[发明专利]带有纳米层的涂覆方案的涂覆的物品

说明书

发明背景

本发明涉及一种涂覆的物品、连同用于施用涂覆方案的一种方法。更确切地说，本发明涉及一种涂覆的物品，其中该涂覆方案包括含多个铝、铬、钛和氮的纳米层、连同用于施用该涂覆方案的一种方法。示例性的涂覆的物品非限制性地包括切削镶片以及磨损部件。

作为涂覆的物品的一个实例，参见一种涂覆的切削镶片，一种涂覆的切削镶片典型地包括在其上带有一种涂覆方案的一个基体。该切削镶片展现了一种几何形状使得它典型地具有多个前刀面以及多个侧表面，其中它们在这些前刀面和这些侧表面的相交处(或连接点)是切削刃。总的来说，对于的涂覆的切削镶片，许多不同技术中的任何一种可以将该涂覆方案施用在该基体上。这些技术可以包括化学气相沉积(CVD)以及物理气相沉积(PVD)。

涂覆的切削镶片对于在形成切屑的材料去除操作中去除材料是有用的。形成切屑的材料去除操作非限制性地包括：研磨、车削、钻凿、钻孔以及类似的操作，其中一个切削镶片接合一个工件同时该切削镶片与工件相对彼此运动。在该工件和切削镶片之间的接合的点(或表面)(即，切削镶片-切屑界面)处可以存在大量的热量。热量在切削-切屑界面向基体中以及涂覆方案与基体之间的界面(即，涂层-基体界面)中的传递可以对切削镶片的性能是有害的。更确切地说，热量向基体和涂层-基体界面的传递造成了该涂层过早过度的磨损。这种涂覆方案的过度磨损典型地缩短了该涂覆的切削镶片的使用寿命。

这种涂覆方案典型地影响从切削镶片-切削界面到基体以及涂层-基体界面的热传递的程度。该涂覆方案的热导率是一种能强烈地影响这种热传递的程度的性质。展现出整体上更低的热导率的一种涂覆方案典型地减小了基体中以及涂层-基体界面处的热量的量。这种热传递的减小对于该切削镶片典型地产生了与未展现热传递的减小的一种涂覆的切削镶片相比更长的有用刀具寿命。

过去，涂覆的切削镶片呈现出不同的涂覆方案。例如，Ishikawa的美国专利申请公开号US 2006/0269788A1似乎披露了多个AlCrTiN的交替层，在这些层之间具有不同的组合物。根据Natsuki等人的日本专利公开号2003340608A2、以及Hidemitsu等人的日本专利公开号2004106108A2的英文摘要，各自提供了一个披露，该披露似乎包括TiAlCrN的多个交替层，但是在每个涂覆层中总是存在铬。

Endrino(转让给Uniaxis Balzer AG)的WO 2006/084404A1似乎披露使用了一个AlCrN内涂覆层以及一个AlCrN外涂覆层。根据Yasuhiko的日本专利公开号2004050381A2的英文摘要，明显地披露了一个AlCrN表面层。授予Derflinger等人(转让给OC Oerlikon Balzers AG)的美国专利号7,226,670B2似乎传授了AlCrN是一种有益的涂覆材料。

Yamamoto等人的美国专利公开号US 2005/0170162A1明显地披露了在一个交替的涂覆方案中的一个(Ti Al Cr)N涂覆层。授予Vetter等人的美国专利号6,730,392B2看起来披露了一个交替的涂覆方案，其中这些层具有不同含量的铝、钛和铬，连同不同的氮/氧比。授予Toihara的美国专利号7,008,688B2似乎示出了使用TiAlN和CrN的交替的涂层安排。此外，以下专利文献看起来示出了带有交替的涂覆层的不同涂覆方案：授予Selinder等人的美国专利号6,103,357、授予等人的美国专利号7,056,602、授予等人的美国专利号7,083,868、以及Astrand等人的PCT专利公开WO 2006/041366A1。

下面三个专利明显地显示利用了(Ti Al Cr)N膜：授予Yamamoto等人的美国专利号6,824,601B2、授予Yamamoto等人的美国专利号6,919,288B2、以及授予Yamamoto等人的美国专利号7,186,324B2。

发明概述

在其一种形式中，本发明是在形成切屑的材料去除操作中使用的一种涂覆的切削镶片。该切削镶片包括一个基体以及一种耐磨损的涂覆方案。该耐磨损的涂覆方案包括一个含钛、铝、铬和氮的中间的多周期性纳米层涂覆方案。该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括一个含钛、铝和氮的基底层以及一个包括多组交替的纳米层的纳米层区。每组交替的纳米层包括一个含铝、铬、钛和氮的纳米层，以及另一个含铝、铬、钛和氮的纳米层。该基底层具有一个基底层厚度并且该纳米层区具有一个纳米层区厚度，其中该基底层厚度是小于该纳米层区厚度的。