切削工具及其制造方法技术

一种切削工具，其包括基材以及在基材上形成的覆膜，其中：覆膜包括在基材上形成的第一层和在第一层上形成的第二层，第一层包含含有锆作为构成元素的硼化物；并且第二层包含含有锆作为构成元素的氮化物。锆作为构成元素的氮化物。

【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


[0001]本公开涉及切削工具以及该切削工具的制造方法。本申请要求基于在2018年10月10日提交的日本专利申请No.2018
‑
191737的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0002]近年来切削工具的技术趋势如下：(1)考虑到全球环境保护，需要不采用切削液的干式加工；(2)切削速度变得更快，以提高加工效率；(3)使用各种类型的工件；以及(4)在诸如航空航天领域(火箭和发动机)、化工厂领域(电极、反应容器和热交换器)、汽车和摩托车领域(发动机部件、超级电动机、弹簧和消声器)以及医疗护理领域(种植体)之类的
中，用作耐热合金和轻量化材料的钛合金等的切削变得更加频繁。在这种情况下，切削步骤中表面被覆切削工具的切削刃温度(切削刃的温度)趋于较高。当切削刃温度变高时，表面被覆切削工具与工件反应，其结果是表面被覆切削工具的寿命趋于变短。因此，需要即使在如此严苛的切削条件下也可以表现出优异的工具寿命的表面被覆切削工具。
[0003]例如，为了提高在高速高效切削中的切削工具的耐磨性，日本专利特开No.2003
‑
034859(专利文献1)公开了一种由(Al
b
,[Cr1‑
α
V
α
]c
)(C1‑
d
N
d
)构成的切削工具硬质覆膜，其中，0.5≤b≤0.8，0.2≤c≤0.5，b+c＝1，0.05≤α≤0.95，并且0.5≤d≤1。此外，专利文献1也公开了由(M
a
,Al
b
,[Cr1‑
α
V
α
]c
)(C1‑
d
N
d
)构成的切削工具硬质覆膜，其中M为选自由Ti、Nb、W、Ta和Mo组成的组中的至少一者，其中0.02≤a≤0.3，0.5≤b≤0.8，0.05≤c，a+b+c＝1，0.5≤d≤1，并且0≤α≤1。
[0004]此外，为了以高加工效率进行干式加工，WO 2006/070730(专利文献2)公开了包括覆层的表面被覆切削工具，覆层包括A层和B层交替层叠的交替层，其中A层由包含Al和Cr的氮化物构成，并且B层由包含Ti和Al的氮化物构成。
[0005]引用列表
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本专利特开No.2003
‑
034859
[0008]专利文献2：WO 2006/070730

技术实现思路

[0009]根据本公开的一个实施方案的切削工具为这样的切削工具，包括：基材；以及在基材上形成的覆膜，其中
[0010]覆膜包括在基材上形成的第一层，以及在第一层上形成的第二层，
[0011]第一层由包含锆作为构成元素的硼化物构成，并且
[0012]第二层由包含锆作为构成元素的氮化物构成。
[0013]根据本公开的另一实施方案的制造切削工具的方法为制造上述切削工具的方法，该方法包括：
[0014]准备基材；
[0015]使用物理气相沉积法在基材上形成第一层；以及
[0016]使用物理气相沉积法在第一层上形成第二层。
附图说明
[0017]图1为根据本公开的一个实施方案的切削工具的示意性放大截面图。
[0018]图2为根据本公开的另一实施方案的切削工具的示意性放大截面图。
[0019]图3为根据本公开的又一实施方案的切削工具的示意性放大截面图。
[0020]图4为根据本公开的又另一实施方案的切削工具的示意性放大截面图。
[0021]图5为在实施例中使用的磁控溅射装置的示意性截面图。
[0022]图6为图5所示的磁控溅射装置的示意性平面图。
具体实施方式
[0023][本公开要解决的问题][0024]诸如Inconel(注册商标)之类的用于飞机等的发动机的许多耐热合金中包含Cr。当使用具有包含Cr的硬质覆膜的切削工具切削包含Cr的耐热合金时，覆层中的Cr与工件中的Cr彼此扩散，其结果是使覆层的损伤加速。
[0025]此外，常用于医疗工业、航空工业等的钛合金被称为“难切削材料”，并且其具有以下特征：(1)因为钛合金在高温下具有高强度，所以切削温度变高；以及(2)因为钛合金具有低热导率，所以热量在切削刃中蓄积，并且因为钛合金具有化学活性，因此熔接磨损易于发展。当切削这种钛合金时，可能由于切削产生的热量而使切削工具的寿命缩短，并且在切削过程中可能发生颤振，从而导致加工精度降低。
[0026]因此，本公开的目的是提供：可以在加工包含钛的工件时实现长寿命的切削工具；以及该切削工具的制造方法。
[0027][本公开的有利效果][0028]根据上述实施方案，可以提供：可以在加工包含钛的工件时实现长寿命的切削工具；以及该切削工具的制造方法。
[0029][实施方案的描述][0030]首先，列举并描述本公开的实施方案。
[0031](1)根据本公开的一个实施方案的切削工具是这样的切削工具，其包括：基材；以及在基材上形成的覆膜，其中
[0032]覆膜包括在基材上形成的第一层，以及在第一层上形成的第二层，
[0033]第一层由包含锆作为构成元素的硼化物构成，并且
[0034]第二层由包含锆作为构成元素的氮化物构成。
[0035]通过这种构造，上述切削工具在加工包含钛的工件时可以实现长寿命。
[0036](2)第一层的厚度为0.5μm以上10μm以下。因此，切削工具在加工包含钛的工件时可以实现更长的寿命。
[0037](3)第二层的厚度为0.5μm以上10μm以下。因此，切削工具在加工包含钛的工件时可以实现更长的寿命。
[0038](4)硼化物包括ZrB2。因此，由于膜硬度高并且热导率高，切削工具整体的热渗透性进一步提高，因此可以将切削热传导至基材(在切削工具为切削刀片的情况下，传导至固定切削刀片的刀柄)，其结果是尤其提高了在连续切削过程中的切削工具的耐磨性。
[0039](5)氮化物包括ZrN。因此，减少了与工件的熔接，并且尤其提高了在连续切削过程中切削工具的耐磨性。
[0040](6)硼化物还包含钛作为构成元素。因此，覆膜可以具有高硬度。
[0041](7)硼化物还包含硅作为构成元素，并且
[0042]当将硼化物中所含的金属原子的总数设为1时，硅的原子数比大于0且小于等于0.2。因此，覆膜可以具有高硬度。
[0043](8)氮化物还包含硅作为构成元素，并且
[0044]当将氮化物中所含的金属原子的总数设为1时，硅的原子数比大于0且小于等于0.2。因此，覆膜可以具有高硬度。
[0045](9)硼化物还包含钒作为构成元素，并且
[0046]当将硼化物中所含的金属原子的总数设为1时，钒的原子数比大于0且小于等于0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种切削工具，包括：基材；以及在所述基材上形成的覆膜，其中所述覆膜包括在所述基材上形成的第一层，以及在所述第一层上形成的第二层，所述第一层由包含锆作为构成元素的硼化物构成，并且所述第二层由包含锆作为构成元素的氮化物构成。2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述第一层的厚度为0.5μm以上10μm以下。3.根据权利要求1或权利要求2所述的切削工具，其中所述第二层的厚度为0.5μm以上10μm以下。4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的切削工具，其中所述硼化物包括ZrB2。5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的切削工具，其中所述氮化物包括ZrN。6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的切削工具，其中所述硼化物还包含钛作为构成元素。7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的切削工具，其中所述硼化物还包含硅作为构成元素，并且当将所述硼化物中所含的金属原子的总数设为1时，所述硅的原子数比大于0且小于等于0.2。8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的切削工具，其中所述氮化物还包含硅作为构成元素，并且当将所述氮化物中所含的金属原子的总数设为...

【专利技术属性】
技术研发人员：福井治世，濑户山诚，田中敬三，
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：