[發(fā)明專(zhuān)利]用于沉積涂層的方法和涂層切削工具

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380028292.3
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104379796A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬恩·安德森;馬茨·約翰松;雅各布·舍倫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 山高刀具公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/02
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/02;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/35;C23C30/00;C23C14/34;C23C28/04;C23C28/00
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 張爽;郭國(guó)清

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于切屑形成(chip?forming)金屬加工的切削工具，其至少一部分上借助于高度電離物理氣相沉積，優(yōu)選陰極電弧蒸發(fā)沉積有層。

背景技術(shù)

現(xiàn)代切屑形成金屬加工的生產(chǎn)率提高需要具有高可靠性和優(yōu)異耐磨性的工具。自從20世紀(jì)60年代末期以來(lái)，已知可以通過(guò)向工具表面施加合適的涂層來(lái)顯著改進(jìn)工具壽命。化學(xué)氣相沉積(CVD)是用于切削工具的第一種沉積技術(shù)并且這種方法仍通常用于沉積TiN、Ti(C,N)和Al₂O₃。物理氣相沉積(PVD)是在20世紀(jì)80年代引入的，并且從那時(shí)起已經(jīng)從穩(wěn)定的金屬化合物例如TiN或Ti(C,N)的沉積，發(fā)展到包括通過(guò)諸如濺射或陰極電弧蒸發(fā)的方法沉積多組分、亞穩(wěn)態(tài)化合物例如(Ti,Al)N、(Ti,Si)N、(Al,Cr)N或(Al,Cr)₂O₃。如本領(lǐng)域中所公知的，基底偏置電位是必須適于特定涂層組成和應(yīng)用的一種重要的工藝參數(shù)。另外，US?2007218242和EP?2298954描述基底偏置電位的變化以進(jìn)一步改進(jìn)性能。盡管通過(guò)所提及的發(fā)現(xiàn)已極大地改進(jìn)工具性能，但發(fā)明人已經(jīng)注意到需要用于進(jìn)一步改進(jìn)切削工具的耐磨性的方法。

發(fā)明內(nèi)容

因此本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供涂層切削工具，其提供提高的耐磨性。

讓我們驚訝的是，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在總層沉積時(shí)間的至少5％期間使用非常高的(負(fù))基底偏置電位，借助于高度電離物理氣相沉積技術(shù)，優(yōu)選陰極電弧蒸發(fā)，在工具刀體(tool?body)上沉積層來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。

根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供用于在硬質(zhì)合金(hard?alloy)的工具刀體上沉積硬質(zhì)耐磨涂層的方法，所述硬質(zhì)合金例如是燒結(jié)碳化物(cemented?carbide)、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼基材料或高速鋼的硬質(zhì)合金，其中所述涂層包含層，和所述方法包括使用包含元素Me的元素復(fù)合材料和/或合金化源材料，通過(guò)高度電離物理氣相沉積來(lái)沉積所述層，其中Me為T(mén)i、V、Cr、Y、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、B、Al和Si中的一種或多種，優(yōu)選Ti、V、Cr、Y、Zr、Nb、Al和Si中的一種或多種，最優(yōu)選Ti、Cr、Al和Si中的一種或多種，和另外所述源材料可含有痕量雜質(zhì)，使用包含元素C、N、O和S中的一種或多種，優(yōu)選C、N和O中的一種或多種，最優(yōu)選N₂和O₂中的一種或多種的工藝氣體，和另外所述工藝氣體可含有惰性氣體、氫氣和痕量雜質(zhì)，和在總層沉積時(shí)間D_總的至少一個(gè)部分D_hi期間，其中i＝1、2、3……，施加第一基底偏置電位U_b1，其中-900V<U_b1<-300V，其中D_hi>0.05D_總，優(yōu)選D_hi>0.1D_總，由此在所述至少一個(gè)部分期間形成一個(gè)第一子層。所述方法還包括在總沉積時(shí)間D_總的至少一個(gè)部分D_li期間，其中i＝1、2、3……，施加第二基底偏置電位U_b2，其中-150V<U_b2<0V，其中D_li>0.05D_總，優(yōu)選D_li>0.1D_總，所述部分D_li處于部分D_hi之前、之后和/或之間。

由此實(shí)現(xiàn)具有提高的耐磨性的涂層切削工具。第一基底偏置電位U_b1可在每一部分D_hi內(nèi)變化，但在每一部分D_hi期間總是在-300V與-900V之間。第二偏置電位U_b2可在每一部分D_li內(nèi)變化，但在每一部分D_li期間總是在0與-150V之間。由此形成的層含有至少一個(gè)第一子層，每一第一子層是在部分D_hi期間沉積的，和除所述至少一個(gè)第一子層之外的至少一個(gè)第二子層，每一第二子層是在部分D_li期間沉積的。