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公開番号2025155034
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2024058349
出願日2024-03-30
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 20060101AFI20251003BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】耐久性を向上させた被覆層を有する表面被覆切削工具の提供
【解決手段】上部層は平均厚さが1.0～20.0μmα型Al₂O₃層を有し、下部層は平均厚さが1.0～20.0の(Al_XTi_1-X)N(Xの平均値であるX_avgは、0.40≦X_avg<0.60)で表されるAlとTiの複合窒化物層を有し、上部層を構成する前記α型Al₂O₃結晶粒は、基体表面の法線方向と前記結晶粒の結晶面である{001}面の法線がなす角が0～10度の範囲に存在する結晶粒の面積割合が30%以上であり、下部層を構成する複合窒化物結晶粒はNaCl型面心立方構造を有し、基体表面の法線方向と前記結晶粒の結晶面である{111}面の法線がなす角が0～10度の範囲内に存在する結晶粒の面積割合が30%以上である表面被覆切削工具
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基体と該基体の表面に被覆層を有する表面被覆切削工具であって、
前記被覆層は上部層、下部層を含み、
前記上部層は、平均厚さが１．０μｍ以上、２０．０μｍ以下α型Ａｌ
２
Ｏ
３
層を有し、
前記下部層は、平均厚さが１．０μｍ以上、２０．０μｍ以下の式：（Ａｌ
Ｘ
Ｔｉ
１－Ｘ
）Ｎ（Ｘの平均値であるＸ
ａｖｇ
は、０．４０≦Ｘ
ａｖｇ
＜０．６０）で表される組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層を有し、
前記被覆層の縦断面に対して電子線後方散乱回折法によって測定した前記上部層を構成するα型Ａｌ
２
Ｏ
３
結晶粒の結晶方位において、前記基体表面の法線方向と前記結晶粒の結晶面である｛００１｝面の法線がなす角が０～１０度の範囲に存在する結晶粒の面積割合が３０％以上であり、
前記下部層を構成する複合窒化物結晶粒はＮａＣｌ型面心立方構造を有し、
前記縦断面に対して電子線後方散乱回折法によって測定した前記下部層を構成する複合窒化物結晶粒の結晶方位において、基体表面の法線方向と前記結晶粒の結晶面である｛１１１｝面の法線がなす角が０～１０度の範囲内に存在する結晶粒の面積割合が３０％以上である
ことを特徴とする表面被覆切削工具。
続きを表示（約 220 文字）【請求項２】
前記上部層と前記下部層との間に中間層として、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層以上のＴｉ化合物層からなり、０．１～５．０μｍの合計平均厚さを有するＴｉ化合物層を有する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Ｔｉ化合物層中の層のうち、前記上部層に接する層が炭窒酸化物層であることを特徴する請求項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 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
炭化タングステン（以下、ＷＣで示す）基超硬合金等の基体の表面に、被覆層を形成した被覆工具が知られており、優れた耐摩耗性を発揮している。
そして、被覆工具の耐久性を向上させるべく、被覆層の改善についての種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、窒化チタンアルミニウムの被覆層を有し、前記窒化チタンアルミニウムの被覆層は結晶構造が立方晶であってアルミニウム含有量が０．３～６０．０質量％、塩素含有量が０．０１～２質量％である被覆工具が記載され、該被覆工具は被覆層の密着性が高いとされている。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、被覆層として、Ｔｉ
ｘ
Ａｌ
１－ｘ
ＮおよびＴｉ
ｙ
Ａｌ
１－ｙ
Ｎ（０≦ｘ＜０．５、０．５＜ｙ≦１）なる２種類の化合物を、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になるものとした被覆工具が記載され、該被覆工具は耐摩耗性に優れ、高速切削や高硬度材料の切削において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、ＪＣＰＤＳ記載の格子定数に対し、０．９９７～１．００５倍の格子定数を有し、厚さが０．０１～５０μｍである気相合成法によって基材表面に形成された金属窒化物からなる硬質被膜を有する被覆工具が記載され、該被覆工具は耐摩耗性に優れるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００１－３４１００８号公報
特開平７－９７６７９号公報
特開平１１－３３５８１３号公報
【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、切削加工において耐久性を向上させた被覆層を有する被覆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、
基体と該基体の表面に被覆層を有し、
前記被覆層は上部層、下部層を含み、
前記上部層は、平均厚さが１．０μｍ以上、２０．０μｍ以下α型Ａｌ
２
Ｏ
３
層を有し、
前記下部層は、平均厚さが１．０μｍ以上、２０．０μｍ以下の式：（Ａｌ
Ｘ
Ｔｉ
１－Ｘ
）Ｎ（Ｘの平均値であるＸ
ａｖｇ
は、０．４０≦Ｘ
ａｖｇ
＜０．６０）で表される組成のＡｌとＴｉの複合窒化物層を有し、
前記被覆層の縦断面に対して電子線後方散乱回折法によって測定した前記上部層を構成するα型Ａｌ
２
Ｏ
３
結晶粒の結晶方位において、前記基体表面の法線方向と前記結晶粒の結晶面である｛００１｝面の法線がなす角が０～１０度の範囲に存在する結晶粒の面積割合が３０％以上であり、
前記下部層を構成する複合窒化物結晶粒はＮａＣｌ型面心立方構造を有し、
前記縦断面に対して電子線後方散乱回折法によって測定した前記下部層を構成する複合窒化物結晶粒の結晶方位において、基体表面の法線方向と前記結晶粒の結晶面である｛１１１｝面の法線がなす角が０～１０度の範囲内に存在する結晶粒の面積割合が３０％以上である。
【０００９】
さらに、前記実施形態に係る表面被覆切削工具は、以下の（１）または（１）および（２）の事項を満足してもよい。
【００１０】
（１）前記上部層と前記下部層との間に中間層として、Ｔｉの炭化物層、窒化物層、炭窒化物層、炭酸化物層および炭窒酸化物層のうちの１層以上のＴｉ化合物層からなり、０．１～５．０μｍの合計平均厚さを有するＴｉ化合物層を有すること。
（【００１１】以降は省略されています）

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