[发明专利]纳米叠层涂覆的切削工具

权利要求书

1.一种用于通过排屑加工的切削工具刀片，其包括或者作为固体刀片或者附着于支持体的刀体，其上沉积有硬质耐磨的PVD涂层，其特征在于所述刀体为包含至少30体积％在粘结剂中的立方相氮化硼(cBN)的多晶立方氮化硼压块(PCBN)，其包含至少一种选自属于元素周期表中第4族、第5族和第6族元素以及Al的一种或多种的氮化物、硼化物、氧化物、碳化物和碳氮化物的化合物，并且在所述涂层中包括交替的A和B层的柱状多晶纳米叠层结构，其中层A为(Ti_1-xAl_xMe1_p)N_a，0.3＜x＜0.95、优选0.45＜x＜0.75，0.90＜a＜1.10、优选0.96＜a＜1.04，0≤p＜0.15，且Me1为Zr、Y、V、Nb、Mo和W的一种或多种，层B为(Ti_1-y-zSi_yMe2_z)N_b，并且0.05＜y＜0.25、优选0.05＜y＜0.18，0≤z＜0.4，0.9＜b＜1.1、优选0.96＜b＜1.04，且Me2为Y、V、Nb、Mo、W和Al的一种或多种，并且所述纳米叠层结构的厚度在0.5至10μm之间、优选在0.5至5μm之间，平均柱宽在20至1000nm之间，且单独A和B层的平均厚度在1至50nm之间。

2.根据权利要求1所述的切削工具刀片，其特征在于如通过X-射线衍射测定的，所述纳米叠层结构包含立方和六角结构的混合相，优选仅立方相。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的切削工具刀片，其特征在于z＝p＝0。

4.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具刀片，其特征在于所述涂层包含TiN、TiC、Ti(C、N)或(Ti、Al)N，优选(Ti、Al)N的内部单层和/或多层涂层，和/或TiN、TiC、Ti(C、N)、(Ti、Si)N或(Ti、Al)N，优选(Ti、Si)N或(Ti、Al)N的外部单层和/或多层涂层，包括纳米叠层结构厚度的总涂层厚度在0.5至20μm之间、优选在0.5至10μm之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具刀片，其特征在于所述PCBN刀体包含：30体积％＜cBN＜70体积％、优选40体积％＜cBN＜65体积％，平均cBN晶粒度在0.5μm至4μm之间，和含80重量％＜Ti(C、N)＜95重量％的粘结剂以及主要包含其它化合物的其余物质，所述其它化合物包含元素Ti、N、B、Ni、Cr、Mo、Nb、Fe、Al和O中的两种或更多种。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的切削工具刀片，其特征在于所述PCBN刀体包含：45体积％＜cBN＜70体积％、优选55体积％＜cBN＜65体积％，平均cBN晶粒度在0.5μm至4μm之间、优选在1μm至3μm之间，和含80重量％＜Ti(C、N)＜90重量％的粘结剂，1重量％＜含元素Ni、Co、Cr和Mo的一种或多种的合金＜10重量％，以及主要包含TiB₂和Al₂O₃的其余物质。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的切削工具刀片，其特征在于所述PCBN刀体包含：70体积％＜cBN、优选80体积％＜cBN＜95体积％，平均cBN晶粒度或者在0.5μm至10μm之间、优选在1μm至6μm之间、或者在10μm至25μm之间、优选在15μm至25μm之间，和含有如下化合物的粘结剂，所述化合物为元素Al、B、N、W、Co、Ni、Fe、Al和O的两种或更多种的化合物。

8.制备根据权利要求1所述的切削工具刀片的方法，其特征在于：使用在50A至200A之间的蒸镀电流，在Ar+N₂气氛中、优选在纯N₂气氛中，在0.5Pa至9.0Pa、优选1.5Pa至5.0Pa的总压力下，在-10V至-300V之间、优选在-20V至-200V之间的偏压下，在350℃至700℃、优选400℃至650℃下，通过合金化或复合阴极的阴极电弧蒸镀而沉积所述涂层，产生希望的(Ti、Al、Me1)N和(Ti、Si、Me2)N层的组成。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的切削工具刀片用于加工钢、铸铁、超合金和硬化钢的用途，切削速度为50-2000米/分钟、优选50-1500米/分钟，以及取决于切削操作和刀片的几何形状，平均进给量为0.01-1.0毫米/转、优选0.01-0.6毫米。