CN1293972C - 高速重切削用表面涂覆硬质合金制造的切削工具 - Google Patents

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Abstract

提供一种在重切削条件下切刃部位发挥优越耐崩刃性的表面涂覆硬质合金制造的切削工具，在碳化钨基硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均层厚蒸发形成由每层平均层厚0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且以氮化钛构成上述第1薄层，以结晶构造κ型的氧化铝层构成上述第2薄层，同时上述第1薄层在硬质涂覆层中所占的比例为70-95质量%。

Description

高速重切削用表面涂覆硬质合金制造的切削工具
技术领域
本发明涉及特别是在高切深与高进刀等的重切削条件下，不发生切刃部位崩刃(微小缺口)，并可发挥优越耐磨性的表面涂覆硬质合金制造的切削工具(以下称涂覆硬质合金工具)。
本发明还涉及在用于伴随发生高热的钢等的高速切削的场合，切刃部位可发挥优越耐热塑性变形性的表面涂覆硬质合金制造的切削工具。
本发明又涉及特别是在伴随高的机械热冲击的高速断续切削条件下进行钢与铸铁等的切削加工的场合，不发生切刃部位崩刃(微小缺口)，并可发挥优越耐磨性的表面涂覆硬质合金制造的切削工具。
背景技术
在一般情况下，以前在碳化钨(以下用WC表示)基硬质合金构成的基体(以下称硬质合金基体)的表面上，
(a)由化学蒸发形成的和/或物理蒸发形成(以下仅称蒸发形成)的Ti的碳化物(以下用TiC表示)层，氮化物(以下用TiN表示)层，碳氮化物(以下用TiCN表示)层，碳氧化物(以下用TiCO表示)层和碳氮氧化物(以下用TiCNO表示)层中的1层或2层以上的叠层构成的，且具有0.5-10μm的平均层厚的Ti化合物层构成的下层；
(b)具有0.3-10μm或0.5-10μm平均层厚，且结晶构造为α型和/或κ型，或γ型，或θ型等的蒸发形成的氧化铝(以下用Al2O3表示)层构成的上层；蒸发形成由以上(a)的下层和(b)的上层构成的硬质涂覆层而构成的涂覆硬质合金工具是已知的，而且已知该涂覆硬质合金工具可用于例如各种钢与铸铁等的连续切削与断续切削。
另外，在一般情况下，构成上述涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的Ti化合物层与Al2O3层具有粒状结晶组织，再例如如特开平6-8010号公报与特开平7-328808号公报中所记载的，构成上述Ti化合物层的TiCN层，以改善层自身韧性为目的，在通常的化学蒸发装置中作为反应气体使用含有有机碳氮化物的混合气体，利用在700-950的中温温度区域的化学蒸发形成并保持纵深生长结晶组织也是已知的。
另一方面，对于近年来的切削加工的省力化和节能(エネ)化，而且低成本化的要求更强，与此相伴，与切削机械的高性能化相结合，切削加工有在高切深与高进刀等的重切削条件下进行的倾向，因此在上述以前涂覆硬质合金工具的场合，在钢和铸铁等的通常条件下的切削加工中使用它们的场合是没有问题的，如在重切削条件下的切削加工中使用它们，特别时构成硬质涂覆层的上述上层的Al2O3层具有优越的高温强度和耐热性，由于韧性差，切刃部位易于发生崩刃，其结果致使使用寿命时间比较短。
另外，如在高速切削条件下使用它们，由于切削时产生高热，特别是构成硬质涂覆层的上述下层的高温强度和耐热性不足的原因切刃部位易于发生热塑性变形，由于该热塑性变形磨损处于偏磨损状态，其结果促使切刃部位的磨损显著进行，致使使用寿命时间比较短。
另外，如在伴随着高的机械热冲击的高速断续切削中使用它们，特别是构成硬质涂覆层的上述上层的Al2O3层具有优越的高温强度和耐热性，由于韧性差，切刃部位易于发生崩刃，其结果致使使用寿命时间比较短。
另外，如在伴随着高的机械热冲击的高速断续切削中使用它们，特别是构成硬质涂覆层的上层的Al2O3层，由于切削时与下层的Ti化合物层比较与被切削材料优先相接，Al2O3层本身直接遭受大的机械热冲击，切刃部位发生崩刃，由此原因致使使用寿命时间比较短。
还有，如在高速切削条件下使用它们，特别是与构成硬质涂覆层的上述上层和下层热传导性相对的好，顺便说一下，构成上层的Al2O3的热传导率为6W/mK，同样构成下层的，例如TiN的热传导率为14W/mK，切削时被切削材料与硬质涂覆层之间产生的高热使硬质合金基体受影响，切刃部位的热塑性变形不可避免，由于该热塑性变形磨损处于偏磨损状态，其结果促使切刃部位的磨损显著进行，致使使用寿命时间比较短。
发明内容
本发明人等从上述观点出发，进行开发研究在重切削条件下的切削加工中发挥优越耐崩刃性的涂覆硬质合金工具的结果，得到以下的研究结果，涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的构成层特定为TiN和κ型Al2O3层的方面，这2层交互多重叠层，同时使其各层厚为平均层厚0.01-0.1μm的极薄的薄层，在上述TiN层在硬质涂覆层中所占的比例为70-95质量％的状态，构成总平均层厚0.8-10μm的硬质涂覆层，该硬质涂覆层由于按上述两薄层薄膜化交互多重叠层构造，由于具有各个薄层的持有特性，即具有高韧性的TiN层(以下称第1薄层)，由于具有优越耐崩刃性、高温硬度(高温强度)和耐热性的κ型Al2O3层(以下称第2薄层)，使具备优越的耐磨性、韧性，其结果涂覆硬质合金工具，特别是在重切削条件下进行钢和铸铁等的切削加工，切刃部位不发生崩刃，可长期发挥优越的耐磨性。
本发明特征在于以上述研究结果为基础，在硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均厚度蒸发形成各平均厚度为0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层的交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且上述第1薄层以TiN层构成，上述第2薄层以κ型Al2O3层构成，同时上述第1薄层在硬质涂覆层中占的比例为70-95质量％，构成在重切削条件下切刃部位可发挥优越耐崩刃性的涂覆硬质合金工具。
还有，关于该发明的涂覆硬质合金工具，构成硬质涂覆层的交互多重叠层的第1薄层和第2薄层的各平均层厚分别为0.01-0.1μm，其理由是，对于任何薄层，如其平均厚度不足0.01μm，每个薄层所具有的特性，即第1薄层的优越的耐崩刃性和第2薄层的优越的耐磨性在硬质涂覆层上不完全具备，另一方面，如其平均层厚分别超过0.1μm，每个薄层所具有的问题，即第1薄层耐磨性低和第2薄层耐崩刃性低呈现在硬质涂覆层上。
另外，构成本发明的涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的第1薄层的TiN层在硬质涂覆层中所占的比例为70-95质量％，其理由是，如该比例不足70质量％，第2薄层κ型Al2O3层的比例过多，在重切削条件下的切削加工中切刃部位易发生崩刃；另一方面，如其比例超过95质量％，第2薄层κ型Al2O3层的比例过少，耐磨性急剧下降。
再者，硬质涂覆层的总平均层厚为0.8-10μm，其理由是，如该层厚不足0.8μm，不能确保所希望的优越的耐磨性；另一方面，如该层厚超过10μm，切刃部位易发生缺口与崩刃。
另外，本发明人等进行开发研究在伴随发生高热的高速切削中切刃部位不发生热塑性变形的涂覆硬质合金工具的结果，得到以下的研究结果，在涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的构成层特定为κ型Al2O3层与TiN层方面，这2层交互多重叠层，同时使其各层厚为平均层厚0.01-0.1μm的极薄的薄层，在上述κ型Al2O3层在硬质涂覆层中占的比例为60-90质量％的状态，如以总平均层厚为0.8-10μm构成硬质涂覆层，该硬质涂覆层由于按上述两薄层的薄膜化交互多重叠层构造，各薄层的持有特性，即具有优越的高温硬度(高温强度)与耐热性的κ型Al2O3层(以下称第1薄层)与具有优越韧性的TiN层(以下称第2薄层)的共存效果，该硬质涂覆层具备优越的耐热塑性变形性，其结果的涂覆硬质合金工具特别是在伴随发生高热的钢与铸铁等的高速切削加工中使用它们，切刃部位不发生缺口与崩刃(微小缺口)，且显著抑制偏磨损原因的热塑性变形的发生，可长期发挥优越的耐磨损性。
本发明特征在于以上述研究结果为基础，在硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均层厚蒸发形成各平均层厚为0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层的交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且以上述第1薄层κ型Al2O3层，上述第2薄层TiN层构成，同时上述第1薄层在硬质涂覆层中占的比例为60-90质量％，构成在高速切削下切刃部位可发挥优越耐热塑性变形性的涂覆硬质合金工具。
还有，关于本发明的涂覆硬质合金工具，构成硬质涂覆层的交互多重叠层的第1薄层和第2薄层的各平均层厚各自为0.01-0.1μm，其理由是，对于任何薄层，如其平均厚度不足0.01μm，每个薄层所具有的特性，即第1薄层的优越的高温硬度与耐热性，第2薄层的优越的韧性在硬质涂覆层上不完全具备，其结果不能确保所希望的耐热塑性变形性；另一方面，如其平均层厚分别超过0.1μm，每个薄层所具有的问题，即第1薄层耐缺损性低和第2薄层热塑性变形呈现在硬质涂覆层上。
另外，构成本发明的涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的第1薄层的κ型Al2O3层在硬质涂覆层中所占的比例为60-90质量％，其理由是，如该比例不足60质量％，第2薄层TiN层的比例过多，在伴随产生高热的高速切削下硬质涂覆层中易发生热塑性变形，这引起偏磨损，进而促使磨损；另一方面，如其比例超过90质量％，第2薄层TiN层的比例过少，不可避免使硬质涂覆层的韧性下降，其结果切刃部位发生缺口与崩刃。
再者，硬质涂覆层的总平均层厚为0.8-10μm，其理由是，如该层厚不足0.8μm，不能确保所希望的优越的耐磨性；另一方面，如该层厚超过10μm，切刃部位易发生缺口与崩刃。
另外，本发明人等进行开发研究在高速断续切削条件下的切削加工中发挥优越耐崩刃性的涂覆硬质合金工具的结果，得到以下的研究结果，在涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的构成层特定为TiN层与κ型Al2O3层方面，这2层交互多重叠层，同时使其各层厚为平均层厚0.01-0.1μm的极薄的薄层，在上述TiN层占硬质涂覆层的比例为41-69质量％的状态，如以总平均层厚为0.8-10μm构成硬质涂覆层，该硬质涂覆层由于按上述两薄层的薄膜化交互多重叠层构造，各薄层的持有特性，即具有高韧性的TiN层(以下称第1薄层)与具有优越耐崩刃性、高温硬度(高温强度)和耐热性的κ型Al2O3层(以下称第2薄层)，使具备优越的耐磨损性，其结果的涂覆硬质合金工具，特别是在伴随高的机械的热冲击的钢与铸铁等的高速断续切削中使用它们，切刃部位不发生崩刃，可长期发挥优越的耐磨损性。
本发明特征在于以上述研究结果为基础，在硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均层厚蒸发形成各平均层厚为0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层的交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且以上述第1薄层TiN层，上述第2薄层κ型Al2O3层构成，同时上述第1薄层在硬质涂覆层中占的比例为41-69质量％，构成在高速断续切削下切刃部位可发挥优越耐崩刃性的涂覆硬质合金工具。
还有，关于本发明的涂覆硬质合金工具，构成硬质涂覆层的交互多重叠层的第1薄层和第2薄层的各平均层厚分别为0.01-0.1μm，其理由是，对于任何薄层，如其平均厚度不足0.01μm，每个薄层所具有的特性，即第1薄层的优越的耐崩刃性，第2薄层的优越的耐磨损性在硬质涂覆层上不完全具备；另一方面，如其平均层厚分别超过0.1μm，每个薄层所具有的问题，即第1薄层耐磨损性低和第2薄层耐崩刃性低呈现在硬质涂覆层上。
另外，构成本发明的涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的第1薄层的TiN层在硬质涂覆层中所占的比例为41-69质量％，其理由是，如该比例不足41质量％，第2薄层κ型Al2O3层的比例过多，在高速断续切削下切刃部位易发生崩刃；另一方面，如其比例超过69质量％，第2薄层κ型Al2O3层的比例过少，耐磨损性急剧降低。
再者，硬质涂覆层的总平均层厚为0.8-10μm，其理由是，如该层厚不足0.8μm，不能确保所希望的优越的耐磨性；另一方面，如该层厚超过10μm，切刃部位易发生缺口与崩刃。
另外，本发明人等进行开发研究在高速断续切削条件下的切削加工中硬质涂覆层发挥优越耐崩刃性的涂覆硬质合金工具的结果，得到以下的研究结果，在涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层特定为TiCN层与Al2O3层的构成层方面，这2层交互多重叠层，同时其各层厚为平均层厚0.01-0.1μm的极薄的薄层，如以总平均层厚为0.8-10μm，其结果硬质涂覆层具有薄膜化交互多重叠层构造，在切削时上述TiCN薄层与Al2O3薄层同时直接关系被切削材料的切削，各薄层的持有特性，即上述TiCN薄层(以下称第1薄层)具有的优越的强度与韧性，和上述Al2O3薄层(以下称第2薄层)具有的优越高温硬度和耐热性同时且均等、不经时变化地发挥，从而，其结果的涂覆硬质合金工具，特别是在伴随高的机械热冲击的钢与铸铁等的高速断续切削中使用它们，硬质涂覆层切刃部位不发生崩刃，可长期发挥优越的耐磨损性。
本发明特征在于以上述研究结果为基础，在硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均层厚蒸发形成各平均层厚为0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层的交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且以上述第1薄层TiCN层，上述第2薄层Al2O3层构成，使构成在高速断续切削下硬质涂覆层可发挥优越耐崩刃性的涂覆硬质合金工具。
还有，关于本发明的涂覆硬质合金工具，构成硬质涂覆层的交互多重叠层的第1薄层和第2薄层的各平均层厚分别为0.01-0.1μm，其理由是，对于任何薄层，如其平均厚度不足0.01μm，每个薄层所具有的特性，即第1薄层的优越的强度和韧性，和第2薄层的优越的高温硬度与耐热性在硬质涂覆层上不完全具备；另一方面，如其平均层厚分别超过0.1μm，每个薄层所具有的问题，即第1薄层耐磨损性低和第2薄层耐崩刃性低呈现在硬质涂覆层上。
再者，硬质涂覆层的总平均层厚为0.8-10μm，其理由是，如该层厚不足0.8μm，不能确保所希望的优越的耐磨性；另一方面，如该层厚超过10μm，硬质涂覆层易发生缺口与崩刃。
另外，本发明人等进行开发研究在伴随产生高热的高速切削中切刃部位不发生热塑性变形的涂覆硬质合金工具的结果，得到以下的研究结果，在涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层特定为TiN层和/或TiCN层(以下其总称以TiN·C表示)与氧化铪(以下以HfO2表示)层的构成层方面，该TiN·C层与HfO2层交互多重叠层，同时使其各层厚为平均层厚0.01-0.1μm的极薄的薄层，如以总平均层厚为0.8-10μm，其结果硬质涂覆层具有薄膜化交互多重叠层构造，在切削时上述TiN·C薄层与HfO2薄层同时关系被切削材料的切削，各薄层的持有特性，即上述TiN·C薄层(以下称第1薄层)具有的优越的强度与韧性，和HfO2薄层(以下称第2薄层)具有的优越隔热性(HfO2的热传导率为1.2W/mK)同时且均等、不经时变化地发挥，从而，其结果的涂覆硬质合金工具，特别是在伴随产生高热的钢与铸铁等的高速切削加工中使用它们，上述硬质涂覆层隔断高热，可完全防止硬质合金基体遭受热影响，可抑制切刃部位偏磨损原因的热塑性变形发生，可长期发挥优越的耐磨性。
本发明特征在于以上述研究结果为基础，在硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均层厚蒸发形成各平均层厚为0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层的交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且以上述第1薄层TiN·C层，上述第2薄层HfO2层构成，构成在高速切削下切刃部位可发挥优越耐热塑性变形性的涂覆硬质合金工具。
还有，关于本发明的涂覆硬质合金工具，构成硬质涂覆层的交互多重叠层的第1薄层和第2薄层的各平均层厚各自为0.01-0.1μm，其理由是，对于任何薄层，如其平均厚度不足0.01μm，每个薄层所具有的特性，即第1薄层的优越的韧性和强度，第2薄层的优越的阻热性在硬质涂覆层上不完全具备，其结果不能确保所希望的耐热塑性变形性；另一方面，如其平均层厚分别超过0.1μm，每个薄层所具有的问题，即第1薄层硬度低和第2薄层强度和韧性低呈现在硬质涂覆层上，这构成任何场合下耐磨性低的原因。
再者，硬质涂覆层的总平均层厚为0.8-10μm，其理由是，如该层厚不足0.8μm，不能确保所希望的优越的耐磨性；另一方面，如该层厚超过10μm，切刃部位易发生缺口与崩刃。
另外，本发明人等进行开发研究在伴随产生高热的高速切削中切刃部位不发生热塑性变形的涂覆硬质合金工具的结果，得到以下的研究结果，在涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层特定为TiN层和/或TiCN层(以下称第1构成层)与氧化铪(以下以HfO2表示)层(以下称第2构成层)的方面，这两构成层交互多重叠层，同时使其各层厚为平均层厚0.25-0.75μm，且上述第1构成层和第2构成层的总层数为4-9，以总平均层厚为1-6μm的条件构成硬质涂覆层，其结果的硬质涂覆层，由于交互多重叠层构造，在切削时上述TiN层和/或TiCN层的第1构成层和HfO2层的第2构成层同时直接关系被切削材料的切削，各层具有的特性，即上述第1构成层具有的优越的强度与韧性，和上述第2构成层具有的优越隔热性(HfO2的热传导率为1.2W/mK)同时且均等、不经时变化地发挥，从而，其结果的涂覆硬质合金工具，特别是在伴随产生高热的钢与铸铁等的高速切削加工中使用它们，在上述硬质涂覆层保持强韧性的状态，可隔断上述高热，可完全防止硬质合金基体遭受热影响，可抑制切刃部位偏磨损原因的热塑性变形发生，可长期发挥优越的耐磨性。
本发明特征在于以上述研究结果为基础，在硬质合金基体的表面上化学蒸发各平均层厚为0.25-0.75μm的第1构成层和第2构成层的交互多重叠层构成的，同时由上述第1构成层TiN层和/或TiCN层、上述第2构成层HfO2层构成的，且上述第1构成层和第2构成层的总层数为4-9层、总平均层厚1-6μm的硬质涂覆层，构成在高速切削下切刃部位可发挥优越耐热塑性变形性的涂覆硬质合金工具。
然后，关于本发明的涂覆硬质合金工具，涉及构成它们的硬质涂覆层，如上所述数值限定的理由如下所述：
(1)第1构成层和第2构成层的各平均层厚
如各平均层厚不足0.25μm，第1构成层和第2构成层具有的各种特性，即第1构成层具有的优越的强度和韧性，而第2构成层具有的优越的隔热性在切削时不能完全发挥，其结果不能确保所希望的耐热塑性变形性；另一方面，如其平均层厚超过0.75μm，在切削时同时且均等、不经时变化地发挥上述第1构成层和第2构成层具有的各种特性是困难的，其结果特别是上述第2构成层的影响强烈地呈现，使在硬质涂覆层上易于发生崩刃，因此各平均层厚定为0.25-0.75μm。
(2)第1构成层和第2构成层的总层数
如该总层数不足4层，上述第1构成层和第2构成层的任何特性在切削时强烈地呈现，特别是第2构成层的特性强烈地呈现，使硬质涂覆层上易于发生崩刃；另一方面，如超过9层，硬质涂覆层的切削性能不能呈现一级的改进效果，以及成本高的原因，该总层数定为4-9层。
(3)硬质涂覆层的总平均层厚
如该总平均层厚不足1μm，不能确保所希望的优越的耐磨性；另一方面，如该总平均层厚超过6μm，硬质涂覆层上易于发生缺口和崩刃，因此该总平均层厚定为1-6μm。
另外，本发明人等进行开发研究在高速断续切削条件下的切削加工中硬质涂覆层发挥优越的耐崩刃性的涂覆硬质合金工具的结果，得到以下研究结果，在涂覆硬质合金工具的硬质涂覆层的构成层特定为TiN层和/或TiCN层(以下称第1构成层)与Al2O3层(以下称第2构成层)的方面，这两构成层交互多重叠层，同时其各层厚为平均层厚0.25-0.75μm，且总层数为4-9，以总平均层厚为1-6μm的条件下构成硬质涂覆层，其结果的硬质涂覆层，由于交互多重叠层构造，在切削时上述TiN层和/或TiCN层的第1构成层和Al2O3层的第2构成层同时直接关系被切削材料的切削，各层具有的特性，即上述第1构成层具有的优越的强度与韧性，和上述第2构成层具有的优越的高温硬度与耐热性同时且均等、不经时变化地发挥，从而，其结果的涂覆硬质合金工具，特别是在伴随高的机械热冲击的钢与铸铁等的高速断续切削中使用它们，硬质涂覆层上不发生崩刃，可长期发挥优越的耐磨性。
本发明特征在于以上述研究结果为基础，在硬质合金基体的表面上化学蒸发各平均层厚为0.25-0.75μm的第1构成层和第2构成层的交互多重叠层构成的，同时由上述第1构成层TiN层和/或TiCN层、上述第2构成层Al2O3层构成，且上述第1构成层和第2构成层的总层数为4-9层、总平均层厚1-6μm的硬质涂覆层，构成在高速断续切削下硬质涂覆层可发挥优越耐崩刃性的涂覆硬质合金工具。
然后，关于本发明的涂覆硬质合金工具，涉及构成它们的硬质涂覆层，如上所述数值限定的理由如下所述：
(1)第1构成层和第2构成层的各平均层厚
如各平均层厚不足0.25μm，第1构成层和第2构成层具有的各种特性，即第1构成层具有的优越的强度和韧性，而第2构成层具有的优越的高温硬度与耐热性在切削时不能完全发挥，其结果在高速断续切削中显著促使硬质涂覆层磨损的进行；另一方面，如其平均层厚超过0.75μm，在切削时同时且均等、不经时变化地发挥上述第1构成层和第2构成层具有的各种特性是困难的，其结果在高速断续切削中上述第2构成层的影响强烈地呈现，使在硬质涂覆层上易于发生崩刃，因此各平均层厚定为0.25-0.75μm。
(2)第1构成层和第2构成层的总层数
如该总层数不足4层，上述第1构成层和第2构成层的任何特性在切削时强烈地呈现，特别是在高速断续切削中第2构成层的Al2O3层的特性强烈地呈现，使硬质涂覆层上易于发生崩刃；另一方面，如超过9层，硬质涂覆层的切削性能不能呈现一级的改进效果，以及成本高的原因，因此该总层数定为4-9层。
(3)硬质涂覆层的总平均层厚
如该总平均层厚不足1μm，不能确保所希望的优越的耐磨性；另一方面，如该总平均层厚超过6μm，硬质涂覆层上易于发生缺口和崩刃，因此该总平均层厚定为1-6μm。
接着，通过实施例具体的说明本发明的涂覆硬质合金工具。
具体实施方式
第1实施例
作为原料粉末准备均具有1-3μm平均粒径的WC粉末、TiC粉末、ZrC粉末、VC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末、TiN粉末、TaN粉末和Co粉末，将原料粉末按表1所示的配合组成来配合，然后加入石蜡，在丙酮中球磨混合24小时，减压干燥后，在98MPa的压力下压力成形成规定形状的压粉体，在5Pa的真空中，在1370-1470℃的范围内的规定的温度下保持1小时的条件下真空烧结该压粉体，烧结后，在切刃部位进行R：0.10mm的珩磨加工分别制造具有按ISO·CNMG190616规定的多刃刀片形状的硬质合金基体A-J.。
由于对于任何实施例到此的制造工序是相同的，对于以后的实施例说明该工序以后的部分。
接着，将这些硬质合金基体A-J的每一个在丙酮中用超音波洗净，在干燥状态装进普通的化学蒸发装置，第1薄层TiN层的形成条件为通常已知的形成条件：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：6％，N2：35％，H2：余
反应气氛温度：880℃
反应气氛压力：27kPa
第2薄层κ型Al2O3层的形成条件为已知通常的形成条件：
反应气体组成(容量％)：AlCl3：4％，CO2：3％，HCl：2％，H2S：0.3％，H2：余
反应气氛温度：880℃
反应气氛压力：7kPa
分别将表2所示的目标层厚的第1薄层与第2薄层交互，且在第1薄层与第2薄层形成期间导入30秒钟的H2气进行反应气氛替换，同时在上述硬质合金基体A-J的各自表面上分别蒸发形成同表2所示的叠层数和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造本发明涂覆硬质合金工具1-10。
另外，为了比较的目的，在同样的化学蒸发装置中按通常的条件在上述硬质合金基体A-J的表面上蒸发形成表3所示的组成和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造以前的涂覆硬质合金工具1-10。
对于其结果得到的各种涂覆硬质合金工具，用俄歇分光分析装置、扫描电子显微镜和透射电子显微镜测定构成它们的各硬质涂覆层的组成和层厚，显示出与表2、表3的目标组成和目标层厚实质上相同的组成和平均层厚(与任意5个所测定的平均值比较)。
然后，对于上述本发明涂覆硬质合金工具1-10和以前的涂覆硬质合金工具1-10，都为用固定夹具螺丝固定在工具钢制刀头的前端的状态，在
被切削材料：JIS·SCM415的圆棒
切削速度：180m/min
切深：7mm
进刀：0.45mm/rev
切削时间：5分
的条件下，进行合金钢的干式高切深的连续切削试验，和在
被切削材料：JIS·SCM415的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：150m/min
切深：4mm
进刀：0.7mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行合金钢的干式高进刀的断续切削试验，在任何切削试验中都测定切刃部位的后面磨损宽度。其试验结果示于表4。
第2实施例
将这些硬质合金基体A-J的每一个在丙酮中用超音波洗净，在干燥状态装进普通的化学蒸发装置中，第1薄层κ型Al2O3层的形成条件为通常已知的形成条件：
反应气体组成(容量％)：AlCl3：4％，CO2：3％，HCl：2％，H2S：0.3％，H2：余
反应气氛温度：880℃
反应气氛压力：7kPa
第2薄层TiN层的形成条件为通常已知的形成条件：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：6％，N2：35％，H2：余
反应气氛温度：880℃
反应气氛压力：27kPa
分别将表2所示的目标层厚的第1薄层与第2薄层交互，且在第1薄层与第2薄层形成期间导入30秒钟的H2气进行反应气氛替换，同时在上述硬质合金基体1A-1J各自表面上蒸发形成同表2所示的叠层数和总目标层厚的硬质涂覆层，分别制造本发明涂覆硬质合金工具11-20。
另外，为了比较的目的，在同样的化学蒸发装置中按通常的条件在上述硬质合金基体1A-1J的表面上蒸发形成表6所示的组成和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造以前的涂覆硬质合金工具11-20。
对于其结果得到的各种涂覆硬质合金工具，用俄歇分光分析装置、扫描电子显微镜和透射电子显微镜测定构成它们的各硬质涂覆层的组成和层厚，显示出与表5、表6的目标组成和目标层厚实质上相同的组成和平均层厚(与任意5个所测定的平均值比较)。
然后，对于上述本发明涂覆硬质合金工具11-20和以前的涂覆硬质合金工具11-20，都为用固定夹具螺丝固定在工具钢制刀头的前端的状态，在
被切削材料：JIS·SCM440的圆棒
切削速度：350m/min
切深：2mm
进刀：0.2mm/rev
切削时间：5分
的条件下，进行合金钢的干式高速连续切削试验，和在
被切削材料：JIS·SUS304的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：250m/min
切深：1.5mm
进刀：0.2mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行不锈钢的干式高速断续切削试验，在任何切削试验中都测定切刃部位的后面磨损宽度。其试验结果示于表7。
第3实施例
将这些硬质合金基体A-J的每一个在丙酮中用超音波洗净，在干燥状态装进普通的化学蒸发装置中，第1薄层TiN层的形成条件为通常已知的形成条件：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：6％，N2：35％，H2：余
反应气氛温度：880℃
反应气氛压力：27kPa
第2薄层κ型Al2O3层的形成条件为通常已知的形成条件：
反应气体组成(容量％)：AlCl3：4％，CO2：3％，HCl：2％，H2S：0.3％，H2：余
反应气氛温度：880℃
反应气氛压力：7kPa
分别将表2所示的目标层厚的第1薄层与第2薄层交互，且在第1薄层与第2薄层形成期间导入30秒钟的H2气进行反应气氛替换，同时在上述硬质合金基体2A-2J各自表面上蒸发形成同表8所示的叠层数和总目标层厚的硬质涂覆层，分别制造本发明涂覆硬质工具21-30。
另外，为了比较的目的，在同样的化学蒸发装置中按通常的条件在上述硬质合金基体A-J的表面上蒸发形成表9所示的组成和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造以前的涂覆硬质合金工具21-30。
对于其结果得到的各种涂覆硬质合金工具，用俄歇分光分析装置、扫描电子显微镜和透射电子显微镜测定构成它们的各硬质涂覆层的组成和层厚，显示出与表8、表9的目标组成和目标层厚实质上相同的组成和平均层厚(与任意5个所测定的平均值比较)。
然后，对于上述本发明涂覆硬质合金工具1-10和以前的涂覆硬质合金工具1-10，都以用固定夹具螺丝固定在工具钢制刀头的前端的状态，在
被切削材料：JIS·SCM415的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：330m/min
切深：2mm
进刀：0.25mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行合金钢的干式高速断续切削试验，和在
被切削材料：JIS·FC300的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：350m/min
切深：2mm
进刀：0.3mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行铸铁的干式高速断续切削试验，在任何切削试验中都测定切刃部位的后面磨损宽度。其试验结果示于表10。
第4实施例
将这些硬质合金基体A-J的每一个在丙酮中用超音波洗净，在干燥状态下装进普通的化学蒸发装置中，第1薄层TiCN层的形成条件均为通常已知的形成条件：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：4.2％，N2：20％，CH4：4％，H2：余
反应气氛温度：980℃
反应气氛压力：7kPa
第2薄层Al2O3层中的晶体构造为α型，形成条件为：
反应气体组成(容量％)：AlCl3：2.2％，CO2：5.5％，HCl：2.2％，H2S：0.2％，H2：余
反应气氛温度：980℃
反应气氛压力：7kPa
晶体构造为κ型，形成条件为：
反应气体组成(容量％)：AlCl3：3.3％，CO2：4.0％，HCl：2.2％，H2S：0.3％，H2：余
反应气氛温度：980℃
反应气氛压力：7kPa
分别将表2所示的目标层厚的第1薄层与第2薄层交互，且在第1薄层与第2薄层形成期间导入30秒钟的H2气进行反应气氛替换，同时在上述硬质合金基体3A-3J各自表面上蒸发形成同表11所示的叠层数和总目标层厚的硬质涂覆层，分别制造本发明涂覆硬质合金工具31-40。
另外，为了比较的目的，在同样的化学蒸发装置中按表12所示的条件在上述硬质合金基体3A-3J的表面上蒸发形成表13所示的组成和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造以前的涂覆硬质合金工具31-40。
对于其结果得到的各种涂覆硬质合金工具，用俄歇分光分析装置、扫描电子显微镜和透射电子显微镜测定构成它们的各硬质涂覆层的组成和层厚，显示出与表11、表13的目标组成和目标层厚实质上相同的组成和平均层厚(与任意5个所测定的平均值比较)。
然后，对于上述本发明涂覆硬质合金工具31-40和以前的涂覆硬质合金工具31-40，都为用固定夹具螺丝固定在工具钢制刀头的前端的状态，在
被切削材料：JIS·SCM415的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：350m/min
切深：2mm
进刀：0.2mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行合金钢的干式高速断续切削试验，和在
被切削材料：JIS·FC300的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：350m/min
切深：2mm
进刀：0.25mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行铸铁的干式高速断续切削试验，在任何切削试验中都测定切刃部位的后面磨损宽度。其试验结果示于表14。
第5实施例
将这些硬质合金基体A-J的每一个在丙酮中用超音波洗净，在干燥状态下装进普通的化学蒸发装置中，第1薄层TiN·C薄层中的TiN层的形成条件都为通常已知的形成条件为：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：4.2％，N2：35％，H2：余
反应气氛温度：960℃
反应气氛压力：25kPa
同样TiCN层的形成条件为：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：4.2％，N2：20％，CH4：4％H2：余
反应气氛温度：960℃
反应气氛压力：7kPa
第2薄层HfO2层的形成条件为
反应气体组成(容量％)：HfCl4：3.5％，CO2：6％，HCl：1.5％，H2：余
反应气氛温度：960℃
反应气氛压力：7kPa
分别将表15所示的目标层厚的第1薄层与第2薄层交互，且在第1薄层与第2薄层形成期间导入30秒钟的H2气进行反应气氛替换，同时在上述硬质合金基体4A-4J各自表面上蒸发形成同表15所示的叠层数和总目标层厚的硬质涂覆层，分别制造本发明涂覆硬质合金工具41-50。
另外，为了比较的目的，在同样的化学蒸发装置中按表12所示的条件在上述硬质合金基体A-J的表面上蒸发形成表13所示的组成和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造与实施例4相同的以前的涂覆硬质合金工具31-40。
对于其结果得到的各种涂覆硬质合金工具，用俄歇分光分析装置、扫描电子显微镜和透射电子显微镜测定构成它们的各硬质涂覆层的组成和层厚，显示出与表15、表13的目标组成和目标层厚实质上相同的组成和平均层厚(与任意5个所测定的平均值比较)。
然后，对于上述本发明涂覆硬质合金工具41-50和以前的涂覆硬质合金工具31-40，都为用固定夹具螺丝固定在工具钢制刀头的前端的状态，在
被切削材料：JIS·SCM440的圆棒
切削速度：450m/min
切深：1.5mm
进刀：0.2mm/rev
切削时间：5分
的条件下，进行合金钢的干式高速连续切削试验，和在
被切削材料：JIS·SUS304的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：250m/min
切深：1.5mm
进刀：0.2mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行不锈钢的干式高速断续切削试验，在任何切削试验中都测定切刃部位的后面磨损宽度。其试验结果示于表16。
第6实施例
将这些硬质合金基体A-J的每一个在丙酮中用超音波洗净，在干燥状态下装进普通的化学蒸发装置中，通常的形成条件都是已知的，第1构成层TiN层的形成条件是：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：4.2％，N2：35％，H2：余
反应气氛温度：960℃
反应气氛压力：25kPa
同样TiCN层的形成条件是：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：4.2％，N2：20％，CH4：4％，H2：余
反应气氛温度：960℃
反应气氛压力：7kPa
第2构成层HfO2层的形成条件是：
反应气体组成(容量％)：HfCl4：3.5％，CO2：6％，HCl：1.5％，H2：余
反应气氛温度：960℃
反应气氛压力：7kPa
分别将表17所示的目标层厚的第1构成层与第2构成层交互，且在第1构成层与第2构成层形成期间导入30秒钟的H2气进行反应气氛替换，同时在上述硬质合金基体5A-5J各自表面上蒸发形成同表17所示的总层数和总目标层厚的硬质涂覆层，分别制造本发明涂覆硬质合金工具51-60。
另外，为了比较的目的，在同样的化学蒸发装置中按表12所示的条件在上述硬质合金基体5A-5J的表面上蒸发形成表18所示的组成和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造以前的涂覆硬质合金工具51-60。
对于其结果得到的各种涂覆硬质合金工具，用俄歇分光分析装置、扫描电子显微镜和透射电子显微镜测定构成它们的各硬质涂覆层的组成和层厚，显示出与表17、表18的目标组成和目标层厚实质上相同的组成和平均层厚(与任意5个所测定的平均值比较)。
然后，对于上述本发明涂覆硬质合金工具1-10和以前的涂覆硬质合金工具1-10，都为用固定夹具螺丝固定在工具钢制刀头的前端的状态，在
被切削材料：JIS·SCM440的圆棒
切削速度：420m/min
切深：1.5mm
进刀：0.25mm/rev
切削时间：5分
的条件下，进行合金钢的干式高速连续切削试验，和在
被切削材料：JIS·SUS304的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：230m/min
切深：1.5mm
进刀：0.2mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行不锈钢的干式高速断续切削试验，在任何切削试验中都测定切刃部位的后面磨损宽度。其试验结果示于表19。
第7实施例
将这些硬质合金基体A-J的每一个在丙酮中用超音波洗净，在干燥状态下装进普通的化学蒸发装置中，通常的形成条件都是已知的，第1构成层TiN层的形成条件为：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：4.2％，N2：30％，H2：余
反应气氛温度：980℃
反应气氛压力：25kPa
同样TiCN层的形成条件为：
反应气体组成(容量％)：TiCl4：4.2％，N2：20％，CH4：4％，H2：余
反应气氛温度：980℃
反应气氛压力：7kPa
第2构成层Al2O3层中的晶体构造为α型的，其形成条件为：
反应气体组成(容量％)：AlCl3：2.2％，CO2：5.5％，HCl：2.2％，H2S：0.2％，H2：余
反应气氛温度：980℃
反应气氛压力：7kPa
同样为κ型的，其形成条件为：
反应气体组成(容量％)：AlCl3：3.3％，CO2：4％，HCl：2.2％，H2S：0.3％，H2：余
反应气氛温度：980℃
反应气氛压力：7kPa
分别将表20所示的目标层厚的第1构成层与第2构成层交互，且在第1构成层与第2构成层形成期间导入30秒钟的H2气进行反应气氛替换，同时在上述硬质合金基体6A-6J各自表面上蒸发形成同表20所示的总层数和总目标层厚的硬质涂覆层，分别制造本发明涂覆硬质合金工具61-70。
另外，为了比较的目的，在同样的化学蒸发装置中按表12所示的条件在上述硬质合金基体5A-5J的表面上蒸发形成表18所示的组成和目标层厚的硬质涂覆层，分别制造与第6实施例相同的以前的涂覆硬质合金工具51-60。
对于其结果得到的各种涂覆硬质工具，用俄歇分光分析装置、扫描电子显微镜和透射电子显微镜测定构成它们的各硬质涂覆层的组成和层厚，显示出与表20、表17的目标组成和目标层厚实质上相同的组成和平均层厚(与任意5个所测定的平均值比较)。
然后，对于上述本发明涂覆硬质合金工具61-70和以前的涂覆硬质合金工具51-60，都为用固定夹具螺丝固定在工具钢制刀头的前端的状态，在
被切削材料：JIS·SCM415的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：330m/min
切深：2mm
进刀：0.2mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行合金钢的干式高速断续切削试验，和在
被切削材料：JIS·FC300的长度方向等间隔有4条纵沟的圆棒
切削速度：330m/min
切深：2mm
进刀：0.25mm/rev
切削时间：3分
的条件下，进行铸铁的干式高速断续切削试验，在任何切削试验中都测定切刃部位的后面磨损宽度。其试验结果示于表21。
发明效果
由表2-4所示的第1实施例的结果可知，由硬质涂覆层第1薄层与第2薄层交互多重叠层构成的本发明涂覆硬质合金工具1-10都在重切削条件下进行钢的切削加工，由于具有高韧性的第1薄层和具有优越高温硬度与耐热性的第2薄层的交互多重叠层构造硬质涂覆层具有优越的耐崩刃性，而且由于具备耐磨性，在切刃部位不发生崩刃，对比优越耐磨性的发挥，以前的涂覆硬质合金工具1-10，在重切削条件下的切削加工中特别是由于上层的κ型Al2O3层的韧性不足的原因在切刃部位发生崩刃，至使使用寿命时间比较短。
如上所述，本发明涂覆硬质合金工具在通常条件下各种钢和铸铁等的切削加工不言而喻，特别是在重切削条件下的切削加工可长期发挥优越的耐磨性，可完全满足切削加工省力、节能以及低成本。
由表5-7所示的第2实施例的结果可知，由硬质涂覆层第1薄层与第2薄层交互多重叠层构成的本发明涂覆硬质合金工具1-10都在伴随高发热的高速下进行钢的切削加工，由于在具有高韧性的第2薄层之间存在的第1薄层可发挥其具有的优越高温硬度和耐热性，硬质涂覆层可具有优越的耐热塑性变形性，切刃部位不发生偏磨损，对比优越耐磨性的发挥，以前的涂覆硬质合金工具1-10，由于高速切削时产生高热，由偏磨损原因引起热塑性变形，由此显著促使磨损的进行，至使使用寿命时间比较短。
如上所述，本发明涂覆硬质合金工具在通常条件下各种钢和铸铁等的切削加工不言而喻，特别是在高速切削加工中可发挥优越的耐磨性，可完全满足切削加工省力、节能以及低成本。
由表8-10所示的第3实施例的结果可知，由硬质涂覆层第1薄层与第2薄层交互多重叠层构成的本发明涂覆硬质合金工具1-10都在伴随高的机械热冲击的高速断续切削条件下进行钢和铸铁的切削加工，由于具有高韧性的第1薄层和具有优越高温硬度与耐热性的第2薄层的交互多重叠层构造，硬质涂覆层具有优越的耐崩刃性，而且由于具备耐磨性，在切刃部位不发生崩刃，对比优越耐磨性的发挥，以前的涂覆硬质合金工具1-10，在高速断续切削条件下钢和铸铁的切削加工中，特别是由于上层的κ型Al2O3层的韧性不足的原因在切刃部位都发生崩刃，至使使用寿命时间比较短。
如上所述，本发明涂覆硬质合金工具在通常条件下各种钢和铸铁等的切削加工不言而喻，特别是在快的切削速度下进行其断续切削的场合下可长期发挥优越的耐磨性，可完全满足切削加工省力、节能以及低成本。
由表11-14所示的第4实施例的结果可知，由硬质涂覆层第1薄层与第2薄层交互多重叠层构成的本发明涂覆硬质合金工具1-10都在伴随高的机械热冲击的高速断续切削条件下进行钢和铸铁的切削加工，由于具有高强度和高韧性的第1薄层和具有优越高温硬度与耐热性的第2薄层的交互多重叠层构造，硬质涂覆层整体且均匀地具有这些特性，硬质涂覆层不发生崩刃，对比优越耐磨性的长期发挥，以前的涂覆硬质合金工具1-10，特别是在切削时都直接且优先涉及上层Al2O3层，由于主要上述上层的切削样式，在高速断续切削条件下的切削加工中，由于上述上层的强度和韧性不足的原因发生崩刃，至使使用寿命时间比较短。
如上所述，本发明涂覆硬质合金工具在通常条件下各种钢和铸铁等的切削加工不言而喻，特别是在快的切削速度下进行其断续切削的场合下可长期发挥优越的耐磨性，可完全满足切削加工省力、节能以及低成本。
由表12、13、、15、16所示的第5实施例的结果可知，由硬质涂覆层上述第1薄层与第2薄层交互多重叠层构成的本发明涂覆硬质合金工具1-10都在伴随高发热的高速下进行钢的切削加工，由于反复交互叠层的第2薄层造成的优越隔热效果，在切削时产生的高热被显著抑制在硬质合金基体中的传送，可防止切刃部位的热塑性变形，同样结合由于交互叠层的第1薄层硬质涂覆层的韧性和强度提高，在切刃部位不发生偏磨损，对比优越耐磨性的发挥，以前的涂覆硬质合金工具1-10，在高速切削时产生的高热都引起偏磨损原因的熟塑性变形，由此显著促使磨损进行，至使使用寿命时间比较短。
如上所述，本发明涂覆硬质合金工具在通常条件下各种钢和铸铁等的切削加工不言而喻，特别是在其高速切削加工时可发挥优越的耐磨性，可完全满足切削加工省力、节能以及低成本。
由表12、16-19所示的第6实施例的结果可知，由硬质涂覆层上述第1构成层与第2构成层4-9层交互叠层构成的本发明涂覆硬质合金工具1-10都在伴随高发热的高速下进行钢的切削加工，由于上述第2薄层造成的优越隔热效果，在切削时产生的高热被显著抑制在硬质合金基体中的传送，可防止切刃部位的热塑性变形，同样结合由于交互叠层的第1薄层硬质涂覆层的韧性和强度提高，在切刃部位不发生偏磨损，对比优越耐磨性的发挥，以前的涂覆硬质合金工具1-10，在高速切削时产生的高热都引起偏磨损原因的热塑性变形，由此显著促使磨损进行，至使使用寿命时间比较短。
如上所述，本发明涂覆硬质合金工具在通常条件下各种钢和铸铁等的切削加工不言而喻，特别是在其高速切削加工时可发挥优越的耐磨性，可完全满足切削加工省力、节能以及低成本。
由表12、18、20、21所示的第7实施例的结果可知，由硬质涂覆层第1构成层与第2构成层4-9层交互叠层构成的本发明涂覆硬质合金工具1-10都在伴随高的机械热冲击的高速断续切削条件下进行钢和铸铁的切削加工，由于具有高强度和高韧性的第1构成层与具有优越高温硬度和耐热性的第2构成层涉及同时且均等，并且不经时变化的切削，硬质涂覆层不发生崩刃，对比优越耐磨性的长期发挥，以前的涂覆硬质合金工具1-10，特别是在切削时都直接且优先涉及上层的Al2O3层，由于主要上述上层的切削样式，在高速断续切削条件下的在切削时，因上述上层的强度和韧性不足的原因而发生崩刃，至使使用寿命时间比较短。
如上所述，本发明涂覆硬质合金工具在通常条件下各种钢和铸铁等的切削加工不言而喻，特别是在快的切削速度下进行其断续切削的场合，可长期发挥优越的耐磨性，可完全满足切削加工省力、节能以及低成本。
                                     表1
  类别   组成(质量％)
硬质合金体   Co   TiC   ZrC   VC   TaC   NbC   Cr3C2   TiN   TaN   WC
  A   10.5   8   -   -   8   1.5   -   -   -   R
  B   7   -   -   -   -   -   -   -   -   R
  C   5.7   -   -   -   1.5   0.5   -   -   -   R
  D   5.7   -   -   -   -   -   1   -   -   R
  E   8.5   -   0.5   -   -   -   0.5   -   -   R
F 9 - - - 2.5 1 - - - R
  G   9   8.5   -   -   8   3   -   -   -   R
  H   11   8   -   -   4.5   -   -   1.5   -   R
  I   12.5   2   -   -   -   -   -   1   2   R
  J   14   -   -   0.2   -   -   0.8   -   -   R
                                                                           R表示余量(质量％)
                                     表2
  类别   硬质合金体编号   硬质涂层
  第1薄层的各自目标厚度(μm)   第2薄层的各自目标厚度(μm)   交互多层的总数(层)   第1薄层的质量百分数比率(质量％)   涂层总厚度目标(μm)
本发明涂覆硬质合金切削工具   1   A   0.065   0.035   120   73   6.0
  2   B   0.07   0.03   100   77   5.0
  3   C   0.03   0.01   350   81   7.0
  4   D   0.04   0.01   400   85   10.0
  5   E   0.085   0.015   140   89   7.0
  6   F   0.09   0.01   160   93   8.0
  7   G   0.05   0.03   20   70   0.8
  8   H   0.1   0.01   40   95   2.2
  9   I   0.085   0.02   60   85   3.0
  10   J   0.09   0.03   30   80   1.8
                                       表3
  类别   硬质合金体编号   硬质涂层(涂层目标厚度)
  第1层   第2层   第3层   第4层   第5层
以前发明涂覆硬质合金切削工具   1   A   TiN(0.5)   1-TiCN(3.5)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(2) -
  2   B   TiCN(0.3)   1-TiCN(3)   TiN(0.2)   k型Al2O3(1.5) -
  3   C   TiC(1)   1-TiCN(4)   k型Al2O3(1.8) - -
  4   D   TiN(0.3)   1-TiCN(8)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(2)   -
  5   E   TiN(0.3)   1-TiCN(4)   TiC(2)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(1)
  6   F   TiN(0.3)   TiCN(7)   k型Al2O3(0.8) - -
  7   G   TiCN(0.5)   k型Al2O3(0.3) - - -
  8   H   TiN(0.3)   1-TiCN(2)   k型Al2O3(0.2) - -
  9   I   TiC(0.5)   1-TiCN(2)   TiCNO(0.2)   k型Al2O3(0.6) -
  10   J   TiCN(1.2)   TiCNO(0.2)   k型Al2O3(0.5) - -
表中1-TiCN的“1-”表示轴向生长的晶体结构
                                                    表4
类别   后磨损宽度(mm)   类别   切削试验结果
  高切深连续切削   高进刀断续切削   高切深连续切削   高进刀断续切削
本发明涂覆硬质合金切削工具   1   0.31   0.34 以前发明涂覆硬质合金切削工具   1   工具寿命4.2分   工具寿命1.5分
  2   0.30   0.36   2   工具寿命3.8分   工具寿命1.0分
  3   0.26   0.29   3   工具寿命2.1分   工具寿命2.1分
  4   0.32   0.25   4   工具寿命1.4分   工具寿命0.8分
  5   0.24   0.28   5   工具寿命2.8分   工具寿命0.9分
6 0.25 0.30 6   工具寿命3.3分   工具寿命1.2分
  7   0.35   0.34   7   工具寿命3.0分   工具寿命1.6分
  8   0.30   0.31   8   工具寿命3.6分   工具寿命1.7分
  9   0.29   0.30   9   工具寿命2.1分   工具寿命1.9分
  10   0.32   0.32   10   工具寿命2.9分   工具寿命2.3分
                                                                                         表中工具寿命是由切刃上发生崩刃导致的
                                                      表5
类别 硬质合金体编号   硬质涂层
  第1薄层的各自目标厚度(μm)   第2薄层的各自目标厚度(μm)   交互多层的总数(层)  第1薄层的质量百分数比率(质量％)   涂层总厚度目标(μm)
本发明涂覆硬质合金切削工具   11   1A   0.09   0.01   160  86   8.0
  12   1B   0.08   0.02   100  74   5.0
13 1C 0.09 0.03 160 68 9.6
  14   1D   0.07   0.03   200  62   10.0
  15   1E   0.03   0.01   400  68   8.0
  16   1F   0.03   0.01   200  68   4.0
  17   1G   0.09   0.01   20  90   10.0
18 1H   0.03   0.01   40  60   0.8
  19   1I   0.04   0.01   120  74   3.0
  20   1J   0.06   0.02   100  68   4.0
                                       表6
  类别   硬质合金体编号   硬质涂层(涂层目标厚度)
  第1层   第2层   第3层   第4层
以前发明涂覆硬质合金切削工具   11   1A   TiN(0.8)   TiCNO(0.2)   k型Al2O3(7) -
12 1B   TiCN(1)   TiCO(0.2)   k型Al2O3(4) -
  13   1C   TiC(0.5)   1-TiCN(2)   k型Al2O3(7) -
  14   1D   TiN(0.3)   1-TiCN(2.5)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(7)
  15   1E TiCN(0.3)   TiCN(1.5)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(6)
16 1F   TiN(0.5)   TiCN(0.5)   k型Al2O3(3) -
  17   1G   TiCN(0.2)   k型Al2O3(0.9)    -   -
18 1H   TiN(0.3)   k型Al2O3(0.5) - -
19 1I   TiC(0.5)   TiCNO(0.2)   k型Al2O3(2.5)   -
  20   1J TiCN(1)   TiCO(0.2)   k型Al2O3(3) -
表中1-TiCN的“1-”表示轴向生长的晶体结构
                                                        表7
类别   后面磨损宽度(mm) 类别     切削试验结果
  合金钢的高速断续切削     铸铁的高速断续切削     合金钢的高速断续切削 铸铁的高速断续切削
本发明涂覆硬质合金切削工具     11   0.34     0.28 以前发明涂覆硬质合金切削工具     11     工具寿命2.6分 工具寿命0.7分
    12   0.31     0.27     12     工具寿命4.0分 工具寿命1.6分
    13   0.26     0.28     13     工具寿命2.9分 工具寿命1.1分
    14   0.34     0.31     14     工具寿命3.2分 工具寿命1.2分
    15   0.35     0.25     15     工具寿命3.4分 工具寿命1.0分
    16   0.28     0.24     16     工具寿命2.1分 工具寿命1.5分
    17   0.30     0.27     17     工具寿命3.6分 工具寿命0.4分
    18   0.30     0.29     18     工具寿命1.7分 工具寿命1.4分
    19   0.32     0.29     19     工具寿命2.8分 工具寿命2.0分
    20   0.29     0.33     20     工具寿命2.8分 工具寿命0.8分
                                                                                         表中工具寿命是由切刃上发生崩刃导致的
                                                        表8
类别 硬质合金体编号   硬质涂层
  第1薄层的各自目标厚度(μm)   第2薄层的各自目标厚度(μm)   交互多层的总数(层)  第1薄层的质量百分数比率(质量％)   涂层总厚度目标(μm)
本发明涂覆硬质合金切削工具   21   2A   0.02   0.04   200  41   6.0
  22   2B   0.035   0.065   160  44   8.0
  23   2C   0.04   0.06   60  49   3.0
  24   2D   0.045   0.055   90  54   4.5
  25   2E   0.04   0.04   240  59   9.6
  26   2F   0.055   0.045   150  64   7.5
  27   2G   0.03   0.02   400  68   10.0
  28   2H   0.01   0.01   80  59   0.8
  29   2I   0.05   0.1   40  41   3.0
  30   2J   0.1   0.1   80  59   8.0
                                         表9
  类别   硬质合金体编号   硬质涂层(涂层目标厚度)
  第1层   第2层   第3层   第4层   第5层
以前发明涂覆硬质合金切削工具   21   2A   TiN(0.2)   1-TiCN(2)    -   TiCNO(0.2)   k型Al2O3(4)
  22   2B   TiCN(0.5)   1-TiCN(2.5)   TiCO(0.3)   k型Al2O3(5) -
  23   2C   TiC(1.2) -   k型Al2O3(1.8) - -
  24   2D   TiN(0.3)   1-TiCN(1.5)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(2.5) -
  25   2E   TiN(0.3)   1-TiCN(3)   TiC(1)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(5)
  26   2F   TiN(1)   TiCN(3)   k型Al2O3(3.5) - -
  27   2G   TiN(0.5)   TiC(5)   TiCN(0.5)   TiCO(0.1)-   k型Al2O3(4)
  28   2H   TiN(0.2)   TiC(0.2) -   k型Al2O3(0.4) -
  29   2I   TiC(1) -   TiCNO(0.2)   k型Al2O3(2) -
  30   2J   TiCN(1)   TiC(3.8)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(3) -
表中1-TiCN的“1-”表示轴向生长的晶体结构
                                                          表10
类别   后面磨损宽度(mm) 类别   切削试验结果
  合金钢的高速断续切削   铸铁的高速断续切削   合金钢的高速断续切削   铸铁的高速断续切削
本发明涂覆硬质合金切削工具   21   0.26   0.25 以前发明涂覆硬质合金切削工具   21   工具寿命2.2分   工具寿命1.7分
  22   0.31   0.32   22   工具寿命1.8分   工具寿命2.4分
  23   0.30   0.34   23   工具寿命1.1分   工具寿命2.3分
  24   0.28   0.33   24   工具寿命1.6分   工具寿命1.6分
  25   0.33   0.29   25   工具寿命2.0分   工具寿命2.4分
  26   0.25   0.29   26   工具寿命0.9分   工具寿命2.0分
  27   0.32   0.28   27   工具寿命1.5分   工具寿命1.3分
28 0.39 0.40   28   工具寿命0.4分   工具寿命0.9分
  29   0.31   0.32   29   工具寿命2.2分   工具寿命1.5分
  30   0.26   0.27   30   工具寿命1.6分   工具寿命2.3分
                                                                                       表中工具寿命是由切刃上发生崩刃导致的
                                         表11
  类别 硬质合金体编号   硬质涂层
  第一薄层的各自目标厚度(μm)   第2薄层的各自目标厚度(μm)   交互多层的总数(层)   涂层总厚度目标(μm)
本发明涂覆硬质合金的切削工具   31   3A   0.05   0.05   120   6.0
  32   3B   0.03   0.07*   100   5.0
  33   3C   0.1   0.1   30   3.0
  34   3D   0.01   0.05*   120   3.6
  35   3E   0.08   0.08   100   8.0
  36   3F   0.1   0.05*   120   9.0
  37   3G   0.05   0.1   130   9.8
  38   3H   0.02   0.05   24   0.85
  39   31   0.04   0.1*   50   3.5
  40   3J   0.01   0.02*   500   7.5
                                                                                                     *表示α型晶体结构。
                                                                                                      除非另有说明晶体结构为K型
                                          表12
硬质涂层类别   硬质涂层形成条件(反应气氛压力单位为KPA，温度单位为℃)
  反应气体组成(容量％)   反应气氛
  压力   温度
  TiC   TiCl4：4.2％，CH4：8.5％，H2：R   7   1020
  第1层   TiC4：4.2％，N2：30％，H2：R   20   900
  另一层   TiCl4：4.2％，N2：35％，H2：R   25   1040
  TiCN   TiCl4：4.2％，N2：20％，CH4：4％，H2：R   7   1020
  TiCO   TiCl4：4.2％，CO：3％，H2：R   7   1020
  TiCNO   TiCl4：4.2％，CO：3％，CH4：3％，N2：20％，H2：R   15   1020
  α-Al2O3   AlCl3：2.2％，CO2：5.5％，HCl：2.2％，H2S：0.2％，H2：R   7   1000
  α-Al2O3   AlCl3：3.3％，CO2：5％，HCl：2.2％，H2S：0.2％，H2：R   7   950
                                                                                            “R”表示反应气体组成的剩余百分数
                                        表13
  类别   硬质合金体编号   硬质涂层(涂层目标厚度)
  第1层   第2层   第3层   第4层   第5层
以前发明涂覆硬质合金切削工具   31   3A   TiN(0.2)   TiCNO(0.2)   k型Al2O3(4) - -
  32   3B   TiCN(0.5)   TiCO(0.3)   α型Al2O3(5) - -
  33   3C   TiC(1.2)   k型Al2O3(1.8) - - -
  34   3D   TiN(0.3)   TiCNO(0.3)   α型Al2O3(2.5) - -
  35   3E   TiN(0.3)   TiC(1)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(5) -
  36   3F   TiN(1)   TiCN(3)   α型Al2O3(3.5) - -
  37   3G   TiN(0.5)   TiC(5)   TiCN(0.4)   TiCO(0.1)   k型Al2O3(4)
  38   3H   TiN(0.2)   TiC(0.2)   k型Al2O3(0.4) - -
  39   3I   TiC(1)   TiCNO(0.2)   α型Al2O3(2) - -
  40   3J   TiCN(1)   TiC(3.8)   TiCNO(0.3)   α型Al2O3(3) -
                                                       表14
类别   后面磨损宽度(mm) 类别   切削试验结果
  合金钢的高速断续切削   铸铁的高速断续切削   合金钢的高速断续切削   铸铁的高速断续切削
本发明涂覆硬质合金切削工具   31   0.24   0.32 以前发明涂覆硬质合金切削工具   31   工具寿命1.5分   工具寿命0.9分
  32   0.21   0.26   32   工具寿命1.9分   工具寿命2.1分
  33   0.31   0.33   33   工具寿命0.3分   工具寿命0.7分
  34   0.28   0.28   34   工具寿命0.7分   工具寿命2.4分
  35   0.28   0.31   35   工具寿命1.1分   工具寿命1.1分
  36   0.25   0.24   36   工具寿命0.9分   工具寿命1.9分
  37   0.30   0.29   37   工具寿命1.2分   工具寿命0.6分
  38   0.22   0.33   38   工具寿命0.6分   工具寿命0.4分
  39   0.24   0.27   39   工具寿命0.6分   工具寿命1.8分
  40   0.32   0.28   40   工具寿命1.0分   工具寿命2.2分
                                                                                   表中工具寿命是由硬质涂层上发生崩刃导致的
                                                  表15
  类别   硬质合金体编号   硬质涂层
  第1薄层的各自目标厚度(μm)   第2薄层的各自目标厚度(μm)   交互多层的总数(层)   涂层总厚度目标(μm)
  TiN薄层   TiCN薄层   HfO2薄层
本发明涂覆硬质合金切削工具   41   4A   0.05   0.05   44   -   44   4.4
  42   4B   0.1   0.1   -   29   29   5.8
  43   4C   0.02   0.05   -   43   43   3.0
  44   4D   0.03   0.1   -   24   24   3.1
  45   4E   0.01   0.05   110   -   110   6.6
  46   4F   0.08   0.02   75   -   75   7.5
  47   4G   0.05   0.05   -   100   100   10.0
  48   4H   0.01   0.01   40   -   40   0.8
  49   4I   0.03   0.07   10层(下部)   22层(上部)   32   3.2
  50   4J   0.1   0.05   20层(上部)   34层(下部)   54   8.1
                                                     表16
  类别   后面磨损宽度(mm)   类别   后面磨损宽度(mm)
  合金钢的高速连续切削   铸铁的高速不锈钢切削   合金钢的高速连续切削   铸铁的高速不锈钢切削
本发明涂覆硬质合金切削工具   41   0.28   0.26 以前发明涂覆硬质合金切削工具   31   0.58   0.52
42 0.32 0.33 32 0.65 0.57
  43   0.35   0.31   33   0.77   0.66
  44   0.35   0.29   34   0.70   0.59
  45   0.26   0.26   35   0.65   0.63
  46   0.24   0.25   36   0.59   0.57
  47   0.24   0.28   37   0.56   0.54
48 0.36 0.32   38   0.80   0.80
  49   0.32   0.27   39   0.79   0.68
  50   0.24   0.25   40   0.64   0.53
                                            表17
类别   硬质合金体编号   硬质涂层(μm：涂层目标厚度)
  第1层   第2层   第4层   第3层   第5层   第6层   第7层   第8层   第9层   涂层目标总厚度(μm)
本发明涂覆硬质合金切削工具   51   5A   TiN(0.25)   HfO2(0.25)   TiN(0.25)   HfO2(0.25) - - - - -   1.0
  52   5B   TiN(0.5)   HfO2(0.75)   TiN(0.75)   HfO2(0.5)   TiN(0.5)   -   -   -   -   3.0
  53   5C   TiCN(0.25)   HfO2(0.25)   TiCN(0.25)   HfO2(0.25)   TiCN(0.25)   HfO2(0.25)   -   -   -   1.5
  54   5D   TiN(0.3)   HfO2(0.45)   TiN(0.45)   HfO2(0.45)   TiN(0.45)   HfO2(0.45)   TiN(0.45)   -   -   3.0
  55   5E   TiCN(0.75)   HfO2(0.75)   TiCN(0.75)   HfO2(0.75)   TiCN(0.75)   HfO2(0.75)   -   -   -   4.5
  56   5F   TiN(0.6)   HfO2(0.7)   TiN(0.6)   HfO2(0.7)   TiN(0.6)   HfO2(0.7)   -   -   -   3.9
  57   5G   TiCN(0.75)   HfO2(0.75)   TiCN(0.75)   HfO2(0.75)   TiN(0.75)   HfO2(0.3)   TiN(0.75)   -   -   4.8
  58   5H   TiN(0.3)   HfO2(0.3)   TiN(0.3)   HfO2(0.4)   TiCN(0.3)   HfO2(0.5)   TiN(0.3)   HfO2(0.6)   -   3.0
  59   5I   TiCN(0.3)   HfO2(0.3)   TiN(0.3)   HfO2(0.3)   TiCN(0.3)   HfO2(0.25)   TiN(0.25)   HfO2(0.25)   TiCN(0.25)   2.5
  60   5J   TiN(0.75)   HfO2(0.75)   TiCN(0.75)   HfO2(0.75)   TiN(0.75)   HfO2(0.75)   TiCN(0.75)   HfO2(0.75) -   6.0
                                         表18
类别   硬质合金体编号   硬质涂层(涂层目标厚度)
  第1层   第2层   第3层   第4层   第5层
以前发明涂覆硬质合金切削工具   51   5A   TiN(0.2)   TiCN(0.5)   TiCNO(0.1)   k型Al2O3(0.2) -
  52   5B   TiC(0.5)   TiCN(1.5)   TiCO(0.2)   α型Al2O3(0.8) -
  53   5C   TiCN(0.5)   α型Al2O3(1)   -   -   -
  54   5D   TiC(0.3)   TiCN(1.5)   TiC(0.5)   TiCN(0.2)   k型Al2O3(0.5)
  55   5E   TiCN(0.5)   TiC(2)   TiN(0.3)   k型Al2O3(1.7) -
  56   5F   TiN(1.5)   TiCNO(0.2)   α型Al2O3(2.2) - -
  57   5G   TiC(1)   TiCO(1)   TiCN(2)   TiCNO(0.3)   α型Al2O3(0.5)
  58   5H   TiCN(2)   k型Al2O3(1) - - -
  59   5I   TiN(0.3)   TiCN(0.7)   k型Al2O3(1.5) - -
  60   5J   TiN(1)   TiCN(2)   TiN(0.7)   TiCNO(0.3)   k型Al2O3(2)
                                                   表19
  类别   后面磨损宽度(mm)   类别   后面磨损宽度(mm)
  合金钢的高速连续切削   铸铁的高速不锈钢切削   合金钢的高速连续切削   铸铁的高速不锈钢切削
本发明涂覆硬质合金切削工具   51   0.31   0.26 以前发明涂覆硬质合金切削工具   51   0.58   0.48
  52   0.31   0.30   52   0.54   0.51
  53   0.29   0.32   53   0.49   0.63
  54   0.28   0.27   54   0.60   0.54
  55   0.24   0.25   55   0.50   0.53
  56   0.28   0.27   56   0.48   0.61
  57   0.25   0.26   57   0.59   0.62
  58   0.29   0.29   58   0.62   0.57
  59   0.32   0.30   59   0.53   0.56
  60   0.26   0.24   60   0.50   0.49
                                          表20
类别   硬质合金体编号   硬质涂层(μm：涂层目标厚度)
  第1层   第2层   第4层   第3层   第5层   第6层   第7层   第8层   第9层   涂层目标总厚度(μm)
本发明涂覆硬质合金切削工具   61   6A   TiN(0.25)   Al2O3(0.25)   TiN(0.25)   Al2O3(0.25)   -   -   -   -   -   1.0
  62   6B   TiCN(0.5)  *Al2O3(0.5)   TiCN(0.5)  *Al2O3(0.5)   TiN(0.5)  *Al2O3(0.5)   -   -   -   3.0
  63   6C   TiN(0.25)  *Al2O3(0.25)   TiN(0.25)  *Al2O3(0.25)   TiN(0.25)  *Al2O3(0.25)   -   -   -   1.5
  64   6D   TiN(0.5)   Al2O3(0.75)   TiCN(0.5)   Al2O3(0.75)   TiN(0.5)    -   -   -   -   3.0
  65   6E   TiCN(0.75)  *Al2O3(0.75)   TiN(0.5)   Al2O3(0.75)   TiCN(0.5)   *Al2O3(0.75)   TiN(0.5)   -   -   4.5
  66   6F   TiN(0.6)   Al2O3(0.4)   TiCN(0.6)   Al2O3(0.4)   TiN(0.6)   Al2O3(0.4)   TiCN(0.6)   Al2O3(0.4)-   -   4.0
  67   6G   TiCN(0.75)  *Al2O3(0.5)   TiCN(0.5)  *Al2O3(0.5)   TiCN(0.5)  *Al2O3(0.5)   TiCN(0.5)  *Al2O3(0.5)   TiN(0.5)   4.8
  68   6H   TiN(0.6)   Al2O3(0.3)   TiN(0.45)   Al2O3(0.45)   TiN(0.3)   Al2O3(0.6)   TiN(0.3)   -   -   3.0
  69   6I   TiCN(0.75)  *Al2O3(0.25)   TiN(0.5)  *Al2O3(0.25)   TiCN(0.5)  *Al2O3(0.25)   -   -   -   2.5
  70   6J   TiN(0.7)  *Al2O3(0.7)   TiCN(0.7)   Al2O3(0.7)   TiN(0.7)  *Al2O3(0.7)   TiCN(0.7)   Al2O3(0.7)   TiN(0.4)   6.0
                                                      表21
类别   后面磨损宽度(mm)   类别   切削试验结果
  合金钢的高速断续切削   铸铁的高速断续切削   合金钢的高速断续切削   铸铁的高速断续切削
本发明涂覆硬质合金切削工具   61   0.34   0.37 以前发明涂覆硬质合金切削工具   51   工具寿命2.0分   工具寿命1.6分
  62   0.27   0.33   52   工具寿命1.7分   工具寿命1.1分
  63   0.30   0.34   53   工具寿命1.5分   工具寿命2.3分
  64   0.29   0.28   54   工具寿命1.9分   工具寿命1.8分
  65   0.29   0.29   55   工具寿命0.8分   工具寿命1.5分
  66   0.27   0.32   56   工具寿命0.9分   工具寿命1.0分
  67   0.31   0.30   57   工具寿命1.4分   工具寿命1.4分
  68   0.30   0.35   58   工具寿命2.1分   工具寿命0.7分
  69   0.28   0.31   59   工具寿命1.8分   工具寿命1.5分
  70   0.25   0.27   60   工具寿命1.6分   工具寿命0.9分
                                                                   在表中工具寿命是由硬质涂层上发生崩刃导致的

Claims (2)

1.一种在重切削条件下切刃部位发挥优越耐崩刃性的表面涂覆硬质合金制造的切削工具，
其特征在于：
在碳化钨基硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均层厚蒸发形成由每层平均层厚0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且以氮化钛构成上述第1薄层，以结晶构造κ型的氧化铝构成上述第2薄层，同时上述第1薄层在硬质涂覆层中所占的比例为70-95质量％。
2.一种在高速断续切削中发挥优越耐崩刃性的表面涂覆硬质合金制造的切削工具，
其特征在于：
在碳化钨基硬质合金基体的表面上以0.8-10μm的总平均层厚蒸发形成由每层平均层厚0.01-0.1μm的第1薄层和第2薄层交互多重叠层构成的硬质涂覆层，而且以碳氮化钛层构成上述第1薄层，以氧化铝层构成上述第2薄层，或者以氮化钛层和/或碳氮化钛层构成第1薄层，以氧化铪构成上述第2薄层，
其中，上述第1薄层在硬质涂覆层中所占的比例为70-95质量％。
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