JP7069984B2 - Cover cutting tool - Google Patents

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Description

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

従来から、鋼などの切削加工には、超硬合金およびcBN焼結体などの材料を用いた切削工具が広く用いられている。中でも超硬合金基材の表面にTiN層、TiAlN層、およびAlN層などの硬質被覆膜層を1層または2層以上含む表面被覆切削工具は、汎用性の高さから様々な加工に使用されている。 Conventionally, cutting tools using materials such as cemented carbide and cBN sintered bodies have been widely used for cutting steel and the like. Among them, surface-coated cutting tools containing one or more hard coating film layers such as TiN layer, TiAlN layer, and AlN layer on the surface of the cemented carbide substrate are used for various machining due to their high versatility. Has been done.

硬質被覆膜層の中で、AlN層は、熱伝導率が高いことから、放熱性に優れる。また、AlN層は、切削で高温になったときに、アルミナとなることにより、耐熱性を向上させるとともに、耐溶着性も向上させることができる。 Among the hard coating film layers, the AlN layer has high thermal conductivity and is therefore excellent in heat dissipation. Further, the AlN layer becomes alumina when the temperature becomes high due to cutting, so that the heat resistance can be improved and the welding resistance can also be improved.

例えば、特許文献1では、基材の表面に、耐摩耗層として、(Ti,Al)、(Ti,Al,Si)、または(Ti,Si)のいずれかの窒化物、炭窒化物、窒酸化物または炭窒酸化物からなり、最表層として、Alの窒化物、炭窒化物、窒酸化物または炭窒酸化物からなって六方晶の結晶構造を持つ被覆切削工具が提案されている。 For example, in Patent Document 1, any of (Ti, Al), (Ti, Al, Si), or (Ti, Si) nitride, carbon dioxide, or nitrogen is used as an abrasion resistant layer on the surface of the base material. A coated cutting tool made of an oxide or a carbon dioxide oxide and having a hexagonal crystal structure composed of an Al nitride, a carbon nitride, a nitrogen oxide or a carbon dioxide oxide as the outermost layer has been proposed.

特開2005-271133号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-2711133

加工能率を上げるために、従来よりも切削条件が厳しくなる傾向の中で、これまでより工具寿命を延長することが求められている。特に高速加工においては、切削加工時の発熱によって切れ刃における被覆層が分解および酸化する場合がある。さらに、被削材が被覆切削工具に溶着することを起因とした被覆層の剥離が生じる。AlN層は被覆層として有効であるものの、硬さが低く、耐摩耗性が不十分である。したがって、例えば、特許文献1の被覆切削工具のようなAlN層を被覆層とする被覆切削工具は、耐摩耗性に劣るため、工具寿命を長くできないという問題がある。 In order to increase the machining efficiency, the cutting conditions tend to be stricter than before, and it is required to extend the tool life more than before. Especially in high-speed machining, the coating layer on the cutting edge may be decomposed and oxidized due to heat generated during cutting. Further, peeling of the coating layer occurs due to welding of the work material to the coating cutting tool. Although the AlN layer is effective as a coating layer, it has low hardness and insufficient wear resistance. Therefore, for example, a coated cutting tool having an AlN layer as a coated layer, such as the coated cutting tool of Patent Document 1, has a problem that the tool life cannot be extended because the wear resistance is inferior.

本発明は、上述の問題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、耐摩耗性および耐溶着性に優れる被覆切削工具を提供することを目的とする。また、本発明は、長期間にわたって加工できる被覆切削工具を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. That is, an object of the present invention is to provide a coated cutting tool having excellent wear resistance and welding resistance. Another object of the present invention is to provide a coated cutting tool that can be machined for a long period of time.

本発明者らは、被覆切削工具の工具寿命の延長について研究を重ねた。本発明者らは、以下の構成によって、被覆切削工具の耐摩耗性および耐溶着性を向上させることができることを見出した。その結果、被覆切削工具の工具寿命を延長することができた。 The present inventors have conducted research on extending the tool life of a coated cutting tool. The present inventors have found that the wear resistance and welding resistance of a coated cutting tool can be improved by the following configurations. As a result, the tool life of the coated cutting tool could be extended.

すなわち、本発明の要旨は以下の通りである。 That is, the gist of the present invention is as follows.

(1)基材と、該基材の上に形成された被覆層とを含む被覆切削工具であって、
前記被覆層が、下部層と、該下部層の上に形成された上部層とを含み、
前記下部層が、0.2μm以上5.0μm以下の平均厚さを有し、下記式(1):
(Ti1-xAl)N (1)
(式中、xは、Ti元素とAl元素との合計に対するAl元素の原子比を示し、0.3≦x≦0.7を満足する。)
で表される組成を有する複合化合物層からなり、
前記上部層が、1.5μm以上6.0μm以下の平均厚さを有するAlN層からなり、
前記上部層の、X線回折法による六方晶(100)面の回折ピーク強度I(100)に対する六方晶(002)面の回折ピーク強度I(002)の比[I(002)/I(100)]が、5.0以上である、被覆切削工具。
(1) A coating cutting tool including a substrate and a coating layer formed on the substrate.
The covering layer includes a lower layer and an upper layer formed on the lower layer.
The lower layer has an average thickness of 0.2 μm or more and 5.0 μm or less, and the following formula (1):
(Ti 1-x Al x ) N (1)
(In the formula, x indicates the atomic ratio of the Al element to the total of the Ti element and the Al element, and satisfies 0.3 ≦ x ≦ 0.7.)
Consists of a composite compound layer having a composition represented by
The upper layer is composed of an AlN layer having an average thickness of 1.5 μm or more and 6.0 μm or less.
The ratio of the diffraction peak intensity I h (002) of the hexagonal crystal (002) plane to the diffraction peak intensity I h (100) of the hexagonal crystal (100) plane by the X-ray diffraction method of the upper layer [I h (002) / I h (100)] is 5.0 or more, a coated cutting tool.

(2)前記上部層の、X線回折法による六方晶(100)面の回折ピーク強度I(100)に対する立方晶(111)面の回折ピーク強度I(111)の比[I(111)/I(100)]が、0.5以上5.0以下である、(1)の被覆切削工具。 (2) The ratio of the diffraction peak intensity I c (111) of the cubic (111) plane to the diffraction peak intensity I h (100) of the hexagonal (100) plane by the X-ray diffraction method of the upper layer [I c ( 111) / I h (100)] is 0.5 or more and 5.0 or less, the covering cutting tool of (1).

(3)前記上部層を構成する粒子の平均粒径が、0.1μm以上1.0μm以下である、(1)または(2)の被覆切削工具。 (3) The coating cutting tool according to (1) or (2), wherein the average particle size of the particles constituting the upper layer is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less.

(4)前記被覆層全体の平均厚さは、2.0μm以上7.0μm以下である(1)~(3)のいずれかの被覆切削工具。 (4) The coating cutting tool according to any one of (1) to (3), wherein the average thickness of the entire coating layer is 2.0 μm or more and 7.0 μm or less.

(5)前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックスまたは立方晶窒化硼素焼結体のいずれかである(1)~(4)のいずれかの被覆切削工具。 (5) The coated cutting tool according to any one of (1) to (4), wherein the base material is any of cemented carbide, cermet, ceramics, or a cubic boron nitride sintered body.

本発明によれば、耐摩耗性および耐溶着性に優れる被覆切削工具を提供することができる。また、本発明によれば、長期間にわたって加工できる被覆切削工具を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a coated cutting tool having excellent wear resistance and welding resistance. Further, according to the present invention, it is possible to provide a coated cutting tool that can be machined for a long period of time.

本発明の被覆切削工具の断面組織の模式図の一例である。It is an example of the schematic diagram of the cross-sectional structure of the covering cutting tool of this invention.

本発明の被覆切削工具は、基材と、基材の上に形成された被覆層とを備える。被覆層は、下部層と、下部層の上に形成された上部層とを含む。上部層は、AlN層からなる。本発明の被覆切削工具は、上部層(AlN層)の配向性を制御させたことにより、従来の被覆切削工具よりも耐摩耗性および耐溶着性に優れる。本発明の被覆切削工具は、耐摩耗性および耐溶着性に優れるため、長期間にわたって加工に用いることができる。 The coated cutting tool of the present invention includes a base material and a coated layer formed on the base material. The covering layer includes a lower layer and an upper layer formed on the lower layer. The upper layer is composed of an AlN layer. The coated cutting tool of the present invention is superior in wear resistance and welding resistance to the conventional coated cutting tool by controlling the orientation of the upper layer (AlN layer). Since the coated cutting tool of the present invention is excellent in wear resistance and welding resistance, it can be used for machining for a long period of time.

本発明の被覆切削工具は、基材を含む。 The coated cutting tool of the present invention includes a base material.

本発明における基材は、特に限定はされないが、被覆切削工具の基材として用いられるものを用いることができる。具体的には、本発明における基材としては、例えば、超硬合金、サーメット、セラミックスおよび立方晶窒化硼素焼結体から選択されるいずれか1つを用いることができる。これらの中では、被覆切削工具の基材として、超硬合金、サーメット、セラミックスおよび立方晶窒化硼素焼結体から選択されるいずれか1つを用いることが好ましい。超硬合金、サーメット、セラミックスおよび立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性および耐欠損性に優れるからである。 The base material in the present invention is not particularly limited, but a base material used as a base material for a coated cutting tool can be used. Specifically, as the base material in the present invention, for example, any one selected from cemented carbide, cermet, ceramics and cubic boron nitride sintered body can be used. Among these, it is preferable to use any one selected from cemented carbide, cermet, ceramics and cubic boron nitride sintered body as the base material of the coated cutting tool. This is because cemented carbide, cermet, ceramics and cubic boron nitride sintered body are excellent in wear resistance and fracture resistance.

本発明の被覆切削工具の被覆層は、基材の表面に形成された下部層を含む。 The coating layer of the coating cutting tool of the present invention includes a lower layer formed on the surface of the base material.

本発明の被覆切削工具の下部層は、下記式(1)で表される組成を有する複合化合物層からなる。
(Ti1-xAl)N 式(1)
(式中、xは、Ti元素とAl元素との合計に対するAl元素の原子比を示し、xは、0.3≦x≦0.7を満足する。)
The lower layer of the coated cutting tool of the present invention is composed of a composite compound layer having a composition represented by the following formula (1).
(Ti 1-x Al x ) N equation (1)
(In the formula, x indicates the atomic ratio of the Al element to the total of the Ti element and the Al element, and x satisfies 0.3 ≦ x ≦ 0.7.)

なお、本明細書において、MおよびLを任意の金属元素として、窒化物を(M)Nと表記する場合は、金属元素全体に対するM元素の原子比がa、L元素の原子比がbであることを意味する。例えば、(Ti0.33Al0.67)Nは、金属元素全体に対するTi元素の原子比が0.33であり、金属元素全体に対するAl元素の原子比が0.67であることを意味する。すなわち、(Ti0.33Al0.67)Nは、金属元素全体に対するTi元素の量が33原子%であり、金属元素全体に対するAl元素の量が67原子%であることを意味する。 In the present specification, when M and L are arbitrary metal elements and the nitride is expressed as (M a L b ) N, the atomic ratio of the M element to the entire metal element is the atomic ratio of the a and L elements. Means that is b. For example, (Ti 0.33 Al 0.67 ) N means that the atomic ratio of the Ti element to the total metal element is 0.33 and the atomic ratio of the Al element to the total metal element is 0.67. .. That is, (Ti 0.33 Al 0.67 ) N means that the amount of Ti element is 33 atomic% with respect to the total metal element, and the amount of Al element is 67 atomic% with respect to the total metal element.

本発明の被覆切削工具では、後述する上部層のAlN層をc軸に配向させるために、下部層が、上述の式(1)で示す(Ti1-xAl)Nであることが必要である。下部層において、Al含有量を30原子%以上(x≧0.3)とすることで、基材との密着性に優れ、被覆切削工具の耐欠損性を向上させることができる。また、下部層において、Al含有量を70原子%以下(x≦0.3)にすることで、下部層での六方晶の形成を抑制し、被覆層の硬度の低下を抑制することができる。この結果、耐摩耗性に優れる被覆切削工具を得ることができる。 In the coated cutting tool of the present invention, in order to orient the AlN layer of the upper layer described later on the c-axis, the lower layer needs to be (Ti 1-x Al x ) N represented by the above formula (1). Is. By setting the Al content to 30 atomic% or more (x ≧ 0.3) in the lower layer, the adhesion to the substrate is excellent and the fracture resistance of the coated cutting tool can be improved. Further, by setting the Al content in the lower layer to 70 atomic% or less (x ≦ 0.3), it is possible to suppress the formation of hexagonal crystals in the lower layer and suppress the decrease in hardness of the coating layer. .. As a result, a coated cutting tool having excellent wear resistance can be obtained.

本発明の被覆切削工具の下部層は、0.2μm以上5.0μm以下、好ましくは0.2μm以上2.0μm以下の平均厚さを有する。平均厚さの測定方法については後述する。 The lower layer of the coated cutting tool of the present invention has an average thickness of 0.2 μm or more and 5.0 μm or less, preferably 0.2 μm or more and 2.0 μm or less. The method of measuring the average thickness will be described later.

下部層の平均厚さが0.2μm以下の場合には、後述する上部層のAlN層をc軸に配向させることが困難になるため、被覆切削工具の耐摩耗性および耐溶着性が低下する。また、下部層の平均厚さが5.0μm以上の場合には、剥離しやすくなるため、被覆切削工具の耐欠損性が低下する。 When the average thickness of the lower layer is 0.2 μm or less, it becomes difficult to orient the AlN layer of the upper layer, which will be described later, on the c-axis, so that the wear resistance and welding resistance of the coated cutting tool are lowered. .. Further, when the average thickness of the lower layer is 5.0 μm or more, it is easy to peel off, so that the chipping resistance of the coated cutting tool is lowered.

本発明の被覆切削工具の被覆層は、下部層の上(基材とは反対側)に形成された上部層を含む。 The coating layer of the coated cutting tool of the present invention includes an upper layer formed on the lower layer (opposite to the base material).

本発明の被覆切削工具の上部層は、1.5μm以上6.0μm以下、好ましくは1.8μm以上5.8μm以下の平均厚さを有するAlN層からなる。なお、「AlN層」とは、不可避的に混入する不純物を除き、AlおよびNのみを材料とする層である。 The upper layer of the coated cutting tool of the present invention is composed of an AlN layer having an average thickness of 1.5 μm or more and 6.0 μm or less, preferably 1.8 μm or more and 5.8 μm or less. The "AlN layer" is a layer made of only Al and N, excluding impurities that are inevitably mixed.

本発明の被覆切削工具の上部層の、X線回折法による六方晶(100)面の回折ピーク強度I(100)に対する六方晶(002)面の回折ピーク強度I(002)の比[I(002)/I(100)](以下、単に「回折ピーク強度の比[I(002)/I(100)]」という場合がある。)は、5.0以上、好ましくは5.2以上、より好ましくは12.0以上である。 The ratio of the diffraction peak intensity I h (002) of the hexagonal (002) plane to the diffraction peak intensity I h (100) of the hexagonal (100) plane by the X-ray diffraction method in the upper layer of the coated cutting tool of the present invention [ I h (002) / I h (100)] (hereinafter, may be simply referred to as “raction peak intensity ratio [I h (002) / I h (100)]”) is preferably 5.0 or more. Is 5.2 or more, more preferably 12.0 or more.

本発明の被覆切削工具では、上部層のAlN層において、回折ピーク強度の比[I(002)/I(100)]が5.0以上、好ましくは5.2以上、より好ましくは12.0以上である場合には、c軸に配向した結晶の存在割合が多いことになる。その結果、耐摩耗性および耐溶着性に優れる被覆層を有する被覆切削工具を得ることができる。 In the coated cutting tool of the present invention, the ratio of diffraction peak intensities [I h (002) / I h (100)] is 5.0 or more, preferably 5.2 or more, more preferably 12 in the upper AlN layer. When it is 0.0 or more, the abundance ratio of crystals oriented on the c-axis is high. As a result, it is possible to obtain a coated cutting tool having a coated layer having excellent wear resistance and welding resistance.

AlN層においてc軸に配向した結晶の存在割合が多い場合に、耐摩耗性および耐溶着性に優れることの理由として、次の推論が考えられる。すなわち、六方晶のAlN層ではすべり方向がab面内である。そのため、AlN層をc軸に配向させることにより、AlN層が歪みにくくなり、硬さが向上すると考えられる。この結果、得られる被覆層は、耐摩耗性に優れると考えられる。また、AlN層をc軸に配向させたことにより、最表面が稠密面になるため、Alと被削材との化学反応性が低くなる(親和性が低下する)ので、耐溶着性に優れると考えられる。しかしながら、本発明は、この推論に拘束されるものではない。 The following reasoning can be considered as the reason why the wear resistance and the welding resistance are excellent when the abundance ratio of the crystals oriented on the c-axis is large in the AlN layer. That is, in the hexagonal AlN layer, the slip direction is in the ab plane. Therefore, it is considered that by orienting the AlN layer on the c-axis, the AlN layer is less likely to be distorted and the hardness is improved. As a result, the obtained coating layer is considered to have excellent wear resistance. Further, by orienting the AlN layer on the c-axis, the outermost surface becomes a dense surface, so that the chemical reactivity between Al and the work material is lowered (affinity is lowered), so that the welding resistance is excellent. it is conceivable that. However, the present invention is not bound by this reasoning.

本発明の被覆切削工具は、上部層の、X線回折法による六方晶(100)面の回折ピーク強度I(100)に対する立方晶(111)面の回折ピーク強度I(111)の比[I(111)/I(100)](以下、単に「回折ピーク強度の比[I(111)/I(100)]」という場合がある。)が、0.5以上5.0以下であることが好ましく、0.7以上4.5以下であることが好ましい。 In the coated cutting tool of the present invention, the ratio of the diffraction peak intensity I c (111) of the cubic (111) plane to the diffraction peak intensity I h (100) of the hexagonal (100) plane by the X-ray diffraction method of the upper layer. [I c (111) / I h (100)] (hereinafter, may be simply referred to as “ratio of diffraction peak intensity [I c (111) / I h (100)]”) is 0.5 or more and 5 It is preferably 0.0 or less, and preferably 0.7 or more and 4.5 or less.

上部層(AlN層)の回折ピーク強度の比[I(111)/I(100)]が、所定の範囲であることは、上部層には、六方晶のAlNと共に、立方晶のAlNが含まれていることを意味する。本発明の被覆切削工具のAlN層(上部層)が、六方晶のAlNに加えて、立方晶のAlNを含むことにより、さらに硬度が向上し、耐摩耗性に優れる被覆切削工具を得ることができる。 The ratio [I c (111) / I h (100)] of the diffraction peak intensity of the upper layer (AlN layer) is within a predetermined range, that the upper layer has a hexagonal AlN and a cubic AlN. Means that is included. When the AlN layer (upper layer) of the coated cutting tool of the present invention contains cubic AlN in addition to hexagonal AlN, the hardness is further improved and a coated cutting tool having excellent wear resistance can be obtained. can.

なお、AlN層の回折ピーク強度の比[I(111)/I(100)]が0.5以上であると、立方晶を含有することで、硬度が高くなることにより、耐摩耗性に優れる。一方、AlN層の六方晶に対する立方晶の回折ピーク強度の比が5.0を超えて大きくするは、製造技術上、困難である。したがって、製造技術上の点から、AlN層の六方晶に対する立方晶の回折ピーク強度の比の上限を5.0とすることができる。 When the ratio of diffraction peak intensities of the AlN layer [I c (111) / I h (100)] is 0.5 or more, the inclusion of cubic crystals increases the hardness and thus wear resistance. Excellent for. On the other hand, it is difficult in terms of manufacturing technique to increase the ratio of the diffraction peak intensity of the cubic crystal to the hexagonal crystal of the AlN layer to exceed 5.0. Therefore, from the viewpoint of manufacturing technology, the upper limit of the ratio of the diffraction peak intensity of the cubic crystal to the hexagonal crystal of the AlN layer can be set to 5.0.

本発明の被覆切削工具の上部層は、1.5μm以上6.0μm以下、好ましくは1.8μm以上5.8μm以下の平均厚さを有する。 The upper layer of the coated cutting tool of the present invention has an average thickness of 1.5 μm or more and 6.0 μm or less, preferably 1.8 μm or more and 5.8 μm or less.

上部層の平均厚さが1.5μm以下の場合には、後述する上部層のAlN層をc軸に配向させることが困難になるため、被覆切削工具の耐摩耗性および耐溶着性が低下する。また、下部層の平均厚さが6.0μm以上の場合には、剥離しやすくなるため、被覆切削工具の耐欠損性が低下する。 When the average thickness of the upper layer is 1.5 μm or less, it becomes difficult to orient the AlN layer of the upper layer described later on the c-axis, so that the wear resistance and welding resistance of the coated cutting tool are lowered. .. Further, when the average thickness of the lower layer is 6.0 μm or more, it is easy to peel off, so that the chipping resistance of the coated cutting tool is lowered.

本発明の被覆切削工具は、上部層を構成する粒子の平均粒径が、0.1μm以上1.0μm以下であることが好ましく、0.2μm以上0.95μm以下であることがより好ましい。 In the coated cutting tool of the present invention, the average particle size of the particles constituting the upper layer is preferably 0.1 μm or more and 1.0 μm or less, and more preferably 0.2 μm or more and 0.95 μm or less.

本発明の被覆切削工具では、上部層を構成する粒子の平均粒径が、0.1μm以上である場合には、切削加工中に粒子が脱落するのを抑制することができる。そのため、上部層を構成する粒子の平均粒径が、0.1μm以上であることにより、耐摩耗性を向上させることができる。一方、上部層を構成する粒子の平均粒径が、1.0μm以下である場合には、基材に向かって加工中に発生した亀裂が基材に向かって進展するのを抑制できるため、耐欠損性を向上することができる。 In the coated cutting tool of the present invention, when the average particle size of the particles constituting the upper layer is 0.1 μm or more, it is possible to suppress the particles from falling off during the cutting process. Therefore, when the average particle size of the particles constituting the upper layer is 0.1 μm or more, the wear resistance can be improved. On the other hand, when the average particle size of the particles constituting the upper layer is 1.0 μm or less, it is possible to suppress the cracks generated during processing toward the base material from extending toward the base material, and thus withstand resistance. The defect can be improved.

本発明の被覆切削工具における被覆層(下部層および上部層)全体の平均厚さは、2.0μm以上7.0μm以下であることが好ましく、3.0μm以上6.8μm以下であることが好ましい。被覆層の平均厚さが2.0μm未満であると、被覆切削工具の耐摩耗性が低下する傾向がある。被覆層の平均厚さが7.0μmを超えると、被覆切削工具の耐欠損性が低下する傾向がある。 The average thickness of the entire coating layer (lower layer and upper layer) in the coating cutting tool of the present invention is preferably 2.0 μm or more and 7.0 μm or less, and preferably 3.0 μm or more and 6.8 μm or less. .. If the average thickness of the coating layer is less than 2.0 μm, the wear resistance of the coating cutting tool tends to decrease. If the average thickness of the coating layer exceeds 7.0 μm, the fracture resistance of the coating cutting tool tends to decrease.

本発明の被覆切削工具における被覆層の製造方法は、当該被覆切削工具の構成を達成し得る限り、特に限定されるものではない。例えば、被覆層は、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、スパッタ法、およびイオンミキシング法などから選択される物理蒸着法によって製造することができる。特に、アークイオンプレーティング法によって形成された被覆層は、基材との密着性が高い。したがって、被覆層の製造は、アークイオンプレーティング法により行うことが好ましい。 The method for manufacturing a coated layer in the coated cutting tool of the present invention is not particularly limited as long as the configuration of the coated cutting tool can be achieved. For example, the coating layer can be produced by a physical vapor deposition method selected from an ion plating method, an arc ion plating method, a sputtering method, an ion mixing method, and the like. In particular, the coating layer formed by the arc ion plating method has high adhesion to the substrate. Therefore, it is preferable to manufacture the coating layer by the arc ion plating method.

本発明の被覆切削工具の製造方法について、アークイオンプレーティング法により行う例を用いて説明する。 The method for manufacturing the coated cutting tool of the present invention will be described with reference to an example performed by the arc ion plating method.

まず、工具形状に加工した基材を、物理蒸着装置の反応容器内に入れる。次に、反応容器内を、圧力1×10-2Pa以下になるまで真空引きする。真空引きした後、反応容器内のヒーターで、基材を200℃~800℃に加熱する。加熱後、反応容器内に、Arガスを導入して、圧力を0.5Pa~5.0Paとする。圧力0.5Pa~5.0PaのArガス雰囲気にて、基材に-200V~-1000Vのバイアス電圧を印加する。反応容器内のタングステンフィラメントに、5A~20Aの電流を流す。この結果、基材の表面を、Arガスによるイオンボンバードメント処理することができる。基材の表面をイオンボンバードメント処理した後、反応容器内を、圧力1×10-2Pa以下になるまで真空引きする。 First, the base material processed into a tool shape is placed in the reaction vessel of the physical vapor deposition apparatus. Next, the inside of the reaction vessel is evacuated until the pressure becomes 1 × 10 −2 Pa or less. After evacuation, the substrate is heated to 200 ° C. to 800 ° C. with a heater in the reaction vessel. After heating, Ar gas is introduced into the reaction vessel to set the pressure to 0.5 Pa to 5.0 Pa. A bias voltage of −200 V to −1000 V is applied to the substrate in an Ar gas atmosphere with a pressure of 0.5 Pa to 5.0 Pa. A current of 5A to 20A is passed through the tungsten filament in the reaction vessel. As a result, the surface of the base material can be ion bombarded with Ar gas. After the surface of the substrate is ion bombarded, the inside of the reaction vessel is evacuated until the pressure becomes 1 × 10 −2 Pa or less.

次に、基材の表面に、下部層として、(Ti1-xAl)Nで表される組成を有する複合化合物層を形成する。具体的には、まず、イオンボンバードメント処理および真空引きの後、窒素ガスなどの反応ガスを反応容器内に導入する。反応容器内の圧力を、0.5Pa~5.0Paにして、基材に-10V~-150Vのバイアス電圧を印加する。下部層の金属成分に応じた金属蒸発源(TiAl蒸発源)をアーク放電により蒸発させることによって、基材の表面に(Ti1-xAl)Nの下部層を形成することができる。なお、アーク放電の際のアーク電流は100A~200Aであることが好ましい。また、下部層を形成する際の基材の温度は、200℃~600℃であることが好ましい。 Next, a composite compound layer having a composition represented by (Ti 1-x Al x ) N is formed as a lower layer on the surface of the base material. Specifically, first, after ion bombardment treatment and vacuuming, a reaction gas such as nitrogen gas is introduced into the reaction vessel. The pressure in the reaction vessel is set to 0.5 Pa to 5.0 Pa, and a bias voltage of −10 V to −150 V is applied to the substrate. By evaporating the metal evaporation source (TiAl evaporation source) corresponding to the metal component of the lower layer by arc discharge, the lower layer of (Ti 1-x Al x ) N can be formed on the surface of the base material. The arc current at the time of arc discharge is preferably 100 A to 200 A. Further, the temperature of the base material when forming the lower layer is preferably 200 ° C. to 600 ° C.

下部層の形成後、上部層(AlN層)を形成する。具体的には、イオンボンバードメント処理後、または下部層を形成した後、反応容器内を真空引きするとともに、基材の温度を350℃~450℃(成膜温度)に加熱する。その後、窒素ガスを、反応容器内に導入する。これにより、反応容器内の圧力を、2.0Pa~5.0Paにして、基材に-60V~-40Vのバイアス電圧を印加する。アーク電流100A~150Aのアーク放電によりAlからなる金属蒸発源を蒸発させることによって、下部層の表面に上部層を形成することができる。 After forming the lower layer, the upper layer (AlN layer) is formed. Specifically, after the ion bombardment treatment or after forming the lower layer, the inside of the reaction vessel is evacuated and the temperature of the base material is heated to 350 ° C. to 450 ° C. (deposition temperature). Then, nitrogen gas is introduced into the reaction vessel. As a result, the pressure in the reaction vessel is set to 2.0 Pa to 5.0 Pa, and a bias voltage of -60 V to -40 V is applied to the substrate. An upper layer can be formed on the surface of the lower layer by evaporating a metal evaporation source made of Al by an arc discharge having an arc current of 100 A to 150 A.

上部層の形成の際に、成膜温度が低いほど、I(002)が大となる傾向がある。また、基材に印加するバイアス電圧が高いほど、I(002)が大となる傾向がある。さらに、アーク放電の電流が低いほど、I(002)が大となる傾向がある。これらの条件を調整することにより、回折ピーク強度の比[I(002)/I(100)]を所定の範囲にすることができる。 When forming the upper layer, the lower the film formation temperature, the larger I h (002) tends to be. Further, the higher the bias voltage applied to the substrate, the larger I h (002) tends to be. Further, the lower the arc discharge current, the larger I h (002) tends to be. By adjusting these conditions, the ratio of diffraction peak intensities [I h (002) / I h (100)] can be set within a predetermined range.

上部層の成膜開始時の温度が低いほど、上部層の平均粒径が大きくなる傾向がある。したがって、所定の平均粒径の範囲に粒径を制御するために、上述の成膜温度の範囲で上部層の成膜を開始することが好ましい。 The lower the temperature at the start of film formation of the upper layer, the larger the average particle size of the upper layer tends to be. Therefore, in order to control the particle size within a predetermined average particle size range, it is preferable to start the film formation of the upper layer within the above-mentioned film formation temperature range.

アーク放電による上部層の形成の際に、成膜開始時の温度をピーク温度として、基材の温度を低下(冷却)させる。この冷却の際に、基材の温度の冷却速度を、20℃/時間を超えて大きくすると、AlN層中の立方晶の割合が大きくなる。しかし、基材の温度の冷却速度を、50℃/時間を超えて大きくすると、成膜速度が遅くなるため、製造上、有益でない。したがって、基材の温度の冷却速度を、20℃/時間以上50℃/時間以下にすることが好ましい。 When the upper layer is formed by arc discharge, the temperature of the base material is lowered (cooled) with the temperature at the start of film formation as the peak temperature. During this cooling, if the cooling rate of the temperature of the substrate is increased to exceed 20 ° C./hour, the proportion of cubic crystals in the AlN layer increases. However, if the cooling rate of the temperature of the substrate is increased to more than 50 ° C./hour, the film forming rate becomes slow, which is not beneficial in manufacturing. Therefore, it is preferable to set the cooling rate of the temperature of the base material to 20 ° C./hour or more and 50 ° C./hour or less.

被覆層を構成する各層(下部層および上部層)の厚さは、被覆切削工具の断面組織を観察することで測定することができる。例えば、被覆層を構成する各層の厚さは、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM)、および透過型電子顕微鏡(TEM)などを用いて測定することができる。 The thickness of each layer (lower layer and upper layer) constituting the coating layer can be measured by observing the cross-sectional structure of the coating cutting tool. For example, the thickness of each layer constituting the coating layer can be measured using an optical microscope, a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), or the like.

被覆層を構成する各層の平均厚さは、次のように求めることができる。すなわち、金属蒸発源に対向する面の刃先から、当該面の中心部に向かって50μmの位置の近傍において、被覆切削工具の断面を、SEM等により3箇所以上(例えば3箇所)で観察する。この観察した断面から、各層の厚さを測定する。観察した断面画像に基づいて、厚さを測定するために、公知の画像処理ソフト等を用いることができる。このようにして測定した各層の厚さの平均値を計算することによって、平均厚さを求めることができる。 The average thickness of each layer constituting the coating layer can be obtained as follows. That is, the cross section of the coated cutting tool is observed at three or more points (for example, three points) by SEM or the like in the vicinity of a position of 50 μm from the cutting edge of the surface facing the metal evaporation source toward the center of the surface. From this observed cross section, the thickness of each layer is measured. A known image processing software or the like can be used to measure the thickness based on the observed cross-sectional image. By calculating the average value of the thickness of each layer measured in this way, the average thickness can be obtained.

被覆層を構成する各層の組成は、被覆切削工具の断面組織から、エネルギー分散型X線分析装置(EDS)および波長分散型X線分析装置(WDS)などの測定装置を用いて測定することができる。 The composition of each layer constituting the coating layer can be measured from the cross-sectional structure of the coating cutting tool using a measuring device such as an energy dispersive X-ray analyzer (EDS) and a wavelength dispersive X-ray analyzer (WDS). can.

本発明の上部層について、六方晶(100)面のピーク強度I(100)、六方晶(002)面の回折ピーク強度I(002)および立方晶(111)面の回折ピーク強度I(111)は、市販のX線回折装置を用いて測定することができる。ピーク強度I(100)、I(002)およびI(111)の測定には、例えば、株式会社リガク製 X線回折装置RINT TTRIIIを用いることができる。また、測定には、Cu-Kα線を用いた2θ/θ集中法光学系のX線回折法による測定を用いることができる。X線回折法の測定条件は、例えば、以下の通りである。
出力:50kV、250mA、
入射側ソーラースリット:5°、
発散縦スリット:2/3°、
発散縦制限スリット:5mm、
散乱スリット2/3°、
受光側ソーラースリット:5°、
受光スリット:0.3mm、
BENTモノクロメータ、
受光モノクロスリット:0.8mm、
サンプリング幅:0.01°、
スキャンスピード:4°/min、
2θ測定範囲:20~80°
For the upper layer of the present invention, the peak intensity I h (100) on the hexagonal (100) plane, the diffraction peak intensity I h (002) on the hexagonal (002) plane, and the diffraction peak intensity I c on the cubic (111) plane. (111) can be measured using a commercially available X-ray diffractometer. For the measurement of the peak intensities I h (100), I h (002) and I c (111), for example, an X-ray diffractometer RINT TTR III manufactured by Rigaku Co., Ltd. can be used. Further, for the measurement, the measurement by the X-ray diffraction method of the 2θ / θ concentrated optical system using Cu—Kα rays can be used. The measurement conditions of the X-ray diffraction method are as follows, for example.
Output: 50kV, 250mA,
Incident side solar slit: 5 °,
Divergence vertical slit: 2/3 °,
Divergence vertical limiting slit: 5 mm,
Scattering slit 2/3 °,
Light receiving side solar slit: 5 °,
Light receiving slit: 0.3 mm,
BENT monochromator,
Light receiving monochrome slit: 0.8 mm,
Sampling width: 0.01 °,
Scan speed: 4 ° / min,
2θ measurement range: 20-80 °

X線回折法の測定により得られたX線回折パターンのチャートから、上記の各ピーク強度を求めるときに、X線回折装置付属の解析ソフトウェアを用いてもよい。解析ソフトウェアを用いるときには、三次式近似を用いてバックグラウンド処理およびKαピーク除去を行うとともに、Pearson-VII関数を用いてプロファイルフィッティングを行う。これにより、各ピーク強度を求めることができる。 When obtaining each of the above peak intensities from the chart of the X-ray diffraction pattern obtained by the measurement of the X-ray diffraction method, the analysis software attached to the X-ray diffractometer may be used. When using analysis software, background processing and Kα 2 peak removal are performed using cubic approximation, and profile fitting is performed using the Pearson-VII function. Thereby, each peak intensity can be obtained.

なお、上部層よりも基材側に下部層が形成されている場合には、下部層の影響を受けないように、薄膜X線回折法により、各ピーク強度を測定してもよい。 When the lower layer is formed on the substrate side of the upper layer, each peak intensity may be measured by a thin film X-ray diffraction method so as not to be affected by the lower layer.

本発明の被覆切削工具の種類として、具体的には、フライス加工用または旋削加工用刃先交換型切削インサート、ドリル、およびエンドミルなどを挙げることができる。 Specific examples of the type of coated cutting tool of the present invention include a cutting insert with a replaceable cutting edge for milling or turning, a drill, and an end mill.

以下、本発明の実施形態について、具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化する際の形態であって、本発明をその範囲内に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. It should be noted that the following embodiments are embodiments for embodying the present invention, and do not limit the present invention to the scope thereof.

本発明の実施例(発明品1~11)および比較例(比較品1~6)のための基材として、ISO規格SWMT13T3形状のインサートに加工した、93.2%WC-6.5%Co-0.3%Cr(以上、重量%)の組成を有する超硬合金を用意した。 As a base material for Examples (Invention Products 1 to 11) and Comparative Examples (Comparative Products 1 to 6) of the present invention, 93.2% WC-6.5% Co processed into an ISO standard SWMT13T3 shaped insert. A cemented carbide having a composition of −0.3% Cr 3 C 2 (or more, by weight%) was prepared.

アークイオンプレーティング装置の反応容器内に、表1に示す各層の組成になる金属蒸発源を配置した。用意した基材を、反応容器内の回転テーブルの固定金具に固定した。 A metal evaporation source having the composition of each layer shown in Table 1 was placed in the reaction vessel of the arc ion plating apparatus. The prepared base material was fixed to the fixing bracket of the rotary table in the reaction vessel.

その後、反応容器内の圧力を、5.0×10-3Pa以下になるまで真空引きした。真空引き後、反応容器内のヒーターで、基材をその温度が500℃になるまで加熱した。加熱後、反応容器内の圧力が5.0Paになるように、反応容器内にArガスを導入した。 Then, the pressure in the reaction vessel was evacuated to 5.0 × 10 -3 Pa or less. After evacuation, the substrate was heated to a temperature of 500 ° C. with a heater in the reaction vessel. After heating, Ar gas was introduced into the reaction vessel so that the pressure in the reaction vessel became 5.0 Pa.

圧力5.0PaのArガス雰囲気にて、基材に-1000Vのバイアス電圧を印加した。反応容器内のタングステンフィラメントに、10Aの電流を流した。このような条件で、基材の表面に、Arガスによるイオンボンバードメント処理を30分間行った。イオンボンバードメント処理終了後、反応容器内の圧力が5.0×10-3Pa以下になるまで、反応容器内を真空引きした。 A bias voltage of −1000 V was applied to the substrate in an Ar gas atmosphere with a pressure of 5.0 Pa. A current of 10 A was passed through the tungsten filament in the reaction vessel. Under such conditions, the surface of the base material was subjected to ion bombardment treatment with Ar gas for 30 minutes. After the ion bombardment treatment was completed, the inside of the reaction vessel was evacuated until the pressure in the reaction vessel became 5.0 × 10 -3 Pa or less.

発明品1~10ならびに比較品2~4および6については、下部層の形成のために、TiAl蒸発源を用いた。具体的には、真空引き後、窒素ガスを反応容器内に導入し、反応容器内を圧力3.0Paの窒素ガス雰囲気にした。基材には、-40Vのバイアス電圧を印加した。アーク電流150Aのアーク放電により金属蒸発源を蒸発させることで、アークイオンプレーティング法により、(Ti0.33Al0.67)Nの組成を有する下部層を形成した。なお、下部層を形成する際の基材の温度は、500℃とした。表1に、発明品1~10ならびに比較品2~4および6の下部層の平均厚さを示す。 For Inventions 1-10 and Comparative Products 2-4 and 6, a TiAl evaporation source was used to form the lower layer. Specifically, after evacuation, nitrogen gas was introduced into the reaction vessel to create a nitrogen gas atmosphere at a pressure of 3.0 Pa in the reaction vessel. A bias voltage of −40 V was applied to the substrate. By evaporating the metal evaporation source by an arc discharge with an arc current of 150 A, a lower layer having a composition of (Ti 0.33 Al 0.67 ) N was formed by an arc ion plating method. The temperature of the base material when forming the lower layer was set to 500 ° C. Table 1 shows the average thickness of the lower layers of Inventions 1 to 10 and Comparative Products 2 to 4 and 6.

発明品11については、下部層の形成のために、上述の発明品1~10ならびに比較品2~4および6において用いた蒸発源とは異なる組成のTiAl蒸発源を用いた。それ以外の下部層の成膜条件は、上述の発明品1~10ならびに比較品2~4および6の成膜条件と同じである。具体的には、真空引き後、窒素ガスを反応容器内に導入し、反応容器内を圧力3.0Paの窒素ガス雰囲気にした。基材には、-40Vのバイアス電圧を印加した。アーク電流150Aのアーク放電により金属蒸発源を蒸発させることで、アークイオンプレーティング法により、(Ti0.65Al0.35)Nの組成を有する下部層を形成した。なお、下部層を形成する際の基材の温度は、500℃とした。表1に、発明品11の下部層の平均厚さを示す。 For the invention product 11, a TiAl evaporation source having a composition different from that used in the above-mentioned invention products 1 to 10 and the comparative products 2 to 4 and 6 was used for forming the lower layer. Other than that, the film forming conditions of the lower layer are the same as the film forming conditions of the above-mentioned invention products 1 to 10 and the comparative products 2 to 4 and 6. Specifically, after evacuation, nitrogen gas was introduced into the reaction vessel to create a nitrogen gas atmosphere at a pressure of 3.0 Pa in the reaction vessel. A bias voltage of −40 V was applied to the substrate. By evaporating the metal evaporation source by an arc discharge with an arc current of 150 A, a lower layer having a composition of (Ti 0.65 Al 0.35 ) N was formed by an arc ion plating method. The temperature of the base material when forming the lower layer was set to 500 ° C. Table 1 shows the average thickness of the lower layer of the invention product 11.

比較品5については、Ti蒸発源を用いて、下部層を形成した。具体的には、真空引き後、窒素ガスを反応容器内に導入し、反応容器内を圧力3.0Paの窒素ガス雰囲気にした。基材には、-40Vのバイアス電圧を印加した。アーク電流150Aのアーク放電により金属蒸発源を蒸発させることで、アークイオンプレーティング法により、TiNの組成を有する下部層を形成した。なお、下部層を形成する際の基材の温度は、500℃とした。表1に、比較品5の下部層の平均厚さを示す。 For Comparative Product 5, a lower layer was formed using a Ti evaporation source. Specifically, after evacuation, nitrogen gas was introduced into the reaction vessel to create a nitrogen gas atmosphere at a pressure of 3.0 Pa in the reaction vessel. A bias voltage of −40 V was applied to the substrate. By evaporating the metal evaporation source by an arc discharge with an arc current of 150 A, a lower layer having a TiN composition was formed by an arc ion plating method. The temperature of the base material when forming the lower layer was set to 500 ° C. Table 1 shows the average thickness of the lower layer of Comparative Product 5.

なお、比較品1については、下部層を形成しなかった。 The lower layer was not formed for Comparative Product 1.

次に、発明品1~11および比較品2~6については、下部層を形成した後、比較品1についてはイオンボンバードメント処理の後に、反応容器内の圧力が5.0×10-3Pa以下になるまで真空引きし、表4に示す成膜開始時の温度まで基材を加熱した。その後、窒素ガスを反応容器内に導入し、反応容器内の圧力を3.0Paにして、表4に示す条件で、アークイオンプレーティング法により、上部層(AlN層)を形成した。 Next, for the inventions 1 to 11 and the comparative products 2 to 6, after forming the lower layer and for the comparative product 1, after the ion bombardment treatment, the pressure in the reaction vessel was 5.0 × 10 -3 Pa. The substrate was evacuated to the following temperature, and the substrate was heated to the temperature at the start of film formation shown in Table 4. Then, nitrogen gas was introduced into the reaction vessel, the pressure in the reaction vessel was set to 3.0 Pa, and the upper layer (AlN layer) was formed by the arc ion plating method under the conditions shown in Table 4.

発明品1~11および比較品1~6について、基材または下部層の表面に、表1に示す所定の厚さになるまで上部層を形成した。その後、ヒーターの電源を切り、試料温度が100℃以下になった後で、反応容器内から試料を取り出した。 For the inventions 1 to 11 and the comparative products 1 to 6, an upper layer was formed on the surface of the base material or the lower layer until the thickness was as shown in Table 1. Then, the power of the heater was turned off, and after the sample temperature became 100 ° C. or lower, the sample was taken out from the reaction vessel.

得られた試料の各層の平均厚さは、次のように求めた。すなわち、被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先から当該面の中心部に向かって50μmの位置の近傍において、3箇所の断面をSEMで観察した。各層の厚さを測定し、測定した厚さの平均値を計算した。表1に、このようにして得られた各試料の各層の厚さを示す。 The average thickness of each layer of the obtained sample was determined as follows. That is, three cross sections were observed by SEM in the vicinity of a position of 50 μm from the cutting edge of the surface of the coated cutting tool facing the metal evaporation source toward the center of the surface. The thickness of each layer was measured, and the average value of the measured thickness was calculated. Table 1 shows the thickness of each layer of each sample thus obtained.

得られた試料の各層の組成は、次のように求めた。すなわち、被覆切削工具の金属蒸発源に対向する面の刃先から当該面の中心部に向かって50μmの位置の断面において、EDSを用いて組成を測定した。表1に、このようにして得られた各試料の組成を示す。 The composition of each layer of the obtained sample was determined as follows. That is, the composition was measured using EDS in a cross section at a position of 50 μm from the cutting edge of the surface of the coated cutting tool facing the metal evaporation source toward the center of the surface. Table 1 shows the composition of each sample thus obtained.

なお、表1の下部層の金属元素の組成比は、各層を構成する金属化合物における金属元素全体に対する各金属元素の原子数の比を示す。 The composition ratio of the metal element in the lower layer of Table 1 indicates the ratio of the number of atoms of each metal element to the entire metal element in the metal compound constituting each layer.

得られた試料について、Cu-Kα線を用いた2θ/θ集中法光学系のX線回折法により、上部層の測定を行った。測定条件は、以下の通りである。
出力:50kV、250mA、
入射側ソーラースリット:5°、
発散縦スリット:2/3°、
発散縦制限スリット:5mm、
散乱スリット2/3°、
受光側ソーラースリット:5°、
受光スリット:0.3mm、
BENTモノクロメータ、
受光モノクロスリット:0.8mm、
サンプリング幅:0.01°、
スキャンスピード:4°/min、
2θ測定範囲:30~70°
The upper layer of the obtained sample was measured by the X-ray diffraction method of the 2θ / θ concentrated optical system using Cu—Kα rays. The measurement conditions are as follows.
Output: 50kV, 250mA,
Incident side solar slit: 5 °,
Divergence vertical slit: 2/3 °,
Divergence vertical limiting slit: 5 mm,
Scattering slit 2/3 °,
Light receiving side solar slit: 5 °,
Light receiving slit: 0.3 mm,
BENT monochromator,
Light receiving monochrome slit: 0.8 mm,
Sampling width: 0.01 °,
Scan speed: 4 ° / min,
2θ measurement range: 30 to 70 °

X線回折法の測定により得られた上部層のX線回折パターンのチャートから、六方晶(100)面のピーク強度I(100)、六方晶(002)面の回折ピーク強度I(002)および立方晶(111)面の回折ピーク強度I(111)を求めた。測定したこれらの回折ピーク強度から、回折ピーク強度の比[I(002)/I(100)]および比[I(002)/I(100)]を求めた。その結果を、表2に示す。 From the chart of the X-ray diffraction pattern of the upper layer obtained by the measurement of the X-ray diffraction method, the peak intensity I h (100) on the hexagonal (100) plane and the diffraction peak intensity I h (002) on the hexagonal (002) plane. ) And the diffraction peak intensity Ic (111) of the cubic (111) plane were determined. From these measured diffraction peak intensities, the ratio [I h (002) / I h (100)] and the ratio [I h (002) / I h (100)] of the diffraction peak intensities were obtained. The results are shown in Table 2.

得られた試料を用いて、以下の切削試験1および切削試験2を行い、耐欠損性および耐摩耗性を評価した。その評価結果を表5に示す。 Using the obtained sample, the following cutting test 1 and cutting test 2 were performed to evaluate the fracture resistance and wear resistance. The evaluation results are shown in Table 5.

切削試験(耐欠損性および耐摩耗性試験)の測定条件は、以下の通りである。
被削材:FCD600、
被削材形状:200mm×100mm×60mmのブロック、
切削速度:200m/min、
送り:0.2mm/t、
切り込み:2.0mm、
クーラント:有り、
評価項目:試料が欠損したとき、または試料の逃げ面摩耗幅または境界摩耗幅が0.3mmに至ったときを工具寿命とし、工具寿命に至るまでの加工時間を測定した。表3に、測定により得られた加工時間を示す。また、表3の「損傷形態」欄には、欠損が無かった場合には「正常摩耗」、欠損があった場合には「欠損」と記載した。
The measurement conditions of the cutting test (fracture resistance and wear resistance test) are as follows.
Work material: FCD600,
Work material shape: 200 mm x 100 mm x 60 mm block,
Cutting speed: 200m / min,
Feed: 0.2 mm / t,
Notch: 2.0 mm,
Coolant: Yes,
Evaluation item: When the sample was defective, or when the flank wear width or boundary wear width of the sample reached 0.3 mm, the tool life was defined, and the machining time until the tool life was reached was measured. Table 3 shows the processing time obtained by the measurement. Further, in the "damage form" column of Table 3, "normal wear" is described when there is no defect, and "defect" is described when there is a defect.

表3に示すように、発明品1~11の耐欠損性および耐摩耗性試験では、工具寿命に至るまでの加工時間が、62分(発明品10)以上であり、良好な結果だった。これに対して比較品1~6の工具寿命に至るまでの加工時間は、47分(比較品6)以下であり、良好とはいえない結果だった。なお、比較品4では、試料の逃げ面摩耗幅または境界摩耗幅が0.3mmに至る前に、36分で欠損が観察された。したがって、本発明の被覆切削工具は、耐摩耗性に優れる被覆切削工具であるといえる。 As shown in Table 3, in the fracture resistance and wear resistance tests of Inventions 1 to 11, the machining time until the tool life was reached was 62 minutes (Invention 10) or more, which was a good result. On the other hand, the machining time until the tool life of the comparative products 1 to 6 was 47 minutes (comparative product 6) or less, which was not a good result. In Comparative Product 4, a defect was observed in 36 minutes before the flank wear width or the boundary wear width of the sample reached 0.3 mm. Therefore, it can be said that the coated cutting tool of the present invention is a coated cutting tool having excellent wear resistance.

また、上述の耐欠損性および耐摩耗性試験の間、発明品1~11の試験片が被削材に溶着するなどといった耐溶着性に起因する問題は生じなかった。したがって、本発明の被覆切削工具は、耐溶着性に優れる被覆切削工具であるといえる。 Further, during the above-mentioned fracture resistance and wear resistance tests, problems due to welding resistance such as the test pieces of Inventions 1 to 11 being welded to the work material did not occur. Therefore, it can be said that the coated cutting tool of the present invention is a coated cutting tool having excellent welding resistance.

本発明の被覆切削工具は、耐摩耗性および耐溶着性に優れている。本発明によれば、従来よりも工具寿命を延長できる。したがって、本発明の産業上の利用可能性は高い。 The coated cutting tool of the present invention is excellent in wear resistance and welding resistance. According to the present invention, the tool life can be extended as compared with the conventional case. Therefore, the industrial applicability of the present invention is high.

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Figure 0007069984000002
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1 基材
2 下部層
3 上部層
4 被覆層
5 被覆切削工具
1 Base material 2 Lower layer 3 Upper layer 4 Coating layer 5 Coating cutting tool

Claims (4)

基材と、前記基材の上に形成された被覆層とを含む被覆切削工具であって、
前記被覆層が、下部層と、前記下部層の上に形成された上部層とを含み、
前記下部層が、0.2μm以上5.0μm以下の平均厚さを有し、下記式(1):
(Ti1-xAl)N (1)
(式中、xは、Ti元素とAl元素との合計に対するAl元素の原子比を示し、0.3≦x≦0.7を満足する。)
で表される組成を有する複合化合物層からなり、
前記上部層が、1.5μm以上6.0μm以下の平均厚さを有するAlN層からなり、
前記上部層の、X線回折法による六方晶(100)面の回折ピーク強度I(100)に対する六方晶(002)面の回折ピーク強度I(002)の比[I(002)/I(100)]が、5.0以上であり、
前記上部層の、X線回折法による六方晶(100)面の回折ピーク強度I (100)に対する立方晶(111)面の回折ピーク強度I (111)の比[I (111)/I (100)]が、0.5以上5.0以下である、被覆切削工具。
A coating cutting tool comprising a substrate and a coating layer formed on the substrate.
The covering layer includes a lower layer and an upper layer formed on the lower layer.
The lower layer has an average thickness of 0.2 μm or more and 5.0 μm or less, and the following formula (1):
(Ti 1-x Al x ) N (1)
(In the formula, x indicates the atomic ratio of the Al element to the total of the Ti element and the Al element, and satisfies 0.3 ≦ x ≦ 0.7.)
Consists of a composite compound layer having a composition represented by
The upper layer is composed of an AlN layer having an average thickness of 1.5 μm or more and 6.0 μm or less.
The ratio of the diffraction peak intensity I h (002) of the hexagonal (002) plane to the diffraction peak intensity I h (100) of the hexagonal (100) plane by the X-ray diffraction method of the upper layer [I h (002) / I h (100)] is 5.0 or more ,
The ratio of the diffraction peak intensity I c (111) of the cubic (111) plane to the diffraction peak intensity I h (100) of the hexagonal (100) plane by the X-ray diffraction method of the upper layer [I c (111) / I h (100)] is 0.5 or more and 5.0 or less, a coated cutting tool.
前記上部層を構成する粒子の平均粒径が、0.1μm以上1.0μm以下である、請求項1に記載の被覆切削工具。 The coated cutting tool according to claim 1, wherein the average particle size of the particles constituting the upper layer is 0.1 μm or more and 1.0 μm or less. 前記被覆層全体の平均厚さは、2.0μm以上7.0μm以下である、請求項1または2に記載の被覆切削工具。 The coating cutting tool according to claim 1 or 2 , wherein the average thickness of the entire coating layer is 2.0 μm or more and 7.0 μm or less. 前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックスおよび立方晶窒化硼素焼結体から選択されるいずれか1つである、請求項1~のいずれか1項に記載の被覆切削工具。 The coated cutting tool according to any one of claims 1 to 3 , wherein the substrate is any one selected from cemented carbide, cermet, ceramics and a cubic boron nitride sintered body.
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