[发明专利]涂覆的切削镶片及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及切削镶片领域，并且特别涉及可用于从工件上去除材料的切削镶片。

背景技术

本发明是关于一种涂覆的切削镶片，可用于从一个工件去除材料，例如对一个工件进行形成切屑的机加工。更确切地说，本发明是关于一种可用于从工件上去除材料的切削镶片，其中该涂覆的切削镶片包括一个基底，该基底用一个多层式涂层涂覆，该多层式涂层包括Zr或Hf的碳氮化物和Al₂O₃。涂层方案包括一个暴露的Zr或Hf涂覆层，该涂覆层展现压缩应力。

范登博格（van den Berg）等人的美国专利号6,224,968（转让给肯纳金属公司（Kennametal Inc.））披露了一种涂层的用途，该涂层在一个硬金属、钢、金属陶瓷或陶瓷基底上包括第一TiN层、第二碳氮化物层、第三Al₂O₃层以及一个外部Zr、Hf、V、Nb、Ta或Cr碳氮化物层。

威斯特法尔（Westphal）等人的美国专利号6,884,496（转让给肯纳金属公司）披露了一种通过用喷射成形的硬材料金属颗粒对材料进行干式喷砂来增大一个Zr或Hf碳氮化物涂覆层的压缩残余应力或减小其拉伸残余应力的方法。

考尼格（Konig）等人的美国专利号6,350,510（转让给肯纳金属公司）披露了Zr或Hf碳氮化物的多相层，该多相层具有内部压缩应力。Zr或Hf层的压缩应力是在介于900℃与1100℃之间进行不间断CVD涂覆过程接着进行热处理的结果。

班（Ban）等人的美国专利申请公开号2009/0004449和2009/0004440（转让给肯纳金属公司）披露了对一个切削镶片进行湿式喷砂，该切削镶片具有一个外部抗磨损涂层，该外部抗磨损涂层包括M(O_xC_yN_z)，其中M选自下组，该组包括以下各项中的一种或多种：钛、铪、锆、铬、钛-铝合金、铪-铝合金、锆-铝合金、铬-铝合金以及它们的合金，并且x>0，y≥0，z≥0以及y+z>0。

发明内容

提供了一种用于从工件上去除材料的涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片包括一个基底。该基底上的抗磨损涂层包括一个氧化铝（Al₂O₃）层和一个Zr碳氮化物或Hf碳氮化物外层，该外层沉积在该氧化铝层上。在某些实施方案中，该氧化铝层是一个α-氧化铝层。在某些实施方案中，该氧化铝层是一个κ-氧化铝层。在某些实施方案中，该氧化铝层包括α-氧化铝和κ-氧化铝的混合物。此外，使Zr碳氮化物或Hf碳氮化物外层进行涂覆后的湿式喷砂处理。该湿式喷砂将Zr碳氮化物或Hf碳氮化物外层的应力状况从一种初始拉伸或轻微压缩应力状况变为一种更大压缩应力状况。

本发明的一方面是提供一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片包括一个基底和一个多层式涂层方案，该多层式涂层方案包括一个Al₂O₃层和一个在该Al₂O₃层上的ZrCN或HfCN外层，其中该外层展现一种范围介于约-700MPa与约-4.0GPa之间的喷砂后应力状况，这是通过使用Psi倾斜方法和ZrCN的(220)反射进行XRD来测量的。如在此所述，该Al₂O₃层可以是一个α-Al₂O₃层、一个κ-Al₂O₃层或一个包括α-Al₂O₃和κ-Al₂O₃的混合物的层。