表面被覆氮化硼烧结体工具的制作方法_4

文档序号:9924652阅读:来源:国知局
.OymW下。据信与不满足上述条件的比较例相比,根据实施例的上 述样品具有优良的耐磨损性W及加工精度。
[0181] <实施例2:A层构成的探讨〉
[0182] (样品No.7的制造)
[0183] 按照W下方式制造根据样品No.7的被覆cBN工具。
[0184] (基材的制作)
[0185] 按照与实施例1相同的方式获得基材1,不同之处在于使用cBN烧结体C替代cBN烧 结体A。
[0186] (覆膜的形成)
[0187] 参见图1,如下所述在基材1上形成覆膜100。
[0188] (D层的形成)
[0189] 按照与实施例1相同的方式对基材1进行蚀刻后,在基材1上形成D层40。具体而言, 在W下条件下,W使厚度达到2.Own的方式调节气相沉积时间,同时形成D层40。
[0190] 祀:Al(30 原子 %),Ti(70 原子 %)
[0191] 引入的气体:化
[0192] 成膜压力:4化
[0193] 电弧放电电流:150A
[0194] 基板偏压:-35V [01巧]旋转台转速:3巧m。
[0196] (C层的形成)
[0197] 然后,在D层40上形成C层30。具体而言,在W下条件下,W使厚度达到0.2皿的方式 调节气相沉积时间同时形成C层30。
[019 引祀:Al(70 原子 %),Cr(30 原子 %)
[0199] 引入的气体:化
[0200] 成膜压力:4化
[0201] 电弧放电电流:150A
[0202] 基板偏压:-35V
[0203] 旋转台转速:3巧m。
[0204] (B层的形成)
[0205] 形成C层30后,按照与实施例1的B层相同的方式形成具有由B1层和B2层构成的多 层结构且厚度为0. Ιμπι的B层20。
[0206] (Α层的形成)
[0207] 在Β层20形成之后,在其上形成A层10。具体而言,在W下所述的条件下形成厚度为 0.5皿的A层10。在运种情况下,调整引入的气体(N2和CH4)的流速,从而将A层10中设置为C:N = 1:1。
[020引 祀:Ti
[0209] 31入的气体:化、邸4
[0210] 成膜压力:2Pa [0別。电弧放电电流:180A
[0212] 基板偏压:-350V
[0213] 旋转台转速:3巧m。
[0214] 如上所述,获得在cBN烧结体上包括具有A层10和C层30的覆膜100的被覆cBN工具 (样品No. 7)。在样品No. 7中,A层形成在覆膜100的最外表面S1上,最外表面S1和C层的上表 面S2之间的距离d为0.6μπι。样品No. 7的构成如表4所示。
[0215]
[0216] (样品No.8至10和17的制造)
[0217] 按照与样品No. 7相同的方式获得根据样品No.8至10和17的被覆cBN工具,不同之 处在于改变祀材料和引入气体的组成和流速,从而形成具有如表4所示组成的A层10。
[0218] (样品No. 11的制造)
[0219] 在样品No. 11中,按照与上述相同的方式在基材1上形成D层40、C层30和B层20后, 形成A层,A层包括运样的区域,在该区域中,Til-xaMaxaCl-yaNya式中的ya在覆膜的厚度方向上 W坡度式或阶梯式的方式变化。在表4中,为了方便起见,将该A层10的组成表示为"TiCN W1"。具体而言,按照W下方式形成A层。
[0220] (A 层的形成:TiCrTi)
[0221] 首先,仅使用化作为引入气体(即,将ya固定为ya=1.0)形成0.05μπι的TiN层。然 后,在逐渐提高引入气体中的CH4流速的同时,形成ya(N组成)W坡度式的方式降低(l-ya(C 组成)W坡度式的方式升高)的0.化m的TiCN层。TiCN层的组成最终为TiC〇.5N().5(即,ya = 0.5)。然后,在化与邸4的流速比固定的状态下,形成0.05μπι厚的TiCo.5N0.5层。W运种方式,在 B层20上形成A层lO(TiCNWi)。在该A层10中,Tii-xaMaxaCi-yaNya中的ya在A层10的厚度方向上 W坡度式的方式改变。由此,获得根据样品No. 11的被覆CBN工具。该A层的构成在表5中示 出。在表5中"Tii-xaMaxaCi-yaNya中的ya值"列中,例如"1一0.5"是指ya的值由1连续降低至 0.5〇
[0222] [表 5]
[0223]
[0224] (样品No. 12至16的制造)
[0225] 按照与样品No. 11相同的方式获得根据样品No. 12至16的被覆cBN工具,不同之处 在于形成具有如表5所示的叮iCrT2"至叮io.sNbo.iCrT6"的组成和构成的A层10。
[0226] < 评价〉
[0227] 按照与实施例1相同的方式,通过连续切削泽火钢对如上所述获得的根据各样品 No.7至17的被覆cBN工具的切削性能及精加工表面粗糖度进行了评价。结果在表4中示出。 如表4所示,样品No. 7至17在A层10的构成上彼此不同。
[022引(结果和考察)
[0229]当比较样品No . 7和样品No.別寸,可知随着ya的值由0.9变为0.5,耐磨损性和加工 精度提高。因此,可W认为ya优选为0含ya < 0.9,更优选为0含ya < 0.5。
[QUO] 基于样品No .9、10、16和17的运些结果,可知在A层(Tii-xaMaxaCi-yaNya)中的Me可W 是Cr、Nb和W。此外,基于样品No. 11至16的结果,可W确认A层优选包括运样的区域,其中ya 在A层的厚度方向上W坡度式或阶梯式的方式变化。
[0231] <实施例3: C层组成的探讨〉
[0232] (样品No. IS至22的制造)
[0233] 按照与实施例1相同的制造方式获得基材1,不同之处在于使用CBN烧结体D替代 cBN烧结体A。然后,按照与实施例2相同的方式获得根据样品No. 18至22的被覆cBN工具,不 同之处在于,将各自具有表6所示组成和构成的D层40、C层30、B层20和A层10依次层叠在一 起,从而形成覆膜100。
[0234]
[0235] < 评价〉
[0236] 按照与实施例1相同的方式,通过连续切削泽火钢对如上所述获得的根据各样品 No. 18至22的被覆cBN工具的切削性能及精加工表面粗糖度进行了评价。结果在表6中示出。 如表6所示,样品No. 18至22在C层30的组成上彼此不同。
[0237](结果和考察)
[023引当比较样品No. 18至样品No. 22时,结果是尽管所有的样品除了C层30的组成不同 之外,在其他方面具有相同的构成,但是仅样品No. 19的加工精度差。据信运是因为样品 No. 19中的C层不包含化(即,Xc低于0.2),从而C层不能充分抑制边界磨损的发展。
[0239] <实施例4: C层厚度的探讨〉
[0240] (样品No.23的制造)
[0241] (基材的形成)
[0242] 按照与实施例1相同的方式获得基材1,不同之处在于使用cBN烧结体E替代cBN烧 结体A。
[0243] (覆膜的形成)
[0244] 参见图2,如下所述,在基材1上形成包括两个层叠单元的覆膜200,其中各层叠单 元具有设置在C层上的A层。
[0245] 在基材1上形成厚度为0.05WI1的A1q.8化Q.2N层作为第一 C层31,然后在其上形成厚 度为0. Ιμπι的Alo.sTio.3化0.2N层作为第一B层21,在其上形成厚度为0.3皿的TiCN^i层作为第 一A层11。该T i CN^i层包括运样的区域,其中T i i-xaMaxaCi-yaNya式中的ya在覆膜的厚度方向上 W坡度式或阶梯式的方式变化。由此,形成第一层叠单元51。
[0246] 然后在第一层叠单元51上形成上述厚度为0.1 wii的Alo.sTio.s化G.2N层,之后在其上 形成具有与第一层叠单元51相同构成的第二层叠单元52。换言之,形成具有两个层叠单元 的覆膜,各层叠单元均具有设置在C层上的A层。由此,如上所述获得根据样品No.23的被覆 cBN工具。样品No.23的构成在表7中示出。另外,表7中并未示出关于形成于第一层叠单元和 第二层叠单元之间的B层(Alo.5Tio.3Cro.2N层)的说明。类似地,在该表中也没有示出形成在 层叠单元之间的B层的说明。在表7中,"层叠单元的层数"表示各自具有设置在C层上的A层 的层叠单元的层数下同)。
[0247]
[024引(样品No. 24至27的制造)
[0249] 然后,按照与样品No.23相同的方式获得根据样品No. 24至27的被覆cBN工具,不同 之处在于,如表7所示改变在各第一层叠单元51和第二层叠单元52中的C层的厚度。
[0巧0] <评价〉
[0251] 按照与实施例1相同的方式,通过连续切削泽火钢对如上所述获得的根据各样品 No. 23至27的被覆cBN工具的切削性能及精加工表面粗糖度进行了评价。结果在表7示出。
[0252] (结果和考察)
[0253] 与除了C层厚度不同之外具有相同覆膜构成的样品No. 24至26相比,样品No. 23示 出了加工精度相对较差的结果。据认为运是由于样品No.23的C层稍薄,所W与其他样品相 比边界磨损的发展更大。此外,样品No. 27的结果表明其磨损量稍高于其他样品。据认为运 是由于样品No. 27的C层略厚,所W后刀面磨损的发展加快。因此,基于上述结果可W认为C 层优选的厚度为0.1皿W上1.0皿W下,更优选为的厚度为0.11皿W上0.9皿W下。
[0254] <实施例5: B层构成的探讨〉
[0巧日](样品No.29至33的制造)
[0256]按照与实施例1相同的方式获得基材1,不同之处在于使用cBN烧结体Η替代cBN烧 结体A。然后,按照与实施例2相同的方式获得根据样品No.29至33的被覆cBN工具,不同之处 在于,将各自具有表8所示组成和构成的D层40、C层30、B层20和A层10依次层叠在一起,从而 形成覆膜100。如表8所示,样品No. 29至33的B层20在B层厚度、B1层和B2层各自的厚度、W及 B1层和B2层各自的层数方面彼此不同。
[ο 巧 7]
[Ο巧引(样品No. 28的制造)
[0259] 按照与样品No. 29至33相同的方式获得根据样品No. 28的被覆cBN工具,不同之处 在于,不形成B层20,而是在C层30上直接形成4层10。
[0260] < 评价〉
[0261] 按照与实施例1相同的方式,通过连续切削泽火钢对如上所述获得的根据各样品 No.28至33的被覆cBN工具的切削性能及精加工表面粗糖度进行了评价。结果在表8示出。
[0262] 在样品No. 28中,A层10和C层30之间的密合性相对较低,因此在A层10和C层30之间 发生了剥离。样品No. 29的结果表明并没有发生剥离,但后刀面磨损量相对较大。据认为运 是因为B层20相对较薄,导致A层10和C层30之间的密合性劣化,从而加速磨损的发展。样品 No.33的结果也表明后刀面磨损量相对较大。据认为运是因为B层20相对较厚。
[0263] 根据上述结果,优选的是,覆膜包括位于A层和C层之间的B层,并且还优选的是,B 层包括多层结构,该多层结构是通过交替层叠一层或多层各自由TiN构成的B1层W及一层 或多层各自由AlCrN构成的B2层而形成的,并且B1层和B2层各自的厚度为0.5皿W上且小于 30nm〇
[0264] <实施例6:层叠单元的探讨(1 )〉
[0265] (样品No.34的制造)
[0266] 按照与实施例1相同的方式获得基材1,不同之处在于使用cBN烧结体Η替代cBN烧 结体A。然后,将各自具有表9所示组成和构成的第一C层31、第一B层21和第一A层11依次层 叠在基材1上,从而形成覆膜200,从而获得根据样品No. 34的被覆cBN工具。样品No. 34包括 一个层叠单元,其具有设置在C层上的A层。
[0%7]
[026引(样品No. 35的制造)
[0269] 按照与样品No. 34相同的方式形成第一A层11之后,在第一A层11上形成作为密合 层的Bo层(厚度为0. Ιμπι),其上进一步形成
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