼此互相支持，难以被毁坏。另外，搭桥21其两端被第一突起13a支承，因此与Al2O3层11的密接强度高。
另外，如图4所示，第一突起13a可以由多条搭桥21连接。若是这样的结构，则与Al2O3层11的密接强度进一步提高。另外，搭桥21延伸的方向可以相对于基体5中的与涂层7的对向面倾斜。若是这样的结构，则与平行的情况相比，搭桥21与Al2O3层11的接触面积变宽，与Al2O3层11的密接强度变高。
另外，本发明的涂层刀具1可以具有第二突起13b，所述第二突起13b从第一突起13a朝向与第一突起13a的突出方向交叉的方向突出。以下，将第一突起13a和第二突起13b的复合体也称为第一复合突起14a。
另外，本发明的涂层刀具1，如图5所示，可以具有第三突起13c，所述第三突起13c从第二突起13b朝向与第二突起13b的突出方向交叉的方向突出。以下，将第一突起13a和第二突起13b和第三突起13c的复合体也称为第二复合突起14b。
还有，搭桥21可以与第一复合突起14a连接。另外，搭桥21也可以与第二复合突起14b连接。
若具有第一复合突起14a和第二复合突起14b，则由TiCNO层9与Al2O3层11的结合力大。
在与基体5的表面正交的截面中，第二复合突起14b的数量相对于第一复合突起14a的数量和第二复合突起14b的数量之和的比率，可以为20％以上。
复合突起之中，若第二复合突起14b的比例增加，则TiCNO层9与Al2O3层11的结合力更大。
本发明的涂层刀具1，除了搭桥21以外，也可以第一突起13a朝向Al2O3层11突出，第二突起13b从第一突起13a朝向与第一突起13a的突出方向交叉的方向突出。
在这样的结构中，除了搭桥21以外，第二突起13b也提高TiCNO层9与Al2O3层11的密接强度。
另外，第三突起13c也可以从第二突起13b朝向与第二突起13b的突出方向交叉的方向。在这样的结构中，除了搭桥21以外，第三突起13c也提高TiCNO层9与Al2O3层11的密接强度。
如以上，在本发明的涂层刀具1中，通过搭桥21、第一突起13a、第二突起13b和第三突起13c，与Al2O3层11的咬合，TiCNO层9与Al2O3层11将难以剥离。还有，在图2中，因为图变得复杂，所以省略搭桥21、第二突起13b、第三突起13c。
本发明的涂层刀具1的搭桥21、第一突起13a、第二突起13b和第三突起13c，均含有Ti、C、N和O，组成也可以是同质。若其为同质，则在第一突起13a与第二突起13b之间，难以发生裂纹和损伤，与第一突起13a和第二突起13b的组成不同的情况相比，TiCNO层9与Al2O3层11的密接性变高。
还有，所谓搭桥21、第一突起13a、第二突起13b和第三突起13c的组成为同质，是指各自的构成成分的差在5％以下。
另外，是各自的组成的偏差可以在3％以下。此外也可以是1％以下。
为了成为这样的构成，能够在搭桥21、第一突起13a、第二突起13b和第三突起13c的成膜时，通过使用相同的气体而获得。
另外，TiCNO层9，可以在第一突起13a上具有多个第二突起13b，由此，TiCNO层9和Al2O3层11更加难以剥离。
另外，如图4所示，第二突起13b，突出方向也可以朝向基体5。所谓第二突起13b的突出方向朝向基体5，是指在图4所示这样的截面中，连接第二突起13b的作为突出的起点的部分的宽度的中点与顶点，延长第二突起13b的轴时与基体5交叉的状态。
另外，第一突起13a，在图3～5所示这样的截面中，可以是自TiCNO层9起成为突出的起点的部分的宽度，比从该第一突起13a突出的第二突起13b的自第一突起13a起成为突出的起点的部分的宽度大。另外，第一突起13a的长度，可以比从此第一突起13a突出的第二突起13b的长度长。还有，所谓第一突起13a的长度，是指将第一突起13a的成为突出的起点的部分的宽度的中点与顶点相连接的部分的距离。同样，所谓第二突起13b的长度，是指将第二突起13b的成为突出的起点的部分的宽度的中点与顶点相连接的部分的距离。
在与基体5的表面正交的截面中，第一突起13a的基部的平均宽度可以是40～200nm。另外，第一突起13a的平均长度可以是10～500nm。另外，第一突起13a的平均长度也可以是50～300nm。
还有，所谓第一突起13a的基部的宽度，是第一突起13a的成为突出的起点的部分的宽度。所谓第一突起13a的基部的宽度的平均值，是20个以上的第一突起13a的基部的宽度的平均值。所谓第一突起13a的长度，是指将第一突起13a的成为突出的起点的部分的宽度的中点与顶点相连接的部分的距离。所谓第一突起13a的平均长度，是20个以上的第一突起13a的长度的平均值。同样，所谓第二突起13b的长度，是指将第二突起13b的作为突出的起点的部分的宽度的中点与顶点相连接的部分的距离。
第一突起13a的基部的平均宽度可以是60～120nm。第一突起13a的平均长度可以是150～230nm。若具有这种形状的第一突起13a，则最长的第一突起13a与最短的第一突起13a的差变小。若是像这样具有比较均匀的第一突起部13a，则TiCNO层9与Al2O3层11更难以剥离。
另外，第一突起13a的平均长度，可以是第一突起13a的基部的平均宽度的4倍以下。若具有这样的构造，则第一突起13a难以被破坏，因此TiCNO层9与Al2O3层11更难以剥离。另外，第一突起13a的平均长度，也可以是第一突起13a的基部的平均宽度的3倍以下。这一比率越小，第一突起13a越难以破坏，因此TiCNO层9与Al2O3层11更难以剥离。特别是第一突起13a的平均长度，可以是第一突起13a的基部的平均宽度的2.5倍以下。
搭桥21的长度可以是10～500nm。另外，搭桥21的最大宽度也可以是100nm以下。
另外，第二突起13b的长度可以是10～150nm。另外，第二突起13b的最大宽度可以是50nm以下。另外，第三突起13c的长度也可以是10～70nm。另外，第三突起13c的最大宽度也可以是20nm以下。
另外，第三突起13c的长度，可以比第二突起13b的长度短。若具有这样的构造，则第一突起13a和第二突起13b难以破坏，TiCNO层9与Al2O3层11更加难以剥离。其结果是，涂层刀具1的耐崩损性提高。
另外，第三突起13c的长度，也可以比第二突起13b的长度长。若具有这样的构造，则即使第二复合体的数量少时，TiCNO层9与Al2O3层11也难以剥离。
另外，第一突起13a，相对于基体5的第一面2可以不垂直地形成，而是相对于基体5的第一面2倾斜。
另外，TiCNO层9的厚度为10nm～35nm时，TiCNO层9的硬度不会降低，并且Al2O3层11成为α型晶体结构。在此，所谓TiCNO层9的厚度，是除去第一突起13a、第二突起13b、第三突起13c的厚度。
TiCNO层9，例如，可以按钛30～70原子％、碳1～70原子％、氮1～35原子％、氧3～20原子％的比例含有这些成分。另外，可以还含有铝10原子％以下。另外，可以含有1～10原子％的氯和铬等成分。另外，TiCNO层9可以含有其他的微量成分。
在本发明的涂层刀具1中，TiCNO层和第一突起13a、第二突起13b、第三突起13c均是相同的组成，也可以是上述的组成范围。
具有第一突起13a的TiCNO层9，能够在基体5的表面，通过化学气象沉积(CVD)法，按下述的条件成膜而形成。
将基体5设置在成膜装置的炉膛中，例如，使成膜温度为900℃～990℃，使气压为5kPa～40kPa，反应气体组成中，使四氯化钛(TiCl4)气体为3体积％～15体积％，甲烷(CH4)气体为3体积％～10体积％，氮(N2)气为3体积％～50体积％，一氧化碳(CO)气体为0.5体积％～2.0体积％，余量是氢(H2)气，进行成膜即可。若使该反应气体组成的氮(N2)气为30体积％～50体积％，则第一突起13a的基部的平均宽度容易变宽，第一突起13a的平均长度容易变短。换言之，就是在这样的条件下，容易得到短粗而难以破损的第一突起13a。
另外，在上述的TiCNO层9的成膜的后期，若不改变原料气体的配比，而是降低成膜温度，使成膜温度为900～940℃的范围，使900～940℃的范围的成膜时间为90分钟以上，则可形成搭桥21。
在TiCNO层9的成膜的后期，即，在形成搭桥21的工序中，若延长成膜时间，则第二突起13b的数量增加，宽度和长度容易增加。另外，容易形成突出方向朝向基体5延伸的第二突起13b。换言之，就是容易形成第一复合突起14a。此外，若延长成膜时间，则容易形成从第二突起13b突出的第三突起13c。换言之，就是容易形成第二复合突起14b。
Al2O3层11能够以如下方式成膜：在TiCNO层9的成膜后，使成膜温度为900℃～990℃，使气压为5kPa～20kPa，反应气体的组成中，使三氯化铝(AlCl3)气体为5体积％～15体积％，氯化氢(HCl)气体为0.5体积％～2.5体积％，二氧化碳(CO2)气体为0.5体积％～5.0体积％，硫化氢(H2S)气体为0体积％～1.0体积％，余量是氢(H2)气而进行成膜。Al2O3层11也可以由α－氧化铝构成。
以上，说明了在基体5之上，按顺序形成TiCNO层9和Al2O3层11的例子。涂层7，如图6所示，可以从基体5起，按顺序具有第一TiCN层15、第二TiCN层17。在该第二TiCN层17之上，可以按顺序具有TiCNO层9、Al2O3层11。另外，在Al2O3层11之上，也可以还具有含有Ti和N的表层19。还有，在图6中，省略搭桥21、第二突起13b、第三突起13c。
表层19也可以是氮化钛以外的碳氮化钛、碳氧氮化钛、氮化铬等其他的材质。表层19也可以由有色的材质构成，从而具有容易判别刃口4有无使用的功能。表层19可以按0.1μm～3.0μm的厚度设置。另外，在基体5与第一TiCN层15之间也可以还具有由TiN构成的衬底层(未图示)。
衬底层在基体5含有Co、C(碳)、W(钨)等成分时具有抑制这些成分扩散至存在于衬底层之上的层中的功能。例如，在衬底层之上存在第一TiCN层15时，可抑制上述成分扩散到第一TiCN层15中，并抑制第一TiCN层15的硬度降低。另外，基体5中的碳成分可以向衬底层21的TiN扩散而成为TiCN。衬底层可以为0.1μm～1.0μm的厚度。
本发明的涂层刀具1，在具有第一TiCN层15时，第一TiCN层15的厚度可以为2μm～15μm。另外，第二TiCN层17的厚度可以为10nm～900nm。
第一TiCN层15，由所谓的MT(moderate temperature)－TiCN层构成。该MT－TiCN层，通过使用含有四氯化钛(TiCl4)气体、氮(N2)气和乙腈(CH3CN)气体等的原料，以比较低的780℃～880℃的成膜温度经成膜而形成，若第一TiCN层15的厚度为2μm～15μm，则第一TiCN层15的耐磨耗性和耐崩损性高。
第一TiCN层15中包含的第一碳氮化钛结晶，可以为在涂层7的厚度方向上细长的柱状结晶。
第二TiCN层12，由所谓的HT(high temperature)－TiCN层构成。HT－TiCN层，作为原料气体，可以使用四氯化钛(TiCl4)气体、氮(N2)气、甲烷(CH4)气体等，不含乙腈(CH3CN)气体，在成膜温度900℃～1050℃的范围进行成膜。另外，也可以在高于第一TiCN层15的高温下成膜。第二TiCN层17的厚度可以为10nm～900nm。
在此，在第一TiCN层15和第二TiCN层17之间可以配置界面层(未图示)，所述界面层以钛30～70原子％、碳15～35原子％、氮15～35原子％、氧2～10原子％的比例含有这些成分。界面层的厚度可以为5nm～50nm。
也可以使用如下方式取代制作界面层：在成膜第一TiCN层15之后，先冷却成膜腔而将试料取出到大气中，其后，再度将试料设置到成膜炉膛，加热成膜腔，成膜第二TiCN层17。
另外，第二TiCN层17所含有的碳相对于碳和氮的合计含量的含有比率，可以比第一TiCN层15的碳含有比率少。由此，第一TiCN层15的硬度提高。其结果是，涂层7的耐磨耗性和耐崩损性提高。在此，所谓碳含有比率，是所含有的碳的含量相对于碳(C)和氮(N)的合计含量的比率(C/C+N)。
若使第一TiCN层15的碳含有比率为0.52～0.57，使第二TiCN层17中的碳含有比率为0.42～0.51，则涂层7的耐磨耗性和耐崩损性进一步提高。若使第一TiCN层15中的碳含量为15～29原子％，使氮含量为22～35原子％，则涂层7的耐磨耗性和耐崩损性更高。若使第二TiCN层17的碳含量为13～24原子％，使氮含量为23～35原子％，则第二TiCN层17与Al2O3层11之间的密接性高。
若第一TiCN层15中，钛为45～60原子％，碳为15～29原子％，氮为22～35原子％，则涂层7的耐磨耗性和耐崩损性更高。另外，第一TiCN层15可以含有0.5原子％以下的氧。第二TiCN层17中，钛为48～60原子％，碳为10～20原子％，氮为15～25原子％时，第二TiCN层17不会破坏，且第二TiCN层17与Al2O3层11之间的密接性高。另外，第二TiCN层17可以含有1～10原子％的氧。
即，第一TiCN层15和第二TiCN层17中可以存在氧，并且存在于第二TiCN层17中的氧比第一TiCN层15中存在的氧多。
还有，第一TiCN层15和第二TiCN层17中的碳含量与氮含量，使用透射型电子显微镜(TEM)附带的能量色散型X射线光谱仪(EDS)测量。
还有，各层的构造和厚度，此外构成各层的结晶的形状等，可以通过观察刀具1的截面的电子显微镜照片(扫描型电子显微镜(SEM)照射或透射电子显微镜(TEM)照射)进行测量。
此外，上述涂层刀具1，是将形成于前刀面与后刀面的交叉部的刃口抵住被切削物而进行切削加工的刀具，能够发挥上述优异的效果。另外，本发明的涂层刀具1，除了切削刀具以外，也可以应用到滑动零件和模具等的耐磨零件，挖掘工具、刀具等的工具，耐冲击零件等的各种用途，这种情况下仍具有优异的机械可靠性。
接着，就本发明的刀具的制造方法，说明一例。
首先，在通过烧成而能够形成作为基体的硬质合金的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物等的无机物粉末中，适宜添加金属粉末、碳粉末等，加以混合，制作混合粉末。其次，使用该混合粉末，通过冲压成形、浇铸成形、挤压成形、冷等静压成形等的公知的成形方法，成形为规定的刀具形状。将该成形体，在真空中或非氧化性气氛中烧成，由此制作上述基体。而后，对于基体的表面，根据要求而实施研磨加工和刃口部的珩磨加工。
接着，在其表面通过化学气象沉积(CVD)法成膜涂层。
首先，将基体设置在炉膛内，成膜作为衬底层的TiN层。使成膜温度为800℃～940℃，气压为8kPa～50kPa，反应气体的组成中，使四氯化钛(TiCl4)气体为0.5体积％～10体积％，氮(N2)气为10体积％～60体积％，余量是氢(H2)气而成膜。
其次，成膜第一TiCN层。使成膜温度为780℃～880℃，气压为5kPa～25kPa，作为反应气体组成，以体积％计使四氯化钛(TiCl4)气体为0.5体积％～10体积％，氮(N2)气为5体积％～60体积％，乙腈(CH3CN)气体为0.1体积％～3.0体积％，余量为氢(H2)气，进行成膜。这时，使乙腈(CH3CN)气体的含有比率在成膜后期比成膜初期增加，由此能够成为如下结构：使构成第一TiCN层的碳氮化钛柱状结晶的平均结晶宽度，在表面侧一方比基体侧大。
接着，在第一TiCN层之上，制作界面层。使成膜温度为900℃～1050℃，气压为5kPa～40kPa，反应气体的组成中，使四氯化钛(TiCl4)气体为3体积％～30体积％，甲烷(CH4)气体为3体积％～15体积％，氮(N2)气为5体积％～10体积％，二氧化碳(CO2)气体为0.5体积％～10体积％，余量为氢(H2)气体而进行成膜。
接着，成膜第二TiCN层。使成膜温度为900℃～990℃，气压为5kPa～40kPa，反应气体的组成中，使四氯化钛(TiCl4)气体为1体积％～4体积％，氮(N2)气为5体积％～20体积％，甲烷(CH4)气体为0.1体积％～10体积％，余量为氢(H2)气而进行成膜。
接着，成膜TiCNO层9。首先，使成膜温度为940℃～990℃，气压为5kPa～40kPa，反应气体组成中，使四氯化钛(TiCl4)气体为3体积％～15体积％，甲烷(CH4)气体为3体积％～10体积％，氮(N2)气为3体积％～50体积％，一氧化碳(CO)气体为0.5体积％～2.0体积％，余量为氢(H2)气而进行成膜。其次，降低成膜温度而使之为900～940℃，使900～940℃的范围的成膜时间为90分钟以上而进行成膜。而后，成膜Al2O3层。使成膜温度为950℃～1100℃，气压为5kPa～20kPa，反应气体的组成中，使三氯化铝(AlCl3)气体为5体积％～15体积％，氯化氢(HCl)气体为0.5体积％～2.5体积％，二氧化碳(CO2)气体为0.5体积％～5.0体积％，硫化氢(H2S)气体为0体积％～1.0体积％，余量为氢(H2)气体，成膜Al2O3层。
然后，成膜作为表层的TiN层。使成膜温度为960℃～1100℃，气压为10kPa～85kPa，反应气体组成中，使四氯化钛(TiCl4)气体为0.1体积％～10体积％，氮(N2)气为10体积％～60体积％，余量为氢(H2)气，进行成膜。
其后，根据要求，至少对于成膜的涂层表面的刃口部进行研磨加工。通过此研磨加工，刃口部被加工得平滑，从而抑制被切削材的粘结，成为耐崩损性更优异的刀具。
还有，在上述的例子中，展示的是设置有第一TiCN层和第二TiCN层和表层的例子，但也可以在基体的表面，直接层叠TiCNO层和Al2O3层。
以上，对于本发明的涂层刀具1进行了说明，但本发明不受上述的实施方式限定，在不脱离本发明的宗旨的范围，也可以进行各种改良和变更。
＜切削刀具＞
接下来，使用附图，对于本发明的切削刀具进行说明。
本发明的切削刀具101，如图7所示，例如，是从第一端(图7中的上端)朝向第二端(图7中的下端)延伸的棒状体。切削刀具101，如图7所示，具备：在第一端侧(前端侧)具有卡槽103的刀柄105；位于卡槽103的上述的涂层刀具1。切削刀具101，因为具备涂层刀具1，所以能够进行长期稳定的切削加工。
卡槽103是安装涂层刀具1的部分，具有相对于刀柄105的下表面平行的支承面，和相对于支承面倾斜的限制侧面。另外，卡槽103在刀柄105的第一端侧开口。
涂层刀具1位于卡槽103上。这时，涂层刀具1的下表面可以直接接触卡槽103，另外，在涂层刀具1与卡槽103之间也可以夹隔垫片(未图示)。
涂层刀具1以使第一面3和第二面5相交的棱线上的作为刃口7使用的部分的至少一部分从刀柄105向外方突出的方式被安装在刀柄105上。在本实施方式中，涂层刀具1由固定螺栓107安装在刀柄105上。即，在涂层刀具1的贯通孔17中插入固定螺栓107，将该固定螺栓107的前端插入形成于卡槽103的螺栓孔(未图示)而使螺栓部之间拧紧，由此涂层刀具1被安装在刀柄105上。
作为刀柄105的材质，能够使用钢、铸铁等。在这些构件之中也可以使用韧性高的钢。
在本实施方式中，例示的是用于所谓的车削加工的切削刀具101。作为车削加工，例如，可列举内径加工、外径加工和开槽加工等。还有，作为切削刀具101不限定用于车削加工。例如，用于滚削加工的切削刀具也可以使用上述的实施方式的涂层刀具1。
【实施例】
首先，按照平均粒径1.2μm的金属钴粉末6质量％，平均粒径2.0μm的碳化钛粉末0.5质量％，平均粒径2.0μm的碳化铌粉末5质量％，余量为平均粒径1.5μm的碳化钨粉末这一比例，添加并混合，通过冲压成形而成形为刀具形状(CNMG120408)。其后，实施脱蜡处理，在1500℃，0.01Pa的真空中，进行1小时烧成，制作由硬质合金构成的基体。其后，对制作的基体进行刷光加工，对于作为刃口的部分实施R珩磨。
其次，对于上述的硬质合金的基体，通过化学气相沉积(CVD)法，将表1所示的单独的成膜条件如所表2、表3所述那样加以组合，成膜涂层，制作涂层刀具。在表1中，各化合物由化学符号表述。
在上述试料中，对于含有涂层的截面进行SEM观察，观察有无第一突起、第二突起、第三突起和搭桥，以及第一突起、第二突起、第三突起和搭桥的形态。另外，调查相对于第一复合突起的数量和第二复合突起的数量之和，第一复合突起的数量的比率和第二复合突起的数量的比率。接着，使用所得到的涂层刀具，在下述的条件下，进行断续切削试验，评价耐耐崩损性。试验结果显示在表2、3中。
＜断续切削条件＞
被切削材：铬钼钢4条开槽钢材(SCM440)
刀具形状：CNMG120408
切削速度：300m/分钟
进刀速度：0.3mm/rev
切入：1.5mm
其他：使用水溶性切削液
评价项目：测量直至Al2O3层剥离的冲击次数。
【表1】
Figure BDA0002689493700000131
【表2】
Figure BDA0002689493700000141
【表3】
Figure BDA0002689493700000142
表2所示的试料No.1～9，均是在基体之上直接形成TiCNO层，在其上形成Al2O3层。以970℃成膜TiCNO层60分钟的试料No.1中，形成第一突起，但未形成搭桥、第二突起和第三突起。即，不存在搭桥、第一复合突起、第二复合突起。
在表2中，记载有以试料No.1的冲击次数为基准，各试料耐受了试料No.1几倍的冲击次数。具有搭桥的试料No.5、9，能够取得比其他的试料更优异的切削性。
表3所示的试料No.10～18，均是在基体之上形成衬底层、第一TiCN层、第二TiCN层，再形成TiCNO层、Al2O3层。
在表3中，记载有以试料No.10的冲击次数为基准，各试料耐受了试料No.10几倍的冲击次数。具有搭桥的试料No.14、18，能够取得比其他的试料更优异的切削性能。
另外，能够得到在与基体的表面正交的截面中，第二复合突起的数量相对于第一复合突起的数量和第二复合突起的数量之和的比率大这样优异的切削性能。
以上，如说明，本发明的涂层刀具，比没有搭桥的试料具有更优异的切削性能。
符号说明
1 涂层刀具
2 前刀面
3 后刀面
4 刃口
5 基体
7 涂层
9 TiCNO层
11 Al2O3层
13a 第一突起
13b 第二突起
13c 第三突起
14a 第一复合突起
14b 第二复合突起
15 第一TiCN层
17 第二TiCN层
19 表层
101…切削刀具
103…卡槽
105…刀柄
107…固定螺栓

Claims (10)

1.一种涂层刀具，其具备基体、和位于该基体的表面的涂层，其中，
所述涂层具有TiCNO层和Al2O3层，
该Al2O3层位于与所述TiCNO层相比距所述基体远的位置并与所述TiCNO层相接，
所述TiCNO层具有：朝向所述Al2O3层突出的多个第一突起；和在与该第一突起的突出方向交叉的方向上延伸，并连接所述第一突起彼此的搭桥。
2.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，所述第一突起由多个所述搭桥连接。
3.根据权利要求1或2所述的涂层刀具，其中，所述搭桥的延伸的方向相对于所述基体中与所述涂层的对向面倾斜。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的涂层刀具，其中，所述TiCNO层具有第一复合突起，所述第一复合突起具有从第一突起朝向与该第一突起的突出方向交叉的方向突出的第二突起。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的涂层刀具，其中，所述TiCNO层具有第二复合突起，所述第二复合突起具有从所述第二突起朝向与该第二突起的突出方向交叉的方向突出的第三突起。
6.根据权利要求5所述的涂层刀具，其中，在与所述基体的表面正交的截面中，所述第二复合突起的数量相对于所述第一复合突起的数量与所述第二复合突起的数量之和的比率为20％以上。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的涂层刀具，其中，在与所述基体的表面正交的截面中，所述第一突起的基部的平均宽度为40～200nm，所述第一突起的平均高度为50～300nm。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的涂层刀具，其中，所述第一突起的平均长度是所述第一突起的基部的平均宽度的3倍以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的涂层刀具，其中，所述涂层从所述基体起按顺序具有第一TiCN层、第二TiCN层、所述TiCNO层、所述Al2O3层。
10.一种切削刀具，其具备：
从第一端朝向第二端延伸，在所述第一端侧具有卡槽的刀柄；和
位于所述卡槽的权利要求1～9中任一项所述的涂层刀具。
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