CN117561134A

CN117561134A - 涂层刀具及切削刀具

Info

Publication number: CN117561134A
Application number: CN202280045289.1A
Authority: CN
Inventors: 吉见启
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2022-05-27
Publication date: 2024-02-13
Also published as: WO2023007935A1; JPWO2023007935A1; DE112022003762T5

Abstract

本公开的涂层刀具是具有基体和位于基体之上的涂层的涂层刀具。涂层包含具有立方晶构造的结晶。涂层在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造。条纹状构造具有在厚度方向上交替地配置的两个层。两个层包含Si和至少一种金属元素。两个层的金属元素的含量互不相同。两个层分别包含具有立方晶构造的结晶。将涂层的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第一角度，将涂层刀具在氮气气氛中以处理温度900℃、处理时间1小时的条件进行热处理后的涂层的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第二角度的情况下，第一角度与第二角度之差为0.05°以下。

Description

涂层刀具及切削刀具

技术领域

本公开涉及涂层刀具及切削刀具。

背景技术

作为车削加工或铣削加工等切削加工中所使用的刀具，已知有用涂层被覆硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等基体的表面，从而使耐磨损性等提高的涂层刀具。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2020-146777号公报

专利文献2：日本专利第5376454号公报

发明内容

本公开的一方案的涂层刀具具有基体和位于基体之上的涂层的涂层刀具。涂层包括具有立方晶构造的结晶。涂层在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造。条纹状构造具有在厚度方向上交替地配置的两个层。两个层包括Si和至少一种金属元素。两个层的金属元素的含量互不相同。两个层分别包含具有立方晶构造的结晶。将涂层的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第一角度，将涂层刀具在氮气气氛中以处理温度900℃、处理时间1小时的条件进行热处理后的涂层的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第二角度的情况下，第一角度与第二角度之差为0.05°以下。

附图说明

图1是表示实施方式的涂层刀具的一例的立体图。

图2是表示实施方式的涂层刀具的一例的侧剖视图。

图3是表示实施方式的涂层的一例的剖视图。

图4是图3所示的H部的示意放大图。

图5是用于说明第一层及第二层的Al含量、Cr含量以及Si含量的示意图。

图6是表示实施方式的切削刀具的一例的主视图。

图7是表示试料No.1～No.13中的涂层的构成、第一角度及第二角度的测定结果以及切削试验的结果的表。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开的用于实施涂层刀具及切削刀具的方式(以下，记载为“实施方式”)进行详细说明。需要说明的是，本公开的涂层刀具及切削刀具不受该实施方式限定。另外，各实施方式可以在处理内容不矛盾的范围内适当组合。另外，在以下的各实施方式中对相同的部位标注相同的附图标记，省略重复的说明。

另外，在以下所示的实施方式中，有时使用“恒定”、“正交”、“垂直”或者“平行”这样的表现，但这些表现不需要是严格意义上的“恒定”、“正交”、“垂直”或者“平行”。即，上述的各表现允许例如制造精度、设置精度等的偏差。

在上述的现有技术中，在提高热稳定性方面存在进一步改善的余地。

＜涂层刀具＞

图1是表示实施方式的涂层刀具的一例的立体图。另外，图2是表示实施方式的涂层刀具1的一例的侧剖视图。如图1所示，实施方式的涂层刀具1具有刀片主体2。

(刀片主体2)

刀片主体2例如具有上表面及下表面(与图1所示的Z轴相交的面)的形状是平行四边形的六面体形状。

刀片主体2的一个角部作为切削刃部而发挥功能。切削刃部具有第一面(例如上表面)、以及与第一面连接的第二面(例如侧面)。在实施方式中，第一面作为刮掉由切削而产生的切屑的“前刀面”而发挥功能，第二面作为“后刀面”而发挥功能。切削刃位于第一面与第二面相交的棱线的至少一部分，涂层刀具1通过使该切削刃碰触被切削材料而对被切削材料进行切削。

上下贯通刀片主体2的贯通孔5位于刀片主体2的中央部。在贯通孔5中***有后述的用于将涂层刀具1安装于刀柄70上的螺钉75(参照图6)。

如图2所示，刀片主体2具有基体10以及涂层20。

(基体10)

基体10例如由硬质合金形成。硬质合金含有W(钨)、具体而言，含有WC(碳化钨)。另外，硬质合金也可以含有Ni(镍)或Co(钴)。具体而言，基体10由以WC粒子为硬质相成分、以Co为粘结相的主成分的WC基硬质合金构成。

另外，基体10也可以由金属陶瓷形成。金属陶瓷例如含有Ti(钛)、具体而言，TiC(碳化钛)或TiN(氮化钛)。另外，金属陶瓷也可以含有Ni或Co。

另外，基体10可以由含有立方氮化硼(cBN)粒子的立方氮化硼质烧结体形成。基体10也可以并不局限于立方氮化硼(cBN)粒子，也可以含有六方氮化硼(hBN)、菱方氮化硼(rBN)、纤锌矿氮化硼(wBN)等的粒子。

(涂层20)

涂层20例如以提高基体10的耐磨损性、耐热性等为目的而被覆在基体10上。在图2的例子中，涂层20整体被覆基体10。涂层20至少位于基体10之上即可。在涂层20位于基体10的第一面(在此为上表面)的情况下，第一面的耐磨损性、耐热性高。在涂层20位于基体10的第二面(在此为侧面)的情况下，第二面的耐磨损性、耐热性高。

在此，参照图3及图4对涂层20的具体结构进行说明。图3是表示实施方式的涂层20的一例的剖视图。另外，图4是图3所示的H部的示意放大图。

如图3所示，涂层20具有位于中间层22之上的第一涂层23、以及位于第一涂层23之上的第二涂层24。

(第一涂层23)

第一涂层23具有选自由Al、第五族元素、第六族元素以及Ti以外的第四族元素组成的组中的至少一种元素、选自由C及N组成的组中的至少一种元素、以及Si和Cr。

具体而言，第一涂层23也可以具有Al、Cr、Si和N。即，第一涂层23也可以是含有作为Al、Cr及Si的氮化物的AlCrSiN的AlCrSiN层。需要说明的是，“AlCrSiN”的表述是指Al、Cr、Si和N以任意的比例存在，未必是指Al、Cr、Si和N以1对1对1对1存在。

在使含有中间层22所含的金属(例如，Si)的第一涂层23位于中间层22之上的情况下，中间层22与涂层20的结合性高。由此，涂层20难以从中间层22剥离，因此涂层20的耐久性高。

如图4所示，第一涂层23可以在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造。具体而言，第一涂层23具有多个第一层23a和多个第二层23b。第一涂层23在厚度方向上交替地层叠有第一层23a和第二层23b。第一层23a是与中间层22相接的层，第二层23b形成于第一层23a上。

第一层23a及第二层23b的厚度可以分别为50nm以下。较薄地形成的第一层23a及第二层23b的残余应力小，难以产生剥离、裂纹等，因此涂层20的耐久性变高。

第一涂层23也可以包含具有立方晶构造的结晶。在该情况下，第一层23a及第二层23b也可以分别包含具有立方晶构造的结晶。

第一层23a及第二层23b可以含有Si和至少一种金属元素，金属元素的含量可以在第一层23a和第二层23b中不同。

图5是用于说明第一层23a及第二层23b的Al含量、Cr含量以及Si含量的示意图。

第一层23a及第二层23b含有Al、Cr、Si和N。在此，将第一层23a中的Al含量设为第一Al含量，将第一层23a中的Cr含量设为第一Cr含量，将第一层23a中的Si含量设为第一Si含量。另外，将第二层23b中的Al含量设为第二Al含量，将第二层23b中的Cr含量设为第二Cr含量，将第二层23b中的Si含量设为第二Si含量。

在该情况下，也可以是，第一Al含量比所述第二Al含量多，第一Cr含量比第二Cr含量少，第一Si含量比第二Si含量多。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1高硬度且耐崩损性优异。

另外，第一涂层23所含的金属元素中Al、Cr和Si的合计所占的可以为98原子％以上。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1的硬度更高且耐崩损性优异。

另外，Al在第一涂层23的金属元素中所占的比率可以为38原子％以上且55原子％以下。Cr在第一涂层23的金属元素中所占的比率可以为33原子％以上且48原子％以下。Si在第一涂层23的金属元素中所占的比率可以为4原子％以上且15原子％以下。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1的耐氧化性提高且耐磨损性优异。

另外，第一Al含量与第二Al含量之差可以为1原子％以上且9原子％以下。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1在维持较高的耐氧化性且高硬度的同时，缓和涂层内部的应力，耐磨损性优异。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1硬度尤其高。

另外，第一Cr含量与第二Cr含量之差可以为1原子％以上且12原子％以下。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1耐磨损性更优异。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1耐崩损性尤其优异。

另外，第一Si含量与第二Si含量之差可以为0.5原子％以上且5原子％以下。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1硬度尤其高。

另外，第一层23a及第二层23b的厚度可以为1nm以上且20nm以下。

具有该结构的第一涂层23的涂层刀具1的硬度和耐崩损性优异。

第一涂层例如可以通过物理蒸镀法形成。作为物理蒸镀法，例如可举出离子镀法以及溅射法等。作为一例，在通过离子镀法制作第一涂层的情况下，可以通过下述的方法制作涂层。

首先，作为一例，准备Cr、Si以及Al的各金属靶、或复合化的合金靶或烧结体靶。

接下来，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。使离子化的金属与氮源的氮气(N₂)气体等反应，并且蒸镀到基体的表面。通过以上的步骤能够形成A1CrSiN层。

在上述的步骤中，可以将基体的温度设为500～600℃，将压力设为1.0～6.0Pa，对基体施加-50～-200V的直流偏置电压，将电弧放电电流设为100～200A。

第一涂层的组成能够通过将施加于铝金属靶、铬金属靶、铝-硅复合化合金靶以及铬-硅复合化合金靶的电弧放电、辉光放电时的电压、电流值针对各个靶独立地控制来调整。另外，第一涂层的组成也可以通过涂层时间、气氛压的控制来调整。在实施方式的一例中，通过使电弧放电、辉光放电时的电压、电流值变化，能够使靶金属的离子化量变化。另外，通过对每个靶周期性地改变电弧放电、辉光放电时的电流值，能够使靶金属的离子化量周期性地变化。靶的电弧放电、辉光放电时的电流值以0.01～0.5min的间隔周期性地改变，由此能够使靶金属的离子化量周期性地变化。由此，能够构成为在涂层的厚度方向上各金属元素的含有比例以各自的周期变化。

在进行上述的步骤时，以使Al、Si的量变少、另外Cr的量变多的方式使Al、Si、Cr的组成变化，然后，以Al、Si的量变多、另外Cr的量变少的方式使Al、Si、Cr的组成变化，由此能够制作具有第一层及第二层的第一涂层23。

(第二涂层24)

第二涂层24也可以具有Ti、Si以及N。即，第二涂层24也可以是含有Ti及Si的氮化物层(TiSiN层)。需要说明的是，“TiSiN层”的表述是指Ti、Si与N以任意的比例存在，未必是指Ti、Si和N以1对1对1存在。

由此，例如，在第二涂层24的摩擦系数低的情况下，能够提高涂层刀具1的耐熔敷性。另外，例如，在第二涂层24的硬度高的情况下，能够提高涂层刀具1的耐磨损性。另外，例如，在第二涂层24的氧化开始温度高的情况下，能够提高涂层刀具1的耐氧化性。

第二涂层24也可以在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造。具体而言，第二涂层24也可以具有位于厚度方向的两个以上的层。例如，第二涂层24也可以具有在厚度方向上交替地配置的第三层和第四层。另外，第二涂层24也可以包含具有立方晶构造的结晶。在该情况下，构成第二涂层24的条纹状构造的各层也可以分别包含具有立方晶构造的结晶。

第二涂层24的条纹状构造所具有的各层可以包含Si、至少一种金属元素，金属元素的含量可以在各层中不同。

第二涂层24的Ti的含量(以下，记载为“Ti含量”)、Si的含量(以下，记载为“Si含量”)以及N的含量(以下，记载为“N含量”)可以沿着第二涂层24的厚度方向分别反复增减。需要说明的是，第二涂层24所含的金属元素中的、Ti以及Si的合计可以为98原子％以上。

具有该结构的第二涂层24的涂层刀具1，涂层的韧性提高，耐冲击性优异。具体而言，具有该结构的第二涂层24的涂层刀具1的耐缺损性、耐崩损性优异。

另外，第二涂层24也可以具有Ti含量的增减的周期与Si含量的增减的周期不同的部分。在此，增减的周期例如是沿着第二涂层24的厚度方向从Ti含量(Si含量)成为最大(或最小)的位置到接下来成为最大(或最小)的位置的距离。

具有该结构的第二涂层24的涂层刀具1在维持高硬度的同时，提高韧性，耐冲击性优异。

Ti含量的增减的周期、Si含量的增减的周期以及N含量的增减的周期可以为1nm以上且15nm以下。

具有该结构的第二涂层24的涂层刀具1缓和涂层内部的残余应力，涂层的结合性提高，耐冲击性提高。

Ti在第二涂层24的金属元素中所占的比率可以为80原子％以上且95原子％以下，Si在第二涂层24的金属元素中所占的比率可以为5原子％以上且20原子％以下。

具有该结构的第二涂层24的涂层刀具1在维持高硬度的同时，涂层的结合性提高，并且涂层的韧性优异，显示较高的耐冲击性。

Ti在第二涂层24的金属元素中所占的比率也可以为82原子％以上且90原子％以下。

具有该结构的第二涂层24的涂层刀具1韧性进一步提高，显示较高的耐冲击性。

第二涂层24也可以与第一涂层23同样地通过物理蒸镀法形成。作为一例，由具有条纹状构造的TiSiN构成的第二涂层在离子镀法中，可以通过使用钛金属靶以及钛-硅复合化合金靶，针对各个靶独立地控制施加于这些靶的电弧放电、辉光放电时的电压、电流值来制作。

将具有第一涂层23和第二涂层24的涂层20的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第一角度。另外，将形成有具有第一涂层23和第二涂层24的涂层20的涂层刀具1在氮气气氛下以处理温度900℃、处理时间1小时的条件进行热处理后的涂层20的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第二角度。在该情况下，第一角度与第二角度之差可以为0.05°以下。

以往，交替地层叠有两个层的涂层的热处理前后的(200)面的峰值偏移(峰值角度的变化量)大。因此，具有以往的层叠膜的涂层刀具的热稳定性低且切削时的耐磨损性或耐热冲击性的性能低。与此相对地，实施方式的涂层20的第一角度与第二角度之差为0.05°以下，即，热处理前后的(200)面的峰值偏移小。因此，实施方式的涂层刀具1的热稳定性高，且能够提高切削时的耐磨损性或耐热冲击性等性能降低。

另外，涂层20在第一涂层23以及第二涂层24中均含有Si。由此，能够减小在各层之间产生的残余应力，能够进一步提高热稳定性。

另外，涂层20具有含有Al及Cr的第一涂层23。由此，能够提高涂层20的耐氧化性、润滑性。

另外，涂层20具有含有Ti的第二涂层24。由此，能够提高耐崩损性能。

在此，对涂层20具有第一涂层23及第二涂层24这两方的情况的例子进行了说明，但涂层20只要具有第一涂层23及第二涂层24中的至少一方即可。即，涂层20也可以是仅具有第一涂层23及第二涂层24中的第一涂层23的结构。另外，涂层20也可以是仅具有第一涂层23及第二涂层24中的第二涂层24的结构。在这些情况下，通过将第一角度与第二角度之差设为0.05°以下，也能够提高热稳定性。

(中间层22)

中间层22也可以位于基体10与涂层20之间。具体而言，中间层22在一方的面(在此为下表面)与基体10的上表面相接，并且在另一方的面(在此为上表面)与涂层20(第一涂层23)的下表面相接。

中间层22与基体10的结合性比中间层22与涂层20的结合性高。作为具有这样的特性的金属元素，例如可举出Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Y、Ti。中间层22含有上述金属元素中的至少一种以上的金属元素。例如，中间层22也可以含有Ti。需要说明的是，Si是半金属元素，但在本说明书中，半金属元素也包含在金属元素中。

在中间层22含有Ti的情况下，中间层22中的Ti的含量可以为1.5原子％以上。例如，中间层22中的Ti的含量可以为2.0原子％以上。

中间层22也可以含有上述金属元素(Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Y、Ti)以外的成分。但是，从与基体10的结合性的观点出发，中间层22可以合计至少含有95原子％以上的上述金属元素。更优选的是，中间层22可以合计含有98原子％以上的上述金属元素。需要说明的是，中间层22中的金属成分的比例例如可以通过使用了附属于STEM(扫描透射电子显微镜)的EDS(能量分散型X射分光器)的分析来确定。

这样，在实施方式的涂层刀具1中，通过在基体10与涂层20之间设置与基体10的润湿性比与涂层20的润湿性高的中间层22，能够提高基体10与涂层20的结合性。需要说明的是，中间层22与涂层20的结合性也高，因此也不易产生涂层20从中间层22剥离的情况。

需要说明的是，中间层22的厚度例如可以为0.1nm以上且小于20.0nm。

＜切削刀具＞

接下来，参照图6对具备上述的涂层刀具1的切削刀具的结构进行说明。图6是表示实施方式的切削刀具的一例的主视图。

如图6所示，实施方式的切削刀具100具有涂层刀具1、以及用于固定涂层刀具1的刀柄70。

刀柄70是从第一端(图6中的上端)朝向第二端(图6中的下端)延伸的棒状的构件。刀柄70例如是钢、铸铁制。特别是，优选在这些构件中使用性高的钢。

刀柄70在第一端侧的端部具有刀槽73。刀槽73是供涂层刀具1装配的部分，具有与被切削材料的旋转方向相交的安装座面和相对于安装座面倾斜的约束侧面。在安装座面设置有供后述的螺钉75螺合的螺孔。

涂层刀具1位于刀柄70的刀槽73，并通过螺钉75装配于刀柄70。即，将螺钉75***涂层刀具1的贯通孔5，将该螺钉75的前端***形成于刀槽73的安装座面的螺孔，使螺纹部彼此螺合。由此，涂层刀具1以切削刃部分从刀柄70向外侧突出的方式装配于刀柄70。

在实施方式中，例示了用于所谓车削加工的切削刀具。作为车削加工，例如可举出内径加工、外径加工以及开槽加工。需要说明的是，作为切削刀具，并不限定于车削加工所使用的刀具。例如，涂层刀具1可以用于铣削加工所使用的切削刀具。作为用于铣削加工的切削刀具作为例如举出平铣刀、正面铣刀、侧铣刀、切槽铣刀等铣刀、单刃立铣刀、多刃立铣刀、锥刃立铣刀、球头立铣刀等立铣刀等。

实施例

以下，具体地说明本公开的实施例。需要说明的是，本公开并不限定于以下所示的实施例。

制作了在由以WC粒子为硬质相成分、以Co为粘结相的主成分的WC基硬质合金构成的基体之上具有涂层的试料No.1～No.13。试料No.1～No.13中的试料No.1～No.9的涂层均在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造。试料No.10～No.13的涂层均在基于透射电子显微镜的截面观察下不具有条纹状构造。试料No.1～No.3相当于本公开的实施例，试料No.4～No.13相当于比较例。

将基体由WC构成、中间层由含Ti层构成、第一涂层由AlCrSiN层构成、第二涂层由TiSiN层构成的涂层刀具作为试料No.1。试料No.1相当于本公开的实施例。

在1×10^-3Pa的减压环境下加热基体而使表面温度为550℃。接下来，作为气氛气体导入氩气体，将压力保持为3.0Pa。接下来，将偏置电压设为-400V，进行11分钟的氩气轰击处理。接下来，将压力减压至0.1Pa，对Ti金属蒸发源施加150A的电弧电流，处理0.3分钟，在基体的表面形成作为中间层的含Ti层。反复进行氩气轰击处理以及含Ti中间层形成处理，合计进行3次，由此形成层厚8nm的含Ti中间层。但是，在第二次以及第三次的氩气轰击处理中，将偏置电压设为-200V。

＜氩气轰击处理的处理条件＞

(1)偏置电压：-400V

(2)压力：3Pa

(3)处理时间：11分钟

＜含Ti层的成膜条件＞

(1)电弧电流：150A

(2)偏置电压：-400V

(3)压力：0.1a

(4)处理时间：0.3分钟

＜第二次以后的氩气轰击处理条件＞

(1)偏置电压：-200V

(2)压力：3Pa

(3)处理时间：1分钟

含Ti层例如可以含有基于扩散的其他金属元素。含Ti层可以含有50～98原子％的除Ti以外的金属元素。

接下来，形成第一涂层。向收容有基体的腔室的内部导入作为气氛气体以及N源的N2气体，将腔室的内部的压力保持为3Pa。接着，对Al金属、Cr金属以及Al₅₂Si₄₈合金蒸发源分别施加-130V的偏置电压，并且分别以135～150A、120～150A、110～120A施加电弧电流15分钟，并将各电弧电流以0.04分钟的周期反复施加，从而形成平均厚度1.8μm的第一涂层即(Al₅₀Cr₄₃Si₇)N/(Al₄₈Cr₄₅Si₇)N层。

接下来，形成了第二涂层。对Ti金属及Ti₅₂Si₄₈合金蒸发源分别施加-100V的偏置电压，并且分别以100～200A、100～200A施加电弧电流，并将各电弧电流在10分钟以0.04分钟的周期反复施加，从而形成了平均厚度1.2μm的第二涂层即(Ti₉₁Si₉)N/(Ti₈₉Si₁₁)N层。

试料No.2～No.13按照试料No.1的制作方法，变更金属或合金蒸发源而制作。

试料No.1～No.9的涂层具有条纹状构造。这些试料No.1～No.9中的、试料No.1～No.3、No.6的涂层在沿厚度方向交替地配置的两个层中分别含有Si。

试料No.4、No.5、No.9的涂层在厚度方向上交替地配置的两个层均不含有Si。

试料No.7、No.8的涂层在沿厚度方向交替地配置的两个层中的、一方的层中含有Si，在另一方的层不含有Si。

试料No.1～No.13中的试料No.10～No.13的涂层不具有条纹状构造。试料No.10～No.13的涂层不含有Si。

对各试料No.1～No.13进行了第一角度以及第二角度的测定。如上述那样，第一角度是涂层中含有的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度。另外，第二角度是在氮气气氛中以处理温度900℃、处理时间1小时的条件对各试料No.1～No.13进行热处理后的、具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度。

第一角度以及第二角度的测定使用薄膜X射线衍射装置“X’Pert PRO-MRD(DY2295)”(PANalytical制)进行。本装置的光学***是X射线反射镜以及平板准直器。另外，本装置的X射线管球为CuKα，输出为45kV/40mA。

另外，测定条件如下。

测定方法：2θ扫描

测定范围：20°～80°

入射角度：0.5°

步骤：0.02°

时间：4.0sec/step

具有立方晶构造de1结晶的(200)面的峰值是在上述条件下从角度42°到44°看到的峰值。

另外，使用试料No.1～No.13的2刃超硬球头立铣刀(型号：2KMBL0200-0800-S4)，在以下的条件下进行。

＜切削试验条件＞

(1)切削方法：刀槽加工

(2)被切削材料：SKD11H

(3)转速：16900min^-1

(4)工作台进给：1320mm/min

(5)切入量(ap×ae)：0.08mm×0.2mm

(6)切削状态：湿式

(7)冷却剂：油雾

(8)评价方法：根据直至产生崩损为止的冲击次数进行判断。

图7是表示试料No.1～No.13中的涂层的构成、第一角度以及第二角度的测定结果以及切削试验的结果的表。

试料No.1的涂层具有第一涂层以及第二涂层。第一涂层具有在厚度方向上交替地配置的第一层和第二层。第二涂层具有在厚度方向上交替地配置的第三层和第四层。第一层及第二层具有Al、Cr、Si和N。第一层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为50原子％、43原子％、7原子％，第二层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为48原子％、46原子％、6原子％。另外，第三层及第四层具有Ti和Si。第三层的金属元素中Ti及Si所占的比率分别为91原子％、9原子％，第四层的金属元素中Ti及Si所占的比率分别为89原子％、11原子％。

试料No.2的涂层仅具有第一涂层以及第二涂层中的第一涂层。第一涂层具有在厚度方向上交替地配置的第一层和第二层，第一层及第二层具有Al、Cr、Si和N。第一层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为50原子％、43原子％、7原子％，第二层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为48原子％、46原子％、6原子％。

试料No.3的涂层具有第一涂层以及第二涂层中的第二涂层。第二涂层具有在厚度方向上交替地配置的第三层和第四层，第三层及第四层具有Ti、Si和N。第三层的金属元素中Ti及Si所占的比率分别为91原子％、9原子％，第四层的金属元素中Ti及Si所占的比率分别为89原子％、11原子％。

试料No.4的涂层具有在厚度方向上交替地配置的两个层(分别记载为“第五层”及“第六层”)。第五层具有Al、Cr和N，第六层具有A1、Ti和N。第五层的金属元素中A1及Cr所占的比率分别为50原子％、50原子％，第六层的金属元素中Al及Ti所占的比率分别为60原子％、40原子％。

试料No.5的涂层具有在厚度方向上交替地配置的两个层(分别记载为“第七层”及“第八层”)。第七层具有Ti、Al和N，第八层具有Al、Cr和N。第七层的金属元素中Ti及Al所占的比率分别为70原子％、30原子％，第八层的金属元素中Al及Cr所占的比率分别为50原子％、50原子％。

试料No.6的涂层与试料No.1的涂层相同，且具有作为第一涂层的(AlCrSi)N/(AlCrSi)，作为第二涂层的(TiSi)N/(TiSi)N层。试料No.6的涂层所具有的第一涂层及第二涂层与试料No.1的涂层所具有的第一涂层及第二涂层的组成比不同。具体而言，试料No.6具有作为第一涂层的(Al₅₉Cr₂₂Si₉)N/(Al₇₇Cr₁₁Si₁₂)N层，作为第二涂层的(Ti₇₈Si₂₂)N/(Ti₇₅Si₂₅)N层。

即，试料No.6的第一涂层具有在厚度方向上交替地配置的第九层和第十层。第九层及第十层具有Al、Cr、Si和N。第九层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为59原子％、22原子％、9原子％，第十层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为77原子％、11原子％、12原子％。另外，试料No.6的第二涂层具有在厚度方向上交替地配置的第十一层和第十二层。第十一层及第十二层具有Ti和Si。第十一层的金属元素中Ti及Si所占的比率分别为78原子％、22原子％，第十二层的金属元素中Ti以及Si所占的比率分别为75原子％、25原子％。

试料No.7的涂层具有在厚度方向上交替地配置的两个第十三层及第十四层。第十三层具有Al、Cr、Si和N，第十四层具有Al、Cr和N。第十三层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为50原子％、43原子％以及7原子％，第十四层的金属元素中Al及Cr所占的比率分别为51原子％、49原子％。

试料No.8的涂层具有在厚度方向上交替地配置的两个第十五层及第十六层。第十五层具有Al、Cr、Si和N，第十六层具有Al、Cr和N。第十五层的金属元素中Al、Cr以及Si所占的比率分别为53原子％、45原子％以及2原子％，第十六层的金属元素中Al以及Cr所占的比率分别为51原子％、49原子％。

试料No.9的涂层具有在厚度方向上交替地配置的两个第十七层及第十八层。第十七层具有Ti和N，第十八层具有Ti、Cr和N。第十八层的金属元素中Ti以及Cr所占的比率分别为50原子％、50原子％。

试料No.10的涂层具有Ti和N。试料No.11的涂层具有Ti、Cr以及N。Ti及Cr的比率分别为50原子％、50原子％。试料No.12的涂层具有Cr和N。试料No.13的涂层具有Al、Ti和N。Al以及Ti的比率分别为60原子％、40原子％。

如图7所示，关于第一角度与第二角度之差，试料No.1为0.02°，试料No.2为0.04°，试料No.3为0.03°，试料No.4为1.17°，试料No.5为0.12°，试料No.6为0.08°。另外，关于第一角度与第二角度之差，试料No.7为0.05°，试料No.8为0.07°，试料No.9为0.05°，试料No.10为0.04°，试料No.11为0.05°，试料No.12为0.04°，试料No.13为1.21°。

这样，相当于本公开的实施例的试料No.1～No.3与相当于比较例的试料No.4～No.13中的具有条纹状构造的试料No.1～No.9相比，第一角度与第二角度之差小。根据其结果可知，与本公开的涂层刀具与试料No.4～No.9相比，热稳定性高。需要说明的是，试料No.1具有第一涂层及第二涂层，但图7所示的结果是第二涂层中的第一角度与第二角度之差。

另外，如图7所示，关于切削试验中的到崩损为止的冲击次数，试料No.1为127000次，试料No.2为122000次，试料No.3为123000次，试料No.4为33000次，试料No.5为30000。另外，关于该冲击次数，试料No.6为95000次，试料No.7为85000次，试料No.8为72000次，试料No.9为22000次。另外，关于该冲击次数，试料No.10为14000次，试料No.11为17000次，试料No.12为15000次，试料No.13为26000次。

这样，相当于本公开的实施例的试料No.1～No.3与作为比较例的试料No.4～No.13相比，直至产生崩损为止的冲击次数多。由这些结果可知，本公开的涂层刀具与作为比较例的试料No.4～No.13相比，切削时的耐磨损性、耐热冲击性的性能提高。

如上所述，实施方式的涂层刀具(作为一例，涂层刀具1)是具有基体(作为一例，基体10)和位于基体之上的涂层(作为一例，涂层20)的涂层刀具。涂层包含具有立方晶构造的结晶。涂层在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造。条纹状构造具有在厚度方向上交替地配置的两个层。两个层包含Si和至少一种金属元素。两个层的金属元素的含量互不相同。两个层分别包含具有立方晶构造的结晶。将涂层的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第一角度，将涂层刀具在氮气气氛中以处理温度900℃、处理时间1小时的条件进行热处理后的涂层的基于X射线衍射的具有立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第二角度的情况下，第一角度与第二角度之差为0.05°以下。

因此，根据实施方式的涂层刀具，能够提高热稳定性。

需要说明的是，图1所示的涂层刀具1的形状只不过是一例，并不限定于本公开的涂层刀具的形状。本公开的涂层刀具例如也可以具有棒形状的主体，其具有旋转轴，并从第一端延伸至第二端；切削刃，其位于主体的第一端；以及槽，其从切削刃朝向主体的第二端一侧呈螺旋状延伸。

进一步的效果、变形例能够由本领域技术人员容易地导出。因此，本发明的更广范的方式并不限定于以上那样表述且记述的特定的详细以及代表的实施方式。因此，能够在不脱离由所附的技术方案以及其等同物定义的总括的发明的概念的精神或范围的情况下进行各种变更。

附图标记说明

1 涂层刀具

2 刀片主体

5 贯通孔

10 基体

20 涂层

22 中间层

23 第一涂层

24 第二涂层

70 刀柄

73刀槽

75螺钉

100切削刀具。

Claims

1.一种涂层刀具，其具有基体和位于该基体之上的涂层，其中，

所述涂层包含具有立方晶构造的结晶，

所述涂层在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造，

该条纹状构造具有在厚度方向上交替地配置的两个层，

所述两个层包含Si和至少一种金属元素，

该金属元素的含量互不相同，

所述两个层分别包含具有所述立方晶构造的结晶，

在将所述涂层的基于X射线衍射的具有所述立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第一角度，

将所述涂层刀具在氮气气氛中以处理温度900℃、处理时间1小时的条件进行热处理后的所述涂层的基于X射线衍射的具有所述立方晶构造的结晶的(200)面的峰值角度设为第二角度的情况下，

所述第一角度与所述第二角度之差为0.05°以下。

2.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，

所述金属元素是Al以及Cr。

3.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，

所述金属元素是Ti。

4.根据权利要求1所述的涂层刀具，其中，

所述涂层具有位于所述基体之上的第一涂层和位于该第一涂层之上的第二涂层，

所述第一涂层以及所述第二涂层分别在基于透射电子显微镜的截面观察下具有条纹状构造，

所述第一涂层的所述条纹状构造具有在厚度方向上交替地配置的第一层和第二层，

所述第二涂层的所述条纹状构造具有在厚度方向上交替地配置的第三层和第四层，

所述第一层以及所述第二层具有Al、Cr、Si和N，

所述第三层以及所述第四层具有Ti、Si和N。

5.一种切削刀具，其中，

所述切削刀具具有：

棒状的刀柄，其在端部具有刀槽；以及

权利要求1～4中任一项所述的涂层刀具，其位于所述刀槽内。