表面被覆切削工具制造技术

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种表面被覆切削工具，包括基材和在该基材上形成的被覆膜，其特征如下：所述被覆膜至少包括耐磨层和抗粘着层，所述耐磨层具有其中含Ti和Al的氮化物的A层以及含Al和Cr的氮化物的B层交替层叠的多层结构；所述耐磨层具有立方晶体结构；并且所述抗粘着层位于所述被覆膜的最外表面，由（AlaCrbTi1-a-b)N表示的氮化物（该式中，a+b<0.99，b>0.01，0.2b+0.7<a）构成，并具有纤锌矿型晶体结构。【专利说明】表面被覆切削工具
本专利技术涉及具有形成于基材上的被覆膜的表面被覆切削工具。
技术介绍
为改善耐磨性和耐崩裂性，已将包括钻头的切削工具用作具有形成于基材上的各种被覆膜的表面被覆切削工具。在现代切削加工中，需要高效率，并且由于工件材料的强度变高的趋势导致工件材料变得难以切削，因此与传统切削加工相比，被覆膜往往发生磨损。因此，需要对上述被覆膜进行改进。例如，国际专利公布N0.W02006/070730小册子(PTDI)提出了一种表面被覆切削工具，该表面被覆切削工具包括具有特定组成的交替层作为被覆膜。引用列表专利文献PTDl:国际专利公布N0.W02006/070730小册子
技术实现思路
技术问题PTDl中的表面 被覆切削工具成功地将被覆膜的性能改善到一定程度。然而，在现今的切削加工环境下，需要进一步提高性能，尤其需要降低工件材料对被覆膜的粘着。这是因为工件材料粘着到工具的顶端或刀刃部会导致工具的崩裂和破损。一旦工件材料粘着在工具的顶端等上，当该工件材料再次脱落时，工件材料就会与被覆膜以及基材的一部分一起脱落，并且从脱落部分开始出现异常磨损并产生裂缝，这被认为引起了工具的崩裂和破损。当上述表面被覆切削工具为钻头时，更需要高效率，并且工件变得更加难以切削，因此，在现今的钻头加工中强烈需要被覆膜的耐磨性。本专利技术是鉴于上述情况做出的，其目的是提供一种表面被覆切削工具，在该切削工具中，被覆膜的耐磨性得到提高并且工件材料的粘着降低，从而防止了工具的崩裂和破损。问题的解决为解决上述问题，本专利技术的专利技术人认真地进行了研究，并获得如下发现:形成具有优异耐磨性的层作为被覆膜的内层以及形成具有优异的抗粘着性的层作为表面层是最有效的。基于这些发现，本专利技术的专利技术人对各层的结构进行了进一步的研究并完成了本专利技术。具体而言，根据本专利技术的表面被覆切削工具是这样的表面被覆切削工具:其包括基材和在该基材上形成的被覆膜，其中所述被覆膜至少包括耐磨层和抗粘着层，所述耐磨层具有其中含Ti和Al的氮化物的A层以及含Al和Cr的氮化物的B层交替叠加的多层结构，并具有立方晶体结构，并且所述抗粘着层位于被覆膜的最外表面、由(AlaCrbTi1^)N表示的氮化物(其中a+b〈0.99、b>0.01并且0.2b+0.7<a)构成，并具有纤锌矿型晶体结构。优选地在整个被覆膜中，Al相对于全部金属原子的原子比高于0.6小于等于0.8，并且Cr相对于全部金属原子的原子比高于0.15小于等于0.3。优选地被覆膜的厚度为2 μ m至30 μ m。优选地抗粘着层的厚度为0.5 μ m至8 μ m。假设Tl表示耐磨层的厚度且T2表示抗粘着层的厚度，则厚度比T2/T1优选满足0.25 ( T2/T1 ( 0.55的关系。假设Ta表示A层的平均厚度且Tb表示B层的平均厚度，则厚度比Tb/Ta优选满足1.5≤Tb/Ta ( 4的关系。优选地，Ta为Inm至IOnm且Tb为1.5nm至 30nm。优选地，A层由(Til-cAlc)N表示的氮化物(其中0.3〈c<0.7)构成，并且B层由(AleCr1JN表示的氮化物(其中0.6〈e〈0.75)构成。优选地，被覆膜在基材与耐磨层之间具有中间层，并且所述中间层由含Ti和Al的氮化物构成，且厚度为0.01 μ m至0.5 μ m。优选地，被覆膜在耐磨层和抗粘着层之间具有第一粘附层和第二粘附层，所述第一粘附层位于耐磨层和第二粘附层之间，由含Ti和Al的氮化物构成，并且厚度为30nm至0.1ym,所述第二粘附层具有其中C层以及D层交替叠加的多层结构，并且厚度为IOnm至0.2 μ m，其中所述C层为含Ti和Al的氮化物并具有与耐磨层相同的晶体结构，所述D层具有与抗粘着层相同的组成。本专利技术的有益效果将根据本专利技术的表面被覆切削工具进行上述构造，从而可实现优异的耐磨性和优异的抗粘着性，因此具有非常有效地防止崩裂和破损的优异效果。【具体实施方式】以下将对本专利技术进行更详细地说明。<表面被覆切削工具>根据本专利技术的表面被覆切削工具具有这样的构造:其包括基材和在该基材上形成的被覆膜。上述被覆膜优选地覆盖基材的整个表面。然而，一部分基材未被该被覆膜覆盖的构造、或被覆膜的结构局部不同的构造也没有脱离本专利技术的范围。根据本专利技术的上述表面被覆切削工具可适当地用作诸如钻头、端铣刀、钻头用被覆切削刀片、端铣刀用被覆切削刀片、铣削用被覆切削刀片、机械加工用被覆切削刀片、金属用锯、齿轮切削工具、铰刀和丝锥等切削工具。其中，由于被覆膜的耐磨性和被覆膜对工件材料的抗粘着性得以高度改善，所以根据本专利技术的表面被覆切削工具可特别优异地用作钻头。< 基材 >可将作为此类基材常规已知的任何基材用作根据本专利技术的表面被覆切削工具中所使用的基材。基材的例子可包括硬质合金(包括，例如WC基硬质合金、包含WC和Co的硬质合金，以及包含WC和Co与额外的T1、Ta、Nb等碳氮化物的硬质合金)、金属陶瓷(包含TiC, TiN, TiCN等作为主要组分)、高速钢、陶瓷(如碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝和氧化铝)、立方氮化硼烧结体、金刚石烧结体等。<被覆膜>本专利技术的被覆膜由多个层形成并至少包括耐磨层和抗粘着层。通过协同发挥下述各层的作用，本专利技术的被覆膜可实现优异的耐磨性和优异的抗粘着性，因此具有非常有效地防止工具的崩裂和破损的极其优异的效果。上述被覆膜的厚度优选为2-30 μ m (2 μ m或更大且30 μ m或更小。当在本专利技术中以这种方式通过用符号连接两个数值来表示范围时，其下限值和上限值应当均包含在此范围内)，并且更优选为3-12 μ m。如果被覆膜的厚度小于2 μ m，那么在某些情况下，提高耐磨性、抗粘着性等的效果不能充分发挥。如果该厚度超过30 μ m，则被覆膜自身更容易剥落。下面将对形成被覆膜的各层进行详细说明。<抗粘着层>本专利技术的抗粘着层位于被覆膜的最外表面，并且可实现非常有效地防止工件材料粘着于工具的顶端或刀刃部分的优异的抗粘着性。上述的抗粘着层需要由(AlaCrbTU N表示的氮化物(其中a+b〈0.99、b>0.01并且0.2b+0.7<a)构成，并且具有纤锌矿型晶体结构。人们发现，如果上述抗粘着层通过使用具有六方晶体结构的AlN形成的话，那么该抗粘着层在抗粘着性和高温下的滑动性(siidabiIity)方面优异,然而由于抗粘着层具有低硬度，因此由于磨损导致抗粘着层在切削加工的早期阶段消失并且具有持续性问题。因此，在本专利技术中，向此AlN中添加特定量的Cr和Ti以提高硬度，从而可大大改善抗粘着性的持续性。如果只添加Cr，则不能充分地提高硬度。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面被覆切削工具，包括基材和在该基材上形成的被覆膜，其中所述被覆膜至少包括耐磨层和抗粘着层，所述耐磨层具有其中含Ti和Al的氮化物的A层以及含Al和Cr的氮化物的B层交替叠加的多层结构，并具有立方晶体结构，并且所述抗粘着层位于所述被覆膜的最外表面，由(AlaCrbTi1?a?b)N表示的氮化物（其中a+b0.01并且0.2b+0.7

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：瀬户山诚，柴田彰彦，肖银雪，小林启，
申请(专利权)人：住友电工硬质合金株式会社，
类型：
国别省市：