[發明專利]表面被覆工具

無效

• 申請號: 200780008368.0
• 申請日: 2007-03-26
• 公開（公告）號: CN101400465A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 朱耀燦;野田謙二;松澤正人
• 申請（專利權）人: 京瓷株式會社
• 主分類號: B23B27/14
• 分類號: B23B27/14;C04B35/583;C23C14/06;C23C14/34
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 李香蘭

技術領域

本發明涉及在基體的表面上形成硬質被覆層膜而成的表面被覆工具。

背景技術

近來，在如所述的表面被覆工具中，使用有在WC基超硬合金、TiCN基金屬陶瓷等的硬質材料的表面上形成各種硬質被覆層而使滑動性、耐磨損性、耐缺損性提高的方法，其中，通過物理氣相合成法成膜的硬質被覆層，由于高硬度且耐磨性高，從而被廣泛用于各種用途。作為所述物理氣相合成法，使用電弧離子鍍敷法和濺射法形成TiAIN層的方法能夠很好地進行，此外，還研究了用于使工具壽命延長的TiAIN層的改良。

例如，在專利文獻1中，公開了通過形成使低硬度的TiAIN層與高硬度的TiAIN層交互鄰接層疊的硬質皮膜，使與硬質皮膜的基層的緊貼性和耐磨損性提高的技術。作為具體的硬質皮膜，記載有如下的構成，即層疊在偏壓為-10～-30V的條件下形成含有0.1～0.4比率的Al的低硬度層，與在偏壓為-50～-100V的條件下含有0.4～0.75比率的Al的高硬度層的構成。

但是，如專利文獻1，在使低硬度的TiAIN層與高硬度的TiAIN層交互鄰接層疊的硬質被覆層中，雖然基體的緊貼性和硬質被覆層的耐磨損性提高，但是由于基體表面的凹凸和成膜初期的核生成情形的偏差，硬質被覆層的組織和組成有不均勻的部分，作為硬質被覆層整體的耐磨損性和耐缺損性也不一定充分。特別是在切刃形狀鋒利，用于要求切削的完成面的平滑性的精密加工等的切削工具中，存在在切削加工的初期階段切刃上微小的膜剝離和崩刃等發生，加工過的完成面粗糙度惡化，切削工具的壽命變短的問題。

在專利文獻2中，公開了通過離子鍍敷法順序形成下述[A]層和[B]層的多層被覆硬質工具，該[A]層使用(Ti_0.95Al_0.05)、(Ti_0.85Al_0.15)的靶Ti的比率為75～98原子％，在(111)面取向，該[B]層使用(Ti_0.5Al_0.5)、(Ti_0.3Al_0.7)的靶，Ti的比率為20～65原子％在(200)面取向，公開了能夠在[A]層和[B]層的界面抑制外延成長導入很多晶格缺陷緩和皮膜的殘存壓縮應力，從而使皮膜的膜厚化成為可能的技術。

但是，如特許文獻2，在順序形成使用Ti的比率高的靶Ti的比率高的(即，Al的比率低)[A]層、使用Ti的比率低的靶Ti的比率低的(即，Al的比率高)[B]的多層被覆硬質工具中，雖然皮膜的膜厚化成為可能，并能能夠防止厚膜中的崩刃和皮膜的剝落，但是有硬質被覆層的硬度降低而耐磨損性惡化的問題。還有，在這種情況下，由于大量導入了晶格缺陷，因此TiAIN層的成長變得不均質，有可能硬質被覆層的均質性受損而完成面粗糙度惡化。

在專利文獻3中，公開了通過在母材表面形成粒子直徑為50nm以下的TiAIN被膜，從而可以提高被膜的耐磨損性，并且能夠兼備耐缺損性的被膜。另外，根據專利文獻4，公開了通過使TiAIN硬質膜的晶粒徑的長/寬比為1～7的范圍，即通過使TiAIN硬質膜的晶粒徑形成在縱向長的柱狀結晶，從而得到穩定的壽命長的硬質膜被覆工具等。

但是，如專利文獻3，在TiAIN被膜的粒徑為50nm以下的被膜中，雖然耐磨損性提高，但被膜中蓄積了過剩的內部應力，沒有使該內部應力降低的應力緩和結構而耐缺損性降低，有可能硬質被覆層會剝離，或崩刃發生。另外，如專利文獻4，即使是使TiAIN硬質膜的晶粒徑形成在縱向長的柱狀結晶的方法，由于沿基體表面的性狀引起硬質被覆層的核形成，因此僅控制晶粒徑的長/寬比的平均值，很難均勻地控制柱狀結晶的組織，結晶的大小出現偏差，特別是在切刃，微小的膜剝離和崩刃等發生，會有加工過的完成面粗糙度惡化，使切削工具壽命變短的問題。

另一方面，立方晶氮化硼(立方晶氮化硼)[cubic?Boron?Nitride。以下簡寫為cBN。]具有僅次于金剛石的硬度，但是與金剛石不同，不具有與鐵系金屬的親和性，因此以cBN為基體的cBN基切削工具在鐵系材料，特別是在高硬度淬火鋼或鑄鐵的高速加工和低速的強斷續加工等的嚴格條件的切削加工領域中使用。

另外，cBN基切削工具，近年來也用于要求非常平滑的加工面的表面粗糙度和加工精度的被削材在Φ(直徑)30mm以下的小物件的精密加工的領域中，因此要求更優異的切削性能，即加工面的平滑性和加工精度、耐低速加工的強度。