【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包含基体和涂层的涂覆的切削工具，其中所述涂层是通过cvd沉积的并且包含ti(c,n)层和α-al2o3层。
技术介绍
1、在金属切削工业中，涂覆的切削工具是本领域中公知的。cvd涂覆的切削工具和pvd涂覆的切削工具是两种最主要类型的涂覆的切削工具。这些涂层的优点是高耐化学性和高耐磨料磨损性，这对于实现涂覆的切削工具的长工具寿命来说是重要的。已知包含ti(c,n)层以及氧化铝层的cvd涂层在例如钢的车削或铣削中表现良好。
2、在s.shoja等人的“关于cvdα-氧化铝织构涂层切屑流变形的计算和实验的施密德因子(calculated and experimental schmid factors for chip flow deformation oftextured cvdα-alumina coatings)”，表面与涂层技术(surface&coatings technology)，412(2021年)126991中，公开了施密德因子(schmid factors)可用于分析cvdα-al2o3织构层及其在以特定角度施加载荷时塑性变形的能力。对理想的理论涂层和沉积的涂层二者进行分析。公开了与012或110取向的α-al2o3层相比，001α-al2o3层的磨损率低且变形更均匀，这是由较高的基面滑移激活可能性和施密德因子的低扩散提供的最大塑性的结果。当法向载荷与样品法线成45°时，所公开的沉积涂层显示出相对频率<85％，施密德因子在0.4至0.5之间。
3、本专利技术的一
技术实现思路
1、上述目的中的至少一者是通过根据项1所述的切削工具来实现的。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涂层的基体，所述涂层包含α-al2o3层，其中所述α-al2o3层包含从粘结层延伸1μm的o1部分，所述o1部分表现出利用ebsd所测量的用与所述α-al2o3层的表面法线成45°角施加的法向力所计算的{0001}<11-20>滑移系的施密德因子，确定所述施密德因子分布，其中>90％的分析区域的施密德因子在0.4至0.5之间，优选>97％的分析区域的施密德因子在0.4至0.5之间。
3、所述α-al2o3层在区域o1、即在所述α-al2o3层的与所述粘结层相邻的最下部中这种高频度的施密德因子在0.4至0.5之间在有助于在钢的车削中提高耐一次和二次后刀面磨损以及提高耐月牙洼磨损方面已显示出意想不到的优势。这些涂覆的切削工具在所述氧化铝涂层的初始阶段中所述施密德因子分布高度均匀且窄，其中折断对工具寿命尤其不利。发现所述涂层实现了崩刃减少。
4、在本专利技术的一个实施方式中，所述切削工具包含至少部分地涂覆有涂层的基体，所述涂层包含ti(c,n)层、α-al2o3层以及其间的粘结层，其中厚度为3-25μm的所述ti(c,n)层由柱状晶粒构成，其中所述ti(c,n)层在使用利用cukα辐射的x射线衍射测量时的平均晶粒尺寸d422为25-50nm，所述晶粒尺寸d422是根据谢乐公式由(422)峰的半峰全宽(fwhm)计算的：
5、
6、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定为0.9，λ是cukα辐射的波长且在此设定为b422是(422)反射的fwhm值，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)层的整个厚度上的平均晶粒尺寸d422，在所述ti(c,n)层的b1部分中，在利用tkd(透射菊池衍射)在与所述基体平行延伸的平面视图上的5×5μm分析区域中测量时，所述ti(c,n)晶粒的平均晶粒尺寸为130-165nm。
7、在本专利技术的一个实施方式中，这种所述α-al2o3层下部中的取向增加是通过在所述ti(c,n)沉积结束时改变沉积工艺条件来实现的，使得一些细ti(c,n)晶粒变宽并形成更粗晶粒化的ti(c,n)部分。其后，再次改变工艺条件，这次是为了提供所述ti(c,n)晶粒的最佳外表面。以这种方式，所形成的所述ti(c,n)的最外表面与所述粗晶粒化的ti(c,n)的最外表面相似，已知所述粗晶粒化的ti(c,n)是在所述粘结层之前沉积至所述α-al2o3层的有前途的层。如果所述b1部分中的平均晶粒尺寸太小，则随后沉积的α-al2o3层的粘附性不会增加。如果b1部分中的平均晶粒尺寸太大，则随后的α-al2o3的取向度会降低。
8、由于分辨率有限，难以在sem中研究非常细晶粒化的ti(c,n)的晶粒尺寸。在此，所述ti(c,n)层的细晶粒化的部分的平均晶粒尺寸改为经由xrd和谢乐公式来定义。尽管来自xrd的信号也包括来自更粗晶粒化的ti(c,n)的b1部分的信息，但认为这种贡献是有限的。
9、另一方面，对所述粗晶粒化的b1部分中的晶粒尺寸的研究具有的挑战在于，它只是所述ti(c,n)层的一部分，由此必须选择精度非常高的方法。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，也包括关于非常局部尺度上的ti(c,n)晶粒取向的信息。
10、在本专利技术的一个实施方式中，所述的层，其中所述α-al2o3层表现出根据哈里斯公式(harris formula)定义的、通过利用cukα辐射和θ-2θ扫描的x射线衍射所测量的织构系数tc(hkl)：
11、
12、其中i(hkl)是(hkl)反射的测量强度(积分面积)，i0(hkl)是根据icdd的pdf卡片第00-010-0173号的标准强度，n是计算中所使用的反射次数，并且其中所使用的(hkl)反射是(1 0 4)、(1 1 0)、(1 1 3)、(0 2 4)、(11 6)、(2 1 4)、(3 0 0)和(0 0 12)，其特征在于，tc(0 0 12)≥7.5、优选≥7.7、更优选≥7.8。
13、在本专利技术的一个实施方式中，所述的层，其中所述α-al2o3层表现出tc(110)≤0.2、优选≤0.1。
14、在本专利技术的一个实施方式中，所述al2o3层是α-al2o3层，优选所述α-al2o3层的平均厚度为1μm-15μm、优选3-10μm。
15、在本专利技术的一个实施方式中，在利用tkd在与基体表面平行延伸的所述ti(c,n)层的平面视图上、且在至少5×5μm的区域中测量时，在所述ti(c,n)层的所述b1部分中的所述ti(c,n)层表现出如下取向，其中≥93％、优选≥95％的分析区域具有与所述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)层的表面法线平行于所述基体表面的表面法线。
16、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涂层的基体，所述涂层包含α-Al2O3层，其中所述α-Al2O3层在所述α-Al2O3层的距粘结层1μm内的O1部分中，在利用EBSD测量时表现出用与所述α-Al2O3层的表面法线成45°角施加的法向力所计算的{0001}<11-20>滑移系的施密德因子，确定所述施密德因子分布为，其中>90％、优选>97％的分析区域的施密德因子在0.4至0.5之间。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述涂层包含Ti(C,N)层、α-Al2O3层以及其间的粘结层，其中厚度为3-25μm的所述Ti(C,N)层由柱状晶粒构成，其中所述Ti(C,N)层在使用利用CuKα辐射的X射线衍射测量时的平均晶粒尺寸D422为25-50nm，所述晶粒尺寸D422是根据谢乐公式由(422)峰的半峰全宽(FWHM)计算的：
3.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述α-Al2O3层表现出根据哈里斯公式定义的、通过利用CuKα辐射和θ-2θ扫描的X射线衍射所测量的织构系数TC(hkl)：
4.根据前述权利要
5.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述α-Al2O3层的平均厚度为1μm-15μm、优选3-10μm。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中在利用透射菊池衍射(TKD)在与基体表面平行延伸的平面视图上测量时，所述Ti(C,N)层的所述B1部分中的所述Ti(C,N)层表现出如下取向，其中≥93％、优选≥95％的分析区域具有与所述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)层的表面法线平行于所述基体表面的表面法线。
7.根据前述权利要求中的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0.6-0.9μm、最优选0.6-0.8μm。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述Ti(C,N)层表现出利用CuKα辐射和θ-2θ扫描所测量的X射线衍射图案，其中TC(hkl)是根据哈里斯公式定义的，其中I(hkl)是(hkl)反射的测量强度(积分面积)，I0(hkl)是根据ICDD的PDF卡片第42-1489号的标准强度，n是反射次数，计算中所使用的反射是(1 1 1)、(2 0 0)、(2 2 0)、(3 1 1)、(3 31)、(4 2 0)和(4 2 2)，其中TC(422)≥3、优选≥4。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中Ti(C,N)的所述晶粒尺寸D422为25-40nm、优选25-35nm。
10.根据前述权利要求中的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5-15μm。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述粘结层包含选自钛碳氧化物、钛氮氧化物和钛碳氧氮化物中的至少一种化合物。
12.根据前述权利要求中的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0.5-2.0μm。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述涂层的平均厚度为5μm-30μm、优选10-20μm。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述基体是硬质合金、金属陶瓷或陶瓷。
...【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涂层的基体，所述涂层包含α-al2o3层，其中所述α-al2o3层在所述α-al2o3层的距粘结层1μm内的o1部分中，在利用ebsd测量时表现出用与所述α-al2o3层的表面法线成45°角施加的法向力所计算的{0001}<11-20>滑移系的施密德因子，确定所述施密德因子分布为，其中>90％、优选>97％的分析区域的施密德因子在0.4至0.5之间。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述涂层包含ti(c,n)层、α-al2o3层以及其间的粘结层，其中厚度为3-25μm的所述ti(c,n)层由柱状晶粒构成，其中所述ti(c,n)层在使用利用cukα辐射的x射线衍射测量时的平均晶粒尺寸d422为25-50nm，所述晶粒尺寸d422是根据谢乐公式由(422)峰的半峰全宽(fwhm)计算的：
3.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述α-al2o3层表现出根据哈里斯公式定义的、通过利用cukα辐射和θ-2θ扫描的x射线衍射所测量的织构系数tc(hkl)：
4.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述α-al2o3层表现出织构系数tc(110)≤0.2、优选≤0.1。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中所述α-al2o3层的平均厚度为1μm-15μm、优选3-10μm。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具，其中在利用透射菊池衍射(tkd)在与基体表面平行延伸的平面视图上测量时，所述ti(c,n)层的所述b1部分中的所述ti(c,n)层表现出如下取向，其中≥93％、优选≥95％的分析区域具有与所述ti(c,n)层的表面法线成15度以内的&...
【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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