氧化铝涂层切削工具制造技术

一种涂层切削工具刀片，其由包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼的基体构成，所述基体在其上沉积有总厚度最大为60μm的包含一个或多个层的涂层，所述层包含通过化学气相沉积(CVD)沉积的厚度为1～45μm的α‑Al2O3耐磨层，其中当在所述α‑Al2O3层的横截面的SEM显微照片中观察时，所述α‑Al2O3层包含至少两个部分，第一厚度部分和紧接在所述第一厚度部分上面的第二厚度部分，所述第一厚度部分具有基本柱状的α‑Al2O3晶粒结构，并且在从所述第一厚度部分到第二厚度部分的过渡处，所述α‑Al2O3晶粒的25个相邻晶粒中的至少1个、优选25个相邻晶粒中的至少5个、更优选25个相邻晶粒中的至少15个的晶粒边界经历方向改变成为与所述第一厚度部分中的晶粒边界基本垂直的方向，其中基本垂直包括90±45度、优选90±30度的方向改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涂层切削工具刀片及其制造方法，所述涂层切削工具刀片由包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼的基体(substrate)构成，所述基体至少部分涂布有总厚度最大为60μm的涂层，所述涂层由一个或多个层构成，所述层包含通过化学气相沉积(CVD)而沉积的厚度为2～45μm的α-Al2O3耐磨层。
技术介绍
在1990年代初，在工业规模中实现了α-Al2O3多晶型的控制，基于美国专利5137774、US 5654035、US 5980988、US 7442431和US 5863640的商品描述了具有优选的纤维织构的α-Al2O3涂层的沉积。US 6333103描述了控制α-Al2O3在(1 0 10)平面上成核和生长的改进方法。US 6869668描述了利用ZrCl4作为织构改性剂在α-Al2O3中得到强(1 0 0)织构的方法。上面论述的现有技术方法使用了约1000℃的沉积温度。US 7094447描述了一种获得明显的(0 1 2)织构的技术。在US 7442432和US 7455900中分别公开了产生明显的(1 0 4)和(1 1 6)织构的沉积技术。US 7993742和US 7923101公开了(0 0 1)织构的氧化铝层。对(0 1 2)、(1 0 4)和(0 0 1)织构的氧化铝层进行比较并发现(0 0 1)织构优于其它织构。在上述公开内容中，通过利用XRD确定α-Al2O3层的织构，并通过利用哈里斯(Harris)公式计算织构系数(TC)来对其定量。在US 7763346和US 7201956中，EBSD被用于限定(0 0 1)织构，并且通过(0 0 1)基面相对于涂层表面的斜度来量化所述织构。织构的α-Al2O3层由柱状晶粒组成，并且所述α-Al2O3晶粒被与所述基体表面具有相对大角度的面(facet)所终止，产生粗糙的表面形态。US 7923101描述了具有(0 0 1)织构的α-Al2O3层的表面的一定程度的变平。US 2012/003452描述了在含有一种或多种选自Ti、Y、Zr、Cr和B的元素的α-Al2O3层中，得到了平顶表面。这些层沉积在α-Al2O3层上，所述α-Al2O3层又沉积在热处理的薄Al2O3膜上。US 7597511公开了表面涂层切削工具，其包含具有硬涂层的硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷的基体，所述硬涂层包括总平均层厚度为3～20μm的下面的Ti化合物层和在需要ZrCl4的2-步CVD处理中形成的上面的AlZrO层，所述上面的层被称为“重整”AlZrO层。所述“重整”AlZrO层显示为具有这样的结构，所述结构在垂直于厚度方向的平面中具有等多边形形状的大粒度晶粒，而在具有平滑面的厚度方向上具有伸长的形状。所述涂层被描述为显示出良好的切削性能，然而，通常已知，除Al氧化物外，Zr氧化物的沉积增加生产成本并且由于新抛光Zr的自身易燃性而对操作安全性提出了高要求。专利技术目的本专利技术的目的是提供如下的涂层切削工具刀片，其具有包含α-Al2O3的涂层，所述涂层显示出改进的表面光洁度，降低的表面粗糙度和在许多金属切削应用中、尤其在铸铁的切削中重要的改进的机械性质，尤其是增强的后刀面(flank)耐磨性和抗崩刃性。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了由包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼的基体构成的涂层切削工具刀片，所述基体在其上沉积有总厚度最大为60μm的涂层，所述涂层由一个或多个层、优选耐火层构成，所述层包含通过化学气相沉积(CVD)而沉积的厚度为1～45μm、优选2～45μm的α-Al2O3耐磨层，优选外部耐磨层，其中当在所述α-Al2O3层的横截面的SEM显微照片中观察时，所述α-Al2O3层包含至少两个部分，第一厚度部分和紧接在所述第一厚度部分上面的第二厚度部分，所述第一厚度部分具有基本柱状的α-Al2O3晶粒结构，和在从所述第一厚度部分到第二厚度部分的过渡处，所述α-Al2O3晶粒的25个相邻晶粒中的至少1个、优选25个相邻晶粒中的至少5个、更优选25个相邻晶粒中的至少15个的晶粒边界经历方向改变(directional change)成为与所述第一厚度部分中的晶粒边界基本垂直的方向，其中基本垂直包括90±45度、优选90±30度的方向改变。在一种实施方式中，所述方向改变在45度和90度之间，优选在60度和90度之间。在本专利技术的一种实施方式中，提供了由包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼的基体构成的涂层切削工具刀片，所述基体在其上沉积有总厚度最大为60μm的涂层，所述涂层包含一个或多个层，所述层包含通过化学气相沉积(CVD)而沉积的厚度为1～45μm、优选2～45μm的α-Al2O3耐磨层，其中延伸至所述α-Al2O3层外表面的α-Al2O3晶体中的至少70％、优选至少80％、更优选至少90％被垂直于轴的面所终止，所述轴与所述基体表面的法线呈0至35度、优选0至20度、更优选0至10度，优选终止所述α-Al2O3晶体的这些面是{0 0 1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂层切削工具刀片，其由包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼的基体构成，所述基体在其上沉积有总厚度最大为60μm的由一个或多个层构成的涂层，所述层包含通过化学气相沉积(CVD)沉积的厚度为1～45μm的α‑Al2O3耐磨层，其特征在于当在所述α‑Al2O3层的横截面的SEM显微照片中观察时，所述α‑Al2O3层包含至少两个部分，第一厚度部分和紧接在所述第一厚度部分上面的第二厚度部分，所述第一厚度部分具有基本柱状的α‑Al2O3晶粒结构，和在从所述第一厚度部分到所述第二厚度部分的过渡处，所述α‑Al2O3晶粒的25个相邻晶粒中的至少1个、优选25个相邻晶粒中的至少5个、更优选25个相邻晶粒中的至少15个的晶粒边界经历方向改变成为与所述第一厚度部分中的晶粒边界基本垂直的方向，其中基本垂直包括90±45度、优选90±30度的方向改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.30 EP 14153354.71.一种涂层切削工具刀片，其由包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼的基体构成，所述基体在其上沉积有总厚度最大为60μm的由一个或多个层构成的涂层，所述层包含通过化学气相沉积(CVD)沉积的厚度为1～45μm的α-Al2O3耐磨层，其特征在于当在所述α-Al2O3层的横截面的SEM显微照片中观察时，所述α-Al2O3层包含至少两个部分，第一厚度部分和紧接在所述第一厚度部分上面的第二厚度部分，所述第一厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：萨卡里·鲁皮，欣德里克·恩斯特伦，乔纳斯·劳里德森，奥斯卡·阿尔姆，彼得·马特森，托米·拉尔森，埃里克·林达尔，扬·恩奎斯特，德克·施廷斯，
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：瑞典;SE