【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种切削工具，该切削工具具有工具主体和多层涂层，其中多层涂层在切削过程中保护工具主体免受磨损，其中多层涂层具有氮化锆层，其中多层涂层具有与氮化锆层交替堆叠的其它氮化层，使得其它氮化层中的每层均承载氮化锆层中的一层，其中其它氮化层每层具有(ti1-x-yalxmey)nα的原子组成，其中x＝0.20至0.90，y＝0至0.30，其中me是选自ta、si、cr、w、v、cr、hf、nb和mo的一个或多个金属原子，其中α＝0.9至1.1，其中每层氮化锆层的厚度在35nm至750nm的范围内。
技术介绍
1、切削工具因承受高负荷并与工件和加工碎屑发生摩擦接触而受到磨损。众所周知，给切削工具涂上合适的涂层可以提高工具的使用寿命。
2、wo 2009/105024 a1示出了一种多层涂层切削工具。wo 2009/105024a1中示出的涂层包括金属氮化物的多晶层状、多层结构，其重复形式为men/(ti1-xalx)n/men/(ti1-xalx)n/…，其中me尤其可以是zr。
3、wo 2009/105024 a1示出的多层涂层会磨损，尤其是当碎屑在高热和机械负荷下被压焊到所述涂层上时。当wo 2009/105024 a1中的多层涂层被磨损后，其保护作用就自然消失了，从而缩短了工具的使用寿命。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种具有改善耐磨性的切削工具。
2、通过权利要求1所述的切削工具解决了上述问题。该切削工具的优选实施例在从属权
3、切削工具具有工具主体和多层涂层，其中多层涂层保护工具主体在切削过程中免受磨损，其中多层涂层具有氮化锆层，其中多层涂层具有与氮化锆层交替堆叠的其它氮化层，使得其它氮化层中的每层承载氮化锆层中的一层，其中每层其它氮化层的原子组成为(ti1-x-yalxmey)nα，其中x＝0.20至0.90，y＝0至0.30，优选地x＝0.40至0.80并且y＝0至0.30，其中me是选自ta、si、cr、w、v、cr、hf、nb和mo的一个或多个金属原子，其中α＝0.9至1.1，其中每层氮化锆层的厚度在35nm至750nm的范围内，其中每层其它氮化层的厚度在30nm至300nm的范围内，其中氮化锆层中的至少一层的厚度大于其它氮化层中的承载所述较厚的氮化锆层的一层其它氮化层的厚度。
4、每层氮化锆层都能提高机器加工碎屑被压焊到多层涂层上时的抗粘着磨损能力。承载所述较厚氮化锆层的其它氮化层使所述较厚氮化锆层更加坚硬，从而提高了所述较厚氮化锆层的抗粘着磨损和磨料磨损的能力。
5、原子组成(ti1-x-yalxmey)nα优选地具有下列(x，y和α)组合之一:(x＝0.2至0.9，y＝0至0.3，α＝1.0)，(x＝0.2至0.9，y＝0，α＝10)，(x＝0.4至0.8，y＝0至0.3，α＝1.0)，(x＝0.4至0.8，y＝0，α＝1.0)。
6、较厚的氮化锆层的厚度优选地在以下范围之一：35nm至750nm，200nm至600nm，200nm至450nm，200nm至350nm。
7、承载较厚的氮化锆层的其它氮化层的厚度优选地在以下范围之一：30nm至300nm，50nm至150nm，60nm至100nm。优选地，每个其它氮化层的厚度都在上述范围内。
8、优选地，其它氮化层中的至少两层，甚至更优地每层氮化层都具有相同的原子组成，x、y和α在每个其它氮化层都是相同的。相同的原子组成(相同的x、y和α)意味着由于在形成其它氮化层的过程中发生的不可避免的波动，例如由于物理气相沉积，x、y和α的值可在不同的其它氮化层中变化。换句话说，即使数值(x、y和α)理论上是相同的，但x、y和α在不同的其它氮化层之间会略有不同。
9、根据切削工具的另一个实施例，所述较厚的氮化锆层的厚度是承载所述较厚氮化锆层的其它氮化层的厚度的1.2至15.0倍，优选地2.0至12.0倍，更优选地3.0至10.0倍。当所述较厚的氮化锆层的厚度是所述其它氮化层的厚度的1.2至15.0倍，优选2.0至12.0倍，更优选地3.0至10.0倍时，所述较厚的氮化锆层的磨损特性会得到进一步改善。
10、所述较厚的氮化锆层优选地比所述其它氮化层厚，其优选是以下倍数范围之一：1.2至15.0，2.0至12.0，3.0至10.0，3.0至5.5，3.2至4.6。
11、根据切削工具的另一个实施例，切削工具具有基层，其中基层的原子组成为(ti1-a-balame*b)nβ，其中a＝0.20至0.90，b＝0至0.30，优选地a＝0.40至0.80并且b＝0至0.30，其中β＝0.9至1.1，其中me*是每个选自ta、si、cr、w、v、cr、hf、nb和mo的一个或多个金属原子，其中基层承载着工具主体部分上的多层涂层，其中基层比其它氮化层中的任何一个更厚。所述基层上的所述多层涂层的存在可提高耐磨性和耐粘着磨损性，并更好地保护工具主体免受热负荷的影响。优选地，基层的原子组成与其中一个其它氮化层相同，即me*＝me，a＝x，b＝y，α＝β，优选地最靠近基层的是其它氮化层。基层和其它氮化物层的原子组成相同，这意味着即使原子组成(理论上)相同，但由于进一步氮化物层形成过程中不可避免的波动(例如，由于物理气相沉积)，相对于所述进一步氮化物层a、b和β会发生变化。
12、根据切削工具的另一个实施例，基层承载着其中一层氮化锆层。因此，基层可以更好地防止粘合磨损，因为工具主体上承载的层排序如下:基层/氮化锆层/其它氮化层/氮化锆层…
13、根据切削工具的另一个实施例，基层的总厚度在500nm到15000nm的范围之间，最好在1000nm到10000nm的范围之间。当基层的总厚度在上述范围内时耐损性被进一步提高。
14、基层的总厚度优选地在是以下范围之一:从500nm到15000nm，从1000nm到10000nm，从2000nm到4000nm，从2500nm到3700nm。
15、根据切削工具的另一个实施例，基层具有总厚度，其中多层涂层具有总厚度，其中基层总厚度与多层涂层总厚度之比的范围在大于0至3.0之间，优选地为0.5至1.7。当基层总厚度与多层涂层总厚度之比在上述范围内时，工具的使用寿命会进一步提高。
16、基层的总厚度与多层涂层的总厚度之比优选地是以下范围之一:大于0至3.0，0.5至2.0，0.5至1.7，0.75至1.7。
17、根据切削工具的另一个实施例，工具主体由硬质合金制成。硬质合金具有由硬质合金颗粒形成的骨架结构，其中硬质合金具有填充骨架结构形成的空间的金属合金，其中金属合金比硬质合金颗粒更软。所述硬质合金是一种具备适用切削条件下的工具主体的性能的材料。硬质合金颗粒可以是碳化钨、碳化钛和/或碳氮化钛，也可以少量添加元素周期表中第iv至vi族元素的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种切削工具(1，10)，所述切削工具(1，10)具有工具主体(2)和多层涂层(3，30)，其中多层涂层(3，30)在切削过程中保护所述工具主体(2)免受磨损，其中所述多层涂层(3，30)具有氮化锆层(4)，其中所述多层涂层(3，30)具有与所述氮化锆层(4)交替堆叠的其它氮化层(5)，使得所述其它氮化层(5)中的每层承载所述氮化锆层(4)中的一层，其中所述其它氮化层(5)每层的原子组成是(Ti1-x-yAlxMey)Nα，其中x＝0.2至0.9并且y＝0至0.3，其中Me是选自Ta、Si、Cr、W、V、Cr、Hf、Nb和Mo的一个或多个金属原子，其中α＝0.9至1.1，其中所述氮化锆层(4)每层具有在35nm至750nm的范围内的厚度(d4)，其中所述其它氮化层(5)每层具有在30nm至300nm的范围内的厚度(a5)，其中所述氮化锆层(4)中的至少一层的厚度大于所述其它氮化层(5)中的承载所述较厚的氮化锆层(4)的一层其它氮化层的厚度。
2.根据权利要求1所述的切削工具(1，10)，其中所述较厚的氮化锆层(4)是承载所述较厚的氮化锆层(5)的其它氮化层(5)的
3.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中所述切削工具(1，10)具有基层(7)，其中所述基层(7)的原子组成为(Ti1-a-bAlaMe*b)Nβ，其中a＝0.20至0.9并且b＝0至0.30，其中Me*是选自Ta、Si、Cr、W、V、Cr、Hf、Nb和Mo的一个或多个金属原子，其中所述基层(7)在工具主体(2)的部分上承载所述多层涂层(3，30)，其中所述基层(7)比所述其它氮化层(5)中的任一层厚。
4.根据权利要求3所述的切削工具(1，10)，其中所述基层(7)承载所述氮化锆层(4)中的一层氮化锆层。
5.根据权利要求3或4所述的切削工具(1，10)，其中所述基层(7)具有在500nm至15000nm范围内的总厚度(d7)。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中所述基层(7)具有总厚度(d7)，其中所述多层涂层(3，30)具有总厚度(d3，d30)，其中所述基层(7)的总厚度(a7)与所述多层涂层(3，30)的总厚度(d3，d30)之比在大于0至3.0的范围内。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中所述工具主体(2)由硬质合金制成。
8.根据权利要求7所述的切削工具(1，10)，其中所述硬质合金具有在硬质合金中的含量为5重量％至20重量％的金属合金，其中金属合金为钴基合金，其中硬质合金具有的碳化物颗粒为碳化钨颗粒。
9.根据前述权利要求中的任一所述的切削工具(1，10)，其中所述较厚的氮化锆层(4)的厚度(d4)和承载所述较厚的氮化锆层(4)的其它氮化层(5)的厚度(d5)加起来的双层厚度(d45)在65nm到1050nm的范围内。
10.根据前述权利要求中的任一所述的切削工具(1，10)，其中所述氮化锆层(4)具有相同的单层厚度(d4)，其为所述较厚的氮化锆层(4)的厚度(d4)，其中所述其它氮化层(5)具有相同的单层厚度(d5)，其为承载所述较厚的氮化锆层(5)的其它氮化层(4)的厚度(d4)。
11.根据权利要求10所述的切削工具(1，10)，其中所述氮化锆层(4)的所述单层厚度(d4)是所述其它氮化层(5)的所述单层厚度(d5)的1.2至15倍。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中所述较厚的氮化锆层(4)是所述多层涂层(3，30)的顶层(4)，其被暴露与金属碎屑接触。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中所述多层涂层(3，30)的总厚度(d3，d30)在500nm到15000nm的范围内。
14.根据权利要求13和权利要求5所述的切削工具(1，10)，其中所述多层涂层(3，30)的所述总厚度(d3，d30)和所述基层(7)的所述总厚度(d7)加起来的结合厚度(d730)在1000nm到25000nm的范围内。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中每个所述氮化锆层(4)和每个所述其它氮化层(5)是通过物理气相沉积工艺沉积而成的。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种切削工具(1，10)，所述切削工具(1，10)具有工具主体(2)和多层涂层(3，30)，其中多层涂层(3，30)在切削过程中保护所述工具主体(2)免受磨损，其中所述多层涂层(3，30)具有氮化锆层(4)，其中所述多层涂层(3，30)具有与所述氮化锆层(4)交替堆叠的其它氮化层(5)，使得所述其它氮化层(5)中的每层承载所述氮化锆层(4)中的一层，其中所述其它氮化层(5)每层的原子组成是(ti1-x-yalxmey)nα，其中x＝0.2至0.9并且y＝0至0.3，其中me是选自ta、si、cr、w、v、cr、hf、nb和mo的一个或多个金属原子，其中α＝0.9至1.1，其中所述氮化锆层(4)每层具有在35nm至750nm的范围内的厚度(d4)，其中所述其它氮化层(5)每层具有在30nm至300nm的范围内的厚度(a5)，其中所述氮化锆层(4)中的至少一层的厚度大于所述其它氮化层(5)中的承载所述较厚的氮化锆层(4)的一层其它氮化层的厚度。
2.根据权利要求1所述的切削工具(1，10)，其中所述较厚的氮化锆层(4)是承载所述较厚的氮化锆层(5)的其它氮化层(5)的厚度的1.2至15.0倍。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中所述切削工具(1，10)具有基层(7)，其中所述基层(7)的原子组成为(ti1-a-balame*b)nβ，其中a＝0.20至0.9并且b＝0至0.30，其中me*是选自ta、si、cr、w、v、cr、hf、nb和mo的一个或多个金属原子，其中所述基层(7)在工具主体(2)的部分上承载所述多层涂层(3，30)，其中所述基层(7)比所述其它氮化层(5)中的任一层厚。
4.根据权利要求3所述的切削工具(1，10)，其中所述基层(7)承载所述氮化锆层(4)中的一层氮化锆层。
5.根据权利要求3或4所述的切削工具(1，10)，其中所述基层(7)具有在500nm至15000nm范围内的总厚度(d7)。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的切削工具(1，10)，其中所述基层(7)具有总厚度(d7)，其中所述多层涂层(3，30)具有...
【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔帕克·普拉卡什·沙哈，马库斯·波勒，克里斯托夫·切特尔，
申请(专利权)人：森拉天时奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：
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