切削工具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在基體的表面被覆有被覆層的切削工具。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在切削工具、耐磨構(gòu)件、滑動(dòng)構(gòu)件這類(lèi)需要耐磨耗性、滑動(dòng)性、耐缺損性的構(gòu) 件中，使用如下的方法，即：在由超硬合金或金屬陶瓷等燒結(jié)合金、金剛石或cBN(立方晶氮 化硼）的高硬度燒結(jié)體、氧化鋁或氮化硅等陶瓷構(gòu)成的基體的表面成膜被覆層，從而提高 耐磨耗性、滑動(dòng)性或耐缺損性。
[0003] 另外，包含使用離子鍍敷法或?yàn)R射法而成膜的包含以Ti、Al為主成分的氮化物的 被覆層的研宄正在蓬勃進(jìn)行中，用于延長(zhǎng)工具壽命的改良正在不斷進(jìn)行著。這些表面被覆 工具為了應(yīng)對(duì)以切削速度的高速化為首的切削環(huán)境變化、被切削材料的多樣化，而對(duì)除了 被覆材料元素以外也進(jìn)行了各種研宄。
[0004] 例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2中公開(kāi)了一種被覆膜（被覆層），在利用離子鍍敷法 將TiAlN等被覆到基體的表面而成的表面被覆工具中，通過(guò)使成膜中施加的負(fù)偏壓的絕對(duì) 值在成膜后期高于成膜初期，從而使得切削刃中的Ti的比率高于平坦部。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0007] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)平01-190383號(hào)公報(bào)
[0008] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本特開(kāi)平08-267306號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明要解決的課題
[0010] 但是，即使是專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的提高了切削刃中的Ti比率的TiAlN 膜的方案，也不能充分地抑制切削刃的卷刃，存在由于卷刃致使磨損急劇發(fā)展、工具不能長(zhǎng) 期使用的情況。
[0011] 本發(fā)明是用于解決上述課題的發(fā)明，其目的在于，提供一種具備能夠使切削刃、前 刀面、后刀面各自發(fā)揮最佳切削性能的被覆層的切削工具。
[0012] 用于解決課題的手段
[0013] 本發(fā)明的切削工具，在基體的表面被覆有含有平均組成為SiaMh(ChN x)(其中，M 為選自11、六1、0、1、]\1〇、丁&、!^、恥、21'及￥中的至少1種，0.01彡&彡0.40、0彡叉彡1) 的被覆層，并且在前刀面和后刀面的交叉脊線上具有切削刃，上述前刀面的上述被覆層中 的Si含有比率高于上述切削刃的上述被覆層中的Si含有比率。
[0014] 發(fā)明的效果
[0015] 本發(fā)明的切削工具為上述前刀面的上述被覆層中的Si含有比率高于上述切削刃 的上述被覆層中的Si含有比率的構(gòu)成，由此能夠提高由于接觸切削肩而變?yōu)楦邷氐那暗?面的被覆層的耐氧化性。因此，能夠抑制前刀面的月牙洼（crater)磨損的發(fā)展。另外，由 于切削刃中的Si含有比率比前刀面低，因此，被覆層的韌性提高。因此，切削刃的耐卷刃性 提高。其結(jié)果是，能夠使切削刃、前刀面、后刀面各自發(fā)揮最佳切削性能，能夠使切削工具長(zhǎng) 期使用。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為表示本發(fā)明的切削工具的一例的概略立體圖。
[0017] 圖2是圖1的切削工具的X-X剖視圖。
[0018] 圖3是圖1、2的切削工具的被覆層的一例的要部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 使用本發(fā)明的切削工具的優(yōu)選實(shí)施方式、即圖1、2進(jìn)行說(shuō)明。
[0020] 根據(jù)圖1、2,切削工具1在基體2的表面具備被覆層6。另外，切削工具1在主面 具有前刀面3,在側(cè)面具有后刀面4,在前刀面3和后刀面4的交叉脊線上具有切削刃5。
[0021] 被覆層6由平均組成為SiaMh(CVxNx)(其中，M為選自Ti、Al、Cr、W、Mo、Ta、Hf、 Nb、Zr及Y中的至少I(mǎi)種，0· 01彡a彡0· 40、0彡x彡I)構(gòu)成。
[0022] 根據(jù)本實(shí)施方式，前刀面3的被覆層6中的Si含有比率（a)高于切削刃5的被覆 層6中的Si含有比率，特別是被覆層6中的Si含有比率從切削刃5向著前刀面3逐漸增 大。由此，能夠提高由于接觸切削肩而變?yōu)楦邷氐那暗睹?的被覆層6的耐氧化性。因此， 能夠抑制前刀面3的月牙洼磨損的發(fā)展。另外，切削刃5中的Si含有比率低于前刀面3,因 此被覆層6的韌性提高。由此，切削刃5的耐卷刃性提高。其結(jié)果是，延長(zhǎng)了工具壽命。需 要說(shuō)明的是，關(guān)于Si含有比率的優(yōu)選范圍，切削刃5的被覆層6中為0. 01~0. 035,前刀面 3的被覆層6中為0.01~0.30。
[0023] 這里，在含有平均組成為SiaMh(CVxNx)(其中，M為選自Ti、Al、Cr、W、Mo、Ta、Hf、 Nb、Zr及Y中的至少1種，0. 01彡a彡0. 4、0彡X彡1)的被覆層6中，若a(Si含有比率） 小于0. 01，則被覆層6的耐氧化性及潤(rùn)滑性下降。若a(Si含有比率）大于0. 4,則被覆層 6的耐磨損性下降。a的特別期望的范圍為0. 01彡a彡0. 15。
[0024] 需要說(shuō)明的是，厘為選自11、六1、0^〇、了&、^\吣、21'、￥中的1種以上，其中， 含有Ti、Al、Cr、Nb、Mo及W中的1種以上時(shí)，硬度提高，耐磨損性優(yōu)異。其中，M含有Ti、Al 或Nb時(shí)，高溫下的耐氧化性優(yōu)異，因此例如能夠抑制高速切削時(shí)的月牙洼磨損的發(fā)展。
[0025] 這里，若例示出本實(shí)施方式的被覆層6的更具體的平均組成，則為 SiaTibAlcNbdWeCr f (Q_XNX) (0· 01 彡 a 彡 0· 40、0· 13 彡 b 彡 0· 80、0 彡 c 彡 0· 65、0 彡 d 彡 0· 25、 0彡e彡0· 25、0彡f彡0· 35、a+b+c+d+e+f = 1、0彡X彡1)。通過(guò)使被覆層6在該組成范 圍內(nèi)，由此被覆層6的氧化起始溫度變高，耐氧化性變高，并且能夠降低內(nèi)在的內(nèi)部應(yīng)力， 耐缺損性提高。并且，被覆層6的硬度及與基體2的密合性也提高。因此，被覆層6在難切 削材料的加工和干式切削、高速切削等嚴(yán)苛切削條件下的耐磨損性及耐缺損性變得優(yōu)異。 需要說(shuō)明的是，上述組成中，關(guān)于被覆層6中的含有比率，可以以小于1原子％含有選自Mo、 Ta、Hf、Zr及Y中的至少1種。
[0026] 即，若b(Ti含有比率）為0. 13以上，則被覆層6的晶體結(jié)構(gòu)由立方晶向六方晶轉(zhuǎn) 變，硬度不會(huì)下降且耐磨損性高。若b (Ti含有比率）為0. 8以下，則被覆層6的耐氧化性 及耐熱性高。b的特別期望的范圍為0.15彡0.50。另外，若c (Al含有比率）為0.6 以下，則被覆層6的晶體結(jié)構(gòu)不會(huì)由立方晶變?yōu)榱骄?，硬度不?huì)下降。c的特別期望的范 圍為0. 45彡c彡0. 58。進(jìn)而，若d(Nb含有比率）為0. 25以下，則被覆層6的耐氧化性及 硬度不會(huì)下降，耐磨損性高。d的特別期望的范圍為0.01 <d<0. 20。若e(W含有比率） 為0. 25以下，則被覆層6的耐氧化性及硬度不會(huì)下降，耐磨損性高。e的特別期望的范圍為 0.01彡e彡0.20。若f (Cr含有比率）為0.35以下，則被覆層6的耐熔接性高，且耐氧化 性不會(huì)下降，耐磨損性高。f的特別期望的范圍為〇. 01 < f < 〇. 30。
[0027] 另外，被覆層6的非金屬成分即C、N是對(duì)切削工具所需的硬度及韌性有影響的成 分，在本實(shí)施方式中，x(N含有比率）為OSxS 1、特別為OKxS 1。
[0028] 可以利用能量色散型X射線光譜法（EDS)或X射線光電子能譜法（XPS)來(lái)測(cè)定被 覆層6的從表面至基體側(cè)的組成從而確定上述被覆層6的平均組成。通過(guò)測(cè)定切削刃5、前 刀面3、后刀面4的被覆層的組成，可以求出切削刃5、前刀面3、后刀面4的各自的被覆層6 的平均組成。
[0029] 另外，本實(shí)施方式中，切削刃5的被覆層6中的Si含有比率高于后刀面4的被覆 層6中的Si含有比率，進(jìn)而，被覆層6中的Si含有比率從后刀面4向著切削刃5逐漸增大。 由此，可以提尚切削刃5的耐熱性并提尚后刀面4的耐缺損性。
[0030] 另外，本實(shí)施方式中，前刀面3的被覆層6的平均組成的Si含有比率大于后刀面4 的被覆層6的平均組成的Si含有比率。由此，可以提高前刀面3的硬度及耐氧化性，抑制 前刀面3的月牙洼磨損。