[发明专利]一种涂层切削刀具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种涂层切削刀具及其制备方法，涂层切削刀具包括刀具基体和涂覆于刀具基体上的至少一层耐磨涂层，耐磨涂层的总厚度为2μm～25μm，耐磨涂层中至少有一层为Al_xTi_1‑xC_yN_1‑y涂层，0.35≤x≤0.93，0.35≤x+y≤0.95，Al_xTi_1‑xC_yN_1‑y涂层具有(311)晶面择优织构取向，织构系数TC(311)≥1.6。制备方法包括先后制备刀具基体、硬质基底层、Al_xTi_1‑xC_yN_1‑y层和硬质表面层。本发明的涂层切削刀具带有特定生长织构取向的CVD‑TiAlCN涂层，具有优异的耐磨性能和抗高温氧化性能，在铸铁、不锈钢、合金钢等材料的高速加工中具有极优异的性能。

技术领域

本发明属于切削刀具涂层制备领域，涉及一种涂层切削刀具及其制备方法，尤其涉及一种带有特定生长织构取向的CVD-TiAlCN涂层的涂层切削刀具及其制备方法。

背景技术

在高速和干式切削成为主流的今天，涂层技术的快速发展对刀具性能的改善和切削加工技术的进步起关键作用，涂层切削刀具已成为现代刀具的重要标志。

CVD常规涂层如TiN、MT-TiCN及Al₂O₃等，是目前刀具表面CVD涂层中应用最广泛的涂层，具有与刀具基体良好的热匹配性及实现高速高效切削加工的耐磨性。而作为主要的耐磨层，MT-TiCN涂层与Al₂O₃涂层组合应用，提供了切削刀片更高的抗后刀面磨损与抗月牙洼磨损性能，同时保证一定的耐热性能。但是MT-TiCN涂层与Al₂O₃涂层耐热性能的明显差异，导致涂层刀片在高速断续切削过程中极易发生热塑性变形，并伴随大量热的作用而造成后刀面不均匀磨损，从而对切削刀尖失去有效支撑，最终造成崩刃。另外，虽然Al₂O₃涂层具有极好的热稳定性，但是脆性也较大，应用于高速断续切削时，刃口要承受极短周期下的重复热冲击作用，极易发生崩刃，Al₂O₃涂层强度不足的因素缩短了涂层刀片的使用寿命。

CVD-AlTiCN是典型的成分改性的涂层，具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小和导热率低等特性。采用CVD方法制备的CVD-Ti_1-xAl_xN涂层虽然可以表现出多种优良特性，但是制备的CVD-Ti_1-xAl_xN涂层中存在较高含量的六方AlN或不定型碳等物相，其对性能产生了不利影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种带有特定生长织构取向的CVD-TiAlCN涂层、兼具高纳米硬度、优异的耐磨性和抗高温氧化性的涂层切削刀具及其制备方法，实现涂层切削刀具在车削、铣削或钻削中均具有优异的切削性能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下方案。

一种涂层切削刀具，包括刀具基体和涂覆于刀具基体上的至少一层耐磨涂层，所述耐磨涂层的总厚度为2μm～25μm，所述耐磨涂层中至少有一层为Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层，其中0.35≤x≤0.93，0.35≤x+y≤0.95，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层具有(311)晶面择优织构取向，织构系数TC(311)≥1.6。