【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
1、用于機械加工的具有立方氮化硼系基體的涂覆切削工具、尤其是硬化鋼如硬化的滾珠軸承鋼在本領域中是熟知的。常規制備的工具包含cbn系基體，其中cbn晶粒分散在ti(c,n)粘結相中。ti(c,n)粘結相通常含有例如w化合物、tib2和α-氧化鋁的雜質。現在已經發現這可能導致韌性和耐磨性降低。這類雜質可能在原材料的加工期間無意地摻入或添加，或者在燒結過程中當cbn晶粒和粘結相暴露于高的壓力和溫度條件以制造燒結復合體時形成。隨后將含有具有這類雜質的粘結相的燒結復合體磨削成cbn系基體，會損害表面，這通常導致沉積的涂層對基體的粘附性降低。
2、已知，與未涂覆的基體相比，pvd涂覆的基體受益于改善的耐磨性能。然而，pvd涂層的粘附性并不總是令人滿意，導致壽命受限。在本領域中，教導了在基體與涂層之間使用包含非金屬層、金屬層或甚至相互擴散層的中間層以改善粘附性。這意味著pvd涂層不是沉積在基體上使得它與其直接接觸。這類中間層通常是弱的，因此粘合強度不是最佳的。因此，希望進一步改善基體與涂層之間的粘附性以延長工具壽命。因此，本專利技術的一個目的是在不使用中間層的情況下改善涂層、特別是沉積在cbn系基體上的(ti,al)n涂層、如通過pvd方法沉積的涂層的粘附性。本專利技術的另一個目的是賦予所述涂覆切削工具改善的耐磨性、壽命和韌性。另一個目的是減少工件材料向所述涂層內的擴散。
技術實現思路
1、本專利技術涉及一種涂覆切削工具，包含：
2、i)基體，包含立方氮化硼(
3、a)鋁，其中表達為通過能量色散x射線分析(edx)所測量的所述基體中al對ti的凈強度比低于0.50；和/或
4、b)鎢，其中表達為所述基體中w對ti的凈強度比低于0.035；和/或
5、c)tib2，其中表達為通過xrd所測量的tib2(101)峰的凈峰高對ticn(200)峰的凈峰高之比小于0.09；和/或
6、d)α-氧化鋁，其中表達為通過xrd所測量的α-氧化鋁(116)峰的凈峰高對ticn(200)峰的凈峰高之比小于0.06；
7、ii)沉積在所述基體上的涂層，包含至少一個由以下構成的層：屬于元素周期表第4、5或6族的一種以上元素的氮化物，或者al和/或si與屬于元素周期表第4、5或6族的一種以上元素的氮化物。
8、根據一個實施方式，所述粘結相至少含有如上所述的b)和d)的雜質。
9、根據一個實施方式，基于所述基體的總體積，包含在所述基體中的所述立方氮化硼的存在量在20體積％至75體積％、諸如25體積％至70體積％或30體積％至70體積％、優選40體積％至70體積％、最優選50體積％至70體積％或55體積％至70體積％的范圍內。如本文所用的術語ticn(200)峰表示ticn為tic0.7n0.3。
10、根據一個實施方式，所述基體中所包含的至少70體積％、優選至少80體積％、最優選至少90體積％或至少95體積％或全部硬質材料是立方氮化碳(cbn)。
11、優選地，所述粘結相基于ticyn1-y，其中例如0.4≤y≤0.9或0.6≤y≤0.8，并且可添加有過渡金屬碳化物、氮化物或碳氮化物。根據一個實施方式，所述粘結相包含80體積％至100體積％、更優選90體積％至95體積％的ticyn1-y，其中y＜1。
12、根據另一個實施方式，所述粘結相包含80體積％至100體積％、更優選90體積％至95體積％的tic。
13、根據一個實施方式，所述粘結相包含80體積％至100體積％、更優選90體積％至95體積％的tin。
14、根據一個實施方式，所述粘結相中cbn的晶粒具有雙峰尺寸分布，其中平均晶粒尺寸分別在0.1μm至1.2μm的范圍內和2μm至6μm的范圍內，優選0.2μm至0.6μm的范圍內和3μm至5μm的范圍內。通過在指定范圍內的雙峰尺寸分布，可以獲得增加的韌性。
15、在許多常規的基體中，在原材料加工和復合體的燒結期間會摻入包含來自加工設備的w和來自大氣或共混流體的o的雜質，并且通常添加少量的al作為燒結助劑。這導致在燒結期間當暴露于高溫和高壓條件時在粘結相中形成含w雜質并且尤其是形成tib2和α-al2o3。
16、已經發現，特別是一定水平的這些雜質對于涂層對基體的粘附性具有負面影響，因此也對涂覆切削工具的工具壽命具有負面影響。
17、根據一個實施方式，雜質氧，在表達為通過能量色散x射線分析(edx)所測量的所述基體中o對ti的凈強度比時，為低于0.036或低于0.030或基本上為0，或者高于0.005或高于0.010同時低于如本文所指定的任何上限。
18、根據一個實施方式，雜質鎢，在表達為通過能量色散x射線分析(edx)所測量的所述基體中w對ti的凈強度比時，為低于0.030或低于0.020或低于0.010，諸如低于0.005或低于0.0028，或低于0.0026或基本上為0，或者高于0.0010或高于0.0015同時低于如本文所指定的任何上限。
19、根據一個實施方式，雜質鋁，在表達為通過能量色散x射線分析(edx)所測量的所述基體中al對ti的凈強度比時，為低于0.49或低于0.48或低于0.47或低于0.46或基本上為0，或者高于0.05或高于0.20或高于0.30同時低于如本文所指定的任何上限。
20、根據本專利技術的基體的xrd測量示出，相對于燒結復合體，實際上沒有出現tib2的反射并且出現來自α-氧化鋁的弱衍射，這表明不含或基本上不含tib2并且含有有限的α-氧化鋁。
21、根據一個實施方式，tib2，在表達為通過xrd所測量的tib2(101)峰的凈峰高對ticn(200)峰的凈峰高之比時，為小于0.07，或小于0.05或小于0.03，或更優選小于0.02或基本上為0，或者高于0.005同時低于如本文所指定的任何上限。
22、根據一個實施方式，α-氧化鋁，在表達為通過xrd所測量的α-氧化鋁(116)峰的凈峰高對ticn(200)峰的凈峰高之比時，為小于0.056或小于0.055或小于0.054或小于0.053或小于0.052或小于0.051或小于0.050或小于0.040或基本上為0，或者高于0.01或高于0.02同時低于如本文所指定的任何上限。
23、根據一個實施方式，所述基體的通過峰谷高度測量在fib-sem橫截面中所測量的表面粗糙度rzcbn在0.60μm至3μm、優選0.60μm至1.5μm、最優選0.75μm至1.00μm的范圍內。
24、根據一個實施方式，所述基體的表面的通過線交叉法所測量的、立方氮化硼的覆蓋率為表面積的至少55％且小于95％。
25、根據一個實施方式，所述基體的表面的通過線交叉法所測量的、立方氮化硼的覆蓋率為表面積的至多95％，例本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種涂覆切削工具，包含：
2.根據權利要求1所述的涂覆切削工具，其中所述基體的表面的通過線交叉法所測量的、立方氮化硼的覆蓋率為表面積的至少55％且小于95％。
3.根據權利要求1或2所述的涂覆切削工具，其中基于所述基體的總體積，所述基體中所述立方氮化硼的含量在25體積％至75體積％的范圍內。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的涂覆切削工具，其中所述涂層進一步包含沉積在所述至少一個氮化物層上的ZrN層。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的涂覆切削工具，其中通過Calo測試所測量的、所述氮化物層對所述基體的粘附性ρ<0.6。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的涂覆切削工具，進一步包含支撐體，其中所述基體和所述涂層構成附接到所述支撐體的切削刃端部。
7.根據權利要求6所述的涂覆切削工具，其中所述切削刃端部設置為在所述支撐體上的釬焊端部。
8.根據權利要求6或7所述的涂覆切削工具，其中所述切削刃端部經由覆蓋所述支撐體與所述基體之間的區域的釬焊接頭釬焊到所述支撐體。
9.根據權利
10.根據權利要求1至9中任一項所述的涂覆切削工具，其中所述粘結相含有以下雜質：
11.根據權利要求1至10中任一項所述的涂覆切削工具，其中所述沉積在所述基體上的涂層包含至少一個TiAlN層。
12.一種制備涂覆切削工具的方法，包括：
13.根據權利要求12所述的方法，其中進行所述離子蝕刻直至獲得通過線交叉法所測量的、立方氮化硼的表面覆蓋率為表面積的至少55％。
14.根據權利要求12或13所述的方法，其中所述離子蝕刻通過等離子體離子蝕刻進行。
15.根據權利要求12至14中任一項所述的方法，其中所述蝕刻時間在60分鐘至120分鐘、優選60分鐘至100分鐘的范圍內。
16.根據權利要求12至15中任一項所述的方法，其中將所述燒結復合體蝕刻到平均深度為400nm至1200nm。
17.根據權利要求12至16中任一項所述的方法，其中所述氮化物層通過高功率脈沖磁控濺射(HIPIMS)沉積在所述基體上。
18.根據權利要求12至17中任一項所述的方法，其中所述粘結相含有以下雜質：
...【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種涂覆切削工具，包含：
2.根據權利要求1所述的涂覆切削工具，其中所述基體的表面的通過線交叉法所測量的、立方氮化硼的覆蓋率為表面積的至少55％且小于95％。
3.根據權利要求1或2所述的涂覆切削工具，其中基于所述基體的總體積，所述基體中所述立方氮化硼的含量在25體積％至75體積％的范圍內。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的涂覆切削工具，其中所述涂層進一步包含沉積在所述至少一個氮化物層上的zrn層。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的涂覆切削工具，其中通過calo測試所測量的、所述氮化物層對所述基體的粘附性ρ<0.6。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的涂覆切削工具，進一步包含支撐體，其中所述基體和所述涂層構成附接到所述支撐體的切削刃端部。
7.根據權利要求6所述的涂覆切削工具，其中所述切削刃端部設置為在所述支撐體上的釬焊端部。
8.根據權利要求6或7所述的涂覆切削工具，其中所述切削刃端部經由覆蓋所述支撐體與所述基體之間的區域的釬焊接頭釬焊到所述支撐體。
9.根據權利要求1至8中任一項所述的涂覆切削工具，其中所述涂覆切削工具的所述基體具有以下粗糙度，其中...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沃爾夫岡·恩格哈特，法伊特·席爾，科爾賓尼安·庫爾策爾，托爾比約恩·塞林德，
申請(專利權)人：瓦爾特公開股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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