[发明专利]涂覆切削工具

说明书

本发明涉及一种包含具有涂层的基体的涂覆切削工具，所述涂层包含(Ti,Al)N层，所述(Ti,Al)N层的总体组成为(Ti_xAl_1‑x)N，0.34≤x≤0.65，所述(Ti,Al)N层含有平均晶粒尺寸为10至100nm的柱状(Ti,Al)N晶粒，所述(Ti,Al)N层包含立方晶体结构的晶格面，所述(Ti,Al)N层在电子衍射分析中显示有图案，其中在平均径向强度分布图谱中存在显示为峰(P)的衍射信号，所述峰(P)的最大值在3.2至4.0nm^‑1的散射矢量范围内，所述峰(P)的半高全宽(FWHM)为0.8至2.0nm^‑1。

本发明涉及具有包含(Ti,Al)N层的涂层的涂覆切削工具。

背景技术

一直希望改进用于金属加工的切削工具，以使其更为持久、经得起更高的切削速度和/或其它要求越来越高的切削操作。

通常，用于金属加工的切削工具包含硬质材料例如硬质合金、立方氮化硼或金属陶瓷的基体，以及沉积在基体表面上的薄耐磨涂层。

涂层的性能取决于不同因素、即涂层本身的物理和机械性质以及金属加工操作类型二者的复杂相互作用。

在沉积耐磨涂层时，使用的一般方法是化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)。任一方法可以提供的涂层特性都有局限性。即使在用任一方法沉积相同化学组成的涂层时，它们的性质也会在例如内部残余应力、密度和结晶度方面不同。

通过PVD方法沉积的涂层中的金属元素的来源是PVD反应器中的所谓“靶”。现有各种各样的PVD方法，其中主要类别是阴极电弧蒸发和磁控溅射。在通用术语“磁控溅射”内，还存在着彼此有很大差异的不同方法，例如双磁控溅射和高功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)。使用不同的方法提供的涂层在各个方面都会不同。而且，在相同类型的PVD方法中使用不同的工序参数组合将导致沉积的涂层之间的差异，例如不同的物理性质、不同的机械性质、不同的晶体结构以及在用于金属切削工序中时的不同行为。

通过物理气相沉积(PVD)沉积的氮化钛铝(Ti,Al)N涂层是公知的。一种类型的(Ti,Al)N涂层是单层，其中在整个层中(Ti,Al)N组成基本相同。在沉积工序中使用的一个或多个靶具有相同的Ti:Al比时，提供单层涂层。另一种类型的(Ti,Al)N涂层是多层，其中在所述层中存在不同组成的多个(Ti,Al)N子层。在沉积工序中使用的靶中的至少两个具有不同的Ti:Al比时，可以提供这样的多层，使得当基体在腔室中旋转时，交替沉积了不同组成的多个子层。一种特殊类型的多层是纳米多层，其中单个层的厚度可低至只有几纳米。

US2018/0223436 A1公开了具有硬质合金基体和(Ti,Al)N涂层的涂覆切削工具。该涂层包含通过HIPIMS工序沉积的单层或多层的例如(Ti,Al)N抗磨保护层。

US 2018/0030590 A1公开了通过HIPIMS制成的具有长使用寿命的Ti_0.40Al_0.60N层。

发明目的

本发明的目的是提供一种涂覆切削工具，该切削工具在金属切削、尤其是在钢切削中后刀面磨损改善。与现有技术的切削工具相比，减少后刀面磨损导致工具寿命改善。

发明内容

现在提供了一种包含具有涂层的基体的涂覆切削工具，所述涂层包含(Ti,Al)N层，所述(Ti,Al)N层的总体组成为(Ti_xAl_1-x)N，0.34≤x≤0.65，所述(Ti,Al)N层含有平均晶粒尺寸为10至100nm的柱状(Ti,Al)N晶粒，所述(Ti,Al)N层在电子衍射分析中显示有图案，其中在平均径向强度分布图谱中存在显示为峰(P)的衍射信号，所述峰(P)的最大值在3.2至4.0nm^-1的散射矢量范围内，所述峰(P)的半高全宽(FWHM)为0.8至2.0nm^-1。