本發(fā)明涉及在基體的表面具有被覆層的被覆工具。

背景技術(shù)：

一直以來，已知在超硬合金、金屬陶瓷、陶瓷等的基體表面形成有單層或多層碳化鈦層、氮化鈦層、碳氮化鈦層、氧化鋁層以及氮化鈦鋁層等被覆層而成的切削工具等的被覆工具。

隨著最近的切削加工的高效率化，這樣的切削工具被應(yīng)用于大的沖擊施加于切削刃的重型斷續(xù)切削等的機(jī)會(huì)增加。在這樣苛刻的切削條件下，大的沖擊施加于被覆層，容易產(chǎn)生被覆層的卷刃、剝離。因此，要求提高被覆層的耐缺損性而抑制被覆層的卷刃、剝離。

作為在上述切削工具中提高耐缺損性的技術(shù)，在專利文獻(xiàn)1中，公開了通過使氧化鋁層的粒徑與層厚適當(dāng)化并且使(012)面的組織化系數(shù)(Texture Coefficient：取向系數(shù))為1.3以上，能夠形成致密且耐缺損性高的氧化鋁層的技術(shù)。另外，在專利文獻(xiàn)2中，公開了通過使氧化鋁層的(012)面的組織化系數(shù)為2.5以上，從而氧化鋁層中的殘余應(yīng)力容易解放，能夠提高氧化鋁層的耐缺損性的技術(shù)。

在專利文獻(xiàn)3中，作為在上述切削工具中提高耐磨損性的技術(shù)，公開了使位于中間層的正上方的氧化鋁層通過將示出不同的X射線衍射圖案的2層以上的單位層層疊而成，由此能夠提高被膜的強(qiáng)度以及韌性的技術(shù)。

在專利文獻(xiàn)4中，公開了將氧化鋁層的(006)面取向系數(shù)提高為1.8以上，且將(104)面與(110)面的峰值強(qiáng)度比I(104)/I(110)控制為規(guī)定的范圍的切削工具。

并且，在專利文獻(xiàn)5中，公開了使氧化鋁層的(104)面與(012)面的峰值強(qiáng)度比I(104)/I(012)在氧化鋁層的第二面比下側(cè)的第一面大的切削工具。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特許平6-316758號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2003-025114號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開平10-204639號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)4：日本特開2013-132717號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)5：日本特開2009-202264號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

用于解決課題的方案

本實(shí)施方式的被覆工具具備基體和在該基體的表面設(shè)置的被覆層，在所述被覆層上具有切削刃和后刀面，所述被覆層包括依次層疊有至少碳氮化鈦層與α型結(jié)晶構(gòu)造的氧化鋁層的部位，在基于通過X射線衍射分析而分析出的所述氧化鋁層的峰值而將由下式表示的值作為取向系數(shù)Tc(hkl)時(shí)，從所述后刀面中的所述氧化鋁層的表面?zhèn)冗M(jìn)行的測(cè)定中檢測(cè)出的取向系數(shù)Tc1(146)為1.0以上，

取向系數(shù)Tc(hkl)＝{I(hkl)/I₀(hkl)}/〔(1/8)×∑{I(HKL)/I₀(HKL)}〕，

這里，(HKL)是(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)、(214)、(146)的結(jié)晶面，

I(HKL)以及I(hkl)是在所述氧化鋁層的X射線衍射分析中檢測(cè)出的歸屬于各結(jié)晶面的峰值的峰值強(qiáng)度，

I₀(HKL)以及I₀(hkl)是JCPDS卡片No.00-010-0173中記載的各結(jié)晶面的標(biāo)準(zhǔn)衍射強(qiáng)度。

附圖說明

圖1是本實(shí)施方式的被覆工具的一個(gè)實(shí)施例即切削工具的示意立體圖。

圖2是圖1的切削工具的示意剖視圖。

具體實(shí)施方式

對(duì)示出本實(shí)施方式的被覆工具的一個(gè)實(shí)施方式的切削工具(以下，僅簡(jiǎn)稱為工具)1而言，如圖1所示，工具1的一個(gè)主面構(gòu)成前刀面2，側(cè)面構(gòu)成后刀面3，前刀面2與后刀面3所構(gòu)成的交叉棱線部構(gòu)成切削刃4。

另外，如圖2所示，工具1具備基體5、和在該基體5的表面設(shè)置的被覆層6。被覆層6從基體5側(cè)起依次由基底層7、碳氮化鈦層8、中間層9、氧化鋁層10以及表層11層疊而成。需要說明的是，氧化鋁層10由α型結(jié)晶構(gòu)造構(gòu)成。

在本實(shí)施方式中，通過X射線衍射分析而在氧化鋁層10的峰值中，將由下式表示的值定義為取向系數(shù)Tc(hkl)。

取向系數(shù)Tc(hkl)＝{I(hkl)/I₀(hkl)}/〔(1/8)×∑{I(HKL)/I₀(HKL)}〕，

這里，(HKL)為(012)、(104)、(110)、(113)、(024)、(116)、(214)、(146)的結(jié)晶面，

I(HKL)以及I(hkl)是在氧化鋁層10的X射線衍射分析中檢測(cè)出的歸屬于各結(jié)晶面的峰值的峰值強(qiáng)度，

I₀(HKL)以及I₀(hkl)是在JCPDS卡片No.00-010-0173中記載的各結(jié)晶面的標(biāo)準(zhǔn)衍射強(qiáng)度。

而且，將從后刀面3中的氧化鋁層10的表面?zhèn)葴y(cè)定出的表面?zhèn)确逯档娜∠蛳禂?shù)定義為Tc1，在后刀面3中對(duì)氧化鋁層10的一部分進(jìn)行研磨而僅殘留有氧化鋁層10的基體側(cè)部分的狀態(tài)下進(jìn)行的測(cè)定中檢測(cè)出的基體側(cè)峰值的取向系數(shù)定義為Tc2，將從前刀面2中的氧化鋁層10的表面?zhèn)葴y(cè)定出的表面?zhèn)确逯档娜∠蛳禂?shù)定義為Tc3。

根據(jù)本實(shí)施方式，取向系數(shù)Tc1(146)為1.0以上。由此，氧化鋁層10的耐磨損性提高。其結(jié)果是，工具1成為能夠長(zhǎng)期使用的工具1。即，認(rèn)為若取向系數(shù)Tc(146)變高，換言之若(146)面的峰值強(qiáng)度I(146)的比率變高，則相對(duì)于從氧化鋁層10的表面?zhèn)妊爻赡し较?與表面垂直的方向)施加的沖擊，構(gòu)成氧化鋁層10的氧化鋁結(jié)晶容易變形，從而對(duì)破壞的耐性變高。因此，認(rèn)為通過在氧化鋁層10的表面?zhèn)忍岣呷∠蛳禂?shù)Tc(146)，從而在氧化鋁層10的表面產(chǎn)生的微小卷刃得到抑制，能夠抑制因微小卷刃引起的磨損的進(jìn)展。Tc1(146)的優(yōu)選范圍是1.1～5.0，尤其優(yōu)選的范圍是1.5～3.5，進(jìn)一步優(yōu)選的范圍是1.8～3.0。

在此，根據(jù)本實(shí)施方式，在對(duì)Tc1(146)與Tc2(146)進(jìn)行比較時(shí)，Tc1(146)比Tc2(146)大。即，Tc2(146)比Tc1(146)小。若取向系數(shù)Tc1(146)變高，則向與氧化鋁層10的表面平行的方向的熱膨脹率變大，因此與比氧化鋁層10靠基體側(cè)的基底層的中間層9、碳氮化鈦層8的熱膨脹率之差變大，處于氧化鋁層10變得容易剝離的趨勢(shì)。

于是，通過使Tc2(146)比Tc1(146)小，能夠抑制氧化鋁層10的剝離。Tc2(146)的優(yōu)選范圍是0.3～1.5。

另外，對(duì)氧化鋁層10的Tc1(146)與Tc2(146)的測(cè)定方法進(jìn)行說明。氧化鋁層10的X射線衍射分析利用使用了通常的CuKα線的X射線衍射分析的裝置進(jìn)行測(cè)定。在從X射線衍射圖求出氧化鋁層10的各結(jié)晶面的峰值強(qiáng)度時(shí)，對(duì)在JCPDS卡片的No.00-010-0173中記載的各結(jié)晶面的衍射角進(jìn)行確認(rèn)，從而對(duì)檢測(cè)出的峰值的結(jié)晶面進(jìn)行確定并測(cè)定其峰值強(qiáng)度。

在此，通過X射線衍射分析檢測(cè)出的峰值的確定使用JCPDS卡片來進(jìn)行，但有時(shí)峰值的位置會(huì)因存在于被覆層6的殘余應(yīng)力等而偏離。因此，為了對(duì)檢測(cè)出的峰值是否為氧化鋁層10的峰值進(jìn)行確認(rèn)，在將氧化鋁層10研磨后的狀態(tài)下進(jìn)行X射線衍射分析，并對(duì)在研磨的前后檢測(cè)出的峰值進(jìn)行比較。能夠根據(jù)該差異來確認(rèn)出是氧化鋁層10的峰值。

為了測(cè)定Tc1(hkl)，對(duì)從后刀面3中的氧化鋁層10的表面?zhèn)葴y(cè)定出的表面?zhèn)确逯颠M(jìn)行測(cè)定。具體而言，從氧化鋁層10的表面?zhèn)绕鸢ㄑ趸X層10的基體5側(cè)在內(nèi)，對(duì)氧化鋁層10的峰值強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。更詳細(xì)而言，在將表層11研磨去除后的狀態(tài)或者不對(duì)表層11進(jìn)行研磨的狀態(tài)下，對(duì)被覆層6進(jìn)行X射線衍射分析。對(duì)所得到的各峰值的峰值強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定，從而算出取向系數(shù)Tc1(hkl)。需要說明的是，在將表層11研磨去除時(shí)，也可以將氧化鋁層10的厚度的20％以下的厚度去除。另外，即使是在不對(duì)表層11進(jìn)行研磨的狀態(tài)下進(jìn)行X射線衍射分析的情況下，只要能夠測(cè)定氧化鋁的八個(gè)峰值即可。需要說明的是，表面?zhèn)确逯惦m然也包括氧化鋁層10的基體5側(cè)的取向狀態(tài)在內(nèi)而被檢測(cè)，但由于氧化鋁層10的接近X射線衍射分析的測(cè)定面的位置的組織狀態(tài)受峰值的較大影響，因此基體5側(cè)的取向狀態(tài)對(duì)表面?zhèn)确逯诞a(chǎn)生的影響小。對(duì)于Tc3(hkl)，也基于前刀面2中的氧化鋁層10的表面?zhèn)确逯刀瑯拥剡M(jìn)行測(cè)定。

為了測(cè)定Tc2(hkl)，在對(duì)后刀面3的氧化鋁層10的一部分進(jìn)行研磨而僅殘留有氧化鋁層10的基體側(cè)部分的狀態(tài)下，對(duì)峰值強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)定。具體而言，首先，對(duì)被覆層6的氧化鋁層10進(jìn)行研磨直至其相對(duì)于氧化鋁層10的研磨前的厚度而成為10～40％的厚度。研磨通過使用金剛石磨粒的拋光加工、利用彈性磨石的加工、或噴砂加工等進(jìn)行。然后，對(duì)氧化鋁層10的被研磨的部分，利用與氧化鋁層10的表面?zhèn)炔糠值臏y(cè)定相同的條件進(jìn)行X射線衍射分析，測(cè)定氧化鋁層10的峰值并算出取向系數(shù)Tc2(hkl)。

需要說明的是，取向系數(shù)Tc根據(jù)相對(duì)于由JCPDS卡片規(guī)定的無取向的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的比率來求出，因此是表示各結(jié)晶面的取向程度的指標(biāo)。另外，Tc(hkl)的“(hkl)”表示算出取向系數(shù)的結(jié)晶面。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式，在從后刀面3中的氧化鋁層10的表面?zhèn)葴y(cè)定出的表面?zhèn)确逯抵?，I(116)以及I(104)分別為第一強(qiáng)和第二強(qiáng)的峰值強(qiáng)度。由此，處于在后刀面3中因微小卷刃引起的側(cè)面磨損受到抑制的趨勢(shì)。I(146)為第八個(gè)以內(nèi)的峰值強(qiáng)度，尤其優(yōu)選為第三個(gè)至第六個(gè)的峰值強(qiáng)度。

并且，根據(jù)本實(shí)施方式，取向系數(shù)Tc3(104)比Tc1(104)小。由此，能夠抑制前刀面2中的月牙洼磨損，并且能夠抑制后刀面3中的耐卷刃性。

需要說明的是，進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果得知，僅憑借Tc1(104)比Tc3(104)大這一條件，氧化鋁層10的耐卷刃性的提高不充分，通過使Tc1(146)為1.0以上，從而氧化鋁層10的耐月牙洼磨損得到大幅提高。

碳氮化鈦層8由層疊體構(gòu)成，該層疊體從基體側(cè)起依次包括所謂的MT(Moderate Temperature；中溫)-碳氮化鈦層8a和HT-碳氮化鈦層8b。MT-碳氮化鈦層8a將乙腈(CH₃CN)氣體作為原料而含有且由成膜溫度為780～900℃這一較低溫成膜出的柱狀結(jié)晶構(gòu)成。HT(High Temperature：高溫)-碳氮化鈦層8b由成膜溫度為950～1100℃這一高溫成膜出的粒狀結(jié)晶構(gòu)成。根據(jù)本實(shí)施方式，在HT-碳氮化鈦層8b的表面形成有朝向氧化鋁層10而前端變細(xì)且剖面觀察時(shí)為三角形形狀的突起，由此，氧化鋁層10的密接力提高，能夠抑制被覆層6的剝離、卷刃。

另外，根據(jù)本實(shí)施方式，中間層9設(shè)置在HT-碳氮化鈦層8b的表面。中間層9含有鈦和氧，例如包含TiCO、TiNO、TiCNO、TiAlCO、TiAlCNO等，在圖2中，這些由層疊的下部中間層9a和上部中間層9b構(gòu)成。由此，構(gòu)成氧化鋁層10的氧化鋁粒子成為α型結(jié)晶構(gòu)造。由α型結(jié)晶構(gòu)造構(gòu)成的氧化鋁層10的硬度高，能夠提高被覆層6的耐磨損性。中間層9為由TiAlCNO構(gòu)成的下部中間層9a和由TiCNO構(gòu)成的上部中間層9b層疊的層疊構(gòu)造，由此具有提高切削工具1的耐缺損性的效果。并且，在中間層9為TiCO或TiAlCO的情況下，能夠提高Tc1(146)以及Tc2(146)。需要說明的是，碳氮化鈦層8設(shè)置為6.0～13.0μm的厚度，另外，中間層9設(shè)置為0.05～0.5μm的厚度。

并且，基底層7以及表層11包含氮化鈦。需要說明的是，在其他實(shí)施方式中，基底層7以及表層11可以為氮化鈦以外的碳氮化鈦、碳酸氮化鈦、氮化鉻等其他材質(zhì)，也可以不具備基底層7以及表層11中的至少一方。另外，基底層7設(shè)置為0.1～1.0μm的厚度，表層11設(shè)置為0.1～3.0μm的厚度。

需要說明的是，各層的厚度以及構(gòu)成各層的結(jié)晶的性狀能夠通過對(duì)工具1的剖面處的電子顯微鏡照片(掃描型電子顯微鏡(SEM)照片或透射電子顯微鏡(TEM)照片)進(jìn)行觀察來測(cè)定。另外，在本實(shí)施方式中，構(gòu)成被覆層6的各層的結(jié)晶的結(jié)晶形態(tài)為柱狀是指，各結(jié)晶的被覆層6的所述平均結(jié)晶寬度相對(duì)于厚度方向上的長(zhǎng)度之比平均為0.3以下的狀態(tài)。另一方面，該各結(jié)晶的被覆層的所述平均結(jié)晶寬度相對(duì)于厚度方向上的長(zhǎng)度之比平均超過0.3的情況下定義為結(jié)晶形態(tài)為粒狀。

另一方面，工具1的基體5可以舉出將硬質(zhì)相與結(jié)合相結(jié)合而成的超硬合金、Ti基金屬陶瓷、或Si₃N₄、Al₂O₃、金剛石、立方晶氮化硼(cBN)等陶瓷，所述硬質(zhì)相包括碳化鎢(WC)和根據(jù)需求從周期表第4、5、6族金屬的碳化物、氮化物、碳氮化物的組中選出的至少一種，所述結(jié)合相包括鈷(Co)、鎳(Ni)等鐵族金屬。其中，在作為工具1那樣的切削工具使用的情況下，基于耐缺損性以及耐磨損性這一點(diǎn)，基體5優(yōu)選包含超硬合金或金屬陶瓷。另外，根據(jù)用途，基體5也可以包括碳鋼、高速鋼、合金鋼等金屬。

并且，上述切削工具使在前刀面2與后刀面3的交叉部形成的切削刃4與被切削物相抵而進(jìn)行切削加工，能夠發(fā)揮上述的優(yōu)異效果。另外，本實(shí)施方式的被覆工具除了切削工具以外，也能夠應(yīng)用于挖掘工具、刀具等各種用途，在該情況下也具有優(yōu)異的機(jī)械可靠性。

接下來，參考工具1的制造方法的一例對(duì)本實(shí)施方式的被覆工具的制造方法進(jìn)行說明。

首先，向能夠通過燒成而形成成為基體5的硬質(zhì)合金的金屬碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物等無機(jī)物質(zhì)粉末適當(dāng)添加金屬粉末、碳粉末等并混合，通過沖壓成形、澆注成形、擠出成形、冷等靜壓成形等公知的成形方法成形為規(guī)定的工具形狀之后，通過在真空中或非氧化性氣氛中燒成來制作包含上述的硬質(zhì)合金的基體5。然后，在上述基體5的表面根據(jù)需要實(shí)施研磨加工、切削刃部的珩磨加工。

接下來，在其表面通過化學(xué)氣相蒸鍍(CVD)法成膜被覆層。

首先，配備由四氯化鈦(TiCl₄)氣體0.5～10體積％、氮(N₂)氣10～60體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體作為反應(yīng)氣體組成并導(dǎo)入腔室內(nèi)，將成膜溫度設(shè)為800～940℃、在8～50kPa下成膜作為基底層7的TiN層。

之后，按照體積％配備由四氯化鈦(TiCl₄)氣體0.5～10體積％、氮(N₂)氣5～60體積％、乙腈(CH₃CN)氣體0.1～3.0體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體作為反應(yīng)氣體組成并導(dǎo)入腔室內(nèi)，將成膜溫度設(shè)為780～880℃、在5～25kPa下成膜MT-碳氮化鈦層。此時(shí)，通過與成膜初期相比在成膜后期使乙腈(CH₃CN)氣體的含有比率增加，能夠?qū)崿F(xiàn)構(gòu)成碳氮化鈦層的碳氮化鈦柱狀結(jié)晶的平均結(jié)晶寬度在表面?zhèn)缺然w側(cè)大的結(jié)構(gòu)。

接下來，成膜構(gòu)成碳氮化鈦層8的上側(cè)部分的HT-碳氮化鈦層。根據(jù)本實(shí)施方式，HT-碳氮化鈦層的具體的成膜條件為，配備四氯化鈦(TiCl₄)氣體1～4體積％、氮(N₂)氣5～20體積％、甲烷(CH₄)氣體0.1～10體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體并導(dǎo)入腔室內(nèi)，將成膜溫度設(shè)為900～1050℃、在5～40kPa下進(jìn)行成膜。

進(jìn)而制作中間層9。關(guān)于本實(shí)施方式的具體的成膜條件，作為第一階段，配備四氯化鈦(TiCl₄)氣體3～30體積％、甲烷(CH₄)氣體3～15體積％、氮(N₂)氣5～10體積％、一氧化碳(CO)氣體0.5～1體積％、三氯化鋁(AlCl₃)氣體0.5～3體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體。配備上述的混合氣體并導(dǎo)入腔室內(nèi)，將成膜溫度設(shè)為900～1050℃、在5～40kPa下進(jìn)行成膜。通過該工序，在碳氮化鈦層8的表面成膜具有凹凸的中間層9。

接下來，作為中間層9的第二階段，配備四氯化鈦(TiCl₄)氣體3～15體積％、甲烷(CH₄)氣體3～10體積％、氮(N₂)氣10～25體積％、一氧化碳(CO)氣體0.5～2.0體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體。配備上述的混合氣體并導(dǎo)入腔室內(nèi)，將成膜溫度設(shè)為900～1050℃、在5～40kPa下進(jìn)行成膜。需要說明的是，本工序也可以將上述氮(N₂)氣變更為氬(Ar)氣。通過該工序，中間層9的表面的凹凸變得微細(xì)，能夠調(diào)整接下來成膜的氧化鋁層10中的氧化鋁結(jié)晶的成長(zhǎng)狀態(tài)。

之后，成膜氧化鋁層10。首先，形成氧化鋁結(jié)晶的核。使用由三氯化鋁(AlCl₃)氣體5～10體積％、氯化氫(HCl)氣體0.1～1.0體積％、二氧化碳(CO₂)氣體0.1～5.0體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體，并設(shè)為950～1100℃、5～10kPa。通過該第一階段的成膜，改變成膜的氧化鋁結(jié)晶的成長(zhǎng)狀態(tài)，控制氧化鋁層10的Tc2(146)。

接下來，使用由三氯化鋁(AlCl₃)氣體0.5～5.0體積％、氯化氫(HCl)氣體1.5～5.0體積％、二氧化碳(CO₂)氣體0.5～5.0體積％、硫化氫(H₂S)氣體0～1.0體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體，改變?yōu)?50～1100℃、5～20kPa而進(jìn)行成膜。通過該第二階段的成膜工序，對(duì)在氧化鋁層10的中間層側(cè)成膜的氧化鋁結(jié)晶的成長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整而控制Tc2(146)。

接下來，使用由三氯化鋁(AlCl₃)氣體5～15體積％、氯化氫(HCl)氣體0.5～2.5體積％、二氧化碳(CO₂)氣體0.5～5.0體積％、硫化氫(H₂S)氣體0.1～1.0體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體，變更為950～1100℃、5～20kPa而成膜氧化鋁層10。通過該第三階段的成膜工序，對(duì)在氧化鋁層10的表面?zhèn)瘸赡さ难趸X結(jié)晶的成長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整而控制Tc1(146)。氧化鋁層10的成膜工序中的第二階段和第三階段也可以并非獨(dú)立的工序，而是混合氣體的組成連續(xù)地變化的工序。

然后，根據(jù)需要來成膜表層(TiN層)11。具體的成膜條件為，配備由四氯化鈦(TiCl₄)氣體0.1～10體積％、氮(N₂)氣10～60體積％、其余為氫(H₂)氣構(gòu)成的混合氣體作為反應(yīng)氣體組成并導(dǎo)入腔室內(nèi)，將成膜溫度設(shè)為960～1100℃、在10～85kPa下成膜。

然后，根據(jù)需要對(duì)成膜出的被覆層6表面的至少切削刃部進(jìn)行研磨加工。通過該研磨加工，刀刃部被加工得平滑，抑制被切削件的熔敷，進(jìn)而成為耐缺損性優(yōu)異的工具。此時(shí)，通過僅對(duì)前刀面進(jìn)行研磨加工等，能夠調(diào)整Tc3(104)。

[實(shí)施例]

首先，以平均粒徑1.2μm的金屬鈷粉末為6質(zhì)量％、平均粒徑2.0μm的碳化鈦粉末為0.5質(zhì)量％、平均粒徑2.0μm的碳化鈮粉末為5質(zhì)量％、其余為平均粒徑1.5μm的碳化鎢粉末的比例添加并混合，沖壓成形而成形為工具形狀(CNMG120408)。然后，實(shí)施脫粘合劑處理，在1500℃、0.01Pa的真空中燒成1小時(shí)來制作由超硬合金構(gòu)成的基體。然后，對(duì)制作出的基體進(jìn)行拋光加工，對(duì)成為切削刃的部分實(shí)施R珩磨。

接下來，對(duì)上述超硬合金的基體，通過化學(xué)氣相蒸鍍(CVD)法并以表1的成膜條件成膜被覆層，對(duì)于試料No.1～10，通過對(duì)前刀面進(jìn)行研磨加工來制作切削工具。在表1、2中，各化合物以化學(xué)符號(hào)記載。

對(duì)于上述試料，首先在前刀面，對(duì)被覆層不進(jìn)行研磨而進(jìn)行基于CuKα線的X射線衍射分析，算出JCPDS卡片的(146)面、(104)面、(116)面的各結(jié)晶面的取向系數(shù)Tc3(hkl)。接下來，在后刀面的平坦面中對(duì)被覆層不進(jìn)行研磨而進(jìn)行基于CuKα線的X射線衍射分析，確定從氧化鋁層的表面?zhèn)葴y(cè)定出的表面?zhèn)确逯?表中，記載為表面?zhèn)然虮砻鎮(zhèn)确逯?，測(cè)定出各峰值的峰值強(qiáng)度。另外，對(duì)于表面?zhèn)确逯?，確認(rèn)強(qiáng)度最高的峰值和強(qiáng)度第二高的峰值，并且算出JCPDS卡片的(146)面、(104)面、(116)面的各結(jié)晶面的取向系數(shù)Tc1(hkl)。另外，在后刀面，進(jìn)行研磨直至成為氧化鋁層的厚度的10～40％的厚度，并同樣地通過X射線衍射分析，確定在對(duì)氧化鋁層的一部分進(jìn)行研磨而僅殘留有基體側(cè)部分的狀態(tài)下測(cè)定出的基體側(cè)峰值(表中，記載為基體側(cè))，測(cè)定出各峰值的峰值強(qiáng)度。使用所得到的各峰值的峰值強(qiáng)度，算出(146)面、(104)面、(116)面的各結(jié)晶面的取向系數(shù)Tc2(hkl)。需要說明的是，上述X射線衍射測(cè)定對(duì)任意的三個(gè)試料進(jìn)行測(cè)定，并以其平均值進(jìn)行了評(píng)價(jià)。另外，利用掃描型電子顯微鏡(SEM)對(duì)上述工具的斷裂面進(jìn)行觀察，測(cè)定出各層的厚度。結(jié)果示于表2～4。

接著，使用所得到的切削工具，在下述的條件下進(jìn)行連續(xù)切削試驗(yàn)以及斷續(xù)切削試驗(yàn)，評(píng)價(jià)出耐磨損性以及耐缺損性。結(jié)果示于表4。

(連續(xù)切削條件)

被切削件：鉻鉬鋼材(SCM435)

工具形狀：CNMG120408

切削速度：300m/分

進(jìn)給速度：0.3mm/rev

切深：1.5mm

切削時(shí)間：25分鐘

其他：使用水溶性切削液

評(píng)價(jià)項(xiàng)目：利用掃描型電子顯微鏡對(duì)刃尖珩磨部分進(jìn)行觀察，在實(shí)際磨損的部分，測(cè)定后刀面中的側(cè)面磨損幅度和前刀面中的月牙洼磨損幅度。

(斷續(xù)切削條件)

被切削件：帶四根槽的鉻鉬鋼材(SCM440)

工具形狀：CNMG120408

切削速度：300m/分

進(jìn)刀速度：0.3mm/rev

切深：1.5mm

其他：使用水溶性切削液

評(píng)價(jià)項(xiàng)目：測(cè)定出現(xiàn)缺損的沖擊次數(shù)。

[表1]

*Al₂O₃-3.Al₂O₃-8：

使混合氣體中的各氣體(AlCl₃、CO₂、H₂S)的添加量按x→y連續(xù)地變化。

[表2]

注1X)標(biāo)記表示層的厚度(單位μm)

[表3]

[表4]

根據(jù)表1～4的結(jié)果，Tc1(146)小于1.0的試料No.6～8均為磨損的進(jìn)展快、且氧化鋁層容易因沖擊而剝離的試料。

另一方面，在Tc1(146)為1.0以上的試料No.1～5、9～11中，氧化鋁層的微小卷刃得到抑制，并且也幾乎未產(chǎn)生剝離。尤其在氧化鋁層的表面?zhèn)确逯抵校P(guān)于(104)面以及(116)面由第一高和第二高的峰值構(gòu)成的試料No.1～4、9～11，與試料No.5相比，側(cè)面磨損幅度更小，沖擊次數(shù)也變多。并且，前刀面中的表面?zhèn)确逯档娜∠蛳禂?shù)Tc3(104)比后刀面中的表面?zhèn)确逯档娜∠蛳禂?shù)Tc1(104)小的試料No.2、4、9、10的月牙洼磨損幅度變得尤其小。

附圖標(biāo)記說明

1…切削工具

2…前刀面

3…后刀面

4…切削刃

5…基體

6…被覆層

7…基底層

8…碳氮化鈦層

8a…MT-碳氮化鈦層

8b…HT-碳氮化鈦層

9…中間層

9a…下部中間層

9b…上部中間層

10…氧化鋁層

11…表層