專利名稱：涂層刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于鋼鐵加工的涂層切削刀片，其中切削刃需要具有較高的耐磨和韌性性能。該涂覆切削刀具尤其適合車削不銹鋼。
背景技術(shù)：
硬質(zhì)合金切削刀具用于加工鋼已經(jīng)有很多年了。刀具由于多種原因而磨損，例如切削刃的磨蝕、化學(xué)腐蝕、開裂、破損等，從而限制了刀具壽命。除了選定的切削數(shù)據(jù)，切削速度、進(jìn)給速度和切削深度以外，偏心工件位置和工件材料上的鑄皮等外部切削條件都會(huì)影響到刀具的磨損情況。此外，因?yàn)槌松鲜瞿p原因，粘著磨損(adhesivewear)還可以是磨損原因，所以不銹鋼切削被認(rèn)為是很困難的加工。在切削操作中涂抹材料連續(xù)地將材料從切削刃上附著并且去除的過程中導(dǎo)致粘著磨損。因而在加工不銹鋼時(shí)刀具壽命大都較短。而且在高切削速度下切削不銹鋼時(shí)，傳遞到切削刃上的熱量是相當(dāng)大的，切削刃會(huì)部分地或全部地塑性變形。這種切削刃的惡化模式稱為塑性變形磨損?？顾苄宰冃蔚男枨笙啾惹邢魅许g性的需求更加重要。
已經(jīng)熟知的是，多涂層由多個(gè)層疊在基底上的不同材料涂層構(gòu)成，每個(gè)第一涂層均具有第一厚度，每個(gè)第二涂層均具有第二厚度。這些層優(yōu)選為具有不同的晶體結(jié)構(gòu)和/或至少不同的點(diǎn)陣距離。該技術(shù)的一個(gè)例子就是Al2O3生長周期性的被短TiN沉積過程所中斷，產(chǎn)生一種(Al2O3+TiN)x多層結(jié)構(gòu)，參看第十二屆歐洲CVD會(huì)議報(bào)告8-349頁。英國專利GB2,048,960A公開了一種多涂層，交替重復(fù)著由不同成分的硬質(zhì)材料構(gòu)成的0.02-0.1μm的多個(gè)涂層。美國專利US4,599,281公開了一種多涂層，交替設(shè)置著鋁硼氧化物和其他例如Ti(C，N，O)等氧化層。金屬結(jié)構(gòu)(Metals Society，Book 278，112-117頁，Dreyer和Kolaska，英國倫敦，1982)一書中記載有一種Al-O-N多涂層。在美國專利US4,984,940(Bryant等)公開有一種由具有6.1-6.5wt％Co的硬質(zhì)合金基底構(gòu)成的切削刀片，涂層包括碳氮化鈦構(gòu)成的基層，隨之是由多個(gè)氧化鋁層構(gòu)成的多涂層。在美國專利US5,700,569中還記載著具有由6-8層氧化鋁層構(gòu)成的涂層的硬質(zhì)合金基底。WO99/58738記載有一種由耐磨硬質(zhì)基底和大致50層的CVD多涂層構(gòu)成的刀具。EP-A-1103635公開了一種切削刀具包括具有9.0-10.9wt％Co的硬質(zhì)合金基底、由中溫CVD(MTCVD)沉積TiCN層構(gòu)成的涂層和由總共7-41層的κ-氧化鋁和TiN或Ti(C，N)的多個(gè)涂層。另外，EP-A-1245698，EP-A-1245700，EP1209255，SE0300175-7，SE0401636-6和SE0401637-4中也分別涉及多涂層。
在EP-A-127416，EP-A-298729，EP-A-693574和EP-A-683244中公開了可通過機(jī)械后處理來平滑這些涂層，以便例如將刀具和工件之間的摩擦降為最低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種切削刀片，能夠同時(shí)克服上述磨損模式。
本發(fā)明的另一個(gè)目的就是消除現(xiàn)有刀具中的缺陷，提供一種高性能的切削刀具。
本發(fā)明的另一個(gè)目的就是提供一種刀具，在高要求的鋼加工中具有所需的優(yōu)良切削性能。
意外發(fā)現(xiàn)，包括具有多個(gè)TiCxNyOz和Al2O3層的涂層和單個(gè)TiCxNyOz和Al2O3層相結(jié)合的硬質(zhì)合金刀片經(jīng)過機(jī)械后處理就可以滿足這些條件。該刀片具有優(yōu)良的韌性尤其是切削刃韌性，以及良好的抗粘著磨損和抗塑性變形性能。
附圖簡述

圖1是本發(fā)明中涂層截面的掃描電子顯微鏡(SEM)視圖，其中A、TiN，B、柱狀Ti(C，N)，C、TiN，D1、多層(Al2O3+TiN)6Al2O3，E、TiN+TiC+TiN，F(xiàn)、Al2O3圖2是本發(fā)明第二實(shí)施例中涂層截面的掃描電子顯微鏡(SEM)視圖，其中A、TiN，B、柱狀Ti(C，N)，C、TiN，D2、單層Al2O3，E、TiN+TiC+TiN，F(xiàn)、Al2O3圖3.1是切削刃的截面簡圖，沒有經(jīng)過后處理。
圖3.2是經(jīng)過后處理的本發(fā)明切削刃的截面簡圖，其中去掉了最外層的E+F涂層。
圖3.3是經(jīng)過后處理的本發(fā)明切削刃的截面簡圖，其中去掉了最外層的E+F涂層和多層(Al2O3+TiN)xAl2O3層。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)過后處理的切削刃的截面簡圖。
具體實(shí)施例尤其是，本發(fā)明涉及一種基底，最好是具有立方碳化物的WC+Co基硬質(zhì)合金基底，WC+Co和基底上涂層的特定成分范圍包括最內(nèi)層的等軸TiCxNyOz薄層，隨后是柱狀TiCxNyOz層和薄的等軸TiCxNyOz層，這兩層也可以由多層呈交替變化的TiCxNyOz和Al2O3層(x+y+z≤1)或單Al2O3層替換，再隨后是TiCxNy層(x+y≤1)，最外面的是Al2O3層。在涂層中最外面的兩層和前面的第一、第二層系統(tǒng)之間均具有特定的厚度關(guān)系。
此外，上述兩個(gè)最外層在沿著切削刃線的區(qū)域中，其中該區(qū)域被定義為通常的刀具切削刃磨部，切削刃周圍的材料被去掉。
硬質(zhì)合金基底的成分應(yīng)該為7-11.5wt％的Co和0.2-2.1wt％的立方碳化物，最好是0.4-1.6wt％的金屬Ta、Nb和Ti的立方碳化物和元素周期表中IVb、Vb或VIb族中的其他元素的碳化物以及衡量的鎢碳化物、WC，平均晶粒尺寸為1.0-3.0μm。
在一個(gè)可選實(shí)施例中，硬質(zhì)合金基底在靠近表面處具有貧立方碳化物貧瘠但粘結(jié)相富集區(qū)域。從表面到貧立方碳化物端部的距離應(yīng)該為5-50μm。在該實(shí)施例中，成分包括5.0-10.5wt％的Co和3.0-9.0wt％的立方碳化物和衡量的鎢碳化物、WC，平均晶粒尺寸為1.0-3.0μm。上述立方碳化物可主要包括N和O。立方碳化物最好是基于Nb、Ta和Ti，但也可以包括元素周期表中IVb、Vb或VIb族中其他元素的碳化物。N的量應(yīng)該在0.01-0.2wt％之間。
本發(fā)明中上述硬質(zhì)合金基底上沉積的耐磨耐火的硬質(zhì)涂層(圖1、2)包括最內(nèi)側(cè)的第一TiCxNyOz層(A)，x+y+z≤1，較好是y＞x，z＜0.2，最好是y＞0.8，z＝0，等軸的晶粒尺寸＜0.5μm，總厚度＜1.5μm，但是＞0.1μm，最好是在0.1-0.6μm之間；第二TiCxNyOz層(B)，x+y+z≤1，較好是z＝0，x＞0.3，y＞0.3，最好是x＞0.5，具有柱狀晶粒，厚度為0.4-3.9μm，最好是1.5-3.0μm；第三TiCxNyOz層(C)，在第一實(shí)施例中，x+y+z≤1，較好是y＞x，z＜0.2，最好是y＞0.8，z＝0，具有等軸晶粒，尺寸＜0.5μm，總厚度＜1.5μm，但是＞0.1μm，最好是在0.1-0.6μm之間，該層(C)在第二上述A-F層的總厚度為2.0-12.0μm，優(yōu)選為4.0-7.0μm。
上述涂層優(yōu)選應(yīng)該去掉環(huán)繞切削刃的最外側(cè)部分，以使這些區(qū)域能夠?qū)?yīng)于切削刃線。如果進(jìn)行切削刃研磨操作的話，該切削刃線通常被定義為切削刀片的切削刃磨部。在一個(gè)實(shí)施例中，在上述切削刃線上僅去掉E、F層。在另一實(shí)施例中，在限定長度最好是小于5％的切削刃線上去掉D-F層。優(yōu)選的是僅去掉最外的(E+F)層，當(dāng)然部分的去掉第二層結(jié)構(gòu)(D)也是可以接受的。
后處理操作使上述最外層之下的層沿著切削刃線至前刀面和側(cè)面暴露出來，以使前刀面和側(cè)面露出至少0.02mm，最好是根據(jù)去屑的接觸區(qū)域，在前刀面上露出0.02-0.40mm，而側(cè)面要少一些，更優(yōu)選的側(cè)面露出為前刀面露出的一半左右。在圖3.1中示出了未經(jīng)處理的切削刃線截面，在圖3.2、3.3中示出了進(jìn)行后處理的切削刃線。但是在切削刃線的較小部分中仍然可以看見上述第一TiCxNyOz層結(jié)構(gòu)(A+B+C)(圖3.3)。
本發(fā)明還涉及一種制造上述涂層切削刀片的方法，該刀片優(yōu)選包括具有7-11.5wt％的Co和0.2-2.1wt％的立方碳化物的WC-Co基硬質(zhì)合金體，衡量成分由WC構(gòu)成，平均晶粒尺寸為1.0-3.0μm。
在一個(gè)實(shí)施例中，硬質(zhì)合金基底在靠近表面處具有立方碳化物貧瘠但粘結(jié)相富集的區(qū)域。從表面到貧立方碳化物端部的距離應(yīng)該為5-50μm。在該實(shí)施例中，成分包括5.0-10.5wt％的Co和3.0-9.0wt％的立方碳化物和衡量的鎢碳化物、WC，平均晶粒尺寸為1.0-3.0μm。上述立方碳化物可主要包括N和O。立方碳化物最好是基于Nb、Ta和Ti，但也可以包括元素周期表中IVb、Vb或VIb族中其他元素的碳化物。N的量應(yīng)該在0.01-0.2wt％之間。
該硬質(zhì)合金體主要由將粉末混合、球磨、噴霧干燥和某些壓制方式隨后由常用燒結(jié)方法和在涂覆前進(jìn)行預(yù)處理而制成。
隨后該硬質(zhì)合金體進(jìn)行如下涂覆操作利用已知的化學(xué)氣相沉積、CVD等方法涂覆第一(最內(nèi)側(cè)的)TiCxNyOz層(A)，x+y+z≤1，較好是y＞x，z＜0.2，最好是y＞0.8，z＝0，等軸的晶粒尺寸＜0.5μm，總厚度＜1.5μm，但是＞0.1μm；優(yōu)選利用中溫CVD、MTCVD等技術(shù)(在700-900℃的溫度范圍內(nèi)，利用乙腈作為碳、氮來源形成上述層)涂覆第二TiCxNyOz層(B)，x+y+z≤1，較好是z＝0，x＞0.3，y＞0.3，具有柱狀晶粒，厚度為0.4-3.9μm，最好是1.5-3.0μm，確切的條件要取決于所用設(shè)備的設(shè)計(jì)狀況；利用已知CVD法涂覆第三TiCxNyOz層(C)，作為第一實(shí)施例，x+y+z≤1，較好是y＞x，z＜0.2，最好是y＞0.8，z＝0，具有等軸晶粒，尺寸＜0.5μm，總厚度＜1.5μm，但是＞0.1μm，該層(C)在第二實(shí)施例中被省略了；第一層結(jié)構(gòu)A+B+C的總厚度為0.7-4.5μm，優(yōu)選的，上述A、C層比B層更薄；涂覆具有多層(D)的第二層結(jié)構(gòu)，該多層由多個(gè)交替的Al2O3層和TiCxNyOz層(x+y+z≤1)最好是κ-Al2O3和TiN層構(gòu)成。該多層序列的最內(nèi)、最外層均為Al2O3層。包括Al2O3層和TiCxNyOz層在內(nèi)的總層數(shù)為5-31層，最好是11-15層。Al2O3層的單個(gè)層厚度為＞0.1-＜0.5μm。而TiCxNyOz層的單個(gè)層厚度為＞0-＜0.2μm。上述多層的總厚度為1.0-4.0μm。第二實(shí)施例中的層D可以為單個(gè)的Al2O3層，最好是κ-Al2O3層。上述單個(gè)層的總厚度為1.0-4.0μm；涂覆一層或多層(E)TiCxNy層序列(x+y≤1)，較好是(TiN+TiC)nTiN，最好是TiN+TiC+TiN組合物。單個(gè)層厚度為＞0.15-0.8μm，(E)層的總厚度應(yīng)該在0.6-2.0μm之間；涂覆具有Al2O3層最好是κ-氧化鋁層的最外層(F)，厚度為＞0.1-0.4μm，隨之可以涂覆C和D或E中的另一層。E、F層的總厚度＜2.5μm。
上述A-F層的總厚度為2.0-12.0μm。
優(yōu)選地，應(yīng)該機(jī)械后處理上述涂層，通過擦拭、噴丸、研磨操作或者它們之間相結(jié)合的操作，使D層沿切削刃線露出，以便于和碎屑及工件接觸的前刀面和側(cè)面上的這些區(qū)域分別能夠得到處理。
在一種最為優(yōu)選的方法中，可以配備兩個(gè)含有SiC晶粒的尼龍刷，一個(gè)刷主要用于刷刀片的前刀面，另一個(gè)主要用于刷側(cè)面，從而在刀片的前刀面和側(cè)面上獲得所需的性能。
實(shí)例選擇下列刀片和實(shí)例來解釋本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的刀片在每一實(shí)例中均在相同條件下進(jìn)行測試。
刀片A市售硬質(zhì)合金車削刀片具有10.5wt％的Co，1.24wt％的TaC，0.32wt％的NbC和由WC構(gòu)成的衡量成分，平均晶粒尺寸1.7μm，該刀片涂覆著最內(nèi)層的0.5μm的等軸TiN層，4.0μm柱狀TiCN層，1.0μm的κ-Al2O3層，在最外層涂覆著0.5μm的TiN+TiC+TiN層。該涂層沿切削刃線由含有SiC晶粒的尼龍毛刷擦拭。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，沿著切削刃線到前刀面和側(cè)面去掉大約0.05mm的最外層E、F層。
刀片B和A刀片相同的基底涂覆著最內(nèi)層的0.5μm的等軸TiN層，2.5μm的柱狀TiCN層，2.1μm的由5個(gè)單個(gè)層構(gòu)成的(κ-Al2O3/TiN)5κ-Al2O3多層，0.7μm的TiN+TiC+TiN層，以及在最外層涂覆著0.2μm的Al2O3層。該涂層沿切削刃線由含有SiC晶粒的尼龍毛刷進(jìn)行后處理。和刀片A一樣，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，沿著切削刃線刷掉最外的E、F層。
刀片C該刀片和刀片B具有相同的基底和涂層，但是沒有后處理。
刀片D該刀片和刀片B具有相同的基底和涂層，并沿切削刃線由含有SiC晶粒的尼龍毛刷進(jìn)行后處理。最外側(cè)的E、F層從切削刃線到前刀面刷掉0.11mm，在側(cè)面上刷掉0.05mm。
刀片E硬質(zhì)合金車削刀片具有9.15wt％的Co，1.23wt％的TaC，0.30wt％的NbC和由WC構(gòu)成的衡量成分，平均晶粒尺寸1.7μm，該刀片涂覆著最內(nèi)層的0.5μm的等軸TiN層，2.7μm的柱狀TiCN層，1.8μm的κ-Al2O3層，在最外層涂覆著0.5μm的TiN+TiC+TiN層。該涂層沿切削刃線由含有SiC晶粒的尼龍毛刷擦拭。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，主要沿著切削刃線到前刀面和側(cè)面去掉大約0.05mm的最外層E。在對應(yīng)于小于切削刃線5％的位置處去掉涂層D。
刀片F(xiàn)和E刀片相同的基底涂覆著最內(nèi)層的0.5μm的等軸TiN層，2.5μm的柱狀TiCN層，2.1μm的由5個(gè)單個(gè)層構(gòu)成的(κ-Al2O3/TiN)5κ-Al2O3多層，0.5μm的TiN+TiC+TiN層。該涂層沿切削刃線由含有SiC晶粒的尼龍毛刷進(jìn)行后處理。和刀片D一樣，主要沿著切削刃線刷掉最外層E。
刀片G具有和E刀片相同的基底的刀片涂覆著最內(nèi)層的0.5μm的等軸TiN層，2.8μm的柱狀TiCN層，1.9μm的κ-Al2O3層。該涂層沿切削刃線由含有SiC晶粒的尼龍毛刷進(jìn)行后處理。和刀片E一樣，主要沿著切削刃線刷掉最外層D。
刀片H具有和E刀片相同的基底的刀片涂覆著最內(nèi)層的0.5μm的等軸TiN層，2.8μm的柱狀TiCN層，1.8μm的κ-Al2O3層，0.9μm的TiN+TiC+TiN層，在最外層涂覆著0.3μm的κ-Al2O3層。該涂層沿切削刃線由含有SiC晶粒的尼龍毛刷擦拭。和刀片E一樣，沿著切削刃線刷掉最外側(cè)的E、F層。
實(shí)例1在車削加工中測試刀片A-D。
操作在桿件上進(jìn)行軸向和端面的車削工件材料奧氏體不銹鋼AISI304L切削速度225m/min進(jìn)給速度0.3mm/轉(zhuǎn)切削深度2.0mm刀片型號CNMG120408-MM結(jié)果 刀具壽命(min)刀片A(現(xiàn)有技術(shù))ca 6
刀片B(本發(fā)明)ca 7刀片C(本發(fā)明)ca 7刀片D(本發(fā)明)ca 7評價(jià)刀具壽命標(biāo)準(zhǔn)為切削刃線的側(cè)面磨損最大值0.3mm。由于局部的塑性變形，所以該磨損不規(guī)則地產(chǎn)生。該測試表明本發(fā)明至少和現(xiàn)有技術(shù)有相同的結(jié)果。
實(shí)例2在車削加工中測試刀片A-D。
操作端面和縱向車削相結(jié)合工件材料奧氏體不銹鋼AISI316Ti切削速度110m/min進(jìn)給速度0.3mm/轉(zhuǎn)切削深度2.0mm刀片型號CNMG120408-MM結(jié)果 每周期平均刀具壽命(切削刃之外的總破損長度)刀片A(現(xiàn)有技術(shù))8.7(23.5mm)刀片B(本發(fā)明) 11.7(15.0mm)刀片C(本發(fā)明) 14.3(25.5mm)刀片D(本發(fā)明) 13.6(7.9mm)評價(jià)上述決定刀具壽命的磨損為在切削深度處的刻痕磨損(notchwear)(刀具壽命標(biāo)準(zhǔn)＞0.4mm)，而作為額外的標(biāo)準(zhǔn)，對切削中刃部之外的破損長度進(jìn)行評估。該操作對韌性具有要求。該實(shí)例表明相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明增加了切削刃的韌性。
與實(shí)例1一起、實(shí)例2均顯示出從破損長度這個(gè)角度，即使沒有進(jìn)行后處理，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在性能上也有著顯著的提高。
實(shí)例3
在車削加工中測試刀片E-H。
操作在桿件上端面車削工件材料奧氏體不銹鋼AISI304L切削速度140m/min進(jìn)給速度0.36mm/轉(zhuǎn)切削深度在每個(gè)周期內(nèi)，首先從4.0mm變化到0mm，再從0mm變化到4.0mm刀片型號CNMG120408-MM結(jié)果 標(biāo)準(zhǔn)化的剝落區(qū)域(flaked area)刀片E(本發(fā)明之外)1刀片F(xiàn)(本發(fā)明之外)ca 1刀片G(本發(fā)明之外)ca 1.5刀片H(本發(fā)明)ca 0.4評價(jià)前刀面上所測量得到的總的剝落區(qū)域表明本發(fā)明的性能更好。
實(shí)例4在車削加工中測試刀片E-H。
操作在桿件上進(jìn)行軸向和端面的車削工件材料奧氏體不銹鋼AISI304L切削速度225m/min進(jìn)給速度0.3mm/轉(zhuǎn)切削深度2.0mm刀片型號CNMG120408-MM結(jié)果 標(biāo)準(zhǔn)刀具壽命刀片E(本發(fā)明之外)1刀片F(xiàn)(本發(fā)明之外)ca 1.2刀片G(本發(fā)明之外)ca 1.2刀片H(本發(fā)明)ca 1.9備注刀具壽命標(biāo)準(zhǔn)為切削刃線的側(cè)面磨損最大值0.3mm。由于局部的塑性變形，所以該磨損不規(guī)則地產(chǎn)生。該測試表明本發(fā)明在這一方面具有更好的性能。
因此，可以理解上述給定的實(shí)例，顯而易見的是，將基底和具有特定厚度的選定涂層相結(jié)合并經(jīng)由切削刃處理，刀片就會(huì)具有優(yōu)良的切削性能，并還可以結(jié)合上述背景技術(shù)中被認(rèn)為是相矛盾的特性。
權(quán)利要求
1.一種尤其用于車削鋼的切削刀具的刀片，由主體和涂層構(gòu)成，其特征在于，上述涂層包括第一(最內(nèi)側(cè)的)層結(jié)構(gòu)，具有至少兩個(gè)TiCxNyOz層，其中，x+y+z≤1，總厚度為0.7-4.5μm，最好是1.6-4.0μm；主要由Al2O3構(gòu)成的第二層結(jié)構(gòu)；最外層結(jié)構(gòu)，包括以TiCxNy為順序的一層或多層，其中x+y≤1，優(yōu)選以(TiN+TiC)nTiN為順序，最優(yōu)選以TiN+TiC+TiN的組合為順序，單個(gè)層的厚度為0.15-0.8μm，總厚度在0.6-2.0μm之間；以及Al2O3層，最好是κ-Al2O3層，其厚度為0.1-0.4μm，該最外層結(jié)構(gòu)的總厚度要小于2.5μm，優(yōu)選為0.4-1.5μm；上述涂層的總厚度為2.0-12.0μm，優(yōu)選為4.0-7.0μm。
2.如權(quán)利要求1所述的切削刀具，其特征在于，上述最外層結(jié)構(gòu)包括幾層順序的TiCxNy層，其中x+y≤1，以及隨后的Al2O3層，TiCxNy層和Al2O3層的厚度比大于2，優(yōu)選為3-5。
3.如權(quán)利要求1-2中任何一個(gè)所述的切削刀具，其特征在于，上述第二層結(jié)構(gòu)(多層)由多個(gè)交替的Al2O3層和TiCxNyOz層構(gòu)成，最好是由κ-Al2O3和TiN層構(gòu)成，包括Al2O3層和TiCxNyOz層在內(nèi)的總層數(shù)為5-31層，最好是11-15層，Al2O3層的單個(gè)層厚度為0.1-0.5μm，優(yōu)選為0.2-0.5μm，而TiCxNyOz層的單個(gè)層厚度為0-0.2μm，優(yōu)選為0.02-0.15μm，上述多層的總厚度為1.0-4.0μm，優(yōu)選為1.5-3.5μm。
4.如權(quán)利要求1-2中任何一個(gè)所述的切削刀具，其特征在于，上述第二層結(jié)構(gòu)由單一的Al2O3層最好是κ-Al2O3層構(gòu)成，上述層的總厚度為1.0-4.0μm，優(yōu)選為1.5-3.5μm。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的切削刀具，其特征在于，上述第一層結(jié)構(gòu)包括第一最內(nèi)層，由TiCxNyOz構(gòu)成，其中，x+y+z≤1，較好是y＞x，z＜0.2，最好是y＞0.8，z＝0，具有等軸晶粒，晶粒尺寸＜0.5μm，厚度＜1.5μm但是＞0.1μm，最好是在0.1-0.6μm之間；第二TiCxNyOz層，其中，x+y+z≤1，較好是z＝0，x＞0.3，y＞0.3，最好是x＞0.5，厚度為0.4-3.9μm，最好是1.5-3.0μm，具有柱狀晶粒的，并且優(yōu)選具有等軸晶粒的上述層要薄于具有柱狀晶粒的上述層。
6.如權(quán)利要求5所述的切削刀具，其特征在于，上述第一最內(nèi)層結(jié)構(gòu)包括第三TiCxNyOz層，其中，x+y+z≤1，較好是y＞x，z＜0.2，最好是y＞0.8，z＝0，具有等軸晶粒，晶粒尺寸＜0.5μm，其厚度＜1.5μm但是＞0.1μm，最好是在0.1-0.6μm之間，優(yōu)選具有等軸晶粒的上述兩層要薄于具有柱狀晶粒的上述層。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的切削刀具，其特征在于，后處理操作使最外層之下的層沿著切削刃線至前刀面和側(cè)面暴露出來，以使前刀面和側(cè)面露出至少0.02mm，最好是相應(yīng)于切屑的接觸區(qū)域，在前刀面上露出0.02-0.40mm，而側(cè)面露出少一些，更優(yōu)選的側(cè)面露出為前刀面露出的一半左右。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的切削刀具，其特征在于，上述基底主體其硬質(zhì)合金基底的成分包括7-11.5wt％的Co和0.2-2.1wt％的立方碳化物，最好是0.4-1.6wt％的金屬Ta、Nb和Ti的立方碳化物以及在可能情況下元素周期表中IVb、Vb或VIb族中的元素的其它碳化物以及衡量的鎢碳化物、WC，平均晶粒尺寸為1.0-3.0μm。
9.如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的切削刀具，其特征在于，上述基底主體其硬質(zhì)合金基底的成分包括靠近表面的立方碳化物貧瘠但粘結(jié)相富集的區(qū)域，從表面到立方碳化物耗盡端的測得距離應(yīng)該為5-50μm，該基底的成分包括5.0-10.5wt％的Co和3.0-9.0wt％的立方碳化物和衡量的鎢碳化物、WC，平均晶粒尺寸為1.0-3.0μm，上述立方碳化物最好是基于Nb、Ta和Ti，但也可以包括元素周期表中IVb、Vb或VIb族中元素的碳化物，N的量應(yīng)該在0.01-0.2wt％之間。
10.一種制造尤其用于車削鋼的切削刀具刀片的方法，該刀片由主體和涂層構(gòu)成，其特征在于，上述主體最好包括WC-Co基硬質(zhì)合金，該硬質(zhì)合金包括7-11.5wt％的Co，0.2-2.1wt％的立方碳化物和衡量的WC，平均晶粒尺寸為1.0-3.0μm，通過粉末混合、球磨、噴霧干燥、某種壓制方法，隨后采用常用燒結(jié)方法和預(yù)處理進(jìn)行生產(chǎn)，該主體涂覆有具有至少兩層TiCxNyOz層的第一(最內(nèi)側(cè)的)層結(jié)構(gòu)，其中x+y+z≤1，該層結(jié)構(gòu)的總厚度為0.7-4.5μm，對于第一層利用已知的化學(xué)氣相沉積(CVD)方法，對于第二層優(yōu)選利用中溫CVD(MTCVD)技術(shù)，其中在700-900℃的溫度范圍內(nèi)，利用乙腈作為碳、氮來源；主要由Al2O3構(gòu)成的第二層結(jié)構(gòu)；最外層，厚度小于2.5μm，優(yōu)選為0.4-1.5μm，該厚層結(jié)構(gòu)包括一或多層TiCxNy層序列和隨后的Al2O3層，其中x+y≤1，單個(gè)層厚度為0.15-0.8μm，而總厚度在0.6-2.0μm之間，最好Al2O3層是κ-Al2O3層，厚度為0.1-0.4μm，上述涂層的總厚度為2.0-12.0μm，優(yōu)選上述涂層通過擦拭、噴丸、研磨操作或者它們之間相結(jié)合且最優(yōu)選通過擦拭操作進(jìn)行后處理。
全文摘要
一種尤其用于車削鋼的切削刀片，包括主體和涂層，上述涂層包括具有至少兩TiC
文檔編號C23C16/30GK1721108SQ20051008362
公開日2006年1月18日 申請日期2005年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者邁克爾·林德霍姆, 馬庫斯·羅德瑪, 安德斯·強(qiáng)森 申請人:山特維克知識產(chǎn)權(quán)公司