[發明專利]耐缺損性及耐磨性優異的表面包覆切削工具

有效

• 申請號: 201280003131.4
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN103124608A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 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;B23B27/14;C23C14/06
• 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

本發明涉及一種表面包覆切削工具（以下稱為包覆工具），其例如在碳鋼、合金工具鋼等被切削材料的正面銑削加工中通過提高硬質包覆層的耐缺損性從而經長期使用仍發揮優異的耐磨性。

背景技術

以往，已知有例如如專利文獻1所公開的表面包覆切削工具，其中，以具有硬質包覆層的熔滴為起點而晶體成長的化合物的晶粒突出于皮膜表面，將化合物的晶粒的長邊方向長度設為h（μm），將硬質包覆層的層厚設為T（μm）時，通過設為6≤T≤30、0.1≤h/T≤1.2來使以熔滴作為起點的巨大的柱狀晶體成長并降低壓縮應力，從而不損害粘附性而實現厚膜化。

另外，已知有如專利文獻2所公開的立銑刀等表面包覆切削工具，該立銑刀中，包覆層的表面突出有多個大顆粒，在與底刃及外周刃的刀片相連的前刀面，大顆粒相對于與基體及包覆層的界面的垂直線方向以平均5～20%的角度向遠離刀片的方向突出，通過大顆粒傾斜突出能夠分散切屑沖擊，并抑制大顆粒脫落，提高耐崩刀性。

此外，已知有如專利文獻3所公開的表面包覆切削工具，其中，在由含有WC基硬質合金的金屬陶瓷、陶瓷及高速鋼中任一種構成的硬質材料基體表面，以0.5～20μm的平均層厚形成由單層或多層構成的硬質包覆層，并通過由具有如下組織的金屬微粒分散層構成來提高耐崩刀性，所述組織中，具有0.2～2μm的粒徑的Ti、Zr、Hf及Al，以及由這些中的2種以上的合金中的至少1種構成的金屬微粒在硬質包覆層的至少1層以5～30%的縱截面面積比例分散分布。

專利文獻1：日本專利公開2008-75178號公報

專利文獻2：日本專利公開2008-238336號公報

專利文獻3：日本專利公開平6-170610號公報

近幾年在切削加工中對省力化及節能化的要求強烈，隨之逐漸在更加苛刻的條件下使用包覆工具，并且為了提高耐缺損性以如所述專利文獻1～3中所示的方法逐漸提高包覆工具的性能，但就耐缺損性的改善而言還不夠充分。

如所述專利文獻3，通過在硬質包覆層內分散金屬顆粒能夠緩解膜內部的應力并提高耐缺損性。但是，從靶中產生的金屬顆粒通常在附著到基體之前就凝固，因此金屬顆粒以形狀或相對于基體表面的角度隨機的狀態混入皮膜。形成為球狀的顆?；螂m為細長顆粒但沿膜厚方向縱長的顆粒在切削時容易受阻并容易脫落，加上脫落時嚴重損傷膜表面，因此存在因表面粗糙度的增加而使耐缺損性下降的課題。因此出現如下現狀：若單純在硬質包覆層內分散金屬顆粒，則例如當以同時要求耐磨性和耐缺損性的正面銑削等加工形態加工碳鋼、合金工具鋼等被切削材料時，硬質包覆層易產生缺損，其結果使用壽命在較短時間耗盡。

發明內容

因此，本發明所要解決的技術性課題，即本發明的目的在于提供一種即使在以正面銑削等加工形態加工碳鋼、合金工具鋼等被切削材料時，仍發揮優異的耐磨性及耐缺損性的表面包覆切削工具。

因此，本發明人等從所述觀點考慮，對用于同時要求耐磨性及耐缺損性的正面銑削加工等加工形態時，經長期使用仍發揮優異的耐磨性的包覆工具進行了深入研究，最終得出以下見解。

即，本發明人等發現，在以平均層厚0.5～8.0μm包覆形成Al、Ti及Si的復合碳氮化物層或復合氮化物層（以下以（Al、Ti、Si）（N、C）表示）來作為硬質包覆層的包覆工具中，所述（Al、Ti、Si）（N、C）層內含有構成元素的90原子%以上為金屬元素的顆粒（以下簡稱為“金屬顆粒”），該顆粒的平均截面長徑為0.05～0.5μm且以3～18%的縱截面面積比例分散分布于硬質包覆層中，在該顆粒中，將構成元素含有50原子%以上的Al，且縱截面形狀的縱橫尺寸比為2.0以上且截面長徑與基體表面所成的銳角為45°以下的顆粒的縱截面面積比例設為A%，將其余顆粒的縱截面面積比例設為B%時，0.3≤A/（A+B），以此使得（Al、Ti、Si）（N、C）層顯示出優異的耐缺損性，其結果經長期使用仍發揮優異的耐磨性。