[发明专利]用于切削工具的涂层

说明书

相关专利申请资料

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2013年3月21日提交的美国临时专利申请序列号61/804,077的优先权，所述专利申请据此全文引入以供参考。

技术领域

本发明涉及用于切削工具的涂层。

背景技术

包括烧结碳化物切削工具在内的切削工具已在带涂层和不带涂层两种条件下用于对各种金属和合金进行机加工。为了提高切削工具耐磨性、性能和寿命，已将一层或多层耐火材料施加于切削工具表面。已通过化学气相沉积(CVD)和通过物理气相沉积(PVD)将例如TiC、TiCN、TiN和/或Al₂O₃施加于烧结碳化物基底。虽然在多种应用中能有效抑制磨损并延长工具寿命，但基于上述耐火材料的单层或多层构造的耐火涂层已日益达到其性能极限，从而要求开发用于切削工具的新涂层结构。

为提高性能，一些人已尝试了对Al₂O₃改性。授予Hillnhagen的DE2736982描述了陶瓷基质(例如氧化铝)，其中储存有另外的材料(例如ZrO2)并且储存的材料具有明显不同的热膨胀系数，从而产生具有极细的微裂纹的涂层。

授予Sarin等人的US4702970和授予Sarin等人的US4749629描述了用具有至少两个相的陶瓷涂层涂布的硬陶瓷基底。第一相为氧化铝、氧化锆或氧化钇的连续氧化物基质层。至少一个不连续的第二或另外的铝、锆或钇氧化物相或其固溶体作为分立的颗粒分散在基质层内。该另外的相的材料不同于基质材料。

在Russell,W.C.,Strandberg,C.,“Wear Characteristics and Performance of Alumina-Zirconia CVD Coatings”，Int.J of Refractory Metals&Hard Materials,14(1996)51-58(Russell,W.C.、Strandberg,C.，“氧化铝-氧化锆CVD涂层的磨损特性和性能”，《国际耐火金属与硬质材料杂志》，第14卷，1996年，第51-58页)中，作者描述了在氧化铝基质内使用各种掺杂量的ZrO₂。另外，这篇文章公开了与基底相邻的Ti层，然后是用于粘附的纯氧化铝层，再是Al₂O₃/ZrO₂涂层。

授予Tsushima等人的US7276301公开了具有TiO_γ上层的α-型(Al,Zr)₂O₃层。沉积具有β-型晶体结构的(Al,Zr)₂O₃。描述了涂布后热处理作为将(Al,Zr)₂O₃转化成α-型晶体结构的方法。

授予Tomita等人的US7597511公开了具有α-型晶体结构并含有Zr的氧化铝层。据声称，含有Zr的涂层具有特定的晶体学取向，其中所定义的3值大于60％。

附图说明

图1是带涂层的切削刀片的截面的显微照片，示出了根据本文所述的一个实施例的涂层结构的各层。

图2示出了根据本文所述的一个实施例的带涂层的切削工具的基底。

图3是通过扫描透射电镜产生的ZrAl₂O₃的截面的高角度环形暗场图像，下文称为STEM HAADF。根据本文所述的一个实施例，经由x射线能量色散光谱分析，所选的区域在组成上不同。

图4示出了图3的图像中的区域1和区域2的能量色散X射线(EDS)光谱图。

图5是根据本文所述的一个实施例产生的ZrAl₂O₃的截面的光学图像。

具体实施方式

通过参考以下具体实施方式和实例以及它们以前和下面的描述可以更容易地理解本文所述的实施例。

然而，本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和实例中所述的具体实施例。应当认识到，这些实施例只是示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的情况下，多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。