[发明专利]用于铸铁铣削的刀片

说明书

技术领域

本发明涉及用于铸铁例如球墨铸铁(NCI)、灰口铸铁(GCI)、等温淬火球墨铸铁(ADI)和致密石墨铸铁(CGI)的湿式加工或干式加工的涂层硬质合金铣削刀片，其中需要高耐磨性和克服热裂纹的优良抵抗力。

背景技术

铸铁具有在不同类之间而且在某一类内能够显著改变的可加工性。材料内的化学成分和/或显微结构的微小变化可明显地影响工具的使用寿命。这些变化可能涉及所使用的铸造技术，例如冷却条件。利用某种冷却剂通过涂层硬质合金刀片频繁地加工铸铁，并且当刀片进入和离开工件时相关的热循环通常在垂直于边缘线的切削刃中产生热致裂纹，通常所说的梳形裂纹。这些梳形裂纹生长到基底中，并最终导致切削刃的破碎和劣化。

就耐磨性而论，由于非金属夹杂物和/或铸件表皮，铸铁还非常劳神，因此已通常使用CVD涂层刀片，例如根据US5,912,051、US942,318、US6,767,583。

WO2006/043421公开了硬质合金，该硬质合金包括具有作为硬质相的0.3μm或更小平均颗粒直径的WC和作为粘结相的5.5-15wt％的至少一种铁族金属元素，并且除以上的硬质相和粘结相之外，还包括0.005-0.06wt％的Ti、Cr，其相对于粘结相的重量比为0.04-0.2，以及不可避免的杂质的余量。尤其地，该硬质合金不包含Ta。

目前已令人惊奇地发现：对于在上述切削操作中普遍存在的不同磨损类型而言，能够通过具有如下成分的切削工具刀片而获得具有改良特性的切削工具刀片，该切削工具刀片包括：硬质合金主体，该硬质合金主体具有W合金粘结相，并具有良好均衡的化学成分和特定晶粒尺寸的WC，并与具有特定Al和Ti比率的PVD涂层(Al、Ti)N-层相结合。

发明内容

根据本发明，提供具有硬质合金主体和涂层的涂层切削工具刀片。

硬质合金主体具有如下成分：5-7、优选5.5-6.5、最优选5.8-6.2wt％的Co；140-250、优选160-225、最优选175-200ppm的Ti+Ta；和余量WC。Ti/Ta的重量比在0.8-1.3的范围内，优选在0.9-1.2的范围内。硬质合金主体还包含较少量的其它元素，不过在对应于技术杂质的水平上。矫顽性、Hc为15.5-19.5kA/m，优选为17.0-18.7kA/m。

对钴粘结相与一定量的W进行合金化，使得硬质合金切削刀片具有期望性能。粘结相中的W影响钴的磁性，并因此与CW比率值相关，其限定为

CW-比率＝磁性％Co/wt％Co，

其中磁性％Co是磁性Co的重量百分数，而wt％Co是Co在硬质合金的重量百分数。

根据合金化的程度，该CW-比率能够在1和大约0.75之间变化。较低的CW-比率对应于较高的W含量，并且CW-比率＝1实际上对应于在粘结相中没有W。

根据本发明，如果硬质合金主体具有0.81-0.95、优选0.85-0.92、并且最优选0.86-0.89的CW-比率，则实现改良的切削性能。硬质合金也可包含少量的、＜1体积％的η-相(M₆C)，而无任何不利影响。根据本发明，在硬质合金中不应存在游离石墨。

根据本发明的刀片在前刀面上设有0.5-15μm优选1-10μm更优选1-5μm的(Al、Ti)N-层，在后刀面上设有2-7μm的(Al、Ti)N-层。通过例如微探针或EDS测量的包括可选内部粘结层和外部着色层的整个层的化学计量是Al_xTi_1-xN，其中x为0.5-0.7，优选为0.6-0.7。在优选实施例中，存在b＝0.8-0.9、优选0.82-0.85的外部Ti_bAl_1-bN层，该外部Ti_bAl_1-bN层具有足以给出可视的、均质的古铜色外观的厚度，优选0.1-1μm厚。