被覆工具的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及被覆工具。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著切削加工的高效率化需求的提高，一直以來都需要工具壽命長的切 削工具。因此，作為工具材料的要求特性，與切削工具壽命有關的耐磨損性的提高及耐缺損 性的提高變得更加重要。于是，為了提高這些特性，使用了在基材上形成有交替層疊了被膜 的交替層疊膜的被覆工具。
[0003] 因此，提出了用于改善這種交替層疊膜的特性的各種技術。例如，專利文獻1中提 出了將特定的金屬元素或其化合物與特定的合金化合物以〇. 4nm?50nm的層疊周期在母 材表面上層疊而成的耐磨損性優異的切削工具。
[0004] 另外，專利文獻2中提出了將以以原子比計為X :0.30?0.70)的組 成式表示的復合氮化物的第1薄層和氧化鋁相的比例以在與氮化鈦相的合量中所占的比 例計為35?65質量％的第2薄層以各自的平均層厚為0. 2?1 μπι在基體的表面上交替 層疊4層以上、達到整體平均層厚為2?10 μπι而成的、即便在重切削條件下也顯示優異的 耐磨損性的切削工具。
[0005] 進而，專利文獻3中提出了將含有依次周期性地反復層疊了具有1?50nm厚度的 層而成的部分層的具有100?5000nm厚度的層與具有100?5000nm厚度的單一層在硬質 母材上交替層疊了 10層以上而成的耐磨損性及耐熔敷性優異的切削工具。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本特開平7-205361號公報
[0009] 專利文獻2 :日本特開2003-200306號公報
[0010] 專利文獻3 :日本特開平11-12718號公報
【發明內容】
[0011] 發明要解決的技術問題
[0012] 在近年的切削加工中，高速化、高輸送化及深切深化變得更為顯著，經常會見到由 于在加工中施加于刀尖的負荷而使從工具表面產生的裂紋向基材發展、或者由于刀尖溫度 的急劇增減而使從基材產生的裂紋向被覆層中發展所導致的工具的缺損。
[0013] 出于這種背景，上述專利文獻1的發明的層疊周期為0. 4?50nm時，雖然在由薄 膜的層疊構成的切削工具中顯示高的耐磨損性，但具有易于發生工具缺損的問題。另外，在 專利文獻2的發明的由各自的平均層厚厚的交替層疊構成的切削工具中，由于被膜的硬度 不足，因此具有耐磨損性差的問題。進而，在專利文獻3的發明的具有薄膜的層疊和單一層 膜的層疊結構的切削工具中由于耐缺損性不足，因此無法滿足上述要求的性能。
[0014] 本發明為了解決這些問題而作出，其目的在于提供在不會降低耐磨損性的情況下 使耐缺損性提高了的工具壽命長的被覆工具。
[0015] 用于解決技術問題的方法
[0016] 本發明人們對于延長被覆工具的工具壽命進行了反復研宄，結果是通過對被覆層 的層構成和組成進行改良，可以在不降低耐磨損性的情況下提高耐缺損性，其結果可以延 長被覆工具的工具壽命。
[0017] SP，本發明的主旨如下所述。
[0018] (1) -種被覆工具，其含有基材和形成于基材表面上的被覆層，該被覆層含有第1 層疊結構和第2層疊結構，所述第1層疊結構是將組成不同的2層以上的層在各層的平均 厚度為60nm以上且500nm以下的厚度下周期性地層疊而成的結構，所述第2層疊結構是將 組成不同的2層以上的層在各層的平均厚度為2nm以上且小于60nm的厚度下周期性地層 疊而成的結構，構成所述第1層疊結構的層及構成第2層疊結構的層含有選自由金屬元素 的至少1種構成的金屬以及由這些金屬元素的至少1種與非金屬元素的至少1種構成的化 合物中的至少1種，所述金屬元素選自Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Al、Si、Sr、Y、Sn& Bi，所述非金屬元素選自碳、氮、氧及硼。
[0019] (2)上述（1)所述的被覆工具，其中，所述第1層疊結構是將組成不同的2層交替 地層疊了各2層以上而成的交替層疊結構。
[0020] (3)上述（1)或（2)所述的被覆工具，其中，所述第2層疊結構是將組成不同的2 層交替地層疊了各2層以上而成的交替層疊結構。
[0021] (4)上述（1)?（3)中任一項所述的被覆工具，其中，所述被覆層含有將所述第1 層疊結構和第2層疊結構交替地連續層疊2個以上而成的結構。
[0022] (5)上述⑴?⑷中任一項所述的被覆工具，其中，所述第1層疊結構的層疊周 期的平均值!\與所述第2層疊結構的層疊周期的平均值T 2之差（T i-ig為20nm?996nm〇
[0023] (6)上述⑴?（5)中任一項所述的被覆工具，其中，構成所述第1層疊結構的各 層及構成所述第2層疊結構的各層含有選自由金屬元素的至少2種構成的金屬以及由這些 金屬元素的至少2種與非金屬元素的至少1種構成的化合物中的至少1種，所述金屬元素 選自Ti、Nb、Ta、Cr、W、Al、Si、Sr及Y，所述非金屬元素選自碳、氮、氧及硼。
[0024] (7)上述⑴?（6)中任一項所述的被覆工具，其中，構成所述第1層疊結構的層 中含有的金屬元素含有1種以上的下述金屬元素：在構成該第1層疊結構的各層之間是相 同的，并且構成所述第1層疊結構的一個層中所含的相對于金屬元素整體的元素量與構成 與該層相鄰的所述第1層疊結構的層中所含的相對于金屬元素整體的元素量之差的絕對 值為5原子％以上。
[0025] (8)上述⑴?（7)中任一項所述的被覆工具，其中，構成所述第2層疊結構的層 中含有的金屬元素含有1種以上的下述金屬元素：在構成該第2層疊結構的各層之間是相 同的，并且構成所述第2層疊結構的一個層中所含的相對于金屬元素整體的元素量與構成 與該層相鄰的所述第2層疊結構的層中所含的相對于金屬元素整體的元素量之差的絕對 值為5原子％以上。
[0026] (9)上述⑴?（6)中任一項所述的被覆工具，其中，構成所述第1層疊結構的一 個層中所含的金屬元素與構成與該層相鄰的所述第1層疊結構的層中所含的金屬元素有1 種以上不同。
[0027] (10)上述⑴?（6)及（9)中任一項所述的被覆工具，其中，構成所述第2層疊結 構的一個層中所含的金屬元素與構成與該層相鄰的所述第2層疊結構的層中所含的金屬 元素有1種以上不同。
[0028] (11)上述⑴?（10)中任一項所述的被覆工具，其中，所述被覆層整體的總層厚 以平均層厚計為〇. 22?12 μ m。
[0029] (12)上述⑴?（11)中任一項所述的被覆工具，其中，所述第1層疊結構的平均 厚度為〇· 2?6 μ m。
[0030] (13)上述⑴?（12)中任一項所述的被覆工具，其中，所述第2層疊結構的平均 厚度為0.02?6 μπι。
[0031] 發明效果
[0032] 本發明的被覆工具由于耐磨損性及耐缺損性優異，因此發揮與以往相比工具壽命 更長的效果。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發明的被覆工具的截面組織的示意圖之一例。
【具體實施方式】
[0034] 本發明的被覆工具含有基材和形成于基材表面上的被覆層。本發明中的基材只 要是作為被覆工具的基材使用的材料則無特別限定，作為其例子，可舉出超硬合金、金屬陶 瓷、陶瓷、立方晶氮化硼燒結體、金剛石燒結體、高速度鋼等。其中，當基材為超硬合金時，由 于耐磨損性及耐缺損性優異，因此更為優選。
[0035] 本發明的被覆工具中的被覆層整體的總層厚在以平均層厚計小于0. 22 μm時，可 見耐磨損性降低的傾向，當被覆層整體的總層厚以平均層厚計變厚而超過12 μπι時，可見 耐缺損性降低的傾向，因此被覆層整體的總層厚優選以平均層厚計為〇. 22?12 μ m。其中， 被覆層整體的總層厚更優選以平均層厚計為I. 〇?8. 0 μm。
[0036] 接著，如上所述，本發明的被覆工具中的被覆層含有特定的第1層疊結構及第2層 疊結構。構成該第1層疊結構的各層含有選自：
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