[發(fā)明專利]涂覆有硬質(zhì)材料的本體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410055196.4
• 申請日: 2009-01-20
• 公開（公告）號: CN103834928B
• 公開（公告）日: 2016-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: H·范丹比爾格;H·維斯特法;V·索特克
• 申請（專利權(quán)）人: 鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司
• 主分類號: C23C16/32
• 分類號: C23C16/32;C23C16/34;C23C16/36;C23C16/40;B32B9/04
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 葛青;盧亞靜

本申請是優(yōu)先權(quán)日為2008年3月12日、發(fā)明名稱為“涂覆有硬質(zhì)材料的本體”的中國專利申請200980108501.9（國際申請?zhí)朠CT/EP2009/000309）的分案申請

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種本體，該本體涂覆有硬質(zhì)材料并且具有通過CVD施加的多個硬質(zhì)材料層。

背景技術(shù)

用于切削加工的切削刀具必須滿足就穩(wěn)定性和強(qiáng)度而言的嚴(yán)格要求，特別是在通過高切削速度下的車削來切削加工硬質(zhì)或韌性材料（例如淬硬鋼或淬火鋼）的過程中。該切削刀具的材料應(yīng)該特別地是耐磨損的，這在過去已經(jīng)致使燒結(jié)碳化物或金屬陶瓷基質(zhì)本體來配備一個表面涂層，其中最初鈦的碳化物、氮化物或碳氮化物以及后來還有氧化鋁層被用作磨損保護(hù)涂層。由不同的硬質(zhì)材料所構(gòu)成的多層磨損保護(hù)涂層也是已知的。例如，被安排在一個或多個中間層（如碳氮化鈦或氮化鈦）上的氧化鋁層被稱為減磨涂層。

WO?03/085152?A2披露了使用一種Ti-Al-N層，該層可以通過PVD作為具有高達(dá)60%的鋁含量的一個單相層來生產(chǎn)。然而，在較高的鋁含量下，形成了立方體的和六邊形的TiAlN的混合物，并且在甚至更高的鋁含量下僅形成了更軟的并且不耐磨的六邊形的纖鋅礦結(jié)構(gòu)。

還已知單相Ti_1-xAl_x-N硬質(zhì)材料層（其中x=0.9）可以通過等離子體CVD來生產(chǎn)。然而，這種層構(gòu)成的不令人滿意的均質(zhì)性以及該層的相對高的氯含量是不利的。

當(dāng)使用PVD或等離子體CVD方法來生產(chǎn)Ti_1-xAl_xN硬質(zhì)材料層時，這些層的使用限制在低于700℃的溫度。一個缺點(diǎn)是復(fù)雜部件幾何體的涂覆存在很多困難。PVD是一種定向的方法，其中復(fù)雜的幾何體被不規(guī)則地涂覆。等離子體CVD要求高的等離子體均質(zhì)性，因?yàn)樵摰入x子體功率密度對該層的Ti/Al原子比率具有直接的影響。具有高的鋁含量的單相的立方體Ti_1-xAl_x-N層的生產(chǎn)通過工業(yè)中使用的PVD方法是不可能的。

通過一種常規(guī)的CVD方法在高于1000℃的溫度下沉積TiAl也是不可能的，因?yàn)樵搧喎€(wěn)的Ti_1-xAl_xN在這樣高的溫度下分解為TiN以及六邊形的AlN。

最終，在US6,238,739B1中所描述的用于通過一種無等離子體輔助的熱CVD方法在從550℃至650℃的范圍內(nèi)的溫度下生產(chǎn)Ti_1-xAl_xN層（其中x在0.1至0.6的范圍內(nèi)）的方法中，表明了對于具有x≤0.6相對低的鋁含量的一種限制。那里說明的方法中，氯化鋁和氯化鈦以及還有NH₃和H₂作為氣體混合物使用。在這種涂層的情況下，同樣，必須接受達(dá)12原子%的高的氯含量。

為了改進(jìn)耐磨性和抗氧化性，WO?2007/003648?A1提出生產(chǎn)一種本體，該本體涂覆有硬質(zhì)材料并且具有通過CVD的包含至少一個Ti_1-xAl_xN硬質(zhì)材料層的一個單層或多層涂層系統(tǒng)，出于這個目的將該本體在從700℃至900℃的溫度下通過沒有等離子體激發(fā)的CVD在反應(yīng)器中進(jìn)行涂覆，并且將在升高的溫度下被混合的鹵化鈦、鹵化鋁以及反應(yīng)性氮化合物用作前體。這給出了一種本體，該本體具有一個單相Ti_1-xAl_xN硬質(zhì)材料層，該材料層有立方NaCl結(jié)構(gòu)并且化學(xué)計量系數(shù)x為從>0.75至0.93；或具有一個多相層，該多相層包括Ti_1-xAl_xN（具有立方NaCl結(jié)構(gòu)并且化學(xué)計量系數(shù)x為從>0.75至0.93）作為主相以及一種纖鋅礦結(jié)構(gòu)和/或TiN_xNaCl結(jié)構(gòu)作為另一個相。該氯含量是在從0.05原子%至0.9原子%的范圍內(nèi)。從該文件中還獲知可以得到具有按質(zhì)量計高達(dá)30%的非晶相層組分的這個或這些Ti_1-xAl_xN硬質(zhì)材料層。所得到的這些層的硬度是在從2500HV至3800HV的范圍內(nèi)。