本發(fā)明涉及包含立方氮化硼顆粒和結(jié)合劑顆粒的復(fù)合燒結(jié)體，以及表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具，該表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具至少在切削刃部分包括復(fù)合燒結(jié)體和設(shè)置在該復(fù)合燒結(jié)體的表面上的覆層。

背景技術(shù)：

由于立方氮化硼(其在下文中可稱為“cBN”)為僅次于金剛石的硬度最高的物質(zhì)，因此它被用于各種切削工具等。通常這種cBN與結(jié)合劑共同用作復(fù)合燒結(jié)體，而不是單獨使用。

最近，根據(jù)切削工具的應(yīng)用使得加工材料和切削條件多樣化，這對于使用cBN的切削工具提出了高的要求水平。特別地，期望提高耐磨性和抗斷裂性。

例如，日本專利特開No.2007-144615(專利文獻1)公開了一種具有優(yōu)異的抗崩裂性和抗切削刃斷裂性的cBN切削工具刀頭，并且公開了在該刀頭中所含的結(jié)合劑的組成顯示出TiC_1-xN_x的較寬的組成范圍。WO2010/119962(專利文獻2)公開了一種復(fù)合燒結(jié)體，其能在不降低耐磨性的同時提高抗斷裂性和韌性，并且也公開了該復(fù)合燒結(jié)體中所含的結(jié)合劑包含氮化鈦和碳氮化鈦。

引用列表

[專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開No.2007-144615

專利文獻2：WO2010/119962

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

事實證明，當(dāng)加工淬硬鋼時，即使使用專利文獻1中所公開的cBN切削工具刀頭或使用包括專利文獻2中所公開的復(fù)合燒結(jié)體的切削工具，但是在對應(yīng)于磨損部分的一端的副切削刃的邊界部分仍會發(fā)生邊界磨損。當(dāng)使用已發(fā)生邊界磨損的刀具進行加工時，工件的加工面(完工表面)的表面粗糙度會惡化，從而導(dǎo)致加工精度降低。

因此，鑒于以上情況，本發(fā)明的目的在于提供在淬硬鋼等的加工中也能提高加工精度的復(fù)合燒結(jié)體，并且本發(fā)明的另一目的在于提供包括這樣的復(fù)合燒結(jié)體的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合燒結(jié)體包含立方氮化硼顆粒和結(jié)合劑顆粒。復(fù)合燒結(jié)體包含40體積％以上80體積％以下的立方氮化硼顆粒。結(jié)合劑顆粒包含TiCN顆粒。在使用Cu-Kα射線作為射線源所測得的X射線衍射光譜中，所述復(fù)合燒結(jié)體在布拉格角2θ為41.7°以上42.6°以下的范圍內(nèi)示出了屬于所述TiCN顆粒的(200)面的第一峰。假定所述X射線衍射光譜中的橫軸x表示布拉格角2θ，所述X射線衍射光譜中的縱軸y表示衍射強度，并且將所述第一峰的峰高的最大值定義為I_max，則在直線y＝I_max/2和所述第一峰的兩個以上的交點處測得的布拉格角2θ的最大值和最小值之差為0.4°以下。

本發(fā)明的有益效果

根據(jù)上述說明，在淬硬鋼的加工等中也可以提高加工精度。

附圖說明

圖1為示出在復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中出現(xiàn)的第一峰的形狀的一個例子的示意圖。

圖2為示出在復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中出現(xiàn)的第一峰的形狀的一個例子的示意圖。

圖3為示出在復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中出現(xiàn)的第一峰的形狀的一個例子的示意圖。

圖4為示出在復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中出現(xiàn)的第一峰的形狀的一個例子的示意圖。

圖5為示出制造根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合燒結(jié)體的方法的流程圖。

圖6為示出制造常規(guī)復(fù)合燒結(jié)體的方法的流程圖。

具體實施方式

據(jù)認為，當(dāng)使用TiC作為結(jié)合劑時，工具的耐磨性提高，而當(dāng)使用TiN作為結(jié)合劑時，工具的耐斷裂性提高。因此，可以預(yù)期，當(dāng)使用TiC和TiN作為結(jié)合劑的原料來制造復(fù)合燒結(jié)體，并使用該復(fù)合燒結(jié)體來制造工具時，工具的耐磨性和耐斷裂性得以提高。

然而，事實證明，當(dāng)使用TiC和TiN作為復(fù)合燒結(jié)體的結(jié)合劑原料而制造工具并使用該工具進行淬硬鋼的加工等時，在副切削刃的邊界部分可能會發(fā)生邊界磨損。當(dāng)詳細檢查發(fā)生邊界磨損的工具時，發(fā)現(xiàn)結(jié)合劑包括組成不均一的部分，并且磨損以該部分為起點而進行發(fā)展。鑒于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明人進行了深入研究，結(jié)果得出以下的結(jié)論：具體而言，如果結(jié)合劑具有均一的組成，則即使在進行淬硬鋼的加工等時，也能抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損。因此，可提高加工精度。該結(jié)論將在下文中具體地闡述。

[本發(fā)明的實施方案的說明]

首先將列舉并說明本發(fā)明的實施方案。

[1]根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合燒結(jié)體包含立方氮化硼顆粒和結(jié)合劑顆粒。所述復(fù)合燒結(jié)體包含40體積％以上80體積％以下的所述立方氮化硼顆粒。所述結(jié)合劑顆粒包含TiCN顆粒。在使用Cu-Kα射線作為射線源所測得的X射線衍射光譜中，所述復(fù)合燒結(jié)體在布拉格角2θ為41.7°以上42.6°以下的范圍內(nèi)示出了屬于所述TiCN顆粒的(200)面的第一峰。假定所述X射線衍射光譜中的橫軸x表示布拉格角2θ，所述X射線衍射光譜中的縱軸y表示衍射強度，并且將所述第一峰的峰高的最大值定義為I_max，則在直線y＝I_max/2和所述第一峰的兩個以上的交點處測得的布拉格角2θ的最大值和最小值之差為0.4°以下。如果使用包括該復(fù)合燒結(jié)體的工具進行淬硬鋼的加工等，能抑制在副切削刃的邊界部分的邊界磨損的發(fā)生，從而可提高加工精度。這里的表述“可提高加工精度”的意思是可提供低表面粗糙度的加工面(即，光滑的加工面)。

[2]在X射線衍射光譜中，優(yōu)選的是，屬于所述TiCN顆粒的(200)面的峰的峰高I_TiCN和屬于所述立方氮化硼顆粒的(111)面的峰的峰高I_cBN之間的峰高比(I_TiCN/I_cBN×100)為0.8以上2.2以下。由此，可提高復(fù)合燒結(jié)體的強度。此外，可提高復(fù)合燒結(jié)體的耐磨性。

[3]優(yōu)選的是，復(fù)合燒結(jié)體包含50體積％以上60體積％以下的立方氮化硼顆粒。優(yōu)選的是，在所述第一峰的峰高的最大值處，布拉格角2θ為42.2°以上42.6°以下。由此，復(fù)合燒結(jié)體的耐磨性和抗斷裂性之間的均衡性得以改善，從而使工具壽命穩(wěn)定。

[4]優(yōu)選的是，結(jié)合劑顆粒的平均粒徑為50nm以上200nm以下。由此，可提高復(fù)合燒結(jié)體的強度。另外，可使TiCN顆粒的組成變得更加均一。

[5]在根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具中，至少切削刃部分包括：包含立方氮化硼顆粒和結(jié)合劑顆粒的復(fù)合燒結(jié)體；以及設(shè)置在所述復(fù)合燒結(jié)體的表面上的覆層。所述復(fù)合燒結(jié)體為根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合燒結(jié)體。所述覆層包括A層和B層。所述A層設(shè)置為所述覆層的最外表面，或設(shè)置在所述覆層的最外表面和所述B層之間。所述覆層的所述最外表面和所述B層的上表面之間的距離為0.1μm以上1.0μm以下。所述A層由Ti_1-sMa_sC_1-tN_t(其中Ma表示Cr、Nb和W中的至少一種元素；0≤s≤0.7；并且0<t≤1)形成。所述B層由Al_1-x-yCr_xMc_yN(其中Mc表示Ti、V和Si中的至少一種元素；0≤y≤0.6；0.2≤1-x-y≤0.8；并且0<x+y<1)形成。因此，由于根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具包括根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合燒結(jié)體，所以在進行淬硬鋼的加工等中也可提高加工精度。

這里所用的“覆層的最外表面”是指覆層的位于與復(fù)合燒結(jié)體間的界面的相對側(cè)的表面?！癇層的上表面”是指B層的位于覆層的最外層面?zhèn)鹊谋砻妗！案矊拥淖钔獗砻婧虰層的上表面之間的距離”是指在覆層的厚度方向上，在B層的上表面和覆層的最外表面之間的距離。在覆層包括兩個以上的B層的情況中，“覆層的最外表面和B層的上表面之間的距離”是指在覆層的厚度方向上，覆層的最外表面和位于覆層的最外表面?zhèn)鹊腂層的上表面之間的距離。

[本發(fā)明的實施方案的詳細說明]

以下將更加詳細地說明本發(fā)明的實施方案(以下稱為“本實施方案”)。

<復(fù)合燒結(jié)體的構(gòu)成>

本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體包括cBN顆粒和結(jié)合劑顆粒。該復(fù)合燒結(jié)體可包含其它組分，只要其包含cBN顆粒和結(jié)合劑顆粒即可，并且其還可包含由原材料和制造條件等帶來的不可避免的雜質(zhì)。此外，在本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體中，cBN顆?？上嗷ミB接從而形成連續(xù)的構(gòu)造，或者結(jié)合劑顆?？上嗷ミB接從而形成連續(xù)的構(gòu)造。

復(fù)合燒結(jié)體包含40體積％以上80體積％以下的cBN顆粒(下文中將對此進行說明)。此外，結(jié)合劑顆粒包含TiCN顆粒。

<復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜>

在使用Cu-Kα射線(波長為)作為射線源所測得的X射線衍射光譜中，復(fù)合燒結(jié)體在布拉格角2θ為41.7°以上42.6°以下的范圍內(nèi)具有屬于TiCN顆粒的(200)面的第一峰。假定所述X射線衍射光譜中的橫軸x表示布拉格角2θ，所述X射線衍射光譜中的縱軸y表示衍射強度，并且將所述第一峰的峰高的最大值定義為I_max，則在直線y＝I_max/2和所述第一峰的兩個以上的交點處測得的布拉格角2θ的最大值和最小值之差(Δ2θ(°))為0.4°以下。

由于上述最大值和最小值之差(Δ2θ(°))為0.4°以下，因此可以預(yù)期TiCN顆粒的組成是均一的。因而，即使使用包括本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體的工具進行淬硬鋼的加工等，也可抑制以結(jié)合劑顆粒組成不均一的部分為起始點的磨損的進行。因此，可抑制在副切削刃的邊界部分的邊界磨損的發(fā)生，從而可提高加工精度。表述“結(jié)合劑顆粒的組成是均一的”是指：TiCN顆粒基本上不包含TiC和TiN；TiCN顆粒的組成表示為TiC_zN_1-z(0<z<1)；并且上述最大值和最小值之差(Δ2θ(°))為0.4°以下。

可以預(yù)期的是，隨著上述最大值和最小值之差(Δ2θ(°))變小，TiCN顆粒的組成更加均一。因此，即使在使用包括這種復(fù)合燒結(jié)體的工具進行淬硬鋼的加工等的情況下，也可進一步抑制在副切削刃的邊界部分的邊界磨損的發(fā)生，從而可進一步提高加工精度。上述最大值和最小值之差(Δ2θ(°))優(yōu)選為大于0°且小于等于0.4°。

在本說明書中，“峰”不但包括只有一個頂點(最高值)的峰(具有單峰形狀的峰)，而且還包括具有n(n為整數(shù))個頂點和(n-1)個谷部分(最低值)的峰(具有多峰形狀的峰)。

此外，表述“在布拉格角2θ為41.7°以上42.6°以下的范圍內(nèi)具有屬于TiCN顆粒的(200)面的第一峰”是指第一峰所包括的各頂點出現(xiàn)在布拉格角2θ為41.7°以上42.6°以下的范圍內(nèi)，并且也包括第一峰中靠下的底部中的一部分延伸到布拉格角2θ小于41.7°的范圍或大于42.6°的范圍內(nèi)的情況。

“峰高”是指包含于峰中的頂點處的衍射強度的大小，以下將參照圖1至4對峰高進行詳細說明。圖1至4為示出在復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中出現(xiàn)的第一峰的形狀的例子的示意圖。

在第一峰11具有單峰形狀(圖1)的情況中，“第一峰的峰高的最大值I_max”是指包含于第一峰11中的頂點13(唯一的頂點13)的峰高。直線y＝I_max/2和第一峰11在兩個交點15處相交。兩個交點15處的布拉格角2θ中的較大布拉格角2θ對應(yīng)于上述最大值，而較小的布拉格角2θ對應(yīng)于上述最小值。

在第一峰11具有多峰形狀的情況中(圖2至4)，“第一峰的峰高的最大值I_max”是指包含于第一峰11中的多個頂點中的最高頂點13的峰高。在圖2和3中，直線y＝I_max/2和第一峰11在兩個交點15處相交。兩個交點15處的布拉格角2θ中的較大的布拉格角2θ對應(yīng)于上述最大值，而較小的布拉格角2θ對應(yīng)于上述最小值。

在圖4中，直線y＝I_max/2和第一峰11在四個交點15處相交。四個交點15處的布拉格角2θ中的最大值對應(yīng)于上述最大值，而其中的最小值對應(yīng)于上述最小值。

在上述X射線衍射光譜中，優(yōu)選的是，第一峰的峰高的最大值處的布拉格角2θ優(yōu)選為42.2°以上42.6°以下。因而，復(fù)合燒結(jié)體的耐磨性和抗斷裂性間的均衡性得以改善，從而使工具壽命穩(wěn)定。

另外，在上述X射線衍射光譜中，優(yōu)選的是，屬于TiCN顆粒的(200)面的峰的峰高I_TiCN和屬于cBN顆粒的(111)面的峰的峰高I_cBN之間的峰高比(I_TiCN/I_cBN×100)為0.8以上2.2以下。因而，可認為復(fù)合燒結(jié)體包含合適的量的用于將cBN顆粒彼此間牢固地結(jié)合在一起的結(jié)合劑。因此，由于可提高復(fù)合燒結(jié)體的強度，也可提高復(fù)合燒結(jié)體的抗斷裂性。此外，可提高復(fù)合燒結(jié)體的耐磨性。鑒于此，即使在使用包括這種復(fù)合燒結(jié)體的工具進行淬硬鋼的加工等的情況下，也可進一步提高加工精度。峰高比(I_TiCN/I_cBN×100)更加優(yōu)選為1.6以上2.0以下。

在屬于TiCN顆粒的(200)面的峰具有多峰形狀的情況中，“屬于TiCN顆粒的(200)面的峰的峰高I_TiCN”是指在包含于峰中的多個頂點中的最高點的峰高。

在本說明書中，使用X射線衍射儀在下述條件下測定復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜。

X射線光源：Cu-Kα線(波長為)

掃描步進：0.02°

掃描軸：2θ

掃描范圍：20°至80°

電壓：40kV

電流：30mA

掃描速率：1°/分鐘。

在X射線衍射光譜中，在峰的下部在縱軸上的值顯示為正值的情況中，上述“峰高”是指經(jīng)過背景校正后的峰高。該背景校正的方法可為常規(guī)用于X射線衍射光譜的背景校正的方法。例如，可對復(fù)合燒結(jié)體的全部X射線衍射光譜進行背景校正，或者也可只對特定的峰(例如，屬于cBN顆粒的(111)面的峰或?qū)儆赥iCN顆粒的(200)面的峰)進行背景校正。

<cBN顆粒>

復(fù)合燒結(jié)體包含40體積％以上80體積％以下的cBN顆粒。若復(fù)合燒結(jié)體包含40體積％以上的cBN顆粒，則可提高復(fù)合燒結(jié)體的強度，從而可提高復(fù)合燒結(jié)體的抗斷裂性。因此即使在進行淬硬鋼的加工等時，也可提高加工精度。若復(fù)合燒結(jié)體包含80體積％以下的cBN顆粒，則可保證復(fù)合燒結(jié)體中結(jié)合劑顆粒的體積含量，從而提高復(fù)合燒結(jié)體的耐熱性。因此，可以抑制由于加工淬硬鋼等而產(chǎn)生的熱所造成的cBN顆粒的反應(yīng)，由此可提高復(fù)合燒結(jié)體的耐磨性。因此，即使在進行淬硬鋼的加工等時，也可提高加工精度。復(fù)合燒結(jié)體優(yōu)選包含50體積％以上60體積％以下的cBN顆粒。

在本說明書中，根據(jù)下述方法計算復(fù)合燒結(jié)體中cBN顆粒的體積含量。在后述的實施例中也采用同樣的方法。首先，將復(fù)合燒結(jié)體進行鏡面拋光，通過電子顯微鏡在2000倍的放大倍數(shù)下拍攝復(fù)合燒結(jié)體結(jié)構(gòu)的任意區(qū)域中的背散射電子圖像照片。在這種情況下，cBN顆粒觀測為黑色區(qū)域，而結(jié)合劑顆粒觀測為灰色區(qū)域或白色區(qū)域。然后，將所得的復(fù)合燒結(jié)體結(jié)構(gòu)的照片進行圖像處理，從而實現(xiàn)cBN顆粒和結(jié)合劑顆粒的二值化(可使用“Win roof”作為分析軟件)，由此計算cBN顆粒的占有面積。然后，將計算所得的cBN顆粒的占有面積代入下面的公式，從而得到復(fù)合燒結(jié)體中cBN顆粒的體積含量。

(復(fù)合燒結(jié)體中cBN顆粒的體積含量)＝(cBN顆粒的占有面積)÷(被拍照的復(fù)合燒結(jié)體結(jié)構(gòu)的總面積)×100。

<結(jié)合劑顆粒>

對結(jié)合劑顆粒沒有特別的限制，只要其展示出將cBN顆粒彼此相互結(jié)合的作用即可，并且可使用具有作為復(fù)合燒結(jié)體的結(jié)合劑顆粒的常規(guī)已知組成的任何結(jié)合劑顆粒。結(jié)合劑顆粒優(yōu)選為(例如)：由這樣的化合物制成，該化合物包含在日本使用的元素周期表中的第4族元素(Ti、Zn或Hf等)、第5族元素(V、Nb或Ta等)和第6族元素(Cr、Mo或W等)中的至少一種元素，以及C、N、B和O中的至少一種元素；由這樣的化合物的固溶體制成的顆粒；或者由鋁化合物制成的顆粒。結(jié)合劑顆?？蔀橛缮鲜龌衔?、上述化合物的固溶體、以及鋁化合物中的2種以上所形成的顆粒。在本實施方案中，結(jié)合劑顆粒包含TiCN顆粒(如上所述)。

結(jié)合劑顆粒的平均粒徑優(yōu)選為50nm以上200nm以下。若結(jié)合劑顆粒的平均粒徑為50nm以上，則可以確保通過結(jié)合劑顆粒而實現(xiàn)的cBN顆粒的結(jié)合強度，從而可以提高復(fù)合燒結(jié)體的強度。因此，由于可提高復(fù)合燒結(jié)體的抗斷裂性，即使在進行淬硬鋼的加工等時，也可提高加工精度。若結(jié)合劑的平均粒徑為200nm以下，則在結(jié)合劑顆粒中，TiCN顆粒的組成易于變得更加的均一。因此，即使在使用包括這樣的復(fù)合燒結(jié)體的工具進行淬硬鋼的加工等的情況下，也可易于抑制以結(jié)合劑顆粒組成不均一的部分為起始點的磨損的進行。因此，可易于抑制在副切削刃的邊界部分的邊界磨損的發(fā)生，從而可進一步提高加工精度。結(jié)合劑顆粒的平均粒徑更優(yōu)選為100nm以上150nm以下。

在本說明書中，根據(jù)下述的方法計算結(jié)合劑顆粒的平均粒徑。首先，使用聚焦離子束系統(tǒng)(FIB)和截面拋光機(CP)等制備觀察用樣品。通過使用掃描電子顯微鏡(SEM)在500倍的放大倍數(shù)下觀察整個觀察用樣品。然后，選擇平均分散有結(jié)合劑顆粒的視野(區(qū)域)，并且在50000倍的放大倍數(shù)下進一步觀察該區(qū)域。

然后，對所選擇的區(qū)域的SEM圖像進行圖像處理，從而實現(xiàn)cBN顆粒和結(jié)合劑顆粒的二值化。此外，在上述SEM圖像中，cBN顆粒觀測為黑色區(qū)域，而結(jié)合劑顆粒觀測為灰色區(qū)域或白色區(qū)域。

然后，使用圖像分析軟件，基于每個結(jié)合劑顆粒的面積來計算當(dāng)量圓直徑(當(dāng)結(jié)合劑顆粒的形狀被假定為具有該面積的圓形時，該圓的直徑即為當(dāng)量圓直徑)。所計算的當(dāng)量圓直徑的平均值被定義為結(jié)合劑顆粒的平均粒徑。

<復(fù)合燒結(jié)體的用途>

本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體可用作包括切削工具在內(nèi)的各種工具，并且也可用作各種工業(yè)材料。特別地，若使用在至少一部分中包括本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體的切削工具，則可有效地展現(xiàn)本實施方案的效果。

這樣的切削工具的實例可以是鉆頭、端銑刀、鉆頭用切削刃替換型切削刀片、端銑刀用切削刃替換型切削刀片、銑削用切削刃替換型切削刀片、車削用切削刃替換型切削刀片、金工鋸、齒輪切削刀具、鉸刀、絲錐、和曲軸銷銑加工刀頭等。

關(guān)于用于上述切削工具的本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體，其不僅局限于該復(fù)合燒結(jié)體形成工具的整體構(gòu)造的情況，并且還包括該復(fù)合燒結(jié)體僅形成工具的一部分(特別是切削刃部分等)的情況，并且例如，可包括僅由硬質(zhì)合金制成的基體中的切削刃部分由本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體形成的情況。

<復(fù)合燒結(jié)體的制造>

圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的復(fù)合燒結(jié)體的制造方法的流程圖。圖6為示出制造常規(guī)復(fù)合燒結(jié)體的方法的流程圖。

本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體的制造方法包括：制備TiCN顆粒的步驟S101；混合TiCN顆粒和cBN的原料粉末的步驟S102；以及燒結(jié)步驟S103。

<TiCN顆粒的制備>

在制備TiCN顆粒的步驟S101中，將TiC顆粒和TiN顆粒均勻混合，然后將所得的混合物進行熱處理。由此得到TiCN顆粒。

可使用(例如)球磨機等將TiC顆粒和TiN顆粒均勻混合。在熱處理后，使用碳化物球磨機對TiCN顆粒進行研磨，因而得到TiCN顆粒的細顆粒粉末。

<TiCN顆粒和cBN的原料粉末的混合>

在混合TiCN顆粒和cBN的原料粉末的步驟S102中，將所制備的TiCN顆粒和cBN的原料粉末均勻混合。然后，將得到的混合物成形為所希望的形狀，從而得到了成形體。作為混合TiCN顆粒和cBN的原料粉末的條件，可以是常規(guī)公知的用于混合結(jié)合劑顆粒和cBN的原料粉末的條件。這同樣適用于得到成形體的方法(成形方法)。

<燒結(jié)>

在燒結(jié)步驟S103中，將所得的成形體在真空爐進行一定時間的熱處理后，將所得的成形體燒結(jié)。燒結(jié)條件可為這樣的條件，例如：在約3GPa至10Gpa的壓力下，將所得的成形體在約1100℃至2000℃的溫度下保持約10至120分鐘。

常規(guī)上，在制造含有作為結(jié)合劑的TiC和TiN的復(fù)合燒結(jié)體的情況下(圖6)，將cBN的原料粉末、TiC顆粒和TiN顆粒均勻混合(S201)，然后在真空爐中對其進行熱處理一定時間，然后將其燒結(jié)(S202)。以這種方式制造的復(fù)合燒結(jié)體不僅包含TiCN顆粒，而且還包含TiC顆?；騎iN顆粒，其結(jié)果是，復(fù)合燒結(jié)體中的結(jié)合劑的組成傾向于變得不均一。因此，當(dāng)使用包括這樣制造的復(fù)合燒結(jié)體的工具進行淬硬鋼的加工等時，會以結(jié)合劑的組成不均一的部分為起始點發(fā)生磨損。因此，會在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損。其結(jié)果是降低了加工精度。

但是，本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體的制造方法包括均勻混合TiC顆粒和TiN顆粒來制備TiCN顆粒的步驟(S101)，從而得到組成均一的結(jié)合劑。因而，可獲得包含這樣的結(jié)合劑的復(fù)合燒結(jié)體，其中該結(jié)合劑包含具有均一組成的TiCN顆粒。因此，即使在使用包括所制造的復(fù)合燒結(jié)體的工具進行淬硬鋼的加工等的情況下，也可抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生磨損，從而提高加工精度。

<表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的構(gòu)成>

在本實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具中，至少切削刃部分包括：本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體；以及設(shè)置在復(fù)合燒結(jié)體的表面上的覆層。通過這種方式，本實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具包括本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體。因此，即使在使用本實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具進行淬硬鋼的加工等的情況下，也可抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生磨損。因此，即使在淬硬鋼的加工等中，也可提高加工精度。

除此之外，本實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具還包括后述的覆層，從而可以提高表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的耐磨性。因此，可進一步提高淬硬鋼加工等中的加工精度。

具有這樣的基本的構(gòu)成的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具可特別有效地用于燒結(jié)合金和難削鑄鐵的機械加工(例如，切削加工)或用于淬硬鋼的加工中，并且也適合用在除了上述材料以外的各種常用金屬的加工中。

<覆層>

覆層優(yōu)選包括A層和B層。優(yōu)選地，A層設(shè)置為覆層的最外表面，或設(shè)置在覆層的最外表面和B層之間。并且，覆層的最外表面和B層的上表面之間的距離為0.1μm以上1.0μm以下。除了A層和B層以外，本實施方案的覆層可包括任何其它層(例如，在后述實施例中的C層)，只要覆層包括這些A層和B層即可。這樣的其它層可設(shè)置在復(fù)合燒結(jié)體和B層之間，也可設(shè)置在A層和B層之間，或設(shè)置在A層之上。另外，本實施方案的覆層可包括交替層疊的A層和B層。

在本說明書中，通過SEM或透射電子顯微鏡(TEM)觀察被切割的表面被覆氮化硼燒結(jié)體的橫截面，從而分別得到A層的厚度和A層的層疊數(shù)以及B層的厚度和B層的層疊數(shù)。另外，通過與SEM或TEM相連的能量分散型X射線光譜法來測量A層和B層各自的組成。

盡管僅需要在表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的切削刃部分設(shè)置覆層，但覆層也可覆蓋表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的基材的整個表面，或者在不同于切削刃部分的其它部分中的一部分上不設(shè)置覆層。另外，在不同于切削刃部分的其它部分中，覆層的一部分的層疊構(gòu)成也可以是部分不同的。

<A層>

優(yōu)選地，A層設(shè)置在B層之上，并且由Ti_1-sMa_sC_1-tN_t(其中Ma表示Cr、Nb和W中的至少一種元素；0≤s≤0.7；并且0<t≤1)形成。這樣A層發(fā)生平滑的磨損，同時月牙洼磨損和后刀面磨損發(fā)展緩慢。A層配置在B層上，從而可抑制因月牙洼磨損和后刀面磨損的發(fā)展所導(dǎo)致的高低不平的發(fā)生。由于A層和B層協(xié)同作用，也可提高從覆層的最外表面到B層的范圍內(nèi)的耐磨性。因此，即使在使用本實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具進行淬硬鋼的加工等的情況下，也可進一步抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損，從而可進一步提高加工精度。更優(yōu)選的是0≤s≤0.3以及0<t≤0.7。

表述“A層由Ti_1-sMa_sC_1-tN_t(其中Ma表示Cr、Nb和W中的至少一種元素；0≤s≤0.7；并且0<t≤1)形成”也包括A層的厚度方向上的一部分由Ti_1-sMa_sC_1-tN_t(其中Ma表示Cr、Nb和W中的至少一種元素；0≤s≤0.7；并且0<t≤1)形成的情況。

Ma的組成s或N的組成t在A層中可以是均勻的，或者Ma的組成s或N的組成t可從復(fù)合燒結(jié)體側(cè)向A層的表面?zhèn)?例如，向覆層的最外表面?zhèn)?以階梯式或坡度式增加或減少。

優(yōu)選地，A層的厚度為0.35μm以上0.7μm以下。如果A層的厚度為0.35μm以上，則可進一步抑制由月牙洼磨損和后刀面磨損的發(fā)展所導(dǎo)致的高低不平。因此，如果使用這樣的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具進行淬硬鋼的加工等，可進一步抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損，從而可進一步提高加工精度。如果A層的厚度為0.7μm以下，則可很好地平衡后刀面磨損的發(fā)展和邊界磨損的發(fā)展，從而可很高地維持加工精度。更優(yōu)選地，A層的厚度為0.35μm以上0.5μm以下。

<B層>

優(yōu)選地，B層由Al_1-x-yCr_xMc_yN(其中Mc表示Ti、V和Si中的至少一種元素；0≤y≤0.6；0.2≤1-x-y≤0.8；并且0<x+y<1)形成。因而，可進一步抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損。另外，由于覆層的最外表面和B層的上表面之間的距離為0.1μm以上1.0μm以下，因此在切削初期的上述邊界磨損的最大長度可被限制在某特定值以下。邊界磨損的形狀會給工件的加工面的表面粗糙度帶來直接影響。因此，如上所述將邊界磨損的最大長度限制在某特定值以下也就意味著將工件的加工面的表面粗糙度限制在某特定值以下。因此，如果使用這樣的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具進行淬硬鋼的加工等，可進一步抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損，從而可進一步提高加工精度。更優(yōu)選的是0≤y≤0.2、0.3≤1-x-y≤0.7以及0.2≤x+y≤0.7。

Cr的組成x或Mc的組成y在B層中可以是均勻的，或者Cr的組成x或Mc的組成y可從復(fù)合燒結(jié)體側(cè)向B層的表面?zhèn)?例如，向A層側(cè))以階梯式或坡度式增加或減少。

優(yōu)選地，B層的厚度為0.1μm以上1.0μm以下。如果B層的厚度為0.1μm以上，可進一步抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損。因此，如果使用這樣的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具進行淬硬鋼的加工等，可進一步抑制在副切削刃的邊界部分發(fā)生邊界磨損，從而可進一步提高加工精度。如果B層的厚度為1.0μm以下，則可很好地平衡后刀面磨損的發(fā)展和邊界磨損的發(fā)展，從而可高度維持加工精度。更優(yōu)選地，B層的厚度為0.1μm以上0.5μm以下。

<表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的制造>

本實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的制造方法包括(例如)以下步驟：準備至少在切削刃部分具有復(fù)合燒結(jié)體的基材；以及至少在復(fù)合燒結(jié)體的表面上形成覆層。準備基材的步驟優(yōu)選地包括制造本實施方案的復(fù)合燒結(jié)體的步驟，并且更優(yōu)選地進一步包括將復(fù)合燒結(jié)體接合到具有預(yù)定形狀的基材本體上的步驟。

覆層的形成步驟優(yōu)選包括利用電弧離子鍍方法(一種利用真空電弧放電使固體物料蒸發(fā)的離子鍍覆法)形成覆層的步驟、或使用濺射法形成覆層的步驟。

根據(jù)電弧離子鍍法，可使用包含用于形成覆層的金屬種類的金屬蒸發(fā)源，以及諸如CH₄、N₂、O₂之類的反應(yīng)物氣體來形成覆層。作為通過電弧離子鍍法形成覆層的條件，可以為通過電弧離子鍍法形成表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的覆層的已知條件。

根據(jù)濺射法，可使用包含用于形成覆層的金屬種類的金屬蒸發(fā)源，諸如CH₄、N₂、O₂之類的反應(yīng)物氣體，和諸如Ar、Kr、Xe之類的濺射氣體來形成覆層。作為通過濺射法形成覆層的條件，可以為通過濺射法形成表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的覆層的已知條件。

更優(yōu)選地，在形成覆層的步驟之前，本實施方案的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具的制造方法還包括對基材中將形成覆層的表面進行蝕刻的方法。通過這種蝕刻，只選擇性地除去包含于上述基材表面中的復(fù)合燒結(jié)體的結(jié)合劑。因此，通過錨固作用，并且也通過結(jié)合劑中的鋁化合物和覆層之間的密著力(該密著力強于cBN顆粒和覆層之間的密著力)，增強了結(jié)合劑和覆層之間的密著力。

實施例

盡管以下將參照實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明，但本發(fā)明并不限于此。

[實施例1至3以及比較例1和2]

<復(fù)合燒結(jié)體的制造>

首先，使用由硬質(zhì)合金制的罐和硬質(zhì)合金制的小球組成的球磨機，以1:1的摩爾比均勻混合TiC顆粒和TiN顆粒。將所得的混合物在真空爐內(nèi)于1300℃下進行熱處理，從而進行均一化處理。通過硬質(zhì)合金制的罐和硬質(zhì)合金制的球，將均一化處理過的混合物研磨，從而得到TiCN顆粒。

接著，通過上述球磨機將cBN原料粉末和TiCN顆粒均勻混合，使得cBN原料粉末的混合比與表1所示的值一致。然后，將所得的混合粉末在真空爐內(nèi)于900℃下保持20分鐘，從而脫氣。將脫氣后的混合粉末充填到硬質(zhì)合金制的密閉艙(capsule)中。

然后，使用超高壓裝置對充填到密閉艙中的混合粉末再次施加高達6.0GPa的壓力，并且同時升溫至1400℃，接著在這樣的壓力和溫度條件下進一步保持15分鐘，從而進行燒結(jié)。如此得到復(fù)合燒結(jié)體。然后對所得到的復(fù)合燒結(jié)體進行如下所述的測定。

<X射線衍射光譜的測定>

首先，使用X射線衍射儀在下述條件下測定復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜，然后對包含結(jié)合劑顆粒的化合物進行鑒定。

X射線光源：Cu-Kα射線(波長為)

掃描步進：0.02°

掃描軸：2θ

掃描范圍：20°至80°

電壓：40kV

電流：30mA

掃描速率：1°/分鐘。

然后，將所得到的X射線衍射光譜整體進行背景校正，并且在已背景校正過的X射線衍射光譜上畫出直線y＝I_max/2。接著，計算在直線y＝I_max/2和第一峰的兩個以上的交點處的布拉格角2θ的最大值和最小值之差(Δ2θ(°))。

此外，使用已背景校正過的X射線衍射光譜進行峰高比(I_TiCN/I_cBN×100)的計算。

<結(jié)合劑顆粒的平均粒徑的測定>

首先，使用CP制作觀察用樣品。通過使用SEM(產(chǎn)品編號：“JSM7600F”，JEOL Ltd.制)在下述的觀察條件下以500倍的放大倍數(shù)觀察整個觀察用樣品。選擇結(jié)合劑顆粒平均分散的區(qū)域，在50000倍的放大倍數(shù)下觀察該區(qū)域。使用背散射電子檢測器(LABE)作為檢測器。

<觀察條件>

加速電壓：2kV

光圈：6μm

觀察模式：GB模式(Gentle Beam mode)。

接著，對選擇區(qū)域的SEM圖像進行圖像處理，從而實現(xiàn)cBN顆粒(黑色區(qū)域)和結(jié)合劑顆粒(灰色區(qū)域或白色區(qū)域)的二值化。

然后，使用圖像分析軟件(Win roof)，基于各個結(jié)合劑顆粒的面積進行當(dāng)量圓直徑的計算。將所計算的當(dāng)量圓直徑的平均值定義為結(jié)合劑顆粒的平均粒徑。

<cBN顆粒的平均粒徑的測定>

使用與上述<結(jié)合劑顆粒的平均粒徑的測定>中的方法相同的方法計算cBN顆粒的平均粒徑。

<連續(xù)切削壽命的測定>

將所制造的復(fù)合燒結(jié)體釬焊到硬質(zhì)合金制的基材，再成形為預(yù)定形狀(ISO標準DNGA150408 S01225)。通過這種方式，得到用于連續(xù)切削壽命測定的樣品。

使用所得樣品在下述條件下進行實施高速連續(xù)切削的切削試驗，直到切削后工件的十點平均粗糙度Rz達到3.2μm以上，或者直到后刀面的最大磨損達到0.1mm以上，從而獲得工具壽命(連續(xù)切削壽命)。可通過后刀面磨損的寬度來評價尺寸精度的劣化，這是因為切削阻力的增加導(dǎo)致了加工面的高低不平成分的增大。另外，可通過加工面的十點平均粗糙度來評價邊界磨損的發(fā)展。

加工材料：浸炭淬硬鋼SCM415H,HRC62

(直徑100mm×長度300mm)

切削速度：V＝200m/分鐘。

進給速度：f＝0.1mm/rev。

切削深度：d＝0.2mm

濕式/干式：濕式。

其結(jié)果在表1中示出。較長的連續(xù)切削壽命意味著即使進行淬硬鋼加工等時，也能夠更好地提高加工精度。在本實施方案中，據(jù)認為，如果連續(xù)切削壽命為8km以上，則即使在進行淬硬鋼加工等時，加工精度也可提高。

<斷續(xù)切削壽命的測定>

將所制造的復(fù)合燒結(jié)體釬焊到硬質(zhì)合金制的基材上，并成形為預(yù)定形狀(ISO標準DNGA150408 S01225)。通過這種方式，得到了用于斷續(xù)切削壽命測定的樣品。

使用所得樣品，在下述條件下進行實施高速強斷續(xù)切削的切削試驗，獲得直到破裂發(fā)生時的工具壽命(斷續(xù)切削壽命)。斷續(xù)切削能夠評價在月牙洼磨損發(fā)展后因施加于斷續(xù)部分的沖擊而造成的切削刃崩裂。

加工材料：浸炭淬硬鋼SCM415-5V,HRC62

(直徑100mm×長度300mm，在加工材料的軸向上設(shè)有5個V型凹槽)

切削速度：V＝130m/分鐘。

進給速度：f＝0.1mm/rev。

切削深度：ap＝0.2mm

濕式/干式：干式。

其結(jié)果在表1中示出。較長的斷續(xù)切削壽命意味著切削刃的強度相對較高，抗崩裂性優(yōu)異，并且即使在進行淬硬鋼加工等時，加工精度也可提高。在本實施方案中，據(jù)認為，如果斷續(xù)切削壽命為15分鐘以上，則即使在進行淬硬鋼加工等的情況下，加工精度也可提高。

[實施例4和5]

根據(jù)上述實施例1等的方法制造復(fù)合燒結(jié)體，不同之處在于cBN顆粒的平均粒徑為表1中示出的值。使用所制造的復(fù)合燒結(jié)體進行連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命的測定。

[比較例3和4]

在比較例3中，根據(jù)上述實施例1等的方法制造復(fù)合燒結(jié)體，不同之處在于用市售可得的TiCN顆粒(商品名“TiCN(50:50)”，Japan New Metals Co.,Ltd.制)代替制備TiCN顆粒。使用所制造的復(fù)合燒結(jié)體進行連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命的測定。

在比較例4中，將cBN的原料粉末、TiC顆粒和TiN顆粒均勻混合，以代替將cBN的原料粉末和TiCN顆?；旌?，其中該TiCN顆粒是由TiC顆粒和TiN顆粒的混合得到的。除了上述區(qū)別之外，根據(jù)上述實施例1等的方法制造復(fù)合燒結(jié)體。使用所制造的復(fù)合燒結(jié)體進行連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命的測定。

[實施例6至8]

在實施例6中，根據(jù)上述實施例1等的方法制造復(fù)合燒結(jié)體，不同之處在于將TiC顆粒和TiN顆粒以4:1的摩爾比均勻混合以得到TiCN顆粒。使用所制造的復(fù)合燒結(jié)體進行連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命的測定。

在實施例7中，根據(jù)上述實施例1等的方法制造復(fù)合燒結(jié)體，不同之處在于將TiC顆粒和TiN顆粒以3:7的摩爾比均勻混合而得到TiCN顆粒。使用所制造的復(fù)合燒結(jié)體來測量連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命。

在實施例8中，根據(jù)上述實施例1等的方法制造復(fù)合燒結(jié)體，不同之處在于將TiC顆粒和TiN顆粒以1:4的摩爾比均勻混合以得到TiCN顆粒。使用所制造的復(fù)合燒結(jié)體進行連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命的測定。

[實施例9和10]

根據(jù)上述實施例1等的方法制造復(fù)合燒結(jié)體，不同之處在于結(jié)合劑顆粒的平均粒徑為表1中示出的值。使用所制造的復(fù)合燒結(jié)體進行連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命的測定。

<結(jié)果與考察>

[表1]

在表1中，"Δ2θ(°)^*11"這一欄示出了復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中，在直線y＝I_max/2和第一峰的兩個以上的交點處的布拉格角2θ的最大值和最小值之差(°)。

另外，在表1中，“第一峰的位置(°)^*12”這一欄示出了在第一峰的頂點處的布拉格角2θ的值。

另外，在表1中的“復(fù)合燒結(jié)體的制造方法^*13”這一欄中，"TiC+TiN→TiCN"的意思是TiC顆粒和TiN顆粒均勻混合從而得到TiCN顆粒。"TiCN+cBN"的意思是將通過使TiC顆粒和TiN顆粒均勻混合而得的TiCN顆粒與cBN的原料粉末混合。另外，“市售的TiCN+cBN”的意思是將市售的TiCN顆粒和cBN的原料粉末混合。另外，"TiC+TiN+cBN"的意思是將TiC顆粒、TiN顆粒和cBN的原料粉末混合。

在各實施例1至3中，連續(xù)切削壽命為8km以上，并且斷續(xù)切削壽命為15分鐘以上。另一方面，在比較例1中，斷續(xù)切削壽命小于15分鐘。在比較例2中，連續(xù)切削壽命小于8km，并且斷續(xù)切削壽命小于15分鐘。由以上結(jié)果可知，如果復(fù)合燒結(jié)體包含40體積％以上80體積％以下的cBN顆粒，那么即使在進行淬硬鋼的加工等情況下也可提高加工精度。

在各實施例2、4和5中，連續(xù)切削壽命為8km以上，并且斷續(xù)切削壽命為15分鐘以上。因此可知，在進行淬硬鋼的加工等情況下，不論cBN的原料粉末的顆粒尺寸如何，均可提高淬硬鋼加工等中的加工精度。

實施例2中，連接切削壽命為8km以上，并且斷續(xù)切削壽命為15分鐘以上。另一方面，在各比較例3和4中，斷續(xù)切削壽命小于8km。由以上結(jié)果可知，如果復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中的最大值和最小值之差(Δ2θ(°))為0.4°以下，那么即使在進行淬硬鋼加工等情況下也可提高加工精度。也由此可知，如果使用通過混合TiC顆粒和TiN顆粒而得的TiCN顆粒來制造復(fù)合燒結(jié)體，則復(fù)合燒結(jié)體的X射線衍射光譜中的最大值和最小值之差(Δ2θ(°))為0.4°以下。

在各實施例2、以及6至8中，連續(xù)切削壽命為8km以上，并且斷續(xù)切削壽命為15分鐘以上。因此可知，不論TiCN顆粒的組成如何(例如，在TiCN顆粒由TiC_1-zN_z表示的情況下，不論N的組成z的值如何)，均可提高淬硬鋼加工等中的加工精度。

在各實施例2、9和10中，連續(xù)切削壽命為8km以上，并且斷續(xù)切削壽命為15分鐘以上。然而，與實施例9和10相比，實施例2中的連續(xù)切削壽命和斷續(xù)切削壽命均相對更長。由以上結(jié)果可知，如果結(jié)合劑顆粒的平均粒徑大于40nm且小于250nm，那么當(dāng)進行淬硬鋼加工等時，加工精度可進一步提高。

[實施例11]

<基材的制造>

將上述實施例2中的復(fù)合燒結(jié)體釬焊到硬質(zhì)合金制基材，并成形為預(yù)定形狀(ISO標準SNGA120408)。通過這種方式，得到了其切削刃部分由復(fù)合燒結(jié)體形成的基材。

<對基材的其上將形成有覆層的表面進行蝕刻>

在成膜裝置中對上述基材表面進行蝕刻。將真空泵連接到成膜裝置，成膜裝置中配置有可被抽真空的真空室。在真空室中設(shè)置有旋轉(zhuǎn)臺。該旋轉(zhuǎn)臺構(gòu)造為能夠通過夾具將基材置于旋轉(zhuǎn)臺上。通過設(shè)置于真空室中的加熱器可加熱設(shè)置在真空室中的基材。另外，通過用于流量控制的質(zhì)量流量控制器(MFC)，將導(dǎo)入用于蝕刻和成膜的氣體的氣體管連接到真空室。另外，在真空室中，設(shè)置有鎢絲，以用來產(chǎn)生蝕刻用Ar離子，并且配置有成膜用的電弧蒸發(fā)源或濺射源，此外將必要的電源連接到該電弧蒸發(fā)源或濺射源。然后，在電弧蒸發(fā)源或濺射源中設(shè)置成膜所需的蒸發(fā)源原料(靶材)。

將所制備的基材放置在上述成膜裝置的上述真空室中，將真空室抽真空。接著，在以3rpm旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)臺的同時，將基材加熱到500℃。然后，將Ar氣導(dǎo)入到真空室，上述鎢絲放電從而產(chǎn)生Ar離子，將偏壓施加到基材上，然后基材的表面(基材的其上將形成有覆層的表面)被Ar離子蝕刻。這種情況下的蝕刻條件如下所述。

Ar氣的壓力：1Pa

基板偏壓：-500V。

<覆層的形成>

在上述成膜裝置中，依次在基材的表面上形成C層、B層、C層、A層、C層、B層、C層、A層、C層和B層。形成各層的具體條件如下所述。使用所制造的表面被覆氮化硼燒結(jié)體工具(以下稱為“切削工具”)進行連續(xù)切削壽命的測定。

<C層的形成>

在上述成膜裝置中，以重復(fù)的方式交替地形成C1層和C2層，從而形成C層(厚度為0.05μm)。具體地，在下述條件下，調(diào)整氣相沉積時間，從而形成厚度為10nm的C1層(TiN)。另外，在下述條件下，調(diào)整氣相沉積時間，從而形成厚度為10nm的C2層(AlCrN)。

(C1層的形成條件)

靶材：Ti

導(dǎo)入氣體：N₂

成膜壓力：3Pa

電弧放電電流：150A

基材偏壓：-40V。

(C2層的形成條件)

靶材：Al(50原子％)、Cr(50原子％)

導(dǎo)入氣體：N₂

成膜壓力：3Pa

電弧放電電流：150A

基材偏壓：-50V。

<B層的形成>

在下述條件下，調(diào)整氣相沉積時間，從而形成厚度為0.2μm的B層(Al_0.7Cr_0.3N)。

靶材：Al(70原子％)、Cr(30原子％)

導(dǎo)入氣體：N₂

成膜壓力：4Pa

電弧放電電流：150A

基材偏壓：-35V

旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)速度：3rpm。

<A層的形成>

在下述條件下，通過調(diào)整氣相沉積時間，從而形成表2中所示厚度的A層(TiCN)。此時，調(diào)整導(dǎo)入氣體(N₂和CH₄)的流量，使其達到表3或4中所述的N：C(組成比)。因此，所形成的A層包括N組成和C組成在厚度方向上以坡度式或以梯度式變化的區(qū)域。

靶材：Ti

導(dǎo)入氣體：N₂、CH₄

成膜壓力：2Pa

電弧放電電流：180A

基板偏壓：-350V

旋轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)速度：3rpm。

[實施例12至25]

在各實施例12至25中，將A層的組成、A層的厚度、B層的組成、B層的厚度和C層的厚度改變?yōu)楸?至表4中示出的值。除此之外，根據(jù)上述實施例11的切削工具的制造方法來制造實施例12至25的切削工具。使用所制造的切削工具測定連續(xù)切削壽命。

[表2]

表2中的TiCN^*21和TiCN^*22和表3中所示出的一致。表2中的TiCN^*23和表4中所示出的一致。

[表3]

表3中，例如，"0.5→1"的意思是組成逐漸從0.5改變?yōu)?。

表3中，“當(dāng)將位于覆層的最外表面?zhèn)鹊腁層的表面定義為起始點時的指定位置(厚度方向上的比例％)^*31”一欄中，例如，“0至15”是指這樣的范圍，該范圍在A層的位于覆層最外表面?zhèn)鹊谋砻婧瓦@樣的位置之間，其中該位置在朝向A層內(nèi)的A層厚度方向上距離A層的該表面的距離為A層厚度的15％。此外，“85至100”是指這樣的范圍，該范圍在這樣的位置與A層中的與位于覆層最外表面?zhèn)鹊谋砻嫦鄬?cè)的表面之間，其中該位置在朝向A層內(nèi)的A層厚度方向上距離A層的位于覆層最外表面?zhèn)鹊谋砻娴木嚯x為A層厚度的85％。

[表4]

表4中，例如，"1→0.5"的意思是組成逐漸由1改變?yōu)?.5。

在各實施例11至25中，連續(xù)切削壽命為8km以上。因此，由此可知，當(dāng)進行淬硬鋼加工等時，不論覆層的構(gòu)成、A層的組成、A層的厚度、B層的組成、B層的厚度或C的厚度如何，均可提高淬硬鋼加工等中的加工精度。

在各實施例11至25中，連續(xù)切削壽命比實施例2相對更長。因此，由此可知，如果在復(fù)合燒結(jié)體的表面上形成覆層，那么即使在進行淬硬鋼加工等情況下也可進一步提高加工精度。

在各實施例12至14中，連續(xù)切削壽命比實施例11和15相對更長。因此，由此可知，如果A層的厚度為0.35μm以上0.7μm以下，那么即使在進行淬硬鋼加工等情況下也可進一步更加提高加工精度。

在各實施例16、18至20中，連續(xù)切削壽命比實施例17相對更長。因此，由此可知，如果B層包含Cr，那么即使在進行淬硬鋼加工等情況下也可進一步更加提高加工精度。

在各實施例22至24中，連續(xù)切削壽命比實施例21和25相對更長。因此，由此可知，如果B層的厚度為0.1μm以上1μm以下，那么即使在進行淬硬鋼加工等情況下也可進一步更加地提高加工精度。

應(yīng)當(dāng)理解的是，本文所公開的實施方案在每個方面都是示例性而非限制性的。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書的權(quán)項、而不是上述實施方案的說明來限定，并且旨在包括與權(quán)利要求書的權(quán)項等同的范圍和含義內(nèi)的任何修改。

附圖標記的說明

11第一峰，13頂點，15交點。