[发明专利]晶界工程化的α-氧化铝涂层切削工具

权利要求书

1.一种切削工具刀片，其由以下组成

硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或超硬材料例如立方氮化硼(CBN)的基底

和具有5至40μm的总厚度的涂层，所述涂层由一个或多个耐火层组成，在所述耐火层中，至少一层为具有1至20μm的厚度的α-Al₂O₃层，

其中在所述至少一个α-Al₂O₃层中∑3-型晶界的长度大于∑3、∑7、∑11、∑17、∑19、∑21、∑23和∑29-型晶界的晶界之和(=∑3～29-型晶界)的总长度的80％，通过EBSD测量晶界特征分布。

2.根据权利要求1所述的切削工具刀片，其中在所述至少一个α-Al₂O₃层中∑3-型晶界的长度为∑3～29-型晶界的晶界之和的总长度的82％至99％或84％至97％或86％至92％，通过EBSD测量所述晶界特征分布。

3.根据权利要求1或2中的任一项所述的切削工具刀片，其中所述涂层包括毗邻基底表面的第一层，所述第一层由Ti、Zr、V和Hf中的一种或多种的碳化物、氮化物、碳氮化物或氧碳氮化物或其组合组成，其使用CVD或MT-CVD沉积，具有1至20μm、优选5至10μm的厚度，优选所述第一层由碳氮化钛Ti(CN)组成。

4.根据权利要求3所述的切削工具刀片，其中所述涂层包括在所述基底表面与所述第一层之间的中间层，所述中间层由氮化钛TiN组成，其使用CVD或MT-CVD沉积且具有小于5μm、优选0.3至3μm、更优选0.5至2μm的厚度。

5.根据权利要求3或4中的任一项所述的切削工具刀片，其中所述α-Al₂O₃层沉积在所述第一层之上。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的切削工具刀片，其中

a）所述涂层的最上层为所述α-Al₂O₃层或

b）所述涂层的最上层为Ti、Zr、V和Hf中的一种或多种的碳化物、氮化物、碳氮化物或氧碳氮化物或其组合的层，所述层具有0.5至3μm、优选0.5至1.5μm的厚度，沉积在所述α-Al₂O₃层之上，或

c）所述切削工具刀片的表面区域、优选所述切削工具刀片的前刀面包括所述α-Al₂O₃层a）作为最上层，而所述切削工具刀片的剩余表面区域包括Ti、Zr、V和Hf中的一种或多种的碳化物、氮化物、碳氮化物或氧碳氮化物或其组合的层b）作为最上层，所述层b）具有0.5至3μm、优选0.5至1.5μm的厚度，其沉积在所述α-Al₂O₃层之上。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的切削工具刀片，其中所述基底由硬质合金组成，优选由如下硬质合金组成，所述硬质合金由4至12重量%的Co，任选0.5～10重量%的来自周期表IVb、Vb和VIb族金属、优选Ti、Nb、Ta或其组合的立方碳化物，及余量的WC组成。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的切削工具刀片，其中所述基底由包括距基底表面具有5至30μm、优选10至25μm厚度的粘结相富集表面区的硬质合金组成，所述粘结相富集表面区具有是在所述基底芯中的至少1.5倍的Co含量且具有比在所述基底芯中立方碳化物含量0.5倍小的立方碳化物含量。

9.一种制造根据前述权利要求中的任一项所述的切削工具刀片的方法，其中所述至少一个α-Al₂O₃层通过化学气相沉积（CVD）来沉积，所述CVD工艺的反应气体包含H₂、CO₂、AlCl₃和X及任选加入的N₂和Ar，其中X为气态的H₂S、SO₂、SF₆或其组合，其中在所述CVD反应室中CO₂与X的体积比在2<CO₂/X<10范围内。