CN113795345B - 涂层刀具和切削刀具 - Google Patents
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Abstract
本发明的涂层刀具具备基体、和位于基体之上的涂层。涂层从基体侧起具有含有TiCN的第一层、含有Al2O3的第二层、含有TiN和TiCN之中的至少一种的第三层。设第一层中包含的Cl量为第一Cl量,设第二层中包含的Cl量为第二Cl量,设第三层中包含的Cl量为第三Cl量。第一Cl量和第三Cl量大于第二Cl量。第一Cl量大于0.2原子%且在2原子%以下。第三Cl量大于0.2原子%且在2原子%以下。本发明的切削刀具具备:刀柄,其具有从第一端延续到第二端的长度,并在所述第一端侧具有卡槽;位于卡槽的上述记载的涂层刀具。
Description
技术领域
本发明涉及涂层刀具和切削刀具。
背景技术
在专利文献1中记载有通过在切削刀具的表面离子注入卤族元素等,能够得到高速加工时的耐磨耗性高的高速加工用零件。但是,注入了离子的高速加工用零件显示出高耐磨耗性,需要满足150m/分钟以上的加工条件,与此相比为低速时,有耐磨耗性降低的问题。另外,为了实施专利文献1所公开的发明,需要用于对切削刀具的表面进行离子注入的装置和工序,也有切削刀具成本高的问题。另外,在离子注入时,因为离子从涂层的表面侵入内部,所以在涂层的表面侧氯的浓度高,在涂层的基体侧氯的浓度低,因此存在涂层的基体侧难以取得充分效果这样的问题。
在专利文献2中记载有在具有涂层的涂层刀具中,即使不进行离子注入的工序时,来自成膜时的原料气体,在涂层中仍会含有氯。在专利文献2的段落0096中记载有残留氯量与硬质皮膜的膜质相关,残留氯量越少,膜质越好。
在专利文献3中记载有一种切削刀具,其涂层的最表面层的氯量比相对于最表面层而位于基体侧的Ti(Cx1Ny1Oz1)层低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2004/096473号
专利文献2:国际公开第2015/105177号
专利文献3:国际公开第2015/099047号
发明内容
提供一种具有优异的耐崩损性的涂层刀具和切削刀具。
本发明的涂层刀具具备:基体、和位于该基体之上的涂层。所述涂层从所述基体侧起具有:含有TiCN的第一层、含有Al2O3的第二层、含有TiN和TiCN之中的至少一种的第三层。设所述第一层中包含的Cl量为第一Cl量,设所述第二层中包含的Cl量为第二Cl量,设所述第三层中包含的Cl量为第三Cl量。所述第一Cl量和所述第三Cl量,大于所述第二Cl量。所述第一Cl量大于0.2原子%、并在2原子%以下。所述第三Cl量大于0.2原子%、并在2原子%以下。本发明的切削刀具具备:刀柄,所述刀柄具有从第一端延续到第二端的长度,在所述第一端侧具有卡槽;位于所述卡槽的上述记载的涂层刀具。
附图说明
图1是表示本发明的涂层刀具的一例的立体图。
图2是表示本发明的涂层刀具的一例的截面的示意图。
图3是表示本发明的涂层刀具的其他例的截面的示意图。
图4是表示本发明的切削刀具的一例的正视图。
具体实施方式
以下,对于本发明的涂层刀具和切削刀具,使用附图详细说明。但是,以下参照的各图,为了说明方便,只简化显示必要的主要部分。
<涂层刀具>
以下,对于本发明的涂层刀具,使用附图详细说明。但是,以下参照的各图,为了便于说明,只简略化显示在说明实施方式上必要的主要构件。因此,本发明的涂层刀具,能够具备所参照的各图中未显示的任意的结构构件。另外,各图中的构件的尺寸,没有忠实表现实际的结构构件的尺寸和各构件的尺寸比率等。这些方面在后述的切削刀具中也同样。
本发明的涂层刀具1为四边形板状,具有四边形的第一面3(图1中的上表面)、第二面5(图1中的侧面)、位于第一面3和第二面5相交的棱线的至少一部分上的刃口7。第一面3是所谓的前刀面。第二面是所谓的后刀面。
在本发明的涂层刀具1中,也可以是第一面3的外周整体成为刃口7,但涂层刀具1不限定于这样的结构。例如,也可以只在四边形的第一面3中的一边上具有刃口7,或部分性地具有刃口7。
涂层刀具1的大小没有特别限定,例如,第一面3的一边的长度可以为3~20mm。另外,从第一面3至位于第一面3相反侧的第三面的高度可以为5~20mm左右。
本发明的涂层刀具1,如图2所示,具备基体9、和涂覆在该基体9的表面的涂层11。基体9也可以是硬质合金、金属陶瓷、cBN、陶瓷等。涂层11可以覆盖基体9的整个表面,另外,也可以只覆盖一部分。涂层11只覆盖基体9的一部分时,可以说涂层11位于基体9之上的至少一部分。
本发明的涂层刀具1的涂层11,如图2所示,位于基体9之上。涂层11从基体9侧起,具有:含有TiCN的第一层11a、含有Al2O3的第二层11b、含有TiN和TiCN之中的至少一种的第三层11c。
还有,在图2中,显示的是第一层11a位于基体9表面的例子,但是,例如,也可以是TiN层(未图示)位于基体9的表面。另外,也可以有其他层位于第一层11a与第二层11b之间。另外,也可以有其他层位于第二层11b与第三层11c之间。
第一层11a和第三层11c均含有Cl。所谓含有Cl,是指在涂层11的截面中,使用WDS(波长色散型X射线分析装置)进行测量时,检测出Cl。
设第一层11a中包含的Cl量(原子%)为第一Cl量,设第二层11b中包含的Cl量(原子%)为第二Cl量,设第三层11c中包含的Cl量(原子%)为第三Cl量。
在本发明的涂层刀具1中,第一Cl量和第三Cl量大于第二Cl量。换言之,第一层11a和第三层11c中包含的Cl量,大于第二层11b中所包含的Cl量。还有,第二层11b的Cl量,也可以在检测临界以下。
另外,第一Cl量大于0.2原子%、并在2原子%以下。第三Cl量大于0.2原子%、并在2原子%以下。
还有,第一层11a、第二层11b、第三层11c可以均为单层,也可以是层叠多层而成的。
第一层11a中的所谓TiCN,含有Ti和C和N,如果含有C和N,则C与N的比率不需要是1比1。
所谓第二层11b,是含有Al2O3的层。Al2O3可以是α-Al2O3或κ-Al2O3。
第三层11c可以含有TiN和TiCN两方。另外,也可以含有TiN和TiCN中的一方。还有,TiCN含有C和N即可,C与N的比率不需要是1比1。
第一层11a的厚度可以为5μm以上且20μm以下。第二层11b的厚度可以是2μm以上且12μm以下。第三层11c的厚度可以是0.5μm以上且3μm以下。
涂层11的厚度,例如,可以是5μm以上且30μm以下。还有,涂层11的厚度可以为一定,也可以根据位置而不同。
图3中显示第三层11c是多层的例子。第三层11c从靠近基体9一侧起,具有第一第三层11c1、和位于第一第三层11c1之上的第二第三层11c2。
作为具体的例子,可列举第一第三层11c1含有TiCN,第二第三层11c2含有TiN的例子。另外,也可以第一第三层11c1含有TiN,第二第三层11c2含有TiCN。
像这样第三层11c由多层构成时,能够任意进行颜色调整,具有在第三层11c的一部分露出时能够容易识别这样的优点。
另外,关于第一层11a,也可以是多层。例如,从靠近基体9这一侧起,可以具有第一第一层(未图示)、和位于第一第一层(未图示)之上的第二第一层。第一第一层可以是MT-TiCN层。第二第一层可以是HT-TiCN层。
另外,第二层11b也可以是多层。例如,可以从靠近基体9这一侧起,具有第一第二层(未图示)、和位于第一第二层之上的第二第二层(未图示)。第一第二层和第二第二层可以含有α-Al2O3。第一第二层和第二第二层也可以含有κ-Al2O3。第一第二层和第二第二层所含有的α-Al2O3的量也可以不同。
各层的Cl量,在涂层11的截面中,例如,使用日本电子制的波长色散型EPMA(JXA-8530F)测量即可。
本发明的涂层刀具1具有上述结构,耐崩损性优异。另外,无论在加工速度低于150m/分钟的低速加工时,还是加工速度为150m/分钟以上的高速加工时,都具有高耐磨耗性。
另外,本发明的涂层刀具1中,第一Cl量也可以是0.7原子%以下。若具有这样的构成,则耐磨耗性与耐崩损性的平衡优异。
另外,本发明的涂层刀具1中,第一Cl量也可以大于0.7原子%。若具有这样的构成,则耐崩损性特别优异。
另外,本发明的涂层刀具1中,第三Cl量也可以在0.7原子%以下。若具有这样的构成,则耐磨耗性与耐崩损性的平衡优异。
另外,本发明的涂层刀具1中,第三Cl量也可以大于0.7原子%。若具有这样的构成,则耐崩损性特别优异。
另外,本发明的涂层刀具1中,第三Cl量也可以在0.9原子%以上。若具有这样的构成,则耐崩损性更优异。
另外,本发明的涂层刀具1中,第三Cl量也可以大于第一Cl量。若具有这样的构成,则耐崩损性优异。
<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4所示,例如,是从第一端(图4的上端)朝向第二端(图4的下端)延伸的棒状体。
切削刀具101,如图4所示,具备:刀柄105,所述刀柄105具有从第一端(前端)延续至第二端的长度,并具有位于第一端侧的卡槽103;位于卡槽103的上述的涂层刀具1。切削刀具101,因为具备耐崩损性优异的涂层刀具1,所以能够长期进行稳定的切削加工。
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,和相对于支承面垂直或倾斜的限制侧面。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。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以使作为前刀面的第一面3和作为后刀面的第二面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)内而使螺栓部之间拧紧,由此,涂层刀具1被安装到刀柄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。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。
<制造方法>
以下,对于本发明的涂层刀具的制造方法进行说明。首先,准备规定形状的基体。基体能够使用含有WC的硬质合金、含有TiCN的金属陶瓷、氮化硼或氮化硅等。
其次,在基体的表面,成膜第一层、第二层、第三层。各层使用CVD法成膜即可。
在基体之上成膜第一层时优选的成膜条件如下:使成膜温度为600℃以上且940℃以下,使压力为5kPa以上且25kPa以下,作为混合气体组成,以10体积%以上且20体积%以下的比率含有四氯化钛(TiCl4)气体,以1体积%以上且50体积%以下的比率含有氮(N2)气,以0.1体积%以上且3.0体积%以下的比率含有乙腈(CH3CN)气体,以1.0体积%以上且15.0体积%以下的比率含有氯化氢(HCl)气体,余量为氢(H2)气,流通如上构成的混合气体成膜。在此条件之中,特别是通过控制四氯化钛(TiCl4)气体的量,能够控制第一Cl量。若成膜气体中所含的四氯化钛(TiCl4)气体的比例大,则第一Cl量增加。另外,若成膜温度低,则第一Cl量增加。另外,作为碳源,能够以上述组成的碳含量不改变的方式,将乙腈(CH3CN)气体变为甲烷(CH4)气体,或者流通两者的混合气体。另外,为了控制第一层的组织,也可以成膜两层以上的膜。
接着,描述第二层的成膜条件。作为具体的成膜条件的一例,使成膜温度为700℃以上且1010℃以下,使压力为5kPa以上且10kPa以下,流通如下混合气体成膜:以0.5体积%以上且20.0体积%以下的比率含有三氯化铝(AlCl3)气体,以0.5体积%以上且5.0体积%以下的比率含有氯化氢(HCl)气体,以0.5体积%以上且5.0体积%以下的比率含有二氧化碳(CO2)气体,以0体积%以上且0.5体积%以下的比率含有硫化氢(H2S)气体,余量为氢(H2)气的混合气体。在此条件之中,通过控制三氯化铝(AlCl3)气体量,能够控制第二Cl量。第二Cl量小于第一Cl量和第三Cl量即可,根据第一Cl量和第三Cl量,适宜进行调整即可。
接下来,描述第三层的成膜条件。第三层中含有TiN和TiCN之中的至少一种即可。首先,对于第三层含有TiN的例子进行说明,其次对于第三层中含有TiCN的例子进行说明。
为了成膜含有TiN的第三层,使成膜温度为600℃以上且940℃以下,使压力为8kPa以上且50kPa以下,流通如下混合气体成膜:作为混合气体组成,以10体积%以上且20体积%以下的比率含有四氯化钛(TiCl4)气体,以10体积%以上且50体积%以下的比率含有氮(N2)气,以1.0体积%以上且15.0体积%的比率含有氯化氢(HCl)气体,余量为氢(H2)气的混合气体。此条件之中,通过调整四氯化钛(TiCl4)气体量,能够控制第三Cl量。
为了成膜含有TiCN的第三层,使成膜温度为600℃以上且940℃以下,使压力为5kPa以上且25kPa以下,流通如下混合气体成膜:作为混合气体组成,以10体积%以上且20体积%以下的比率含有四氯化钛(TiCl4)气体,以1体积%以上且50体积%以下的比率含有氮(N2)气体,以0.1体积%以上且6.0体积%以下的比率含有乙腈(CH3CN)气体,以1.0体积%以上且15.0体积%以下的比率含有氯化氢(HCl)气体,余量为氢(H2)气的混合气体。通过控制该条件之中四氯化钛(TiCl4)气体,能够控制第三Cl量。
若如此控制成膜条件,制作含有规定量的氯的涂层,则能够抑制离子注入时出现的涂层内的氯浓度倾斜。
【实施例】
在由CNMG120408PG形状的硬质合金构成的基体的表面,以表1所示的条件,形成表2所示结构的涂层,制作涂层刀具。还有,第一层TiCN膜,使成膜温度为750℃,使压力为9kPa进行制膜。第二层使成膜温度为980℃,使压力为9kPa进行制膜。第三层与TiN、TiCN膜同样,使成膜温度为850℃,使压力为12kPa进行制膜。
【表1】
【表2】
然后,对于制作的涂层刀具的截面进行镜面研磨,使用日本电子制的波长色散型EPMA(JXA-8530F),测量各层的Cl量。测量值显示在表2中。还有,各试料的第一层、第二层和第三层的厚度相同。具体来说,第一层的厚度为8μm。第二层的厚度为6μm。第三层的厚度为1.5μm。
在基体与第一层之间,设置厚度为1μm的TiN层。使TiN层的成膜温度为750℃,使压力为9kPa,作为混合气体组成,以8体积%的比率含有四氯化钛(TiCl4)气体,以10体积%的比率含有氮(N2)气,余量由氢(H2)气构成,流通这样的混合气体成膜。
在第一层与第二层之间,成膜(Ti,Al)CNO层。(Ti,Al)CNO层,首先,以生成TiCNO的成膜条件进行成膜。作为具体的成膜条件的一例,使成膜温度为850℃,使压力为12kPa,流通如下混合气体成膜:以6体积%的比率含有四氯化钛(TiCl4)气体,以8体积%的比率含有氮(N2)气,以2体积%的比率含有甲烷(CH4)气体或乙腈(CH3CN)气体,以0.6体积%的比率含有一氧化碳(CO)气体,余量为氢(H2)气的混合气体。成膜后,后述的第二层的Al成分扩散,成为(Ti,Al)CNO。
另外,使用得到的涂层刀具,按以下的加工条件进行切削试验。
刀片:CNMG120408PG
钢材:SCM440-4条凹槽
评价条件:Vc300m/min,f3mm/rev,ap1.5mm,wet。
以该涂层刀具的第一面作为前刀面进行切削试验。切削试验是所谓的抗崩刃评价试验。刀片寿命以到刀尖刀头发生崩刃或崩损为止用碰撞数进行判断。
本发明的涂层刀具,耐崩损性优异,寿命长。
本发明的涂层刀具和切削刀具,不受上述方式限定,也可以在不脱离本发明的要旨的范围内,进行各种改良和变更。
符号说明
1…涂层刀具
3…第一面
5…第二面
7…刃口
9…基体
11…涂层
11a…第一层
11b…第二层
11c…第三层
11c1…第一第三层
11c2…第二第三层
101…切削刀具
103…卡槽
105…刀柄
Claims (7)
1.一种涂层刀具,其具备基体、和位于该基体之上的涂层,其中,所述涂层,从所述基体侧起具有:
含有TiCN的第一层、
含有Al2O3的第二层、
含有TiN和TiCN之中的至少一种的第三层,
设所述第一层中包含的Cl量为第一Cl量,设所述第二层中包含的Cl量为第二Cl量,设所述第三层中包含的Cl量为第三Cl量时,
所述第一Cl量和所述第三Cl量大于所述第二Cl量,并且,所述第三Cl量大于所述第一Cl量,
所述第一Cl量大于0.2原子%且在2原子%以下,
所述第三Cl量大于0.2原子%且在2原子%以下。
2.根据权利要求1所述的涂层刀具,其中,所述第一Cl量为0.7原子%以下。
3.根据权利要求1所述的涂层刀具,其中,所述第一Cl量大于0.7原子%。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的涂层刀具,其中,所述第三Cl量为0.7原子%以下。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的涂层刀具,其中,所述第三Cl量大于0.7原子%。
6.根据权利要求1~3中任一项所述的涂层刀具,其中,所述第三Cl量为0.9原子%以上。
7.一种切削刀具,其具备:
刀柄,所述刀柄具有从第一端延续到第二端的长度,并在所述第一端侧具有卡槽;
位于所述卡槽的权利要求1~6中任一项所述的涂层刀具。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101952070A (zh) * | 2008-01-29 | 2011-01-19 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
CN102099138A (zh) * | 2008-07-14 | 2011-06-15 | 株式会社图格莱 | 覆盖构件 |
TW201200608A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Hard coating and method for manufacturing the coating and articles coated with the coating |
JP2012192480A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が優れた耐異常損傷性を発揮する表面被覆切削工具 |
CN103052456A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-04-17 | 株式会社图格莱 | 被覆工具 |
WO2015099047A1 (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0784103B1 (en) * | 1996-01-10 | 2003-04-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Method of manufacturing coated cutting tools |
JPH10109206A (ja) * | 1996-10-03 | 1998-04-28 | Hitachi Tool Eng Ltd | 表面被覆切削工具 |
WO2004096473A1 (ja) | 2003-04-28 | 2004-11-11 | Tokyo Metropolitan Government | 高速加工工具 |
US7785700B2 (en) * | 2004-04-13 | 2010-08-31 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp. | Surface-coated cutting tool |
JP2006082207A (ja) * | 2004-09-17 | 2006-03-30 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | 表面被覆切削工具 |
US20130216777A1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-08-22 | Wenping Jiang | Nanostructured Multi-Layer Coating on Carbides |
JP6024981B2 (ja) * | 2012-03-09 | 2016-11-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
JP5935562B2 (ja) * | 2012-07-13 | 2016-06-15 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性、耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 |
WO2015105177A1 (ja) | 2014-01-10 | 2015-07-16 | 三菱マテリアル株式会社 | 化学蒸着装置、および化学蒸着方法 |
JP6635340B2 (ja) * | 2016-08-24 | 2020-01-22 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 表面被覆切削工具およびその製造方法 |
JP6905807B2 (ja) * | 2016-08-29 | 2021-07-21 | 三菱マテリアル株式会社 | 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐剥離性を発揮する表面被覆切削工具 |
-
2020
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101952070A (zh) * | 2008-01-29 | 2011-01-19 | 京瓷株式会社 | 切削工具 |
CN102099138A (zh) * | 2008-07-14 | 2011-06-15 | 株式会社图格莱 | 覆盖构件 |
TW201200608A (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Hard coating and method for manufacturing the coating and articles coated with the coating |
CN103052456A (zh) * | 2010-08-04 | 2013-04-17 | 株式会社图格莱 | 被覆工具 |
JP2012192480A (ja) * | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Mitsubishi Materials Corp | 硬質被覆層が優れた耐異常損傷性を発揮する表面被覆切削工具 |
WO2015099047A1 (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | 京セラ株式会社 | 切削工具 |
EP3088108A1 (en) * | 2013-12-26 | 2016-11-02 | Kyocera Corporation | Cutting tool |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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EP3978168A4 (en) | 2022-10-26 |
KR20210146401A (ko) | 2021-12-03 |
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CN113795345A (zh) | 2021-12-14 |
KR102646602B1 (ko) | 2024-03-12 |
JPWO2020241533A1 (zh) | 2020-12-03 |
EP3978168A1 (en) | 2022-04-06 |
US20220226906A1 (en) | 2022-07-21 |
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