[发明专利]具有织构化氧化铝层的切削刀具

说明书

涂层切削刀具，其包括硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼基底以及通过化学汽相沉积(CVD)沉积并具有4至25μm的总厚度的多层耐磨涂层，其中所述多层耐磨涂层包括：通过CVD沉积的，由通式Ti_1‑xAl_xC_yN_z表示的TiAlCN层(a)，其中0.2x≤0.97、0y0.25和0.7z≤1.15，以及通过CVD紧挨在所述TiAlCN层(a)的顶部沉积的κ氧化铝的κ‑Al₂O₃层(b)，并且其中Ti_1‑xAl_xC_yN_z层(a)具有整体纤维织构，其中{111}面优选平行于基底表面生长，所述纤维织构的特征在于通过X射线衍射或电子背散射衍射在0°≤a≤80°的角度范围内测得的Ti_1‑xAl_xC_yN_z层(a)的{111}极图的强度最大值在与样品法线成10°的倾斜角度内，并且在与样品法线成20°的倾斜角度内具有在0°≤a≤60°的角度范围内测得的≥50％的相对强度，并且其中K‑Al₂O₃层(b)具有整体纤维织构，其中{002}面优选平行于基底表面生长，所述纤维织构的特征在于通过X射线衍射或电子背散射衍射在0°≤a≤80°的角度范围内测得的K‑Al₂O₃层(b)的{002}极图的强度最大值在与样品法线成10°的倾斜角度内，并且在与样品法线成20°的倾斜角度内具有在0°≤a≤80°的角度范围内测得的≥50％的相对强度。

技术领域

本发明涉及涂层切削刀具，该涂层切削刀具包括硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼的基底和通过化学汽相沉积(CVD)沉积而成的并具有总厚度为4至25μm的多层耐磨涂层，其中多层耐磨涂层包括TiAlCN层(a)，其由通式Ti_1-xAl_xC_yN_z表示，其中0.2≤x≤0.97、0≤y≤0.25以及0.7≤z≤1.15；和κ-Al₂O₃的κ氧化铝层(b)。

背景技术

切削刀具的耐磨性通常由通过CVD或PVD技术沉积的不同金属氧化物、氮化物和碳化物的硬质耐火涂层而改善。氧化铝(Al₂O₃)广泛用于切削刀具上的耐磨涂层。Al₂O₃在几个不同的相中结晶，并且已经在工业规模上实现了γ-Al₂O₃、α-Al₂O₃和κ-Al₂O₃多晶型物的沉积，其中主要是后两种多晶型物在商业切削刀具中得到应用。

已知多晶结构的涂层以相对于基底的表面的优选结晶取向(纤维织构)生长。优选结晶取向可取决于若干因素，诸如涂层成分、成核和沉积条件、沉积表面等。已经知道涂层的优选结晶取向可以对涂层切削刀具的机械性能和切削性能具有显著影响。例如，已经描述了改变α-Al₂O₃涂层的沉积工艺以获得优选结晶取向，其中晶面{012}、{104}、{110}、{116}、{100}或{001}优选平行于基底的表面生长。具有平行于基底的表面优选生长的晶面{hkl}的优选结晶取向也被称为{hkl}织构。已经发现{001}织构的α-Al₂O₃涂层在许多切削应用中表现出优异的性能并且显示出优异的耐磨性。这是因为涂层的磨损主要是由于晶格的基面滑移而发生的，因此{001}织构的涂层显示出均匀的磨损，且具有光滑的磨损表面，而不同于其它织构的磨损机制，其它织构的磨损机制的特征是，脆性、断裂和晶粒被拉出(S.Ruppi，《表面与涂层技术》(SurfaceAnd Coatings Technology)202(2008)4257-4269)。