[发明专利]切削工具用硬涂层

说明书

本发明的硬涂层通过PVD法在切削工具用基材的表面上形成，所述硬涂层的特征在于包括下述薄膜层，所述薄膜层的总厚度为0.5～10μm，且整体组成为Al_1‑a‑bTi_aMe_bN(0.2<a≤0.6,0<b≤0.15)，其中，Me是热膨胀系数大于2.7×10^‑6/℃且小于9.35×10^‑6/℃的氮化物构成元素，其中，所述薄膜层具有下述结构，其中薄层A、B和C的纳米多层结构重复层叠至少一次，薄层B布置在薄层A和薄层C之间，所述薄膜层满足kA>kB>kC的关系，其中，kA是薄层A的热膨胀系数，kB是薄层B的热膨胀系数，并且kC是薄层C的热膨胀系数，薄层A的组成为Ti_1‑aAl_aN(0.3≤a<0.7)，薄层B的组成为Ti_1‑y‑zAl_yMe_zN(0.3≤y<0.7,0.01≤z<0.5)，并且薄层C的组成为Al_1‑xTi_xN(0.3≤x<0.7)。

技术领域

本发明涉及切削工具用硬涂层，并且更具体地涉及包括构成纳米多层结构的AlTiMeN层的硬涂层，该硬涂层即使在切削过程期间发生相分解，也可以减轻热裂纹的发生，并因此可以适用于中低速断续切削。

背景技术

为了开发高硬度切削工具材料，自1980年代晚期就已经提出了基于TiN的各种多层膜体系。

例如，当通过交替重复地层叠厚度为几纳米的TiN或VN而形成多层膜时，尽管单层的晶格常数不同，但在层之间形成匹配界面以形成所谓的具有唯一晶格常数的超晶格，并且因此可以实现至少两倍于各个单层膜的一般硬度的高硬度。已经进行了各种尝试将这种现象应用于切削工具用薄膜。

用于这种超晶格涂层的增强机制包括Koehler模型、Hall-Petch关系和相干应变模型等，并且，在材料A和B交替沉积时，这些增强机制通过控制材料A和B的晶格常数和弹性模量的差异以及层压周期来增加硬度。

最近，例如，如专利文献1(韩国专利公开第2013-0123238号)所公开的那样，已经提出了具有各种纳米多层结构的切削工具用硬涂层，其中具有各种组成的氮化物如AlTiN、TiAlN、AlTiMeN等(其中，Me是金属元素)交替层叠以实现与单层膜相比显著改善的物理性能。

然而，诸如AlTiN、TiAlN或AlTiMeN等氮化物薄膜具有以下限制：在切削过程期间由于高温和高压而发生相分解成AlN、TiN或MeN，并且由于相分解的AlN或TiN等的热膨胀系数的差异过大，在诸如中低速断续铣削加工等切削加工过程的初期容易出现热裂纹，从而缩短了工具寿命。

发明内容

技术问题

为了解决传统技术的上述限制而提供本发明，并且本发明的目的在于提供一种切削工具用硬涂层，其包括如AlTiN、TiAlN或AlTiMeN等氮化物层，并且解决了由于热裂纹导致的工具寿命缩短的限制。

技术方案