[发明专利]用于车削钢的涂层切割工具刀片

说明书

技术领域

本发明涉及尤其可用于车削硬化钢和工具钢的涂层切削工具刀片。硬的细晶粒基体与CVD涂层的组合大大改善耐磨性。所述涂层由一个或多个难熔层构成，其中至少一层为织构的α-氧化铝(α-Al₂O₃)。

背景技术

US 2009/017289涉及以高切削速度车削钢用切削工具刀片。所述切削工具刀片包含通过化学气相沉积在硬质合金基体上而涂覆的(006)织构α-Al₂O₃。

US 2009/016831涉及尤其可用于车削耐热超合金的涂层切削工具刀片，其利用硬的低Co含量亚微米晶粒度基体以及使用物理气相沉积生长的薄的极硬单(Ti，Si)N层。

US 7201956涉及由基于碳化钨的硬质合金或基于碳氮化钛的金属陶瓷和设于其表面上的硬质涂层构成；其中所述硬质涂层包括具有α晶体结构的氧化铝层，其在相对于表面的法线的(0001)晶面的倾斜部分中具有最高峰。

硬化钢涉及大量钢和性质，并且视使用目的而以许多不同状态存在。因此淬火、淬火并回火、表面硬化(表面淬火(case hardened)、氮化等)为涉及高达68HRC的硬度范围的常见状态。然而，目的在于通过获得不同微观结构的钢来增大强度和耐磨性。

适合硬化的钢为通常具有Cr、Ni、Mn和Mo的合金化添加物的中至高碳钢。取决于目的，加入其它合金化元素。这些合金化元素中的许多为在钢中产生硬质磨粒的碳化物形成物，除了高硬度以外，其还降低可加工性并增加刀刃的磨损。

随着强度和硬度增加，结果使得在加工期间切削力增加和刀刃的磨损增加。

当在硬化钢的加工中使用硬质合金切削工具时，工具通过例如磨料和刀刃的化学磨损、切屑和断裂的不同机制而磨损。对于通常具有通过各种气相沉积技术形成的耐磨碳化物、氮化物、碳氮化物和/或氧化物的薄表面层的涂层工具刀片，涂层有助于增大耐磨料磨损性，其也充当热从切削表面扩散到下面的硬质合金基体的热障。刃口区域内的高温与高切削力的组合导致在基体的受影响的表面区域内的蠕变增加且刀刃塑性变形。硬化钢加工用刀片必须具有优良的抗变形性、耐磨性和韧性。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供具有优良抗变形性、耐磨性和韧性的切削工具刀片。

本发明的又一目的在于提供在湿态和干态下均具有改善的耐磨性的中等和粗加工硬化钢用的涂层硬质合金。

现已令人惊奇地发现，与现有的基于硬质合金的切削工具相比，在湿态和干态下中等和粗加工硬化钢中，具有包含通过湿喷砂前处理、使用化学气相沉积生长的(006)织构氧化铝层的涂层具有低Co含量和亚微米晶粒度的硬质合金大大改善了生产率。

附图说明

图1显示了根据本发明的涂层刀片的截面光学显微镜图像，以及

图2显示了根据本发明的涂层刀片的截面扫描电子显微镜图像，

其中

A  基体内部，

B  碳氮化钛层，以及

C  氧化铝层。

具体实施方式

根据本发明，现提供由基体和涂层组成的涂层切削工具刀片。所述基体由WC，4.0～7.0重量％Co、优选4.5～6.0重量％Co，0.25～0.50重量％Cr、优选0.30～0.45重量％Cr组成，S-值为0.68～0.88、优选为0.7～0.8，且矫顽力(Hc)为28～38kA/m、优选为30～34kA/m。S-值＝σ/16.1，其中σ为粘结相的所测量的磁矩，以μTm³kg^-1计。优选，在涂覆之前刃口半径为15～50μm。

所述涂层包含厚度为4～12μm、优选为5～10μm的具有柱状晶粒的MTCVD Ti(C，N)层作为邻近基体的第一层。在该MTCVD层之上沉积α-Al₂O₃层。优选该MTCVD层包括＜3μm、优选为0.1～1.5μm的最里面的细晶粒TiN层，其邻近于在顶上具有Ti(C，N)层的基体。更优选所述Ti(C，N)层的后面有厚度为约0.1～2μm、优选0.1～0.5μm的细晶粒TiN层，所述细晶粒TiN层后面有厚度为0.1～1.5μm的细晶粒Ti(C，N)层。邻近基体的第一MTCVD Ti(C，N)层可以被MTCVD Ti(C，O，N)、CVDTi(C，N)或CVD TiN或MTCVD Ti(C，N)、MTCVD Ti(C，O，N)、CVDTi(C，N)或CVD TiN中的两者或更多者替代。