JP6535922B2 - Method of manufacturing surface coated cutting tool - Google Patents

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Description

本発明は、表面被覆切削工具に関する。   The present invention relates to a surface coated cutting tool.

従来より、基材上に被膜を形成した表面被覆切削工具が用いられてきた。たとえば、特開2006−198735号公報(特許文献1)は、Σ3型結晶粒界がΣ3−29型結晶粒界に占める割合が60−80%となるα−Al23層を含む被膜を有する表面被覆切削工具を開示している。 Conventionally, surface-coated cutting tools having a coating formed on a substrate have been used. For example, JP-A-2006-198735 (Patent Document 1) has a film including an α-Al 2 O 3 layer in which the ratio of Σ3 type crystal grain boundaries to Σ3-29 type crystal grain boundaries is 60 to 80%. A surface coated cutting tool is disclosed.

また、特表2014−526391号公報(特許文献2)は、Σ3型結晶粒界の長さがΣ3−29型結晶粒界の長さの80%超となるα−Al23層を含む被膜を有する表面被覆切削工具を開示している。 Further, JP-A-2014-526391 (patent document 2) includes an α-Al 2 O 3 layer in which the length of Σ3 type crystal grain boundary is more than 80% of the length of Σ3-29 type crystal grain boundary A surface coated cutting tool having a coating is disclosed.

特開2006−198735号公報JP, 2006-198735, A 特表2014−526391号公報Japanese Patent Application Publication No. 2014-526391

多結晶のα−Al23からなるα−Al23層を含む被膜において、α−Al23層に含まれる粒界におけるΣ3型結晶粒界の占める割合が高くなるほど機械特性をはじめとする種々の特性が向上し、以って耐摩耗性や耐欠損性が向上することから切削工具の寿命が長くなることが期待される。 In coatings containing α-Al 2 O 3 layer consisting of α-Al 2 O 3 polycrystal, the higher the mechanical properties ratio of Σ3 type crystal grain boundaries in a grain boundary contained in the α-Al 2 O 3 layer is higher It is expected that the life of the cutting tool will be extended due to the improvement of various characteristics including the above, and the wear resistance and fracture resistance.

しかしながら、近年の切削加工においては、高速化および高能率化が進行し、切削工具にかかる負荷が増大し、切削工具の寿命が短期化することが問題となっていた。このため、切削工具の被膜の機械特性をさらに向上させ、切削工具の寿命をさらに長寿命化することが求められている。   However, in recent cutting processing, speeding-up and high efficiency progressed, load on the cutting tool increased, and shortening of the life of the cutting tool became a problem. Therefore, there is a need to further improve the mechanical properties of the coating of the cutting tool and to further prolong the life of the cutting tool.

本開示は、このような状況に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、被膜の機械特性を向上させ、切削工具の寿命をさらに長寿命化した表面被覆切削工具を提供することにある。   The present disclosure has been made in view of such circumstances, and an object of the present disclosure is to provide a surface-coated cutting tool having improved mechanical properties of a coating and further extending the life of the cutting tool. It is in.

本開示の一態様に係る表面被覆切削工具は、すくい面および逃げ面を有する表面被覆切削工具であって、基材と、基材上に形成された被膜とを備える。被膜はα−Al23層を含み、α−Al23層は複数のα−Al23の結晶粒を含み、結晶粒の粒界はCSL粒界と一般粒界とを含む。すくい面側のα−Al23層は(001)配向を示し、すくい面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の長さLR3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の80%超であり、かつ長さLR3−29と一般粒界LRGの長さとの和である全粒界の合計長さLの10%以上50%以下である。逃げ面側のα−Al23層は(001)配向を示し、逃げ面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の長さLF3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29の80%超であり、かつ長さLF3−29と一般粒界の長さLFGとの和である全粒界の合計長さLの10%以上50%以下である。長さLR3と長さLR3−29との比LR3/LR3−29は、長さLF3と長さLF3−29との比LF3/LF3−29よりも小さい。 A surface-coated cutting tool according to an aspect of the present disclosure is a surface-coated cutting tool having a rake face and a flank face, and includes a substrate and a film formed on the substrate. The film includes an α-Al 2 O 3 layer, the α-Al 2 O 3 layer includes a plurality of α-Al 2 O 3 crystal grains, and the grain boundaries of the crystal grains include CSL grain boundaries and general grain boundaries. . The α-Al 2 O 3 layer on the rake face side shows (001) orientation, and in the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side, the length L R3 of the Σ3 type grain boundary among CSL grain boundaries is Σ3 Total length L R of the whole grain boundary which is 80% or more of the length L R 3-29 of the -29 type grain boundary and which is the sum of the length L R 3-29 and the length of the general grain boundary L RG 10% or more and 50% or less. The α-Al 2 O 3 layer on the flank surface side shows (001) orientation, and in the α-Al 2 O 3 layer on the flank surface side, the length L F3 of 33 type grain boundaries among CSL grain boundaries is Σ3 Total length L F of the whole grain boundary which is 80% or more of the length L F 3-29 of the -29 type grain boundary and which is the sum of the length L F 3-29 and the length L FG of the general grain boundary 10% or more and 50% or less of The ratio L R3 / LR 3-29 of the length L R3 and length LR 3-29 is smaller than the ratio L F3 / L F3-29 of the length L F3 and length L F3-29.

上記によれば、被膜の機械特性が向上し、切削工具の寿命をさらに長寿命化することができる。   According to the above, the mechanical properties of the coating are improved, and the life of the cutting tool can be further prolonged.

本開示の一実施形態に係る表面被覆切削工具の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a surface coated cutting tool according to an embodiment of the present disclosure. 図1のII−II線矢視断面図である。It is an II-II arrow directional cross-sectional view of FIG. ホーニング加工された刃先稜線部を有する表面被覆切削工具を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the surface coating cutting tool which has the honing edge line part.

[本発明の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
Description of the embodiment of the present invention
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.

[1]本開示の一態様に係る表面被覆切削工具は、すくい面および逃げ面を有する表面被覆切削工具であって、基材と、基材上に形成された被膜とを備える。被膜はα−Al23層を含み、α−Al23層は複数のα−Al23の結晶粒を含み、結晶粒の粒界はCSL粒界と一般粒界とを含む。すくい面側のα−Al23層は(001)配向を示し、すくい面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の長さLR3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の80%超であり、かつ長さLR3−29と一般粒界LRGの長さとの和である全粒界の合計長さLの10%以上50%以下である。逃げ面側のα−Al23層は(001)配向を示し、逃げ面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の長さLF3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29の80%超であり、かつ長さLF3−29と一般粒界の長さLFGとの和である全粒界の合計長さLの10%以上50%以下である。長さLR3と長さLR3−29との比LR3/LR3−29は、長さLF3と長さLF3−29との比LF3/LF3−29よりも小さい。この表面被覆切削工具は、被膜の機械特性が向上し、寿命が長寿命化されたものとなる。 [1] A surface-coated cutting tool according to an aspect of the present disclosure is a surface-coated cutting tool having a rake surface and a flank surface, and includes a substrate and a film formed on the substrate. The film includes an α-Al 2 O 3 layer, the α-Al 2 O 3 layer includes a plurality of α-Al 2 O 3 crystal grains, and the grain boundaries of the crystal grains include CSL grain boundaries and general grain boundaries. . The α-Al 2 O 3 layer on the rake face side shows (001) orientation, and in the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side, the length L R3 of the Σ3 type grain boundary among CSL grain boundaries is Σ3 Total length L R of the whole grain boundary which is 80% or more of the length L R 3-29 of the -29 type grain boundary and which is the sum of the length L R 3-29 and the length of the general grain boundary L RG 10% or more and 50% or less. The α-Al 2 O 3 layer on the flank surface side shows (001) orientation, and in the α-Al 2 O 3 layer on the flank surface side, the length L F3 of 33 type grain boundaries among CSL grain boundaries is Σ3 Total length L F of the whole grain boundary which is 80% or more of the length L F 3-29 of the -29 type grain boundary and which is the sum of the length L F 3-29 and the length L FG of the general grain boundary 10% or more and 50% or less of The ratio L R3 / LR 3-29 of the length L R3 and length LR 3-29 is smaller than the ratio L F3 / L F3-29 of the length L F3 and length L F3-29. This surface-coated cutting tool has improved mechanical properties of the coating and an extended life.

[2]上記表面被覆切削工具において、CSL粒界は、Σ3型結晶粒界、Σ7型結晶粒界、Σ11型結晶粒界、Σ17型結晶粒界、Σ19型結晶粒界、Σ21型結晶粒界、Σ23型結晶粒界、およびΣ29型結晶粒界からなり、長さLR3−29は、すくい面側のα−Al23層におけるΣ3型結晶粒界、Σ7型結晶粒界、Σ11型結晶粒界、Σ17型結晶粒界、Σ19型結晶粒界、Σ21型結晶粒界、Σ23型結晶粒界、およびΣ29型結晶粒界のそれぞれの長さの総計であり、長さLF3−29は、逃げ面側のα−Al23層におけるΣ3型結晶粒界、Σ7型結晶粒界、Σ11型結晶粒界、Σ17型結晶粒界、Σ19型結晶粒界、Σ21型結晶粒界、Σ23型結晶粒界、およびΣ29型結晶粒界のそれぞれの長さの総計である。 [2] In the surface-coated cutting tool described above, CSL grain boundaries are 33 type grain boundaries, 77 type grain boundaries, 1111 type grain boundaries, 1717 type grain boundaries, 1919 type grain boundaries, 2121 type grain boundaries , A 型 23 type grain boundary, and a 界 29 type grain boundary, and the length L R3-29 is a 33 type grain boundary, Σ7 type grain boundary, Σ11 type in the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side The sum of the lengths of the grain boundary, 型 17 type grain boundary, 1919 type grain boundary, 2121 type grain boundary, 2323 type grain boundary, and Σ29 type grain boundary, and the length L F3-293 type grain boundaries, 、 7 type grain boundaries, 1111 type grain boundaries, 1717 type grain boundaries, 1919 type grain boundaries, 2121 type grain boundaries in the α-Al 2 O 3 layer on the flank side It is the total of the lengths of Σ23 type grain boundaries and Σ29 type grain boundaries.

[3]上記α−Al23層は、2〜20μmの厚みを有することが好ましい。これにより、上記の特性が最も効果的に発揮される。 [3] The α-Al 2 O 3 layer preferably has a thickness of 2 to 20 μm. Thereby, the above-mentioned characteristic is most effectively exhibited.

[4]上記α−Al23層は、表面粗さRaが0.2μm未満であることが好ましい。これにより、被削材と工具刃先との凝着摩耗が抑制され、その結果として刃先の耐チッピング性が向上したものとなる。 [4] The α-Al 2 O 3 layer preferably has a surface roughness Ra of less than 0.2 μm. As a result, adhesion wear between the work material and the cutting edge of the tool is suppressed, and as a result, the chipping resistance of the cutting edge is improved.

[5]上記α−Al23層は、上記被膜の表面側から2μm以内の領域に圧縮応力の絶対値が最大となる地点を含み、該地点における圧縮応力の絶対値は1GPa未満であることが好ましい。これにより、断続切削加工時に発生する機械的、熱的疲労による工具刃先の欠損が抑制され、その結果として刃先の信頼性が向上したものとなる。 [5] The α-Al 2 O 3 layer includes a point where the absolute value of compressive stress is maximum in a region within 2 μm from the surface side of the coating, and the absolute value of compressive stress at this point is less than 1 GPa Is preferred. As a result, it is possible to suppress the chipping of the cutting edge of the tool due to mechanical and thermal fatigue occurring at the time of intermittent cutting, and as a result, the reliability of the cutting edge is improved.

[6]上記被膜は、上記基材と上記α−Al23層との間にTiCxy層を含み、該TiCxy層は、0.6≦x/(x+y)≦0.8という関係の原子比を満たすTiCxyを含むことが好ましい。これにより、基材とα−Al23層との密着性が向上する。 [6] The film includes a TiC x N y layer between the substrate and the α-Al 2 O 3 layer, and the TiC x N y layer has a ratio of 0.6 ≦ x / (x + y) ≦ 0. It is preferable to include TiC x N y satisfying the atomic ratio of the relation of .8. This improves the adhesion between the substrate and the α-Al 2 O 3 layer.

[本発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施形態(以下「本実施形態」とも記す)に係る表面被覆切削工具について、図1〜図3を用いながら、さらに詳細に説明する。
Details of the Embodiment of the Present Invention
Hereinafter, a surface-coated cutting tool according to an embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as “the present embodiment”) will be described in more detail using FIGS. 1 to 3.

<表面被覆切削工具>
図1を参照し、本実施形態の表面被覆切削工具10(以下、単に「工具10」と記す)は、すくい面1と、逃げ面2と、すくい面1と逃げ面2とが交差する刃先稜線部3とを有する。すなわち、すくい面1と逃げ面2とは、刃先稜線部3を挟んで繋がる面である。刃先稜線部3は、工具10の切刃先端部を構成する。このような工具10の形状は、後述する基材の形状に依拠する。
<Surface coated cutting tool>
Referring to FIG. 1, a surface-coated cutting tool 10 (hereinafter simply referred to as "tool 10") of the present embodiment has a cutting edge where a rake face 1, a flank face 2, a rake face 1 and a flank face 2 intersect. And the ridge line portion 3. That is, the rake face 1 and the flank face 2 are faces which are connected by sandwiching the blade edge 3. The cutting edge ridge line portion 3 constitutes a cutting edge of the tool 10. The shape of such a tool 10 depends on the shape of the substrate to be described later.

図1には旋削加工用刃先交換型切削チップとしての工具10が示されるが、工具10はこれに限られず、ドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップなどの切削工具として好適に使用することができる。   FIG. 1 shows a tool 10 as an indexable cutting insert for turning, but the tool 10 is not limited to this, and a drill, an end mill, an indexable cutting insert for a drill, an indexable cutting insert for an end mill, a milling cutter The cutting tool according to the present invention can be suitably used as a cutting tool such as a cutting insert having a cutting edge, a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, and a tap.

また、工具10が刃先交換型切削チップ等である場合、工具10は、チップブレーカを有するものも、有さないものも含まれ、また、刃先稜線部3は、その形状がシャープエッジ(すくい面と逃げ面とが交差する稜)(図1参照)、ホーニング(シャープエッジに対してアールを付与したもの)(図3参照)、ネガランド(面取りをしたもの)、ホーニングとネガランドとを組み合せたもののいずれのものも含まれる。   In addition, when the tool 10 is a tip-exchange-type cutting tip or the like, the tool 10 may or may not have a chip breaker, and the shape of the cutting edge ridge portion 3 may be a sharp edge (rake surface (See Fig. 1), honing (with a sharp edge to the sharp edge) (see Fig. 3), negative land (chamfered), a combination of honing and negative land All things are included.

図2を参照し、上記工具10は、基材11と、該基材11上に形成された被膜12とを備えた構成を有する。工具10において、被膜12は、基材11の全面を被覆することが好ましいが、基材11の一部がこの被膜12で被覆されていなかったり、被膜12の構成が部分的に異なったりしていたとしても本実施形態の範囲を逸脱するものではない。   Referring to FIG. 2, the tool 10 has a configuration including a substrate 11 and a film 12 formed on the substrate 11. In the tool 10, the film 12 preferably covers the entire surface of the substrate 11, but a part of the substrate 11 is not covered with the film 12, or the structure of the film 12 is partially different. Even if it does not deviate from the scope of this embodiment.

<基材>
本実施形態の基材11は、すくい面11aと、逃げ面11bと、すくい面11aと逃げ面11bとが交差する刃先稜線部11cとを有する。すくい面11a、逃げ面11b、および刃先稜線部11cは、工具10のすくい面1、逃げ面2、および刃先稜線部3を構成する。
<Base material>
The base material 11 of the present embodiment has a rake face 11a, a flank 11b, and a cutting edge 11c where the rake face 11a and the flank 11b intersect. The rake face 11 a, the flank 11 b and the edge line 11 c constitute the face 1, the flank 2 and the edge 3 of the tool 10.

基材11としては、この種の基材として従来公知のものであればいずれのものも使用することができる。たとえば、超硬合金(たとえばWC基超硬合金、WCの他、Coを含み、あるいはTi、Ta、Nb等の炭窒化物を添加したものも含む)、サーメット(TiC、TiN、TiCN等を主成分とするもの)、高速度鋼、セラミックス(炭化チタン、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど)、立方晶型窒化硼素焼結体、またはダイヤモンド焼結体のいずれかであることが好ましい。これらの各種基材の中でも、特にWC基超硬合金、サーメット(特にTiCN基サーメット)を選択することが好ましい。これは、これらの基材が特に高温における硬度と強度とのバランスに優れ、上記用途の表面被覆切削工具の基材として優れた特性を有するためである。   As the base material 11, any base material can be used as long as it is conventionally known as this type of base material. For example, cemented carbide (for example, WC base cemented carbide, WC, Co containing, or addition of carbonitrides such as Ti, Ta, Nb etc. included), cermet (TiC, TiN, TiCN etc.) Component), high-speed steel, ceramics (titanium carbide, silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide etc.), cubic boron nitride sintered body, or diamond sintered body preferable. Among these various base materials, it is particularly preferable to select WC-based cemented carbide and cermet (especially TiCN-based cermet). This is because these substrates have an excellent balance of hardness and strength particularly at high temperatures, and have excellent properties as a substrate of the surface-coated cutting tool for the above-mentioned applications.

<被膜>
本実施形態の被膜12は、α−Al23層を含む限り、他の層を含んでいてもよい。他の層としては、たとえばTiN層、TiCN層、TiBNO層、TiCNO層、TiB2層、TiAlN層、TiAlCN層、TiAlON層、TiAlONC層等を挙げることができる。その積層の順も特に限定されない。
<Coating>
The film 12 of the present embodiment may include other layers as long as it includes the α-Al 2 O 3 layer. Examples of other layers include TiN layer, TiCN layer, TiBNO layer, TiCNO layer, TiB 2 layer, TiAlN layer, TiAlCN layer, TiAlON layer, TiAlONC layer and the like. The order of the lamination is not particularly limited.

なお、本実施形態において、「TiN」、「TiCN」、「TiCxy」等の化学式において特に原子比を特定していないものは、各元素の原子比が「1」のみであることを示すものではなく、従来公知の原子比が全て含まれるものとする。 In the present embodiment, in the chemical formulas such as “TiN”, “TiCN”, and “TiC x N y ”, the atomic ratio is not particularly specified, and the atomic ratio of each element is only “1”. Not shown, and all conventionally known atomic ratios are included.

このような本実施形態の被膜12は、基材11を被覆することにより、耐摩耗性や耐チッピング性等の諸特性を向上させる作用を有するものである。   The film 12 of the present embodiment has an effect of improving various properties such as abrasion resistance and chipping resistance by coating the base material 11.

被膜12は、3〜30μm(3μm以上30μm以下、なお本願において数値範囲を「〜」を用いて表わす場合、その範囲は上限および下限の数値を含むものとする)、より好ましくは5〜20μmの厚みを有することが好適である。その厚みが3μm未満では、耐摩耗性が不十分となる場合があり、30μmを超えると、断続加工において被膜12と基材11との間に大きな応力が加わった際に被膜12の剥離または破壊が高頻度に発生する場合がある。   The film 12 has a thickness of 3 to 30 μm (3 to 30 μm, where the range includes the upper limit and the lower limit when the numerical range is represented using “to” in the present application), more preferably 5 to 20 μm It is preferable to have. If the thickness is less than 3 μm, the abrasion resistance may be insufficient, and if it exceeds 30 μm, peeling or breakage of the coating 12 occurs when a large stress is applied between the coating 12 and the substrate 11 in intermittent processing. May occur frequently.

<α−Al23層>
本実施形態の被膜12は、α−Al23層を含む。このα−Al23層は、当該被膜12中に一層または二層以上含まれることができる。
<Α-Al 2 O 3 Layer>
The film 12 of the present embodiment includes an α-Al 2 O 3 layer. The α-Al 2 O 3 layer can be contained in one or more layers in the film 12.

このα−Al23層は、複数のα−Al23(結晶構造がα型である酸化アルミニウム)の結晶粒を含んだ層である。すなわち、この層は、多結晶のα−Al23により構成される。通常この結晶粒は、約100〜2000nm程度の大きさの粒径を有する。複数のα−Al23の結晶粒間には「結晶粒界」が存在する。 The α-Al 2 O 3 layer is a layer containing crystal grains of a plurality of α-Al 2 O 3 (aluminum oxide whose crystal structure is α-type). That is, this layer is composed of polycrystalline α-Al 2 O 3 . Usually, the crystal grains have a particle size of about 100 to 2000 nm. A "grain boundary" exists between the crystal grains of a plurality of α-Al 2 O 3 .

結晶粒界は、結晶粒成長などの物質特性、クリープ特性、拡散特性、電気特性、光学特性、および機械特性に大きな影響を及ぼす。考慮すべき重要な特性としては、たとえば、物質中の結晶粒界密度、界面の化学組成、および結晶学的組織、すなわち結晶粒界面方位および結晶粒方位差である。特に、対応格子(CSL)結晶粒界が特殊な役割を果たしている。CSL結晶粒界(単に「CSL粒界」ともいう)は、多重度インデックス(multiplicity index)Σによって特徴付けられ、それは結晶粒界で接している2つの結晶粒の結晶格子部位密度と、両結晶格子を重ね合わせた場合に対応する部位の密度との比率として定義される。単純な構造の場合、低Σ値の結晶粒界は、低界面エネルギーおよび特殊な特性を有する傾向にあることが一般的に認められている。したがって、特殊結晶粒界の割合およびCSLモデルから推定される結晶粒方位差の分布の制御は、セラミック被膜の特性およびこれらの特性を向上させる方法にとって重要であると考えられる。   Grain boundaries have a great influence on material properties such as grain growth, creep properties, diffusion properties, electrical properties, optical properties, and mechanical properties. Important properties to be considered are, for example, the grain boundary density in the substance, the chemical composition of the interface, and the crystallographic structure, ie the grain interface orientation and the grain orientation deviation. In particular, the corresponding lattice (CSL) grain boundaries play a special role. CSL grain boundaries (also referred to simply as "CSL grain boundaries") are characterized by a multiplicity index Σ, which is the density of the crystal lattice sites of the two crystal grains in contact at the grain boundaries, and both crystals It is defined as the ratio to the density of the corresponding part when the grids are superimposed. It is generally accepted that for simple structures, grain boundaries with low 低 values tend to have low interfacial energy and special properties. Therefore, control of the proportion of special grain boundaries and the distribution of grain misorientation estimated from the CSL model is believed to be important for the properties of the ceramic coating and methods for improving these properties.

近年、電子線後方散乱回折(EBSD)として知られる走査型電子顕微鏡(SEM)に基づく技術が出現し、セラミック物質中の結晶粒界の研究に用いられている。EBSD技術は、後方散乱電子によって発生する菊池回折パターンの自動分析に基づいている。   In recent years, a scanning electron microscope (SEM) based technique known as electron backscattering diffraction (EBSD) has emerged and is used to study grain boundaries in ceramic materials. EBSD technology is based on the automatic analysis of Kikuchi diffraction patterns generated by backscattered electrons.

対象とする物質の各結晶粒について、結晶学的方位は、対応する回折パターンのインデックス後に決定される。市販のソフトウェアにより、組織分析および結晶粒界性格分布(GBCD)の決定がEBSDを用いることによって比較的容易に行なわれる。EBSDを界面に適用することにより、界面の大きなサンプル集団について結晶粒界の方位差を決定することが可能である。通常、方位差分布は、物質の処理条件と関連付けられている。結晶粒界方位差は、オイラー角、角/軸対(angle/axis pair)、またはロドリゲスベクトルなどの通常の方位パラメータによって得ることができる。CSLモデルは、特性決定用のツールとして広く用いられている。   For each grain of the substance of interest, the crystallographic orientation is determined after the index of the corresponding diffraction pattern. With commercially available software, tissue analysis and determination of grain boundary character distribution (GBCD) are made relatively easy by using EBSD. By applying EBSD to the interface, it is possible to determine grain boundary misorientation for a large sample population of the interface. Usually, the misorientation distribution is associated with the processing conditions of the substance. Grain boundary misorientation can be obtained by conventional orientation parameters such as Euler angles, angle / axis pairs, or Rodriguez vectors. CSL models are widely used as tools for characterization.

本実施形態のα−Al23層中の結晶粒界は、上述のCSL粒界と一般粒界とを含む。CSL粒界は、Σ3型結晶粒界、Σ7型結晶粒界、Σ11型結晶粒界、Σ17型結晶粒界、Σ19型結晶粒界、Σ21型結晶粒界、Σ23型結晶粒界、およびΣ29型結晶粒界からなる。ただし、上記のEBSDで観察した場合に、Σ3型結晶粒界以外のいずれか1以上の結晶粒界が観察されない場合でも本実施形態の効果を示す限り本実施形態の範囲を逸脱するものではない。一般粒界は、CSL結晶粒界以外の結晶粒界である。よって、一般粒界とは、EBSDで観察した場合のα−Al23の結晶粒の全粒界からCSL粒界を除いた残余部分となる。 The grain boundaries in the α-Al 2 O 3 layer of the present embodiment include the above-described CSL grain boundaries and general grain boundaries. CSL grain boundaries are 33 type grain boundaries, 77 type grain boundaries, 1111 type grain boundaries, 1717 type grain boundaries, 1919 type grain boundaries, 2121 type grain boundaries, 2323 type grain boundaries, and Σ29 type grain boundaries It consists of grain boundaries. However, even when one or more grain boundaries other than Σ3 type grain boundaries are not observed when observed by the above-mentioned EBSD, it does not deviate from the scope of the present embodiment as long as the effect of the present embodiment is exhibited. . General grain boundaries are grain boundaries other than CSL grain boundaries. Therefore, the general grain boundary, the remaining portion except the CSL grain boundaries from whole grain boundary crystal grains of the α-Al 2 O 3 in the case of observation by EBSD.

そして、本実施形態のα−Al23層は、以下(1)〜(4)を満たすことを特徴とする。
(1)すくい面側のα−Al23層、および逃げ面側のα−Al23層は各々(001)配向を示す;
(2)すくい面側のα−Al23層において、Σ3型結晶粒界の長さLR3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の80%超であり、かつLR3−29と一般粒界の長さLRGとの和である全粒界の合計長さLの10%以上50%以下である;
(3)逃げ面側のα−Al23層において、Σ3型結晶粒界の長さLF3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29の80%超であり、かつLF3−29と一般粒界の長さLFGとの和である全粒界の合計長さLの10%以上50%以下である;
(4)長さLR3と長さLR3−29との比LR3/LR3−29は、長さLF3と長さLF3−29との比LF3/LF3−29よりも小さい。
Then, α-Al 2 O 3 layer of the present embodiment satisfy the following (1) to (4).
(1) The r-side α-Al 2 O 3 layer and the flank-side α-Al 2 O 3 layer each exhibit (001) orientation;
(2) In the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side, the length L R3 of the 33 type grain boundary is more than 80% of the length L R3-29 of the 3−3-29 type grain boundary, and 10% or more and 50% or less of the total length L R of the whole grain boundary which is the sum of L R 3-29 and the length L RG of the general grain boundary;
(3) In the α-Al 2 O 3 layer on the flank side, the length L F3 of the 33 type grain boundary is more than 80% of the length L F3-29 of the 3−3-29 type grain boundary, and 10% or more and 50% or less of the total length L F of the whole grain boundary which is the sum of L F 3-29 and the length L FG of the general grain boundary;
(4) the length L R3 and the ratio L R3 / L R3-29 of the length L R3-29 is smaller than the ratio L F3 / L F3-29 of the length L F3 and length L F3-29 .

上記(1)について説明する。本明細書において各面側のα−Al23層が「(001)配向を示す」とは、(001)面に対する法線方向がα−Al23層表面(被膜の表面側に位置する表面とする)の法線方向に対して±20°以内となる結晶粒(α−Al23)の割合(面積割合)がα−Al23層中で50%以上となる場合を言うものとする。具体的には、EBSDを備えたSEMを用いてすくい面側および逃げ面側の各α−Al23層の垂直断面(上記α−Al23層表面の法線方向に平行な断面)を観察し、それをカラーマッピングによる画像処理をした場合、画像処理後の各観察像において、α−Al23層に占める上記の結晶粒の面積比率が50%以上となる場合をいうものとする。 The above (1) will be described. In the present specification, when the α-Al 2 O 3 layer on each surface side indicates “(001) orientation”, the normal direction to the (001) surface is the α-Al 2 O 3 layer surface (on the surface side of the film The ratio (area ratio) of crystal grains (α-Al 2 O 3 ) within ± 20 ° with respect to the normal direction of the surface to be located is 50% or more in the α-Al 2 O 3 layer I shall say the case. Specifically, a vertical cross section (a cross section parallel to the normal direction of the surface of the above α-Al 2 O 3 layer) of each of the α-Al 2 O 3 layers on the rake surface side and the flank surface side using a SEM equipped with EBSD C) when the image processing by color mapping is performed, the area ratio of the crystal grains in the α-Al 2 O 3 layer is 50% or more in each observed image after the image processing. It shall be.

なお、α−Al23層のカラーマッピングされる領域は、厚さ方向においてはα−Al23層の全ての範囲である。すなわち、α−Al23層の被覆表面側に位置する表面から、α−Al23層の基材側に位置する表面までの全ての領域について、カラーマッピングされる。マイクロオーダーの厚さを有するα−Al23層は、1つの観察像によって厚さ方向の全ての範囲を確認することができる。一方、α−Al23層の面内方向(厚さ方向に直交する方向)においては、任意の範囲がカラーマッピングされればよい。 The area to be color mapped in α-Al 2 O 3 layer, in the thickness direction are all in the range of α-Al 2 O 3 layer. That is, for all the regions of the surface located on the coated surface side of the α-Al 2 O 3 layer, to the surface located on the substrate side of the α-Al 2 O 3 layer, it is color mapped. For an α-Al 2 O 3 layer having a thickness on the micro order, one observation image can confirm the entire range in the thickness direction. On the other hand, in the in-plane direction (direction orthogonal to the thickness direction) of the α-Al 2 O 3 layer, an arbitrary range may be color mapped.

一般的に、α−Al23層の(001)配向性が高まるほど、α−Al23層の硬度が向上することから、上記(1)を満たす本実施形態のα−Al23層によれば、加工時の衝撃によるクラックの発生を抑えることができ、切削工具の靭性を大幅に向上させることができ、以って高い耐摩耗性を有することができる。 Generally, alpha-Al 2 O about three layers of (001) orientation is increased, alpha-Al since the hardness of the 2 O 3 layer is increased, the (1) of the present embodiment to satisfy the alpha-Al 2 According to the O 3 layer, the occurrence of cracks due to impact during processing can be suppressed, the toughness of the cutting tool can be greatly improved, and thus high wear resistance can be provided.

なお「被膜の表面側」とは、α−Al23層の厚み方向において、基材側とは反対側のサイドを意味し、α−Al23層上に他の層が形成されない場合はα−Al23層の表面を意味する。 Note that "surface side of the film" in the thickness direction of the α-Al 2 O 3 layer, the substrate side means the opposite side, another layer α-Al 2 O 3 layer on is not formed In the case, it means the surface of the α-Al 2 O 3 layer.

上記(2)および(3)について説明する。Σ3型結晶粒界は、α−Al23のCSL結晶粒界の中で最も低い粒界エネルギーを有するものと考えられ、以って全CSL結晶粒界に占める割合を高くすることにより機械特性(特に耐塑性変形性)を高めることができると考えられる。このため、本実施形態では、全CSL結晶粒界をΣ3−29型結晶粒界という表記で表わし、すくい面側のα−Al23層におけるΣ3型結晶粒界の長さLR3を、すくい面側のα−Al23層におけるΣ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の80%超として規定し、逃げ面側のα−Al23層におけるΣ3型結晶粒界の長さLF3を、逃げ面側のα−Al23層におけるΣ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の80%超として規定したものである。 The above (2) and (3) will be described. The 33 type grain boundary is considered to have the lowest grain boundary energy among the CSL grain boundaries of α-Al 2 O 3 , and thus, by increasing the proportion of all CSL grain boundaries, mechanical It is believed that the properties (especially plastic deformation resistance) can be enhanced. Therefore, in the present embodiment, all CSL grain boundaries are represented by Σ3-29 type grain boundaries, and the length L R3 of Σ3 type grain boundaries in the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side is The length L of the 3-29 type grain boundary in the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side is defined as more than 80% of R 3-29 and the Σ 3 type grain in the α-Al 2 O 3 layer on the flank side The length L F3 of the field is defined as more than 80% of the length L R3-29 of the 3−3-29 type grain boundary in the α-Al 2 O 3 layer on the flank side.

長さLR3は、すくい面側のα−Al23層をEBSDを備えたSEMで観察した場合に、観察される視野中のΣ3型結晶粒界の合計長さを示し、長さLR3−29は、すくい面側のα−Al23層をEBSDを備えたSEMを用いて観察した場合に、観察される視野中の、Σ3型結晶粒界、Σ7型結晶粒界、Σ11型結晶粒界、Σ17型結晶粒界、Σ19型結晶粒界、Σ21型結晶粒界、Σ23型結晶粒界、およびΣ29型結晶粒界のそれぞれの長さの総計を示す。同様に、長さLF3とは、逃げ面側のα−Al23層をEBSDを備えたSEMで観察した場合に、観察される視野中のΣ3型結晶粒界の合計長さを示し、長LF3−29さとは、逃げ面側のα−Al23層をEBSDを備えたSEMを用いて観察した場合に、観察される視野中の、Σ3型結晶粒界、Σ7型結晶粒界、Σ11型結晶粒界、Σ17型結晶粒界、Σ19型結晶粒界、Σ21型結晶粒界、Σ23型結晶粒界、およびΣ29型結晶粒界のそれぞれの長さの総計を示す。 The length L R3 indicates the total length of Σ3 type grain boundaries in the field of view observed when observing the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side with an EBSD-provided SEM, and the length L R3-29 is a Σ3 type grain boundary, a 77 type grain boundary, Σ11 in a field of view observed when the α-Al 2 O 3 layer on the rake surface side is observed using an EBSD-provided SEM. It shows the total length of the respective types of crystal grain boundary, 1717 crystal grain boundary, 1919 crystal grain boundary, 2121 crystal grain boundary, Σ23 crystal grain boundary, and Σ29 crystal grain boundary. Similarly, the length L F3 indicates the total length of Σ3 type grain boundaries in the observed field of view when the α-Al 2 O 3 layer on the flank side is observed with an EBSD-provided SEM. In the case of observing the α-Al 2 O 3 layer on the flank side with the EBSD, the L 3 type crystal grain boundary, Σ 7 type crystal in the field of view, when the length L F 3-29 is the observation on the flank surface side The total lengths of the grain boundary, 、 11 type crystal grain boundary, Σ17 type crystal grain boundary, Σ19 type crystal grain boundary, Σ21 type crystal grain boundary, Σ23 type crystal grain boundary, and Σ29 type crystal grain boundary are shown.

長さLR3は、より好ましくは長さLR3−29の83%以上であり、さらに好ましくは85%以上である。長さLF3についても同様であり、より好ましくは長さLF3−29の83%以上であり、さらに好ましくは85%以上である。このように、その数値は、高くなればなる程好ましく、その上限を規定する必要はないが、多結晶薄膜であるという観点からその上限は99%以下である。 The length L R3 is more preferably 83% or more of the length L R3-29 , and still more preferably 85% or more. The same applies to the length L F3 , more preferably 83% or more of the length L F3-29 , and still more preferably 85% or more. Thus, the higher the numerical value, the better. The upper limit need not be defined, but the upper limit is 99% or less from the viewpoint of being a polycrystalline thin film.

一方、このΣ3型結晶粒界は、低い粒界エネルギーを有していることからも明らかなように高い整合性を有する結晶粒界であることから、Σ3型結晶粒界を粒界とする2つの結晶粒は単結晶または双晶類似の挙動を示し、粗粒化する傾向を示す。結晶粒が粗粒化すると、耐チッピング性等の被膜特性が低下するため、粗粒化を抑制する必要がある。そのため、本実施形態では、すくい面および逃げ面のいずれの面に位置するα−Al23層においても、Σ3型結晶粒界の長さLR3,LF3のそれぞれを全粒界の合計長さL,Lの10%以上50%以下と規定し、上記の抑制効果を担保したものである。 On the other hand, since this 33 type grain boundary is a grain boundary having high consistency as apparent from the fact that it has low grain boundary energy, the 界 3 type grain boundary is a grain boundary 2 One grain has a single crystal or twin-like behavior and tends to be coarsened. When the crystal grains are coarsened, the film characteristics such as chipping resistance deteriorate, so it is necessary to suppress the coarsening. Therefore, in the present embodiment, the lengths L R3 and L F3 of Σ3 type crystal grain boundaries are the total of all grain boundaries in the α-Al 2 O 3 layer positioned on any of the rake face and the flank face. The length L R , L F is defined to be 10% or more and 50% or less, and the above-described suppression effect is secured.

Σ3型結晶粒界の長さLR3,LF3が、各面側における全粒界の合計長さL,Lの50%を超えると結晶粒が粗粒化するため好ましくなく、また10%未満では上記の優れた機械特性が得られなくなる。Σ3型結晶粒界の長さLR3,LF3のより好ましい範囲は、20〜45%、さらに好ましい範囲は30〜40%である。 If the lengths L R3 and L F3 of the 33 type grain boundaries exceed 50% of the total length L R and L F of the entire grain boundaries on each side, the grains are coarsened, which is not preferable. If it is less than 10%, the above excellent mechanical properties can not be obtained. A more preferable range of the lengths L R3 and L F3 of Σ3 type crystal grain boundaries is 20 to 45%, and a further preferable range is 30 to 40%.

なお全粒界とは、CSL結晶粒界以外の一般粒界とCSL結晶粒界とを加算したものである。したがって、すくい面側における「全粒界の合計長さL」は、「Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29と一般粒界の長さLRGの和」として表わすことができ、逃げ面側における「全粒界の合計長さL」は、「Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29と一般粒界の長さLFGの和」として表わすことができる。 The term "whole grain boundary" refers to the sum of general grain boundaries other than CSL grain boundaries and CSL grain boundaries. Thus, "total length L R of Zentsubukai" on the rake face side, be expressed as "Σ3-29 type sum of grain boundary length L R3-29 and general grain boundary length L RG" can, "total length L F of Zentsubukai" on the flank face side, be expressed as "the sum of Σ3-29 type crystal grain boundary length L F3-29 and general grain boundary length L FG" it can.

上記(4)について説明する。上記(4)を満たすα−Al23層は、すくい面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の占める割合が比較的大きく、逃げ面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の占める割合が比較的小さいこととなる。したがって、上記(2)および(3)を満たし、さらに上記(4)を満たすα−Al23層は、逃げ面側においては特に耐塑性変形性に優れ、すくい面側においてはΣ3型結晶粒界が多すぎることに起因する耐チッピング性等の被膜特性の低下を十分に抑制することができる。 The above (4) will be described. Above (4) α-Al 2 O 3 layer satisfying, in α-Al 2 O 3 layer on the rake face side, a relatively large proportion of Σ3 type crystal grain boundaries of the CSL grain boundaries, the flank side In the α-Al 2 O 3 layer, the proportion of Σ 3 -type grain boundaries among CSL grain boundaries is relatively small. Therefore, the α-Al 2 O 3 layer satisfying the above (2) and (3) and further satisfying the above (4) is particularly excellent in plastic deformation resistance on the flank side and Σ3 type crystal on the rake side It is possible to sufficiently suppress the deterioration of film properties such as chipping resistance caused by too many grain boundaries.

高速条件および低送り条件下での切削加工(以下、「高速・低送り切削加工」とも記す)においては、逃げ面側での熱による負荷が大きく、逃げ面の摩耗が増大する傾向がある。これに対し、上記(2)〜(4)を満たすα−Al23層であれば、逃げ面側に加えられる負荷に耐えることができるため、特に逃げ面側において過酷な切削条件となる高速・低送り切削加工においても、長寿命を維持することができる。 In cutting under high-speed conditions and low-feed conditions (hereinafter also referred to as "high-speed low-feed cutting"), the heat load on the flank side is large, and wear on the flank tends to increase. On the other hand, if it is an α-Al 2 O 3 layer satisfying the above (2) to (4), it can withstand the load applied to the flank side, and severe cutting conditions are particularly encountered on the flank side. Long life can be maintained even in high speed / low feed cutting.

比LR3/LR3−29と比LF3/LF3−29との差{(LR3/LR3−29)−(LF3/LF3−29)}は、−1〜−10であることが好ましい。この場合、すくい面側の耐チッピング性の向上と、逃げ面側の耐塑性変形性の向上とのバランスに優れる。上記差は、より好ましくは−4〜−9である。このような差を満たすためには、Σ3型結晶粒界の長さLR3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の80〜95%であることが好ましく、83〜95%であることがより好ましく、80〜90%であることが特に好ましく、Σ3型結晶粒界の長さLF3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29の90〜99%であることが好ましく、91〜99%であることがより好ましい。 The difference {(L R3 / L R3 -29 )-(L F3 / L F3 -29 )} between the ratio L R3 / L R3-29 and the ratio L F3 / L F3-29 is -1 to -10. Is preferred. In this case, the balance between the improvement of the chipping resistance on the rake surface side and the improvement of the plastic deformation resistance on the flank surface side is excellent. The difference is more preferably -4 to -9. In order to satisfy such a difference, the length L R3 of the 33 type grain boundary is preferably 80 to 95% of the length L R3-29 of the 3−3-29 type grain boundary, and 83 to 95. % Is more preferable, and 80 to 90% is particularly preferable. The length L F3 of the 33 type crystal grain boundary is 90 to 99% of the length L F3-29 of the Σ3-29 type crystal grain boundary Is preferably, and more preferably 91 to 99%.

本実施形態において、α−Al23層が上記(1)を満たすか否かは次のようにして確認することができる。 In the present embodiment, whether or not the α-Al 2 O 3 layer satisfies the above (1) can be confirmed as follows.

まず、α−Al23層を後述の製造方法に基づいて基材上に形成する。そして、形成されたすくい面側のα−Al23層を(基材なども含め)α−Al23層に垂直な断面が得られるように切断する(すなわち、α−Al23層の表面に対する法線を含む平面でα−Al23層を切断した切断面が露出するように切断する)。その後、その切断面を耐水研磨紙(研磨剤としてSiC砥粒研磨剤を含むもの)で研磨する。 First, an α-Al 2 O 3 layer is formed on a substrate based on a manufacturing method described later. Then, the formed rake face side α-Al 2 O 3 layer (including the base and the like) is cut so as to obtain a cross section perpendicular to the α-Al 2 O 3 layer (ie, α-Al 2 O cut surface obtained by cutting the alpha-Al 2 O 3 layer in the plane is cut to expose containing normal to the surface of the three layers). Thereafter, the cut surface is polished with a water-resistant polishing paper (containing a SiC abrasive abrasive as an abrasive).

なお、上記の切断は、たとえばα−Al23層表面(α−Al23層上に他の層が形成されている場合は被膜表面とする)を十分に大きな保持用の平板上にワックス等を用いて密着固定した後、回転刃の切断機にてその平板に対して垂直方向に切断する(該回転刃と該平板とが可能な限り垂直となるように切断する)ものとする。この切断は、このような垂直方向に対して行なわれる限り、α−Al23層の任意の部位で行なうことができる。 Note that the above-mentioned cutting is carried out, for example, on the surface of the α-Al 2 O 3 layer surface (when the other layer is formed on the α-Al 2 O 3 layer, the film surface is made large) on the holding flat plate. Fixed closely using wax etc., and then cutting in a direction perpendicular to the flat plate with a rotary blade cutter (cutting so that the rotary blade and the flat plate are as vertical as possible) Do. This cutting can be performed at any part of the α-Al 2 O 3 layer as long as it is performed in such a vertical direction.

また、上記の研磨は、当該耐水研磨紙#400、#800、#1500を順に用いて行なうものとする(耐水研磨紙の番号(#)は研磨剤の粒径の違いを意味し、数字が大きくなるほど研磨剤の粒径は小さくなる)。   In addition, the above-mentioned polishing is performed using the water-resistant abrasive papers # 400, # 800, and # 1500 in order (the water-resistant abrasive paper number (#) means the difference in the particle size of the abrasive, The larger the particle size, the smaller the abrasive particle size).

引続き、上記の研磨面をArイオンによるイオンミーリング処理によりさらに平滑化する。イオンミーリング処理の条件は以下の通りである。
加速電圧:6kV
照射角度:α−Al23層表面の法線方向(すなわち該切断面におけるα−Al23層の厚み方向に平行となる直線方向)から0°
照射時間:6時間。
Subsequently, the above-mentioned polished surface is further smoothed by ion milling with Ar ions. The conditions for the ion milling treatment are as follows.
Acceleration voltage: 6kV
Irradiation angle: 0 ° from the normal direction of the surface of the α-Al 2 O 3 layer (that is, the linear direction parallel to the thickness direction of the α-Al 2 O 3 layer in the cut surface)
Irradiation time: 6 hours.

また、上記切断の位置は少なくとも刃先稜線部3近傍を避けて設定される。具体的には、図3を参照し、すくい面1に接する面(図3中左右に延びる点線で示される)とすくい面1とが接する領域の外縁A1と、逃げ面2に接する面(図3中上下に延びる点線で示される)と逃げ面2とが接する領域の外縁A2とを繋ぐ領域を、刃先稜線部3とみなし、少なくとも刃先稜線部3の端部である外縁A1から0.2mm以上離れた位置(図3において外縁A1から左側へ離れた位置)を、断面の作製位置として適用する。α−Al23層の逃げ面2側の断面においても同様に、刃先稜線部3の端部である外縁A2から0.2mm以上離れた位置(図3において外縁A2から下側へ離れた位置)を、断面の作製位置として適用する。 Further, the position of the cutting is set so as to avoid at least the vicinity of the blade edge 3. Specifically, with reference to FIG. 3, the outer edge A 1 of the area and the rake face 1 is in contact (indicated by a dotted line extending in the FIG. 3, left and right) surfaces in contact with the rake face 1, in contact with the flank 2 faces ( A region connecting the upper and lower dotted lines in FIG. 3 and the outer edge A 2 of the region in contact with the flank 2 is regarded as the cutting edge ridge portion 3, and at least from the outer edge A 1 which is the end portion of the cutting edge ridge portion 3 0.2mm or more away position (position away from the outer edge a 1 to the left in FIG. 3), applied as making the position of the cross section. Similarly, in the cross section on the flank 2 side of the α-Al 2 O 3 layer, a position spaced 0.2 mm or more from the outer edge A 2 which is the end of the cutting edge 3 (from the outer edge A 2 to the lower side in FIG. The remote position) is applied as a cross-sectional production position.

そして、上記の平滑化された研磨面を、EBSDを備えたSEMで観察する。SEMは、HKL NL02 EBSD検出器を備えたZeiss Supra 35 VP(CARL ZEISS社製)を用いる。EBSDデータは、集束電子ビームを各ピクセル上へ個別に位置させることによって順に収集する。   The smoothed polished surface is then observed with a SEM equipped with EBSD. The SEM uses a Zeiss Supra 35 VP (made by CARL ZEISS) equipped with a HKL NL02 EBSD detector. EBSD data is collected in turn by placing focused electron beams individually on each pixel.

サンプル面(平滑化処理したα−Al23層の断面)の法線は、入射ビームに対して70°傾斜させ、分析は、15kVにて行なう。帯電効果を避けるために、10Paの圧力を印加する。開口径60μmまたは120μmと合わせて高電流モードを用いる。データ収集は、研磨面上、50×30μmの面領域に相当する500×300ポイントについて、0.1μm/ステップのステップにて行なう。 The normal to the sample plane (cross section of the smoothed α-Al 2 O 3 layer) is inclined 70 ° with respect to the incident beam and the analysis is performed at 15 kV. A pressure of 10 Pa is applied to avoid the charging effect. The high current mode is used in combination with the aperture diameter of 60 μm or 120 μm. Data collection is performed in steps of 0.1 μm / step on 500 × 300 points corresponding to a surface area of 50 × 30 μm on the polishing surface.

そして、市販のソフトウェア(商品名:「orientation Imaging microscopy Ver 6.2」、EDAX社製)を用いて各測定ピクセルの(001)面の法線方向と、α−Al23層表面(被膜表面側に位置する表面とする)の法線方向(すなわち該切断面におけるα−Al23層の厚み方向に平行となる直線方向)とのなす角度を算出し、その角度が±20°以内となるピクセルが選択されるようなカラーマップを作成する。 Then, using a commercially available software (trade name: “orientation imaging microscopy Ver 6.2”, manufactured by EDAX), the normal direction of the (001) plane of each measurement pixel and the α-Al 2 O 3 layer surface (coated surface side calculating an angle between a straight line direction) is parallel to the thickness direction of the normal direction (i.e. α-Al 2 O 3 layer in the該切section of the surface) which is located, and the angle is within ± 20 ° Create a color map so that the selected pixels are selected.

具体的には、上記ソフトウェアに含まれる「Cristal Direction MAP」の手法を用いて、α−Al23層表面の法線方向と各測定ピクセルの(001)面の法線方向とのTolerance20°(方向差が±20°以内となるもの)のカラーマップを作成する。そして、このカラーマップに基づいて上記ピクセルの面積比を算出することにより、その面積比が50%以上となる場合に「すくい面側のα−Al23層が(001)配向を示す」ものとする。 Specifically, using the “Cristal Direction MAP” method included in the above software, the Tolerance 20 ° between the normal direction of the α-Al 2 O 3 layer surface and the normal direction of the (001) plane of each measurement pixel Create a color map (where the direction difference is within ± 20 °). Then, by calculating the area ratio of the above-mentioned pixels based on this color map, when the area ratio becomes 50% or more, “the α-Al 2 O 3 layer on the rake surface shows (001) orientation” It shall be.

同様にして、逃げ面側のα−Al23層が(001)配向を示すか否かを確認する。そして、いずれの面側のα−Al23層においても(001)配向を示す、すなわち、(001)面に対する法線方向がα−Al23層表面(被膜の表面側に位置する表面とする)の法線方向に対して±20°以内となる結晶粒(α−Al23)の割合が50%以上であることが確認された場合、α−Al23層が上記(1)を満たすことになる。 Likewise, α-Al 2 O 3 layer of flank side (001) checks whether showing the orientation. And (001) orientation is shown in the α-Al 2 O 3 layer on either side, that is, the normal direction to the (001) plane is located on the surface of the α-Al 2 O 3 layer (the surface side of the film When it is confirmed that the ratio of crystal grains (α-Al 2 O 3 ) within ± 20 ° with respect to the normal direction of the surface) is 50% or more, the α-Al 2 O 3 layer is It will satisfy the above (1).

また、本実施形態において、すくい面側のα−Al23層および逃げ面側のα−Al23層の各々が上記(2)および(3)を満たし、さらにこれらが上記(4)を満たすか否かは、次のようにして確認することができる。 Further, in the present embodiment, each of the r-side α-Al 2 O 3 layer and the flank-side α-Al 2 O 3 layer satisfies the above (2) and (3), and further, these satisfy the above (4) It can be confirmed as follows whether it is filled or not.

まず、上記と同様にしてα−Al23層に垂直な断面が得られるように、すくい面側のα−Al23層を切断した後、同じく同様にして研磨および平滑化処理を行なう。そしてこのようい処理された切断面に対して、上記と同様のEBSDを備えたSEMで観察する。 First, as described above with a cross-section perpendicular to the α-Al 2 O 3 layer in the same manner to obtain, after cutting the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side, the polishing and smoothing processing also in the same manner Do. Then, the section processed in this way is observed with a SEM equipped with the same EBSD as described above.

サンプル面(平滑化処理したα−Al23層の断面)の法線は、入射ビームに対して70°傾斜させ、分析は、15kVにて行なう。帯電効果を避けるために、10Paの圧力を印加する。開口径60μmまたは120μmと合わせて高電流モードを用いる。データ収集は、研磨面上、50×30μmの面領域に相当する500×300ポイントについて、0.1μm/ステップのステップにて行なう。 The normal to the sample plane (cross section of the smoothed α-Al 2 O 3 layer) is inclined 70 ° with respect to the incident beam and the analysis is performed at 15 kV. A pressure of 10 Pa is applied to avoid the charging effect. The high current mode is used in combination with the aperture diameter of 60 μm or 120 μm. Data collection is performed in steps of 0.1 μm / step on 500 × 300 points corresponding to a surface area of 50 × 30 μm on the polishing surface.

データ処理は、ノイズフィルタリング有りおよび無しで行なう。ノイズフィルタリングおよび結晶粒界性格分布は、市販のソフトウェア(商品名:「orientation Imaging microscopy Ver 6.2」、EDAX社製)を用いて決定する。結晶粒界性格分布の分析は、Grimmer(H.Grimmer,R.Bonnet,Philosophical Magazine A 61(1990),493-509)から入手可能であるデータに基づいて行なう。ブランドンの条件(Brandon criterion)(ΔΘ<Θ0(Σ)-0.5、ここで、Θ0=15°)を用いて、実験値の理論値からの許容誤差を考慮に入れる(D.Brandon Acta metall.14(1966),1479-1484)。任意のΣ値に対応する特殊結晶粒界を計数し、全結晶粒界に対する比として表すことによって確認することができる。 Data processing is performed with and without noise filtering. Noise filtering and grain boundary character distribution are determined using commercially available software (trade name: “orientation imaging microscopy Ver 6.2”, manufactured by EDAX). Analysis of grain boundary character distribution is based on data available from Grimmer (H. Grimmer, R. Bonnet, Philosophical Magazine A 61 (1990), 493-509). Taking into account the tolerances from the theoretical values of the experimental values (D. Brandon Acta metall), using the Brandon criterion (ΔΘ <Θ 0 ()) -0.5 , where Θ 0 = 15 °) .14 (1966), 1479-1484). It can be confirmed by counting special grain boundaries corresponding to any Σ value and expressing it as a ratio to all grain boundaries.

以上により、すくい面側のα−Al23層における、Σ3型結晶粒界の長さLR3、Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29、および全粒界Lの合計長さを求めることができる。同様にして、逃げ面側のα−Al23層におけるΣ3型結晶粒界の長さLF3、Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29、および全粒界Lの合計長さを求めることができる。求めた値から、すくい面側のα−Al23層、逃げ面側のα−Al23層が上記(2)および(3)を満たすか否かを確認することができ、さらに、α−Al23層が上記(4)を満たすか否かを確認することができる。 By the above, the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side, the length of the Σ3 type crystal grain boundary L R3, Σ3-29 type crystal grain boundary length L R3-29, and the sum of Zentsubukai L R You can determine the length. Similarly, the length of the Σ3 type crystal grain boundaries in α-Al 2 O 3 layer of flank side L F3, Σ3-29 type crystal grain boundary length L F3-29, and the sum of Zentsubukai L F You can determine the length. From the determined values, it can be confirmed whether the rake face side α-Al 2 O 3 layer and the flank side α-Al 2 O 3 layer satisfy the above (2) and (3), and further It can be confirmed whether or not the α-Al 2 O 3 layer satisfies the above (4).

<α−Al23層の厚み>
α−Al23層は、2〜20μmの厚みを有することが好ましい。これにより、上記のような優れた効果を発揮することができる。その厚みは、2〜15μmであることがより好ましく、2〜10μmであることがさらに好ましい。
<Thickness of α-Al 2 O 3 Layer>
The α-Al 2 O 3 layer preferably has a thickness of 2 to 20 μm. Thereby, the above-mentioned excellent effects can be exhibited. The thickness is more preferably 2 to 15 μm, and further preferably 2 to 10 μm.

上記厚みが2μm未満である場合、上記のような優れた効果を十分に発揮できない場合があり、20μmを超えると、α−Al23層と下地層等の他の層との線膨張係数の差に起因する界面応力が大きくなり、α−Al23の結晶粒が脱落する場合がある。このような厚みは、走査型電子顕微鏡(SEM)等を用いて基材と被膜の垂直断面観察により確認することができる。 When the thickness is less than 2 μm, the above-mentioned excellent effects may not be exhibited sufficiently, and when it exceeds 20 μm, the coefficient of linear expansion between the α-Al 2 O 3 layer and other layers such as the underlayer. interfacial stress increases due to the difference, the crystal grains of α-Al 2 O 3 is sometimes fall off. Such thickness can be confirmed by observation of the vertical cross section of the substrate and the film using a scanning electron microscope (SEM) or the like.

<α−Al23層の表面粗さ>
α−Al23層は、表面粗さRaが0.2μm未満であることが好ましい。これにより、切りくずと工具刃先との間の摩擦係数が低減し、耐チッピング性が向上するだけでなく、安定した切りくず排出性を発揮できる。表面粗さRaは、0.15μm未満であることがより好ましく、0.10μm未満であることがさらに好ましい。このように表面粗さRaは、低くなればなる程好ましく、その下限を規定する必要はないが、被膜は基材の表面性状の影響を受けるという観点からその下限は0.05μm以上である。
<Surface Roughness of α-Al 2 O 3 Layer>
The α-Al 2 O 3 layer preferably has a surface roughness Ra of less than 0.2 μm. As a result, the coefficient of friction between the chips and the cutting edge of the tool is reduced, and not only chipping resistance is improved, but also stable chip discharging performance can be exhibited. The surface roughness Ra is more preferably less than 0.15 μm, and still more preferably less than 0.10 μm. Thus, the surface roughness Ra is preferably as low as possible, and it is not necessary to define the lower limit, but the lower limit is 0.05 μm or more from the viewpoint that the film is affected by the surface properties of the substrate.

なお、本願において表面粗さRaは、JIS B 0601(2001)の算術平均粗さRaを意味するものとする。   In the present application, surface roughness Ra means arithmetic mean roughness Ra in accordance with JIS B 0601 (2001).

<α−Al23層の圧縮応力>
α−Al23層は、被膜の表面側から2μm以内の領域に圧縮応力の絶対値が最大となる地点を含み、該地点における圧縮応力の絶対値は1GPa未満であることが好ましい。これにより、断続切削加工時に発生する工具刃先の機械的、熱的疲労に伴う刃先の突発欠損が抑制され、省人/省エネルギー効果を発揮できる。該絶対値は、より好ましくは0.9GPa未満であり、さらに好ましくは0.8GPa未満である。上記絶対値の下限は、特に限定されないが、耐摩耗性と耐欠損性のバランスという観点からその下限は0.2GPa以上である。
<Compressive stress of α-Al 2 O 3 layer>
The α-Al 2 O 3 layer includes a point where the absolute value of compressive stress is maximum in a region within 2 μm from the surface side of the coating, and the absolute value of compressive stress at this point is preferably less than 1 GPa. Thereby, the sudden loss of the cutting edge accompanying mechanical and thermal fatigue of the tool cutting edge which occurs at the time of intermittent cutting is suppressed, and the labor saving / energy saving effect can be exhibited. The absolute value is more preferably less than 0.9 GPa, still more preferably less than 0.8 GPa. The lower limit of the absolute value is not particularly limited, but the lower limit is 0.2 GPa or more from the viewpoint of the balance between wear resistance and chipping resistance.

なお、本実施形態における圧縮応力は、従来公知のX線を用いたsin2ψ法、侵入深さ一定法等により測定することができる。 The compressive stress in the present embodiment can be measured by a conventionally known method such as a sin 2 ψ method using an X-ray, a constant penetration depth method, or the like.

<TiCxy層>
本実施形態の被膜は、基材とα−Al23層との間にTiCxy層を含むことができる。このTiCxy層は、0.6≦x/(x+y)≦0.8という関係の原子比を満たすTiCxyを含むことが好ましい。これにより、基材とα−Al23層との密着性が向上する。
<TiC x N y layer>
Coatings of the present embodiment may include TiC x N y layer between the substrate and the α-Al 2 O 3 layer. The TiC x N y layer preferably contains TiC x N y satisfying an atomic ratio of 0.6 ≦ x / (x + y) ≦ 0.8. This improves the adhesion between the substrate and the α-Al 2 O 3 layer.

該原子比は、より好ましくは0.65≦x/(x+y)≦0.75であり、さらに好ましくは0.67≦x/(x+y)≦0.72である。x/(x+y)が0.6未満の場合、耐摩耗性が不十分となることがあり、0.8を超えると耐チッピング性が不十分となることがある。   The atomic ratio is more preferably 0.65 ≦ x / (x + y) ≦ 0.75, and still more preferably 0.67 ≦ x / (x + y) ≦ 0.72. If x / (x + y) is less than 0.6, the abrasion resistance may be insufficient, and if it exceeds 0.8, the chipping resistance may be insufficient.

<製造方法>
本実施形態の表面被覆切削工具は、基材上に被膜を化学気相蒸着(CVD)法により形成することによって製造することができる。被膜のうち、α−Al23層以外の層が形成される場合、それらの層は化学気相蒸着装置を用いて従来公知の条件で形成することができる。一方、α−Al23層は、以下のようにして形成することができる。
<Manufacturing method>
The surface-coated cutting tool of this embodiment can be manufactured by forming a film on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method. When a layer other than the α-Al 2 O 3 layer is formed among the films, those layers can be formed using a chemical vapor deposition apparatus under conventionally known conditions. On the other hand, the α-Al 2 O 3 layer can be formed as follows.

原料ガスとして、AlCl3、HCl、CO2、H2S、O2、およびH2を用いる。配合量は、AlCl3を3〜5体積%、HClを4〜6体積%、CO2を0.5〜2体積%、H2Sを1〜5体積%、O2を0.0001〜0.01体積%とし、残部はH2とする。さらに、0.1≦CO2/H2S≦1、0.1≦CO2/AlCl3≦1、0.5≦AlCl3/HCl≦1という体積比を採用する。 AlCl 3 , HCl, CO 2 , H 2 S, O 2 and H 2 are used as source gases. The compounding amount is 3 to 5% by volume of AlCl 3 , 4 to 6% by volume of HCl, 0.5 to 2% by volume of CO 2 , 1 to 5% by volume of H 2 S, 0.0001 to 0 of O 2 .01 volume%, and the remainder is H 2 . Furthermore, a volume ratio of 0.1 ≦ CO 2 / H 2 S ≦ 1, 0.1 ≦ CO 2 / AlCl 3 ≦ 1, 0.5 ≦ AlCl 3 / HCl ≦ 1 is adopted.

原料ガスは、化学気相蒸着装置の反応容器内に配置された基材に対して吹き付けられるが、このときの原料ガスの噴出方向は、基材の逃げ面が原料ガスの噴出方向に対して略垂直となり、基材のすくい面が原料ガスの噴出方向に対して略平行となるように調整される。また、化学気相蒸着法の諸条件は、温度が950〜1050℃であり、圧力が1〜5kPaであり、ガス流量(全ガス量)が50〜100L/minである。また、原料ガスの反応容器内への導入速度を、1.7〜3.5m/secとする。   The raw material gas is sprayed to the base material disposed in the reaction vessel of the chemical vapor deposition apparatus, and the ejection direction of the raw material gas at this time is that the flank of the base material is against the ejection direction of the raw material gas It becomes substantially vertical, and it adjusts so that the rake face of a substrate may become substantially parallel to the ejection direction of source gas. Further, conditions of the chemical vapor deposition method are a temperature of 950 to 1050 ° C., a pressure of 1 to 5 kPa, and a gas flow rate (total gas amount) of 50 to 100 L / min. Further, the introduction rate of the source gas into the reaction container is set to 1.7 to 3.5 m / sec.

そして、上述の条件下での化学気相蒸着法によりα−Al23層を一旦形成した後、アニールを行なう。アニールの条件は、温度が1050〜1080℃であり、圧力が50〜100kPaであり、時間が120〜300分である。またこのアニールの雰囲気は、20〜30L/minの流量のH2とAr(アルゴン)とを流すことにより行なわれる。 Then, after an α-Al 2 O 3 layer is once formed by a chemical vapor deposition method under the conditions described above, annealing is performed. The annealing conditions are a temperature of 1050 to 1080 ° C., a pressure of 50 to 100 kPa, and a time of 120 to 300 minutes. Further, the atmosphere for this annealing is performed by flowing H 2 and Ar (argon) at a flow rate of 20 to 30 L / min.

このようにして、所望の厚みの本実施形態のα−Al23層を形成することができる。とりわけ、原料ガスにおけるO2の配合量を上記範囲とし、かつ基材の逃げ面が原料ガスの噴出方向に対して略垂直となり、基材のすくい面が原料ガスの噴出方向に対して略平行となるように、原料ガスの噴出方向が調整されることにより、上記(2)〜(4)を満たすα−Al23層を形成することができる。その理由は、次のように推察される。 Thus, the α-Al 2 O 3 layer of the present embodiment having a desired thickness can be formed. In particular, the compounding amount of O 2 in the source gas is in the above range, and the flank surface of the substrate is substantially perpendicular to the ejection direction of the source gas, and the rake surface of the substrate is substantially parallel to the ejection direction of the source gas By adjusting the ejection direction of the source gas so as to satisfy the above, it is possible to form an α-Al 2 O 3 layer satisfying the above (2) to (4). The reason is presumed as follows.

2は、CO2等の他のガスと比較して反応性が高く、α−Al23の核数を増加させたり、成膜速度を高めたりする作用を有する。また、O2は、CSL結晶粒界におけるΣ3型結晶粒界の割合を低下させる作用をも有し得る。これは、成膜速度が速すぎる場合、高い整合性を有する結晶粒界であるΣ3型結晶粒界が生成され難くなるためである。 O 2 is highly reactive as compared with other gases such as CO 2 , and has the functions of increasing the number of nuclei of α-Al 2 O 3 and increasing the deposition rate. In addition, O 2 can also have the function of reducing the proportion of Σ 3 -type grain boundaries in CSL grain boundaries. This is because, if the deposition rate is too fast, Σ3 type crystal grain boundaries, which are crystal grain boundaries having high consistency, are not easily generated.

ところで、原料ガスの噴出方向に対して略平行となるすくい面側においては、原料ガスの流速密度が比較的高くなる傾向があり、原料ガスの噴出方向に対して略垂直となる逃げ面側においては、原料ガスの流速密度が比較的低くなる傾向がある。すなわち、すくい面側においては、原料ガスの滞留時間が短くなり、逃げ面側においては、原料ガスの滞留時間が長くなる傾向があり、換言すれば、すくい面側は、逃げ面側と比してより頻繁に原料ガスが供給される傾向がある。   By the way, on the rake surface side which is substantially parallel to the ejection direction of the source gas, the flow velocity density of the source gas tends to be relatively high, and on the flank side which is substantially perpendicular to the ejection direction of the source gas. The flow velocity density of the source gas tends to be relatively low. That is, on the rake face side, the residence time of the raw material gas becomes shorter, and on the flank side, the residence time of the source gas tends to be longer, in other words, the rake face side is compared with the flank side. The source gas tends to be supplied more frequently.

したがって、見かけ上、すくい面側におけるO2の吸着・拡散が、逃げ面側におけるO2の吸着・拡散よりも頻繁に起こることになり、これにより、すくい面側において、O2の作用に起因するΣ3型結晶粒界の減少が引き起こされ、結果的に、逃げ面側におけるΣ3型結晶粒界の割合が、すくい面側と比して大きくなる。 Therefore, apparently, adsorption and diffusion of O 2 on the rake surface side occur more frequently than adsorption and diffusion of O 2 on the flank surface side, which causes the action of O 2 on the rake surface side. The reduction of Σ3 type crystal grain boundaries is caused, and as a result, the ratio of Σ3 type crystal grain boundaries on the flank side becomes larger than that on the rake face side.

また成膜後に上記のようなアニールを行なうことによりα−Al23層中に硫黄等の不純物が残存することを防止できるため、本実施形態のα−Al23層の製造方法として特に優れたものとなる。 Also it is possible to prevent the impurities such as sulfur in α-Al 2 O 3 layer in by annealing as described above after film formation remains, as a manufacturing method of α-Al 2 O 3 layer of the present embodiment It is particularly excellent.

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples, but the present invention is not limited thereto.

<基材の調製>
以下の表1に記載の基材Pおよび基材Kの2種類の基材を準備した。具体的には、表1に記載の配合組成からなる原料粉末を均一に混合し、所定の形状に加圧成形した後、1300〜1500℃で1〜2時間焼結することにより、形状がCNMG120408NUX(住友電気工業製)の超硬合金製の基材を得た。
<Preparation of base material>
Two types of substrates, substrate P and substrate K described in Table 1 below, were prepared. Specifically, the raw material powder having the composition described in Table 1 is uniformly mixed, pressure-formed into a predetermined shape, and sintered at 1300 to 1500 ° C. for 1 to 2 hours to obtain a shape of CNMG 120408 NUX. A base material made of cemented carbide (made by Sumitomo Electric Industries, Ltd.) was obtained.

Figure 0006535922
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<被膜の形成>
上記で得られた各基材に対してその表面に被膜を形成した。具体的には、基材を化学気相蒸着装置内にセットすることにより、基材上に化学気相蒸着法により被膜を形成した。基材は、すくい面がガスの噴出方向に略平行となり、逃げ面がガスの噴出方向に略直交となるように反応容器内に配置した。
<Formation of film>
A film was formed on the surface of each of the substrates obtained above. Specifically, a film was formed on a substrate by a chemical vapor deposition method by setting the substrate in a chemical vapor deposition apparatus. The substrate was placed in the reaction vessel so that the rake face was substantially parallel to the gas ejection direction and the flank face was substantially orthogonal to the gas ejection direction.

被膜の形成条件は、以下の表2および表3に記載した通りである。表2はα−Al23層以外の各層の形成条件を示し、表3はα−Al23層の形成条件を示している。なお、表2中のTiBNOとTiCNOは後述の表5の中間層であり、それ以外のものも表5中のα−Al23層を除く各層に相当することを示す。また、TiCxy層は、原子比x/(x+y)が0.7であるTiCxyからなるものである。 The conditions for forming the film are as described in Tables 2 and 3 below. Table 2 shows the formation conditions of each layer other than the α-Al 2 O 3 layer, and Table 3 shows the formation conditions of the α-Al 2 O 3 layer. Note that TiBNO and TiCNO in Table 2 are intermediate layers in Table 5 described later, and the other ones correspond to the respective layers in Table 5 excluding the α-Al 2 O 3 layer. Further, TiC x N y layers are those atomic ratio x / (x + y) consists of TiC x N y is 0.7.

また、表3に示すように、α−Al23層の形成条件はA〜GとX〜Zの10通りであり、このうちA〜Gが実施例の条件であり、X〜Zが比較例(従来技術)の条件である。α−Al23層の形成において、原料ガスの導入速度は2m/secとし、基材を固定しつつ、原料ガスを噴出されるためのガス管を2rpmで回転させた。なお、A〜Gの条件で形成した実施例のα−Al23層のみについて、表3に記載したアニール時間の間、1050℃、50kPa、H2の流量を20L/min、Arの流量を30L/minの条件でアニールを行なった。 Further, as shown in Table 3, the formation conditions of the α-Al 2 O 3 layer are ten ways of A to G and X to Z, among which A to G are the conditions of the example, and X to Z are It is the conditions of a comparative example (prior art). In the formation of the α-Al 2 O 3 layer, the introduction rate of the source gas was 2 m / sec, and while fixing the substrate, the gas pipe for emitting the source gas was rotated at 2 rpm. Note that only the α-Al 2 O 3 layer of the embodiment are formed under the conditions of A-G, while the annealing time as described in Table 3, 1050 ° C., 50 kPa, flow rate 20L / min of H 2, the flow rate of Ar Annealing was performed under the conditions of 30 L / min.

たとえば、形成条件Aは、3.2体積%のAlCl3、4.0体積%のHCl、1.0体積%のCO2、2体積%のH2S、0.003体積%のO2、そして残部H2からなる組成の原料ガスを化学気相蒸着装置へ供給し、圧力3.5kPaおよび温度1000℃の条件下、流量(全ガス量)70L/minの条件で化学気相蒸着法を実行し、その後、上記の条件で180分間アニールすることによってα−Al23層が形成されることを示している。 For example, forming condition A is 3.2% by volume of AlCl 3 , 4.0% by volume of HCl, 1.0% by volume of CO 2 , 2% by volume of H 2 S, 0.003% by volume of O 2 , And the source gas of the composition which consists of remainder H 2 is supplied to the chemical vapor deposition apparatus, and the chemical vapor deposition method is carried out under the condition of pressure 3.5 kPa and temperature 1000 ° C. and flow rate (total gas amount) 70 L / min. It is shown that an α-Al 2 O 3 layer is formed by performing and then annealing for 180 minutes under the above conditions.

なお、表2に記載したα−Al23層以外の各層についても、アニールを行なわないことを除き、同様に化学気相蒸着法により形成した。なお、表2中の「残り」とは、H2が原料ガスの残部を占めることを示している。また、「全ガス量」とは、標準状態(0℃、1気圧)における気体を理想気体とし、単位時間当たりに化学気相蒸着装置に導入された全体積流量を示す(表3のα−Al23層についても同じ)。また、各層の厚みは、成膜時間を適宜調節することにより調整した(各層の成膜速度は約0.5〜2.0μm/時間である)。 Each layer other than the α-Al 2 O 3 layer described in Table 2 was similarly formed by the chemical vapor deposition except that annealing was not performed. The “remaining” in Table 2 indicates that H 2 occupies the remaining portion of the source gas. Further, “total gas amount” refers to the total volume flow rate introduced into the chemical vapor deposition apparatus per unit time with the gas in the standard state (0 ° C., 1 atm) as an ideal gas (α − in Table 3) The same applies to the Al 2 O 3 layer). In addition, the thickness of each layer was adjusted by appropriately adjusting the film formation time (the film formation rate of each layer is about 0.5 to 2.0 μm / hour).

Figure 0006535922
Figure 0006535922

Figure 0006535922
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<表面被覆切削工具の作製>
上記の表2および表3の条件により基材上に被膜を形成することにより、以下の表4および表5に示した実施例1〜15および比較例1〜6の表面被覆切削工具を作製した。
<Preparation of surface-coated cutting tools>
By forming a film on the substrate under the conditions of Table 2 and Table 3 above, surface-coated cutting tools of Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 6 shown in Table 4 and Table 5 below were produced. .

表4および表5に関し、各被膜の組成および厚みは、SEM−EDX(走査型電子顕微鏡−エネルギー分散型X線分光)により確認し、α−Al23層のΣ3型結晶粒界の長さ、Σ3−29型結晶粒界の長さ、および全粒界の合計長さを、上述の方法により確認した。また、すくい面側および逃げ面側のα−Al23層に関し、上述の方法により、(001)面に対する法線方向がα−Al23層表面(被膜表面側に位置する表面とする)の法線方向に対して±20°以内となる結晶粒(α−Al23)の割合(%)を確認した。 Regarding Table 4 and Table 5, the composition and thickness of each film are confirmed by SEM-EDX (scanning electron microscope-energy dispersive X-ray spectroscopy), and the length of Σ3 type grain boundary of α-Al 2 O 3 layer The length of the Σ3-29 type grain boundary and the total length of the whole grain boundary were confirmed by the method described above. Further, regarding the α-Al 2 O 3 layer on the rake surface side and the flank surface side, the normal direction to the (001) surface is the surface of the α-Al 2 O 3 layer (the surface located on the coating surface side) The ratio (%) of crystal grains (α-Al 2 O 3 ) within ± 20 ° with respect to the normal direction of

たとえば表4を参照し、実施例1の表面被覆切削工具は、基材として表1に記載の基材Pを採用し、その基材Pの表面に下地層として厚み1.2μmのTiN層を表2の条件で形成し、その下地層上に厚み13.0μmのTiCxy層を表2の条件で形成し、そのTiCxy層上に中間層として厚み0.7μmのTiBNO層を表2の条件で形成し、その中間層上に厚み8.6μmのα−Al23層を表3の形成条件で作成し、その後、最外層として厚み0.9μmのTiN層を表2の条件で形成することにより、基材上に合計厚み24.3μmの被膜を形成した構成であることを示している。なお、表4中の空欄は、該当する層が形成されていないことを示す。 For example, referring to Table 4, the surface-coated cutting tool of Example 1 employs the base material P described in Table 1 as a base material, and a 1.2 μm thick TiN layer as a base layer on the surface of the base material P A TiC x N y layer of 13.0 μm in thickness is formed on the underlayer under the conditions of Table 2 and a Ti BNO layer of 0.7 μm in thickness as an intermediate layer on the TiC x N y layer. Is formed under the conditions of Table 2, and an α-Al 2 O 3 layer having a thickness of 8.6 μm is formed on the intermediate layer under the forming conditions of Table 3. Thereafter, a TiN layer having a thickness of 0.9 μm is formed as the outermost layer. It shows that it is the structure which formed the film with a total thickness of 24.3 micrometers on the base material by forming on 2 conditions. In addition, the blank in Table 4 shows that the corresponding layer is not formed.

また、表5を参照し、実施例1に関し、すくい面側のα−Al23層において、Σ3型結晶粒界の長さLR3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の89%であり、かつ全粒界の合計長さLの17%である。また逃げ面側のα−Al23層において、Σ3型結晶粒界の長さLF3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29の94%であり、かつ全粒界の合計長さLの20%である。また、(LR3/LR3−29)の比(%)から(LF3/LF3−29)の比(%)を除した値が「(LR3/LR3−29)−(LF3/LF3−29)」の欄に示されるが、この値が「−」であることから、比LR3/LR3−29が、比LF3/LF3−29よりも小さいことが分かる。さらに、このα−Al23層は、すくい面側および逃げ面側において、(001)配向を示す。 Further, referring to Table 5 relates to Example 1, the α-Al 2 O 3 layer on the rake face side, the length of the Σ3 type crystal grain boundary L R3, the length of Σ3-29 type crystal grain boundary L R3 89% of −29 , and 17% of the total length L R of the whole grain boundary. Further, in the α-Al 2 O 3 layer on the flank side, the length L F3 of the 33 type grain boundary is 94% of the length L F3-29 of the 3−3-29 type grain boundary, and the whole grain boundary Total length L F of 20%. Also, the ratio (%) of the ratio (L R3 / L R3-29 ) to the ratio (%) of (L F3 / L F3-29 ) is “(L R3 / L R3 −29 )-(L F3 Although it is shown in the column of "/ L F3-29 )", it is understood that the ratio L R3 / L R3-29 is smaller than the ratio L F3 / L F3-29 because this value is "-". Furthermore, this α-Al 2 O 3 layer exhibits (001) orientation on the rake face side and the flank face side.

なお、比較例1〜6のα−Al23層は全て本発明の方法に従わない従来技術の条件で形成されているため、それらのα−Al23層は、本発明のような特性を示さない結晶組織により構成されることになる(表5参照)。 Incidentally, since the all α-Al 2 O 3 layers of Comparative Examples 1 to 6 are formed in the prior art conditions that do not comply with the method of the present invention, those α-Al 2 O 3 layer, as in the present invention Of the crystalline structure which does not show any characteristic (see Table 5).

Figure 0006535922
Figure 0006535922

Figure 0006535922
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<切削試験>
上記で得られた表面被覆切削工具を用いて、以下の2種類の切削試験を行なった。以下の切削試験は、高速・低送り切削加工に類する。
<Cutting test>
The following two types of cutting tests were performed using the surface-coated cutting tool obtained above. The following cutting tests are similar to high speed low feed cutting.

<切削試験1>
以下の表6に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具について、以下の切削条件により逃げ面摩耗量(Vb)が0.20mmとなるまでの切削時間を測定するとともに刃先の最終損傷形態を観察した。その結果を表6に示す。切削時間が長いもの程、耐摩耗性に優れ、工具寿命が長くなっていることを示す。
<Cutting test 1>
With respect to the surface-coated cutting tools of Examples and Comparative Examples described in Table 6 below, the cutting time until the flank wear amount (Vb) becomes 0.20 mm is measured according to the following cutting conditions and the final damage form of the cutting edge Observed. The results are shown in Table 6. The longer the cutting time, the better the wear resistance and the longer the tool life.

<切削条件>
被削材:SCM435丸棒外周切削
周速:400m/min
送り速度:0.1mm/rev
切込み量:1.0mm
切削液:あり。
<Cutting conditions>
Work material: SCM 435 round bar peripheral cutting speed: 400 m / min
Feeding speed: 0.1 mm / rev
Depth of cut: 1.0 mm
Cutting fluid: Yes.

Figure 0006535922
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表6より明らかなように実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐摩耗性および耐チッピング性の両者に優れており、工具寿命が長期化していることは明らかである。すなわち、実施例の表面被覆切削工具の被膜の機械特性が向上していることが確認できた。   As apparent from Table 6, the surface-coated cutting tool of the example is superior to both of the wear resistance and chipping resistance as compared with the surface-coated cutting tool of the comparative example, and the tool life is prolonged it is obvious. That is, it has been confirmed that the mechanical properties of the film of the surface-coated cutting tool of the example are improved.

<切削試験2>
以下の表7に記載した実施例および比較例の表面被覆切削工具について、以下の切削条件によりクレーター摩耗量(Kt)が0.20mmとなるまでの切削時間を測定した。その結果を表7に示す。切削時間が長いもの程、耐摩耗性に優れ、工具寿命が長くなっていることを示す。
<Cutting test 2>
With respect to the surface-coated cutting tools of the examples and comparative examples described in Table 7 below, the cutting time until the crater wear amount (Kt) reaches 0.20 mm was measured according to the following cutting conditions. The results are shown in Table 7. The longer the cutting time, the better the wear resistance and the longer the tool life.

<切削条件>
被削材:S55C丸棒外周切削
周速:300m/min
送り速度:0.05mm/rev
切込み量:2.0mm
切削液:あり。
<Cutting conditions>
Work material: S55C round bar peripheral cutting speed: 300m / min
Feeding speed: 0.05 mm / rev
Depth of cut: 2.0 mm
Cutting fluid: Yes.

Figure 0006535922
Figure 0006535922

表7より明らかなように実施例の表面被覆切削工具は、比較例の表面被覆切削工具に比し、耐欠損性に優れており、工具寿命が長期化していることは明らかである。すなわち、実施例の表面被覆切削工具の被膜の機械特性が向上していることが確認できた。   As apparent from Table 7, the surface-coated cutting tool of the example is excellent in fracture resistance as compared with the surface-coated cutting tool of the comparative example, and it is clear that the tool life is prolonged. That is, it has been confirmed that the mechanical properties of the film of the surface-coated cutting tool of the example are improved.

<α−Al23層の表面粗さRaの効果確認>
実施例1、実施例2、および実施例11の表面被覆切削工具に対して、α−Al23層の表面粗さRaをJIS B 0601(2001)に従って測定した。その結果を表10に示す。
<Confirmation of Effect of Surface Roughness Ra of α-Al 2 O 3 Layer>
The surface roughness Ra of the α-Al 2 O 3 layer was measured according to JIS B 0601 (2001) for the surface-coated cutting tools of Example 1, Example 2, and Example 11. The results are shown in Table 10.

次いで、上記の各表面被覆切削工具のα−Al23層に対して以下の条件のエアロラップ処理を行なうことによって、それぞれ実施例1A、実施例2A、および実施例11Aの表面被覆切削工具を作製した。そして、これらの各表面被覆切削工具に対して、α−Al23層の表面粗さRaを上記と同様にして測定した。その結果を表10に示す。 Subsequently, the surface-coated cutting tools of Example 1A, Example 2A, and Example 11A are obtained by performing the aerowrap treatment of the following conditions on the α-Al 2 O 3 layer of each of the above-described surface-coated cutting tools. Was produced. Then, for each of these surface-coated cutting tool, the surface roughness Ra of the α-Al 2 O 3 layer was measured in the same manner as described above. The results are shown in Table 10.

<エアロラップ処理の条件>
メディア:平均粒径0.1μmのダイヤモンド砥粒を含んだ直径1mm程度の弾性ゴムメディア(商品名:「マルチコン」、ヤマシタワークス社製)
投射圧力:0.5bar
投射時間:30秒
湿式/乾式:乾式。
<Conditions for aero wrap processing>
Media: Elastic rubber media with a diameter of about 1 mm containing diamond abrasive grains with an average particle diameter of 0.1 μm (trade name: "Multicon", manufactured by Yamashita Works Inc.)
Projection pressure: 0.5 bar
Projection time: 30 seconds wet / dry: dry.

そして、これらの実施例1、1A、2、2A、11、および11Aの表面被覆切削工具について、以下の切削条件により逃げ面摩耗量(Vb)が0.20mmとなるまでの切削時間を測定した。その結果を表8に示す。切削時間が長いもの程、切りくずと工具刃先との間の摩擦係数が低減し、安定した切りくず排出性を発揮できることを示す。   And about the surface covering cutting tool of these Examples 1, 1A, 2, 2A, 11, and 11A, the cutting time until the flank wear amount (Vb) becomes 0.20 mm was measured according to the following cutting conditions . The results are shown in Table 8. The longer the cutting time, the lower the coefficient of friction between the chips and the cutting edge of the tool, which indicates that stable chip discharging performance can be exhibited.

<切削条件>
被削材:SS400丸棒外周切削
周速:300m/min
送り速度:0.1mm/rev
切込み量:1.0mm
切削液:なし。
<Cutting conditions>
Work material: SS400 round bar peripheral cutting speed: 300 m / min
Feeding speed: 0.1 mm / rev
Depth of cut: 1.0 mm
Cutting fluid: None.

Figure 0006535922
Figure 0006535922

表8より明らかなように、0.2μm未満の表面粗さRaを有するα−Al23層を備えた実施例1A、2A、11Aの表面被覆切削工具は、0.2μm以上の表面粗さRaを有するα−Al23層を備えた実施例1、2、11の表面被覆切削工具に比し、切りくずと工具刃先との間の摩擦係数が低減し、安定した切りくず排出性を発揮できることが確認できた。 As apparent from Table 8, the surface-coated cutting tools of Examples 1A, 2A, and 11A provided with an α-Al 2 O 3 layer having a surface roughness Ra of less than 0.2 μm exhibited a surface roughness of 0.2 μm or more. As compared with the surface-coated cutting tools of Examples 1, 2 and 11 provided with an α-Al 2 O 3 layer having a thickness Ra, the coefficient of friction between chips and the cutting edge of the tool is reduced, and chip discharge is stable. It has been confirmed that it is possible to demonstrate the nature.

<α−Al23層の圧縮応力付与の効果確認>
実施例1、実施例2、および実施例11の表面被覆切削工具に対して、α−Al23層において被膜の表面側から2μm以内の領域に応力の絶対値が最大となる地点があることを確認し、その地点における応力の絶対値を測定した。その結果を表11(「応力値」の項)に示す。なお、応力の測定はX線を用いたsin2ψ法により実行し、表11の「応力値」の項において、数値は絶対値を示し、引張応力は「引張」、圧縮応力は「圧縮」と表記した。
<Confirmation of the effect of compressive stress application of α-Al 2 O 3 layer>
For the surface-coated cutting tools of Example 1, Example 2, and Example 11, there is a point where the absolute value of the stress is maximum in the region within 2 μm from the surface side of the coating in the α-Al 2 O 3 layer It confirmed that the absolute value of the stress at that point was measured. The results are shown in Table 11 ("stress value" section). The stress measurement is carried out by the sin 2 ψ method using X-rays, and in the “stress value” section of Table 11, the numerical values indicate absolute values, tensile stress is “tensile”, compressive stress is “compression”. And written.

次いで、上記の各表面被覆切削工具のα−Al23層に対して以下の条件の湿式ブラスト処理を行なうことによって、それぞれ実施例1B、実施例1C、実施例2B、実施例2C、および実施例11Bの表面被覆切削工具を作製した。そして、これらの各表面被覆切削工具に対して、上記と同様にしてα−Al23層において被膜の表面側から2μm以内の領域に応力の絶対値が最大となる地点があることを確認し、その地点における応力の絶対値を測定した。その結果を表11(「応力値」の項)に示す。なお、実施例1Bと実施例1C、および実施例2Bと実施例2Cの応力の差異は、湿式ブラスト処理の投射圧力の差異によるものである。 Next, wet blasting is performed on the α-Al 2 O 3 layer of each surface-coated cutting tool described above to obtain Example 1B, Example 1C, Example 2B, Example 2C, and Example 2C, respectively. A surface-coated cutting tool of Example 11B was produced. Then, for each of these surface-coated cutting tools, it is confirmed that there is a point where the absolute value of stress is maximum in the region within 2 μm from the surface side of the coating in the α-Al 2 O 3 layer in the same manner as above. And the absolute value of the stress at that point was measured. The results are shown in Table 11 ("stress value" section). The difference in stress between Example 1B and Example 1C, and Example 2B and Example 2C is due to the difference in the projection pressure of the wet blast treatment.

<湿式ブラスト処理の条件>
メディア:アルミナメディア(φ50μm)
投射圧力:1〜2bar
投射時間:10秒
湿式/乾式:湿式。
<Conditions of wet blasting treatment>
Media: Alumina Media (φ 50 μm)
Projection pressure: 1 to 2 bar
Projection time: 10 seconds wet / dry: wet.

そして、これらの実施例1、1B、1C、2、2B、2C、11、および11Bの表面被覆切削工具について、以下の切削条件により工具が欠損するまでの切削時間を測定した。その結果を表9に示す。切削時間が長いもの程、断続切削加工時に発生する機械的、熱的疲労による工具刃先の欠損が抑制され、その結果として刃先の信頼性が向上したものとなっていることを示す。   And about the surface covering cutting tool of these Examples 1, 1B, 1C, 2, 2B, 2C, 11, and 11B, the cutting time until a tool loses was measured by the following cutting conditions. The results are shown in Table 9. It indicates that the longer the cutting time, the smaller the loss of the cutting edge of the tool due to mechanical and thermal fatigue occurring during the intermittent cutting, and as a result, the reliability of the cutting edge is improved.

<切削条件>
被削材:SUS304(60°×3溝外周切削)
周速:250m/min
送り速度:0.05mm/rev
切込み量:1.0mm
切削液:なし。
<Cutting conditions>
Work material: SUS304 (60 ° × 3 groove outer periphery cutting)
Speed: 250 m / min
Feeding speed: 0.05 mm / rev
Depth of cut: 1.0 mm
Cutting fluid: None.

Figure 0006535922
Figure 0006535922

表9より明らかなように、α−Al23層において被膜の表面側から2μm以内の領域に応力の絶対値が最大となる地点を含み、その地点における応力が引張応力であるよりも、その絶対値が1GPa未満の圧縮応力である方が断続切削加工時に発生する機械的、熱的疲労による工具刃先の欠損が抑制され、その結果として刃先の信頼性が向上したものとなっていることが確認できた。 As is apparent from Table 9, in the α-Al 2 O 3 layer, the region within 2 μm from the surface side of the film includes a point where the absolute value of stress is maximum, and the stress at that point is tensile stress, If the absolute value is less than 1 GPa compressive stress, chipping of the cutting edge of the tool due to mechanical and thermal fatigue caused during intermittent cutting is suppressed, and as a result, the reliability of the cutting edge is improved. Was confirmed.

以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。   Although the embodiments and examples of the present invention have been described above, it is also originally intended from the beginning that the configurations of the above-described embodiments and examples are appropriately combined or variously modified.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the embodiments described above but by the scope of claims, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.

1 すくい面、2 逃げ面、3 刃先稜線部、10 工具、11 基材、11a すくい面、11b 逃げ面、11c 刃先稜線部、12 被膜。   1 rake face, 2 flank face, 3 edge ridge, 10 tools, 11 base materials, 11a scoop face, 11b flank, 11c edge ridge, 12 coating.

Claims (4)

すくい面および逃げ面を有する表面被覆切削工具であって、
基材と、前記基材上に形成された被膜とを備え、
前記被膜は、α−Al23層を含み、
前記α−Al23層は、複数のα−Al23の結晶粒を含み、
前記結晶粒の粒界は、CSL粒界と、一般粒界とを含み、
すくい面側のα−Al23層は(001)配向を示し、
前記すくい面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の長さLR3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLR3−29の80%超であり、かつ前記長さLR3−29と一般粒界LRGの長さとの和である全粒界の合計長さLRの10%以上50%以下であり、
逃げ面側のα−Al23層は(001)配向を示し、
前記逃げ面側のα−Al23層において、CSL粒界のうちΣ3型結晶粒界の長さLF3は、Σ3−29型結晶粒界の長さLF3−29の80%超であり、かつ前記長さLF3−29と一般粒界の長さLFGとの和である全粒界の合計長さLFの10%以上50%以下であり、
前記長さLR3と前記長さLR3−29との比LR3/LR3−29は、前記長さLF3と前記長さLF3−29との比LF3/LF3−29よりも小さく、
前記(001)配向を示すとは、(001)面に対する法線方向が前記α−Al23層表面の法線方向に対して±20°以内となる前記α−Al23の結晶粒の割合が前記α−Al23層中で50%以上となる場合を言う、表面被覆切削工具の製造方法であって、
前記α−Al23層を化学気相蒸着法により形成する第1工程と、
形成された前記α−Al23層をアニールする第2工程と、を含み、
前記第1工程は、原料ガスとして、AlCl3、HCl、CO2、H2S、O2、およびH2を用い、温度が950〜1050℃であり、圧力が1〜5kPaであり、ガス流量が50〜100L/minである条件で実行され、
前記第2工程は、温度が1050〜1080℃であり、圧力が50〜100kPaであり、時間が120〜300分である条件で実行される、表面被覆切削工具の製造方法。
A surface coated cutting tool having a rake face and a flank face, wherein
A substrate, and a film formed on the substrate,
The coating comprises an α-Al 2 O 3 layer,
The α-Al 2 O 3 layer includes a plurality of crystal grains of α-Al 2 O 3 ,
The grain boundaries of the crystal grains include CSL grain boundaries and general grain boundaries,
The α-Al 2 O 3 layer on the rake face side shows (001) orientation,
In α-Al 2 O 3 layer of the rake face side, the length LR3 of Σ3 type crystal grain boundaries of the CSL grain boundaries is 80% of the length LR3-29 of Σ3-29 type crystal grain boundaries, And 10% or more and 50% or less of the total length LR of the whole grain boundary which is the sum of the length LR3-29 and the length of the general grain boundary LRG,
The flank side α-Al 2 O 3 layer exhibits a (001) orientation,
In the α-Al 2 O 3 layer on the flank side, the length LF3 of Σ3 type crystal grain boundaries among CSL grain boundaries is more than 80% of the length LF3-29 of Σ3-29 type crystal grain boundaries, And 10% or more and 50% or less of the total length LF of the whole grain boundary which is the sum of the length LF3-29 and the length LFG of the general grain boundary,
A ratio LR3 / LR3-29 between the length LR3 and the length LR3-29 is smaller than a ratio LF3 / LF3-29 between the length LF3 and the length LF3-29,
The (001) orientation indicates that the crystal of the α-Al 2 O 3 has a direction normal to the (001) plane within ± 20 ° with respect to the direction normal to the surface of the α-Al 2 O 3 layer. It is a manufacturing method of a surface covering cutting tool which says the case where the ratio of a grain becomes 50% or more in the above-mentioned alpha-Al 2 O 3 layer,
A first step of forming the α-Al 2 O 3 layer by a chemical vapor deposition method;
And b) annealing the formed α-Al 2 O 3 layer.
In the first step, AlCl 3 , HCl, CO 2 , H 2 S, O 2 and H 2 are used as source gases, the temperature is 950 to 1050 ° C., the pressure is 1 to 5 kPa, and the gas flow rate Is performed under the condition of 50 to 100 L / min.
The method of producing a surface-coated cutting tool, wherein the second step is performed under the conditions of a temperature of 1050 to 1080 ° C., a pressure of 50 to 100 kPa, and a time of 120 to 300 minutes.
前記原料ガスは、AlCl3を3〜5体積%、HClを4〜6体積%、CO2を0.5〜2体積%、H2Sを1〜5体積%、O2を0.0001〜0.01体積%とし、残部はH2とする配合量で用いられる、請求項1に記載の表面被覆切削工具の製造方法。 The raw material gas, the AlCl 3 3 to 5% by volume, HCl 4-6% by volume, the CO 2 0.5 to 2 vol%, the H 2 S 1 to 5 vol%, 0.0001 to O 2 The method for producing a surface-coated cutting tool according to claim 1, wherein the amount is 0.01% by volume, and the balance is H 2 . 前記原料ガスは、0.1≦CO2/H2S≦1、0.1≦CO2/AlCl3≦1、0.5≦AlCl3/HCl≦1という体積比で用いられる、請求項1に記載の表面被覆切削工具の製造方法。 The raw material gas is used at a volume ratio of 0.1 ≦ CO 2 / H 2 S ≦ 1, 0.1 ≦ CO 2 / AlCl 3 ≦ 1, 0.5 ≦ AlCl 3 / HCl ≦ 1. method for manufacturing a surface-coated cutting tool according to. 前記第2工程は、20〜30L/minの流量のH2とArとを流す雰囲気で実行される、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の表面被覆切削工具の製造方法。 The method for manufacturing a surface-coated cutting tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the second step is performed in an atmosphere in which H 2 and Ar flow at a flow rate of 20 to 30 L / min.
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