[发明专利]氧化物涂覆的切削刀片

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过排屑来进行机械加工的工具，其包括硬质合 金(hard alloy of cemented carbide)、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼基材 料或高速钢主体，及被设计用来优选在高切削速度下对钢和不锈钢进 行机械加工的硬质耐磨氧化物。所述涂层是由一层或多层构成，其中 至少一层是织构的物理气相淀积(PVD)的刚玉相含铬氧化铝 (Al，Cr)₂O₃。

背景技术

在例如EP603144、EP1528125、EP1477581、EP659153、EP1655387、 EP659903、EP738336、EP1655388、EP1655392、US2007/104945、 US2004/202877中公开了用化学气相淀积(CVD)制备的织构的α-Al₂O₃层。

EP1479791公开了由硬质合金或金属陶瓷和硬质涂层构成的切削 工具；其中硬质涂层含有由CVD形成的α-Al₂O₃层，该α-Al₂O₃层具有 测量如通过电子背散射衍射(EBSD)确定的在0-10度范围内的α-Al₂O₃基面相对于表面法线的倾角的最高峰。

EP744473公开了由PVD制备的织构的γ-Al₂O₃层。

US5310607公开了含有(Al，Cr)₂O₃晶体以及铬含量高于5原子％的 硬质涂层，其中(Al，Cr)₂O₃是单晶。该涂层是在低于900℃的温度淀积 的。该硬质涂层是用CVD或PVD工艺来淀积的。

当使用涂覆有氧化铝的硬质合金工具来对钢进行机械加工时，切 削刀刃依照不同的磨损机理如化学磨损、磨料磨损、粘附磨损并且通 过由沿着切削刀刃形成的裂纹而引发的崩刃(edge chipping)所磨损。任 何一种磨损机理的支配作用是由应用所决定的，并取决于被机械加工 的材料的性能、所采用的切削参数和工具材料的性能。通常，同时改 进所有的工具性能是非常困难的，商售的硬质合金等级已通常针对一 种或几种上述的磨损类型进行了优化，因此而优选用于特定的应用领 域。例如，这可以通过控制氧化铝层的织构来实现。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于钢和不锈钢的机械加工的、性 能提高了的、涂覆有耐磨硬质氧化物的切削工具。

根据本发明的切削工具刀片(insert)包含硬质合金、金属陶瓷、陶 瓷、立方氮化硼基材料或高速钢的主体，并包括具有优异金属机械加 工性能的刚玉相(Al，Cr)₂O₃的织构氧化物层。

附图说明

图1a展示了标记有a-轴(100)、b-轴(010)和c-轴(001)的六方晶体 结构的示意图。

图1b展示了标记有(S)涂层表面、六方晶体结构(图1a)的c-轴(001) 的倾角()和涂层表面法线(n)的纤维织构的示意图。

图2展示了淀积室的示意性侧视图，该侧视图显示了：(1)真空室、 (2a)阴极材料A、(2b)阴极材料B、(3)工件夹具、(4)用于加偏压的电源、 (5a)阴极弧电源、(5b)阴极弧电源、(6)工艺气体的入口和(7)用于真空泵 的出口。

图3展示了根据本发明涂层的断裂横截面的二次模式(secondary mode)扫描电子显微图。(A)主体、(B)粘合层、(C)(Al，Cr)O层、(D)(Al，Cr)N 层和(E)TiN层。

图4展示了织构的(Al，Cr)₂O₃层的X射线衍射图案。硬质合金的峰 用实线标记，而源自(Al，Cr)₂O₃的峰用虚线标记。

图5展示了根据本发明的(Al，Cr)₂O₃层的(A)(001)极图和(B)(001) 极坐标(pole plot)曲线。

具体实施方式