[发明专利]立方氮化铝钛涂层及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及具有含氮化铝钛的硬涂层的切削刀具以及制造此类涂覆的切削刀具的方法。更具体而言，本发明涉及具有含氮化铝钛的硬涂层的涂覆的切削刀具，这种氮化铝钛具有B1立方体相的一种单一相结构和(Al_xTi_1-x)N的组成，其中x是在大约0.46摩尔到大约0.52摩尔的范围之内。

背景技术：

众所周知的是使用含氮化铝钛的硬涂层来提高切削刀具的性能。此类硬涂层的发展始于1980年代并且延续至今。在以下专利以及公开的专利申请中传授了其中的某些发展：美国专利号7,431,988B2；7,188,463B2；7,169,485B2；7,094,479B2；7,018,726B2；6,924,454B2；6,866,921B2；6,844,069B2；6,838,151B2；6,811,581B2；6,737,178B2；6,688,817B2；6,669,747B2；6,599,062B1；6,558,749B2；6,565,957B2；6,395,379B1；6,333,099B1；6,274,249B1；6,250,855B1；6,110,571；6,071,560；6,033,734；5,712,030；5,296,016；欧洲专利号EP 1 762 637 B1；EP 1 674 597 B1；EP 1 260611 B1；EP 1 150 792 B1；EP 1 122 226 B1；EP 1 021 584 B1；EP 1 099 003 B1；EP1 087 026 B1；EP 1 038 989 B1；EP 1 017 870B1；EP 0 925 386 B1；EP 0 801 144 B1；EP 0 798 399 B1；EP 0 709353 B1；EP 0 558 061 B1；EP 0 492 059 B1；美国公开专利申请号US 2009/0098372A1；US 2009/0075114A1；US 2008/0299383A1；US 2008/02896608A1；US 2007/0148496A1；US 2007/0059558A1；US 2006/0257562A1；US 2006/0219325A1；US 2006/0154051A1；欧洲公开专利申请号EP 2 017 366 A1；EP 2 008 743 A1；EP 2 000236 A1；EP 1 801 260 A1；EP 1 683 875 A2；EP 1 616 978 A1；EP 1 616 974 A1；EP 1 470 879 A8；公开的PCT专利申请WO 2009/031958A1和WO 2008/037556A2；以及目前未决的并且与本申请具有共同所有权的美国专利申请序列号12/572,858。此外，此类硬涂层的发展一直是许多技术论文的主题，例如S.PalDey等人的“(Ti，Al)N的单层和多层耐磨涂层综述”，材料科学与工程，A342(2003)58-79；J.Musil等人的“磁控溅射制备的超硬纳米复合Ti_1-xAl_xN膜”，固体薄膜(ThinSolid Films)，365(2000)104-109；A.等人的“Ti_1-xAl_xN涂覆的切削刀具的机械特性和机加工性能”，表面与涂层技术(Surface& Coatings Technology)191(2005)384-392；G.等人的“直流磁控溅射沉积生长的多晶亚稳Ti_0.5Al_0.5N合金的微结构和物理特性”，固体薄膜，191(1987)55-65；C.-T.Huang等人的“通过反应射频磁控溅射在A2工具钢上沉积(Ti，Al)N膜”，表面与涂层技术，71(1995)259-266；M.Arndt等人的“新AlTiN涂层在干式和高速切削中的性能”，表面涂层技术(Surface CoatingsTechnology)，163-164(2003)674-680；R.Cremer等人的“通过组合方法优化(Ti，Al)N硬涂层”，国际无机材料杂志(InternationalJournal of Inorganic Materials)，3(2001)1181-1184；T.Suzuki等人的“(Ti，Al)N膜的微结构和晶界”，表面涂层技术，107(1998)41-47；J.L.Endrino等人的“用于机加工奥氏体不锈钢的硬AlTiN、AlCrN PVD涂层”，表面涂层技术，200(2006)6840-6845；W.-D.Münz的“氮化钛铝膜：TiN涂层的一种新型替代物”，真空科学技术杂志(J.Vacuum Science Technology)，A4(6)(1986)2717-2725；M.Zhou等人的“射频等离子体辅助磁控溅射制备的Ti-Al-N薄膜的相变和特性”，固体薄膜，339(1999)203-208；Y.Tanaka等人的“阴极电弧离子镀方法制备的用于切削刀具的(Ti_1-xAl_x)N涂层的特性”，真空科学技术杂志，A 10(4)(1992)1749-1756；A.等人的“电弧蒸发的高铝含量Ti_1-xAl_xN薄膜的热稳定性”，真空科学技术杂志，A 20(5)(2002)1815-1823；T.Ikeda等人的“阴极电弧等离子镀方法制备的Ti-Al-N系统中的硬涂层的相形成和相表征”，固体薄膜，195(1991)99-110；以及A.Kimura等人的“具有不同Al含量的亚稳(Ti_1-xAl_x)N膜”，材料科学快报(J.of Material ScienceLetters)，19(2000)601-602。