包覆切削工具及其制造方法技术

一种包覆切削工具(40)，作为硬质被膜从基材(31)侧依次具有基材侧单层部(33)和层叠部(34)。基材侧单层部(33)由氮化物主体的硬质被膜构成，该氮化物主体的硬质被膜中，以金属(含半金属)元素的比例计Al最多，Al与Cr的合计的含有比率(原子比)为0.9以上，且至少含有B。层叠部(34)由氮化物主体的a层和氮化物主体的b层交替层叠而成，该氮化物主体的a层中，以金属(含半金属)元素的比例计Ti最多，且至少含有B；该氮化物主体的b层中，以金属(含半金属)元素的比例计Al最多，且至少含有Cr与B。a层和b层在膜厚方向上的层叠周期为5～100nm。由基材侧单层部(33)和层叠部(34)构成的部分的X射线衍射图案由fcc的单一结构构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包覆切削工具及其制造方法
本专利技术涉及发挥优异的耐磨损性的包覆切削工具及其制造方法。本申请基于2018年5月30日于日本申请的专利申请2018-103480号主张优先权，在此引用其内容。
技术介绍
提出了在严苛的切削加工(高进给加工、高速加工等)中使用的各种包覆切削工具。日本专利第4714186号公报(专利文献1)公开了一种具有多层被膜层的包覆切削工具，该多层被膜层为在基材上交替地层叠各两层以上的第一成膜层和第二成膜层而成，所述第一成膜层由(AlCrB)N或(AlCrB)CN和不可避免的杂质构成，所述第二成膜层由SiN、SiCN、CN或CNB和不可避免的杂质构成。日本特表2018-505310号公报(专利文献2)公开了一种涂层，在基材上依次具有由(AlCr)N构成的基层212、层叠由(AlCrB)N构成的A层和由(AlCr)N构成的B层而成的多层膜216以及由(AlCrB)N构成的最外层220(第[0022]、[0024]段，图2)。日本专利第5684829号公报(专利文献3)公开了一种多层包覆系统，具有在基材上交替层叠有(AlCrB)N独立层和(TiAl)N独立层的多层结构(第[0014]段)。日本特开2004-136430号公报(专利文献4)公开了一种层叠(TiB)N被膜和耐氧化性优异的(TiAlN)系硬质被膜或(CrAl)N系硬质被膜并设为多层结构的技术思想(第[0017]段)。专利文献1：日本专利第4714186号公报专利文献2：日本特表2018-505310号公报专利文献3：日本专利第5684829号公报专利文献4：日本特开2004-136430号公报使用专利文献1、2中记载的包覆切削工具，例如对碳素钢(工件)进行切削加工时，根据该切削工具的AlCrN系被膜的特性，后刀面磨损被抑制，但是前刀面磨损容易进展。专利文献3中记载的多层包覆系统和专利文献4中记载的包覆工具均缺少本专利技术所涉及的层叠部(a层和b层的组合)，无法平衡良好地抑制后刀面磨损和前刀面磨损。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种相比以往的形成了(AlCr)N被膜或(TiB)N被膜的包覆切削工具，发挥更优异的耐磨损性的新的高性能的包覆切削工具及其制造方法。本专利技术的包覆切削工具，其在基材上具有硬质被膜，其特征在于，作为硬质被膜，从基材侧依次具有基材侧单层部和层叠部，基材侧单层部由氮化物主体的硬质被膜构成，该氮化物主体的硬质被膜中，以金属(含半金属)元素的比例计Al最多，Al与Cr的合计的含有比率(原子比)为0.9以上，且至少含有B，层叠部由氮化物主体的a层和氮化物主体的b层交替层叠而成，该氮化物主体的a层中，以金属(含半金属)元素的比例计Ti最多，且至少含有B；该氮化物主体的b层中，以金属(含半金属)元素的比例计Al最多，且至少含有Cr与B，a层和b层在膜厚方向上的层叠周期为5～100nm，由基材侧单层部和层叠部构成的部分的X射线衍射图案由fcc的单一结构构成。在所述包覆切削工具中，优选地，基材侧单层部的膜厚(t1)为1.0～5μm，层叠部的整体的膜厚(t2)为0.5～2.5μm，基材侧单层部与所述层叠部的整体的膜厚比(t1/t2)为1.0～5。在所述包覆切削工具中，优选地，在层叠部上具有表面侧单层部，表面侧单层部的膜厚(t3)为0.3～5μm，由基材侧单层部、层叠部和表面侧单层部构成的部分的X射线衍射图案由fcc的单一结构构成，表面侧单层部由氮化物主体的硬质被膜构成，该氮化物主体的硬质被膜中，以金属(含半金属)元素的比例计Al最多，Al与Cr的合计的含有比率(原子比)为0.9以上，且至少含有B。在所述包覆切削工具中，优选地，所述X射线衍射图案中的(200)面的X射线衍射峰I(200)与(111)面的X射线衍射峰I(111)之比I(200)/I(111)为0.2～0.37。在所述包覆切削工具中，优选地，所述X射线衍射图案中的(311)面的X射线衍射峰I(311)与(111)面的X射线衍射峰I(111)之比I(311)/I(111)为0.03～0.15。本专利技术的包覆切削工具的制造方法，其特征在于，通过电弧离子镀法制造所述包覆切削工具，除了不可避免的杂质以外，基材侧单层部和b层的形成用靶由AlCrB合金或AlCrBC合金构成，该AlCrB合金或AlCrBC合金具有由下述通式：AlαCr1-α-β-γBβCγ(其中，α、1-α-β-γ、β和γ分别表示Al、Cr、B和C的原子比，α、β和γ的数字满足0.4≤α≤0.8、0.04≤β≤0.165、以及0≤γ≤0.035)表示的组成；除了不可避免的杂质以外，所述a层的形成用靶由TiB合金构成，该TiB合金具有由下述通式：Ti1-δBδ(其中，1-δ和δ分别表示Ti和B的原子比，δ的数字满足0.1≤δ≤0.5)表示的组成，在作为全压2.7Pa～3.3Pa的氮气气氛中，将基材温度设为400℃～550℃，将在形成基材侧单层部时对基材施加的偏置电压设为-160V～-110V，将在形成层叠部时对基材施加的偏置电压设为-140V～-80V。在所述包覆切削工具的制造方法中，优选地，具有在层叠部上形成表面侧单层部的工序，将在形成表面侧单层部时对基材施加的偏置电压设为-160V～-100V。在所述包覆切削工具的制造方法中，优选地，作为表面侧单层部的形成用靶，使用与基材侧单层部相同的AlCrB合金或AlCrBC合金。在所述包覆切削工具的制造方法中，优选地，当形成层叠部时，对a层的形成用靶和b层的形成用靶同时通上电弧电流。本专利技术的包覆切削工具，在基材上具有硬质被膜，作为所述硬质被膜，从基材侧依次具有基材侧单层部和层叠部，基材侧单层部由氮化物主体的硬质被膜构成，该氮化物主体的硬质被膜中，以金属(含半金属)元素的比例计Al最多，Al与Cr的合计的含有比率(原子比)为0.9以上，且至少含有B，层叠部由氮化物主体的a层和氮化物主体的b层交替层叠而成，该氮化物主体的a层中，以金属(含半金属)元素的比例计Ti最多，且至少含有B；该氮化物主体的b层中，以金属(含半金属)元素的比例计Al最多，且至少含有Cr与B，a层和b层在膜厚方向上的层叠周期为5～100nm，由基材侧单层部和层叠部构成的部分的X射线衍射图案由fcc的单一结构构成。因此，与现有的形成了(AlCr)N被膜或(TiB)N被膜的包覆切削工具相比，平衡良好地抑制了后刀面磨损和前刀面磨损。通过该作用，本专利技术的包覆切削工具具有高性能且长寿命。根据本专利技术的包覆切削工具的制造方法，能够提供上述本专利技术的新的高性能的包覆切削工具。附图说明图1是示出可以用于本专利技术的包覆切削工具的硬质被膜的形成的电弧离子镀装置的一例的主视图。图2是说明本专利技术的包覆切削工具的剖面组织的一例的示意图。图3是示出实施例1的包覆切削工具的剖面的扫描型电子显微镜(SEM)照片(倍率20000倍)。图4是示出实施例4的包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包覆切削工具，其在基材上具有硬质被膜，其特征在于，/n作为所述硬质被膜，从基材侧依次具有基材侧单层部和层叠部，/n所述基材侧单层部由氮化物主体的硬质被膜构成，该氮化物主体的硬质被膜中，以金属元素的比例计Al最多，Al与Cr的合计的含有比率、即原子比为0.9以上，且至少含有B，/n所述层叠部由氮化物主体的a层和氮化物主体的b层交替层叠而成，该氮化物主体的a层中，以金属元素的比例计Ti最多，且至少含有B；该氮化物主体的b层中，以金属元素的比例计Al最多，且至少含有Cr与B，/n所述金属元素包含半金属元素，/na层和b层在膜厚方向上的层叠周期为5～100nm，/n由所述基材侧单层部和所述层叠部构成的部分的X射线衍射图案由fcc的单一结构构成。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180530 JP 2018-1034801.一种包覆切削工具，其在基材上具有硬质被膜，其特征在于，
作为所述硬质被膜，从基材侧依次具有基材侧单层部和层叠部，
所述基材侧单层部由氮化物主体的硬质被膜构成，该氮化物主体的硬质被膜中，以金属元素的比例计Al最多，Al与Cr的合计的含有比率、即原子比为0.9以上，且至少含有B，
所述层叠部由氮化物主体的a层和氮化物主体的b层交替层叠而成，该氮化物主体的a层中，以金属元素的比例计Ti最多，且至少含有B；该氮化物主体的b层中，以金属元素的比例计Al最多，且至少含有Cr与B，
所述金属元素包含半金属元素，
a层和b层在膜厚方向上的层叠周期为5～100nm，
由所述基材侧单层部和所述层叠部构成的部分的X射线衍射图案由fcc的单一结构构成。


2.根据权利要求1所述的包覆切削工具，其特征在于，
所述基材侧单层部的膜厚t1为1.0～5μm，所述层叠部的整体的膜厚t2为0.5～2.5μm，所述基材侧单层部与所述层叠部的整体的膜厚比t1/t2为1.0～5。


3.根据权利要求1或2所述的包覆切削工具，其特征在于，
在所述层叠部上具有表面侧单层部，所述表面侧单层部的膜厚t3为0.3～5μm，
由所述基材侧单层部、所述层叠部和所述表面侧单层部构成的部分的X射线衍射图案由fcc的单一结构构成，
所述表面侧单层部由氮化物主体的硬质被膜构成，该氮化物主体的硬质被膜中，以金属元素的比例计Al最多，Al与Cr的合计的含有比率、即原子比为0.9以上，且至少含有B，
所述金属元素包含半金属元素。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的包覆切削工具，其特征在于，
所述X射线衍射图案中的(200)面的X射线衍射峰I(200)与(111)面的X射线衍射峰I(111)之比I(200)/I(111)为0.2～0.37。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：府玻亮太郎，
申请(专利权)人：株式会社MOLDINO，
类型：发明
国别省市：日本;JP