[发明专利]涂覆的基体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于基体的耐磨性涂层，这些涂层包括氧碳氮化钛和/或氧碳氮化钛铝，并且涉及具有这类涂层的基体，并且更具体地涉及具有这类涂层的切削镶片。这些涂层可用于对这些基体提供改进的耐磨性，尤其是当这些基体是切削镶片时。本发明还涉及将这类涂层施加到基体上的方法。

背景技术

涂覆的基体，例如涂覆的切削镶片，被用于材料去除应用中。这些涂覆层典型地包括呈现出耐磨特性的硬质耐火材料。切削镶片上的这类涂层的一个目的是延长这些切削镶片的使用寿命。

已经被发现作为涂覆层材料或作为涂覆层方案的一部分是有用的一种硬质耐火材料是氧碳氮化钛，有时是以通式Ti(C，N，O)来提及。另一种是氧碳氮化钛铝，有时是以通式(Ti，Al)(C，N，O)来提及。包括这些材料中的至少一种的涂层的实例可以在授予Gates，Jr的美国专利号4,714,660、授予Ruppi的美国专利号5,700,569、授予Kiriyama的美国专利号6,284,356 B1、授予Holzschuh的美国专利号6,436,519 B2、授予Ruppi等人的美国专利号6,472,060 B1、授予Ruppi等人的美国专利号6,620,498 B2、授予Ruppi的美国专利号7,718,226 B2、授予Gates，Jr.等人的美国专利号7,785,665 B2、以及授予McNerny等人的美国专利申请公开号US 2007/0298232 A1中找到。

虽然包括氧碳氮化钛和/或氧碳氮化钛铝的涂层的有用性已经得到证实，但在它们所提供的耐磨性方面仍然需要改善。本发明着手于这一需要。

发明内容

本发明为基体提供了高耐磨性涂层。本发明的这些涂层包括选自下组的一种化合物的至少一个层，该组由以下各项组成：氧碳氮化钛以及氧碳氮化钛铝，其中该化合物具有在约0.01至约0.09范围内的氧与钛原子百分比率、以及在约0至约0.1范围内的铝与钛原子百分比率。这些涂层具有的硬度值(以吉帕斯卡计)与其杨氏模量值(以吉帕斯卡计)之比为0.06或更高。该基体可以具有任何希望的形状并且可以是一种烧结碳化物(例如，碳化钨-钴材料)、一种陶瓷(例如，基于氮化硅的陶瓷、基于SiAlON的陶瓷、基于碳氮化钛的陶瓷、基于二硼化钛的陶瓷、以及基于氧化铝的陶瓷)、一种金属陶瓷(例如，具有镍钴粘合剂和高水平的钛并且可以进一步包括碳化钨和碳化钛的一种金属陶瓷)、一种钢、或一种超硬材料，例如多晶立方氮化硼(PCBN)。优选地，该基体是处于切削镶片的形式。

本发明还包括具有这类涂层的涂覆的基体，例如具有这类涂层的切削镶片。

本发明还包括用于制造这类涂覆的基体的方法。在这类方法中，在约750至约950℃的温度范围内用一种气体混合物通过中温化学气相沉积(MT-CVD)在基体上沉积多个包括氧碳氮化钛和/或氧碳氮化钛铝的涂覆层，该气体混合物包括四氯化钛(TiCl₄)；一种碳源，例如乙腈(CH₃CN)；氮气(N₂)；氢气(H₂)；一种氧源，例如一氧化碳(CO)、氧化亚氮(N₂O)、或一氧化氮(NO)；以及(当这个层包括氧碳氮化钛铝时)三氯化铝(AlCl₃)，其中氢气与氮气之比，即H₂/N₂之比，是大于5。

附图说明

通过参照附图将会更好地理解本发明的特征和优点的关键程度。然而，应该理解的是附图的设计仅是为了解说的目的并且不是作为对本发明的限制的定义。

图1是根据本发明的一个实施方案的一种涂覆的切削镶片一个透视图，带有一个切开的区段；在该切开的区段中，已经去除了该涂层的一部分以便显露出该切削镶片的基体。

图2是一个示意图，示出了根据本发明的一个实施方案的一种涂覆的基体的一个单层涂层的截面。

图3是一个示意图，示出了根据本发明的一个实施方案的一种涂覆的基体的一个涂层的截面，其中该涂层由一个粘附层以及一个氧碳氮化钛或氧碳氮化钛铝层组成。

图4是一个示意图，示出了根据本发明的一个实施方案的一种涂覆的基体的一个涂层的截面，其中该涂层由一个粘附层、多个中间层、以及一个外层组成。

具体实施方式