切削工具制造技术

技术编号：39966900 阅读：11 留言：0更新日期：2024-01-09 00:29

本发明专利技术涉及一种切削工具，包含至少部分地涂覆有1‑25μm涂层的基体，所述基体为硬质合金或金属陶瓷的基体，所述涂层包含一个或多个层，其中至少一个层是层厚度为1‑20μm的W(C<subgt;x</subgt;N<subgt;1‑x</subgt;)<subgt;y</subgt;层，其中0.6≤x≤0.8且1.1≤y≤1.8。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本专利技术涉及一种涂覆的切削工具。所述切削工具是经cvd涂覆的并且基体为硬质合金或金属陶瓷，并且cvd涂层包含w(cxn1-x)y的层。

技术介绍

1、在用于金属机械加工的切削工具的
中，使用cvd涂层是众所周知增强工具耐磨性的方法。常用的cvd涂层为诸如tin、tic、ticn和al2o3的涂层。

2、本专利技术的一个目的是提供一种在金属切削中具有增加的使用寿命的切削工具。本专利技术的另一个目的是提供一种在钢中的金属切削期间耐后刀面磨损和抗崩刃高的切削工具。

技术实现思路

1、上述目的中的至少一个通过根据项1所述的切削工具实现。优选的实施方式公开在从属项中。

2、本专利技术涉及一种切削工具，包含至少部分地涂覆有1-25μm涂层的基体，所述基体为硬质合金或金属陶瓷的基体，所述涂层包含一个或多个层，其中至少一个层是厚度为1-20μm的w(cxn1-x)y层，其中0.6≤x≤0.8且1.1≤y≤1.8，优选0.67≤x≤0.72且1.17≤y≤1.76。

3、硬质合金材料由于它们的高硬度和高耐磨性以及高韧性而可用于高要求的应用中。硬质合金通过粉末冶金法来生产，其中将起始粉末混合、研磨、形成为生坯、预烧结并烧结。

4、硬质合金材料通常由如下物质组成：硬质成分wc；以及任选的在例如co或者是co以及ni和fe的金属粘结剂中的碳化物和/或氮化物如tic、nbc、tin。硬质合金组成、尤其是金属粘结剂组成能够通过化学分析来进行分析。

5、令人惊奇地发现，w(cxn1-x)y层(0.6≤x≤0.8且1.1≤y≤1.8)作为用于金属切削的切削工具上的耐磨层是高性能的。当涂层暴露于通常意味着高压和高温的金属切削应用时，认为本专利技术的w(cxn1-x)y层中大量的c和n有助于稳定且耐磨的层。

6、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层是六方相的。这是有利的，因为六方w(c,n)的热膨胀系数与wc的热膨胀系数相近。这可能会防止在涂覆的切削工具的生产中形成热裂纹，并且也可能会影响工具寿命，因为切削工具在诸如在间歇式切削的切削中的使用期间通常会暴露在热循环中。本文中的六方相是指δ-wc六方相。

7、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层为柱状。因此，所述涂层包含柱状晶粒。优选地，涂层由柱状晶粒组成。本文中的柱状是指晶粒长度对晶粒宽度的长宽比大于1。晶粒长度在层中沿着层的生长方向(即平行于基体的表面法线)延伸，而晶粒宽度沿者与层生的长方向垂直的方向延伸。

8、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层表现出根据哈里斯(harris)公式定义的、通过利用cu kα辐射和θ-2θ扫描的x射线衍射所测量的织构系数tc(hkl)：

9、

10、其中i(hkl)是(hkl)反射的测量强度(积分面积)，i0(hkl)是基于z.anorg.allg.chem.(1926)156卷，27-36页计算的标准强度，n是计算中使用的反射次数，并且其中所使用的(hkl)反射为(0 0 1)、(1 0 0)、(1 01)、(1 1 0)、(1 1 1)、(1 0 2)、(20 1)、(1 1 2)、(2 1 0)、(2 1 1)和(1 0 3)，其中tc(100)≥2.5，tc(110)≥2.5并且tc(210)≥2.5。

11、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层表现出tc(100)≥3、tc(110)≥3并且tc(210)≥3的织构系数。

12、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层表现出根据哈里斯公式定义的、通过利用cu kα辐射和θ-2θ扫描的x射线衍射所测量的织构系数tc(hkl)：

13、

14、其中i(hkl)是(hkl)反射的测量强度(积分面积)，i0(hkl)是基于z.anorg.allg.chem.(1926)156卷，27-36页计算的标准强度，n是计算中使用的反射次数，并且其中所使用的(hkl)反射为(0 0 1)、(1 0 0)、(1 01)、(1 1 0)、(1 1 1)、(1 0 2)、(20 1)、(1 1 2)、(2 1 0)、(2 1 1)和(1 0 3)，其中tc(100)≥6，优选≥7。

15、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层与所述基体相邻。

16、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层是涂层的最外层。

17、在本专利技术的一个实施方式中，所述硬质合金中的金属粘结剂含量为3-20重量％，优选为5-15重量％，最优选为5-10重量％。

18、在本专利技术的一个实施方式中，所述涂层进一步包含：选自tin、ticn、ticno、tico、altin、zrcn、tib2、α-al2o3、κ-al2o3中的一个或多个层，以及包含α-al2o3和/或κ-al2o3的任意组合的多层。

19、在本专利技术的一个实施方式中，al2o3的层位于所述切削工具的最外表面与所述w(cxn1-x)y层之间。在一个实施方式中，所述al2o3层为α-al2o3层。

20、在本专利技术的一个实施方式中，所述涂层从基体起依次包含如下层：w(cxn1-x)y、tin、ticn、ticno、α-al2o3。

21、在本专利技术的一个实施方式中，所述w(cxn1-x)y层是cvd层。

22、通过结合附图考虑如下定义和实例，本专利技术的其它目的和特征将变得明显。

23、方法

24、w(cxn1-x)y层的组成-

25、w(cxn1-x)y层的元素组成通过在相对于表面法线的入射角为67.5°且反冲检测角为45°下、利用36mev的127i8+束的tof-erda(飞行时间弹性反冲检测分析)来分析。气体电离室检测器检测了散射的127i8+离子的个数和能量，但更重要的是，还检测了来自样品的反冲原子。该分析与飞行时间分析仪结合，所述分析仪与能量检测一起能够计算原子质量。从而获得涂层的元素深度分布。

26、使用potku软件进行数据分析。通过对距样品表面约30-200nm的、在250×1015-2000×1015原子/cm2之间的深度分布积分来计算浓度。

27、w(cxn1-x)y层的形貌和横截面分析

28、w(cxn1-x)y层的顶部形貌在配备有场发射枪(feg)的蔡司-梅林(zeiss merlin)扫描电子显微镜中分析。对于成像，使用3kv的加速电压、200pa的探针电流和透镜内二次电子检测器。

29、w(cxn1-x)y层的横截面在利用zeiss supra 55vp显微镜的sem中进行研究。加速电压为3kv且探针电流为300pa。

30、w(cxn1-x)y层的相和取向分析

31、为了研究w(cxn1-x)y层的相组成、以及织构或取向，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种切削工具，包含至少部分地涂覆有1-25μm涂层的基体，所述基体为硬质合金或金属陶瓷的基体，所述涂层包含一个或多个层，其中至少一个层是厚度为1-20μm的W(CxN1-x)y层，其中0.6≤x≤0.8且1.1≤y≤1.8，优选0.67≤x≤0.72且1.17≤y≤1.76。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述W(CxN1-x)y层是六方相的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述W(CxN1-x)y层为柱状。

4.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述W(CxN1-x)y层表现出根据哈里斯公式定义的、通过利用Cu Kα辐射和θ-2θ扫描的X射线衍射所测量的织构系数TC(hkl)：

5.根据权利要求4所述的切削工具，其中TC(100)≥3，TC(110)≥3并且TC(210)≥3。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的切削工具，其中所述W(CxN1-x)y层表现出根据哈里斯公式定义的、通过利用Cu Kα辐射和θ-2θ扫描的X射线衍射所测量的织构系数TC(hkl)：

7.根

8.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述W(CxN1-x)y层是所述涂层的最外层。

9.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述基体为硬质合金，并且其中所述硬质合金中的金属粘结剂的含量为3-20重量％，优选为5-15重量％，最优选为5-10重量％。

10.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述涂层进一步包含：选自TiN、TiCN、TiCNO、TiCO、AlTiN、ZrCN、TiB2、α-Al2O3、κ-Al2O3中的一个或多个层，以及包含α-Al2O3和/或κ-Al2O3的任意组合的多层。

11.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中Al2O3层位于所述切削工具的最外表面与所述W(CxN1-x)y层之间。

12.根据权利要求11所述的切削工具，其中所述Al2O3层为α-Al2O3层。

13.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述涂层从所述基体起依次包含如下层：W(CxN1-x)y、TiN、TiCN、TiCNO、α-Al2O3。

14.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述W(CxN1-x)y层为CVD层。

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种切削工具，包含至少部分地涂覆有1-25μm涂层的基体，所述基体为硬质合金或金属陶瓷的基体，所述涂层包含一个或多个层，其中至少一个层是厚度为1-20μm的w(cxn1-x)y层，其中0.6≤x≤0.8且1.1≤y≤1.8，优选0.67≤x≤0.72且1.17≤y≤1.76。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述w(cxn1-x)y层是六方相的。

3.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述w(cxn1-x)y层为柱状。

4.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述w(cxn1-x)y层表现出根据哈里斯公式定义的、通过利用cu kα辐射和θ-2θ扫描的x射线衍射所测量的织构系数tc(hkl)：

5.根据权利要求4所述的切削工具，其中tc(100)≥3，tc(110)≥3并且tc(210)≥3。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的切削工具，其中所述w(cxn1-x)y层表现出根据哈里斯公式定义的、通过利用cu kα辐射和θ-2θ扫描的x射线衍射所测量的织构系数tc(hkl)：

7.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述w(cxn1-x)y层与所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：里纳斯·冯菲安特，卡塔林·波尔，
申请(专利权)人：山特维克科洛曼特公司，
类型：发明
国别省市：

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