切削工具制造技术

本发明专利技术涉及一种切削工具，所述切削工具具有基底本体以及附接在所述基底本体上的单层涂层或多层涂层，其中，所述涂层中至少一层为在PVD工艺或CVD工艺中制成的金属氧化物层，且所述金属氧化物层具有晶粒结构，在该晶粒结构中，在多个存在的晶粒中存在结构无序性，其特征在于，在所述晶粒的电子衍射图像中出现点状反射，直至达到最大晶格间距dGRENZ，而对大于dGRENZ的晶格间距而言，不出现点状反射，而是出现对于非晶结构常见的扩散强度分布。

【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切削工具，该切削工具具有基底主体以及涂敷于基底主体的单层涂层或多层涂层，其中，涂层中至少一层为在PVD工艺或CVD工艺中制成的金属氧化物层。
技术介绍
切削工具包括例如由金属碳化物、金属陶瓷、钢或高速钢制成的主体。单层涂层或多层涂层通常被涂敷于主体以延长使用寿命，或者另外用以提高切削性能。此涂层例如包括金属硬质材料层、氧化物层等等。CVD工艺(化学气相沉积)和/或PVD工艺(物理气相沉积)被用来涂敷涂层。可单独利用CVD工艺、单独利用PVD工艺或者通过这些工艺的组合来涂敷涂层中的多层。对PVD工艺而言，以下这些工艺，如磁控溅射、电弧气相沉积(电弧PVD)、离子电镀、电子束气相沉积和激光烧蚀中的各种变形之间存在差异。磁控溅射和电弧气相沉积被认为是对工具进行涂覆最常用的PVD工艺。在各种PVD工艺变形中，反之也存在不同的改型，例如非脉冲或脉冲磁控溅射，或者非脉冲或脉冲电弧气相沉积。PVD工艺中的靶材能够包括纯金属或者两种或更多种金属的组合。如果靶材包括多种金属，则将所有的金属同时加入在PVD工艺过程中堆积成的涂层中。堆积成的层内的金属之间的定量比值将取决于靶材中的金属的定量比值，而且还取决于PVD工艺中的条件，其原因是与其它金属相比，更高量的各种金属在特定条件下从靶材溶出并且/或者沉积在基底上。除了纯金属以外，靶材中也采用金属的氧化物、氮化物、碳化物形式或其混合物。为制造给定的金属化合物，将反应气体供给至PVD工艺的反应室，例如供给用于制造氮化物的氮气、用于制造氧化物的氧气、用于制造碳化物、碳氮化物、氧碳化物等的含碳化合物等，或者供给那些气体的混合物，用以制造相应的混合化合物。在PVD工艺中，通常将所谓的偏压电势施加给将被涂覆的基底，从而实现生长过程所必需的表面能，并因此而实现原子迁移。该能量为实现生长层中的晶体结构所必需的。 在采用施加例如大量氧化金属化合物的PVD工艺施加绝缘层时，由于层材料的绝缘性质的原因，有效施加的偏压电势在生产过程中因层厚增加而减小，这使得层表面的生长条件劣化，此外最终会导致独有地或主要地生长出非晶结构。Ramm, J.等人在《Surface and Coatings Technology))202 (2007)中第 876-883 页发表白勺〈〈Pulse enhanced electron emission(P3e )arc evaporation and the synthesis of wear resistant Al-Cr-O coatings in corundum structure))中阐述了通过脉冲电弧气相沉积(电弧PVD)的氧化铝-氧化铬层的沉积。沉积层首先呈现出混合晶结构。Teixeira, V.等人在《Vacuum》67 (2002)中的第 477-483 页发表的((Deposition of composite and nanolaminate ceramic coatings by sputtering))中 1 !^ 石兹β! 溅射在纳米范围内的薄氧化锆/氧化铝层的沉积。这些层呈现出氧化锆的晶体成分，但仅呈现出氧化铝的非晶成分。Trinh, D. H.等人在 2006 年 3 月 /4 月版的《J. Vac. Sc. Techn))的 A 24(2)中在第 309—316 页发表白勺"Radio frequency dual magnetron sputtering deposition and characterization of nanocomposite Al2O3-ZrO2 thin films，，中说明了通过磁控減身寸在纳米范围内的极薄氧化锆/氧化铝层的沉积，其呈现出了四方氧化锆的晶体成分，但只呈现出氧化铝的非晶体成分。W0-A-2007/121%4描述了通过磁控溅射在基底上的硬质材料层的生产，其中，该硬质材料层包含金属元素Al、Cr和Si，以及从B、C、N和0组合中选择的非金属元素。非金属元素中的氧的原子比例大于30%。硬质材料层优选地包含Al-Cr-Si-O系中的晶相和/ 或混合相。空间组Fd;3m的立方相以及空间组R-3C的六方相均能被形成。EP-A-I 029 105和EP-A-1 253 215描述了用于金属加工的涂覆的切削工具，该切削工具具有由金属碳化物、金属陶瓷或陶瓷制成的本体和利用DMS(双磁控管溅射)-PVD 法沉积的硬质耐磨且耐热涂层，其中，至少一层且优选为最外层包括Al2O3，而如果有其它层，则这些层由金属元素Ti、Nb、Hf、V、Ta、Mo、Zr、Cr、W和/或Al的金属氮化物和/或碳化物在工具本体与Al2O3层之间制成。Al2O3层包括致密的细晶粒晶体Y -Al2O3，而且还可包括Y系的其它相。因此，根据现有技术已知纯晶体体系和纯非晶体体系以及具有非晶基体中的晶粒的体系。晶相包括二元体系或者由已知晶系构成的混合晶体。X射线和电子衍射被用作检查金属氧化物层从而确定晶体结构中出现的晶格面间距(d值)和/或表明非晶结构的方法。就此而言，由于用于检查包括10-50nm粒径的不规则晶粒的更短波长的原因，电子衍射相对于X射线衍射而言是更好的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供较之现有技术有所改进的涂覆切削工具，具体而言，提供了与包括类似涂层结构的切削工具相比具有更高水平的硬度、提高的耐磨性和/或改善的 (降低的)的导热率的涂覆切削工具。通过一种切削工具来实现根据本专利技术的目的，该切削工具具有基底主体以及涂敷于基底主体的单层涂层或多层涂层，其中，涂层中至少一层为在PVD工艺或CVD工艺过程中制成的金属氧化物层，以及该金属氧化物层具有晶粒结构，在该晶粒结构中，多个现有的晶粒中存在结构无序性，其特征在于，在晶粒的电子衍射图像中出现点状反射，直至达到最大晶格面间距dUMIT，而对于大于dUMIT的晶格面间距则不出现点状反射，而是出现对于非晶结构常见的强度分布。电子衍射的优选方法为透射电子显微术(TEM)，但形成电子衍射图像的其它方法也是已知和适用的。同时，代表非晶结构的强度分布也称作扩散。如果这里参考具有根据本专利技术的结构的多个现有晶粒，则意味着相对于同一层内的其它晶粒的优势数量优选地超过50%，尤其优选地超过70 %，尤其优选地超过90 %。相对于d值(晶格面间距)来评估金属氧化物层中的根据本专利技术的晶粒结构的电子衍射图像，且对于在金属氧化物层晶粒方面具有不规则性的根据本专利技术的晶体结构而言，人们发现，只在直至给定d值(dUMIT)的范围内产生点状反射，而对超过知 的更大的晶格面间距d(更小的散射角)而言，尚未发现布置位于环上的点状反射，而存在与散射电子有关的强度分布，这与非晶结构中发现的一样。在对实验获得的d值与期望d值(能够从用于各种化合物的表格(例如ICSD数据库)中获得)做比较时，经确认，应当具有大于 dLIMIT的d值的反射消失。利用大于dUMIT的晶格面间距，在相同化合物的规则的结构中期望的或发现的至少一条反射在根据本专利技术的衍射图像中消失。作为表示根据本专利技术的金属氧化物层的此类晶体结构的示例的衍射图像在附图说明图1 中被示出用于氧化铝层。图中标出了 d值dUMIT，并且示出仅在d值d <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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥利弗·艾布尔，法伊特·席尔，沃尔夫冈·恩格哈特，
申请(专利权)人：瓦尔特公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：