切削工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耐粘結性以及耐磨損性高的切削工具。該切削工具(8)包括由硬質合金構成的基體(1)以及位于基體(1)的表面的涂層(7)，涂層(7)從基體(1)側依次具有至少一層的TiCN層(2)、Al2O3層(4)以及最表層(6)，在輝光放電發(fā)光分光分析(GDS分析)中，TiCN層(2)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比最表層(6)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高，并且，最表層(6)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量比Al2O3層(4)的厚度的中央的位置所含有的Cl的含有量高。
【專利說明】
切削工具
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種切削工具，特別是涉及一種具備涂層的切削工具。
【背景技術】
[0002 ]以往，廣泛使用于金屬的切削加工的切削工具大多使用在超硬合金等基體的表面 覆蓋形成有TiCN層、Al2〇3層等多層涂層的切削工具。例如，在專利文獻1中公開了：在從基體 側依次覆蓋TiCN層與Al 2〇3層而成的涂層中，使TiCN層中的C1 (氯)量減少為0.05原子％以 下，提高TiCN層的硬度并且提高涂層與基體的緊貼性。另外，在專利文獻2中公開了使由 TiC、TiN、TiCN構成的Ti系涂層中含有氯而抑制了被切削材料的粘結的印刷電路基板加工 用的小徑鉆頭。
[0003]在先技術文獻 [0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1:日本特開平07-100701號公報
[0006] 專利文獻2:日本特開2004-322226號公報
[0007] 然而，在專利文獻1所記載的減少了TiCN層中的C1量的切削工具中，在涂層磨損、 Al2〇3層磨損而在表面露出TiCN層時，由于TiCN層的耐粘結性差，因此存在無法長期使用切 削工具的問題。另外，在專利文獻2所記載的由含有氯的Ti系涂層構成的鉆頭中，雖然耐粘 結性提高，但是Ti系涂層的硬度降低，涂層的耐磨損性不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實施方式的切削工具包括由硬質合金構成的基體、以及位于該基體的表面的涂 層，該涂層從所述基體側依次包括至少一層的由Ti(C xlNyl0zl)(0<xl < l，0<yl < 1，0<ζ1 < 1，xl+yl+zl = l)構成的TiCN層、AI2O3層以及由Ti(CX2Ny2〇z2)(〇 < x2 < 1，0 < y2 < 1，0 < z2 < I，x2+y2+z2 = l)構成的最表層，在輝光放電發(fā)光分光分析(⑶S分析）中，所述TiCN層的厚 度的中央的位置所含有的C1的含有量比所述最表層的厚度的中央的位置所含有的C1的含 有量高，并且，所述最表層的厚度的中央的位置所含有的C1的含有量比所述ai 2〇3層的厚度 的中央的位置所含有的C1的含有量高。
[0009] 發(fā)明效果
[0010] 根據(jù)本實施方式的切削工具，能夠提高耐粘結性以及耐磨損性，能夠長期使用切 削工具。
【附圖說明】
[0011]圖1針對本實施方式的切削工具的包括表面在內(nèi)的剖面而并列示出（a)掃描式電 子顯微鏡(SEM)照片、（b)輝光放電發(fā)光分光分析(GDS分析)數(shù)據(jù)。
[0012]圖2是用于觀察圖1(b)的GDS分析數(shù)據(jù)的微量成分的分布狀態(tài)的放大圖。
【具體實施方式】
[0013] 對本實施方式的切削工具進行說明。圖1(a)是針對所述切削工具的包括涂層在內(nèi) 的剖面的掃描式電子顯微鏡（SEM)照片，圖1(b)示出從涂層的表面朝向深度方向的輝光放 電發(fā)光分光分析(GDS分析）。需要說明的是，圖2是用于觀察圖1中的GDS分析數(shù)據(jù)的微量成 分的分布狀態(tài)的局部放大圖。
[0014] 根據(jù)本實施方式，切削工具8包括由硬質合金構成的基體1以及位于基體1的表面 的涂層7，涂層7從基體側依次包括至少一層由11(& 1隊1021)(0<11<1、0<71<1、0<21< l、xl+yl+zl = l)構成的TiCN層2、Al2〇3層4以及由Ti(Cx2Ny2〇 Z2)(0 < x2 < 1、0 < y2 < 1、0《z2 < I、x2+y2+z2 = l)構成的最表層6。
[0015] 在圖1、2中指定了各元素的分布以及根據(jù)與電子顯微鏡照片（SEM)之間的對應而 決定的各層的結構。附圖標記1是基體(超硬合金），附圖標記2是TiCN層，附圖標記2a是第一 TiCN層，附圖標記2b是第二TiCN層，附圖標記3是第一中間層，附圖標記4是AI2O3層，附圖標 記5是第二中間層，附圖標記6是最表層，附圖標記7是層疊各層而成的涂層，附圖標記8是切 削工具，在圖1中示出切削工具8的一部分。需要說明的是，在本實施方式中，第一中間層3是 (Ti，Al)CN0層，第二中間層5是TiCN層，最表層6由TiN構成。
[0016] 第一中間層3以及第二中間層5也能夠省略。另外，在本實施方式中，由TiCN構成的 第一 TiCN層2a、第二TiCN層2b以及第二中間層5的各層中的CN比不同。
[0017] 在此，雖能夠通過GDS分析來計算各層的厚度，但若各層的蝕刻速度不同，則各層 的厚度的誤差增大。因此，一邊與掃描式電子顯微鏡（SEM)照片以及電子探針顯微分析 (ΕΡΜΑ)數(shù)據(jù)(未圖示）比較，一邊確認各層的結構，并且確認GDS分析數(shù)據(jù)的峰值的形狀，確 定各層的范圍。需要說明的是，根據(jù)圖1(a)的SEM照片可知，SEM照片中的各層的厚度與通過 GDS分析檢測出的各層的厚度存在不成比例的部分。另外，在圖1(a)的SEM照片中，能夠確認 在涂層7中層厚最厚的是TiCN層2中的第一 TiCN層2a，層厚第二厚的是Α12〇3層4,根據(jù)圖1(b) 的GDS分析數(shù)據(jù)的峰值的形狀能夠確認存在Ti的分布以較高濃度推移的區(qū)域與Α1的分布以 較高濃度推移的區(qū)域。并且，將該Ti的分布以較高濃度推移的區(qū)域指定為第一 TiCN層2a的 區(qū)域以及第二TiCN層2b的區(qū)域，將A1的分布以較高濃度推移的區(qū)域指定為Al2〇3層4的區(qū)域。 并且，將第一 TiCN層2a以及第二TiCN層2b的合計厚度即TiCN層2的厚度的中央的位置指定 為TiCN層2的中央LTiCN，將Al 2〇3層4的厚度的中央的位置指定為Al2〇3層4的中央Lm。第一中 間層3以及最表層6根據(jù)第一 TiCN層2a與第二TiCN層2b的TiCN層2的區(qū)域以及Al2〇3層4的區(qū) 域的指定來決定，關于第一中間層3以及最表層6的中央的位置，將區(qū)域中的中央的位置指 定為中央位置Lm、Ls。第二中間層5的中央位置同樣地進行指定，省略記載。
[0018] 在此，各層的分界是各元素的含有量急劇變化的拐點。然而，對于各元素的含有量 急劇變化的位置無法明確決定的分界，通過下述方法指定各層的分界。即，將第一 TiCN層2a 的區(qū)域與第二TiCN層2b的區(qū)域的分界定義為，相對于第一 TiCN層2a的區(qū)域中的Ti的含有量 的最高值，Ti的含有量成為降低10%的含有量的位置。同樣地，第二TiCN層2b的區(qū)域與第一 中間層3的區(qū)域的分界定義為，相對于第二TiCN層2b的區(qū)域中的Ti的含有量的最高值，Ti的 含有量成為降低10%的含有量的位置。另外，第一中間層3的區(qū)域與Al 2〇3層4的區(qū)域的分界 定義為，相對于Al2〇3層4中的A1的含有量的最高值，A1的含有量成為降低10%的含有量的位 置。同樣地，Al2〇3層4的區(qū)域與第二中間層5的區(qū)域的分界定義為，相對于Al2〇3層4中的A1的 含有量的最高值，A1的含有量成為降低90%的含有量的位置。同樣地，第二中間層5的區(qū)域 與最表層6的區(qū)域的分界定義為，相對于第二中間層5中的C1的含有量的最高值，C1的含有 量成為降低90%的含有量的位置。
[0019] 另外，在GDS分析中，由于涂層的面內(nèi)方向的測定區(qū)域為1mm左右，是較大的，因此 在各層的層間具有凹凸的情況下，有時可能混合檢測與各層鄰接的其它層的成分。另外，因 各層的蝕刻速度的不同，在GDS分析中，在指定為第一TiCN層2a的區(qū)域內(nèi)的基體側，混合有 基體1所含有的成分。另外，在如下狀態(tài)下進行檢測:在指定為第一中間層3的區(qū)域內(nèi)的基體 側混合有下層的TiCN層2所含有的成分，在指定為第一中間層3的區(qū)域內(nèi)的表面?zhèn)然旌嫌猩?層的Al 2〇3層4所含有的成分。其結果是，GDS分析中的第一中間層3的區(qū)域被觀察為比通過 SEM照片觀察到的實際的厚度大。
[0020] 另外，基體1的理想例是由WC相、粘結相以及根據(jù)期望由B1型固溶相形成。并且，WC 為80~94質量％，Co為5~15質量％，以0~10質量％的比率含有從周期表第4、5、6族金屬的 組中選擇的至少一種元素的碳化物(除WC)、氮化物以及碳氮化物中的至少一種。
[0021] 根據(jù)本實施方式，在基體1的表面具有將TiCN層2、第一中間層3、Al2〇3層4、第二中 間層5以及最表層6從基體1側依次層疊而成的涂層7。在圖2的輝光放電發(fā)光分光分析(GDS 分析）中，TiCN層2中的基體1側的第一TiCN層2a的厚度的中央的位置所含有的C1的含有量 (以下，有時簡稱為第一 TiCN層2a的C1含有量。）比最表層6的厚度的中央的位置所含有的C1 的含有量(以下，有時簡稱為最表層6的C1含有量。）高，并且，最表層6的C1含有量比AI2O3層4 的厚度的中央的位置所含有的C1的含有量(以下，有時簡稱為Al 2〇3層4的C1含有量。）高。 [0022]由此，含有Ti的TiCN層2、Al2〇3層4以及最表層6的耐粘結性以及耐磨損性提高，能 夠更長期地使用切削工具8。即，根據(jù)本實施方式的切削工具8,在由超硬合金、金屬陶瓷等 硬質合金構成的基體1中，存在微量的C1 (氯），但在覆蓋基體1的表面的涂層7中也含有C1。 并且，通過調(diào)整涂層7內(nèi)的各層所含有的C1的含有比率，能夠使各層相對于被切削材料的親 和性以及硬度最佳化，能夠提高涂層7的耐性以及耐磨損性，能夠長期使用切削工具8。即， 在最表層6中，由于作為材料的硬度較低，因此以抑制磨損為重點，使最表層6所含有的C1的 含有量比TiCN層2所含有的C1的含有量少。由于Al 2〇3層4為氧化物，因此材料的耐粘結性較 高，因此僅考慮硬度提高，使Al2〇3層4所含有的C1的含有量為最表層6的C1含有量以下。對于 TiCN層2,材料的硬度較高，因此以耐粘結性的提高為重點，使TiCN層2所含有的C1的含有量 比Al2〇3層4以及最表層6所含有的C1含有量高。這樣，通過調(diào)整各層中的C1含有量，能夠一并 提高切削工具整體的耐粘結性以及耐磨損性。
[0023]在此，在將TiCN層2、Al2〇3層4以及最表層6的各層的C1含有量分別設為ClTi?、Cl A1 以及Cls時，10 < ClTiCN < 50，0 ·3 < CIai < 2，2 < Cls d 5。由此，含有Ti的TiCN層2以及最表層 6的耐粘結性以及耐磨損性提高，能夠更長期地使用切削工具8。
[0024]即，若(311^<10，(315<2，則各層的耐粘結性降低。在此，由于412〇3層4中存在不可 避免雜質，因此難以使CIai小于0.3。另外，若(^咖>50，(^1>2，(：15>9.5，則各層的耐磨損 性降低。各層的C1的含有比率的更優(yōu)選范圍是，20 < ClTiCN < 35，0.3 < CIm < 1.0，2.5 < Cls < 5.5。需要說明的是，基體1中的Cl含有量能夠作為從基體1的表面到100μπι深度的GDS分析 數(shù)據(jù)中的C1含有量的平均值而求出。
[0025] 在此，根據(jù)圖1、2，在TiCN層2與Al2〇3層4之間配置有第一中間層3，在Al2〇3層4與最 表層6之間配置有第二中間層5。第一中間層3能夠提高TiCN層2與Al 2〇3層4的緊貼性，并且能 夠控制Al2〇3層4的結晶，例如形成高硬度的α型Al2〇3結晶。第二中間層5能夠提高Al 2〇3層4與 最表層6的緊貼性，并且能夠在最表層6比較早期磨損的情況下提高切削工具8的耐粘結性。
[0026] 在本實施方式中，第一中間層3由（Ti，A1) (Cx3Ny3Oz3) (0 < x3 < 1，0 < y3 < 1，0 < z3 < 1，x3+y3+z3= 1)構成。第二中間層5由（Ti，A1) (CX4NY4〇Z4) (0 < x4 < 1，0 < y4 < 1，0 < z4 < I，x4+y4+z4=l)構成。在將第一中間層3以及第二中間層5的厚度的中央的位置所含有的Cl 的含有量分別設為Clm、Cln時，2 < Clm < 9.5，5 < Cln < 25。由此，第一中間層3以及第二中間 層5的耐粘結性以及耐磨損性提高，能夠更長期地使用切削工具8Χ1η、α η的更理想范圍是， 3 < Clm < 7.5,10 < Cln < 20。第一中間層3在生成TiCNO的成膜條件下進行成膜，但之后Α1成 分從成膜的Al2〇3層4擴散，從而形成(Ti，A1)CN0。
[0027]此外，第二中間層5通過在Ah〇3層4側增加第二混合氣體中的HC1的添加量而成膜。 之后，相對于第二中間層5的成膜用混合氣體減少第二混合氣體中的HC1的添加量、或者僅 使第一混合氣體流動而使最表層6成膜。由此，在成膜時C1擴散，第二中間層5的C1含有量增 多，并且在最表層6中形成隨著朝向表面?zhèn)榷鳦1含有量逐漸減少的濃度分布。由此，最表層6 相對于Al 2〇3層4的緊貼性提高。圖3表示在與圖1、2相同的成膜條件下成膜的涂層7的C1含有 量的分布。
[0028] 在此，在涂層7中含有W以及Co。在本實施方式中，在將TiCN層2、Al2〇3層4以及最表 層6的各層所含有的W以及Co的含有量相對于基體1所含有的W以及Co的含有量的含有比率 分別設為1咖、11、恥、(：〇了咖、(^1以及(：〇 5時，0.05<抑仰<0.3，11<0.01，恥<0.01，0.05< Con? < 0.3，Com <0.01，C〇S<0.01。換句話說，從基體1擴散的W以及Co向TiCN層2中擴散， 能夠進一步提高基體1與涂層7的緊貼性。但是，由于W以及Co容易在高溫下發(fā)生氧化，因此 基本上不會向Al 2〇3層4以及最表層6擴散，能夠抑制涂層7的氧化。
[0029]在將第一中間層3以及第二中間層5所含有的W以及Co的含有比率分別設為Wm、C〇m、 Wn、Con時，^0.05，(：〇"0.05，^0.05，(：〇1^0.05。由此，基體1與涂層7的緊貼性高，并且 能夠抑制涂層7的氧化。
[0030] 需要說明的是，本實施方式的TiCN層2采用從基體1側層疊第一TiCN層2a與第二 TiCN層2b這兩層的構造，但TiCN層可以是單層的，也可以是3層以上的多層。另外，也能夠在 TiCN層2與基體1之間設置TiN層。需要說明的是，在本實施方式中，雖在第一TiCN層2a的基 體側以生成TiN的成膜條件進行成膜，但碳成分從基體1擴散而形成TiCN。另外，根據(jù)該結 構，能夠容易地調(diào)整W以及Co的各成分向涂層7擴散的程度。
[0031] (制造方法）
[0032] 對構成上述的本實施方式的切削工具的超硬合金的制造方法的一個例子進行說 明。首先，以WC粉末為80~94質量％、金屬Co粉末為5~15質量％、根據(jù)期望而含有其它金屬 成分的化合物粉末為〇~15質量％以下的比率進行調(diào)合。
[0033] 向調(diào)合后的該粉末添加溶劑，以規(guī)定時間進行混合、粉碎而形成漿料。向該漿料添 加粘合劑并進一步混合，使用噴霧干燥器等一邊使?jié){料干燥一邊進行混合粉末的造粒。接 下來，使用造粒出的顆粒而通過沖壓成形來成形為切削工具形狀。此外，在利用煅燒爐進行 脫脂之后，在20~2000Pa的減壓環(huán)境中將煅燒爐的溫度升高至1380~1480 °C的燒制溫度， 燒制1~1.5小時，從而能夠制作超硬合金。
[0034]接下來，利用化學氣相蒸鍍(CVD)法在獲得的基體的表面上形成涂層。根據(jù)本實施 方式，在進行成膜時，使含有原料的第一混合氣體與用于調(diào)整C1成分的第二混合氣體交替 流動，由此能夠使各層中的C1含有量處于規(guī)定范圍內(nèi)。
[0035]對具體的成膜條件的一個例子進行說明，首先，根據(jù)期望在基體的正上方形成第 一 TiCN層。作為第一 TiCN層的初始條件，雖然是以形成TiN(氮化鈦)層的成膜條件進行成 膜，但碳成分從基體2擴散而形成TiCN。其理想成膜條件在于，在成膜溫度為800~940°C、壓 力為8~50kPa的情況下，作為混合氣體組成而使第一混合氣體與第二混合氣體以10~60秒 的間隔交替流動進行成膜，該第一混合氣體包括0.5~10體積％的四氯化鈦(TiCl 4)氣體以 及10~60體積％的氮(N2)氣，其余為氫(H2)氣，該第二混合氣體包括1.0~10.0體積％的氯 化氫(HC1)，其余為氫(H2)氣。
[0036]接著，繼續(xù)使第一 TiCN層成膜。其理想成膜條件在于，在成膜溫度為780~850 °C、 壓力為5~25kPa的情況下，作為混合氣體組成而使第一混合氣體與第二混合氣體以10~60 秒間隔交替流動進行成膜，該第一混合氣體包括0.5~10體積％的四氯化鈦(TiCl 4)氣體、1 ~60體積％的氮(N2)氣、0.1~3.0體積％的乙腈(CH3CN)氣體，其余為氫(H 2)氣，該第二混合 氣體包括1.0~10.0體積％的氯化氫(HC1)，其余為氫(H2)氣。根據(jù)該條件，成膜所謂的由柱 狀結晶構成的MT(M 〇derate Temprature)-TiCN層。通過使乙腈(CH3CN)氣體的流量在成膜 中增減，能夠調(diào)整柱狀結晶的結晶寬度。
[0037]接下來，作為第二TiCN層，形成所謂的由粒狀結晶構成的HT(High Temprature)-TiCN層。具體來說，在所述第一 TiCN層之后，將成膜溫度設為900~1020°C，將壓力設為5~ 40kPa，使第一混合氣體與第二混合氣體以10~60秒間隔交替流動進行成膜，該第一混合氣 體包括0.1~3體積％的四氯化鈦(TiCl4)氣體、0~15體積％的氮(N 2)氣、0.1~10體積％的 甲烷(CH4)氣體或者乙腈(CH3CN)氣體，其余為氫(H 2)氣，該第二混合氣體包括0.5~10.0體 積％的氯化氫(HC1)，其余為氫(H2)氣。通過切換為該成膜條件而成膜HT-TiCN層。
[0038]接著，成膜(Ti，Al)CN0層。在生成TiCNO的成膜條件下成膜(Ti，Al)CN0層。作為具 體的成膜條件的一個例子，將成膜溫度設為900~1020 °C，將壓力設為5~40kPa，使第一混 合氣體與第二混合氣體以10~60秒間隔交替流動進行成膜，該第一混合氣體包括0.1~10 體積％的四氯化鈦(TiCl4)氣體、1~15體積％的氮(N 2)氣、0.1~10體積％的甲烷(CH4)氣體 或者乙腈(CH3CN)氣體、0.5~3.0體積％的一氧化碳(C0)氣體，其余為氫(H 2)氣，該第二混合 氣體包括0.3~2.0體積％的氯化氫(HC1)，其余為氫(H2)氣。在成膜后，后述的Al 2〇3層的A1 成分擴散，形成(Ti，Al)CN0。
[0039] 之后，繼續(xù)形成Al2〇3層。作為具體的成膜條件的一個例子，將成膜溫度設為930~ 1010 °C，將壓力設為5~1 OkPa，使包括0 · 5~10 · 0體積％的三氯化鋁(A1C13)氣體、0 · 5~3 · 5 體積％的氯化氫(HC1)氣體、0.5~5.0體積％的二氧化碳(C02)氣體、0~0.5體積％的硫化 氫(H2S)氣體、其余為氫(?)氣的混合氣體流動進行成膜。
[0040] 接下來，根據(jù)期望在Al2〇3層的表面成膜第二中間層。作為成膜條件，將成膜溫度設 為855~1010°C，將壓力設為10~85kPa，作為混合氣體組成而使第一混合氣體與第二混合 氣體以10~60秒間隔交替流動進行成膜，該第一混合氣體包括0.1~10體積％的四氯化鈦 (TiCl4)氣體、以及1~60體積％的氮(N 2)氣，其余為氫(H2)氣，該第二混合氣體包括0.5~ 3.0體積％的氯化氫(HC1)，其余為氫(H2)氣。
[0041]并且，根據(jù)期望在第二中間層的表面上成膜最表層。作為成膜條件，將成膜溫度設 為855~1010°C，將壓力設為10~85kPa，作為混合氣體組成而僅使包括0.1~10體積％的四 氯化鈦(TiCl 4)氣體、1~60體積％的氮(N2)氣、其余為氫(H2)氣的一種混合氣體流動進行成 膜。
[0042]之后，根據(jù)期望對所形成的涂層的表面的至少切刃部進行研磨加工。通過進行該 研磨加工將切刃部加工至平滑，形成抑制被切削材料的粘結且耐缺損性優(yōu)異的工具。
[0043] 實施例
[0044]以使原料的總計為100質量的方式，向平均粒徑5μπι的WC粉末調(diào)和并添加8質量％ 的平均粒徑1.5μπι的金屬Co粉末、0.8質量％的平均粒徑1. Ομπι的T i C粉末、3.5質量％的平均 粒徑1 · Ομπι的NbC粉末、0 · 3質量％的平均粒徑2 · Ομπι的ZrC粉末、0 · 6質量％的平均粒徑2 · Ομπι 的Cr3C2粉末，然后添加有機溶劑進行混合、粉碎，之后添加保形劑并進一步混合，將形成的 漿料投入噴霧干燥器而制作出造粒粉末。接下來，使用該造粒粉末，通過沖壓成形而成形為 切削工具形狀(CNMG120408PS)，利用煅燒爐以450°C進行3小時脫脂，之后以1450°C燒制1小 時，制作出超硬合金。
[0045] 然后，在對所述超硬合金進行磨削加工而形成為CNMG120408PS的大致平板形狀之 后，利用化學氣相蒸鍍(CVD)法，將成膜溫度設為900°C，將壓力設為16kPa，作為混合氣體組 成而使第一混合氣體與第二混合氣體以30秒間隔交替流動，以第一TiCN層的初始條件在加 工后的該超硬合金的表面進行〇. 5μπι厚度的成膜，該第一混合氣體包括2.5體積％的四氯化 鈦(TiC14)氣體、23體積％的氮(Ν2)氣，其余為氫(Η 2)氣，該第二混合氣體包括2.0體積％的 氯化氫(HC1)，其余為氫(Η2)氣。
[0046] 之后，以表1的成膜條件而依次成膜表2、3的結構的涂層。需要說明的是，作為第一 TiCN層的厚度，在表2中示出包括在TiN的成膜條件下碳(C)擴散而成的TiCN層的厚度、即 0.5μπι在內(nèi)的厚度。需要說明的是，在各層的成膜中的、使第一混合氣體與第二混合氣體交 替流動的成膜條件中，通過調(diào)整使第一混合氣體與第二混合氣體流動的時間來控制各層中 的C1含有量。另外，各層的厚度通過利用掃描式電子顯微鏡觀察涂層的剖面進行確認。
[0047] 對于獲得的切削工具，關于從表面朝向深度方向的組成變化，進行GDS分析(堀場 制作所公司制⑶-PR0FTLER，分析條件：電力20W、Ar壓力600Pa、放電范圍2mmΦ、取樣時間 0.3se C/p〇int)，根據(jù)各元素的分布狀態(tài)來確認TiCN層、（TiAl)CNO層、Al2〇3層、TiN層的各層 的中央的C1、W以及Co的各元素的分布、以及TiN層的C1的最大含有量，表2~4示出各層的各 元素的含有量相對于基體中的含有量的含有比率、以及TiN層的C1最大含有比率(表中記載 為最大C1)。另外，各層的厚度通過對切削工具的剖面進行SEM觀察而求出。
[0048] 然后，使用上述的切削工具按照下述的條件進行切削試驗，評價耐磨損性以及耐 粘結性。結果示于表4。
[0049] 被切削材料:SCM435
[0050] 工具形狀:CNMG120408PS [0051 ] 切削速度：300m/分
[0052] 進給速度:0.3mm/rev
[0053] 進刀量:2.0mm (每隔3秒切削而改變進刀量）
[0054] 切削時間：15分
[0055] 切削液:乳濁液15%+水85%的混合液
[0056]評價項目：利用顯微鏡觀察切削后的切刃的狀態(tài)，并且測量后刀面磨損量。在表中 記載為磨損量。
[0059] *TiCNl(MT):使混合氣體中的CH3CN的混合量從0.1體積％向0.4體積％連續(xù)變化。 [0060] *在混合氣體組成為兩種的情況下，通過約30秒的循環(huán)使兩種混合氣體交替流動。 [0061][表 2]
[0063] 1)存在于各層的各元素的存在比例:將基體內(nèi)部的存在比例設為1時的含有比率
[0064] [表3]
[0066] 1)存在于各層的各元素的存在比例:將基體內(nèi)部的存在比例設為1時的含有比率
[0067] [表 4]
[0069] 1)存在于各層的各元素的存在比例:將基體內(nèi)部的存在比例設為1時的含有比率
[0070] 根據(jù)表1~4所示的結果，在TiCN層的C1含有量比最表層的C1含有量少的試料 No. 5、14、以及最表層的C1含有量比Al2〇3層的C1含有量少的試料No. 12、13中，產(chǎn)生被切削材 料成分的粘結，沖擊次數(shù)降低、或者耐磨損性降低。
[0071] 與之相對，在第一 TiCN層的C1含有量比最表層的C1含有量多、并且最表層的C1含 有量比Al2〇3層的C1含有量多的試料No.l~4、6~11、15、16中，均具有涂層的耐粘結性高并 且耐磨損性優(yōu)異的切削性能。特別是，在依次層疊 TiCN層、Al2〇3層、最表層且在GDS分析中C1 的含有量相對于基體所含有的C1的含有量的含有比率為10 < ClTi? < 50、0.3 < CIm < 2、2 < Cls < 9.5的試料No. 1~4、7、8、15、16中，均具有涂層的耐粘結性高并且耐磨損性優(yōu)異的切 削性能，其中，在2 < Cl" 9.5的試料No. 1~4、15、16中，尤其具有涂層的耐粘結性高并且耐 磨損性優(yōu)異的切削性能。此外，在具有第二中間層的試料No. 1~4中，磨損量小，其中，滿足5 < Cln < 25的試料No. 1~3的磨損量小。
[0072]附圖標記說明 [0073] 1 基體(超硬合金）
[0074] 2 TiCN層
[0075] 2a 第一 TiCN層
[0076] 2b 第二 TiCN層
[0077] 3 第一中間層
[0078] 4 Al2〇3層
[0079] 5 第二中間層
[0080] 6 最表層
[0081 ] 7 涂層
[0082] 8 切削工具
【主權項】
1. 一種切削工具，其中， 所述切削工具包括由硬質合金構成的基體、以及位于該基體的表面的涂層，該涂層從 所述基體側依次包括至少一層的由Ti(CxlNyl〇zl)(0<xl < l，0<yl < l，0<zl < l，xl+yl+zl =1)構成的TiCN層、AI2O3層以及由Ti(Cx2Ny2〇Z2)(Ο < x2 < 1，0 < y2 < 1，0 < z2 < 1，x2+y2+z2 =1)構成的最表層，在輝光放電發(fā)光分光分析(GDS分析）中，所述TiCN層的厚度的中央的位 置所含有的C1的含有量比所述最表層的厚度的中央的位置所含有的C1的含有量高，并且， 所述最表層的厚度的中央的位置所含有的C1的含有量比所述Al 2〇3層的厚度的中央的位置 所含有的C1的含有量高。2. 根據(jù)權利要求1所述的切削工具，其中， 在將所述TiCN層、所述Al2〇3層、所述最表層的各層的厚度的中央的位置所含有的C1的 含有量相對于所述基體中含有的C1的含有量的含有比率分別設為ClTiCN、ClA1以及Cls時，10 < ClTi? < 50，0.3 < CIai < 2，2 < Cls < 9.5。3. 根據(jù)權利要求1或2所述的切削工具，其中， 在將所述TiCN層、所述Al2〇3層以及所述最表層的各層所含有的W以及Co的含有量相對 于所述基體所含有的W以及Co的含有量的含有比率分別設為WTiCN、WAl、Ws、C〇TiCN、C〇AlW&C〇S 時，0 · 05 < WTiCN < 0 · 3，Wai < 0 · 01，Ws < 0 · 01，0 · 05 < ConcN < 0 · 3，Coai <0.01，Cos<0.01〇4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的切削工具，其中， 在所述TiCN層與所述Al2〇3層之間，存在由（Ti，A1) (Cx3Ny3〇z3) (0 < x3 < 1，0 < y3 < 1，0 < z3仝1，x3+y3+z3 = l)構成的第一中間層。5. 根據(jù)權利要求4記載的切削工具，其中， 在將所述第一中間層的C1含有量設為Clm時，2 < Clm < 9.5。6. 根據(jù)權利要求4或5所述的切削工具，其中， 在將所述第一中間層所含有的W以及Co的含有比率分別設為1、0)』寸，Wm < 0.05，C〇m < 0.05〇7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的切削工具，其中， 在所述Α12〇3層與所述最表層之間，存在由（Ti，A1) (CX4Ny4〇Z4) (0 < χ4 < 1，0 < y4 < 1，0 < ζ4< 1^4+74+24 = 1)構成并且(：1含有量高的第二中間層。8. 根據(jù)權利要求7記載的切削工具，其中， 在將所述第二中間層的C1含有量設為Cln時，5 < Cln< 25。9. 根據(jù)權利要求7或8所述的切削工具，其中， 在將所述第二中間層所含有的W以及Co的含有比率分別設為Wn、C〇n時，Wn < 0.05，C〇n < 0.05〇
【文檔編號】C23C16/36GK105828992SQ201480070378
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月25日
【發(fā)明人】久保隼人, 李晃
【申請人】京瓷株式會社