[发明专利]CVD涂层切削工具

说明书

本发明涉及一种用于金属的切屑形成加工的涂层切削工具，其包含表面涂有化学气相沉积(CVD)涂层的基底。所述涂层切削工具包含涂有含α‑Al₂O₃层的涂层的基底，其中在20℃室温下用10kHz、100mV的AC测量，所述α‑Al₂O₃层具有10^‑6≤tanδ≤0.0025的介电损耗。

技术领域

本发明涉及用于金属的切屑形成加工的涂层切削工具，其包含表面涂有化学气相沉积(CVD)涂层的基底。本发明的涂层切削工具特别可用于对于在例如金属材料(例如合金钢、碳钢或韧性硬化钢)的车削、铣削、钻削中的耐磨损性上有高要求的应用。

背景技术

硬质合金切削工具上耐磨涂层的化学气相沉积(CVD)已有多年的工业实践。例如TiCN和Al₂O₃的涂层已经显示出改善了切削刀片在许多不同材料的切削上的耐磨性。内层TiCN和外层α-Al₂O₃的组合可见于许多旨在用于例如钢的车削的商业切削刀片中。

本发明的一个目的是提供在切削操作上性能改善的氧化铝涂层切削工具刀片。本发明的另一个目的是提供耐磨性改善的涂层切削工具，例如对切削刃的耐月牙洼磨损性较高和耐后刀面磨损性提高。本发明的另一个目的是提供在钢(例如合金钢、碳钢和韧性硬化钢)的车削上具有高性能的切削工具。

发明内容

上述目的通过权利要求1所述的切削工具实现。从属权利要求中公开了优选实施方式。

本发明的切削工具包含涂有含α-Al₂O₃层的涂层的基底，其中在20℃室温下用10kHz、100mV的AC测量，所述α-Al₂O₃层具有10^-6≤tanδ≤25×10^-4的介电损耗。这种α-Al₂O₃层由于它出乎意料地高的耐月牙洼和后刀面磨损性，已经显示出作为切削工具上的层是有利的。

介电损耗量化了介电材料固有的电磁能量耗散为例如热量。所述介电损耗可以根据损耗角正切tanδ来参数化，其中δ是损耗角。在介电材料上施加的振荡电场驱使所述介电材料中的电荷在两种供选构型(alternative configuration)之间来回。这种电荷运动，如果没有损耗的话，相当于与电压有90度相位差的电流。损耗角δ相当于由介电损耗引起的与这种理论90度值的相移。因此，损耗角正切是表征材料的介电损耗的尺度。所述损耗角正切也可以表示为tanδ或耗散因数(D)。

介电材料涂层例如α-Al₂O₃的介电损耗与涂层内存在的缺陷例如杂质、孔隙率和表面状态有关，因此致密(没有孔隙)、纯粹(没有杂质)和高度晶界内聚性产生较低的tanδ值。在切削工具上的α-Al₂O₃层中杂质和孔隙二者的存在降低了所述涂层在切削操作期间的耐磨性。α-Al₂O₃层的tanδ值较低表明所述层的性质更接近蓝宝石性质。文献中已经介绍了单晶蓝宝石(α-Al₂O₃)的理论值是8×10^-8。

切削工具上α-Al₂O₃层的介电损耗也可能与所述涂层的其它性质例如所述涂层中的残余应力有关。如由例如XRD和sin²ψ方法测量的，源于所述涂层在升高的温度下沉积之后收缩所致的残余应力在通常约100-500MPa(张力)的水平下。