切削工具及其制造方法技术

在设置有基材的切削工具中，基材是硬质合金或金属陶瓷，所述基材的表面包括前刀面、后刀面和连接所述前刀面与所述后刀面的切削刃，并且在所述基材中，距离切削刃0.4μm的深度位置处的氧浓度为1原子％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切削工具及其制造方法
本专利技术涉及切削工具以及制造切削工具的方法。本申请要求于2016年8月25日提交的日本专利申请No.2016-164780的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
为了延长切削工具的使用寿命，已经进行了各种研究。例如，日本专利特开No.5-237707(专利文献1)和No.2013-244549(专利文献2)均公开了一种切削工具，其包括基材和形成在基材表面上的覆膜。这些文献的各自公开内容都旨在通过在基材表面上提供硬质覆膜来提高切削工具的耐磨性。引用列表专利文献专利文献1：日本专利特开No.5-237707专利文献2：日本专利特开No.2013-244549
技术实现思路
根据本公开的一个方面的切削工具为包括基材的切削工具。所述基材是硬质合金或金属陶瓷。所述基材的表面包括前刀面、后刀面和连接前刀面与后刀面的切削刃面。所述基材在距离切削刃面0.4μm的深度位置处的氧浓度为1原子％以下。根据本公开的一个方面的制造切削工具的方法为制造如上所述的切削工具的方法。该方法包括：准备基材前体；以及通过对所述基材前体的表面进行机械加工来制作基材。所述机械加工是以下处理中的一种：交替重复湿磨和干磨的第一研磨处理；进行低进给低切削深度湿磨的第二研磨处理；或进行干磨的第三研磨处理。附图说明图1是示出切削工具的例子的立体图。图2是按照图1中箭头所示方向看到的沿X-X线的截面图。图3是图2的局部放大图。图4示出了切削刃面的不同形状。图5示出了切削刃面的另一不同形状。图6示出了切削刃面的又另一不同形状。具体实施方案[本公开要解决的问题]对于具有如上所述覆膜的切削工具，需要解决这样的问题：由于覆膜和基材之间缺乏密着力而导致覆膜可能剥落(即工具断裂)。例如，根据专利文献1，可以抑制作为基材的组分的WC和Co扩散到覆膜中，以产生稳定的密着力。根据专利文献2，可以控制基材表面中的缺陷密度，以产生稳定的密着力。对切削工具施加了各种不同的要求。例如，为了降低成本等，可能需要切削工具不具有覆膜(也称为“未被覆切削工具”)。此外，对具有覆膜的切削工具(也称为“被覆切削工具”)的要求的严格性正在增加。在这种情况下，通常要求每种类型的切削工具具有更长的使用寿命。鉴于上述情况，本公开的目的是提供一种具有延长使用寿命的切削工具以及制造切削工具的方法。[本公开的有益效果]根据前述内容，提供了一种具有延长使用寿命的切削工具和制造切削工具的方法。[实施方案的说明]首先，基于以下列出的特征对本专利技术进行描述。如本文使用的表述“A至B”旨在限定某个范围的上限和下限(即，A以上B以下)。对于A后没跟有单位符号而只有B后跟有单位符号的“A至B”，A的单位与B的单位相同。[1]根据本公开的方面的切削工具为包括基材的切削工具。所述基材是硬质合金或金属陶瓷。所述基材的表面包括前刀面、后刀面和连接前刀面与后刀面的切削刃面。所述基材在距离所述切削刃面0.4μm的深度位置处的氧浓度为1原子％以下。这种切削工具具有优异的耐磨性和耐断裂性，因此可以具有长使用寿命。[2]所述切削工具的基材在距离切削刃面0.2μm的深度位置处的氧浓度为10原子％以下。因此，切削工具可以具有更长的使用寿命。[3]所述切削工具的基材的切削刃面的应变为0.07以下。因此，切削工具可以具有更长的使用寿命。[4]所述切削工具还包括形成在所述基材上的覆膜。因此，切削工具具有增强的切削工具的特性。[5]所述切削工具的覆膜包括由以下元素制成的化合物层：选自由元素周期表中的第IV族元素、第V族元素和第VI族元素、Al和Si构成的组中的至少一种第一元素；和选自由B、C、N和O构成的组中的至少一种第二元素。这样的覆膜可以提高切削工具的特性。[6]根据本公开的方面的制造切削工具的方法为制造如上所述的切削工具的方法。该方法包括：准备基材前体；以及通过对所述基材前体的表面进行机械加工来制作基材。所述机械加工是以下处理中的一种：交替重复湿磨和干磨的第一研磨处理；进行低进给低切削深度湿磨的第二研磨处理；或进行干磨的第三研磨处理。因此，可以制造具有长使用寿命的切削工具。[7]制造方法还包括在所述基材的表面上形成覆膜。因此，可以制造具有覆膜的切削工具。[本专利技术的实施方案的详述]本专利技术的专利技术人首先对各种被覆切削工具进行耐磨性试验，并用扫描电子显微镜(SEM)观察被试验的被覆切削工具的截面。作为观察的结果，不仅确认了覆膜的剥离，而且还确认了裂纹从基材的切削刃面沿深度方向延伸以及最初包含在基材中的硬质颗粒脱落。为了找到这些现象的原因，本专利技术人进行了原子级观察而不是常规的纳米级观察。具体而言，本专利技术人使用X射线光电子能谱(XPS)观察在耐磨性试验之前和之后的被覆切削工具，检查针对耐磨性试验的结果的观察结果，并进一步进行研究。他们发现，非预期的氧原子已经进入被覆切削工具的基材，并且氧原子的存在与上述现象有关。通过在相对苛刻的环境中的处理来生产被覆切削工具。具体而言，通过化学气相沉积等在基材的表面上形成覆膜。因此，最初假设在基材上形成覆膜的步骤将氧原子供应到基材中。然而，对未被覆切削工具的研究表明，氧原子也进入未被覆切削工具的基材。因此否定了上述假设。然后，本专利技术人关注于对基材前体进行的机械加工。“基材前体”是通过将基材前体的表面斜削以形成切削刃而被机械加工成“基材”的材料。换句话说，该机械加工是对诸如烧结体之类的基材前体进行的处理，使得基材前体具有切削工具的基材的性质。关于对硬质基材前体进行机械加工，在工业上进行高进给高切削深度湿磨，以抑制机械加工过程中的发热或提高机械加工质量。本专利技术人发现用于这种湿磨的水是氧原子的来源。随后，本专利技术人进一步研究了根据机械加工方法的不同，氧原子进入基材的方式的差异。本专利技术人采用了与常规方法不同的机械加工方法，以成功地提高被覆切削工具和未被覆切削工具的耐磨性。已经以这种方式完成了本专利技术。以下将对本专利技术的实施方案(以下也称为“本实施方案”)进行描述。然而，本实施方案并不限于本文中描述的那些。在用于以下实施方案的说明的附图中，相同的参考符号表示相同的部件或相应的部件。关于本文中通过化学式表示的化合物等，在原子比没有特别限制的情况下，其包括具有任何所有常规已知原子比的化合物，并且该化合物不必限于具有化学计量比的化合物。例如，关于表达式“TiAlN”，构成TiAlN的元素之间的原子数比并非限制为Ti:Al:N＝0.5:0.5:1，而是包括所有常规已知的原子比。<切削工具>本实施方案的切削工具包括基材。例如，切削工具的形状和用途不受特别限制。本实施方案的切削工具可以(例如)为钻头、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、金属切割锯、齿轮切削工具、铰刀或丝锥等。<<基材>>基材是硬质合金或金属陶瓷。硬质合金可以是WC基硬质合金(也包括含有WC和Co的硬质合金，或者含有WC和Co以及另外的Ti、Ta、Nb等的碳氮化物的硬质合金)。金属陶瓷可以是含有TiC、TiN、TiCN等作为主要成分的金属陶瓷。特别地，金属陶瓷优选是TiCN基金属陶瓷。基材具有表面。该表面包括前刀面、后刀面和连接前刀面和后刀面的切削刃面。切削刃面是形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切削工具，包括基材，所述基材是硬质合金或金属陶瓷，所述基材的表面包括前刀面、后刀面和连接所述前刀面与所述后刀面的切削刃面，所述基材在距离所述切削刃面0.4μm的深度位置处的氧浓度为1原子％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.25 JP 2016-1647801.一种切削工具，包括基材，所述基材是硬质合金或金属陶瓷，所述基材的表面包括前刀面、后刀面和连接所述前刀面与所述后刀面的切削刃面，所述基材在距离所述切削刃面0.4μm的深度位置处的氧浓度为1原子％以下。2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述基材在距离所述切削刃面0.2μm的深度位置处的氧浓度为10原子％以下。3.根据权利要求1或2所述的切削工具，其中所述基材的所述切削刃面的应变为0.07以下。4.根据权利要求1至3中任一项所述的切削工具，还包括形成在所述基材上的覆膜。...

【专利技术属性】
技术研发人员：今村晋也，金冈秀明，阿侬萨克·帕索斯，小野聪，吉村光平，
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