CN112930234B

CN112930234B - 切削工具

Info

Publication number: CN112930234B
Application number: CN201980069701.1A
Authority: CN
Inventors: 奥野晋; 今村晋也; 力宗勇树; 城户保树; 小林史佳
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2024-01-30
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: JP6784345B1; JPWO2020170572A1; EP3851230A1; EP3851230A4; EP3851230B1; WO2020170572A1; US20200406367A1; CN112930234A; US10967433B2

Abstract

一种切削工具，其包括基材和被覆基材的被膜，其中：被膜包括设置在基材上的α‑氧化铝层；α‑氧化铝层包含α‑氧化铝晶粒；α‑氧化铝层包括下侧部和上侧部；当沿着包括第二界面的法线的平面切割α‑氧化铝层以获得截面，并使用场发射扫描显微镜对该截面进行电子背散射衍射分析以识别α‑氧化铝晶粒的晶体取向，并且基于此创建彩色图时，在彩色图中，在上侧部中，由(006)面的法线方向相对于上述第二界面的法线方向在±15°以内的α‑氧化铝晶粒所占据的面积比率为50％以上，并且在下侧部中，由(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面各自的法线方向相对于上述第二界面的法线方向在±15°以内的α‑氧化铝晶粒所占据的面积比率为大于等于5％且小于50％；并且α‑氧化铝层的厚度为3μm以上20μm以下。

Description

切削工具

技术领域

本公开涉及一种切削工具。本申请要求基于在2019年2月19日提交的日本专利申请No.2019-027258的优先权。该日本专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

以往已经使用具有被覆基材的切削工具。例如，WO 2017/061059(专利文献1)公开了一种包括基材和在基材上形成的被膜的表面被覆切削工具，该被膜包括满足b-a＞0.5的α-Al₂O₃层，其中a表示切削刃棱线附近的织构系数TC(006)的平均值，并且b表示除了切削刃棱线附近以外的织构系数TC(006)的平均值。

日本专利特开No.2012-213853(专利文献2)公开了一种硬质合金的被覆切削工具刀片，其包括具有至少一个前刀面和至少一个后刀面的整体呈多边形或圆形的主体，被膜包括在X射线衍射中衍射强度比率I为1.3以上的α-Al₂O₃层。

引用列表

专利文献

专利文献1：WO 2017/061059

专利文献2：日本专利特开No.2012-213853

发明内容

本公开的切削工具包括：

基材和被覆基材的被膜，

被膜包括设置在基材上的α-氧化铝层，

α-氧化铝层包含α-氧化铝的晶粒，

α-氧化铝层包括下侧部和上侧部，

下侧部是介于假想平面A和假想平面B之间的区域，假想平面A是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离位于基材侧的第一界面0.2μm的点并且平行于第一界面，假想平面B是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离假想平面A1.3μm的点并且平行于第一界面，

上侧部是介于假想平面C和假想平面D之间的区域，假想平面C是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离与基材侧相反的第二界面0.5μm的点并且平行于第二界面，假想平面D是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离假想平面C1μm的点并且平行于第二界面，

第一界面平行于第二界面，

当沿着包括第二界面的法线的平面进行切割以获得α-氧化铝层的截面，并使用场发射扫描显微镜对该截面进行电子背散射衍射图像分析以确定α-氧化铝的晶粒的各自的晶体取向并且基于此创建彩色图时，

那么在彩色图中，

在上侧部中，被(006)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-氧化铝的晶粒占据的面积比率为50％以上，

在下侧部中，被(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面各自的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-氧化铝的晶粒占据的面积比率为大于等于5％且小于50％，

α-氧化铝层的厚度为3μm以上20μm以下。

附图说明

图1为示出了切削工具的基材的一种形式的透视图。

图2为根据一个实施方案的一种形式的切削工具的示意性截面图。

图3为根据本实施方案的另一种形式的切削工具的示意性截面图。

图4为当沿着包括α-Al₂O₃层的第二界面的法线的平面切割被膜时，基于α-Al₂O₃层的截面创建的彩色图的一部分。

图5为示出了用于制造被膜的化学气相沉积装置的实例的示意性截面图。

图6为示出了在α-Al₂O₃层的下侧部中，对于各晶面，指定晶面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的晶粒所占据的面积比率的图。

具体实施方式

[本公开要解决的问题]

在专利文献1和专利文献2中，预期包括如上所述构造的α-Al₂O₃层的被膜改善了切削工具的诸如耐磨性和耐缺损性(例如，耐崩刀性)之类的机械特性，因此延长了切削工具的寿命。

然而，近年来更快速且更高效的切削加工趋于在切削工具上施加更高的负荷并缩短其寿命。因此，需要具有机械特性得到进一步改善的被膜的切削工具。

鉴于上述情况做出了本公开，并且本公开的目的是提供耐崩刀性得到提高的切削工具。

[本公开的有利效果]

根据本公开，可以提供耐崩刀性得到提高的切削工具。

[本公开的实施方案的描述]

首先，将列举并具体描述本公开的实施方案。

[1]本公开的切削工具包括

基材和被覆基材的被膜，

被膜包括设置在基材上的α-氧化铝层，

α-氧化铝层包含α-氧化铝的晶粒，

α-氧化铝层包括下侧部和上侧部，

第一界面平行于第二界面，

当沿着包括第二界面的法线的平面进行切割以获得α-氧化铝层的截面，并使用场发射扫描显微镜对该截面进行电子背散射衍射图像分析以确定α-氧化铝的晶粒的各自的晶体取向，并且基于此创建彩色图时，

那么在彩色图中，

在下侧部中，被(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面各自的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-氧化铝的晶粒占据的面积比率大于等于5％且小于50％，

α-氧化铝层的厚度为3μm以上20μm以下。

如此构造的上述切削工具的耐崩刀性提高。如本文所用，“耐崩刀性”是指对被膜的小缺损的耐性。

[2]被膜还包括设置在基材和α-氧化铝层之间的内部层，并且

内部层包含TiCN。通过这种规定，除了耐崩刀性以外，耐磨性也得以提高。

[3]被膜还包括设置在内部层和α-氧化铝层之间的中间层，

中间层包含由以下元素组成的化合物：钛元素；以及选自由碳、氮、硼和氧组成的组中的至少一种元素，并且

中间层的组成与内部层不同。通过这种规定，除了耐崩刀性以外，基材和被膜之间的密着力也得以提高。

[4]被膜还包括设置在α-氧化铝层上的最外层，并且

最外层包含由以下元素组成的化合物：钛元素；以及选自由碳、氮和硼组成的组中的一种元素。通过这种规定，可以提供这样的切削工具，该切削工具除了具有优异的耐崩刀性以外，还具有优异的被膜识别性。

[5]被膜的厚度为3μm以上30μm以下。通过这种规定，可以提供除了具有优异的耐崩刀性以外还具有优异的耐磨性的切削工具。

[本公开的实施方案的细节]

以下，将描述本公开的一个实施方案(以下也称作“本实施方案”)。然而应当注意，本实施方案不限于此。在本说明书中，形式为“X至Y”的表述表示范围的上限和下限(即，X以上Y以下)，并且当X不附带任何单位而仅Y附带有单位时，X具有与Y相同的单位。此外，在本说明书中，当通过未限定组成元素的组成比的化学式表示化合物(例如“TiC”)时，该化学式应当包括任何常规已知的组成比(或元素比)。该化学式不仅应当包括化学计量组成，而且还应当包括非化学计量组成。例如，化学式“TiC”不仅包括化学计量组成“Ti₁C₁”，而且还包括非化学计量组成如“Ti₁C_0.8”。这也适用于“TiC”之外的化合物。

<<表面被覆切削工具>>

本发明公开的切削工具是

包括基材和被覆基材的被膜的切削工具，

被膜包括设置在基材上的α-Al₂O₃层(α-氧化铝层)，

α-Al₂O₃层包含α-Al₂O₃(α-氧化铝)的晶粒，

α-Al₂O₃层包括下侧部和上侧部，

第一界面平行于第二界面，

当沿着包括第二界面的法线的平面进行切割以获得α-Al₂O₃层的截面，并使用场发射扫描显微镜对该截面进行电子背散射衍射图像分析以确定α-Al₂O₃的晶粒的各自的晶体取向，并且基于此创建彩色图时，

那么在彩色图中，

在上侧部中，被(006)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率为50％以上，

在下侧部中，被(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面各自的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率大于等于5％且小于50％，

α-Al₂O₃层的厚度为3μm以上20μm以下。

本实施方案的表面被覆切削工具(以下，也简称为“切削工具”)50包括基材10和被覆基材10的被膜40(参见图2)。在本实施方案的一个方面中，被膜可以被覆基材的前刀面，或者可以被覆除了前刀面以外的部分(例如，后刀面)。切削工具可为(例如)钻头、端铣刀、钻头用可替换切削刀片、端铣刀用可替换切削刀片、铣削用可替换切削刀片、车削用可替换切削刀片、金属锯、齿轮切削工具、铰刀、丝锥等。

<基材>

本实施方案的基材可为常规已知为这种类型的基材的任何基材。例如，优选包括选自由以下组成的组中的至少一种：硬质合金(例如，碳化钨(WC)基硬质合金、除了包含WC之外还包含Co的硬质合金、除了WC之外还添加有Cr、Ti、Ta、Nb等的碳氮化物的硬质合金，等)、金属陶瓷(包含TiC、TiN、TiCN等作为主要成分)、高速钢、陶瓷(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等)、立方氮化硼烧结体(cBN烧结体)、以及金刚石烧结体，并且更优选地，基材包括选自由硬质合金、金属陶瓷和cBN烧结体组成的组中的至少一种。

在这些各种类型的基材中，特别优选选择WC基硬质合金或cBN烧结体。这是因为这些基材在高温下的硬度和强度之间的平衡是特别优异的，并且作为用于上述用途的切削工具的基材具有优异的特性。

当使用硬质合金作为基材时，即使硬质合金的结构中包含游离碳或被称为η相的异常相，也能够展示出本实施方案的效果。予以注意，本实施方案中使用的基材的表面可被改质。例如，对于硬质合金，表面可以具有脱β层，并且对于金属陶瓷，表面可以具有表面硬化层，并且即使以这种方式对表面进行改质，也会展现出本实施方案的效果。

图1为示出了切削工具的基材的一种方式的透视图。将具有这种形状的基材用作(例如)车削用可替换切削刀片。基材10具有前刀面1、后刀面2以及前刀面1和后刀面2相交处的切削刃棱部3。即，前刀面1和后刀面2是通过介于其间的切削刃棱部3连接的面。切削刃棱部3构成基材10的切削刃的尖端。也可以将基材10的这种形状理解为切削工具的形状。

当切削工具为可替换切削刀片时，基材10还包括具有断屑器的形状或不具有断屑器的形状。切削刃棱部3的形状包括以下中的任一者：锐边(由前刀面和后刀面形成的棱)、珩磨刃(对锐边进行加工倒圆)、负刃带(施加斜削)、以及珩磨刃和负刃带的组合。

虽然已经参考图1描述了基材10的形状及其各部分的名称，但是在根据本实施方案的切削工具中，将由相同的术语表示与基材10对应的形状及其各部分的名称。即，切削工具具有前刀面、后刀面以及将前刀面和后刀面连接在一起的切削刃棱部。

<被膜>

根据本实施方案的被膜40包括设置在基材10上的α-Al₂O₃层20(参见图2)。“被膜”被覆基材的至少一部分(例如，在切削过程中与被切削材料接触的前刀面)，以展示出提高切削工具的诸如耐破损性(耐崩刀性等)、耐磨性等的各种特性的功能。优选的是不仅将被膜应用于基材的一部分，而且应用于基材的整个表面。然而，即使基材的一部分未被覆被膜或者被膜的结构存在部分地不同，这也不脱离本实施方案的范围。

被膜的厚度优选为3μm以上30μm以下，更优选为5μm以上25μm以下。予以注意，被膜的厚度是指构成被膜的任意层的厚度的总和。“构成被膜的层”包括将在下文描述的α-Al₂O₃层、中间层、内部层、最外层等。例如，通过以下方式测定被膜的厚度：用扫描透射电子显微镜(STEM)测定在平行于基材的表面的法线方向的截面中的试样中的任意10个点，并且计算测得的10个点的厚度的平均值。当测定在下文中描述的α-Al₂O₃层、中间层、内部层、最外层等的厚度时，这同样适用。扫描透射电子显微镜(例如)为由JEOL Ltd.制造的JEM-2100F(商品名)。

(α-Al₂O₃层)

本实施方案的α-Al₂O₃层包含α-Al₂O₃(即，具有α型晶体结构的氧化铝)的晶粒(以下也简称为“晶粒”)。换句话说，α-Al₂O₃层是包含多晶α-Al₂O₃的层。

即，可以在基材上直接设置α-Al₂O₃层，或者也可以隔着诸如下文描述的内部层、中间层等的其他层而在基材上设置α-Al₂O₃层，只要不损害根据本实施方案的切削工具的效果即可。在α-Al₂O₃层上可以设置诸如最外层之类的其他层。α-Al₂O₃层可为被膜的最外层(最外表面层)。

α-Al₂O₃层具有以下特征：即，α-Al₂O₃层包括下侧部和上侧部，

第一界面平行于第二界面，

当沿着包括第二界面的法线的平面进行切割以获得α-Al₂O₃层的截面，并使用场发射扫描显微镜进行电子背散射衍射图像分析以确定α-Al₂O₃的晶粒的各自的晶体取向，并且基于此创建彩色图时，

那么在彩色图中，

在上侧部中，被(006)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒(以下也称为(006)面取向晶粒)占据的面积比率为50％以上，

在下侧部中，被(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面各自的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率大于等于5％且小于50％。

也就是说，下侧部为：

下侧部中被(012)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率、

下侧部中被(104)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率、

下侧部中被(110)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率、

下侧部中被(113)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率、

下侧部中被(116)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率、

下侧部中被(300)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率、

下侧部中被(214)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率、以及

下侧部中被(006)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率

各自为大于等于5％且小于50％。

现在将参考图4具体描述用于创建彩色图的方法。图4为当沿着包括α-Al₂O₃层的第二界面的法线的平面切割被膜时，基于α-Al₂O₃层的截面创建的彩色图的一部分。图4所示的α-Al₂O₃层20的第一界面20a是位于基材10侧的界面，并且其第二界面20b是位于与基材10侧相反的界面。第一界面20a与第二界面20b平行。当α-Al₂O₃层20为被膜的最外层时，第二界面20b将为α-Al₂O₃层20的表面。第一界面20a是穿过直线L1和直线L2之间的中心的直线，其中直线L1穿过彩色图中在基材的主表面的法线方向上距离基材最远的基材侧的点，并且直线L1还平行于基材的主表面，直线L2穿过在相同方向上距离基材最近的基材侧的点，并且直线L2还平行于基材的主表面。第二界面20b是穿过直线M1和直线M2之间的中心的直线，其中直线M1穿过彩色图中在基材的主表面的法线方向上距离基材最远的基材的相反侧的点，并且直线M1还平行于基材的主表面，直线M2穿过在相同方向上距离基材最近的基材的相反侧的点，并且直线M2还平行于基材的主表面。然而，予以注意，在选择“距离基材最近的点”和“距离基材最远的点”时，排除了明显异常的点。

首先，基于下文所述的方法在基材上形成α-Al₂O₃层。切割形成的α-Al₂O₃层，以获得包括基材等的垂直于α-Al₂O₃层的截面。即，以这样的方式进行切割，以使沿包括第二界面20b的法线的平面进行切割的α-Al₂O₃层的切割面露出。然后，用防水砂纸(包含SiC颗粒磨料作为磨料)对切割面进行研磨。

予以注意，(例如)如下进行切割：使用蜡等将α-Al₂O₃层20的表面(或者当在α-Al₂O₃层20上形成有其他层时，将被膜的表面)紧密固定在足够大的保持用平板上，然后用旋转刀片切割机在垂直于平板的方向上切割α-Al₂O₃层20(即，以使旋转刀片尽可能垂直于平板的方式切割α-Al₂O₃层20)。虽然可以在α-Al₂O₃层20的任何部分进行这种切割，只要沿这种垂直方向进行切割即可，但是如下文所述，优选在切削刃棱部3附近进行切割，更优选在切削刃棱部3附近的基材10相对平坦的位置处进行切割。

此外，如上所述，用上述防水砂纸(依次使用#400、#800、#1500)研磨切割面。防水砂纸的编号(#)是指磨料的粒径的差异，并且编号越大，表示磨料的粒径越小。

随后，通过使用Ar离子的离子铣削使经研磨的表面进一步平滑化。离子铣削在以下条件下进行：

加速电压：6kV

照射角度：与α-Al₂O₃层的第二界面的法线方向呈0°(即，在切割面处平行于α-Al₂O₃层的厚度方向的直线方向)

照射时间：6小时

随后，用配备有电子背散射衍射仪(EBSD装置)的场发射型扫描电子显微镜(FE-SEM)(商品名：“SU6600”，由Hitachi High-Tech Corporation制造)观察经过平滑化的截面(镜面)从而获得图像，对该图像进行EBSD分析。虽然对观察经过平滑化的截面的位置没有特别地限制，但从与切削特性的关系的观点出发，优选在切削刃棱部3附近观察经过平滑化的截面，更优选在切削刃棱部3附近的基材10相对平坦的位置处观察经过平滑化的截面。以5000倍的放大倍率进行FE-SEM的观察。

对于EBSD分析，通过将聚焦电子束单独地定位在各像素上来连续地收集数据。试样面(α-Al₂O₃层的平滑化截面)的法线相对于入射光束倾斜70度，并且在15kV进行分析。为了避免充电效应，施加10Pa的压力。结合60μm或120μm的孔径使用高电流模式。以0.1μm/步的步长对截面上对应于20μm(在α-Al₂O₃层的厚度方向上)×30μm(在平行于α-Al₂O₃层的界面的方向上)的面区域(观察区域)的200×300个点进行数据收集。以这种方式，在三个以上的视野中进行测定。

使用市售的软件(商品名：“Orientation Imaging Microscopy Ver6.2”，由EDAXInc.制造)分析EBSD的分析结果，以创建彩色图。具体而言，首先，确定α-Al₂O₃层20的截面中包含的各晶粒的晶体取向。在此确定的各晶粒的晶体取向是当在α-Al₂O₃层20的截面的法线方向(即，图4中穿透纸面的方向)上以平面图观察在该截面中出现的各晶粒时所观察到的晶体取向。然后，基于所获得的各晶粒的晶体取向，确定各晶粒在α-Al₂O₃层20的表面(即，第二界面20b)的法线方向上的晶体取向。基于所确定的晶体取向创建彩色图。为了创建彩色图，可以使用在上述软件中所包括的“Crystal Direction MAP”方法。在切割面中观察到的α-Al₂O₃层20的厚度方向上的整个区域中创建彩色图。此外，也将部分位于测定视野之外的晶粒计为一个晶粒。

在图4中，由实线包围并划有点的各区域是(006)取向晶粒。此外，由实线包围并划有阴影线(六种线型)的各区域或者由实线包围且未划有阴影线的各区域是(012)取向晶粒、(104)取向晶粒、(110)取向晶粒、(113)取向晶粒、(116)取向晶粒、(300)取向晶粒、或(214)取向晶粒。即，在图4中，相对于α-Al₂O₃层20的第二界面20b的法线方向，(006)面的法线方向在±15°以内的晶粒用点表示。相对于α-Al₂O₃层20的第二界面20b的法线方向，(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面和(214)面中的任何一个晶面的法线方向在±15°以内的晶粒用阴影线(六种线型)表示或未划有阴影线。此外，在图4中，存在以黑色示出的区域，将其视为通过上述方法无法确定其晶体取向的晶粒的区域。

此外，如图4所示，α-Al₂O₃层20包括下侧部20A和上侧部20B。

下侧部20A是介于假想平面A和假想平面B之间的区域，假想平面A是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离位于基材侧的第一界面20a 0.2μm的点并且平行于第一界面，假想平面B是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离假想平面A1.3μm的点并且平行于第一界面。即，假想平面A和假想平面B之间的直线距离(或最小距离)为1.3μm，并且该距离为下侧部20A的厚度。可以基于距第一界面的距离从而在所创建的彩色图上设置假想平面A和假想平面B。

上侧部20B是介于假想平面C和假想平面D之间的区域，假想平面C是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离与基材侧相反的第二界面20b 0.5μm的点并且平行于第二界面，假想平面D是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离假想平面C1μm的点并且平行于第二界面。即，假想平面C和假想平面D之间的直线距离(或最小距离)为1μm，并且该距离为上侧部20B的厚度。可以基于距第二界面的距离从而在所创建的彩色图上设置假想平面C和假想平面D。

在彩色图中，在上侧部20B中，被(006)面的法线方向相对于第二界面20b的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率为50％以上，优选为50％以上90％以下，更优选为60％以上85％以下。在此，面积比率是相对于彩色图中的上侧部20B的整个面积的面积比率。

在彩色图中，在下侧部20A中，被(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面各自的法线方向相对于第二界面20b的法线方向在±15°以内的α-Al₂O₃的晶粒占据的面积比率为大于等于5％且小于50％，优选为5％以上40％以下，更优选为7％以上35％以下。在此，面积比率是相对于彩色图中的下侧部20A的整个面积的面积比率。此外，一些α-Al₂O₃的晶粒的多个晶面各自的法线方向相对于第二界面20b的法线方向可在±15°以内。例如，在上述α-Al₂O₃的晶粒中，存在对应于(006)取向晶粒、也对应于(012)取向晶粒的晶粒。在这种情况下，将该晶粒的面积加到(006)取向晶粒的面积比率和(012)取向晶粒的面积比率两者中。因此，这8种晶面所获得的面积比率之和可以超过100％。

包括满足上述要求的α-Al₂O₃层20的切削工具10具有改善的耐崩刀性。这将与常规技术进行比较来描述。

常规采取的改善α-Al₂O₃层的机械特性的方法是通过控制α-Al₂O₃层的表面中各晶体的形态，从而改善α-Al₂O₃层的特性，并因此改善具有α-Al₂O₃层的被膜的特性。这种常规方法基于这样的思想，即，α-Al₂O₃层的表面是通过切削而经受大的负荷的部分，并且通过控制该部分的特性来控制整个α-Al₂O₃层的特性。因此，没有注意Al₂O₃层在其厚度方向上的构造。例如，虽然已知在通过常规制造方法形成的α-Al₂O₃层的下侧部中，具有许多主要表现出(214)取向的晶粒，但没有关注对下侧部中的晶粒取向的控制。

然而，本发明人认为，为了进一步延长切削工具的寿命，仅通过常规方法不能实现突破。因此，本发明人进行了着眼于α-Al₂O₃层中的各晶体在其厚度方向上的形态的各种研究，并且发现在构成α-Al₂O₃层的晶体中，位于基材侧的晶体的形态显著有助于耐崩刀性(或耐破损性)。

通过基于上述发现的进一步研究，本发明人获得了以下发现：

(1)在整个α-Al₂O₃层中，随着被(006)取向晶粒占据的面积比率的增加，α-Al₂O₃层本身的硬度趋于升高；以及

(2)此外，当α-Al₂O₃层的下侧部具有各向同性取向的晶粒时，在被膜中产生的裂纹不太可能延伸穿过α-Al₂O₃层。其结果是，耐崩刀性趋于进一步提高。

基于上述发现而完成根据本实施方案的切削工具50，其包括具有α-Al₂O₃层20的被膜40，该α-Al₂O₃层20中的晶体取向在其厚度方向上是不同的。具体而言，α-Al₂O₃层20包括上侧部20B和下侧部20A，上侧部20B中被(006)取向晶粒占据的面积比率为50％以上，下侧部20A中被(012)取向晶粒、(104)取向晶粒、(110)取向晶粒、(113)取向晶粒、(116)取向晶粒、(300)取向晶粒、(214)取向晶粒或(006)取向晶粒占据的面积比率为大于等于5％且小于50％。

这种α-Al₂O₃层20中的上侧部20B可显著提高切削工具的硬度，从而使切削工具具有大的耐磨性。此外，下侧部20A具有各向同性的晶粒，并且在被膜中引起的裂纹不易于延伸穿过α-Al₂O₃层。本发明人认为因此表现出如上所述的这种耐崩刀性。因此，本实施方案的被膜40的耐崩刀性和耐磨损性优异，并且切削工具50将具有比常规切削工具更好的机械特性。

(α-Al₂O₃层的厚度)

在本实施方案中，α-Al₂O₃层的厚度为3μm至20μm。α-Al₂O₃层的厚度优选为4μm至20μm，更优选为5μm至15μm。这使得呈现出如上所述的优异效果。在此，α-Al₂O₃层的厚度是指从第一界面到第二界面的最短距离。

当α-Al₂O₃层的厚度小于3μm时，由于α-Al₂O₃层的存在而获得的耐磨性的提高趋于较小。当α-Al₂O₃层的厚度超过20μm时，α-Al₂O₃层和其他层之间的线膨胀系数差异所引起的界面应力增加，并且α-Al₂O₃的晶粒可能脱落。因此，当α-Al₂O₃层具有位于上侧部和下侧部之间的中侧部时，该中侧部的厚度将优选为0μm至17μm。与上述相同，可以通过用扫描透射电子显微镜(STEM)等观察基材和被膜的垂直截面从而确认该厚度。

(α-Al₂O₃晶粒的平均粒径)

在本实施方案中，α-Al₂O₃晶粒的平均粒径优选为0.1μm至3μm，并且更优选为0.2μm至2μm。在本实施方案的一个方面，α-Al₂O₃的下侧部所含的晶粒的平均粒径优选为0.1μm至2μm，更优选为0.1μm至1μm。例如，可以由彩色图确定晶粒的平均粒径。具体而言，首先，在彩色图中，将颜色一致(即，晶体取向一致)并且由不同颜色(即，由不同晶体取向)包围的区域视为晶粒的单独区域。随后，确定晶粒的面积，并且将与晶粒具有相同面积的圆的直径定义为晶粒的粒径。

(内部层)

优选地，被膜40还包括设置在基材10和α-Al₂O₃层20之间的内部层21(参见图3)，并且内部层21包含TiCN。TiCN优选具有立方晶体结构。

内部层的厚度优选为3μm至20μm，更优选为5μm至15μm。与上述相同，通过用扫描透射电子显微镜(STEM)等观察基材和被膜的垂直截面，可以确认该厚度。

(中间层)

优选地，被膜40还包括设置在内部层21和α-Al₂O₃层20之间的中间层22(参见图3)，并且中间层22包含由以下元素构成的化合物：元素钛；以及选自由C(碳)、N(氮)、B(硼)和O(氧)组成的组中的至少一种元素。中间层的组成与内部层不同。

中间层所含的化合物的实例包括TiCNO、TiBN和TiB₂。

中间层的厚度优选为0.3μm至2.5μm，更优选为0.5μm至1μm。与上述相同，通过用扫描透射电子显微镜(STEM)等观察基材和被膜的垂直截面，可以确认该厚度。

(最外层)

优选地，被膜40还包括设置在α-Al₂O₃层20上的最外层23(参见图3)，并且最外层23包含由以下元素构成的化合物：钛元素；以及选自由C、N和B组成的组中的一种元素。

最外层所含的化合物的实例包括TiC、TiN和TiB₂。

最外层的厚度优选为0.1μm至1μm，更优选为0.3μm至0.8μm。与上述相同，通过用扫描透射电子显微镜(STEM)等观察基材和被膜的垂直截面，可以确认该厚度。

(其他层)

被膜还可以包括其他层，只要其不损害根据本实施方案的切削工具的效果即可。其他层的组成可以与α-Al₂O₃层、内部层、中间层或最外层的组成不同或相同。其他层所含的化合物的实例包括(例如)TiN、TiCN、TiBN和Al₂O₃。对其他层的层叠顺序也没有限制。虽然对其他层的厚度没有特别地限制，只要其不损害本实施方案的效果即可，但是其他层的厚度(例如)为0.1μm以上20μm以下。

<<表面被覆切削工具的制造方法>>

根据本实施方案的切削工具的制造方法包括：

准备基材的第一步骤(以下也简称为“第一步骤”)；

使用包含二氧化碳气体和硫化氢气体的原料气体，通过化学气相沉积在基材上形成α-Al₂O₃层的下侧部的第二步骤(以下也简称为“第二步骤”)；以及

使用包括二氧化碳气体和硫化氢气体的原料气体，通过化学气相沉积在下侧部上形成α-Al₂O₃层的上侧部的第三步骤(以下也简称为“第三步骤”)，其中满足1≤(R1/R2)<1.5，其中R1表示第二步骤中的二氧化碳气体与硫化氢气体的体积比(CO₂/H₂S)，并且R2表示第三步骤中的二氧化碳气体与硫化氢气体的体积比(CO₂/H₂S)。

可以将中侧部理解为在第二步骤转换到第三步骤时形成的“过渡部分”。

<第一步骤：基材的准备步骤>

在第一步骤中，准备基材。例如，准备硬质合金基材作为基材。硬质合金基材可为市售制品，或者可以用典型的粉末冶金方法制造。当用典型的粉末冶金方法制造基材时，(例如)使用球磨机等混合WC粉末和Co粉末以获得粉末混合物。在干燥粉末混合物之后，将其成形为预定形状以获得成形体。烧结成形体以获得WC-Co系硬质合金(烧结体)。随后，可以对烧结体进行珩磨或预定的切削刃加工，以制备由WC-Co系硬质合金制成的基材。在第一步骤中，可以准备任何其他基材，只要它是常规已知为这种基材的基材即可。

<第二步骤：α-Al₂O₃层的下侧部的形成步骤>

在第二步骤中，使用包含二氧化碳气体和硫化氢气体的原料气体，通过化学气相沉积(CVD)在基材上形成α-Al₂O₃层的下侧部。

图5为示出了用于制造被膜的化学气相沉积(CVD)装置的实例的示意性截面图。以下，将参考图5描述第二步骤。CVD装置30包括多个用于保持基材10的基材固定夹具31，以及由耐热合金钢制成并覆盖基材固定夹具31的反应室32。在反应室32的周围设置有用于控制反应室32内的温度的温度控制器33。反应室32设置有具有气体导入口34的气体导入管35。气体导入管35在布置有基材固定夹具31的反应室32的内部空间中，以使得气体导入管35在垂直方向上延伸并可绕垂直方向旋转的方式布置，并且气体导入管35还设置有用于使气体喷出到反应室32的多个喷出孔36。CVD装置30可用于如下形成构成被膜的α-Al₂O₃层的下侧部等：

首先，将基材10置于基材固定夹具31上，并且在将反应室32内的温度和压力分别控制为落入指定范围内的同时，通过气体导入管35将用于α-Al₂O₃层20的下侧部的原料气体导入反应室32内。因此，在基材10上形成α-Al₂O₃层20的下侧部20A。予以注意，优选在形成α-Al₂O₃层20的下侧部20A之前(即，在第二步骤之前)，通过气体导入管35将内部层用原料气体导入反应室32内，从而在基材10的表面上形成内部层(包含TiCN的层(未示出))。以下将描述在基材10的表面上形成内部层后，形成α-Al₂O₃层20的下侧部20A的方法。

虽然对内部层用原料气体没有特别地限制，但是其实例为TiCl₄、N₂和CH₃CN的混合气体。

在形成内部层时，优选将反应室32的温度控制为1000℃至1100℃。在形成内部层时，优选将反应室32的压力控制为0.1hPa至1013hPa。予以注意，优选将H₂用作载气。当导入气体时，优选通过驱动单元(未示出)旋转气体导入管35。这使得各气体均匀地分散在反应室32中。

此外，可以通过MT(中温)-CVD形成内部层。与在1000℃至1100℃的温度进行的CVD(以下也称为“HT-CVD”)相比，MT-CVD是一种通过将反应室32内的温度保持在850℃至950℃的相对低的温度来形成层的方法。由于MT-CVD是在比HT-CVD更低的温度下进行的，因此可以减少由加热引起的对基材10的损坏。特别是，当内部层是TiCN层时，优选通过MT-CVD形成内部层。

随后，在内部层上形成α-Al₂O₃层20的下侧部20A。作为原料气体，(例如)使用AlCl₃、HCl、CO、CO₂和H₂S的气体混合物。

原料气体优选包含0.1体积％至6体积％、更优选0.5体积％至3体积％、还更优选0.6体积％至2.5体积％的CO₂。CO₂的流量优选为0.1L/min至4L/min。

原料气体优选包含0.1体积％至1体积％、更优选0.5体积％至1体积％、还更优选0.5体积％至0.8体积％的H₂S。H₂S的流量优选为0.1L/min至0.5L/min。

CO₂与H₂S的体积比(CO₂/H₂S)优选为0.5至4，更优选为0.5至2。

原料气体优选包含2体积％至5体积％、更优选3体积％至4体积％的AlCl₃。AlCl₃的流量优选为(例如)2.4L/min。

原料气体优选包含1体积％至4体积％、更优选2体积％至3.5体积％的HCl。HCl的流量优选为(例如)2L/min。

原料气体优选包含0.1体积％至4体积％的CO。CO的流量优选为0.1L/min至2L/min。

优选将反应室32的温度控制为950℃至1000℃。优选将反应室32的压力控制为50hPa至100hPa。将温度控制在上述范围内有利于形成α-Al₂O₃的微细晶粒组织。H₂可以用作载气。与上述相同，当导入气体时优选旋转气体导入管35。

在上述制造方法中，通过控制CVD的各种条件从而改变各层的形态。例如，各层的组成由导入反应室32的原料气体的组成决定。由实施时间(或成膜时间)控制各层的厚度。特别是，为了降低α-Al₂O₃层20中粗晶粒的比率或在以下描述的第三步骤中增加(006)面取向，控制原料气体中CO₂气体和H₂S气体的流量比(CO₂/H₂S)至关重要。

<第三步骤：α-Al₂O₃层的上侧部的形成步骤>

在第三步骤中，使用包含二氧化碳气体和硫化氢气体的原料气体，通过化学气相沉积在下侧部上形成α-Al₂O₃层的上侧部。

作为原料气体，(例如)使用AlCl₃、HCl、CO₂和H₂S的气体混合物。

原料气体优选包含0.15体积％至8体积％、更优选0.5体积％至3体积％、还更优选0.6体积％至2.5体积％的CO₂。CO₂的流量优选为0.1L/min至4L/min。

原料气体优选包含0.15体积％至1体积％、更优选0.5体积％至1体积％、更优选0.5体积％至0.8体积％的H₂S。H₂S的流量优选为0.1L/min至0.5L/min。

CO₂与H₂S的体积比(CO₂/H₂S)优选为0.5至4，更优选为0.5至2。

此外，优选满足1≤(R1/R2)<1.5，其中R1表示第二步骤中CO₂与H₂S的体积比(CO₂/H₂S)，并且R₂表示第三步骤中CO₂与H₂S的体积比(CO₂/H₂S)。

原料气体优选包含6体积％至12体积％、更优选8体积％至10体积％的AlCl₃。AlCl₃的流量优选为(例如)4.8L/min。

原料气体优选包含1体积％至4体积％、更优选1.5体积％至3体积％的HCl。HCl的流量优选为(例如)1L/min。

反应室32的温度优选控制为950℃至1000℃。反应室32的压力优选控制为50hPa至100hPa。将温度控制在上述范围内有利于α-Al₂O₃的晶粒生长。H₂可以用作载气。与上述相同，当导入气体时优选旋转气体导入管35。

<其他步骤>

在根据本实施方案的制造方法中，除了上述步骤以外，在不损害本实施方案的效果的范围内，可以适当进行追加步骤。追加步骤的实例包括在内部层和α-Al₂O₃层之间形成中间层的步骤、在α-Al₂O₃层上形成最外层的步骤、对被膜进行喷砂处理的步骤等。可以通过任何方法形成中间层和最外层，并且这些层(例如)通过CVD形成。

以上已经描述的内容包括在以下付记中给出的特征。

(付记1)

一种表面被覆切削工具，其包括基材和被覆基材的被膜，

被膜包括设置在基材上的α-Al₂O₃层，

α-Al₂O₃层包含α-Al₂O₃的晶粒，

α-Al₂O₃层包括下侧部和上侧部，

第一界面平行于第二界面，

那么在彩色图中，

(付记2)

根据付记1所述的表面被覆切削工具，其中α-Al₂O₃层的厚度为3μm以上20μm以下。

(付记3)

根据付记1或2所述的表面被覆切削工具，其中

被膜还包括设置在基材和α-Al₂O₃层之间的内部层，并且

内部层包含TiCN。

(付记4)

根据付记1至3中任一项所述的表面被覆切削工具，其中

被膜还包括设置在内部层和α-Al₂O₃层之间的中间层，

中间层包含由以下元素构成的化合物：钛元素；以及选自由C、N、B和O组成的组中的至少一种元素，并且

中间层的组成与内部层不同。

(付记5)

根据付记1至4中任一项所述的表面被覆切削工具，其中

被膜还包括设置在α-Al₂O₃层上的最外层，并且

最外层包含由以下元素构成的化合物：钛元素；以及选自由C、N和B组成的组中的一种元素。

(付记6)

根据付记1至5中任一项所述的表面被覆切削工具，其中被膜的厚度为3μm以上30μm以下。

实施例

以下，将参考实施例更具体地描述本发明，但本发明不限于这些实施例。

<<切削工具的制造>>

<第一步骤：基材的准备步骤>

作为基材，准备具有由TaC(2.0质量％)、NbC(1.0质量％)、Co(10.0质量％)和WC(余量)构成的组成(包含不可避免的杂质)的硬质合金的切削刀片(形状：CNMG120408 N-UX，由住友电工硬质合金株式会社制造，JIS B4120(2013))。

<内部层和中间层的形成步骤>

在进行下文所述的第二步骤之前，使用CVD装置在所准备的基材上依次形成内部层和中间层。在以下示出的条件下形成各层。予以注意，各气体组成后面的括号中的值表示各气体的流量(L/min)。表1示出了各试样的内部层的厚度和中间层的厚度以及中间层的组成。

(内部层：TiCN)

原料气体：TiCl₄(12L/min)、CH₃CN(2L/min)、N₂(15L/min)、H₂(80L/min)

压力：100hPa

温度：860℃

成膜时间：适当调整，以提供表1所示的厚度。

(中间层：TiCNO、TiCN或TiBN)

(对于TiCNO)

原料气体：TiCl₄(0.5L/min)、CH₄(3L/min)、CO(0.5L/min)、N₂(30L/min)、H₂(55L/min)

压力：150hPa

温度：980℃

成膜时间：适当调整，以提供表1所示的厚度。

(对于TiCN)

原料气体：TiCl₄(4L/min)、CH₃CN(2L/min)、N₂(25L/min)、H₂(75L/min)

压力：90hPa

温度：970℃

成膜时间：适当调整，以提供表1所示的厚度。

(对于TiBN)

原料气体：TiCl₄(5L/min)、BCl₃(0.7L/min)、N₂(20L/min)、H₂(70L/min)

压力：70hPa

温度：960℃

成膜时间：适当调整，以提供表1所示的厚度。

<第二步骤：α-Al₂O₃层的下侧部的形成步骤>

使用CVD装置，在其上形成有内部层和中间层的基材上形成α-Al₂O₃层的下侧部，随后进行第三步骤。在以下条件下形成α-Al₂O₃层的下侧部。表1示出了各例子的α-Al₂O₃层的厚度。

(α-Al₂O₃层的下侧部)

原料气体：AlCl₃(2.4L/min)、CO₂(0.1L/min至4.0L/min)、CO(0.1L/min至2.0L/min)、H₂S(0.1L/min至0.5L/min)、HCl(2.0L/min)、H₂(65L/min)

压力：50hPa至100hPa

温度：950℃至1000℃

成膜时间：适当调整，以提供厚度为2微米的下侧部。

<第三步骤：α-Al₂O₃层的上侧部的形成步骤>

随后，使用CVD装置，在其上形成有α-Al₂O₃层的下侧部的基材上形成α-Al₂O₃层的上侧部，从而形成α-Al₂O₃层。在以下条件下形成α-Al₂O₃层的上侧部。表1示出了比率R1/R2，其中R1表示第二步骤中CO₂与H₂S的体积比(CO₂/H₂S)，并且R2表示第三步骤中CO₂与H₂S的体积比(CO₂/H₂S)。

(α-Al₂O₃层的上侧部)

原料气体：AlCl₃(4.8L/min)、CO₂(0.1L/min至4.0L/min)、H₂S(0.1L/min至0.5L/min)、HCl(1.0L/min)、H₂(45L/min)

压力：50hPa至100hPa

温度：950℃至1000℃

成膜时间：适当调整，使得下侧部和上侧部的总厚度如表1所示。

表1

<最外层的形成步骤>

最后，使用CVD装置，在其上形成有α-Al₂O₃层的基材上形成最外层(试样7、8和c除外)。在以下示出的条件下形成最外层。表1示出了各试样的最外层的厚度和组成。

(最外层：TiN、TiC或TiB₂)

(对于TiN)

原料气体：TiCl₄(5L/min)、N₂(20L/min)、H₂(75L/min)

压力：150hPa

温度：980℃

成膜时间：适当调整，以提供表1所示的厚度。

(对于TiC)

原料气体：TiCl₄(3L/min)、CH₄(5L/min)、H₂(90L/min)

压力：400hPa

温度：1000℃

成膜时间：适当调整，以提供表1所示的厚度。

(对于TiB₂)

原料气体：TiCl₄(10L/min)、BCl₃(0.2L/min)、H₂(80L/min)

压力：350hPa

温度：995℃

成膜时间：适当调整，以提供表1所示的厚度。

通过上述步骤，制造了用于试样1至12和试样a至f的切削工具。

<<切削工具的特性评价>>

使用如上所述制造的试样的切削工具，如下评价切削工具的特性：予以注意，试样1至12对应于实施例，并且试样a至f对应于比较例。

<创建彩色图>

首先，切割切削工具，以获得垂直于被膜中α-Al₂O₃层的表面(或界面)的截面。随后，用防水砂纸(由Noritake Coated Abrasive Co.,Ltd.(NCA)制造，商品名：WATERPROOFPAPER，#400，#800，#1500)研磨切割面，以制作α-Al₂O₃层的加工面。随后，通过使用Ar离子的离子铣削使加工面进一步平滑化。在以下条件下进行离子铣削：

加速电压：6kV

照射角度：与α-Al₂O₃层的第二界面的法线方向(即，与切割面中的α-Al₂O₃层的厚度方向平行的直线方向)呈0°

照射时间：6小时

用配备有EBSD的FE-SEM(商品名：“SU6600”，由Hitachi High-TechnologiesCorporation制造)以5000倍的放大倍率观察如此制作的加工面，以创建加工面中20μm(α-Al₂O₃层的厚度方向)×30μm(平行于α-Al₂O₃层的界面的方向)的观察面积的上述彩色图。创建了三个这样的彩色图(换句话说，在三个视野中进行测定)。具体而言，首先，确定α-Al₂O₃层的截面中所含的各晶粒的晶体取向。在此确定的各晶粒的晶体取向是当在该截面的法线方向(即，图4中穿透纸面的方向)上以平面图观察在α-Al₂O₃层的截面中出现的各晶粒时所观察到的晶体取向。基于确定的各晶粒的晶体取向，确定在α-Al₂O₃层的第二界面的法线方向上的各晶粒的晶体取向。基于所确定的晶体取向创建彩色图(例如，参见图4)。对于各彩色图，使用市售软件(商品名：“Orientation Imaging Microscopy Ver 6.2”，由EDAX Inc.制造)，确定α-Al₂O₃层的下侧部中被(110)取向晶粒占据的面积比率、α-Al₂O₃层的下侧部中被(012)取向晶粒占据的面积比率、α-Al₂O₃层的下侧部中被(104)取向晶粒占据的面积比率、α-Al₂O₃层的下侧部中被(113)取向晶粒占据的面积比率、α-Al₂O₃层的下侧部中被(116)取向晶粒占据的面积比率、α-Al₂O₃层的下侧部中被(300)取向晶粒占据的面积比率、α-Al₂O₃层的下侧部中被(214)取向晶粒占据的面积比率和α-Al₂O₃层的下侧部中被(006)取向晶粒占据的面积比率，以及α-Al₂O₃层的上侧部中被(006)取向晶粒占据的面积比率。其结果示于表2和图6。予以注意，下侧部是介于假想平面A和假想平面B之间的区域，假想平面A是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离位于基材侧的第一界面0.2μm的点并且平行于第一界面，假想平面B是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离假想平面A1.3μm的点并且平行于第一界面(例如，参见图4)。上侧部是介于假想平面C和假想平面D之间的区域，假想平面C是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离与基材侧相反的第二界面0.5μm的点并且平行于第二界面，假想平面D是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离假想平面C1μm的点并且平行于第二界面(例如，参见图4)。

在此，在彩色图中，如下定义第一界面和第二界面：首先，在彩色图中，以不同的颜色显示α-Al₂O₃层的区域和除α-Al₂O₃层以外的区域，以对其进行区分。将穿过直线L1和直线L2之间的中心的直线定义为第一界面，其中直线L1穿过彩色图中在基材的主表面的法线方向上距离基材最远的基材侧的点，并且直线L1还平行于基材的主表面，直线L2穿过在相同方向上距离基材最近的基材侧的点，并且直线L2还平行于基材的主表面。将穿过直线M1和直线M2之间的中心的直线定义为第二界面，其中直线M1穿过彩色图中在基材的主表面的法线方向上距离基材最远的基材的相反侧的点，并且直线M1还平行于基材的主表面，直线M2穿过在相同方向上距离基材最近的基材的相反侧的点，并且直线M2还平行于基材的主表面。

表2

图6为示出了在试样no.1的α-Al₂O₃层的下侧部中，对于各晶面，被指定晶面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的晶粒所占据的面积比率的图。确定了面积比率的晶面是(110)面，另外还有(012)面、(104)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面。从图6所示的结果发现，在试样no.1的α-Al₂O₃层的下侧部中，被(012)面、(104)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面或(006)面的法线方向相对于第二界面的法线方向在±15°以内的晶粒占据的面积比率为大于等于5％且小于50％。

<<切削试验>>

(切削评价(1)：断续加工试验)

使用如上所述制造的试样(试样1至12和试样a至f)的切削工具，测定在切削刃崩刀之前受到的冲击次数。其结果示于表3。切削工具能够受到的冲击次数越多，则可将切削工具评价为耐崩刀性越优异。

断续加工的试验条件

被切削材料：SCM415断续材料

切削速度：200m/min

进给速率：0.25mm/rev

切削深度：2mm

切削油：湿式

(切削评价(2)：连续加工试验)

使用如上所述制造的试样(试样1至12和试样a至f)的切削工具，在下列切削条件下对被切削材料进行10分钟的切削，随后测定其后刀面的平均磨损量。其结果示于表3。切削工具的平均磨损量越小，则可将切削工具评价为耐磨性越优异。

连续加工的试验条件

被切削材料：SCr440H

切削速度：250m/min

进给速率：0.25mm/rev

切削深度：2mm

切削油：湿式

表3

从表3中可看出，试样1至12的切削工具(实施例的切削工具)具有良好的结果，即，在它们的切削刃崩刀之前，它们在断续加工中受到4000次以上的冲击。相反，试样a至f的切削工具(比较例的切削工具)在其切削刃崩刀之前，在断续加工中受到2000次以下的冲击。从以上结果中发现，实施例的切削工具的耐崩刀性高于比较例的切削工具的耐崩刀性。

从表3中可看出，试样1至12的切削工具(实施例的切削工具)具有良好的结果，即，在连续加工中，它们的后刀面平均磨损量为0.14mm以下。相反，试样a至f的切削工具(比较例的切削工具)在连续加工中的后刀面平均磨损量为0.27mm以上。从以上结果发现，实施例的切削工具具有优异的耐磨性。

因此，虽然已经描述了本发明的实施方案和实施例，但是最初还计划适当地组合实施方案和实施例的构成。

应当理解，本文公开的实施方案和实施例仅出于说明的目的并且在任何方面以非限制性方式进行描述。本发明的范围由权利要求的权项进行限定，而不是由上述实施方案和实施例限定，并且旨在包括与权利要求的权项等同的含义和范围内的任何修改。

附图标记列表

1前刀面，2后刀面，3切削刃棱部，10基材，20α-Al₂O₃层，20a第一界面，20b第二界面，20A下侧部，20B上侧部，21内部层，22中间层，23最外层，30 CVD装置，31基材固定夹具，32反应室，33温度控制器，34气体导入口，35气体导入管，36喷出孔，40被膜，50切削工具，A假想平面A，B假想平面B，C假想平面C，D假想平面D。

Claims

1.一种切削工具，其包括基材和被覆所述基材的被膜，

所述被膜包括设置在所述基材上的α-氧化铝层，

所述α-氧化铝层包含α-氧化铝的晶粒，

所述α-氧化铝层包括下侧部和上侧部，

所述下侧部是介于假想平面A和假想平面B之间的区域，所述假想平面A是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离位于所述基材侧的第一界面0.2μm的点并且平行于所述第一界面，所述假想平面B是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离所述假想平面A1.3μm的点并且平行于所述第一界面，

所述上侧部是介于假想平面C和假想平面D之间的区域，所述假想平面C是这样的假想平面，其穿过在厚度方向上距离与所述基材侧相反的第二界面0.5μm的点并且平行于所述第二界面，所述假想平面D是这样的假想平面，其穿过进一步在厚度方向上距离所述假想平面C1μm的点并且平行于所述第二界面，

所述第一界面平行于所述第二界面，

当沿着包括所述第二界面的法线的平面进行切割以获得所述α-氧化铝层的截面，并使用场发射扫描显微镜对所述截面进行电子背散射衍射图像分析以确定所述α-氧化铝的晶粒的各自的晶体取向，并且基于此创建彩色图时，

那么在所述彩色图中，

在所述上侧部中，被(006)面的法线方向相对于所述第二界面的法线方向在±15°以内的α-氧化铝的晶粒占据的面积比率为50％以上，

在所述下侧部中，被(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(116)面、(300)面、(214)面和(006)面各自的法线方向相对于所述第二界面的法线方向在±15°以内的α-氧化铝的晶粒占据的面积比率为大于等于5％且小于50％，

所述α-氧化铝层的厚度为3μm以上20μm以下。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其中

在所述彩色图中，所述上侧部中被(006)面的法线方向相对于所述第二界面的法线方向在±15°以内的α-氧化铝的晶粒占据的面积比率为50％以上90％以下。

3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中

所述被膜还包括设置在所述基材和所述α-氧化铝层之间的内部层，并且

所述内部层包含TiCN。

4.根据权利要求3所述的切削工具，其中

所述内部层的厚度为3μm以上20μm以下。

5.根据权利要求3所述的切削工具，其中

所述被膜还包括设置在所述内部层和所述α-氧化铝层之间的中间层，

所述中间层包含由以下元素构成的化合物：钛元素；以及选自由碳、氮、硼和氧组成的组中的至少一种元素，并且

所述中间层的组成与所述内部层不同。

6.根据权利要求5所述的切削工具，其中

所述中间层包含TiCNO、TiBN或TiB₂。

7.根据权利要求5所述的切削工具，其中

所述中间层的厚度为0.3μm以上2.5μm以下。

8.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中

所述被膜还包括设置在所述α-氧化铝层上的最外层，并且

所述最外层包含由以下元素构成的化合物：钛元素；以及选自由碳、氮和硼组成的组中的一种元素。

9.根据权利要求8所述的切削工具，其中

所述最外层包含TiC、TiN或TiB₂。

10.根据权利要求8所述的切削工具，其中

所述最外层的厚度为0.1μm以上1μm以下。

11.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中所述被膜的厚度为3μm以上30μm以下。