本发明专利技术涉及被用于金属加工的一种涂层切削工具刀片和一种织构强化的α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层。氧化铝层的特征在于改善的韧性，并且它附着在基底上，覆盖其全部的功能零件。涂层由一个或多个耐火层组成，其中至少一层是厚度范围从２到２０微米的织构强化的α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层，所述织构强化的α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层由长宽比为２到１２的柱状晶粒组成。该α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］展示出强（０００６）衍射峰。当对于（０００６）反射的织构系数大于１．３３ｌｎ ｈ＋２时，其中ｈ是α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层的厚度，并且当α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层的表面被湿喷砂至Ｒａ值＜１微米时，可以获得改善的耐磨性和韧性。具有强（０００１）织构的氧化铝层被应用在富粘结相的硬质合金基底上。该组合有助于增强的耐磨性和韧性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种涂层的硬质合金刀片，其组合了具有坚韧表面区域的基底和织构强化的α-Al2O3层，所述涂层的硬质合金刀片在金属切削操作的很多领域中有用，例如车削加工钢材(低合金钢和淬火钢)与铸铁，尤其是在机械约束可能变化很显著的切削应用中广泛使用的球墨铸铁。
技术介绍
在20世纪90年代初，采用基于US专利5,137,774的商业产品，获得了在工业规模中α-Al2O3多晶型的控制。这个专利后来的变形已经被用来沉积具有优选织构的α-Al2O3。在US 5,654,035中公开了一种具有 织构的氧化铝层，在US 5,980,988中公开了一种具有 织构的氧化铝层。 和 织构都被公开在US 5,863,640。US 6,333,103描述了控制α-Al2O3在 面上形核和生长的改进方法。US 6,869,668描述了用织构改性剂(ZrCl4)在α-Al2O3中得到强 织构的方法。前面讨论的现有技术的操作都使用大于1000℃的沉积温度。US 7,094,447描述了获得显著的 织构的技术。US2006/0199026和US 2006/0141271分别公开了产生显著的 和 织构的增强的沉积技术。然而，作为(0001)织构的标识的(0006)衍射峰，以前并没有被观察到。US 2007/104945公开了(0001)织构的氧化铝层。比较 和(0001)织构的氧化铝层，发现(0001)织构要优于其他的织构。 在涂层前硬质合金切削刀具刀片的上部，产生坚韧的富粘结相的表面区域的方法通常被称为梯度烧结。存在两种工艺用来产生富粘结相的表面区域 (i)通过在表面附近立方碳化物相的溶解(N-梯度)，如US4,277,283、4,610,931、4,830,930和5,106,674。 (ii)通过受控制的冷却或脱碳(C-梯度)，如US 5,106,674和4,830,930。
技术实现思路
新的规律/规则将会提高金属加工过程中使用冷却润滑剂的成本。这促进了干切削加工。反过来，它将提高对更耐温涂层的硬质合金的需求，并普遍地促使金属切削工业去考虑新的替代方法。下面是在市场的一些最重要的趋势 ·对增长的生产率，需要更高的切削速度。 ·对消减的成本和环境状况，需要干切削加工和/或微量润滑(MQL)。 ·对更轻的零件和构造，需要难以切削加工的材料，即高强度材料。 所有这些趋势对于耐磨性，连同变形抗力和韧性提出了更多的要求。由于Al2O3的高度的化学稳定性和有利的热力学性质，它是高速金属切削的理想涂层材料。由于前面讨论的市场上的趋势，就凸出了对增强的耐磨性，连同增强的韧性的需要。 本专利技术的目的是提供一种改进的氧化铝涂覆的硬质合金刀具，其具有改善的耐磨性，连同变形抗力和韧性。 附图说明 图1显示了来自根据本专利技术的α-Al2O3层，使用Cu Kα辐射在2θ为41.675°时的(0006)衍射峰。 图2a是具有N-梯度的硬质合金表面区域的未涂覆的抛光的断面，在1200X放大倍数下的光学显微照片。白色相是粘结相，浅灰色的是WC，深灰色的是立方相。 图2b是根据本专利技术的刚沉积的α-Al2O3层的抛光的断面，在10000X放大倍数下，用背散射电子得到的SEM显微照片，该α-Al2O3层沉积在Ti(C，N)层上，而该Ti(C，N)层沉积在来自图2a的基底上。 图3显示了根据本专利技术的织构强化的α-Al2O3层、来自实例3的涂层的断面SEM显微照片。以箭头指示的是近似平行于涂层表面的(0001)面。 图4所示的分别是来自实例3的(0001)织构的α-Al2O3的层c和层d的SEM表面图像。根据本专利技术的层，图4a中的层c不是由(0001)面终止的，其是图4b中根据现有技术的层d。 图5所示的是来自实例4中(2θ＝25-45°)的α-Al2O3的层a、b和c的X射线衍射(XRD)图谱。 图6所示的是在实例7中的切削测试中，未损坏的切削刃的数目vs.进刀量(毫米/转)。 具体实施例方式现在已经令人惊讶地发现，与富粘结相的基底结合，可以获得织构强化的效果的充分的优点。当应用在这样的硬质合金上时，(0001)织构强化的α-Al2O3明显优于现有技术。(0001)织构的存在加强了钴富集的效果。另一个令人惊讶的效果是(0001)织构明显地减少切削刃的塑性变形的趋势。 因此，本专利技术将具有富粘结相的表面区域的硬质合金和织构强化的α-Al2O3层结合起来。一个切削刀具刀片由以下几部分组成 a)块体基质 根据本专利技术提供了一种涂层的切削刀具刀片，其有硬质合金主体组成，该硬质合金主体的成分是4-12wt-％、优选5-9wt-％、最优选6-7wt-％的钴，和5-10wt-％、优选7.5-9.5wt-％的金属的立方碳化物，所述金属来自元素周期表的IVb、Vb和VIb族，优选Ti、Nb和Ta，以及其余为WC，优选83-87wt-％的WC。Ta和Nb的重量浓度比率在1.0和3.0之间，优选在1.5和2之间。Ti和Nb的重量浓度比率是0.5-2.0，优选0.8-1.2。 钴粘结相优选与钨很好地熔合在一起。在粘结相中W的浓度可以表示成S值＝σ/16.1，其中σ是粘结相中以μTm3kg-1为单位的磁矩。S值依赖于在粘结相钨的含量，并随着钨的含量的减少而增大。因此，S＝1对应的是纯钴或者碳饱和的粘结剂。进一步需要注意的是，S＝0.78对应的是这样的粘结相，所述粘结相包含W，W的数量对应于η-相形成的临界线。S应该稍微高于临界值0.78，优选在范围0.79-0.90之间，最优选0.80-0.85。 WC的平均晶粒尺寸以矫顽磁性表示为9-18kA/m，优选10-15kA/m，最优选11-13kA/m。 b)钴富集 在硬质合金块表面区域中，富粘结相层的厚度是5-50微米，优选10-30微米，最优选15-25微米。它的平均粘结相含量是块体的额定粘结相含量的1.2-2.5倍，并且基本上没有立方碳化物。 c)α-Al2O3层 涂层是由一个或多个耐火层组成的，其中至少有一层是织构强化的α-Al2O3。α-Al2O3层的厚度范围是1到20微米，优选2-15微米，更优选4-12微米，并且最优选4-7微米。α-Al2O3层由具有强(0001)织构的柱状晶粒组成。氧化铝晶粒的长宽比是从2到12，优选2到10，和层厚度有关。α-Al2O3层以用Cu Kα辐射时在2θ＝41.675°处(0006)衍射峰为特征。其它普通的衍射峰，例如 和 显示出低强度。氧化铝层的织构系数(TC)按照下式确定 其中 I(hkil)为(hkil)反射的强度 I0(hkil)为根据JCPDS卡号46-1212的标准强度 n为计算中使用的反射的数目 使用的(hkil)反射是 (0006)、 和 因此，n＝6并且织构系数的最大值是6。 从大量的氧化铝层测量出TC(0006)反射的TC值，把得到的值表示为层厚度的函数，后续曲线就可以用实验数据拟合，因此，优选的TC(0006)值可以如下表示 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种切削工具刀片，包括硬质合金主体和涂层，其特征在于， 所述硬质合金主体包括：ＷＣ；４－１２ｗｔ－％、优选地５－９ｗｔ－％的Ｃｏ；以及５－１０ｗｔ－％、优选地７．５－９．５ｗｔ－％的金属的立方碳化物，所述金属来自元素周期表的ＩＶｂ、Ｖｂ和ＶＩｂ族，优选地Ｔｉ、Ｎｂ和Ｔａ，具有０．７９－０．９０的Ｓ值以及９－１８ｋＡ／ｍ、优选地１０－１５ｋＡ／ｍ的矫顽磁性，所述硬质合金主体的至少一个表面包括富粘结相的表面区域，所述富粘结相的表面区域的厚度为５－５０微米，优选地５－３０微米，在邻近涂层处基本上不含有立方碳化物，其中至少一层是厚度为１－２０微米、优选地２－１５微米的α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层，所述α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层由长宽比为２到１２的柱状晶粒组成，从而所述α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层具有织构系数ＴＣ（０００６） ＴＣ（０００６）≥１．３３ｌｎ ｈ＋２ 其中，ｈ是以微米为单位的所述α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层的厚度，并且ＴＣ（０００６）由下式定义： ＴＣ（ｈｋｉｌ）＝Ｉ（ｈｋｉｌ）／Ｉ↓［０］（ｈｋｉｌ）［１／ｎ＊Ｉ（ｈｋｉｌ）／Ｉ↓［０］（ｈｋｉｌ）］↑［－１］ 其中 Ｉ（ｈｋｉｌ）＝（ｈｋｉｌ）反射的测量强度 Ｉ↓［０］（ｈｋｉｌ）＝根据ＪＣＰＤＳ卡号４６－１２１２的标准强度 ｎ＝计算中使用的反射的数目 使用的（ｈｋｉｌ）反射是：（１０＊２）、（１０＊４）、（１１＊０）、（０００６）、（１１＊３）和（１１＊６）。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：萨卡里鲁皮，
申请(专利权)人：山高刀具公司，
类型：发明
国别省市：SE[瑞典]
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