[发明专利]含有TiAlN纳米层膜的耐磨PVD工具涂层

权利要求书

1.一种由基材和硬质材料涂层构成的涂层切削工具，所述基材选自硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、立方氮化硼(cBN)、多晶金刚石(PCD)或高速钢(HSS)，其中所述硬质材料涂层包含

交替堆叠的(Ti,Al)N子层的(Ti,Al)N层堆叠体(L)，所述层堆叠体(L)具有如下特征：

-在所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)内Ti:Al的总原子比在0.33:0.67至0.67:0.33的范围内；

-所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的总厚度在1μm至20μm的范围内；

-在所述交替堆叠的(Ti,Al)N子层的(Ti,Al)N层堆叠体(L)内每个单独的(Ti,Al)N子层具有在0.5nm至50nm范围内的厚度；

-在所述交替堆叠的(Ti,Al)N子层的(Ti,Al)N层堆叠体(L)内每个单独的(Ti,Al)N子层在原子比Ti:Al方面与直接相邻的(Ti,Al)N子层不同；

-在垂直于所述基材表面的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的厚度上，从排列为朝向所述基材的方向的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的界面到排列为朝向所述涂层外表面的方向的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的界面，Al的含量增加并且Ti的含量降低；

-在垂直于所述基材表面的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的厚度上，从排列为朝向所述基材的方向的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的界面到排列为朝向所述涂层外表面的方向的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的界面，残余应力σ下降至少150MPa至最多900MPa的量，由此应用基于(2 00)反射的sin²Ψ方法通过X射线衍射来测量所述残余应力σ；

-在所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)内从排列为朝向所述基材的方向的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的界面起至少100nm至最多1μm厚度的部分内的所述残余应力σ在0MPa至+450MPa的范围内。

2.根据权利要求1所述的涂层切削工具，其中所述涂层的(Ti,Al)N层堆叠体(L)的交替堆叠的TiAlN子层通过Arc-PVD沉积。

3.根据权利要求1所述的涂层切削工具，其中在所述交替堆叠的(Ti,Al)N子层的(Ti,Al)N层堆叠体(L)中的每个单独的(Ti,Al)N子层的原子比Ti:Al与直接相邻的(Ti,Al)N子层的原子比Ti:Al之差在0.2至1.8的范围内。

4.根据权利要求1所述的涂层切削工具，其中具有比直接相邻的(Ti,Al)N子层更低的Ti含量的单独的(Ti,Al)N子层的原子比Ti:Al在0.2:0.8至0.7:0.3的范围内，和/或具有比直接相邻的(Ti,Al)N子层更高的Ti含量的单独的(Ti,Al)N子层的原子比Ti:Al在0.3:0.7至0.8:0.2的范围内。

5.根据权利要求1所述的涂层切削工具，其中在垂直于所述基材表面的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的厚度上所述Al含量的增加和所述Ti含量的减少逐步或逐渐地发生。

6.根据权利要求1所述的涂层切削工具，其中在垂直于所述基材表面的所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)的厚度上，所述Al含量的增加和所述Ti含量的减少是通过具有更高Al含量的单独的(Ti,Al)N子层的厚度相对于具有更低Al含量的单独的(Ti,Al)N子层的厚度的增加来实现的。

7.根据权利要求1所述的涂层切削工具，其中所述(Ti,Al)N层堆叠体(L)包含直接排列在彼此之上的两个以上的(Ti,Al)N子层堆叠体(L1、L2、…Lx)，其中在同一(Ti,Al)N子层堆叠体(L1、L2、…Lx)内，存在第一类型的单独的(Ti,Al)N子层和第二类型的单独的(Ti,Al)N子层，所述第一类型的单独的(Ti,Al)N子层各自具有相同的相对于Ti:Al原子比的组成和相同的厚度，并且所述第二类型的单独的(Ti,Al)N子层各自具有相同的相对于Ti:Al原子比的组成和相同的厚度，其中所述第一类型和第二类型的单独的(Ti,Al)N子层具有不同的Ti:Al原子比。