專利名稱：表面被覆切削工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面被覆切削工具，包括基材和形成于該基材上的覆蓋層。
背景技術(shù)：
用于對(duì)鋼、鑄鐵等進(jìn)行切削加工的表面被覆切削工具通常包括由碳化鎢基硬質(zhì)合金制成的基材和覆蓋該基材表面的覆蓋層。覆蓋層為由兩層或者更多層(例如，Ti化合物層和氧化鋁層)疊加而成的層疊體。此處，形成覆蓋層的氧化鋁層具有抗氧化性和耐熱穩(wěn)定性優(yōu)異、并且硬度高這些優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，氧化鋁層的缺點(diǎn)在于，與Ti化合物層相比，其硬度相對(duì)較低并且易碎。由于存在這一缺點(diǎn)，例如，當(dāng)切削工具在苛刻條件(例如，高速切削，或者高速且高進(jìn)給率切削)下對(duì)鋼或者鑄鐵進(jìn)行切削時(shí)，切削刃可能發(fā)生碎裂，或者切削刃的磨損可能增加。
為了嘗試克服氧化鋁層的這一缺點(diǎn)，(例如)日本專利公開(kāi)No. 11-138308 (專利文獻(xiàn)I)提供了分別形成于氧化鋁層的上部和下部的不同的晶體結(jié)構(gòu)。具體而言，氧化鋁層的下部是由縱向多樣化的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成，而氧化鋁層的上部是由縱向單一的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成。另外，根據(jù)日本專利公開(kāi)No. 2002-120105 (專利文獻(xiàn)2)，當(dāng)將要形成氧化鋁時(shí)，弓丨入添加有H2S氣體和SO2氣體的氣體，并且另外引入大量的CO2,以形成氧化鋁層。因此，所形成的氧化鋁層具有主要由α晶體構(gòu)成的晶體結(jié)構(gòu)，并且滿足以下關(guān)系。即，作為主峰的
(030)面的X射線衍射峰強(qiáng)度I (030)與(104)面的X射線衍射峰強(qiáng)度I (104)的比值滿足I (030)/1 (104)> 1，并且作為主峰的(030)面的X射線衍射峰強(qiáng)度I (030)與(012)面的X射線衍射峰強(qiáng)度I (012)的比值滿足I (012) /I (030) > I。此處，沿(030)面取向的α -氧化鋁的結(jié)晶密度高于沿(104)面取向的α -氧化鋁的結(jié)晶密度。因此，如上所述，可增加(104)面的X射線衍射峰強(qiáng)度，從而形成由高密度晶體構(gòu)成的α -氧化鋁晶體。日本專利公開(kāi)No. 07-216549 (專利文獻(xiàn)3)公開(kāi)了一種具有單相α-結(jié)構(gòu)的氧化鋁層，所述單相α-結(jié)構(gòu)沿X射線衍射的(110)方向織構(gòu)而成，使得織構(gòu)系數(shù)TC (hkl)的值大于1.5。該氧化鋁層對(duì)底層的基材具有良好的粘附性，因此具有耐磨性優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。歐洲專利公開(kāi)No. 1655387A1 (專利文獻(xiàn)4)公開(kāi)了一種氧化鋁層，其(110)面的織構(gòu)系數(shù)TC (110)大于2，并且除(110)面外的其它晶面的織構(gòu)系數(shù)小于I. 5。另外，根據(jù)專利文獻(xiàn)4，氧化鋁層的下層的氧化鋁接觸層也包含Al，從而使氧化鋁接觸層和氧化鋁層之間的粘結(jié)強(qiáng)度增加。日本專利公開(kāi)No. 09-507528(專利文獻(xiàn)5)公開(kāi)了厚度為2. 5 μ m至25 μ m、并且晶粒尺寸為O. 5 μ m至4 μ m的氧化鋁層。該氧化鋁層的織構(gòu)系數(shù)TC大于2. 5，并且在(104)方向具有單相α-結(jié)構(gòu)。具有這種晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層表現(xiàn)出耐磨性和韌性優(yōu)異的性質(zhì)。日本專利公開(kāi)No. 10-156606 (專利文獻(xiàn)6)公開(kāi)了一種表面被覆切削工具，其包括表面被覆有內(nèi)層的基材，該內(nèi)層還被氧化鋁層覆蓋。根據(jù)專利文獻(xiàn)6，除了作為主要成分的非氧化性氣體成分之外，還進(jìn)一步引入了氧化性氣體以形成內(nèi)層。因此，氧化鋁層的(110)面表現(xiàn)出最大X射線衍射峰強(qiáng)度，并且氧化鋁層和內(nèi)層的晶格條紋在它們之間的界面上是連續(xù)的。作為改進(jìn)氧化鋁層的強(qiáng)度的方法，除了上面的專利文獻(xiàn)I至6所述方法之外，還有對(duì)氧化鋁層厚度和表面粗糙度、以及構(gòu)成氧化鋁層的顆粒的平均粒徑進(jìn)行調(diào)節(jié)的技術(shù)。例如，根據(jù)日本專利公開(kāi)No. 62-228305 (專利文獻(xiàn)7)，氧化鋁層的厚度為O. 5μπι至5μπι，并且表面粗糙度不大于I μ m，從而提高了氧化鋁 層的強(qiáng)度和粘附性。另外，專利文獻(xiàn)W01995/019457 (專利文獻(xiàn)8)公開(kāi)了厚度為2. 5 μ m至25 μ m、并且構(gòu)成晶粒的粒徑為O. 5 μ m至4 μ m的氧化鋁層。該氧化鋁層具有沿(104)面方向織構(gòu)而成的單相α結(jié)構(gòu)。日本專利公開(kāi)No. 2002-205205 (專利文獻(xiàn)9)也公開(kāi)了一種氧化鋁層，通過(guò)使用平均粒徑為2 μ m以下的氧化鋁顆粒將該氧化鋁層的厚度調(diào)節(jié)至2. 5 μ m以下。通過(guò)形成具有這樣的厚度和粒徑的氧化鋁層，從而能夠提高表面被覆切削工具的韌性。引用列表專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I:日本專利公開(kāi)No. 11-138308專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)No. 2002-120105專利文獻(xiàn)3:日本專利公開(kāi)No. 07-216549專利文獻(xiàn)4:歐洲專利公開(kāi)No. 1655387A1專利文獻(xiàn)5:日本專利公開(kāi)No. 09-507528專利文獻(xiàn)6:日本專利公開(kāi)No. 0-156606專利文獻(xiàn)7:日本專利公開(kāi)No. 62-228305專利文獻(xiàn)8:TO1995/019457專利文獻(xiàn)9:日本專利公開(kāi)No. 2002-20520
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題然而，由上述專利文獻(xiàn)I至9的方法所形成的氧化鋁層不具有足夠的強(qiáng)度，在用于切削時(shí)，其覆蓋層易于磨損。另外，常規(guī)技術(shù)通過(guò)改變氧化鋁層形成的條件、對(duì)氧化鋁層進(jìn)行加工、或者形成由多個(gè)氧化鋁層構(gòu)成的層疊體，從而降低了構(gòu)成氧化鋁層的顆粒的粗糙度和粒徑。然而，氧化鋁層不具有足夠高的強(qiáng)度，因而易于磨損。鑒于上述現(xiàn)狀，進(jìn)行了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種耐磨性優(yōu)異的表面被覆切削工具。解決問(wèn)題的手段本發(fā)明的發(fā)明者們對(duì)形成氧化鋁層的α -氧化鋁的晶體取向進(jìn)行了深入的研究，發(fā)現(xiàn)可通過(guò)增加(024)面的等效峰強(qiáng)度從而提高氧化鋁層的強(qiáng)度，由此完成了本發(fā)明，其中所述(024)面與形成氧化鋁基材的材料的晶面垂直。另外，氧化鋁層的表面具有由α-氧化鋁晶粒形成凹部/凸部。發(fā)現(xiàn)通過(guò)增加相交切線間的夾角(下文中也稱作“切線夾角”)，從而使氧化鋁層(下文中也稱為“外層”)相對(duì)于基材進(jìn)行水平生長(zhǎng)，使外層具有致密的結(jié)構(gòu)，并提高強(qiáng)度，其中該相交切線分別延伸自凹部/凸部中凹部的最深點(diǎn)。
另外，還發(fā)現(xiàn)可以使(012)面的等效峰強(qiáng)度與(110)面的等效峰強(qiáng)度大于1，從而增強(qiáng)氧化鋁層的強(qiáng)度和粘附性，其中(012)面為平行于外層的(024)面的晶面，(110)面為垂直于(024)面的晶面。本發(fā)明的發(fā)明者們還重點(diǎn)研究了 α-氧化鋁晶粒的表面光滑度，并發(fā)現(xiàn)α-氧化鋁晶粒表面的光滑度越高(即表面R越大)，則可使覆蓋層具有更高的抗粘附性。具體而言，本發(fā)明的表面被覆切削工具包括基材和形成于基材上的覆蓋層。所述覆蓋層至少包括內(nèi)層和外層。所述內(nèi)層為單層，或者為由兩層以上堆疊疊加而成構(gòu)成的多層多層疊體，所述單層或者所述多層層疊體多層由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素構(gòu)成,或者所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素與選自碳、氮、氧和硼所構(gòu)成的組中的至少一種元素所形成的化合物構(gòu)成。所述外層包括包含α-氧化鋁作為主要成分，并且其展現(xiàn)出的(024)面
的X射線衍射的(024)平面的等效峰強(qiáng)度PR (024)顯示為大于I. 3。優(yōu)選的是，等效峰強(qiáng)度PR (024)大于2. O。氧化鋁層的(024)面優(yōu)選顯示X射線衍射的最大峰。優(yōu)選的是，外層的(012)面顯示X射線衍射的最大峰強(qiáng)度。優(yōu)選的是，外層包含α-氧化鋁晶粒，并且在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少50%的晶粒滿足以下條件相交切線之間的切線夾角大于或等于100°并且小于或等于170°，其中所述相交切線中的一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由位于所述外層的表面處的三個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α -氧化鋁晶粒的一個(gè)組合而形成的，并且所述相交切線中的另一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由上述三個(gè)α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒的另一個(gè)組合而形成的。優(yōu)選的是，所述外層的(110)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (110)和(012)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (012)均顯示為大于I。優(yōu)選的是，所述外層包含α-氧化鋁晶粒，并且在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，以10000倍的放大倍率進(jìn)行觀察，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少30%的晶粒滿足以下條件與一個(gè)所述ct -氧化招晶粒的表面凸部相鄰接的內(nèi)切圓的半徑不小于3_。本發(fā)明的有益效果經(jīng)上述方式進(jìn)行構(gòu)造，本發(fā)明的表面被覆切削工具能夠具有更高的耐磨性。


圖I示出了在沿包含表面被覆切削工具中覆蓋層表面的法線的平面切割而得到的橫截面中，使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡所觀察得到的外層的表面及其附近的圖像。圖2示出了在沿包含表面被覆切削工具中覆蓋層表面的法線的平面切割而得到的橫截面中，使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡所觀察得到的外層的表面及其附近的圖像。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。需要注意的是，本發(fā)明的層的厚度或者覆蓋層的厚度是用光學(xué)顯微鏡或者掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)量的，并且形成覆蓋層的各層的組成是用能量色散X射線光譜(EDS)儀等測(cè)量的。〈表面被覆切削工具〉本發(fā)明的表面被覆切削工具包括基材和形成于基材上的覆蓋層。具有這種基本結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的表面被覆切削工具可非常有利地用作(例如)鉆頭、端銑刀、銑削或車(chē)削用可轉(zhuǎn)位刀片、金工鋸、齒輪切削工具、鉸刀、螺絲攻、曲軸針銑用刀片等。前刀面為本發(fā)明表面被覆切削工具表面的一個(gè)組成部分，前刀面是指當(dāng)切削工作完成時(shí)，與工件的切屑發(fā)生接觸的表面。這樣的前刀面優(yōu)選具有呈凸?fàn)罨蛘甙纪共黄綘畹臄嘈寂_(tái)。通過(guò)設(shè)置切屑槽，使得切屑卷曲并碎裂為適當(dāng)大小的細(xì)小碎片。因此，可以防止切 屑發(fā)生纏繞并妨礙切削工作。需要注意的是，可以不必形成端屑槽，即使不設(shè)置切屑槽也不影響本發(fā)明的效果。< 基材 >作為本發(fā)明的表面被覆切削工具的基材，可以使用這種切削工具的任何常規(guī)已知基材，而對(duì)其沒(méi)有特別的限制。這種基材的例子為(例如)硬質(zhì)合金(例如，包括WC基硬質(zhì)合金，含有WC和Co的硬質(zhì)合金，含有WC和Co、并且額外含有Ti碳氮化物、Ta碳氮化物或Nb碳氮化物等的硬質(zhì)合金)、金屬陶瓷(主要成分為T(mén)iC、TiN或TiCN等)、高速鋼、陶瓷(例如，碳化鈦、碳化硅、氮化硅、氮化鋁、氧化鋁、以及它們的混合物)、立方氮化硼燒結(jié)體、金剛石燒結(jié)體等。當(dāng)使用硬質(zhì)合金作為基材時(shí)，硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)中可含有游離碳或稱作n相的異常相，這種情況下仍可產(chǎn)生本發(fā)明的效果。需要注意的是，這些基材可經(jīng)過(guò)表面改性。例如，在為硬質(zhì)合金的情況中，可在硬質(zhì)合金表面上形成脫β層(β-free layer)。在為金屬陶瓷的情況中，可形成表面硬化層。即使經(jīng)過(guò)這種表面改性，也可顯示本發(fā)明的效果。<覆蓋層>本發(fā)明的覆蓋層至少包括內(nèi)層和外層。所述內(nèi)層為單層，或者為由兩層以上構(gòu)成的多層層疊體，所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素構(gòu)成,或者所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素與選自碳、氮、氧和硼所構(gòu)成的組中的至少一種元素所形成的化合物構(gòu)成。所述外層包含α-氧化鋁作為主要成分，并且其(024)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (024)顯示為大于I. 3。(024)面的平面指數(shù)表示與(012)面相同的方向，并且(024)面中原子的排列相當(dāng)于(012)平面的一半。因此，可提高(024)面的等效峰強(qiáng)度，以使其大于I. 3，從而使更多的原子沿垂直于基材的方向排列。這樣可以提高氧化鋁層的強(qiáng)度。具有這種氧化鋁層的覆蓋層具有優(yōu)異的耐磨性，并且顯示出難以發(fā)生斷裂的優(yōu)異性能。關(guān)于外層，優(yōu)選的是，(012)面顯示出X射線衍射的最大峰強(qiáng)度。(024)面的平面指數(shù)表示與(012)面相同的方向，并且(024)面的原子排列相當(dāng)于
(012)面的一半。因此，可提高(024)面的等效峰強(qiáng)度，以使其大于I. 3，從而使更多的原子沿垂直于基材的方向排列。這樣可以增加外層的強(qiáng)度。另外，在外層中，(012)面顯示出X射線衍射的最大峰強(qiáng)度，因此，沿垂直于基材的方向的原子排列最強(qiáng)，并且可以增強(qiáng)氧化鋁層的強(qiáng)度。具有這樣的外層的覆蓋層具有優(yōu)異的耐磨性，并且具有難以發(fā)生斷裂的優(yōu)異性倉(cāng)泛。關(guān)于外層，優(yōu)選的是，外層的(110)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR(IlO)和(012)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (012)均大于I。因此，原子沿α-氧化鋁生長(zhǎng)的方向和與該方向垂直的方向排列 ，由此可以提高外層的強(qiáng)度和粘附性。含有這樣的外層的覆蓋層具有優(yōu)異的耐磨性，并且顯示出難以發(fā)生斷裂的優(yōu)異性能。本發(fā)明的這種覆蓋層包括如下實(shí)施方案覆蓋層覆蓋基材的全部表面的實(shí)施方案；局部未形成覆蓋層的實(shí)施方案；以及在部分覆蓋層中，覆蓋層的層疊方式不同的實(shí)施方案。另外，本發(fā)明的覆蓋層的總覆蓋層厚度優(yōu)選為大于或等于2μπι并且小于或等于25 μ m。如果厚度小于2 μ m,則耐磨性可能劣化。如果厚度大于25 μ m,則對(duì)基材的粘附性和抗斷裂性可能劣化。該覆蓋層的特別優(yōu)選的厚度為大于或等于3 μ m并且小于或等于20 μ m。下面將對(duì)該覆蓋層的各個(gè)構(gòu)成層進(jìn)行說(shuō)明。關(guān)于本發(fā)明，從基材側(cè)開(kāi)始，覆蓋層優(yōu)選依次包括結(jié)合層、內(nèi)層、氧化鋁結(jié)合層、夕卜層和狀態(tài)指示層。下面將從位于基材側(cè)上的層開(kāi)始，依次對(duì)構(gòu)成覆蓋層的各個(gè)層進(jìn)行說(shuō)明。<結(jié)合層>本發(fā)明的覆蓋層優(yōu)選包括結(jié)合層(與基材鄰接的層)，該結(jié)合層位于基材和內(nèi)層之間，并且結(jié)合層優(yōu)選由Ti的氮化物構(gòu)成。具有這樣的組成的結(jié)合層對(duì)基材具有高粘附性，并且即使在苛刻的切削條件下，也可以防止覆蓋層發(fā)生全部剝落?？尚纬蛇@樣的結(jié)合層，從而使得即使覆蓋層的至少一層上施加有壓縮殘余應(yīng)力時(shí)，也能獲得足以承受切削的粘附性。結(jié)合層的厚度優(yōu)選為大于或等于O. 05 μ m且小于或等于I μ m?！磧?nèi)層〉本發(fā)明的覆蓋層優(yōu)選包括至少一個(gè)內(nèi)層。所述內(nèi)層為單層，或者為由兩層以上構(gòu)成的多層層疊體，所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素構(gòu)成,或者所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素與選自碳、氮、氧和硼所構(gòu)成的組中的至少一種元素所形成的化合物構(gòu)成。含有氮和上述組中的元素的內(nèi)層具有優(yōu)異的韌性，并且具有這樣的優(yōu)點(diǎn)即使增加厚度，覆蓋層也難以破碎。相反，含有碳、氮和上述組中的元素的內(nèi)層可以提高耐凹坑磨損性(crater wear resistance)。另外,含有氧的內(nèi)層具有優(yōu)異的抗氧化性和抗粘附性，因此是優(yōu)選的。需要注意的是，內(nèi)層不局限于由化合物構(gòu)成的內(nèi)層，還包括由元素周期表中第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si中的一種元素所構(gòu)成的內(nèi)層。優(yōu)選的是，內(nèi)層由選自Cr、Al、Ti和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素構(gòu)成，或者由選自該組中的至少一種元素與選自由碳、氮、氧和硼所構(gòu)成的組中的至少一種元素所形成的化合物構(gòu)成。更優(yōu)選的是，內(nèi)層為包含TiCN作為主要成分的層。此處，“包含TiCN作為主要成分”表示包含90質(zhì)量％以上的TiCN，優(yōu)選表示除了不可避免的雜質(zhì)外，內(nèi)層僅由TiCN構(gòu)成。這樣的TiCN (Ti的碳氮化物)中所包含的元素之間的原子比包括各種慣常公知的原子比，并且此處對(duì)原子比沒(méi)有特別的限制。
在本發(fā)明的化合物由化學(xué)式(例如TiN)表示的情況下，如果對(duì)原子比沒(méi)有特別的限制，則原子比包括各種慣常公知的原子比，并且不一定僅僅局限于化學(xué)計(jì)量范圍內(nèi)的原子比。例如，在化合物僅表示為“TiCN”的情況下，“Ti”、“C”和“N”之間的原子比不僅僅局限于50:25:25。另外，在化合物表示為“TiN”的情況下，“Ti”和“N”之間的原子比也不僅僅局限于50:50。這些原子比包括各種慣常公知的原子比。內(nèi)層的平均厚度優(yōu)選為大于或等于2 μ m并且小于或等于20 μ m。滿足該條件的內(nèi)層可以恰當(dāng)?shù)谋３帜湍バ院涂箶嗔研灾g的平衡。如果內(nèi)層的厚度大于20 μ m，則抗斷裂性劣化，從而在某些情況中是不優(yōu)選。如果內(nèi)層的厚度小于2μπι，則在高速切削加工中，覆蓋層的磨損增加，而這是不優(yōu)選的。<氧化鋁結(jié)合層>本發(fā)明的覆蓋層優(yōu)選包括氧化鋁結(jié)合層，該氧化鋁結(jié)合層位于內(nèi)層和下述外層之間。通過(guò)設(shè)置氧化鋁結(jié)合層，以增加內(nèi)層和外層之間的粘附力，并使外層不易發(fā)生剝落。
關(guān)于氧化鋁結(jié)合層，為了增加內(nèi)層和外層之間的粘附力，氧化鋁結(jié)合層的表面優(yōu)選具有相當(dāng)精細(xì)的針狀結(jié)構(gòu)。氧化鋁結(jié)合層的例子可以為直接位于內(nèi)層上的TiBxNy (其中X和y表示原子比，并且滿足O. 001 ( x/(x+y) < O. 2)層。另外，該氧化鋁結(jié)合層也可以含有本發(fā)明覆蓋層中其它構(gòu)成層所包含的元素(尤其是與氧化鋁結(jié)合層鄰接的層中所包含的元素)。該氧化鋁結(jié)合層的厚度優(yōu)選為大于或等于O. 05 μ m并且小于或等于I μ m。如果其厚度大于I μ m,則耐磨性劣化，這在一些情況中是不優(yōu)選的。如果厚度小于O. 05 μ m，則在一些情況中氧化鋁結(jié)合層和外層之間可能不會(huì)顯示出充分的粘附性。< 外層 >本發(fā)明的覆蓋層的特征在于其包括至少一個(gè)外層，并且優(yōu)選包括位于狀態(tài)指示層(將在下文中對(duì)其進(jìn)行描述)和氧化鋁結(jié)合層之間的外層。該外層包含具有α晶體結(jié)構(gòu)的α -氧化鋁作為主要成分，因此，在高速切削加工中顯示出良好的抗氧化磨損性能，并且有助于提高耐磨性。此處，“包含α-氧化鋁作為主要成分”表示外層包含50質(zhì)量％以上的α-氧化鋁，并且優(yōu)選的是，除了不可避免的雜質(zhì)外，外層僅由α-氧化鋁構(gòu)成。除了 α-氧化鋁之外，該外層還可以包含鋯、鉻等。α -氧化鋁的優(yōu)點(diǎn)在于，其在高速切削加工中通常具有優(yōu)異的耐磨性。需要注意的是，外層的晶體結(jié)構(gòu)可以通過(guò)X射線衍射來(lái)鑒定。上述外層的特征在于(024)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (024)大于I. 3。通常，在一些情況中，人們關(guān)注于與基材平面方向垂直的(012)面，以將其作為對(duì)形成氧化鋁層的晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義的指數(shù)。然而，與本發(fā)明不同的是，人們未關(guān)注(024)面以試圖研究其最佳當(dāng)量峰強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明，重點(diǎn)研究了(024)面的X射線衍射，并發(fā)現(xiàn)當(dāng)(024)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (024)大于I. 3時(shí)，使得包含氧化鋁為主要成分的外層具有優(yōu)異的強(qiáng)度。
(024)面的平面指數(shù)和(012)面的平面指數(shù)表示相同的方向，并且(024)面的原子排列相當(dāng)于(012)面的一半。因此，通過(guò)增加(024)面的等效峰強(qiáng)度，能夠增加沿垂直于基材的方向排列的原子的數(shù)目。因此，外層的原子密度得以增加，并且外層的強(qiáng)度得以提高。等效峰強(qiáng)度PR (024)優(yōu)選為大于2。相反，如果等效峰強(qiáng)度PR (024)為1.3以下，則不能提高外層的強(qiáng)度。盡管其原因還不清晰，但有可能是由于并不一定需要高原子密度這一事實(shí)而造成的。 在本發(fā)明的外層中，(012)面顯示出X射線衍射的最大峰強(qiáng)度，因此外層具有優(yōu)異的強(qiáng)度。另外，本發(fā)明的外層的等效峰強(qiáng)度PR (110)和等效峰強(qiáng)度PR (012)均大于1，因此外層具有優(yōu)異的強(qiáng)度和抗粘附性。 (104)面也是垂直于基材的晶體平面。根據(jù)ASTM文件No. 10-173 (由JCPDS-衍射數(shù)據(jù)國(guó)際中心出版的Powder Diffraction File), (024)面的標(biāo)準(zhǔn)衍射強(qiáng)度比低于垂直于基材的(012)面以及(104)面的標(biāo)準(zhǔn)衍射強(qiáng)度比。因此，為了增加(024)面的衍射強(qiáng)度，有效的方式是提高(024)面的衍射強(qiáng)度，而不是提高(104)面的衍射強(qiáng)度。
此處，PR (024)表示通過(guò)x射線衍射實(shí)際測(cè)得的覆蓋層的(024)面的x射線衍射峰相對(duì)于ASTM數(shù)據(jù)所標(biāo)示的各向同性顆粒的X射線峰強(qiáng)度的相對(duì)強(qiáng)度。S卩，PR (024)的寬度越大，表示來(lái)自于(024)面的X射線峰強(qiáng)度較其它峰強(qiáng)度越大，并且取向?yàn)?024)的方向。按照如下方式計(jì)算上述PR (024)、PR (110)和PR (012)。對(duì)于表面被覆切削工具的外層，使用CuKal (波長(zhǎng)λ=1.5405Α)Χ射線源。通過(guò)2 θ - Θ掃描X射線衍射法，測(cè)量八個(gè)平面(即，(012)面、(104)面、(110)面、(113)面、(024)面、(116)面、(124)面和(030)面)的各X射線衍射強(qiáng)度?；谟上率蕉x的(hkl)平面，對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。作為這8個(gè)晶面，采用了 ASTM文件No. 10-173所示的反射面，該反射面具有峰強(qiáng)度為30以上的主峰。PR (024)={Ι(024)/Ι0(024)}/[ Σ {I (hkl)/I0 (hkl)}/8]PR (110)=(1 (110)/Ι0(110)}/[ Σ {I (hkl)/I0 (hkl)}/8]PR (012)=(1 (012)/Ι0(012)}/[ Σ {I (hkl)/I0 (hkl)}/8]在上式中，I(hkl)表示實(shí)際測(cè)量的(hkl)平面的X射線衍射強(qiáng)度。IciQikl)為ASTM文件No. 10-173中所示的X射線衍射強(qiáng)度，并且表示來(lái)自于各向同性取向的粉末顆粒的(hkl)面的X射線衍射強(qiáng)度。在本發(fā)明的外層中，優(yōu)選的是，(024)面顯示出X射線衍射的最大峰。因此，外層中(024)晶面的比例較高，由此可以形成這樣的外層，該外層由與(012)面相同方向的平面指數(shù)表示，并且具有高原子密度。上述外層的厚度優(yōu)選為大于或等于O. 5 μ m并且小于或等于15 μ m,更優(yōu)選的是，其厚度的下限為2 μ m,并且厚度的上限為8 μ m。如果厚度大于15 μ m,則易于從切削刃的尖部或者切削刃的邊緣發(fā)生剝落，并且有時(shí)候抗斷裂性會(huì)劣化。如果厚度小于O. 5 μ m，則前刀面的耐凹坑磨損性優(yōu)異，并且在重復(fù)切削(例如，車(chē)螺紋或者切槽)中，有時(shí)候抗咬合性(biting resistance)會(huì)劣化。<切線夾角>圖I示出了在沿包含本發(fā)明表面被覆切削工具中覆蓋層表面的法線的平面切割而得到的橫截面中，使用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)所觀察得到的外層的表面的圖像。根據(jù)本發(fā)明，外層優(yōu)選包含α-氧化鋁晶粒。如圖I所示，在沿包含表面被覆切削工具中覆蓋層表面的法線的平面切割而得到的橫截面中，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少50%的晶粒滿足以下條件切線夾角大于或等于100°并且小于或等于170°。此處，切線夾角定義如下。在位于外層表面中的彼此相鄰的三個(gè)α-氧化鋁晶粒中，兩個(gè)彼此相鄰的α-氧化鋁晶粒的一個(gè)組合形成一個(gè)凹部，兩個(gè)彼此相鄰的α-氧化鋁晶粒的另一個(gè)組合形成另一個(gè)凹部。延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)的切線與延伸自另一個(gè)凹部的最深點(diǎn)的切線之間的角為切線夾角。此處，切線夾角表示按照下列方式定義的角(見(jiàn)圖I)。三個(gè)彼此相鄰的α-氧化鋁晶粒形成兩個(gè)凹部。分別從兩個(gè)凹部各自的最深點(diǎn)開(kāi)始，繪制與α-氧化鋁晶粒鄰接的兩條半直線，使得這兩條半直線在朝向外層的表面?zhèn)?朝向與基材相反的一側(cè))相交。在相交的半直線之間所形成的夾角中，朝向外層突出的角為切線夾角(見(jiàn)圖I)。該切線夾角為鈍角的情況表示α-氧化鋁晶粒所形成的外層表面光滑。相反，切線夾角為銳角的情況表示α-氧化鋁晶粒所形成的外層表面粗糙。本發(fā)明的外層具有光滑的表面，因此外層相對(duì)于基材水平生長(zhǎng)。因此，外層的晶體結(jié)構(gòu)為致密結(jié)構(gòu)，并且強(qiáng)度增加。具有這種外層的覆蓋層的切線夾角為鈍角，因此，被切削的工件難以粘附到覆蓋層上，并且覆蓋層顯示出耐磨性和抗碎裂性優(yōu)異的性質(zhì)。此處，上述“ α -氧化鋁晶粒中的至少50%的晶?！敝械陌俜直缺硎鞠鄬?duì)于外層表面中所存在的α-氧化鋁晶粒的數(shù)目，位于如下兩條半直線之間的α-氧化鋁晶粒的數(shù)目所占的比率，其中所述兩條半切線所形成的切線夾角滿足大于或等于100°并且小于或等·于170°。具體而言，假設(shè)(例如)外層表面中存在10個(gè)α-氧化鋁晶粒。當(dāng)這10個(gè)α-氧化鋁晶粒中的5個(gè)α-氧化鋁晶粒所形成的全部切線夾角均滿足大于或等于100°并且小于或等于170°的條件，而由余下的α-氧化鋁晶粒所形成的切線夾角不滿足大于或等于100°并且小于或等于170°這個(gè)條件時(shí)，則位于外層的表面處的α-氧化鋁晶粒中的至少50%的晶粒具有所期望的切線夾角。上述切線夾角是通過(guò)對(duì)凹槽的形狀進(jìn)行重點(diǎn)研究而發(fā)現(xiàn)的，該凹槽形成于外層表面中存在的α-氧化鋁晶粒之間。因此，切線夾角與僅對(duì)某個(gè)部分的最大或者平均表面粗糙度進(jìn)行重點(diǎn)研究而發(fā)現(xiàn)的參數(shù)(例如，慣常公知的表面粗糙度參數(shù)(例如，Rz、Ra和Sm))在技術(shù)上是不相關(guān)的。不可能通過(guò)諸如Rz、Ra和Sm之類(lèi)的參數(shù)來(lái)限定本發(fā)明的外層的表面形狀。即，本發(fā)明不可能通過(guò)慣常公知的參數(shù)(例如Rz、Ra和Sm)來(lái)限定α-氧化鋁晶粒之間所形成的凹槽的形狀。因此，本發(fā)明使用了新的參數(shù)(切線夾角)代替慣常公知的參數(shù)來(lái)限定工件難以粘附于其上的外層的表面形狀。由于該切線夾角表示形成于α-氧化鋁晶粒之間的凹槽的形狀，因此切線夾角的值顯然不取決于α-氧化鋁晶粒的大小。該凹槽形狀影響抗粘附性的這個(gè)想法本身是獨(dú)創(chuàng)的，在此方面，本發(fā)明為過(guò)去所不存在的創(chuàng)新發(fā)明。更加優(yōu)選的是，在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少65%的晶粒滿足上述切線夾角。進(jìn)一步更加優(yōu)選的是，位于所述外層的表面處的α-氧化鋁晶粒中的至少80%的晶粒滿足上述切線夾角?！?α -氧化鋁晶粒的表面R>圖2示出了在沿包含本發(fā)明表面被覆切削工具中覆蓋層表面的法線的平面切割而得到的橫截面中，使用FE-SEM所觀察得到的外層的表面的圖像。如圖2所示，優(yōu)選的是，在沿包含覆蓋層的表面的法線的平面切割覆蓋層表面而得到的橫截面中，以10000倍的放大倍率進(jìn)行觀察，位于外層的表面處的α-氧化鋁晶粒中的至少30%的晶粒滿足以下條件與由一個(gè)α-氧化鋁晶粒形成的表面凸部相鄰接的內(nèi)切圓的半徑(表面R)大于或等于3_。此處，上述“表面R”為用以表示α-氧化鋁晶粒表面光滑度的指數(shù)。如圖2所示，“表面R”表示與α-氧化鋁晶粒橫截面中的凹部和凸部中的凸部的最外面部分鄰接的內(nèi)切圓的半徑。表面R的值越大，表示α -氧化鋁晶粒的表面越光滑，而表面R的值較小，則表示α-氧化鋁晶粒的表面具有尖銳的部分。當(dāng)α-氧化鋁晶粒的表面R為3_以上時(shí)，則外層表面具有所期望的光滑度，并且在切削加工中，工件不易于粘附于其上。與上述通過(guò)外層晶面的取向而獲得的效果相結(jié)合，具有這樣的外層的覆蓋層具有優(yōu)異的抗粘附性和抗碎裂性。由于外層表面中的表面R為3mm以上的α -氧化鋁晶粒的數(shù)目越多，則外層表面越光滑，因此，優(yōu)選盡可能多的α -氧化鋁晶粒的表面R為3mm以上。通過(guò)以下方法測(cè)量表面R。沿包含覆蓋層表面的法線的平面切割表面被覆切削工具。在所得到的橫截面中，利用FE-SEM以10000倍的放大倍率對(duì)位于外層表面中的α -氧化鋁晶粒進(jìn)行觀察。上述“ α -氧化鋁晶粒中的至少30%的晶?！敝械陌俜直缺硎鞠鄬?duì)于外層表面中的20 μ m的區(qū)域內(nèi)所存在的α -氧化鋁晶粒的數(shù)目，表面R為3mm以上的α -氧化鋁晶粒的數(shù)目所占的比率。例如，假設(shè)外層表面中的20μπι的區(qū)域內(nèi)存在10個(gè)α-氧化鋁晶粒。 當(dāng)α-氧化鋁晶粒中的任意3個(gè)晶粒的表面R為3mm以上，并且余下的7個(gè)α-氧化鋁晶粒的表面R小于3mm時(shí)，則位于外層表面中的α -氧化鋁晶粒中的30%的晶粒的表面R為3mm以上。本發(fā)明所限定的晶粒的表面R是通過(guò)對(duì)存在于最外層表面中的α -氧化鋁晶粒的最外層的形狀進(jìn)行重點(diǎn)研究而發(fā)現(xiàn)的。因此，表面R與僅對(duì)某個(gè)部分的表面粗糙度的最大值或者平均值進(jìn)行重點(diǎn)研究而發(fā)現(xiàn)的參數(shù)(例如，Rz、Ra和Sm)在技術(shù)上是不相關(guān)的。不可能通過(guò)諸如Rz、Ra和Sm之類(lèi)的參數(shù)來(lái)限定本發(fā)明的外層的表面形狀。S卩，本發(fā)明不可能通過(guò)慣常公知的參數(shù)(例如，Rz、Ra和Sm)來(lái)限定α _氧化鋁晶粒的最外層的形狀。因此本發(fā)明使用新參數(shù)(晶粒的表面R)取代慣常公知的參數(shù)來(lái)限定工件難以粘附于其上的外層的表面形狀。由于這樣限定的晶粒的表面R表示α-氧化鋁晶粒的最外層的形狀，因此表面R的值顯然不取決于α-氧化鋁晶粒的大小。晶粒最外層的形狀影響抗粘附性這一想法實(shí)質(zhì)上是獨(dú)創(chuàng)的，在此方面，本發(fā)明是過(guò)去所不存在的創(chuàng)新發(fā)明。更加優(yōu)選的是，在沿包含覆蓋層的表面的法線的平面切割表面被覆切削工具而得到的橫截面中，位于外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少50%的晶粒滿足以下條件與表面凸部相鄰接的內(nèi)切圓的半徑為至少3_。又更優(yōu)選的是，位于所述外層表面中的α-氧化鋁晶粒中的至少70%的晶粒滿足表面R為至少3_的條件。<狀態(tài)指示層>本發(fā)明的覆蓋層優(yōu)選包括狀態(tài)指示層，該狀態(tài)指示層形成了覆蓋層的最外層表面。此處，狀態(tài)指示層優(yōu)選包含Ti的碳化物、Ti的氮化物、Ti的碳氮化物和Ti的硼化物中的一種作為主要成分?！鞍琓i的碳化物、Ti的氮化物、Ti的碳氮化物和Ti的硼化物中的一種作為主要成分”表示包含至少90質(zhì)量％的Ti的碳化物、Ti的氮化物和Ti的碳氮化物中的一種。優(yōu)選的是，其表示除了不可避免的雜質(zhì)外，狀態(tài)指示層僅由Ti的碳化物、Ti的氮化物和Ti的碳氮化物中的一種構(gòu)成。另外，對(duì)于各Ti的碳化物、Ti的氮化物和Ti的碳氮化物，Ti和Ti以外的元素(B卩，C、N和CN)的質(zhì)量比優(yōu)選為，Ti的比率為50質(zhì)量％以上。在Ti的碳化物、Ti的氮化物和Ti的碳氮化物中，特別優(yōu)選的是Ti的氮化物卿，表示為T(mén)iN的化合物)。由于在這些化合物中，TiN具有最明亮的顏色(金色)，因此其具有這樣的優(yōu)點(diǎn)在用于切削加工后，容易辨別切削刀頭的彎角。上述狀態(tài)指示層的厚度優(yōu)選為大于或等于O. 05 μ m并且小于或等于2 μ m。如果厚度小于O. 05 μ m，則在施加有殘余壓縮應(yīng)力的情況下不能提供充分的效果，并且不能有效地提高抗斷裂性。如果厚度大于2 μ m，則其對(duì)位于狀態(tài)指示層內(nèi)的層的粘附性有時(shí)候會(huì)劣化。<制造方法>本發(fā)明的覆蓋層是通過(guò)化學(xué)氣相沉積法(CVD)來(lái)形成的。對(duì)于除外層之外的構(gòu)成覆蓋層的其他各層，可以不加特別限制地使用慣常公知的化學(xué)氣相沉積法，并且不限制條件等。例如，可以使用約800°C至1050°C的溫度作為沉積溫度。作為所使用的氣體，同樣可以使用慣常公知的氣體(例如，諸如乙腈之類(lèi)的腈類(lèi)氣體)，而對(duì)其沒(méi)有特別的限制。關(guān)于外層，按照以下的方法形成外層，使得X射線衍射的等效峰強(qiáng)度 PR (024)大于 I. 3。 具體而言，外層可通過(guò)以下方法生成形成氧化鋁結(jié)合層，然后使氧化鋁結(jié)合層的表面氧化，從而形成α -氧化鋁核，或者在氧化鋁結(jié)合層(該氧化鋁結(jié)合層的內(nèi)部由氧化物構(gòu)成)上形成α-氧化鋁核?？梢允褂?50°C至1050°C的溫度作為外層的形成溫度。外層形成時(shí)的壓力可以為大于或等于40hPa并且小于或等于150hPa。通過(guò)以2體積％以下的較低流速供給AlCl3氣體，并且在10秒至5分鐘內(nèi)連續(xù)增加/減少作為催化劑的H2S氣體的流速，從而形成外層。這樣可形成外層，使得外層具有沿(024)面取向的晶體結(jié)構(gòu)。另外，H2S氣體的流速可以設(shè)置為O. 15體積％以下的相當(dāng)?shù)偷牧魉伲瑥亩纬删哂?012)面上的最大峰的外層。另外，CO2的流速可以被設(shè)置為4. 5體積％以上的較高流速，從而增加(110)面的取向指數(shù)。[實(shí)施例]下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。然而本發(fā)明并不局限于此。<實(shí)施例1-15，對(duì)比例1_5>實(shí)施例和對(duì)比例的制造方法類(lèi)似，不同之處在于各外層的形成條件彼此不同。首先，作為基材，混合硬質(zhì)合金原料粉末，使各成分的含量為83. I質(zhì)量％的WC、5. 7質(zhì)量％的TiC、I. 3質(zhì)量%的TaC, I. 5質(zhì)量%的NbC,O. 4質(zhì)量%的ZrC,O. 2質(zhì)量%的Cr3C2和7. 8質(zhì)
量％的(0。接下來(lái)，對(duì)原料粉末進(jìn)行擠壓成型，并在真空氣氛中，在1400°C下保持I小時(shí)，從而使硬質(zhì)合金原料粉末燒結(jié)。然后，將擠壓成型體從爐中移出，并將壓型體的表面打磨光滑。然后，在切削刃棱線上，用SiC刷進(jìn)行刃處理，從而使距前刀面?zhèn)鹊溺衲挾葹镺. 05mm。通過(guò)這一方式，制備了具有CNMG120408N-GE形狀的基材(由Sumitomo Electric Hardmetal株式會(huì)社生產(chǎn))。由此在基材的表面中形成了厚度為20 μ m的脫β層。接下來(lái)，將基材放置在CVD爐中，使用公知的熱CVD法，從基材側(cè)起依次形成結(jié)合層(TiN層)、內(nèi)層(MT-TiCN層)、氧化招結(jié)合層(TiCNO層)、外層(a -Al2O3)和狀態(tài)指不層(TiN 層)。具體而言，首先將爐溫設(shè)置為900°C。將TiCl4氣體和N2氣用作原料氣體，將H2氣體用作載氣，從而形成厚度為約Iym的TiN層。然后，將爐溫設(shè)置為860°C。使用2. 3體積％的TiCl4、0. 5體積％的CH3CN和25體積％的N2作為原料氣體。引入余量的H2氣作為載氣。將爐中的壓力設(shè)置為70hPa。由此形成厚度為IOym的MT-TiCN層。然后，將爐溫設(shè)置為9800C。使用2體積％的TiCl4、O. I體積％的CH4和10體積％的N2用作原料氣體。引入余量的H2氣作為載氣。將爐中的壓力設(shè)置為67hPa。從而形成TiCN結(jié)合層。然后，使用2體積％的TiCl4、0. I體積％的CH4、10體積的％N2、I體積％的CO和2體積％的CO2作為原料氣體。引入剩量的H2氣作為載氣。將爐中的壓力設(shè)置為67hPa。從而形成總厚度為Iym以下的TiCNO層。隨后，在如下表I所示的爐溫、壓力和原料氣體組成這些條件下，形成厚度為4μπι的外層。此處，關(guān)于表I中的原料氣體“H2s”的體積比率，“O. 30±0. 05變動(dòng)量/30秒”表示所引入的H2S的體積比率從O. 30體積％連續(xù)增加到O. 35體積％，然后連續(xù)減小至O. 25體積％，然后再連續(xù)增加到O. 30體積％，H2S體積比率的變動(dòng)在30秒內(nèi)完成這一個(gè)循環(huán)，然后重復(fù)該循環(huán)，由此形成外層。表I
權(quán)利要求
1.一種表面被覆切削工具，包括基材和形成于該基材上的覆蓋層， 所述覆蓋層至少包括內(nèi)層和外層， 所述內(nèi)層為單層，或者為由兩層以上構(gòu)成的多層層疊體， 所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素構(gòu)成,或者 所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素與選自碳、氮、氧和硼所構(gòu)成的組中的至少一種元素所形成的化合物構(gòu)成,并且 所述外層包含α -氧化鋁作為主要成分，并且其(024)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (024)顯示為大于I. 3。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中所述等效峰強(qiáng)度PR(024)大于2.O。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中所述氧化鋁層的(024)面顯示出X射線衍射的最大峰。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中所述外層的(012)面顯示出X射線衍射的最大峰強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中 所述外層包含α -氧化鋁晶粒， 在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少50%的晶粒滿足以下條件 相交切線之間的切線夾角大于或等于100°并且小于或等于170°，其中所述相交切線中的一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由位于所述外層的表面處的三個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒的一個(gè)組合而形成的，并且所述相交切線中的另一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由上述三個(gè)α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒的另一個(gè)組合而形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中 所述外層包含α -氧化鋁晶粒， 在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少65%的晶粒滿足以下條件 相交切線之間的切線夾角大于或等于100°并且小于或等于170°，其中所述相交切線中的一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由位于所述外層的表面處的三個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒的一個(gè)組合而形成的，并且所述相交切線中的另一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由上述三個(gè)α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒的另一個(gè)組合而形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中 所述外層包含α-氧化鋁晶粒， 在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少80%的晶粒滿足以下條件 相交切線之間的切線夾角大于或等于100°并且小于或等于170°，其中所述相交切線中的一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由位于所述外層的表面處的三個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒的一個(gè)組合而形成的，并且所述相交切線中的另一條切線延伸自一個(gè)凹部的最深點(diǎn)，該凹部是由上述三個(gè)α-氧化鋁晶粒中的兩個(gè)彼此相鄰的所述α-氧化鋁晶粒的另一個(gè)組合而形成的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中 所述外層的(110)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (110)和(012)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR (012)均顯示為大于I。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中 所述外層包含α-氧化鋁晶粒，并且 在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，以10000倍的放大倍率進(jìn)行觀察，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少30%的晶粒滿足以下條件與一個(gè)所述α -氧化鋁晶粒的表面凸部相鄰接的內(nèi)切圓的半徑不小于3mmη
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中 所述外層包含α -氧化鋁晶粒，并且 在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，以10000倍的放大倍率進(jìn)行觀察，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少50%的晶粒滿足以下條件與一個(gè)所述α -氧化鋁晶粒的表面凸部相鄰接的內(nèi)切圓的半徑不小于3mmη
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的表面被覆切削工具，其中 所述外層包含α -氧化鋁晶粒，并且 在沿包含所述覆蓋層的表面的法線的平面切割所述表面被覆切削工具而得到的橫截面中，以10000倍的放大倍率進(jìn)行觀察，位于所述外層的表面處的α -氧化鋁晶粒中的至少70%的晶粒滿足以下條件與一個(gè)所述α -氧化鋁晶粒的表面凸部相鄰接的內(nèi)切圓的半徑不小于3mmη
全文摘要
本發(fā)明提供了一種耐磨性優(yōu)異的表面被覆切削工具。本發(fā)明的表面被覆切削工具包括基材和形成于基材上的覆蓋層。所述覆蓋層包括內(nèi)層和外層。所述內(nèi)層為單層，或者為由兩層以上構(gòu)成的多層層疊體，所述單層或者所述多層層疊體由選自元素周期表中的第IVa族元素、第Va族元素、第VIa族元素、Al和Si所構(gòu)成的組中的至少一種元素構(gòu)成，或者由選自該組中的至少一種元素和選自碳、氮、氧和硼所構(gòu)成的組中的至少一種元素所形成的化合物構(gòu)成。所述外層包含α-氧化鋁作為主要成分，并且其(024)面的X射線衍射的等效峰強(qiáng)度PR(024)顯示為大于1.3。
文檔編號(hào)B23B27/14GK102883841SQ20118001911
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者小島周子, 岡田吉生, 金岡秀明, 森本浩之, 阿儂薩克·帕索斯, 巖井惠里香 申請(qǐng)人:住友電工硬質(zhì)合金株式會(huì)社