表面被覆切削工具及其制造方法与流程

本发明涉及一种表面被覆切削工具及其制造方法。

背景技术：

在基材上形成有覆膜的表面被覆切削工具已被常规使用。例如，日本专利特开No.2013-063504(专利文献1)提出了一种表面被覆切削工具，其具有包括上层的覆膜，所述上层中，测定倾斜角为0°至10°的Al₂O₃晶粒所占据的面积比为45面积％以上。该倾斜角是相对于切削工具表面的法线，(0001)面的法线的倾斜角。

日本专利特开No.2007-125686(专利文献2)提出了一种切削工具刀头，其具有包含α-Al₂O₃层的覆膜，该α-Al₂O₃层优选在<001>生长方向上含有柱状α-Al₂O₃晶粒，并且织构系数TC(006)>1.4。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2013-063504

专利文献2：日本专利特开No.2007-125686

技术实现要素：

技术问题

在上述参考的专利文献1和专利文献2中提出的表面被覆切削工具由于α-Al₂O₃层的(001)取向性，因此具有改进覆膜强度以及导热率的效果，由此能够抑制以月牙洼磨损为代表的化学磨损。然而，如果取向性在特定的方向上过高，则在晶界处裂缝可能会蔓延，由此覆膜可能会突然崩裂。

本发明是鉴于上述情况而提出的，并且本发明的目的在于提供一种表面被覆切削工具以及表面被覆切削工具的制造方法，所述表面被覆切削工具被控制为在整个工具的特定方向上保持高取向性，而仅在切削刃具有比较低的取向性，且该工具中能够维持高的导热率并且能够抑制切削刃的突然崩裂。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面的表面被覆切削工具是这样的表面被覆切削工具，其具有前刀面、后刀面以及构成前刀面和后刀面之间的边界的刃棱线。该表面被覆切削工具包括基材和形成在所述基材上的覆膜。所述覆膜包括包含多个α-Al₂O₃晶粒的α-Al₂O₃层。所述α-Al₂O₃层包括：第一区域，其由刃棱线、所述前刀面的区域A和所述后刀面的区域B构成；第二区域，其为所述前刀面中除了区域A之外的区域并被覆膜所覆盖；以及第三区域，其为所述后刀面中除了区域B之外的的区域。所述区域A夹在前刀面中的刃棱线和假想线之间，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着所述刃棱线延伸。所述区域B夹在后刀面中的刃棱线和假想线之间，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着所述刃棱线延伸。所述α-Al₂O₃层满足关系式b-a>0.5，其中a是织构系数TC(hkl)中所述第一区域内的TC(006)的平均值，并且b是织构系数TC(hkl)中所述第二区域或所述第三区域内的TC(006)的平均值。

本发明的有益效果

根据以上所述，本发明的切削工具能够保持高的导热率并且能够抑制切削刃的突然崩裂。

附图说明

图1是示意性地示出了在表面被覆切削工具上的五个位置处的测定点的示意图，该表面被覆切削工具是为了利用X射线衍射法计算TC(hkl)而被X射线照射的表面被覆切削工具。

图2是示意性地示出了在表面处理过程中向刃棱线施加喷丸的方向(角度)的示意图。

具体实施方式

[本发明实施方案的描述]

首先，将基于以下所列的特征对本发明进行描述。

[1]根据本发明的一个方面的表面被覆切削工具是这样的表面被覆切削工具，其具有前刀面、后刀面以及构成前刀面和后刀面之间的边界的刃棱线。该表面被覆切削工具包括基材和形成在所述基材上的覆膜。所述覆膜包括包含多个α-Al₂O₃晶粒的α-Al₂O₃层。所述α-Al₂O₃层包括：第一区域，其由刃棱线、前刀面的区域A和后刀面的区域B构成；第二区域，其为前刀面中除了所述区域A之外的区域并被覆膜所覆盖；以及第三区域，其为后刀面中除了所述区域B之外的区域。所述区域A夹在前刀面中的刃棱线和假想线之间，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着所述刃棱线延伸。所述区域B夹在后刀面中的刃棱线和假想线之间，该假想线穿过距离所述刃棱线1mm位置处的点，并沿着所述刃棱线延伸。所述α-Al₂O₃层满足关系式b-a>0.5，其中a是织构系数TC(hkl)中所述第一区域内的TC(006)的平均值，并且b是织构系数TC(hkl)中所述第二区域或所述第三区域内的TC(006)的平均值。关于具有这些特征的表面切削被覆工具，在保持高导热率的同时能够抑制切削刃的突然崩裂。

[2]优选地，a满足关系式0.01<a<7，并且b满足关系式7<b<8。由此，能够更加有效地保持高导热率。同时，能够更有效地抑制切削刃的突然崩裂。

[3]优选地，所述α-Al₂O₃层的a和c之间满足关系式：0.05<c/a<1，其中c是织构系数TC(hkl)中所述第一区域内的TC(104)的平均值。由此，特别能够增强抑制切削刃突然崩裂的效果。

[4]根据本发明的一个方面的表面被覆切削工具的制造方法包括以下步骤：在所述基材上形成覆膜；以及对所述覆膜的一部分进行表面处理，该部分对应于所述第一区域。利用具有这样特征的方法，能够制造在保持高导热率的同时能够抑制切削刃突然崩裂的表面被覆切削工具。

[5]优选地，所述表面处理至少包括刷光或喷丸。由此，能够有利地制造在保持高导热率的同时能够抑制切削刃突然崩裂的表面被覆切削工具。

[本发明实施方案的详述]

以下将进一步详细地描述本发明的实施方案(以下也称为“本实施方案”)。

<表面被覆切削工具>

本实施方案的表面被覆切削工具具有前刀面、后刀面以及构成前刀面和后刀面之间的边界的刃棱线。

前刀面主要是这样的表面，其在切削过程中与工件的切屑相接触。例如，在图1的示意图中，表面被覆切削工具的顶面和底面各为前刀面。后刀面主要是这样的表面，其面向加工面(通过切削工件而新形成的表面)。例如，在图1的示意图中，后刀面是表面被覆切削工具的侧面。刃棱线形成前刀面和后刀面之间的边界。换言之，前刀面和后刀面相交的部分为刃棱线。刃棱线通常是用作为表面被覆切削工具的切削刃(以下也称为“刃”)的部分。

根据本实施方案的表面被覆切削工具包括基材和形成在所述基材上的覆膜。覆膜优选被覆基材的全部表面。然而，即使是基材的一部分未被该覆膜被覆或者覆膜的组成和结构部分不同的切削工具也没有背离本实施方案的范围。

本实施方案中的表面被覆切削工具可以适当地用作为以下切削工具，如钻头、端铣刀、钻头用可转位刀片、端铣刀用可转位刀片、铣削用可转位刀片、车削用可转位刀片、金工锯、齿轮切削刀具、铰刀或丝锥等。

<基材>

作为基材，可以采用作为这种类型的基材常规已知的任何基材。例如，基材优选为以下物质的任一者：硬质合金(例如包括WC基硬质合金、含有WC和Co的硬质合金、含有WC和Co以及另外的Ti、Ta、Nb等碳氮化物的硬质合金)、金属陶瓷(具有诸如TiC、TiN、TiCN等主要成分)、高速钢、陶瓷材料(如碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝或氧化铝等)、立方氮化硼烧结体和金刚石烧结体。

在这些各种的基材中，优选选择硬质合金(特别是WC基硬质合金)或金属陶瓷(特别是TiCN基金属陶瓷)。这是因为这些基材在高温下的硬度和强度之间的平衡性是特别优异的，并且具有作为针对上述用途的表面被覆切削工具的基材的优异特性。

在表面被覆切削工具为可转位刀片等的情况中，基材可以具有断屑器或不具有断屑器。此外，刃棱线的形状可为以下形状的任一种：尖状的尖锐的边缘、珩磨边缘(加工成圆形的尖锐边缘)、负刃带(negative land)(斜面)、以及珩磨边缘和负刃带的组合等。应当指出的是，这里所描述的刃棱线是指，在为了(例如)限定下文将描述的第一区域的范围而将刃棱线用作为前刀面和后刀面相交的线(没有面积)的情况下，被成形为珩磨边缘或负刃带等之前的刃棱线。这是因为成形为珩磨边缘或负刃带等之后的刃棱线不是线的形式，并且第一区域的范围难以清楚地限定。因此，如果表面被覆切削工具已经成形为珩磨边缘或负刃带等，则推测，刃棱线是前刀面的延伸线和后刀面的延伸线相交的线。

<覆膜>

覆膜包括含有多个α-Al₂O₃晶粒的α-Al₂O₃层。例如，覆膜可以由多个层构成，所述层包括至少一个α-Al₂O₃层并进一步包括其他层。

覆膜的平均厚度为3μm至35μm(3μm以上35μm以下，应注意的是，在本文中用“-”或“至”表示的数值范围包括上限和下限的数值)。优选地，覆膜的平均厚度为5μm至20μm。如果该平均厚度小于3μm，则可能覆膜的强度不足。如果该平均厚度超过35μm，当在断续加工等过程中覆膜与基材之间受到大的应力时，覆膜可能会非常频繁地发生剥离或损坏。

<α-Al₂O₃层>

α-Al₂O₃层包含α-Al₂O₃晶粒作为主要成分。“包含α-Al₂O₃晶粒作为主要成分”意味着α-Al₂O₃晶粒占据构成α-Al₂O₃层的Al₂O₃晶粒的90质量％以上。优选地，这也意味着除了不可避免地包含β-Al₂O₃、γ-Al₂O₃和κ-Al₂O₃中的至少一种晶粒的情况，α-Al₂O₃层由α-Al₂O₃晶粒构成。

<α-Al₂O₃层的第一区域、第二区域和第三区域>

α-Al₂O₃层包括第一区域，其由刃棱线、前刀面的区域A和后刀面的区域B构成。α-Al₂O₃层进一步包括第二区域，其为前刀面中除了区域A之外的区域并被覆膜所覆盖。α-Al₂O₃层还包括第三区域，其为后刀面中除了区域B之外的区域。在此，区域A夹在前刀面中的刃棱线和假想线之间，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着刃棱线延伸。区域B夹在后刀面中的刃棱线和假想线之间，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着刃棱线延伸。第一区域包括刃棱线的交点(以下称为“角部”)、假想线的交点以及刃棱线和假想线的交点。第二区域和第三区域不包含刃棱线。

<第一区域和第二区域中的TC(006)>

α-Al₂O₃层满足关系式b-a>0.5，其中a是织构系数TC(hkl)中第一区域内的TC(006)的平均值，并且b是织构系数TC(hkl)中第二区域内的TC(006)的平均值。因此，在维持单一方向上的高取向性从而保持高的导热率的同时，能够对取向性进行控制使得仅在切削刃处具有比较低的取向性，由此能够抑制切削刃的突然崩裂。

<第三区域中的TC(006)>

在前刀面内形成第二区域。在一些情况下，由于前刀面的不平坦性，因此难以测定织构系数TC(hkl)。在这种情况下，本实施方案的α-Al₂O₃层也满足关系式b-a>0.5，其中b是第三区域内的TC(006)的平均值，并且a是第一区域内的TC(006)的平均值。因此，在维持单一方向上的高取向性从而保持高的导热率的同时，能够对取向性进行控制使得仅在切削刃处具有比较低的取向性，由此能够抑制切削刃的突然崩裂。

通过以下表达式(1)能够限定织构系数TC(hkl)。

在表达式(1)中，I(hkl)表示(hkl)反射面的X射线衍射强度，并且I₀(hkl)表示依据ICDD的PDF卡No.00-042-1468的标准强度。在表达式(1)中，n表示计算用反射数。使用(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(024)、(116)和(300)作为(hkl)反射。因此，在本实施方案中n是8。

α-Al₂O₃层的第一区域、第二区域和第三区域内的任意位置处所测定的TC(006)可以由以下表达式(2)表示。

ICDD(注册商标)是International Center of Diffraction Date(国际衍射数据中心)的缩写。PDF(注册商标)是Power Diffraction File(粉末衍射文件)的缩写。

该TC(hkl)可以借助X射线衍射仪通过分析来测定。例如，TC(hkl)可以借助X射线衍射仪(商标：“SmartLab(注册商标)3”，由Rigaku公司制造)在以下条件下进行测定。

特征X射线：Cu-Kα

管电压：45kV

管电流：200mA

X射线衍射法：θ-2θ法

X射线照射范围：使用针孔型准直器利用X射线照射直径约为0.3mm的范围。

在本实施方案中，例如，在表面被覆切削工具的前刀面内测定TC(006)。只要在表面被覆切削工具的前刀面内进行测定，则可以在第一区域(区域A)内的任意非重叠的位置设置用于确定TC(006)值的多个测定点，类似地，可以在第二区域内的任意非重叠的位置设置多个测定点。然后，利用X射线照射测定点，从而获得TC(006)值。由此可以计算a和b的值，它们是这些值的平均值。

如果由于前刀面的不平坦而导致织构系数TC(hkl)难以测定，则可以在表面被覆切削工具的后刀面内测定TC(006)。在这种情况下同样地，可以在后刀面的第一区域(区域B)内的任意非重叠的位置设置用于确定TC(006)值的多个测定点，类似地，可以在第三区域内的任意非重叠的位置设置多个测定点。然后，利用X射线照射测定点，从而获得TC(006)值。由此可以获得a和b的值，它们是这些值的平均值。

应当注意的是，最好选择平的位置作为第一区域、第二区域和第三区域上的测定位置，并且测定点为两个以上的非重叠点。然而，在要设置的测定点不可避免地重叠的情况下，也可以仅设置一个测定点。如果测量值显然是异常值，那么可以将该异常值排除在外。

如图1所示，在本实施方案中，测定点(第一测定点1、第二测定点2、第三测定点3、第四测定点4、第五测定点5)可以例如沿着连接前刀面的四个角中均具有锐角(θ＝60°)的角A和角C的对角线，从角A(为两个刃棱线交点的角)开始以0.75mm的间隔设置。在上述条件下，利用X射线照射测定点，从而获得X射线衍射(XRD)数据。基于该XRD数据，能够计算TC(006)的值。应当注意的是，图1中所示的通孔13由表面被覆切削工具的前刀面延伸贯通到其对面(底面)。

如上所述，第一区域由以下组成：刃棱线；夹在前刀面中的刃棱线和假想线之间的区域(区域A)，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着刃棱线延伸；以及夹在后刀面中的刃棱线和假想线之间的区域(区域B)，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着刃棱线延伸。因此，基于图1，在第一区域内包含第一测定点1和第二测定点2，它们沿着连接具有锐角(θ＝60°)的角A和C的对角线，从角部开始以0.75mm的间隔设置。在这些测定点处测定的TC(006)的平均值是a的值。此外，第二区域是前刀面中除了区域A之外的区域并且第二区域被覆膜所覆盖。因此，在第二区域内包含第三测定点3、第四测定点4和第五测定点5，它们在第一测定点1和第二测定点2之后，沿着上述对角线以0.75mm的间隔设置。在这些测定点处测定的TC(006)的平均值是b的值。在本实施方案中，b-a的值大于0.5。关于b-a的上限值，其满足关系式b-a<8，因为基于上述表达式(1)的定义，TC(006)的上限为8。

虽然图1示出了测定点设置在从表面被覆切削工具的角部朝向中心延伸的对角线上的例子，但是测定点不限于此。例如，可以将多个测定点尽可能分散地分别设在第一区域、第二区域和第三区域中，并且可以在这些测定点处测定TC(006)的值。

例如，作为第一区域的测定点，可以在刃棱线和假想线之间的中间线上设置一个或两个以上的测定点，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着刃棱线延伸。作为第二区域的测定点，可以在朝向第二区域的内部，距离第二区域和第一区域之间的边界1mm位置的线上设置一个或两个以上的测定点。作为第三区域的测定点，可以在朝向第三区域的内部，距离第三区域和第一区域之间的边界1mm位置的线上设置一个或两个以上的测定点。除此之外，如果表面被覆切削工具具有形状为具有4个以上边的正多边形的前刀面，则测定点可以如本实施方案那样设置在对角线上。如果表面被覆切削工具具有圆形的前刀面，则可以在刃棱线上的任意位置处设置一个测定点，并且在通过圆心的线上设置一个以上的测定点。

第一区域内的TC(006)的平均值a优选满足关系式0.01<a<7。第二区域内的TC(006)的平均值b优选满足关系式7<b<8。在第三区域内也测定TC(006)的情况中，TC(006)的平均值b优选满足关系式7<b<8。在满足这些关系式的情况下，能够更有效地维持高的导热率。同时，也能够更有效地抑制切削刃的突然崩裂。

在a满足关系式a≤0.01的情况下，在α-Al₂O₃层的第一区域内，在特定方向上的取向性过低，因此可能无法在第一区域内维持覆膜所需的硬度和强度。在a满足关系式7≤a的情况下，在α-Al₂O₃层的第一区域内，在特定方向上的取向性过高，裂缝可能易于在晶界处蔓延，并且可能会发生突然崩裂。在b满足关系式b≤7的情况下，在整个工具的α-Al₂O₃层中在特定方向上的取向性过低，可能无法维持高的导热率。由于根据上述表达式(1)的定义，TC(006)的上限值为8，所以关系式b<8成立。

<第一区域内的TC(104)>

优选地，α-Al₂O₃层在a和c之间满足关系式：0.05<c/a<1，其中c是织构系数TC(hkl)中第一区域内的TC(104)的平均值。

通常而言，当取向晶面之间的角度(取向差)较大时，裂缝不太可能会蔓延，并且能够获得抑制切削刃突然崩裂的效果。同时，已知的是当取向晶面之间的角度较大时，导热率降低。因此，在取向晶面之间形成的角度大约为45°的情况下，能以优异的方式实现抑制崩裂的效果和维持导热率的效果。

(104)面和(006)面之间的角度为45°。因此，在本实施方案中，控制具有(006)取向的α-Al₂O₃层，从而使α-Al₂O₃层还具有(014)面取向，并且α-Al₂O₃层在第一区域内内满足关系式0.05<c/a<1。以这种方式，能够获得以下效果：能够进一步抑制晶界处裂缝的蔓延，并且能更有效地抑制切削刃的突然崩裂。

TC(104)例如可以基于上述的用于确定TC(006)的XRD数据来确定。在本实施方案中，优选地，c/a的计算值大于0.05且小于1。

在其中c/a的值满足关系式c/a≤0.05的情况下，在第一区域内进行控制使得特定方向上的取向性较低是不充分的，可能不能充分获得抑制切削刃突然崩裂的效果。在c/a满足关系式c/a≥1的情况下，第一区域内特定方向上的取向性过低，可能无法维持第一区域内覆膜所需的硬度和强度。

<其他层>

该覆膜可以包括除了如上所述的α-Al₂O₃层之外的其他层。其他层的例子可以为TiCNO层、TiBN层、TiC层、TiN层、TiAlN层、TiSiN层、AlCrN层、TiAlSiN层、TiAlNO层、AlCrSiCN层、TiCN层、TiSiC层、CrSiN层、AlTiSiCO层和TiSiCN层等。本文中，当类似于上述那些用化学式表示化合物时，对于原子比没有特别限制的情况下，则化合物包括具有任意常规已知的全部原子比的化合物，并且所述化合物不必限于具有化学计量比的化合物。

例如，在表达式“TiAlN”的情况中，TiAlN构成元素之间的原子数比率并非限制为Ti:Al:N＝0.5:0.5:1，其包括任意常规已知的原子数比。这也适用于除了“TiAlN”之外的其他化合物的表达式。此外，在本实施方案中，金属元素(如Ti、Al、Si、Zr或Cr)以及非金属元素(如N(氮)、O(氧)或C(碳))可以不必构成化学计量组成。

作为其他层的例子的TiCN层设置在α-Al₂O₃层和基材之间。该TiCN层具有优异的耐磨损性，因此可以赋予覆膜更高的耐磨性。TiCN层特别优选由MT-CVD(中温CVD)法形成。可以使用MT-CVD法在约850℃至900℃的相对低的温度下形成层，并且可以减少在形成层的过程中由于加热所造成的基材的损坏。

TiCN层的平均厚度优选为5μm至15μm。TiCN层的平均厚度更优选为7μm至12μm。如果该平均厚度小于5μm，则存在磨损易于增加的可能性。如果该平均厚度大于15μm，则耐崩裂性可能会劣化。

作为其他层，最外表面层和中间层等可以包含在覆膜中。最外表面层是位于覆膜的最外表面位置上的层。中间层是例如设置在最外表面层和α-Al₂O₃层之间、α-Al₂O₃层和TiCN层之间、或TiCN层和基材之间的层。最外表面层的实例可以例如是TiN层。中间层的实例可以例如是TiCNO层。

<表面被覆切削工具的制造方法>

本实施方案的表面被覆切削工具的制造方法包括在基材上形成覆膜的步骤。在本实施方案中，可以利用化学气相沉积(CVD)法适当地在基材上形成覆膜。在使用CVD法的情况下，沉积温度为800℃至1200℃，这个温度高于物理气相沉积法的温度，由此提高了覆膜和基材之间的密着性。在除了α-Al₂O₃层以外的任何层形成为覆膜的层的情况下，可以通过常规已知的方法形成这些层。

为了形成α-Al₂O₃层，可以使用AlCl₃、HCl、CO₂、H₂S、O₂和H₂作为原料气体的组分。各组分的含量分别为：0.5体积％至5体积％的AlCl₃、1体积％至5体积％的HCl、0.5体积％至1体积％的CO₂、0.5体积％至1体积％的H₂S，余量为H₂。CVD法的条件包括：950℃至1050℃的温度、1kPa至10kPa的压力以及10L/min至150L/min的气体流速(总气体量)。

应当注意的是，可通过适当地调节沉积时间来调整α-Al₂O₃层的厚度以及其他层各自的厚度。

此外，本实施方案的表面被覆切削工具的制造方法包括对覆膜的一部分进行表面处理的步骤，所述部分对应于第一区域。特别地，所述表面处理优选至少包括刷光或喷丸。由此，能够有利地制造在保持高导热率的同时能够抑制切削刃突然崩裂的表面被覆切削工具。

具体而言，当以上述方式在基材上形成覆膜后，对覆膜的一部分，即，对应于第一区域的部分进行表面处理。现在对进行喷丸(例如湿式喷丸)作为表面处理的例子进行说明。如图2所示，朝向表面被覆切削工具11的刃棱线12(例如角部)，从以10°至80°(例如45°)的角度设置的喷嘴的前端施加平均粒径为25μm至100μm的固体微粒(例如平均粒径为70μm的陶瓷磨粒)。与此同时，绕轴中心(即，前刀面中心处的通孔13)以15rpm至50rpm的速度旋转表面被覆切削工具11。

此时，喷丸压力可以为0.01MPa至0.2MPa(例如0.05MPa)，喷丸距离可以为2mm至20mm(例如5mm)，喷丸时间可以为5秒至10秒，并且固体微粒的浓度可以为1体积％至10体积％(余量为液体，其中水是主要成分)。此外，由于表面被覆切削工具11的旋转导致刃棱线12与喷嘴前端的距离增加和减少，因此优选以使刃棱线12和喷嘴前端之间恒定地保持特定的距离的方式，使表面被覆切削工具11的旋转与喷嘴位置的移动同步进行。

应当注意的是，可以在已知的条件下应用众所周知的刷光以及各种喷丸处理(喷砂、喷丸硬化等)。

实施例

下文中，将参照以下实施例对本发明进行更加详细的描述。然而，本发明不限于下述实施例。

<基材的制备>

原料粉末具有如下组成：6.5质量％的Co、1.2质量％的TaC、0.8质量％的TiC且余量为WC，利用Attritor(湿式介质搅拌型精细研磨机，商标(型号)：“湿式Attritor 100S”，由Nippon Coke&Engineering制造)将上述原料粉末湿式混合8小时，此后进行干燥。。此后，利用100MPa的压力使压坯挤压成型，将该压坯置于真空容器中，并在2Pa的真空中，在1440℃下保持1小时。

接着，将压坯由真空容器中取出，对底面进行表面抛光处理，然后进行切削刃处理。即，使用SiC刷对前刀面进行0.6mm的珩磨，从而制备具有JIS标准(日本工业标准)B 4120(2013)定义的CNMA120408形状的WC硬质合金基材(由住友电子工业株式会社制造)。将制备的基材分成三组，分别命名为样品1、样品2和样品3，对应于以下将描述的形成α-Al₂O₃层的三种不同的条件。每组制备两个基材。

<覆膜的形成>

在以上述方式获得的各基材的表面上形成覆膜。具体地说，在CVD装置中设置基材，并利用CVD法在基材上形成覆膜。在下表1、表2和表3中示出了用于形成覆膜的条件。表1示出了用于形成α-Al₂O₃层和除了α-Al₂O₃层之外的各层的条件(温度条件、压力条件和厚度)。表2示出了用于形成除了α-Al₂O₃层之外的各层的原料气体组成。表3示出了用于形成α-Al₂O₃层的原料气体组成。如表1和表3所示，存在形成α-Al₂O₃层的三种不同的气体条件X、Y和Z。将应用这些气体条件的基材分别命名为样品1、样品2和样品3。

应当指出的是，通过适当地调节形成层的沉积时间，从而能够调整α-Al₂O₃层的厚度以及除了α-Al₂O₃层之外的各层的厚度。在表1和表2中，MT-TiCN表示由MT-CVD法形成的TiCN层，HT-TiCN表示由HT-CVD(高温CVD)法形成的TiCN层。TiN(第一层)意味着在基材上首先形成TiN层。在本实施例中，覆膜的组成由基材开始依次为TiN层、MT-TiCN层、HT-TiCN层、TiCNO层和α-Al₂O₃层。在本实施例中，α-Al₂O₃层位于覆膜的最外表面位置处。

<表面处理>

对于每个样品的一个表面被覆切削工具，对表面被覆切削工具的刃棱线进行表面处理。具体而言，在使表面被覆切削工具绕轴中心(即，前刀面的通孔)以60rpm的速度旋转的同时，由以45°角设置的喷嘴的前端施加粒径为70μm的陶瓷磨粒，从而进行湿式喷丸。此时，陶瓷磨粒的喷丸压力为0.05MPa，喷丸距离为5mm，喷丸时间为5秒至10秒，并且浓度为5体积％(余量为溶剂，其中水是主要成分)。特别地，以使刃棱线和喷嘴前端之间恒定地保持5mm的距离的方式，使表面被覆切削工具的旋转与喷嘴位置的移动同步进行。在下文中，将每个样品的进行了表面处理的表面被覆切削工具称作为样品1A、样品2A、样品3A。以这种方式，下表4中示出了制造的对应于样品1至样品3以及样品1A至样品3A的表面被覆切削工具。

<TC(006)和TC(104)的测定>

对于各样品，使用X射线衍射仪(商标：“SmartLab(注册商标)3”，由Rigaku公司制造)，从而借由Cu-KαX射线利用θ-2θ法获得XRD数据。管电压为45kV并且管电流为200mA。对于X射线照射范围，使用针孔型准直器，并利用X射线照射前刀面上的直径0.3mm的范围。

关于各样品，对刃棱线进行珩磨，由此前刀面和后刀面相交而形成的线形式的刃棱线消失。然后，将前刀面的延伸线与后刀面的延伸线相交处的线假想为刃棱线。基于该假想刃棱线，设置利用X射线进行照射的位点。具体而言，如图1所示，沿着连接角A和角C的对角线，从角A开始，以0.75mm的间隔设置测定点(第一测定点1、第二测定点2、第三测定点3、第四测定点4、第五测定点5)，角A和角C分别具有锐角(θ＝60°，在两条假想刃棱线交叉点处的角度)。利用X射线在上述条件下照射这些测定点。由获得的XRD数据计算各测定点处的TC(006)值。

对于各样品，基于借由X射线衍射仪获得的XRD数据，还计算了TC(104)的值。在下表4中示出了测定结果。

在本实施例中，第一区域包括夹在前刀面中的刃棱线和假想线之间的区域(区域A)，该假想线穿过距离刃棱线1mm位置处的点，并沿着刃棱线延伸；因此，第一测定点1和第二测定点2包含在第一区域内。第二区域是前刀面中除了区域A之外的区域并且第二区域被覆膜所覆盖，因此，第三测定点3、第四测定点4和第五测定点5包含在第二区域内。因此，在第一测定点1和第二测定点2处获得的TC(006)的平均值是a的值。在第三测定点3、第四测定点4和第五测定点5处获得的TC(006)的平均值是b的值。在第一测定点1和第二测定点2处获得的TC(104)的平均值是c的值。

<切削试验>

对于各样品，即切削工具，在以下条件下进行切削试验。

工件：FCD250圆棒

切削速度：500m/min

进给：0.2mm/rev

切削深度：1.5mm

切削油：湿式(水溶性油)

评价：测定断裂之前的流逝时间(分钟)并将其视为使用寿命。

对于切削试验，将切削工具置于NC车床上，切割工件，测定切削工具发生断裂之前流逝的时间，并将测定的时间视为使用寿命进行评价。在发生断裂之前流逝的时间越长，使用寿命相应地越长。然后，能够将切削工具评价为能够抑制切削刃的突然崩裂。在下表4中也示出了这一结果。

表4的“备注”栏表示在切削试验期间和之后，通过对各样品进行观察而识别出的工具形状的变化。

<试验结果与分析>

如表4所示，可以由TC(006)值看出样品1和样品2的α-Al₂O₃层具有(006)取向。然而，可以发现在切削试验中，这些样品的使用寿命较短。通过切削试验的观察，发现在短时间内切削刃发生崩裂，并且从崩裂发生的位点损坏变宽。对于样品3和样品3A，可以由TC(006)的值看出α-Al₂O₃层不具有(006)取向。通过切削试验的观察，发现由于导热率低，所以切削刃的温度升高，发生塑性变形，并且使用寿命短。

关于样品1A和样品2A，由TC(006)的值看出α-Al₂O₃层具有(006)取向。此外，归因于表面处理的效果，抑制了切削刃的突然崩裂。作为结果，在切削试验中获得了良好的使用寿命。特别对于样品2A，由c/a的值可以看出切削刃中的α-Al₂O₃层的大部分具有(006)取向或(104)取向。作为结果，在切削试验中获得了更优异的使用寿命。

如表4所示，样品1A和样品2A满足关系式b-a>0.5。特别地，可以看出样品2A还满足关系式0.05<c/a<1，并且满足关系式0.01<a<7和关系式7<b<8。

因此，样品1A和样品2A的表面被覆切削工具优于不满足关系式b-a>0.5和0.05<c/a<1的样品1、样品2、样品3和样品3A的表面被覆切削工具，因为样品1A和样品2A的表面被覆切削工具可以在维持高导热率的同时抑制切削刃的突然崩裂。

虽然以上已经对本发明的实施方案和实施例进行了描述，但是最初的愿意是实施方案和实施例的上述特征可以适当地组合或以各种方式进行修改。

应当理解的是，本文所公开的实施方案和实施例在每个方面都是示例性而非限制性的。本发明的范围由权利要求书的权项、而不是上述实施方案来限定，并且旨在包括与权利要求书的权项等同的范围和含义内的全部修改。

参考符号列表

1第一测定点；2第二测定点；3第三测定点；4第四测定点；5第五测定点；11表面被覆切削工具；12刃棱线；13通孔。