本发明专利技术涉及一种用于通过排屑加工的切削工具刀片，其包括硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼基材料或高速钢的硬质合金刀体，在其上通过物理气相沉积法(PVD)沉积有硬质耐磨涂层。所述涂层包括交替的层A和B的多晶纳米叠层结构，其中层A为(Ti、Al、Me1)N且Me1为元素周期表中第3族、第4族、第5族或第6族的金属元素中的任选一种或多种，层B为(Ti、Si、Me2)N且Me2为包括Al的元素周期表中第3族、第4族、第5族或第6族的金属元素的任选一种或多种，并且厚度在0.5至20μm之间，及其制备方法。所述刀片尤其可用于产生高温的金属切削应用，例如超合金、不锈钢和硬化钢的加工，并具有改进的边缘完整度。
【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有硬质耐磨涂层的切削工具刀片，所述涂层包含分别基于 (Ti、Al)N和(Ti、Si)N层的纳米叠层结构。所述刀片尤其可用于产生高温的金属切削应用， 例如超合金、不锈钢和硬化钢的加工。通过物理气相沉积(PVD)、优选通过阴极电弧蒸镀产生所述涂层。
技术介绍
US 7，056，602公开了一种涂覆有立方结构(TiyAlxMei_x_y)N基层的切削工具刀片， 其中Me为如下元素的一种Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W或Si，且x在0. 50至0. 80之间； x/ (x+y)的比率在0. 50至0. 85之间，Ti和Al的下标x+y的总和在0. 7至1. 0之间。EP 1736565公开了一种涂覆有立方结构(Me、Si)X相的切削工具立方氮化硼基刀片，其中Me为元素Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和Al中的一种或多种，并且X为元素N、C、 0或B中的一种或多种。EP 0588350公开了一种在刀体上的Ti-Si-N复合材料硬质层，使用蒸镀处理 TiaSib组合物的来源而沉积所述层，并且a在75-85原子％范围内且b在15-25原子％范围内。也已经通过施加不同概念的多层而获得涂层优化，如交替的含Ti和Al的层 (US 6，309，738)、含氧和不含氧的层(US 6，2 ，984)，堆叠多层中的由其自身或由多层组成的一个层(US 6，077，596)，交替的氮含量(US 5, 330,853)或使用一种亚稳化合物(US 5，503，912)，或如非周期性的多层(US 6，103，357)。已经通过在TiN-或TiAlN-基涂层中引入Si来实现热稳定性和硬度的进一步改进。JP 2000-334607公开了一种具有包含TiSi (层a)和TiAl (层b)化合物的叠层涂覆的工具。所述(a)层选自包含10%< Si < 60%具有NaCl型晶体结构的氮化物、碳氮化物、 氧氮化物和氧碳氮化物。层(b)选自包含40%<A1<75%具有NaCl型晶体结构的氮化物、碳氮化物、氧氮化物和氧碳氮化物。交替施加(a)层和(b)层并且(b)层正好位于基材表面上。EP 1939327公开了一种包含给予改进的抗月牙洼(crater)磨损和侧面磨损的硬质涂层的切削工具，所述涂层包含非周期性的多层X+Y+X+Y+···，并且X和Y层的平均层厚度在0. 1至IOOnm之间且具有平均化学组成AlaTibSieCrdCeNh，其中0 < a < 0. 5，0. 1 < b < 0. 9,0. 01 < c < 0. 17,0 ^ d < 0. 06，a+b+c+d = 1，且 0 彡 e < 1。为了环境保护的干法加工的趋势，即不使用切削液(润滑剂)的金属切削操作，和随改进的工艺而加快的加工速度，由于工具切削刃温度增加，而对工具材料的特性提出了甚至更高的要求。特别是，在高温下涂层的稳定性，例如抗氧化性和耐磨性已经变得更加重要。专利技术概述本专利技术的一个目的是提供一种在高温下在金属切削应用中产生改进的性能的涂覆切削工具。本专利技术的另一目的是提供一种具有改进的边缘完整度的涂覆切削工具。已经发现在切削工具刀刃上结合分别基于纳米叠层涂层结构中的(Ti、Si)N和 (Ti、Al)N层，由于增加的抗月牙洼磨损、耐侧面磨损和边缘完整度，尤其是在产生高的工具温度的加工操作中，显著改进了工具寿命。附图说明图1 显示Tia38Ala62Nztia93Siaci7N纳米叠层结构的断裂横截面的扫描电子显微镜 (SEM)图。图2:来自(a)Tia38Ala62N 单层，(b)Tia86Sia 14N 单层，和(c)Ti。.38A1。.62N/ Tia86Siai4N纳米叠层结构的X-射线衍射图。衍射峰指示为立方相(Ti、Si)N(用1标记)、 立方相(Ti、Al)N(用2标记)和来源于WC或Co的峰(虚线)。图3 显示在不锈钢中车削加工11分钟后的切削刃实施例的扫描电子显微镜(SEM)图，表示(a)Tia38Ala62N 单层，(b)Ti0. 66-^-!θ. 29δ θ. C15N 单层，和(C)Ti0. 38八1(1 62^/Tio.93Sio.07N纳米叠层结构。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种用于通过排屑加工的切削工具，其包括硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼基材料或高速钢，优选硬质合金和金属陶瓷的硬质合金刀体，在其上沉积有厚度在0. 5至20 μ m之间、优选0. 5至10 μ m之间、最优选0. 5至5 μ m之间，包含交替的A和B层的多晶纳米叠层结构的硬质耐磨涂层。优选所述纳米叠层结构具有平均柱宽在20至IOOOnm之间、优选在20至500nm之间的整体柱状结构，例如通过纳米叠层结构的中间区域，即在生长方向中厚度的30至70%内的区域的横截面扫描电子显微镜测定，且所述平均柱宽是测量至少十个相邻柱的宽度的平均值。所述层A 为(TihAlxMelp) Na，其中 0. 3 < χ < 0. 95、优选 0. 45 < χ < 0. 75，且 0. 90 < a < 1. 10、优选0. 96 < a < 1. 04,0 ^p <0. 15，且Mel为元素周期表中第3族、第4族、 第5族或第6族的金属元素的一种或多种，优选Zr、Y、V、Nb、Mo和W的一种或多种，最优选 Zr, Y、V和Nb的一种或多种。所述层B为(TinzSiyMdz)Nb,其中0. 05 < y < 0. 25、优选 0. 05 < y < 0. 18,0 ^ ζ < 0. 4,0. 9 < b < 1. 1、优选 0. 96 < b < 1. 04，且 Me2 为包括 Al 的元素周期表中第3族、第4族、第5族或第6族的金属元素的一种或多种，优选Y、V、Nb、Mo、 W和Al的一种或多种，最优选Y、V、Nb和Al的一种或多种。层A和B具有在Inm至50nm之间的平均单独层厚度，如通过纳米叠层结构的中间区域，即在生长方向中厚度的30至70% 内的区域的横截面透射电子显微镜测量，并且所述平均层厚度为测量至少十个相邻层的厚度的平均值。如通过χ-衍射测定，所述纳米叠层结构包含立方相和六方相的混合相，优选仅立方相。在第一优选实施方式中ζ = ρ = O。在第二优选实施方式中，Mel为Zr、Y、V和Nb的一种或多种，且O < ρ < 0. 05。在第三优选实施方式中，Me2为Υ，0 < ζ < 0. 15。在第四优选实施方式中，Me2为V和Nb的一种或两种，且O < ζ < 0. 3。在第五优选实施方式中，Me2为Al，0. 2 < ζ < 0. 4。在纳米叠层结构内，层A具有-5.0 < σ < OGPa、优选_3. 0 < σ <-0. 561 的应力水平。所述涂层可包含TiN、TiC、Ti(C、N)或(Ti、Al)N，优选(Ti、Al)N的内部单和/或多层涂层，和 / 或 TiN、TiC、Ti 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：乔恩·安德森，拉奇德·埃姆萨乌毕，欣德里克·恩斯特伦，马茨·约翰松，
申请(专利权)人：山高刀具公司，
类型：发明
国别省市：
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