被覆切削工具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种被覆切削工具。
【背景技术】
[0002] -直W来，已知有具备由超硬合金形成的基材和形成于基材表面的被覆层的被覆 切削工具。被覆层例如含有选自Ti的碳化物、氮化物、碳氮化物、碳氧化物及碳氮氧化物中 的至少1种。被覆层还可W含有氧化侣。被覆层可W是单层，也可W含有2个W上的层。被覆 层通过化学蒸锻法形成在基材的表面上。被覆层的整体厚度为3~20μπι。具备运种被覆层的 被覆切削工具被用于钢或铸铁等的切削加工。
[0003] 通常，在形成于碳化鹤基超硬合金的表面上的被膜中残留有拉伸应力。当被膜中 残留有拉伸应力时，被覆切削工具的破坏强度降低、同时被覆切削工具变得易于缺损。
[0004] 作为用于释放残留于被膜的拉伸应力的技术，已知在被膜上通过喷丸加工（shot peening)使其产生裂纹的技术(例如参照专利文献1)。
[0005] 已知一种被覆切削工具，其具备基材和形成于基材上的被膜，被膜含有具有拉伸 应力的TiCN被膜和具有压缩应力的α型Ah〇3被膜，TiCN被膜位于基材与α型Ah〇3被膜之间 (例如参照专利文献2)。
[0006] 现有技术文献
[0007] 专利文献
[000引专利文献1:日本特开平5-116003号公报 [0009] 专利文献2:国际公开第2006/064724号公报
【发明内容】
[001日]发明所要解决的技术问题
[0011] 近年，切削加工的高速化、高传送化及切削深度化变得显著，工具寿命较W往也有 缩短的倾向。
[0012] 上述专利文献1公开的工具中，当释放残留于被膜的拉伸应力时，虽然工具的耐缺 损性提高，但存在工具的耐磨耗性下降的问题。其原因认为在于，W被膜上发生的裂纹为起 点、被膜的一部分发生剥离。
[0013] 上述专利文献2公开的工具的α型Ah〇3被膜整体具有压缩应力。因此，上述专利文 献2公开的工具存在耐磨耗性低的问题。
[0014] 本发明是为了解决运些问题而完成的，其目的在于通过控制被覆切削工具的应力 分布、提高被覆切削工具的耐磨耗性及耐缺损性。另外，本发明的目的在于延长工具的寿 命。
[0015] 用于解决课题的方法
[0016] 本发明者们从上述观点出发，对被覆切削工具进行研究，完成了 W下的发明。通过 本发明，可W提高工具的耐磨耗性及耐缺损性。另外，通过本发明可W延长工具寿命。
[0017] 本发明的主旨如下所述。
[0018] (1)-种被覆切削工具，其为具备基材和形成于基材表面的被覆层的被覆切削工 具，其中，
[0019] 所述被覆层含有α型氧化侣层，
[0020] 所述α型氧化侣层的（116)面上的残留应力值大于0，
[0021] 所述α型氧化侣层的（012)面上的残留应力值小于0。
[0022] (2)根据上述（1)所述的被覆切削工具，其中，当将所述α型氧化侣层的（116)面上 的残留应力值记为A时，20 < A < 500MPa，
[0023] 当将所述α型氧化侣层的（012)面上的残留应力值记为削寸，一800<B< - lOOMPa。
[0024] (3)根据上述（1)或（2)所述的被覆切削工具，其中，所述残留应力值是通过sin24 法测定的值。
[0025] (4)根据上述（1)~（3)中任一项所述的被覆切削工具，其中，所述α型氧化侣层的 平均厚度为1~15皿。
[0026] (5)根据上述（1)~(4)中任一项所述的被覆切削工具，其进一步具备含有Ti元素 和选自C、N、0及B中的至少1种元素的化合物的T i化合物层，
[0027] 所述Ti化合物层形成于所述基材与所述α型氧化侣层之间。
[00%] (6)根据上述(1)~(5)中任一项所述的被覆切削工具，其中，所述Ti化合物层含有 TiCN层，相对于所述TiCN层所含的C和N的总量的C原子比[CAC+N)]为0.7 < C/(C+N) < 0.9。
[0029] (7)根据上述(1)~(6)中任一项所述的被覆切削工具，其中，所述被覆层的平均厚 度为3~30μπι，所述Ti化合物层的平均厚度为2~15μπι。
[0030] (8)根据上述（1)~（7)中任一项所述的被覆切削工具，其中，所述基材为超硬合 金、金属陶瓷、陶瓷或立方晶氮化棚烧结体。
[0031] <被覆切削工具>
[0032] 本发明的被覆切削工具包含基材和形成于该基材表面的被覆层。被覆切削工具例 如为锐刀加工用刀具、旋削加工用刀具、钻孔机或立锐刀等。
[0033] < 基材 >
[0034] 本发明的基材例如为超硬合金、金属陶瓷(Cermet)、陶瓷、立方晶氮化棚烧结体、 金刚石烧结体或高速度钢。其中，由于耐磨耗性及耐缺损性优异，优选超硬合金、金属陶瓷、 陶瓷或立方晶氮化棚烧结体。
[0035] 另外，基材的表面还可W经过改性。例如，当基材为超硬合金时，还可W在基材的 表面上形成脱β层。基材为金属陶瓷时，还可W在基材的表面上形成硬化层。
[0036] <被覆层>
[0037] 本发明的被覆层的平均厚度优选为3~30μπι。被覆层的厚度小于3WI1时，有被覆层 的耐磨耗性降低的情况。被覆层的厚度超过30WI1时，有被覆层与基材的密合性及被覆层的 耐缺损性降低的情况。被覆层的平均厚度更优选为3~20μπι。
[003引 <α型氧化侣层>
[0039] 本发明的被覆层含有氧化侣层。氧化侣层可W是1层、也可W是多层。氧化侣层的 晶型为α型。
[0040] 本发明的α型氧化侣层的（116)面上的残留应力值大于O(MPa)。即，本发明的α型氧 化侣层的（116)面上的残留应力为拉伸应力。
[0041] 本发明的α型氧化侣层的(012)面上的残留应力值比O(MPa)小。即，本发明的α型氧 化侣层的(012)面上的残留应力为压缩应力。
[0042] 当α型氧化侣层的（116)面上的残留应力为拉伸应力且α型氧化侣层的（012)面上 的残留应力也为拉伸应力时，在切削加工时被覆层上易于产生龟裂、被覆切削工具的耐缺 损性降低。
[0043] 当α型氧化侣层的（012)面上的残留应力为压缩应力且α型氧化侣层的（116)面上 的残留应力也为压缩应力时，对被覆层进行干式喷砂加工(shot blast)等机械处理所需的 能量提高。机械处理的能量高时，被覆层上易于产生龟裂。当被覆层上产生龟裂时，由于切 削加工时的冲击、被覆层的一部分易于剥离。因此，无法充分地发挥被覆层本来的性能、被 覆切削工具的耐磨耗性降低。
[0044] 运里所说的压缩应力是被覆层的内部应力（固有应变）中的一种，是用"一"（负）的 数值表示的应力。压缩应力大是指压缩应力的绝对值大。压缩应力小是指压缩应力的绝对 值小。
[0045] 运里所说的拉伸应力是被覆层的内部应力（固有应变）中的一种，是用V'（正）的 数值表示的应力。本说明书中仅提到残留应力时，包括压缩应力和拉伸应力运两者。
[0046] 当将本发明的α型氧化侣层的（116)面上的残留应力值记为A时，优选为20 <A< 500MPa"a型氧化侣层的（116)面上的残留应力值A小于20MPa时，有被覆层的耐磨耗性降低 的倾向。α型氧化侣层的（116)面上的残留应力值A超过500MPa时，有被覆层的耐缺损性降低 的倾向。
[0047] 当将本发明的α型氧化侣层的（012)面上的残留应力值记为即寸，优选为一800 <B < -lOOMPaDQ型氧化侣层的（012)面上的残留应力值B小于一SOOMPa时，由于在被覆层上易 于发生龟裂或剥离，因此被覆层的耐磨耗性降低。当α型氧化侣层的（012)面上的残留应力 值Β超过一lOOMPa时，由于将压缩应力赋予至被覆层所获得的效果减小，因此被覆层的耐缺 损性降低。
[0048] 残留应力值(A、B)可W通过使用了 X射线应力测定装置的sin24法测定。优选通过 sin2恥去测定被覆层中的任意10个点的残留应力值，计算运10个点的残留应力值的平均值。 成为测定位置的被覆层中的任意10个点优选按照相互间距离O.lmmW上的方式选择。
[0049] 为了测定α型氧化侣层的（012)面上的残留应力值，选择α型氧化侣层的（012)面。 具体而言，利用X射线衍射装置对形成有α型氧化侣层的试样进行分析。进而，研究改变试样 面法线与晶格面法线所成角度则寸的(012)面的衍射角变化。
[0050] 为了测定α型氧化侣层的（116)面上的残留应力值，选择α型氧化侣层的（116)面。 具体而言，利用X射线衍射装置对形成有α型氧化侣层的试样进行分析。进而，研究改变试样 面法线与晶格面法线所成角度则寸的（116)面的衍射角变化。
[0051] 由于α型氧化侣层的晶体的面不同，X射线的入射角不同。
[0052] 认为选择α型氧化侣层的（012)面进行测定时的残留应力值Β相对地表示α型氧化 侣层的表面侧的残留应力。
[0053] 认为选择α型氧化侣层的（116)面进行测定时的残留应力值A相对地表示α型氧化 侣层的内部侧的残留应力。
[0054]本发明的α型氧化侣层的平均厚度优选为1~15皿。α型氧化侣层的平均厚度小于1 WI1时，有前刀面的防缩孔磨耗性降低的情况。α型氧化侣层的平均厚度超过15WI1时，有被覆 层易于发生剥离、被覆层的耐缺损性降低的情况。
[0化5] <Ti化合物层>
[0056] 本发明的被覆层优选含有Ti化合物层。当被覆层含有Ti化合物层时，被覆层的耐 磨耗性提高。Ti化合物层可W是1层、也可W是多层。
[0057] 本发明的Ti化合物层还可形成在基材与α型氧化侣层之间，还可W较α型氧化侣层 形成于更外侧。
[0058] 本发明的Ti化合物层优选形成在基材的表面上。当Ti化合物层形成于基材的表面 上时，基材与被覆层的密合性提高。
[0059] 本发明的Ti化合物层还可W形成在被覆层的最外侧。当Ti化合物层形成于被覆层 的最外侧时，易于识别被覆切削工具的使用过的角。
[0060] Ti化合物层含有Ti化合物。Ti化合物在作为必须元素含有Ti的同时，含有选自C、 N、0及B中的至少1种元素。Ti化合物层还可进一步含有选自化、册、￥、抓、了曰、化、]?〇、胖、41及 Si中的至少1种。Ti化合物层例如含有选自TiN层、TiCN层、TiC层、TiAlCNO层、TiAlCO层、 TiCNO层及TiCO层中的至少1个。
[0061] 本发明的Ti化合物层的平均厚度优选为2~15皿。Ti化合物层的平均厚度小于2皿 时，有被覆层的耐磨耗性降低的倾向。Ti化合物层的平均厚度超过15μπι时，有被覆层的耐缺 损性降低的倾向。
[0062] 本发明的Ti化合物层优选含有TiCN层。Ti化合物层含有TiCN层时，Ti化合物层的 耐磨耗性提高。相对于TiCN层所含的C和N的总量的C原子比[CAC+N)]优选为0.7含C/(C+N) <0.9。当C/(C+N)小于0.7时，由于被覆层的硬度降低，有被覆层的耐磨耗性降低的情况。当 CAC+N)超过0.9时，由于被覆层