JP7473069B1 - Coated Cutting Tools - Google Patents

Coated Cutting Tools Download PDF

Info

Publication number
JP7473069B1
JP7473069B1 JP2023210351A JP2023210351A JP7473069B1 JP 7473069 B1 JP7473069 B1 JP 7473069B1 JP 2023210351 A JP2023210351 A JP 2023210351A JP 2023210351 A JP2023210351 A JP 2023210351A JP 7473069 B1 JP7473069 B1 JP 7473069B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
less
average
coated cutting
cutting tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023210351A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
侃 河村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tungaloy Corp
Original Assignee
Tungaloy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tungaloy Corp filed Critical Tungaloy Corp
Priority to JP2023210351A priority Critical patent/JP7473069B1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7473069B1 publication Critical patent/JP7473069B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

【課題】 優れた耐チッピング性、耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を提供する。【解決手段】 基材と、基材の表面に形成された下部層、中間層及び上部層をこの順序で含む被覆層とを含む被覆切削工具であって、前記下部層及び前記上部層が、Tiと、C、N、O及びBからなる群より選ばれる少なくとも1つとを含み、前記下部層及び前記中間層の平均厚さが、1.5μm以上15.0μm以下であり、前記中間層が、α型の酸化アルミニウムを含み、前記上部層の平均厚さが、0.5μm以上5.0μm以下であり、前記下部層のクラック間隔の平均値Xが、0.5μm以上10.0μm未満であり、前記中間層のクラック間隔の平均値Yが、20.0μm以上100.0μm以下であり、前記上部層のクラック間隔の平均値Zが、0.5μm以上10.0μm以下である、被覆切削工具である。【選択図】 図1[Problem] To provide a coated cutting tool having excellent chipping resistance, fracture resistance, and wear resistance and a long tool life. [Solution] A coated cutting tool including a substrate and a coating layer formed on the substrate surface, the coating layer including a lower layer, an intermediate layer, and an upper layer in this order, the lower layer and the upper layer including Ti and at least one selected from the group consisting of C, N, O, and B, the lower layer and the intermediate layer having an average thickness of 1.5 μm to 15.0 μm, the intermediate layer including α-type aluminum oxide, the upper layer having an average thickness of 0.5 μm to 5.0 μm, the average crack spacing X of the lower layer being 0.5 μm to less than 10.0 μm, the average crack spacing Y of the intermediate layer being 20.0 μm to 100.0 μm, and the average crack spacing Z of the upper layer being 0.5 μm to 10.0 μm. [Selected Figure] Figure 1

Description

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

従来より、炭化タングステン基超硬合金からなる基材の表面に、例えば、炭化チタン(以下、TiCとも示す)層、窒化チタン(以下、TiNともで示す)層、炭窒化チタン(以下、TiCNとも示す)層、炭酸化チタン(以下、TiCOとも示す)層、窒酸化チタン(以下、TiNOとも示す)層、及び炭窒酸化チタン(以下、TiCNOとも示す)層などのTi化合物層、並びにα型の酸化アルミニウム層の2種以上の複層からなる被覆層が、化学蒸着法により蒸着形成された被覆切削工具が、鋼や鋳鉄などの金属切削加工に用いられていることは良く知られている。 It has been well known that coated cutting tools, which are formed by chemical vapor deposition on the surface of a substrate made of tungsten carbide-based cemented carbide, are used for cutting metals such as steel and cast iron, and have a coating layer consisting of two or more layers of Ti compounds such as a titanium carbide (TiC) layer, a titanium nitride (TiN) layer, a titanium carbonitride (TiCN) layer, a titanium carbonate (TiCO) layer, a titanium oxynitride (TiNO) layer, and a titanium oxycarbonitride (TiCNO) layer, and an α-type aluminum oxide layer.

通常、このような被覆切削工具では、成膜した被覆層に引張応力が残留しているために、被覆切削工具の破壊強度が低下して欠損し易くなることが知られている。被覆層を形成後、ショットピーニング等によりクラックを導入することにより、引張残留応力を開放する技術が提案されている。この技術は、例えば特許文献1及び2に記載されている。 It is known that such coated cutting tools usually have residual tensile stress in the formed coating layer, which reduces the fracture strength of the coated cutting tool and makes it more susceptible to chipping. A technique has been proposed in which the residual tensile stress is released by introducing cracks using shot peening or the like after the coating layer is formed. This technique is described, for example, in Patent Documents 1 and 2.

特許文献1には、基材と、該基材の表面に形成された被覆層とを含む被覆切削工具が記載されている。また、特許文献1には、被覆切削工具の被覆層が、上部層と下部層とを有すること、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W及びSiからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素と、C、N、B及びOからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とで構成される化合物の1層又は2層上から構成される下部層のクラック間隔の平均値Xが10~80μmであること、上部層は下部層の表面に形成され、酸化アルミニウム層を含み、酸化アルミニウム層のクラック間隔の平均値Zが20~100μmであること、及び、0<Z-X<90の関係を満たすことが記載されている。 Patent Document 1 describes a coated cutting tool that includes a substrate and a coating layer formed on the substrate. Patent Document 1 also describes that the coating layer of the coated cutting tool has an upper layer and a lower layer, that the average crack spacing X of the lower layer, which is composed of one or two layers of a compound composed of at least one element selected from the group consisting of Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, and Si, and at least one element selected from the group consisting of C, N, B, and O, is 10 to 80 μm, that the upper layer is formed on the surface of the lower layer, includes an aluminum oxide layer, that the average crack spacing Z of the aluminum oxide layer is 20 to 100 μm, and that the relationship 0<Z-X<90 is satisfied.

特許文献2には、炭化タングステン基超硬合金又は炭窒化チタン基サーメトで構成された基体の表面に、下部層と上部層からなる硬質被覆層が被覆形成された表面被覆切削工具が記載されている。また、特許文献2には、下部層を構成する少なくとも1層のTi炭窒化物層の内の平均層厚が最も厚く1.5μm以上の層厚を有すること、Ti炭窒化物層にはクラック起点層が形成されること、及び、クラック起点層から基体側の下部層には、基体表面に平行な方向に測定した場合、0.2本/μm以上2本/μm未満の平均密度でクラックが存在する応力緩和層が形成されていることが記載されている。また、特許文献2には、α型の酸化アルミニウム層からなる上部層においては、0.2本/μm未満の平均密度のクラックが形成される状態となることが記載されている。 Patent Document 2 describes a surface-coated cutting tool in which a hard coating layer consisting of a lower layer and an upper layer is formed on the surface of a substrate made of a tungsten carbide-based cemented carbide or a titanium carbonitride-based cermet. Patent Document 2 also describes that the average thickness of at least one Ti carbonitride layer constituting the lower layer is the thickest, being 1.5 μm or more, that a crack initiation layer is formed in the Ti carbonitride layer, and that the lower layer on the substrate side from the crack initiation layer is formed with a stress relaxation layer in which cracks exist at an average density of 0.2/μm or more and less than 2/μm when measured in a direction parallel to the substrate surface. Patent Document 2 also describes that in the upper layer made of an α-type aluminum oxide layer, cracks are formed at an average density of less than 0.2/μm.

国際公開第2015/005364号International Publication No. 2015/005364 特開2015-188995号公報JP 2015-188995 A

近年の切削加工では高速化、高送り化及び深切込み化が顕著となり、従来よりも工具寿命が低下する傾向が見られるようになっている。工具寿命を改善するために、特許文献1及び2では、被覆層形成後、ショットピーニング等によりクラックを導入することにより、被覆層の引張残留応力を開放することが提案されている。 In recent years, cutting processes have become increasingly faster, with higher feed rates and deeper cuts, which has led to a tendency for tool life to be shorter than in the past. In order to improve tool life, Patent Documents 1 and 2 propose releasing the tensile residual stress in the coating layer by introducing cracks using shot peening or the like after the coating layer is formed.

特許文献1には、上部層及び下部層を有する被覆層を含む被覆切削工具が記載されている。特許文献1に記載の発明により、被覆切削工具の性能はある程度向上する。しかしながら、近年、更なる耐欠損性の向上が求められている。なお、特許文献1には、被覆切削工具の被覆層において、酸化アルミニウム層の基材とは反対側の表面に形成されるTi化合物層のクラック間隔の平均値が検討されていない。したがって、酸化アルミニウム層の基材とは反対側の表面に形成されるTi化合物層のクラック間隔の平均値が、0.5μm以上10.0μm以下であることは記載されていない。 Patent Document 1 describes a coated cutting tool including a coating layer having an upper layer and a lower layer. The invention described in Patent Document 1 improves the performance of the coated cutting tool to a certain extent. However, in recent years, there has been a demand for further improvement in chipping resistance. Patent Document 1 does not consider the average crack spacing of the Ti compound layer formed on the surface of the aluminum oxide layer opposite the substrate in the coating layer of the coated cutting tool. Therefore, it does not state that the average crack spacing of the Ti compound layer formed on the surface of the aluminum oxide layer opposite the substrate is 0.5 μm or more and 10.0 μm or less.

特許文献2に記載の表面被覆切削工具の被覆層において、基材とは反対側の最表面に形成されているα型の酸化アルミニウム層からなる層におけるクラックの平均密度が0.2本/μm未満(クラック間隔の平均値に換算すると5μm超)である。特許文献2に記載の表面被覆切削工具の被覆層は、クラック間隔の平均値が20μm以上である酸化アルミニウム層が基材とは反対側の最表面に露出している場合は、加工中に被覆層の表面で亀裂が発生しやすいため、耐チッピング性及び耐欠損性に改善の余地があるといえる。また、クラック間隔の平均値が5μm超20μm未満の酸化アルミニウム層が基材とは反対側の最表面に露出している場合は、酸化アルミニウム層と、その下部に形成されているTi炭窒化物層の強度が低下するため、耐摩耗性及び耐欠損性に改善の余地があるといえる。なお、特許文献2には、被覆切削工具の被覆層が、酸化アルミニウム層の基材とは反対側の表面に、更にTi化合物層を有することは記載されていない。したがって、特許文献2には、酸化アルミニウム層の基材とは反対側の表面側に形成されるTi化合物層のクラック間隔の平均値が、0.5μm以上10.0μm以下であることが記載されていない。 In the coating layer of the surface-coated cutting tool described in Patent Document 2, the average density of cracks in the layer consisting of an α-type aluminum oxide layer formed on the outermost surface opposite the substrate is less than 0.2 cracks/μm (more than 5 μm in terms of the average crack spacing). In the coating layer of the surface-coated cutting tool described in Patent Document 2, when an aluminum oxide layer having an average crack spacing of 20 μm or more is exposed on the outermost surface opposite the substrate, cracks are likely to occur on the surface of the coating layer during processing, so it can be said that there is room for improvement in chipping resistance and chipping resistance. In addition, when an aluminum oxide layer having an average crack spacing of more than 5 μm and less than 20 μm is exposed on the outermost surface opposite the substrate, the strength of the aluminum oxide layer and the Ti carbonitride layer formed thereunder is reduced, so it can be said that there is room for improvement in wear resistance and chipping resistance. Note that Patent Document 2 does not state that the coating layer of the coated cutting tool further has a Ti compound layer on the surface of the aluminum oxide layer opposite the substrate. Therefore, Patent Document 2 does not state that the average crack spacing in the Ti compound layer formed on the surface side of the aluminum oxide layer opposite the substrate is 0.5 μm or more and 10.0 μm or less.

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り、優れた耐チッピング性、耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い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 problems, and aims to provide a coated cutting tool that has excellent chipping resistance, fracture resistance, and wear resistance, and has a long tool life.

課題を解決するため、本発明は以下の構成を有する。 To solve the problem, the present invention has the following configuration.

(構成1)
構成1は、基材と、前記基材の表面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、中間層と、上部層とを、前記基材側からこの順序で含み、
前記下部層が、Tiと、C、N、O及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とのTi化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上含み、
前記下部層の平均厚さが、1.5μm以上15.0μm以下であり、
前記中間層が、α型の酸化アルミニウムを含み、
前記中間層の平均厚さが、1.5μm以上15.0μm以下であり、
前記上部層が、Tiと、C、N、O及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とのTi化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上含み、
前記上部層の平均厚さが、0.5μm以上5.0μm以下であり、
前記下部層のクラック間隔の平均値Xが、0.5μm以上10.0μm未満であり、
前記中間層のクラック間隔の平均値Yが、20.0μm以上100.0μm以下であり、
前記上部層のクラック間隔の平均値Zが、0.5μm以上10.0μm以下である、被覆切削工具である。
(Configuration 1)
Aspect 1 is a coated cutting tool including a substrate and a coating layer formed on a surface of the substrate,
the coating layer includes a lower layer, an intermediate layer, and an upper layer in this order from the substrate side;
the lower layer includes one or more Ti compound layers each comprising a Ti compound of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, O, and B;
The average thickness of the lower layer is 1.5 μm or more and 15.0 μm or less,
the intermediate layer contains α-aluminum oxide,
The average thickness of the intermediate layer is 1.5 μm or more and 15.0 μm or less,
the upper layer includes one or more Ti compound layers each comprising a Ti compound of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, O, and B;
The average thickness of the upper layer is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less,
The average crack spacing X of the lower layer is 0.5 μm or more and less than 10.0 μm,
The average crack spacing Y of the intermediate layer is 20.0 μm or more and 100.0 μm or less,
The coated cutting tool has an average crack spacing Z of the upper layer of 0.5 μm or more and 10.0 μm or less.

(構成2)
構成2は、前記被覆層の平均厚さが、8.0μm以上30.0μm以下である、構成1の被覆切削工具である。
(Configuration 2)
Configuration 2 is the coated cutting tool of configuration 1, wherein the coating layer has an average thickness of 8.0 μm or more and 30.0 μm or less.

(構成3)
構成3は、前記上部層が、少なくともTiCN層を含む、構成1又は2の被覆切削工具である。
(Configuration 3)
Configuration 3 is the coated cutting tool of configurations 1 or 2, wherein the top layer includes at least a TiCN layer.

(構成4)
構成4は、前記上部層の前記TiCN層の平均厚さが、0.5μm以上5.0μm以下である、構成3の被覆切削工具である。
(Configuration 4)
Configuration 4 is the coated cutting tool of configuration 3, wherein the average thickness of the TiCN layer of the upper layer is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less.

(構成5)
構成5は、前記クラック間隔の平均値Yと、前記クラック間隔の平均値Zとの差Y-Zが、20.0μm以上95.0μm以下である、構成1~4のいずれかの被覆切削工具である。
(Configuration 5)
Configuration 5 is the coated cutting tool of any one of configurations 1 to 4, wherein a difference YZ between the average crack spacing Y and the average crack spacing Z is 20.0 μm or more and 95.0 μm or less.

(構成6)
構成6は、前記クラック間隔の平均値Yと、前記クラック間隔の平均値Xとの差Y-Xが、25.0μm以上95.0μm以下である、構成1~5のいずれかの被覆切削工具である。
(Configuration 6)
A configuration 6 is the coated cutting tool of any one of configurations 1 to 5, wherein a difference Y-X between the average crack spacing Y and the average crack spacing X is 25.0 μm or more and 95.0 μm or less.

(構成7)
構成7は、前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体である、構成1~6のいずれかの被覆切削工具である。
(Configuration 7)
Configuration 7 is the coated cutting tool of any of Configurations 1-6, wherein the substrate is a cemented carbide, a cermet, a ceramic, or a sintered cubic boron nitride.

本発明によれば、優れた耐チッピング性、耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を提供することができる。 The present invention provides a coated cutting tool that has excellent chipping resistance, fracture resistance, and wear resistance, and has a long tool life.

本発明の実施形態の被覆切削工具の一例を示す断面模式図である。1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a coated cutting tool according to an embodiment of the present invention. FIG.

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。 The following describes in detail the embodiments of the present invention. Note that the following embodiments are forms for embodying the present invention and do not limit the scope of the present invention.

<被覆切削工具>
図1に示すように、本実施形態の被覆切削工具は、基材1とその基材の表面に形成された被覆層5とを含む。被覆切削工具の種類として、具体的には、フライス加工用又は旋削加工用刃先交換型切削インサート、ドリル及びエンドミルなどを挙げることができる。
<Coated cutting tools>
1, the coated cutting tool of the present embodiment includes a substrate 1 and a coating layer 5 formed on the surface of the substrate 1. Specific examples of the types of coated cutting tools include indexable cutting inserts for milling or turning, drills, end mills, and the like.

<基材>
本実施形態の被覆切削工具の基材としては、例えば、超硬合金、サーメット、セラミックス、立方晶窒化硼素焼結体、ダイヤモンド焼結体及び高速度鋼などを挙げることができる。本実施形態の被覆切削工具の基材は、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体であることが好ましい。その中でも、基材が超硬合金又はサーメットであると、耐摩耗性及び耐欠損性に優れるので、より好ましい。
<Substrate>
Examples of the substrate of the coated cutting tool of this embodiment include cemented carbide, cermet, ceramics, cubic boron nitride sintered body, diamond sintered body, and high-speed steel. The substrate of the coated cutting tool of this embodiment is preferably cemented carbide, cermet, ceramics, or cubic boron nitride sintered body. Among them, the substrate is more preferably cemented carbide or cermet, since it has excellent wear resistance and chipping resistance.

なお、これらの基材は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。例えば、超硬合金の場合はその表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合には表面硬化層が形成されていてもよい。基材の表面が改質されていても、本実施形態の効果は示される。 These substrates may have their surfaces modified. For example, in the case of cemented carbide, a de-β layer may be formed on the surface, and in the case of cermet, a surface-hardened layer may be formed. The effect of this embodiment is achieved even if the surface of the substrate is modified.

<被覆層>
図1に示すように、本実施形態の被覆層5は、下部層2と、中間層3と、上部層4とを、基材側からこの順序で含む。本実施形態の被覆層5は、下部層2、中間層3及び上部層4以外の層を含むことができる。ただし、優れた耐欠損性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を得るために、本実施形態の被覆層5は、下部層2、中間層3及び上部層4からなることが好ましい。
<Coating Layer>
1 , the coating layer 5 of this embodiment includes a lower layer 2, an intermediate layer 3, and an upper layer 4, in this order from the substrate side. The coating layer 5 of this embodiment may include layers other than the lower layer 2, the intermediate layer 3, and the upper layer 4. However, in order to obtain a coated cutting tool having excellent fracture resistance and a long tool life, the coating layer 5 of this embodiment preferably includes the lower layer 2, the intermediate layer 3, and the upper layer 4.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の平均厚さは、8.0μm以上30.0μm以下であることが好ましく、8.4μm以上29.0μm以下であることがより好ましく、12.4μm以上25.3μm以下であることが更に好ましい。被覆層の平均厚さが上限値以下であることにより、基材と被覆層との密着性を向上することができる。そのため、本実施形態の被覆切削工具の耐チッピング性を向上することができ、耐欠損性に優れた被覆切削工具を得ることができる。また、被覆層の平均厚さが下限値以上であることにより、耐摩耗性に優れた被覆切削工具を得ることができる。 The average thickness of the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment is preferably 8.0 μm or more and 30.0 μm or less, more preferably 8.4 μm or more and 29.0 μm or less, and even more preferably 12.4 μm or more and 25.3 μm or less. By having the average thickness of the coating layer be equal to or less than the upper limit, the adhesion between the substrate and the coating layer can be improved. Therefore, the chipping resistance of the coated cutting tool of this embodiment can be improved, and a coated cutting tool with excellent chipping resistance can be obtained. In addition, by having the average thickness of the coating layer be equal to or more than the lower limit, a coated cutting tool with excellent wear resistance can be obtained.

本明細書において、「基材の上の下部層」とは、基材の表面に接して下部層が配置される構造、及び基材と、下部層との間に他の層が配置される構造の両方を含むこととする。「下部層の上の中間層」、及び「中間層の上の上部層」についても同様である。なお、「上」とは基材から遠い側であることを意味する。例えば、「下部層の上の中間層」とは、中間層は、下部層よりも基材から遠い側であることを意味する。 In this specification, "a lower layer on a substrate" includes both a structure in which a lower layer is disposed in contact with the surface of the substrate, and a structure in which another layer is disposed between the substrate and the lower layer. The same applies to "an intermediate layer on a lower layer" and "an upper layer on an intermediate layer." Note that "above" refers to the side farther from the substrate. For example, "an intermediate layer on a lower layer" means that the intermediate layer is on the side farther from the substrate than the lower layer.

<下部層>
本実施形態の被覆切削工具の下部層は、基材の上に配置される。本実施形態の下部層は基材の表面に形成されることが好ましい。本実施形態の下部層は、Tiと、C、N、B及びOからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とのTi化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上を含む。
<Lower Class>
The lower layer of the coated cutting tool of this embodiment is disposed on a substrate. The lower layer of this embodiment is preferably formed on the surface of the substrate. The lower layer of this embodiment includes one or more Ti compound layers made of a Ti compound of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, B, and O.

本実施形態の下部層は、Ti化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上含むことができる。具体的には、本実施形態の下部層に含まれるTi化合物層は、Tiと、C、N、B及びOからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とで構成されるTi化合物層であることが好ましい。下部層に含まれるTi化合物層としては、TiNからなるTiN層、TiCからなるTiC層、TiCNからなるTiCN層、TiCOからなるTiCO層、TiCNOからなるTiCNO層、TiBからなるTiB層からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含むことが好ましく、TiN層、TiC層、TiCN層、TiCNO層、及びTiCO層からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含むことがより好ましく、TiN層、TiCN層、TiCNO層、及びTiCO層からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含むことが更に好ましく、TiN層、TiCN層、及びTiCNO層からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含むことがより更に好ましい。本実施形態の下部層は、2層以上のTi化合物層からなることが好ましい。 The lower layer of the present embodiment may include one or more Ti compound layers made of a Ti compound. Specifically, the Ti compound layer included in the lower layer of the present embodiment is preferably a Ti compound layer made of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, B, and O. The Ti compound layer contained in the lower layer is preferably at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer made of TiN, a TiC layer made of TiC, a TiCN layer made of TiCN, a TiCO layer made of TiCO, a TiCNO layer made of TiCNO, and a TiB2 layer made of TiB2 , more preferably at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer, a TiC layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, and a TiCO layer, more preferably at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, and a TiCO layer, and even more preferably at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, and a TiCO layer, and even more preferably at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer, a TiCN layer, and a TiCNO layer. The lower layer of this embodiment is preferably composed of two or more Ti compound layers.

本実施形態の下部層は、基材と接する表面にTiN又はTiCからなる層(本明細書では、「A層」ともいう。)を備えることが好ましく、TiNからなる層を備えることがより好ましい。A層の平均厚さは、0.05μm以上1μm以下であることが好ましく、0.1μm以上0.5μm以下であることがより好ましい。下部層が所定のA層を備えることにより、優れた密着性の被覆層を得ることができ、被覆層の剥離が抑制されるため耐チッピング性に優れ、耐欠損性が一層向上する。 In this embodiment, the lower layer preferably has a layer of TiN or TiC (also referred to as "A layer" in this specification) on the surface in contact with the substrate, and more preferably has a layer of TiN. The average thickness of the A layer is preferably 0.05 μm or more and 1 μm or less, and more preferably 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. By providing the lower layer with a specified A layer, a coating layer with excellent adhesion can be obtained, and peeling of the coating layer is suppressed, resulting in excellent chipping resistance and further improved defect resistance.

本実施形態の下部層の少なくとも1層は、TiCNからなる層(本明細書では、「B層」ともいう。)であることが好ましい。B層の平均厚さは、1.0μm以上15.0μm以下であることが好ましく、1.5μm以上13.5μm以下であることがより好ましく、2.0μm以上13.0μm以下であることが更に好ましい。下部層がTiCN層を含むことにより、耐摩耗性に一層優れた被覆層を得ることができる。B層は、A層の表面に形成することができる。 At least one of the lower layers in this embodiment is preferably a layer made of TiCN (also referred to as "layer B" in this specification). The average thickness of layer B is preferably 1.0 μm or more and 15.0 μm or less, more preferably 1.5 μm or more and 13.5 μm or less, and even more preferably 2.0 μm or more and 13.0 μm or less. By including a TiCN layer in the lower layer, a coating layer with even more excellent wear resistance can be obtained. Layer B can be formed on the surface of layer A.

本実施形態の下部層は、B層と中間層との間にTiCNO又はTiCOからなる層(本明細書では、「C層」ともいう。)を備えることが好ましく、TiCNOからなる層を備えることがより好ましい。C層は、下部層を構成する層のうち、最も基材から遠くに配置される層である。C層の平均厚さは、0.1μm以上5.0μm以下であることが好ましく、0.2μm以上2.0μm以下であることがより好ましい。下部層が所定のC層を備えることにより、下部層と中間層との密着性が向上し、耐チッピング性に優れるため、耐欠損性が一層向上する。C層は、B層の表面に形成することができる。 In the present embodiment, the lower layer preferably comprises a layer (also referred to as "C layer" in this specification) made of TiCNO or TiCO between the B layer and the intermediate layer, and more preferably comprises a layer made of TiCNO. The C layer is the layer that is disposed furthest from the substrate among the layers constituting the lower layer. The average thickness of the C layer is preferably 0.1 μm or more and 5.0 μm or less, and more preferably 0.2 μm or more and 2.0 μm or less. By providing the lower layer with a predetermined C layer, the adhesion between the lower layer and the intermediate layer is improved, and the chipping resistance is excellent, so that the chipping resistance is further improved. The C layer can be formed on the surface of the B layer.

本実施形態の下部層は、所定のA層、所定のTiCN層(B層)及び所定のC層の3層からなることが好ましい。下部層が所定の3層からなることにより、優れた性能の被覆層を得ることができ、優れた耐チッピング性、耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を得ることができる。 In this embodiment, the lower layer preferably consists of three layers: a specified A layer, a specified TiCN layer (B layer), and a specified C layer. By having the lower layer consist of the three specified layers, a coating layer with excellent performance can be obtained, and a coated cutting tool with excellent chipping resistance, fracture resistance, and wear resistance and a long tool life can be obtained.

本実施形態の下部層全体の平均厚さは、1.5μm以上15.0μm以下であり、1.8μm以上14.7μm以下であることが好ましく、2.4μm以上13.5μm以下であることがより好ましい。下部層の平均厚さが上述の上限値以下であることにより、被覆層の密着性が向上するため耐チッピング性が向上し、耐欠損性に優れる。下部層の平均厚さが上述の下限値以上であることにより、耐摩耗性に優れる。 In this embodiment, the average thickness of the entire lower layer is 1.5 μm or more and 15.0 μm or less, preferably 1.8 μm or more and 14.7 μm or less, and more preferably 2.4 μm or more and 13.5 μm or less. When the average thickness of the lower layer is equal to or less than the upper limit value described above, the adhesion of the coating layer is improved, improving chipping resistance and providing excellent chipping resistance. When the average thickness of the lower layer is equal to or more than the lower limit value described above, providing excellent wear resistance.

<中間層>
本実施形態の被覆切削工の中間層は、下部層の上に配置される。本実施形態の中間層は、下部層の表面に形成されることが好ましい。
<Middle class>
The intermediate layer of the coating cutting tool of this embodiment is disposed on the lower layer. The intermediate layer of this embodiment is preferably formed on the surface of the lower layer.

本実施形態の中間層は、α型の酸化アルミニウム(α-Al)を含むことが好ましい。本実施形態の中間層は、α型の酸化アルミニウムからなる酸化アルミニウム層(α-Al層)であることができる。 The intermediate layer of the present embodiment preferably contains α-type aluminum oxide (α-Al 2 O 3 ).The intermediate layer of the present embodiment may be an aluminum oxide layer (α-Al 2 O 3 layer) made of α-type aluminum oxide.

本実施形態の中間層の平均厚さは、1.5μm以上15.0μm以下であり、2.0μm以上14.8μm以下であることが好ましく、2.5μm以上13.5μm以下であることがより好ましい。中間層の平均厚さが上述の上限値以下であることにより、被覆層の密着性が向上するため耐チッピング性が向上し、耐欠損性に優れる。下部層の平均厚さが上述の下限値以上であることにより、耐摩耗性に優れる。 In this embodiment, the average thickness of the intermediate layer is 1.5 μm or more and 15.0 μm or less, preferably 2.0 μm or more and 14.8 μm or less, and more preferably 2.5 μm or more and 13.5 μm or less. When the average thickness of the intermediate layer is equal to or less than the upper limit value described above, the adhesion of the coating layer is improved, so that chipping resistance is improved and chipping resistance is excellent. When the average thickness of the lower layer is equal to or more than the lower limit value described above, abrasion resistance is excellent.

<上部層>
本実施形態の被覆切削工の上部層は、中間層の上に配置される。本実施形態の上部層は、中間層の表面に形成されることが好ましい。本実施形態の上部層は、Tiと、C、N、O及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とのTi化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上含む。
<Upper layer>
The upper layer of the coating cutting tool of this embodiment is disposed on the intermediate layer. The upper layer of this embodiment is preferably formed on the surface of the intermediate layer. The upper layer of this embodiment includes one or more Ti compound layers made of a Ti compound of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, O, and B.

本実施形態の上部層は、Ti化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上含むことができる。具体的には、本実施形態の上部層に含まれるTi化合物層は、Tiと、C、N、B及びOからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とで構成されるTi化合物層であることが好ましい。上部層に含まれるTi化合物層としては、TiNからなるTiN層、TiCからなるTiC層、TiCNからなるTiCN層、TiCOからなるTiCO層、TiCNOからなるTiCNO層、TiBからなるTiB層からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含むことが好ましく、TiN層、TiC層、TiCN層、TiCNO層、及びTiCO層からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含むことがより好ましく、TiN層、TiCN層、TiCNO層、及びTiCO層からなる群より選ばれる少なくとも1種の層を含むことが更に好ましい。本実施形態の上部層は、2層以上のTi化合物層からなることが好ましい。 The upper layer of this embodiment may include one or more Ti compound layers made of Ti compounds. Specifically, the Ti compound layer included in the upper layer of this embodiment is preferably a Ti compound layer composed of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, B and O. The Ti compound layer included in the upper layer preferably includes at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer made of TiN, a TiC layer made of TiC, a TiCN layer made of TiCN, a TiCO layer made of TiCO, a TiCNO layer made of TiCNO, and a TiB2 layer made of TiB2 , more preferably includes at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer, a TiC layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, and a TiCO layer, and further preferably includes at least one layer selected from the group consisting of a TiN layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, and a TiCO layer. The upper layer of this embodiment is preferably composed of two or more Ti compound layers.

本実施形態の上部層は、上部層を構成する層のうち最も基材に近い層としてL層を備えることができる。L層は、TiCNO層、TiCO層又はTiN層であることができる。L層の平均厚さは、0.05μm以上2.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上1.0μm以下であることがより好ましく、0.2μm以上0.5μm以下であることが更に好ましい。上部層が所定のL層を備えることにより、中間層と上部層の密着性が向上し、耐チッピング性に優れるため、耐欠損性が向上する。また、後述の上部層の平均厚さを所定値以上とすることによる効果を、有効かつ確実に奏する観点より好ましい。 The upper layer of this embodiment may include an L layer as the layer closest to the substrate among the layers constituting the upper layer. The L layer may be a TiCNO layer, a TiCO layer, or a TiN layer. The average thickness of the L layer is preferably 0.05 μm or more and 2.0 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 1.0 μm or less, and even more preferably 0.2 μm or more and 0.5 μm or less. By providing the upper layer with a specified L layer, the adhesion between the intermediate layer and the upper layer is improved, and the chipping resistance is excellent, so that the chipping resistance is improved. In addition, it is preferable from the viewpoint of effectively and reliably achieving the effect of setting the average thickness of the upper layer to a specified value or more, which will be described later.

本実施形態の上部層は、少なくともTiCN層を含むことが好ましい。本実施形態の上部層の少なくとも1層は、TiCNからなる層(本明細書では、単に「TiCN層」ともいう。)であることが好ましい。上部層がTiCN層を含むことにより、後述の上部層の平均厚さを所定値以上とすることによる効果を有効かつ確実に奏することができ、耐摩耗性及び耐欠損性に優れた被覆層を得ることができる。上部層が上述のL層を有する場合には、TiCN層は、L層の表面に形成することができる。また、上部層がL層を有しない場合には、TiCN層は、上述の中間層の表面に形成することができる。 The upper layer of this embodiment preferably includes at least a TiCN layer. At least one of the upper layers of this embodiment is preferably a layer made of TiCN (also simply referred to as a "TiCN layer" in this specification). By including a TiCN layer in the upper layer, the effect of setting the average thickness of the upper layer to a predetermined value or more, described below, can be effectively and reliably achieved, and a coating layer with excellent wear resistance and chipping resistance can be obtained. When the upper layer includes the above-mentioned L layer, the TiCN layer can be formed on the surface of the L layer. Also, when the upper layer does not include an L layer, the TiCN layer can be formed on the surface of the above-mentioned intermediate layer.

上部層のTiCN層の平均厚さは、0.2μm以上5.0μm以下であることが好ましく、0.5μm以上5.0μm以下であることがより好ましく、1.0μm以上4.8μm以下であることが更に好ましい。上部層のTiCN層の平均厚さが上述の上限値以下であることにより、被覆層の密着性を向上することができるので、被覆層の耐チッピング性が向上し、耐欠損性に優れた被覆切削工具を得ることができる。上部層のTiCN層の平均厚さが上述の下限値以上であることにより、耐摩耗性に優れた被覆層を得ることができる。また、後述の上部層の平均厚さを所定値以上とすることによる効果を有効かつ確実に奏することができ、耐摩耗性及び耐欠損性に優れた被覆層を得ることができる。 The average thickness of the upper TiCN layer is preferably 0.2 μm or more and 5.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or more and 5.0 μm or less, and even more preferably 1.0 μm or more and 4.8 μm or less. By having the average thickness of the upper TiCN layer be equal to or less than the above-mentioned upper limit value, the adhesion of the coating layer can be improved, so that the chipping resistance of the coating layer is improved and a coated cutting tool with excellent chipping resistance can be obtained. By having the average thickness of the upper TiCN layer be equal to or more than the above-mentioned lower limit value, a coating layer with excellent wear resistance can be obtained. In addition, the effect of setting the average thickness of the upper layer to a predetermined value or more, described below, can be effectively and reliably achieved, and a coating layer with excellent wear resistance and chipping resistance can be obtained.

本実施形態の上部層は、上部層を構成する層のうち最も基材から遠い層としてU層を備えることができる。U層は、TiNからなる層(TiN層)であることが好ましい。U層の平均厚さは、0.05μm以上2.0μm以下であることが好ましく、0.1μm以上1.8μm以下であることがより好ましく、0.1μm以上0.5μm以下であることが更に好ましい。U層がTiN層であることにより、使用したコーナーを識別することが容易となる傾向にある。上部層のU層の平均厚さが上述の上限値以下であることにより、被覆層の密着性を向上することができるので、被覆層の耐チッピング性が向上し、耐欠損性に優れた被覆切削工具を得ることができる。上部層のU層の平均厚さが上述の下限値以上であることにより、使用したコーナーの識別が容易な被覆切削工具を得ることができる。U層は、上部層のTiCN層の表面に形成することができる。なお、上部層は、L層及びU層の2層からなることができる。この場合、上部層はTiCN層を有しないので、U層をL層の表面に形成することができる。また、上部層は、U層のみからなることができる。この場合、上部層はL層及びTiCN層を有しないので、U層を中間層の表面に形成することができる。 The upper layer of this embodiment may include a U layer as the layer furthest from the substrate among the layers constituting the upper layer. The U layer is preferably a layer made of TiN (TiN layer). The average thickness of the U layer is preferably 0.05 μm or more and 2.0 μm or less, more preferably 0.1 μm or more and 1.8 μm or less, and even more preferably 0.1 μm or more and 0.5 μm or less. When the U layer is a TiN layer, it tends to be easy to identify the corners that have been used. When the average thickness of the U layer of the upper layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit value, the adhesion of the coating layer can be improved, so that the chipping resistance of the coating layer is improved and a coated cutting tool with excellent chipping resistance can be obtained. When the average thickness of the U layer of the upper layer is equal to or more than the above-mentioned lower limit value, a coated cutting tool in which the corners that have been used are easy to identify can be obtained. The U layer can be formed on the surface of the TiCN layer of the upper layer. The upper layer may be composed of two layers, an L layer and a U layer. In this case, since the upper layer does not have a TiCN layer, the U layer can be formed on the surface of the L layer. The upper layer can also consist of only a U layer. In this case, since the upper layer does not have an L layer or a TiCN layer, the U layer can be formed on the surface of the intermediate layer.

本実施形態の上部層は、所定のL層、所定のTiCN層及び所定のU層の3層、又は所定のTiCN層及び所定のU層の2層からなることが好ましい。上部層が所定の複数層からなることにより、優れた性能の被覆層を得ることができ、優れた耐チッピング性、耐欠損性及び耐摩耗性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具を得ることができる。なお、本実施形態の上部層は、所定のTiCN層のみからなることができる。 The upper layer of this embodiment preferably consists of three layers, namely, a specified L layer, a specified TiCN layer, and a specified U layer, or two layers, namely, a specified TiCN layer and a specified U layer. By having the upper layer consist of multiple specified layers, it is possible to obtain a coating layer with excellent performance, and it is possible to obtain a coated cutting tool that has excellent chipping resistance, fracture resistance, and wear resistance and has a long tool life. Note that the upper layer of this embodiment can consist of only the specified TiCN layer.

本実施形態の上部層全体の平均厚さは、0.5μm以上5.0μm以下であり、0.6μm以上4.9μm以下であることが好ましく、1.0μm以上4.2μm以下であることがより好ましく、1.2μm以上3.6μm以下であることが更に好ましい。上部層の平均厚さが上述の上限値以下であることにより、被覆層の密着性が向上するため耐チッピング性が向上し、耐欠損性に優れる。上部層の平均厚さが上述の下限値以上であることにより、ブラスト処理による被覆層、特に上部層の剥離、及び中間層へのクラックの進展が抑制される傾向にある。また、上部層の平均厚さが上述の下限値以上であることにより、後述する上部層におけるクラック間隔の平均値を所定値以下とすることによる効果を有効かつ確実に奏することができる。更に、後述する上部層におけるクラック間隔の平均値を所定値以上とすることを有効かつ確実にすることができる。 The average thickness of the entire upper layer in this embodiment is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less, preferably 0.6 μm or more and 4.9 μm or less, more preferably 1.0 μm or more and 4.2 μm or less, and even more preferably 1.2 μm or more and 3.6 μm or less. When the average thickness of the upper layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit value, the adhesion of the coating layer is improved, so that the chipping resistance is improved and the chipping resistance is excellent. When the average thickness of the upper layer is equal to or more than the above-mentioned lower limit value, peeling of the coating layer, especially the upper layer, and the progression of cracks to the intermediate layer due to the blasting treatment tend to be suppressed. In addition, when the average thickness of the upper layer is equal to or more than the above-mentioned lower limit value, the effect of setting the average value of the crack interval in the upper layer to a predetermined value or less can be effectively and reliably achieved. Furthermore, it is possible to effectively and reliably set the average value of the crack interval in the upper layer to a predetermined value or more.

<クラック間隔>
次に、本実施形態の被覆切削工具の被覆層中のクラックの、クラック間隔について説明する。本実施形態の被覆切削工具の被覆層の下部層、中間層及び上層は、以下に述べるように、所定のクラック間隔の平均値を有する。本明細書では、下部層のクラック間隔の平均値を「平均値X」という。同様に、本明細書では、中間層及び上部層のクラック間隔の平均値を、それぞれ「平均値Y」及び「平均値Z」という。
<Crack Spacing>
Next, the crack spacing in the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment will be described. The lower layer, middle layer, and upper layer of the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment have predetermined average crack spacing values as described below. In this specification, the average crack spacing value of the lower layer is referred to as "average value X." Similarly, in this specification, the average crack spacing values of the middle layer and upper layer are referred to as "average value Y" and "average value Z," respectively.

被覆層の下部層、中間層及び上層のクラック間隔の平均値X、Y及びZは、次のようにして測定することができる。 The average crack spacings X, Y, and Z of the lower, middle, and upper layers of the coating layer can be measured as follows:

まず、上部層、中間層及び下部層の厚さがそれぞれの平均厚さの60~95%の厚さとなるまで(例えば、それぞれの平均厚さの70%~80%の厚さとなるまで)、基材とは反対側の被覆層の表面から研磨し、基材表面に平行な断面を得る。次に、このようにして得られた断面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて2000倍の倍率で観察し、複数の観察像を撮影し、複数の断面SEM写真を得る。次に、断面SEM写真を組み合わせることで縦200μm、横300μmの範囲の断面を含むSEM写真を得る。次に、得られたSEM写真において、SEM写真の縦方向に20μmの間隔で、SEM写真の横方向に平行な長さが300μm以上の直線(SEM写真の横方向の全体にわたる直線)を10本引く。10本の直線のそれぞれにおいて、直線とクラックとの交点を特定し、隣接する交点間の距離を測定する。10本の直線の隣接する交点間の距離のすべてを合計した値を、測定した交点間の数で除することで、上部層、中間層及び下部層のそれぞれにおけるクラックの、クラック間隔の平均値X、Y及びZを算出することができる。 First, the surface of the coating layer opposite the substrate is polished until the thickness of the upper layer, middle layer, and lower layer is 60 to 95% of their respective average thicknesses (for example, until the thickness is 70 to 80% of their respective average thicknesses), and a cross section parallel to the substrate surface is obtained. Next, the cross section thus obtained is observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 2000 times, and multiple observation images are taken to obtain multiple cross-sectional SEM photographs. Next, the cross-sectional SEM photographs are combined to obtain an SEM photograph including a cross section in a range of 200 μm vertically and 300 μm horizontally. Next, in the obtained SEM photograph, 10 straight lines (straight lines that span the entire horizontal direction of the SEM photograph) with a length of 300 μm or more are drawn at intervals of 20 μm in the vertical direction of the SEM photograph. For each of the 10 straight lines, the intersections between the straight lines and the cracks are identified, and the distance between adjacent intersections is measured. By dividing the sum of all the distances between adjacent intersections of the 10 straight lines by the number of measured intersections, the average crack spacings X, Y, and Z for the cracks in the upper layer, middle layer, and lower layer, respectively, can be calculated.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層において、下部層のクラック間隔の平均値Xは、0.5μm以上10.0μm未満であり、好ましくは0.6μm以上9.8μm以下であり、より好ましくは0.7μm以上8.2μm以下であり、更に好ましくは0.8μm以上5.2μm以下である。下部層のクラック間隔の平均値Xが上述の上限値以下であることにより、下部層の引張残留応力が緩和されるため、靭性が向上し、耐欠損性が向上する。平均値Xが上述の下限値以上であることにより、下部層の強度が向上するため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。 In the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, the average crack spacing X of the lower layer is 0.5 μm or more and less than 10.0 μm, preferably 0.6 μm or more and 9.8 μm or less, more preferably 0.7 μm or more and 8.2 μm or less, and even more preferably 0.8 μm or more and 5.2 μm or less. When the average crack spacing X of the lower layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the tensile residual stress of the lower layer is relaxed, improving toughness and chipping resistance. When the average X is equal to or more than the above-mentioned lower limit, the strength of the lower layer is improved, resulting in excellent wear resistance and chipping resistance.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層において、中間層のクラック間隔の平均値Yは、20.0μm以上100.0μm以下であり、好ましくは26.8μm以上96.0μm以下であり、より好ましくは31.7μm以上86.4μm以下であり、更に好ましくは34.8μm以上85.3μm以下である。中間層のクラック間隔の平均値Yが上述の上限値以下であることにより、中間層の引張残留応力が緩和されるため、靭性が向上し、耐欠損性が向上する。平均値Yが上述の下限値以上であることにより、中間層の強度が向上するため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。また、上部層及び下部層の強度低下が抑制されるため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。 In the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, the average crack spacing Y of the intermediate layer is 20.0 μm or more and 100.0 μm or less, preferably 26.8 μm or more and 96.0 μm or less, more preferably 31.7 μm or more and 86.4 μm or less, and even more preferably 34.8 μm or more and 85.3 μm or less. When the average crack spacing Y of the intermediate layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the tensile residual stress of the intermediate layer is relaxed, improving toughness and improving chipping resistance. When the average Y is equal to or more than the above-mentioned lower limit, the strength of the intermediate layer is improved, resulting in excellent wear resistance and chipping resistance. In addition, the strength reduction of the upper layer and the lower layer is suppressed, resulting in excellent wear resistance and chipping resistance.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層において、上部層のクラック間隔の平均値Zは、0.5μm以上10.0μm以下であり、好ましくは0.6μm以上9.2μm以下であり、より好ましくは0.7μm以上8.6μm以下であり、更に好ましくは0.9μm以上5.4μm以下である。上部層のクラック間隔の平均値Zが上述の上限値以下であることにより、上部層の引張残留応力が緩和されるため、靭性が向上し、耐欠損性が向上する。また、平均値Zが上述の上限値以下であることにより、加工中の亀裂の発生が抑制されるため、下部層におけるクラック間隔の平均値を10μm未満としても耐チッピング性の低下が生じにくく、被覆層の靭性が一層向上するため耐欠損性に優れる。平均値Zが上述の下限値以上であることにより、上部層の強度が向上するため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。 In the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, the average crack spacing Z of the upper layer is 0.5 μm or more and 10.0 μm or less, preferably 0.6 μm or more and 9.2 μm or less, more preferably 0.7 μm or more and 8.6 μm or less, and even more preferably 0.9 μm or more and 5.4 μm or less. When the average crack spacing Z of the upper layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the tensile residual stress of the upper layer is relaxed, thereby improving the toughness and the chipping resistance. In addition, when the average Z is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the occurrence of cracks during processing is suppressed, so that even if the average crack spacing in the lower layer is less than 10 μm, the chipping resistance is unlikely to decrease, and the toughness of the coating layer is further improved, resulting in excellent chipping resistance. When the average Z is equal to or more than the above-mentioned lower limit, the strength of the upper layer is improved, resulting in excellent wear resistance and chipping resistance.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層において、中間層のクラック間隔の平均値Yと、上部層のクラック間隔の平均値Zとの差Y-Zが、20.0μm以上95.0μm以下であることが好ましく、23.9μm以上94.1μm以下であることがより好ましく、28.5μm以上84.7μm以下であることが更に好ましい。中間層のクラック間隔の平均値Yと、上部層のクラック間隔の平均値Zとの差Y-Zが、上述の上限値以下であることにより、上部層と中間層との残留応力の差が小さくなり、密着性が向上するため耐チッピング性が向上し、耐欠損性に優れる。差Y-Zが上述の下限値以上であることにより、クラックの導入による上部層の強度低下が低減される傾向にあるため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。 In the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, the difference Y-Z between the average crack spacing Y of the intermediate layer and the average crack spacing Z of the upper layer is preferably 20.0 μm or more and 95.0 μm or less, more preferably 23.9 μm or more and 94.1 μm or less, and even more preferably 28.5 μm or more and 84.7 μm or less. When the difference Y-Z between the average crack spacing Y of the intermediate layer and the average crack spacing Z of the upper layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the difference in residual stress between the upper layer and the intermediate layer is reduced, and adhesion is improved, resulting in improved chipping resistance and excellent chipping resistance. When the difference Y-Z is equal to or more than the above-mentioned lower limit, the strength reduction of the upper layer due to the introduction of cracks tends to be reduced, resulting in excellent wear resistance and chipping resistance.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層において、中間層のクラック間隔の平均値Yと、下部層のクラック間隔の平均値Xとの差Y-Xが、25.0μm以上95.0μm以下であることが好ましく、25.3μm以上93.8μm以下であることがより好ましく、26.0μm以上85.7μm以下であることがより好ましい。中間層のクラック間隔の平均値Yと、下部層のクラック間隔の平均値Xとの差Y-Xが、上述の上限値以下であることにより、中間層と下部層との残留応力の差が小さくなり、密着性が向上するため耐チッピング性が向上し、耐欠損性に優れる。差Y-Xが上述の下限値以上であることにより、下部層へのクラックの導入による強度低下が低減される傾向にあるため、耐摩耗性及び耐欠損性に優れる。 In the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, the difference Y-X between the average crack spacing Y of the intermediate layer and the average crack spacing X of the lower layer is preferably 25.0 μm or more and 95.0 μm or less, more preferably 25.3 μm or more and 93.8 μm or less, and more preferably 26.0 μm or more and 85.7 μm or less. When the difference Y-X between the average crack spacing Y of the intermediate layer and the average crack spacing X of the lower layer is equal to or less than the above-mentioned upper limit, the difference in residual stress between the intermediate layer and the lower layer is reduced, and adhesion is improved, resulting in improved chipping resistance and excellent chipping resistance. When the difference Y-X is equal to or more than the above-mentioned lower limit, there is a tendency for strength reduction due to the introduction of cracks in the lower layer to be reduced, resulting in excellent wear resistance and chipping resistance.

<被覆層の形成方法>
本実施形態の被覆切削工具の被覆層(下部層、中間層及び上部層)の形成方法について説明する。
<Method of forming coating layer>
A method for forming the coating layers (lower layer, intermediate layer and upper layer) of the coated cutting tool of this embodiment will be described.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層は、下部層の形成工程(工程1)、冷却工程(工程2)、中間層及び上部層の形成工程(工程3)、第1ブラスト工程(工程4)及び第2ブラスト工程(工程5)を経て形成することができる。被覆層の形成の際の形成条件を適切に選択することにより、所定のクラック間隔になるように制御することができる。特に、工程2、4及び5の条件を適切に選択することにより、クラック間隔の平均値X、Y及びZを所定の範囲に制御することができる。 The coating layer of the coated cutting tool of this embodiment can be formed through a lower layer forming process (step 1), a cooling process (step 2), an intermediate layer and upper layer forming process (step 3), a first blasting process (step 4), and a second blasting process (step 5). By appropriately selecting the forming conditions when forming the coating layer, it is possible to control the crack spacing to a predetermined value. In particular, by appropriately selecting the conditions for steps 2, 4, and 5, it is possible to control the average crack spacing values X, Y, and Z to within a predetermined range.

以下の説明において、各層の形成のための原料ガスの組成は「mol%」を単位として示す。 In the following description, the composition of the raw material gas for forming each layer is shown in units of "mol %."

<<工程1:下部層の形成工程>>
本実施形態の被覆切削工具の被覆層の形成のために、まず、基材の表面に、下部層を形成する。本明細書では、下部層の形成工程のことを「工程1」という場合がある。
<<Step 1: Forming Lower Layer>>
In order to form the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, a lower layer is first formed on the surface of the substrate. In this specification, the step of forming the lower layer may be referred to as "step 1".

本実施形態の被覆切削工具の下部層に含まれるTi化合物層としては、TiN層、TiC層、TiCN層、TiCNO層及びTiCO層を挙げることができる。下部層が、A層、TiCNからなる層(B層)及びC層の3層からなる場合には、基材の表面に、A層、TiCNからなる層(B層)及びC層の順序で、3層のTi化合物層を形成することができる。 The Ti compound layers included in the lower layer of the coated cutting tool of this embodiment can include a TiN layer, a TiC layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, and a TiCO layer. When the lower layer is composed of three layers, namely, layer A, a layer made of TiCN (layer B), and layer C, three Ti compound layers can be formed on the surface of the substrate in the following order: layer A, layer made of TiCN (layer B), and layer C.

下部層に含まれるA層は、TiN層又はTiC層であることが好ましい。 The A layer included in the lower layer is preferably a TiN layer or a TiC layer.

下部層のA層のTiN層は、TiCl、N及びHを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。A層のTiN層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:5~10mol%、N:30.0~50.0mol%、残部をHとし、温度800~1000℃、圧力300~400hPaであることが好ましい。 The TiN layer of the lower layer, layer A, can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , N 2 and H 2 as source gases. The conditions for forming the TiN layer of layer A are preferably such that the source gas composition is TiCl 4 : 5-10 mol %, N 2 : 30.0-50.0 mol %, the remainder is H 2 , the temperature is 800-1000°C, and the pressure is 300-400 hPa.

下部層のA層のTiC層は、TiCl、CH及びHを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。A層のTiC層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:1.0~5.0mol%、CH:3.0~7.0mol%、残部をHとし、温度900~1100℃、圧力65~85hPaであることが好ましい。 The TiC layer of the lower layer, layer A, can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , CH 4 and H 2 as source gases. The conditions for forming the TiC layer of layer A are preferably such that the source gas composition is TiCl 4 : 1.0-5.0 mol %, CH 4 : 3.0-7.0 mol %, the remainder is H 2 , the temperature is 900-1100°C, and the pressure is 65-85 hPa.

下部層のTiCN層(B層)は、TiCl、CHCN及びHを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。TiCN層(B層)の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:4~8mol%、CHCN:0.5~2.0mol%及び残部をHとし、温度750~950℃、圧力60~80hPaであることが好ましい。 The lower TiCN layer (B layer) can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , CH 3 CN and H 2 as source gases. The conditions for forming the TiCN layer (B layer) are preferably such that the source gas composition is TiCl 4 : 4-8 mol %, CH 3 CN: 0.5-2.0 mol % and the remainder is H 2 , the temperature is 750-950°C and the pressure is 60-80 hPa.

下部層に含まれるC層は、TiCNO層又はTiCO層であることが好ましい。 The C layer included in the lower layer is preferably a TiCNO layer or a TiCO layer.

下部層のC層のTiCNO層は、TiCl、CO、N及びHを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。C層のTiCNO層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:2.0~6.0mol%、CO:0.3~2.0mol%、N:20.0~50.0mol%及び残部をHとし、温度900~1100℃、圧力90~110hPaであることが好ましい。 The TiCNO layer of the lower C layer can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , CO, N 2 and H 2 as source gases. The conditions for forming the TiCNO layer of the C layer are preferably a source gas composition of TiCl 4 : 2.0-6.0 mol %, CO: 0.3-2.0 mol %, N 2 : 20.0-50.0 mol %, and the remainder H 2 , a temperature of 900-1100°C, and a pressure of 90-110 hPa.

下部層のC層のTiCO層は、TiCl、CO及びHを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。C層のTiCO層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:0.5~2.5mol%、CO:1.0~5.0mol%、残部をHとし、温度900~1100℃、圧力70~90hPaであることが好ましい。 The TiCO layer of the lower C layer can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , CO and H 2 as raw material gases. The conditions for forming the TiCO layer of the C layer are preferably such that the raw material gas has a composition of TiCl 4 : 0.5-2.5 mol %, CO: 1.0-5.0 mol %, and the remainder is H 2 , the temperature is 900-1100°C, and the pressure is 70-90 hPa.

<<工程2:冷却工程>>
本実施形態の被覆切削工具の被覆層の形成方法では、下部層の形成後、冷却工程を実施する。本明細書では、冷却工程のことを「工程2」という場合がある。
<<Step 2: Cooling step>>
In the method for forming a coating layer of a coated cutting tool according to the present embodiment, a cooling step is carried out after the formation of the lower layer. In this specification, the cooling step may be referred to as “step 2”.

冷却工程では、下部層を形成した基材を、180~220℃の温度まで冷却し、50~70分間保持することが好ましい。このとき、圧力180~220hPaのHガス雰囲気で保持することが好ましい。冷却工程を実施することにより、下部層にクラックを導入することができる。また、冷却条件を適切に選択して冷却工程を実施することにより、下部層と基材との界面近傍においてクラックの起点となる領域を形成することができるので、後述の第1ブラスト工程により、下部層におけるクラック間隔の平均値Xを小さくすることができる。 In the cooling step, the substrate on which the lower layer is formed is preferably cooled to a temperature of 180 to 220 ° C. and held for 50 to 70 minutes. At this time, it is preferable to hold in an H2 gas atmosphere at a pressure of 180 to 220 hPa. By carrying out the cooling step, cracks can be introduced into the lower layer. In addition, by appropriately selecting the cooling conditions and carrying out the cooling step, a region that becomes the starting point of the cracks can be formed near the interface between the lower layer and the substrate, so that the average value X of the crack interval in the lower layer can be reduced by the first blasting step described later.

<<工程3:酸化処理、中間層及び上部層の形成工程>>
本実施形態の被覆切削工具の被覆層の形成方法では、冷却工程の後に、酸化処理を経て、中間層及び上部層を形成する。本明細書では、酸化処理、中間層及び上部層の形成工程のことを「工程3」という場合がある。
<<Step 3: Oxidation Treatment, and Step of Forming Intermediate Layer and Upper Layer>>
In the method for forming the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, after the cooling step, the intermediate layer and the upper layer are formed through the oxidation treatment. In this specification, the steps of the oxidation treatment and the formation of the intermediate layer and the upper layer may be referred to as "step 3".

酸化処理は、所定の温度でCOガス及びHガスを導入することにより、行うことができる。酸化処理条件としては、導入するガスの組成を、CO:0.2~1.0mol%及び残部をHとし、温度900~1100℃、圧力50~70hPaで行うことができる。また、酸化処理の時間は、1~10分間であることが好ましい。 The oxidation treatment can be performed by introducing CO2 gas and H2 gas at a predetermined temperature. The oxidation treatment conditions are as follows: the composition of the gas introduced is CO2 : 0.2 to 1.0 mol% and the remainder is H2 , the temperature is 900 to 1100°C, and the pressure is 50 to 70 hPa. The oxidation treatment time is preferably 1 to 10 minutes.

酸化処理を実施することにより、下部層の表面を酸化させることで、下部層と中間層との密着性に優れた被覆層を得ることができ、被覆層の剥離が抑制されるため耐チッピング性に優れ、耐欠損性が向上する。 By carrying out the oxidation treatment, the surface of the lower layer is oxidized, thereby obtaining a coating layer with excellent adhesion between the lower layer and the intermediate layer, and peeling of the coating layer is suppressed, resulting in excellent chipping resistance and improved defect resistance.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の形成方法では、酸化処理をした下部層の表面に、中間層を形成する。中間層の形成の際には、まず、中間層の核形成を行い、その後、中間層を形成することが好ましい。 In the method for forming the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, an intermediate layer is formed on the surface of the lower layer that has been subjected to an oxidation treatment. When forming the intermediate layer, it is preferable to first form a nucleus for the intermediate layer, and then form the intermediate layer.

中間層の核形成は、AlCl、CO、CO、HCl及びHを原料ガスとして、化学蒸着法で行うことができる。中間層の核形成条件は、原料ガスの組成を、AlCl:1.0~5.0mol%、CO:0.5~2.0mol%、CO:0.8~3.0mol%、HCl:1.5~5.0mol%及び残部をHとし、温度900~1100℃、圧力60~80hPaであることが好ましい。 The nucleation of the intermediate layer can be performed by chemical vapor deposition using AlCl 3 , CO, CO 2 , HCl and H 2 as source gases. The nucleation conditions of the intermediate layer are preferably such that the source gas composition is AlCl 3 : 1.0-5.0 mol %, CO: 0.5-2.0 mol %, CO 2 : 0.8-3.0 mol %, HCl: 1.5-5.0 mol %, and the balance is H 2 , the temperature is 900-1100°C, and the pressure is 60-80 hPa.

中間層の核形成の後、Alを材料とする中間層を成膜する。中間層のAl層は、α型Al層であることが好ましい。中間層のα型Al層の成膜は、AlCl、CO、HCl、HS及びHを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。成膜条件としては、原料ガスの組成を、AlCl:2.1~5.0mol%、CO:2.5~4.0mol%、HCl:2.0~3.0mol%、HS:0.1~0.45mol%及び残部をHとし、温度850~1050℃、圧力60~80hPaであることが好ましい。 After the nucleation of the intermediate layer, the intermediate layer is formed using Al 2 O 3 as a material. The Al 2 O 3 layer of the intermediate layer is preferably an α-type Al 2 O 3 layer. The α-type Al 2 O 3 layer of the intermediate layer can be formed by chemical vapor deposition using AlCl 3 , CO 2 , HCl, H 2 S and H 2 as raw material gases. As for the film formation conditions, the composition of the raw material gas is preferably AlCl 3 : 2.1 to 5.0 mol%, CO 2 : 2.5 to 4.0 mol%, HCl: 2.0 to 3.0 mol%, H 2 S: 0.1 to 0.45 mol%, and the balance is H 2 , and the temperature is preferably 850 to 1050°C and the pressure is 60 to 80 hPa.

本実施形態の被覆切削工具の被覆層の形成方法では、中間層の成膜の後、上部層を形成する。 In this embodiment of the method for forming the coating layer of a coated cutting tool, the upper layer is formed after the intermediate layer is formed.

本実施形態の被覆切削工具の上部層に含まれるTi化合物層としては、TiN層、TiCN層、TiCNO層及びTiCO層を挙げることができる。上部層が、L層、TiCN層及びU層からなる場合には、中間層の表面に、L層、TiCN層及びU層の順序で、3層のTi化合物層を形成することができる。なお、上部層は、TiCN層及びU層のうち少なくとも1層からなることができる。 The Ti compound layers included in the upper layer of the coated cutting tool of this embodiment can include a TiN layer, a TiCN layer, a TiCNO layer, and a TiCO layer. When the upper layer is composed of an L layer, a TiCN layer, and a U layer, three Ti compound layers can be formed on the surface of the intermediate layer in the order of an L layer, a TiCN layer, and a U layer. The upper layer can be composed of at least one of a TiCN layer and a U layer.

上部層を構成する層のうち、最も基材に近い層であるL層は、TiCNO層、TiCO層又はTiN層であることができる。 Of the layers constituting the upper layer, the L layer, which is the layer closest to the substrate, can be a TiCNO layer, a TiCO layer, or a TiN layer.

上部層のL層のTiCNO層は、TiCl、CO、N、Hを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。L層のTiCNO層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:2.0~7.0mol%、CO:0.4~1.5mol%、N:20.0~50.0mol%及び残部をHとし、温度900~1100℃、圧力80~120hPaであることが好ましい。 The TiCNO layer of the upper L layer can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , CO, N 2 , and H 2 as source gases. The conditions for forming the TiCNO layer of the L layer are preferably such that the source gas composition is TiCl 4 : 2.0-7.0 mol %, CO: 0.4-1.5 mol %, N 2 : 20.0-50.0 mol %, and the remainder is H 2 , the temperature is 900-1100°C, and the pressure is 80-120 hPa.

上部層のL層のTiCO層は、TiCl、CO、Hを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。L層のTiCO層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:0.8~2.5mol%、CO:1.5~3.5mol%及び残部をHとし、温度900~1100℃、圧力70~90hPaであることが好ましい。 The TiCO layer of the upper L layer can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , CO, and H 2 as raw material gases. The conditions for forming the TiCO layer of the L layer are preferably a raw material gas composition of TiCl 4 : 0.8-2.5 mol %, CO: 1.5-3.5 mol %, and the remainder H 2 , a temperature of 900-1100°C, and a pressure of 70-90 hPa.

上部層のL層のTiN層は、TiCl、N、Hを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。L層のTiN層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:4.0~15.0mol%、N:20.0~60.0mol%及び残部をHとし、温度900~1100℃、圧力300~400hPaであることが好ましい。 The TiN layer of the upper L layer can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , N 2 , and H 2 as source gases. The conditions for forming the TiN layer of the L layer are preferably such that the source gas composition is TiCl 4 : 4.0-15.0 mol %, N 2 : 20.0-60.0 mol %, and the remainder is H 2 , the temperature is 900-1100°C, and the pressure is 300-400 hPa.

上部層を構成する層のうち、L層の上又は中間層の上に形成されるTiCNからなる層(TiCN層)は、TiCl、CHCN、Hを原料ガスとして、化学蒸着法で形成することができる。TiCN層の形成条件は、原料ガスの組成を、TiCl:3.0~10.0mol%、CHCN:0.5~2.0mol%及び残部をHとし、温度900~1100℃、圧力60~80hPaであることが好ましい。 Among the layers constituting the upper layer, the layer made of TiCN (TiCN layer) formed on the L layer or on the intermediate layer can be formed by chemical vapor deposition using TiCl 4 , CH 3 CN, and H 2 as source gases. The conditions for forming the TiCN layer are preferably such that the source gas composition is TiCl 4 : 3.0 to 10.0 mol %, CH 3 CN: 0.5 to 2.0 mol %, and the remainder is H 2 , the temperature is 900 to 1100°C, and the pressure is 60 to 80 hPa.

上部層を構成する層のうち最も基材から遠い層であるU層は、TiNからなる層(TiN層)であることが好ましい。U層のTiN層の形成条件は、上述のL層のTiN層の形成条件と同様の条件で形成することができる。 Of the layers constituting the upper layer, the U layer, which is the layer furthest from the substrate, is preferably a layer made of TiN (TiN layer). The TiN layer of the U layer can be formed under the same conditions as those for forming the TiN layer of the L layer described above.

以上のようにして、下部層、中間層及び上部層を含む被覆層を形成することができる。 In this manner, a coating layer including a lower layer, an intermediate layer, and an upper layer can be formed.

<<工程4:第1ブラスト工程>>
本実施形態の被覆切削工具の被覆層の形成方法では、上述のように被覆層を形成した後、被覆層の被処理面に対して、第1ブラスト工程を実施することが好ましい。本明細書では、第1ブラスト工程のことを「工程4」という場合がある。
<<Step 4: First blasting step>>
In the method for forming a coating layer of a coated cutting tool according to the present embodiment, after the coating layer is formed as described above, it is preferable to carry out a first blasting step on the treated surface of the coating layer. In this specification, the first blasting step may be referred to as "step 4".

第1ブラスト工程は、被覆層の被処理面に対して、所定の投射材を所定の投射条件で投射することにより、実施することができる。第1ブラスト工程は、乾式ブラスト処理であることが好ましい。乾式ブラスト処理とは、投射材を圧縮空気により加速させ、被処理物に投射する処理工程を示す。 The first blasting process can be carried out by projecting a predetermined projection material under predetermined projection conditions onto the treated surface of the coating layer. The first blasting process is preferably a dry blasting process. Dry blasting refers to a process in which a projection material is accelerated by compressed air and projected onto the treated object.

第1ブラスト工程に用いることができる投射材(メディア)としては、金属、セラミック等の剛性のある材質の投射材を用いることができる。なお、投射材の材質は、被覆層を構成する材料と比べて硬さが低く、かつ比重が大きい材質であることが好ましい。投射材の材質は、少なくともAlよりも硬さの低い材質であることが好ましい。具体的には、第1ブラスト工程の投射材の材質として、鋼及びZrOなどを用いることが好ましい。投射材の形状は、任意の形状を用いることができる。被覆層に所定のクラックを生じさせるために、投射材の形状は、球形であることが好ましい。第1ブラスト工程の投射材の平均粒径は、100~150μmであることが好ましい。 As the shot material (media) that can be used in the first blasting process, a shot material made of a rigid material such as metal or ceramic can be used. The shot material is preferably a material that is lower in hardness and has a higher specific gravity than the material that constitutes the coating layer. The shot material is preferably a material that is at least lower in hardness than Al 2 O 3. Specifically, it is preferable to use steel, ZrO 2 , etc. as the shot material in the first blasting process. The shape of the shot material can be any shape. In order to generate a predetermined crack in the coating layer, the shape of the shot material is preferably spherical. The average particle size of the shot material in the first blasting process is preferably 100 to 150 μm.

第1ブラスト工程の投射材の平均粒径は、全粒子の積算値50%の粒子寸法(平均粒径:D50)であることができる。本明細書に記載されている他の平均粒径についても同様である。なお、平均粒径(D50)は、マイクロトラック法(レーザー回折散乱法)によって粒度分布測定を行い、粒度分布測定の結果からD50値を得ることにより求めることができる。後述する第2ブラスト工程の投射材についても同様である。 The average particle size of the shot material in the first blasting process can be the particle size of 50% of the total particles (average particle size: D50). The same applies to the other average particle sizes described in this specification. The average particle size (D50) can be determined by measuring the particle size distribution using the Microtrack method (laser diffraction scattering method) and obtaining the D50 value from the results of the particle size distribution measurement. The same applies to the shot material in the second blasting process described below.

第1ブラスト工程のブラスト条件としては、投射圧力が0.1~0.2MPa、投射角度が70~90度、投射時間が20~120秒であることが好ましい。第1ブラスト工程において所定のブラスト条件を用いることにより、被覆層に所定のクラックを生じさせることができる。 Preferred blasting conditions for the first blasting step are a projection pressure of 0.1 to 0.2 MPa, a projection angle of 70 to 90 degrees, and a projection time of 20 to 120 seconds. By using specified blasting conditions in the first blasting step, it is possible to generate specified cracks in the coating layer.

なお、第1ブラスト工程(及び後述する第2ブラスト工程)における投射角度とは、被処理面の表面に垂直に投射したときの角度を90度とした場合の角度を意味する。また、被覆層の被処理面に対して、所定の投射材を所定の投射条件で投射する際には、投射材が被処理面以外に衝突しないようにするために、被処理面以外の被覆層の表面をマスキングした状態で実施することが好ましい。第2ブラスト工程においても同様である。 The projection angle in the first blasting process (and the second blasting process described below) refers to the angle when projected perpendicularly onto the surface of the treated surface, which is set to 90 degrees. In addition, when projecting a predetermined projection material onto the treated surface of the coating layer under predetermined projection conditions, it is preferable to carry out the projecting process while masking the surface of the coating layer other than the treated surface, so that the projection material does not collide with anything other than the treated surface. The same applies to the second blasting process.

上述の冷却工程と組み合わせて第1ブラスト工程を実施することにより、中間層及び上部層に比して、下部層におけるクラック間隔の平均値を優先的に小さくすることができる。また、投射材の材質が、被覆層を構成する材料と比べて硬さが低く、かつ比重が大きい材質であることにより、被覆層の表面を起点としたクラックの発生を抑制することができる。 By carrying out the first blasting process in combination with the cooling process described above, it is possible to preferentially reduce the average crack spacing in the lower layer compared to the middle and upper layers. In addition, since the material of the blasting material is a material that is less hard and has a higher specific gravity than the material that constitutes the coating layer, it is possible to suppress the occurrence of cracks that originate from the surface of the coating layer.

<<工程5:第2ブラスト工程>>
本実施形態の被覆切削工具の被覆層の形成方法では、上述のように被覆層の被処理面に対して第1ブラスト工程を実施した後に、第2ブラスト工程を実施することが好ましい。本明細書では、第2ブラスト工程のことを「工程5」という場合がある。
<<Step 5: Second blasting step>>
In the method for forming the coating layer of the coated cutting tool of this embodiment, it is preferable to carry out the second blasting step after carrying out the first blasting step on the treated surface of the coating layer as described above. In this specification, the second blasting step may be referred to as "step 5".

第2ブラスト工程は、被覆層の被処理面に対して、所定の投射材を所定の投射条件で投射することにより、実施することができる。第2ブラスト工程は、湿式ブラスト処理であることが好ましい。湿式ブラスト処理とは、水と投射材の混合液を圧縮空気により加速させ、被処理物に投射する処理工程を示す。 The second blasting process can be carried out by projecting a predetermined projection material under predetermined projection conditions onto the treated surface of the coating layer. The second blasting process is preferably a wet blasting process. Wet blasting refers to a process in which a mixture of water and projection material is accelerated by compressed air and projected onto the treated object.

第2ブラスト工程に用いることができる投射材(メディア)としては、金属、セラミック等の剛性のある材質の投射材を用いることができる。投射材の材質は、Alと比べて比重が同等以下であり、Alと同等以上の硬さの材質であることが好ましい。具体的には、第2ブラスト工程の投射材の材質として、Al、SiC及びcBNなどを用いることが好ましい。 The shot material (media) that can be used in the second blasting process may be a shot material made of a rigid material such as metal, ceramic, etc. The shot material preferably has a specific gravity equal to or less than that of Al 2 O 3 and a hardness equal to or greater than that of Al 2 O 3. Specifically, the shot material used in the second blasting process is preferably made of Al 2 O 3 , SiC, cBN, etc.

第2ブラスト工程に用いる投射材の形状は、任意の形状を用いることができる。ただし、後述するように、第2ブラスト工程の投射角度は、第1ブラスト工程の投射角度よりも小さいことが好ましい。投射角度を小さくするほどブラスト工程による被覆層の除去が優先的に生じてしまう。そのため、第2ブラスト工程における被覆層の除去を抑制するために、投射材の形状は多角形状よりも、球形であることが好ましい。第2ブラスト工程の投射材の平均粒径(D50)は、30~50μmであることが好ましい。 The shape of the shot material used in the second blasting process can be any shape. However, as described below, it is preferable that the projection angle in the second blasting process is smaller than the projection angle in the first blasting process. The smaller the projection angle, the more likely it is that the coating layer will be removed by the blasting process. Therefore, in order to suppress removal of the coating layer in the second blasting process, it is preferable that the shape of the shot material is spherical rather than polygonal. The average particle size (D50) of the shot material in the second blasting process is preferably 30 to 50 μm.

第2ブラスト工程のブラスト条件としては、投射圧力が0.1~0.2MPa、投射角度が5~50度、投射時間が10~260秒であることが好ましい。第2ブラスト工程の投射角度は、第1ブラスト工程の投射角度よりも小さいことが好ましい。第2ブラスト工程において所定のブラスト条件を用いることにより、被覆層に所定のクラックを生じさせることができる。 Preferably, the blasting conditions for the second blasting process are a projection pressure of 0.1 to 0.2 MPa, a projection angle of 5 to 50 degrees, and a projection time of 10 to 260 seconds. The projection angle for the second blasting process is preferably smaller than the projection angle for the first blasting process. By using specified blasting conditions in the second blasting process, it is possible to generate specified cracks in the coating layer.

第2ブラスト工程を実施することにより、被覆層の基材とは反対の表面側を起点としたクラックを優先的に導入することができる。また、第2ブラスト工程において、投射角度を小さくするほど、中間層におけるクラック間隔の平均値が小さくなることを抑制しつつ、上部層におけるクラック間隔の平均値を小さくすることができる。また、投射材として、少なくともAlと同等以上の硬さ及び同等以下の比重の材質の投射材を用いることによっても、中間層におけるクラック間隔の平均値が小さくなることを抑制しつつ、上部層におけるクラック間隔の平均値を小さくすることができる。 By carrying out the second blasting step, cracks can be preferentially introduced starting from the surface side of the coating layer opposite to the substrate. In addition, in the second blasting step, the smaller the projection angle is, the smaller the average crack spacing in the upper layer can be while suppressing the average crack spacing in the intermediate layer from becoming smaller. Also, by using a projection material having a hardness equal to or greater than Al2O3 and a specific gravity equal to or less than Al2O3 as the projection material, the average crack spacing in the upper layer can be reduced while suppressing the average crack spacing in the intermediate layer from becoming smaller.

上述のように、冷却工程(工程2)、第1ブラスト工程(工程4)及び第2ブラスト工程(工程5)の条件を適切に制御することにより、クラック間隔の平均値X(下部層)、Y(中間層)及びZ(上部層)を所定の範囲に制御することができる。 As described above, by appropriately controlling the conditions of the cooling process (process 2), the first blasting process (process 4), and the second blasting process (process 5), the average crack spacing values X (lower layer), Y (middle layer), and Z (upper layer) can be controlled within a predetermined range.

具体的には、下部層のクラック間隔の平均値Xは、第1ブラスト工程における投射時間、又は下部層全体の平均厚さを調節することにより、制御することができる。具体的には、第1ブラスト工程における投射時間を長くするか、又は下部層全体の平均厚さを薄くすることにより、クラック間隔の平均値Xを小さくすることができる。 Specifically, the average crack spacing X of the lower layer can be controlled by adjusting the projection time in the first blasting process or the average thickness of the entire lower layer. Specifically, the average crack spacing X can be reduced by lengthening the projection time in the first blasting process or reducing the average thickness of the entire lower layer.

また、中間層のクラック間隔の平均値Yは、第2ブラスト工程における投射角度、上部層全体の平均厚さ、及び/又は上部層としてTiCN層を形成させた場合のその平均厚さを調節することにより、制御することができる。具体的には、第2ブラスト工程における投射角度を小さくすること、上部層全体の平均厚さを厚くすること、及び/又は上部層のTiCN層の平均厚さを厚くすることにより、クラック間隔の平均値Yを小さくすることができる。 The average crack spacing Y of the intermediate layer can be controlled by adjusting the projection angle in the second blasting process, the average thickness of the entire upper layer, and/or the average thickness of the TiCN layer if one is formed as the upper layer. Specifically, the average crack spacing Y can be reduced by reducing the projection angle in the second blasting process, increasing the average thickness of the entire upper layer, and/or increasing the average thickness of the TiCN layer of the upper layer.

また、上部層のクラック間隔の平均値Zは、第2ブラスト工程における投射時間を調節することにより、制御することができる。具体的には、第2ブラスト工程における投射時間を長くすることにより、クラック間隔の平均値Zを小さくすることができる。 The average crack spacing Z in the upper layer can be controlled by adjusting the projection time in the second blasting process. Specifically, the average crack spacing Z can be reduced by increasing the projection time in the second blasting process.

また、中間層のクラック間隔の平均値Yと、下部層のクラック間隔の平均値Xとの差Y-Xは、クラック間隔の平均値X及びクラック間隔の平均値Yを調節することにより、制御することができる。具体的には、クラック間隔の平均値Xを小さくすること、及び/又はクラック間隔の平均値Yを大きくすることにより、クラック間隔の差Y-Xを大きくすることができる。 The difference Y-X between the average crack spacing Y of the intermediate layer and the average crack spacing X of the lower layer can be controlled by adjusting the average crack spacing X and the average crack spacing Y. Specifically, the difference Y-X in crack spacing can be increased by decreasing the average crack spacing X and/or increasing the average crack spacing Y.

また、中間層のクラック間隔の平均値Yと、上部層のクラック間隔の平均値Zとの差Y-Zは、クラック間隔の平均値Z及びクラック間隔の平均値Yを調節することにより、制御することができる。具体的には、クラック間隔の平均値Zを小さくすること、及び/又はクラック間隔の平均値Yを大きくすることにより、クラック間隔の差Y-Xを大きくすることができる。 The difference Y-Z between the average crack spacing Y of the middle layer and the average crack spacing Z of the upper layer can be controlled by adjusting the average crack spacing Z and the average crack spacing Y. Specifically, the difference Y-X in crack spacing can be increased by decreasing the average crack spacing Z and/or increasing the average crack spacing Y.

以下、実施例を挙げて本発明の実施形態を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 The following provides a detailed explanation of the present invention using examples, but the present invention is not limited to these.

以下に説明するように、本実施形態の実施例として発明品1~37の被覆切削工具を製造した。また、比較例として比較品1~20の被覆切削工具を製造した。 As described below, coated cutting tools, Invention Products 1 to 37, were manufactured as examples of this embodiment. In addition, Comparative Products 1 to 20, coated cutting tools, were manufactured as comparative examples.

基材として、CNMG120408-TM(株式会社タンガロイ製)形状の89.2WC-8.8Co-2.0NbC(以上質量%)組成の超硬合金製切削インサートを用意した。この基材の切れ刃稜線部にSiCブラシにより丸ホーニングを施した後、基材の表面を洗浄した。 As a substrate, a cemented carbide cutting insert having a composition of 89.2 % WC-8.8 % Co-2.0 % NbC (all mass%) in the shape of CNMG120408-TM (manufactured by Tungaloy Corporation) was prepared. After performing round honing on the cutting edge of this substrate with a SiC brush, the surface of the substrate was cleaned.

次に、発明品及び比較品の基材を外熱式化学蒸着装置に装入し、表1~4に示す被覆層(下部層、中間層及び上部層)の構成と平均厚さになるように基材表面に被覆層を形成した(工程1~3)。その後、所定のブラスト処理を行った(工程4及び5)。以下、各層の形成条件について説明する。 Next, the substrates of the invention and comparison products were placed in an externally heated chemical vapor deposition apparatus, and a coating layer was formed on the substrate surface to have the composition and average thickness of the coating layer (lower layer, middle layer, and upper layer) shown in Tables 1 to 4 (steps 1 to 3). After that, a specified blasting treatment was performed (steps 4 and 5). The formation conditions for each layer are explained below.

<工程1:下部層の形成工程>
表1及び2に示す組成及び平均厚さの下部層を、発明品及び比較品の基材の表面に化学蒸着法で形成した(工程1)。表1及び2に示すように、すべての発明品及び比較品では、A層、B層及びC層の3層からなる下部層を形成した。表5に、下部層中の各組成ごとの層の形成条件を示す。
<Step 1: Formation of Lower Layer>
A lower layer having the composition and average thickness shown in Tables 1 and 2 was formed on the surface of the substrate of the invention product and the comparative product by chemical vapor deposition (Step 1). As shown in Tables 1 and 2, a lower layer consisting of three layers, namely, layers A, B, and C, was formed in all the invention products and the comparative products. Table 5 shows the formation conditions of each layer for each composition in the lower layer.

<工程2:冷却工程>
下部層を形成した発明品1~37並びに比較品1~18及び20に対して、冷却工程(工程2)を実施した。なお、比較品19に対しては、冷却工程を実施しなかった。
<Step 2: Cooling step>
The cooling step (step 2) was carried out on the invention products 1 to 37 and the comparative products 1 to 18 and 20 in which the lower layer was formed. The cooling step was not carried out on the comparative product 19.

冷却工程では、比較品19以外の発明品及び比較品の下部層を形成した後に、30hPaになるまでチャンバを真空引きした。次に、チャンバ内の温度を200℃に下げ、200hPaのHガス雰囲気中で、60分間保持した。比較品19以外の発明品及び比較品の冷却工程の終了後、次の工程3を行った。 In the cooling step, after forming the lower layer of the invention products and the comparative products other than the comparative product 19, the chamber was evacuated to 30 hPa. Next, the temperature in the chamber was lowered to 200 ° C. and held in a H2 gas atmosphere of 200 hPa for 60 minutes. After the cooling step of the invention products and the comparative products other than the comparative product 19 was completed, the next step 3 was performed.

<工程3:酸化処理、中間層及び上部層の形成工程>
冷却工程を実施した発明品及び比較品に対して、酸化処理、中間層及び上部層の形成工程(工程3)を実施した。比較品19の場合には、下部層を形成した後に、工程3を実施した。
<Step 3: Oxidation Treatment, and Step of Forming Intermediate Layer and Upper Layer>
The invention product and the comparative product that had been subjected to the cooling step were subjected to the oxidation treatment and the step of forming the intermediate layer and the upper layer (step 3). In the case of the comparative product 19, step 3 was performed after the lower layer was formed.

<<酸化処理>>
すべての発明品及び比較品に対して、酸化処理を実施した。酸化処理は、COガス:0.5mol%及びHガス:99.5mol%の酸化処理ガスを導入し、温度1000℃、圧力60hPaの条件で、3分間保持することにより行った。
<<Oxidation treatment>>
All the invention products and the comparative products were subjected to an oxidation treatment. The oxidation treatment was carried out by introducing an oxidation treatment gas of 0.5 mol% CO2 gas and 99.5 mol% H2 gas, and maintaining the temperature at 1000°C and the pressure at 60 hPa for 3 minutes.

<<中間層の形成>>
表1及び2に示す組成及び平均厚さの中間層を、発明品及び比較品の下部層の表面に化学蒸着法で形成した。表1及び2に示すように、すべての発明品及び比較品では、α型Alからなる中間層を形成した。表6に、中間層の核形成及びα型Al層の成膜条件を示す。
<<Formation of intermediate layer>>
An intermediate layer having the composition and average thickness shown in Tables 1 and 2 was formed by chemical vapor deposition on the surface of the lower layer of the invention and comparison products. As shown in Tables 1 and 2, an intermediate layer made of α-type Al2O3 was formed in all invention and comparison products. Table 6 shows the conditions for nucleation of the intermediate layer and deposition of the α-type Al2O3 layer.

<<上部層の形成>>
表3及び4に示す組成及び平均厚さの上部層を、中間層の表面に化学蒸着法で形成した。表3及び4に示すように、発明品22、23、26、27及び30~35並びに比較品18では、L層、TiCN層及びU層の3層からなる上部層を形成した。また、発明品18及び20では、TiCN層のみからなる上部層を形成した。また、発明品24では、U層のみからなる上部層を形成した。それら以外の発明品及び比較品では、TiCN層及びU層の2層からなる上部層を形成した。上部層は、L層、TiCN層及びU層の順に、中間層の上に形成した。表7に、上部層のL層、TiCN層及びU層の形成条件を示す。
<<Formation of upper layer>>
An upper layer having the composition and average thickness shown in Tables 3 and 4 was formed on the surface of the intermediate layer by chemical vapor deposition. As shown in Tables 3 and 4, in the inventive products 22, 23, 26, 27, and 30 to 35 and the comparative product 18, an upper layer consisting of three layers, an L layer, a TiCN layer, and a U layer, was formed. In the inventive products 18 and 20, an upper layer consisting of only a TiCN layer was formed. In the inventive product 24, an upper layer consisting of only a U layer was formed. In the other inventive products and comparative products, an upper layer consisting of two layers, a TiCN layer and a U layer, was formed. The upper layer was formed on the intermediate layer in the order of an L layer, a TiCN layer, and a U layer. Table 7 shows the conditions for forming the L layer, the TiCN layer, and the U layer of the upper layer.

<工程4:第1ブラスト工程>
上述のようにして形成した被覆層(下部層、中間層及び上部層)を有する発明品及び比較品に対して、第1ブラスト工程(工程4)のブラスト処理を行った。ただし、比較品19に対しては、第1ブラスト工程のブラスト処理を行わなかった。
<Step 4: First blasting step>
The invention product and the comparative product having the coating layers (lower layer, middle layer, and upper layer) formed as described above were subjected to the first blasting step (step 4). However, the comparative product 19 was not subjected to the first blasting step.

第1ブラスト工程のブラスト処理は、被覆層の被処理面に対して、所定の投射材を所定の投射条件で投射することにより、実施した。なお、第1ブラスト工程のブラスト処理は、乾式ブラスト処理として実施した。 The blasting treatment in the first blasting step was carried out by projecting a predetermined projection material under predetermined projection conditions onto the treated surface of the coating layer. The blasting treatment in the first blasting step was carried out as a dry blasting treatment.

第1ブラスト工程の投射材(メディア)としては、鋼を材質とする平均粒径120μmの球形の投射材を用いた。第1ブラスト工程のブラスト条件としては、投射圧力を0.15MPa、投射角度を90度とした。なお、投射角度とは、被処理面の表面に垂直に投射したときの角度を90度とした場合の角度を意味する。表8及び9に、各発明品及び比較品(比較品19を除く)の第1ブラスト工程の投射時間を示す。 The shot material (media) used in the first blasting process was a spherical shot material made of steel with an average particle size of 120 μm. The blasting conditions for the first blasting process were a shot pressure of 0.15 MPa and a shot angle of 90 degrees. The shot angle refers to the angle when the shot is projected perpendicularly onto the surface of the surface to be treated. Tables 8 and 9 show the shot times for the first blasting process for each of the inventive products and the comparative products (excluding comparative product 19).

被覆層の被処理面に対して、所定の投射材を所定の投射条件で投射する際には、投射材が被処理面以外に衝突することを防止するために、被処理面以外の被覆層の表面をマスキングした。 When a specific projection material is projected under specific projection conditions onto the treated surface of the coating layer, the surface of the coating layer other than the treated surface is masked to prevent the projection material from colliding with anything other than the treated surface.

<工程5:第2ブラスト工程>
第1ブラスト工程の後、上述のようにして形成した被覆層(下部層、中間層及び上部層)を有する発明品及び比較品に対して、第2ブラスト工程(工程5)のブラスト処理を行った。ただし、比較品20に対しては、第2ブラスト工程のブラスト処理を行わなかった。
<Step 5: Second blasting step>
After the first blasting step, the invention product and the comparative product having the coating layers (lower layer, middle layer and upper layer) formed as described above were subjected to the second blasting step (step 5). However, the comparative product 20 was not subjected to the second blasting step.

第2ブラスト工程のブラスト処理は、被覆層の被処理面に対して、所定の投射材を所定の投射条件で投射することにより、実施した。なお、第2ブラスト工程のブラスト処理は、湿式ブラスト処理として実施した。 The blasting treatment in the second blasting step was carried out by projecting a predetermined projection material under predetermined projection conditions onto the treated surface of the coating layer. Note that the blasting treatment in the second blasting step was carried out as a wet blasting treatment.

第2ブラスト工程の投射材(メディア)としては、Alを材質とする平均粒径40μmの球形の投射材を用いた。第2ブラスト工程のブラスト条件として、投射圧力を0.15MPaとした。表8及び9に、各発明品及び比較品(比較品20を除く)の第2ブラスト工程の投射角度及び投射時間を示す。なお、投射角度とは、被処理面の表面に垂直に投射したときの角度を90度とした場合の角度を意味する。 The projection material (media) used in the second blasting step was spherical projection material made of Al2O3 with an average particle size of 40 μm. The projection pressure was set to 0.15 MPa as the blasting condition in the second blasting step. Tables 8 and 9 show the projection angle and projection time in the second blasting step for each of the inventive products and the comparative products (excluding comparative product 20). The projection angle means the angle when the angle when projected perpendicularly to the surface of the treated surface is set to 90 degrees.

被覆層の被処理面に対して、所定の投射材を所定の投射条件で投射する際には、投射材が被処理面以外に衝突することを防止するために、被処理面以外の被覆層の表面をマスキングした。 When a specific projection material is projected under specific projection conditions onto the treated surface of the coating layer, the surface of the coating layer other than the treated surface is masked to prevent the projection material from colliding with anything other than the treated surface.

以上の工程により、発明品及び比較品の被覆切削工具を製造した。 By using the above process, the inventive and comparative coated cutting tools were manufactured.

<各層の平均厚さの測定>
各発明品及び比較品の被覆層の各層の平均厚さは、被覆切削工具の刃先からすくい面の中心部に向かって50μmの位置の近傍の断面を、SEMで3箇所測定し、3箇所の平均値を平均厚さとした。表1~4に、各発明品及び比較品の被覆層の各層の平均厚さを示す。
<Measurement of the average thickness of each layer>
The average thickness of each layer of the coating layer of each invention product and comparative product was measured by SEM at three points on the cross section near a position 50 μm from the cutting edge toward the center of the rake face of the coated cutting tool, and the average value of the three points was taken as the average thickness. Tables 1 to 4 show the average thickness of each layer of the coating layer of each invention product and comparative product.

<各層の組成の測定>
各発明品及び比較品の被覆層の各層の組成は、被覆切削工具の所定の層の断面を、エネルギー分散型X線分光器(EDS)を用いて測定した。中間層の結晶系は、2θ/θ集中法光学系のX線回折測定により同定した。表1~4に、各発明品及び比較品の被覆層の各層の組成(各層に含まれる元素の種類)を示す。
<Measurement of composition of each layer>
The composition of each layer of the coating layer of each invention product and comparative product was measured by measuring the cross section of a specific layer of the coated cutting tool using an energy dispersive X-ray spectrometer (EDS). The crystal system of the intermediate layer was identified by X-ray diffraction measurement using a 2θ/θ focusing optical system. Tables 1 to 4 show the composition of each layer of the coating layer of each invention product and comparative product (type of elements contained in each layer).

<クラック間隔の測定> <Measurement of crack spacing>

発明品及び比較品の被覆切削工具の被覆層(下部層、中間層及び上部層)のクラック間隔の平均値X、Y及びZを測定した。被覆層のクラック間隔の平均値X、Y及びZの測定及び算出方法は、下記の通りである。 The average crack spacings X, Y, and Z of the coating layers (lower layer, middle layer, and upper layer) of the coated cutting tools of the invention and the comparative product were measured. The method for measuring and calculating the average crack spacings X, Y, and Z of the coating layers is as follows.

被覆層の上部層のクラック間隔の平均値Zの測定は、次のようにして行った。まず、上部層の厚さが上部層の平均厚さの70%の厚さとなるまで、基材とは反対側の被覆層の表面側から研磨し、基材表面に平行な上部層の断面を得た。次に、得られた上部層の断面を走査型電子顕微鏡(SEM)にて2000倍の倍率で観察し、複数の観察像を撮影し、複数の断面SEM写真を得た。複数の断面SEM写真を組み合わせることにより、縦200μm、横300μmの範囲の断面を含むSEM写真を得た。得られたSEM写真において、SEM写真の縦方向に20μmの間隔で、SEM写真の横方向に平行な長さが300μm以上の直線(SEM写真の横方向の全体にわたる直線)を10本引いた。10本の直線のそれぞれにおいて、直線とクラックとの交点を特定し、隣接する交点間の距離を測定した。10本の直線の隣接する交点間の距離のすべてを合計した値を、測定したすべての交点間の数で除することで、上部層におけるクラックの、クラック間隔の平均値Zを算出した。 The average crack spacing Z of the upper layer of the coating layer was measured as follows. First, the surface side of the coating layer opposite the substrate was polished until the thickness of the upper layer was 70% of the average thickness of the upper layer, and a cross section of the upper layer parallel to the substrate surface was obtained. Next, the cross section of the obtained upper layer was observed with a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 2000 times, and multiple observation images were taken to obtain multiple cross-sectional SEM photographs. By combining multiple cross-sectional SEM photographs, an SEM photograph including a cross section in a range of 200 μm vertically and 300 μm horizontally was obtained. In the obtained SEM photograph, 10 straight lines (straight lines across the entire horizontal direction of the SEM photograph) with a length of 300 μm or more parallel to the horizontal direction of the SEM photograph were drawn at intervals of 20 μm in the vertical direction of the SEM photograph. In each of the 10 straight lines, the intersections between the straight lines and the cracks were identified, and the distance between adjacent intersections was measured. The average crack spacing Z for the cracks in the upper layer was calculated by adding up all the distances between adjacent intersections of the 10 straight lines and dividing the total distance between all the measured intersections.

被覆層の中間層のクラック間隔の平均値Yの測定は、次のようにして行った。まず、上部層のクラック間隔の測定と同様に、中間層の厚さが中間層の平均厚さの80%の厚さとなるまで、基材とは反対側の被覆層の表面側から研磨し、基材表面に平行な中間層の断面を得た。その後、上部層のクラック間隔の測定と同様に、中間層の断面のSEM写真から、中間層におけるクラックの、クラック間隔の平均値Yを測定し算出した。 The average crack spacing Y of the intermediate layer of the coating layer was measured as follows. First, similar to the measurement of the crack spacing of the upper layer, the surface side of the coating layer opposite the substrate was polished until the thickness of the intermediate layer was 80% of the average thickness of the intermediate layer, and a cross section of the intermediate layer parallel to the substrate surface was obtained. Then, similar to the measurement of the crack spacing of the upper layer, the average crack spacing Y of the cracks in the intermediate layer was measured and calculated from an SEM photograph of the cross section of the intermediate layer.

被覆層の下部層のクラック間隔の平均値Xの測定は、次のようにして行った。まず、上部層のクラック間隔の測定と同様に、下部層の厚さが下部層の平均厚さの70%の厚さとなるまで、基材とは反対側の被覆層の表面側から研磨し、基材表面に平行な下部層の断面を得た。その後、上部層のクラック間隔の測定と同様に、下部層の断面のSEM写真から、下部層におけるクラックの、クラック間隔の平均値Xを測定し算出した。 The average crack spacing X of the lower layer of the coating layer was measured as follows. First, similar to the measurement of the crack spacing of the upper layer, the surface side of the coating layer opposite the substrate was polished until the thickness of the lower layer was 70% of the average thickness of the lower layer, and a cross section of the lower layer parallel to the substrate surface was obtained. Then, similar to the measurement of the crack spacing of the upper layer, the average crack spacing X of the cracks in the lower layer was measured and calculated from an SEM photograph of the cross section of the lower layer.

表10及び11に、上述のようにして測定した発明品及び比較品の被覆切削工具の下部層、中間層及び上部層のクラック間隔の平均値X、Y及びZを示す。また、表10及び11に、クラック間隔の平均値X、Y及びZを用いて算出した、中間層のクラック間隔の平均値Yと、上部層のクラック間隔の平均値Zとの差Y-Z、及び中間層のクラック間隔の平均値Yと、下部層のクラック間隔の平均値Xとの差Y-Xを示す。 Tables 10 and 11 show the average crack spacing values X, Y, and Z of the lower, middle, and upper layers of the coated cutting tools of the invention and the comparative products measured as described above. Tables 10 and 11 also show the difference Y-Z between the average crack spacing value Y of the middle layer and the average crack spacing value Z of the upper layer, and the difference Y-X between the average crack spacing value Y of the middle layer and the average crack spacing value X of the lower layer, calculated using the average crack spacing values X, Y, and Z.

<切削試験>
発明品及び比較品の被覆切削工具に対して切削試験を行い、耐欠損性(工具寿命)を評価した。発明品及び比較品の被覆切削工具を試料として、下記の切削試験1及び2の2種類の切削試験を行った。
<Cutting test>
The coated cutting tools of the present invention and the comparative example were subjected to cutting tests to evaluate chipping resistance (tool life). Two types of cutting tests, Cutting Tests 1 and 2, were performed using the coated cutting tools of the present invention and the comparative example as samples.

切削試験1の切削試験条件は下記の通りである。
[切削試験1の切削試験条件]
被削材:S45C、
被削材形状:外周面に、等間隔に4本の溝が入っている丸棒、
切削速度:90m/min、
切り込み深さ:1.0mm、
送り:0.2mm/rev、
クーラント:有り、
インサート形状:CNMG120408-TM(株式会社タンガロイ製)、
基材の組成:89.2WC-8.8Co-2.0NbC(以上質量%)、
評価項目:試料が欠損に至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの衝撃回数を測定した。
The cutting test conditions for cutting test 1 are as follows.
[Cutting test conditions for cutting test 1]
Work material: S45C,
Shape of workpiece: Round bar with four equally spaced grooves on the outer periphery.
Cutting speed: 90 m/min,
Cutting depth: 1.0 mm,
Feed: 0.2 mm/rev.
Coolant: Yes,
Insert shape: CNMG120408-TM (manufactured by Tungaloy Corporation),
Composition of substrate: 89.2 % WC-8.8 % Co-2.0 % NbC (all by mass%)
Evaluation item: The time when the sample was chipped was regarded as the tool life, and the number of impacts until the tool life was reached was measured.

表12及び13に、切削試験1の工具寿命までの衝撃回数及び評価を示す。なお、切削試験1の評価は、工具寿命(衝撃回数)が12000回以上の場合の評価を評価A、8000回以上12000回未満の場合の評価をB、8000回未満の場合の評価をCとした。 Tables 12 and 13 show the number of impacts and the evaluation until the end of the tool life in cutting test 1. In addition, the evaluation of cutting test 1 was performed as follows: when the tool life (number of impacts) was 12,000 times or more, it was evaluated as A; when it was 8,000 times or more but less than 12,000 times, it was evaluated as B; and when it was less than 8,000 times, it was evaluated as C.

切削試験2の切削試験条件は下記の通りである。
[切削試験2の切削試験条件]
被削材:SCM440、
被削材形状:丸棒、
切削速度:250m/min、
切り込み深さ:2.0mm、
送り:0.25mm/rev、
クーラント:有り、
インサート形状:CNMG120408-TM(株式会社タンガロイ製)、
基材の組成:89.2WC-8.8Co-2.0NbC(以上質量%)、
評価項目:試料が、欠損又は最大逃げ面摩耗幅が0.3mmに至ったときを工具寿命とし、工具寿命までの加工時間を測定した。
The cutting test conditions for cutting test 2 are as follows.
[Cutting test conditions for cutting test 2]
Work material: SCM440,
Workpiece shape: round bar,
Cutting speed: 250 m/min,
Cutting depth: 2.0 mm,
Feed: 0.25 mm/rev.
Coolant: Yes,
Insert shape: CNMG120408-TM (manufactured by Tungaloy Corporation),
Composition of substrate: 89.2 % WC-8.8 % Co-2.0 % NbC (all by mass%)
Evaluation item: The tool life was determined as the time when the sample was chipped or the maximum flank wear width reached 0.3 mm, and the machining time until the tool life was reached was measured.

表12及び13に、切削試験2の工具寿命までの加工時間及び評価を示す。なお、切削試験2の評価は、工具寿命(加工時間)が25分以上の場合の評価をA、20分以上25分未満の場合の評価をB、20分未満の場合の評価をCとした。 Tables 12 and 13 show the machining time and evaluation until the end of tool life in cutting test 2. In addition, the evaluation of cutting test 2 was as follows: A for tool life (machining time) of 25 minutes or more, B for tool life of 20 minutes or more but less than 25 minutes, and C for tool life of less than 20 minutes.

<<切削試験の評価>>
すべての発明品は、切削試験1及び切削試験2の両方において評価がB以上となった。したがって、発明品は、優れた耐チッピング性及び耐欠損性を有し、工具寿命の長い被覆切削工具であるといえる。
<<Cutting test evaluation>>
All of the inventive products were evaluated as B or higher in both cutting test 1 and cutting test 2. Therefore, it can be said that the inventive products are coated cutting tools having excellent chipping resistance and fracture resistance and a long tool life.

一方、比較品は、切削試験1及び切削試験2の少なくとも1つの評価がCとなった。したがって、発明品と比べて、比較品は、耐チッピング性及び耐欠損性が充分でないか、又は耐摩耗性が充分ではなく、工具寿命が短い被覆切削工具であることが明らかになった。また、比較品17及び18は、切削試験2において、チッピング損傷が発生し、これを起点とした欠損が生じた。 On the other hand, the comparative products received a rating of C in at least one of Cutting Test 1 and Cutting Test 2. Therefore, compared to the inventive products, the comparative products were found to be coated cutting tools that did not have sufficient chipping resistance and fracture resistance, or did not have sufficient wear resistance, resulting in a short tool life. Furthermore, comparative products 17 and 18 suffered chipping damage in Cutting Test 2, which led to fracture.

Figure 0007473069000002
Figure 0007473069000002

Figure 0007473069000003
Figure 0007473069000003

Figure 0007473069000004
Figure 0007473069000004

Figure 0007473069000005
Figure 0007473069000005

Figure 0007473069000006
Figure 0007473069000006

Figure 0007473069000007
Figure 0007473069000007

Figure 0007473069000008
Figure 0007473069000008

Figure 0007473069000009
Figure 0007473069000009

Figure 0007473069000010
Figure 0007473069000010

Figure 0007473069000011
Figure 0007473069000011

Figure 0007473069000012
Figure 0007473069000012

Figure 0007473069000013
Figure 0007473069000013

Figure 0007473069000014
Figure 0007473069000014

1 基材
2 下部層
3 中間層
4 上部層
5 被覆層
6 被覆切削工具
Reference Signs List 1 Substrate 2 Lower layer 3 Intermediate layer 4 Upper layer 5 Coating layer 6 Coated cutting tool

Claims (7)

基材と、前記基材の表面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、中間層と、上部層とを、前記基材側からこの順序で含み、
前記下部層が、Tiと、C、N、O及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とのTi化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上含み、
前記下部層の平均厚さが、1.5μm以上15.0μm以下であり、
前記中間層が、α型の酸化アルミニウムを含み、
前記中間層の平均厚さが、2.0μm以上15.0μm以下であり、
前記上部層が、Tiと、C、N、O及びBからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素とのTi化合物からなるTi化合物層を1層又は2層以上含み、
前記上部層の平均厚さが、0.5μm以上5.0μm以下であり、
前記下部層のクラック間隔の平均値Xが、0.5μm以上10.0μm未満であり、
前記中間層のクラック間隔の平均値Yが、26.8μm以上100.0μm以下であり、
前記上部層のクラック間隔の平均値Zが、0.5μm以上10.0μm以下である、被覆切削工具。
A coated cutting tool including a substrate and a coating layer formed on a surface of the substrate,
the coating layer includes a lower layer, an intermediate layer, and an upper layer in this order from the substrate side;
the lower layer includes one or more Ti compound layers each comprising a Ti compound of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, O, and B;
The average thickness of the lower layer is 1.5 μm or more and 15.0 μm or less,
the intermediate layer contains α-aluminum oxide,
The average thickness of the intermediate layer is 2.0 μm or more and 15.0 μm or less,
the upper layer includes one or more Ti compound layers each comprising a Ti compound of Ti and at least one element selected from the group consisting of C, N, O, and B;
The average thickness of the upper layer is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less,
The average crack spacing X of the lower layer is 0.5 μm or more and less than 10.0 μm,
The average crack spacing Y of the intermediate layer is 26.8 μm or more and 100.0 μm or less,
A coated cutting tool, wherein an average crack spacing Z of the upper layer is 0.5 μm or more and 10.0 μm or less.
前記被覆層の平均厚さが、8.0μm以上30.0μm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 thickness of the coating layer is 8.0 μm or more and 30.0 μm or less. 前記上部層が、少なくともTiCN層を含む、請求項1又は2に記載の被覆切削工具。 The coated cutting tool according to claim 1 or 2, wherein the upper layer includes at least a TiCN layer. 前記上部層の前記TiCN層の平均厚さが、0.5μm以上5.0μm以下である、請求項3に記載の被覆切削工具。 The coated cutting tool according to claim 3, wherein the average thickness of the TiCN layer of the upper layer is 0.5 μm or more and 5.0 μm or less. 前記クラック間隔の平均値Yと、前記クラック間隔の平均値Zとの差Y-Zが、20.0μm以上95.0μm以下である、請求項1又は2に記載の被覆切削工具。 The coated cutting tool according to claim 1 or 2, wherein the difference Y-Z between the average crack spacing Y and the average crack spacing Z is 20.0 μm or more and 95.0 μm or less. 前記クラック間隔の平均値Yと、前記クラック間隔の平均値Xとの差Y-Xが、25.0μm以上95.0μm以下である、請求項1又は2に記載の被覆切削工具。 The coated cutting tool according to claim 1 or 2, wherein the difference Y-X between the average crack spacing Y and the average crack spacing X is 25.0 μm or more and 95.0 μm or less. 前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体である、請求項1又は2に記載の被覆切削工具。 The coated cutting tool according to claim 1 or 2, wherein the substrate is a cemented carbide, a cermet, a ceramic, or a cubic boron nitride sintered body.
JP2023210351A 2023-12-13 2023-12-13 Coated Cutting Tools Active JP7473069B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023210351A JP7473069B1 (en) 2023-12-13 2023-12-13 Coated Cutting Tools

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023210351A JP7473069B1 (en) 2023-12-13 2023-12-13 Coated Cutting Tools

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP7473069B1 true JP7473069B1 (en) 2024-04-23

Family

ID=90735660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023210351A Active JP7473069B1 (en) 2023-12-13 2023-12-13 Coated Cutting Tools

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7473069B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015182169A (en) 2014-03-24 2015-10-22 三菱マテリアル株式会社 Surface coated cutting tool
JP2015188995A (en) 2014-03-28 2015-11-02 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool excellent in abnormal damage resistance
WO2017204141A1 (en) 2016-05-24 2017-11-30 株式会社タンガロイ Coated cutting tool

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015182169A (en) 2014-03-24 2015-10-22 三菱マテリアル株式会社 Surface coated cutting tool
JP2015188995A (en) 2014-03-28 2015-11-02 三菱マテリアル株式会社 Surface-coated cutting tool excellent in abnormal damage resistance
WO2017204141A1 (en) 2016-05-24 2017-11-30 株式会社タンガロイ Coated cutting tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6521127B2 (en) Coated cutting tool
KR101722009B1 (en) Coated cutting tool
US9993878B2 (en) Coated cutting tool
CN109500414B (en) Coated cutting tool
JP6973026B2 (en) Cover cutting tool
US9844816B2 (en) Surface-coated cutting tool
EP3008225A1 (en) Coated cutting tool
JP6736032B2 (en) Coated cutting tools
US20160332237A1 (en) Coated cutting tool
KR20180128895A (en) Surface-coated cutting tool
WO2013042790A1 (en) Surface-coated cutting tool
WO2018079229A1 (en) Coated cutting tool
US10655230B2 (en) Coated cutting tool
CN108018537B (en) Coated cutting tool
CN109475945B (en) Coated cutting tool
JP6296058B2 (en) Coated cutting tool
CN111940769B (en) Coated cutting tool
JP7473069B1 (en) Coated Cutting Tools
CN111570832B (en) Coated cutting tool
JP6703311B2 (en) Coated cutting tools
JP7137143B2 (en) coated cutting tools
CN109963674B (en) Coated cutting tool
WO2018079228A1 (en) Coated cutting tool
JP2019171486A (en) Surface-coated cutting tool
WO2017150533A1 (en) Surface coated cutting tool in which hard coating layer exhibits excellent wear resistance and chipping resistance, and manufacturing method for same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231213

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20231213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240123

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240214

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240312

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240325

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7473069

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150