切削工具用硬质涂层制造技术

本发明专利技术提供了一种切削工具用硬质涂层，其通过PVD方法形成在硬质基材上并与硬质基材相邻，其特征在于，整个硬质涂层的厚度为0.5μm至10μm，并且硬质涂层包括一个或多个氮化物层和一个或多个氧化物层。一个或多个氮化物层各自的厚度为0.1μm至5.0μm并且由处于立方相的Al

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】切削工具用硬质涂层
本专利技术涉及通过PVD方法形成的切削工具用硬质涂层，并且涉及具有优异的结合力、耐磨性和耐崩裂性的涂层。
技术介绍
为了开发高硬度切削工具材料，自1980年代后期以来已经提出了各种TiN基多层膜体系。例如，当通过以交替的方式重复堆叠TiN或VN至几纳米的厚度而形成多层膜来进行涂覆以形成具有一个晶格常数的所谓的超晶格，从而使得尽管单个单一层之间的晶格常数不同，但在膜之间形成共格界面时，该多层膜可以具有至少为各个单一膜的典型硬度的两倍的高硬度。因此，已经进行了各种尝试来将上述现象应用于切割工具用薄膜。近来，已经使用了具有各种多层结构的切削工具用硬质涂层，其通过以交替的方式重复堆叠各种组成的氮化物如AlTiN、TiAlN、AlTiMeN(其中，Me是金属元素)，实现了比单一膜更加改善的物理性能。此外，如在欧洲公开专利公报第1029105号中所述，还试图通过复合堆叠Al2O3和诸如TiAlN等氮化物膜来利用氮化物和氧化物各自的优点。然而，包括通过PVD法形成的TiAlN基氮化物膜和Al2O3基氧化物膜的复合层的硬质涂层在各层之间具有低结合力，并且通过具有高硬度和弹性模量的氮化物膜与具有低硬度和弹性模量的氧化物膜的复合而获得的复合多层根据混合规则而表现出中值的硬度和弹性模量，因此不具有优异的耐磨性和耐崩裂性。因此，存在以下问题，即这种复合多层作为切削工具用硬质涂层的使用价值不高。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种切削工具用硬质涂层，其中，该硬质涂层在构成该硬质涂层的层之间具有优异的结合力，并且还具有优异的耐磨性和耐崩裂性。技术方案为了实现上述目的，本专利技术提供了一种切削工具用硬质涂层，其通过PVD方法形成在硬质基材上并与硬质基材相邻，其中整个硬质涂层的厚度为0.5μm至10μm，并且所述硬质涂层包括一个或多个氮化物层和一个或多个氧化物层。所述一个或多个氮化物层各自的厚度为0.1μm至5.0μm并且由处于立方相的AlaTibMecN(其中Me是选自Si、W、Nb、Mo、Ta、Hf、Zr和Y中的至少一种，并且0.55≤a≤0.7，0.2<b≤0.45，并且0≤c<0.1)或AlaCrbMecN(其中Me是选自Si、W、Nb、Mo、Ta、Hf、Zr和Y中的至少一种，并且0.55≤a≤0.7，0.2<b≤0.45，并且0≤c<0.1)组成，所述一个或多个氧化物层各自的厚度为0.1μm至3.0μm并且由处于立方相的γ-Al2O3组成。当包括所述硬质基材的整个硬质涂层中组成上不连续界面的个数为n时，n满足4≤n≤9，并且所述氮化物层的微硬度(H1)与所述氧化物层的微硬度(H2)的比率满足1.03<H1/H2<1.3，并且所述氮化物层的弹性模量(E1)与所述氧化物层的弹性模量(E2)的比率满足1.1<E1/E2<1.3。各个氮化物层和各个氧化物层的抗弹性形变指数(H/E)为0.07至0.09，抗塑性形变指数(H3/E2)为0.13至0.29，所述整个硬质涂层的抗弹性形变指数(H/E)为0.09至0.12，所述整个硬质涂层的抗塑性形变指数(H3/E2)为0.29至0.32。有利效果通过控制构成具有复合多层结构的硬质涂层的氮化物层和氧化物层各自的组成、工艺条件和堆叠层的数目等，即使在氮化物和氧化物重复堆叠的结构中，本专利技术的硬质涂层不仅在层之间具有优异的结合力，而且在其整体上具有优异的耐磨性和耐崩裂性。因此，当将硬质涂层施加到切削工具上时，可以提高切削工具的切削性能和寿命。附图说明图1示意性地示出了本专利技术的一个实施方式的硬质涂层的结构。具体实施方式在下文中，将参照附图描述本专利技术的实施方式的构造和作用。在本专利技术的以下描述中，当确定相关已知功能或构造的详细描述可能不必要地使本专利技术的要旨模糊时，将省略该详细描述。此外，当一部分被称为“包括”任何组分时，这意味着该部分可以进一步包括其他组分而不是排除其他组分，除非另有说明。如上所述，在由氮化物膜和氧化物膜的复合层制成的硬质涂层中，由于各层的组成不同，各层之间的物理性能如硬度和弹性模量存在显著差异，使得在确保切削过程中所需的薄膜之间的结合力方面存在限制。为了解决上述问题，本专利技术人已经研究并发现薄膜之间的抗弹性形变指数(H/E)和抗塑性形变指数(H3/E2)影响薄膜之间的结合力，并且当各个薄膜具有预定范围的硬度和弹性模量时，整个硬质涂层的结合力、耐磨性和耐崩裂性得到改善，并完成了本专利技术。本专利技术的硬质涂层通过PVD方法形成在硬质基材上，其中整个硬质涂层的厚度为0.5μm至10μm，并且所述硬质涂层包括一个或多个氮化物层和一个或多个氧化物层。所述一个或多个氮化物层各自的厚度为0.1μm至5.0μm并且由处于立方相的AlaTibMecN(其中Me是选自Si、W、Nb、Mo、Ta、Hf、Zr和Y中的至少一种，并且0.55≤a≤0.7，0.2<b≤0.45，并且0≤c<0.1)或AlaCrbMecN(其中Me是选自Si、W、Nb、Mo、Ta、Hf、Zr和Y中的至少一种，并且0.55≤a≤0.7，0.2<b≤0.45，并且0≤c<0.1)组成，所述一个或多个氧化物层各自的厚度为0.1μm至3.0μm并且由处于立方相的γ-Al2O3组成。当包括所述硬质基材的整个硬质涂层中组成上不连续界面的个数为n时，n满足4≤n≤9，并且所述氮化物层的微硬度(H1)与所述氧化物层的微硬度(H2)的比率满足1.03<H1/H2<1.3，并且所述氮化物层的弹性模量(E1)与所述氧化物层的弹性模量(E2)的比率满足1.1<E1/E2<1.3。各个氮化物层和各个氧化物层的抗弹性形变指数(H/E)为0.07至0.09，抗塑性形变指数(H3/E2)为0.13至0.29，所述整个硬质涂层的抗弹性形变指数(H/E)为0.09至0.12，所述整个硬质涂层的抗塑性形变指数(H3/E2)为0.29至0.32。在本专利技术中，“抗弹性形变指数(H/E)”是指硬度(H)值与弹性模量(E)值的比率，且“抗塑性形变指数(H3/E2)”是指硬度(H)值的立方与弹性模量(E)值的平方的比率。当整个硬质涂层的厚度小于0.5μm时，难以表现出薄膜自身的固有性质，并且当厚度大于10μm时，当考虑到由于PVD方法导致的薄膜制造特性所致的累积在薄膜中的压缩应力与薄膜的厚度和时间成比例时，剥离的风险增加。因此，优选的是，整个硬质涂层的厚度为0.5至1.0μm，更优选2至8μm。当一个或多个氮化物层各自的厚度小于0.1μm时，难以表现出由薄膜固有地保持的耐磨性，并且当厚度大于5μm时，由于压缩应力的增加导致的硬度和弹性模量的增加，与氧化物层的结合力显著降低。因此，氮化物层的厚度优选为0.1至5μm。在一个或多个氮化物层的组成中，当Al的含量小于0.55时，不满足1.03<H1/H2<1.3或1.1<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种切削工具用硬质涂层，其通过PVD方法形成在硬质基材上并与硬质基材相邻，其中：/n整个硬质涂层的厚度为0.5μm至10μm；/n所述硬质涂层包括一个或多个氮化物层和一个或多个氧化物层；/n所述一个或多个氮化物层各自的厚度为0.1μm至5.0μm并且由处于立方相的Al

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181130 KR 10-2018-01517931.一种切削工具用硬质涂层，其通过PVD方法形成在硬质基材上并与硬质基材相邻，其中：
整个硬质涂层的厚度为0.5μm至10μm；
所述硬质涂层包括一个或多个氮化物层和一个或多个氧化物层；
所述一个或多个氮化物层各自的厚度为0.1μm至5.0μm并且由处于立方相的AlaTibMecN(其中Me是选自Si、W、Nb、Mo、Ta、Hf、Zr和Y中的至少一种，并且0.55≤a≤0.7，0.2<b≤0.45，并且0≤c<0.1)或AlaCrbMecN(其中Me是选自Si、W、Nb、Mo、Ta、Hf、Zr和Y中的至少一种，并且0.55≤a≤0.7，0.2<b≤0.45，并且0≤c<0.1)组成；
所述一个或多个氧化物层各自的厚度为0.1μm至3.0μm并且由处于立方相的γ-Al2O3组成；
当包括所述硬质基材的整个硬质涂层中组成上不连续界面的个数为n时，n满足4≤n≤9；
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【专利技术属性】
技术研发人员：朴帝勋，权晋汉，安承洙，
申请(专利权)人：韩国冶金株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR