提供在高速断续切削加工中硬质包覆层发挥优异的耐碎裂、耐缺损性的表面包覆切削工具。表面包覆切削工具，其在由WC超硬合金、TiCN基金属陶瓷构成的工具基体的表面蒸镀形成由（a）由Ti化合物层构成的下部层、（b）由氧化铝层构成的上部层、构成的硬质包覆层，其中，在上述下部层与上部层的界面附近的下部层中具有孔径分布采用双峰分布的孔径为2～70nm的富有微孔的层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及表面包覆切削工具(以下称为包覆工具)，其通过在伴有高发热的同时、断续性/冲击性负载作用于切削刃的各种钢、铸铁的高速断续切削加工中，使硬质包覆层具有优异的耐碎裂性、耐缺损性，而发挥在长期的使用时优异的切削性能。
技术介绍
目前，一般已知在用碳化钨(以下用WC表示)基硬质合金或碳氮化钛(以下用TiCN表示)基金属陶瓷构成的基体(以下将它们统称为工具基体)的表面，形成用以下(a)和(b)构成的硬质包覆层而成的包覆工具， (a)下部层是包含均通过化学蒸镀形成的Ti的碳化物(以下用TiC表示)层、氮化物(以下同样用TiN表示)层、碳氮化物(以下用TiCN表示)层、碳氧化物(以下用TiCO表示)层和碳氮氧化物(以下用TiCNO表示)层中的I层或2层以上的Ti化合物层， (b)上部层是化学蒸镀形成的氧化铝(以下用Al2O3表示)层， 已知该包覆工具在各种钢、铸铁等的切削加工中使用。但是，上述包覆工具在对切削刃施加大的负载的切削条件下易于产生碎裂、缺损等，存在工具寿命短的问题，为了消除该问题，目前提出了几个方案。例如，专利文献I中提出了作为硬质包覆层，通过使其形成下述结构，而提高硬质包覆层的下部层与上部层的粘接性，从而改善了包覆工具的耐碎裂性，所述结构是在下部层和上部层之间设置包含硼氮氧化钛的中间层，该中间层的氧含量从下部层侧向上部层侧变多的结构。另外，专利文献2中提出了对于具有由钛系的下部层和由a氧化铝层构成的上部层构成的硬质包覆层的切削工具，在其下部层与上部层的界面，在IOym的长度范围附近使氧化钛部分以I 50个的比例分散分布，由此提供了切削工具，其对于冲击的耐久性提高，不产生碎裂、缺损，在具有优异的耐碎裂性和耐缺损性的同时，耐磨性也优异。另外，专利文献3中提出了作为硬质包覆层，设置孔隙率为5 30%的多孔Al2O3层作为上部层，在其上设置TiN层作为表面层，由此将热和机械性的冲击吸收缓和，从而改善了包覆工具的耐碎裂性。专利文献I专利第4251990号公报 专利文献2日本特开2006 - 205300号公报 专利文献3日本特开2003 - 19603号公报。
技术实现思路
近年来对切削加工的节省劳力化及节能化的要求强烈，与之相伴，包覆工具变得可在更为苛刻的条件下使用，但是，例如对于上述专利文献1、2、3中所示的包覆工具，当用于伴有高发热的同时、断续性/冲击性负载进一步作用于切削刃的高速断续切削加工中时，上部层的耐机械冲击性、耐热冲击性不充分，从而由切削加工时的高负载导致切削刃易于产生碎裂、缺损，作为其结果，目前的现状是在比较短的时间内达到使用寿命。因此，本专利技术人从上述观点出发对于包覆工具进行了努力研究，结果得到以下见解，所述包覆工具即使在用于伴有高发热、且断续性/冲击性负载作用于切削刃的高速断续切削加工中时，硬质包覆层也具有优异的冲击吸收性，其结果是在长期的使用时可发挥优异的耐碎裂性、耐缺损性。S卩，作为硬质包覆层，对于上述现有的形成了多孔Al2O3层的硬质包覆层，在整个Al2O3层内，形成具有大致均一孔径的微孔，因此孔隙率越高，机械、热的耐冲击性越高，相反，孔隙率越高，多孔Al2O3层的高温强度、高温硬度越低，从而在长期的使用时不能发挥充分的耐磨性，另外，工具寿命也不能令人满意。 因此，本专利技术人发现用由Ti化合物层构成的下部层和由Al2O3层构成的上部层构成硬质包覆层，在上部层与下部层的界面附近的下部层中存在具有孔径为2 70nm的微孔的富有微孔的层，使该富有微孔的层为规定的层厚，由此不会招致Al2O3层的高温强度和高温硬度的降低，可以提高机械、热的耐冲击性。另外，对于构成富有微孔的层的2 70nm的微孔的孔径分布与硬质包覆层的耐碎裂性、耐缺损性的关系进行了仔细研究，结果发现，通过使微孔的孔径在2nm 70nm的范围不是均匀分布，而是采用双峰分布(双模态分布)，可以更加提高耐碎裂性、耐缺损性。进一步地，发现作为双峰分布，下述分布方式是更为有效的，S卩，微孔的孔径分布的第I峰存在于2 10nm，按孔径每2nm数一次微孔时的第I峰中的微孔数密度为200 500个/ ii m2，第2峰存在于20 50nm，按孔径每2nm数一次微孔时的第2峰中的微孔数密度为10 50个/ y m2。通过使微孔的孔径分布采用双峰分布，可以起到优异的效果，认为其原因在于，大孔径的微孔使热和机械性的冲击吸收缓和，耐缺损性、耐碎裂性提高，小孔径的微孔使Al2O3的核生成数增加，提高了下部层与上部层的附着强度，结果使耐缺损性、耐碎裂性提高。具有上述孔径分布的微孔例如可以通过以下的化学蒸镀法来成膜。(a)在工具基体表面上蒸镀形成由通常的Ti化合物层构成的、除去富有微孔的层部分的目标厚度的下部层， (b)在上述(a)的成膜过程后，在终止上述反应的同时，以主要生成孔径为2 IOnm的微孔的A条件(下述)导入SF6系气体，进行SF6蚀刻， (c)接着，再次进行Ti化合物层的蒸镀形成， Cd)上述(c)的成膜过程之后，在终止上述反应的同时，以主要生成孔径为20 50nm的微孔的B条件(下述)导入SF6系气体，进行SF6蚀刻， Ce)接着，再次进行Ti化合物层的蒸镀形成， (f )反复进行规定时间的上述(b) (e)，由此形成规定层厚的富有微孔的层。(g)接着，使用AlCl3 - CO2 - HCl - H2S 一 H2作为反应气体，通过化学蒸镀法形成作为上部层的Al2O3层。根据上述(a) (g)，可以在工具基体表面上形成由目标层厚的下部层和上部层构成的硬质包覆层，对于上述硬质包覆层，当用扫描型电子显微镜和透射型电子显微镜进行截面组织观察时，在Al2O3层与Ti化合物层的界面附近的Ti化合物层中的富有微孔的层中形成孔径为2 70nm的微孔，而且，微孔的孔径分布采用双峰分布，即，第I峰存在于2 IOnm,按孔径每2nm数一次微孔时的第I峰中的微孔数密度为200 500个/ y m2，第2峰存在于20 50nm，按孔径每2nm数一次微孔时的第2峰中的微孔数密度为10 50个/U m2。在硬质包覆层的上部层与下部层的界面附近的下部层中的富有微孔的层中，上述孔径分布采用双峰分布而形成本专利技术的包覆工具 ，所述本专利技术的包覆工具即使用于伴随高发热、且在断续性/冲击性负载作用于切削刃的钢、铸铁的高速断续切削加工中时，硬质包覆层的耐碎裂性、耐缺损性也优异，可以发挥在长期的使用中优异的耐磨性。本专利技术是基于上述见解而作出的专利技术，其特征有 “(I)表面包覆切削工具，其在用碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面设置了硬质包覆层，其特征在于， 上述硬质包覆层由下部层和上部层构成， Ca)上述下部层是包含Ti的碳化物层、氮化物层、碳氮化物层、碳氧化物层和碳氮氧化物层中的I层或2层以上，且具有3 20 iim的总计平均层厚的Ti化合物层， (b)上述上部层是具有I 25 y m的平均层厚的氧化铝层， 在上述下部层与上部层的界面附近的下部层中存在具有孔径为2 70nm的微孔的富有微孔的层，该富有微孔的层具有0. I y m I y m的层厚。(2)如(I)所述的表面包覆切削工具，其特征在于，上述微孔的孔径分布采用双峰分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙冈翔，富田兴平，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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