成的晶粒內(nèi)組分梯度。
[0035] 另外，多晶層的TiZrA1203梯級(jí)也可表現(xiàn)出由鈦或鋯在梯級(jí)的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中 的局域化形成的組分梯度。例如鋯可位于與晶粒邊界相鄰的區(qū)域中，，從而在TiZrAl203梯 級(jí)內(nèi)建立Ti的梯度。圖4是根據(jù)本文所述的一個(gè)實(shí)施例圖示的TiZrAl203晶粒的STEMEDS 譜線輪廓。如圖4所示，鋯位于晶粒邊界附近，而鈦保持相對(duì)均勻地分布。
[0036] TiZrAl203多晶層的晶?？闪硗獗憩F(xiàn)出其他CVD涂層包括氧化鋁涂層不存在的獨(dú) 特幾何形狀。例如，TiZrAl203多晶層的晶粒在橫向和/或垂直維度可具有不規(guī)則幾何形狀。 圖5是TiZrAl203層中晶粒的TEM明場(chǎng)圖像，其中示出了具有不規(guī)則形狀的TiZrAl203晶粒 (50)。圖5的不規(guī)則晶粒（50)表現(xiàn)出由薄錐形區(qū)連接的兩個(gè)區(qū)域。TiZrAl203晶粒呈現(xiàn)的 不規(guī)則形狀與現(xiàn)有CVD涂層包括氧化鋁涂層相比，表現(xiàn)出規(guī)則的柱形或等軸幾何形狀。
[0037] 如本文所述，TiZrAl203多晶層可表現(xiàn)出其他層內(nèi)組分梯度布置方式。在一些實(shí)施 例中，層內(nèi)組分梯度包含由A1203構(gòu)成的梯級(jí)、由ZrAl203構(gòu)成的梯級(jí)和由TiAl203構(gòu)成的梯 級(jí)。此類(lèi)層內(nèi)組分梯度可以TiZrAl203多晶層的各個(gè)晶粒表現(xiàn)。例如，各個(gè)晶?？砂珹1203 梯級(jí)、ZrAl203梯級(jí)和TiAl203梯級(jí)的存在而形成的晶粒內(nèi)組分梯度。另外，層內(nèi)組分梯度可 包含由A1203構(gòu)成的梯級(jí)、由ZrAl203構(gòu)成的梯級(jí)、由TiAl203構(gòu)成的梯級(jí)和由TiZrAl203構(gòu) 成的梯級(jí)。該層內(nèi)組分梯度也可以TiZrAl203多晶層的各個(gè)晶粒表現(xiàn)。
[0038] TiZrAl203多晶層可具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。在一些實(shí)施例中， TiZrAl203多晶層具有1-15ym或2-10ym的厚度。
[0039] 此外，TiZrAl203多晶層可直接沉積于切削工具基底的表面，無(wú)需使用粘結(jié)和/或 改性層。然而，在一些實(shí)施例中，涂層的一個(gè)或多個(gè)基層駐留于基底和TiZrAl203多晶層之 間。基層可包含選自由鋁及周期表的IVB、VB和VIB族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或多種 金屬元素以及周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的一種或多種非金屬元素?；鶎永缈蛇x自 由氮化鈦（TiN)、碳氮化鈦（TiCN)和碳氮氧化鈦（TiOCN)構(gòu)成的組。在一些實(shí)施例中，存 在包含TiN、TiCN和/或TiOCN的多層布置方式?；鶎涌删哂胁贿`背本發(fā)明目的的任何厚 度。在一些實(shí)施例中，基層具有0. 2-12 y m或0. 5-5 y m的厚度。
[0040] 另外，本文所述的涂層還可包括TiZrAl203多晶層上的一個(gè)或多個(gè)外層。外層在一 些實(shí)施例中包含選自由鋁及元素周期表的IVB、VB和VIB族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或 多種金屬元素以及選自由元素周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的非金屬元素構(gòu)成的一種或 多種非金屬元素。在一些實(shí)施例中，TiZrAl203層上的一個(gè)或多個(gè)外層包含選自由鋁及周期 表的IVB、VB和VIB族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或多種金屬元素的氮化物、碳氮化物、氧 化物或硼化物。例如，一個(gè)或多個(gè)外層選自由氮化鈦、碳氮化鈦、碳化鈦、氮化鋯、碳氮化鋯、 氮化鉿、碳氮化鉿和氧化鋁以及它們的混合物構(gòu)成的組。本文所述涂層的外層可以具有不 違背本發(fā)明目的的任何厚度。涂層的外層在一些實(shí)施例中可具有〇.5 ym至5 ym范圍內(nèi)的 厚度。
[0041] 在一些實(shí)施例中，本文所述的CVD涂層可具有選自表IV的結(jié)構(gòu)。表IV中提供的涂 層結(jié)構(gòu)開(kāi)始于基底相鄰的最內(nèi)層延續(xù)到最外層。另外，表IV中列出的涂層結(jié)構(gòu)的TiZrAl203 層可表現(xiàn)出第I部分中描述的任何組分梯度。
[0042] 表IV-涂層結(jié)構(gòu)
[0043]
[0044]
[0045] *MT=中溫CVD
[0046] #HT=高溫CVD
[0047] 本文所述的切削工具的涂層可接受涂布后處理。例如可將涂層用各種濕和/或干 顆粒組合物噴射。涂布后噴射可以任何所需的方式實(shí)施。在一些實(shí)施例中，涂布后噴射包 括噴丸處理或壓力噴射。壓力噴射可以多種形式實(shí)施，包括壓縮空氣噴射、濕壓縮空氣噴 射、加壓液體噴射、濕噴射、加壓液體噴射和蒸汽噴射。濕噴射例如使用無(wú)機(jī)和/或陶瓷顆 粒（諸如氧化鋁）和水的漿液實(shí)現(xiàn)。可將氧化鋁顆粒漿液以氣動(dòng)方式投射在帶涂層的切削 工具主體的表面以沖擊涂層的表面。氧化鋁顆粒的尺寸通?？稍诩s20ym與約100ym之 間的范圍內(nèi)。
[0048] 噴射參數(shù)包括壓力、沖擊角度、與部件表面的距離和持續(xù)時(shí)間。在一些實(shí)施例中， 沖擊角度可在約45度至約90度的范圍內(nèi)，S卩，顆粒以約45度至約90度范圍內(nèi)的角度沖擊 涂層表面。在與帶涂層的表面相距1-6英寸時(shí)，合適的壓力可在30-55鎊每平方英寸（psi) 的范圍內(nèi)。此外，噴射的持續(xù)時(shí)間通?？稍?至10秒或更長(zhǎng)的范圍內(nèi)。噴射通?？稍谕繉?的表面區(qū)域上實(shí)施，或可施加到精選的位置，諸如在切削工具的工件接觸區(qū)中。工件接觸區(qū) 可以是切削工具的磨光區(qū)。
[0049] 在其他實(shí)施例中，涂層接受拋光涂布后處理。可用適當(dāng)金剛石或陶瓷磨粒尺寸的 糊劑實(shí)施拋光。糊劑的磨粒尺寸在一些實(shí)施例中在1ym至10ym的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施 例中，使用5-10ym金剛石磨粒糊劑對(duì)涂層拋光。此外，可通過(guò)不違背本發(fā)明目的的任何設(shè) 備諸如刷子，將磨粒糊劑施加到CVD涂層。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，使用扁平刷將磨粒糊劑 施加到切削工具的工件接觸區(qū)中的CVD涂層。
[0050] 可將本文所述的涂層噴射或拋光足以實(shí)現(xiàn)所需的表面粗糙度（Ra)和/或其他參 數(shù)（諸如降低涂層中的殘余拉伸應(yīng)力）的時(shí)間段。在一些實(shí)施例中，接受涂布后處理的涂 層具有選自表V的表面粗糙度（Ra)。
[0051] 表V-涂布后表面粗糙度（RJ
[0052]
[0053] 可使用可從紐約普萊恩維尤的維易科儀器公司（VeecoInstruments,Inc.of Plainview，NeWYork)商購(gòu)獲得的1WYKCPnT系列光學(xué)輪廓儀，通過(guò)光學(xué)輪廓術(shù)來(lái)測(cè)定涂 層表面粗糙度。
[0054] 此外，涂布后處理在一些實(shí)施例中不移除涂層的一個(gè)或多個(gè)外層。在一些實(shí)施例 中，例如，涂布后處理不移除TiN和/或TiCN外層。或者，涂布后處理可移除或部分地移除 一個(gè)或多個(gè)外層，諸如TiN和/或TiCN。
[0055] 另外，本文所述的涂層可表現(xiàn)出最高至約90N的臨界載荷（L。）。根據(jù)ASTM C1624-〇5_StandardTestforAdhesionStrengthbyQuantitativeSinglePoint ScratchTesting(用定量單點(diǎn)劃痕測(cè)試測(cè)定粘附強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試法）測(cè)定本文所述的涂 層的L。值，其中使用10N的漸進(jìn)載荷。在一些實(shí)施例中，本文所述的涂層可表現(xiàn)出60至90N 或70至80N的Lc。
[0056] II.制備帶涂層的切削工具的方法
[0057] 還提供了制備帶涂層的切削工具的方法。本文所述的制備帶涂層的切削工具的方 法包括提供切削工具基底以及通過(guò)CVD使包含TiZrAl203多晶層的涂層沉積于切削工具基 底的表面上。
[0058] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)到具體的步驟，本文所述的方法包括提供基底。基底可包括上文第I部分 中列舉的任何基底。在一些實(shí)施例中，例如基底是燒結(jié)碳化物，諸如第I部分中描述的燒結(jié) 碳化鎢或PcBN。此外，根據(jù)本文所述的方法沉積的TiZrAl203多晶層可表現(xiàn)出上述任何層 內(nèi)組分梯度。例如，CVD沉積TiZrAl203層可具有包括由A1 203構(gòu)成的梯級(jí)和由TiZrAl203構(gòu) 成的梯級(jí)的層內(nèi)組分梯度。在另一個(gè)實(shí)施例中，CVD沉積TiZrAl203層可表現(xiàn)出包括由A1203 構(gòu)成的梯級(jí)、由ZrAl203構(gòu)成的梯級(jí)和由TiAl203構(gòu)成的梯級(jí)的組分梯度。此類(lèi)組分梯度還 可以TiZrAl203層的各個(gè)晶粒表現(xiàn)。
[0059] 在本文所述的方法中，TiZrAl203多晶層可從包含鋁源、氧源、鈦源和鋯源的氣體混 合物沉積。在一些實(shí)施例中，TiZrAl203多晶層由包含A1C13、ZrCl4、TiCl4、氏和C0 2的氣體 混合物沉積。氣體混合物還可任選地包含H2S和/或HC1。本文所述的涂層的TiZrAl203多 晶層的一般CVD沉積參數(shù)提供于表VI中。
[0060] 表VI_TiZrAl203層沉積的CVD參數(shù)
[0061]
[0062] * 任選
[0063] 在一些實(shí)施例中，氣體混合物中同時(shí)包含鈦和鋯源提供了表現(xiàn)出包括由A1203構(gòu) 成的梯級(jí)和由TiZrAl203梯級(jí)的層內(nèi)組分梯度的TiZrAl203多晶層。如本文的第I部分所 述，A1203梯級(jí)和TiZrAl203梯級(jí)在整個(gè)多晶層中可交替出現(xiàn)。
[0064] 在其他實(shí)施例中，鋯和鈦源可以交替方式選擇性引入氣體混合物。例如鋯源可存 在于氣體混合物中預(yù)定的時(shí)間段，然后更換為氣體混合物中的鈦源或反之亦然。在一些實(shí) 施例中，鋯和鈦交替引入氣體混合物在整個(gè)CVD沉積工藝持續(xù)時(shí)間中多次重復(fù)。在其他實(shí) 施例中，鋯和鈦源的交替引入在CVD沉積工藝中僅出現(xiàn)一次。鈦和鋯源交替引入氣體混合 物可生成包括由A1203構(gòu)成的梯級(jí)、由ZrAl203構(gòu)成的梯級(jí)和由TiAl203構(gòu)成的梯級(jí)的層內(nèi)組 分梯度。在一些實(shí)施例中，鈦和鋯源交替引入氣體混合物可在鈦和鋯源同時(shí)引入之前或之 后，從而得到包括A1203梯級(jí)、ZrAl203梯級(jí)、TiAl203梯級(jí)和TiZrAl203梯級(jí)的層內(nèi)組分梯度。 [0065] TiZrAl203多晶層可直接沉積于切削工具基底的表面，無(wú)需使用粘結(jié)和/或改性 層。然而，在一些實(shí)施例中，涂層的一個(gè)或多個(gè)基層駐留于基底和TiZrAl203多晶層之間。 基層可包含選自由鋁及周期表的IVB、VB和VIB族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或多種金屬 元素以及周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的一種或多種非金屬元素?；鶎永缈蛇x自由氮 化鈦（TiN)、碳氮化鈦（TiCN)和碳氮氧化鈦（TiOCN)構(gòu)成的組。在一些實(shí)施例中，存在包含