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)的沖擊性負(fù)荷作用于切削刃的各種鋼或鑄鐵的高速斷續(xù)切削加工中，由于硬質(zhì)包覆層具備優(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)下部層及(b)上部層構(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化合物層包括均化學(xué)蒸鍍而形成的Ti的碳化物(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；(b)上部層:為化學(xué)蒸鍍而形成的氧化鋁層，已知該包覆工具用于各種鋼或鑄鐵等的切削加工中。但是，所述包覆工具有在較大的負(fù)荷施加于切削刃的切削條件下易產(chǎn)生崩刀缺損等而工具壽命較短之類的問題，因此為了消除這個問題，從以往提出有若干方案。例如，專利文獻(xiàn)I中公開有一種表面包覆硬質(zhì)合金制切削工具，以2 20 μ m的平均層厚化學(xué)蒸鍍和/或物理蒸鍍硬質(zhì)包覆層而成，所述硬質(zhì)包覆層由包括Ti等的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、氧化物層、碳氧化物層、氮氧化物層及碳氮氧化物層的Ti化合物層中的I種或2種以上和氧化鋁層構(gòu)成，使構(gòu)成硬質(zhì)包覆層的氧化鋁層為氧化鋁的主體具有α型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，且上側(cè)層和下側(cè)層(基體側(cè))中具有不同的結(jié)晶組織，上側(cè)部為柱狀晶?？v向并列配置的結(jié)晶組織，下側(cè)層為粒狀結(jié)晶組織的氧化鋁層，從而獲得優(yōu)異的耐崩刀性。此外，專利文獻(xiàn)2中公開有具有由內(nèi)層及外層構(gòu)成的包覆層的包覆硬質(zhì)合金工具，所述內(nèi)層由T1、V、Cr、Mo、W、Si的I種以上的碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物、硼氮化物的I種以上構(gòu)成，所述外層由0.01 0.5μπι的粒度的非晶氧化鋁與結(jié)晶化氧化鋁構(gòu)成的氧化鋁組成。并且，專利文獻(xiàn)3中公開有如下硬質(zhì)膜包覆部件，即在母材表面包覆硬質(zhì)膜的硬質(zhì)膜包覆部件中，硬質(zhì)膜由非柱狀晶組織的鋁氧化物或氧氮化物構(gòu)成，硬質(zhì)膜的膜厚為
4 15 μ m0專利文獻(xiàn)1:日本專利公開平10-76406號公報專利文獻(xiàn)2:日本專利公開昭59-28565號公報專利文獻(xiàn)3:日本專利公開昭64-83667號公報現(xiàn)狀為如下: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，例如對于所述專利文獻(xiàn)I至3所示的包覆工具，在使用于伴有高熱產(chǎn)生且斷續(xù)的沖擊性負(fù)荷更強(qiáng)烈地作用于切削刃的高速斷續(xù)切削加工時，也由于上部層的導(dǎo)熱率較高，且熱屏蔽效果不充分，所以因切削加工時的高負(fù)荷而在切削刃上易產(chǎn)生崩刀、缺損，其結(jié)果在比較短時間內(nèi)達(dá)到使用壽命。因此，本發(fā)明人等從如前述的觀點(diǎn)出發(fā)，對即使在用于伴有高熱產(chǎn)生且斷續(xù)的沖擊性負(fù)荷作用于切削刃的高速斷續(xù)切削加工時，硬質(zhì)包覆層仍具備優(yōu)異的韌性，其結(jié)果經(jīng)長期使用而發(fā)揮優(yōu)異的耐崩刀性、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。即，作為硬質(zhì)包覆層形成有所述以往的由氧化鋁構(gòu)成的上部層的包覆工具，其中，氧化鋁在與基體垂直的方向上呈柱狀而形成。因此，耐磨性提高，但與其反面，氧化鋁的各向異性越高氧化鋁層的韌性越下降，其結(jié)果無法發(fā)揮耐崩刀性、耐缺損性，并且，無法稱之為還能夠滿足工具壽命的硬質(zhì)包覆層。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明人等對構(gòu)成硬質(zhì)包覆層的上部層的氧化鋁層進(jìn)行了深入研究的結(jié)果，通過使微粒氧化鋁以雙峰粒徑分布存在于氧化鋁層中，主要由粒徑較大的微粒氧化鋁緩和氧化鋁層的各向異性，并且粒徑較小的微粒氧化鋁抑制氧化鋁層的導(dǎo)熱率，能夠提高熱屏蔽效果。其結(jié)果，得到了能夠通過粒徑較大的微粒氧化物所獲得效果與粒徑較小的微粒氧化鋁所獲得的效果的協(xié)同效果，飛躍提高硬質(zhì)包覆層的耐崩刀性、耐缺損性之類的新穎的見解。具體而言，能夠通過由柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織構(gòu)成組成上部層的氧化鋁層，并且使微粒氧化鋁以雙峰粒徑分布存在于其組織內(nèi)，由此提高硬質(zhì)包覆層的耐崩刀性、耐缺損性。因此，如前述的結(jié)構(gòu)的氧化鋁層例如能夠通過以下的化學(xué)蒸鍍法來成膜。在工具基體表面，通過將反應(yīng)氣體組成(容量％)設(shè)為AlCl3:2.0 2.2%、CO2:4.6 5.0%、HC1:1.9 2.1%、H2S:0.1 0.3%、H2:剩余，且將反應(yīng)氣氛壓力設(shè)為5 lOkPa，將反應(yīng)氣氛溫度設(shè)為870 1040°C來進(jìn)行化學(xué)蒸鍍法來成膜柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織的工序中，通過以高濃度(0.8 1.45%)及低濃度(0.25 0.75%)交替改變濃度的方式將TMA (三甲基鋁)添加到所述反應(yīng)氣體中，由此能夠得到具有雙峰粒徑分布的微粒氧化鋁存在于組織內(nèi)的柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織。此時，發(fā)現(xiàn)柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織不會因微粒氧化鋁的存在而分?jǐn)?，以柱狀組織的方式生長。其結(jié)果，不會降低柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織所具有的韌性，反而通過具有雙峰粒徑分布的微粒氧化物的存在而使柱狀縱向生長氧化鋁的各向異性增加，由此韌性提高，并且導(dǎo)熱率得到抑制，熱屏蔽效果提高。因此，能夠提高硬質(zhì)包覆層的耐崩刀性、耐缺損性。并且，本發(fā)明人等對存在于氧化鋁層中的微粒氧化鋁的粒徑分布與硬質(zhì)包覆層的諸特性的關(guān)系反復(fù)深入研究的結(jié)果，確認(rèn)到在微粒氧化鋁的粒徑分布為如下雙峰分布時獲得最優(yōu)異的效果。S卩，本發(fā)明人等詳細(xì)調(diào)查微粒氧化鋁的粒徑分布與膜特性的關(guān)系的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)如圖2所示,其粒徑分布的第I峰值存在于10 20nm,按每2nm微粒氧化招直徑計算微粒氧化鋁時的第I峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為200 500個/ μ m2，第2峰值存在于50 lOOnm，按每2nm微粒氧化鋁直徑計算微粒氧化鋁時的第2峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為10 30個/y m2時，顯示最優(yōu)異的膜特性。圖2所示的微粒氧化鋁的粒徑分布曲線圖能夠通過如下方法制成。首先，利用掃描電子顯微鏡(倍率50000倍)及透射電子顯微鏡(倍率200000倍)，在與工具基體垂直的方向遍及上部層膜厚量的厚度，且在與工具基體水平的方向遍及長度合計10 μ m測定存在于上部層的微粒氧化鋁的數(shù)量，按每2nm粒徑求出微粒氧化鋁的數(shù)密度(個/μ m2)，制作圖2所示的微粒氧化鋁根據(jù)粒徑的數(shù)密度分布曲線圖。本發(fā)明是基于上述見解而完成的，其具有如下特征:(I) 一種由碳化鎢基硬質(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)置硬質(zhì)包覆層的表面包覆切削工具，該表面包覆切削工具的特征在于，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，并且(a)所述下部層由以I層或2層以上組成的Ti化合物層構(gòu)成，所述Ti化合物層包含至少I層Ti碳氮化物層且具有3 20 μ m的合計平均層厚；(b)所述上部層由具有2 25 μ m的平均層厚的氧化鋁層構(gòu)成，構(gòu)成所述(b)的上部層的氧化鋁層具有柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織，且該組織內(nèi)存在微粒氧化鋁，該微粒氧化鋁為粒狀氧化鋁晶相或非晶氧化鋁相或者粒狀氧化鋁晶相與非晶氧化鋁相的混合相，柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的最大粒子寬度為50 2000nm，該最大粒子寬度與膜厚方向的最大粒子長度的縱橫尺寸比為5 50，所述微粒氧化鋁的最大粒徑為IOnm 150nm，該微粒氧化鋁的上部層中的分布形態(tài)呈雙峰分布。(2)如(I)所述的表面包覆切削工具，其特征在于，所述微粒氧化鋁的分布的第I峰值存在于10 20nm,按每2nm微粒氧化招直徑計算微粒氧化招時的第I峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為200 500個/ μ m2，該微粒氧化鋁的第2峰值存在于50 lOOnm，按每2nm微粒氧化鋁直徑計算微粒氧化鋁時的第2峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為10 30個/ μ m2。以下對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。下部層的Ti化合物層:包含至少I層Ti碳氮化物層，且具有3 20 μ m的合計平均層厚的由I層或2層以上的Ti化合物層構(gòu)成的下部層能夠在通常的化學(xué)蒸鍍條件下形成。構(gòu)成下部層的Ti化合物層其自身具有高溫強(qiáng)度，且根據(jù)存在使硬質(zhì)包覆層具備高溫強(qiáng)度，另外均堅固地粘附于工具基體和由氧化鋁構(gòu)成的上部層，從而具有有助于提高硬質(zhì)包覆層相對于工具基體的粘附性的作用，但是若其合計平均層厚小于3 μ m，則無法充分地發(fā)揮所述作用，另一方面，若其合計平均層厚超過20 μ m,則易產(chǎn)生崩刀，因此將其合計平均層厚定為3 20 μ m。上部層的氧化鋁層:眾所周知，構(gòu)成上部層的氧化鋁層具備高溫硬度和耐熱性，但若其平均層厚小于
2μ 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,則氧化鋁晶粒易粗大化，其結(jié)果，高溫硬度、高溫強(qiáng)度下降，并且高速斷續(xù)切削加工時的耐崩刀性、耐缺損性下降，因此將其平均層厚定為2 25 μ m。并且，本發(fā)明在所述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，兼?zhèn)湟韵聴l件時，發(fā)揮更優(yōu)異的效果。S卩，上部層的氧化鋁層構(gòu)成為具有柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織，且其組織內(nèi)存在微粒氧化鋁。并且，上部層中的微粒氧化鋁呈雙峰粒徑分布形態(tài)時上部層的氧化鋁層進(jìn)一步發(fā)揮上述效果。并且，若柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的最大粒子寬度小于50nm，則有長時間使用時耐磨性下降的傾向，另一方面，若超過2000nm，則有因粒子的粗大化耐崩刀性、耐缺損性下降的傾向。因此，更優(yōu)選將柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的最大粒子寬度設(shè)為50 2000nm。并且，若所述最大粒子寬度與膜厚方向的最大粒子長度的縱橫尺寸比小于5，則有柱狀縱向生長氧化鋁的特征即較高的耐磨性下降的傾向，另一方面，若超過50，則有韌性反而下降，且耐崩刀性、耐缺損性下降的傾向。因此，更優(yōu)選柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的最大粒子寬度與膜厚方向的最大粒子長度的縱橫尺寸比定為5 50。在此，關(guān)于最大粒子寬度與最大粒子長度，測量柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的一個粒子時，將在粒子的寬度(短邊)中最大的值稱為最大粒子寬度，另一方面，將在粒子高度(長邊)中最大的值稱為最大粒子長度。另外，本發(fā)明中的微粒氧化鋁是指粒狀氧化鋁晶相或非晶氧化鋁相或者粒狀氧化鋁晶相與非晶氧化鋁相的混合相，并且是最大粒徑為150nm以下的氧化鋁的總稱。微粒氧化鋁的形成:本發(fā)明的微粒氧化鋁能夠通過以通常的化學(xué)蒸鍍條件成膜的上部層的形成過程中進(jìn)行基于如下條件的化學(xué)蒸鍍法來形成。S卩，通過將成為微粒氧化鋁的核的TMA以低濃度(A條件)和高濃度(B條件)這兩個條件交替變化而添加到反應(yīng)氣體中來形成具有雙峰粒徑分布的微粒氧化鋁。反應(yīng)氣體組成(容量％):AlCl3:2.0 2.2%TMA:A 條件:0.25 0.75%、B 條件:0.8 1.45%CO2:4.6 5.0%HCl:1.9 2.1%H2S:0.I 0.3%H2:剩余；反應(yīng)氣氛溫度:870 1040°C ；反應(yīng)氣氛壓力:5 lOkPa。本發(fā)明中，微粒氧化鋁雙峰粒徑分布于柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織內(nèi)的結(jié)構(gòu)，通過粒徑較大的微粒氧化鋁的存在，對柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織施加力時，每一個柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶產(chǎn)生偏離，因此韌性提高，顯示優(yōu)異的耐崩刀性。并且，通過粒徑較小的微粒氧化鋁的存在，膜的導(dǎo)熱率得到抑制，因此熱屏蔽效果提高。另外，若微粒氧化鋁的最大粒徑小于10nm，則無法得到充分的熱屏蔽效果，另一方面，若超過150nm，則基于晶粒邊界部的增加無法得到充分的導(dǎo)熱率抑制效果，因此不優(yōu)選。因此，本發(fā)明中，將微粒氧化招的最大粒徑定為IOnm 150nm。作為所述雙峰粒徑分布，尤其優(yōu)選第I峰值存在于10 20nm,按每2nm微粒氧化鋁直徑計算微粒氧化鋁時的第I峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為200 500個/ μ m2，該微粒氧化鋁的第2峰值存在于50 lOOnm，按每2nm微粒氧化鋁直徑計算微粒氧化鋁時的第2峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為10 30個/ μ m2。其理由為，將第I峰值設(shè)為小于IOnm時，無法得到充分的熱屏蔽效果，另一方面，超過20nm時，基于晶粒邊界部的增加抑制導(dǎo)熱率的效果不充分。并且，將第I峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度設(shè)為小于200個/ μ m2時，抑制膜的導(dǎo)熱率的效果不充分，另一方面，超過500個/ μ m2時，阻礙柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的生長，耐磨性下降，因此不優(yōu)選。并且，將第2峰值設(shè)為小于50nm時，在柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶中產(chǎn)生的偏離不足以提高韌性，因此不優(yōu)選，另一方面，超過IOOnm時，韌性反而下降，因此不優(yōu)選。并且，將第2峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度設(shè)為小于10個/μ m2時，提高膜的韌性的效果不充分，另一方面，超過30個/ μ m2時，阻礙柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的生長，耐磨性降低，因此不優(yōu)選。因此，如上述規(guī)定所述雙峰粒徑分布。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)下部層由以I層或2層以上組成的Ti化合物層構(gòu)成，所述Ti化合物層包含至少I層Ti碳氮化物層且具有3 20 μ m的合計平均層厚，(b)上部層由具有2 25 μ m的平均層厚的氧化鋁層構(gòu)成，構(gòu)成(b)的上部層的氧化鋁層具有柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織，并且其組織內(nèi)存在微粒氧化鋁，該微粒氧化鋁為粒狀氧化鋁晶相或非晶氧化鋁相或者粒狀氧化鋁晶相與非晶氧化鋁相的混合相，柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的最大粒子寬度為50 2000nm,最大粒子寬度與膜厚方向的最大粒子長度的縱橫尺寸比為5 50,微粒氧化鋁的最大粒徑為IOnm 150nm，微粒氧化鋁的上部層中的粒徑分布呈雙峰分布，由此硬質(zhì)包覆層的韌性提高，并且導(dǎo)熱率得到抑制，并提高熱屏蔽效果，因此在用于鋼或鑄鐵等的伴有高熱產(chǎn)生甚至斷續(xù)的沖擊性高負(fù)荷作用于切削刃的高速斷續(xù)切削加工時，耐崩刀性、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，實現(xiàn)包覆工具的長壽命化的目的。


圖1是示意地表示構(gòu)成本發(fā)明的上部層的氧化鋁層的柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織的生長狀態(tài)與氧化鋁層中存在的微粒氧化鋁分布的膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是表示構(gòu)成本發(fā)明的上部層的氧化鋁層中存在的微粒氧化鋁的粒徑分布圖。圖3是表示構(gòu)成比較例的上部層的氧化鋁層中存在的微粒氧化鋁的存在形態(tài)的膜結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式接著，根據(jù)實施例對本發(fā)明的包覆工具進(jìn)行更具體的說明。[實施例]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，且1370 1470°C范圍內(nèi)的預(yù)定溫度中保持I小時的條件下進(jìn)行真空燒結(jié)，燒結(jié)后，對切削刃部實施R:0.07mm的刃口修磨加工，由此分別制造出具有ISO標(biāo)準(zhǔn).0ΝΜ6120408中規(guī)定的刀片形狀的WC基硬質(zhì)合金制的工具基體A Ε。并且，準(zhǔn)備均具有0.5 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)鈿夥罩性跍囟?1540°C中保持I小時的條件下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后，對切削刃部分實施R:0.07mm的刃口修磨加工，由此形成具有ISO規(guī)格.CNMG120408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的表面進(jìn)行如下工序，(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)接著，蒸鍍形成由表6所示的目標(biāo)層厚的上部層(氧化鋁層)構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層。(C)這時，在表4所示的k ο條件下成膜氧化鋁層時，通過以2個不同的濃度(A條件、B條件)交替的方式添加表4所示的TMA (容量％)，在氧化鋁層的組織內(nèi)形成呈雙峰粒徑分布的微粒氧化鋁，由此制造出本發(fā)明包覆工具I 15。對構(gòu)成所述本發(fā)明的包覆工具I 15的上部層的氧化鋁層，利用掃描電子顯微鏡(倍率50000倍)多視場觀察的結(jié)果，均確認(rèn)到在圖1所示的膜結(jié)構(gòu)示意圖所示的柱狀結(jié)晶的粒界及粒內(nèi)存在的呈雙峰粒徑分布的微粒氧化鋁的膜結(jié)構(gòu)。并且，對構(gòu)成所述本發(fā)明的包覆工具I 15的上部層的氧化鋁層，利用透射電子顯微鏡(倍率200000倍)多視場觀察的結(jié)果，確認(rèn)到所述微粒氧化鋁為粒狀氧化鋁晶相或非晶氧化鋁或者粒狀氧化鋁晶相與非晶氧化鋁相的混合相。 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所示的條件且以表7所示的目標(biāo)層厚與本發(fā)明包覆工具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。接著，作為硬質(zhì)包覆層的上部層，以表3及表5所示的條件且以表7所示的目標(biāo)層厚蒸鍍形成由氧化鋁層構(gòu)成的上部層。這時，不添加TMA而形成柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織，由此制作出表7的比較包覆工具I 15。對構(gòu)成所述比較包覆工具I 15的上部層的氧化鋁層，利用掃描電子顯微鏡(倍率50000倍)多視場觀察的結(jié)果，均確認(rèn)到在圖3所示的膜結(jié)構(gòu)示意圖所示的縱向生長柱狀氧化鋁構(gòu)成的氧化鋁層。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)層的截面并求出平均層厚的結(jié)果，均顯示出與表6及表7所示的目標(biāo)層厚實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，同樣利用掃描電子顯微鏡(倍率5000倍)，對在與工具基體水平的方向上長度合計10 μ m范圍內(nèi)存在的各柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶，測定構(gòu)成上部層的氧化鋁層的柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的最大粒子寬度及膜厚方向的最大粒子長度，通過取它們的平均來求出最大粒子寬度及膜厚方向的最大粒子長度的平均值，并由它們的比求出縱橫尺寸比。[表 I]
權(quán)利要求
1.一種表面包覆切削工具，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，該表面包覆切削工具特征在于， 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，并且 (a)所述下部層由以I層或2層以上組成的Ti化合物層構(gòu)成，所述Ti化合物層包含至少I層Ti碳氮化物層且具有3 20 μ m的合計平均層厚； (b)所述上部層由具有2 25μ m的平均層厚的氧化鋁層構(gòu)成， 構(gòu)成所述(b)的上部層的氧化鋁層具有柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織，且其組織內(nèi)存在微粒氧化鋁，該微粒氧化鋁為粒狀氧化鋁晶相或非晶氧化鋁相或者粒狀氧化鋁晶相與非晶氧化鋁相的混合相，柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶的最大粒子寬度為50 2000nm，該最大粒子寬度與膜厚方向的最大粒子長度的縱橫尺寸比為5 50，所述微粒氧化鋁的最大粒徑為IOnm 150nm，該微粒氧化鋁的上部層中的粒徑分布形態(tài)呈雙峰分布。
2.如權(quán)利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于， 所述微粒氧化招的分布的第I峰值存在于10 20nm,按每2nm微粒氧化招直徑計算微粒氧化鋁時的第I峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為200 500個/ μ m2，該微粒氧化鋁的第2峰值存在于50 IOOnm,按每2nm微粒氧化招直徑計算微粒氧化招時的第2峰值的微粒氧化鋁數(shù)密度為10 30個/ μ m2。
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中，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1層或2層以上構(gòu)成的Ti化合物層，所述Ti化合物層包含至少1層Ti碳氮化物層且由具有3～20μm的合計平均層厚；(b)所述上部層為具有2～25μm的平均層厚的氧化鋁層，構(gòu)成所述上部層的氧化鋁層具有柱狀縱向生長氧化鋁結(jié)晶組織，該組織內(nèi)存在呈雙峰粒徑分布形態(tài)的微粒氧化鋁。
文檔編號B23B27/14GK103182538SQ201210549778
公開日2013年7月3日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28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