本发明专利技术涉及一种用于对加入大量合金成分的灰口铸铁进行铣削的切削刀片及其制造方法，该刀片包括基底和涂层。该硬质合金基底包括ＷＣ，３－８ｗｔ％的Ｃｏ以及＜０．５ｗｔ％的金属碳化物，该金属来自元素周期表的Ⅳｂ、Ⅴｂ或者Ⅵｂ族。该涂层包括ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］的第一最内层，其中ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｙ＞ｘ并且ｚ＜０．２，优选ｙ＞０．８，并且ｚ＝０，具有尺寸＜０．５μｍ的等轴晶粒，并且总厚度为０．１－１．５μｍ；ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］层，其中ｘ＋ｙ＝１，ｘ＞０．３并且ｙ＞０．３，优选ｘ≥０．５，厚度＞３－５μｍ，具有平均直径＜５μｍ的柱状晶粒；具有光滑的细小晶粒的Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层，其中晶粒尺寸为０．５－２μｍ，厚度为０．５－３μｍ；以及最外面的ＴｉＮ层，其中厚度＜２μｍ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种有涂层的硬质合金刀片，该刀片尤其用于对加入特别高合金成分的灰口铸铁进行干铣削，特别是还掺有例如Cr、Ti和Mo等的碳化物形成元素的这种铸铁。
技术介绍
美国专利US 6,177,178公开了一种有涂层的铣削刀片，该刀片尤其用于在润滑或者干燥条件下，对具有或者不具有未加工表面区域的低度和中度合金钢进行铣削。该刀片的特征在于具有WC-Co硬质合金基底以及涂层，其中所述基底具有低含量的立方碳化物以及掺有大量W的粘结相，并且所述涂层包括具有柱状晶粒的TiCxNyOz内层、κ-Al2O3层以及优选的TiN顶层。美国专利US 6,333,098公开了一种特别用于对灰口铸铁进行干铣削的有涂层的切削刀片。该刀片特征在于，具有WC-Co硬质合金基底以及涂层，其中所述涂层包括具有柱状晶粒的TiCxNyOz最内层以及细晶粒的α-Al2O3层的顶层涂覆。灰口铸铁通常是一种适合于利用硬质合金刀具容易进行加工的材料。经常可以获得较长的刀具寿命。但是，铸铁的可切削性可以显著变化。刀具寿命可由于材料中的化学成分的微小变化而受到很大的影响，所述的变化可能与所使用的铸造工艺例如冷却条件等有关。引起所述变化的其它原因为可能存在铸皮以及夹砂，甚至对材料进行切削的所需要的机器稳定性也是其中一个原因。加入特别高合金成分的铸铁用于某些类型的汽车发动机中，以获得较高的发动机强度。加入特别高合金成分的灰口铸铁在这里指的是加入有例如Cr、Mo、Ti等添加剂的铸铁，所述添加剂在基体中形成不同类型的碳化物。优选这些元素的含量按照重量百分比为Cr＞0.15％、Mo＞0.04％、并且/或者Ti＞0.015％。当利用有涂层的铣削刀片加工这种铸铁时，由于碳化物的存在，主要发生磨蚀性磨损类型。即，所形成的工件切屑将涂层局部或者其单独的晶粒并且随后还有部分硬质合金相继从切削刃上磨掉。由于沿着并且垂直于切削刃形成大约50μm宽的裂纹而进一步加速了这种磨损机制，所述裂纹一般称为梳状裂纹(comb crack)。一旦涂层被磨损掉，下面的硬质合金将被迅速磨损。增大的比表面在工件材料以及涂层/基底之间引起更高的切削力、升高的温度以及增加的化学反应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有涂层的切削刀具刀片，在大规模生产中，尤其是在采用无人生产方式时，该刀片具有可靠的和稳定的刀具寿命。本专利技术的另一个目的在于提供一种有涂层的切削刀具刀片和涂层，该刀片能够经受或者尽可能长时间地延迟梳状裂纹的形成，该涂层紧紧地粘附在硬质合金上。本专利技术的又一个目的在于提供一种有涂层的切削刀具刀片，该刀片在切屑以及涂层之间具有低的粘附力并且具有高的内部强度。本专利技术的再一个目的在于提供一种有涂层的切削刀具刀片，该刀片尤其用于对加入很高合金成分的铸铁进行铣削。具体实施例方式根据本专利技术，提供一种切削刀具刀片，其硬质合金本体具有如下成分5-8wt-％(重量百分比)的Co、优选5-7wt-％的Co；＜0.5wt-％、优选0wt-％的金属Ti、Ta和/或Nb的立方碳化物以及剩余部分为WC。WC的平均晶粒尺寸在1-2.5μm的范围内。钴粘结相掺有大量W。W在粘结相中的含量可以表达为CW比率＝Ms/(wt-％Co 0.0161)其中Ms为以kA/m为单位测量的硬质合金本体的饱和磁化强度并且wt-％Co为Co在硬质合金中的重量百分比。CW值为W在Co粘结相中含量的函数。低的CW值对应于粘结相中的高W含量。根据本专利技术，如果硬质合金本体具有0.75-0.93、优选0.80-0.90的CW比率，则可以实现改进的切削性能。硬质合金本体可以含有少量的、体积百分比＜1％的η相(M6C)，而不具有任何不利的效果。未涂覆的切削刃的半径为20-50μm，优选为大约30-40μm。涂层包括TiCxNyOz的第一最内层，其中x+y+z＝1，y＞x并且z＜0.2，优选y＞0.8，并且z＝0，具有尺寸＜0.5μm的等轴晶粒，并且厚度为0.1-1.5μm；TiCxNy层，其中x+y＝1，x＞0.3并且y＞0.3，优选x≥0.5，厚度＞3-5μm，具有平均直径＜5μm的柱状晶粒；基本由κ相构成的Al2O3层，具有光滑的细小晶粒，晶粒尺寸大约为0.5-2μm。但是，该层可以含有由XRD测量所确定的少量的、1-3vol-％(体积百分比)的θ相或者α相。Al2O3层具有0.5-3μm、优选0.5-2μm、并且最优选0.5-1.5μm的厚度。-＜最外面的TiN层，厚度为2μm、优选为0.5-1.5μm。该最外面的TiN层至少在切削刃上沿着10μm的长度具有Rmax≤0.4μm的表面粗糙度。优选沿着切削刃不设置该TiN层，并且沿着切削刃可以局部地或者完全地不设置下面的氧化铝层。本专利技术还涉及一种用于制造有涂层的硬质合金本体的方法，该本体具有如下成分5-8wt-％的Co、优选5-7wt-％的Co；＜0.5wt-％、优选0wt-％的金属Ti、Ta和/或Nb的立方碳化物以及剩余部分为WC。WC的平均晶粒尺寸在1-2.5μm的范围内。钴粘结相掺有大量W。以CW比率表达的W在粘结相中的含量为0.75-0.93，优选0.80-0.90。未涂覆的切削刃的刃半径为20-50μm，优选大约30-40μm。涂层包括-TiCxNyOz的第一最内层，其中，x+y+z＝1，y＞x并且z＜0.2，优选y＞0.8，并且z＝0，具有尺寸＜0.5μm等轴晶粒，并且厚度为0.1-1.5μm，使用已知的CVD方法进行沉积；-TiCxNy层，其中，x+y＝1，x＞0.3并且y＞0.3，优选x≥0.5，厚度＞3-5μm，具有平均直径＜5μm的柱状晶粒，通过MTCVD技术进行沉积，使用乙腈作为在700-900℃的温度范围内形成该层的碳氮来源；-具有光滑的细小晶粒的κ-Al2O3的层其中，晶粒尺寸大约0.5-2μm，厚度为0.5-3μm、优选0.5-2μm、并且最优选0.5-1.5μm，使用已知的CVD技术进行沉积。-最外面的TiN层，其中，厚度＜2μm、优选为0.5-1.5μm，使用已知的CVD方法进行沉积。优选利用例如以SiC为基的刷对该最外面的TiN层进行刷拭，以使其至少在切削刃上沿着10μm的长度具有Rmax≤0.4μm的表面粗糙度。优选沿着切削刃除去该TiN层并且沿着切削刃可以局部地或者完全地除去下面的氧化铝层。本专利技术还涉及根据上述的切削刀片对含有很高合金成分的铸铁进行干铣削的应用，按重量百分比，该铸铁优选含有Cr＞0.15％、Mo＞0.04％，并且/或者Ti＞0.015％，切削速度为70-220m/min，并且根据切削速度以及刀片几何形状进给量为0.15-0.35mm/齿。实例1根据本专利技术的硬质合金铣削刀片，其成分为6.0wt-％的Co以及剩余部分为WC，以传统方式在1410℃时进行烧结，并且在0.6巴的H2中冷却至1200℃，从而使得该刀片具有掺有W的粘结相，对应于0.89的CW比率。WC的平均晶粒尺寸为1.3μm。在进行传统的刀刃圆化处理以使其具有35μm的刃半径之后，在885-850℃的温度下并且以CH3CN为碳和氮源，利用MTCVD工艺对该刀片进行涂覆，使其具有如下的层0.5μm的等轴Ti(C，N)层，该层具有高氮含量，该含量相应于约为0.05的C/N比率；随本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于对加入很高合金成分的灰口铸铁进行铣削的切削刀片，包括基底和涂层，其特征在于，所述基底包括平均晶粒尺寸为１－２．５μｍ的ＷＣ，５－８ｗｔ－％的Ｃｏ、优选５－７ｗｔ－％的Ｃｏ，＜０．５ｗｔ－％的金属Ｔａ、Ｔｉ和／或Ｎｂ的立方碳化物以及掺有大量Ｗ的粘结相，其ＣＷ比率为０．７５－０．９３并且具有＜１ｖｏｌ－％的η相，并且所述涂层包括： －ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］Ｏ↓［ｚ］的第一最内层，其中，ｘ＋ｙ＋ｚ＝１，ｙ＞ｘ并且ｚ＜０．２，优选ｙ＞０．８，并且ｚ＝０，具有尺寸＜０．５μｍ的等轴晶粒，并且总厚度为０．１－１．５μｍ； －ＴｉＣ↓［ｘ］Ｎ↓［ｙ］层，其中，ｘ＋ｙ＝１，ｘ＞０．３并且ｙ＞０．３，优选ｘ≥０．５，厚度＞３－５μｍ，具有平均直径＜５μｍ的柱状晶粒； －具有光滑的细小晶粒的κ－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的层，其中，晶粒尺寸为０．５－２μｍ，厚度为０．５－３μｍ、优选０．５－２μｍ；以及 －最外面的ＴｉＮ层，其中，厚度＜２μｍ，优选为０．５－１．５μｍ。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：英厄马尔赫斯曼，
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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