[发明专利]一种多组元涂层的硬质合金切削刀具

说明书

技术领域

本发明涉及一种带涂层的硬质合金切削刀具，尤其涉及一种用物理气相沉积方法(PVD)涂覆的多组元涂层硬质合金切削刀具。

背景技术

众所周知采用PVD涂层方法在刀具表面上涂覆一层薄的金属氧化物、碳化物或氮化物可以极大的提高刀具的耐磨损性能和使用寿命，TiN、TiCN及TiAlN系列涂层是目前商业化的切削工具PVD涂层中应用最为广泛的几种。随着切削技术的发展及被加工材料要求，对切削刀具涂层提出了更加苛刻的要求。近年来，许多研究都报道了在上述传统的涂层中添加其它元素，如Cr，Zr，V，Mo，Ta，Nb，W，Si，B，Hf等，涂层的性能会进一步提升，特别是现在的多层涂层技术、梯度涂层技术及纳米多层膜技术的发展，极大地提高了传统涂层的使用性能和应用领域。提高PVD涂层硬度、韧性及耐高温性能一直成为从事刀具涂层研究工作者所追求的目标。在PVD涂层中添加Si元素已被认为是一种十分有效的提高涂层性能的方法和手段。

中国专利文献CN1820880A介绍了一种适用于硬质合金的TiAlSiN材料涂层，涂层包括上部层和下部层，上部层由交替层叠结构的[Ti_1-(A+B)Al_ASi_B]N和[Ti_1-(C+D)Al_CSi_D]N构成，下部层为单一相结构的(Ti，Al，Si)N涂层。

中国专利文献CN101077645A介绍了一种适用于立方氮化硼的TiAlSiN材料涂层，涂层包括上部层和下部层，上部层由交替层叠结构的[Ti_1-(A+B)Al_ASi_B]N和TiN构成，下部层为单一相结构的(Ti，Al，Si)N涂层。

中国专利文献CN101048528A介绍了一种Al_1-a-b-c-dCr_aX_bSi_cB_dZ的AlCr基金属氮化物涂层，提到在AlCrN中添加Nb、Mo和W元素，产生了有利的强化效果，此外添加准金属Si或B也能产生类似效果，所述的准金属能形成共价键合的氮化物，并产生包围AlCrN微晶的单独的非晶或半结晶相，使得硬度进一步提高。

中国专利文献CN1898406A和国际申请专利文献WO2006041366A1介绍了一种至少包含MX/LX/MX/LX层状多层结构的涂层，其中交替层MX和LX为氮化物或碳氮化物，且元素M和L选至Ti、Nb、Hf、V、Ta、Mo、Zr、Cr、Al、Si或W及其混合物组成，整个多层结构中基本上是非周期结构的，并且MX和LX层中至少一种是电绝缘的。

欧洲专利文献EP1422311A2介绍了一种采用电弧离子镀方法制备的涂层，涂层的金属组分为Al_xCr_1-x-ySi_y，非金属组分N_1-α-β-γB_αC_βO_γ，并且涂层晶界的氧含量高于晶内，利于阻止外部氧元素向晶内扩散。

美国专利US7150925介绍了一种适用于高速切削的涂层，该涂层由两层组成，包括一层0.05～0.5μm碳氮化物优选(Ti_1-x，Al_x)(C_1-yN_y)的晶体取向滞后层和一层2～15μm优选(Ti_1-(A+B)Al_ASi_B)N的硬质层。

目前的许多研究还报道了fcc-(Ti，Al，Si)N单相涂层及其多层叠层结构的涂层，例如美国专利US7348074就介绍了一种fcc-(Cr，Al，Si)N基多叠层涂层，该涂层至少包含一层(Al_1-yCr_y)X层和/或(Ti_1-zSi_z)层，X为N，C，B，CN，BN，CBN，NO，CO，BO，CNO，BNO，CBNO，优选为N，CN；另外该涂层还至少包括一层由(Al_1-yCr_y)X和(Ti_1-zSi_z)X交替叠层结构组成的硬质层。但由于在高温条件下多层膜层间扩散和层内扩散影响到了涂层的热稳定性能，切削性能恶化。