【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层切削工具，包含基体和涂层，其中所述涂层通过cvd沉积，并包含ti(c,n)层和α-al2o3层。
技术介绍
1、在金属切削工业中，涂层切削工具是本领域中众所周知的。经cvd涂覆的切削工具和经pvd涂覆的切削工具是涂层切削工具中的两种最主要类型。这些涂层的优点是具有高的耐化学性和耐磨损性，这对于实现涂层切削工具的长工具寿命是重要的。已知包含ti(c,n)层和氧化铝层的cvd涂层在例如钢的车削或铣削中表现良好。
2、ep2791387a1公开了一种具有细晶粒钛碳氮化物层的涂层切削工具。该涂层有利于在球墨铸铁的车削和高速切削中显示出高的抗剥落性。柱状cvd ticn层被描述为具有0.05-0.4μm的平均晶粒宽度。
3、最近的研究已经表明，极细晶粒的ti(c,n)层和al2o3层的组合有时会导致ti(c,n)和al2o3之间的粘附性差。解决这个问题是受关注的，因为极细晶粒的ti(c,n)已经显示出有前途的切削工具性质。
4、本专利技术的目的是提供一种用于金属切削的涂层具有高粘附性的涂层切削工具。另一个的目的是提供一种在金属切削期间具有高耐磨性、特别地具有高抗剥落性的涂层切削工具。本专利技术的又一个目的是提供一种在钢中进行金属切削时具有高耐月牙洼磨损性的切削工具。
技术实现思路
1、上述目的中的至少一个通过根据项1所述的切削工具来实现。在从属项中公开了优选的实施方式。
2、本专利技术涉及一种切削工具，所述切削工具包含至少
3、
4、其中d422是所述ti(c,n)的平均晶粒尺寸；k是形状因子且在此设置为0.9；λ是cukα辐射的波长且在此设置为b422是(422)反射的fwhm值；且θ是布拉格角，其中所述ti(c,n)层包含与所述粘结层相邻的b1部分，并且其中b1部分中的ti(c,n)晶粒的平均晶粒尺寸大于所述ti(c,n)层的整个厚度上的所述平均晶粒尺寸d422，在所述ti(c,n)层的所述b1部分中，在用tkd(透射菊池衍射)在5×5μm的分析区域中在平行于基体表面延伸的平面视图上测量时，所述ti(c,n)晶粒具有130-300nm的平均晶粒尺寸。
5、本专利技术提供了在极细晶粒的ti(c,n)层和α-al2o3层之间增加的粘附性。该增加的粘附性是通过以下来实现的：在ti(c,n)沉积结束时改变沉积工序条件，使得一些细的ti(c,n)晶粒变宽并且形成更粗晶粒的ti(c,n)部分。此后，再次改变工序条件，这次是为了提供ti(c,n)晶粒的最佳外表面。通过这种方式，形成的ti(c,n)的最外表面类似于粗晶粒的ti(c,n)的最外表面，已知该粗晶粒的ti(c,n)的最外表面通过粘结层与α-al2o3层显示出高粘附性。如果b1部分中的平均晶粒尺寸太小，则与后续沉积的α-al2o3层的粘附性不会增加。b1部分中的平均晶粒尺寸适当地小于300nm，因为这对于耐磨性是有利的。
6、由于分辨率有限，难以在sem中研究极细晶粒的ti(c,n)的晶粒尺寸。这里，所述ti(c,n)层的细晶粒部分的平均晶粒尺寸替代地通过xrd和谢乐公式来限定。即使来自xrd的信号也包括来自更粗晶粒的ti(c,n)b1部分的信息，该贡献被认为是有限的。
7、另一方面，对粗晶粒b1部分中晶粒尺寸的研究具有挑战性，即它只是所述ti(c,n)层的一部分，因此必须选择具有非常高精度的方法。选择利用tkd的平面视图研究，因为所获得的信息既包括关于晶粒尺寸的信息，也包括关于ti(c,n)晶粒在非常局部尺度上的取向的信息。
8、在本专利技术的一个实施方式中，在所述ti(c,n)层的所述b1部分中的所述ti(c,n)层在用tkd在所述ti(c,n)层的平行于所述基体表面延伸的平面视图上测量并且在至少5×5μm的区域中测量时表现出如下取向，其中分析区域的≥93％、优选地≥95％具有与所述ti(c,n)层的表面法线成15度以内的<211>方向，其中所述ti(c,n)层的表面法线与所述基体的表面法线平行。
9、ti(c,n)层包含最靠近粘结层、从而也最靠近α-al2o3层的沿<211>高度取向的部分，被认为在努力沉积高度001取向的α-al2o3时是有利的。如果分析区域的小于93％具有与所述ti(c,n)层的所述表面法线成15度以内的<211>方向，则后续的α-al2o3层的001取向将不那么明显。
10、在本专利技术的一个实施方式中，在所述涂层的生长方向上测量时，所述ti(c,n)层的所述b1部分的厚度为0.5-1.5μm，优选地0.6-0.9μm，最优选地0.6-0.8μm。
11、细晶粒的ti(c,n)作为耐磨层是有利的，这可能是由于其大量的晶界，或者由于该层的厚度更平坦或均匀。因此，所述ticn层的细晶粒部分应该相对厚。有助于增加粘附性的粗晶粒部分相对有限，b1部分的厚度优选为0.5-1.5μm，更优选地0.6-0.9μm，最优选地0.6-0.8μm。如果所述b1部分太薄，则粘附性将不会增强。
12、在本专利技术的一个实施方式中，所述粘结层包含选自由钛碳氧化物、钛氧氮化物和钛碳氧氮化物组成的组中的至少一种化合物。
13、由钛碳氧化物、钛氧氮化物或钛碳氧氮化物制成的粘结层的优点在于，它可以在所述ti(c,n)层和所述α-al2o3层之间提供外延关系。
14、在本专利技术的一个实施方式中，ti(c,n)的晶粒尺寸d422为25-40nm，优选地25-35nm。
15、细晶粒ti(c,n)和α-al2o3层之间的粘附性增加的本专利技术特别有利于具有极细晶粒的ti(c,n)层，诸如当ti(c,n)的晶粒尺寸d422为25-40nm、或甚至25-35nm时便是如此。
16、在本专利技术的一个实施方式中，所述ti(c,n)层在使用cukα辐射和θ-2θ扫描测量时呈现出x射线衍射图案，其中根据哈里斯(harris)公式定义tc(hkl)：
17、
18、其中i(hkl)是(hkl)反射的测量强度(积分面积)，i0(hkl)是根据icdd的第42-1489号pdf卡片的标准强度，n是反射次数，计算中所使用的反射为(1 1 1)、(2 0 0)、(2 20)、(3 1 1)、(3 3 1)、(4 2 0)和(4 2 2)，其中tc(422)≥3，优选地≥4。
19、在本专利技术的一个实施方式中，所述al2o3层是α-al2o3层，优选地，所述α-al2o3层的平均厚度为1μm-15μm，优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种切削工具，所述切削工具包含至少部分涂覆有涂层的基体，所述涂层包含Ti(C,N)层、Al2O3层和在它们之间的粘结层，其中
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述Ti(C,N)层的所述B1部分中的所述Ti(C,N)层在用TKD在平行于所述基体表面延伸的平面视图上测量时表现出如下取向，其中分析区域的≥93％、优选地≥95％具有与所述Ti(C,N)层的所述表面法线成15度以内的<211>方向，其中所述Ti(C,N)层的表面法线与所述基体的表面法线平行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述Ti(C,N)层的所述B1部分的厚度为0.5-1.5μm，优选地0.6-0.9μm，最优选地0.6-0.8μm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述粘结层包含选自由钛碳氧化物、钛氧氮化物和钛碳氧氮化物组成的组中的至少一种化合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述Ti(C,N)的晶粒尺寸D422为25-40nm，优选地25-35nm。
6.根据前述权利要求中任一项所述
7.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述Al2O3层是α-Al2O3层，优选地具有1μm-15μm、更优选地3-10μm的平均厚度。
8.根据权利要求7所述的切削工具，其中所述α-Al2O3层在通过使用CuKα辐射和θ-2θ扫描的X射线衍射测量时表现出根据哈里斯公式定义的织构系数TC(hkl)，其中I(hkl)是(hkl)反射的测量强度(积分面积)，I0(hkl)是根据ICDD的第00-010-0173号PDF卡片的标准强度，n是计算中使用的反射次数，其中所使用的(hkl)反射为(1 0 4)、(1 1 0)、(1 1 3)、(0 2 4)、(1 1 6)、(2 1 4)、(3 0 0)和(0 0 12)，其特征在于，TC(00 12)≥7.5，优选地≥7.7，更优选地≥7.8。
9.根据权利要求7或8所述的切削工具，其中所述α-Al2O3层表现出织构系数TC(1 1 0)≤0.2，优选地≤0.1。
10.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中，在所述Ti(C,N)层的所述B1部分中，在用TKD在平行于所述基体表面延伸的平面视图上测量时，所述Ti(C,N)晶粒具有130nm-165nm的平均晶粒尺寸。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的切削工具，其中所述α-Al2O3层包含从所述粘结层延伸1μm的O1部分，其中在用电子背散射衍射(EBSD)在所述α-Al2O3层的横截面上测量时，所述O1部分显示出如下取向，其中分析区域的≥80％、优选地≥90％、更优选地≥95％、最优选地≥97％具有在与所述α-Al2O3层的表面法线成15度以内的<001>方向，其中所述α-Al2O3层的表面法线平行于所述基体表面的表面法线。
12.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述Ti(C,N)层的平均厚度为4-20μm，优选地5-15μm。
13.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述粘结层的平均厚度为0.25-2.5μm，优选地0.5-2.0μm。
14.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述涂层的平均厚度为5.0μm-30.0μm，优选地10-20μm。
15.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述基体由硬质合金、金属陶瓷或陶瓷制成。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种切削工具，所述切削工具包含至少部分涂覆有涂层的基体，所述涂层包含ti(c,n)层、al2o3层和在它们之间的粘结层，其中
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述ti(c,n)层的所述b1部分中的所述ti(c,n)层在用tkd在平行于所述基体表面延伸的平面视图上测量时表现出如下取向，其中分析区域的≥93％、优选地≥95％具有与所述ti(c,n)层的所述表面法线成15度以内的<211>方向，其中所述ti(c,n)层的表面法线与所述基体的表面法线平行。
3.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述ti(c,n)层的所述b1部分的厚度为0.5-1.5μm，优选地0.6-0.9μm，最优选地0.6-0.8μm。
4.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述粘结层包含选自由钛碳氧化物、钛氧氮化物和钛碳氧氮化物组成的组中的至少一种化合物。
5.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述ti(c,n)的晶粒尺寸d422为25-40nm，优选地25-35nm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述ti(c,n)层在使用cukα辐射和θ-2θ扫描测量时呈现出x射线衍射图案，其中根据哈里斯公式定义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al2o3层是α-al2o3层，优选地具有1μm-15μm、更优选地3-10μm的平均厚度。
8.根据权利要求7所述的切削工具，其中所述α-al2o3层在通过使用cukα辐射和θ-2θ扫描的x射线衍射测量时表现出根据哈里斯公式定义的织构系数tc(hkl)，其中i(hkl)是(hkl)反射的测量强度(积分面积)，i0(hkl)是根据icdd的第00-010-0173号pdf...
【专利技术属性】
技术研发人员：里纳斯·冯菲安特，拉卢卡·莫尔然布伦宁，扬·恩奎斯特，
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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