專利名稱：：切削工具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種切削工具及其制造方法，特別涉及一種適用于高硬度鋼材的高速切削的切削工具及其制造方法。
背景技術(shù)：
：在高硬度鋼材的高速切削中，有時(shí)切削工具的刃面與被切削體的界面溫度上升到IOO(TC附近，會(huì)出現(xiàn)使被切削體成分燒結(jié)、附著于切削工具上的情況。當(dāng)發(fā)生被切削體成分附著于切削工具上時(shí)，會(huì)損傷切削工具的刃面，使切削功能明顯下降。作為經(jīng)受這樣嚴(yán)酷條件的熱過(guò)程的切削工具，以往，采用了以碳化鴒等超硬合金、碳氮化鈦等金屬陶資(cermet)作為基材、并將其表面涂敷而成的工具。例如，在日本專利文獻(xiàn)l中提出"一種硬質(zhì)被覆層具有優(yōu)異的耐熱沖擊性的表面被覆金屬陶資制的切削工具，其在由碳化鎢基超硬合金或碳氮化鈦基金屬陶資構(gòu)成的工具基體的表面上，形成有由如下(a)~(c)構(gòu)成的硬質(zhì)被覆層(a)下部層，其由將均是經(jīng)蒸鍍形成的Ti的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、碳氧化物層以及碳氮氧化物層當(dāng)中的l層或2層以上層疊而形成的Ti化合物層構(gòu)成，并具有3~20pm的平均層厚；(b)上部層，其由加熱相變a型氧化鋁層構(gòu)成，并且具有3~15pim的平均層厚，該加熱相變a型氧化鋁層是對(duì)在蒸鍍形成的狀態(tài)下具有k型或e型的結(jié)晶構(gòu)造的氧化鋁實(shí)施加熱相變處理而使結(jié)晶構(gòu)造形成為a型結(jié)晶構(gòu)造，組織中加熱相變生成裂紋(crack)呈分散分布；(c)表面層，其由在蒸鍍形成狀態(tài)下具有K型結(jié)晶構(gòu)造的蒸鍍K型氧化鋁層構(gòu)成，并且具有0.5~2!im的平均層厚"。另外，在日本專利文獻(xiàn)2中提出"一種硬質(zhì)被覆層具有優(yōu)異的耐熱沖擊性的表面被覆金屬陶瓷制的切削工具，其特征在于，其在由碳化鴒基超硬合金或碳氮化鈦基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體的表面上，形成有由如下(a)的下部層和(b)的上部層構(gòu)成的硬質(zhì)被覆層(a)下部層，其由將經(jīng)蒸鍍形成的Ti的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、碳氧化物層以及碳氮氧化物層當(dāng)中的l層或2層以上層疊而形成的Ti化合物層構(gòu)成，并且具有3~20pm的平均層厚；(b)上部層，其由以加熱相變a型氧化鋁層的下側(cè)層和a型結(jié)晶構(gòu)造的蒸鍍a型氧化鋁層的上側(cè)層構(gòu)成的復(fù)合雙層a型氧化鋁層構(gòu)成；所述下側(cè)層是對(duì)在蒸鍍形成狀態(tài)下具有k型結(jié)晶構(gòu)造的氧化鋁實(shí)施加熱相變處理而形成a型結(jié)晶構(gòu)造，其組織中經(jīng)上述加熱相變處理而產(chǎn)生的相變裂紋呈分散分布，并且所述下側(cè)層具有3~15iim的平均層厚；所述上側(cè)層具有0.5~2iim的平均層厚，且通過(guò)蒸鍍形成"。在曰本專利文獻(xiàn)3中提出"一種硬質(zhì)被覆層具有優(yōu)異的耐熱沖擊性的表面被覆金屬陶瓷制的切削工具，其特征在于，其在由碳化鴒基超硬合金或碳氮化鈦基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體的表面上，形成有由如下(a)的下部層和(b)的上部層構(gòu)成的硬質(zhì)被覆層(a)下部層，其由均是經(jīng)化學(xué)蒸鍍形成的Ti的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、碳氧化物層以及碳氮氧化物層當(dāng)中的l層或2層以上形成的Ti化合物層構(gòu)成，并且具有3~20pm的總平均層厚；(b)上部層由以加熱相變a型氧化鋁層的下側(cè)層和蒸鍍a型氧化鋁層的上側(cè)層構(gòu)成的復(fù)合雙層ct型氧化鋁層構(gòu)成；所述下側(cè)層通過(guò)對(duì)在經(jīng)化學(xué)蒸鍍形成的狀態(tài)下具有k型結(jié)晶構(gòu)造的氧化鋁實(shí)施加熱處理而相變?yōu)閏t型結(jié)晶構(gòu)造，并且其組織中經(jīng)上述加熱處理而產(chǎn)生的相變裂紋呈分散分布，且具有1~15pm的平均層厚；所述上側(cè)層在化學(xué)蒸鍍形成狀態(tài)下具有a型的結(jié)晶構(gòu)造，并且具有O.l~2iim的平均層厚。"在曰本專利文獻(xiàn)4中提出"一種在進(jìn)行高速切削加工中硬質(zhì)被覆層可發(fā)揮優(yōu)異的耐磨損性的表面被覆金屬陶瓷制的切削工具，其特征在于，其在由碳化鎢基超硬合金或碳氮化鈦系金屬陶瓷構(gòu)成的金屬陶瓷基體的表面，通過(guò)物理蒸鍍形成由如下(a)的上側(cè)層和(b)的下側(cè)層構(gòu)成的硬質(zhì)被覆層而制成表面被覆金屬陶瓷制的切削工具(a)上側(cè)層，其是具有0.2~3!im的平均層厚的氧化鋁層；(b)下側(cè)層，其是具有0.8~8pm的平均層厚的Al與Ti的復(fù)合氮化物層；上述下側(cè)層由如下這樣的Al與Ti的復(fù)合氮化物層構(gòu)成，其成分濃度分布結(jié)構(gòu)為Al最高含有點(diǎn)和A1最低含有點(diǎn)沿著層厚方向隔有規(guī)定間隔地交替往復(fù)存在，并且從上述A1最高含有點(diǎn)到上述A1最低含有點(diǎn)、從上述A1最低含有點(diǎn)到上述Al最高含有點(diǎn)的Al以及Ti的含有比例分別呈連續(xù)變化；進(jìn)而，上述A1最低含有點(diǎn)滿足如下的組成式(Al"xTix)N(其中，在原子比中的X表示0.350.60),上述A1最高含有點(diǎn)滿足組成式(All—YTiy)N(其中，在原子比中的Y表示0.05~0.30),并且相鄰的上述A1最低含有點(diǎn)與Al最高含有點(diǎn)的間隔為O.Ol~O.lpm。"在日本專利文獻(xiàn)5中提出"一種調(diào)整了表面粗糙度的金剛石被覆硬質(zhì)構(gòu)件，其特征在于，其在基材上覆蓋有金剛石和/或金剛石狀碳的被膜，將與該被膜相鄰接的該基材的平均表面粗糙度(以Ra表示)調(diào)整為0.1yim2.5iim,該被膜的平均表面粗糙度(以Ra表示)調(diào)整為1.5pm以下，并且當(dāng)將該被膜的平均表面粗糙度用Ra(c)來(lái)表示、且將該基材的平均表面粗糙度用Ra(s)來(lái)表示時(shí)，滿足Ra(C)《Ra(S)的關(guān)系。"專利文獻(xiàn)l:曰本特開2004—188502號(hào)7>冷艮專利文獻(xiàn)2:日本特開2004—188500號(hào)7>才艮專利文獻(xiàn)3:曰本凈爭(zhēng)開2004—188575號(hào)7>寺艮專利文獻(xiàn)4:曰本特開2004—351540號(hào)7>寺艮專利文獻(xiàn)5:日本特開平IO-287491號(hào)/>才艮上述專利文獻(xiàn)l~3中提出的表面被覆金屬陶瓷制的切削工具，通過(guò)分別設(shè)置具有特定化學(xué)組成的涂層，可改善耐切削(chipping)性。然而，這些切削工具雖可提高耐熱性，但因受到切削時(shí)的沖擊等機(jī)械方面的主要原因而使膜一發(fā)生剝離時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致性能的下降。另外，未對(duì)每個(gè)部位的涂層的厚度作規(guī)定，可能會(huì)使耐熱效果不充分。在上述專利文獻(xiàn)4中提出的表面被覆金屬陶瓷制的切削工具中，在其最外層表面具有氧化鋁層，但氧化鋁的線熱膨脹率較大，存在膜界面的貼緊力在800。C以上的高溫區(qū)域會(huì)明顯變差等致命的缺陷。在進(jìn)行高溫切削時(shí)、高速切削時(shí)膜界面溫度升高的情況下，會(huì)出現(xiàn)不能保證具有充分的貼緊力、耐磨損性急劇變差、無(wú)法保持切削功能等問(wèn)題。另一方面，雖然上述專利文獻(xiàn)l~4提出的表面被覆金屬陶瓷制的切削工具是基于對(duì)涂層組成的研究，但是在當(dāng)中任何一種的文獻(xiàn)中都沒(méi)有關(guān)于在形成涂層前對(duì)母材實(shí)施預(yù)處理的記載。另外，在專利文獻(xiàn)5中，列舉出如下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)通過(guò)調(diào)整表面粗糙度，可在覆蓋其基材表面上的被膜進(jìn)行成膜時(shí)容易且大量地形成金剛石(diamond)的核；可作為致密的膜；膜質(zhì)優(yōu)異等。但是，如下所述，根據(jù)本發(fā)明人的研究判明高硬度鋼材的高速切削等上使用的切削工具的切削壽命不能只通過(guò)表面粗糙度的調(diào)整來(lái)說(shuō)清楚。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明人為解決這樣的問(wèn)題進(jìn)行了銳意研究，開發(fā)出了具有無(wú)論在物理方面還是在化學(xué)方面都耐熱沖擊性以及剝離強(qiáng)度優(yōu)異的涂層的切削工具。本發(fā)明人還對(duì)形成涂層前的工具母材(金屬燒結(jié)體)實(shí)施的預(yù)處理進(jìn)行了銳意研究，開發(fā)出了進(jìn)一步提高切削壽命的切削工具。本發(fā)明目的在于提供一種具有優(yōu)異的工具壽命的切削工具本發(fā)明以如下(l)所示的切削工具以及如下(2)所示的切削工具的制造方法為要旨。(1)一種切削工具，其特征在于，在由超硬材料構(gòu)成的工具母材上形成涂層，該涂層包括由AlTiN構(gòu)成的底層、由TiN構(gòu)成的中間層以及由Al203構(gòu)成的最外層。這樣，通過(guò)使由高貼緊性的TiN構(gòu)成的中間層介于由八1203構(gòu)成的最外層與由AlTiN構(gòu)成的底層的界面之間，可強(qiáng)化由八1203構(gòu)成的最外層的耐磨損性和貼緊力。優(yōu)選的是，在對(duì)上述切削工具的工具母材實(shí)施軟質(zhì)粒子噴射的表面清洗和表面形狀加工處理后，在工具母材形成上涂層。另外，優(yōu)選切削工具的后面的涂層的總厚度為2~80pm,進(jìn)一步優(yōu)選使后面上的底層、中間層以及最外層的厚度分別為0.535iim、1.0~4C)iim以及0.5~5iim。另夕卜，優(yōu)選前面上的涂層總厚度為240iim,進(jìn)而，優(yōu)選前面上的底層、中間層以及最夕卜層的乂享度分另'J為1~20iim、1~201im以及0.01~2jim。(2)—種切削工具的制造方法，其特征在于，在對(duì)由超硬材料構(gòu)成工具母材實(shí)施噴射軟質(zhì)粒子的表面清洗和表面形狀加工處理后，通過(guò)干式涂敷方法形成涂層。本發(fā)明的切削工具是，使底層中的A1在切削中解離、向外擴(kuò)散而在涂層的表面附近形成Al203,以補(bǔ)充最外層。因此，可獲得穩(wěn)定且優(yōu)異的耐熱性和耐磨損性，延長(zhǎng)工具壽命。另夕卜，根據(jù)本發(fā)明的切削工具的制造方法，可提高工具母材(金屬燒結(jié)體)與涂層的貼緊性，因此，可提供一種工具壽命更長(zhǎng)的切削工具。圖1是表示本發(fā)明的切削工具一例的示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1、切削工具；2、故切削體；3、后面；4、前面具體實(shí)施例方式圖l是表示本發(fā)明的切削工具一例的示意圖。如圖l所示，例如，使本發(fā)明的切削工具l相對(duì)地向圖l的(a)的左方移動(dòng)，來(lái)切削被切削體2的表面。切削工具除了這樣的旋削加工工具外，還包含轉(zhuǎn)削加工工具、鉆孔加工工具等。另外，在如下說(shuō)明中，后面是指切削工具中主要與被切削體接觸的面，例如圖1的(b)所示的旋削加工工具中的面3。另外，前面是指兜住被切削體的切屑的面，例如圖l的(b)所示的旋削加工工具中的面4。1.關(guān)于基材和涂層的化學(xué)組成本發(fā)明的切削工具是在由超硬材料構(gòu)成的工具母材上形成如下3層的涂層而構(gòu)成的。作為構(gòu)成工具母材的超硬材料，雖不作特別限定，但可列舉以WC-TiC-5。/。Co等為代表的超硬合金、以TiC-20%TiN-15%WC-10%Mo2C-5。/。Ni等為代表的金屬陶瓷等。其中，從熱傳導(dǎo)率的觀點(diǎn)以及緩和切削時(shí)母材與涂層之間的界面熱應(yīng)力的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選使用超硬合金。涂層由以AlTiN構(gòu)成的底層、以TiN構(gòu)成的中間層以及以A1203構(gòu)成的最外層構(gòu)成。構(gòu)成底層的A1TiN具有優(yōu)異的耐熱性以及耐磨損性，這些性能可保持穩(wěn)定直到1000°C,并且與基材之間的貼緊性也很優(yōu)異。另外，因切削中溫度的上升而使底層中的A1發(fā)生解離、向外擴(kuò)散，而與空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)，在涂層的表層(最外層)上形成由Al203構(gòu)成的保護(hù)膜。因此，底層由AlTiN構(gòu)成。另夕卜，底層以AlTiN為主體，也可含有若干的雜質(zhì)。因?yàn)門iN的氧化溫度較低，為700。C,所以構(gòu)成中間層的TiN本來(lái)是適于發(fā)熱比較少的低速或中速切削的材料。但是，因?yàn)門iN是具有優(yōu)異的貼緊性且對(duì)機(jī)械性剝離較為有效的物質(zhì)，因此由其構(gòu)成中間層。中間層以TiN主體，也可含有若干的雜質(zhì)。構(gòu)成最外層的Al203的抗機(jī)械性剝離的性能較弱，相反具有優(yōu)異的耐熱性和耐磨損性，該性能可保持穩(wěn)定直到200CTC。因此，最外層由Ah03構(gòu)成。另外，最外層以Al203為主體，也可包含若干的雜質(zhì)。如上，本發(fā)明的切削工具中的涂層，最外層由耐熱性和耐磨損性最高的材料構(gòu)成；中間層由貼緊性最優(yōu)異的材料構(gòu)成；底層由貼緊性、耐熱性以及耐磨損性的優(yōu)異性達(dá)到某種程度、并且會(huì)因切削時(shí)的熱造成A1發(fā)生解離、向外擴(kuò)散的材料構(gòu)成。因此，即使最外層和中間層發(fā)生剝離，也能馬上使自底層解離出的A1在涂層的表層與氧發(fā)生反應(yīng)，以補(bǔ)充最外層的保護(hù)膜，因此，可獲得穩(wěn)定、高耐熱性和高耐磨損性。2.關(guān)于涂層的厚度2-1.關(guān)于后面的涂層的厚度本發(fā)明的切削工具優(yōu)選后面的涂層的總厚度為2~80iim。因?yàn)楹竺媸窃谇邢鲿r(shí)承受最大的負(fù)荷、高發(fā)熱的部位，所以最好使后面的涂層盡量變厚。特別是后面的涂層優(yōu)選其總厚度為2iim以上。但是，若后面的涂層的總厚度超過(guò)80iim,則容易發(fā)生剝離，抗機(jī)械沖擊性能較弱。另外，會(huì)使成膜所需時(shí)間變長(zhǎng)。因此，后面的涂層的總厚度優(yōu)選為2~80pm。優(yōu)選切削工具的后面上的底層(AlTiN)、中間層(TiN)以及最外層(A1203)的厚度分別為0.5~35iim、1.0~40nm以及0.5~5pm。若后面上的底層(AlTiN)的厚度小于0.5jim,可能得不到充分的耐熱性。但是，若后面上的底層(AlTiN)厚度超過(guò)35iim,則容易發(fā)生剝離，只會(huì)使成膜所需時(shí)間變長(zhǎng)。因此，后面上的底層(AlTiN)的厚度優(yōu)選為0.5~35tim。若后面上的中間層(TiN)厚度小于1.Ojim,則可能使耐熱性變得不充分。但是，若后面上的中間層(TiN)的厚度超過(guò)40iim,則容易發(fā)生剝離，只會(huì)使成膜所需時(shí)間變長(zhǎng)。因此，后面上的中間層(TiN)的厚度優(yōu)選l.O~40iim。后面上的最外層(A1203)的厚度優(yōu)選0.5pm以上以獲得充分的耐熱性。但是，若后面上的最外層(Ah03)的厚度超過(guò)50iim，則容易發(fā)生剝離，只會(huì)使成膜所需時(shí)間變長(zhǎng)。因此，后面上的最外層(Al2O3)的厚度優(yōu)選為0.5~5pm。2-2.關(guān)于前面的涂層的厚度本發(fā)明的切削工具優(yōu)選前面上的涂層的總厚度為2~40pm。前面在切削時(shí)發(fā)熱少，但因其是與切削后的切屑接觸的部位，所以最好使表面粗糙度變小。因此，最好盡量使涂層變薄。特別是前面上的涂層優(yōu)選其總厚度為40pm以下。但是，若前面的涂層的總厚度小于2&m,則在切削中會(huì)盡快發(fā)生磨損，而可能無(wú)法獲得充分的耐熱性。因此，前面的涂層的總厚度優(yōu)選2~40拜。優(yōu)選切削工具的前面上的底層(AlTiN)、中間層(TiN)以及最外層(Al203)的厚度分別為1~20iim、1~20tim以及0.01~2pm。若前面上的底層(AlTiN)的厚度小于1iim，則可能無(wú)法獲得充分的耐熱性和貼緊性。但是，若前面上的底層(AlTiN)的厚度超過(guò)20pm,則不僅容易發(fā)生剝離，而且成膜需要較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，前面上的底層(AlTiN)的厚度優(yōu)選為1~20iim。若前面上的中間層(TiN)的厚度小于liim,則可能無(wú)法獲得充分耐熱性以及貼緊性。但是，若前面上的中間層(TiN)的厚度超過(guò)20pm,則不僅容易發(fā)生剝離，而且成膜需要較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，前面上的中間層(TiN)的厚度優(yōu)選為1~20pm。若前面上的最外層(Ah03)的厚度小于O.Ol!im,則可能無(wú)法獲得充分的耐熱性和貼緊性。但是，若前面上的最外層(Ah03)的厚度超過(guò)2!im,則不僅容易發(fā)生剝離，而且成膜需要較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，前面上的最外層"1203)的厚度優(yōu)選0.01~2pim。3.關(guān)于本發(fā)明的切削工具的制造方法3-1.關(guān)于工具母材的制造方法雖然未對(duì)工具母材的超硬合金或金屬陶瓷的制造方法作特別限定，但是可通過(guò)如下的方法制成例如在將原料的各金屬粉末?；?、混合后，使用規(guī)定形狀的模具對(duì)其進(jìn)行加壓成形、沖壓，并將所獲得的成形體在真空中進(jìn)行燒制來(lái)制成。3-2.關(guān)于涂層的制造方法雖未對(duì)涂層的制造方法作限制，但也可采用例如以濺鍍(sputter)法、電弧離子電鍍法等為代表的物理蒸鍍法(PVD法)，或者以熱CVD法和等離子體CVD法為代表的化學(xué)蒸鍍法(CVD法)。以下，以物理蒸鍍法的情況為例進(jìn)行具體的說(shuō)明。即，例如，將構(gòu)成涂層的金屬元素的混合粉末加壓成形為Mj定圓4反形4犬，經(jīng)真玄火免結(jié)后,4乍為輩巴(target),通過(guò)濺鍍法等物理蒸鍍法(PVD法)，對(duì)靶成分進(jìn)行電的氣相激勵(lì)。其后，在裝置的氣相中填充氮?dú)獾?，在被膜體表面上使氮與氣相激勵(lì)出的耙成分發(fā)生化學(xué)結(jié)合。其結(jié)果，在被膜體表面上堆積起規(guī)定涂層成分，通過(guò)熱處理使堆積成分形成化學(xué)性的穩(wěn)定組成，通過(guò)這樣的方法可在被膜體上形成緊貼的所期望的涂層。涂層的底層(AlTiN)可通過(guò)以下的方法來(lái)形成。即，例如，使以A1和Ti的粉末為原料的混合粉末加壓成形為規(guī)定形狀，經(jīng)真空燒結(jié)后，作為靶，將氮?dú)馓畛淙隤VD裝置內(nèi)，使氮與放電激勵(lì)出的金屬成分發(fā)生反應(yīng)，由此形成底層(AlTiN)。涂層的中間層(TiN)的形成是，可使用Ti粉末代替上述混合粉末，在用氮?dú)馓畛淙隤VD裝置內(nèi)的狀態(tài)下使Ti和氮發(fā)生反應(yīng)。另外，涂層的最外層"1203)的形成是，可使用A1粉末，在用氧氣填充入PVD裝置內(nèi)的狀態(tài)下使A1和氧氣發(fā)生反應(yīng)。在改變后面和前面的厚度時(shí)，通過(guò)對(duì)一皮膜體的縱向/橫向位置進(jìn)行機(jī)械性的控制，或者通過(guò)采用非平衡電場(chǎng)使形成于靶/被膜基材的對(duì)抗電極間的磁力線變形，從而對(duì)被膜體的膜粘附性進(jìn)行控制調(diào)整即可。3-3.關(guān)于軟質(zhì)粒子噴射的表面清洗和表面形狀加工處理在本發(fā)明的切削工具的制造方法中，優(yōu)選在預(yù)先對(duì)工具母材實(shí)施軟質(zhì)粒子噴射的表面清洗以及表面形狀加工處理(以下稱為氣相噴射研磨法)之后，形成涂層。氣相噴射研磨法是指，使軟質(zhì)粒子以高速噴射碰撞被研磨材，來(lái)對(duì)被研磨材的表面進(jìn)行清洗，并且在亞微米的范圍內(nèi)對(duì)表面形狀進(jìn)行鏡面加工處理的方法。通常的研磨(1ap)處理是使用平板夾住被研磨材的上下表面一邊進(jìn)行滑動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一邊進(jìn)行處理。此時(shí)，因?yàn)槭棺鳛檠心ゲ牧系木哂衼嗘募?jí)粒徑的氧化鋁或玻璃粉末的水分散液流入滑動(dòng)界面，所以稱為濕式處理。在這樣的研磨處理中限定于對(duì)平面體進(jìn)行研磨，因此，從構(gòu)造來(lái)看對(duì)，對(duì)R部位、傾斜部位等的研磨比較困難。本發(fā)明人從這樣的觀點(diǎn)來(lái)考慮，著重研究了也可對(duì)R部位、傾斜部位進(jìn)行研磨的氣相噴射研磨法。因此，經(jīng)過(guò)對(duì)采用氣相噴射研磨法對(duì)工具母材進(jìn)行研磨處理的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，氣相噴射研磨除了可將工具母材表面粗糙度調(diào)整均勻，提高工具母材與涂層的貼緊性以外，可物理性地去除通過(guò)通常的濕式清洗而無(wú)法完全去掉的工具母材表面上的雜質(zhì)。即，根據(jù)氣相噴射研磨法，不能只以表面粗糙度來(lái)說(shuō)明，它還可提高工具母材與涂層的貼緊性，使工具壽命得到飛躍的提南。軟質(zhì)粒子是以微米徑的磨粒作為芯材、并使用高分子系樹脂覆蓋該芯材周圍而成的粒子狀的研磨材。作為磨粒，可使用金剛石、碳化硅、氧化鋁當(dāng)中l(wèi)種以上的材料。作為該磨粒的粒度，最好采用3000~10000篩號(hào)的粒度。作為高分子系樹脂，沒(méi)有作特別限定，但可使用因含有水而具有所期望的彈力性以及粘著性的明膠(gelatin)。使用明膠時(shí)，最好使軟質(zhì)粒子的直徑為0.12mm。在復(fù)合液體中，可含有作為防蒸發(fā)材料的水溶性油。作為防蒸止劑，可使用例如乙二醇、山梨糖醇等。實(shí)施例1實(shí)施了用于對(duì)本發(fā)明的涂層的效果進(jìn)行確認(rèn)的實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中，首先，對(duì)作為工具母材原料的各金屬粉末進(jìn)行粒化、混合后，使用規(guī)定形狀的模具對(duì)其進(jìn)行加壓成形、沖壓，將所獲得的成形體放在真空中燒制1450°Cx1.0小時(shí)，而制作工具母按如下所示的步驟制造本發(fā)明例l的切削工具。即，將工具母材置放于PVD裝置內(nèi)，將Al與Ti的混合燒結(jié)體作為靶，填充氮?dú)馐狗烹娂?lì)出的各金屬與氮進(jìn)行反應(yīng)，在工具母材上形成由AlTiN構(gòu)成的底層。其后，在PVD裝置內(nèi)，使Ti靶在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行放電激勵(lì)，形成由TiN構(gòu)成的中間層，再使A1靶在氧氣氣氛中進(jìn)行放電激勵(lì)，從而形成由A12O3構(gòu)成的最外層。另外，此時(shí)，通過(guò)非平衡電場(chǎng)使形成于靶/被膜基材的對(duì)抗電極間的磁力線變形，有意地改變被膜體的膜粘附性，由此對(duì)各層的后面，前面的各厚度分別進(jìn)行調(diào)整。另一方面，比較例l的切削工具，同樣使用PVD裝置，調(diào)整靶和氣氛氣體，在工具母材的表面形成由TiCN構(gòu)成的底層、由八1203構(gòu)成的中間層以及由TiN構(gòu)成的最外層。關(guān)于這樣制成的切削工具，分析其表面粗糙度、摩擦系數(shù)以及貼緊性等各性能，并且比較以800。C以上的溫度、70m/min的切削速度來(lái)切削外徑85mmx長(zhǎng)度500mm的含有5。/。Ni的合金(S13Cr)時(shí)的工具壽命。另外，對(duì)于表面粗糙度，使用觸針(金剛石制針外徑25iim)對(duì)成膜后的任意表面進(jìn)行10mm長(zhǎng)的掃描，測(cè)定JIS規(guī)格B0601-1994中規(guī)定的"算術(shù)平均粗糙度Ra"。對(duì)于摩擦系數(shù)，使用豪頓式(howden)滑動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，按載荷5N、室溫、速度4mm/秒鐘、使用直徑5mm的SUS制鋼球滑動(dòng)的條件下進(jìn)行測(cè)定。對(duì)于貼緊性，使用劃痕硬度式測(cè)試機(jī)，以載荷0N~100N的范圍、掃描速度10mm/分鐘、載荷施加速度100N/分鐘的條件使金剛石制的觸針外徑200iim進(jìn)行掃描，以檢測(cè)到出現(xiàn)異常振動(dòng)信號(hào)的載荷值來(lái)定義膜遭受破壞程度，并以該載荷值作為貼緊力來(lái)進(jìn)行測(cè)定。切削壽命指可切削到如下(1)~(3)任一項(xiàng)程度的個(gè)數(shù)。(1)切削工具主體發(fā)生破損(刀尖破裂、缺損等)(2)切削工具表面的硬質(zhì)保護(hù)膜(涂層)發(fā)生剝離(3)在硬質(zhì)保護(hù)膜上附著有被切削體成分上述性能參見表l:<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>切削壽命獲得了明顯的提高。實(shí)施例2接著，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)制作用于確認(rèn)采用本發(fā)明的氣相噴射研磨法對(duì)工具母材進(jìn)行研磨處理的效果的螺紋切肖'〗用的螺紋梳刀(chaser)，調(diào)查其切削壽命。在該實(shí)-驗(yàn)中，首先，與上述實(shí)驗(yàn)同樣，在將作為工具母材原料的各金屬粉末?；?、混合后，使用規(guī)定形狀的模具對(duì)其進(jìn)行加壓成形、沖壓，將所獲得的成形體放在真空中進(jìn)行1450。Cxl.0小時(shí)的燒制，而制作成工具母材。準(zhǔn)備在未對(duì)該母材實(shí)施任何處理的情況下形成涂層的工具(本發(fā)明例2)、以及在采用氣相噴射研磨法對(duì)母材實(shí)施研磨處理后形成涂層的工具(本發(fā)明例3)。氣相噴射研磨法中的研磨處理是使用利用高分子系樹脂使3000篩號(hào)的金剛石磨粒復(fù)合而成的粒徑0.5~2.0mm的研磨材料來(lái)進(jìn)行的。將各工具母材置于PVD裝置內(nèi)，將Al和Ti的混合燒結(jié)體作為靶，填充氮?dú)馐顾烹娂?lì)的各金屬與氮進(jìn)行反應(yīng)，在工具母材上形成由AlTiN構(gòu)成的底層。其后，在PVD裝置內(nèi)，使Tipi在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行放電激勵(lì)，形成由TiN構(gòu)成的中間層，進(jìn)而使Al靶在氧氣氣氛中進(jìn)行放電激勵(lì)，從而形成由Ah03構(gòu)成的最外層，從而制作成螺紋切削用的螺紋梳刀。對(duì)這樣制作成的各切削工具進(jìn)行切削壽命的調(diào)查。對(duì)于切削壽命，使用按上述方法制作成的螺紋切削用的螺紋梳刀，使用4臺(tái)切削加工機(jī)，在80(TC以上的溫度下，以90m/min的切削速度對(duì)外徑139.7mmx長(zhǎng)度11000mm的含有5。/。Ni的合金(Sl3Cr鋼)進(jìn)行VAM-TOP外徑螺紋的切削，并調(diào)查此時(shí)的工具壽命。切削壽命是指可切削到如上(1)~(3)當(dāng)中任一項(xiàng)程度的個(gè)數(shù)。依據(jù)該判斷基準(zhǔn)，求出4臺(tái)切削加工機(jī)的切削壽命的平均值及其標(biāo)準(zhǔn)偏差。在未實(shí)施氣相噴射研磨法的本發(fā)明例2中，切削壽命的平均值為60.8，標(biāo)準(zhǔn)偏差為18.5,但在實(shí)施了氣相噴射研磨法的本發(fā)明例3中，切削壽命的平均值為77.0,標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.5。根據(jù)上述結(jié)果可知，若實(shí)施氣相噴射研磨法，則可獲得更穩(wěn)定、更長(zhǎng)的切削壽命。工業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，使底層中的A1在切削中發(fā)生解離、向外擴(kuò)散而在涂層的表面附近形成Al203,使最外層獲得補(bǔ)充。因此，可獲得穩(wěn)定且優(yōu)異的耐熱性以及耐磨損性，,人而可^是供一種工具壽命長(zhǎng)的切削工具。另外，根據(jù)實(shí)施氣相噴射研磨法的本發(fā)明的優(yōu)選方案，可提高工具母材與涂層之間的貼緊性，因此，本發(fā)明可提供一種工具壽命更長(zhǎng)的切削工具。該切削工具特別有利于在對(duì)高硬度鋼材進(jìn)行螺紋切削等過(guò)于苛刻的切削條件下使用的螺絲切削用的螺紋梳刀。權(quán)利要求1.一種切削工具，其特征在于，在由超硬材料構(gòu)成的工具母材上形成涂層，該涂層包括由AlTiN構(gòu)成的底層、由TiN構(gòu)成的中間層以及由Al2O3構(gòu)成的最外層。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的切削工具，其特征在于，在對(duì)工具母材實(shí)施軟質(zhì)粒子噴射的表面清洗和表面形狀加工處理后，在該工具母材上形成涂層。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的切削工具，其特征在于，后面的涂層的總厚度為280pm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的切削工具，其特征在于，后面上的底層、中間層以及最外層的厚度分別為0.535pm、1.0~40jim以及0.5~5pm。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4當(dāng)中任一項(xiàng)所述的切削工具，其特征在于，前面上的涂層的總厚度為2~40pm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的切削工具，其特征在于，前面上的底層、中間層以及最外層的厚度分別為1~20pm、l~20nm以及O.Ol~2iim。7.—種切削工具的制造方法，其特征在于，在對(duì)由超硬材料構(gòu)成的工具母材實(shí)施軟質(zhì)粒子噴射的表面清洗和表面形狀加工處理后，采用干涂敷方法在該工具母材上形成涂層。全文摘要本發(fā)明提供一種切削工具及其制造方法，該切削工具在由超硬材料構(gòu)成的工具母材上形成涂層，該涂層包括由AlTiN構(gòu)成的底層、由TiN構(gòu)成的中間層以及由Al₂O₃構(gòu)成的最外層。該切削工具優(yōu)選在對(duì)由超硬材料構(gòu)成的金屬燒結(jié)體表面實(shí)施軟質(zhì)粒子噴射的表面清洗和表面形狀加工處理之后，在該表面形成涂層。另外，該切削工具的后面的涂層總厚度優(yōu)選為2～80μm，其前面上的涂層總厚度優(yōu)選為2～40μm。文檔編號(hào)B24C11/00GK101410209SQ20078001081公開日2009年4月15日申請(qǐng)日期2007年3月26日優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日發(fā)明者石井和宏,神田修,藤井貴志申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社