[發明專利]耐缺損性與耐磨性優異的表面包覆切削工具

有效

• 申請號: 201210164433.1
• 申請日: 2012-05-24
• 公開（公告）號: CN102794492A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 佐藤峻;仙北屋和明;田中耕一;田中裕介
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: B23C5/16
• 分類號: B23C5/16
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 康泉;王珍仙

技術領域

本發明涉及一種例如在碳鋼、合金工具鋼等被切削材的正面銑削加工中，通過提高硬質包覆層的耐缺損性，在長期的使用過程中發揮優異的耐磨性的表面包覆切削工具（以下稱為包覆工具）。

背景技術

目前，已知例如如專利文獻1所公開的一種表面包覆切削工具，硬質皮膜所具有的液滴（ドロップレット）為起點晶體生長的化合物的晶粒在皮膜表面突出，當將化合物的晶粒的長度方向長度設為h（μm）并將硬質皮膜的膜厚設為T（μm）時，通過使6≤T≤30，并使0.1≤h/T≤1.2，使以液滴為起點的巨大的柱狀晶體生長，并降低壓縮應力，從而在不損害密合性的情況下實現厚膜化。

此外，如專利文獻2所公開的，已知一種立銑刀等表面包覆切削工具，多個粗大粒子在包覆層的表面突出，在與底刃和外周刃的切削刃連續的前刀面中粗大粒子相對于基體與包覆層的界面的垂線方向朝向從切削刃遠離的方向平均以5~20%的角度突出，通過粗大粒子傾斜突出而使切屑的沖擊分散，能夠抑制粗大粒子脫落，從而使耐崩刀性提高。

進一步，如專利文獻3所公開的，已知一種表面包覆切削工具，在包含WC基硬質合金的金屬陶瓷、陶瓷和高速工具鋼中的任一種構成的硬質材料基體的表面上，以0.5~20μm的平均厚度形成單層或多層構成的硬質包覆層，通過具有0.2~2μm粒徑的Ti、Zr、Hf和Al、以及它們中的兩種以上的合金中的至少一種構成的金屬粒子以5~30%的縱截面面積率分散分布的組織的金屬粒子分散層構成硬質包覆層的至少一層，使耐崩刀性提高。

專利文獻1：日本特開2008-75178號公報

專利文獻2：日本特開2008-238336號公報

專利文獻3：日本特開平6-170610號公報

近年對切削加工中省力化和節能化的要求強烈，隨之包覆工具被用在更加嚴苛的條件下，為了提高耐缺損性，通過上述專利文獻1~3所示的方法實現了包覆工具的性能提高，但耐缺損性的改善依然不能說是充分的。

如上述專利文獻3，通過使金屬粒子在硬質包覆層內分散，使膜內部的應力緩和，可提高耐缺損性。可是，通常從靶產生的金屬粒子在附著于基板前凝固，所以金屬粒子在形狀及相對于基板表面的角度隨機的狀態下進入到皮膜中。形成為球狀的粒子，或細長的粒子中在膜厚方向上豎長的粒子，具有在切削時容易受到阻力而容易脫落，而且在脫落時對膜表面造成較大損傷，增加表面粗糙度從而導致耐缺損性下降的問題。因此，僅僅使金屬粒子單純分散在硬質包覆層內時，例如在以同時需要耐磨性和耐缺損性的正面銑削等加工方式加工碳鋼、合金工具鋼等被切削材的情況下，硬質包覆層容易發生缺損，其結果，現狀是在較短的時間內達到使用壽命。

發明內容

于是，本發明所要解決的技術問題，即本發明的目的是提供一種即使在以正面銑削等加工方式加工碳鋼、合金工具鋼等被切削材的情況下也能夠發揮優異的耐磨性與耐缺損性的表面包覆切削工具。

于是，本發明人從上述觀點出發，對于即使在用于同時需要耐磨性與耐缺損性的正面銑削加工等加工方式的情況下也在長期的使用過程中發揮優異的耐磨性的包覆工具進行了深入研究，結果獲得了以下的見解。

即、本發明人發現，在將Al與Cr與Si的復合碳氮化物層或復合氮化物層（以下由（Al，Cr，Si）（N，C）表示）作為硬質包覆層以平均層厚0.5~8.0μm包覆形成的包覆工具中，在所述（Al，Cr，Si）（N，C）層內含有構成元素的90原子%以上為金屬元素的粒子（以下簡稱為“金屬粒子”）。該粒子以截面長徑0.05~1.0μm在硬質包覆層中以3~20%的縱截面面積比率分散分布，該粒子中，將構成元素含有50原子%以上的Al、并且縱截面形狀的縱橫比為2.0以上且截面長徑與基板表面所成的銳角為45°以上的粒子的縱截面面積比率設為A%，除此以外的粒子的縱截面面積比率設為B%時，通過0.3≤A/（A+B），（Al，Cr，Si）（N，C）層顯示出優異的耐缺損性，其結果是在長期的使用過程中發揮優異的耐磨性。