[發(fā)明專利]表面包覆切削工具

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480010228.7
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN105026082B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 奧出正樹;山口健志;長田晃
• 申請（專利權(quán)）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(chǎn)權(quán)代理有限公司11018
• 代理人: 康泉,王珍仙

1.一種表面包覆切削工具，其在由碳化鎢基硬質(zhì)合金或碳氮化鈦基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體的表面，蒸鍍形成由以下(a)至(c)構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層，

(a)下部層，是由Ti的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、碳氧化物層及碳氮氧化物層中的一個(gè)以上的層構(gòu)成，且具有3至20μm的合計(jì)平均層厚的Ti化合物層；

(b)中間層，是具有0.5至5μm的平均層厚，且在化學(xué)蒸鍍的狀態(tài)下具有α型晶體結(jié)構(gòu)的Al₂O₃層；

(c)上部層，是具有2至15μm的平均層厚，且在化學(xué)蒸鍍的狀態(tài)下具有α型晶體結(jié)構(gòu)的含Zr的Al₂O₃層，

所述表面包覆切削工具的特征在于：

(d)所述下部層的最表面層由具有500nm以上層厚的Ti碳氮化物層構(gòu)成，且只在從該Ti碳氮化物層與中間層之間的界面至在該Ti碳氮化物層的層厚方向500nm的深度區(qū)域中含氧，并且，該深度區(qū)域所含有的平均氧含量為該深度區(qū)域所含有的Ti、C、N及O的合計(jì)含量的0.5至3原子％；

(e)對于所述中間層的Al₂O₃晶粒，使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡，對存在于所述中間層的截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的每個(gè)晶粒照射電子束，并在0至45度范圍內(nèi)測定所述工具基體的表面的法線與所述晶粒的晶面(0001)面的法線所成的傾角，并對所述測定的傾角中的0至45度范圍內(nèi)的測定傾角按0.25度的間距進(jìn)行分區(qū)，并且在合計(jì)存在于各分區(qū)內(nèi)的度數(shù)而成的傾角度數(shù)分布圖表中，0至10度范圍內(nèi)的傾角分區(qū)中存在最高峰值，并且存在于所述0至10度范圍內(nèi)的度數(shù)合計(jì)在傾角度數(shù)分布圖表中占全部度數(shù)的50至70％的比例；

(f)對于所述中間層和所述上部層的Al₂O₃晶粒，使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡，對存在于所述中間層和所述上部層的截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的每個(gè)晶粒照射電子束，并在0至45度范圍內(nèi)測定所述工具基體的表面的法線與所述晶粒的晶面(0001)的法線所成的傾角，并對所述測定的傾角中的0至45度范圍內(nèi)的測定傾角按0.25度的間距進(jìn)行分區(qū)，并且在合計(jì)存在于各分區(qū)內(nèi)的度數(shù)而成的傾角度數(shù)分布圖表中，0至10度范圍內(nèi)的傾角分區(qū)中存在最高峰值，并且存在于所述0至10度范圍內(nèi)的度數(shù)合計(jì)在傾角度數(shù)分布圖表中占全部度數(shù)的75％以上；

(g)對于所述中間層和所述上部層的Al₂O₃晶粒，使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡和電子背散射衍射圖像裝置，對存在于所述截面研磨面的測定范圍內(nèi)的每個(gè)晶粒照射電子束，測定由六方晶格構(gòu)成的晶格各面的法線與所述工具基體的表面的法線相交的角度，從該測定結(jié)果，算出相鄰晶格相互的晶體方位關(guān)系，并且算出構(gòu)成晶格界面的每個(gè)構(gòu)成原子在所述晶格相互之間共有一個(gè)構(gòu)成原子的晶格點(diǎn)即構(gòu)成原子共有晶格點(diǎn)的分布，將在所述構(gòu)成原子共有晶格點(diǎn)之間不共有構(gòu)成原子的晶格點(diǎn)存在N個(gè)的構(gòu)成原子共有晶格點(diǎn)形態(tài)以ΣN+1來表示時(shí)，構(gòu)成所述中間層和上部層整體的晶粒內(nèi)，以面積比率計(jì)70％以上的晶粒內(nèi)部，被一個(gè)以上的由以Σ3表示的構(gòu)成原子共有晶格點(diǎn)形態(tài)構(gòu)成的晶格界面所截?cái)啵渲校琋在剛玉型六方最密堆積的晶體結(jié)構(gòu)上為2以上的偶數(shù)，但從分布頻率這一點(diǎn)將N的上限設(shè)為28時(shí)，不存在4、8、14、24及26。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

將構(gòu)成所述上部層的含Zr的Al₂O₃層以組成式：(Al_1－XZr_X)₂O₃來表示時(shí)，以原子比計(jì)，X的值為0.0001≤X≤0.005。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

使用場發(fā)射掃描電子顯微鏡，對構(gòu)成上部層的含Zr的Al₂O₃層表面進(jìn)行組織觀察時(shí)，垂直于層厚方向的面內(nèi)呈六邊形的晶粒，在垂直于層厚方向的面內(nèi)占組織觀察區(qū)域的50％以上的面積比例。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

對構(gòu)成所述上部層的含Zr的Al₂O₃層的至少包含刀刃棱線部的后刀面或前刀面中任一面進(jìn)行研磨處理，并測定所述后刀面及所述前刀面的殘余應(yīng)力時(shí)，所述后刀面及所述前刀面的拉伸殘余應(yīng)力值之差為100MPa以下。