涂层切削工具刀片制造技术

本发明专利技术涉及一种用于通过排屑进行加工的切削工具刀片，其包含基于烧结碳化物、金属陶瓷、陶瓷、多晶金刚石或立方氮化硼的材料的硬质合金主体，通过物理气相沉积（PVD）在所述主体上沉积硬且耐磨的涂层。所述涂层包含至少一个厚度为0.5至10μm的NaCl结构的(TicAlaCrbMed)(CzOyNx)层，其中Me为元素Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W和/或Si中的一种或多种，0.100.20，c>0.05，0≤d25GPa的柱状微结构。特别地，这种刀片可用于产生高刀具温度的金属切削应用中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涂层切削工具刀片
技术介绍
本专利技术涉及一种切削工具刀片，其包含基于烧结碳化物、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼的材料的硬质合金主体和为了用于产生高刀具温度的金属切削应用中而设计的涂层。所述涂层包含至少一个基于热稳定、织构化(T1、Al、Cr、Me)的氮化物、碳氮化物、氧氮化物和/或氧碳氮化物层，其中Me是如下元素中的一种或多种:Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W或Si。通过物理气相沉积(PVD)并优选通过阴极电弧蒸发来生长所述涂层。自从20世纪80年代中期开始，已经尝试改进刀具涂层的性质如耐磨性以及因此的性能。在那时，一般的实践是用TiN涂覆切削工具。然而，TiN的抗氧化性差。通过将Al合金化在(T1、Al)N中实现了改进的耐热性。为了进一步提高刀具涂层的性能，已经对宽范围的三元和四元体系进行了研究，一些取得了好的结果而一些取得了差的结果。在该研究中最关键的参数之一是获得对合金化元素的溶解度特性的良好控制以及因此这如何获得优化的涂层性能。近来，已经显示，将Cr合金化在(T1、Al、Cr)N中提高了金属切削应用的涂层特性。JP7237010公开了一种涂层切削工具，其包含至少一个选自(T1、Al、Cr) C、(T1、Al、Cr)N 或(T1、Al、Cr) (C、N)的层和至少一层 T1、TiC、TiN 或 TiCN。JP4128363 公开了一种(Ti1^yAlxCry)N 层，其中 χ〈0.8 且 0.2<y<0.7。JP2000038653 公开了一种(TinyCrxAly)N 层，其中 0.02 彡 χ〈1.0 且0.02 ^ y ^ 0.7。EP1219723 公开了一种由(Ti1IbIdAlaCrbSicBd) (C1^eNe)构成的切削工具用硬涂层，其中 0.5≤ a ≤ 0.8,0.06 ≤ b，0 ≤ c ≤ 0.1，0 ≤d ≤ 0.1，0 ≤ c+d ≤ 0.l，a+b+c+d〈l且0.5≤e≤I。EP1132498公开了一种包含一层或两层(AlaTibCre) (NwCVw)的硬质耐磨涂层，其中30 ≤ a ≤ 70，30 ≤ b ≤ 70,0.5 ≤ c ≤ 20，a+b+c=100 且 0.7 彡 w 彡 0.9。EP1947209 公开了(CivxMx) (BaCbU 的第一层和(BbCaN1U)的第二层，在(CivxMx) (BaCU中O彡X彡0.7，O彡a彡0.2和O彡b彡0.5且M为元素W、V、Mo、Nb、Ti 和 Al 中的至少一种，在(Ti1-HCrxAlYLz) (BbCaN1U)中 O 彡 1-X-Y ( 0.5，0〈X彡0.5，0.4彡Y彡0.7，O彡Z彡0.15，O彡A彡0.5和O彡B彡0.2且L为Si和Y中的至少任一者。如同所提及的，金属切削行业一直在寻找具有改进的高温耐磨性的新型硬涂层，并且在一定程度上倾向于正在发展先进加工材料以及需要提高生产率。这些方面又通常导致在切削操作期间刀具温度提高。因此，本专利技术要解决的问题集中在如何提供一种用于制备涂层切削工具刀片、钻或立铣刀的替代方法。本专利技术的目的是提供一种在高刀具温度下的金属切削应用中产生改进性能的涂层切削工具刀片。令人惊讶地，已经发现，通过将Cr合金化在(T1、Al)N中并在切削工具刀片上的织构化(Ti, AU Cr, Me) (C、0、N)层结构中添加少量金属元素Me:Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W和/或Si，可提高刀具在产生高刀具温度的加工操作下的使用寿命。附图说明图1 ;在标记为II的烧结碳化物刀片上标记为I的断裂横断面(Tiai7Ala53Cra3tl)N层的SEM显微照片。图2 ； (Ti。.Jla53Cra3tl)N层横断面的TEM显微照片。在靠近层厚度中间处得到该图像。用箭头标记生长方向。图3;在I。入射角下得到的(Tiai7Ala53Cra3tl)N层的掠入射X射线衍射图案。衍射峰显示为NaCl结构。图4;具有㈧层和⑶层的(T1、Al、Cr)N层的X射线衍射图案，所述㈧层具有Cr含量为30原子％的{11 1}纤维织构且(B)层具有Cr含量为10原子％的{200}纤维织构。专利技术详述根据本专利技术，提供一种用于通过排屑进行加工的切削工具刀片，其包含基于烧结碳化物、金属陶瓷、陶瓷、多晶金刚石或立方氮化硼的材料的硬质合金主体，在所述主体上沉积硬且耐磨的涂层，所述涂层包含至少一个厚度为0.5至10 μ m、优选1.5至5 μ m的NaCl结构的(TicAlaCrbMed) (CzOyNx)层，其中Me为如下元素中的一种或多种=Zr, Hf、V、Nb、Ta、Mo、W或Si，优选Zr、Nb和Ta，且0.10〈a〈0.60，优选 0.25〈a〈0.55，最优选 0.45〈a〈0.55，b+d>0.20，优选 b+d>0.25,最优选 b+d>0.35c>0.05，优选 0.05〈c〈b+d，O ( d〈0.25，0.75〈χ〈1.05，优选 0.90〈χ〈1.05，O ( y<0.25，优选 0 ( y<0.15，0 彡 z 彡 0.25，优选 0 彡 z 彡 0.15。所述层具有织构系数为TC (hkl)的纤维织构，所述织构系数TC (hkl)符合:-TC (220)〈TC (111),-TC (220)〈TC (200)且-0.1〈TC (111)/TC (200)〈10，优选 1〈TC (111)/TC (200)〈10，最优选4〈TC(111)/TC(200)〈10。由于限定的层厚度，所以校正的织构系数TC(hkl)被推导为:权利要求1.用于通过排屑进行加工的切削工具刀片，其包含基于烧结碳化物、金属陶瓷、陶瓷、多晶金刚石或立方氮化硼的材料的硬质合金主体，在所述主体上沉积硬且耐磨的涂层，所述涂层包含至少一个层，其特征在于，所述层是厚度为0.5至10 μ m、压应力水平为_6GPa〈 σ〈-0.5GPa、纳米硬度>25GPa、平均柱宽度〈Ιμπι的柱状NaCl结构的(TicAlaCrbMed) (CzOyNx)，并且其中Me为如下元素中的一种或多种:Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W或Si，并且0.10〈a〈0.60,b+d>0.20，c>0.05,O ( d〈0.25，0.75〈χ〈1.05，0 ( y<0.25，0^ z ^ 0.25。2.根据权利要求1所述的切削工具刀片，其特征在于，Me为元素Zr、Nb和Ta中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的切削工具刀片，其特征在于，0.25〈a〈0.55。4.根据上述权利要求中的任一项所述的切削工具刀片，其特征在于，b+d>0.25。5.根据上述权利要求中的任一项所述的切削工具刀片，其特征在于，0.05〈c〈b+d。6.根据上述权利要求中的任一项所述的切削工具刀片，其特征在于，0.90<χ<1.05。7.根据上述权利要求中的任一项所述的切削工具刀片，其特征在于，所述层具有如下织构-TC(220)〈TC (111)，-TC(220)〈TC (200)且-0.1<TC(111)/TC(200)<10, 其中TC(hkl)为(hkl)反射的校正织构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯·林德，里卡德·福森，马茨·约翰松，费伦茨·陶什纳迪，诺琳·加富尔，比约恩·阿林，芒努斯·奥登，伊戈尔·阿布里科索夫，
申请(专利权)人：山高刀具公司，
类型：
国别省市：