表面包覆材料、利用该表面包覆材料的切削工具及机床的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种表面包覆材料、利用该表面包覆材料的切削工具及机床。
【背景技术】
[0002] 作为在机床中进行切削加工的切削工具，已开发出利用以离子镀法为代表的物理 蒸镀法，在基材的表面形成高硬度皮膜的切削工具。其中，实用化进程最快的是TiN系或 TiAlN系等金属氮化物层形成于基材表面的切削工具。
[0003] 以往技术文献 [0004] 专利文献
[0005] 专利文献1 :日本专利公开平10-25566号公报
[0006] 专利文献2 :日本专利公开2005-330539号公报
[0007] 专利文献3 :日本专利公开2009-285758号公报
[0008] 专利文献4 :日本专利第3963354号说明书
【发明内容】
[0009] 发明要解决的技术课题
[0010] 然而，若在超过800°c的更高温的区域使用上述切削工具，则上述金属氮化物开始 氧化，因此存在无法长期使用的问题。因此，作为能够在更高温的区域中使用的切削工具， 可以考虑将AlCrN皮膜或（AlCrM)N皮膜（M为除Cr以外的周期表4a、5a、6a族的元素，是 选自B、Si、Y中的至少一种或两种以上的元素）等的包覆材料设置于基材的表面（例如参 考上述专利文献1~4)。
[0011] 但是，在上述表面包覆材料设置于基材表面的切削工具中，在表面包覆材料的粘 附性方面存在问题，在伴随较高的发热且高负荷局部施加于切削刃部的高速高进给的切削 条件下，提前发生表面包覆材料的剥离和崩刀（微小裂纹），在比较短的时间内达到寿命， 存在该表面包覆材料无法充分发挥原本就具有的高温区域中的耐磨性优异的特性的课题。
[0012] 这种问题并不限定于如上所述的用于机床的切削工具，只要是适用要求高温区域 中的耐磨性优异的特性的表面包覆材料的零件或金属模具，则有可能与上述情况同样地产 生。
[0013] 鉴于这种情况，本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够 显现出高耐剥离性及高耐崩刀性的表面包覆材料、利用该表面包覆材料的切削工具及机 床。
[0014] 用于解决技术课题的手段
[0015] 解决上述课题的第1发明所涉及的表面包覆材料在表面具有由A层和B层交替层 叠一层以上而成的上部层，所述A层由铝、铬及硅的氮化物构成，所述B层由铝、铬及钇的氮 化物构成，
[0016] 所述上部层设置于金属氮化物的表面。
[0017] 解决上述课题的第2发明所涉及的表面包覆材料为上述第1发明所涉及的表面包 覆材料，其中，
[0018] 当以组成式！(Al1IbCraSi b)N表示所述A层时，以原子比满足0. 15彡a彡0. 59、 0· 01 彡 b 彡 0· 1，
[0019] 当以组成式：(Al1IdCrcT d)N表示所述B层时，以原子比满足0. 15彡c彡0.60、 0. 005 ^ d ^ 0. 1〇
[0020] 解决上述课题的第3发明所涉及的表面包覆材料为上述第1或第2发明所涉及的 表面包覆材料，其中，
[0021] 所述A层及所述B层的厚度分别为240nm以下。
[0022] 解决上述课题的第4发明所涉及的表面包覆材料为上述第1发明所涉及的表面包 覆材料，其中，
[0023] 所述B层中还包含硅的氮化物。
[0024] 解决上述课题的第5发明所涉及的表面包覆材料为上述第4发明所涉及的表面包 覆材料，其中，
[0025] 当以组成式！(Al1IbCraSi b) N表示所述A层时，以原子比满足0. 15彡a彡0. 60、 0· 01 彡 b 彡 0· 1，
[0026] 当以组成式：(AlmCreSidYe) N表示所述B层时，以原子比满足0. 15彡c彡0. 60、 0· 01 彡 d 彡 0· 1、0· 005 彡 e 彡 0· 1〇
[0027] 解决上述课题的第6发明所涉及的表面包覆材料为上述第4或第5发明所涉及的 表面包覆材料，其中，
[0028] 所述A层及所述B层的厚度分别为150nm以下。
[0029] 解决上述课题的第7发明所涉及的表面包覆材料为上述第1至第6发明中的任一 发明所涉及的表面包覆材料，其中，
[0030] 所述上部层的厚度为2 μ m以上且8 μ m以下。
[0031] 解决上述课题的第8发明所涉及的表面包覆材料为上述第1至第7发明中的任一 发明所涉及的表面包覆材料，其中，
[0032] 所述金属氮化物由钛、铝、铬、锆中的至少一种的氮化物构成。
[0033] 解决上述课题的第9发明所涉及的表面包覆材料为上述第1至第8发明中的任一 发明所涉及的表面包覆材料，其中，
[0034] 所述金属氮化物设置于基材的表面。
[0035] 解决上述课题的第10发明所涉及的表面包覆材料为上述第9发明所涉及的表面 包覆材料，其中，
[0036] 所述基材由高速钢或硬质合金制成。
[0037] 解决上述课题的第11发明所涉及的切削工具由上述第1至第10发明中的任一发 明所涉及的表面包覆材料构成。
[0038] 解决上述课题的第12发明所涉及的机床具备由上述第1至第10发明中的任一发 明所涉及的表面包覆材料构成的切削工具。
[0039] 发明效果
[0040] 根据本发明所涉及的表面包覆材料，能够显现出高耐剥离性及高耐崩刀性，因此 上部层能够充分发挥原本就具有的高温区域中的耐磨性优异的特性。
【附图说明】
[0041] 图1是本发明所涉及的表面包覆材料的一实施方式的结构说明图。
【具体实施方式】
[0042] 根据附图对用于良好地实施本发明所涉及的表面包覆材料、利用该表面包覆材料 的切削工具及机床的方式进行说明，但本发明并非仅限定于根据【附图说明】的以下实施方 式。
[0043] 根据图1对本发明所涉及的表面包覆材料、利用该表面包覆材料的切削工具及机 床的一实施方式进行说明。
[0044] 如图1所示，本实施方式所涉及的表面包覆材料10具备：基材11，由高速钢或硬 质合金制成；下部层12,设置于基材11的表面，且由钛（Ti)、铝（Al)、铬（Cr)、锆（Zr)中的 至少一种的氮化物（N)构成；及上部层13,设置于下部层12的表面，且由A层14和B层15 交替层叠一层以上（图示例中为7层）而成，所述A层由铝（Al)、铬（Cr)及硅（Si)的氮化 物（N)构成，所述B层由铝（A1)、铬（Cr)及钇（Y)的氮化物（N)构成。
[0045] 并且，优选所述B层15中包含硅（Si)的氮化物（N)。
[0046] 通过如溅射蒸镀法和离子镀法等物理蒸镀法（PVD)等，在所述基材11上设置由上 述组合物构成的所述下部层12之后，设置由所述A层14和所述B层15交替层叠一层以上 而成的所述上部层13,由此能够轻松地制造所述表面包覆材料10。
[0047] 在这种所述表面包覆材料10中，设为由以（AlCrSi) N构成的A层14与以（AlCrY) N或（AlCrSiY)N构成的B层15的交替层叠结构（多层结构），由此能够提高上部层13的 耐剥离性及耐崩刀性，且以Al、Cr、Si、Y为必要成分的复合氮化物即硬质皮膜能够充分发 挥原本就具有的高温区域中的耐磨性优异的特性。
[0048] 另外，下部层12由钛（Ti)、铝（Al)、铬（Cr)、锆（Zr)中的至少一种的氮化物（例 如TiN、CrN、ZrN、TiAlN等）构成，由此能够提高与基材11 (切削工具表面）的粘附性。
[0049] 因此，利用本实施方式所涉及的表面包覆材料10的切削工具及机床，即使在局部 施加高负荷的条件下使用，也能够在长期使用中防止发生所述上部层13的剥离和崩刀，因 此所述上部层13能够充分发挥原本就具有的高温区域中的耐磨性优异的特性。
[0050] 另外，优选以组成式：(Al^dCrcTd) N表示所述B层15时，以原子比满足 0. 15彡c彡0. 6、0. 005彡d彡0. 1。这是因为，若所述c的组成比率小于0. 15,则铝（Al) 元素比率越高，尤其铝（Al)元素比率超过0.75时，B层15本身的硬度越容易下降，因此不 太优选，若所述c的组成比率大于0.6,则铬（Cr)元素比率越高，B层15本身的硬度越容易 下降，因此不太优选，若所述d的组成比率小于0.005,则难以得到通过添加钇（Y)来提高耐 热性的效果，因此不太优选，若所述d的组成比率大于0. 1，则难以制造 B层15本身，因此不 太优选。
[0051] 当能够由以原子比满足0.15彡。彡0.6、0.005彡(1彡0.1的组成式^11_。_ (1(：1^(1) N表示所述B层15时，优选以组成式：(AHraSib)N表示所述A层14,以原子比满足 0· 15彡a彡0· 59、0· 01彡b彡0· 1。这是因为，若所述a的组成比率小于0· 15,则铝（Al) 元素比率越高，尤其铝（Al)元素比率超过0.75时，A层1