被覆工具 |
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| 申请号 | CN201480064265.6 | 申请日 | 2014-11-25 | 公开(公告)号 | CN105764638B | 公开(公告)日 | 2017-12-26 |
| 申请人 | 株式会社泰珂洛; | 发明人 | 城地司; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供具有耐磨耗性和耐缺损性的工具寿命长的被覆工具。本发明的被覆工具包含基材和被覆层。基材含有多个硬质粒子和将多个硬质粒子结合的结合相。被覆层包含化合物层。按照顺序(1)～(6)求出的B/A的值为0.2以上且小于0.5。(1)将垂直于基材表面的截面沿平行于基材表面的方向仅抽出标准长度(S)。(2)在所抽出的截面中，求出与被覆层 接触 的硬质粒子的截面的总面积(A)。(3)在被覆层与基材的边界面中，确定形成于彼此相邻的硬质粒子之间的多个边界部中的位于最深 位置 的第1边界部(D1)及位于第2深的位置的第2边界部(D2)。(4)画出通过D1及D2的线段(L)。(5)求出与被覆层接触的硬质粒子的截面中与线段(L)相比更靠被覆层一侧的截面的总面积(B)。(6)求出B/A的值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种被覆工具，其包含基材和形成于所述基材表面的被覆层，其中， |
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| 说明书全文 | 被覆工具技术领域[0001] 本发明涉及被覆工具。 背景技术[0003] 作为被覆工具的现有技术，已知专利文献1中记载的被覆工具。专利文献1中记载的被覆工具具备含有硬质粒子及结合相的基材以及被膜。在与被膜接触的硬质粒子的表面上形成有凹凸。基材的倾斜面表面的粗糙度Rz为1.0μm以上且30μm以下。 [0004] 另外，作为被覆工具的现有技术，还已知专利文献2中记载的被覆工具。专利文献2中记载的被覆工具具备由WC基超硬合金、金属陶瓷、陶瓷、高速度钢等构成的母料和形成于母料表面的被膜。被膜含有由选自IVa、Va、VIa族金属元素及Al、Si中的2种以上元素构成的合金的氮化物、氧化物、碳化物、碳氮化物或硼化物。被膜利用物理蒸镀法按照达到50nm以下粒径的方式形成。 [0005] 现有技术文献 [0006] 专利文献 [0007] 专利文献1：日本特开2012-157915号公报 [0008] 专利文献2：日本专利3341328号公报 发明内容[0009] 发明预解决的技术问题 [0010] 专利文献1中公开的被覆切削工具中，由于硬质粒子局部地自基材表面突出，因此在高速加工及高效能加工中进行切削时，存在发生以该硬质粒子为起点的缺损或剥离的问题。 [0011] 专利文献2中公开的被覆工具具备由细小粒子构成的被膜，当在切削加工中被覆工具的刀尖与被切削材料摩擦时，构成被膜的粒子会发生脱落。因此，专利文献2中公开的被覆工具存在耐磨耗性差的问题。 [0012] 近年来，切削加工的高速化、高效能化变得显著，由于与以往相比对被覆工具进一步施加了负荷，因此有工具寿命降低的倾向。 [0013] 本发明是为了解决这种问题而完成的，其目的在于提供具有优异的耐磨耗性、耐剥离性及耐缺损性的寿命长的被覆工具。 [0014] 用于解决技术问题的方法 [0015] 本发明人从上述观点出发对被覆工具的寿命延长进行了研究并完成了本发明。通过本发明，能够提供具有优异的耐磨耗性、耐剥离性及耐缺损性的寿命长的被覆工具。 [0016] 本发明的主旨如下所述。 [0017] [1]一种被覆工具，其包含基材和形成于所述基材表面的被覆层，其中，[0018] 所述基材含有多个硬质粒子和将所述多个硬质粒子结合的结合相， [0019] 所述被覆层包含1个或多个化合物层， [0020] 所述化合物层是含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、Al及Si中的至少1种金属元素和选自C、N、O及B中的至少1种非金属元素的化合物的层， [0021] 并且，按照以下顺序(1)～(6)求出的B/A的值为0.2以上且小于0.5。 [0022] (1)将垂直于所述基材表面的截面沿平行于所述基材表面的方向仅抽出标准长度S。 [0023] (2)在所抽出的截面中，求出与所述被覆层接触的所述硬质粒子的截面的总面积A。 [0024] (3)在所述被覆层与所述基材的边界面中，确定形成于彼此相邻的硬质粒子之间的多个边界部中的位于最深位置的第1边界部D1及位于第2深的位置的第2边界部D2。 [0025] (4)画出通过所述第1边界部D1及所述第2边界部D2的线段L。 [0026] (5)求出与所述被覆层接触的所述硬质粒子的截面中与所述线段L相比更靠被覆层一侧的截面的总面积B。 [0027] (6)求出B/A的值。 [0028] [2]根据[1]所述的被覆工具，其中，所述标准长度S是所述硬质粒子的平均粒径的5倍以上。 [0029] [3]根据[1]或[2]所述的被覆工具，其中，所述被覆层含有多个粒子，[0030] 所述被覆层所含的多个粒子的个数基准的累积频率达到50％时的粒径d50为0.1μm以上且0.2μm以下， [0031] 所述被覆层所含的多个粒子的个数基准的累积频率达到80％时的粒径d80为0.25μm以上且0.45μm以下。 [0032] [4]根据[1]～[3]中任一项所述的被覆工具，其中，所述被覆层的平均厚度为0.6μm以上且15μm以下。 [0033] [5]根据[1]～[4]中任一项所述的被覆工具，其中，所述基材所含的所述硬质粒子的平均粒径为0.3μm以上且5μm以下。 [0034] [6]根据[1]～[5]中任一项所述的被覆工具，其中，所述基材所含的所述硬质粒子是含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo及W中的至少1种金属元素和选自C、N、O及B中的至少1种非金属元素的化合物的粒子。附图说明 [0035] 图1(a)是用于说明与被覆层接触的硬质粒子的截面的总面积A及与线段L相比更靠被覆层一侧的硬质粒子的截面的总面积B的图。 [0036] 图1(b)是用于说明与被覆层接触的硬质粒子的截面的总面积A及与线段L相比更靠被覆层一侧的硬质粒子的截面的总面积B的图。 [0037] 图1(c)是用于说明与被覆层接触的硬质粒子的截面的总面积A及与线段L相比更靠被覆层一侧的硬质粒子的截面的总面积B的图。 [0038] 图2(a)是垂直于基材表面的截面的示意图。 [0039] 图2(b)是垂直于基材表面的截面的示意图。 [0040] 图2(c)是垂直于基材表面的截面的示意图。 具体实施方式[0041] ＜被覆工具＞ [0043] ＜基材＞ [0044] 本发明的基材只要是作为被覆工具的基材使用的基材则无特别限定。作为基材的例子，具体地可举出超硬合金及金属陶瓷等。其中，基材优选为耐磨耗性及耐缺损性优异的超硬合金。 [0045] 本发明的基材含有硬质粒子和将硬质粒子结合的结合相。硬质粒子是由选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo及W中的至少1种金属元素和选自C、N、O及B中的至少1种非金属元素构成的化合物。 [0046] ＜硬质粒子的粒径＞ [0047] 本发明的硬质粒子的粒径被定义为在垂直于基材表面的截面中、与硬质粒子的截面面积等面积的圆的直径(当量圆直径)。 [0048] ＜硬质粒子的平均粒径＞ [0049] 本发明的硬质粒子的平均粒径被定义为多个硬质粒子的粒径之和除以该硬质粒子的个数而得到的值。 [0050] 硬质粒子的平均粒径例如通过在观察垂直于基材表面的截面的照片时，用存在于该截面内的硬质粒子的粒径之和除以存在于该截面内的硬质粒子的个数来求出。此时，存在于截面内的硬质粒子的个数优选为5个以上、更优选为10个以上。 [0051] 硬质粒子的平均粒径小于0.3μm时，有工具的耐缺损性降低的倾向。当硬质粒子的平均粒径超过5μm时，有工具的耐磨耗性降低的倾向。因此，硬质粒子的平均粒径优选为0.3μm以上且5μm以下。 [0053] 如图1所示，在基材的表面上形成有被覆层。基材含有多个硬质粒子和将多个硬质粒子结合的结合相。基材所含的多个硬质粒子的一部分与被覆层接触。在被覆层与基材的边界面上，在彼此相邻的硬质粒子之间形成了多个边界部。 [0054] 图2是垂直于基材表面的截面的示意图。以下一边参照图1及图2，一边对本发明被覆工具的特征即B/A值的计算方法进行说明。 [0055] (1)首先，将基材表面的垂直截面沿平行于基材表面的方向仅抽出标准长度S。标准长度S优选为硬质粒子的平均粒径的5倍以上。 [0057] (3)在被覆层与基材的边界面中，确定形成于彼此相邻的硬质粒子之间的多个边界部中的位于最深位置的第1边界部D1及位于第2深的位置的第2边界部D2。这里所说的“深”例如是指图2的下方，是指从被覆层朝向基材的方向。第1边界部D1及第2边界部D2还可以位于相同的深度。 [0058] (4)画出通过第1边界部D1及第2边界部D2的线段L。 [0059] (5)求出在仅抽出了标准长度S的截面中与被覆层接触的硬质粒子截面中的与所述线段L相比更靠上侧的截面的总面积B。与线段L相比更靠上侧的截面的总面积B例如可以通过市售的图像处理软件来求出。 [0060] (6)求出B/A的值。 [0061] B/A为0.2以上且小于0.5。B/A小于0.2时，由于基材与被覆层之间的锚固效果降低，因此基材与被覆层之间的密合性降低。B/A为0.5以上时，由于硬质粒子的凸部的面积大，因此有被覆工具发生异常损伤的情况。 [0062] 本发明中，标准长度S优选是硬质粒子的平均粒径的5倍以上。标准长度S小于硬质粒子的平均粒径的5倍时，由于标准长度S范围内所含的硬质粒子数少，因此测定误差增大。 [0063] 本发明的被覆工具的特征在于，B/A的值为0.2以上且小于0.5。不需要在工具的整个表面中B/A的值为0.2以上且小于0.5，只要是在与切削有关的部位处B/A值为0.2以上且小于0.5即可。例如，不需要在用于安装刀具的螺纹孔的截面中B/A的值为0.2以上且小于0.5。其原因在于，螺纹孔并不是与切削有关的部位。具体而言，优选在与切削有关的部位的 60％以上的截面中B/A的值为0.2以上且小于0.5。更优选在70％以上的截面中B/A的值为 0.2以上且小于0.5、进一步优选在80％以上的截面中B/A的值为0.2以上且小于0.5。当在与切削有关的部位的80％以上的截面中B/A的值为0.2以上且小于0.5时，可获得非常良好的切削性能。 [0064] 例如，在检查5个截面时，当在4个截面(5个视野中的4个视野)中满足上述关系时，可以说在80％的截面中满足上述关系。所检查的截面数越多越优选，但若至少检查5个截面，则可获得B/A的值与切削性能之间的特定的相关关系。 [0065] ＜被覆层＞ [0066] 本发明的被覆层包含1个或多个化合物层。化合物层为含有选自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Y、Al及Si中的至少1种金属元素及选自C、N、O及B中的至少1种非金属元素的化合物的层。这种化合物层由于耐磨耗性优异而优选。化合物层进一步优选具有交替层叠有组成不同的多个层的结构。 [0067] 本发明的被覆层整体的平均厚度优选为0.6μm以上且15μm以下。被覆层整体的平均厚度小于0.6μm时，有耐磨耗性下降的倾向。被覆层整体的平均厚度超过15μm时，有耐缺损性下降的倾向。 [0069] 另外，被覆层的各层厚度可以在距离与金属蒸发源相对的面的刀尖朝向被覆工具中心部为50μm的位置的附近处进行测定。可以在各层的3处以上测定被覆层的各层厚度。可以将在各层3处以上所测定的厚度平均值用作各层厚度的代表值。 [0071] ＜被覆层所含粒子的粒径＞ [0072] 本发明的被覆层具有晶体结构，含有多个粒子(晶体粒子)。被覆层所含粒子的粒径可以通过以下顺序进行测定。 [0073] 首先，对垂直于基材表面的截面进行研磨。使用电子显微镜等对该经研磨的截面的组织进行观察。 [0074] 接着，在所观察的截面中按照将被覆层所含的多个粒子横穿的方式画出平行于基材表面的线段。此时，由晶界截取的线段长度为粒子的粒径。换句话说，将由各粒子的外缘截取的线段的长度定义为粒子的粒径。 [0075] 分别测量被线段横穿的粒子的粒径。由粒径的测量结果可以制作被覆层所含粒子的累积频率曲线。在该曲线中，横轴表示粒径(μm)、纵轴表示个数基准的累积频率(％)。被线段横穿的粒子的总个数对应于累积频率100％。由该曲线可知在被线段横穿的全部粒子中、某个粒径以下(或粒径以上)的粒子在个数基准中占据了多少比例。 [0076] 被覆层所含粒子的个数基准的累积频率达到50％时的粒径d50优选为0.1μm以上且0.2μm以下。被覆层所含粒子的个数基准的累积频率达到80％时的粒径d80优选为0.25μm以上且0.45μm以下。粒子的累积频率达到50％时的粒径d50小于0.1μm时，由于存在大量微细的粒子，因此有被覆层的耐磨耗性降低的倾向。当粒子的累积频率达到50％时的粒径d50超过0.2μm时，有被覆层的耐剥离性降低的倾向。粒子的累积频率为80％的粒径d80小于0.25μm时，由于被覆层是均匀、微细的组织，因此有被覆层的耐磨耗性降低的倾向。粒子的累积频率达到80％时的粒径d80超过0.45μm时，有被覆层的耐剥离性及耐缺损性降低的倾向。 [0077] 为了求出被覆层的粒子的粒径，对被覆工具的截面进行镜面研磨，观察该经研磨的截面的组织。该截面相对于基材的表面是垂直的。 [0078] 为了求出被覆层的粒子的粒径，例如还可以观察被覆层的表面附近的截面，也可以观察被覆层与基材的界面附近的截面。 [0080] 可以使用利用FE-SEM等的电子背散射衍射(EBSD)法对除去了直径100nm以上的微滴的截面研磨面进行观察。观察是在经研磨的面中选择任意多个视野，一个个视野地进行。对于各视野中存在的被覆层的粒子而言，通过各个晶体方位地进行色别(mapping)，可以在视觉上确认被覆层的粒子。对进行了mapping的图像进行摄影。在所摄影的mapping图像的被覆层上画出规定长度的与基材表面平行的直线，测定被该直线横穿的各粒子的粒径。 [0081] 其中，在被覆层的截面研磨面中，直径为100nm以上的微滴与除微滴以外的截面组织可以容易地区分。对截面研磨面进行观察时，可以在微滴周围形成厚度为数nm～数十nm的空隙。因此，在被覆层中，直径为100nm以上的微滴与除微滴以外的截面研磨面可以容易地区分。 [0082] 为了求出基材所含的硬质粒子的粒径，对被覆工具的截面研磨面进行观察。具体而言，对被覆工具的任意截面进行镜面研磨，对该研磨的截面的组织进行观察。 [0083] 作为对基材进行镜面研磨的方法，可举出使用金刚石糊或胶体二氧化硅进行研磨的方法或者离子蚀刻等。 [0084] 可以使用利用FE-SEM等的EBSD法对截面研磨面进行观察。观察是在经研磨的面中选择任意多个视野，一个个视野地进行。对于各视野中存在的基材的硬质粒子而言，通过各个晶体方位地进行色别(mapping)，可以在视觉上确认基材的硬质粒子。对进行了mapping的图像进行摄影。接着，使用市售的图像分析软件对所摄影的mapping图像进行分析。由该分析结果求出与基材所含的硬质粒子的截面面积等面积的圆的直径。求出该直径作为基材的硬质粒子的粒径。求出所摄影的mapping图像内存在的全部硬质粒子的粒径。求出这些粒径的平均值。 [0085] 为了求出与被覆层接触的硬质粒子的截面的总面积A，对被覆工具的截面研磨面进行观察。为了求出与线段L相比更靠上方的截面的总面积B，对被覆工具的截面研磨面进行观察。 [0086] 具体而言，求出基材的硬质粒子的平均粒径的5倍的值，确定该值为标准长度S。使用FE-SEM等，对基材与被覆层的界面附近的截面研磨面的反射电子像进行摄影。将所摄影的截面研磨面的反射电子像沿平行于基材表面的方向仅抽出标准长度S。使用市售的图像分析软件对所摄影的反射电子像进行分析。由该分析结果求出与被覆层接触的硬质粒子的截面的总面积A(参照图1(b))。接着，确定被覆层与基材的边界面处彼此相邻的硬质粒子所形成的多个边界部。确定多个边界部中的位于最深位置的第1边界部D1及位于第2深的位置的第2边界部D2。画出通过第1边界部D1及第2边界部D2的线段L(参照图1(a))。使用市售的图像分析软件求出与被覆层接触的硬质粒子的截面中与线段L相比更靠被覆层一侧(上方的)的截面的总面积B(参照图1(c))。由如上求出的总面积A及总面积B，可以求出B/A的值。 [0087] 被覆层的粒子的粒径及基材的硬质粒子的粒径例如可以使用EBSD进行测定。EBSD由于能够明确地观察到粒子的晶界，因此可优选使用。作为EBSD的设定，优选下述设定：将步长设定为0.01μm、将测定范围设定为2μm×2μm、将方位差为5°以上的边界看做晶界。 [0088] 接着，使用具体例说明本发明的被覆工具的制造方法。其中，本发明的被覆工具的制造方法只要是能够达成该被覆工具的构成则无特别限定。 [0089] 例如，在本发明的被覆工具的制造方法中，准备含有硬质粒子和将硬质粒子结合的结合相的工具形状的基材。接着，对该基材使用刷子等进行珩磨处理。基材的表面可以是烧结面，优选是实施了研削加工的研削面。基材的表面为研削面时，基材的表面变得更为平滑。 [0090] 接着，作为第1工序，对基材以低投射能量实施干式喷丸清理。由此，在硬质粒子的晶界处形成凹凸。例如，干式喷丸清理的条件是：对于被覆层的表面，投射角度为30～90°、投射压力为0.02～0.05MPa、处理时间为2～5分钟。干式喷丸清理的投射材料的平均粒径优选为80～100μm。投射材料的材质例如优选为Al2O3或ZrO2。 [0091] 第1工序中，以低投射能量对基材实施干式喷丸清理。第1工序之后，作为第2工序，以高投射能量对基材实施干式喷丸清理。由此，可以在硬质粒子的表面上形成凹凸。例如，干式喷丸清理的条件是：对于被覆层的表面，投射角度为30～90°、投射压力为0.1～0.3MPa、处理时间为10～30秒。第2工序的处理时间可以比第1工序的处理时间短。干式喷丸清理的投射材料的平均粒径优选为120～150μm。投射材料的材质例如优选为Al2O3或ZrO2。 [0092] 接着，作为第3工序，通过离子轰击处理利用干式喷丸清理处理将基材上产生的脆弱的层除去。通过将脆弱的层除去，可以提高基材与被覆层的密合性。 [0093] 离子轰击处理例如按照以下顺序实施。 [0094] 将基材导入到反应容器内。 [0095] 在反应容器内的加热器中将基材加热至200～800℃的温度。 [0096] 加热基材之后，向反应容器内导入Ar气。 [0097] 将反应容器内调整至压力为3.0Pa～7.0Pa的Ar气气氛。 [0099] 如上所述，对基材表面实施离子轰击处理之后，可以在该基材上利用物理蒸镀法形成被覆层。作为物理蒸镀法，例如可举出电弧离子镀法、离子镀法、溅射法、离子混合法等。其中，电弧离子镀法由于基材与被覆层的密合性优异，因此更为优选。 [0100] 本发明的被覆工具例如还可以利用以下的方法制造。 [0101] 将基材放入电弧离子镀装置的反应容器内。将作为被覆层原料的氮气导入至反应容器内。使反应容器内的环境气体变为氮气气氛。接着，使反应容器内的压力为2～5Pa。在炉内加热器中将基材加热至400～800℃的温度。在施加于基材的脉冲电压为－150～－50V，电弧电流为100～180A的条件下，在基材的表面上形成被覆层。 [0102] [发明效果] [0103] 本发明的被覆工具的耐磨耗性、耐剥离性及耐缺损性优异，与以往相比可起到工具寿命延长的效果。 [0104] 实施例1 [0105] 作为基材，准备相当于ISO标准SEKN1203AGTN刀具形状的P20的超硬合金。对于发明品1～10及比较品9的基材，在表1所示的条件下实施干式喷丸清理处理。 [0106] [0107] 接着，在电弧离子镀装置的反应容器内配置由表3所示的被覆层的组成构成的金属蒸发源。将所准备的基材固定在反应容器内的旋转台的固定金属零件上。 [0108] 之后，抽真空以使反应容器内的压力达到5.0×10－3Pa以下的真空。抽真空之后，在反应容器内的加热器中加热至基材的温度达到500℃。加热后，按照反应容器内的压力达到5.0Pa的方式向反应容器内导入Ar气。接着，在表2所示的条件下对基材实施离子轰击处理。 [0109] 离子轰击处理后，对发明品1、3～10及比较品1～10抽真空，至反应容器内的压力达到5.0×10－3Pa以下的真空。抽真空后，将氮气导入到反应容器内，变为压力2.7Pa的氮气气氛。对基材施加－50V的脉冲电压，利用电弧电流为150A的电弧放电使金属蒸发源蒸发，形成被覆层。形成被覆层之后，切断加热器的电源，在试样温度达到100℃以下之后，将试样从反应容器内取出。 [0110] 离子轰击处理后，对发明品2抽真空，至反应容器内的压力达到5.0×10－3Pa以下的真空。抽真空后，将氮气和甲烷气体导入到反应容器内，按照压力为2.7Pa的氮气和甲烷气体的分压比达到氮气：甲烷气体＝1：1的方式进行混合。对基材施加－50V的脉冲电压，利用电弧电流为150A的电弧放电使金属蒸发源蒸发，形成被覆层。形成被覆层之后，切断加热器的电源，在试样温度达到100℃以下后，将试样从反应容器内取出。 [0111] 表2 [0112] [0113] 使用SEM测定所得试样的被覆层所含的各层的平均厚度。具体而言，利用金刚石糊对与金属蒸发源相对一侧的试样的截面进行镜面研磨。使用SEM观察经研磨的试样的截面。在所观察的试样的截面中的5处测定被覆层的厚度。求出5处所测定的被覆层的厚度的平均值。在各试样制造中所使用的电弧离子镀装置的反应容器内测定试样的被覆层的组成。具体而言，使用EDS测定与金属蒸发源相对一侧的试样的截面。将它们的测定结果示于表3中。 [0114] 表3 [0115] [0116] 测定被覆层的平均厚度之后，利用使用了FE-SEM的EBSD法对被覆工具的截面研磨面进行观察，求出基材的硬质粒子的平均粒径。作为EBSD的设定，为下述设定：步长为0.01μm、测定范围为2μm×2μm、将方位差为5°以上的边界看做晶界。接着，求出基材的硬质粒子的平均粒径的5倍的值，确定该值为标准长度S。使用FE-SEM等对标准长度S所包含范围的基材与被覆层的界面的截面研磨面的反射电子像进行摄影。使用市售的图像分析软件，由所摄影的反射电子像求出与被覆层接触的硬质粒子的总面积A及总面积B。表4表示基材的硬质粒子的平均粒径及B/A。 [0117] 之后，使用利用FE-SEM等的EBSD法对从被覆层的截面研磨面中除去了直径为100nm以上的微滴的组织进行观察，求出被覆层的粒子的粒径。作为EBSD的设定，为下述设定：步长为0.01μm、测定范围为2μm×2μm、将方位差为5°以上的边界看做晶界。求出以所观察的被覆层的所有粒子个数为100％时的相对于被覆层粒子平均粒径的被覆层粒子个数的累积频率。分别求出该累积频率达到50％时及达到80％时的平均粒径。将累积频率达到 50％时及达到80％时的平均粒径示于表5中。 [0118] 由表4及表5可知，发明品1～10的与基材的硬质粒子有关的B/A在0.2以上且小于0.5的范围、被覆层的粒子的累积频率达到50％时的粒径在0.1μm以上且0.2μm以下的范围、被覆层的粒子的累积频率达到80％时的粒径在0.25μm以上且0.45μm以下的范围。 [0119] [0120] 表5 [0121] [0122] 使用所得试样，在以下的试验条件1、2下进行正面铣刀加工，评价耐剥离性、耐磨耗性及耐缺损性。 [0123] [试验条件1] [0124] 加工材料：FCD600、 [0125] 加工材料形状：50mm×200mm×150mm的长方体(其中，对105mm×200mm的面进行正面铣刀加工)、 [0126] 切削速度：150m/分钟、 [0127] 输送：0.2mm/齿、 [0128] 刻痕：2.0mm、 [0129] 切削宽度：46mm、 [0130] 冷却液：不使用(干式加工)、 [0131] 刀具有效直径：φ80mm、 [0132] 评价项目：确认加工长度为2.0m时的剥离面积。 [0133] 将试验条件1的加工长度为2.0m时的剥离面积示于表6中。 [0134] 表6 [0135] [0136] 由表6确认，发明品与比较品相比被覆层的剥离面积更小。由以上结果确认，发明品与比较品相比耐剥离性更为优异。 [0137] [试验条件2] [0138] 加工材料：S45C、 [0139] 加工材料形状：105mm×200mm×60mm的长方体(其中，在进行正面铣刀加工的长方体的105mm×200mm的面上开有6处直径为φ30mm的孔)、 [0140] 切削速度：250m/分钟、 [0141] 输送：0.1mm/齿、 [0142] 刻痕：2.0mm、 [0143] 切削宽度：50mm、 [0144] 冷却液：不使用(干式加工)、 [0145] 刀具有效直径：φ125mm、 [0146] 评价项目：以试样缺损时或者试样的最大侧面磨耗宽度达到0.2mm时作为工具寿命，测定至工具寿命之前的加工长度。 [0147] 将试验条件2的至工具寿命的加工长度示于表7中。 [0148] 表7 [0149] [0150] 如表7所示可知，发明品在所有试样中、损伤形态是正常磨耗，与比较品相比，耐缺损性更为优异。当对发明品和损伤形态为正常磨耗的比较品进行比较时，发明品的加工长度为5.1m以上、与比较品的4.0m相比加工长度更长。由该结果可知，发明品与比较品相比工具寿命更长。 [0151] 实施例2 [0152] 作为基材，准备ISO标准SEKN1203AGTN刀具形状的金属陶瓷。对发明品11、12及比较品11的基材在表8所示的条件下实施干式喷丸清理处理。 [0153] [0154] 接着，在电弧离子镀装置的反应容器内配置由表10所示的被覆层的组成构成的金属蒸发源。将准备的基材固定在反应容器内的旋转台的固定金属零件上。 [0155] 之后，抽真空以使反应容器内的压力达到5.0×10－3Pa以下的真空。抽真空之后，在反应容器内的加热器中加热至基材的温度达到500℃。加热后，按照反应容器内的压力达到5.0Pa的方式向反应容器内导入Ar气。接着，在表9所示的条件下对基材实施离子轰击处理。 [0156] 对所得试样在离子轰击处理后进行抽真空，直至反应容器内的压力达到5.0×10－3Pa以下的真空。抽真空后，将氮气导入至反应容器内，形成压力为2.7Pa的氮气气氛。对基材施加－50V的脉冲电压，利用电弧电流为150A的电弧放电使金属蒸发源蒸发，在基材的表面上形成被覆层。形成被覆层之后，切断加热器的电源，在试样温度达到100℃以下之后，将试样从反应容器内取出。 [0157] 表9 [0158] [0159] 对所得试样的被覆层所含的各层的平均厚度进行测定。具体而言，利用金刚石糊对与金属蒸发源相对一侧的试样的截面进行镜面研磨。使用SEM观察经研磨的试样的截面。在所观察的试样的截面中的5处测定被覆层的厚度。求出5处所测定的被覆层的厚度的平均值。另外，对所得试样的被覆层的组成进行测定。具体而言，使用EDS测定与金属蒸发源相对一侧的试样的截面。将它们的测定结果示于表10中。 [0160] 表10 [0161] [0162] 测定被覆层的平均厚度之后，利用使用了FE-SEM的EBSD法对被覆工具的截面研磨面进行观察，求出基材的硬质粒子的平均粒径。作为EBSD的设定，为如下设定：步长为0.01μm、测定范围为2μm×2μm、将方位差为5°以上的边界看做晶界。接着，求出基材的硬质粒子的平均粒径的5倍的值，确定该值为标准长度S。使用FE-SEM等，对标准长度S以上的长度所包含的范围的基材与被覆层的界面的截面研磨面的反射电子像进行摄影。使用市售的图像分析软件，由所摄影的反射电子像求出与被覆层接触的硬质粒子的总面积A及总面积B。表11表示基材的硬质粒子的平均粒径及B/A。 [0163] 之后，使用利用FE-SEM等的EBSD法对从被覆层的截面研磨面中除去了直径为100nm以上的微滴的组织进行观察，求出被覆层的粒子的粒径。作为EBSD的设定，为如下设定：步长为0.01μm、测定范围为2μm×2μm、将方位差为5°以上的边界看做晶界。求出以所观察的被覆层的所有粒子个数为100％时的相对于被覆层粒子平均粒径的被覆层粒子个数的累积频率。分别求出该累积频率达到50％时及达到80％时的平均粒径。将累积频率达到 50％时及达到80％时的平均粒径示于表12中。 [0164] 由表11及表12可知，发明品11、12的与基材的硬质粒子有关的B/A在0.2以上且小于0.5的范围、被覆层的粒子的累积频率达到50％时的粒径在0.1μm以上且0.2μm以下的范围、被覆层的粒子的累积频率达到80％时的粒径为0.25μm以上且0.45μm以下的范围。 [0165] 表11 [0166] [0167] 表12 [0168] [0169] 使用所得试样，与实施例1同样地在试验条件1、2下进行正面铣刀加工。在试验条件1下对耐剥离性进行评价，在试验条件2下对耐磨耗性及耐缺损性进行评价。 [0170] 将试验条件1的加工长度为2.0m时的剥离面积示于表13。 [0171] 表13 [0172] [0173] 由表13确认，发明品与比较品相比被覆层的剥离面积更小。由以上结果确认，发明品与比较品相比耐剥离性更为优异。 [0174] 将至试验条件2的工具寿命的加工长度示于表14中。 [0175] 表14 [0176] [0177] 如表14所示，发明品在所有的试样中的损伤形态是正常磨耗，与比较品相比耐缺损性更为优异。当对发明品和损伤形态为正常磨耗的比较品进行比较时，发明品的加工长度为4.9m以上，与比较品的3.9m相比加工长度更长。由该结果可知，发明品与比较品相比工具寿命更长。 [0178] 产业实用性 [0179] 本发明的被覆工具的耐磨耗性、耐剥离性及耐缺损性优异，与以往的工具相比寿命也更长，因此在产业上的可利用性高。 |
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