[发明专利]表面改性涂层的切削刀具及其制备方法

权利要求书

1.一种表面改性涂层的切削刀具，包含刀具基体和涂层，所述刀具基体上至少部分涂有涂层，所述涂层中至少包含一层具有刚玉结构的Al(Zr)₂O₃改性涂层，其特征在于：所述Al(Zr)₂O₃改性涂层同时在(110)及(300)晶面织构取向明显，且具有表面光滑的柱状结构。

2.根据权利要求1所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：所述Al(Zr)₂O₃改性涂层的织构系数TC(110)在1.6～3.1，TC(300)在1.5～4.0。

3.根据权利要求2所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：所述Al(Zr)₂O₃改性涂层在(012)、(104)、(113)、(024)、(116)晶面的织构系数均≤1。

4.根据权利要求1、2或3所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：所述Al(Zr)₂O₃改性涂层的表面粗糙度Ra≤0.21μm。

5.根据权利要求1、2或3所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：位于所述切削刀具表面的Al(Zr)₂O₃改性涂层的厚度差值在0.4μm～1.5μm。

6.根据权利要求1、2或3所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：所述Al(Zr)₂O₃改性涂层中元素Zr的含量在0.1at％～0.8at％，且元素Zr主要以ZrO₂微晶形式存在于所述的Al(Zr)₂O₃改性涂层中。

7.根据权利要求1、2或3所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：所述Al(Zr)₂O₃改性涂层的表面沉积厚度为2.5μm～6.0μm，涂层晶粒的平均粒径≤1μm。

8.根据权利要求1、2或3所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：所述涂层中还包含有TiN层、TiCN层、TiCO层、α-Al₂O₃层中的至少一层。

9.根据权利要求8所述的表面改性涂层的切削刀具，其特征在于：所述涂层由内到外依次包含有所述的TiN层、TiCN层、TiCO层、α-Al₂O₃层和Al(Zr)₂O₃改性涂层。

10.一种如权利要求9所述的表面改性涂层的切削刀具的制备方法，包括以下步骤：

(1)先采用现有的CVD工艺在所述刀具基体上沉积最里层的TiN层；

(2)再利用MT-CVD工艺在所述TiN层上沉积TiCN层；

(3)然后利用现有的CVD工艺在所述TiCN层上沉积一层TiCO层；

(4)再利用CVD工艺在所述TiCO层上沉积α-Al₂O₃层；

(5)最后利用CVD工艺在所述α-Al₂O₃层上沉积Al(Zr)₂O₃改性涂层，沉积所述Al(Zr)₂O₃改性涂层的具体工艺条件包括：以ZrCl₄-AlCl₃-CO₂-HCl-H₂S-H₂作为沉积气氛体系，沉积温度控制在980℃～1050℃，沉积压力控制在50mbar～70mbar，调整所述沉积气氛体系中的CO₂与HCl的气氛浓度比在0.7～0.8，调整所述沉积气氛体系中的ZrCl₄与AlCl₃的气氛浓度比在0.10～0.12，同时控制所述沉积气氛体系中H₂S的气氛浓度在0.12vol％～0.15vol％，沉积厚度控制为2.5μm～6.0μm，沉积完成后不进行涂层表面的后处理工艺，直接得到表面改性涂层的切削刀具。