[发明专利]用于对韧性有高要求的短孔钻削操作的CVD涂层硬质合金刀片

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别有用于对韧性有高要求的在普通钢材中钻削短孔的CVD涂层切削刀片。

背景技术

在金属中钻削一般分为两种类型：长孔钻削和短孔钻削。短孔钻削指的是通常钻削至达钻头直径的3-5倍的深度。

长孔钻削对于良好的切屑形成、润滑、冷却和切屑移动具有较高的要求。这是通过特殊研制的钻削系统实现的，这些钻削系统具有特殊设计的钻头，钻头被紧固到钻杆上并且满足上述要求。

在短孔钻削中，要求较低，使得能够使用由坚固的硬质合金或者坚固的工具钢或者工具钢形成的简单的螺旋钻，这种螺旋钻设有多个硬质合金切削刀片，这些刀片被设置成一起形成必需的切削刀刃。在钻头中心处，有时使用韧度级的刀片，而在周边上使用较耐磨的刀片。这些切削刀片被铜焊或者被以机械方式夹紧。

刀片通常涂覆有耐磨涂层。主要有两种涂覆技术：物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)。

WO 2006/080888公开了尤其有用于对韧性要求高的低合金和不锈钢中的短孔钻削的、具有优异韧性的PVD涂层切削刀片。这些刀片包括基底和涂层。基底由平均WC晶粒尺寸为0.5-1.5μm的WC，8-11wt-％的Co和0.2-0.5wt-％的Cr构成，并且涂层为利用电弧蒸发技术沉积的呈多晶、非重复形式的TiN+Ti_1-xAl_xN的成层的多层结构。

WO 2006/080889公开了用于在高速和适度进给的条件下在钢中进行短孔钻削的CVD涂层切削刀片。这种硬质合金包括WC、2-10wt-％的Co和4-12wt-％的立方金属碳化物，金属来自IVa、Va或者VIa族。Co粘结相与W高度合金化，CW比率为0.75-0.90。这种刀片具有富粘结相和基本不含立方碳化物的、厚度小于20μm的表面区域。沿着在从刀刃到刀片中心的方向的基本平分刀刃的直线，粘结相含量基本单调地增加，直至它达到主体(bulk)的成分。以vol-％，在刀刃处的粘结相含量是主体粘结相含量的0.65-0.75倍。贫粘结相的深度为100-300μm。

EP-A-1655390公开了特别有用于在湿润条件下铣削的CVD涂层刀片。这种刀片的特征在于，具有低含量的立方碳化物的WC-Co硬质合金基底和如下涂层，这个涂层包括具有柱状晶粒的TiC_xN_y内层，跟着是κ-Al₂O₃层，以及TiN的顶层。

PVD涂层提高了耐磨性，而且也提高了韧性。与PVD涂层相比，CVD涂层显示出较高的耐磨性，但是较差的韧性。因此，CVD涂层刀片最常用于对于耐磨性有高要求的操作中，而PVD涂层刀片最常用于对韧性有高要求的操作中。

发明内容

本发明的目的在于在于提供一种有用于对韧性有高要求的在钢中进行短孔钻削的CVD涂层切削刀片。

附图说明

图1是示出在间隙面(A)处保持完整而在前刀面(B)上被完全除去的(金色)顶层的光学显微镜照片；

图2是示出由于在靠近刀刃(C)的区域处除去氧化铝层(暗对比)而将第二TiC_xN_yO_z层(亮对比)暴露出的SEM背向散射电子显微照片；

图3是示出在前刀面(D)的大部分处将第二TiC_xN_yO_z暴露出的使用背向散射电子的SEM显微照片。

具体实施方式

根据本发明，现在提供一种特别有用于对韧性有高要求的通常在钢材中进行短孔钻削的、具有优异韧性的硬质合金刀片，包括基底和涂层，基底包括WC和8-11wt-％的Co，优选为9.5-10.5wt-％的Co，和0.2-0.5wt-％的Cr。WC晶粒具有0.5-1.5μm的平均晶粒尺寸。

钴粘结相与W相当地高度合金化。在粘结相中W的含量表示为：

CW-比率＝磁性-％Co/wt-％Co

其中磁性-％Co是磁性Co的重量百分比，并且wt-％Co是Co在硬质合金中的重量百分比。CW数值是Co粘结相中的W含量的函数。大约为1的CW-数值相当于在粘结相中的较低W含量，并且0.75-0.8的CW-数值相当于在粘结相中的较高W含量。在根据本发明的刀片中的CW-比率应该为0.80-0.90。

涂层包括：