[發(fā)明專利]表面包覆切削工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010529471.3
• 申請(qǐng)日: 2010-10-25
• 公開（公告）號(hào): CN102061466A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高島英彰;高岡秀充;長田晃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三菱綜合材料株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C23C24/04
• 分類號(hào): C23C24/04
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 陳萬青;王珍仙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種表面包覆切削工具，其為包覆形成鋼、鑄鐵等鐵類材料的切削加工中發(fā)揮優(yōu)異的韌性、耐熱沖擊性、耐磨性的立方晶氮化硼(以下，以cBN表示)和氮化鈦(以下，以TiN表示)的復(fù)合硬質(zhì)膜。

背景技術(shù)

一直以來，作為硬質(zhì)薄膜的成膜法，周知有物理氣相沉積(PVD)法、化學(xué)氣相沉積(CVD)法等，其通過在工具基體的表面用這些成膜法包覆形成硬質(zhì)膜而提高耐磨性，同時(shí)謀求表面包覆切削工具的長壽命化。

近年來，作為硬質(zhì)薄膜的其他成膜法開發(fā)出了氣溶膠沉積(AerosolDeposition。以下，以AD表示)法，并且關(guān)注著利用該AD法在工具基體表面成膜硬質(zhì)膜的表面包覆切削工具。

關(guān)于AD法，在非專利文獻(xiàn)1中進(jìn)行了介紹，其為如下涂覆手法，即在圖1所示的AD裝置中，將亞微米級(jí)的原料超微粒子裝到氣溶膠產(chǎn)生器，與高壓氣體混合，進(jìn)行氣溶膠化，通過向排放至中～低真空中的成膜腔內(nèi)的基板高速噴吹，由此成膜金屬、陶瓷膜。

AD法的成膜原理被命名為“常溫沖擊固化現(xiàn)象”，尤其在陶瓷的成膜中為如下：一定范圍的動(dòng)能沖撞于基板時(shí)，破碎成微細(xì)結(jié)晶，且該粒子彼此緊密結(jié)合的同時(shí)形成膜，所述一定范圍的動(dòng)能在具有特定范圍的尺寸的微細(xì)粒子與氣體一同從噴嘴送出時(shí)得到。

作為基于該AD法的成膜的特征，可以舉出如下等：

(甲)可以進(jìn)行金屬或陶瓷(氧化物、非氧化物)的成膜。

(乙)由于不需要高溫?zé)崽幚恚钥梢缘玫骄S持無法以一般燒結(jié)工藝得到的原料粉組成的熱非平衡陶瓷組織。

(丙)能夠以高速(根據(jù)條件為PVD、CVD的30倍以上)且大面積進(jìn)行具有緊密的微結(jié)晶組織的涂覆。

(丁)若考慮硬度或彈性率等機(jī)械特性，則基板可以廣泛選擇Si、SUS304、樹脂、玻璃等。

作為上述AD法的具體應(yīng)用例，例如在專利文獻(xiàn)1敘述了如下內(nèi)容：通過AD法形成Al₂O₃與其他陶瓷(例如，SiC、Si₃N₄、TiN、TiCN、TiC、AlN、C、BN)材料的復(fù)合膜，由此得到不銹鋼、合金鋼的切削中顯示優(yōu)異的切削性能的表面包覆切削工具。

并且，在專利文獻(xiàn)2敘述了如下內(nèi)容：通過AD法形成金剛石微粒子與陶瓷(例如，Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、AlSiNO、SiC、TaC、B₄C、BN、SiN、Y₂O₃、ZrO₂、MgO)粒子的復(fù)合膜，由此得到粘著性優(yōu)異，且在Al合金的切削中顯示優(yōu)異的耐磨性的表面包覆切削工具。

并且，在專利文獻(xiàn)3中示有通過AD法形成金剛石膜的金剛石包覆工具，且敘述了如下內(nèi)容：該金剛石包覆工具的摩擦系數(shù)小且耐磨性優(yōu)異。

然而，專利文獻(xiàn)1所示的表面包覆切削工具不能說與基板的粘著性及耐磨性充分，并且專利文獻(xiàn)2、3中所示的表面包覆切削工具其硬質(zhì)膜成分為金剛石，由于該金剛石和鐵類材料產(chǎn)生反應(yīng)，所以無法作為鋼、鑄鐵等鐵類材料的切削工具使用。

并且，作為不依存上述AD法的硬質(zhì)復(fù)合膜的成膜法，例如在專利文獻(xiàn)4、5中公開有如下方法：通過ESC(Electrostatic?Spray?Coating)法使cBN粒子附著于基體之后，通過CVI(Chemical?Vapor?Infiltration)法將TiN填充于cBN粒子間隙中，由此成膜由cBN和TiN構(gòu)成的復(fù)合膜，但在該成膜法中，需要高壓高溫真空裝置，存在硬質(zhì)膜的制造成本增多的問題。并且，由于使cBN粒子附著之后成膜TiN，所以無法將膜的組成設(shè)為傾斜結(jié)構(gòu)。因此，與基板的粘著性就成為問題。

專利文獻(xiàn)1：日本專利公開2006-131992號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本專利公開2009-62607號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利公開2008-19464號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：美國專利第6607782號(hào)說明書

專利文獻(xiàn)5：美國專利申請(qǐng)公開第2006/0199013號(hào)說明書

非專利文獻(xiàn)1：“Synthesiology”Vol.1，No.2(2008)p.130～138

發(fā)明內(nèi)容