[发明专利]用于切削工具的多层结构化涂层

说明书

相关专利申请资料

本专利申请根据35U.S.C.§119(e)要求提交于2013年3月28日的美国临时专利申请No.61/806,035的优先权，该专利据此全文以引用方式并入。

技术领域

本发明涉及用于切削工具的涂层，并且具体地讲，涉及通过化学气相沉积法(CVD)沉积的涂层。

背景技术

切削工具(包括烧结碳化物切削工具)已用于带涂层和不带涂层条件两者以便加工各种金属和合金。为了提高切削工具耐磨性、性能和寿命，已将一层或多层耐火材料施加于切削工具表面。已通过CVD并通过物理气相沉积法(PVD)将例如TiC、TiCN、TiN和/或Al₂O₃施加于烧结碳化物基底。虽然在多种应用中能有效抑制磨损并延长工具寿命，但基于上述耐火材料的单层或多层构造的耐火涂层已日益达到其性能极限，从而要求开发用于切削工具的新涂层结构。

发明内容

在一个方面，描述了其上粘附有涂层的切削工具，所述涂层在一些实施例中可展示出所需的耐磨性和延长的切削寿命。本文所述的带涂层的切削工具包括基底以及粘附于基底上的涂层，所述涂层具有多层结构，所述多层结构包括多个结构单元，它们各自包括粘结层和相邻的氧化铝层，所述氧化铝层具有小于0.5μm的厚度并且所述粘结层具有小于1μm的厚度，所述粘结层包含TiCN和TiAlOC。在一些实施例中，所述粘结层还包含TiOCN。

此类，结构单元可彼此相邻，从而形成交替氧化铝层和粘结层的结构。

还提供了制作带涂层的切削工具的方法。制作本文所述的带涂层的切削工具的方法包括提供切削工具基底以及通过化学气相沉积法在切削工具基底的表面上沉积具有多层结构的涂层，所述多层结构包括多个结构单元，它们各自包括粘结层和相邻的氧化铝层，所述氧化铝层具有小于0.5μm的厚度并且所述粘结层具有小于1μm的厚度，所述粘结层包含TiCN和TiAlOC。在一些实施例中，所述粘结层还包含TiOCN。

上述及其他实施例将在下文具体实施方式部分详细描述。

附图说明

图1示出了根据本文所述的一个实施例的带涂层的切削工具的基底。

图2为根据本文所述的一个实施例的带涂层的切削工具的示意图。

图3为根据本文所述的一个实施例的带涂层的切削工具的示意图。

图4为根据本文所述的一个实施例的带涂层的切削刀片的横剖面光学图像。

图5为根据本文所述的一个实施例的带涂层的切削刀片的横剖面光学图像。

具体实施方式

参考以下具体实施方式和实例以及前述和下述内容，将更容易地理解本文所述的实施例。然而，本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和实例中所述的具体实施例。应当认识到，上述实施例仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的情况下，多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

I.带涂层的切削工具

在一个方面，描述了其上粘附有涂层的切削工具，所述涂层在一些实施例中可展示出所需的耐磨性和延长的切削寿命。本文所述的带涂层的切削工具包括基底以及粘附于基底上的涂层，所述涂层具有多层结构，所述多层结构包括多个结构单元，它们各自包括粘结层和相邻的氧化铝层，所述氧化铝层具有小于0.5μm的厚度并且所述粘结层具有小于1μm的厚度，所述粘结层包含TiCN和TiAlOC。在一些实施例中，所述粘结层还包含TiOCN。

现在转到具体的组成部分，本文所述的带涂层的切削工具包括基底。带涂层的切削工具的基底可包含不违背本发明目的的任何材料。在一些实施例中，基底包含烧结碳化物、碳化物、陶瓷、金属陶瓷或钢。

烧结碳化物基底可包含碳化钨(WC)。WC可以至少约70重量％的量存在于基底中。在一些实施例中，WC以至少约80重量％的量或以至少约85重量％的量存在于基底中。另外，烧结碳化物基底的金属粘结剂可包含钴或钴合金。钴例如可以约3重量％至约15重量％范围内的量存在于烧结碳化物基底中。在一些实施例中，钴以5-12重量％或6-10重量％的量存在于烧结碳化物基底中。此外，烧结碳化物基底可表现出始于基底表面并从基底表面向内延伸的粘结剂富集区。