表面包覆切削工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供表面包覆切削工具，其硬質(zhì)包覆層在高速斷續(xù)切削加工中發(fā)揮優(yōu)異的耐剝離性、耐崩刀性。本發(fā)明的表面包覆切削工具，其下部層為Ti化合物層、上部層蒸鍍形成由α型Al2O3層構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層而構(gòu)成，使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，對與下部層的界面附近的Al2O3晶粒測定Al2O3晶粒的(0001)面的法線相對于工具基體的表面的法線所成的傾斜角時，將在所述測定傾斜角中的0～45度范圍內(nèi)的測定傾斜角按每0.25度的間距進行劃分，且以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示時，該傾斜角在25～35度范圍內(nèi)的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計為30～70%，對上部層整體的Al2O3晶粒相同地測定傾斜角時，傾斜角在0～10度范圍內(nèi)的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計為60%以上。
【專利說明】表面包覆切削工具【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面包覆切削工具(以下，稱為包覆工具)，其即使在高速且斷續(xù)的沖擊性負荷作用于切削刃的斷續(xù)切削條件下進行各種鋼或鑄鐵等的切削加工，硬質(zhì)包覆層也發(fā)揮優(yōu)異的耐剝離性和耐崩刀性，且經(jīng)長期發(fā)揮優(yōu)異的耐磨損性。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，已知有通常在由碳化鎢(以下，以WC表示)基硬質(zhì)合金或碳氮化鈦(以下，以TiCN表示)基金屬陶瓷構(gòu)成的基體(以下，將它們統(tǒng)稱為工具基體)的表面上蒸鍍形成由以下(a)及(b)構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層而成的包覆工具:
[0003](a)下部層為Ti化合物層，由Ti的碳化物(以下，以TiC表示)層、氮化物(以下，以TiN表示)層、碳氮化物(以下，以TiCN表示)層、碳氧化物(以下，以TiCO表示)層及碳氮氧化物(以下，以TiCNO表示)層中的一層或兩層以上構(gòu)成，
[0004](b)上部層為氧化鋁層(以下，以A1203層表示)，在化學(xué)蒸鍍的狀態(tài)下具有α型結(jié)
晶結(jié)構(gòu)。
[0005]但是，上述以往的包覆工具，雖然例如在各種鋼或鑄鐵等的連續(xù)切削或斷續(xù)切削中發(fā)揮優(yōu)異的耐磨損性，但是將此用于高速重切削、高速斷續(xù)切削時，容易產(chǎn)生包覆層的剝離、崩刀，存在工具壽命變短的問題。
[0006]因此，以抑制包覆層的崩刀為目的，對硬質(zhì)包覆層的結(jié)構(gòu)提出了各種建議。
[0007]例如，如專利文獻I所示，提出有在工具基體的表面包覆作為下部層的Ti化合物層、作為上部層的Al2O3層的包覆工具，其中，通過以如下Al2O3層構(gòu)成上部層來實現(xiàn)耐崩刀性的提高:使用場發(fā)射型掃描電子`顯微鏡測定上部層的Al2O3晶粒的結(jié)晶面即(0001)面的法線相對于表面研磨面的法線所成的傾斜角，并制作傾斜角度數(shù)分布曲線圖時，在O~10度范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域中存在最高峰值，并且存在于O~10度范圍內(nèi)的度數(shù)的合計占傾斜角度數(shù)分布曲線圖中的度數(shù)整體的45%以上的比例。
[0008]并且，例如，如專利文獻2所示，可知在工具基體的表面包覆作為下部層的Ti化合物層、作為上部層的Al2O3層的包覆工具中，通過以如下Al2O3層構(gòu)成上部層，從而即使將上部層的Al2O3層膜厚化時，也能夠?qū)崿F(xiàn)耐崩刀性的提高:使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡測定上部層的Al2O3晶粒的結(jié)晶面即(0001)面的法線相對于表面研磨面的法線所成的傾斜角，并制作傾斜角度數(shù)分布曲線圖時，在12~22度范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域中存在最高峰值，并且存在于12~22度范圍內(nèi)的度數(shù)的合計占傾斜角度數(shù)分布曲線圖中的度數(shù)整體的45%以上的比例。
[0009]另外，例如，如專利文獻3所示，提出有在工具基體的表面包覆作為下部層的Ti化合物層、作為上部層的Al2O3層，并且，介于下部層與上部層之間形成由Al2O3層構(gòu)成的加強層的包覆工具中，上部層由如下Al2O3層構(gòu)成:使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡測定上部層的Al2O3晶粒的結(jié)晶面即(0001)面的法線相對于表面研磨面的法線所成的傾斜角，并制作傾斜角度數(shù)分布曲線圖時，在O~15度范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域中存在最高峰值，并且存在于O?15度范圍內(nèi)的度數(shù)的合計占傾斜角度數(shù)分布曲線圖中的度數(shù)整體的50%以上的比例，另外，加強層由如下Al2O3層構(gòu)成:同樣測定(0001)面的法線相對于表面研磨面的法線所成的傾斜角，并制作傾斜角度數(shù)分布曲線圖時，在75?90度范圍內(nèi)的傾斜角劃分區(qū)域中存在最高峰值，并且存在于75?90度范圍內(nèi)的度數(shù)的合計占傾斜角度數(shù)分布曲線圖中的度數(shù)整體的50%以上的比例，由此實現(xiàn)耐崩刀性的提高。
[0010]專利文獻1:日本特開2005-205586號公報
[0011]專利文獻2:日本特開2006-305639號公報
[0012]專利文獻3:日本特開2007-185751號公報
[0013]近年來，切削裝置的高性能化顯著，另一方面，對于切削加工的節(jié)省勞力化及節(jié)能化，進一步低成本化的要求強烈，隨此，切削加工更加高速化，并且存在以斷續(xù)切削等高負荷作用于切削刃的趨勢，但在上述的以往包覆工具的現(xiàn)狀為，將此用于鋼或鑄鐵等在通常條件下的連續(xù)切削或斷續(xù)切削時不存在問題，但尤其在將此用于高速斷續(xù)切削條件時，由構(gòu)成硬質(zhì)包覆層的Ti化合物層構(gòu)成的下部層與由Al2O3層構(gòu)成的上部層的附著強度并不充分，由上部層與下部層之間的剝離、崩刀等異常損傷的發(fā)生而在較短時間內(nèi)達到使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]因此，本發(fā)明人等從上述觀點出發(fā)，為了改善由Ti化合物層構(gòu)成的下部層和由Al2O3層構(gòu)成的上部層的附著強度且防止剝離、崩刀等異常損傷的發(fā)生，并且謀求工具壽命的長壽命化而進行了深入研究，其結(jié)果發(fā)現(xiàn)了如下見解:
[0015]在包覆形成有由Ti化合物層構(gòu)成的下部層和由Al2O3層構(gòu)成的上部層的包覆工具中，通過控制下部層的最表面層正上方的Al2O3晶粒的結(jié)晶取向傾斜角度分布性，可提高上部層與下部層的附著強度，并且，通過控制上部層整體的Al2O3晶粒的結(jié)晶取向傾斜角度分布性，從而能夠維持上部層整體的高溫硬度和高溫強度，因此即使在高負荷/沖擊性負荷作用于切削刃的高速斷續(xù)切削中使用時，也能夠抑制上部層與下部層之間的剝離、崩刀等異常損傷的發(fā)生，并且能夠得到在長期使用中發(fā)揮優(yōu)異的切削性能的包覆工具。
[0016]該發(fā)明是根據(jù)上述見解而完成的，具有如下特征:
[0017]“一種表面包覆切削工具，其在由碳化鎢基硬質(zhì)合金或碳氮化鈦基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體的表面，蒸鍍形成由下述(a)、(b)構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層，
[0018](a)下部層為Ti化合物層，該Ti化合物層由Ti的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、碳氧化物層及碳氮氧化物層中的一層或兩層以上構(gòu)成，且具有3?20 μ m的合計平均層厚，
[0019](b)上部層為Al2O3層，該Al2O3層具有2?15 μ m的平均層厚且在化學(xué)蒸鍍的狀態(tài)下具有α型結(jié)晶結(jié)構(gòu)，其中，
[0020](C)對于在下部層的最表面層與上部層的界面的上部層的Al2O3晶粒，使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，對每個存在于其截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒照射電子射線來測定作為所述晶粒的結(jié)晶面的(0001)面的法線相對于所述工具基體的表面的法線所成的傾斜角，且將在所述測定傾斜角中的O?45度范圍內(nèi)的測定傾斜角按每0.25度的間距進行劃分，并且以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示時，該傾斜角在25?35度范圍內(nèi)的Al2O3晶粒的存在于該傾斜角劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)的合計占傾斜角度數(shù)分布曲線圖中度數(shù)整體的30?70%的比例，
[0021](d)對于上部層整體的Al2O3晶粒，通過使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，對每個存在于其截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒照射電子射線來測定所述晶粒的結(jié)晶面即(0001)面的法線相對于所述工具基體的表面的法線所成的傾斜角時，將在所述測定傾斜角中的O?45度范圍內(nèi)的測定傾斜角按每0.25度的間距進行劃分，并且以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示時，該傾斜角在O?10度范圍內(nèi)的Al2O3晶粒的存在于該傾斜角劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)的合計為傾斜角度數(shù)分布曲線圖中度數(shù)整體的60%以上。”
[0022]以下，對該發(fā)明的包覆工具的硬質(zhì)包覆層的結(jié)構(gòu)層進行詳細說明。
[0023](a) Ti化合物層(下部層):
[0024]Ti化合物層(例如，TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層及TiCNO層)，基本上作為具有α型的結(jié)晶結(jié)構(gòu)的Al2O3 (以下，僅以“Α1203”表示)層的下部層而存在，因自身具備的優(yōu)異的高溫強度使硬質(zhì)包覆層具備高溫強度，除此之外，還能均粘附于工具基體和Al2O3層，因此具有維持硬質(zhì)包覆層相對于工具基體的粘附性的作用，但在其合計平均層厚低于3 μ m時，無法充分發(fā)揮所述作用，另一方面，若其合計平均層厚超過20 μ m，則尤其在伴有高熱產(chǎn)生的高速斷續(xù)切削中容易引起熱塑性變形，這是導(dǎo)致偏磨的原因，因此將其合計平均層厚定為3?20 μ m。
[0025](b)下部層的最表面層:
[0026]該發(fā)明中，在下部層的最表面層例如通過實施如下處理來將在下部層表面正上方形成的上部層的Al2O3晶粒能夠蒸鍍成預(yù)定的結(jié)晶取向傾斜角度分布形態(tài)(參考后述)。
[0027]S卩，首先，使用通常的化學(xué)蒸鍍裝置蒸鍍形成由TiC層、TiN層、TiCN層、TiCO層及TiCNO層中的一層或兩層以上構(gòu)成的各種Ti化合物層之后，在如下條件下通過CO與CO2混合氣體來進行氧化處理，由此在以下的Al2O3層成膜工序中生成Al2O3核時，能夠分散形成預(yù)定取向的Al2O3核。
[0028]反應(yīng)氣體組成(容量％):C05?10%、C025?10%、剩余部分H2、
[0029]反應(yīng)氣氛溫度:980?1040°C、
[0030]反應(yīng)氣氛壓力:5?ISkPa、
[0031]時間:1?5min。
[0032](c)下部層的最表面層正上方的Al2O3晶粒:
[0033]在通過上述(b)成膜的下部層的表面，例如，通過在如下條件下蒸鍍Al2O3,由此能夠在下部層的最表面層正上方分散形成具有預(yù)定的結(jié)晶取向傾斜角度分布形態(tài)的Al2O3核。
[0034]反應(yīng)氣體組成(容量％) =AlCl3I?3%、CO2I?3%、剩余部分H2、
[0035]反應(yīng)氣氛溫度:980?1040°C、
[0036]反應(yīng)氣氛壓力:5?15kPa、
[0037]時間:5?30min。
[0038]對于在下部層的最表面層正上方(上部層與下部層的界面正上方)形成的上述(C)的Al2O3晶粒，通過使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡和電子背散射衍射裝置，對每個存在于其截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒照射電子射線來測定所述晶粒的結(jié)晶面即(OOOl)面的法線相對于工具基體的表面的法線所成的傾斜角，且針對距下部層的最表面層的膜厚方向I μ m以內(nèi)的Al2O3晶粒，以合計該傾斜角在25?35度范圍內(nèi)的晶粒的存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示時，具有上述結(jié)晶取向傾斜角度分布形態(tài)(以下，稱為“界面取向形態(tài)”)的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計受到Ti化合物層的最上層的表面組織及上述蒸鍍條件中的尤其是CO2氣體比的影響，但若具有上述界面取向形態(tài)的Al2O3晶粒低于在傾斜角度數(shù)分布曲線圖中的度數(shù)的合計的30%，則上部層Al2O3晶粒的縱長柱狀組織相對于層厚方向以傾斜的狀態(tài)形成，并非微細的縱長柱狀晶粒，上部層Al2O3與下部層的附著強度下降。另一方面，若具有上述界面取向形態(tài)的Al2O3晶粒的傾斜角度數(shù)分布曲線圖的度數(shù)的合計超過70%，則具有上部層Al2O3的(0001)取向傾斜角度數(shù)分布的Al2O3晶粒(后述)的傾斜角度數(shù)分布曲線圖中的度數(shù)的合計相對于上部層整體的Al2O3晶粒的度數(shù)整體成為60%以下，上部層Al2O3的高溫強度下降。
[0039]由此，對于在上部層與下部層的界面正上方的上部層的Al2O3晶粒，以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示時，將具有上述界面形態(tài)的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計定為30?70%。
[0040]在圖1中示出對下部層與上部層的界面正上方的Al2O3晶粒進行測定的界面取向形態(tài)的Al2O3晶粒的傾斜角度數(shù)分布曲線圖的一例。
[0041](d)上部層的Al2O3晶粒:
[0042]在下部層的最表面層正上方蒸鍍形成上述(c )的Al2O3核之后，以如下條件形成上部層的Al2O3晶權(quán)。
[0043]S卩，以上述(c )蒸鍍形成Al2O3核之后，在
[0044]反應(yīng)氣體組成(容量%) =AlCl3I ?3%、HCll ?3%、C025 ?10%、H2S0.1 ?0.5%、剩
余部分H2、
[0045]反應(yīng)氣氛溫度:980?1040°C、
[0046]反應(yīng)氣氛壓力:5?15kPa、
[0047]時間:(直至達到上部層目標(biāo)層厚)
[0048]的條件下進行蒸鍍，由此成膜由與層厚方向大致平行生長的微細的縱長柱狀A(yù)l2O3晶粒構(gòu)成的上部層。
[0049]上述(d)的Al2O3晶粒向與層厚方向大致平行的方向作為微細的縱長柱狀A(yù)l2O3晶粒而生長。并且，測定Al2O3晶粒的結(jié)晶面即(0001)面的法線相對于工具基體的表面的法線所成的傾斜角，并以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示，并求出該傾斜角在O?10度范圍內(nèi)的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計時，具有上述結(jié)晶取向傾斜角度分布形態(tài)(以下，稱為“(0001)取向傾斜角度分布”)的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計相對于上部層整體的Al2O3晶粒的度數(shù)整體占60%以上。
[0050]具有上述(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計受到上述蒸鍍條件中，尤其是反應(yīng)氣氛溫度及0)2、&5氣體比的影響。
[0051]并且，具有上述(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計占60%以上時，可維持上部層Al2O3晶粒的高溫硬度、高溫強度，由此，在本發(fā)明中將上部層的具有(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計定為60%以上。
[0052]具有上述(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒的度數(shù)的合計如下求出。S卩，針對上部層整體的Al2O3晶粒，通過使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，對每個存在于其截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒照射電子射線來測定所述晶粒的結(jié)晶面即(0001)面的法線相對于工具基體的表面的法線所成的傾斜角，并作為該傾斜角在O?10度范圍內(nèi)的晶粒(具有(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒)的度數(shù)的合計來求出。
[0053]在圖2中示出對上部層整體進行測定的具有(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒的傾斜角度數(shù)分布曲線圖的一例。
[0054]另外，上部層整體的層厚若低于2 μ m，則在長期使用中無法發(fā)揮優(yōu)異的高溫強度及高溫硬度，另一方面，若超過15 μ m，則由于容易發(fā)生崩刀，因此上部層的層厚定為2?15 μ m0
[0055]本發(fā)明的包覆工具通過在硬質(zhì)包覆層的下部層最表面，例如，通過實施氧化處理在下部層與上部層的界面正上方形成具有預(yù)定度數(shù)的合計的界面取向形態(tài)的Al2O3晶粒，并且，通過作為上部層整體形成具有預(yù)定度數(shù)的合計的具有(0001)取向傾斜角度分布Al2O3晶粒的上部層，從而能夠提高下部層與上部層的附著強度，因此即使在以高速且沖擊性負荷作用于切削刃的高速斷續(xù)切削條件下進行各種鋼或鑄鐵等的切削加工，也顯示出優(yōu)異的高溫強度和高溫硬度，且無硬質(zhì)包覆層的剝離/崩刀的發(fā)生，在長期使用中發(fā)揮優(yōu)異的切削性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0056]圖1表示對本發(fā)明包覆工具I的下部層與上部層的界面正上方進行測定的界面取向形態(tài)Al2O3晶粒的傾斜角度數(shù)分布曲線圖。
[0057]圖2表示對本發(fā)明包覆工具I的上部層整體進行測定的具有(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒的傾斜角度數(shù)分布曲線圖。
【具體實施方式】
[0058]接著，根據(jù)實施例對該發(fā)明的包覆工具進行具體說明。
[0059][實施例]
[0060]作為原料粉末，準(zhǔn)備均具有I?3 μ m的平均粒徑的WC粉末、TiC粉末、ZrC粉末、TaC粉末、NbC粉末、Cr3C2粉末、TiN粉末及Co粉末，將這些原料粉末配合成表I所示的配合組成，進一步加入石蠟，在丙酮中球磨混合24小時，進行減壓干燥之后，以98MPa的壓力沖壓成型為預(yù)定形狀的壓坯，將該壓坯在5Pa的真空中，以在1370?1470°C的范圍內(nèi)的預(yù)定溫度下保持I小時的條件進行真空燒結(jié)，燒結(jié)后，通過對切削刃部實施R:0.07mm的刃口修磨加工來分別制造出具有IS0.CNMG120408中規(guī)定的刀片形狀的WC基硬質(zhì)合金制工具基體A?F。
[0061]并且，作為原料粉末，準(zhǔn)備均具有0.5?2μπι的平均粒徑的TiCN (以質(zhì)量比計為TiC/TiN=50/50)粉末、Mo2C粉末、ZrC粉末、NbC粉末、TaC粉末、WC粉末、Co粉末及Ni粉末，將這些原料粉末配合成表2所示的配合組成，以球磨機濕式混合24小時，進行干燥后，以98MPa的壓力沖壓成型為壓坯，將該壓坯在1.3kPa的氮氣氛中，以在1540°C的溫度下保持I小時的條件進行燒結(jié)，燒結(jié)后，通過對切削刃部實施寬度:0.1mm、角度:20度的刃口修磨加工來制造出具有ISO標(biāo)準(zhǔn).0ΝΜ6160412的刀片形狀的TiCN基金屬陶瓷制工具基體a?
fo
[0062]接著，將這些工具基體A?F及工具基體a?f分別裝入通常的化學(xué)蒸鍍裝置，
[0063](a)首先，在表3 (表3中的1-TiCN表示日本特開平6-8010號公報中記載的具有縱長生長結(jié)晶組織的TiCN層的形成條件，除此之外還表示通常的粒狀結(jié)晶組織的形成條件)所示的條件下，蒸鍍形成表6、7所示的目標(biāo)層厚的Ti化合物層。
[0064](b)以表4所示的條件，對下部層的最表面的Ti化合物層進行基于CO和CO2混合氣體的氧化處理，
[0065](C)接著，對實施了上述(b)處理的Ti化合物層表面，以表5所示的二階段的條件，以表6所示的目標(biāo)層厚形成上部層的Al2O3層，從而分別制造出本發(fā)明包覆工具I?13。
[0066]并且，以比較為目的，不進行上述本發(fā)明包覆工具I?13的上述工序(b)、(C)，或通過以脫離本發(fā)明的條件(表4、5中分別表示為本發(fā)明外)進行，從而制造出表7所示的比較包覆工具I?13。
[0067]接著，對于硬質(zhì)包覆層的下部層與上部層的界面正上方的Al2O3，使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置測定了界面取向形態(tài)Al2O3晶粒的(0001)面的法線所成的傾斜角度分布比例。
[0068]S卩，從上述的本發(fā)明包覆工具I?13、比較包覆工具I?13的下部層與上部層的界面向上部層的深度方向0.3 μ m，并且，與工具基體表面的平行方向50 μ m的截面研磨面的測定范圍(0.3 μ mX50 μ m)放在場發(fā)射型掃描電子顯微鏡的鏡筒內(nèi)，向所述研磨面以70度的入射角度將15kV的加速電壓的電子射線以InA的照射電流對每個存在于各自的所述研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒進行照射，使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，對從下部層的最表面層到膜厚方向Iym以內(nèi)的Al2O3晶粒，將
0.3 μ mX50 μ m的測定區(qū)域以0.1 μ m/step的間隔,測定所述晶粒的結(jié)晶面即(0001)面的法線相對于所述工具基體的表面的法線所成的傾斜角，并以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示，根據(jù)該測定結(jié)果，通過測定所述測定傾斜角為25?35度的晶粒(界面取向形態(tài)Al2O3晶粒)的度數(shù)的合計來求出。
[0069]在表6、表7中不出它們的值。
[0070]并且，在圖1中示出對本發(fā)明包覆工具I進行測定的界面取向形態(tài)Al2O3晶粒的傾斜角度數(shù)分布曲線圖。
[0071]并且，對于本發(fā)明包覆工具I?13、比較包覆工具I?13的硬質(zhì)包覆層的上部層整體的具有(0001)取向傾斜角度數(shù)分布的Al2O3晶粒的(0001)面的法線所成的傾斜角度分布比例，對上部層整體的Al2O3晶粒，使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，與上述同樣地，通過對每個存在于其截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒照射電子射線來測定作為所述晶粒的結(jié)晶面的(0001)面的法線相對于所述工具基體的表面的法線所成的傾斜角，通過測定該傾斜角為O?10度的晶粒(具有(0001)取向傾斜角度分布的)Al2O3晶粒)的度數(shù)的合計來求出。
[0072]另外，在此所述的“上部層整體”是指從下部層與上部層的界面到上部層最表面為止的測定范圍，包括界面正上方的界面取向形態(tài)Al2O3晶粒的測定范圍。
[0073]在表6、表7中不出它們的值。[0074]并且，在圖2中示出對本發(fā)明包覆工具1進行測定的具有(0001)取向傾斜角度分布的Al2O3晶粒的傾斜角度數(shù)分布曲線圖。
[0075]并且，使用掃描型電子顯微鏡測定(縱截面測定)本發(fā)明包覆工具1~13、比較包覆工具1~13的硬質(zhì)包覆層的各結(jié)構(gòu)層的厚度，結(jié)果均顯示出基本上與目標(biāo)層厚相同的平均層厚(測定五個點的平均值)。
[0076][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種表面包覆切削工具，在由碳化鎢基硬質(zhì)合金或碳氮化鈦基金屬陶瓷構(gòu)成的工具基體的表面上，蒸鍍形成有由下述(a)、(b)構(gòu)成的硬質(zhì)包覆層， (a)下部層為Ti化合物層，該Ti化合物層由Ti的碳化物層、氮化物層、碳氮化物層、碳氧化物層及碳氮氧化物層中的一層或兩層以上構(gòu)成，且具有3?20 μ m的合計平均層厚， (b)上部層為Al2O3層，該Al2O3層具有2?15μ m的平均層厚且在化學(xué)蒸鍍的狀態(tài)下具有α型結(jié)晶結(jié)構(gòu)， 所述表面包覆切削工具的特征在于， (c)對于在下部層的最表面層與上部層的界面的上部層的Al2O3晶粒，使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，對每個存在于該Al2O3晶粒的截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒照射電子射線來測定作為所述晶粒的結(jié)晶面的(0001)面的法線相對于所述工具基體的表面的法線所成的傾斜角，且將在所述測定的傾斜角中的O?45度范圍內(nèi)的測定傾斜角按每0.25度的間距進行劃分，并且以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示時，該傾斜角在25?35度范圍內(nèi)的Al2O3晶粒的存在于該傾斜角劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)的合計占傾斜角度數(shù)分布曲線圖中度數(shù)整體的30?70%的比例， (d)對于上部層整體的Al2O3晶粒，通過使用場發(fā)射型掃描電子顯微鏡及電子背散射衍射裝置，對每個存在于該Al2O3晶粒的截面研磨面的測定范圍內(nèi)的具有六方晶格的晶粒照射電子射線來測定作為所述晶粒的結(jié)晶面的(0001)面的法線相對于所述工具基體的表面的法線所成的傾斜角時，將在所述測定傾斜角中的O?45度范圍內(nèi)的測定傾斜角按每0.25度的間距進行劃分，并且以合計存在于各劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)而成的傾斜角度數(shù)分布曲線圖表示時，該傾斜角在O?10度范圍內(nèi)的Al2O3晶粒的存在于該傾斜角劃分區(qū)域內(nèi)的度數(shù)的合計為傾斜角度數(shù)分布曲線圖中度數(shù)整體的60%以上。
【文檔編號】C23C16/40GK103506639SQ201310225231
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月19日
【發(fā)明者】奧出正樹, 五十嵐誠, 長田晃 申請人:三菱綜合材料株式會社