[发明专利]涂层切削刀具

说明书

技术领域

本发明涉及一种被设计用于优选在高切削速度下对钢材进行车削 的涂层切削刀具刀片。基底为上面沉积有坚硬并且耐磨的涂层的硬质 合金。涂层呈现出与基底的优良粘附性，覆盖基底的所有功能部分。 所述涂层由一个或者多个耐熔层构成，其中至少一个耐熔层是织构化 的阿尔法-氧化铝(α-Al₂O₃)。

背景技术

利用基于美国专利5,137,774的商品，在20世纪90年代初实 现了工业规模下的控制α-Al₂O₃多形体。该专利后来的变型已被用于沉 积具有优选涂层织构的α-Al₂O₃，在US 5,654,035、US 5,980,988、 US 5,863,640、US 6,333,103、US 7,011,867、US 7,094,447、 US 20060199026和US 20060141271中对此进行了描述。

US 2007/0104945涉及一种用于金属加工的涂层切削刀具刀片，它 包括基底和涂层。该涂层由一个或者多个耐熔层构成，其中至少一个 耐熔层为α-Al₂O₃并且由柱状晶粒构成。所述层的特征在于具有使用 XRD测得的强的(006)衍射峰，以及低强度的(012)、(104)、(113)、 (024)和(116)衍射峰。

US 7,201,956涉及一种切削刀具，它由碳化钨基的硬质合金或 者碳氮化钛基的金属陶瓷以及设置于其表面上的坚硬涂层构成；其中 该坚硬涂层包括具有α晶体结构的氧化铝层，并且最高峰位于相对于 所述表面的法线斜度在10度范围内的晶粒的(0001)平面的倾斜部分 中。

利用通过Tobioka(US 4,277,283)、Nemeth(US 4,610,931) 和Yohe(US 4,548,786)已知在含有WC、粘结相和立方碳化物相 的硬质合金上产生富粘结相的表面区域的方法。Tobioka、Nemeth和 Yohe的专利描述了通过溶解靠近刀片表面的立方碳化物相而在表面区 域中实现富粘结相的方法。他们的方法要求立方碳化物相含有一些氮， 这是因为在烧结温度下溶解立方碳化物相要求在烧结的本体内的氮分 压、氮活性，超过在烧结气氛中的氮分压。可以在烧结循环期间通过 熔炉气氛和/或直接通过粉末添加氮。立方碳化物相优先在表面区域中 溶解，这导致小的容积，它们将被粘结相填充，以实现所期望的富粘 结相。结果，获得了基本由WC和粘结相构成的表面区域。虽然立方 碳化物相基本为碳氮化物相，但是材料在这里被称为硬质合金。

当硬质合金切削刀具被用于加工钢材时，由于不同机制，例如磨 料和化学磨损、切削刃崩裂和断裂，使得刀具磨损。对于通常具有由 各种气相沉积技术而形成的耐磨碳化物、氮化物、碳氮化物和/或氧化 合物的薄表面层的涂层刀片而言，涂层有助于提高耐磨性，但是涂层 也充当了热量从切削表面扩散到下面的硬质合金基底中的热屏障。切 削刃区域中的高温与较高的切削力一起导致了在基底的受影响表面区 域中的蠕变增加，并且切削刃塑性变形。用于加工钢材的刀片必须具 有良好的抗变形性、耐磨性和韧度。

因此本发明的一个目的在于提供一种切削刀片，它具有良好的抗 变形性、耐磨性和韧度。

本发明还一个目的在于提供一种切削刀片，它可用于在高切削速 度下，在精细、中等、粗糙和间断的切削条件下加工铁基合金，优选 为对钢材进行车削。

发明内容

根据本发明，现在已经令人惊讶地发现一种硬质合金适用于高速 加工应用，优选用于铁基合金中的高速加工应用，最优选用于对于韧 度和耐磨性具有高要求的钢材中的高速加工操作中，该硬质合金具有 富Co表面区域，该表面区域具有包括利用湿喷砂进行后处理的(006) 织构氧化铝层的涂层。加工区域是连续的并且是利用或者不利用冷却 剂的高速下的间断车削，连同对于耐磨性、韧度和精度以及表面光洁 度具有高要求的精整操作，并且用于加工不锈钢，其中切削刀具上出 现切屑瘤(built-up edge)的通常问题被减小，并且工件的表面光洁度 得以改进。利用具有富Co表面区域的、具有(006)织构氧化铝的硬 质合金和后处理(优选为对刀片进行湿喷砂的组合效果能够解释这种 令人惊讶的改进。

附图说明