[發明專利]具有圖案化表面區域的涂布切削工具

有效

• 申請號: 201380053777.8
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN104736743A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 大衛·伯恩克;卡爾·比約恩曼德
• 申請（專利權）人: 山特維克知識產權股份有限公司
• 主分類號: C23C30/00
• 分類號: C23C30/00;B23B27/14;C23C16/04;C23C16/02
• 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

本發明涉及適合于車削、銑削、鉆削或其它切屑形成機械加工方法的涂布切削工具(coated?cutting?tool)。

背景技術

使用堅硬耐火涂層對硬質合金切削工具進行涂布，顯著改進了的工具耐磨性和切削性能，并因此增加了工具壽命和機械加工作業中的生產率。為了進一步改進所述工具的耐磨性和性能，它們通常對于所述硬質合金基底和涂層的材料性質以及對于用于特定應用的工具的幾何結構進行優化。材料性質的優化通常以削弱特定應用的主要磨損機制為目的，而切削工具的幾何結構的優化通常以改進切削工藝如切屑去除或工件的粗糙度為目的。因而，通過一種優化實現的正面效果可能對所述切削工具和/或切削工藝的其它性質沒有效果或具有負面效果。

例如，涂布的硬質合金切削工具刀片經常包含具有內層和氧化鋁外層的涂層，所述內層由一個或多個選自碳化鈦、氮化鈦、碳氮化鈦、碳氧化鈦和碳氮氧化鈦亞層的亞層構成。已知所述氧化鋁層在切削工具刀片的前刀面上改進對凹坑磨損(crater?wear)的抗性，然而在所述切削工具刀片的后刀面上，氧化鋁具有的有吸引力的性質較少，而TiCN貢獻了高度抗磨損性。因為在許多應用中，前刀面上的凹坑磨損是關鍵的磨損機制，所以優先考慮所述氧化鋁層的性質。改進抗凹坑磨損性的一種方法是增加氧化鋁層的厚度。然而，對于凹坑磨損，這種優化是以其它性質為代價的，所述性質例如對所述涂層的特別是在刃口線(edge?line)或后刀面上剝落(flanking)的抗性。

作為對此的一種解決方案，已經使用了不同的后處理。舉例來說，US?5,776,588公開了涂布有多層耐磨涂層的切削工具，所述涂層包括例如最內部的TiCN層、中間的Al₂O₃層和最外面的TiN層。所述TiN層和Al₂O₃層被機械手段除去，所述手段例如從所述切削工具的刃口線振動翻轉、刷洗、噴丸(shot?blast)、磨削，使得最內部的TiCN層暴露，以便改進對所述涂層在刃口線處剝落的抗性。在另一個實例中，US7,431,747公開了涂布有多層耐磨涂層的切削工具，所述耐磨涂層包括沉積在硬質材料層上的氧化鋁層。所述氧化鋁層通過激光處理從后刀面的至少一部分上選擇性去除，使得底層的硬質材料層暴露，以便同時避免后刀面上磨損痕跡(wear?mark)寬度的增加并保留對前刀面上凹坑磨損的抗性。

雖然這些后處理可以改進切削工具刀片的切削性能的總體性質，但限制了氧化鋁層的最大厚度，并因此限制了由所述厚度增加引起的抗凹坑磨損性的改進。

發明內容

本發明的一個目的是改進涂布切削工具的切削性能。另一個目的是改進涂布切削工具的耐磨性。本發明的又一個目的是改進涂布切削工具的抗凹坑磨損性，特別是通過在所述涂布切削工具上局部提供改進的耐磨性而不損害所述涂布切削工具其它部分的性質。另一個目的是提供用于機械加工鐵基材料例如鋼的改進的切削工具。

這由根據獨立權利要求的涂布切削工具實現。在從屬權利要求中公開優選的實施方式。

根據本發明的涂布切削工具包含基底和表面涂層，所述表面涂層沉積在所述基底上并覆蓋所述基底的至少一部分。所述表面涂層具有厚度T_c，并且所述基底在所述基底的涂布部分內的圖案化表面區域之內包含進入所述基底中的多個凹進(recess)。每個所述凹進具有深度D，其小于100μm，優選<75μm；和所述凹進的半深度[D/2]處的寬度W_i，其中W_i≤2T_c。T_c在2μm和30μm之間、優選在5μm和25μm之間、更優選在5μm和22μm之間，并且所述凹進被所述表面涂層至少部分填充。

與沒有提供這種圖案化表面區域的切削工具相比，根據本發明的切削工具已顯示出更高的抗凹坑磨損性。所述凹坑磨損通常是化學和磨蝕類型的磨損。這個區域中的機械負載和溫度二者都很高。根據本發明的工具在這些方面的至少一個中具有改進的性質。