本发明专利技术涉及一种用于对超耐热合金和不锈钢进行切断和切槽的切削刀片，其包括基质和涂层。所述基质由５－７ｗｔ－％的Ｃｏ和０．１５－０．６０ｗｔ－％的ＴａＣ和０．１０－０．５０ｗｔ－％的ＮｂＣ，以及余量的ＷＣ组成。所述涂层包括均匀的Ａｌ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｎ层，其中ｘ＝０．６－０．７，并且厚度为１－３．８μｍ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种涂层的切削刀具刀片，特别适用于对超耐热合金和不锈钢进行切断和切槽。相对较薄的PVD涂层极大增加了侧面的耐磨性，涂层的附着性和切口的耐磨性，并且细晶粒基质提供了良好的对塑性变形的抵抗性。用于超耐热合金和不锈钢的切断和切槽的涂层的切削刀具刀片且特别是其刀刃线必须具有以下特征1.较高的抵抗塑性变形性，这是因为切削过程在切削刃和刀片处产生很高的温度。2.良好的抵抗磨蚀磨损性，以便避免很快产生侧面磨损。3.良好的抵抗粘附磨损性，以及基质和涂层之间很好的附着性。超耐热合金和不锈钢的碎屑非常易于被焊接到刀片表面上。4.良好的抵抗切口磨损性，切口磨损出现在切削的深度和副切削刃处。5.良好的刀刃线韧度，以便避免破损或碎裂。当加工超耐热合金和不锈钢时，通常很难实现良好的碎屑控制，其结果导致碎屑冲击和碎屑堵塞，引起刀刃线中破碎。美国专利US6,261,673公开了一种涂层的硬质合金刀片，其适用于钢部件的切槽或切断，例如钢或不锈钢管或杆。这种刀片的特征在于，WC-Co基的硬质合金基质和相对较薄的涂层，其中WC-Co基的硬质合金基质具有高W合金化的Co粘结相，而涂层包括具有柱状晶粒TiCxNyOz的内层，然后跟着是细晶粒κ-AL2O3层，以及顶层TiN层。美国专利US6,342,291公开一种有用于对钢部件切槽和切断的涂层的切削刀具，例如钢或不锈钢管或杆。这种刀片的特征在于，WC-Co基的硬质合金基质和坚硬耐磨的涂层，其中WC-Co基的硬质合金基质具有高W合金化的Co粘结相，而坚硬且耐磨的涂层包括具有重复变化的Ti/Al比率的(TixAl1-x)N组分内层的多层结构。本专利技术的目的是提供一种切削刀具的刀片，特别适用于超耐热合金以及不锈钢的切断和切槽。本专利技术的又一目的是提供一种切削刀具的刀片，其具有提高的磨损和切口耐磨性以及提高的沿刀刃线的涂层的附着性。现已发现，相对较薄的均匀的(Ti，Al)N的PVD涂层极大提高了侧面和切口的耐磨性，并且减小了粘附磨损，以及与细晶粒层的结合提供了良好的对塑性变形的抵抗性。由此，本专利技术涉及一种涂层的切削刀具的刀片，其包括硬质合金基质和涂层。硬质合金基质由5-7wt-％的Co，优选地为5.8-6.2wt-％的Co，最优选地为6.0wt-％的Co，0.15-0.60wt-％的TaC，优选地为0.20-0.30wt-％的TaC，0.10-0.50wt-％的NbC，优选地为0.10-0.20wt-％的NbC，以及余量的WC组成。硬质合金主体还可以包含少量其他成分，但是处于与工艺杂质量对应的水平。矫顽力为19.5-24.5kA/m。Co粘结相与一定量的W合金化，给予本专利技术的硬质合金切削刀片其所需的特性。粘结相中的W影响Co的磁性能，并且由此关系到CW比率，CW比率定义如下CW比率＝magnetic-％Co/wt-％Co其中magnetic-％Co是磁性Co的重量百分量，而wt-％Co是Co在硬质合金中的重量百分量。CW比率在1和大约0.75之间变化，其取决于合金化程度。在粘结相内，较低的CW比率对应于较高的W含量，而CW比率＝1对应于几乎没有W。现已发现，如果硬质合金具有0.85-1.00的CW比率，优选地为0.9-0.98，最优选地为0.92-0.97，则可以实现提高的切削性能。涂层包括均匀的AlxTi1-xN层，其中x＝0.6-0.67，优选x＝0.62。涂层厚度＞1μm，优选＞1.8μm，但是＜3.8μm，优选＜3.0μm。组分和厚度都是在侧表面低于刀尖半径0.2mm且在切削刃中央处测量的。本专利技术还涉及一种制造包括硬质合金基质和涂层的涂层切削刀具的刀片的方法。硬质合金基质采用常规粉末冶金技术碾磨、压制和烧结制造，其由5-7wt-％的Co，优选地为5.8-6.2wt-％的Co，最优选地为6.0wt-％的Co，以及0.15-0.60wt-％的TaC，优选地为0.20-0.30wt-％的TaC，以及0.10-0.50wt-％的NbC，优选地为0.10-0.20wt-％的NbC，以及余量的WC组成。硬质合金主体还可包含少量其他成分，但是处于与工艺杂质量对应的水平。矫顽力为19.5-24.5kA/m。CW比率为0.85-1.00，优选地为0.9-0.98，最优选地为0.92-0.97，并且通过将适量炭黑或W粉末加入到粉末物中来监控。在常规后烧结处理之后，沉积AlxTi1-xN层，其中x＝0.6-0.67，优选x＝0.62，通过阴极电弧蒸镀法，采用由适当组分的TiAl合金组成的靶料，在N2气氛中沉积。总的涂层厚度＞1μm，优选＞1.5μm，但是＜3.8μm，优选＜3.0μm。本专利技术还涉及根据上述的刀片的用途，用于超耐热合金和不锈钢，例如Inconel 718，Sanmac 304L和奥氏体不锈钢的切断和切槽，切削速度为30-250m/min，而进刀速度为0.05-0.2mm/rev。实例1(本专利技术)A.均匀的(Ti，Al)N层通过阴极电弧蒸镀法沉积在由硬质合金制成的切削刀片上，其中硬质合金具有以下组分6wt-％的Co，0.16wt-％的NbC，0.23wt-％的TaC以及余量的WC且矫顽力为22.5kA/M，其对应于平均大约1.2μm大小的晶粒尺寸，以及0.95的CW比率，其对应于5.7wt-％的磁性Co含量对应于。该涂层采用由Ti33Al67合金组成的靶料沉积。在N2气氛中进行电弧蒸镀法。涂层厚度为2.5μm，这是在侧表面低于刀尖半径0.2mm并在切削刃中央处测量的。该涂层由均匀的Al0.62Ti0.38N组成，其由SEM-EDS(扫描电镜-散射能谱)测定。实例2B.(可商业应用).具有与实例A中同样的组分和物理性质的硬质合金切槽刀片，其涂敷有4.4μm的PVD(Ti，Al)N多层，该多层由均匀的Ti0.5Al0.5N层以及TiN和Ti0.5Al0.5N的交替薄层的序列构成。该序列重复12次。均匀的Ti0.5Al0.5N层厚为0.1-0.2μm，而薄层厚为0.1-0.2μm。在薄层内，每个单独的TiN或Ti0.5Al0.5N层厚度均为0.1-20nm。该多层的平均组分借助SEM-EDS测定为Ti0.8Al0.2N。实例3刀片A和B在奥氏体不锈钢铸件的切槽和外形加工中试验。切槽的外径为160mm，内径为131mm，槽宽为6mm。操作切槽和外形加工材料奥氏体不锈钢铸件，CMC 15.21刀片型号N123G2-0300-0003-TF切削速度60m/min进刀速度0.15mm/rev每个部件用时3min结果完成的部件数量，以及工具寿命，以分钟表示A(本专利技术)59个部件，177分钟切削B(现有技术)15个部件，45分钟切削实例4刀片A和B在Inconel 718做的锥体的切槽和车削中试验。锥体的外径为47mm，内径为16mm。操作车削和切槽材料Inconel 718，CMC 20.22刀片型号N123H2-0400-0004-TFA(本专利技术) B(现有技术)切削速度 50m/min 45m/min切槽进刀速度 0.08mm/rev一样车削进刀速度 0.13mm/rev一样切削深度 2mm 一样结果A的刀具寿命是四个并在3分17秒内完成。B的刀具寿命是2个并在3分31本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于对超耐热合金和不锈钢进行切断和切槽的切削刀片，包括基质和涂层，其特征在于： 所述基质由５－７ｗｔ－％，优选地为５．８－６．２ｗｔ－％的Ｃｏ，最优选地为６．０ｗｔ－％的Ｃｏ，和０．１５－０．６０ｗｔ－％，优选地为０．２０－０．３０ｗｔ－％的ＴａＣ，和０．１０－０．５０ｗｔ－％，优选地为０．１０－０．２０ｗｔ－％的ＮｂＣ，以及余量的ＷＣ组成，矫顽力为１９．５－２４．５ｋＡ／ｍ，ＣＷ比率为０．８５－１．００，优选为０．９－０．９８，最优选为０．９２－０．９７，并且 所述涂层包括均匀的Ａｌ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｎ层，其中ｘ＝０．６－０．６７，优选地ｘ＝０．６２，而厚度＞１μｍ，优选地＞１．８μｍ但是＜３．８μｍ，优选地＜３．０μｍ。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马林莫滕松，马茨阿尔格伦，安德斯努德格伦，马库斯希尔布姆，马丁汉松，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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