涂层切削工具制造技术

本发明专利技术涉及一种用于金属机械加工的涂层切削工具(1)，所述涂层切削工具(1)具有硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或高速钢的基体(5)和沉积在其上的耐磨涂层(6)，所述涂层(6)包含Ti1‑

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】涂层切削工具
[0001]本专利技术涉及一种用于金属机械加工的涂层切削工具，所述涂层切削工具具有基体和沉积在其上的耐磨涂层，所述耐磨涂层包含Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层，其中0.40≤x≤0.95、0≤y≤0.10且0.85≤z≤1.15。本专利技术还涉及所述涂层切削工具的制造方法以及所述涂层切削工具在不锈钢的机械加工中的用途。

技术介绍

[0002]切屑形成金属的机械加工用的工具通常由具有单层或多层耐磨涂层的硬质合金的基体、也称为基材组成，所述耐磨涂层用于改善切削性质和/或磨损性质。这样的耐磨涂层的一个重要类别包含一层或多层的一种或多种金属的氮化物或碳氮化物。重要的实例是Ti和Al的氮化物和碳氮化物，特别是(Ti,Al)N。
[0003]上述类型的涂层通常是通过CVD工艺(化学气相沉积)或通过PVD工艺(物理气相沉积)而沉积的。
[0004]US 2018/0216224 A涉及了这个问题并公开了一种在硬质合金基材上具有通过CVD工艺沉积的(Ti,Al)N涂层的涂层切削工具。其中公开了通过退火程序在(Ti,Al)N的晶界中形成的w
‑
AlN六方相，其将压应力赋予到所述涂层中。
[0005]在机械加工不锈钢时，粘着磨损是一种重要的磨损机制，尤其是在铣削操作中更是如此。粘着磨损或涂污(smearing)的特征是在粘性材料如不锈钢的切削工序期间，工件材料涂抹并粘附在切削刃上，生成可能形成所谓的积屑瘤(built
‑
up edge)的材料层。涂层的剥落是与粘着磨损有关的常见问题。
[0006]因此，在对涂污性工件材料如不锈钢进行铣削时，需要改善(Ti,Al)N涂层工具的性能。
[0007]专利技术目的
[0008]本专利技术的目的是提供一种用于涂污性工件材料如不锈钢的金属机械加工、特别是铣削的涂层切削工具，其中所述涂层表现出高的抗剥落性和长的工具寿命。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的通过一种具有前刀面、后刀面和介于之间的切削刃的涂层切削工具来解决，所述涂层切削工具包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或高速钢的基体以及总厚度为2至20μm的涂层，所述涂层包含厚度为1至18μm的Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层，其中0.40≤x≤0.95、0≤y≤0.10且0.85≤z≤1.15，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层包含具有晶界并且为柱状结构的微晶，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
包含≥85体积％面心立方(fcc)晶体结构，以及在前刀面上，存在于所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层上的MeC
a
N
b
部分，其中0≤a≤1、0≤b≤1、a+b＝1，其中所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层与所述MeC
a
N
b
部分一起形成所述涂层的最外面部分，Me是Ti和/或Zr，其中所述MeC
a
N
b
部分在前刀面上距离所述切削刃200至400μm的区域中覆盖所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层的5％至28％，所述MeC
a
N
b
部分分布在所述区域上。
[0010]在一个优选实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层是CVD层，即，它是通过化学气相沉积
(CVD)工艺沉积的。
[0011]在一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层在Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处包含Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物，所述Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物的Al含量高于所述微晶内部，其中0.95≤o≤1.00、0≤p≤0.10、0.85≤q≤1.15且(o
‑
x)≥0.05。优选地，0.95≤o≤1.00、p＝0、q＝1且0.05≤(o
‑
x)≤0.25。
[0012]在一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层在所述层的最上面0.3μm部分中在Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处包含Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物。在一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层在所述层的最上面0.8μm部分中在Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处包含Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物。在一个实施方式中，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层在整个层中在Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处包含Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物。
[0013]所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层主要具有面心立方(fcc)晶体结构。然而，所述层中可以存在较软的其它相例如六方AlN的部分，但是不希望它们与fcc
‑
Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
结构通过共沉积一起形成，因为它们不利地影响硬度和耐磨性。
[0014]因此，本专利技术涂层(整个层，包括晶界处Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物的体积部分，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有前刀面(2)、后刀面(3)和介于之间的切削刃(4)的涂层切削工具(1)，所述涂层切削工具(1)包含硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或高速钢的基体(5)以及总厚度为2至20μm的涂层(6)，所述涂层(6)包含
‑
厚度为1至18μm的Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)，其中0.40≤x≤0.95、0≤y≤0.10且0.85≤z≤1.15，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)包含具有晶界并且为柱状结构的微晶，所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
包含≥85体积％面心立方(fcc)晶体结构，以及在所述前刀面(2)上，
‑
存在于所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)上的MeC
a
N
b
部分(9)，其中0≤a≤1、0≤b≤1、a+b＝1，其中所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)与所述MeC
a
N
b
部分(9)一起形成所述涂层(6)的最外面部分，Me是Ti和/或Zr，其中所述MeC
a
N
b
部分(9)在所述前刀面(2)上距离所述切削刃(4)200至400μm的区域中覆盖所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)的5％至28％，所述MeC
a
N
b
部分(9)分布在所述区域上。2.根据权利要求1所述的涂层切削工具(1)，其中所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)在所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处包含Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物，所述Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物的Al含量高于所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶内部，其中0.95≤o≤1.00、0≤p≤0.10、0.85≤q≤1.15且(o
‑
x)≥0.05。3.根据权利要求2所述的涂层切削工具(1)，其中所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)在所述层的最上面0.3μm部分中在所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处包含Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物。4.根据权利要求2或3中的任一项所述的涂层切削工具(1)，其中所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
层(8)在整个层中在所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处包含Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物。5.根据权利要求2
‑
4中的任一项所述的涂层切削工具(1)，其特征在于在所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
微晶的晶界处的所述Ti1‑
o
Al
o
C
p
N
q
析出物包含具有六方纤锌矿晶体结构的AlN(w
‑
AlN)。6.根据权利要求1
‑
5中的任一项所述的涂层切削工具(1)，其特征在于所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
(8)包含≥90体积％面心立方(fcc)晶体结构。7.根据权利要求1
‑
6中的任一项所述的涂层切削工具(1)，其特征在于所述Ti1‑
x
Al
x
C
y
N
z
的化学计量系数为0.60≤x≤0.90、y＝0且0.85≤z≤1.15。8.根据权利要求1
‑
7中的任一项所述的涂层切削工具(1)，其中所述MeC
a
N
b
部分(9)在所述前刀面(2)上距离所述切削刃(4)200至400μm的区域中覆盖所述Ti1‑
x
Al

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔，
申请(专利权)人：山特维克科洛曼特公司，
类型：发明
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