[发明专利]经涂覆的切削刀具和涂覆所述切削刀具的方法

说明书

一种经涂覆的切削刀具包含具有涂层的基材，所述涂层具有0.25μm至30μm的总厚度，其中所述涂层包含第一层和第二层，所述第一层是具有0.2μm至15μm厚度的耐磨PVD沉积层并且被布置在所述基材与所述第二层之间，并且其中所述第二层是Cr层。

技术领域

本发明涉及一种用于切屑形成金属机械加工的经涂覆的切削刀具。本发明还涉及一种涂覆所述切削刀具的方法。

背景技术

自20世纪80年代中期以来，人们一直在努力去改善切削刀具涂层的性质(如耐磨性)并从而改善其性能。当时，通常的做法是用TiN涂覆切削刀具。然而，由于其在高温下的抗氧化性相对较差，所以提出了以(Ti、Al)N的形式将Al合金化，并在20世纪80年代中期取得了良好的结果。如今，在最普通的硬质保护性涂覆材料中，将(Ti、Al)N类涂层用于金属切削应用中。(Ti、Al)N的立方B1结构作为整体层和/或层压涂覆结构的一部分而结合了有吸引力的机械性能，如高硬度以及抗高温和抗氧化性，从而在金属机械加工应用中提供良好的性能。(Ti、Al)N的技术优势及其优异的物理性能(特别是在高温下的物理性能)在一定程度上通过亚稳分解(spinodal decomposition)过程得以解释，在该亚稳分解过程期间，立方(Ti、Al)N同构分解成相干立方c-AlN富集域和c-TiN富集域。相干的c-AlN富集域和c-TiN富集域之间的弹性性质和晶格失配的结合导致显著的时效硬化，在该时效硬化期间，(Ti、Al)N薄层的硬度显示出增加了15％至20％。在进一步老化时，c-AlN转变成热力学稳定的六方纤锌矿型B4结构(即h-AlN)，导致形成了机械性能降低的包含c-TiN和h-AlN的双相结构。

然而，在特定状况下，例如在工件材料的机械加工会引起很大的粘着磨损时，需要对目前的涂覆方案进行改进。

发明目的

本发明的目的是提供一种具有涂层的经涂覆的切削刀具，所述涂层通过优化刀具与工件之间的相互作用来改善切削性能。

本发明的另一个目的是提供一种用所述涂层对切削刀具进行涂覆的方法以及切削刀具用于对ISO M材料进行机械加工的用途。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种经涂覆的切削刀具，所述经涂覆的切削刀具包含具有涂层的基材，所述涂层具有0.25μm至30μm的总厚度，其中所述涂层包含第一层和第二层，并且其中所述第一层是具有0.2μm至15μm、优选0.2μm至10μm、最优选0.5μm至5μm的厚度的耐磨PVD沉积层，所述第一层被布置在所述基材与所述第二层之间，并且其中所述第二层是作为所述涂层的最外层的Cr(铬)层。

根据一个实施方案，所述Cr层具有金属Cr。

根据本发明的一个实施方案，所述Cr层的厚度为0.05μm至5μm，优选0.05μm至3μm。

根据本发明的一个实施方案，使用CuKα辐射在经涂覆的刀具上采集到的X射线衍射(XRD)θ-2θ扫描包含源自Cr层的体心立方(bcc)结构峰。

根据本发明的一个实施方案，所述Cr层具有bcc结构，所述bcc结构的晶体取向关系为0.3R11，优选0.4R11，其中R1＝I₍₁₁₀₎/(I₍₁₁₀₎+I₍₂₀₀₎+I₍₂₁₁₎)，并且其中I₍₁₁₀₎、I₍₂₀₀₎和I₍₂₁₁₎分别为从通过CuKα辐射得到的θ-2θ扫描的伪Voigt峰曲线拟合结果中提取的关于bcc结构(110)、(200)和(211)Cr层衍射峰的XRD峰面积。