CN111886094B - 涂层刀具和具备它的切削刀具 - Google Patents

涂层刀具和具备它的切削刀具 Download PDF

Info

Publication number
CN111886094B
CN111886094B CN201980020059.8A CN201980020059A CN111886094B CN 111886094 B CN111886094 B CN 111886094B CN 201980020059 A CN201980020059 A CN 201980020059A CN 111886094 B CN111886094 B CN 111886094B
Authority
CN
China
Prior art keywords
peak
cutting tool
crystals
coated cutting
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201980020059.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111886094A (zh
Inventor
何丹
山崎刚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Publication of CN111886094A publication Critical patent/CN111886094A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111886094B publication Critical patent/CN111886094B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148—Composition of the cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23C—MILLING
    • B23C5/00—Milling-cutters
    • B23C5/16—Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/10—Coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明的涂层刀具具备基体、和位于基体之上的涂层。涂层含有包含如下元素的立方晶的结晶：周期表4、5、6族元素、Al、Si、B、Y和Mn之中的至少一种元素；C、N和O之中的至少一种元素。涂层在立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，具有位于15°～30°之间的第一波峰，和位于60°～75°之间的第二波峰。涂层在第一波峰和第二波峰之间，具有X射线强度比第一波峰和第二波峰的X射线强度低的谷部。第一波峰的峰强度是第二波峰的峰强度的0.7倍以上。另外，本发明的切削刀具具备：从第一端向第二端延伸，在第一端侧具有卡槽的刀柄；和位于卡槽的上述的涂层刀具。

Description

涂层刀具和具备它的切削刀具
技术领域
本发明涉及在切削加工中使用的涂层刀具。
背景技术
作为用于车削加工和滚削加工这样的切削加工的涂层刀具，例如已知有专利文献1所述这样的在基材的表面涂有被膜的切削刀具用涂层构件。在专利文献1所述的的涂层刀具中，覆盖刀具基体的硬质膜由立方晶的金属化合物构成。而且还记载有使该金属化合物的(111)面和(200)面相对于基体的表面分别以规定的角度倾斜，涂层刀具的耐磨耗性变高。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/016488
发明内容
本发明的涂层刀具具备基体、和位于该基体之上的涂层。该涂层含有包含如下元素的立方晶的结晶：周期表4、5、6族元素、Al、Si、B、Y和Mn之中的至少一种元素；C、N和O之中的至少一种元素。所述涂层，在所述立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，具有位于15°～30°之间的第一波峰，和位于60°～75°之间的第二波峰。所述涂层，在所述第一波峰与所述第二波峰之间，具有X射线强度比所述第一波峰和所述第二波峰的X射线强度低的谷部。所述第一波峰的峰强度是所述第二波峰的峰强度的0.7倍以上。另外，本发明的切削刀具具有：从第一端向第二端延伸，在所述第一端侧具有卡槽的刀柄；和位于所述卡槽的上述的涂层刀具。
附图说明
图1是表示本发明的涂层刀具的一例的立体图。
图2是图1所示的涂层刀具的A－A截面的剖视图。
图3(a)是图2所示的区域B1的放大图。图3(b)是图2所示的区域B1的另一方式的放大图。
图4是AlTiN层中的AlTiN结晶的(200)面的正极图的X射线强度分布图的一例。
图5是AlTiN层中的AlTiN结晶的(200)面的正极图的X射线强度分布图的一例。
图6是AlTiN层中的AlTiN结晶的(200)面的正极图的X射线强度分布图的一例。
图7是表示本发明的切削刀具的一例的俯视图。
具体实施方式
＜涂层刀具＞
以下，对于本发明的一个实施方式的涂层刀具，用附面详细说明。但是，以下参照的各图，为了说明方便，只简略化显示在说明下述的实施方式上必要的主要构件。因此，本发明的涂层刀具，能够具备参照的各图中未显示的任意的结构构件。另外，各图中的构件的尺寸，并非忠实表现实际的结构构件的尺寸和各构件的尺寸比率等。这几点在后述的切削刀具中也同样。
本实施方式的涂层刀具1，是四边形板状，具有四边形的第一面3(图1中的上表面)、第二面5(图1中的侧面)、和位于第一面3和第二面5相交的棱线的至少一部分上的刃口7。另外，本实施方式的涂层刀具1，还具有四边形的第三面8(图1中的下表面)。
在本实施方式的涂层刀具1中，第一面3的整个外周都可以为刃口7，但涂层刀具1不限定为这样的构成，例如，也可以只是在四边形的第一面3中的一边上具有刃口7，或部分性地具有刃口7。
第一面3中，也可以至少一部分上具有前刀面区域3a，第一面3中沿刃口7的区域为前刀面区域3a。第二面5中，也可以至少一部分上具有后刀面区域5a，第二面5中沿刃口7的区域为后刀面区域5a。如果是这样的构成，则也可以说，刃口7位于前刀面区域3a和后刀面区域5a相交的部分。
图1中，第一面3中的前刀面区域3a，和其以外的区域的边界由点划线表示。另外，第二面5中的后刀面区域5a，和其以外的区域的边界由点划线表示。在图1中，因为显示的是第一面3和第二面5相交的棱线全部是刃口7的例子，所以在第一面3中，表示上述边界的点划线为环状。
涂层刀具1的大小没有特别限定，例如，在本实施方式中，第一面3的一边的长度设定为3～20mm左右。另外，从第一面3至位于第一面3的相反侧的第三面8的高度设定为5～20mm左右。
本发明的涂层刀具1，如图1和图2所示，具备四边形板状的基体9，和涂覆该基体9的表面的涂层11。涂层11可以覆盖基体9的整个表面，另外，也可以只覆盖一部分。涂层11只覆盖基体9的一部分时，也能够说涂层11位于基体9之上的至少一部分。
作为涂层11的厚度，例如，能够设定为0.1～10μm左右。还有，涂层11的厚度可以一定，也可以根据位置而不同。
涂层11，如图3(a)所示，在基体9的表面上具备涂层11。
涂层11含有包含如下元素的立方晶的结晶：周期表4、5、6族元素、Al、Si、B、Y和Mn之中的至少一种元素；和C、N和O之中的至少一种元素。立方晶的结晶，例如，有AlTiN、AlCrN和TiN等。TiAlN结晶是TiN结晶中固溶有Al的结晶。
这些立方晶的结晶，由于具有高硬度和优异的耐磨耗性，所以适用于涂层刀具1的涂层11。
本发明的涂层刀具1，通过控制涂层11中的立方晶的结晶的取向，使涂层刀具1的耐久性提高。涂层11立方晶的结晶具有(200)面。通过使用X射线衍射装置测量涂层11的立方晶的结晶的(200)面对于基体9的表面的倾斜角度，从而能够评价以立方晶的结晶的(200)面为评价标准的立方晶的结晶的取向性。
立方晶的结晶的(200)面的取向性，如图4～6所示，能够根据正极图的X射线强度分布进行评价。
例如，在立方晶的结晶的(200)面的正极图的X射线强度分布中，在50°的位置有波峰时，相对于基体9的表面，(200)面倾斜50°的立方晶的结晶的数量多。
本发明的涂层刀具1的关于立方晶的结晶的(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布，在0°～90°之间具有第一波峰和相比该第一波峰而位于更高角度的第二波峰。另外，在第一波峰和第二波峰之间，具有X射线强度比第一波峰和第二波峰的X射线强度低的谷部。
如此在立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，如果具有多个波峰，则存在取向不同的立方晶的结晶。
例如，在图4～6中，大体在20°存在第一波峰，大体在65°存在第二波峰。还有，本发明的第一波峰和第二波峰的大小关系，以α轴的X射线强度分布中的峰强度进行比较。
总之，在本发明的涂层刀具1中，相对于基体9的表面，立方晶的结晶的(200)面倾斜20°的立方晶的结晶大量存在，另外，相对于基体9的表面，立方晶的结晶的(200)面倾斜65°的立方晶的结晶也大量存在。
本发明者们发现，第一波峰处于15°～30°的涂层11的剥离载荷大。另外还发现，第二波峰处于60°～75°的涂层11，硬度高，但是，剥离载荷小。
本发明的涂层刀具1的涂层11，在立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，具有位于15°～30°之间的第一波峰、位于60°～75°之间的第二波峰、和第一波峰和第二波峰之间X射线强度比第一波峰和第二波峰的X射线强度低的谷部。而且，第一波峰的峰强度是第二波峰的峰强度的0.7倍以上。
如图5、6所示，具有第一波峰的峰强度是第二波峰的峰强度的0.7倍以上的涂层11的涂层刀具1，具有高的剥离载荷。另外，是硬度也比较高，平衡良好的涂层刀具1。
另外，第一波峰的峰强度可以为第二波峰的峰强度的1.0倍以上。如图5所示，具有第二波峰的峰强度是第一波峰的峰强度的1.0倍以上的AlTiN层13的涂层刀具1，具有更高的涂覆载荷。
具有高涂覆载荷的涂层刀具1，耐久性优异，能够长期进行稳定的切削加工。
另一方面，如图4所示，第一波峰的峰强度低于第二波峰的峰强度的0.7倍时，剥离载荷低。
还有，所谓涂覆载荷，是能够通过刮痕试验测量，评价涂膜11的剥落难度的指标。
涂层11可以具备作为立方晶的结晶而含有AlTiN结晶的AlTiN层13。AlTiN层13中，铝的含有比率可以高于钛的含有比率。另外，AlTiN层13中，钛的含有比率也可以高于铝的含有比率。另外，AlTiN层13中除了铝和钛以外，也可以还含有铬。但是，与铬成分比较，铝和钛各自的含有比率的合计高。AlTiN层13中的铬的含有比率，例如，可以为0.1～20％。还有，上述的所谓“含有比率”，表示以原子比计的含有比率。
另外，本发明的涂层刀具1，如图3(b)所示，作为涂层11，除了AlTiN层13以外，也可以具有AlCrN层15，所述AlCrN层15含有作为立方晶的结晶的AlCrN结晶。另外，AlTiN层13和AlCrN层15可以分别多层层叠。层叠的顺序可以颠倒，也可以交替地层叠多个AlTiN层13和AlCrN层15。
AlCrN层15可以只由铝和铬构成，但除了铝和铬以外，也可以含有Si、Nb、Hf、V、Ta、Mo、Zr、Ti和W等的金属成分。但是，在AlCrN层15中，与上述的金属成分比较，铝和铬各自的含有比率的合计高。铝的含有比率，例如，能够设定为20～60％。另外，铬的含有比率，例如，能够设定为40～80％。
涂层刀具1具有多个AlCrN层15时，在各个AlCrN层15中，铝的含有比率可以高于铬的含有比率，另外，在多个AlCrN层15的各层中，铬的含有比率也可以高于铝的含有比率。
另外，AlCrN层15，可以只由含有铝和铬的金属成分构成，但铝和铬也可以是单独含有或两者全都含有的氮化物、碳化物或碳氮化物。
AlTiN层13和AlCrN层15的组成，例如，可以由能量色散型X射线光谱分析法(EDS)或X射线光电子能谱分析法(XPS)等测量。
AlTiN层13和AlCrN层15的层叠数，不限定于特定的值。AlTiN层13和AlCrN层15的数量，例如，可以是2～500。
若涂层11具有AlTiN层13，则耐崩损性变高。另外，若涂层11具有AlCrN层15，则耐磨耗性变高。若涂层11为交替形成多个AlTiN层13和多个AlCrN层15的构成，则作为涂层11的整体的强度变高。
还有，与多个AlTiN层13和多个AlCrN层15各自的厚度厚，并且多个AlTiN层13和多个AlCrN层15的数量少的情况相比，多个AlTiN层13和多个AlCrN层15各自的的厚度薄，并且多个AlTiN层13和多个AlCrN层15的数量多的情况一方，作为涂层11的整体的强度高。
AlTiN层13和AlCrN层15的厚度，没有限定于特定的值，例如，能够分别设定为5nm～100nm。还有，多个AlTiN层13和多个AlCrN层15的厚度可以一定，也可以互不相同。
还有，本发明的涂层刀具1，如图1所示这样是四边形板状，但作为涂层刀具1的形状，并不限定为这样的形状。例如，第一面3和第三面8也可以不是四边形，而是三角形、六边形或圆形等。
本发明的涂层刀具1，如图1所示，例如，可以具有贯通孔17。贯通孔17从第一面3直到位于第一面3的相反侧的第三面8形成，在这些面上开口。贯通孔17在将涂层刀具1保持在刀柄上时，用于安装螺栓或夹具构件等。还有，贯通孔17成为在位于第二面5中的互为相反侧的区域开口的构成也没有任何问题。
作为基体9的材质，例如，可列举硬质合金、金属陶瓷和陶瓷等的无机材料。作为硬质合金的组成，例如，可列举WC(炭化钨)－Co、WC－TiC(碳化钛)－Co和WC－TiC－TaC(碳化钽)－Co等。在此，WC、TiC和TaC是硬质粒子，Co是粘结相。另外，金属陶瓷是使金属与陶瓷成分复合的烧结复合材料。具体来说，作为金属陶瓷，可列举以TiC或TiN(氮化钛)为主成分的化合物等。还有，作为基体9的材质，并不限定于此。
涂层11，例如，可以通过使用物理蒸镀(PVD)法等，使之位于基体9之上。例如，在以贯通孔17的内周面保持基体9的状态下，利用上述的蒸镀法而形成涂层11时，能够以使覆盖除贯通孔17的内周面以外的基体9的整个表面的方式确定涂层11的位置。
作为物理蒸镀法，例如，可列举离子镀法和溅射法等。作为一例，在以离子镀法制作时，能够由下述的方法制作涂层11。
作为第一步，准备分别独立含有铝、钛的金属靶，复合化的合金靶或烧结体靶。通过电弧放电或辉光放电等，使作为金属源的上述的靶蒸发而离子化。使离子化的靶，与氮源的氮(N2)气、碳源的甲烷(CH4)气或乙炔(C2H2)气等反应，并且使之蒸镀于基体9的表面。通过以上的步骤可以形成AlTiN层13。
设置AlCrN层15时，作为第二步，准备分别独立含有铝和铬的金属靶、复合化的合金靶或烧结体靶。通过电弧放电或光辉放电等，使作为金属源的上述的靶的蒸发而离子化。使离子化的靶，与氮源的氮(N2)气、碳源的甲烷(CH4)气或乙炔(C2H2)气等反应，并且使之蒸镀于基体9或AlTiN层13的表面。通过以上的步骤，可以形成AlCrN层15。
在上述的第一和第二步中，可以使基体的温度为400～600℃，压力为2.0～4.0Pa，对基体施加直流偏置电压－50～－100V，使电弧放电电流为120～180A。
通过交替重复上述的第一步和第二步，可以形成多个AlTiN层13和多个AlCrN层15交替层叠的结构的涂层11。还有，可以先进行第二步后再进行第一步。另外，也可以只设置AlTiN层13。
为了形成本发明的涂层刀具1的AlTiN层13，在上述第一步中，可以对于分别独立含有铝和钛的金属靶、复合化的合金靶或烧结体靶的蒸发速率进行调整。
若减缓蒸发速率，则每小时蒸镀于基体9的表面的AlTiN层13的厚度变薄。若加快蒸发速率，则每小时蒸镀于基体9的表面的AlTiN层13的厚度变厚。
若使每小时蒸镀于基体9的表面AlTiN层13的厚度为5μm以上且低于20μm，则在AlTiN层13所含的AlTiN结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，能够形成第一波峰的峰强度为第二波峰的峰强度的0.7倍以上的AlTiN层13。
若使每小时蒸镀于基体9的表面的AlTiN层13的厚度为20μm以上且低于60μm，则能够使第一波峰的峰强度为第二波峰的峰强度的1.0倍以上。
＜切削刀具＞
接下来，使用附图对于本发明的切削刀具进行说明。
本发明的切削刀具101，如图7所示，例如，是从第一端(图7的上端)朝向第二端(图7的下端)延伸的棒状体。切削刀具101，如图7所示，具备在第一端侧(前端侧)具有卡槽103的刀柄105，和位于卡槽103的上述的涂层刀具1。因为切削刀具101具备涂层刀具1，所以能够长期进行稳定的切削加工。
卡槽103是安装涂层刀具1的部分，具有相对于刀柄105的下表面平行的支承面，和相对于支承面倾斜的限制侧面。另外，卡槽103在刀柄105的第一端侧开口。
涂层刀具1位于卡槽103上。这时，涂层刀具1的下表面可以与卡槽103直接接触，另外，也可以在涂层刀具1与卡槽103之间夹隔垫片(未图示)。
涂层刀具1以使第一面3和第二面5相交的棱线上的作为刃口7使用的部分的至少一部分从刀柄105向外侧突出的方式安装于刀柄105。在本实施方式中，涂层刀具1由固定螺栓107安装在刀柄105上。即，在涂层刀具1的贯通孔17中***固定螺栓107，将该固定螺栓107的前端***形成于卡槽103的螺孔(未图示)中而使螺栓部之间拧紧，由此，涂层刀具1被安装在刀柄105上。
作为刀柄105的材质，能够使用钢、铸铁等。在这些构件之中也可以使用韧性高的钢。
在本实施方式中，例示的是用于所谓的车削加工的切削刀具。作为车削加工，例如，可列举内径加工、外径加工和开槽加工等。还有，作为切削刀具，不限定用于车削加工。例如，用于滚削加工的切削刀具也可以使用上述的实施方式的涂层刀具1。
实施例
以下，对于本发明的涂层刀具进行说明。
使每一小时蒸镀于基体的表面的AlTiN层的厚度变化为4μm、10μm、25μm而制作试料No.1～3。所谓其厚度，换言之也可以称为成膜速度。还有，试料No.1～3的AlTiN层的厚度均为1.5～2.5μm。
在每一小时蒸镀于基体的表面的AlTiN层的厚度为10μm的试料No.2和每一小时蒸镀于基体的表面的AlTiN层的厚度为25μm的试料No.3中，在作为AlTiN层所包含的立方晶的结晶的AlTiN结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，第一波峰的峰强度为第二波峰的峰强度的0.7倍以上。
在每一小时蒸镀于基体的表面的AlTiN层的厚度为25μm的试料No.3中，在作为AlTiN层所包含的立方晶的结晶的AlTiN结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，第一波峰的峰强度为第二波峰的峰强度的1.0倍以上。
在每一小时蒸镀于基体的表面的AlTiN层的厚度为4μm的试料No.1中，在作为AlTiN层所包含的AlTiN结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，将使第一波峰的峰强度低于第二波峰的峰强度的0.7倍。
表1中，显示试料No.1～3的AlTiN层所包含的AlTiN结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，第一波峰的峰强度P1与第二波峰的峰强度P2的比P1/P2和硬度、剥离载荷。
【表1】
Figure BDA0002687408170000091
X射线强度分布的测量条件如下。还有，试料面法线处于由入射线和衍射线决定的平面上时，α角为90°。α角为90°时，在正极图上中成为中心点。
(1)平板准直仪
(2)扫描方法：同心圆
(3)β扫描范围：0～360°/2.5°间距
(4)θ固定角度：AlTiN结晶的(200)面的衍射角度为从42.0°至44.0°之间衍射强度最高的角度。
(5)α扫描范围：0～90°/2.5°步长
(6)靶：CuKα，电压：45kV，电流：40mA
剥离载荷，用刮痕试验机以载荷范围0～100N测量剥离发生的载荷。
在AlTiN层中包含的AlTiN结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，第一波峰的峰强度为第二波峰的峰强度的0.7倍以上的试料No.2和第一波峰的峰强度为第二波峰的峰强度的1.0倍以上的试料No.3，比试料No.1的剥离载荷大。另外，在进行切削加工时，试料No.2和试料No.3与试料No.1相比达到涂膜剥离的时间长。
符号说明
1…涂层刀具
3…第一面
3a…前刀面区域
5…第二面
5a…后刀面区域
7…刃口
8…第三面
9…基体
11…涂层
13…AlTiN层
15…AlCrN层
17…贯通孔
101…切削刀具
103…卡槽
105…刀柄
107…固定螺栓

Claims (11)

1.一种涂层刀具，其具备：基体、和位于该基体之上的涂层，
该涂层含有包含如下元素的立方晶的结晶：周期表4、5、6族元素之中的至少一种元素；Al、Si、B、Y和Mn之中的至少一种元素；以及C、N和O之中的至少一种元素，
所述涂层，在所述立方晶的结晶的关于(200)面的正极图的α轴的X射线强度分布中，具有
位于15°～30°之间的第一波峰，
位于60°～75°之间的第二波峰，
在所述第一波峰和所述第二波峰之间，具有X射线强度比所述第一波峰和所述第二波峰的X射线强度低的谷部，
所述第一波峰的峰强度是所述第二波峰的峰强度的0.7倍以上。
2.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，所述第一波峰的峰强度是所述第二波峰的峰强度的1.0倍以上。
3.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，所述涂层具有作为所述立方晶的结晶含有AlTiN结晶的AlTiN层。
4.根据权利要求2所述的涂层刀具，其中，所述涂层具有作为所述立方晶的结晶含有AlTiN结晶的AlTiN层。
5.根据权利要求1或2所述的涂层刀具，其中，所述涂层具有作为所述立方晶的结晶含有AlCrN结晶的AlCrN层。
6.根据权利要求3或4所述的涂层刀具，其中，所述涂层具有作为所述立方晶的结晶含有AlCrN结晶的AlCrN层。
7.根据权利要求6所述的涂层刀具，其中，所述涂层具有多个所述AlTiN层和多个所述AlCrN层。
8.根据权利要求1～4、7中任一项所述的涂层刀具，其中，所述基体含有碳化钨和钴。
9.根据权利要求5所述的涂层刀具，其中，所述基体含有碳化钨和钴。
10.根据权利要求6所述的涂层刀具，其中，所述基体含有碳化钨和钴。
11.一种切削刀具，其具备：
从第一端向第二端延伸，在所述第一端侧具有卡槽的刀柄；
位于所述卡槽的权利要求1～10中任一项所述的涂层刀具。
CN201980020059.8A 2018-01-26 2019-01-24 涂层刀具和具备它的切削刀具 Active CN111886094B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-011495 2018-01-26
JP2018011495 2018-01-26
PCT/JP2019/002312 WO2019146711A1 (ja) 2018-01-26 2019-01-24 被覆工具及びこれを備えた切削工具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111886094A CN111886094A (zh) 2020-11-03
CN111886094B true CN111886094B (zh) 2023-03-21

Family

ID=67395436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980020059.8A Active CN111886094B (zh) 2018-01-26 2019-01-24 涂层刀具和具备它的切削刀具

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11478860B2 (zh)
EP (1) EP3744449B1 (zh)
JP (1) JP6998403B2 (zh)
CN (1) CN111886094B (zh)
WO (1) WO2019146711A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113631305B (zh) * 2019-03-27 2024-01-19 京瓷株式会社 涂层刀具以及具备该涂层刀具的切削刀具
WO2022172954A1 (ja) 2021-02-12 2022-08-18 株式会社Moldino 被覆工具
CN114196912A (zh) * 2021-11-18 2022-03-18 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司 一种周期性多层纳米结构氮化物硬质涂层带锯条及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10263903A (ja) * 1997-03-28 1998-10-06 Hitachi Metals Ltd 炭化チタン被覆工具
JP2009203489A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Tungaloy Corp 被覆部材
JP2009203485A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Tungaloy Corp 被覆部材
CN102099138A (zh) * 2008-07-14 2011-06-15 株式会社图格莱 覆盖构件
EP2463398A1 (en) * 2009-08-04 2012-06-13 Tungaloy Corporation Coated member
WO2016158717A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 株式会社タンガロイ 被覆切削工具

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10263903A (ja) * 1997-03-28 1998-10-06 Hitachi Metals Ltd 炭化チタン被覆工具
JP2009203489A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Tungaloy Corp 被覆部材
JP2009203485A (ja) * 2008-02-26 2009-09-10 Tungaloy Corp 被覆部材
CN102099138A (zh) * 2008-07-14 2011-06-15 株式会社图格莱 覆盖构件
EP2463398A1 (en) * 2009-08-04 2012-06-13 Tungaloy Corporation Coated member
WO2016158717A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 株式会社タンガロイ 被覆切削工具

Also Published As

Publication number Publication date
EP3744449B1 (en) 2024-04-10
JP6998403B2 (ja) 2022-01-18
US11478860B2 (en) 2022-10-25
WO2019146711A1 (ja) 2019-08-01
EP3744449A4 (en) 2021-06-30
EP3744449A1 (en) 2020-12-02
US20210138558A1 (en) 2021-05-13
CN111886094A (zh) 2020-11-03
JPWO2019146711A1 (ja) 2021-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113631305B (zh) 涂层刀具以及具备该涂层刀具的切削刀具
CN111886095B (zh) 涂层刀具和具备它的切削刀具
US6660133B2 (en) Nanolayered coated cutting tool and method for making the same
CN111886094B (zh) 涂层刀具和具备它的切削刀具
CN111148591B (zh) 涂层刀具和具备其的切削刀具
CN111148592B (zh) 涂层刀具和具备其的切削刀具
KR102223461B1 (ko) 피복 공구 및 이것을 구비한 절삭 공구
US20230104832A1 (en) Coated tool and cutting tool
WO2023008189A1 (ja) 被覆工具および切削工具
WO2021193876A1 (ja) 被覆工具および切削工具
US20240181539A1 (en) Coated tool and cutting tool
CN117545574A (zh) 覆盖工具以及切削工具
CN117561133A (zh) 涂层刀具及切削刀具
JP2020127976A (ja) 被覆工具及びこれを備えた切削工具
JP2020124748A (ja) 被覆工具及びこれを備えた切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant