专利名称：表面被覆切削工具的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及表面被覆切削工具，其包括基材和形成于基材上的覆膜。
背景技术：
作为切削工具的最近趋势，由于以下原因，工具的切削刃温度趋于越来越高，这些原因包括:从地球环境保护的角度考虑需要不使用切削油剂的干式加工；工件材料越来越多样化；切削速度越来越高以进一步提高加工效率，等等。此外，由于近年来切削加工常常要求深切削和更大的进给量，因此对切削材料性能的要求越来越严苛。关于对工具材料性能的要求，与切削工具的寿命相关的耐磨性和耐缺损性的提高、以及在高温下形成于基材上的覆膜的稳定性(抗氧化性和覆膜的粘附性)变得更为重要。为了提高耐磨性和表面保护功能，对由WC基硬质合金、金属陶瓷、高速钢等硬质基材形成的切削工具以及耐磨工具的表面进行涂布。该涂布的主流方式是通过化学气相沉积法(CVD)来实现的。尤其是，广泛采用在相对中等的温度至低温下的MT (中温)-CVD涂布或者在大于或等于1000°C的高温下的HT (高温)-CVD涂布。日本专利公开N0.2008-087150 (专利文献I)可被引用作为公开了使用MT-CVD的现有技术的文献。根据专利文献1，引入了包含CH3CN的原料气体以及碳数为2至20的链烷烃作为过剩碳源，从而通过MT-CVD来涂布TiCN覆层。通过这种方式形成的TiCN层具有含大量碳的柱状结构的晶体结构。然后，用抗氧化性优异的氧化铝层涂布TiCN层的表面。日本专利公开N0.63-195268 (专利文献2)可被引用作为公开了采用HT-CVD的现有技术的文献。根据专利文献2，引入了 CH4、N2和TiCl4作为主要原料，以通过HT-CVD在基材的表面上涂布Ti的碳氮氧化物层。引用列表专利文献专利文献1:日本专利公开N0.2008-087150专利文献2:日本专利公开N0.63-195268
发明内容
技术问题不能说由于通过专利文献I中的MT-CVD而生长的TiCN层可能具有(422)取向，则其硬度就足够高。尤其在具有高硬度的工件的断续切削中不能实现充分的耐磨性。另外，专利文献2中HT-CVD的膜生长速率低于MT-CVD的膜生长速率。从制造效率的观点考虑，这是不优选的。另外，还存在如下问题:如果在HT-CVD中膜生长条件即使发生了轻微的变化，TiCN层的组成和晶体结构也会发生显著的变化。这表明在TiCN层中存在低硬度的不连续部分。在切削铸铁等硬质工件材料或者对具有微小凸凹的工件进行断续加工的切削条件下，表面被覆切削工具易于发生缺损或崩 ο鉴于前述情况，本发明的目的是提供一种均衡地兼具高水平的耐磨性和耐缺损性的表面被覆切削工具。解决问题的手段本发明人研究了由化学气相沉积形成覆膜的方法。他们发现，通过形成碳氮化钛层作为构成覆膜的层中的一层，并且控制碳氮化钛层的晶体取向，同时消除碳氮化钛层的硬度变化，从而可实现优异的耐磨性和耐缺损性。通过基于该发现的进一步刻苦研究，本发明人完成了本发明。本发明的表面被覆切削工具包括基材、以及形成于该基材上的覆膜。所述覆膜包括至少一层碳氮化钛层。在碳氮化钛层的织构系数TC (hkl)中，取向指数TC (220)具有最大值。当标准硬度块的压痕硬度为Hs并且碳氮化钛层的压痕硬度为Ht时，多次测量的相对硬度Ht/Hs的平均值大于或等于3。碳氮化钛层的相对硬度的最大值Htmax/Hs和最小值Htmin/Hs之间的差值与相对硬度Ht/Hs的平均值的比值小于或等于0.5。上述的碳氮化钛层的相对硬度的最大值Htmax/Hs和最小值Htmin/Hs之间的差值与相对硬度Ht/Hs的平均值的比值优选为小于或等于0.3。碳氮化钛层中相对于全部碳和氮的碳原子比优选为大于或等于0.7。覆膜包括至少一层氧化铝层。该氧化铝层由α型氧化铝制成，并且平均层厚度优选为大于或等于2μπι且小于或等于15 μ m。本发明的有益效果本发明的表面被覆切削工具由于具有以上所述的结构而均衡地具有高水平的耐磨性和耐缺损性。
具体实施例方式以下将详细说明本发明。在本发明中，层厚度或膜厚度通过电子扫描显微镜(SEM)测量，并且构成覆膜的各层的组成通过能量色散X射线光谱(EDS)测量。〈表面被覆切削工具〉本发明的表面被覆切削工具包括基材、以及形成于该基材上的覆膜。具有该基本结构的本发明表面被覆切削工具非常适合用作钻头、端铣刀、铣削和车削用可转位刀片、金工锯、齿轮切削工具、铰刀、螺丝攻、曲轴针铣用刀片等。< 基材 >作为本发明表面被覆切削工具的基材，可以使用切削工具的任何常规已知基材，而对其没有特别的限制。例如，可列举的这些基材的例子有:硬质合金(如WC基硬质合金，或者除了 WC还含有Co的硬质合金，或者添加有Ti碳氮化物、Ta碳氮化物或Nb碳氮化物的硬质合金)、金属陶瓷(具有TiC、TiN, TiCN等作为主要成分)、高速钢、陶瓷(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝或其混合物)、立方氮化硼烧结体、以及金刚石烧结体等。当将硬质合金用作基材时，即使硬质合金在其结构中具有游离的碳或所谓H相的异常相，本发明的效果仍会表现出来。这些基材可经过表面改性。例如， 在为硬质合金的情况中，可在表面上形成脱β层(β-free layer)。在为金属陶瓷的情况中，可形成表面硬化层。即使经过这种表面改性，也可显示出本发明的效果。< 覆膜 >本发明的覆膜的特征在于其由单层或多层形成，该覆膜包括至少一层碳氮化钛层。碳氮化钛层因具有特定的晶体取向而具有优异的耐磨性，并且由于具有均匀的硬度，因此覆膜上不易于产生缺损。本发明的覆膜包括完全覆盖基材的情况、局部形成覆膜的情况、以及一部分覆膜局部地具有不同的叠层特征的情况。本发明的覆膜的整体厚度优选为大于或等于5 μ m且小于或等于25 μ m。如果膜厚度小于5 μ m，则耐磨性可能劣化。如果膜厚度超过25 μ m，则与基材的粘附性以及耐缺损性可能劣化。该覆膜的膜厚度优选为大于或等于10 μ m且小于或等于20μπι。下文将进一步详细说明构成该覆膜的各层。〈碳氮化钛层〉本发明的覆膜包括至少一层碳氮化钛层。碳氮化钛层优选包括TiCN作为主要成分。碳氮化钛层的(220)面的取向指数TC (220)具有最大值，其中(220)面为TiCN的主滑移面(primary glide plane)。此处所用的取向指数TC (hkl)由以下等式(I)定义。[等式I]
权利要求
1.一种表面被覆切削工具，包括: 基材；以及 形成于所述基材上的覆膜， 所述覆膜包括至少一层碳氮化钛层，其中 在所述碳氮化钛层的织构系数TC (hkl)中，取向指数TC (220)具有最大值， 多次测量的相对硬度Ht/Hs的平均值大于或等于3，其中Hs为标准硬度块的压痕硬度，Ht为所述碳氮化钛层的压痕硬度，并且 所述碳氮化钛层的相对硬度的最大值Htmax/Hs和最小值Htmin/Hs之间的差值与所述相对硬度Ht/Hs的比值小于或等于0.5。
2.根据权利要求1所述的表面被覆切削工具，其中所述碳氮化钛层中相对于全部碳和氮的碳原子比为大于或等于0.7。
3.根据权利要求1或2所述的表面被覆切削工具，其中所述覆膜包括至少一层氧化铝层，并且 所述氧化铝层由α型氧化铝制成，并且其平均层厚度大于或等于2μπι且小于或等于.15 μ m。
全文摘要
本发明提供了一种使耐磨性和耐崩裂性高度结合的表面被覆切削工具。该表面被覆切削工具的特征在于包括基材和形成于基材上的覆膜，该覆膜包括至少一层碳氮化钛层；其特征还在于在碳氮化钛层的织构系数TC(hkl)中，取向指数TC(220)具有最大值，当标准硬度块的压痕硬度为Hs，并且碳氮化钛层的压痕硬度为Ht时，多次测量的相对硬度Ht/Hs的平均值大于或等于3，并且碳氮化钛层的相对硬度的最大值Htmax/Hs和最小值Htmin/Hs之间的差值与相对硬度Ht/Hs的比值小于或等于0.5。
文档编号C23C16/36GK103108716SQ20118004291
公开日2013年5月15日 申请日期2011年7月5日 优先权日2010年9月7日
发明者阿侬萨克·帕索斯, 伊藤实, 冈田吉生, 金冈秀明, 铃木智惠 申请人:住友电工硬质合金株式会社