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公開番号2024132235
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042941
出願日2023-03-17
発明の名称表面被覆切削工具
出願人三菱マテリアル株式会社
代理人個人
主分類B23B 27/14 20060101AFI20240920BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】ステンレス鋼の切削でも長寿命の切削工具の提供。
【解決手段】基材1側の第1層5と表面側の第2層6を有し、第1層は、Al_a1Ti_1-a1N(0.60≦a1≦0.90)の第1a層とAl_b1Ti_1-b1N(0.10≦b1≦0.55)の第1b層との積層で、第1a層の厚さx1aが0.5～10.0nm、第1b層の厚さx1bが0.5～10.0nm、x1a/x1bが0.7～1.3、第1a層と第1b層の結晶粒が90～180nm、第2層は、Al_a2Ti_1-a2N(0.50≦a2≦0.80)の第2a層とAl_b2Ti_1-b2N(0.0<b2≦0.45)の第2b層(a1>a2、b1>b2)との積層で、第2a層の厚さx2aが1.0～15.0nm、第2b層の厚さx2bが1.4～20.0nm、x2a/x2bが0.7～1.3、第2a層と第2b層の結晶粒が10～85nmの表面被覆切削工具。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基体と該基体に設けられた被覆層を有し、
（ａ）前記被覆層は、前記基材側に第１層、工具表面側に第２層を有し、
（ｂ）前記第１層は、第１ａ層であるＡｌ
ａ１
Ｔｉ
１－ａ１
Ｎ（０．６０≦ａ１≦０．９０）の平均組成を有する層と、第１ｂ層であるＡｌ
ｂ１
Ｔｉ
１－ｂ１
Ｎ（０．１０≦ｂ１≦０．５５）の平均組成を有する層との交互積層であり、
（ｃ）前記第１ａ層の平均厚さｘ１ａが０．５ｎｍ以上、１０．０ｎｍ以下であり、前記第１ｂ層の平均厚さｘ１ｂが０．５ｎｍ以上、１０．０ｎｍ以下であって、ｘ１ａ／ｘ１ｂが０．７以上、１．３以下であり、
（ｄ）前記第１ａ層および前記第１ｂ層の結晶粒の平均粒径が、共に、９０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であり、
（ｅ）前記第２層は、第２ａ層であるＡｌ
ａ２
Ｔｉ
１－ａ２
Ｎ（０．５０≦ａ２≦０．８０）の平均組成を有する層と、第２ｂ層であるＡｌ
ｂ２
Ｔｉ
１－ｂ２
Ｎ（０．０＜ｂ２≦０．４５）の平均組成を有する層（ただし、ａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２）との交互積層であり、
（ｆ）前記第２ａ層の平均厚さｘ２ａが１．０ｎｍ以上、１５．０ｎｍ以下であり、前記第２ｂ層の平均厚さｘ２ｂが１．４ｎｍ以上、２０．０ｎｍ以下であって、ｘ２ａ／ｘ２ｂが０．７以上、１．３以下であり、
（ｇ）前記第２ａ層および前記第２ｂ層の結晶粒の平均粒径が、共に、１０ｎｍ以上、８５ｎｍ以下である
ことを特徴とする表面被覆切削工具。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
前記第１ａ層、前記第１ｂ層、前記第２ａ層、前記第２ｂ層の少なくとも１層は、層種毎に選択されるＭ１（Ｍ１はＶ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍо、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ元素の１種以上）を［Ｍ１］／（［Ａｌ］＋［Ｔｉ］＋［Ｍ１］）（［Ｘ］は、元素Ｘの前記第１ａ層、前記第１ｂ層、前記第２ａ層、前記第２ｂ層中の原子数）が０．２０以下となるように含むことを特徴とする請求項１に記載の表面被覆切削工具。
【請求項３】
前記第２層の上部に、Ｍ２（Ｍ２はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍо、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉの１種以上）と窒素、炭素、ホウ素および酸素の少なくとも１種を含む上部層を有すること特徴とする請求項１または２に記載の表面被覆切削工具。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面被覆切削工具（以下、被覆工具ということがある）に関するものである。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、被覆工具としては、例えば、炭化タングステン（以下、ＷＣで表す）基超硬合金等の基体に被覆層を形成したものが知られている。
そして、この被覆層の組成、層構造を調整することによって、切削性能がより一層向上した被覆工具を得る提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、Ｔｉ
ｘ
Ａｌ
１－ｘ
ＮとＴｉ
ｙ
Ａｌ
１－ｙ
Ｎ（０≦ｘ＜０．５、０．５＜ｙ≦１）の２層を、交互に繰り返して積層し、積層体の全体組成として化学量論的にアルミニウムリッチな被覆層を有する被覆工具が記載され、該被覆工具は優れた耐摩耗性、耐欠損性を有しているとされている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、基体上の被覆層は、Ａｌ
１－ｘ１
Ｔｉ
ｘ１
の第１層と、Ａｌ
１－ｘ２
Ｔｉ
ｘ２
の第２層とを有し、前記第１層および前記第２層が交互積層され、前記ｘ１が前記ｘ２よりも大きく、複数の前記第１層は、隣り合う２つの前記第１層において、前記基体の近くに位置するものより、前記基体から離れて位置するものの厚みが薄い第１領域を有している被覆工具が記載され、該被覆工具は耐久性を有するとされている。
【０００５】
さらに、例えば、特許文献３には、被覆層がナノメートルオーダーの大きさの結晶粒径を有する少なくとも２つの異なるコーティング部分ＡおよびＢを有するＡｌＴｉＮコーティングであって、前記コーティング部分Ａは、前記コーティング部分Ｂと比較して、より大きい結晶粒径を有し、かつより高い弾性係数を示すものである被覆工具が記載され、該被覆工具は耐摩耗性が向上しているとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開平７－９７６７９号公報
国際公開第２０１８／２３５７４７号
国際公開第２０１４／０４５０４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記事情や前記提案を鑑みてなされたものであって、ステンレス鋼等の切削加工に供して優れた耐摩耗性および耐欠損性を有する切削工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係る表面被覆切削工具は、
基体と該基体に設けられた被覆層を有し、
（ａ）前記被覆層は、前記基材側に第１層、工具表面側に第２層を有し、
（ｂ）前記第１層は、第１ａ層であるＡｌ
ａ１
Ｔｉ
１－ａ１
Ｎ（０．６０≦ａ１≦０．９０）の平均組成を有する層と、第１ｂ層であるＡｌ
ｂ１
Ｔｉ
１－ｂ１
Ｎ（０．１０≦ｂ１≦０．５５）の平均組成を有する層との交互積層であり、
（ｃ）前記第１ａ層の平均厚さｘ１ａが０．５ｎｍ以上、１０．０ｎｍ以下であり、前記第１ｂ層の平均厚さｘ１ｂが０．５ｎｍ以上、１０．０ｎｍ以下であって、ｘ１ａ／ｘ１ｂが０．７以上、１．３以下であり、
（ｄ）前記第１ａ層および前記第１ｂ層の結晶粒の平均粒径が、共に、９０ｎｍ以上、１８０ｎｍ以下であり、
（ｅ）前記第２層は、第２ａ層であるＡｌ
ａ２
Ｔｉ
１－ａ２
Ｎ（０．５０≦ａ２≦０．８０）の平均組成を有する層と、第２ｂ層であるＡｌ
ｂ２
Ｔｉ
１－ｂ２
Ｎ（０．０２＜ｂ２≦０．４５）の平均組成を有する層（ただし、ａ１＞ａ２、ｂ１＞ｂ２）との交互積層であり、
（ｆ）前記第２ａ層の平均厚さｘ２ａが１．０ｎｍ以上、１５．０ｎｍ以下であり、前記第２ｂ層の平均厚さｘ２ｂが１．４ｎｍ以上、２０．０ｎｍ以下であって、ｘ２ａ／ｘ２ｂが０．７以上、１．３以下であり、
（ｇ）前記第２ａ層および前記第２ｂ層の結晶粒の平均粒径が、共に、１０ｎｍ以上、８５ｎｍ以下である。
【０００９】
前記実施形態に係る表面被覆切削工具は、（１）、（２）の少なくとも一つを満足していてもよい。
【００１０】
（１）前記第１ａ層、前記第１ｂ層、前記第２ａ層、前記第２ｂ層の少なくとも１層は、層種毎に選択されるＭ１（Ｍ１はＶ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍо、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｉ元素の１種以上）を［Ｍ１］／（［Ａｌ］＋［Ｔｉ］＋［Ｍ１］）（［Ｘ］は、元素Ｘの前記第１ａ層、前記第１ｂ層、前記第２ａ層、前記第２ｂ層中の原子数）が０．２０以下となるように含むこと。
（【００１１】以降は省略されています）

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