切削工具用硬质被膜制造技术

本发明专利技术提供切削工具用硬质被膜，切削高硬度淬火钢时该被膜具有优异的耐磨损性。该被膜形成在基材上，其特征在于，其包含交替层积第一被膜层和第二被膜层各２层以上形成的多层被膜层，第一被膜层含有至少Ａｌ和Ｃｒ作为金属成分、含有Ｎ作为非金属成分和含有不可避免的杂质，第二被膜层含有至少Ｔｉ和Ｓｉ作为金属和半金属成分、含有Ｎ作为非金属成分和含有不可避免的杂质，第一被膜层和第二被膜层各自每一层的膜厚被设定为１～２０ｎｍ，第二被膜层具有平均粒径为１～２０ｎｍ的粒状微细结晶和非晶质部混合的组织，用截面ＴＥＭ法观察多层被膜层时，在１μｍ×１μｍ的面积中第二被膜层的１０个以上微细结晶进入相邻的第一被膜层内部，进入深度为第一被膜层的膜厚的１０％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种切削工具用硬质被膜，该被膜被覆在对高硬度钢进 行切削加工等时所使用的工具上。
技术介绍
以往，使用TiN、 TiCN或TiAlN作为被覆于金属切削用工具上的硬 质耐磨损被膜。特别是，以专利文献1和专利文献2为代表的TiAlN系 被膜是通过在TiN中添加Al而使硬度和耐热性得到改良的被膜，由于其 耐磨损性良好，因此被广泛用作用于加工含有淬火钢的钢铁材料的切削 工具用硬质被膜。但是，近年来需求一种用于实现对具有更高硬度的材料进行切削的 工具，提出了使TiAlN系被膜与TiSiN系被膜层积形成的如专利文献3 和专利文献4中公开那样的切削工具用硬质被膜。专利文献l:日本特开昭62-56565号公报专利文献2:日本特开平2-194159号公报专利文献3:日本特许第3248897号公报专利文献4:日本特许第3248898号公报
技术实现思路
然而，切削以SKDll等为代表的高硬度淬火钢时，即使是上述作为 现有技术的含Si多层被膜，其耐磨损性仍不充分，要求开发出一种耐磨 损性能得到进一步提高的切削工具用硬质被膜。鉴于上述现状，本专利技术人对切削工具用硬质被膜中的被膜组织、被 膜层构成及被膜组成进行了研究，结果得到了通过对其被膜组织、被膜 层结构及被膜组成进行设计能够解决上述问题这一认识，从而完成了本4专利技术，本专利技术提供一种切削工具用硬质被膜，该被膜与以往的切削工具用硬质被膜相比，在切削以SKDll等为代表的高硬度淬火钢时耐磨损性得到了提高，实用性极其优异。 下面对本专利技术的要点进行说明。本专利技术涉及一种切削工具用硬质被膜，该硬质被膜是形成在基材上 的切削工具用硬质被膜，其特征在于，该硬质被膜包含多层被膜层，该多层被膜层是交替层积第一被膜层和第二被膜层各2层以上而形成的， 所述第一被膜层是含有至少Al和Cr作为金属成分、含有N作为非金属 成分以及含有不可避免的杂质的被膜层，所述第二被膜层是含有至少Ti 和Si作为金属和半金属成分、含有N作为非金属成分以及含有不可避免 的杂质的被膜层，所述第一被膜层和所述第二被膜层各自的每一层的膜 厚被设定为lnm 20nm，所述第二被膜层具有平均粒径为lnm 20nm的 粒状微细结晶和非晶质部混合的组织，用截面TEM法观察所述多层被膜 层时，在lPmXlum的面积中，所述第二被膜层中的IO个以上微细结 晶进入相邻的所述第一被膜层的内部，进入深度为所述第一被膜层的膜 厚的10%以上(第1方案)。并且，本专利技术涉及一种切削工具用硬质被膜，该硬质被膜是形成在 基材上的切削工具用硬质被膜，其特征在于，该硬质被膜包含多层被膜 层，该多层被膜层是交替层积第一被膜层和第二被膜层各2层以上而形 成的，所述第一被膜层和所述第二被膜层各自的每一层的膜厚被设定为 lnm 20nm，所述第一被膜层中的金属和半金属成分以原子％计时，该 第一被膜层表示为Al,—x—y—z)CrwVwBw，其中，20^x^40， 2^y^15， 2Sz^15，所述第一被膜层含有N作为非金属成分，并且含有不可避免 的杂质，所述第二被膜层中的金属和半金属成分以原子％计时，该第二 被膜层表示为Ti,—v—w)CrwSiw，其中，5^v^30， 5^w^30，所述第 二被膜层含有N作为非金属成分，并且含有不可避免的杂质(第2方案)。此外，本专利技术还涉及第1方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征 在于，在所述基材与所述多层被膜层之间设有第三被膜层，该第三被膜 层的金属成分与所述第一被膜层的金属成分相同(第3方案)。5此外，本专利技术还涉及第2方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征 在于，在所述基材与所述多层被膜层之间设有第三被膜层，该第三被膜 层的金属成分和半金属成分与所述第一被膜层的金属成分和半金属成分相同(第4方案)。此外，本专利技术还涉及第3方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征在于，在所述基材上设有第四被膜层，并且该第四被膜层紧邻所述基材，该第四被膜层由以Ti为主成分的氮化物或碳氮化物构成，该第四被膜层 的膜厚被设定为0.01 u m 0.5 u m (第5方案)。此外，本专利技术还涉及第4方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征 在于，在所述基材上设有第四被膜层，并且该第四被膜层紧邻所述基材， 该第四被膜层由以Ti为主成分的氮化物或碳氮化物构成，该第四被膜层 的膜厚被设定为0.01 P m 0.5 P m (第6方案)。此外，本专利技术还涉及第3方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征 在于，在所述基材上设有第四被膜层，并且该第四被膜层紧邻所述基材， 该第四被膜层由以Cr为主成分的氮化物或碳氮化物构成，该第四被膜层 的膜厚被设定为0.01 P m 0.5 u m (第7方案)。此外，本专利技术还涉及第4方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征 在于，在所述基材上设有第四被膜层，并且该第四被膜层紧邻所述基材， 该第四被膜层由以Cr为主成分的氮化物或碳氮化物构成，该第四被膜层 的膜厚被设定为0.01 u m 0.5 u m (第8方案)。此外，本专利技术还涉及第1 第8方案任一方案所述的切削工具用硬 质被膜，其特征在于，在所述多层被膜层的表层侧设有第五被膜层，该 第五被膜层的金属成分和半金属成分与所述第二被膜层的金属成分和半 金属成分相同(第9方案)。此外，本专利技术还涉及第1 第8方案任一方案所述的切削工具用硬 质被膜，其特征在于，在所述多层被膜层的表层侧设有第五被膜层，该 第五被膜层的金属成分或金属成分和半金属成分与所述第一被膜层的金 属成分或金属成分和半金属成分相同(第10方案)。此外，本专利技术还涉及第9方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征6在于，所述基材是由以WC为主成分的硬质粒子和以Co为主成分的结合 材料构成的超硬合金，所述WC粒子的平均粒径被设定为0.1 U m 2u m， 所述Co的含量以重量％计被设定为5% 15% (第11方案)。此外，本专利技术还涉及第IO方案所述的切削工具用硬质被膜，其特征 在于，所述基材是由以WC为主成分的硬质粒子和以Co为主成分的结合 材料构成的超硬合金，所述WC粒子的平均粒径被设定为0.1 P m 2u m， 所述Co的含量以重量％计被设定为5% 15%。由于本专利技术具有如上构成，因此第一被膜层与第二被膜层的层间密 合性得到提高，从而与以往的切削工具用硬质被膜相比，本专利技术的切削 工具用硬质被膜成为在切削以SKD11等为代表的高硬度淬火钢时耐磨损性得到提高的实用性极其优异的硬质被膜。 附图说明图1是说明本实施例的多层被膜层的剖面图。图2是说明本实施例的多层被膜层的放大剖面图。具体实施例方式下面简单地对本专利技术的优选的实施方式进行说明，并给出本专利技术的 作用。由于第二被膜层的微细结晶进入到第一被膜层的内部，并像楔子一 样侵入到第一被膜层的内部，因此提高了第一被膜层与第二被膜层的层间密合性，从而提高了对以SKD11等为代表的高硬度淬火钢的耐磨损性。实施例下面基于附图来说明本专利技术的具体的实施例。本实施例是形成在基材上的切削工具用硬质被膜，该硬质被膜包含 多层被膜层，该多层被膜层是交替层积第一被膜层和第二被膜层各2层 以上而形成的，所述第一被膜层是含有至少Al和Cr作为金属成分、含 有N作为非金属成分以及含有不可避免的杂质的被膜层，所述第二被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切削工具用硬质被膜，该硬质被膜是形成在基材上的切削工具用硬质被膜，其特征在于，该硬质被膜包含多层被膜层，该多层被膜层是交替层积第一被膜层和第二被膜层各２层以上而形成的，所述第一被膜层是含有至少Ａｌ和Ｃｒ作为金属成分、含有Ｎ作为非金属成分以及含有不可避免的杂质的被膜层，所述第二被膜层是含有至少Ｔｉ和Ｓｉ作为金属和半金属成分、含有Ｎ作为非金属成分以及含有不可避免的杂质的被膜层，所述第一被膜层和所述第二被膜层各自每一层的膜厚被设定为１ｎｍ～２０ｎｍ，所述第二被膜层具有非晶质部和平均粒径为１ｎｍ～２０ｎｍ的粒状微细结晶混合的组织，用截面ＴＥＭ法观察所述多层被膜层时，在１μｍ×１μｍ的面积中，所述第二被膜层的１０个以上微细结晶进入相邻的所述第一被膜层的内部，进入深度为所述第一被膜层的膜厚的１０％以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤彰，川村和浩，山谷乔纪，
申请(专利权)人：佑能工具株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]