TiN、TiCN和/或TiOCN的多層布置方式。各基層的一般CVD沉積參數(shù)提供于表VII中。
[0066] 表VII-基層沉積的CVD參數(shù)
[0067]
[0068] 另外，本文所述的方法還可包括在TiZrAl203多晶層上沉積一個(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 組的一種或多種非金屬元素。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，參照表VII中所示的CVD參數(shù)來沉積 TiN和/或TiCN的外層。根據(jù)本文所述方法沉積的涂層可具有上表IV中提供的結(jié)構(gòu)。 [0069] 此外，沉積的涂層可接受涂布后處理，諸如如上文部分I中所述的涂布后噴射或 拋光。涂布后噴射在一些實(shí)施例中可將涂層的中等拉伸應(yīng)力改變?yōu)橹械葔嚎s應(yīng)力或者增大 沉積態(tài)涂層中的壓縮應(yīng)力。
[0070] 在以下非限制性實(shí)例中對這些和其他實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0071] 實(shí)例1-帶涂層的切削工具
[0072] 通過將燒結(jié)碳化鎢（WC-Co)切削刀片基底[ANSI標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀CNMG432RN]放入 軸流熱壁CVD反應(yīng)器中，來制備本文所述的帶涂層切削工具。切削刀片包含約6重量％鈷粘 結(jié)劑，余量為1至5ym尺寸的WC晶粒。根據(jù)表VI和VII中提供的CVD工藝參數(shù)，將具有表 VIII中提供的結(jié)構(gòu)的涂層沉積于燒結(jié)WC切削刀片上。TiCIdPZrCl4同時(shí)存在于CVD氣體 混合物中，從而得到具有A1203梯級和TiZrAl203梯級交替出現(xiàn)的層內(nèi)組分梯度的TiZrAl203 多晶層。
[0073] 表VIII-CVD涂層結(jié)構(gòu)
[0074]
[0075] *與基底相鄰的最內(nèi)層
[0076] 所得的包含TiZrAl203多晶層的多層涂層接受氧化鋁漿液的濕噴射涂布后處理， 并且表現(xiàn)出表IX中提供的性質(zhì)。
[0077] 表IX-CVD涂層的性質(zhì)
[0078]
[0079] 圖6是該實(shí)例1的帶涂層的切削刀片的橫截面光學(xué)圖像，示出了涂層結(jié)構(gòu)的各層。
[0080] 實(shí)例2-金屬切削測試
[0081]使實(shí)例1的帶涂層的切削刀片（1-2)和比較涂層刀片（3-6)根據(jù)以下參數(shù)接受 1045鋼的連續(xù)車削測試。比較切削刀片（3-6)顯示出表X和XI中示出的涂層結(jié)構(gòu)和性 質(zhì)。比較切削刀片（3-6)采用與實(shí)例1基本上相似組成的WC-Co基底和ANSI標(biāo)準(zhǔn)幾何 CNMG432RN。
[0082] 表X-比較切削刀片3和4
[0083]
[0087] *WC_Co相鄰的涂層
[0088] 另外，實(shí)例1的帶涂層的切削刀片（1-2)和比較帶涂層的刀片（3-6)根據(jù)表XII 涂布后處理。
[0089] 表XII-涂布后處理
[0090]
[0091] 使實(shí)例1的帶涂層的切削刀片（1-2)和比較涂層刀片（3-6)如下經(jīng)受連續(xù)車削測 試。
[0092]工件-1045 鋼
[0093]速度-304. 8m/min
[0094]進(jìn)料速率-〇? 3048mm/min
[0095] 切削深度-0.08英寸
[0096]導(dǎo)程角：-5 °
[0097] 通過如下的一個(gè)或多個(gè)失效模式來記錄壽命終止：
[0098] 0? 012英寸的均勻磨損（UW)
[0099] 0? 012英寸的最大磨損（MW)
[0100] 〇? 012英寸的刀鼻磨損（NW)
[0101] 〇? 012英寸的切深處缺口磨損（D0CN)
[0102] 0? 012英寸的后緣磨損（TW)
[0103] 測試了兩個(gè)切削刀片的每個(gè)涂層結(jié)構(gòu)（1-6)，從而提供重復(fù)1和2數(shù)據(jù)以及平均切 削壽命。連續(xù)車削測試結(jié)果提供于表XIII中。
[0104] 表XIII-連續(xù)車削測試結(jié)果
[0105]
[0106] 如表XIII所提供，具有實(shí)例1的結(jié)構(gòu)的帶涂層的切削工具2表現(xiàn)出最佳平均切削 壽命。另外，具有實(shí)例1的結(jié)構(gòu)的帶涂層的切削工具1和2表現(xiàn)出增強(qiáng)的耐微切削性，值得 注意的是在前刀面上，其有助于延長工具壽命。
[0107] 針對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明不同目的，現(xiàn)已描述了本發(fā)明的不同實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述實(shí) 施例僅示例性地說明本發(fā)明的原理。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，其多種修改和 變更對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種帶涂層切削工具，其包括： 基底；以及 粘附于所述基底的涂層，所述涂層包含TiZrAl2O3多晶層。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中所述TiZrAl 203多晶層包含包括由 Al2O3構(gòu)成的梯級和由TiZrAl 203構(gòu)成的梯級的組分梯度。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶涂層的切削工具，其中Al 203梯級和TiZrAl 203梯級在整個(gè) 所述多晶層中交替。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶涂層的切削工具，其中所述TiZrAl 203多晶層的各個(gè)晶粒 表現(xiàn)出包括所述Al2O3梯級和TiZrAl 203梯級的所述組分梯度。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶涂層的切削工具，其中所述TiZrAl 203梯級表現(xiàn)出由鈦或 鋯在所述TiZrAl2O3梯級的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域中的局域化形成的組分梯度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶涂層的切削工具，其中鋯位于與一個(gè)或多個(gè)晶粒邊界相鄰 的所述TiZrAl2O 3梯級的區(qū)域中。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中所述TiZrAl 203多晶層包含包括由 Al2O3構(gòu)成的梯級、由ZrAl 203構(gòu)成的梯級和由TiAl 203構(gòu)成的梯級的組分梯度。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶涂層的切削工具，其中所述TiZrAl 203多晶層的各個(gè)晶粒 表現(xiàn)出包括所述Al2O3梯級、ZrAl 203梯級和TiAl 203梯級的所述組分梯度。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的帶涂層的切削工具，其中所述Al 203梯級、ZrAl 203梯級和 TiAl2O3梯級在整個(gè)所述多晶層中交替。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中鈦和鋯各自以〇. 01-5重量％的量 存在于所述TiZrAl2O3多晶層中。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中所述涂層還包含所述基底和所述 TiZrAl2O3多晶層之間的一個(gè)或多個(gè)基層。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的帶涂層的切削工具，其中基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以及周期表的IIIA、IVA、VA 和VIA族的一種或多種非金屬元素。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的帶涂層的切削工具，其中所述一個(gè)或多個(gè)基層選自由TiN、 TiCN和TiOCN構(gòu)成的組。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中所述涂層還包括所述TiZrAl 203多 晶層上的一個(gè)或多個(gè)外層。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的帶涂層的切削工具，其中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以及周期表的IIIA、IVA、VA 和VIA族的一種或多種非金屬元素。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的帶涂層的切削工具，其中將所述涂層用陶瓷或無機(jī)顆粒進(jìn) 行涂布后噴射。17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的帶涂層的切削工具，其中對所述涂層拋光。18. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中所述TiZrAl 203多晶層通過CVD沉 積。19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中所述基底包含燒結(jié)碳化鎢或多晶 立方氮化硼。20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶涂層的切削工具，其中所述基底為刀片、鉆頭或鋸片。21. -種制備帶涂層的切削工具的方法，其包括： 提供切削工具基底；并且 通過化學(xué)氣相沉積法在所述切削工具基底的表面上沉積包含TiZrAl2O3多晶層的涂 層。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中用于所述CVD的氣體混合物包含AlCl 3、ZrCl4、 TiCl4、HjP C02。23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述TiZrAl 203多晶層包含包括由Al 203構(gòu)成的 梯級和由TiZrAl2O3構(gòu)成的梯級的組分梯度。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中Al 203梯級和TiZrAl 203梯級在整個(gè)所述多晶層 中交替。25. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述TiZrAl 203多晶層的各個(gè)晶粒表現(xiàn)出包括 所述Al2O3梯級和TiZrAl 203梯級的所述組分梯度。26. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中ZrCl 4和TiCl 4以交替方式引入氣體混合物。27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其中所述TiZrAl 203多晶層包含包括由Al 203構(gòu)成的 梯級、由ZrAl2O3構(gòu)成的梯級和由TiAl 203構(gòu)成的梯級的組分梯度。28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述TiZrAl 203多晶層的各個(gè)晶粒表現(xiàn)出包括 所述Al2O3梯級、ZrAl 203梯級和TiAl 203梯級的所述組分梯度。29. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述Al 203梯級、ZrAl 203梯級和TiAl 203梯級在 整個(gè)所述多晶層中交替。
【專利摘要】本發(fā)明在一個(gè)方面描述了其上粘附有涂層的切削工具，所述涂層在一些實(shí)施例中可展示出所需的耐磨性和延長的切削壽命。帶涂層的切削工具在一些實(shí)施例中包括基底和粘附于所述基底的涂層，所述涂層包含TiZrAl2O3多晶層。
【IPC分類】B23B27/14, C23C16/06
【公開號】CN105051248
【申請?zhí)枴緾N201480016643
【發(fā)明人】劉振宇, P·R·萊希特, R·A·庫普, M·S·格林菲爾德, 劉一雄
【申請人】鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2014年3月20日
【公告號】DE112014001562T5, US9181621, US20140287199, WO2014153440A1