[发明专利]纳米层压的涂层切削工具

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用硬质耐磨PVD，物理气相沉积，涂覆的切削工具刀片，涂层包括分别基于交替的Zr-Si和Al基氮化物层的纳米层压结构。本发明还涉及一种涂覆该刀片的方法和其用途。

发明背景

TiN已被广泛应用作切削工具上的硬质耐磨层。然而，由于其在高温下相对较弱的抗氧化性，研究焦点转向了更复杂的三元和四元复合物，例如在(Ti，Al)N和(Ti，Si)N体系中表现出提高的性能，这保证在大范围的金属切削应用中更高的切削速度、增长的工具寿命以及对更硬材料的加工。

CN 101338411公开了通过在混合的氩气和氮气中放电共溅射纯Zr和纯Si靶材在基底上生长Zr-Si-N层至总厚度为2至3μm。

EP 1736565公开了一种切削工具刀片、整体立铣刀或钻子，其包括刀体和涂层，该涂层由一个或多个难熔化合物层构成，其中至少一层包括立方(Me，Si)X相，其中Me是元素Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和Al中的一种或多种，并且X是元素N、C、O或B中的一种或多种。

US 7056602公开了一种涂覆有立方结构(Ti_yAl_xMe_1-x-y)N基层的切削工具刀片，其中Me是以下元素的一种：Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W或Si，且：x介于0.50和0.80之间；比率x/(x+y)介于0.50和0.85之间；Ti和Al下标之和x+y介于0.7和1.0之间。

还已通过施加如下不同概念的多层获得了涂层优化：交替的含Ti和Al的层(US 6309738)，含氧和无氧的层(US 6254984)，堆叠在多层中的层中的一层自身由多层组成(US 6077596)，氮含量的交替(US 5330853)或使用一种亚稳态化合物(US 5503912)或非周期多层(US 6103357)。

WO 2010140958公开了一种具有由交替层A和B的多晶纳米层压结构涂覆的切削工具刀片，其中层A是(Ti，Al，Me1)N，Me1任选地是周期表第3、4、5或6族中的一种或多种元素，层B是(Ti，Si，Me2)N，并且Me2任选地是包括Al的来自周期表第3、4、5或6族中的一种或多种元素，在产生高工作温度的应用中具有改进的切削性能。

JP 2008302474公开了一种用交替的层压结构涂覆的切削工具刀片，其包括(Zr.Si)N的第一单层和在其上交替的(Al，Cr)N和(Zr，Si)N层。

目前工业中还在继续地寻找经济和高产出率/通量加工的解决方案。为了满足这些要求，需要具有先进性能以在操作过程中改进工具寿命的新材料。在金属切削工具工业中，这种努力的主要部分集中于通过设计应用中使用的涂层材料的性能而提高切削工具的耐磨性。通常，高产出率/通量的切削过程导致工具温度急剧升高，因此具有高温耐磨性的涂层材料是至关重要的。

发明目的

本发明的一个目的是提供在高温下的金属切削应用中具有改进的性能的涂层切削工具刀片。

本发明的另一个目的是提供具有改进的耐磨性能的涂层切削工具刀片。

发明内容