[发明专利]带涂层的切削刀具刀片

说明书

技术领域

本发明涉及一种带涂层的硬质合金切削刀具刀片，特别适用于对具有未加工表面，如浇铸表层、锻造表层、热轧表层或冷轧表层或者预加工表面的非合金钢、低合金钢和高合金钢以及铸铁进行干加工和湿加工，优选为铣削。

背景技术

当切削加工时，硬质合金切削刃会受到磨损。磨损可具有不同的机理特征，例如化学磨损、磨粒磨损、粘着磨损和崩刃(edge chipping)，崩刃由沿切削刃形成的断裂引起，即所谓的梳状裂纹(comb crack)。在严峻的切削条件下，经常发生刀大块断裂和刀刃线断裂。根据工件材料和切削条件，需要不同性能的切削刀片。例如，当切削具有未加工表面区域的钢制部件或在其他困难条件下切削时，带涂层的硬质合金刀片必须以韧性碳化物基底为基础，并且要具有极佳粘着性的涂层。当使用较高切削速度和较大的切口径向厚度切削低合金钢和铸铁时，化学磨损一般为主要的磨损类型。这里，一般优选为7-14μm厚的CVD涂层。

可以采取措施来相对于具体的磨损类型改进或最优化切削性能。但是，通常，此类措施对其他磨损性能有负面影响。

一些可能的措施的影响给出如下：

1.)梳状裂纹形成可通过降低粘结相含量而得到降低。但是，低粘结相含量将降低切削刀片的韧性性能，这是非常不希望的。

2.)提高的化学磨损可通过增加涂层厚度来获得。但是，较厚涂层增加剥落的危险，且也降低抗粘着磨损性。

3.)导致高切削刃温度的较高切削速度下和其他条件下的切削需要具有更高数量的立方碳化物的硬质合金(WC-TiC-Ta-NbC固溶体)，但这类碳化物会促使梳状裂纹形成。

4.)提高的韧性可通过增加钴粘结剂的含量而获得。但是，高的钴含量降低抗塑性变形性。

商业上的硬质合金等级通常相对于所提到的磨损类型之中的一个或几个来设定并最优化，并且由此设定并最优化到某个具体的切削应用领域。

US 6,062,776公开了一种带涂层的切削刀具刀片，特别适用于在湿润条件或干燥条件中对具有或不具有未加工表面区域的低合金钢和中合金钢进行铣削。这种刀片的特征在于，具有低含量立方碳化物和高W合金粘结相的WC-Co硬质合金，涂层包括具有柱状晶粒的TiC_xN_yO_z的最内层，以及具有TiN顶层的κ-A1₂O₃层。

US 6,406,224公开了一种带涂层的切削刀具刀片，也特别适用于在较高切削速度下对具有或没有磨蚀表面区域的合金钢进行铣削。这种带涂层的切削刀具刀片包括硬质合金主体，该硬质合金主体具有以下组分：7.1-7.9wt％的Co、金属Ta、Nb和Ti的0.2-1.8wt％的立方碳化物，以及余量的WC。刀片涂有具有柱状晶粒的TiC_xN_yO_z的最内层，以及具有TiN顶层的κ-Al₂O₃层。

EP-A-736615公开了一种带涂层的切削刀片，特别适用于对灰口铸铁进行干铣削。这种刀片的特征在于，具有连续的WC-Co硬质合金基底和涂层，涂层由具有柱状晶粒的TiC_xN_yO_z层以及具有细晶粒织构化的α-Al₂O₃顶层组成。

EP-A-1696051公开了一种带涂层的切削刀具刀片，适用于通过车削、铣削、钻削或通过相似的切屑形成加工方法对金属进行加工。这种刀具特别适用于要求间断韧性的切削操作。

US 6,200,671公开了一种带涂层的车削刀片，特别适用于对不锈钢进行车削。这种刀片的特征在于，WC-Co基的硬质合金基底和涂层，基底具有高W合金Co粘结相，涂层包括具有柱状晶粒的TiC_xN_yO_z的最内层，和TiN顶层，以及细晶粒的κ-Al₂O₃内层。

发明内容

本发明者研制了一种改进的切削刀具刀片，优选用于铣削。组合特征为：特定的硬质合金组分，特定WC晶粒尺寸，合金粘结相，由多个限定层组成的内涂层，和平滑的α-Al₂O₃的顶部前刀面层。