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公開番号2025139007
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-26
出願番号2024037702
出願日2024-03-12
発明の名称被覆切削工具
出願人株式会社タンガロイ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類B23B 27/14 20060101AFI20250918BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる被覆切削工具の提供。
【解決手段】基材と、基材の表面に形成された被覆層とを備え、被覆層が、基材側から被覆層の表面側に向かって、下部層及び上部層をこの順で含み、上部層がα-Al₂O₃層を含み、上部層の平均厚さが1.5μm以上15.0μm以下であり、下部層がTi化合物層を1層又は2層以上含み、かつ、Ti化合物層の少なくとも1層がTiCN層であり、TiCN層の平均厚さが3.0μm以上15.0μm以下であり、TiCN層において、第1領域におけるKAM値の平均値をKAM1とし、第2領域におけるKAM値の平均値をKAM2としたとき、0.12°≦(KAM1-KAM2)≦0.50°の関係を満たす、被覆切削工具。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、前記基材の表面に形成された被覆層とを備え、
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面側に向かって、下部層及び上部層をこの順で含み、
前記上部層が、α型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ
2
Ｏ
3
層を含み、
前記上部層の平均厚さが１．５μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、かつ、前記Ｔｉ化合物層の少なくとも１層がＴｉの炭窒化物からなるＴｉＣＮ層であり、
前記ＴｉＣＮ層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記ＴｉＣＮ層において、前記基材側から前記基材とは反対側に向かって１μｍまでの領域を第１領域とし、前記第１領域よりも前記基材とは反対側の領域を第２領域とし、前記第１領域におけるＫＡＭ値の平均値をＫＡＭ１とし、前記第２領域におけるＫＡＭ値の平均値をＫＡＭ２としたとき、下記式（ｉ）の関係を満たす、被覆切削工具。
０．１２°≦（ＫＡＭ１－ＫＡＭ２）≦０．５０° （ｉ）
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
前記ＫＡＭ１が０．４０°以上１．００°以下である、請求項１に記載の被覆切削工具。
【請求項３】
前記ＫＡＭ２が０．３０°以上０．７０°以下である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項４】
前記ＴｉＣＮ層において、全粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、１５％以上５０％以下である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項５】
前記下部層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項６】
前記被覆層全体の平均厚さが、５．０μｍ以上３０．０μｍ以下である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。
【請求項７】
前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体である、請求項１又は２に記載の被覆切削工具。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被覆切削工具に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、超硬合金からなる基材の表面に化学蒸着法により、Ｔｉの炭化物、窒化物、炭窒化物、炭酸化物及び炭窒酸化物並びに酸化アルミニウム（Ａｌ
2
Ｏ
3
）からなる群より選ばれる１種の単層又は２種以上の複層からなる被覆層が蒸着形成された被覆切削工具が、鋼や鋳鉄等の切削加工に用いられていることは、よく知られている。
【０００３】
特許文献１では、炭化タングステン基超硬合金又は炭窒化チタン基サーメットで構成された工具基体の表面に、
（ａ）下部層が、３～２０μｍの合計平均層厚を有するＴｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層及び炭窒酸化物層のうちの１層又は２層以上からなり、かつ、その内の少なくとも１層は２～２０μｍの平均層厚を有する改質Ｔｉ炭窒化物層からなるＴｉ化合物層、
（ｂ）上部層が、１～１５μｍの平均層厚を有する酸化アルミニウム層、
以上（ａ）及び（ｂ）で構成された硬質被覆層を形成してなる表面被覆切削工具において、
（ｃ）上記（ａ）の改質Ｔｉ炭窒化物層について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子後方散乱回折像装置を用い、縦断面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、基体表面の法線に対して、前記結晶粒の結晶面である（１１２）面の法線がなす傾斜角を測定し、前記測定傾斜角のうち、０～４５度の範囲内にある測定傾斜角を０．２５度のピッチ毎に区分すると共に、各区分内に存在する度数を集計してなる傾斜角度数分布グラフを作成した場合、０～１０度の範囲内に存在する度数の合計が、傾斜角度数分布グラフにおける度数全体の２０～８０％の割合を占める傾斜角度数分布グラフを示し、
（ｄ）上記（ａ）の改質Ｔｉ炭窒化物層について、電界放出型走査電子顕微鏡と電子後方散乱回折像装置を用い、縦断面研磨面の測定範囲内に存在する立方晶結晶格子を有する結晶粒個々に電子線を照射して、個々の結晶格子間の方位差（回転角）を測定し、隣接する測定点の結晶格子間の方位差（回転角）が５度以上である場合に、相互に隣接する測定点の境界は結晶粒界であるとし、結晶粒界に囲まれ、他の結晶粒界に分断されていない範囲を同一の結晶粒として特定し、さらに、結晶粒個々の結晶粒内平均方位差を求めた場合、結晶粒の結晶粒内平均方位差が５度未満を示す結晶粒の面積割合が２０～８０％を占め、一方、結晶粒の結晶粒内平均方位差が５度以上を示す結晶粒の面積割合が２０～８０％を占めることを特徴とする表面被覆切削工具が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６１３９０５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年の切削加工における省力化及び省エネ化の要求は強く、これに伴い、切削加工は一段と高速化、高送り化及び深切り込み化がより顕著となり、従来よりも工具の耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることが求められている。特に、衝撃的な負荷が作用する高速断続切削においては、従来の工具では被覆層の表面で発生した亀裂が基材まで進展しやすく、これに起因した切れ刃部のチッピングや欠損が生じるため、工具寿命を長くし難くなる。
【０００６】
特許文献１の被覆切削工具は、改質Ｔｉ炭窒化物層において、被覆層の厚さ方向における局所的な歪の分布が検討されていない。このため、亀裂の基材への進展を抑制する効果が不十分であり、耐欠損性に改善の余地がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有し、工具寿命を延長することができる被覆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】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、被覆切削工具における被覆層を特定の構成とすることにより、被覆切削工具が優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は下記のとおりである。
［１］
基材と、前記基材の表面に形成された被覆層とを備え、
前記被覆層が、前記基材側から前記被覆層の表面側に向かって、下部層及び上部層をこの順で含み、
前記上部層が、α型の酸化アルミニウムからなるα－Ａｌ
2
Ｏ
3
層を含み、
前記上部層の平均厚さが１．５μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記下部層が、Ｔｉと、Ｃ、Ｎ及びＯからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とのＴｉ化合物からなるＴｉ化合物層を１層又は２層以上含み、かつ、前記Ｔｉ化合物層の少なくとも１層がＴｉの炭窒化物からなるＴｉＣＮ層であり、
前記ＴｉＣＮ層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下であり、
前記ＴｉＣＮ層において、前記基材側から前記基材とは反対側に向かって１μｍまでの領域を第１領域とし、前記第１領域よりも前記基材とは反対側の領域を第２領域とし、前記第１領域におけるＫＡＭ値の平均値をＫＡＭ１とし、前記第２領域におけるＫＡＭ値の平均値をＫＡＭ２としたとき、下記式（ｉ）の関係を満たす、被覆切削工具。
０．１２°≦（ＫＡＭ１－ＫＡＭ２）≦０．５０° （ｉ）
［２］
前記ＫＡＭ１が０．４０°以上１．００°以下である、［１］に記載の被覆切削工具。
［３］
前記ＫＡＭ２が０．３０°以上０．７０°以下である、［１］又は［２］に記載の被覆切削工具。
［４］
前記ＴｉＣＮ層において、全粒界の合計長さ１００％に対するΣ３粒界の長さの割合が、１５％以上５０％以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の被覆切削工具。
［５］
前記下部層の平均厚さが３．０μｍ以上１５．０μｍ以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の被覆切削工具。
［６］
前記被覆層全体の平均厚さが、５．０μｍ以上３０．０μｍ以下である、［１］～［５］のいずれかに記載の被覆切削工具。
［７］
前記基材が、超硬合金、サーメット、セラミックス又は立方晶窒化硼素焼結体である、［１］～［６］のいずれかに記載の被覆切削工具。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる被覆切削工具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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