專利名稱：硬質(zhì)包覆層發(fā)揮優(yōu)異的耐崩刀性的表面包覆切削工具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種表面包覆切削工具(以下稱為包覆工具)，在伴有高熱產(chǎn)生且斷續(xù)性或沖擊性負(fù)載作用于切削刃的各種鋼或鑄鐵的高速斷續(xù)切削加工中，硬質(zhì)包覆層具有優(yōu)異的耐崩刀性，從而經(jīng)長期使用而發(fā)揮優(yōu)異的切削性能。
背景技術(shù)：
以往，已知通常在由碳化鎢(以下用WC表示)基硬質(zhì)合金或碳氮化鈦(以下用TiCN 表示)基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體(以下將這些總稱為工具基體)的表面形成由以下(a)及 (b)構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層而成的包覆工具
(a)下部層為Ti化合物層，所述Ti化合物層由均化學(xué)蒸鍍形成的Ti碳化物(以下用TiC表示)層、氮化物(以下同樣用TiN表示)層、碳氮化物(以下用TiCN表示)層、碳氧化物(以下用TiCO表示)層及碳氮氧化物(以下用TiCNO表示)層中的I層或2層以上而成； 及
(b)上部層為化學(xué)蒸鍍形成的氧化鋁(以下用Al2O3表示)層，
并且已知該包覆工具用于各種鋼或鑄鐵等的切削加工中。
其中，所述包覆工具在較大的負(fù)載施加于切削刃的切削條件下易發(fā)生崩刀缺損等而存在工具壽命短之類的問題，因此為了消除這樣的問題，目前提出了幾個提案。
例如，專利文獻(xiàn)I中提出有如下方案，即以TiCN的單層或2層以上的層壓而構(gòu)成硬質(zhì)包覆層，并且以如下(a) (C)的晶體結(jié)構(gòu)中的任意I種或2種以上的晶體結(jié)構(gòu)構(gòu)成這些結(jié)構(gòu)層中的I層或2層以上來改善包覆工具的耐崩刀性(a)從粒狀晶體組織向縱向生長晶體組織變化的晶體結(jié)構(gòu)；(b)從粒狀晶體組織向縱向生長晶體組織，進(jìn)一步從該縱向生長晶體組織向粒狀晶體組織變化的晶體結(jié)構(gòu)；及(C)從縱向生長晶體組織向粒狀晶體組織變化的晶體結(jié)構(gòu)?！?br> 并且，專利文獻(xiàn)2中提出有如下方案，硬質(zhì)包覆層由包括柱狀晶的TiCN層的單層或多層構(gòu)成，并且具有將從該TiCN層的上端到該TiCN層厚度的1/5距離的位置的TiCN柱狀晶粒的水平方向的平均粒徑dl和從該TiCN層的下端到該TiCN層厚度的2/5距離的位置的TiCN柱狀晶粒的水平方向的平均粒徑d2之比設(shè)為I ( dl/d2彡1. 3的結(jié)構(gòu)，由此提供能夠承受包括斷續(xù)切削的長時間的切削加工的包覆工具。
專利文獻(xiàn)1:日本專利公開平6-8009號公報
專利文獻(xiàn)2 :日本專利公開平10-109206號公報
目前為如下現(xiàn)狀近年來對切削加工中的節(jié)省勞力化及節(jié)能化要求強(qiáng)烈，隨此，變得在越來越苛刻的條件下使用包覆工具，例如在所述專利文獻(xiàn)1、2所示的包覆工具，在使用于伴有高熱產(chǎn)生且進(jìn)一步地有斷續(xù)性或沖擊性的負(fù)載作用于切削刃的高速斷續(xù)切削加工時，也由于下部層的耐機(jī)械沖擊性及耐熱沖擊性不充分，所以因切削加工時的高負(fù)載而在切削刃上易發(fā)生崩刀及缺損，其結(jié)果在比較短時間內(nèi)達(dá)到使用壽命。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明人等從如前所述的觀點(diǎn)出發(fā)，對在即使用于伴有高熱產(chǎn)生且斷續(xù)性或沖擊性的負(fù)載作用于切削刃的高速斷續(xù)切削加工時，硬質(zhì)包覆層也具備優(yōu)異的沖擊吸收性，其結(jié)果經(jīng)長期使用發(fā)揮優(yōu)異的耐崩刀性及耐缺損性的包覆工具進(jìn)行深入研究的結(jié)果， 得到了如下見解。
S卩，作為硬質(zhì)包覆層，形成有包括所述以往的Ti的碳氮化物層的下部層的包覆工具中，Ti碳氮化物層相對基體在垂直的方向上呈柱狀而形成。因此，硬度和耐磨性得到提高，但其反面，Ti的碳氮化物層的各向異性越高Ti的碳氮化物層的韌性降低，結(jié)果無法充分發(fā)揮耐崩刀性及耐缺損性，并且，也無法稱之為滿足工具壽命的硬質(zhì)包覆層。
因此，本發(fā)明人等對構(gòu)成硬質(zhì)包覆層的下部層的Ti化合物層中的尤其是Ti的碳氮化物層進(jìn)行了深入研究的結(jié)果，得到了能夠通過緩和Ti的碳氮化物層的各向異性且提高韌性來使硬質(zhì)包覆層的耐崩刀性及耐缺損性提高的新穎的見解。
具體而言，構(gòu)成下部層的至少I層Ti的碳氮化物層具有柱狀縱向生長TiCN晶體組織，并在其組織內(nèi)分散分布微粒TiCN，由此Ti的碳氮化物層的各向異性得到緩和，并且韌性得到提高(以下稱為改性TiCN層)。
而且，如前所述的結(jié)構(gòu)的改性TiCN層例如能夠通過以下的化學(xué)蒸鍍法來成膜。
對工具基體表面，將反應(yīng)氣體組成(容量％)設(shè)為TiCl4 :1.7 1.9%、TDMAT (四 (二甲氨基)鈦)0. 06 O. 10%, CH3CN :0· 7 O. 9%、N2 :20%、H2 :剩余，且將反應(yīng)氣氛壓力設(shè)為5 12kPa，將反應(yīng)氣氛溫度設(shè)為820 970°C來進(jìn)行化學(xué) 蒸鍍法，從而能夠得到膜中分散有微粒TiCN的柱狀縱向生長TiCN晶體組織。在此，本發(fā)明中，微粒TiCN是指粒狀 TiCN晶體相或非晶TiCN相或粒狀TiCN晶體相與非晶TiCN相的混合相。S卩，以所述化學(xué)蒸鍍法成膜Ti的碳氮化物層時，根據(jù)成膜條件的微妙的差別，確認(rèn)到分散形成于膜中的微粒TiCN有(I)為粒狀TiCN晶體相的情況、(2)為非晶TiCN相的情況、(3)為粒狀TiCN晶體相和非晶TiCN相的混合相的情況。而且，還確認(rèn)到無論在所述(I)至(3)中的任一情況下，所述的Ti的碳氮化物層的各向異性得到緩和且韌性得到提高這一效果沒有顯著差異。 因此，本發(fā)明中，將所述(I)至(3)總稱為微粒TiCN。
并且，當(dāng)Ti的碳氮化物層中微粒TiCN的截面的面密度具有沿層厚方向以周期 O. 5 μ m 5 μ m周期性變化的面密度分布形態(tài)時，由于存在微粒TiCN的面密度較低的區(qū)域， 很好地發(fā)揮柱狀縱向生長TiCN晶體的優(yōu)異的硬度或耐磨性之類的特性，且由于存在微粒 TiCN的面密度較高的區(qū)域，很好地發(fā)揮基于微粒TiCN的優(yōu)異的沖擊吸收性之類的特性，能夠以高水準(zhǔn)兼?zhèn)湓撋鲜鎏匦?。因此，尤其?dāng)用于伴有高熱產(chǎn)生且斷續(xù)性或沖擊性負(fù)載作用于切削刃的鋼或鑄鐵的高速斷續(xù)切削加工時，也發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)包覆層具有優(yōu)異的耐崩刀性及耐缺損性且經(jīng)長期使用表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性。
本發(fā)明是基于所述見解而完成的，其具有如下特征
(I) 一種在由碳化鎢基硬質(zhì)合金或碳氮化鈦基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體的表面設(shè)置有硬質(zhì)包覆層的表面包覆切削工具，其中，
所述硬質(zhì)包覆層由化學(xué)蒸鍍的下部層和上部層構(gòu)成，
(a)所述下部層為Ti化合物層，所述Ti化合物層至少包括I層Ti碳氮化物層且為具有3 20 μ m的合計平均層厚的I層或2層以上的Ti化合物層；及
(b)所述上部層為具有I 25 μ m的平均層厚的氧化鋁層，
構(gòu)成所述(a)下部層的至少I層Ti的碳氮化物層具有柱狀縱向生長TiCN晶體組織，在其組織內(nèi)分散分布有微粒TiCN，該微粒TiCN為粒狀TiCN晶體相或非晶TiCN相或粒狀TiCN晶體相與非晶TiCN相的混合相，柱狀縱向生長TiCN晶體的平均粒子寬度W為50 2000nm、平均縱橫尺寸比A為5 50，所述微粒TiCN的平均粒徑R超過50nm且為300nm以下。
(2)如(I)所述的表面包覆切削工具，其中，存在于構(gòu)成所述下部層的至少I層Ti 的碳氮化物層中的微粒TiCN的截面的面密度為5 30%。
(3)如(I)或(2)所述的表面包覆切削工具，其中，所述微粒TiCN的截面的面密度具有沿層厚方向以周期O. 5 5 μ m周期性變化的面密度分布形態(tài)。
以下對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
下部層的Ti化合物層
至少包括Ti的碳氮化物層，且包括Ti的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、碳氧化物層及碳氮氧化物層中的I層或2層以上的Ti化合物層的下部層能夠在通常的化學(xué)蒸鍍條件下形成，但至少I層Ti的碳氮化物層通過如后述的其他方法形成。構(gòu)成下部層的Ti 化合物層其自身具有高溫強(qiáng)度，由于該Ti化合物層的存在使硬質(zhì)包覆層具備高溫強(qiáng)度，另外與工具基體和由Al2O3構(gòu)成的上部層均堅固地粘附，從而起到有助于提高硬質(zhì)包覆層對工具基體的粘附性的作用，但是由于若其合計平均層厚小于3 μ m，則無法充分地發(fā)揮上述作用，另一方面，若其合計平均層厚超過20 μ m， 則易發(fā)生崩刀，因此將其合計平均層厚定為 3 20 μ m0
下部層中至少I層Ti的碳氮化物層
下部層中至少I層Ti的碳氮化物層為具有柱狀縱向生長TiCN晶體組織并在其組織內(nèi)分散分布微粒TiCN的結(jié)構(gòu)。通過設(shè)為這種結(jié)構(gòu)，提高了耐沖擊性，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐崩刀性。然而，對柱狀縱向生長TiCN晶體的各晶粒，將與基體表面平行的方向的粒子寬度設(shè)為W、并將其平均值設(shè)為平均粒子寬度W時，若平均粒子寬度W的最大粒子寬度小于50nm， 則無法確保經(jīng)長期使用的耐磨性，另一方面，若超過2000nm，則因粒子的粗大化而降低耐崩刀性及耐缺損性。因此，優(yōu)選柱狀縱向生長TiCN晶體的平均粒子寬度W設(shè)為50 2000nm。 并且，關(guān)于柱狀縱向生長TiCN晶體的各晶粒，將與基體表面垂直的方向的粒子長度設(shè)為1， 并將所述粒子寬度w與I之比設(shè)為各晶粒的縱橫尺寸比a，另外，將對各個晶粒所求出的縱橫尺寸比a的平均值設(shè)為平均縱橫尺寸比A時，若平均縱橫尺寸比A小于5，則無法確保作為柱狀縱向生長TiCN的特征的較高的耐磨性，另一方面，若超過50，則韌性反而降低，且耐崩刀性及耐缺損性降低。因此，優(yōu)選將柱狀縱向生長TiCN晶體的平均縱橫尺寸比A設(shè)為 5 50。因此本發(fā)明中，測量柱狀縱向生長TiCN晶體的I個粒子時，將與基體表面平行的方向的定向最大徑稱為粒子寬度w,另一方面,將與基體表面垂直的方向的定向切線直徑稱為粒子長度I。
并且，關(guān)于微粒TiCN，將各個微粒TiCN的粒徑設(shè)為r，并將其平均值設(shè)為平均粒徑 R時，若平均粒徑R小于50nm，則無法充分發(fā)揮由分散分布微粒TiCN來提高耐沖擊性的效果，另一方面，若超過300nm，則韌性反而降低。因此，優(yōu)選將微粒TiCN的平均粒徑R設(shè)為超過50nm且小于300nm。在此，本發(fā)明中，將作為各個微粒TiCN的析出相的最長徑的長軸徑稱為微粒TiCN的粒徑r。
并且，關(guān)于微粒TiCN，若截面的面密度小于5 %，則無法發(fā)揮分散分布微粒TiCN的效果，另一方面，若超過30%，則阻礙柱狀縱向生長TiCN晶體的生長，耐磨性反而降低。因此，微粒TiCN的截面的面密度優(yōu)選為5 30%。并且，關(guān)于微粒TiCN，通過設(shè)為面密度以周期O. 5 5 μ m沿層厚方向周期性變化的面密度分布形態(tài)，而并非均勻分布，從而進(jìn)一步提高耐沖擊性。
另外，以下，將如前所述被改性的Ti的碳氮化物層稱為“改性TiCN層”。
上部層的Al2O3層
構(gòu)成上部層的Al2O3層具備高溫硬度和耐熱性已是眾所周知的，但若其平均層厚小于I μ m,則無法確保經(jīng)長期使用的耐磨性，另一方面，若其平均層厚超過25 μ m,則Al2O3 晶粒易于粗大化，其結(jié)果，高溫硬度及高溫強(qiáng)度降低，而且高速斷續(xù)切削加工時的耐崩刀性及耐缺損性降低，由此將其平均層厚定為1 25 μ m。
分散分布的微粒TiCN的形成
通過在通常的化學(xué)蒸鍍條件下成膜的下部層的形成過程中進(jìn)行如下條件的化學(xué)蒸鍍法可形成本發(fā)明的微粒TiCN。
通過將成為微粒TiCN的核的TDMAT添加到反應(yīng)氣體中，形成分散分布的微粒 TiCN。
反應(yīng)氣體組成(容量% ):
TiCl4 :1· 7 1. 9%，
TDMAT :0· 06 O. 10%
CH3CN :O. 7 O. 9%
N2 20%
H2 :剩余
反應(yīng)氣氛溫度820 970°C、
反應(yīng)氣氛壓力5 12kPa
圖1中示出在所述化學(xué)蒸鍍條件下形成的本發(fā)明的下部層中所含的改性TiCN層的微粒TiCN分布形態(tài)的概要示意圖。
并且，通過使TDMAT的添加量周期性變化，微粒TiCN形成為具有面密度以周期 O. 5 5μπι沿層厚方向周期性變化的面密度分布形態(tài)。圖2中示出其概要示意圖。
根據(jù)圖3進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。
圖3為表示在所述化學(xué)蒸鍍條件下形成的本發(fā)明的微粒TiCN呈周期性變化的面密度分布的下部層中的、層厚方向位置一面密度之間的關(guān)聯(lián)的一例的面密度分布形態(tài)圖。
該面密度分布形態(tài)圖能夠通過以下方法求出。
首先，與工具基體表面平行地將下部層分別劃分為O.1 μ m厚度寬度區(qū)域(圖4 中，由與工具基體表面平行地繪制的多個平行線所隔開的區(qū)域相當(dāng)于O.1 μ m厚度寬度區(qū)域。)，并在長度合計10 μ m范圍內(nèi)測定存在于被劃分的各厚度寬度區(qū)域的微粒TiCN所占的面積，且利用掃描電子顯微鏡(倍率50000倍)測定，求出該O.1 μ m的厚度寬度區(qū)域的面密度(％)，使在各厚度寬度區(qū)域求出的面密度沿層厚方向圖表化，從而制作了如圖3所示的層厚方向的面密度分布形態(tài)圖。
圖5是示意地示出柱狀縱向生長TiCN晶體組織層內(nèi)的柱狀縱向生長TiCN晶體粒子的生長狀態(tài)的圖。
本發(fā)明中，關(guān)于在柱狀縱向生長TiCN晶體組織內(nèi)分散分布微粒TiCN的結(jié)構(gòu)，由于微粒TiCN的存在，力施加于柱狀縱向生長TiCN晶體組織時，在I個I個柱狀縱向生長TiCN 晶體上發(fā)生偏離，因此產(chǎn)生較大的韌性。其結(jié)果，沖擊吸收性提高，并發(fā)揮耐崩刀性及耐缺損性提高之類的效果。
本發(fā)明的包覆工具，作為硬質(zhì)包覆層，由化學(xué)蒸鍍的下部層和上部層構(gòu)成，(a)所述下部層為Ti化合物層，所述Ti化合物層至少包括I層Ti碳氮化物層且具有3 20 μ m 的合計平均層厚的I層或2層以上構(gòu)成的Ti化合物層，(b)所述上部層為具有I 25 μ m 的平均層厚的氧化鋁層，構(gòu)成所述下部層的至少I層Ti的碳氮化物層具有柱狀縱向生長 TiCN晶體組織，在其組織內(nèi)分散分布微粒TiCN，從而在用于鋼或鑄鐵等的伴有高熱產(chǎn)生、 而且斷續(xù)性或沖擊性高負(fù)載作用于切削刃的高速斷續(xù)切削加工時，耐崩刀性及耐缺損性優(yōu)異，其結(jié)果經(jīng)長期使用而發(fā)揮優(yōu)異的耐磨性，且達(dá)到包覆工具的長壽命化的目的。


圖1表示本發(fā)明的下部層所含的改性TiCN層的微粒TiCN分布形態(tài)的概要示意圖。
圖2表示呈周期性變化的面密度分布形態(tài)的下部層所含的改性TiCN層的概要示意圖。
圖3表示下部層的層厚方向位置一面密度的關(guān)聯(lián)的面密度分布形態(tài)圖。
圖4表示用于說明求出圖3的面密度分布形態(tài)圖的方法的概要示意圖。
圖5表示示意地示出柱狀縱向生長TiCN晶體組織層內(nèi)的柱狀縱向生長TiCN晶體粒子的生長狀態(tài)的圖。
具體實(shí)施方式

接著，根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明的包覆工具進(jìn)行具體的說明。
實(shí)施例
準(zhǔn)備均具有I 3 μ m的平均粒徑的WC粉末、TiC粉末、ZrC粉末、VC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末、TiN粉末及Co粉末作為原料粉末，并將這些原料粉末配合成表I 所示的配合組成，并且，加入石蠟在丙酮中球磨混合24小時，減壓干燥之后，以98MPa的壓力沖壓成型為預(yù)定形狀的壓坯，并將該壓坯在5Pa的真空中在1370 1470°C范圍內(nèi)的預(yù)定溫度下保持I小時的條件下進(jìn)行真空燒結(jié)，燒結(jié)后，對切削刃部實(shí)施R :0. 07mm的刃口修磨加工，由此分別制造出具有ISO-CNMG120412中規(guī)定的刀片形狀的WC基硬質(zhì)合金制的工具基體A E。
并且，準(zhǔn)備均具有O. 5 2 μ m的平均粒徑的TiCN(以質(zhì)量比計為TiC/TiN=50/50) 粉末、Mo2C粉末、ZrC粉末、NbC粉末、TaC粉末、WC粉末、Co粉末及Ni粉末作為原料粉末， 并將這些原料粉末配合成表2所示的配合組成，用球磨機(jī)濕式混合24小時，干燥之后，以 98MPa的壓力沖壓成型為壓坯，并將該壓坯在1. 3kPa的氮?dú)夥罩小⒃跍囟?540°C保持I小時的條件下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后，對切削刃部實(shí)施R :0. 09mm的刃口修磨加工，由此形成了具有ISO標(biāo)準(zhǔn)· CNMG120412的刀片形狀的TiCN基金屬陶瓷制的工具基體a e。
接著，利用通常的化學(xué)蒸鍍裝置，在這些工具基體A E及工具基體a e的表面上，進(jìn)行如下工序來制造本發(fā)明的包覆工具I 15。
(a)作為硬質(zhì)包覆層的下部層，以表3及表4所示的條件且表6所示的目標(biāo)層厚蒸鍍形成Ti化合物層。
(b)這時，在表4所示的k O條件下對構(gòu)成Ti化合物層的Ti的碳氮化物層進(jìn)行成膜時，在表4所示的TDMAT容量％的最大值與最小值之間周期性地改變添加量的同時蒸鍍形成Ti化合物層。
(C)接著，在表3所示的條件下，且以表6所示的目標(biāo)層厚蒸鍍形成由上部層(Al2O3 層)構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層。
對所述本發(fā)明的包覆工具I 10的下部層中的至少I層改性TiCN層，利用掃描電子顯微鏡(倍率50000倍)多視場觀察的結(jié)果，確認(rèn)到圖1所示的膜構(gòu)成示意圖所示的柱狀晶體的粒界及粒內(nèi)存在微粒TiCN的膜結(jié)構(gòu)。
并且，對所述本發(fā)明的包覆工具11 15的下部層中的至少I層改性TiCN層，利用掃描電子顯微鏡(倍率50000倍)多視場觀察的結(jié)果，確認(rèn)到圖2所示的膜構(gòu)成示意圖所示的柱狀晶體的粒界及粒內(nèi)存在微粒TiCN的膜結(jié)構(gòu)。
另外，對所述本發(fā)明的包覆工具I 15的下部層中的至少I層改性TiCN層，利用透射電子顯微鏡(倍率200000倍)多視場觀察且對微粒TiCN進(jìn)行電子衍射的結(jié)果，確認(rèn)到所述微粒TiCN為粒狀TiCN晶體相或非晶TiCN相或粒狀TiCN晶體相與非晶TiCN相的混合相。
并且，以比較為目的，在工具基體A E及工具基體a e的表面上，以表3及表 5所示的條件且表7所示的目標(biāo)層厚與本發(fā)明的包覆工具I 15相同地，蒸鍍形成作為硬質(zhì)包覆層的下部層的Ti化合物層。這時，在形成構(gòu)成Ti化合物層的Ti的碳氮化物層時， 不添加TDMAT而形成柱 狀縱向生長TiCN晶體組織。
接著，作為硬質(zhì)包覆層的上部層，以表3所示的條件且以表7所示的目標(biāo)層厚蒸鍍形成由Al2O3層構(gòu)成的上部層，從而制作表7的比較包覆工具I 15。
并且，利用掃描電子顯微鏡(倍率5000倍)測定本發(fā)明包覆工具I 15及比較包覆工具I 15的各結(jié)構(gòu)層的層厚，測量觀察視野內(nèi)5個點(diǎn)的層厚并將其平均來求出平均層厚的結(jié)果，均表示與表6及表7所示的目標(biāo)層厚實(shí)際上相同的平均層厚。
并且，關(guān)于本發(fā)明包覆工具I 15及比較包覆工具I 15，對在與工具基體水平的方向上長度合計10 μ m范圍內(nèi)存在的柱狀縱向生長TiCN晶體，同樣地利用掃描電子顯微鏡(倍率5000倍)測定下部層所含的構(gòu)成Ti的碳氮化物層的柱狀縱向生長TiCN晶體的粒子寬度w及粒子長度1，并求出平均粒子寬度W和平均縱橫尺寸比A，平均粒子寬度W為對各個晶粒求出的粒子寬度w的平均值，平均縱橫尺寸比A為對各個晶粒求出的粒子寬度w 與粒子長度I的比來定義的縱橫尺寸比a的平均值。
并且，關(guān)于本發(fā)明包覆工具I 10，同樣地利用掃描電子顯微鏡(倍率50000倍)， 在與工具基體垂直的方向上在TiCN膜厚相當(dāng)?shù)暮穸确秶鷥?nèi)測定下部層所含的Ti的碳氮化物層中存在的微粒TiCN所占的面積，且在與工具基體水平的方向上在長度合計10 μ m范圍內(nèi)測定下部層所含的Ti的碳氮化物層中存在的微粒TiCN所占的面積，并求出截面的面密度(％)。
并且，關(guān)于本發(fā)明的包覆工具11 15，同樣地利用掃描電子顯微鏡(倍率50000 倍)，將下部層所含的Ti的碳氮化物層與工具基體表面平行地分別劃分為O.1 μ m的厚度寬度區(qū)域，并在長度合計IOym范圍內(nèi)測定存在于被劃分的各厚度寬度區(qū)域的微粒TiCN所占的面積，并求出存在于該O.1ym厚度寬度區(qū)域內(nèi)的微粒TiCN的截面的面密度(％)。
[表 I]
權(quán)利要求
1.一種表面包覆切削工具，其在由碳化鎢基硬質(zhì)合金或碳氮化鈦基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體的表面設(shè)置有硬質(zhì)包覆層，其特征在于， 所述硬質(zhì)包覆層由化學(xué)蒸鍍的下部層和上部層構(gòu)成， Ca)所述下部層為Ti化合物層，所述Ti化合物層至少包括I層Ti碳氮化物層且為具有3 20 μ m的合計平均層厚的I層或2層以上的Ti化合物層； (b)所述上部層為具有I 25 μ m的平均層厚的氧化鋁層， 構(gòu)成所述(a)下部層的至少I層Ti碳氮化物層具有柱狀縱向生長TiCN晶體組織，在其組織內(nèi)分散分布有微粒TiCN，該微粒TiCN為粒狀TiCN晶體相或非晶TiCN相或粒狀TiCN晶體相與非晶TiCN相的混合相，柱狀縱向生長TiCN晶體的平均粒子寬度W為50 2000nm、平均縱橫尺寸比A為5 50，所述微粒TiCN的平均粒徑R超過50nm且為300nm以下。
2.如權(quán)利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于， 存在于構(gòu)成所述下部層的至少I層Ti的碳氮化物層中的微粒TiCN的截面的面密度為5 30%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的表面包覆切削工具，其特征在于， 所述微粒TiCN的截面的面密度具有沿層厚方向以周期O. 5 5 μ m周期性變化的面密度分布形態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在高速斷續(xù)切削加工中硬質(zhì)包覆層發(fā)揮優(yōu)異的耐崩刀性、耐缺損性的表面包覆切削工具。本發(fā)明的表面包覆切削工具通過以下方案解決所述課題，即硬質(zhì)包覆層由化學(xué)蒸鍍的下部層和上部層構(gòu)成，(a)所述下部層為Ti化合物層，所述Ti化合物層至少包括1層Ti碳氮化物層且為具有3～20μm的合計平均層厚的1層或2層以上的Ti化合物層；(b)所述上部層為具有1～25μm的平均層厚的氧化鋁層，構(gòu)成所述下部層的至少1層Ti碳氮化物層具有柱狀縱向生長TiCN晶體組織，并在其組織內(nèi)分散分布有微粒TiCN。
文檔編號B23B27/00GK103008696SQ20121033865
公開日2013年4月3日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者龍岡翔, 巖崎直之, 長田晃 申請人:三菱綜合材料株式會社