切削工具制造技术

本发明专利技术提供一种即使在高速且断续切削加工中被覆层也难以剥离的长寿命的切削工具。解决手段是一种切削工具8，其是在超硬合金基体1的表面依次层叠TiN层2、TiCN层3、Al2O3层5而成，在辉光放电发射光谱分析(GDS分析)中，TiN层2和TiCN层3中含有Nb，在厚度方向上TiCN层3的中央的Nb的含有比率为0.1质量％以上、并且Al2O3层5的中央的Nb的含有比率为0.05质量％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及切削工具，特别涉及具备被覆层的切削工具。
技术介绍
一直以来作为在金属的切削加工中被广泛使用的切削工具，广泛使用在超硬合金等基体的表面附着形成了TiCN层、Al2O3层等多层的被覆层的切削工具。另外，已知在超硬合金中除WC以外使其含有TiC、TaC、NbC等其它的碳化物，能够提高超硬合金的耐热性，但也已知在超硬合金的表面的除WC以外的TiC、TaC、NbC等其它的碳化物、所谓的β相的浓度变低。另一方面，专利文献1中公开了利用CVD(化学气相沉积)法在超硬合金基体的表面依次被覆了TiN层、TiCN层、TiC层、TiCNO层、Al2O3层、TiN层的切削工具，记载了使基体侧的TiN层、TiCN层、TiC层的晶界中扩散含有W和Co。另外，专利文献2中公开了以下方法，即，在形成B-C系皮膜时，利用非平衡磁控溅射法形成Nb等的非晶质膜，缓缓地梯度地增加对含有B和C的靶供给的电力，使向Nb等的金属供给的电力梯度地减少，由此形成使Nb等金属成分梯度分布的中间层的膜。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平08-118108号公报专利文献2：日本专利第4253184号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，在如专利文献1中记载的那样的在被覆层内扩散含有W和Co的切削工具中，基体和被覆层的密合性不充分，存在被覆层由于切削时的冲击而剥离的可能性。另外，如专利文献2那样地具有Nb梯度分布的皮膜作为B-C系皮膜的中间层的切削工具中，基体和被覆层的密合性也不充分。本专利技术的目的在于提供即使在高速加工且断续切削加工等对刀刃施加大的冲击的加工中也能够抑制被覆层发生剥离，能够发挥优异的耐磨性、耐缺损性的切削工具。解决问题的手段本专利技术的切削工具是在超硬合金基体的表面依次层叠TiN层、TiCN层、Al2O3层而成，在辉光放电发射光谱分析(GDS分析)中，所述TiN层和所述TiCN层中含有Nb，在厚度方向上所述TiCN层的中央的Nb的含有比率为0.1质量％以上、并且所述Al2O3层的中央的Nb的含有比率为0.05质量％以下。专利技术效果根据本专利技术的切削工具，在超硬合金基体的表面被覆的TiN层和TiCN层中含有Nb，在厚度方向的TiCN层的中央的Nb的含有比率为0.1质量％以上，因此能够提高基体和被覆层的密合性，抑制被覆层的剥离，提高切削工具的耐磨性和耐缺损性。另外，由于将在Al2O3层的中央的Nb的含量设置为0.05质量％以下，因此能够提高切削工具的耐磨性。附图说明图1是合并了关于包括本专利技术的切削工具的表面的截面的(a)扫描式电子显微镜(SEM)照片和(b)辉光放电发射光谱分析(GDS分析)数据的图。图2是用于观察图1的GDS分析数据的微量成分的分布状态的放大图。图3是用于进一步观察图1、2的GDS分析数据的微量成分的分布状态的进一步放大图。具体实施方式对本专利技术的切削工具进行说明。图1(a)是关于包括上述切削工具的被覆层的截面的扫描式电子显微镜(SEM)照片，图1(b)是表示从被覆层的表面向深度方向的辉光放电发射光谱分析(GDS分析)。此外，图2、3是用于观察图1中的GDS分析数据的微量成分的分布状态的局部放大图。图1～3中确定了根据各元素的分布和电子显微镜照片(SEM)的对应关系决定的各层的构成。1为基体(超硬合金)，2为TiN层，3为TiCN层，4为包含TiCO、TiNO、TiCNO或TiAlCNO等的中间层，5为Al2O3层，6为TiCN层或TiN层的表面层，7为由2～6各层的构成所构成的被覆层，8为切削工具。在此，利用GDS分析能够算出各层的厚度，但如果各层的蚀刻速度不同则导致各层的厚度的误差变大。因此在本专利技术中，对照扫描式电子显微镜(SEM)照片和电子探针微区分析(EPMA)数据(未图示)来确认各层的构成，同时确认GDS分析数据的峰形，确定各层的范围。此外，从图1(a)的SEM照片能够确认，在被覆层7中层厚最厚的是TiCN层3，层厚第二厚的是Al2O3层5，从图1(b)的GDS分析数据的峰形能够确认A1和Ti的分布存在平坦的部分。并且，将各平坦的部分的厚度的正中的中间位置认定为TiCN层的中央L1，Al2O3层的中央L2。在此，基体1的优选例由WC相、结合相、B1型固溶相形成。并且，按以下比率含有：WC为80～94质量％、Co为5～15质量％、Nb按NbC换算量计为0.1～10质量％、选自除Nb以外的周期表第4、5和6族金属的至少1种的碳化物(除WC以外)、氮化物和碳氮化物中的至少1种为0～10质量％。并且，该基体1包含WC相、含Nb的B1型固溶相和以所述Co为主体的结合相。Nb的优选含量是按基体1的内部的NbC换算量计为1～8质量％，特别是1～5质量％。在此，在本实施方式中，基体1具有Nb的含有比率恒定的内部区域和所述Nb的含有比率比该内部区域少的表面区域。并且，在本实施方式中，该表面区域的距表面的深度为5～40μm，该表面区域的中间的深度位置的Nb含量相对于距基体2表面的深度为1000μm以上的内部的深度位置的Nb含量的比率为0.8以下，优选调节至0.2～0.8的范围。由此，能够将被覆层7中的Nb的分布状态容易地调节至规定的范围内。此外，虽然本专利技术中的基体1的内部区域是指比基体1的表面区域更深的区域，但内部的组成是在1000μm以上深度的位置测定。另外，在表面区域中Co的含有比率处于增加的趋势。另外，在基体1的表面依次层叠有TiN层2、TiCN层3、Al2O3层5的被覆层。此外，作为被覆层可以在TiN层2、TiCN层3、Al2O3层5的层间形成其它的层，例如，优选在TiCN层3和Al2O3层5之间形成TiCNO层、TiCO层、TiNO层、TiAlCNO层等含有氧的中间层4，由此，能够容易地将Al2O3层5的晶体控制为α型晶体结构。进一步，也可以在Al2O3层5的表面形成包含TiCN层或TiN层等的表面层6。在图3中，在TiN层2和TiCN层3中含有Nb，并且Al2O3层5的中央的Nb的含量为0.05质量％以下。由此提高基体1和被覆层7的密合性，即使在高速且强断续切削等施加强冲击的加工中也能够抑制被覆层7的剥离，提高切削工具8的耐磨性和耐缺损性。即，在GDS分析中，TiCN层3的中央(图1～3的L1)的Nb的含有比率为0.1～0.4质量％，由此能够提高基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削工具，其是在超硬合金基体的表面依次层叠TiN层、TiCN层、Al2O3层而成，在辉光放电发射光谱分析，即GDS分析中，所述TiN层和所述TiCN层中含有Nb，在厚度方向上所述TiCN层的中央的Nb的含有比率为0.1质量％以上、并且所述Al2O3层的中央的Nb的含有比率为0.05质量％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.29 JP 2011-1861771.一种切削工具，其是在超硬合金基体的表面依次层叠TiN层、TiCN
层、Al2O3层而成，在辉光放电发射光谱分析，即GDS分析中，所述TiN
层和所述TiCN层中含有Nb，在厚度方向上所述TiCN层的中央的Nb的
含有比率为0.1质量％以上、并且所述Al2O3层的中央的Nb的含有比率
为0.05质量％以下。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中，在所述基体的表面附近
的Nb的含有比率相对于所述基体的内部的含有比率的比率为0.8以下，
并且在所述基体的内部，Nb的含有比率按NbC换算量计为1～8质量％。
3.根据权利要求1或2所述的切...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晃，
申请(专利权)人：京瓷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP