專利名稱：用于車削鋼的涂層切割工具刀片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尤其可用于車削硬化鋼和工具鋼的涂層切削工具刀片。硬的細(xì)晶粒基體與CVD涂層的組合大大改善耐磨性。所述涂層由一個(gè)或多個(gè)難熔層構(gòu)成，其中至少一層為織構(gòu)的α-氧化鋁(a-Al2O3)。
背景技術(shù)：
US 2009/017289涉及以高切削速度車削鋼用切削工具刀片。所述切削工具刀片包含通過化學(xué)氣相沉積在硬質(zhì)合金基體上而涂覆的(006)織構(gòu)α-Α1203。US 2009/016831涉及尤其可用于車削耐熱超合金的涂層切削工具刀片，其利用硬的低Co含量亞微米晶粒度基體以及使用物理氣相沉積生長(zhǎng)的薄的極硬單(Ti，Si)N層。US 7201956涉及由基于碳化鎢的硬質(zhì)合金或基于碳氮化鈦的金屬陶瓷和設(shè)于其表面上的硬質(zhì)涂層構(gòu)成；其中所述硬質(zhì)涂層包括具有α晶體結(jié)構(gòu)的氧化鋁層，其在相對(duì)于表面的法線的(0001)晶面的傾斜部分中具有最高峰。硬化鋼涉及大量鋼和性質(zhì)，并且視使用目的而以許多不同狀態(tài)存在。因此淬火、淬火并回火、表面硬化(表面淬火(case hardened)、氮化等)為涉及高達(dá)68HRC的硬度范圍的常見狀態(tài)。然而，目的在于通過獲得不同微觀結(jié)構(gòu)的鋼來增大強(qiáng)度和耐磨性。適合硬化的鋼為通常具有Cr、Ni、Mn和Mo的合金化添加物的中至高碳鋼。取決于目的，加入其它合金化元素。這些合金化元素中的許多為在鋼中產(chǎn)生硬質(zhì)磨粒的碳化物形成物，除了高硬度以外，其還降低可加工性并增加刀刃的磨損。隨著強(qiáng)度和硬度增加，結(jié)果使得在加工期間切削力增加和刀刃的磨損增加。當(dāng)在硬化鋼的加工中使用硬質(zhì)合金切削工具時(shí)，工具通過例如磨料和刀刃的化學(xué)磨損、切屑和斷裂的不同機(jī)制而磨損。對(duì)于通常具有通過各種氣相沉積技術(shù)形成的耐磨碳化物、氮化物、碳氮化物和/或氧化物的薄表面層的涂層工具刀片，涂層有助于增大耐磨料磨損性，其也充當(dāng)熱從切削表面擴(kuò)散到下面的硬質(zhì)合金基體的熱障。刃口區(qū)域內(nèi)的高溫與高切削力的組合導(dǎo)致在基體的受影響的表面區(qū)域內(nèi)的蠕變?cè)黾忧业度兴苄宰冃巍Ｓ不摷庸び玫镀仨毦哂袃?yōu)良的抗變形性、耐磨性和韌性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供具有優(yōu)良抗變形性、耐磨性和韌性的切削工具刀片。本發(fā)明的又一目的在于提供在濕態(tài)和干態(tài)下均具有改善的耐磨性的中等和粗加工硬化鋼用的涂層硬質(zhì)合金。現(xiàn)已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，與現(xiàn)有的基于硬質(zhì)合金的切削工具相比，在濕態(tài)和干態(tài)下中等和粗加工硬化鋼中，具有包含通過濕噴砂前處理、使用化學(xué)氣相沉積生長(zhǎng)的(006)織構(gòu)氧化鋁層的涂層具有低Co含量和亞微米晶粒度的硬質(zhì)合金大大改善了生產(chǎn)率。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的涂層刀片的截面光學(xué)顯微鏡圖像，以及圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的涂層刀片的截面掃描電子顯微鏡圖像，其中A 基體內(nèi)部，B碳氮化鈦層，以及C氧化鋁層。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)提供由基體和涂層組成的涂層切削工具刀片。所述基體由WC， 4. 0 7. 0重量％ Co、優(yōu)選4. 5 6. 0重量％ Co，0. 25 0. 50重量％ Cr、優(yōu)選0. 30 0. 45 重量％ Cr組成，S-值為0. 68 0. 88、優(yōu)選為0. 7 0. 8，且矯頑力(He)為28 38kA/m、 優(yōu)選為30 34kA/m。S-值=ο/16. 1，其中ο為粘結(jié)相的所測(cè)量的磁矩，以yTn^kg—1計(jì)。 優(yōu)選，在涂覆之前刃口半徑為15 50 μ m。所述涂層包含厚度為4 12μπκ優(yōu)選為5 ΙΟμπι的具有柱狀晶粒的MTCVD Ti (C,N)層作為鄰近基體的第一層。在該MTCVD層之上沉積α-Al2O3層。優(yōu)選該MTCVD層包括< 3 μ m、優(yōu)選為0. 1 1. 5 μ m的最里面的細(xì)晶粒TiN層，其鄰近于在頂上具有Ti (C， N)層的基體。更優(yōu)選所述Ti(C，N)層的后面有厚度為約0. 1 2μπκ優(yōu)選0. 1 0.5μπι的細(xì)晶粒TiN層，所述細(xì)晶粒TiN層后面有厚度為0. 1 1.5μπι的細(xì)晶粒Ti (C，N)層。鄰近基體的第一 MTCVD Ti (C, N)層可以被 MTCVD Ti (C，0，N)、CVDTi (C，N)或 CVD TiN 或 MTCVD Ti (C，N)、MTCVD Ti (C，0，N)、CVDTi (C，N)或 CVD TiN 中的兩者或更多者替代。所述α-Al2O3層由成核的α-Al2O3組成。所述氧化鋁層的厚度為7至12 μ m、優(yōu)選為8至11 μ m。所述氧化鋁層由具有(006)織構(gòu)、具有2至12、優(yōu)選4至8的長(zhǎng)/寬比的柱狀晶粒構(gòu)成。所述α-Al2O3層為最上層。通常，表面粗糙度Ra < 1.0 μ m、優(yōu)選為0.3 0. 7 μ m0 α -Al2O3層的織構(gòu)系數(shù)(TC)確定如下
權(quán)利要求
1.一種切削工具刀片，其包括硬質(zhì)合金刀體和涂層，其特征在于-所述硬質(zhì)合金刀體包含WC, 4. 0-7. 0重量% Co、優(yōu)選4. 5-6. 0重量％ Co，0. 25-0. 50 重量％ Cr、優(yōu)選0. 30-0. 45重量％ Cr，且S-值為0. 68-0. 88、優(yōu)選0. 7-0. 8，矯頑力Hc為 28-38kA/m、優(yōu)選 30_34kA/m，相鄰的-通過CVD沉積的厚度為11至M μ m的涂層，其中至少最上層為厚度為7-12 μ m、優(yōu)選 8-11 μ m的α -Al2O3層，其在<006>_方向織構(gòu)化，織構(gòu)系數(shù)TC (006) > 2、優(yōu)選> 4且< 8， 同時(shí)，TC(012)、TC(IlO)、TC(113)、TC(202)、TC(024)和 TC(116)都< 1 且 TC(104)為第二最高織構(gòu)系數(shù)，所述織構(gòu)系數(shù)TC (hkl)定義為TC(MZ) = ^rif ^T1 I0(Hkl)In^l I0(Hkl)其中I (hkl) = (hkl)反射的所測(cè)量的強(qiáng)度，I0 (hkl)=根據(jù)JCPDS卡片46-1212號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，η=在計(jì)算中使用的反射數(shù)(8)，所使用的(hkl)反射為(012)、(104)、(110)、(006)、(113)、(202)、(024)和(116)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的切削工具刀片，其特征在于TC(104)<2且>0.5。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的切削工具刀片，其特征在于所述氧化鋁層由具有 2 12、優(yōu)選4 8的長(zhǎng)/寬比的柱狀晶粒構(gòu)成。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的切削工具刀片，其特征在于所述涂層還包括鄰近硬質(zhì)合金基體的由柱狀晶粒構(gòu)成的MTCVDTi (C, N)的厚度為4 12 μ m、優(yōu)選5 10 μ m的第一層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的切削工具刀片，其特征在于所述第一層包括鄰近所述基體的厚度< 3 μ m、優(yōu)選為0. 1 1. 5 μ m的最里面的細(xì)晶粒TiN層。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的切削工具刀片，其特征在于所述第一層后面有厚度為約 0. 1 2 μ m、優(yōu)選0. 1 0. 5 μ m的細(xì)晶粒TiN層，所述細(xì)晶粒TiN層后面有厚度為0. 1 1.5^111的細(xì)晶粒11((，吣層。
7.根據(jù)權(quán)利要求4、5或6所述的切削工具刀片，其特征在于所述第一MTCVD Ti (C，N)MTCVD Ti (C, 0， N)、MTCVD TiN, CVDTi (C, N)，CVD TiN, MTCVD Ti (C, N)、MTCVDTi (C，0，N)、MTCVDTiN、CVD Ti (C, N)或 CVD TiN 中的兩者或更多者代替。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的切削工具刀片，其特征在于所述α-Al2O3層為最上層，且Ra值< Ι.Ομπι。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的切削工具刀片，其特征在于在涂覆之前所述硬質(zhì)合金的刃口半徑為15至50 μ m。
10.一種根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的刀片的用途，其用于在濕態(tài)和干態(tài)下以70 250m/ 分鐘的切削速度、0. 3 3mm的切削深度和0. 1 0. 6mm/轉(zhuǎn)的進(jìn)給量車削具有40HRC至 60HRC硬度的硬化鋼和工具鋼。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于車削硬化鋼和工具鋼的切削工具刀片。所述切削工具刀片包括涂覆有織構(gòu)CVDα-Al2O3的硬質(zhì)合金刀體。所述硬質(zhì)合金刀體具有4.0～7.0重量％Co和0.25～0.50重量％Cr，且S-值為0.68～0.88，矯頑力(Hc)為28～38kA/m。所述α-Al2O3層的厚度為7～12μm，其由具有2～12的長(zhǎng)/寬比的柱狀晶粒構(gòu)成，且沉積在厚度為4～12μm的MTCVD Ti(C，N)層上。所述氧化鋁層的特征在于明確的(006)生長(zhǎng)織構(gòu)。本發(fā)明的目的是提供一種切削工具刀片，其具有優(yōu)良的抗變形性、耐磨性和韌性。
文檔編號(hào)C23C16/40GK102471896SQ201080033400
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月27日
發(fā)明者欣德里克·恩斯特倫 申請(qǐng)人:山高刀具公司