包含涂层的锯片或其他切削工具制造技术

本发明专利技术提供一种切削工具(1)，其包括基材(5)上的涂层(10)，其中所述涂层(10)包括第一层元件(20)，其中所述第一层元件(20)具有包含金属或类金属元素铝、铬、钛和硅的总成分，其中，所述第一层元件(20)包括数量为N

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含涂层的锯片或其他切削工具


[0001]本专利技术涉及一种物品，特别地涉及一种包含涂层的切削工具，在物品上提供涂层的方法和(摩擦学)涂层本身。

技术介绍

[0002]本领域已知包含耐磨涂层的切削工具。例如，EP 3228726描述一种涂覆的切削工具，其包括主体和通过PVD沉积在主体上的涂层，其中主体包括硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、多晶金刚石、多晶立方氮化硼基材料或高速钢，其中涂层包括第一层(Ti1‑
x
Al
x
)N，其中0.3≤x≤0.7和第二层(Ti
l
‑
p
‑
q
Al
p
Si
q
)N，其中0.15≤p≤0.45且0.05≤q≤0.20，其中从主体的方向看第二层沉积在第一层外部。
[0003]US2002/0168552描述一种用于切削工具的硬质膜，其由(Ti1‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
,Al
a
,Cr
b
,Si
c
,B
d
)(C1‑
e
N
e
)0.5≤a≤0.8，0.06≤b，0≤c≤0.1，0≤d≤0.1，0≤c+d≤0.1，a+b+c+d<1，0.5≤e≤1组成(其中a、b、c和d分别表示Al、Cr、Si和B的原子比，e表示N的原子比。)
[0004]JP2007313582描述一种表面涂覆的切削工具，其具有硬质涂层，该硬质涂层包括(a)平均层厚度为1
‑
5μm，并且由满足成分式：(Ti1‑
x
‑
y
‑
z
A1
x
Si
y
Cr
z
)N(其中X表示原子比0.30
‑
0.70，Y表示原子比0.01
‑
0.10，Z表示原子比0.01
‑
0.15)的Ti、Al、Si和Cr复合氮化物层制成的底层，和(b)由平均层厚度为0.4
‑
2μm的氮化钒层和氧化钒层交替层压结构制成的顶层，各层之间有平均层厚度为0.02
‑
0.2μm的氧氮化钒层，总体平均层厚度为1
‑
5μm，在由碳化钨基硬质合金或氮化钛基金属陶瓷制成的工具底座表面上形成。
[0005]JP2007144595描述一种表面涂覆的切削工具。硬质涂层包括以下在由碳化钨基硬质合金或碳化钛基金属陶瓷制成的工具底座表面上形成的(a)至(c)，。(a)由Ti、Al、Si和Cr的复合氮化物层制成的下层，其平均层厚度为1至5μm，并满足成分式(Ti1‑
x
‑
y
‑
z
A1
x
Si
y
Cr
z
)N(其中X表示原子比0.30至0.70，Y表示原子比0.01至0.10，Z表示原子比0.01至0.15)，(b)由平均层厚度为0.1至1.5μm的氮化钒层制成的层间粘合层。(c)具有氮化钒层和氧化钒层交替堆叠结构的上层，每层平均层厚度为0.1至1μm，总平均层厚度为1至5μm。

技术实现思路

[0006]切削、钻孔和铣削工具通常包括保护涂层。提供涂层用于保护工具材料(基材或主体)免受机械、热和化学载荷的影响。例如，涂层用于延长工具寿命和/或最小化使用工具过程中的摩擦，这可以再次延长工具寿命；并且同时可以减少所需的切削力。涂层可用于改善摩擦学性能，例如用于切削和(金属)成型的工具的摩擦和磨损，也可用于改善机械元件的性能，例如滑动轴承、密封件和阀门。此类涂层，特别地改善相对移动到另一元件的物品的性能的涂层，也可称为“摩擦学涂层”。摩擦学涂层可能相对较薄(例如，最多达10或20μm，甚至更小)，因此基材材料仍能在摩擦和磨损性能中发挥作用。可通过化学气相沉积或物理气相沉积的方式将摩擦学涂层(进一步称为“涂层”)提供给基材。
[0007]这些涂层也被归类为气态涂层，因为沉积材料是从气相施加的。涂层所需的性能
可由工具作业条件确定，如工具速度、待用工具加工的材料、温度、切削几何形状等。特别地，待用工具加工的材料、工具的速度和材料相对于工具的相对运动可能是工具磨损和工具表面产生温度的最相关因素。
[0008]涂层可配置为通过提供硬保护罩的方式来对抗这种磨损，该硬保护罩具有比基材更低的磨损率；提供热屏障，用于降低基材的温升；提供化学屏障，以最大限度地减少基材和被切削金属之间的成分交换；降低与工件的摩擦系数，以降低工具作业时的摩擦力，这将导致更少的热量产生和更低的磨损率。
[0009]在切削工具中，较软的强韧基材上的薄硬涂层通常会使工具寿命延长十倍甚至更多。多年来，已开发出各种涂层结构。最简单的涂层结构称为单片结构，特别地包含单个功能层。本领域已知具有许多不同成分和亚结构的许多不同涂层。第一代氮化钛(TiN)、碳氮化钛(TiCN)和氮化锆(ZrN)，以及后来开发的氮化钛铝(TiAlN)、氮化铝铬(AlCrN)涂层和纳米结构层均称为单片涂层。
[0010]多层涂层也是已知的，由在功能本质上不同的单片涂层的组合组成，即一层类型特别地增加硬度，而另一层可能降低摩擦系数。这些不同的层通常通过中间层结合在一起，以提高两层的附着力，并防止裂纹沿基材方向蔓延。纳米复合结构可包括单层中各种成分的混合物。
[0011]通常，基材首先由界面(或底)层覆盖，以改善涂层结构在基材上的粘附性。顶层通常完成结构。例如，顶层可配置为具有比功能层更低的摩擦系数，以便在工具作业开始时可获得更均匀的磨损。
[0012]在此，可基于包含该涂层的(圆)锯片进一步解释该涂层。然而，需要注意的是，该涂层可能是一种功能性涂层，例如，用于改善磨损和/或降低摩擦，可提供给各种工具或机器零件。例如，可将涂层提供给切削工具、钻孔工具或铣削工具。因此，包含该涂层的本专利技术工具可以是(圆)锯片、刀头、铣刀、钻头等。该工具可至少部分被涂层覆盖。
[0013]如上所述，已知可应用于不同种类的工具或机器零件的不同涂层。
[0014]下表列出切削工具的一些涂层子结构成分及其各自的性能：
[0015]子结构成分硬度[HV]摩擦系数[
‑
]最高温度[℃]TiN25000.55600TiCN32000.2400TiAlN29500.6700AlTiN32000.7900
[0016]TiAlCN29000.3500CrN20000.3700CrCN22000.25600AlCrTiN30000.4
‑
0.650AlTiN/Si3N4＞30000.451200AlCrN/Si3N4＞29000.351100WCC1000
‑
22000.2
‑
0.25400ZrC31000.56本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种切削工具(1)，其包括基材(5)上的涂层(10)，其中所述涂层(10)包括第一层元件(20)，其中所述第一层元件(20)具有包含金属或类金属元素铝、铬、钛和硅的总成分，其中，所述第一层元件(20)包括数量为N
lay
的第一层元件层(21)，其中N
lay
至少为2，其中每个所述第一层元件层(21)包括包含金属或类金属元素铝、铬、钛和硅的氮化物层，其中，所述N
lay
个第一层元件层(21)包括至少两种不同类型的层(22，23)，其中所述不同类型的层(22，23)至少在硅含量上不同，其中所述层(22，23)的第一类型(22)具有相对于金属和类金属元素总量的最高硅含量C
Si,H
(at.％)，并且其中所述层(22，23)的第二类型(23)具有相对于金属和类金属元素总量的最低硅含量C
Si,L
(at.％)，其中所述最低硅含量C
Si,L
与所述最高硅含量C
Si,H
的比率选自0.25≤C
Si,L
/C
Si,H
≤0.9；其中所述第一层元件(20)的厚度(25)选自1
‑
12μm；其中在所述第一层元件(20)中，相对于金属和类金属元素的总量
‑
铝在72
‑
77at.％的范围内可用，
‑
钛在5
‑
11at.％的范围内可用，
‑
铬在13
‑
20at.％的范围内可用，和
‑
硅在0.7
‑
1.7at.％的范围内可用。2.根据权利要求1所述的切削工具(1)，其中所述最低硅含量C
Si,L
与所述最高硅含量C
Si,H
的比率选自0.4≤C
Si,L
/C
Si,H
≤0.6。3.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具(1)，其中C
Si,H
≤1.7且C
Si,L
≤1。4.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具(1)，其中所述第一层元件层(21)的第一层元件层厚度(215)为0.1
‑
0.5μm。5.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具(1)，其中在每个所述第一层元件层(21)中，相对于金属和类金属元素的总量，钛和铬的组合在21
‑
27at.％范围内可用。6.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具(1)，其中多个第一层元件层(21)包括数量为subs
N
的第一层元件层(21)的堆叠子层(200)，其中subs
N
至少未知，且其中每个所述子层(200)包括所述层(22，23)的第一类型(22)和所述层(22，23)的第二类型(23)，其中每个所述子层(200)的子层厚度(205)等于或小于1μm。7.根据权利要求6所述的切削工具(1)，其中所述堆叠子层(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：骑士收购有限公司，
类型：发明
国别省市：