CN104703735A - 表面被覆切削工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种表面被覆切削工具，其包括基材以及形成于所述基材上的覆膜，其中所述覆膜包括一层或多层TiB2层，所述TiB2层包含TiB2以及Cl。该表面被覆切削工具的特征在于：假定第一区域为自所述基材侧的界面起厚度为0.5μm的区域，第二区域为自所述覆膜表面侧的界面起厚度为0.5μm的区域，则所述第二区域中TiB2层中的Ti与Cl之间的原子比Cl/(Ti+Cl)大于所述第一区域中的该原子比。

Description

表面被覆切削工具及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种表面被覆切削工具、以及该表面被覆切削工具的制造方法，其中该表面被覆切削工具包括基材、以及形成于该基材上的覆膜。
背景技术
通常，已知这样一种表面被覆切削工具，其包括基材以及形成于该基材上的覆膜，在该表面被覆切削工具中，包括TiB2层作为覆膜。
例如，日本专利公开No.51-148713(专利文献1)公开了一种耐磨性成形部件，其包括硬质合金基体以及由两层层叠的部分层形成的表面层，这两层层叠的部分层包括：由氧化铝和/或氧化锆制成的外侧部分层；以及由一种以上的硼化物、特别是钛、锆和铪等元素的二硼化物制成的内侧部分层(即，TiB2层)。
上述表面层中的内侧部分层形成为3μm的TiB2层，该TiB2层是通过在1000℃和50托的高温高真空条件下，以1900L/小时引入氢气、以20mL/小时引入TiCl4并以4g/小时引入BCl3作为反应性原料气体，并进行成膜1小时从而获得的。此外，所述外侧部分层形成为5μm的氧化铝层。
然而，在上述成膜过程中的高温高真空条件下，接合层和TiB2层中的硼向硬质合金基体中的扩散会导致强η层和/或含硼脆性层的形成，从而显著缩短该耐磨性成形部件的寿命。
为了解决上述问题，提出了这样一种被覆制品，该被覆制品通过抑制硼的扩散并且使TiB2层中的TiB2微粒化，从而改善了耐磨性(日本专利公布No.2011-505261(专利文献2))。这种被覆制品是通过如下方式形成的：其中，用由氮化钛、碳氮化钛和硼碳氮化钛的组制成的0.1μm至3μm的层覆盖硬质合金基材的表面，然后形成1μm至5μm的TiB2层。上述各种层中的TiB2层的形成条件如下。具体而言，利用包含10体积％的氢气、0.4体积％的TiCl4、0.7体积％的BCl3和88.9体积％的氩气的原料气体组分，在标准压力和800℃的温度下进行热CVD法1小时从而形成厚度为2.5μm的TiB2层。在该被覆制品中，未形成由硼向硬质合金基材中的扩散而导致的含硼脆性层，并且TiB2层中TiB2的粒径也被控制至50nm以下，因此工具寿命得到一定程度的延长。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利公开No.51-148713
专利文献2：日本专利公布No.2011-505261
发明内容
技术问题
如上所述，专利文献2中的被覆制品的工具寿命得到一定程度的延长。然而，专利文献2仅关注了对强η层和/或含硼脆性层的形成的抑制、或者对TiB2层中TiB2粒径的控制。因此，对TiB2层性能的进一步改善有限，因而需要从其他角度进行考虑。
此外，在使用该被覆制品对作为难切削材料的Ti系合金进行加工的情况中，尤其在切削刃的温度倾向于升高的加工中，以及在因切屑的独特形状(锯齿状)使得工具的切削刃倾向于发生应力集中和振动的加工中，切削刃的崩裂可能会显著缩短工具的寿命，因而需要进一步提高抗崩裂性。
鉴于上述状况完成了本发明。本发明的目的是提供包括TiB2层作为覆膜的表面被覆切削工具，并且该表面被覆切削工具的耐磨性和抗崩裂性得到了显著改善。
问题的解决方案
本发明的发明人为了解决上述问题进行了深入研究，结果发现，控制TiB2层中所含的氯的浓度对于抗崩裂性的提高是非常重要的。本发明的发明人随后基于该发现进行进一步研究，从而完成了本发明。
具体而言，本发明的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。所述覆膜至少包括一层TiB2层。该TiB2层包含Cl以及TiB2。假定在所述TiB2层中，第一区域表示自所述基材侧的界面起厚度为0.5μm的区域，第二区域表示自所述覆膜表面侧的界面起厚度为0.5μm的区域，则所述第二区域中Ti与Cl之间的原子比Cl/(Ti+Cl)大于所述第一区域中的该原子比。
在这种情况中，所述第一区域中的所述原子比Cl/(Ti+Cl)优选为0.00001至0.001，并且所述第二区域中的所述原子比Cl/(Ti+Cl)优选为0.0001至0.01。所述TiB2层的厚度优选为1μm至10μm。
此外，本发明还涉及一种制造表面被覆切削工具的方法，该表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的覆膜，其中所述覆膜至少包括一层TiB2层。所述方法包括形成所述TiB2层的步骤。所述步骤为通过化学气相沉积法利用至少包含TiCl4和BCl3的原料气体来形成所述TiB2层的步骤，并且其特征在于：在所述步骤开始时，所述原料气体中所述TiCl4与所述BCl3之间的摩尔比TiCl4/BCl3小于0.6，并且在所述步骤结束时，该摩尔比TiCl4/BCl3等于或大于0.6。
发明效果
根据本发明的表面被覆切削工具实现了大幅改善耐磨性和抗崩裂性的优异效果。
具体实施方式
下面将对本发明进行更为详细的说明。
<表面被覆切削工具>
本发明的表面被覆切削工具具有这样的构成，其包括基材以及形成于基材上的覆膜。优选的是，该覆膜覆盖了基材的全部表面。然而，即使部分基材未被该覆膜覆盖、或者该覆膜的构成部分不同，该结构仍未脱离本发明的范围。
本发明的上述表面被覆切削工具可以适当地用作切削工具，如钻头、端铣刀、钻头用切削刃替换型切削刀片、端铣刀用切削刃替换型切削刀片、铣削用切削刃替换型切削刀片、车削用切削刃替换型切削刀片、金工锯、齿轮切削刀具、铰刀和丝锥。
<基材>
作为用于本发明表面被覆切削工具的基材，可以使用任何材料，只要该材料是传统上已知的作为上述类型的基材即可。例如，该基材优选为硬质合金(例如，WC基硬质合金、或者含有WC和Co或含有Ti、Ta、Nb等的碳氮化物的材料)、金属陶瓷(主要由TiC、TiN、TiCN等构成)、高速钢、陶瓷(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等)、立方氮化硼烧结体、金刚石烧结体等中的任一种。
在这些多样的基材中，特别优选的是选择WC基硬质合金和金属陶瓷(特别是TiCN基金属陶瓷)。这是因为这些基材在硬度和强度(尤其在高温下)之间的平衡方面是优异的，并且具有作为针对上述用途的表面被覆切削工具的基材的优异特性。
在表面被覆切削工具为切削刃替换型切削刀片等的情况中，该情况中的基材可以是具有断屑器或不具有断屑器的基材，并且切削刃棱线部分可呈锐边(前刀面和后刀面彼此相交的棱)、珩磨(通过加工锐边以使其具有曲线(R)而获得)、负刃带(negative land)(通过斜削(beveling)获得)、以及珩磨与负刃带的组合中的任意一种形状。
<覆膜>
本发明的覆膜可包括其他层，只要其至少包括一层TiB2层即可。其他层的例子可包括Al2O3层、TiN层、TiCN层、TiBNO层、TiCNO层、TiAlN层、TiAlCN层、TiAlON层、TiAlONC层等。在本发明中，在将除TiB2层以外的其他层的组成表示为“TiN”和“TiCN”等化学式的情况中，以及在对化学式中的原子比值没有特别限定的情况中，并非认为各元素的原子比值仅为“1”，而是认为包括所有常规已知的原子比值。
根据本发明的这种覆膜起到覆盖基材以实现改善耐磨性和抗崩裂性等若干特性的效果的作用。
适宜的是，本发明的这种覆膜的厚度为2μm至20μm，更优选为5μm至15μm。当厚度小于2μm时，耐磨性可能不足。当厚度超过20μm时，当在断续加工过程中覆膜与基材之间受到相对较强的应力时，覆膜可能会非常频繁地发生剥落或受损。
<TiB2层>
本发明覆膜中所包括的TiB2层的特征在于：TiB2层包含Cl(氯)以及TiB2，并且假定在TiB2层中，第一区域表示自所述基材侧的界面起厚度为0.5μm的区域，第二区域表示自所述覆膜表面侧的界面起厚度为0.5μm的区域，则所述第二区域中Ti与Cl之间的原子比Cl/(Ti+Cl)大于所述第一区域中的该原子比。由于如上所述控制了厚度方向上的氯浓度，因此本发明的TiB2层显示出了显著改善耐磨性和抗崩裂性的优异效果。这是因为将第一区域中的Cl的量设定为相对较小，可得到较高的硬度；将第二区域中的Cl的量设定为相对较大，可改善滑动特性(sliding characteristic)和追踪性(followability)。即，据推测，因为第一区域中的硬度较高，因此可抵抗来自工具的横向的力；并且由于第二区域中的滑动特性和追踪性得到提高，因此改善了对附着至表面的切屑的耐粘着性，这些因素协同作用，从而获得了上述优异效果。
相反，当贯穿整个TiB2层中的Cl量均较小时，硬度变高，因此耐磨性优异，同时抗崩裂性降低。另一方面，当贯穿整个TiB2层中的Cl量均较大时，耐粘着性和耐磨性均降低。
将第一区域和第二区域的厚度均限定为0.5μm的原因是：当该厚度小于0.5μm时，从分析精确度的角度来看，有时无法充分限定原子比Cl/(Ti+Cl)。因此，从分析精确度的角度，并且从第一区域代表最能够反映基材侧界面附近的特性的区域、并且第二区域代表最能够反映覆膜表面侧界面附近的特性的区域的角度来看，将各区域的厚度限定为0.5μm。当限定第一区域和第二区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)时，优选的是，获得各区域中的三个或更多个不同的点处的数值(比值)的平均值，从而防止测量误差。
如上所述，本发明的TiB2层主要由TiB2(二硼化钛)构成，并且还包含Cl，并且通过积极地控制Cl(常规已知的是，在制造中Cl作为原料的残余物而存在)的浓度，成功获得了上述优异效果。对TiB2层中这种Cl的存在方式没有特别的限制。可使Cl和TiB2形成为固溶体，或者可以自由原子或离子的形式存在。此外，即使本发明的TiB2层含有除TiB2和Cl之外的不可避免的杂质，该TiB2层也不会偏离本发明的范围。
在这种情况中，优选的是，第一区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)为0.00001至0.001，并且第二区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)为0.0001至0.01。更优选的是，第一区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)为0.00001至0.0008，并且第二区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)为0.0001至0.005。
将第一区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)设为0.00001至0.001，由此，可防止因覆膜形成过程中或切削加工过程中所产生的热而导致Cl扩散至基材中，并且可抑制Cl扩散导致的基材的腐蚀。由此，基材与覆膜之间的结合性提高，从而改善了抗崩裂性。
另一方面，将第二区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)设为0.0001至0.01，由此抑制了TiB2层的脆化，并改善了高温滑动特性，并且相对于工件的摩擦系数降低，由此改善了耐磨性和抗崩裂性。
此外，适宜的是，本发明的TiB2层的厚度为1μm至10μm，并且更优选为1.5μm至8μm。当其厚度小于1μm时，TiB2层在连续加工中无法充分地发挥耐磨性。当其厚度超过10μm时，在断续切削中不能使抗崩裂性稳定。
当TiB2层的厚度超过1μm时，则在上述第一区域和第二区域之间存在中间区域。然而，对该中间区域的组成(即，原子比Cl/(Ti+Cl))没有特别的限制。中间区域的该组成可与上述第一区域的组成相同，或者可与上述第二区域的组成相同。或者，该中间区域可具有介于上述第一区域和第二区域之间的中间组成。此外，该中间区域的组成可小于上述第一区域的原子比Cl/(Ti+Cl)，或者可高于上述第二区域的原子比Cl/(Ti+Cl)。中间区域的该组成可在厚度方向上发生改变。
在本发明的上述TiB2层中，抑制了在对各种工件(包括诸如Ti合金等难切削材料)进行切削时所发生的崩裂，并且改善了对基材和其他层的接合。因此，耐磨性和抗崩裂性极大提高，由此改善了工具本身的耐断裂性(breakage resistance)并延长了其寿命。
<其他层>
本发明的覆膜可包括其他层以及上述TiB2层。该其他层的例子可包括但不限于：由TiN、TiC、TiBN等制成的底层，其直接形成于基材上方以进一步增强基材与覆膜间的接合；TiCN层，其形成于所述底层与TiB2层之间以增强这二者间的接合；Al2O3层，其形成于TiB2层上以增强耐氧化性；由TiCNO、TiBNO等制成的中间层，其形成于Al2O3层与TiB2层之间以增强这二者间的接合；由TiN、TiCN、TiC等制成的最外层，其形成于覆膜的最外表面以指示切削刃是否用过等。
上述其他层通常可形成为具有0.1μm至10μm的厚度。
<制造方法>
本发明还涉及制造表面被覆切削工具的方法，该表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的覆膜，其中该覆膜至少包括一层TiB2层。该制造方法包括形成TiB2层的步骤。该步骤为通过化学气相沉积法利用至少包含TiCl4(四氯化钛)和BCl3(三氯化硼)的原料气体来形成TiB2层的步骤，并且其特征在于：在所述步骤开始时，原料气体中TiCl4与BCl3之间的摩尔比TiCl4/BCl3小于0.6，并且在所述步骤结束时，该摩尔比TiCl4/BCl3等于或大于0.6。换言之，上述本发明的TiB2层可通过该制造方法形成。
这样，根据本发明的制造方法，在形成TiB2层的步骤中，在步骤开始时和步骤结束时，原料气体中TiCl4与BCl3之间的摩尔比TiCl4/BCl3不同，由此可形成具有上述特征的TiB2层的结构。关于TiB2层通过采用上述条件构造出具有上述特征结构的原因，尚不清楚详细的机理。然而，据认为这是因为当TiB2层的晶体生长时，原料气体中TiCl4和BCl3中Cl的***状态、挥发状态和脱离状态随TiCl4与BCl3之间摩尔比的不同而改变，因此TiB2层中Cl的含量比例改变。
在此方面中，只要步骤开始时摩尔比TiCl4/BCl3小于0.6，并且步骤结束时摩尔比TiCl4/BCl3等于或大于0.6，则可获得具有本发明构造的TiB2层。然而，该摩尔比可由始至终逐渐改变，或者在该步骤中于任何时间点进行转变。
此外，优选的是，摩尔比TiCl4/BCl3在步骤开始时显示出最小数值，并且在结束时显示出最大数值。然而，摩尔比TiCl4/BCl3可在步骤中的任何时间点显示出最小值和最大值。
此外，当本发明的TiB2层在上述第一区域和第二区域之间具有中间区域时，该中间区域的组成(即，原子比Cl/(Ti+Cl))随原料气体中摩尔比TiCl4/BCl3的上述变化而倾向于发生改变。
对上述制造方法进行更详细的阐述，TiB2层形成步骤中所用原料气体(也称为反应气体)可以是TiCl4、BCl3、H2和Ar。步骤开始时TiCl4和BCl3的摩尔比TiCl4/BCl3需要低于0.6，此外优选低于0.5。这是因为当摩尔比等于或高于0.6时，第一区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)高于0.001，从而难以使第一区域中的原子比低于第二区域中的原子比。优选的是，步骤开始时的摩尔比TiCl4/BCl3等于或高于0.1。这是因为，当摩尔比TiCl4/BCl3小于0.1时，TiB2的沉积速率显著降低，并且难以生成所需的TiB2膜。
另一方面，步骤结束时的摩尔比TiCl4/BCl3需要等于或高于0.6，此外，其优选等于或高于1.0。这是因为当摩尔比低于0.6时，第二区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)小于0.001，难以使第二区域中的原子比高于第一区域中的原子比。优选的是，步骤结束时摩尔比TiCl4/BCl3等于或小于10。这是因为当摩尔比超过10时，第二区域中的原子比Cl/(Ti+Cl)超过0.01，并且TiB2层显示出变脆的倾向。此外，反应效率大幅降低并且会沉积大量未反应物，因此反应操作本身无法持续。
如上所述，将TiB2层形成步骤结束时的原料气体的摩尔比TiCl4/BCl3设定为高于开始时的摩尔比，从而能够形成具有上述结构的TiB2层。
优选的是，将上述原料气体中的H2设定为约70摩尔％至99摩尔％，将Ar设定为约0摩尔％至20摩尔％(即，在某些情况下可不包含Ar)。如上所述，以体积比计，H2和Ar占据了原料气体中的主要部分。
此外，将该步骤中的反应温度设为800℃至950℃，更优选为850℃至900℃。当反应温度小于800℃时，难以形成具有本发明特征的TiB2层。当反应温度超过950℃时，TiB2会发生粗粒化，或者如果基材由硬质合金制成，则可能会生成强η层(WCoB层)和含硼脆性层(CoB层)。在此方面，本发明的制造方法具有可防止生成强η层和含硼脆性层的优异效果。
对于根据本发明的TiB2层，只要采用了上述条件，其他条件(如压力)可采用公知条件而无特别的限制。此外，当本发明覆膜包括除TiB2层以外的其他层时，可通过公知的化学气相沉积法和物理气相沉积法来形成这些层。尽管对其形成方法没有特别的限制，但是从可在一个化学气相沉积装置中与TiB2层一起连续地形成这些层的角度来看，优选通过化学气相沉积法形成这些层。
实施例
尽管以下将参照实施例对本发明进行更详细地说明，但本发明并不局限于此。
<基材的制备>
制备下表1中所示的基材A和B。具体而言，将具有表1中所示混合组成的原料粉末均匀混合，进行加压成形为预定形状之后，在1300℃至1500℃下烧结1至2小时，从而获得了形成为包括CNMG120408NUX和SEET13T3AGSN-G这两种形状的硬质合金制基材。换言之，每种基材均制备了两种不同的形状。
上述两种形状均由Sumitomo Electric Hardmetal公司制造。CNMG120408NUX呈车削用切削刃替换型切削刀片的形状，SEET13T3AGSN-G呈旋削(铣削)用切削刃替换型切削刀片的形状。
[表1]
<覆膜的形成>
在上述制备的基材表面上形成覆膜。具体而言，将基材置于化学气相沉积装置中，从而通过化学气相沉积法在基材上形成覆膜。覆膜的形成条件如下表2和3中所述，调节成膜时间以获得表4中所述的各厚度。表2示出了除TiB2层外的其他各层的形成条件，表3示出了TiB2层的形成条件。此外，表2中的TiBNO和TiCNO均为后述表4中的中间层，并且其他化合物也分别对应于表4中除TiB2层外的其他层。
此外如表3所示，对于TiB2层有7种形成条件“a”至“e”以及“x”至“y”，其中条件“a”至“e”为符合本发明方法的条件，而条件“x”至“y”为符合比较例(常规技术)的条件。此外，“开始时”一栏中所记载的原料气体组成用于TiB2层形成的全部成膜时间的前半部分，“结束时”一栏中所记载的原料气体组成用于后半部分。
例如，形成条件“a”示出了在前半部分中使用了组成中包含2.0摩尔％的TiCl4、3.7摩尔％的BCl3和94.3摩尔％的H2的原料气体(反应气体)，并且在后半部分中使用了组成中包含2.5摩尔％的TiCl4、3.7摩尔％的BCl3和93.8摩尔％的H2的原料气体(反应气体)，从而在压力为80.0kPa且温度为850℃的条件下通过化学气相沉积法形成TiB2层。各原料气体组成中的摩尔比TiCl4/BCl3如表3中所示。TiB2层形成步骤开始时的组成为表3中“开始时”一栏中记载的组成，并且结束时的组成为表3中“结束时”一栏中记载的组成。
此外，以类似方式形成表2中示出的TiB2层以外的其他各层，不同之处在于在成膜过程中未改变原料气体的组成。需要注意的是，表2中的“余量”表示H2占据了原料气体(反应气体)的剩余部分。此外，“气体总量”表示当假定标准状态(0℃，1个大气压)下该气体为理想气体时，单位时间内引入CVD炉中的气体的总体积流率。
此外，通过SEM-EDX(扫描电镜-能量色散型X射线光谱)检测各覆膜的组成(包括TiB2层中的原子比Cl/(Cl+Ti))。作为第一区域和第二区域中的各原子比Cl/(Cl+Ti)，各使用通过测量各区域中的三个点处的原子比而获得的值的平均值。其结果如表3中所示。
<TiB2层的临界剥离应力>
按照如下方式测量TiB2层的临界剥离应力。
首先，对由硬质合金制成并且具有前述任一形状的基材的表面进行打磨(Ra＜0.05μm)，随后在表3中所述条件下，在基材上直接形成厚度为5μm的TiB2层。然后，将尖端的曲率半径为0.2mm的金刚石压头压向TiB2层以刻划TiB2层，同时增加负荷，并获得TiB2层剥落时的负荷值。将该负荷值定义为临界剥离应力(N)。该临界剥离应力数值越大，表示与基材间的接合性越优异。其结果示于表3中。
在前述内容中，将负荷设定为0至100N，将负荷增加速度设为1N/mm。此外，利用A.E波(声发射波)和SEM进行观察以确定剥落点，并测量直至剥落发生时金刚石压头的移动距离，从而获得临界剥离应力。
<表面被覆切削工具的制造>
通过上面示出的表2和3中的条件在基材上形成覆膜，由此制得下面表4中示出的实施例1至20和比较例1至7中的表面被覆切削工具(每种覆膜形成两种切削刃替换型切削刀片(基材形状不同))。
例如，表中示出了实施例4的表面被覆切削工具具有这样的构成，其中采用了表1中示出的基材A作为基材，并在表2所示条件下在基材A的表面上形成了厚度为0.5μm的TiN层作为底层，在表2所示条件下在TiN层的表面上形成了厚度为4.0μm的TiCN层，在表3中所示的形成条件“c”下在TiCN层上形成厚度为3.5μm的TiB2层，在表2所示条件下在TiB2层上依次形成厚度为0.5μm的TiBNO层作为中间层、厚度为2.5μm的Al2O3层、以及厚度为1.0μm的TiN层作为最外层，由此在基材上形成了总厚度为12.0μm的覆膜。
此外，由于比较例1至7的所有TiB2层均在并非基于本发明方法的常规技术的条件下形成，因此这些TiB2层并未示出与本发明类似的构成(即，原子比Cl/(Ti+Cl)未改变，并且在厚度方向上是一定的。参见表3)。
需要注意的是，表4中的空白栏表示未形成相关层。
[表4]
<切削测试>
将上述获得的表面被覆切削工具用于进行下述四种切削测试。
<切削测试1>
对于下表5中示出的实施例和比较例的各表面被覆切削工具(使用了形状为CNMG120408NUX的那些表面被覆切削工具)，测量了在如下切削条件下直至后刀面磨损量(Vb)达到0.25mm时的切削时间，并观察切削刃的最终损伤状态。其结果示于表5中。该结果示出了切削时间越长，耐磨性越优异。此外，该结果还表明，最终损伤状态越接近正常磨损状态，则抗崩裂性越优异。
<切削条件>
工件：Ti6Al4V圆棒外周切削
圆周速度：60m/分钟
进给速度：0.15mm/rev
切削量：1.0mm
切削液：存在
[表5]
从表5中可看出，本发明实施例的表面被覆切削工具的耐磨性和抗崩裂性明显优于比较例的表面被覆切削工具。
此外，在表5中的最终损伤状态中，“正常磨损”表示仅由磨损造成的损伤状态而并未发生崩裂、断裂等(具有光滑的磨损面)，并且“断裂”表示在切削刃部分中产生了较大的崩裂部分。
<切削测试2>
对于下表6中示出的实施例和比较例的各表面被覆切削工具(使用了形状为CNMG120408NUX的表面被覆切削工具)，测量了在如下切削条件下直至后刀面磨损量(Vb)达到0.25mm时的切削时间，并观察切削刃的最终损伤状态。其结果示于表6中。该结果示出了切削时间越长，耐磨性越优异。该结果还表明，最终损伤状态越接近正常磨损状态，则抗崩裂性越优异。
<切削条件>
工件：INCONEL 718圆棒外周切削
圆周速度：50m/分钟
进给速度：0.15mm/rev
切削量：1.0mm
切削液：存在
[表6]
从表6中可看出，本发明实施例的表面被覆切削工具的耐磨性和抗崩裂性明显优于比较例的表面被覆切削工具。
在表6中的最终损伤状态中，“正常磨损”表示仅由磨损造成的损伤状态而并未发生崩裂、断裂等(具有光滑的磨损面)；“前边缘轻微断裂”表示在形成最终面的切削刃部分中产生了极小的崩裂部分，其中在该部分中可识别出裸露的基材；“前边缘轻微崩裂”表示在形成最终面的切削刃部分中产生了极小的崩裂部分。
<切削测试3>
对于下表7中示出的实施例和比较例的各表面被覆切削工具(使用了形状为SEET13T3AGSN-G的表面被覆切削工具)，测量了在如下切削条件下直至发生断裂或者直至后刀面磨损量(Vb)达到0.25mm时的通过频率(pass frequency)和切削距离，并观察切削刃的最终损伤状态。其结果示于表7中。
此外，通过频率为重复进行的操作的重复次数，其中用连接有一个表面被覆切削工具(切削刃替换型切削刀片)的刀具对下述工件(形状：300mm×100mm×80mm的块状)的一个侧面(300mm×80mm的表面)进行由该侧面的一端至另一端的旋切(需要注意的是，数值中带有小数点的通过频率表示在由一端至另一端的过程中上述条件得到满足)。此外，切削距离表示直至上述条件得到满足时工件被切削的总距离，其相当于通过频率与上述侧面长度(300mm)的乘积。
该结果表明，通过频率越大(即，切削距离越长)，耐磨性越优异。此外，该结果还示出了最终损伤状态越接近正常磨损状态，则抗崩裂性越优异。
<切削条件>
工件：Ti6Al4V块状材料
圆周速度：70m/分钟
进给速度：0.3mm/s
切削量：1.0mm
切削液：存在
刀具：WGC4160R(由Sumitomo Electric Hardmetal株式会社制造)
刀片连接数目：1
[表7]
通过频率 切削距离(m) 最终损伤状态
实施例5 19.5 5.9 正常磨损
实施例12 20.0 6.0 正常磨损
实施例14 23.8 7.1 断裂
实施例15 20.6 6.2 正常磨损
实施例20 22.0 6.6 正常磨损
比较例4 7.5 2.3 断裂
比较例6 13.8 4.1 正常磨损
从表7中可看出，本发明实施例的表面被覆切削工具的耐磨性和抗崩裂性明显优于比较例的表面被覆切削工具。
此外，在表7中的最终损伤状态中，“正常磨损”表示仅由磨损造成的损伤状态而并未发生崩裂、断裂等(具有光滑的磨损面)；“断裂”表示在切削刃部分产生的较大的崩裂部分。
<切削测试4>
对于下表8中示出的实施例和比较例的各表面被覆切削工具(使用了形状为SEET13T3AGSN-G的那些表面被覆切削工具)，测量了在如下切削条件下直至发生断裂或者直至后刀面磨损量(Vb)达到0.25mm时的通过频率和切削距离，并观察切削刃的最终损伤状态。其结果示于表8中。
此外，与切削测试3中一样，通过频率为重复进行的操作的重复次数，其中用连接有一个表面被覆切削工具(切削刃替换型切削刀片)的刀具对下述工件(形状：300mm×100mm×80mm的块状)的一个侧面(300mm×80mm的表面)进行由该侧面的一端至另一端的旋切(需要注意的是，数值中带有小数点的通过频率表示在由一端至另一端的过程中上述条件得到满足)。与切削测试3中一样，切削距离也表示直至上述条件得到满足时工件被切削的总距离，其相当于通过频率与上述侧面长度(300mm)的乘积。
该结果表明，通过频率越大(即，切削距离越长)，则耐磨性越优异。此外，该结果还表明，最终损伤状态越接近正常磨损状态，则抗崩裂性越优异。
<切削条件>
工件：SUS304块状材料
圆周速度：150m/分钟
进给速度：0.3mm/s
切削量：2.0mm
切削液：存在
刀具：WGC4160R(由Sumitomo Electric Hardmetal株式会社制造)
刀片连接数目：1
[表8]
通过频率 切削距离(m) 最终损伤状态
实施例8 12.6 3.8 正常磨损
实施例9 10.0 3.0 断裂
实施例11 13.5 4.1 正常磨损
实施例18 12.0 3.6 正常磨损
实施例19 15.0 4.5 正常磨损
比较例5 2.8 0.8 断裂
比较例7 8.0 2.4 正常磨损
从表8中可看出，本发明实施例的表面被覆切削工具的耐磨性和抗崩裂性明显优于比较例的表面被覆切削工具。
此外，在表8中的最终损伤状态中，“正常磨损”表示仅由磨损造成的损伤状态而并未发生崩裂、断裂等(具有光滑的磨损面)；“断裂”表示在切削刃部分产生的较大的崩裂部分。
尽管如上所述对本发明的实施方案和实施例进行了说明，但是从开始就旨在将上述实施方案和实施例的构成恰当地组合。
应当理解的是，本文所公开的实施方案和实施例在每个方面都是示例性而非限制性的。本发明的范围由权利要求书的权项、而不是上文的说明来限定，并且旨在包括与权利要求书的权项等同的范围和含义内的任何修改。

Claims (4)

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，
所述覆膜至少包括一层TiB2层，
所述TiB2层包含Cl以及TiB2，并且
假定在所述TiB2层中，第一区域表示自所述基材侧的界面起厚度为0.5μm的区域，第二区域表示自所述覆膜表面侧的界面起厚度为0.5μm的区域，则所述第二区域中Ti与Cl之间的原子比Cl/(Ti+Cl)大于所述第一区域中的该原子比。
2.根据权利要求1所述的表面被覆切削工具，其中
所述第一区域中的所述原子比Cl/(Ti+Cl)为0.00001至0.001，并且所述第二区域中的所述原子比Cl/(Ti+Cl)为0.0001至0.01。
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TiB2层的厚度为1μm至10μm。
4.一种制造表面被覆切削工具的方法，该表面被覆切削工具包括基材以及形成于该基材上的覆膜，所述覆膜至少包括一层TiB2层，所述方法包括：
形成所述TiB2层的步骤，
所述步骤为通过化学气相沉积法利用至少包含TiCl4和BCl3的原料气体来形成所述TiB2层的步骤，并且
在所述步骤开始时，所述原料气体中所述TiCl4与所述BCl3之间的摩尔比TiCl4/BCl3小于0.6，并且在所述步骤结束时，该摩尔比TiCl4/BCl3等于或大于0.6。
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