用于铸铁铣削的刀片制造技术

本发明专利技术涉及一种涂层硬质合金铣削刀片，该涂层硬质合金铣削刀片用于铸铁，例如球墨铸铁（ＮＣＩ）、灰口铸铁（ＧＣＩ）、等温淬火球墨铸铁（ＡＤＩ）和蠕墨铸铁（ＣＧＩ）的湿式加工或干式加工，其中需要高的耐磨性和克服热裂纹优良的抵抗力，该涂层硬质合金铣削刀片包括：基底，该基底包括５－７ｗｔ％的Ｃｏ、１４０－２５０ｐｐｍ的Ｔｉ＋Ｔａ、和余量ＷＣ；和ＰＶＤ层，该ＰＶＤ层由Ａｌ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｎ构成，其中ｘ＝０．５０－０．７０，并且具有１－１０μｍ的厚度。本发明专利技术还涉及用于制造切削工具刀片的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于铸铁例如球墨铸铁(NCI)、灰口铸铁(GCI)、等温淬火球墨铸铁(ADI)和致密石墨铸铁(CGI)的湿式加工或干式加工的涂层硬质合金铣削刀片，其中需要高耐磨性和克服热裂纹的优良抵抗力。
技术介绍
铸铁具有在不同类之间而且在某一类内能够显著改变的可加工性。材料内的化学成分和/或显微结构的微小变化可明显地影响工具的使用寿命。这些变化可能涉及所使用的铸造技术，例如冷却条件。利用某种冷却剂通过涂层硬质合金刀片频繁地加工铸铁，并且当刀片进入和离开工件时相关的热循环通常在垂直于边缘线的切削刃中产生热致裂纹，通常所说的梳形裂纹。这些梳形裂纹生长到基底中，并最终导致切削刃的破碎和劣化。就耐磨性而论，由于非金属夹杂物和/或铸件表皮，铸铁还非常劳神，因此已通常使用CVD涂层刀片，例如根据US5,912,051、US942,318、US6,767,583。WO2006/043421公开了硬质合金，该硬质合金包括具有作为硬质相的0.3μm或更小平均颗粒直径的WC和作为粘结相的5.5-15wt％的至少一种铁族金属元素，并且除以上的硬质相和粘结相之外，还包括0.005-0.06wt％的Ti、Cr，其相对于粘结相的重量比为0.04-0.2，以及不可避免的杂质的余量。尤其地，该硬质合金不包含Ta。目前已令人惊奇地发现对于在上述切削操作中普遍存在的不同磨损类型而言，能够通过具有如下成分的切削工具刀片而获得具有改良特性的切削工具刀片，该切削工具刀片包括硬质合金主体，该硬质合金主体具有W合金粘结相，并具有良好均衡的化学成分和特定晶粒尺寸的WC，并与具有特定Al和Ti比率的PVD涂层(Al、Ti)N-层相结合。
技术实现思路
根据本专利技术，提供具有硬质合金主体和涂层的涂层切削工具刀片。硬质合金主体具有如下成分5-7、优选5.5-6.5、最优选5.8-6.2wt％的Co；140-250、优选160-225、最优选175-200ppm的Ti+Ta；和余量WC。Ti/Ta的重量比在0.8-1.3的范围内，优选在0.9-1.2的范围内。硬质合金主体还包含较少量的其它元素，不过在对应于技术杂质的水平上。矫顽性、Hc为15.5-19.5kA/m，优选为17.0-18.7kA/m。对钴粘结相与一定量的W进行合金化，使得硬质合金切削刀片具有期望性能。粘结相中的W影响钴的磁性，并因此与CW比率值相关，其限定为CW-比率＝磁性％Co/wt％Co，其中磁性％Co是磁性Co的重量百分数，而wt％Co是Co在硬质合金的重量百分数。根据合金化的程度，该CW-比率能够在1和大约0.75之间变化。较低的CW-比率对应于较高的W含量，并且CW-比率＝1实际上对应于在粘结相中没有W。根据本专利技术，如果硬质合金主体具有0.81-0.95、优选0.85-0.92、并且最优选0.86-0.89的CW-比率，则实现改良的切削性能。硬质合金也可包含少量的、＜1体积％的η-相(M6C)，而无任何不利影响。根据本专利技术，在硬质合金中不应存在游离石墨。根据本专利技术的刀片在前刀面上设有0.5-15μm优选1-10μm更优选1-5μm的(Al、Ti)N-层，在后刀面上设有2-7μm的(Al、Ti)N-层。通过例如微探针或EDS测量的包括可选内部粘结层和外部着色层的整个层的化学计量是AlxTi1-xN，其中x为0.5-0.7，优选为0.6-0.7。在优选实施例中，存在b＝0.8-0.9、优选0.82-0.85的外部TibAl1-bN层，该外部TibAl1-bN层具有足以给出可视的、均质的古铜色外观的厚度，优选0.1-1μm厚。本专利技术还涉及通过粉末冶金技术制造切削刀片的方法，该粉末冶金技术包括对形成硬质成分和粘结相的粉末进行湿磨、将碾磨过的混合物压紧成具有期望的形状和尺寸的主体并烧结。根据该方法，提供基底，该基底包括5-7、优选5.5-6.5、更优选5.8-6.2wt％Co；140-250、优选160-225、最优选175-200ppm的Ti+Ta；和余量WC。Ti/Ta重量比在0.8-1.3优选在0.9-1.2的范围内。选择制造条件以获得烧结态结构，该烧结态结构具有15.5-19.5kA/m优选17.0-18.7kA/m的矫顽性Hc；和如上限定的0.81-0.95、优选0.85-0.92、最优选0.86-0.89的CW-比率。硬质合金主体还可以包含较少量的其它元素，但是在对应于技术杂质的水平上。涂层淀积在该基底上，该涂层包括均质的AlxTi1-xN层，其中x＝0.5-0.7、优选0.6-0.7，在前刀面上具有0.5-15μm优选1-10μm、最优选1-5μm的总厚度，并且在后刀面上具有2-7μm的总厚度。在N2或混合的N2+Ar气氛中，利用两对或三对由纯Ti和/或TiAl合金构成的电弧源，利用阴极电弧蒸镀来淀积该层。在优选实施例中，淀积b＝0.8-0.9优选0.82-0.85的外部TibAl1-bN层，该外部TibAl1-bN层具有足以给出可视的、均质的古铜色外观的厚度，优选0.1-1μm厚。本专利技术还涉及在具有切削数据Vc＝100-400m/min和fz＝0.05-0.4mm/齿的湿式和干式条件下上述切削工具刀片在灰口铸铁、球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁和蠕墨铸铁的铣削中的使用。具体实施例方式实例1(专利技术)硬质合金铣削毛坯从粉末被压成以下类型R390-170408M-KM、R290-12T308M-KM、R245-12T3M-KH、R245-12T3E-KL和R300-1648M-KH，该粉末具有6.0wt％的Co、190ppm的Ti+Ta并具有1.06的Ti/Ta-比率(按重量计算)和余量WC的成分，并通过普通技术在1410℃烧结，给出烧结态刀片，利用来自Foerster仪器公司的FRSTER KOERZIMAT CS 1.096进行测量时，该烧结态刀片具有对应于1.7μm平均WC晶粒尺寸的18.1kA/M的Hc值、和对应于0.88的CW-比率的5.3wt％的磁性Co含量。利用常规方法将该刀片边缘圆化成35μm的半径然后如下涂层通过阴极电弧蒸镀来淀积(Ti、Al)N-层。通过安装在3重折叠旋转基底台上的刀片，该层从Ti33Al67-靶淀积。电弧蒸镀在N2气氛中进行。在前相上总层厚度为3.3μm，距边缘线的距离在0.3mm内，在刀片的间隙侧上总层厚度为4.2μm。刀片涂有具有0.2μm厚度的Ti0.84Al0.16N最终外部层以产生古铜色。实例2(参考例)根据公知技术制造或从市场上著名的竞争者购买具有如表1所述的成分的硬质合金铣削刀片。表格1 *)前/后刀面实例3-10的说明以下表达/术语普遍使用在金属切削中，并在以下的表格中说明Vc(m/min)以米每分钟为单位的切削速度Fz(mm/齿)以毫米每齿为单位的进料速度Z(数量)刀具中的刀片数量Ae(mm) 以毫米为单位切入的径向深度Ap(mm) 以毫米为单位切入的轴向深度D(mm)以毫米为单位的刀具直径实例3测试来自实例1根据本专利技术的刀片，并与参考例A以及用于相同应用的市场上可买到的竞争者等级对比例1相比较。根据本专利技术的刀片和参考例A具有R390-170408MKM的几何形状，并且刀片对比例1具有适于相同应用领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
包括硬质合金基底和涂层的切削工具刀片，其特征在于：该基底包括：５－７、优选５．５－６．５ｗｔ％的Ｃｏ；１４０－２５０、优选１６０－２２５ｐｐｍ的Ｔｉ＋Ｔａ；和余量ＷＣ，且Ｔｉ／Ｔａ重量比为０．８－１．３、优选０．９－１．２，矫顽性Ｈｃ为１５．５－１９．５ｋＡ／ｍ、优选１７．０－１８．７ｋＡ／ｍ，且ＣＷ－比率为０．８１－０．９５、优选０．８５－０．９２，并且该涂层包括Ａｌ↓［ｘ］Ｔｉ↓［１－ｘ］Ｎ均质层，其中ｘ＝０．５－０．７、优选０．６－０．７，在前刀面上具有０．５μｍ－１５μｍ、优选１μｍ－１０μｍ、更优选１μｍ－５μｍ的总厚度，在后刀面上具有２μｍ－７μｍ的总厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：莱夫阿克松，托里尔米尔特韦特，伊布拉尼姆萨迪克，
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]