[发明专利]改进的用于粗车削的涂层切削刀片

说明书

技术领域

本发明涉及涂层硬质合金切削工具刀片，其特别用于要求韧性的加工，例如钢的中等车削和粗车削。本发明将基材与韧性表面区域和涂层组合在一起，所述涂层具有至少一个(006)晶体结构化的α-Al₂O₃的层。

背景技术

当在钢的加工中使用硬质合金切削工具时，所述工具通过不同机理，例如磨料和化学磨损以及切削刃的破碎和断裂而被磨损。由多种气相沉积技术形成的耐磨性碳化物、氮化物、碳氮化物和/或氧化物化合物的薄表面层是在现代切削工具的涂层中的通常组分。这些涂层有助于增加耐磨料磨损性，以及对于从所述切削表面到下面的硬质合金基材的热扩散起到热阻挡层的作用。在刃区域内的高温与高切削力的组合导致在所述基材的受影响的表面区域内蠕变的增加，并且所述切削刃塑性变形。因此至关紧要的是希望用于钢的加工的刀片提供良好的抗变形性、耐磨性和高韧性。

上述不同的磨损机理在所述工具的不同应用中显现。用于中等车削至粗车削的切削工具级别必须具有足够高的本体韧性以耐受大的碎片与工具接触面积、在小的进刀量和切削深度下提供高的刃线完整性和韧性，同时对长时间切削的蠕变具有高的耐性。这些种类的级别一般在通常大尺寸的具有不规则形状的钢零件中用于第一次去皮切削，这些切削产生在切削刃处具有变化温度的间歇切削模式。因此，所述工具级别必须在韧性以及耐磨性方面显示优越性。

发明内容

发明目的

本发明的目的是提供一种新的改进的α-Al₂O₃涂覆的用于钢和不锈钢的中等车削和粗车削的级别(grade)，其具有良好的抗变形性、耐磨性和高韧性。

已经发现具有强的、完全受控的(006)生长的晶体结构的、相对厚的成核α-Al₂O₃与具有相对高钴含量的基材的组合，在钢的中等车削和粗车削中以及在不锈钢的车削中，显示出增强的耐磨性与刃强度和韧性的组合。

附图说明

图1显示了来自根据本发明的工具刀片的表面区域的抛光的横截面的光学图像，

A＝氧化铝层

B＝MTCVD层

C＝富含粘结剂相的区域

D＝本体基材

发明详述

本发明组合了如下两种硬质合金基材的任一种与如下所述的(006)晶体结构化的Al₂O₃涂层。

基材

根据本发明，涂层切削工具刀片由具有如下组成的硬质合金本体组成，所述组成为8-11wt％的Co、6.5-11wt％的Ti、Nb和Ti的碳化物和余量的WC。

所述钴粘结剂相与钨高度溶合成合金。W在所述粘结剂相中的浓度可以表示为S-值＝σ/16.1，其中σ是以μTm³kg^-1测量的所述粘结剂相的磁矩。所述S-值取决于钨在所述粘结剂相中的含量并随着钨含量的降低而增加。因此，对于纯的钴，或者用碳饱和的粘结剂，S＝1，和对于含有含量对应于形成η-相的边界线的W的粘结剂相，S＝0.78。S应当稍高于0.78的边界线值，优选0.79-0.90，最优选0.80-0.85。

至少在一方面，所述硬质合金刀片具有10-40μm厚，优选20-40μm厚，最优选20-30μm厚的、基本上不含立方碳化物相的和富含粘结剂相的表面区域，该表面区域具有的平均粘结剂相含量为标称粘结剂相含量的1.2-2.5倍。

在第一个实施方案中，所述硬质合金具有如下组成：9.0-10.0wt％的Co，6.5-10wt％的Ti、Nb和Ti的立方碳化物，优选3.0-4.0wt％的TaC、1.7-2.7wt％的NbC和2.0-3.0wt％的TiC以及余量的WC。所述矫顽力为9-14kA/m，优选10.5-12.5kA/m。

在第二个实施方案中，所述硬质合金具有如下组成：9.5-10.5wt％的Co，8.0-11.0wt％的来自周期表第IVb、Vb和VIb族的金属的立方碳化物，优选Ti、Nb和Ti的立方碳化物，优选4.0-5.0wt％的TaC、2.4-3.4wt％的NbC和2.0-3.0wt％的TiC以及余量的WC。所述矫顽力为8-13kA/m，优选9.5-11.5kA/m。

涂层