包覆工具制造技术

本发明专利技术提供能够长期供于切削加工的包覆工具。包覆工具包含基材和形成在所述基材表面上的包覆层，包覆层包含第1层叠结构和第2层叠结构。第1层叠结构和第2层叠结构连续交替地层叠2次以上。第1层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上。第1层叠结构中所含的层的平均厚度为60nm以上且500nm以下。第2层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上。第2层叠结构中所含的层的平均厚度为2nm以上且小于60nm。第1层叠结构及第2层叠结构中所含的层包含含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Sr、Y、Sn及Bi中的至少1种金属元素和选自碳、氮、氧及硼中的至少1种非金属元素的化合物。第1层叠结构和/或第2层叠结构的平均厚度从基材侧向着包覆层的表面侧连续地或阶段地增加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种包覆工具。
技术介绍
近年来，切削加工高效化的要求逐渐提高。随着该要求的提高，要求与以往相比工具寿命更长的切削工具。因此，作为工具材料所要求的特性，提高关系切削工具寿命的特性变得重要。例如，提高切削工具的耐磨损性及耐缺损性越发变得重要。为了提高这些特性，使用了在基材上形成有将覆膜交替地层叠而成的交替层叠膜的包覆工具。为了改善这样的交替层叠膜的特性，提出了各种各样的技术。例如，专利文献1中提出了，在基体表面上将第1层和第2层交替地层叠4层以上而成的切削工具。第1层包含以(Ti1-XAlX)N(以原子比计，X：0.30～0.70)的组成式所示的复合氮化物。第2层包含氧化铝相和氮化钛相。第2层中的氧化铝相的比例相对于氧化铝相和氮化钛相的合计为35～65质量％。第1层及第2层的平均厚度分别为0.2～1μm。第1层及第2层整体的平均厚度为2～10μm。并记载了，该切削工具即使在重切削条件下也显示优异的耐磨损性。专利文献2中提出了，将特定的金属元素或其化合物与特定的合金化合物以0.4nm～50nm的层叠周期层叠在母材表面上而成的切削工具。并记载了，该切削工具显示优异的耐磨损性。专利文献3中提出了，包含第1层叠结构和第2层叠结构的包覆工具。第1层叠结构具有周期性地层叠组成不同的2个以上的层而成的结构。第1层叠结构中所含的各层的平均厚度为60nm以上且500nm以下。第2层叠结构具有周期性地层叠组成不同的2个以上的层而成的结构。第2层叠结构中所含的各层的平均厚度为2nm以上且小于60nm。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2003-200306号公报专利文献2：日本特开平7-205361号公报专利文献3：国际公开WO2014/025057
技术实现思路
专利技术所要解决的课题近年来，切削加工的高速化、高进给化及深进刀量化变得更为显著。因此，常常发生工具的缺损。例如加工中，由于施加于刀尖的负荷，工具表面发生开裂。由于该开裂向基材进展而发生工具的缺损。另外，由于刀尖的温度急剧地上升或降低，基材发生开裂。由于该开裂进展至包覆层而发生工具的缺损。由于这样的背景，上述专利文献1中记载的切削工具由于覆膜的硬度不充分，因此存在耐磨损性差的问题。另外，虽然专利文献2中记载的切削工具显示高的耐磨损性，但是存在易于发生工具缺损的问题。专利文献3中记载的切削工具由于耐磨损性不充分，因此有时无法满足所要求的性能。本专利技术是为了解决这些问题而完成的。本专利技术的目的在于，在可用于更为严苛的切削加工的包覆工具中，不降低耐缺损性地抑制包覆层的粒子脱落所导致的磨损。另外，本专利技术的目的还在于，能够长期供于切削加工的包覆工具。用于解决课题的方法本专利技术者们对包覆工具的工具寿命的延长进行了反复研究。本专利技术者们通过对包覆层的构成进行改良，能够不降低包覆工具的耐缺损性地提高耐磨损性。其结果，能够延长包覆工具的工具寿命。即，本专利技术的主旨如下所述。(1)一种包覆工具，其包含基材和形成在所述基材表面上的包覆层，所述包覆层包含第1层叠结构和第2层叠结构，所述第1层叠结构和所述第2层叠结构连续交替地层叠2次以上，所述第1层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上，所述第1层叠结构中所含的层的平均厚度为60nm以上且500nm以下，所述第2层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上，所述第2层叠结构中所含的层的平均厚度为2nm以上且小于60nm，所述第1层叠结构及所述第2层叠结构中所含的层包含含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Sr、Y、Sn及Bi中的至少1种金属元素和选自碳、氮、氧及硼中的至少1种非金属元素的化合物，所述第1层叠结构和/或所述第2层叠结构的平均厚度从所述基材侧向着所述包覆层的表面侧连续地或阶段地增加。(2)根据(1)的包覆工具，其中，所述第1层叠结构的平均厚度为0.2μm以上且6μm以下。(3)根据(1)或(2)的包覆工具，其中，所述第2层叠结构的平均厚度为0.02μm以上且6μm以下。(4)根据(1)～(3)中任一项的包覆工具，其中，所述包覆层整体的平均厚度为0.22μm以上且12μm以下。(5)根据(1)～(4)中任一项的包覆工具，其中，当将距所述基材最近的所述第1层叠结构的平均厚度记为TA1、将距所述包覆层的表面最近的所述第1层叠结构的平均厚度记为TB1时，TA1与TB1的比例为5％以上且50％以下。(6)根据(1)～(5)中任一项的包覆工具，其中，当将距所述基材最近的所述第2层叠结构的平均厚度记为TA2、将距所述包覆层的表面最近的所述第2层叠结构的平均厚度记为TB2时，TA2与TB2的比例为5％以上且50％以下。(7)根据(1)～(6)中任一项的包覆工具，其中，当将距所述基材最近的所述第1层叠结构中所含的层的平均厚度记为TC1、将距所述包覆层的表面最近的所述第1层叠结构中所含的层的平均厚度记为TD1时，TC1与TD1的比例为12％以上且70％以下。(8)根据(1)～(7)中任一项的包覆工具，其中，当将距所述基材最近的所述第2层叠结构中所含的层的平均厚度记为TC2、将距所述包覆层的表面最近的所述第2层叠结构中所含的层的平均厚度记为TD2时，TC2与TD2的比例为5％以上且70％以下。(9)根据(1)～(8)中任一项的包覆工具，其中，所述第1层叠结构中所含的层及所述第2层叠结构中所含的层包含含有选自Ti、Nb、Ta、Cr、W、Al、Si、Sr及Y中的至少2种金属元素和选自碳、氮、氧及硼中的至少1种非金属元素的化合物。专利技术效果本专利技术的包覆工具的耐磨损性及耐缺损性优异，因此发挥与以往相比工具寿命能够延长的效果。附图说明图1为本专利技术的包覆工具的截面组织的示意图的一个例子。具体实施方式本专利技术的包覆工具包含基材和形成在基材表面上的包覆层。本专利技术的基材只要可作为包覆工具的基材使用即可。本专利技术的基材没有特别限定，例如为超硬合金、金属陶瓷、陶瓷、立方晶氮化硼烧结体、金刚石烧结体、高速钢。其中，优选超硬合金。因为超硬合金的耐磨损性及耐缺损性优异。本专利技术的包覆工具中，包覆层整体的平均厚度优选为0.22～12μm。当包覆层的平均厚度小于0.22μm时，有包覆工具的耐磨损性降低的倾向。当包覆层的平均厚度超过12μm时，有包覆工具的耐缺损性降低的倾向。包覆层整体的平均厚度进一步优选为1.0～8.0μm。本专利技术的包覆工具中，包覆层包含特定的第1层叠结构及第2层叠结构。第1层叠结构及第2层叠结构中所含的各层包含含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Sr、Y、Sn及Bi中的至少1种金属元素和选自碳、氮、氧及硼中的至少1种非金属元素的化合物。本专利技术的包覆工具的耐磨损性优异。第1层叠结构及第2层叠结构中所含的层进一步优选包含含有选自Ti、Nb、Ta、Cr、W、Al、Si、Sr及Y中的至少2种金属元素和选自碳、氮、氧及硼中的至少1种非金属元素的化合物。因为这样的化合物具有硬的性质。作为构成第1层叠结构的层中所含的化合物，具体而言，可列举出(Al0.50Ti0.50)N、(Al0.60Ti0.40)N、(Al0.67Ti0.33)N、(Al0.67Ti0.33本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包覆工具，其包含基材和形成在所述基材表面上的包覆层，所述包覆层包含第1层叠结构和第2层叠结构，所述第1层叠结构和所述第2层叠结构连续交替地层叠2次以上，所述第1层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上，所述第1层叠结构中所含的层的平均厚度为60nm以上且500nm以下，所述第2层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上，所述第2层叠结构中所含的层的平均厚度为2nm以上且小于60nm，所述第1层叠结构及所述第2层叠结构中所含的层包含含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Sr、Y、Sn及Bi中的至少1种金属元素和选自碳、氮、氧及硼中的至少1种非金属元素的化合物，所述第1层叠结构和/或所述第2层叠结构的平均厚度从所述基材侧向着所述包覆层的表面侧连续地或阶段地增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 JP 2014-0809361.一种包覆工具，其包含基材和形成在所述基材表面上的包覆层，所述包覆层包含第1层叠结构和第2层叠结构，所述第1层叠结构和所述第2层叠结构连续交替地层叠2次以上，所述第1层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上，所述第1层叠结构中所含的层的平均厚度为60nm以上且500nm以下，所述第2层叠结构包含组成不同的至少2种层，所述2种层交替地层叠2次以上，所述第2层叠结构中所含的层的平均厚度为2nm以上且小于60nm，所述第1层叠结构及所述第2层叠结构中所含的层包含含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Sr、Y、Sn及Bi中的至少1种金属元素和选自碳、氮、氧及硼中的至少1种非金属元素的化合物，所述第1层叠结构和/或所述第2层叠结构的平均厚度从所述基材侧向着所述包覆层的表面侧连续地或阶段地增加。2.根据权利要求1所述的包覆工具，其中，所述第1层叠结构的平均厚度为0.2μm以上且6μm以下。3.根据权利要求1或2所述的包覆工具，其中，所述第2层叠结构的平均厚度为0.02μm以上且6μm以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的包覆工具，其中，所述包覆层整体的平均厚度为0.22μm以上且12μm以下。...

【专利技术属性】
技术研发人员：平野雄亮，目时贤二，
申请(专利权)人：株式会社图格莱，
类型：发明
国别省市：日本;JP