[發明專利]用于車削鋼的涂層切割工具刀片

有效

• 申請號: 201080033400.2
• 申請日: 2010-06-29
• 公開（公告）號: CN102471896B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發明（設計）人: 欣德里克·恩斯特倫
• 申請（專利權）人: 山高刀具公司
• 主分類號: C23C30/00
• 分類號: C23C30/00;B23B27/14;C23C16/30;C23C16/40
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 郭國清,穆德駿

技術領域

本發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。所述涂層由一個或多個難熔層構成，其中至少一層為織構的α-氧化鋁(α-Al₂O₃)。

背景技術

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氣相沉積在硬質合金基體上而涂覆的(006)織構α-Al₂O₃。

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的薄的極硬單(Ti，Si)N層。

US?7201956涉及由基于碳化鎢的硬質合金或基于碳氮化鈦的金屬陶瓷和設于其表面上的硬質涂層構成；其中所述硬質涂層包括具有α晶體結構的氧化鋁層，其在相對于表面的法線的(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，并且視使用目的而以許多不同狀態存在。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68HRC的硬度范圍的常見狀態。然而，目的在于通過獲得不同微觀結構的鋼來增大強度和耐磨性。

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生硬質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。

隨著強度和硬度增加，結果使得在加工期間切削力增加和刀刃的磨損增加。

當在硬化鋼的加工中使用硬質合金切削工具時，工具通過例如磨料和刀刃的化學磨損、切屑和斷裂的不同機制而磨損。對于通常具有通過各種氣相沉積技術形成的耐磨碳化物、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，其也充當熱從切削表面擴散到下面的硬質合金基體的熱障。刃口區域內的高溫與高切削力的組合導致在基體的受影響的表面區域內的蠕變增加且刀刃塑性變形。硬化鋼加工用刀片必須具有優良的抗變形性、耐磨性和韌性。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供具有優良抗變形性、耐磨性和韌性的切削工具刀片。

本發明的又一目的在于提供在濕態和干態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合金。

現已令人驚奇地發現，與現有的基于硬質合金的切削工具相比，在濕態和干態下中等和粗加工硬化鋼中，具有包含通過濕噴砂前處理、使用化學氣相沉積生長的(006)織構氧化鋁層的涂層具有低Co含量和亞微米晶粒度的硬質合金大大改善了生產率。

附圖說明

圖1顯示了根據本發明的涂層刀片的截面光學顯微鏡圖像，以及

圖2顯示了根據本發明的涂層刀片的截面掃描電子顯微鏡圖像，

其中

A??基體內部，

B??碳氮化鈦層，以及

C??氧化鋁層。

具體實施方式

根據本發明，現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、優選4.5～6.0重量％Co，0.25～0.50重量％Cr、優選0.30～0.45重量％Cr組成，S-值為0.68～0.88、優選為0.7～0.8，且矯頑力(Hc)為28～38kA/m、優選為30～34kA/m。S-值＝σ/16.1，其中σ為粘結相的所測量的磁矩，以μTm³kg^-1計。優選，在涂覆之前刃口半徑為15～50μm。

所述涂層包含厚度為4～12μm、優選為5～10μm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。優選該MTCVD層包括＜3μm、優選為0.1～1.5μm的最里面的細晶粒TiN層，其鄰近于在頂上具有Ti(C，N)層的基體。更優選所述Ti(C，N)層的后面有厚度為約0.1～2μm、優選0.1～0.5μm的細晶粒TiN層，所述細晶粒TiN層后面有厚度為0.1～1.5μm的細晶粒Ti(C，N)層。鄰近基體的第一MTCVD?Ti(C，N)層可以被MTCVD?Ti(C，O，N)、CVDTi(C，N)或CVD?TiN或MTCVD?Ti(C，N)、MTCVD?Ti(C，O，N)、CVDTi(C，N)或CVD?TiN中的兩者或更多者替代。