CN116997430A

CN116997430A - 表面包覆切削工具

Info

Publication number: CN116997430A
Application number: CN202280021520.3A
Authority: CN
Inventors: 土桥正卓
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2021-03-17
Filing date: 2022-03-14
Publication date: 2023-11-03
Also published as: JPWO2022196637A1; US20240157449A1; EP4309836A1; WO2022196637A1; KR20230154312A

Abstract

一种包覆工具，基体为cBN烧结体，cBN烧结体中，cBN粒子的平均粒径为2.5μm以上且6.0μm以下、含量为40体积％以上且70体积％以下，基体的R为0.1μm以上且1.5μm以下，平均厚度为1.0μm以上且5.0μm以下的包覆层具有A层、B层和C层，A层的平均组成为(Al_1‑xTi_x)N(0.35≤x≤0.60)，平均厚度t_A为0.1μm以上且1.0μm以下，B层的平均组成为(Al_1‑y‑zTi_ySi_z)N(0.35≤y≤0.60、0.01≤z≤0.10)，平均厚度t_B为0.2μm以上且2.0μm以下，C层的平均组成为(Al_1‑a‑b‑ _cCr_aSi_bCu_c)N(0.150≤a≤0.400、0.050≤b≤0.200、0.005≤c≤0.050)，平均厚度t_C为0.1μm以上且2.0μm以下，t_B/t_A为2.0以上且6.0以下，R≤t_C。

Description

表面包覆切削工具

技术领域

本发明涉及表面包覆切削工具(以下，有时称为包覆工具)。本申请基于2021年3月17日申请的日本专利申请特愿2021-043485号要求优先权。该日本专利申请中记载的所有记载内容通过参照被引用到本说明书中。

背景技术

以往，为了提高切削工具的寿命，具有在立方晶氮化硼(以下，有时称为cBN)烧结体等基体的表面形成有包覆层的包覆工具，该包覆工具的耐磨损性等得到了提高。

而且，为了更进一步提高包覆工具的切削性能，对包覆层的组成和结构提出了各种方案。

例如，在专利文献1中记载了如下的包覆工具：cBN烧结体的基体表面具有由cBN粒子形成的多个凸部和由结合材形成的多个凹部，

包覆层包括MxLy(0＜x≤1.2，y＝1，M为选自元素周期表4～6族元素、铝和硅中的至少一种以上，L为选自硼、碳、氮和氧中的一种以上)的层，

所述基体表面的Rsub为0.1～0.4μm，

所述包覆层的最表面的Rsurf为0～0.15μm、Rasurf为0～0.1μm，

所述Rsub大于所述Rsurf，所述包覆层的厚度为0.2～10μm，该包覆工具在高负荷及高效率的切削加工中也具有耐久性。

专利文献1：专利第5879664号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况和上述方案而完成的，其目的是提供一种在高负荷切削中也发挥优异的耐磨损性和耐崩刀性的包覆工具。

本发明的实施方式所涉及的表面包覆切削工具如下：

具有基体和设置在该基体上的包覆层，

所述基体为立方晶氮化硼烧结体，该立方晶氮化硼烧结体中，立方晶氮化硼的平均粒径为0.5以上且6.0μm以下、该立方晶氮化硼的含量为40体积％以上且70以下体积％，所述基体的表面粗糙度R为0.1μm以上且1.5μm以下，

所述包覆层的平均厚度为1.0μm以上且5.0μm以下，从所述基体的表面朝向工具表面具有A层、B层和C层，

所述A层的平均组成为(Al_1-xTi_x)N(0.35≤x≤0.60)，该A层的平均厚度t_A为0.1μm以上且1.0μm以下，

所述B层的平均组成为(Al_1-y-zTi_ySi_z)N(0.35≤y≤0.60、0.01≤z≤0.10)，该B层的平均厚度t_B为0.2μm以上且2.0μm以下，

所述C层的平均组成为(Al_1-a-b-cCr_aSi_bCu_c)N(0.150≤a≤0.400、0.050≤b≤0.200、0.005≤c≤0.050)，该C层的平均厚度t_C为0.1μm以上且2.0μm以下，

所述B层的平均厚度t_A与所述A层的平均厚度t_A之比t_B/t_A为2.0以上且6.0以下，

所述C层的平均厚度t_C为所述表面粗糙度R以上(t_C≥R)。

进一步地，上述实施方式所涉及的表面包覆切削工具可以满足下述(1)。

(1)在所述C层上具有TiN层。

所述表面切削工具在高负荷切削中也发挥优异的耐磨损性和耐崩刀性。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的实施方式所涉及的表面包覆工具的纵截面的图。

具体实施方式

本发明人对上述专利文献1中记载的包覆工具进行了研究，其结果认识到仅通过控制基体的表面粗糙度和包覆层的表面粗糙度不能得到充分的耐崩刀性。

于是，本发明人进行了深入研究。其结果得到如下的新见解：通过在cBN烧结体上层叠Al与Ti的复合氮化物层(以下，有时称为AlTiN层)和Al、Ti与Si的复合氮化物层(以下，有时称为AlTiSiN层)，并且还设置Al、Cr、Si与Cu的复合氮化物层(以下，有时称为AlCrSiCuN层)，控制基体的表面粗糙度，并且根据该基体的表面粗糙度控制AlCrSiCuN层的厚度，从而能够得到在高负荷切削中也发挥优异的耐磨损性和耐崩刀性的包覆工具。

在此，高负荷切削是指与通常的切削加工相比，对切削工具进一步施加负荷的切削加工。

下面，对本发明的实施方式的包覆工具进行详细说明。

此外，在本说明书及权利要求书中，在使用“L～M”(L、M均为数值)来表示数值范围时，其范围包括上限值(M)及下限值(L)，在仅对上限值(M)记载单位时，上限值(M)与下限值(L)的单位相同。

图1示意性地表示本实施方式所涉及的包覆工具的纵截面(定义将在后面叙述)。由该图可知，本实施方式所涉及的包覆工具在作为基体的cBN烧结体1的表面具有包覆层，该包覆层依次包括作为A层的AlTiN层2、作为B层的AlTiSiN层3以及作为C层的AlCrSiCuN层4。此外，TiN层5是如后述那样选择性地设置的层，也可以不设置TiN层5。

下面，依次对它们进行说明。

1.立方晶氮化硼(cBN)烧结体

由图1可知，作为基体的cBN烧结体具有作为硬质相的cBN粒子6和结合相7。

(1)cBN粒子

对cBN粒子的平均粒径和cBN粒子在cBN烧结体中所占的含量进行说明。

(1-1)平均粒径

本实施方式中使用的cBN粒子的平均粒径优选在0.5μm以上且6.0μm以下的范围内。

其理由是因为，除了通过在烧结体内含有cBN粒子来提高耐缺损性之外，如果平均粒径为0.5～6.0μm，则在作为包覆工具的基体使用时，不仅可靠地抑制因基体表面的cBN粒子脱落而产生的以刀尖的凹凸形状为起点的缺损及崩刀，而且充分抑制在切削过程中因施加到刀尖的应力而产生的从cBN粒子与结合相的界面进展的裂纹、或者因cBN粒子开裂而进展的裂纹的传播，从而能够具有更优异的耐缺损性。cBN粒子的平均粒径更优选为1.0μm以上且6.0μm，进一步优选为2.5μm以上且6.0μm以下，进一步更优选为2.5μm以上且4.0μm以下。

在此，cBN粒子的平均粒径可以通过如下方式求出。

通过对cBN烧结体的纵截面(为忽略位于cBN烧结体的表面的微小凹凸而视为平面且与该平面垂直的截面)进行镜面加工，并且利用扫描型电子显微镜(Scanning ElectronMicroscope：以下称为SEM)对镜面加工后的面实施组织观察，得到二次电子图像。接着，通过图像处理提取所得到的图像内的cBN粒子部分，并且以通过图像解析求出的各粒子的最大长度为基础，如后述那样算出平均粒径。

在此，当通过图像处理提取图像内的cBN粒子部分时，为了明确判断cBN粒子和结合相，在图像中用黑色为0、白色为255的256灰度的单色表示，对于cBN粒子部分的像素值的峰值(A)和结合相部分的像素值的峰值(B)，将用(B-A)/2+A算出的值作为阈值进行二值化处理。

另外，作为用于求出cBN粒子部分的像素值的区域，例如最好选择0.5μm×0.5μm左右的区域，将至少从同一图像区域内的不同的三个部位求出的平均值设为cBN的前述的像素值。而且，作为用于求出结合相部分的像素值的区域，优选选择0.2μm×0.2μm左右至0.5μm×0.5μm左右的区域，同样将至少从同一图像区域内的不同的三个部位求出的平均值设为结合相的前述的像素值的峰值。

此外，在二值化处理之后，进行诸如将被认为cBN粒彼此接触的部分切开的处理，例如使用分水岭(watershed)图像处理来将被认为接触的cBN粒彼此分离。

对前述二值化处理后得到的图像内的相当于cBN粒子的部分(黑色部分)进行粒子解析，将求出的各cBN粒子的最大长度分别作为各cBN粒子的直径。作为求出最大长度的粒子解析，将通过对一个cBN粒子算出弗里特直径(フェレ径)而得到的两个长度中的较大的长度的值作为最大长度，将该最大长度的值作为各粒子的直径。

假设各粒子为具有该直径的理想球体，将通过计算求出的体积作为各粒子的体积来求出累积体积，通过以该累积体积为基础，将纵轴设为体积百分率(％)，将横轴设为直径(μm)，来绘制图表，将体积百分率为50％时的直径作为cBN粒子的平均粒径。对三个观察区域进行该处理，将其平均值作为cBN粒子的平均粒径(μm)。

在进行该粒子解析时，使用预先通过SEM知道的比例尺的值，设定每一像素的长度(μm)。作为在图像处理中使用的观察区域，最好为在观察区域中至少观察到30个以上的cBN粒子的区域，即在cBN粒子的平均粒径为3μm左右的情况下，例如最好为15μm×15μm左右的视场区域。

(1-2)含量

cBN粒子在cBN烧结体中所占的含量(容量％、体积％)优选为40体积％以上且70体积以下％。

其理由是因为，在含量小于40体积％时，在cBN烧结体中作为硬质物质的cBN粒子较少，耐缺损性有时会降低，另一方面，在大于70体积％时，在cBN烧结体中生成成为裂纹起点的空隙，耐缺损性有时会降低。cBN粒子的含量更优选为45体积％以上且65体积％以下。

cBN粒子在cBN烧结体中所占的含量可以通过如下方式求出。即，通过SEM观察cBN烧结体的纵截面组织，通过图像处理提取所得到的二次电子图像内的cBN粒子部分，通过图像解析算出cBN粒子所占的面积。将对至少三个观察区域进行该面积的算出而求出的值的平均值作为cBN粒子的含量(体积％)。作为在图像处理中使用的观察区域，最好为在观察区域中至少观察到30个以上的cBN粒子的观察区域，即在cBN粒子的平均粒径为3μm左右的情况下，例如最好为15μm×15μm左右的视场区域。

(2)结合相

本实施方式的结合相可以使用以往已知的组成的结合相，即可以是使用包括选自Ti的氮化物、碳化物、碳氮化物、硼化物及Al的氮化物、氧化物中的至少一种以上的粒子的结合相。

(3)表面粗糙度

cBN烧结体的表面粗糙度R优选为0.5μm以上且1.5μm以下。其理由如下。在表面粗糙度R小于0.1μm时，不能得到与A层的充分的附着力。另一方面，在表面粗糙度R大于1.5μm时，切削时cBN粒子在基材与A层的界面脱落，容易产生崩刀，另外，由于包覆层表面也为大于1.5μm的表面粗糙度，因此容易引起崩刀或异常损伤，工件的加工面粗糙度也会变差。R通过SEM来测定，其定义将在后面叙述(参照2.(6))。

2.包覆层

包覆层包括：作为A层的AlTiN层；作为B层的AlTiSiN层；作为C层的AlCrSiCuN层；以及TiN层，其平均厚度(这三层的合计平均厚度)t_T优选为1.0μm以上且5.0μm以下。

其理由是因为，在平均厚度t_T小于1.0μm时，不能充分地得到包覆层的足够的耐磨损性，在大于5.0μm时，包覆层中的畸变会增大，包覆层容易自毁。

下面，依次对作为A层的AlTiN层、作为B层的AlTiSiN层、作为C层的AlCrSiCuN层、以及TiN层进行说明。

(1)作为A层的AlTiN层

关于作为A层的AlTiN层，在其平均组成由式:(Al_1-xTi_x)N表示时，x优选为0.35～0.60。其理由是因为，在x小于0.35时，A层的晶粒的畸变会变大，A层容易自毁，另一方面，在大于0.60时，A层的硬度会降低，耐氧化性也会降低。x更优选为0.40以上且0.55以下。

此外，根据后述的制造方法的一例，以(Al_1-xTi_x)与N之比为1:1的方式制造，但有时不可避免地(非有意地)存在并非为1:1的情况。这种情况对以下叙述所述的其他氮化物(分别构成B层、C层的复合氮化物和TiN)也同样存在。

另外，A层的平均厚度t_A优选为0.1μm以上且1.0μm以下。其理由是因为，在平均厚度t_A小于0.1μm时，A层不能作为与基体的密接层充分发挥作用，在高负荷作用于刀尖的情况下，容易发生包覆层的剥离，另一方面，在大于0.5μm时，A层中的畸变会增大，A层容易自毁。A层的平均厚度t_A更优选为0.2μm以上且0.7μm以下。

(2)作为B层的AlTiSiN层

关于作为B层的AlTiSiN层，在其平均组成由式:(Al_1-y-zTi_ySi_z)N表示时，y优选为0.35以上且0.60以下，z优选为0.01以上且0.10以下。其理由如下。

在y小于0.35时，B层的晶粒的畸变会变大，B层容易自毁，另一方面，在大于0.60时，B层的硬度会降低，耐氧化性也会降低。y更优选为0.40以上且0.55以下。另外，在z小于0.01时，B层得不到足够的耐磨损性，在大于0.10时，B层的晶格的畸变会变大，B层的耐缺损性变得不充分。z更优选为0.03以上且0.07以下。

另外，B层的平均厚度t_B优选为0.2μm以上且2.0μm以下。其理由是因为，在平均厚度t_B小于0.2μm时，B层不能作为耐磨损层充分发挥作用，另一方面，在大于2.0μm时，B层中的畸变会增大，B层容易自毁。B层的平均厚度t_B更优选为0.5μm以上且1.5μm以下。

在此，优选在A层的平均厚度tA与B层的平均厚度tB之间存在t_B/t_A为2.0以上且6.0以下的关系。其理由是因为，在小于2.0时，B层在包覆层整体中所占的比例较少，因此不能得到足够的耐磨损性，另一方面，在大于6.0时，在高负荷作用于刀尖的情况(高负荷切削的情况)下容易发生包覆层的剥离。

(3)作为C层的AlCrSiCuN层

在作为C层的AlCrSiCuN层中，各含有成分具有如下的作用。

即，Al成分具有提高高温硬度的作用，Cr成分具有提高高温韧性、高温强度且在Al及Cr共存含有的状态下提高高温抗氧化性的作用，进一步地，Si成分具有提高耐热塑性变形性的作用，另外，Cu成分具有通过实现晶粒的微细化来提高耐磨损性的作用。

并且，关于作为C层的AlCrSiCuN层，在其平均组成由式:(Al_1-a-b-cCr_aSi_bCu_c)N表示时，a优选为0.150以上且0.400以下，b优选为0.050以上且0.200以下，c优选为0.005以上且0.050以下。其理由如下。

在a小于0.150时，C层不能具有足够的高温韧性、高温强度，因此不能抑制成为崩刀、缺损等原因的裂纹的产生，另一方面，在大于0.400时，由于Al含量的相对减少，C层的耐磨损性会降低。a更优选为0.150以上且0.300以下。

在b小于0.050时，不能期待通过改善C层的耐热塑性变形性来提高耐磨损性，另一方面，在b大于0.200时，C层的耐磨损性会降低。b更优选为0.070以上且0.150以下。

在c小于0.005时，不能期待耐磨损性的提高，在大于0.050时，在进行C层的成膜时容易产生颗粒，C层的耐裂纹性会降低。c更优选为0.010以上且0.040以下。

C层的平均厚度t_C优选为0.1μm以上且2.0μm以下。其理由是因为，在平均厚度t_C小于0.1μm时，C层不能作为耐崩刀层充分发挥作用，另一方面，在大于2.0μm时，C层中的畸变会增大，C层容易自毁。C层的平均厚度t_C更优选为0.5μm以上且1.5μm以下。

另外，优选在t_C与R之间存在R≤t_C的关系。如果该关系成立，则能够在C层中缓冲(吸收)高负荷切削时产生的裂纹，从而提高包覆工具的耐崩刀性。换言之，当该关系式不成立时，在高负荷切削时裂纹传播到基材，导致cBN粒子全部脱落而达到崩刀。

(4)TiN层

在C层上可进一步具有TiN层。

在形成有TiN层的情况下，由于TiN层本身具有金黄色的色调，因此TiN层例如可以用作识别层(TiN的组成只要使金黄色显色即可，并不限定于化学计量的组成)，该识别层能够根据表面的色调变化来判别包覆工具是未使用还是已使用。

此外，作为该识别层的TiN层的平均厚度可以为0.1～1.0μm。其理由是因为，在小于0.1μm时，会产生干涉条纹，有时作为识别层不能充分地视觉辨认色调变化，另一方面，在大于1.0μm时，TiN层会成为崩刀的原因。

(5)其他层

在本实施方式中，以不存在除了A层、B层、C层以外的层的方式进行成膜，但在变更应成膜的层(将成膜向相邻的其他层变更)时，非有意地产生成膜装置内的压力或温度的变动，有时在所述相邻的各层之间，形成组成与这些层的组成不同的非有意的含有氧或碳的层。

(6)与包覆层有关的测定

作为cBN烧结体的基体的表面以如下方式确定。即，设定纵截面，在该纵截面中，使用能量色散型X射线分校分析法(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy：EDS)进行元素映射，求出基体与A层的界面(EDS的光束直径可例示20nm)。然后，对基于该界面的粗糙度曲线用算术方法求出平均直线，将该平均线作为基体的表面。

该平均线是横穿粗糙度曲线的直线，是对被至少为15μm的长度(如定义纵截面时那样，在与当做平面处理的cBN烧结体的表面平行的方向上至少为15μm的长度)的粗糙度曲线所包围的区域，以该区域的面积在该直线m的上侧和下侧相等的方式画出的直线。另外，在画直线m时，将粗糙度曲线的最大高度(最高峰)和最大深度(最深谷)各自的10％以下的部分作为噪声处理，在画直线时，没有纳入到面积的比较。

并且，将在与该平均线垂直的方向上测定的从最高峰的高度到第五个为止的绝对值的平均值和从最深谷的深度到第五个为止的绝对值的平均值之和设为表面粗糙度R。

如果确定基体的表面，则以该表面为基准，测定A层、B层、C层和TiN层(TiN层根据需要设置)各自的平均厚度以及包覆层的平均厚度。即，对上述平均线画出多条(三条以上)垂线，按该多条线分别求出厚度，对求出的厚度取平均值以作为平均厚度。

另外，关于A层、B层和C层各自的平均组成，使用SEM、透射型电子显微镜(Transmission Electron Microscope:TEM)，并且通过能量色散型X射线分析EDS进行截面测定(光束直径可例示20nm)，对得到的测定值取平均值来求出。

3.制造方法

本实施方式所涉及的包覆工具的制造方法例如可以举出如下的方法。

(1)cBN烧结体

cBN烧结体的制造方法可以使用以往公知的方法。例如，准备cBN粒子作为硬质相形成用原料粉末，另外，准备TiN粉末、TiCN粉末、Al粉末、AlN粉末、Al₂O₃粉末作为结合相形成用原料粉末，以使cBN粒子的含量为40～70体积％的方式进行配合，在进行湿式混合并干燥之后，进行冲压成形，保持真空气氛下的规定温度进行预烧结，然后装入超高压烧结装置，在规定的温度下进行烧结。

(2)包覆层

包覆层的制造方法例如可以使用电弧离子镀(AIP)法，并且调整电弧电压、反应气体压力、偏置电压等的成膜参数进行成膜，该电弧离子镀(AIP)法使用与A层、B层、C层和TiN层(TiN层根据需要设置)各自的组成对应的合金组成的靶。

以上的说明包括以下附记的特征。

(附记1)

一种表面包覆切削工具，具有基体和设置在该基体上的包覆层，其特征在于，

所述基体为立方晶氮化硼烧结体，该立方晶氮化硼烧结体中，立方晶氮化硼的平均粒径为0.5μm以上且6.0μm以下、该立方晶氮化硼的含量为40体积％以上且70体积％以下，所述基体的表面粗糙度R为0.1μm以上且1.5μm以下，

t_B/t_A为2.0以上且6.0以下，R≤t_C。

(附记2)

根据附记1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，在所述C层上具有TiN层。

(附记3)

根据附记1或2所述的表面包覆切削工具，其特征在于，所述立方晶氮化硼粒子的平均粒径为2.5μm以上且6.0μm以下。

(附记4)

根据附记1～3中任一项所述的表面包覆切削工具，其特征在于，所述立方晶氮化硼粒子的含量为40体积％以上且70体积％以下。

实施例

下面，列举实施例说明本发明，但本发明并不限定于实施例。

1.cBN烧结体的制作

作为原料粉末，准备平均粒径为2.5～6.0μm的cBN粒子作为硬质相形成用原料粉末，另外，准备TiN粉末、TiC粉末、TiCN粉末、Al粉末、AlN粉末、Al₂O₃粉末作为结合相形成用原料粉末，以表1所示的配合比进行配合。此外，这些原料粉末含有微量的不可避免的杂质。

接着，在将该原料粉末用球磨机进行湿式混合72小时并干燥之后，在成形压力100MPa压制成形为直径：50mm×厚度：1.5mm的尺寸，然后将该成形体在压力：1Pa以下的真空气氛中保持1000℃范围内的规定温度进行预烧结，然后装入超高压烧结装置，在压力：5GPa、温度：1300℃的范围内的规定温度进行烧结，从而制作cBN烧结体。

[表1]

通过将该烧结体用线放电加工机切割成规定尺寸，在Co：5质量％、TaC：5质量％、WC：余量的组成及具有ISO标准CNGA120408的刀片形状的WC基硬质合金制刀片主体的焊接部(角部)，使用Ag系焊料(Cu：26质量％、Ti：5质量％、Ag：余量)进行焊接，并且实施上下面及外周研磨、刃口修磨处理，从而制造具有ISO标准CNGA120408的刀片形状的cBN基体1～10。

2.包覆层的成膜

对于基体1～10，通过以下(1)～(5)的工序，并且使用电弧离子镀装置形成包覆层。在电弧离子镀装置内，配置与要成膜的A层、B层、C层和TiN层各自的组成对应的合金组成的靶。

(1)在将基体1～10在丙酮中进行超声波清洗并使之干燥的状态下，沿着外周部安装在从电弧离子镀装置内的旋转台上的中心轴沿半径方向离开规定距离的位置上。

(2)在对电弧离子镀装置内进行排气并保持10^-2Pa以下的真空的同时，用加热器24将装置内加热到500℃之后，设定为2.0Pa的Ar气体气氛，并且对在上述旋转台上自转的基体施加-300V的直流偏置电压，从而通过氩离子对基体表面进行30分钟的轰击处理。此时，控制轰击条件以成为规定的R。

(3)A层的成膜如下方式进行。

向电弧离子镀装置内导入氮气作为反应气体，设为表2所示的4.0～8.0Pa的规定的反应气氛，并且维持该表2所示的装置内温度，对基体施加表2所示的-30～-60V的规定的直流偏置电压，并且在由规定组成的Al-Ti合金靶构成的阴极电极(蒸发源)与阳极电极之间，同时流过规定时间的表2所示的120～160A的规定电流使其产生电弧放电，在上述基体11的表面蒸镀形成由表4所示的组成、平均厚度的(Al、Ti)N层构成的A层。

(4)B层的成膜如下方式进行。

向电弧离子镀装置内导入氮气作为反应气体，设为表2所示的5.0～8.0Pa的范围内的规定的反应气氛，并且同样维持表2所示的装置内温度，对基体施加表2所示的-30～-60V的范围内的规定的直流偏置电压，并且在由规定组成的Al-Ti-Si合金靶构成的阴极电极(蒸发源)与阳极电极之间，流过表2所示的120～180A的范围内的规定电流使其产生电弧放电，在上述A层的表面蒸镀形成表4所示的组成、平均厚度的B层。

(5)C层的成膜如下方式进行。

向电弧离子镀装置内导入氮气作为反应气体，设为表2所示的4.0～7.0Pa的范围内的规定的反应气氛，并且同样维持表2所示的装置内温度，对基体施加表2所示的-30～-70V的范围内的规定的直流偏置电压，并且在由规定组成的Al-Cr-Si-Cu合金靶构成的阴极电极(蒸发源)与阳极电极之间，流过表2所示的100～180A的范围内的规定电流使其产生电弧放电，在上述B层的表面蒸镀形成表4所示的组成、平均厚度的C层。

如上所述，制作了本发明包覆工具(称为实施例)1～10。

另一方面，为了比较，对于上述cBN基体1～3，将上述(3)～(5)中的条件分别变更为表3所示的值，制作了表5所示的比较例的包覆工具(称为比较例)1～6。

此外，关于实施例2、3、5、6、7及8和比较例3及6，在电弧离子镀装置内附设由金属Ti构成的阴极电极(蒸发源)，在以下的形成条件下，在包覆层上进一步蒸镀形成层厚为0.1～1.0μm的TiN层。

关于TiN层的成膜条件，向电弧离子镀装置内导入氮气作为反应气体，设为5.0Pa的反应气氛，并且维持表2所示的各个实施例及各个比较例的装置内温度，对基体施加-40V的直流偏置电压，并且在由Ti靶构成的阴极电极(蒸发源)与阳极电极之间，同时流过规定时间的120A的规定电流使其产生电弧放电，从而形成TiN层。

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接着，对实施例1～10和比较例1～6进行以下的切削试验。

切削试验

工件：JIS·SCr420的渗碳淬火材(HRC60)的圆棒

切削速度：200m/min

切削深度：0.1mm

进给量：0.15mm

切削至切削长度1000m，测定后刀面磨损量。

在表6中示出其结果。

[表6]

在表6中，“※”是在达到切削试验的切削长度之前产生崩刀而达到寿命，记载了从切削开始达到寿命的时间(sec)。

根据表6的结果，确认到实施例1～10能够在不产生崩刀的情况下进行切削，而且具有优异的耐磨损性。

另一方面，可知比较例1～6由于崩刀的产生或后刀面磨损的进展而在短时间内达到了寿命。

前述公开的实施方式在所有方面只是示例性的，而不是限制性的。本发明的范围是由权利要求书表现，而不是由前述的实施方式表现，旨在包括与权利要求书等同的意义及范围内的所有变更。

附图标记说明

1基体(cBN烧结体)

2A层(AlTiN层)

3B层(AlTiSiN层)

4C层(AlCrSiCuN层)

5 TiN层

6 cBN粒子

7 结合相

Claims

1.一种表面包覆切削工具，具有基体和设置在该基体上的包覆层，其特征在于，

所述基体为立方晶氮化硼烧结体，该立方晶氮化硼烧结体中，立方晶氮化硼的平均粒径为2.5μm以上且6.0μm以下、该立方晶氮化硼的含量为40体积％以上且70体积％以下，所述基体的表面粗糙度R为0.1μm以上且1.5μm以下，

所述A层的平均组成为(Al_1-xTi_x)N，该A层的平均厚度t_A为0.1μm以上且1.0μm以下，其中0.35≤x≤0.60，

所述B层的平均组成为(Al_1-y-zTi_ySi_z)N，该B层的平均厚度t_B为0.2μm以上且2.0μm以下，其中0.35≤y≤0.60、0.01≤z≤0.10，

所述C层的平均组成为(Al_1-a-b-cCr_aSi_bCu_c)N，该C层的平均厚度t_C为0.1μm以上且2.0μm以下，其中0.150≤a≤0.400、0.050≤b≤0.200、0.005≤c≤0.050，

t_B/t_A为2.0以上且6.0以下，R≤t_C。

2.根据权利要求1所述的表面包覆切削工具，其特征在于，

在所述C层上具有TiN层。