本发明专利技术提供一种在硬质合金钢的高速断续切削加工中发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具。在工具基体表面蒸镀形成由下部层、中间层、和上部层构成的硬质包覆层的表面包覆切削工具中，下部层为Ti化合物层，中间层为(0001)面取向率高的α型Al2O3层，上部层为混合组织层，具有Al2O3相与Cr2O3相的混合组织且在比上部层的中间层侧(工具基体侧)更靠上部层的表面侧含有更多的氧化铬，另外，计算在该混合组织层的各晶面中相互邻接的晶粒的界面上，共有1个构成原子的晶格点(构成原子共有晶格点)的分布，以∑N+1表示在所述构成原子共有晶格点之间存在N个不共有构成原子的晶格点的构成原子共有晶格点形态时，在∑3处存在最高峰且∑3在整体∑N+1中所占的分布比例为30～50％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种即使在伴随高热产生的高速断续切削条件下进行硬化钢等硬质合金钢的切削加工时，硬质包覆层也发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具(以下，称为包覆工具)。
技术介绍
以往，公知有如下包覆切削工具(称为以往包覆工具)在由碳化钨(以下，以WC 表示)基超硬合金等构成的基体(以下将这些总称为工具基体)的表面，首先形成Ti碳化物层作为下部层，接着，在其上形成由Al2O3与Cr2O3的相互固溶体构成的上部层。专利文献1 日本专利公开昭53-116239号公报目前为如下现状近年来，切削装置的高性能化异常显著，另一方面对切削加工的节省劳力化及节能化以及低成本化的要求强烈，伴随此，切削加工具有高速化的倾向，但在上述的以往包覆工具中，将此用于钢或铸铁等的一般条件下的高速断续切削加工时虽然没有问题，但特意将此用于硬化钢等硬质合金钢的伴随高热产生的高速断续切削加工时，在将上述以往的Al2O3与Cr2O3的相互固溶体作为上部层的硬质包覆层中，不能说具有足够的高温硬度和高温强度，所以容易产生崩刀(微小碎片)，其结果在较短时间内达到使用寿命。
技术实现思路
因此，本专利技术者们从如上述的观点考虑，为谋求包覆工具的硬质包覆层的耐崩刀性的提高，进行深入研究的结果，得到以下见解。作为上述先行技术文献引用的以往包覆工具的硬质包覆层，首先，形成Ti碳化物层作为下部层，接着，在其上交替层压由Al2O3构成的层和由Cr2O3构成的层之后，通过对此进行热处理形成由Al2O3与Cr2O3的相互固溶体构成的上部层(以下，以以往(Al、Cr)0层表不)O但是，本专利技术者们发现如下现象若在由Ti化合物构成的下部层表面，首先形成作为中间层的改质氧化铝层(以下，称为改质Al2O3层)，通过该改质Al2O3层形成Al2O3与 Cr2O3的混合层，而且，在比上部层的中间层侧(工具基体侧)更靠上部层的表面侧形成含有更多氧化铬的混合组织层，则结果可以蒸镀形成高温硬度和高温强度都优异的由Al2O3与 Cr2O3的混合层(以下，以改质(Al、Cr)0层表示)构成的上部层。上述改质Al2O3层可以设为如下而蒸镀形成。S卩，用一般化学蒸镀装置，例如在以容量％计，AlCl3 3 10%、CO2 :0. 5 3%、 C2H4 0. 01 0. 3%、H2 余量的反应气体组成，反应气氛温度750 900 V，反应气氛压力3 13kPa的低温条件下，在由Ti化合物层构成的下部层的表面形成Al2O3核，此时，所述Al2O3核优选为具有20 200nm的平均层厚的Al2O3核薄膜，接着，以在将反应气氛改为压力3 13kPa的氢气气氛并将反应气氛温度升温至1100 1200°C 的条件下，对所述Al2O3核薄膜施以加热处理，在这种状态下，可以通过以一般条件形成α 型Al2O3层而蒸镀形成改质Al2O3层。对上述改质Al2O3层制作了倾斜角度数分布图，此时，所述以往Al2O3层如图4例示那样，(0001)面的测量倾斜角的分布在0 45度范围内显出无偏倾斜角度数分布图，相反蒸镀形成于所述加热处理Al2O3核薄膜上的改质Al2O3层如图3例示那样，在倾斜角划分区域的特定位置处出现明显的最高峰，就该明显的最高峰位置而言，根据使所述Al2O3核薄膜的平均层厚变化来改变出现于图横轴的倾斜角划分区域的位置，该倾斜角度数分布图如下制作用场致发射扫描电子显微镜，如图1的(a)、(b)中以简要说明图所示，对存在于截面研磨面的测量范围内的具有六方晶系晶格的α型Al2O3晶粒分别照射电子射线，测量所述晶粒的晶面(0001)面的法线相对于基体表面的法线所成的倾斜角，按0. 25度间距划分所述测量倾斜角中处于0 45度范围内的测量倾斜角，且总计存在于各划分区域内的度数而构成倾斜角度数分布图。S卩，由此可知，蒸镀形成于加热处理Al2O3核薄膜上的改质Al2O3层为具有(0001) 面取向率高的α型晶体结构的Al2O3层。而且，对由蒸镀形成于上述改质Al2O3层上的上述改质(Al、Cr)0层构成的上部层制作了构成原子共有晶格点分布图，此时，如图5所示，在Σ 3处存在最高峰且所述Σ 3在整体Σ Ν+1中所占的分布比例为30 50%，而且，由此可知，该改质(Al、Cr)0层与以往包覆工具的以往(Al、Cr)0层相比，具有更加优异的高温硬度及高温强度，该构成原子共有晶格点分布图如下制作用场致发射扫描电子显微镜向存在于截面研磨面的测量范围内的具有六方晶系晶格的晶粒分别照射电子射线，测量所述晶粒的晶面(0001)面及(10-10)面的法线相对于所述截面研磨面的法线所成的倾斜角，根据从该结果得到的测量倾斜角，计算在相互邻接的晶粒的界面上，各所述构成原子在所述晶粒相互之间共有1个构成原子的晶格点(构成原子共有晶格点)的分布，以Σ Ν+1表示在所述构成原子共有晶格点之间存在 N个(其中，N成为刚玉型密排六方晶系的晶体结构上2以上的偶数，但从分布频率方面考虑，将N的上限设为观时，不存在偶数4、8、14、24、及26)不共有构成原子的晶格点的构成原子共有晶格点形态，求出每个Σ Ν+1在整体Σ Ν+1中所占的分布比例，由此制作表示每个 Σ Ν+1在整体Σ Ν+1中所占的分布比例的构成原子共有晶格点分布图(此时，从上述结果， 不存在Σ 5、Σ 9、Σ 15、Σ 25、及Σ 27的构成原子共有晶格点形态)。此外，关于所述专利文献1中的以往(Al、Cr)0层，与上述相同地制作了表示每个 Σ Ν+1在整体Σ Ν+1中所占的分布比例的构成原子共有晶格点分布图的结果，如图6所示， 显出Σ 3的分布比例为20%以下的相对低的构成原子共有晶格点分布图。S卩，改质(Al、Cr) 0层与以往(Al、Cr)0层不同，蒸镀形成改质Al2O3层作为中间层，从而Σ 3对应粒界的分布比例变得非常高，其结果可知，与以往(Al、Cr) 0层相比，高温硬度及高温强度进一步提高。如上所述，作为硬质包覆层在由Ti化合物层构成的下部层的表面蒸镀形成改质 Al2O3层作为中间层，并在其上进一步蒸镀形成作为上部层的改质(Al、Cr) 0层，这种本专利技术的包覆工具与以往包覆工具相比，具有更加优异的高温硬度及高温强度，所以即使在伴随高热产生的硬质合金钢的高速断续切削条件中使用时，也发挥优异的耐崩刀性。该专利技术是根据上述见解完成的，其具有如下特征，“ (1) 一种表面包覆切削工具，在由碳化钨基超硬合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体表面蒸镀形成由下部层、中间层和上部层构成的硬质包覆层，所述表面包覆切削工具通过蒸镀形成由以下(a) (C)构成的硬质包覆层而构成(a)下部层为Ti化合物层，该Ti化合物层由Ti的碳化物层、氮化物层、碳氮化物层、碳氧化物层及碳氮氧化物层中的1层或2层以上构成且具有3 20 μ m的整体平均层厚；(b)中间层为α型氧化铝层，该α型氧化铝层在化学蒸镀的状态下具有α型晶体结构且具有1 3 μ m的平均层厚，对该中间层用倾斜角度数分布图表示，此时，在0 10度范围内的倾斜角划分区域处存在最高峰，且在所述0 10度范围内存在的度数的合计占倾斜角度数分布图中的度数整体的45%以上比例，该倾斜角度数分布图如下制作用场致发射扫描电子显微镜对存在于截面研磨面的测量范围内的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：富田兴平，五十岚诚，长田晃，中村惠滋，
申请(专利权)人：三菱综合材料株式会社，
类型：发明
国别省市：
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