復合燒結體切削工具及表面包覆復合燒結體切削工具的制作方法

本申請發明涉及一種由ticn基金屬陶瓷和wc基硬質合金的復合燒結體構成的切削工具，尤其涉及一種實現稀有金屬即鎢的使用量的減少，并且減少了燒結時的燒結體的變形量的耐熱龜裂性優異的切削工具。

本申請主張基于2014年12月25日于日本申請的專利申請2014-263582號及2015年12月23日于日本申請的專利申請2015-250733號的優先權，并將其內容援用于此。

背景技術：

作為鋼或鑄鐵的切削加工用工具，廣泛利用wc基硬質合金，但為了減少稀有金屬即鎢的使用量并獲得所希望的切削性能，以往提出有各種方案。

例如，專利文獻1中提出有如下復合燒結體制切削工具：在由層疊有硬質合金層和金屬陶瓷層的基材構成的切削工具中，所述金屬陶瓷層包括以合計15～65質量％以下的wc及w，且結合相中的鐵族金屬的80質量％以上為co，關于基材，當將層疊方向上的最大厚度設為h1，將切削刃部分的硬質合金層的層疊方向上的最大厚度設為h2時，通過將h2/h1設為0.002～0.02，改善了耐沖擊性及精加工面光澤度。

并且，例如，專利文獻2中提出有如下復合燒結體制切削工具：在由層疊有硬質合金層和金屬陶瓷層的基材構成的切削工具中，所述金屬陶瓷層包括以合計15～65質量％以下的wc及w，且結合相中的鐵族金屬的80質量％以上為co，在硬質合金層與金屬陶瓷層的邊界形成最大落差為50μm～500μm的凹凸部，且當將基材的層疊方向上的最大厚度設為h1，將配置在前刀面一側的硬質合金層的層疊方向上的最大厚度設為h2時，通過將h2/h1設為大于0.02且0.4以下，改善了硬質合金層與金屬陶瓷層之間的接合性，并且抑制了燒結后的基材的變形。

并且，例如，專利文獻3中提出有如下內容：以硬質合金粉末及金屬陶瓷粉末分別形成沖壓成型體，對該沖壓成型體進行層疊，在真空氣氛中以1300～1500℃×0.5～3小時的條件保持并進行燒結而制作工具基體的情況下，將硬質合金層與金屬陶瓷層的邊界的凹凸狀態設為特定范圍，或者將兩層的結合相量調整為特定范圍，由此提高硬質合金與金屬陶瓷的接合性，并且抑制燒結時所產生的變形，改善復合燒結體制切削工具的耐磨性及韌性。

專利文獻1：日本專利第5185032號公報(b)

專利文獻2：日本專利第5297381號公報(b)

專利文獻3：日本專利第5413047號公報(b)

如上述專利文獻1、2中所示那樣的復合燒結體制切削工具中，雖然可以實現鎢使用量的某種程度的減少，但在金屬陶瓷中需要15質量％以上的w、wc，從而鎢使用量的減少并不充分，并且當這種切削工具用于濕式斷續切削加工時，不僅強度、韌性不充分，而且耐熱龜裂性也不充分，因此存在容易產生崩刀、缺損等異常損傷的問題。

并且，在上述專利文獻3中所示的由硬質合金及金屬陶瓷構成的復合燒結體中，不僅需要在硬質合金層與金屬陶瓷層的邊界形成凹凸，而且為了獲得燒結時變形較少的復合燒結體，需要在異種材料之間使燒結沖壓體時的收縮特性一致，因此在由該復合燒結體制作的切削工具中，鎢使用量的減少最多也只能停留在30％左右，這從節省資源的觀點上不僅不能充分滿足，而且在承受濕式斷續切削等強烈的熱過程的切削條件下，可能因龜裂的擴展等而會破壞刀片的硬質合金，不能說具有充分的可靠性。

技術實現要素：

因此，本申請發明的目的在于提供一種如下的切削工具：在將由ticn基金屬陶瓷及wc基硬質合金構成的復合燒結體作為工具基體的切削工具中，實現稀有金屬即鎢的使用量的減少，并且即使在間斷的沖擊性高負荷作用于切削刃的斷續切削中使用的情況下，也具備龜裂擴展抑制作用，且耐異常損傷性優異。

本申請發明人們，從如上所述的觀點出發，在將由ticn基金屬陶瓷及wc基硬質合金構成的復合燒結體作為工具基體的復合燒結體切削工具中，不僅實現了鎢使用量的減少，而且即便在間斷的沖擊性高負荷作用于切削刃的斷續切削中使用的情況下，龜裂的傳播、擴展抑制作用也優異，而且對在長期使用中不發生崩刀、缺損、剝離等異常損傷的切削工具進行了深入研究，其結果得出了如下見解。

在ticn基金屬陶瓷和wc基硬質合金的復合燒結體切削工具中，在將工具的包括切削刃的前刀面以wc基硬質合金層來形成的情況下，通過因燒結復合燒結體時的熱膨脹系數差而產生壓縮應力，從而工具的斷續切削性能得以改善，但進行燒結時的ticn基金屬陶瓷的變形運動在ticn基金屬陶瓷與wc基硬質合金層的界面部分和ticn基金屬陶瓷中央部分不同，在金屬陶瓷中央部分，與wc基硬質合金層之間的界面部分相比收縮量較多，因此在復合燒結體的金屬陶瓷中央部分出現較大的變形(凹部)。

然而，本申請發明人等發現，通過調整所使用的ticn基金屬陶瓷的成分組成，能夠減少上述金屬陶瓷中央部分的變形，由此能夠防止工件材料的精加工面精度的下降，并且能夠改善切削工具的耐熱龜裂性，進而能夠減少稀有金屬即鎢的使用量。

其結果發現，在將上述復合燒結體作為工具基體的切削工具中，即使在間斷的沖擊性高負荷及熱負荷作用于切削刃的合金鋼等濕式斷續切削中，龜裂的傳播、擴展被防止，并且在長期使用中發揮優異的耐異常損傷性、耐磨性。

本申請發明是根據上述見解而完成的，其具有以下方式。

(1)一種復合燒結體切削工具，其為由ticn基金屬陶瓷層和wc基硬質合金層的復合燒結體構成的切削工具，所述復合燒結體切削工具的特征在于，

(a)上述切削工具的前刀面與后刀面所成的角度為90度，

(b)上述切削工具的包括切削刃的前刀面由wc基硬質合金層構成，所述wc基硬質合金層含有4～17質量％的鐵族金屬成分及75質量％以上的w，且由以wc為主要硬質相成分，

(c)上述wc基硬質合金層的厚度為上述復合燒結體的厚度的0.05～0.3倍，

(d)上述ticn基金屬陶瓷層由一層ticn基金屬陶瓷層構成，在將該金屬陶瓷層的構成成分的含有比例以金屬成分的含有比例來表現的情況下，至少含有4～25質量％的鐵族金屬成分、小于15質量％的w、2～15質量％的mo、2～10質量％的nb及0.2～2質量％的cr，且關于鐵族金屬成分即co及ni，co相對于co和ni的合計含量的含有比例滿足0.5～0.8(其中，以質量比計)，

(e)在穿過上述切削工具的前刀面中央且與前刀面及后刀面這兩面正交的面內，將穿過前刀面與后刀面交叉的棱線且與前刀面正交的線設為基準線，而在從后刀面的上端至下端測定了高度廓線時，所述高度廓線的最大高低差的值相對于上述復合燒結體中的從前刀面的表面至背面的厚度為0.01以下的比例。

(2)根據所述(1)中所述的復合燒結體切削工具，其特征在于，

上述復合燒結體切削工具的前刀面的平面形狀為多邊形狀或圓形狀。

(3)根據所述(1)或(2)中所述的復合燒結體切削工具，其特征在于，

構成上述復合燒結體切削工具的前刀面的wc基硬質合金層形成在上述ticn基金屬陶瓷層的表面，或形成在上述ticn基金屬陶瓷層的表面及背面。

(4)根據所述(1)至(3)中任一項所述的表面包覆復合燒結體切削工具，其特征在于，

在由上述ticn基金屬陶瓷層及wc基硬質合金層構成的復合燒結體切削工具的至少構成前刀面的wc基硬質合金的表面形成有硬質包覆層。

本申請發明的一方式的復合燒結體切削工具(以下，稱為“本申請發明的復合燒結體切削工具”或“本申請發明的切削工具”)為由ticn基金屬陶瓷和wc基硬質合金的復合燒結體構成的負前角刀片，通過對ticn基金屬陶瓷及wc基硬質合金的成分組成范圍進行適當化，并且對構成包括切削刃的前刀面的wc基硬質合金層的厚度比率進行適當化，進而抑制ticn基金屬陶瓷層的中央部分的變形、收縮，即使減少了鎢的使用量，也不會使耐熱龜裂性下降，從而在間斷的沖擊性高負荷作用于切削刃且熱負荷也作用于切削刃的合金鋼等濕式斷續切削中，起到龜裂的傳播、擴展得到抑制且在長期使用中發揮優異的耐異常損傷性、耐磨性的效果。

附圖說明

圖1a表示本申請發明的復合燒結體切削工具的概略示意圖，且表示本申請發明的復合燒結體切削工具的一例的側視圖。

圖1b表示本申請發明的復合燒結體切削工具的概略示意圖，且表示本申請發明的復合燒結體切削工具的另一例的側視圖。

圖1c表示本申請發明的復合燒結體切削工具的前刀面的平面形狀的一例(多邊形狀)。

圖1d表示本申請發明的復合燒結體切削工具的前刀面的平面形狀的另一例(圓形狀)。

圖2a表示在本申請發明的復合燒結體切削工具的表面蒸鍍形成有硬質包覆層的表面包覆復合燒結體切削工具的概略示意圖，且表示本申請發明的表面包覆復合燒結體切削工具的一例的側視圖。

圖2b表示在本申請發明的復合燒結體切削工具的表面蒸鍍形成有硬質包覆層的表面包覆復合燒結體切削工具的概略示意圖，且表示本申請發明的表面包覆復合燒結體切削工具的另一例的側視圖。

圖3表示關于本申請發明中所規定的后刀面的高度廓線、最大高低差的示意圖。

具體實施方式

以下，參考附圖對本申請發明進行詳細的說明。

圖1a至圖1d表示本申請發明的復合燒結體切削工具1的概略示意圖。圖1a表示本申請發明的復合燒結體切削工具1的一例的側視圖。圖1b表示本申請發明的復合燒結體切削工具1的另一例的側視圖。而且，圖1c表示本申請發明的復合燒結體切削工具1的前刀面的一例平面形狀(多邊形狀)6。并且，圖1d表示本申請發明的復合燒結體切削工具1的前刀面的另一例平面形狀(圓形狀)7。

如圖1a及圖1b所示，本申請發明的切削工具1不是以wc基硬質合金構成工具基體整體，而是成為將ticn基金屬陶瓷層2作為母體且在包括切削刃的前刀面4設置有wc基硬質合金層3的結構，尤其在圖1a所示的結構的情況下，在ticn基金屬陶瓷層2的表面及背面形成有由wc基硬質合金層3構成的前刀面4，因此在一側的前刀面的損傷、磨損量較嚴重的情況下，通過反轉工具的表面和背面，使包括新切削刃的前刀面4顯露，從而能夠繼續切削加工。另外，在本申請發明的切削工具1中，無需一定在ticn基金屬陶瓷層2的表面及背面這兩面形成前刀面4，在表面或背面中的至少一側形成前刀面4即可。

并且，本申請發明的切削工具1中，如圖1c所示，當前刀面4的平面形狀為多邊形狀(圖1c中為四邊形或菱形)時，能夠將多邊形的各頂點用作切削刃，并且，如圖1d所示，當前刀面4的平面形狀為圓形(也包括橢圓形)時，也能夠將圓周上的任意位置用作切削刃。

后刀面5為與前刀面4以90°正交的切削工具的側面，在后刀面5與前刀面4交叉的棱線上形成有切削工具的切刃。

圖2a及圖2b表示在本申請發明的復合燒結體切削工具1的表面蒸鍍形成有硬質包覆層8的表面包覆復合燒結體切削工具的概略示意圖，圖2a表示本申請發明的表面包覆復合燒結體切削工具1的一例的側視圖。并且，圖2b表示本申請發明的表面包覆復合燒結體切削工具1的另一例的側視圖。

如圖2a及圖2b所示，在本申請發明的切削工具中，通過在切削工具的表面蒸鍍形成硬質包覆層8，也能夠用作表面包覆復合燒結體切削工具。另外，在圖2a中示出了僅在ticn基金屬陶瓷的一側的面形成有由wc基硬質合金構成的前刀面4的切削工具，且在該前刀面4蒸鍍形成有硬質包覆層8。

圖3是關于本申請發明的切削工具中所規定的后刀面的高度廓線、最大高低差10的示意圖。

本申請發明的復合燒結體切削工具(以下，將“復合燒結體切削工具”也稱為“切削工具”)及表面包覆復合燒結體切削工具(以下，將“表面包覆復合燒結體切削工具”也稱為“包覆工具”)大致能夠以以下的制造方法制作。

首先，準備規定組成的ticn基金屬陶瓷粉末及同樣為規定組成的wc基硬質合金粉末，并通過對這些粉末進行沖壓，制作層疊有ticn基金屬陶瓷與wc基硬質合金的復合成型體，接著，對該復合成型體在例如0.1kpa的氮氣氛中，并在1420℃×1hr的條件下進行燒結而制作復合燒結體，接著將所得到的復合燒結體加工成規定的形狀，從而能夠制作出本申請發明的復合燒結體切削工具。

并且，通過物理蒸鍍法、化學蒸鍍法等，至少在上述中制作的本申請發明的復合燒結體切削工具的wc基硬質合金一側的表面，以單層或作為多層的層疊皮膜蒸鍍形成ti化合物層、ti和al的復合氮化物層及al2o3層等硬質包覆層，從而能夠制造出本申請發明的表面包覆復合燒結體切削工具。

ticn基金屬陶瓷層的成分組成：

本申請發明中所使用的ticn基金屬陶瓷層2是將ticn設為主要硬質成分且將4～25質量％的鐵族金屬(例如，co、ni、fe)成分設為主要結合相成分的金屬陶瓷。當將其他含有成分以金屬成分元素換算時，含有小于15質量％的w、2～15質量％的mo、2～10質量％的nb及0.2～2質量％的cr，且關于鐵族金屬成分中的co及ni，將co相對于co和ni的合計含量的含量比設為0.5～0.8。

w：

w在ticn基金屬陶瓷中的含量越增加，ticn基金屬陶瓷的特性越接近wc基硬質合金，因此作為復合體的燒結變得容易，但如在本申請發明中作為目的那樣，w是要求減少含量的成分元素，因此本申請發明中，將w含量設定為小于15質量％。

w含量優選為0質量％～12質量％，更優選為0質量％～8質量％，但并不以此特別限定。

mo：

mo是在ticn基金屬陶瓷中具有提高硬質相與結合相的潤濕性且提高燒結性的作用的成分元素，但若其含量小于2質量％，則潤濕性的提高效果不充分，另一方面，若含量超過15質量％，則mo熔入于硬質相中，從而使強度、韌性下降，因此將mo的含量設定為2～15質量％。

mo含量優選為3質量％～14質量％，更優選為7質量％～10質量％，但并不以此特別限定。

nb：

nb具有使ticn基金屬陶瓷的高溫抗氧化性提高的效果，但當其含量小于2質量％時，或超過10質量％時，高溫抗氧化性的提高效果下降，因此將nb的含量設定為2～10質量％。

nb含量優選為3質量％～9質量％，更優選為4質量％～8質量％，但并不以此特別限定。

cr：

cr具有使ticn基金屬陶瓷的燒結溫度接近wc基硬質合金的燒結溫度的效果，但若其含量小于0.2質量％，則其效果不充分，另一方面，若其含量超過2質量％，則cr3c2的游離相可能會析出并使燒結體的韌性下降，因此將cr的含量設定為0.2～2質量％。

cr含量優選為0.5質量％～1.7質量％，更優選為0.8質量％～1.4質量％，但并不以此特別限定。

co：

co為鐵族金屬成分且為ticn基金屬陶瓷中的結合相成分，但在與同樣為鐵族金屬成分的ni的關聯上，需要將co相對于co和ni的合計含量的含有比例(co/(co+ni))設在0.5～0.8(其中，以質量比計)的范圍內。若co相對于co和ni的合計含量的含有比例(co/(co+ni))小于0.5，則對ticn基金屬陶瓷和wc基硬質合金的復合成型體進行燒結時，ticn基金屬陶瓷層2中的ni成分向wc基硬質合金層3擴散，從而使wc基硬質合金層3的高溫硬度下降，另一方面，若co相對于co和ni的合計含量的含有比例(co/(co+ni))超過0.8，則ticn基金屬陶瓷層2的韌性下降，從而可能會導致復合燒結體的破損。

因此，關于ticn基金屬陶瓷層2中所含有的成分即co及ni，將co相對于co和ni的合計含量的含有比例(co/(co+ni))設在0.5～0.8(其中，以質量比計)的范圍內。

以質量比計co相對于co和ni的合計含量的含有比例優選為0.6～0.7，但并不以此特別限定。

wc基硬質合金的成分組成：

與ticn基金屬陶瓷構成復合燒結體的wc基硬質合金由主要硬質相成分的wc及主要結合相成分的鐵族金屬(例如，co、ni、fe)構成。結合相成分與硬質相成分牢固地結合且具有使工具基體的強度及韌性提高的作用，但若其含量小于4質量％，則不能在所述作用方面獲得所希望的效果，另一方面，若其含量超過17質量％，則耐磨性將會下降，因此將結合相成分即鐵族金屬(例如，co、ni、fe)的含量合計設為4～17質量％。

結合相成分即鐵族金屬(例如，co、ni、fe)的含量合計優選為8質量％～13質量％，但并不以此特別限定。

主要硬質相成分的wc是擔保工具基體的硬度的成分，但若wc基硬質合金中的w的含量小于75質量％，則不能發揮所希望的硬度，從而耐磨性將會下降，因此將wc基硬質合金中的w含量設為75質量％以上。

并且，ti、zr、nb、ta及cr各成分形成碳化物、氮化物及碳氮化物等而提高wc基硬質合金的硬度，從而具有提高耐磨性的作用，但若這些硬質相成分的含量合計超過10質量％(其中，以金屬成分換算)，則韌性將會下降，因此將ti、zr、nb、ta及cr的各成分的含量合計優選設為10質量％以下。

ti、zr、nb、ta及cr的各成分的含量合計優選為1質量％～5質量％，但并不以此特別限定。

構成包括切削刃的前刀面的wc基硬質合金：

由ticn基金屬陶瓷層2及wc基硬質合金層3構成的復合燒結體中，ticn基金屬陶瓷層2成為工具基體，在其上作為包括切削刃的前刀面形成有wc基硬質合金層3而構成切削工具1。

并且，關于本申請發明，工具的前刀面4與后刀面5所成的角度為90度，是屬于所謂的稱為負前角刀片的切削工具。

在本申請發明的切削工具1中，將作為包括切削刃的前刀面4的wc基硬質合金層3的厚度設為復合燒結體的厚度的0.1～0.3倍的厚度。另外，在此，當在ticn基金屬陶瓷層2的表面及背面的兩面形成有前刀面4時，“作為前刀面4的wc基硬質合金層3的厚度”是指表面及背面的wc基硬質合金層3的合計厚度。

其理由在于，當wc基硬質合金層3的厚度小于復合燒結體的厚度的0.1倍時，對切削加工時韌性差的ticn基金屬陶瓷層施加較大的負荷，從而容易產生缺損，另一方面，當wc基硬質合金層3的厚度超過復合燒結體的厚度的0.3倍時，形成于wc基硬質合金層3中的殘余壓縮應力變小，從而不僅耐崩刀性、耐缺損性下降，而且也與減少w使用量這一本申請發明的目的不符。

因此，在本申請發明中，將wc基硬質合金層3的厚度設為復合燒結體的厚度的0.1～0.3倍的厚度。

離基準面的高度廓線的最大高低差：

本申請發明的切削工具1中的ticn基金屬陶瓷層2的成分組成、wc基硬質合金層3的成分組成及構成前刀面4的wc基硬質合金層3的厚度如前述說明，但在本申請發明中，為了減少在間斷的沖擊性高負荷作用于切削刃的斷續切削中由ticn基金屬陶瓷層2和wc基硬質合金層3的復合燒結體構成的切削工具的后刀面磨損，而且為了防止工件材料的精加工面精度的下降，在測定后刀面的高度廓線時，需要將離基準線9的高度廓線的最大高低差10抑制在工具厚度的1％以下。

如圖3所示，在穿過本申請發明切削工具1的前刀面4中央且與前刀面4及后刀面5這兩面正交的面內，將穿過前刀面4與后刀面5交叉的棱線且與前刀面正交的線設為基準線9，而在從后刀面5的上端至下端測定了高度廓線時，所述高度廓線的最大高低差的值相對于上述復合燒結體1中的從前刀面4的表面至背面的厚度的比例必須為0.01以下。

這是因為，若最大高低差的比例超過0.01，則因切削工具的前刀面4的殘余應力成為較大的值而耐熱龜裂性得以改善，但另一方面，后刀面的耐磨性劣化，而且工件材料的精加工面精度也會下降。

這種后刀面的高度廓線的變化在重合ticn基金屬陶瓷與wc基硬質合金而進行燒結時，例如在1400～1440℃程度的溫度范圍內，wc基硬質合金與ticn基金屬陶瓷發生致密化的同時開始收縮，雖然wc基硬質合金層3與ticn基金屬陶瓷層2的界面部分的ticn基金屬陶瓷結束致密化而變得不易發生變形、收縮，但是在ticn基金屬陶瓷層2的中央部分變形、收縮不會受到較大地阻礙而繼續收縮，其結果，如圖3所示，因wc基硬質合金與ticn基金屬陶瓷的收縮運動的差異，在ticn基金屬陶瓷層2的中央部分形成較大的凹部。

硬質包覆層：

本申請發明的切削工具1通過將復合燒結體的wc基硬質合金作為包括切削刃的前刀面4，能夠直接用作切削工具，但通過物理蒸鍍法、化學蒸鍍法等，至少在構成包括切削刃的前刀面4的wc基硬質合金層3的表面，作為硬質包覆層8來包覆形成例如ti和al的復合氮化物層，由此能夠進一步提高切削性能。

另外，作為硬質包覆層8，不僅能夠包覆形成ti和al的復合氮化物層，還能夠分別以單層或以多層的層疊方式來包覆形成ti的氮化物層、碳化物層、碳氮化物層、al和cr的復合氮化物層及al2o3層等已知的各種硬質包覆層。

以下，根據實施例對本申請發明進行具體說明。

實施例1

在實施例1中，對僅在ticn基金屬陶瓷的一面形成有平面形狀為多邊形狀的由wc基硬質合金構成的前刀面的工具進行說明。

首先，準備表1中所示的配合組成的平均粒徑0.5～3μm的wc基硬質合金原料粉末。

并且，準備表2中所示的配合組成的平均粒徑0.5～3μm的ticn基金屬陶瓷原料粉末。

對上述wc基硬質合金原料粉末及ticn基金屬陶瓷原料粉末，以表3中所示的組合用iso刀片形狀snmn120408的原材料用模具進行層疊壓制，制作出復合成型體1～6。

接著，對該復合成型體1～6進行燒結而制作出復合燒結體1～6。

在任意情況下，均為如下燒結條件。

在將復合成型體升溫至燒結溫度時，從室溫至1280℃以5℃/min的升溫速度進行升溫，從出現液相的1280℃至1380℃的溫度范圍均以30℃/min以上的升溫速度進行快速升溫，從1380℃至規定的1420℃以5℃/min的升溫速度進行升溫，并在0.1kpa的氮氣氛中，在1420℃的燒結溫度下保持1個小時后，進行了冷卻。

接著，關于所得到的復合燒結體1～6，將wc基硬質合金作為前刀面，對前刀面的平面形狀為多邊形狀的刀片進行r＝0.04的刃口修磨加工，制作出snmn120408形狀的復合燒結體切削工具1～6(以下，稱為本發明工具1～6)。

對于平行于上述本發明工具1～6的wc基硬質合金層和ticn基金屬陶瓷層的層疊方向的剖面，使用電子射線顯微分析儀，分別對從wc基硬質合金層與ticn基金屬陶瓷層的界面向wc基硬質合金層一側100μm的位置和向ticn基金屬陶瓷層一側100μm的位置進行組成分析，求出測定10個點的平均值，由此求出wc基硬質合金層及ticn基金屬陶瓷層的成分組成。

在表4中示出這些值。

并且，用光學顯微鏡進行觀察并測定了本發明工具1～6的wc基硬質合金層及ticn基金屬陶瓷層的厚度。在不同的5個點測定厚度，并對其進行平均而作為厚度。

在表4中示出這些值。

接著，關于本發明工具4～6，在wc基硬質合金的表面，通過電弧離子鍍蒸鍍形成了由ti和al的復合氮化物(另外，ti和al的含量分別為50原子％)構成的硬質包覆層。

在表4中示出已蒸鍍形成的硬質包覆層的層厚。

為了比較，將表1中所示的配合組成的wc基硬質合金原料粉末及表2中所示的配合組成的ticn基金屬陶瓷原料粉末以表5中所示的組合進行層疊壓制，制作比較例復合成型體1～6之后，在與實施例相同的條件下對該復合成型體進行燒結而制作出比較例復合燒結體1～6。

并且，不使用ticn基金屬陶瓷原料粉末而僅以表1中所示的配合組成的wc基硬質合金原料粉末制作出僅由wc基硬質合金構成的比較例燒結體7～9(為了方便，稱為比較例復合燒結體7～9)。

接著，關于所得到的比較例復合燒結體1～6及7～9，將wc基硬質合金作為前刀面，對刀片進行r＝0.04的刃口修磨加工，制作出snmn120408形狀的復合燒結體切削工具1～6及7～9(以下，稱為比較例工具1～6及7～9)。

接著，與本發明工具1～12的情況同樣地，關于比較例工具1～6，使用電子射線顯微分析儀，對從wc基硬質合金層與ticn基金屬陶瓷層的界面向wc基硬質合金層一側100μm的位置，并且向ticn基金屬陶瓷層一側100μm的位置分別進行組成分析而求出測定10個點的平均值，由此求出wc基硬質合金層及ticn基金屬陶瓷層的成分組成。

而且，關于比較例工具1～6，用光學顯微鏡觀察并測定了wc基硬質合金層及ticn基金屬陶瓷層的厚度。另外，在不同的5個點測定厚度，并對其進行平均而作為厚度。

在表6中示出這些值。

并且，以以下方式進行將與前刀面正交的線設為基準線的后刀面的高度廓線的測定、及該廓線的離基準線的最大高低差的測定，并求出相對于工具厚度的最大高低差的比例。使用觸針式表面形狀測定裝置，并將后刀面中的一面作為下面而設置在裝置中，且以對穿過前刀面的中心且與前刀面正交的面內進行探頭掃描的方式進行設定。接著將探頭前端對準前刀面與后刀面交叉的棱線，在后刀面上進行掃描至另一側的棱線，以得到高度廓線。關于所得到的高度廓線，將連結棱線兩個點的線設為高度為零的基準線，由離基準線高度成為最大的點與成為最低的點這兩點的高度差求出最大高低差。用游標卡尺測定復合燒結體切削工具的厚度，并通過除上述最大高低差來求出相對于工具厚度的最大高低差的比例。

接著，關于比較例工具4～9，在wc基硬質合金的表面，通過電弧離子鍍蒸鍍形成了由ti和al的復合氮化物(另外，ti和al的含量分別為50原子％)構成的硬質包覆層。

在表6中示出已蒸鍍形成的硬質包覆層的層厚。

[表1]

[表2]

[表3]

[表4]

[表5]

[表6]

接著，關于上述本發明工具1～6及比較例工具1～9，在以下記載的切削條件1及切削條件2下，對耐磨性及耐異常損傷性進行了平均。

[切削條件1]

工件材料：jis·scm440的長度方向等間隔4根帶槽圓棒；

切削速度：315m/min.；

切深量：1.0mm；

進給速度：0.15mm/rev.；

切削時間：10分鐘。

在上述條件下，進行了合金鋼的濕式斷續切削加工試驗，并測定了后刀面磨損量或達到壽命為止的切削時間。

[切削條件2]

工件材料：jis·s45c的長度方向等間隔4根帶槽圓棒；

切削速度：330m/min.；

切深量：2.0mm；

進給速度：0.2mm/rev.；

切削時間：3分鐘。

在上述條件下，進行了碳鋼的濕式斷續切削加工試驗，并對耐異常損傷性進行了評價。當切削刃中出現龜裂、崩刀、缺損時，設為異常損傷“有”，當未出現龜裂、崩刀、缺損時，設為異常損傷“無”。

而且，關于本發明工具1～6及比較例工具1～6，從表4、表5中所示的(wc基硬質合金的厚度)/(工具的厚度)的值計算出假設在各工具中不層疊金屬陶瓷的將整體作為wc基硬質合金的情況下的使用w量減少率(質量％)。

在表7中示出這些結果。

[表7]

比較例工具的“*”標記表示因發生崩刀等異常損傷而達到壽命的切削時間(分鐘)。

從表4、6及7中所示的結果可知，即使減少了鎢的使用量，本發明包覆工具通過對ticn基金屬陶瓷及wc基硬質合金的成分組成范圍進行適當化，并且對構成包括切削刃的前刀面的wc基硬質合金層的厚度比率進行適當化，從而也不會降低耐崩刀性，在間斷的沖擊性高負荷作用于切削刃且熱負荷也作用于切削刃的合金鋼等濕式斷續切削中，龜裂的傳播、擴展得到抑制，且在長期使用中發揮優異的耐異常損傷性、耐磨性，從而顯示出不遜于僅由wc基硬質合金制作的比較例工具7～9(即，使用w量減少率為0％的工具)的切削性能。

而且，從耐異常損傷性的觀點上看，本發明工具1～6與比較例工具7～9相比，具有優異的耐異常損傷性。

相對于此，比較例工具1～6雖然減少了鎢使用量，但耐熱龜裂性較差，從而在短時間內達到使用壽命的情況是顯而易見的。

實施例2

在實施例1中，對前刀面的平面形狀為多邊形狀且僅在ticn基金屬陶瓷的一面形成有由wc基硬質合金構成的前刀面的工具進行了說明，但作為實施例2，接著對在ticn基金屬陶瓷的兩面形成有前刀面的工具進行說明。

與實施例1的情況同樣地，準備表1中所示的配合組成的平均粒徑0.5～3μm的wc基硬質合金原料粉末及表2中所示的配合組成的平均粒徑0.5～3μm的ticn基金屬陶瓷原料粉末。

從上述ticn基金屬陶瓷原料粉末的上下面用wc基硬質合金原料粉末形成夾層狀態，以表8中所示的組合用iso刀片形狀snmn120408的原材料用模具進行層疊壓制，制作出復合成型體11～13。

在與實施例1相同的條件下，對上述復合成型體11～13進行燒結，接著，對刀片進行r＝0.04的刃口修磨加工，制造出snmn120408形狀的復合燒結體切削工具11～13(以下，稱為本發明工具11～13)。

接著，關于本發明工具23，通過電弧離子鍍，在wc基硬質合金的表面蒸鍍形成了由ti和al的復合氮化物(另外，ti和al的含量分別為50原子％)構成的硬質包覆層。

關于上述本發明工具11～13，以與實施例1相同的方法，求出wc基硬質合金及ticn基金屬陶瓷的成分組成、厚度、離后刀面的高度廓線的基準面的最大高低差及硬質包覆層的層厚。

在表9及表10中示出這些值。

接著，關于上述本發明工具11～13，在與實施例1相同的條件下，進行合金鋼的濕式斷續切削加工試驗，測定后刀面磨損量，并且進行碳鋼的濕式斷續切削加工試驗，確認了有無異常損傷。并且，從表10中所示的(wc基硬質合金的厚度)/(工具的厚度)的值計算出假設在各工具中不層疊金屬陶瓷的將整體作為wc基硬質合金的情況下的使用w量減少率(質量％)。

在表10中示出這些結果。

[表8]

[表9]

[表10]

實施例3

接著，在實施例3中，對前刀面的平面形狀為圓形狀的工具進行說明。

準備表1中所示的配合組成的平均粒徑0.5～3μm的wc基硬質合金原料粉末及表2中所示的配合組成的平均粒徑0.5～3μm的ticn基金屬陶瓷原料粉末。

對上述wc基硬質合金原料粉末及ticn基金屬陶瓷原料粉末，以表11中所示的組合用iso刀片形狀rnmg120400的原材料用模具進行層疊壓制，制作出復合成型體21～24。

并且，已制作的復合成型體23、24是從ticn基金屬陶瓷原料粉末的上下面用wc基硬質合金原料粉末形成為夾層狀態的復合成型體。

接著，對該復合成型體21～24進行燒結而制作出復合燒結體21～24。

燒結條件與實施例1相同。

對所得到的復合燒結體21～24的由wc基硬質合金構成的前刀面的刀片進行r＝0.04的刃口修磨加工，制作出前刀面的平面形狀為圓形狀的本發明的復合燒結體切削工具21～24(以下，稱為本發明工具21～24)。

接著，關于本發明工具22、24，在wc基硬質合金的表面，通過電弧離子鍍蒸鍍形成了由ti和al的復合氮化物(另外，ti和al的含量分別為50原子％)構成的硬質包覆層。

關于上述本發明工具21～24，以與實施例1相同的方法，求出wc基硬質合金及ticn基金屬陶瓷的成分組成、厚度、離后刀面的高度廓線的基準面的最大高低差以及硬質包覆層的層厚。

在表12及表13中示出這些值。

接著，關于上述本發明工具21～24，在與實施例1相同的條件下，進行合金鋼的濕式斷續切削加工試驗，測定后刀面磨損量，并且進行碳鋼的濕式斷續切削加工試驗，確認了有無異常損傷。并且，從表13中所示的(wc基硬質合金的厚度)/(工具的厚度)的值計算出假設在各工具中不層疊金屬陶瓷的將整體作為wc基硬質合金的情況下的使用w量減少率(質量％)。

在表13中示出這些結果。

[表11]

[表12]

[表13]

從表示實施例2的結果的表10及表示實施例3的結果的表13也可知，本發明工具11～13及21～24在間斷的沖擊性高負荷作用于切削刃且熱負荷也作用于切削刃的合金鋼等的濕式斷續切削中，在長期使用中發揮優異的耐異常損傷性、耐磨性，并且也可實現w使用量的減少。

并且，與實施例1的情況同樣地，從耐異常損傷性的觀點上看，本發明工具11～13及21～24與比較例工具7～9相比，具有優異的耐異常損傷性。

產業上的可利用性

將復合燒結體作為工具基體的本申請發明的切削工具能夠實現稀有金屬即鎢使用量的減少，并且即使在間斷的沖擊性高負荷及熱負荷作用于切削刃的濕式斷續切削中使用的情況下，耐熱龜裂性優異，不會發生崩刀、缺損及剝離等異常損傷，且能夠在長期使用中發揮優異的切削性能，從而能夠充分滿足應對切削加工的節能化、低成本化。

符號說明

1-復合燒結體切削工具，2-ticn基金屬陶瓷層，3-wc基硬質合金層，4-前刀面，5-后刀面，6-平面形狀為多邊形狀的復合燒結體切削工具，7-平面形狀為圓形狀的復合燒結體切削工具，8-硬質包覆層，9-基準面，10-最大高低差。