[發明專利]硬質包覆層發揮優異的耐崩刀性的表面包覆切削工具

有效

• 申請號: 201310085606.5
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103372660B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 五十嵐誠;龍岡翔;巖崎直之;長田晃
• 申請（專利權）人: 三菱綜合材料株式會社
• 主分類號: B23B27/14
• 分類號: B23B27/14
• 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)，其硬質包覆層在合金鋼等的伴有高熱發生，并且對切削刃施加沖擊性負荷的高速銑削切削加工或高速斷續切削加工中發揮優異的耐崩刀性。

背景技術

以往，已知有通常在由碳化鎢(以下用WC表示)基硬質合金、碳氮化鈦(以下用TiCN表示)基金屬陶瓷或立方晶氮化硼(以下用cBN表示)基超高壓燒結體構成的基體(以下將它們統稱為基體)的表面，通過物理蒸鍍法包覆形成Ti-Al系的復合氮化物層來作為硬質包覆層的包覆工具，并且已知它們發揮優異的耐磨損性。

但是，上述以往的包覆形成Ti-Al系復合氮化物層的包覆工具雖然耐磨損性比較優異，但是當在高速銑削切削條件中使用時容易產生崩刀等異常損耗，因此對硬質包覆層的改善提出了各種建議。

例如，專利文獻1中，提出有在基體的表面通過物理蒸鍍法包覆形成以組成式(Ti_1-XAl_X)N表示時滿足0.35≤X≤0.60(其中，X為原子比)的Ti和Al的復合氮化物構成的硬質包覆層，并且將硬質包覆層作為以平均粒徑30nm以下粒狀晶組織和平均粒徑50～500nm的柱狀晶組織的交替層疊結構而構成，并且，由此在高硬度鋼的高速斷續切削加工中，硬質包覆層發揮優異的耐崩刀性、耐缺損性、耐剝離性。

但是，該包覆工具通過物理蒸鍍法蒸鍍形成硬質包覆層，因此無法將Al的含有比例X設為0.6以上，要求進一步提高切削性能。

由如上觀點提出有通過化學蒸鍍法形成硬質包覆層，從而將Al的含有比例X提高至0.9左右的技術。

例如，專利文獻2中，記載有在TiCl₄、AlCl₃、NH₃的混合反應氣體中，在650～900℃的溫度范圍中進行化學蒸鍍，從而能夠蒸鍍形成Al的含有比例X的值為0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N層，但在該文獻中，由于以在該(Ti_1-XAl_X)N層上進一步包覆Al₂O₃層，并由此提高絕熱效果為目的，未揭示通過形成將X的值提高至0.65～0.95的(Ti_1-XAl_X)N層，對切削性能有何影響。

并且，例如專利文獻3中，記載有在TiCl₄、AlCl₃、NH₃、N₂H₄的混合反應氣體中，在700～900℃的溫度中進行不使用等離子體的化學蒸鍍，從而能夠蒸鍍形成Al的含有比例X的值為0.75～0.93的立方晶的(Ti_1-XAl_X)N層構成的硬質包覆層，但與專利文獻2相同，未對作為包覆工具的適用可能性有任何揭示。

專利文獻1：日本專利公開2011-224715號公報

專利文獻2：日本專利公表2011-516722號公報

專利文獻3：美國專利第7767320號說明書

近年來的切削裝置的高性能化顯著，一方面對切削加工的節省勞力化及節能化以及低成本化的要求強烈，隨此切削加工有更加高速化、高效率化的傾向，因此對包覆工具進一步要求耐崩刀性、耐缺損性、耐剝離性等耐異常損傷性，并且要求經長期使用的優異的耐磨損性。

但是，上述專利文獻1中記載的包覆工具由于通過物理蒸鍍法蒸鍍形成由(Ti_1-XAl_X)N層構成的硬質包覆層，無法提高硬質包覆層中的含Al量X，因此，例如當供合金鋼的高速銑削切削時，不能說耐崩刀性足夠。

另一方面，對于上述專利文獻2、3中記載的通過化學蒸鍍法包覆形成的(Ti_1-XAl_X)N層，能夠提高含Al量X，并且，能夠形成立方晶結構，因此能夠得到具有預定的硬度且耐磨損性優異的硬質包覆層，但是與基體的粘附強度不充分，另外，由于韌性差，因此作為供合金鋼的高速銑削切削的包覆工具使用時，容易產生崩刀、缺損、剝離等異常損傷，不能說發揮能夠令人滿意的切削性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種即使在供合金鋼的高速銑削切削等時，也發揮優異的耐崩刀性，并且經長期使用發揮優異的耐磨損性的包覆工具。