被覆工具的制作方法_3

文档序号:8226945阅读:来源:国知局
制裂纹发展至基材的作用降低的倾向;而当1\与T 2 之差(T1-T2)增大超过996nm时,可观察到第1层叠结构的平均厚度增厚、耐缺损性降低的 倾向,因此TgT 2之差(T「T2)优选为20?996nm。其中,T^T2之差(T「T2)更优选为 20 ?500nm、进一步为 20 ?250nm。
[0063] 另外,层叠周期的平均值例如是指如下的值:按照A2层一B2层一A2层一B2层 -A2层一B2层一…将A2层一B2层反复层叠100次时,求得100个反复单元的各层叠周 期之和,将该层叠周期之和除以反复次数100所获得的值。
[0064] 构成本发明的被覆工具中的第1层叠结构的层中所含的金属元素优选存在1种以 上的下述金属元素:在构成该第1层叠结构的各层之间是相同的,并且构成第1层叠结构的 一个层中所含的相对于金属元素整体的元素量与构成与该层相邻的第1层叠结构的另一 层中所含的相对于金属元素整体的元素量之差的绝对值为5原子%以上。
[0065] 当为这种构成时,可以在不降低构成第1层叠结构的层与其相邻层的密合性的情 况下、在层与层的界面上获得晶格的失配性。因此,裂纹变得易于向平行于构成第1层叠结 构的层与层的界面的方向上发展,抑制裂纹发展至基材的效果提高,因而更为优选。
[0066] 关于上述"存在1种以上的差的绝对值为5原子%以上的金属元素",例如在第 1层叠结构由(Al a 55Tia45) N层和(Ala67Tia33) N层构成时,2个层的金属元素中Al元素和 Ti元素是相同的,(Ala55Tia45)N层中所含的Al元素量相对于金属元素整体为55原子%, (Al a 67Tia 33) N层中所含的Al元素量相对于金属元素整体为67原子%,这两个层中的Al元 素量之差为12原子%,因此满足该要件。另外,如(Al a49Tia 39Cra 12) N层和(Ala56Tia 36CrQ. J N层那样2个层的金属元素中Al元素和Ti元素和Cr元素是相同的,2个层的Ti元素量之 差为3原子%,2个层的Cr元素量之差为4原子%,分别小于5原子%,但即便这样,因为2 个层的Al元素量之差为7原子%,因此还是满足该要件。
[0067] 此外,本发明中将氮化物表述为(MaLb)N时,是指相对于金属元素整体的M元素的 原子比为a、L元素的原子比为b。例如,(Al ci 55Tia45)N是指相对于金属元素整体的Al元素 的原子比为0. 55、相对于金属元素整体的Ti元素的原子比为0. 45,即相对于金属元素整体 的Al元素量为55原子%、相对于金属元素整体的Ti元素量为45原子%。
[0068] 另外,构成本发明的被覆工具中的第2层叠结构的层中所含的金属元素优选存在 1种以上的下述金属元素:在构成第2层叠结构的各层之间是相同的,并且构成第2层叠结 构的一个层中所含的相对于金属元素整体的元素量与构成与该层相邻的第2层叠结构的 另一层中所含的相对于金属元素整体的元素量之差的绝对值为5原子%以上。
[0069] 当为这种构成时,可以在不降低构成第2层叠结构的层与其相邻层的密合性的情 况下、在层与层的界面上获得晶格的失配性。因此,裂纹变得易于向平行于构成第2层叠结 构的层与层的界面的方向上发展,抑制裂纹发展至基材的效果提高,因而更为优选。上述 "存在1种以上的差的绝对值为5原子%以上的金属元素"的含义与关于上述第1层叠结构 说明过的含义相同。
[0070] 另外,作为另一方式,当构成本发明的被覆工具中的第1层叠结构的一个层中所 含的金属元素与构成与其相邻的第1层叠结构的另一层中所含的金属元素有1种以上不 同时,在层与层的界面处,晶格变得失配,裂纹变得易于向平行于层与层的界面的方向上发 展,抑制裂纹发展至基材的效果提高,因此更为优选。例如,第1层叠结构由(Al a5tlTia5tl)N 层和(Ala5Jia3tlCr a JN层构成时,对2个层中所含的金属元素进行比较,则2个层都含有 Al元素和Ti元素,但对于Cr元素仅在一个层中含有,因此满足该要件。另外,当第1层叠 结构由(Al a5tlCra5tl)N层和(Ala67Tia33)N层构成时,对2个层中所含的金属元素进行比较, 则2个层都含有Al元素,但Cr元素仅在一个层中含有、Ti元素仅在一个层中含有,因此也 满足该要件。
[0071] 同样地,本发明的被覆工具中,当构成第2层叠结构的一个层中所含的金属元素 与构成与该层相邻的第2层叠结构的另一层中所含的金属元素有1种以上不同时,在层与 层的界面处,晶格变得失配,裂纹变得易于向平行于层与层的界面的方向上发展,抑制裂纹 发展至基材的效果提高,因此更为优选。
[0072] 本发明的被覆工具中的被覆层通过含有耐缺损性优异的第1层叠结构和耐磨损 性优异的第2层叠结构,由此耐缺损性及耐磨损性优异。所述被覆层可以在与第1层叠结 构及第2层叠结构相比更靠被覆层的与基材相反侧的表面侧上含有上部层。另外,所述被 覆层可以在与第1层叠结构及第2层叠结构相比更靠基材侧上含有下部层。此外,所述被 覆层还可以在第1层叠结构与第2层叠结构之间含有中间层。
[0073] 这些上部层、中间层及下部层的构成只要是作为被覆工具的被覆层使用则无特别 限定,其中,当为由选自金属(由选自 Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Sr、Y、Sn&Bi 中的金属元素的至少1种构成)以及由这些金属元素的至少1种与选自碳、氮、氧及硼中的 非金属元素的至少1种构成的化合物中的至少1种所形成的层的单层或者没有周期的多层 构成时,由于耐磨损性提高,因此优选。
[0074] 另外,当将第1层叠结构和第2层叠结构交替地连续层叠2个以上时,可获得裂纹 易于向平行于第1层叠结构与第2层叠结构的界面的方向上发展、抑制裂纹发展至基材的 效果,耐缺损性提高,因此更为优选。就第1层叠结构和第2层叠结构的位置关系而言,可 以是离基材最近的是第1层叠结构、离被覆层的与基材相反侧的表面最近的是第2层叠结 构;也可以是离基材最近的是第2层叠结构、离被覆层的与基材相反侧的表面最近的是第1 层叠结构,任一种均可以。进而,还可以使离基材最近者及离被覆层的与基材相反侧的表面 最近者这两者为第1层叠结构或第2层叠结构。其中,当第1层叠结构的残留压缩应力低 于第2层叠结构的残留压缩应力、使第1层叠结构离基材最近、使第2层叠结构离前述表面 最近时,可观察到被覆层的耐剥离性提高的倾向,因此更为优选。
[0075] 本发明的被覆工具中的被覆层的制造方法并无特别限定,例如可举出使用离子镀 法、电弧离子镀法、溅射法、离子混合法等物理蒸镀法在基材上形成上述中说明过的第1层 叠结构或第2层叠结构等各层的方法。其中,电弧离子镀法由于被覆层与基材的密合性优 异,因此更为优选。
[0076] 本发明的被覆工具可通过利用现有的被覆方法在基材的表面上形成各层来获得, 例如可举出以下的制造方法。
[0077] 将加工成工具形状的基材放在物理蒸镀装置的反应容器内,对反应容器内抽真空 直至达到压力为IXKT 2Pa以下的真空。抽真空之后,利用反应容器内的加热器进行加热 直至基材的温度达到200?800°C。加热后,向反应容器内导入Ar气体,使压力为0. 5? 5. OPa。在压力为0. 5?5. OPa的Ar气体气氛下对基材施加-200?-1000V的偏置电压,向 反应容器内的钨丝流入5?20A的电流,对基材的表面实施利用Ar气体的离子轰击处理。 对基材的表面进行离子轰击处理之后,抽真空直至达到压力为IXKT 2Pa以下的真空。
[0078] 接着,将氮气等反应气导入到反应容器内,使反应容器内的压力为0. 5?5. OPa, 对基材施加-10?-150V的偏置电压,利用电弧放电使对应于各层金属成分的金属蒸发源 蒸发,从而可以基材的表面上形成各层。此外,当同时利用电弧放电使位于远离位置上的2 种以上金属蒸发源蒸发、使固定有基材的转台旋转、形成构成第1层叠结构或第2层叠结构 的层时,通过调节反应容器内的固定有基材的转台的转速,可以控制构成第1层叠结构或 第2层叠结构的各层的层厚,当交替地利用电弧放电使2种以上的金属蒸发源蒸发、形成构 成
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