本发明专利技术公开了一种涂覆硬质合金刀片，尤其用于带有或不带有未加工表面，例如铸造表皮、锻造表皮、热轧或冷轧表皮、或预加工表面的低、中合金钢和不锈钢在恶劣条件，例如振动、长悬臂和切屑再切削下的有韧性需求的湿、干加工，优选为铣削。所述刀片的特征在于具有Ｗ和Ｃｒ合金Ｃｏ－粘结相的ＷＣ－Ｃｏ硬质合金，和包括至少三个ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］层和至少位于光滑α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的前刀面上的顶层的涂层。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种涂覆硬质合金切削刀片，其尤其用于具有未加工表面，例如铸造表皮、锻造表皮、热轧或冷轧表皮、或预加工表面的低和中合金钢、不锈钢在不稳定条件下的有韧性需求的湿和干加工，优选地铣削。
技术介绍
当利用硬质合金刀具加工低和中合金钢和不锈钢时，切削刃发生根据不同机理的磨损，例如化学磨损，磨料磨损，粘附磨损，以及根据由沿切削刃形成的裂纹，即所谓的梳状裂纹所引起的刃切屑。在恶劣切削条件下，常发生基体和刃边破裂。不同的工件材料和不同的切削条件需要不同的刀片性能。例如，当切削带有未加工表面区域的钢部件或者在其他不同条件下切削时，涂覆硬质合金刀片必须基于坚硬的硬质合金基底并且具有良好粘性的涂层。当加工低合金钢和不锈钢时，粘附磨损通常是主要的磨损类型。这里通常必须使用1-3μm的薄CVD或PVD涂层。可以采取措施改进或优化针对于特定磨损类型的切削性能。然而，通常，这种措施将对其他磨损特性具有负面影响。一些可能措施的影响给出如下1)通过减少粘结相含量能够减少梳状裂纹形成。然而，低粘合剂含量将降低刀片的韧性，该刀片远不是人们所希望的。2)改进的磨料磨损可以通过增加涂层厚度而获得。然而，厚涂层增大了片状剥落的风险，并且还将降低抗粘附磨损能力。3)以高切削速度和在导致高切削刃温度的其他条件下加工需要具有较多数量的立方碳化物(WC-TiC-TaC-NbC的固溶体)的硬质合金，但是这些碳化物将促进梳状裂纹形成。4)改进的韧性可以通过提高钴粘合剂含量而获得。然而，高钴含量降低了抗塑性变形能力。到目前为止，同时改进所有的刀具性能是极为困难的。商用硬质合金等级因此相对于上述磨损类型中的一个或几个和特定的切削应用领域进行了优化。US6,062,776公开了一种涂覆切削刀片，特别用于在湿或干条件下对带有或不带有未加工表面区域的低和中合金钢进行铣削。该刀片的特征在于，具有低含量立方碳化物和高W-合金粘结相的WC-Co硬质合金，包括具有柱状晶粒的TiCxNyOz最内层和κ-Al2O3层以及TiN顶层的涂层。US6,406,224公开了一种涂覆切削刀片，还特别用于高速铣削带有或不带有磨损面区域的合金钢。该涂覆刀片包括硬质合金主体，其具有7.1-7.9wt％Co，0.2-1.8wt％金属Ta、Nb和Ti的立方碳化物，和余量的WC组成。该刀片涂覆有具有柱状晶粒的TiCxNyOz最内层和κ-Al2O3层以及TiN顶层。EP-A-736615公开了一种涂覆切削刀片，特别用于灰口铸铁的干铣削。该刀片的特征在于，具有直的WC-Co硬质合金基底和由具有柱状晶粒的TiCxNyOz层和细粒结构的α-Al2O3顶层组成的涂层。US2006/0204757A公开了一种涂覆切削刀片，适合于通过车削、铣削、钻削或通过类似的切屑形成加工手段进行金属加工。该刀片尤其用于间断的韧性需要的切削操作。US6,200,271公开了一种涂覆车削刀片，尤其用于不锈钢的车削。该刀片的特征在于，具有高W合金的Co粘结相的WC-Co基的硬质合金基底和包括具有柱状晶粒的TiCxNyOz最内层、TiN顶层和细粒的κ-Al2O3内层的涂层。
技术实现思路
专利技术人在对市售刀片进行大量实验和多次测试之后发现，通过组合多个特定特征，可以获得尤其适于铣削的改进的切削刀片。所述组合特征是特定的硬质合金组成，特定WC晶粒尺寸，合金粘结相，由多个限定层组成的内涂层和光滑的α-Al2O3顶部前刀面层。该刀片对带有或不带有未加工表面区域的低和中合金钢，尤其是在例如振动、长悬臂梁、切屑锻造(chip-hammering)或切屑再切削的不稳定条件下或者在湿和干两种条件下通常有韧性需要的操作中具有改进的切削性能。还令人惊讶的是，本专利技术的刀片还对不锈钢实现良好加工。根据本专利技术的刀具与现有技术中的刀片相比，相对于上述许多磨损类型具有改进的切削特性。特别地，梳状裂纹韧性特性得以提高。附图说明图1和2以6000X显示了氧化铝层的SEM图像，图1为喷砂处理之前的顶视图，图2是喷砂处理之后的顶视图。具体实施例方式根据本专利技术的切削刀片包括硬质合金主体和涂层，所述硬质合金主体具有W和Cr合金Co粘结相，良好平衡的化学组成和适当选定的WC晶粒尺寸，所述涂层包括柱状TiCxNyOz内层，随后是光滑α-Al2O3顶层。优选地，TiN层是位于刀片间隙面(clearance face)处的顶层。根据本专利技术，提供了一种涂覆切削刀片，其包括具有12.0-15.0wt％Co，优选地12.5-14.5wt％Co，最优选13-14wt％Co，0.52-0.64wt％Cr，优选地0.54-0.62wt％Cr，最优选地0.55-0.61wt％Cr和余量WC的组成的硬质合金主体。该硬质合金主体还可以包括较少量的其他元素，不过是在相当于工艺杂质的水平上。根据IEC标准60404-7测量的极化矫顽力(polarization coercivity)HcJ间接地测量WC晶粒尺寸并且应当具有12.5-14.5kA/m，优选地12.7-14.0kA/m范围内的值。钴粘结相与赋予本专利技术刀片希望特性的特定数量的W和Cr形成合金。粘结相中的W和Cr影响钴的磁性并且因此可以与值CW相关，CW定义为CW＝磁性％Co/wt％Co其中，磁性％Co是磁性材料的重量百分比，wt％是硬质合金中Co的重量百分比。CW值可以在1和约0.6之间变化，取决于合金度。较低的CW值对应粘结相中较高的W和Cr含量，并且CW＝1实际上相当于粘结相中没有W和Cr。根据本专利技术已经发现，如果硬质合金主体具有0.76-0.84，优选地0.78-0.82，最优选地0.79-0.81范围之内的CW比的话，可以获得改进的切削性能。该硬质合金还可以包括少量(＜1体积％)的η相(M6C)，而没有任何有害的影响。由于特定的CW值(＜1)，还遵循，不允许在根据本专利技术的硬质合金中具有游离石墨。该硬质合金刀片至少部分地涂覆有4.1-6.9μm厚的涂层，包括至少三层TiCxNyOz。该三层形成内涂层，带有α-Al2O3层作为至少位于前刀面(rake face)上的外层。这些TiCxNyOz层具有1.9-3.6μm的总厚度并且包括紧邻所述硬质合金的第一TiCxNyOz层，0.1-1μm，具有x+y＝1，x＞＝0，优选地x＜0.2，z＝0的组成。第二TiCxNyOz层，1-3.4μm，具有x＞0.4，y＞0.4并且0＝＜z＜0.1，优选地z＝0的组成。紧邻α-Al2O3层的第三TiCxNyOz层，0.1-1μm，具有x+y+z＞＝1，并且z＞0，优选地z＞0.2，x+y+z＝1并且y＜0.2的组成。所述α-Al2O3外层具有1.8-3.6μm的厚度，具有位于经受了喷砂处理的表面上磨扁的晶粒。在优选实施例中，该刀片具有位于前刀面处的薄0.1-1μm着色顶层，优选地为TiN，TiCN，TiC，ZrN或HfN，最优选地通过CVD工艺沉积。本专利技术还涉及制造涂覆切削刀片的方法，通过粉末冶金工艺、湿磨形成硬质成分和粘结相的粉末，将已磨好的混合物压制到希望形状和尺寸的主体并烧结，所述主体为具有12.0-15.0wt％Co，优选地12.5-14.5wt％Co，最优选地13-14wt％Co，0.52-0.64wt％Cr，优选地0.54-本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于在湿或干条件下加工带有或不带有未加工表面的低和中合金钢、不锈钢的切削工具铣削刀片，其包括硬质合金主体和涂层，其特征在于：所述硬质合金主体具有１２．０－１５．０ｗｔ％Ｃｏ，优选地１２．５－１４．５ｗｔ％Ｃｏ，最优选地１３－１４ｗｔ％Ｃｏ，０．５２－０．６４ｗｔ％Ｃｒ，优选地０．５４－０．６２ｗｔ％Ｃｒ，最优选地０．５５－０．６１ｗｔ％Ｃｒ和余量ＷＣ的组成，并且ＣＷ比为０．７６－０．８４，优选地０．７８－０．８２，最优选地０．７９－０．８１，ＨｃＪ值为１２．５－１４．５ｋＡ／ｍ，优选地１２．７－１４．０ｋＡ／ｍ，并且 所述刀片至少部分地涂覆有４．１－６．９μｍ厚的涂层，该涂层包括总厚度为１．９－３．６μｍ的至少三层ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］，其中一层紧邻硬质合金，并且喷砂处理的α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层为至少位于前刀面上的外层，具有１．９－３．６μｍ的总厚度的ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］层包括： 紧邻所述硬质合金的第一ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］层，具有ｘ＋ｙ＝１，ｘ＞＝０，优选地ｘ＜０．２并且ｚ＝０的组成； 第二ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］层，具有ｘ＞０．４，ｙ＞０．４并且０＝＜ｚ＜０．１，优选地ｚ＝０的组成； 紧邻所述α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层的第三ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］层，具有ｘ＋ｙ＋ｚ＞＝１，并且ｚ＞０，优选地ｚ＞０．２，最优选地ｚ＞０．２，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１并且ｙ＜０．２的组成； 所述α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层具有１．８－３．６μｍ的厚度，具有位于经受了喷砂处理的表面上的磨扁晶粒。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：里卡德森德斯特龙，苏珊娜诺格伦，玛丽彼得松，莱夫阿克松，比约恩永贝里，
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]
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