表面被覆切削工具及其制造方法技术

一种表面被覆切削工具，包括基材和形成在所述基材上的覆膜。所述覆膜包括α‑Al2O3层(1)。所述α‑Al2O3层(1)包含α‑Al2O3晶粒和硫，并且在织构系数TC(hkl)中具有大于5的TC(006)。所述硫具有这样的浓度分布，其中在α‑Al2O3层的厚度方向上，沿着远离α‑Al2O3层的基材侧表面的方向，硫的浓度降低。

Surface coated cutting tool and method of manufacturing the same

A surface coated cutting tool includes a substrate and a film formed on the substrate. The film includes alpha Al2O3 layer (1). The alpha Al2O3 layer (1) containing alpha Al2O3 grains and sulfur, and the texture coefficient TC (hkl) is greater than 5 TC (006). The sulfur concentration distribution has the thickness direction in which alpha Al2O3 layer on the surface along the substrate side away from the alpha Al2O3 layer in the direction of sulfur concentration decreased.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种表面被覆切削工具及其制造方法。
技术介绍
在基材上形成有覆膜的表面被覆切削工具已被常规使用。近来，已经提出了各种用于提高表面被覆切削工具的性能的技术，例如通过改变Al2O3的晶体织构，从而改善覆膜质量的技术。例如，日本专利特开No.2008-246664(专利文献1)提出了一种切削工具，其包括位于硬质合金基材上的具有(006)织构的α-Al2O3层。欧洲专利公开No.2570510(专利文献2)提出了一种切削工具，其包括位于硬质合金基材上的具有(0012)织构且含有100ppm以上的硫的α-Al2O3层。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开No.2008-246664专利文献2：欧洲专利公开No.2570510
技术实现思路
技术问题然而，虽然在上述参考的专利文献1和专利文献2中公开的切削工具具有改进的耐磨性，但是抗断裂性可能不足或者可能无法充分获得降低摩擦系数的效果。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，并且本专利技术的目的在于提供一种表面被覆切削工具，其可以通过形成同时具有优异的耐磨性和优异的滑动性的覆膜，从而实现使用寿命的延长，本专利技术还提供了该表面被覆切削工具的制造方法。问题的解决方案根据本专利技术的一个方面的表面被覆切削工具包括基材和形成在所述基材上的覆膜。所述覆膜包括α-Al2O3层。所述α-Al2O3层包含多个α-Al2O3晶粒和硫，并且在织构系数TC(hkl)中具有大于5的TC(006)。所述硫具有这样的浓度分布，其中在α-Al2O3层的厚度方向上，沿着远离α-Al2O3层的基材侧表面的方向，硫的浓度降低。本专利技术的有益效果根据以上所述，呈现出优异的耐磨性和优异的滑动性，并且使用寿命延长。附图说明图1是代替图的显微照片，其中用于通过EDS测量硫(S)含量的α-Al2O3层中的测量点示出于该显微照片上。具体实施方式[本专利技术实施方案的描述]本专利技术的专利技术人为了解决上述问题而深入进行了研究，最终完成了本专利技术。在α-Al2O3层的成核的过程中，以脉冲形式引入大量的H2S，从而在α-Al2O3层的厚度方向上产生硫的浓度分布。具体而言，在硫的浓度分布中，在α-Al2O3层的厚度方向上，所述硫浓度沿着远离基材的方向降低。据发现，由此能够展示出优异的耐磨性和优异的滑动性。首先，将根据下列特征对本专利技术进行描述。[1]根据本专利技术的一个方面的表面被覆切削工具包括基材和形成在基材上的覆膜。所述覆膜包括α-Al2O3层。所述α-Al2O3层包含多个α-Al2O3晶粒和硫，并且在织构系数TC(hkl)中具有大于5的TC(006)。所述硫具有这样的浓度分布，其中在α-Al2O3层的厚度方向上，沿着远离α-Al2O3层的基材侧表面的方向，硫的浓度降低。具有上述特定特征的表面被覆切削工具能够展示出优异的耐磨性和优异的滑动性。[2]优选地，粒径为0.2μm至2μm的α-Al2O3晶粒占测定面的20面积％至80面积％，所述测定面与α-Al2O3层的表面平行，或者与α-Al2O3层和相邻层之间的界面平行，所述相邻层与所述α-Al2O3层相邻，并且位于基材的相对侧，并且测定面位于距所述α-Al2O3层或所述界面0.5μm深度的位置处。由此，能够提高耐磨性。[3]优选地，所述TC(006)大于6。由此，有效提高了工具的耐磨性和滑动性。[4]优选地，所述TC(006)大于7。由此，更有效提高了工具的耐磨性和滑动性。[5]优选地，在α-Al2O3层的厚度方向上，在距α-Al2O3层和基材之间的界面、或者距α-Al2O3层和另一层之间的界面1μm的区域内，出现浓度分布中的硫的最大浓度Csmax，其中所述另一层与该α-Al2O3层相邻且位于基材的相同侧；在α-Al2O3层的厚度方向上，在距α-Al2O3层的表面、或者距α-Al2O3层和另一层之间的界面1μm的区域内，出现浓度分布中的硫的最小浓度Csmin，所述另一层与该α-Al2O3层相邻且位于基材的相对侧；Csmax为0.005原子％至1原子％，Csmin为0.001原子％至0.1原子％，并且Csmax和Csmin满足关系式Csmax>Csmin。由此，能够提高耐磨性。[6]优选地，浓度分布中硫的最大浓度Csmax为0.005原子％至1原子％。由此，能够特别地提高滑动性。[7]优选地，α-Al2O3层的平均层厚为1μm至15μm。由此，能够同时实现耐磨性和抗断裂性。[8]优选地，在覆膜的表面中，设置有最外表面层，其中钛碳化物、钛氮化物和钛硼化物中的任一者作为主要成分。由此，有利于工具角部的识别。[9]优选地，所述覆膜具有位于α-Al2O3层和基材之间的中间层，并且所述中间层包含针状TiCNO或针状TiBN，并且平均层厚为0.3μm至1μm，中间层的最大厚度与最小厚度之差为0.3μm以上。由此，覆膜中α-Al2O3层的密着性得以提高。[10]根据本专利技术的一个方面的表面被覆切削工具的制造方法包括以下步骤：利用CVD法在基材上形成包括α-Al2O3层的覆膜。在该步骤中，在α-Al2O3层的形成初期，原料气体中所包含的H2S气体的含量为0.5体积％至5体积％，并且H2S气体的含量瞬时升高到0.65体积％至7体积％。由此，能够制造展示出优异的耐磨性和优异的滑动性的表面被覆切削工具。[本专利技术实施方案的详述]以下将进一步详细地描述本专利技术的实施方案(以下也称为“本实施方案”)。<表面被覆切削工具>本实施方案的表面被覆切削工具包括基材和形成在所述基材上的覆膜。覆膜优选覆盖基材的全部表面。然而，即使是基材的一部分未被覆膜覆盖或者覆膜的组成和结构部分不同的切削工具也没有背离本实施方案的范围。本实施方案中的表面被覆切削工具可以适当地用作为以下切削工具，如钻头、端铣刀、钻头用可转位刀片、端铣刀用可转位刀片、铣削用可转位刀片、车削用可转位刀片、金工锯、齿轮切削刀具、铰刀或丝锥等。<基材>作为基材，可以采用任何常规已知的基材作为这种类型的基材。例如，基材优选为以下物质的任一者：硬质合金(例如包括WC基硬质合金、含有WC和Co的硬质合金、以及含有WC和Co以及另外的Ti、Ta、Nb等的碳氮化物的硬质合金)、金属陶瓷(具有诸如TiC、TiN、TiCN等主要成分)、高速钢、陶瓷材料(如碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝或氧化铝等)、立方氮化硼烧结体和金刚石烧结体。在这些多种的基材中，优选选择硬质合金(特别是WC基硬质合金)或金属陶瓷(特别是TiCN基金属陶瓷)。这是因为这些基材在高温下的硬度和强度之间的平衡性是特别优异的，并且具有作为针对上述用途的表面被覆切削工具的基材的优异特性。在表面被覆切削工具为替换型刀片等的情况中，基材可以具有断屑器或不具有断屑器。此外，切削刃棱线部分的形状可为以下任一种情况：尖锐的边缘(前刀面与后刀面彼此相交的脊部)、珩磨边缘(被加工成圆形的尖锐边缘)、负刃带(negativeland)(斜面)、以及珩磨边缘和负刃带的组合。<覆膜>覆膜包括α-Al2O3层。例如，覆膜可以由多个层构成，所述层包括至少一个α-Al2O3层并进一步包括其他层。上述其他层的实例可以为TiCNO层、TiBN层、TiC层、TiN层、TiAlN层、TiSiN层、AlCrN层、T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面被覆切削工具，其包括基材和形成在所述基材上的覆膜，所述覆膜包括α‑Al2O3层，所述α‑Al2O3层包含多个α‑Al2O3晶粒和硫，并且在织构系数TC(hkl)中具有大于5的TC(006)，并且所述硫具有这样的浓度分布，其中在所述α‑Al2O3层的厚度方向上，沿着远离所述α‑Al2O3层的基材侧表面的方向，所述硫的浓度降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种表面被覆切削工具，其包括基材和形成在所述基材上的覆膜，所述覆膜包括α-Al2O3层，所述α-Al2O3层包含多个α-Al2O3晶粒和硫，并且在织构系数TC(hkl)中具有大于5的TC(006)，并且所述硫具有这样的浓度分布，其中在所述α-Al2O3层的厚度方向上，沿着远离所述α-Al2O3层的基材侧表面的方向，所述硫的浓度降低。2.根据权利要求1所述的表面被覆切削工具，其中粒径为0.2μm至2μm的所述α-Al2O3晶粒占测定面的20面积％至80面积％，所述测定面与所述α-Al2O3层的表面平行，或者与所述α-Al2O3层和相邻层之间的界面平行，所述相邻层与所述α-Al2O3层相邻，并且位于所述基材的相对侧，并且所述测定面位于距所述α-Al2O3层的表面或所述界面0.5μm深度的位置处。3.根据权利要求1或2所述的表面被覆切削工具，其中所述TC(006)大于6。4.根据权利要求1至3中任一项所述的表面被覆切削工具，其中所述TC(006)大于7。5.根据权利要求1至4中任一项所述的表面被覆切削工具，其中在所述α-Al2O3层的厚度方向上，在距所述α-Al2O3层和所述基材之间的界面、或者距所述α-Al2O3层和另一层之间的界面1μm的区域中，出现所述浓度分布中的所述硫的最大浓度Csmax，其中所述另一层与所述α-Al2O3层相邻并且位于所述基材的相同侧，并且在所述α-Al2O3层的厚度方向上，在距所述α-Al2O3层的表面、或者距所述α-Al2O3层...

【专利技术属性】
技术研发人员：金冈秀明，今村晋也，阿侬萨克·帕索斯，出谷隆典，
申请(专利权)人：住友电工硬质合金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP