CN117545573A - 涂层刀具和切削刀具 - Google Patents

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CN117545573A CN202280043981.0A CN202280043981A CN117545573A CN 117545573 A CN117545573 A CN 117545573A CN 202280043981 A CN202280043981 A CN 202280043981A CN 117545573 A CN117545573 A CN 117545573A
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Abstract

在本发明的涂层刀具中，涂层含有立方晶的结晶，其包含从周期表4a、5a、6a族元素、Al和Si之中选择的至少一种元素；和从C和N之中选择的至少一种元素。涂层在立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的X射线强度分布中0°以上且90°以下的测量范围内，具有X射线强度的最大值(I2max)。涂层中，第3区域中的X射线强度的最小值(I23min)与I2max之差(I2max－I23min)，小于第4区域中的X射线强度的最小值(I24min)与I2max之差(I2max－I24min)，I23min为I2max的95％以上。

Description

涂层刀具和切削刀具
技术领域
本发明涉及涂层刀具和切削刀具。
背景技术
作为用于车削加工和滚削加工等切削加工的刀具，已知有用涂层涂覆硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等基体的表面，从而使耐磨损性等提高的涂层刀具。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2019/146710号
专利文献2：国际公开第2011/016488号
专利文献3：国际公开第2010/007958号
发明内容
本发明的一个方式的涂层刀具，具有基体、和位于基体之上的至少1层涂层。涂层含有立方晶的结晶，该立方晶的结晶包含从周期表4a、5a、6a族元素、Al和Si之中选择的至少一种元素；和从C和N之中选择的至少一种元素。另外，涂层在立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中的α轴的角度为0°以上且90°以下的测量范围内，具有X射线强度的最大值(I2max)。另外，涂层中，相对表示I2max的α轴的角度(θ2max)为高角度侧的区域即第3区域中的X射线强度的最小值(I23min)与I2max之差(I2max－I23min)，小于相对θ2max为低角度侧的区域即第4区域中的X射线强度的最小值(I24min)与I2max之差(I2max－I24min)，I23min为I2max的95％以上。
附图说明
图1是表示实施方式的涂层刀具的一例的立体图。
图2是表示实施方式的涂层刀具的一例的侧剖视图。
图3是表示实施方式的涂层的一例的剖视图。
图4是图3所示的H部的示意放大图。
图5是表示实施方式的涂层所包含的立方晶的结晶的关于(111)面的正极图的X射线强度分布的图。
图6是表示实施方式的涂层所包含的立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的X射线强度分布的图。
图7是表示实施方式的切削刀具的一例的主视图。
图8是针对试料No.1～No.8，汇总涂层所包含的立方晶的结晶的关于(111)面的正极图的X射线强度分布中的各种数值的表。
图9是针对试料No.1～No.6，汇总涂层所包含的立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的X射线强度分布中的各种数值的表。
图10是针对试料No.1～No.8，汇总实施的切削试验的结果的表。
具体实施方式
以下，参照附图，对用于实施本发明的涂层刀具和切削刀具的方式(以下，表述为“实施方式”)详细说明。还有，本发明的涂层刀具和切削刀具不受此实施方式限定。另外，各实施方式可以在不违背处理内容的范围内适宜组合。另外，在以下的各实施方式中，对相同部位附加相同符号，并省略重复说明。
另外，在以下所示的实施方式中，可能使用“一定”、“正交”、“垂直”或“平行”这样的表达形式，但这些表达不需要是严格意义上的“一定”、“正交”、“垂直”或“平行”。即，上述的各表达，例如允许制造精度、设置精度等的偏差。
在上述现有技术中，使耐冲击性提高这方面有进一步改善的余地。
＜涂层刀具＞
图1是表示实施方式的涂层刀具的一例的立体图。另外，图2是表示实施方式的涂层刀具1的一例的侧剖视图。如图1所示，实施方式的涂层刀具1，具有刀片主体2。
(刀片主体2)
刀片主体2，例如，具有上表面和下表面(与图1所示的Z轴相交的面)的形状为平行四边形的六面体形状。
刀片主体2的一个角部，作为刃口部发挥功能。刃口部具有第1面(例如上表面)、和与第1面连接的第2面(例如侧面)。在实施方式中，第1面作为刮掉由切削产生的切屑的“前刀面”发挥功能，第2面作为“后刀面”发挥功能。刃口位于第1面与第2面相交的棱线的至少一部分上，涂层刀具1通过使该刃口与被切削材接触而对被切削材进行切削。
在刀片主体2的中央部，设置上下贯通刀片主体2的贯通孔5。在贯通孔5中，插入用于在后述的刀柄70上安装涂层刀具1的螺栓75(参照图7)。
如图2所示，刀片主体2具有基体10和涂层20。
(基体10)
基体10例如由硬质合金形成。硬质合金含有W(钨)，具体来说，含有WC(碳化钨)。另外，硬质合金也可以含有Ni(镍)和Co(钴)。例如，基体10由以包含WC的粒子作为硬质相成分，并以Co作为粘结相的主要成分的WC基硬质合金形成。
另外，基体10也可以由金属陶瓷形成。金属陶瓷，例如含有Ti(钛)，具体来说，含有TiC(碳化钛)或TiN(氮化钛)。另外，金属陶瓷也可以含有Ni和Co。
另外，基体10也可以由含有立方氮化硼(cBN)粒子的立方氮化硼质烧结体形成。基体10不限于立方氮化硼(cBN)粒子，也可以含有六方氮化硼(hBN)、菱方氮化硼(rBN)、纤锌矿氮化硼(wBN)等的粒子。
(涂层20)
涂层20，例如，以提高基体10的耐磨损性、耐热性等为目的而被覆于基体10。在图2的例子中，涂层20整体地被覆基体10。涂层20至少位于基体10之上即可。涂层20位于基体10的第1面(在此为上表面)时，第1面的耐磨损性、耐热性高。涂层20位于基体10的第2面(在此为侧面)时，第2面的耐磨损性、耐热性高。
在此，参照图3，对于涂层20的具体结构进行说明。图3是表示实施方式的涂层20的一例的剖视图。
如图3所示，涂层20是与后述的中间层22比较耐磨损性更优异的层。涂层20具有1层以上的金属氮化物层。另外，涂层20也可以具有多个金属氮化物层层叠而成的第1涂层23、和位于第1涂层23之上的第2涂层24。
涂层20含有立方晶的结晶，所述立方晶的结晶包含从周期表4a、5a、6a族元素、Al和Si之中选择的至少一种元素；和从C和N之中选择的至少一种元素。还有，4a族元素是Ti、Zr、Hf和Rf，5a族元素是V、Nb、Ta和Db，6a族元素是Cr、Mo、W和Sg。关于涂层20的结构如后述。
(中间层22)
在基体10与涂层20之间，也可以设置中间层22。具体来说，中间层22，在一个面(在此为下表面)与基体10的上表面相接，并且，在另一个面(在此为上表面)与涂层20(第1涂层23)的下表面相接。
中间层22，与基体10的结合性比与涂层20的高。作为具有这种特性的金属元素，例如，可列举Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Y、Ti。中间层22含有上述金属元素之中的至少一种以上的金属元素。例如，中间层22可以含有Ti。还有，Si是半金属元素，但在本说明书中，半金属元素也包括在金属元素中。
中间层22含有Ti时，中间层22中的Ti含量可以为1.5原子％以上。例如，中间层22中的Ti含量可以为2.0原子％以上。
中间层22也可以含有上述金属元素(Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Y、Ti)以外的成分。但是，从与基体10的结合性的观点出发，中间层22含有上述金属元素以总量计至少为95原子％以上。更优选为，中间层22可以含有上述金属元素以总量计为98原子％以上。还有，中间层22中的金属成分的比例，例如，可以通过使用附属于STEM(扫描透射电子显微镜)的EDS(能量色散型X射线光谱仪)的分析来特定。
这样，在实施方式的涂层刀具1中，通过在基体10与涂层20之间，设置与基体10的濡湿性比与涂层20的高的中间层22，能够使基体10与涂层20的结合性提高。还有，因为中间层22与涂层20的结合性也高，所以，涂层20从中间层22剥离的这种情况也难以发生。
中间层22可以使用电弧离子镀法(AIP法)成膜。AIP法是在真空气氛下利用电弧放电而使靶金属蒸发，通过与N2气结合而成膜金属氮化物的方法。这时，施加于被涂覆物即基体10上的偏置电压可以为400V以上。还有，涂层20也可以通过AIP法成膜。
还有，中间层22的厚度，例如可以为0.1nm以上且低于20.0nm。
(第1涂层23和第2涂层24)
接着，参照图4，对于第1涂层23和第2涂层24的结构进行说明。图4是图3所示的H部的示意放大图。
如图4所示，涂层20具有位于中间层22之上的第1涂层23、和位于第1涂层23之上的第2涂层24。
第1涂层23具有多个第1层23a和多个第2层23b。第1涂层23具有第1层23a与第2层23b在厚度方向上交替地层叠的条纹状结构。
第1层23a和第2层23b的厚度可以分别为50nm以下。很薄地形成的第1层23a和第2层23b，因为残余应力小，剥离和裂纹等难以发生，所以涂层20的耐久性提高。
第1层23a是与中间层22相接的层，第2层23b形成于第1层23a上。
第1涂层23，具体来说，第1层23a和第2层23b，可以包含从Al、Cr、Si，第5族元素、第6族元素和除去Ti的第4族元素所构成的群中选择的至少一种元素；和从C和N所构成的群中选择的至少一种元素。具体来说，第1层23a和第2层23b，可以具有从Al、第5族元素、第6族元素和除去Ti的第4族元素所构成的群中选择的至少一种元素；从C和N所构成的群的选择的至少一种元素；Si和Cr。
更具体地说，第1层23a和第2层23b，可以具有Al、Cr、Si和N。即，第1层23a和第2层23b，可以是含有Al、Cr和Si的氮化物AlCrSiN的AlCrSiN层。还有，“AlCrSiN”这一表述，意思是Al、Cr、Si和N以任意的比例存在，并不意味着Al、Cr、Si和N一定要按1比1比1比1存在。
这样，通过使含有中间层22所含金属(例如，Si)的第1层23a位于中间层22之上，中间层22与涂层20的结合性高。由此，涂层20难以从中间层22剥离，因此涂层20的耐久性高。
第1层23a和第2层23b，也可以分别含有Al、Cr、Si和N。在此，将第1层23a中的Al含量作为第一Al含量，第1层23a中的Cr含量作为第一Cr含量，第1层23a中的Si含量作为第一Si含量。另外，将第2层23b中的Al含量作为第二Al含量，第2层23b中的Cr含量作为第二Cr含量，第2层23b中的Si含量作为第二Si含量。
这种情况下，第一Al含量可以多于第二Al含量，第一Cr含量可以少于第二Cr含量，第一Si含量可以多于第二Si含量。第1涂层23所含的金属元素中占据的Al和Cr和Si的合计，可以为98原子％以上。
第2涂层24可以具有Ti、Si和N。即，第2涂层24可以是含有Ti和Si的氮化物层(TiSiN层)。还有，“TiSiN层”这一表述，意思是Ti、Si和N以任意的比例存在，并不意味着Ti、Si和N一定按1比1比1存在。
由此，例如，第2涂层24的摩擦系数低时，能够使涂层刀具1的抗粘结性提高。另外，例如，第2涂层24的硬度高时，能够使涂层刀具1的耐磨损性提高。另外，例如，第2涂层24的氧化开始温度高时，能够使涂层刀具1的抗氧化性提高。
第2涂层24，具有至少2个层在厚度方向上设置的条纹状结构。第2涂层24条纹状结构具有的各层，例如，可以含有Ti、Si和N。这种情况下，第2涂层24中，Ti的含量(以下，表述为“Ti含量”)、Si的含量(以下，表述为“Si含量”)和N的含量(以下，表述为“N含量”)，可以沿着第2涂层24的厚度方向分别反复增减。第2涂层24所含的金属元素之中，Ti和Si的合计可以为98原子％以上。另外，第2涂层24，也可以具有厚度方向上交替地设置的第3层和第4层。
＜关于(111)面的正极图的X射线强度分布＞
图5是表示实施方式的涂层20所含的立方晶的结晶的关于(111)面的正极图的X射线强度分布的图。图5所示的正极图的横轴表示α轴(倾斜轴)的角度，纵轴表示倾斜方向的X射线强度。
立方晶的结晶中(111)面的取向性，能够根据关于(111)面的正极图的X射线强度分布进行评价。例如，在关于(111)面的正极图的X射线强度分布中，在45°的位置出现峰值时，(111)面相对于基体10的表面倾斜45°的立方晶的结晶数量多。
如图5所示，实施方式的涂层20，在立方晶的结晶的关于(111)面的正极图的α轴的X射线强度分布中的α轴的角度为0°以上且90°以下的测量范围内，具有X射线强度的最大值I1max。
在此，设强度为I1max的85％以上的α轴的角度区域为θ1F。在实施方式的涂层20中，θ1F在α轴的角度为30°以上且90°以下的区域可以为90％以上。据此构成，结晶取向在一定程度上整齐，突发崩损减少。因此，具有这种结构的涂层20的涂层刀具1，耐冲击性高。
另外，在图5所示的关于(111)面的正极图中，相对表示I1max的α轴的角度θ1max为高角度侧的角度区域为第1区域，相对θ1max为低角度侧的角度区域为第2区域。另外，设第1区域内的X射线强度的最小值为I11min，设第2区域内的X射线强度的最小值为I12min。
这种情况下，涂层20中，I1max与I11min之差(I1max－I11min)可以小于I1max与I12min之差(I1max－I12min)，I11min可以为I1max的85％以上。
使涂层20的取向性为这样的构成时，涂层20中会存在结晶取向性高的区域。由此，具有这种涂层20的涂层刀具1，能够耐受来自各个方向的冲击。因此，实施方式的涂层刀具1，耐冲击性高。
另外，在图5所示的关于(111)面的正极图中，涂层20中，I12min可以为I1max的5％以上且20％以下。
使涂层20的取向性为这样的构成时，能够减少涂层20抗冲击弱的方向上的取向。由此，能够使大多的取向朝向抗冲击强的方向一致。因此，具有这一构成的涂层20的涂层刀具1，耐冲击性高。
另外，在图5所示的关于(111)面的正极图中，涂层20中，θ1max可以为35°以上且55°以下。
θ1max在此范围存在时，涂层20对于来自水平方向和垂直方向两方冲击的耐受变强。因此，具有这一构成的涂层20的涂层刀具1，耐冲击性高。
另外，在图5所示的关于(111)面的正极图中，涂层20可以在第1区域具有至少1个拐点。
使涂层20的取向性为这样的构成时，能够扩大取向性提升的区域。因此，具有这一构成的涂层20的涂层刀具1，耐冲击性高。
＜关于(200)面的正极图的X射线强度分布＞
图6是表示实施方式的涂层20所包含的立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的X射线强度分布的图。图6所示的正极图的横轴表示α轴(倾斜轴)的角度，纵轴表示倾斜方向的X射线强度。
如图6所示，实施方式的涂层20，在立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中的α轴的角度为0°以上且90°以下的测量范围内，具有X射线强度的最大值I2max。在此，设表示I2max的α轴的角度为θ2max，相对θ2max为高角度侧的角度区域为第3区域，相对θ2max为低角度侧的角度区域为第4区域。另外，设第3区域内的X射线强度的最小值为I23min，第4区域内的X射线强度的最小值为I24min。
在图6所示的关于(200)面的正极图中，涂层20中，I2max与I23min之差(I2max－I23min)可以小于I2max与I24min之差(I2max－I24min)，I23min可以为I2max的95％以上。
涂层20为这样的构成时，涂层20由于具有强度与I2max相近的区域，从而对于来自各个方向的冲击，能够防止崩刃和崩损。因此，具有这一构成的涂层20的涂层刀具1，耐冲击性高。
另外，在图6所示的关于(200)面的正极图中，涂层20中，I24min可以是I2max的2％以上且35％以下。
使涂层20的取向性为这样的构成时，能够减少涂层20抗冲击弱的方向上的取向。由此，能够使大多取向朝向冲击强的方向上一致。因此，具有这一构成的涂层20的涂层刀具1，耐冲击性高。
另外，在图6所示的关于(200)面的正极图中，实施方式的涂层20，θ2max也可以为70°以上且85°以下。
θ2max在此范围存在时，涂层20对来自水平方向和垂直方向两方的冲击的耐受变强。因此，具有这一构成的涂层20的涂层刀具1，耐冲击性高。
涂层20，例如，可以通过物理气相沉积(PVD)法等，使之位于基体10之上。例如，在以贯通孔5的内周面保持基体10的状态下，利用上述的气相沉积法形成涂层20时，能够以覆盖除去贯通孔5的内周面以外的整个基体10的表面的方式设置涂层20。
＜切削刀具＞
接着，参照图7，对于具备上述涂层刀具1的切削刀具的结构进行说明。图7是表示实施方式的切削刀具的一例的主视图。
如图7所示，实施方式的切削刀具100具有涂层刀具1、和用于固定涂层刀具1的刀柄70。
刀柄70，是从第1端(图7中的上端)朝向第2端(图7中的下端)延伸的棒状构件。刀柄70，例如是钢、铸铁制。这些构件之中，特别优选使用韧性高的钢。
刀柄70在第1端侧的端部具有卡槽73。卡槽73是安装涂层刀具1的部分，具有与被切削材的旋转方向交叉的支承面、和相对于支承面倾斜的限制侧面。在支承面上，设有使后述螺栓75拧紧的螺纹孔。
涂层刀具1位于刀柄70的卡槽73，由螺栓75安装在刀柄70上。即，在涂层刀具1的贯通孔5中插入螺栓75，将该螺栓75的前端插入形成于卡槽73的支承面的螺纹孔中，使螺纹部之间拧紧。由此，涂层刀具1以刃口部分从刀柄70向外方突出的方式被安装在刀柄70上。
在实施方式中，例示的是用于所谓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。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涂层刀具1。作为用于滚削加工的切削刀具，例如，可列举平铣刀、正面铣刀、侧铣刀、开槽铣刀等的铣刀，单刃立铣刀、多刃立铣刀、锥刃立铣刀、球头立铣刀等的立铣刀等。
(制造方法)
接下来，对于本实施方式的涂层刀具1的制造方法的一例进行说明。还有，本方式的涂层刀具的制造方法，不限于下述的制造方法。
涂层例如可以通过物理气相沉积法形成。作为物理气相沉积法，例如，可列举离子镀法和溅射法等。作为一例，在以离子镀法制作涂层时，能够由下述方法制作涂层。
首先，展示中间层的制造方法的一例。在8×10-3～1×10-4Pa的减压环境下加热基体，使表面温度达到500～600℃。其次，作为气氛气体导入氩气，将压力保持在3.0Pa。接着，使偏置电压为－400V，进行11分钟氩轰击处理。接着，使压力减至0.1Pa，对Ti金属蒸发源施加130～160A的电弧电流，处理0.3分钟，对于基体的表面形成作为中间层的含Ti中间层。为了制作希望厚度的中间层，可以重复氩轰击处理和含Ti中间层形成处理。但是，在第2次以后的氩轰击处理中，使偏置电压为－200V。
接下来，展示以离子镀法制作第1涂层的方法的一例。首先，作为一例，准备Cr、Si和Al的各金属靶，或复合化的合金靶，或烧结体靶。
其次，通过电弧放电或辉光放电等，使作为金属源的上述的靶蒸发而离子化。使离子化的金属与氮源的氮(N2)气等反应，并且气相沉积在基体的表面。通过以上步骤可以形成AlCrSiN层。
在上述步骤中，可以使基体的温度为500～600℃，氮气压力为1.0～6.0Pa，对基体施加－50～－200V的直流偏置电压，使电弧放电电流为100～200A。
第1涂层的组成，能够通过独立地对于各个靶控制施加于铝金属靶、铬金属靶、铝－硅复合化合金靶、和铬－硅复合化合金靶的电弧放电·辉光放电时的电压·电流值来进行调整。另外，涂层的组成，也能够通过被覆时间和气氛气压的控制进行调整。在实施方式的一例中，通过使电弧放电·辉光放电时的电压·电流值变化，能够使靶金属的离子化量变化。另外，通过周期性地改变每个靶电弧放电·辉光放电时的电流值，能够使靶金属的离子化量周期性地变化。靶的电弧放电·辉光放电时的电流值，通过以0.01～0.5min的间隔周期性地改变，能够使靶金属的离子化量周期性地变化。由此能够在涂层的厚度方向上，达成各金属元素的含有比例按各自周期变化的结构。
进行上述步骤时，以Al、Si的量减少，另外，以Cr的量增多的方式，使Al、Si、Cr的组成变化，其后，以Al、Si的量增多，另外，以Cr的量减少的方式，使Al、Si、Cr的组成变化，由此可以制作具有第1层和第2层的第1涂层。
接着，对于作为TiSiN层的第2涂层的制造方法的一例进行说明。
与第1涂层同样，第2涂层也可以通过物理气相沉积法形成。作为一例，首先，准备Ti金属靶和Ti－Si复合化合金靶。然后，通过独立地对各个靶控制对准备好的各靶所施加的电弧放电·辉光放电时的电压·电流值，能够制作具有条纹状结构的第2涂层。
在上述的步骤中，可以使基体的温度为500～600℃，氮气压力为1.0～6.0Pa，对基体施加－50～－200V的直流偏置电压，使电弧放电电流为100～200A，电弧电流的变化周期为0.01～0.5min。
实施例
以下，具体说明本发明的实施例。还有，本发明不受以下所示的实施例限定。
将基体包含WC、中间层由含Ti层构成、第1涂层由AlCrSiN层构成、第2涂层由TiSiN层构成的涂层刀具作为试料No.1。试料No.1相当于本发明的实施例。
在1×10-3Pa的减压环境下加热基体，使表面温度达到550℃。接着，作为气氛气体导入氩气，并将压力保持在3.0Pa。接着，使偏置电压为－400V，进行11分钟氩轰击处理。接着，将压力减压至0.1Pa，对Ti金属蒸发源施加150A的电弧电流，处理0.3分钟，对于基体的表面形成含Ti层。重复氩轰击处理和含Ti层形成处理，合计进行3次，从而形成层厚8nm的中间层。但是，在第2次和第3次氩轰击处理中，使偏置电压为－200V。
＜氩轰击处理的处理条件＞
(1)偏置电压：－400V
(2)压力：3Pa
(3)处理时间：11分钟
＜Ti含有层的成膜条件＞
(1)电弧电流：150A
(2)偏置电压：－400V
(3)压力：0.1Pa
(4)处理时间：0.3分钟
＜第2次以后的氩轰击处理条件＞
(1)偏置电压：－200V
(2)压力：3Pa
(3)处理时间：1分钟
中间层也可以含有扩散的其他金属元素。例如，中间层含有Ti时，可以含有Ti以外的金属元素50～98原子％。
接着，形成第1涂层。向收容有基体的腔室内部导入气氛气体和作为N源的N2气，将腔室的内部的压力保持在3Pa。接着，对于Al金属、Cr金属和Al50Si50合金蒸发源分别施加－130V的偏置电压，以及使电弧电流分别为135～150A、120～150A、110～120A，在15min间，以0.04min的周期反复施加各电弧电流，形成平均厚度1.8μm的第1涂层Al50Cr39Si11N层。
接着，形成第2涂层。对于Ti金属和Ti50Si50合金蒸发源分别施加－100V的偏置电压，以及使电弧电流分别为100～200A、100～200A，在10min间，以0.04min周期反复施加各电弧电流，形成平均厚度1.2μm的第2涂层Ti86Si14N层。
试料No.1对应的X射线强度分布的测量条件如下。还有，试料面法线处于由入射线与衍射线决定的平面上时，使α角为90°。α角为90°时，在正极图上为中心点。
(1)平板准直仪
(2)扫描方法：同心圆
(3)β扫描范围：0°以上且360°以下/2.5°间距
(4)θ固定角度：Ti86Si14N结晶(111)面的衍射角度在36.0°至38.0°之间，为衍射强度达到最高的角度。Ti86Si14N结晶的(200)面的衍射角度在42.0°至44.0°之间，为衍射强度达到最高的角度。
(5)α扫描范围：0°以上且90°以下/2.5°步进
(6)靶：CuKα，电压：45kV，电流：40mA
使用形成有涂层的2KMBL0200－0800－S4形状的被覆球头立铣刀进行切削试验。在切削试验中，每隔1m的切削长度观察一次刀头的后刀面，以显微镜观察有无崩损，求得根据崩损发生时刻的切削长度计算的冲击次数。下述中示出试验条件。另外，作为比较例，对常规制品(试料No.2～No.8)也进行同样的试验。
＜切削试验条件＞
(1)被切削材：SKD11H
(2)转速：16900min－1
(3)工作台进刀：1320mm/min
(4)切削深度(ap×ae)：0.08mm×0.2mm
(5)切削状态：湿式
(6)冷却剂：油雾
＜关于(111)面的正极图的X射线强度分布＞
图8是针对试料No.1～No.8，汇总涂层包含的立方晶的结晶的关于(111)面的正极图的X射线强度分布中各种数值的表。
如图8所示，在试料No.1中，X射线强度为X射线强度的最大值I1max的85％以上的角度区域(θ1F)为56.8°。另外，在30°以上且90°以下的角度区域，θ1F占据的比例，即，θ1F/(90°－30°)为94.6％。
相对于此，试料No.2～No.8的θ1F/(90°－30°)，分别为50.0％、42.5％、55.8％、61.7％、48.3％、31.7％和25.0％。即，试料No.2～No.8在30°以上且90°以下的角度区域，θ1F占据的比例均低于90％。
另外，在试料No.1中，X射线强度的最大值I1max与第1区域中的X射线强度的最小值I11min之差(I1max－I11min)为375，X射线强度的最大值I1max与第2区域中的X射线强度的最小值I12min之差为2663。另外，在试料No.1中，I11min对于I1max的比率，即，I11min/I1max为86.8％。
这样，在试料No.1中，I1max与I11min之差(I1max－I11min)小于I1max与I12min之差，I11min为I1max的85％以上。相对于此，试料No.2～No.8中，I11min均低于I1max的85％。
另外，在试料No.1中，I12min对于I1max的比率，即，I12min/I1max为6.0％。这样，在试料No.1中，I12min为I1max的5％以上且20％以下。相对于此，在试料No.2～No.4、No.7、No.8中，I12min低于I1max的5％，在试料No.5、No.6中，I12min高于I1max的20％。
另外，在试料No.1中，θ1max为45°。这样，在试料No.1中，θ1max为35°以上且55°以下。相对于此，试料No.2～No.8的θ1max分别为60°、32.5°、32.5°、60°、40°、80°、60°。
另外，试料No.1在60°的位置具有拐点。即，试料No.1在第1区域具有1个拐点。相对于此，试料No.2在第1区域的85°的位置具有拐点，试料No.3在第1区域的47.5°和80°的位置分别具有拐点，试料No.4在第1区域的47.5°、60°、82.5°的位置分别具有拐点。另外，试料No.5不具有拐点，试料No.6在第1区域的85°的位置具有拐点，试料No.7没有拐点，试料No.8在第1区域的75°的位置具有拐点。
＜关于(200)面的正极图的X射线强度分布＞
图9是针对试料No.1～No.6，汇总涂层包含的立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的X射线强度分布中各种数值的表。
如图9所示，在试料No.1中，X射线强度的最大值I2max与第3区域中X射线强度的最小值I23min之差(I2max－I23min)为61，I2max与第4区域中X射线强度的最小值I24min之差(I2max－I24min)为4912。另外，在试料No.1中，I23min对于I2max的比率，即，I23min/I2max为98.8％。这样，在试料No.1中，I2max与I23min之差(I2max－I23min)小于I2max与I24min之差(I2max－I24min)，I23min为I2max的95％以上。
相对于此，在试料No.2～No.6中，I23min对于I2max的比率，即，I23min/I2max分别为58.4％、49.9％、37.8％、90.5％、56.9％，均低于95％。
另外，在试料No.1中，I24min对于I2max的比率为2.4％。这样，在试料No.1中，I24min为I2max的2％以上且35％以下。相对于此，在试料No.2～No.4中，I24min低于I2max的2％，在试料No.5、No.6中，I24min高于I2max的35％。
另外，在试料No.1中，θ2max为82.5°。这样，在试料No.1中，θ2max为70°以上且85°以下。相对于此，试料No.2～No.6的θ2max，分别为67.5°、65°、20°、70°、70°、75°。
＜切削试验结果＞
图10中针对试料No.1～No.8汇总了所实施的切削试验结果的表。如图10所示，本发明中相当于实施例的试料No.1，即使冲击次数为128000次也没有发生崩损。相对于此，作为比较例的试料No.2～No.8，冲击次数为30000～50000次时发生崩损。
这样，相当于本发明实施例的试料No.1，与作为比较例的试料No.2～No.8比较，截至崩损发生的冲击次数多。据此结果可知，本发明的涂层刀具，耐冲击性高。
如上述，实施方式的涂层刀具(作为一例是涂层刀具1)，具备基体(作为一例为基体10)、和位于基体之上的至少1层涂层(作为一例是涂层20)。涂层含有立方晶的结晶，所述立方晶的结晶包含从周期表4a、5a、6a族元素、Al和Si之中选择的至少一种元素；和从C和N之中选择的至少一种元素。另外，涂层在立方晶的结晶关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中的α轴的角度为0°以上且90°以下的测量范围内，具有X射线强度的最大值(I2max)。另外，相对表示I2max的α轴的角度(θ2max)为高角度侧的区域即第3区域中的X射线强度的最小值(I23min)与I2max之差(I2max－I23min)，小于相对θ2max为低角度侧的区域即第4区域中的X射线强度的最小值(I24min)与I2max之差(I2max－I24min)，I23min为I2max的95％以上。
因此，根据实施方式的涂层刀具，能够使耐冲击性提高。
还有，图1所示的涂层刀具1的形状只是一例，并非限定本发明的涂层刀具的形状。本发明的涂层刀具，例如，可以具有旋转轴，并具有从第1端朝向第2端延伸的棒状的主体、位于主体的第1端的刃口、从刃口朝向主体的第2端一侧呈螺旋状延伸的凹槽。
进一步的效果和变形例，能够很容易地由本领域技术人员推导出来。因此，本发明更广泛的方式，不受如上表达且记述的特定细节和代表性的实施方式限定。因此，可以不脱离附加的发明要求范围及其均等物所定义的总体性的发明概念的精神或范围而进行各种变更。
符号説明
1 涂层刀具
2 刀片主体
5 贯通孔
10 基体
20 涂层
22 中间层
23第1涂层
24第2涂层
70 刀柄
73 卡槽
75 螺栓
100 切削刀具

Claims (9)

1.一种涂层刀具，其具有基体、和位于该基体之上的至少1层的涂层，
该涂层含有立方晶的结晶，所述立方晶的结晶包含从周期表4a、5a、6a族元素、Al和Si之中选择的至少一种元素；和从C和N之中选择的至少一种元素，
所述涂层，在所述立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中的α轴的角度为0°以上且90°以下的测量范围内，具有X射线强度的最大值(I2max)，
相对表示所述I2max的α轴的角度(θ2max)为高角度侧的区域即第3区域中的X射线强度的最小值(I23min)与所述I2max之差(I2max－I23min)，小于相对所述θ2max为低角度侧的区域即第4区域中的X射线强度的最小值(I24min)与所述I2max之差(I2max－I24min)，所述I23min为所述I2max的95％以上。
2.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，在所述关于(200)面的正极图中，所述涂层中，所述I24min为所述I2max的2％以上且35％以下。
3.根据权利要求1或2所述的涂层刀具，其中，在关于所述(200)面的正极图中，所述涂层中，所述θ2max为70°以上且85°以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的涂层刀具，其中，所述涂层，在所述立方晶的结晶的关于(111)面的正极图的α轴的X射线强度分布中的α轴的角度为0°以上且90°以下的测量范围内，具有X射线强度的最大值(I1max)，并且，X射线强度为所述I1max的85％以上的角度区域(θ1F)，在30°以上且90°以下的区域占据90％以上。
5.根据权利要求4所述的涂层刀具，其中，在所述关于(111)面的正极图中，所述涂层中，相对作为所述I1max的α轴的角度(θ1max)为高角度侧的区域即第1区域中的X射线强度的最小值(I11min)与所述I1max之差(I1max－I11min)，小于相对所述θ1max为低角度侧的区域即第2区域中的X射线强度的最小值(I12min)与所述I1max之差(I1max－I12min)，所述I11min是所述I1max的85％以上。
6.根据权利要求5所述的涂层刀具，其中，在所述关于(111)面的正极图中，所述涂层，在所述第1区域具有至少1个拐点。
7.根据权利要求4～6中任一项所述的涂层刀具，其中，在所述关于(111)面的正极图中，所述涂层中，所述I12min为所述I1max的5％以上且20％以下。
8.根据权利要求4～7中任一项所述的涂层刀具，其中，在所述关于(111)面的正极图中，所述涂层中，θ1max为35°以上且55°以下。
9.一种切削刀具，其具有：
在端部具有卡槽的棒状的刀柄；
位于所述卡槽内的权利要求1～8中任一项所述的涂层刀具。
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