CN101896301B - 带有纳米层的涂覆方案的涂覆的物品 - Google Patents

带有纳米层的涂覆方案的涂覆的物品 Download PDF

Info

Publication number
CN101896301B
CN101896301B CN2008801205374A CN200880120537A CN101896301B CN 101896301 B CN101896301 B CN 101896301B CN 2008801205374 A CN2008801205374 A CN 2008801205374A CN 200880120537 A CN200880120537 A CN 200880120537A CN 101896301 B CN101896301 B CN 101896301B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanometer layer
layer
chromium
nitrogen
aluminium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2008801205374A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101896301A (zh
Inventor
F·徐
倪旺阳
刘一雄
R·M·佩尼奇
V-H·德弗林格
D·T·昆托
C·E·鲍尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Kennametal Inc
Original Assignee
Oerlikon Trading AG Truebbach
Kennametal Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oerlikon Trading AG Truebbach, Kennametal Inc filed Critical Oerlikon Trading AG Truebbach
Publication of CN101896301A publication Critical patent/CN101896301A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101896301B publication Critical patent/CN101896301B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0664—Carbonitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3464—Sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/048—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material with layers graded in composition or physical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31678—Of metal

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

在此提供了包括一个基体(22)以及一个涂层的一种物品。该物品可以是一个切削镶片(20)，它显示出在形成切削的材料的去除操作中改进的性能，或者是用于不形成切削的操作中的一种耐磨损的部件。一种耐磨损的涂覆方案(40)具有含铝、铬、和氮的底层(42)以及顶层(46)。该涂覆方案(40)还包括含钛、铝、铬和氮的一个中间的多周期性纳米层涂覆方案(44)。这个中间的多周期性纳米层(44)的涂覆方案包括多组交替的层安排(50、52、54、56、58、60、62)。这些交替的层安排(50、52、54、56、58、60、62)中的每一个具有含钛、铝和氮的一个基底层(64)、以及一个纳米层区，该纳米层区具有多组交替的纳米层(68、70、72、74、76、78)。每组交替的纳米层(68、70、72、74、76、78)具有含铝、铬、钛和氮的一个纳米层(82)以及含铝、铬、钛和氮的另一个纳米层(84)。该基底层的厚度G是小于该纳米层区厚度F。

Description

带有纳米层的涂覆方案的涂覆的物品
发明背景
本发明涉及一种涂覆的物品、连同用于施用涂覆方案的一种方法。更确切地说，本发明涉及一种涂覆的物品，其中该涂覆方案包括含多个铝、铬、钛和氮的纳米层、连同用于施用该涂覆方案的一种方法。示例性的涂覆的物品非限制性地包括切削镶片以及磨损部件。
作为涂覆的物品的一个实例，参见一种涂覆的切削镶片，一种涂覆的切削镶片典型地包括在其上带有一种涂覆方案的一个基体。该切削镶片展现了一种几何形状使得它典型地具有多个前刀面以及多个侧表面，其中它们在这些前刀面和这些侧表面的相交处(或连接点)是切削刃。总的来说，对于的涂覆的切削镶片，许多不同技术中的任何一种可以将该涂覆方案施用在该基体上。这些技术可以包括化学气相沉积(CVD)以及物理气相沉积(PVD)。
涂覆的切削镶片对于在形成切屑的材料去除操作中去除材料是有用的。形成切屑的材料去除操作非限制性地包括：研磨、车削、钻凿、钻孔以及类似的操作，其中一个切削镶片接合一个工件同时该切削镶片与工件相对彼此运动。在该工件和切削镶片之间的接合的点(或表面)(即，切削镶片-切屑界面)处可以存在大量的热量。热量在切削-切屑界面向基体中以及涂覆方案与基体之间的界面(即，涂层-基体界面)中的传递可以对切削镶片的性能是有害的。更确切地说，热量向基体和涂层-基体界面的传递造成了该涂层过早过度的磨损。这种涂覆方案的过度磨损典型地缩短了该涂覆的切削镶片的使用寿命。
这种涂覆方案典型地影响从切削镶片-切削界面到基体以及涂层-基体界面的热传递的程度。该涂覆方案的热导率是一种能强烈地影响这种热传递的程度的性质。展现出整体上更低的热导率的一种涂覆方案典型地减小了基体中以及涂层-基体界面处的热量的量。这种热传递的减小对于该切削镶片典型地产生了与未展现热传递的减小的一种涂覆的切削镶片相比更长的有用刀具寿命。
过去，涂覆的切削镶片呈现出不同的涂覆方案。例如，Ishikawa的美国专利申请公开号US 2006/0269788A1似乎披露了多个AlCrTiN的交替层，在这些层之间具有不同的组合物。根据Natsuki等人的日本专利公开号2003340608A2、以及Hidemitsu等人的日本专利公开号2004106108A2的英文摘要，各自提供了一个披露，该披露似乎包括TiAlCrN的多个交替层，但是在每个涂覆层中总是存在铬。
Endrino(转让给Uniaxis Balzer AG)的WO 2006/084404A1似乎披露使用了一个AlCrN内涂覆层以及一个AlCrN外涂覆层。根据Yasuhiko的日本专利公开号2004050381A2的英文摘要，明显地披露了一个AlCrN表面层。授予Derflinger等人(转让给OC Oerlikon Balzers AG)的美国专利号7,226,670B2似乎传授了AlCrN是一种有益的涂覆材料。
Yamamoto等人的美国专利公开号US 2005/0170162A1明显地披露了在一个交替的涂覆方案中的一个(Ti Al Cr)N涂覆层。授予Vetter等人的美国专利号6,730,392B2看起来披露了一个交替的涂覆方案，其中这些层具有不同含量的铝、钛和铬，连同不同的氮/氧比。授予Toihara的美国专利号7,008,688B2似乎示出了使用TiAlN和CrN的交替的涂层安排。此外，以下专利文献看起来示出了带有交替的涂覆层的不同涂覆方案：授予Selinder等人的美国专利号6,103,357、授予
Figure GPA00001158691300021
等人的美国专利号7,056,602、授予
Figure GPA00001158691300022
等人的美国专利号7,083,868、以及Astrand等人的PCT专利公开WO 2006/041366A1。
下面三个专利明显地显示利用了(Ti Al Cr)N膜：授予Yamamoto等人的美国专利号6,824,601B2、授予Yamamoto等人的美国专利号6,919,288B2、以及授予Yamamoto等人的美国专利号7,186,324B2。
发明概述
在其一种形式中，本发明是在形成切屑的材料去除操作中使用的一种涂覆的切削镶片。该切削镶片包括一个基体以及一种耐磨损的涂覆方案。该耐磨损的涂覆方案包括一个含钛、铝、铬和氮的中间的多周期性纳米层涂覆方案。该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括一个含钛、铝和氮的基底层以及一个包括多组交替的纳米层的纳米层区。每组交替的纳米层包括一个含铝、铬、钛和氮的纳米层，以及另一个含铝、铬、钛和氮的纳米层。该基底层具有一个基底层厚度并且该纳米层区具有一个纳米层区厚度，其中该基底层厚度是小于该纳米层区厚度的。
在其又另一种形式中，本发明是在形成切屑的材料去除操作中使用的一种涂覆的切削镶片。该切削镶片包括一个基体以及一种耐磨损的涂覆方案。该耐磨损的涂覆方案包括一个含钛、铝、铬和X的中间的多周期性纳米层涂覆方案。该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括一个含钛、铝和X的基底层以及一个包括多组交替的纳米层的纳米层区。每组交替的纳米层包括一个含铝、铬、钛和X的纳米层，以及另一个含铝、铬、钛和X的纳米层。X包括以下各项中的任何一种：氮、碳、硼、碳和氮、硼和氮、碳和硼和氮、氮和氧、碳和氧、硼和氧、碳和氮和氧、硼和氮和氧、以及碳和硼和氮和氧。该基底层具有一个基底层厚度并且该纳米层区具有一个纳米层区厚度，其中该基底层厚度是小于该纳米层区厚度的。
在其还另一种形式中，施用一种涂覆方案的方法包括以下步骤：施用一个含钛、铝、铬和X的中间的多周期性纳米层涂覆方案，并且施用该中间的多周期性纳米层涂覆方案的步骤包括以下步骤：施用多组交替的层安排，其中每个交替的层安排的施用包括以下步骤：施用一个含钛、铝和X的基底层；并且施用一个纳米层区，这包括以下步骤：施用多组交替的纳米层，这包括以下步骤：施用一个含钛、铝、铬、和X的纳米层，并且施用另一个含铝、铬、钛和X的纳米层。
[0011A]在其还另一种形式中，本发明是一种涂覆的物品。该涂覆的物品包括一个基体以及一种耐磨损的涂覆方案。该耐磨损的涂覆方案包括一个含钛、铝、铬和氮的中间的多周期性纳米层涂覆方案。该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括一个含钛、铝和氮的基底层以及一个包括多组交替的纳米层的纳米层区。每组交替的纳米层包括一个含铝、铬、钛和氮的纳米层，以及另一个含铝、铬、钛和氮的纳米层。该基底层具有一个基底层厚度并且该纳米层区具有一个纳米层区厚度，其中该基底层厚度是小于该纳米层区厚度的。
附图简要说明
以下是对附图的简要说明，这些附图形成本专利申请的一部分：
图1是本发明的一种涂覆的切削镶片的一个等距视图，其中该涂覆的切削镶片包括一个基体以及一个耐磨损的涂覆方案，并且已经除去该涂层的一部分以暴露该基体；
图2是本发明的一个耐磨损的涂覆方案的一个具体实施方案的示意图；
图2A是图2的耐磨涂覆方案的纳米层涂层区的一个放大的示意图；
图3是通过光学显微术拍摄的本发明的一个涂覆方案的截面的一个具体定实施方案的显微照片(具有10μm的标尺)，示出了一种涂覆的切削镶片的拐角切削刃；
图4是通过透射电子显微术(TEM)拍摄的本发明的一个涂覆方案的一个具体实施方案的纳米层涂层区的显微照片(具有10nm的标尺)；
图4A是通过TEM拍摄的一张衍射图，示出了该耐磨损的涂覆方案的一个具体实施方案的面心立方(FCC)晶体结构；并且
图5是该耐磨涂覆方案的一张x射线衍射图，根据图5显示了两种面心立方(FCC)晶体结构(即，Fm-3m结构，根据图5晶体参数＝0.4151nm；以及F-43m结构，其中晶体参数＝0.4368nm)的存在。
详细说明
图1是本发明的一种涂覆的切削镶片的等距视图，总体上表示为20。涂覆的切削镶片20包括一个基体22以及一个涂覆方案24。已经除去了涂层24的一部分以暴露基体22。涂覆方案24是在切削镶片基体22的表面上。涂覆的切削镶片20展现多个侧表面26和多个前刀面28。切削刃30存在于侧表面26和前刀面28的相交处。基体22可以是用于切削镶片的适合作为基体的许多材料中的任何一种，包括但不限于以下材料：高速钢，包括钴-钨碳化物的烧结碳化物类，包括SiAlON和氧化铝和氮化硅的陶瓷类，包括基于碳化钛的材料的金属陶瓷类，以及包括烧结的立方氮化硼以及烧的结金刚石的超硬材料类。
涂覆的切削镶片，如切削镶片20，对于在形成切屑的材料去除操作中去除材料是有用的。形成切屑的材料去除操作非限制性地包括：研磨、车削、钻凿、钻孔以及类似的操作，其中一个切削镶片接合一个工件同时该切削镶片与工件相对彼此运动。在该工件和切削镶片之间的接合的点处(或表面)(即，切削镶片-切屑界面)可以存在大量的热量。热量在切削镶片-切屑界面向基体中以及涂覆方案与基体之间的界面(即，涂层-基体界面)中的传递可以对切削镶片的性能是有害的。更确切地说，热量向基体以及涂层-基体界面的传递减弱了该涂层对基体的粘附性，这造成了涂层的过早过度的磨损。这种涂覆方案的过度磨损典型地缩短了该涂覆的切削镶片的使用寿命。
该涂覆方案典型地影响从切削镶片-切削界面到基体以及涂层-基体界面的热传递的程度。因为热量、且尤其是过度的热量向基体以及涂层-基体界面的传递对于涂层的完整性是有害的，所以展现了减小这种热传递的总热导率特性的一个涂覆方案是有利的。之所以如此是因为这种热传递的减小对于该切削镶片典型地产生了与未展现热传递的减小的一种涂覆的切削镶片相比更长的有用刀具寿命。在本发明的实施方案中，通过使用选定的涂覆顺序，该整个涂覆方案展现出的总热导率使从切削镶片-切屑界面(或接触区的切屑-涂层表面)到基体以及涂层-基体界面的热传递的程度最小化。
这种特定的涂覆方案具有一种多层结构，该多层结构包含一个或多个含铝、铬和氮(如，铝铬氮化物)的涂覆层，该层具有一个更低的热导率，以及一个或多个含钛、铝和氮(如，钛铝氮化物)的层，该层具有一个更高的热导率。在一种特别的安排(或构造)中使用这两种涂覆层，即，铝铬氮化物和钛铝氮化物，得到了从切削镶片-切屑界面向下到基体以及涂层-基体界面的热传递的减小(或最小化)。
更确切地说，使用铝铬氮化物顶涂覆层帮助妨碍了从切削镶片-切屑界面到基体以及涂层-基体界面的热传递，是因为该铝铬氮化物的更低的热导率。其结果是，一些热量留在切屑中并且不进入且穿过该涂层并且进入该基体以及涂层-基体界面中。因此，尽管认识到使用一个具有更低热导率的顶涂层提供了优点，但是使用这样一个层本身可能是有害的，这是因为在切削刃处的过度的热量浓度，它造成了切削刃处的刀具破损。
为了克服由于具有更低的热导率的顶涂覆层而造成的切削刃处的过度热量的存在，一种涂覆方案可以具有钛铝氮化物的一个下面涂覆层，该涂覆层具有更高热导率、在该铝铬氮化物层的下面。该下面涂覆层的作用是消散该顶涂覆层中的热量，那么热量将在该钛铝氮化物涂覆层之中在所有方向上散开(如，在垂直于、连同平行于该表面的方向上)。这样的热量消散(或热量的空间分布)去除了切削刃处的过度的热量浓度。
因为该热传递按顺序地从顶涂覆层向最里面的涂覆层前进，所有在多层-纳米层涂层顺序(或涂层构造)中的多个涂覆层是这样的，即：使得这些铝铬氮化物的涂覆层妨碍或阻滞热传递并且使得这些钛铝氮化物涂层消散或散掉热量。作用为可替代地阻滞热传递或消散热量的这种涂层功能的结果致使减少了基体中以及涂层-基体界面处的热量。进一步，在基体与基底层之间另一个铝铬氮化物基底涂覆层的存在(该层具有一个更低的热导率)帮助保护了该基体以及涂层-基体界面对抗热传递。去往基体以及涂层-基体界面的热传导的减少致使减小(或最小化)或推迟了在该基体之中热开裂的形成。推迟或减少基体之中的热开裂典型地增加了该切削镶片的使用寿命。
图2以一种截面的形式展示了本发明的总体上表示为40的耐磨损的涂覆方案的一个具体实施方案。物理气相沉积(PVD)是用来施用涂覆方案40的技术。该耐磨损的涂覆方案40包括一个底层42，该底层含铝、铬和氮。该耐磨损的涂覆方案40进一步包括一个顶层46，该顶层含铝、铬和氮。底层42和顶层46各自展现了如以上讨论的更低的热导率。该涂覆方案40还包括一个中间的多周期性纳米层涂覆方案(见括号44)，该涂覆方案含钛、铝、铬和氮。该耐磨损的涂覆方案40具有一个涂覆厚度A，是在约1500纳米和约15,000纳米之间。在该中间的多周期性纳米层涂覆方案中不同的涂覆层可以具有不同的组合物，这些组合物具有不同的热导率。通过选择性地在该中间的多周期性纳米层涂覆方案中安排这些涂覆层，实现了一种涂覆构造，它起的作用为可替代地阻滞热传递或消散热量，这致使了基体中以及涂层-基体界面处的热量的减少。
该涂覆方案还包括一个下部过渡涂覆层43，它在底层42的顶上。该下部过渡涂覆层43提供了在底层42到该中间多周期性纳米层涂覆方案44之间的一种过渡。存在一个上部过渡涂覆层45，它提供了在该中间多周期性纳米层涂覆方案44和顶层46之间的一种过渡。
在这个具体实施方案中，底层42最接近于基体并且顶层46离基体最远。该中间的多周期性纳米层涂覆方案44是在下部过渡涂覆层43和上部过渡涂覆层45的中间。应该理解的是其他底层(或多个涂覆层)可以位于底层42与基体的表面之间。还应该理解的是一个顶部涂覆层(或多个涂覆层的顶部涂覆层方案)可以在顶层46的顶上。
底层42展现了一个底层厚度B，其范围在约20纳米和约500纳米之间。顶层46展现了一个顶层厚度D，其范围在约300纳米和约2000纳米之间。更优选地，顶层46的厚度是大于500纳米以实现一种最佳的热屏障。底层42具有(AlaCr1-a)N的一种组合物，其中0.2≤a≤0.7，并且更优选的是0.5≤a≤0.69的组合物。顶层46具有(AlaCr1-a)N的一种组合物，其中0.2≤a≤0.7，并且更优选的是0.5≤a≤0.69的组合物。
关于该中间的多周期性纳米层涂覆方案44，它包括多组交替的层安排(参见括号50、52、54、56、58、60和62)。应该理解的是交替的层安排数目、像括号50的数目可以变化，这取决于对于该切削镶片的特定应用。关于交替的层安排50，它是其他交替的层安排的代表，安排50包含一个基底层64，该基底层含钛、铝和氮。交替的层安排50进一步包括一个纳米层区(参见括号66)。
参见图2A，该纳米层区66包括多组交替的纳米层(68、70、72、74、76和78)，其中一个纳米层82含铝、铬、钛和氮，并且另一个纳米层84含铝、铬、钛和氮。在这一个纳米层82中铝、铬、钛和氮的含量可以是、并且至少对于这些元素中的一种典型地是与另一个纳米层84中的铝、铬、钛和氮的含量不同。在某些情况下，这一个纳米层中的铬含量几乎是或等于0。在此类情况下，这一个纳米层具有(TiyAl1-y)N的一种组合物，其中0.2≤y≤0.65，并且另一个纳米层具有(TipAlqCr1-(p+q))N的一种组合物，其中0.2≤p≤0.5且0.01≤q≤0.65且(p+q)＜1(并且更优选0.3≤p≤0.5且0.2≤q≤0.65且(p+q)＜1)。在其中在两个纳米层中都存在铬的那些情况下，在该纳米层区中的该组交替的纳米层中的这一个纳米层含(TiyCrxAl1-(x+y))N，其中0＜x≤0.15且0.2≤y≤0.65，而且在该纳米层区中的该组交替的纳米层中的另一个纳米层含(TipAlqCr1-(p+q))N，其中0.2≤p≤0.65且0.01≤q≤0.65且(p+q)＜1。
纳米层区66具有一个纳米层区厚度F，是在约100纳米和约900纳米之间。进一步，对于每组交替纳米层(68、70、72、74、76、78)，其中的这些交替纳米层(82、84)具有一个周期，其范围在约2纳米和约50纳米之间。基底层64具有一个基底层厚度G，其范围在约100纳米和约500纳米之间。基底层64具有(TiyAl1-y)N的一种组合物并且其中0.2≤y≤0.65、且更优选是0.3≤y≤0.6。该基底层的厚度G小于该纳米层区的厚度F。
关于该下部过渡涂覆层43，这个涂覆层43包括多组交替的纳米层，像区66。一个下部过渡纳米层含铝、铬、钛和氮，并且另一个下部过渡纳米层含铝、铬、钛和氮。在这一个下部过渡纳米层中的铝、铬、钛和氮的含量可以是、并且至少对于这些元素中的一种典型地是与另一个下部过渡纳米层中的铝、铬、钛和氮的含量不同。在某些情况下，这一个下部过渡纳米层中的铬含量几乎是或等于0。在此类情况下，这一个下部过渡纳米层具有(TiyAl1-y)N的一种组合物，其中0.2≤y≤0.65，并且另一个下部过渡纳米层具有(TipAlqCr1-(p+q))N的一种组合物，其中0.2≤p≤0.5且0.01≤q ≤0.65且(p+q)＜1(并且更优选0.3≤p≤0.5且0.2≤q≤0.65且(p+q)＜1)。在其中在两个下部过渡纳米层中都存在铬的那些情况下，这一个下部过渡纳米层含(TiyCrxAl1-(x+y))N，其中0＜x≤0.15且0.2≤y≤0.65，并且另一个下部过渡纳米层含(TipAlqCr1-(p+q))N，其中0.2≤p≤0.65且0.01≤q≤0.65且(p+q)＜1。该下部过渡涂覆层的厚度范围在约50纳米和约200纳米之间。进一步，对于每组交替纳米层，其中的这些交替纳米层具有一个范围在约2纳米和约50纳米之间的周期。
关于该上部过渡涂覆层45，这个涂覆层45包括多组交替的纳米层，像区66。一个上部过渡纳米层含铝、铬、钛和氮，并且另一个纳米层含铝、铬、钛和氮。在这一个上部过渡纳米层中的铝、铬、钛和氮的含量可以是、并且至少对于这些元素中的一种典型地是与另一个上部过渡纳米层中的铝、铬、钛和氮的含量不同。在某些情况下，这一个上部过渡纳米层中的铬含量几乎是或等于0。在此类情况下，这一个上部过渡纳米层具有(TiyAl1-y)N的一种组合物，其中0.2≤y≤0.65，并且另一个上部过渡纳米层具有(TipAlqCr1-(p+q))N的一种组合物，其中0.2≤p≤0.5且0.01≤q≤0.65且(p+q)＜1(并且更优选0.3≤p≤0.5且0.2≤q ≤0.65且(p+q)＜1)。在其中在两个上部过渡纳米层中都存在铬的那些情况下，这一个上部过渡纳米层含(TiyCrxAl1-(x+y))N，其中0＜x≤0.15且0.2≤y≤0.65，并且另一个上部过渡纳米层含(TipAlqCr1- (p+q))N，其中0.2≤p≤0.65且0.01≤q≤0.65且(p+q)＜1。该上部过渡涂覆层的厚度范围在约50纳米和约200纳米之间。进一步，对于每组交替纳米层，其中的这些交替纳米层具有一个范围在约2纳米和约50纳米之间的周期。
底层42具有一个底层热导率。基底层64具有一个基底层热导率。该底层热导率小于该基底层热导率。顶层46具有一个顶层热导率，其中该顶层热导率小于该基底层热导率。
关于该耐磨损的涂覆方案的组合物，该底层和顶层以及该中间的多周期性纳米层涂覆方案中的任一个或多个，除了已经提到的金属元素之外或代替它们，可以各自进一步包括来自周期表中的IVb、Vb和VIb族的金属中的一种或多种、以及硅。更确切地说，该底层和顶层以及该中间的多周期性纳米层涂覆方案中的任一个或多个，除了钛、铬、和铝之外或者代替它们，可以各自进一步包括钨、钒、钼、铌、以及硅中的一个或多个。
应该理解的是可以向以上用于底层、顶层、以及中间的多周期性纳米层涂覆方案的组合物中的氮中加入碳。在这样一种情况下，该底层具有(AlaCr1- a)CsNt的一种组合物，其中0.2≤a≤0.7(且更优选0.5≤a≤0.69)、并且s+t＝1。该顶层具有(AlaCr1-a)CsNt的一种组合物，其中0.2≤a≤0.7(且更优选0.5≤a≤0.69)并且s+t＝1。关于该组交替的层安排(如50)，该基底层具有(TiyAl1-y)CsNt的一种组合物并且其中0.2≤y≤0.65(且更优选0.3≤y≤0.6)并且s+t＝1。在其中这一个纳米层(如，组68中的纳米层82)不含铬并且另一个纳米层(如，组68中的纳米层84)含铬的情况下，这一个纳米层具有(TiyAl1-y)CsNt的一种组合物，其中0.2≤y≤0.65(且更优选0.3≤y≤0.6)并且s+t＝1，而另一个纳米层具有(TipAlqCr1-(p+q))CsNt的一种组合物，其中0.2≤p≤0.5且0.01≤q≤0.65且(p+q)＜1(且更优选0.3≤p≤0.5且0.2≤q≤0.65且(p+q)＜1)并且s+t＝1。在另一种情况下，其中两个纳米层均有铬，在该纳米层区中的该组交替的纳米层中的这一个纳米层含(TiyCrxAl1-(x+y))CsNt，其中0＜x≤0.15且0.2≤y≤0.65且s+t＝1，而在该纳米层区中的该组交替的纳米层中的另一个纳米层含(TipAlqCr1-(p+q))CsNt，其中0.2≤p≤0.65且0.01≤q≤0.65且(p+q)＜1且s+t＝1。在另一种情况下，应该理解的是这两个纳米层之间的铬可以是不相同的。
应该理解的是，该耐磨损的涂覆方案可以包括除碳和/或氮之外的非金属的组分。在此方面，该耐磨损的涂覆方案包括一个含铝和铬和X的底层、以及一个含铝和铬和X的顶层。该底层最接近于该基体并且该顶层离基体最远。该耐磨损的涂覆方案进一步包括一个中间的多周期性纳米层涂覆方案，它在该底层和顶层中间。
进一步，在其中该耐磨损的涂覆方案可以包括除碳和/或氮之外的非金属组分的情况下，该中间的多周期性纳米层涂覆方案含钛、铝、铬和X。该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括一个含钛、铝和X的基底层以及一个纳米层区，该纳米层区包括多个交替的纳米层，其中一个纳米层含钛、铝、铬和X并且另一个纳米层含铝、铬、钛和X。在这个涂层安排中并且对于所有这些涂覆层，X包括以下各项中的任何一项：氮、碳、硼、碳和氮、硼和氮、碳和硼和氮、氮和氧、碳和氧、硼和氧、碳和氮和氧、硼和氮和氧、以及碳和硼和氮和氧。
表1列出了如图2和2A中提出的一个涂覆方案的典型尺寸。
表1
图2和2A的涂覆方案的典型尺寸
  尺寸   说明   例子(纳米)   范围(纳米)
  A＊   该涂覆方案的总厚度   5120   1500-15,000
  B   底层(42)的厚度   200   20-500
  C＊   中间的多周期性纳米层涂覆方案(44)的厚度   4160   1000-11,000
  D   顶层(46)的厚度   600   300-2000
  E   交替的层安排(50)的厚度[纳米层区(66)以及基底层(64)相结合的厚度]   520   200-1400
  F   纳米层区(66)的厚度   350   100-900
  G   基底层(64)的厚度   170   100-500
  H   一对交替纳米层(68)的厚度   4＊＊   2-50
  I   一个纳米层(82)的厚度   1.3＊＊   1-16
  J   另外的纳米层(84)的厚度   2.7＊＊   1-34
  X   下部过渡涂覆层(43)的厚度   80   50-200
  Y   上部过渡涂覆层(45)的厚度   80   50-200
＊该涂覆方案的总厚度(A)可以通过控制中间的多周期性层(C)的厚度而进行控制，该多周期性层可以通过改变重复的层的数目而进行控制。
＊＊通过透射电子显微术(TEM)分析法测量。
图3是通过光学显微镜拍摄的本发明的一个涂覆方案(本发明的1号样品)的具体实施方案的一张显微照片(具有10μm的标尺)，示出了一种涂覆的切削镶片的拐角切削刃。该基体包括烧结的(钴)钨碳化物，它具有约10.5wt％的钴、约6.3wt％的钽、约5.4wt％的钛、以及约3.1wt％的铌，其中余量是碳化钨颗粒的一种组合物。该基体具有以下特性：密度(根据ASTM B311中的程序测量)等于约12.3克每立方厘米，矫顽力(Hc)(根据ASTM B887测量)等于约180奥斯特，粒径(通过参见ASTM B390中的对比图表测定的)等于约1-6微米，并且硬度等于约91.5 Rockwell A。图3示出了包括一个底层的耐磨损的涂覆方案，该底层具有一个等于约200纳米的厚度并且具有铝和铬和氮的一种组合物。该耐磨损的涂覆方案还包括一个顶层，该顶层具有一个等于约600纳米的厚度并且具有铝和铬和氮的一种组合物。
仍然参见图3，该耐磨损的涂覆方案还具有一个中间的多周期性纳米层涂覆方案，该中间的多周期性纳米层涂覆方案在该上部过渡层和该下部过渡层中间。该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括一个含钛、铝和氮的基底层以及一个纳米层区，该纳米层区包括多个交替的纳米层，其中一个纳米层含铝、钛、铬和氮并且另一个纳米层含铝、铬、钛和氮。
对于每个交替的层安排(有8个该交替的层安排)，基底层具有约170纳米的厚度并且纳米层区具有等于约350纳米的厚度。该耐磨损的涂覆方案的总厚度是等于约5120纳米(即，200nm+80nm+8x(170nm+350nm)+80nm+600nm)。在该纳米层区中，对于每组交替纳米层，其总厚度是等于约4纳米，使得TiAlCrN区(Cr少)以及AlCrTiN区(Cr多)的总厚度是等于约4纳米。该TiAlCrN区(Cr少)与AlCrTiN区(Cr多)的厚度的比率，即TiAlCrN区(Cr少)∶AlCrTiN区(Cr多)，是等于约2∶1。
图4是通过透视电子显微术(TEM)拍摄的本发明的1号样品的纳米层区的显微照片(具有10nm的标尺)。本发明的1号样品的纳米层的化学性在表2中列出。
表2
本发明的1号样品的纳米层的原子比的元素金属组合物
  区/元素  TiAlCrN区(Cr少)(原子比)  AlCrTiN区(Cr多)(原子比)
  铝   0.483   0.519
  钛   0.494   0.354
  铬   0.023   0.127
图4A是通过TEM拍摄的一张选定区域的衍射图，显示了该耐磨损的涂覆方案的本发明1号样品的面心立方(FCC)晶体结构。从该衍射图的这些环的特征性相对直径来看这是显然的。
图5是本发明的1号样品的耐磨损的涂覆方案的x射线衍射图，显示了两种面心立方(FCC)晶体结构的存在。沿着垂直轴列出了计数并且沿着水平轴展示了位置(2θ)。
对施用该涂覆方案有用的一种优选的涂覆装置在欧洲专利号1186681、连同授予Seeli等人的美国专利号7,025,863中示出并描述。这些专利文件的每一个都由此通过引用结合在此。
关于通过以上涉及的PVD系统施用本发明的耐磨损的涂覆方案的具体实施方案，使用一种Oerlikon Balzers Coating公司的工业涂覆系统(Type RCS，INNOVA)进行了多层Ti-Al-(X)-N/Al-Cr-(X)-N-涂层的沉积。这个涂覆系统的说明描述在欧洲专利号1186681中在图3至6中，其中在第7列、第18行至第9栏、第25行进行书面说明，其中以上欧洲专利由此通过引用结合在此。与以上欧洲专利等效的美国的是授予Seeli等人的美国专利号7,025,863，并且相应的文本是在第6栏、第22行至第7栏、第54行，其中以上美国专利由此通过引用结合在此。
为了生产这些涂层，经过清洁的部件、尤其是与它们的直径相关的碳化物镶片，是使用一个基体圆盘传送器上的两倍或三倍旋转以及四种熔融的冶金学制造的Ti-Al-目标物以及两种粉末的冶金学制造的Al-Cr-(X)-目标物来安装，它们被放置在涂覆室的侧壁上的六个阴极电弧源中。这些目标物的安排的几何形状主要是由该RCS(Oerlikon Balzers)涂覆系统的八角形排布(layout)限定，其中两个彼此相对安排的加热区段将具有三个按顺序安排的电弧阴极的两组区段分开。对于本发明的这些实验，将一种Al-Cr-目标物相反地安装在一个区段的每个中间位置，但是原则上对于这种涂层的沉积可以使用不同的目标物安排。对于沉积这些涂层，必须使用处于一种几何学等效的位置的至少两个电弧阴极。
随后，通过辐射加热器将应被涂覆的这些部件加热至500℃左右，这些辐射加热器永久安装在该涂覆系统中。在该加热步骤之后，使用-100至-250V的DC偏置电压在0.2Pa压力下的氩气气氛中通过氩气蚀刻清洁这些部件的表面。
在两种Al-Cr-源之后，使用3kW的功率并且使用-40V的基体偏置电压在18分钟左右的时间过程中来形成一个具有0.2m左右的厚度的Al-Cr-N底层。然后，使用两个Al-Cr目标物以及四个Ti-Al目标物来沉积该下部Ti-Al-Cr-N过渡层，持续2分钟。然后沉积一个交替的层安排涂层，其中首先在近似5kW的功率下使用四个Ti-Al-源持续5分钟左右的时间，并且其次又将这两个Al-Cr-来源与这四个运行的Ti-Al-来源接通，这样形成了一个Ti-Al-Cr-N层。所有六个源一起运行大致7分钟。对于现有实施方案，将这种层的组装重复几次以产生一种给定涂覆厚度的完成的中间多周期性纳米层。然后，使用两个Al-Cr目标物以及四个Ti-Al目标物来沉积上部Ti-Al-Cr-N过渡层，持续2分钟。最后，再次使用用于该底层的相同参数以及60分钟左右的涂覆时间来沉积一个具有0.6m厚度的Al-Cr-N顶层。所有涂层是在近似3Pa压力下的氮气气氛以及-40V左右的偏置电压中进行沉积。总体上，对于每一个单层，工作压力可以是在0.5至8Pa的范围内，但优选在0.8和5Pa之间。对于氮化物的沉积，可以采用一种纯的氮气气氛或氮气与一种稀有气体(像氩气)的混合物，然而，可以使用氮气与一种含碳气体的混合物用于沉积碳氮化物。此外，对于生产含氧或硼的膜，可以将含氧或硼的气体混合进该涂覆过程中。
以下实例证明了本发明的涂覆的切削镶片、连同耐磨损的涂覆方案的效用及性能。
试验1包括标记为实验1至6的六种涂覆的切削镶片的试验。实验1至5代表了商业市场中实际的现有技术涂覆的切削镶片。实验6是本发明的涂覆的切削镶片。试验1比较了使用具有以下几何形状：SDPT1204PDSRGB2的烧结碳化物在合金钢中的高速面研磨的性能。该工件材料是合金钢4140(DIN 1.7225，42CrMo4)。切削参数在下面列出：切削速度vc＝300m/min；进料速率fz＝0.2毫米/齿；切削深度ap＝4mm；切削宽度ae＝61mm；道次(pass)长度l＝610mm；冷却剂：干的；以及磨损指标：vb，max＝0.3mm。测试结果在下表3中列出。
表3
对于试验1在合金钢中高速面研磨的测试结果
  实验号/涂层说明   涂层厚度(μm) 道次数目＊
  1TiN+TiCN+TiN(PVD，基于TiCN)   3.5   4
  2TiN+AlTiN+TiN(PVD，基于AlTiN)   4.0   1
  3TiN+TiCN+CVD-κ-Al2O3   6.5   3.5
  4TiN+TiCN+CVD-α-Al2O3   6.1   5
  5TiN+TiCN+Al2O3+TiN(CVD)   9.9   4.5
  6AlCrN+TiAlN/AlCrN-多层+AlCrN   5.0   9.5
＊在vb，max＝0.3mm的磨损标准下。
试验1示出了多个涂覆的烧结碳化物镶片在一种高速切削应用中的寿命的比较。这些结果显示本发明的涂覆的切削镶片(即，实验6)通过一个与实验1的商业刀具基准相比更大的参数而展现了寿命的增加。
试验2包括五个涂覆的切削镶片(实验7至11)的一个试验，其中实验号7是一种本发明的涂覆的切削镶片。实验8-11代表了在其上具有其他涂覆方案的涂覆的切削镶片。实验7至11的目标组合物、涂层、厚度、粘附性以及显微硬度示于表4中。工艺参数如目标功率、基体偏置电压、工作压力以及沉积温度示于表5中。试验2包括使用具有以下几何形状：SDPT1204PDSRGB2的烧结碳化物镶片在合金钢中的高速面研磨。该工件材料是一种合金钢4140(DIN 1.7225，42CrMo4)。切削参数如下：切削速度vc＝300m/min；进料速率fz＝0.2毫米/齿；切削深度ap＝4mm；切削宽度ae＝61mm；道次长度l＝610mm；冷却剂：干的；以及磨损指标：vb，max＝0.3mm。试验2的测试结果在下表6中示出。
表4
目标组合物以及产生的涂层特性
＊按照Union of German Engineers’Guidelines VDI3198和VDI3824-4测量
表5
实验工艺参数
  实验号   目标物1功率(kW)   目标物2功率(kW)   基体电压(V)   pN2(Pa)   温度(℃)
  7   3   5   -40   3   500
  8   3   5   -40   3   500
  9   3   5   -40   3   500
  10   3   3   -40   3   500
  11   3   5   -40   3   500
表6
对于试验2在合金钢中高速面研磨的测试结果
  实验号/涂层说明   涂层厚度(μm) 道数目＊＊＊
  7AlCrN+TiAlN/AlCrN-多层+AlCrN＊   5   9.5
  8AlCrN+TiAlN/AlCrN-多层+AlCrN＊＊   5   5
  9AlCrN+TiAlSiN/AlCrN-多层+AlCrN   5   7
  10AlCrN+AlTiCrN/AlCrN-多层+AlCrN   5   8
  11AlCrN+TiAlCrN/AlCrN-多层+AlCrN   5   5.5
＊实验7中的涂层与实验6相同。
＊＊在实验8中，使用四个AlCr目标物和两个TiAl目标物，而在实验7中使用两个AlCr目标物和四个TiAl目标物。
＊＊＊在vb，max＝0.3mm的磨损标准下。
很明显在实验7至11中不同的目标材料是用来沉积不同种类的多层涂层。在对比基准涂层(参见实例1中的实验1)中已经可以观察到改进，但是本发明中描述的涂层(实验7)显示了最有希望的性能。
试验3包括两种涂覆的切削镶片(即，实验12和13)在碳钢中的面研磨的一个试验。这些涂覆的切削镶片是具有以下几何形状：SDMT1205PDR-HQ-M的烧结碳化物镶片。该工件材料是碳钢1045(DIN 1.1191，Ck45)。切削参数如下：切削速度vc＝350m/min；进料速率fz＝0.2毫米/齿；切削深度ap＝4mm；冷却剂：干的；以及磨损指标：vb，max＝0.3mm。表7呈现了测试结果。
表7
对于试验3在碳钢中的面研磨的测试结果
  实验号/涂层说明   寿命(min)   凹口磨损(mm)   拐角磨损(mm)
  12AlCrN+TiAlN/AlCrN-多层+AlCrN＊   21.6   0.29   0.14
  13TiN+TiAlN＊＊   8.2   0.31   0.14
＊实验12中的涂层与实验6和7中的相同。
＊＊市场上对于这种刀具可得的现有技术涂层
在试验3中，测试了一种本发明的涂覆的切削镶片(实验12)对比现有技术涂覆的切削镶片(实验13)。在这个切削试验中可以观察到显著的2.6倍的寿命增加。发现最大磨损是如该刀具侧面上的凹口磨损。
试验4包括使用一种具有以下几何形状：SDMT1205PDR-HQ-M的烧结碳化物的三种涂覆的切削镶片(实验14-16)在合金钢中的高速面研磨的性能。该工件材料是一种合金钢4140(DIN 1.7225，42CrMo4)。切削参数如下：切削速度vc＝180m/min；进料速率fz＝0.2毫米/齿；切削深度ap＝4mm；冷却剂：干的；以及磨损指标：vb，max＝0.3mm。
表8呈现了试验4的结果。
表8
在试验4的合金钢中的面研磨的测试结果
  实验号/涂层说明   寿命(min)   凹口磨损(mm)   拐角磨损(mm)
  14AlCrN+TiAlN/AlCrN-多层+AlCrN＊   11.9   0.286   0.3
  15TiN+TiAlN＊＊   6.2   0.314   0.3
  16TiN+TiAlN＊＊   6.3   0.266   0.3
＊实验14中的涂层与实验6、7、和12中的相同。
＊＊在市场上对这种刀具可得的现有技术涂层
试验4的结果再次显示了本发明的涂覆的切削镶片(即，实验14)对比市场上这种镶片上的标准的可得到的涂层(实验15和16)的比较。这个试验是在中等的切削速度下完成。可以检测到与实例16相比百分之八十九(89％)的性能增加。在这个试验中，可以在该切削刀具的拐角上观察到最大磨损。
试验5包括使用了KSEM型的模块式烧结碳化物钻头镶片的四种涂覆的切削镶片在灰铸铁中的中高速钻孔的一个试验。该工件材料是级别(Class)40的灰口铸铁(约250BHN)。这些切削参数如下：切削速度vc＝198m/min；进料速率fz＝0.35毫米/齿；钻孔直径＝12.5mm；孔深度＝62mm；冷却剂：Castrol Syntilo合成乳液，采用15巴压力的穿过刀具冷却的递送模式。磨损指标为vb，max＝0.38mm。结果在下表9中示出。
表9
试验5的中高速钻孔中的测试结果
  实验号/涂层说明  切削长度(m)   拐角磨损(mm)
  17AlCrN+TiAlN/AlCrN-多层+AlCrN   73.9   0.5
  18TiN+TiAlN   45.4   0.74
  19AlTiN   45.4   0.75
  20TiN/TiAlN纳米层   34.1   0.73
试验5的结果再次显示了本发明的涂覆的切削镶片(实验17)对比市场上用于钻孔的这种类型的模块式镶片上的标准的可得到的涂层(实验18-20)的比较。这个试验在中高的切削速度下完成。可以检测到接近百分之六十三(63％)的性能增加。在这个试验中，可以在该切削刀具的拐角上观察到最大磨损。
很明显本发明的耐磨损的涂覆方案展现了超越早期涂覆方案的优点。特别地，本发明的耐磨损的涂覆方案通过使用选定的涂覆方案以及涂层组合物展现了一个更低的热导率。这样的参数影响了整个涂层的热导率、并且因此影响了从切削镶片-切屑界面(或者接触区的切屑-涂层表面)到基体以及涂层-基体界面的热传递的程度。去往基体以及涂层-基体界面的热传导的减少致使减小(或最小化)或推迟了该基体之中热开裂的形成。基体之中的热开裂的推迟或减少典型地增加了该切削镶片的使用寿命。
更确切地说，很明显使用该铝铬氮化物的顶涂覆层帮助妨碍了显著量值的热量从切削镶片-切屑界面向基体以及涂层-基体界面的传递。一个结果是很多热量残留在切屑中。另一个结果是传递到顶涂覆层中的热量将因为所有方向上发生的热运输而在该钛铝氮化物涂覆层之中在所有方向上分散(如，在垂直于、连同平行于该表面的方向上)。这降低了在邻近切削刃的顶部涂层-切削的接触区产生的热量浓度，从而消散了更大面积上的热量并且降低了从顶部涂层向下到基体-涂层界面的温度。在基底层之中以多层纳米层涂覆顺序的这些涂覆层的结合是这样的，即：使得热传递可替代地被阻滞或从基体散掉。最后，在该基体与该基底层之间的另一个铝铬氮化物的基底涂覆层的存在帮助保护了该基体以及涂层-基体界面对抗热传递。
这些特定实施方案的以上说明的主要重点是在用于一种形成切屑的材料去除操作中的涂覆的切削镶片。然而，应该理解的是涂覆的切削镶片只是本发明的涂覆的物品的一个具体实施方案。存在这种打算，即这些涂覆的物品包括其他的涂覆的物品例如像磨损部件。
在此指明的专利以及其他文献由此通过引用结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明，本发明的其他实施方案对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书和这些实例旨在仅仅是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真正范围和精神是由以下的权利要求表明的。

Claims (21)

1.一种在形成切屑的材料去除操作中使用的涂覆的切削镶片，该切削镶片包括：
一个基体以及一种耐磨损的涂覆方案，其中该耐磨损的涂覆方案包括：
一个中间的多周期性纳米层涂覆方案，该纳米层涂覆方案包含钛、铝、铬和氮；并且
该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每一个包括一个含钛、铝和氮的基底层以及一个含多组交替纳米层的纳米层区，其中每组交替纳米层包括一个含铝、铬、钛和氮的纳米层以及另一个含铝、铬、钛和氮的纳米层，并且该基底层具有一个基底层厚度并且该纳米层区具有一个纳米层区厚度，其中该基底层的厚度是小于该纳米层区的厚度。
2.根据权利要求1所述的涂覆的切削镶片，其中该基底层包括(TiyAl1- y)N，其中0.2≤y≤0.65；并且在该纳米层区中的该组交替纳米层中的这一个纳米层包括(TiyCrxAl1-(x+y))N，其中0＜x≤0.15并且0.2≤y≤0.65，而且在该纳米层区中的该组交替纳米层中的另一个纳米层包括(TipAlqCr1-(p+q))N，其中0.2≤p≤0.65并且0.01≤q≤0.65并且(p+q)＜1。
3.根据权利要求1所述的涂覆的切削镶片，其中，该耐磨损的涂覆方案进一步包括：
一个含铝、铬和氮的底层；
一个含铝、铬和氮的顶层，并且其中该底层比该顶层更接近于该基体；
一个下部过渡涂层区，该涂层区包括多组交替的下部过渡纳米层，其中每组交替的下部过渡纳米层包括一个含铝、铬、钛和氮的下部过渡纳米层以及另一个含铝、铬、钛和氮的下部过渡纳米层，并且该下部过渡涂层区提供了该中间的多周期性纳米层涂覆方案与该底层之间的一种过渡；
一个上部过渡涂层区，该涂层区包括多组交替的上部过渡纳米层，其中每组交替的纳米层包括一个含铝、铬、钛和氮的上部过渡纳米层以及另一个含铝、铬、钛和氮的上部过渡纳米层，并且该上部过渡涂层区提供了该中间的多周期性纳米层涂覆方案与该顶层之间的一种过渡；并且
该中间的多周期性纳米层涂覆方案是在该下部过渡涂层区和该上部过渡涂层区的中间。
4.根据权利要求3所述的涂覆的切削镶片，其中该下部过渡涂层区具有一个下部过渡厚度，该上部过渡涂层区具有一个上部过渡厚度，并且其中该下部过渡厚度是小于该纳米层区厚度，并且该上部过渡厚度是小于该纳米层区厚度。
5.根据权利要求3所述的涂覆的切削镶片，其中该底层具有范围在约20纳米和约500纳米之间的底层厚度，并且该顶层具有范围在约300纳米和约2000纳米之间的顶层厚度；这些交替的层安排中的每组具有范围在约200纳米和约1400纳米之间的厚度；并且这些组交替纳米层具有范围在2纳米和约50纳米之间的周期性。
6.根据权利要求3所述的涂覆的切削镶片，其中：
该底层含(AlaCr1-a)N，并且其中0.2≤a≤0.7；
该顶层含(AlaCr1-a)N，并且其中0.2≤a≤0.7；
这一个上部过渡纳米层含(TiyCrxAl1-(x+y))N，其中0＜x≤0.15并且0.2≤y≤0.65，并且另一个上部过渡纳米层含(TipAlqCr1-(p+q))N，其中0.2≤p≤0.5并且0.01≤q≤0.65并且(p+q)＜1；并且
这一个下部过渡纳米层含(TiyCrxAl1-(x+y))N，其中0＜x≤0.15并且0.2≤y≤0.65，并且另一个下部过渡纳米层含(TipAlqCr1-(p+q))N，其中0.2≤p≤0.5并且0.01≤q≤0.65并且(p+q)＜1。
7.根据权利要求3所述的涂覆的切削镶片，其中该底层具有一个底层热导率并且该基底层具有一个基底层热导率，并且该底层热导率小于该基底层热导率；而且该顶层具有一个顶层热导率，并且该顶层热导率小于该基底层热导率。
8.根据权利要求3所述的涂覆的切削镶片，其中该底层、顶层、上部过渡涂层区、下部过渡涂层区、以及该中间的多周期性纳米层涂覆方案各自进一步包括来自周期表的IVb、Vb和VIb族的金属中的一种或多种以及铝和硅。
9.根据权利要求3所述的涂覆的切削镶片，其中该底层、顶层、上部过渡涂层区、下部过渡涂层区、以及该中间的多周期性纳米层涂覆方案各自是通过物理气相沉积来施加的。
10.根据权利要求1所述的涂覆的切削镶片，其中该中间的多周期性纳米层涂覆方案进一步含碳，并且该基底层含(TiyAl1-y)CsNt并且其中0.2≤y≤0.65并且s+t＝1；在该纳米层区中的该组交替纳米层中的这一个纳米层含(TiyCrxAl1-(x+y))CsNt，其中0＜x≤0.15并且0.2≤y≤0.65并且s+t＝1，而且在该纳米层区中的该组交替纳米层中的另一个纳米层含(TipAlqCr1-(p+q))CsNt，其中0.2≤p≤0.5并且0.01≤q≤0.65并且(p+q)＜1并且s+t＝1。
11.根据权利要求1所述的涂覆的切削镶片，其中，该耐磨损的涂覆方案进一步包括：
根据式(AlaCr1-a)CsNt含铝、铬、氮和碳的一个底层，并且其中0.2≤a≤0.7、并且s+t＝1；
根据式(AlaCr1-a)CsNt含铝、铬、氮和碳的一个顶层，并且其中0.2≤a≤0.7、并且s+t＝1；
该底层比该顶层更接近于该基体；
一个下部过渡涂层区，该涂层区包括多组交替的下部过渡纳米层，其中每组交替的下部过渡纳米层包括一个含铝、铬、钛、氮和碳的下部过渡纳米层以及另一个含铝、铬、钛、氮和碳的下部过渡纳米层，并且该下部过渡涂层区提供了该中间的多周期性纳米层涂覆方案与该底层之间的一种过渡；
一个上部过渡涂层区，该涂层区包括多组交替的上部过渡纳米层，其中每组交替的纳米层包括一个含铝、铬、钛、氮和碳的上部过渡纳米层以及另一个含铝、铬、钛、氮和碳的上部过渡纳米层，并且该上部过渡涂层区提供了该中间的多周期性纳米层涂覆方案与该顶层之间的一种过渡；并且
该中间的多周期性纳米层涂覆方案是在该下部过渡涂层区和该上部过渡涂层区的中间。
12.根据权利要求1所述的涂覆的切削镶片，其中该切削镶片具有多个前刀面和多个侧表面，这些前刀面与这些侧表面相交以便在它们的相交处形成多个切削刃。
13.根据权利要求1所述的涂覆的切削镶片，其中，该基体包括以下各项中的一个：高速钢，包括钴-钨碳化物的烧结碳化物类，包括SiAlON和氧化铝和氮化硅的陶瓷类，包括基于碳化钛的材料的金属陶瓷类，以及包括烧结的立方氮化硼以及烧结的金刚石的超硬材料类。
14.一种在形成切屑的材料去除操作中使用的涂覆的切削镶片，该切削镶片包括：
一个基体以及一种耐磨损的涂覆方案，其中该耐磨损的涂覆方案包括：
一种中间的多周期性纳米层涂覆方案，该涂覆方案含钛、铝、铬和X；
该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括含钛、铝和X的一个基底层以及含多组交替的纳米层的一个纳米层区，其中每组交替纳米层包括一个含铝、铬、钛和X的纳米层以及另一个含铝、铬、钛和X的纳米层；
其中X包括以下各项中的任何一种：氮、碳、硼、碳和氮、硼和氮、碳和硼和氮、氮和氧、碳和氧、硼和氧、碳和氮和氧、硼和氮和氧、以及碳和硼和氮和氧；并且
该基底层具有一个基底层厚度并且该纳米层区具有一个纳米层区厚度，其中该基底层的厚度是小于该纳米层区的厚度。
15.根据权利要求14所述的涂覆的切削镶片，其中，该耐磨损的涂覆方案进一步包括：
一个含铝、铬和X的底层；
一个含铝、铬和X的顶层，并且其中该底层比该顶层更接近于该基体；
一个下部过渡涂层区，该涂层区包括多组交替的下部过渡纳米层，其中每组交替的下部过渡纳米层包括一个含铝、铬、钛和X的下部过渡纳米层以及另一个含铝、铬、钛和X的下部过渡纳米层，并且该下部过渡涂层区提供了该中间的多周期性纳米层涂覆方案与该底层之间的一种过渡；
一个上部过渡涂层区，该涂层区包括多组交替的上部过渡纳米层，其中每组交替的上部过渡纳米层包括一个含铝、铬、钛和X的上部过渡纳米层以及另一个含铝、铬、钛和X的上部过渡纳米层，并且该上部过渡涂层区提供了该中间的多周期性纳米层涂覆方案与该顶层之间的一种过渡；并且
该中间的多周期性纳米层涂覆方案是在该下部过渡涂层区和该上部过渡涂层区的中间。
16.施用一种涂覆方案的方法，该方法包括以下步骤：
施用一个含钛、铝、铬和X的中间的多周期性纳米层涂覆方案，并且施用该中间的多周期性纳米层涂覆方案的步骤包括以下步骤：
施用多组交替的层安排，其中每个交替的层安排的施用包括以下步骤：
施用一个含钛、铝和X的基底层；并且
施用一个纳米层区，包括以下步骤：
施用多组交替的纳米层，包括以下步骤：
施用一个含钛、铝、铬、和X的纳米层，并且
施用另一个含铝、铬、钛和X的纳米层；
其中，X包括以下各项中的任何一种：氮、碳、硼、碳和氮、硼和氮、碳和硼和氮、氮和氧、碳和氧、硼和氧、碳和氮和氧、硼和氮和氧、以及碳和硼和氮和氧。
17.根据权利要求16所述的施用一种涂覆方案的方法，进一步包括以下步骤：
提供一个切削镶片基体；
在施用该中间的多周期性纳米层涂覆方案之前，为了最接近于该基体，施用一个含铝、铬和X的底层；
该施用一种中间的多周期性纳米层涂覆方案的步骤进一步包括将该中间的多周期性纳米层涂覆方案施用在该底层上；并且
将一个顶层施用在该中间的多周期性纳米层涂覆方案上，其中该顶层含铝、铬和X。
18.根据权利要求17所述的施用一种涂覆方案的方法，进一步包括以下步骤：
在施用该底层之后并且在施用该中间的多周期性纳米层涂覆方案之前，施用一个下部过渡层，该下部过渡层包括多组交替的下部过渡纳米层，这包括以下步骤：
施用多组交替的下部过渡纳米层，包括以下步骤：
施用一个含钛、铝、铬、和X的下部过渡纳米层，并且
施用另一个含铝、铬、钛和X的下部过渡纳米层；
在施用该中间的多周期性纳米层涂覆方案之后，施用一个上部过渡层，该上部过渡层包括多组交替的上部过渡纳米层，这包括以下步骤：
施用多组交替的上部过渡纳米层，包括以下步骤：
施用一个含钛、铝、铬、和X的上部过渡纳米层，并且
施用另一个含铝、铬、钛和X的上部过渡纳米层。
19.一种涂覆的物品，包括：
一个基体以及一种耐磨损的涂覆方案，其中该耐磨损的涂覆方案包括：
一个中间的多周期性纳米层涂覆方案，该涂覆方案含钛、铝、铬和氮；并且
该中间的多周期性纳米层涂覆方案包括多组交替的层安排，其中这些交替的层安排中的每个包括一个含钛、铝和氮的基底层以及含多组交替纳米层的一个纳米层区，其中每组交替纳米层包括一个含铝、铬、钛和氮的纳米层以及另一个含铝、铬、钛和氮的纳米层，并且该基底层具有一个基底层厚度并且该纳米层区具有一个纳米层区厚度，其中该基底层的厚度是小于该纳米层区的厚度。
20.根据权利要求19所述的涂覆的物品，其中该基底层包括(TiyAl1- y)N，其中0.2≤y≤0.65；并且在该纳米层区中的该组交替的纳米层中的这一个纳米层包括(TiyCrxAl1-(x+y))N，其中0＜x≤0.15并且0.2≤y≤0.65，而且在该纳米层区中的该组交替纳米层中的另一个纳米层包括(TipAlqCr1-(p+q))N，其中0.2≤p≤0.65并且0.01≤q≤0.65并且(p+q)＜1。
21.根据权利要求19所述的涂覆的物品，其中，该基体包括以下各项中的一种：高速钢，包括钴-钨碳化物的烧结碳化物类，包括SiAlON和氧化铝和氮化硅的陶瓷类，包括基于碳化钛的材料的金属陶瓷类，以及包括烧结的立方氮化硼以及烧结的金刚石的超硬材料类。
CN2008801205374A 2007-12-14 2008-11-26 带有纳米层的涂覆方案的涂覆的物品 Active CN101896301B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/002,009 2007-12-14
US12/002,009 US7947363B2 (en) 2007-12-14 2007-12-14 Coated article with nanolayered coating scheme
PCT/US2008/084838 WO2009079184A2 (en) 2007-12-14 2008-11-26 Coated article with nanolayered coating scheme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101896301A CN101896301A (zh) 2010-11-24
CN101896301B true CN101896301B (zh) 2012-11-21

Family

ID=40753661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008801205374A Active CN101896301B (zh) 2007-12-14 2008-11-26 带有纳米层的涂覆方案的涂覆的物品

Country Status (16)

Country Link
US (1) US7947363B2 (zh)
EP (1) EP2242603B1 (zh)
JP (1) JP5546014B2 (zh)
KR (1) KR101551939B1 (zh)
CN (1) CN101896301B (zh)
AU (1) AU2008338802B2 (zh)
BR (1) BRPI0820763A2 (zh)
CA (1) CA2706784C (zh)
ES (1) ES2648999T3 (zh)
HU (1) HUE035544T2 (zh)
MX (1) MX2010006339A (zh)
PL (1) PL2242603T3 (zh)
PT (1) PT2242603T (zh)
RU (1) RU2487781C2 (zh)
TW (1) TWI444237B (zh)
WO (1) WO2009079184A2 (zh)

Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2058068B1 (en) * 2006-08-31 2018-05-30 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface-coated cutting tool
EP2153038B1 (fr) * 2007-06-13 2012-09-12 ACC- La Jonchere Joint comportant un element de glissement a multicouche et procede de realisation associe
KR100876366B1 (ko) * 2008-04-24 2008-12-31 한국야금 주식회사 절삭공구용 다층경질 박막
EP2163661B1 (de) * 2008-09-05 2012-08-01 LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH & Co. KG Wälzfräswerkzeug mit einer Beschichtung und Verfahren zur Neubeschichtung eines Wälzfräswerkzeuges
US8784977B2 (en) * 2009-06-22 2014-07-22 Tungaloy Corporation Coated cubic boron nitride sintered body tool
CN102725434B (zh) * 2010-02-04 2014-10-29 欧瑞康贸易股份公司(特吕巴赫) 具有AL-Cr-B-N/Ti-Al-N多层覆层的切削工具
WO2011131756A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Seco Tools Ab Pvd coating for metal machining
CN102560344A (zh) * 2010-12-24 2012-07-11 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 硬质薄膜、具备硬质薄膜的产品及该产品的制作方法
US8691374B2 (en) * 2011-09-14 2014-04-08 Kennametal Inc. Multilayer coated wear-resistant member and method for making the same
KR101351845B1 (ko) * 2012-05-02 2014-01-16 한국야금 주식회사 절삭공구용 경질피막
WO2014002948A1 (ja) * 2012-06-29 2014-01-03 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具
US20150203956A1 (en) * 2012-08-10 2015-07-23 Tungaloy Corporation Coated Tool
US8900665B2 (en) * 2012-08-27 2014-12-02 Globalfoundries Inc. Method of forming hardmask layer with alternating nanolayers
WO2014034923A1 (ja) * 2012-08-31 2014-03-06 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
JP5975338B2 (ja) * 2012-10-16 2016-08-23 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
JP5975339B2 (ja) * 2012-10-16 2016-08-23 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
JP5975343B2 (ja) * 2012-10-31 2016-08-23 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
JP5979438B2 (ja) * 2012-10-31 2016-08-24 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
DE102013019691A1 (de) 2013-11-26 2015-05-28 Oerlikon Trading Ag, Trübbach Hartstoffschicht zur Reduzierung eines Wärmeeintrags in das beschichtete Substrat
EP3106250B1 (en) * 2014-03-25 2019-07-24 Kanefusa Kabushiki Kaisha Cutting tool
US10265775B2 (en) 2014-03-27 2019-04-23 Tungaloy Corporation Coated tool
JP6507377B2 (ja) 2014-04-10 2019-05-08 株式会社タンガロイ 被覆工具
CN103882386A (zh) * 2014-04-16 2014-06-25 上海金顶涂层科技有限公司 一种具有超高硬度的基体保护涂层及其制备方法
CN104131256B (zh) * 2014-07-25 2017-01-11 广东工业大学 一种多层纳米复合刀具涂层及其制备方法
DE102014018915A1 (de) * 2014-12-22 2016-06-23 Oerlikon Surface Solutions Ag, Trübbach AlCrN-basierte Beschichtung zur verbesserten Beständigkeit gegen Kolkverschleiß
WO2017009101A1 (en) * 2015-07-13 2017-01-19 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool
WO2017100077A1 (en) * 2015-12-09 2017-06-15 Zest Ip Holdings, Llc Multiple layer coating and coating method for dental devices and the like
AT15220U1 (de) * 2016-03-07 2017-03-15 Ceratizit Austria Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Hartstoffschicht auf einem Substrat, Hartstoffschicht, Zerspanwerkzeug sowie Beschichtungsquelle
WO2017154730A1 (ja) * 2016-03-07 2017-09-14 三菱マテリアル株式会社 表面被覆立方晶窒化ホウ素焼結体工具
JP6850980B2 (ja) 2016-03-07 2021-03-31 三菱マテリアル株式会社 表面被覆立方晶窒化ホウ素焼結体工具
KR102144241B1 (ko) * 2016-10-25 2020-08-12 오에스지 가부시키가이샤 경질 피막 및 경질 피막 피복 부재
RU2648814C1 (ru) * 2017-03-10 2018-03-28 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента
RU2638874C1 (ru) * 2017-03-10 2017-12-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента
RU2639192C1 (ru) * 2017-03-10 2017-12-20 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента
DE112018004986T5 (de) * 2017-09-27 2020-06-10 Kyocera Corporation Beschichtetes werkzeug und schneidwerkzeug, welches dieses aufweist
CN111148591B (zh) * 2017-09-27 2021-06-01 京瓷株式会社 涂层刀具和具备其的切削刀具
RU2691811C2 (ru) * 2017-11-14 2019-06-18 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента
CN112262006B (zh) * 2018-08-24 2023-07-25 住友电工硬质合金株式会社 切削工具
KR20210003912A (ko) * 2018-08-24 2021-01-12 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 절삭 공구
JP2022518955A (ja) * 2019-02-01 2022-03-17 エリコン サーフェス ソリューションズ アーゲー、 プフェフィコン コーティングされた及びコーティングされていない超高強度鋼板のプレス硬化用の高性能工具コーティング
EP3997254B1 (en) * 2019-07-11 2023-06-21 Knight Acquisition B.V. Saw blade or other cutting tool comprising a coating
JP7486713B2 (ja) 2020-12-21 2024-05-20 株式会社Moldino 被覆工具
US11534870B2 (en) 2021-01-11 2022-12-27 Napra Co., Ltd. Metal particle
CN113564539B (zh) * 2021-07-15 2023-05-30 科汇工业机械有限公司 氮化物涂层制备方法、氮化物涂层及其应用
CN114107873B (zh) * 2021-12-07 2023-07-07 上海工程技术大学 一种梯度金属陶瓷复合涂层及其制备方法
CN114381690B (zh) * 2022-01-11 2024-03-01 厦门钨业股份有限公司 一种CrAlMeN-CrAlN纳米多层结构涂层及其制备方法与用途
DE102022113731A1 (de) * 2022-05-31 2023-11-30 Hartmetall-Werkzeugfabrik Paul Horn Gmbh Beschichtetes Werkzeugteil und Beschichtungsverfahren

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1620349A (zh) * 2002-01-18 2005-05-25 住友电气工业株式会社 表面被覆切削工具
CN1643183A (zh) * 2002-03-14 2005-07-20 钴碳化钨硬质合金公司 纳米涂层刀具及其制造方法
EP1705263A1 (en) * 2005-03-23 2006-09-27 Sandvik Intellectual Property AB Coated cutting tool insert
EP1795628A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-13 Sandvik Intellectual Property AB Insert for milling of steel
EP1717347A3 (en) * 2005-04-18 2007-06-27 Sandvik Intellectual Property AB Coated insert
EP1793014B1 (en) * 2005-12-02 2009-04-01 Mitsubishi Materials Corporation Surface-coated cutting insert and method for manufacturing the same

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU561172B2 (en) * 1981-03-02 1987-04-30 Vsesoyuznynauchno-Issledovatelsky Instrumentalny Institut Coating for metal-cutting tool
DE3430103A1 (de) * 1984-08-16 1986-02-27 Tchibo Frisch-Röst-Kaffee AG, 2000 Hamburg Verfahren zum roesten von kaffee mittels eines laden-kleinroesters
GB8424582D0 (en) * 1984-09-28 1984-11-07 Univ Glasgow Heart valve prosthesis
DE3439033A1 (de) * 1984-10-25 1986-04-30 Casimir Kast Gmbh & Co Kg, 7562 Gernsbach Verfahren und vorrichtung zur herstellung von fasermatten als ausgangsmaterial fuer pressformteile
JP3447034B2 (ja) * 1996-05-21 2003-09-16 日立ツール株式会社 表面被覆超硬合金製スローアウェイインサート
SE518145C2 (sv) 1997-04-18 2002-09-03 Sandvik Ab Multiskiktbelagt skärverktyg
EP0872575A2 (de) * 1997-04-19 1998-10-21 Institut für Festkörper- und Werkstofforschung Dresden e.V. Oberflächenschutzschicht für Titanlegierungen
JP4185172B2 (ja) * 1997-06-19 2008-11-26 住友電工ハードメタル株式会社 被覆硬質工具
JPH11131215A (ja) * 1997-10-29 1999-05-18 Hitachi Tool Eng Ltd 被覆硬質工具
JPH11216601A (ja) * 1998-02-04 1999-08-10 Osg Corp 硬質積層皮膜被覆工具
US6309738B1 (en) * 1998-02-04 2001-10-30 Osg Corporation Hard multilayer coated tool having increased toughness
JP2000038653A (ja) * 1998-07-21 2000-02-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 表面被膜を有する金型又は鋳型
SE519005C2 (sv) * 1999-03-26 2002-12-17 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär
ES2304918T3 (es) * 2000-03-09 2008-11-01 Sulzer Metaplas Gmbh Partes recubiertas con una capa dura.
JP3877124B2 (ja) * 2000-03-09 2007-02-07 日立ツール株式会社 硬質皮膜被覆部材
JP3417907B2 (ja) 2000-07-13 2003-06-16 日立ツール株式会社 多層皮膜被覆工具
EP1186681B1 (de) * 2000-09-05 2010-03-31 Oerlikon Trading AG, Trübbach Vakuumanlage mit koppelbarem Werkstückträger
JP4758288B2 (ja) 2000-12-28 2011-08-24 株式会社神戸製鋼所 硬質皮膜の製造方法
ATE441737T1 (de) * 2000-12-28 2009-09-15 Kobe Steel Ltd Target zur bildung einer hartschicht
JP3910373B2 (ja) * 2001-03-13 2007-04-25 オーエスジー株式会社 回転切削工具用硬質積層被膜、および硬質積層被膜被覆回転切削工具
EP1316627B1 (en) * 2001-11-28 2006-04-05 METAPLAS IONON Oberflächenveredelungstechnik GmbH Hard coating coated parts
JP3928481B2 (ja) 2002-05-27 2007-06-13 三菱マテリアル株式会社 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3928480B2 (ja) * 2002-05-27 2007-06-13 三菱マテリアル株式会社 高速切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
RU2228387C2 (ru) * 2002-07-22 2004-05-10 Падеров Анатолий Николаевич Способ нанесения многослойного покрытия на металлические изделия
JP3969230B2 (ja) 2002-07-24 2007-09-05 三菱マテリアル株式会社 重切削加工条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
SE526338C2 (sv) * 2002-09-04 2005-08-23 Seco Tools Ab Skär med utskiljningshärdad slitstark refraktär beläggning
SE526339C2 (sv) * 2002-09-04 2005-08-23 Seco Tools Ab Skär med slitstark refraktär beläggning med kompositstruktur
JP3969260B2 (ja) 2002-09-18 2007-09-05 三菱マテリアル株式会社 高速重切削条件で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
US7226670B2 (en) * 2003-04-28 2007-06-05 Oc Oerlikon Balzers Ag Work piece with a hard film of AlCr-containing material, and process for its production
DE10347981A1 (de) * 2003-10-15 2005-07-07 Gühring, Jörg, Dr. Verschleißschutzschicht für spanabhebende Werkzeuge, insbesondere für rotierende Zerspanungswerkzeuge
CN100419117C (zh) * 2004-02-02 2008-09-17 株式会社神户制钢所 硬质叠层被膜、其制造方法及成膜装置
RU2267560C2 (ru) * 2004-03-05 2006-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ получения износостойкого покрытия для режущего инструмента
JP4268558B2 (ja) * 2004-04-20 2009-05-27 住友電工ハードメタル株式会社 被覆切削工具
RU2266976C1 (ru) * 2004-06-25 2005-12-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" Способ получения многослойного покрытия для режущего инструмента
SE0402180D0 (sv) 2004-09-10 2004-09-10 Sandvik Ab Deposition of Ti1-xAlxN using Bipolar Pulsed Dual Magnetron Sputtering
WO2006070730A1 (ja) 2004-12-28 2006-07-06 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. 表面被覆切削工具および表面被覆切削工具の製造方法
EP1851361B8 (en) 2005-02-10 2016-06-15 Oerlikon Surface Solutions AG, Pfäffikon High wear resistant triplex coating for cutting tools
JP4707541B2 (ja) * 2005-03-24 2011-06-22 日立ツール株式会社 硬質皮膜被覆部材
US7537822B2 (en) * 2005-05-26 2009-05-26 Hitachi Tool Engineering, Ltd. Hard-coated member
JP4672442B2 (ja) * 2005-05-31 2011-04-20 オーエスジー株式会社 硬質積層被膜、および硬質積層被膜被覆工具
JP2007136597A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Tungaloy Corp 被覆部材

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1620349A (zh) * 2002-01-18 2005-05-25 住友电气工业株式会社 表面被覆切削工具
CN1643183A (zh) * 2002-03-14 2005-07-20 钴碳化钨硬质合金公司 纳米涂层刀具及其制造方法
EP1705263A1 (en) * 2005-03-23 2006-09-27 Sandvik Intellectual Property AB Coated cutting tool insert
EP1717347A3 (en) * 2005-04-18 2007-06-27 Sandvik Intellectual Property AB Coated insert
EP1793014B1 (en) * 2005-12-02 2009-04-01 Mitsubishi Materials Corporation Surface-coated cutting insert and method for manufacturing the same
EP1795628A1 (en) * 2005-12-08 2007-06-13 Sandvik Intellectual Property AB Insert for milling of steel

Also Published As

Publication number Publication date
US20090155559A1 (en) 2009-06-18
MX2010006339A (es) 2011-04-27
PT2242603T (pt) 2018-01-18
TWI444237B (zh) 2014-07-11
JP2011506115A (ja) 2011-03-03
TW200936280A (en) 2009-09-01
WO2009079184A2 (en) 2009-06-25
US7947363B2 (en) 2011-05-24
AU2008338802A1 (en) 2009-06-25
PL2242603T3 (pl) 2018-03-30
HUE035544T2 (en) 2018-05-28
CA2706784C (en) 2015-01-13
WO2009079184A3 (en) 2009-09-17
ES2648999T3 (es) 2018-01-09
KR20100120121A (ko) 2010-11-12
RU2487781C2 (ru) 2013-07-20
CN101896301A (zh) 2010-11-24
KR101551939B1 (ko) 2015-09-09
BRPI0820763A2 (pt) 2015-06-16
RU2010129058A (ru) 2012-01-20
EP2242603A2 (en) 2010-10-27
AU2008338802B2 (en) 2014-11-27
EP2242603B1 (en) 2017-10-25
EP2242603A4 (en) 2015-03-18
CA2706784A1 (en) 2009-06-25
JP5546014B2 (ja) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101896301B (zh) 带有纳米层的涂覆方案的涂覆的物品
Vereshchaka et al. Nano-scale multilayered-composite coatings for the cutting tools
JP5648078B2 (ja) 工具のための多層硬物質被覆
CN101209611B (zh) 多层涂覆切削刀具
CN101688311B (zh) 经涂覆的切削刀具、切削部件或耐磨件
CN101164772B (zh) 涂层切削刀具
CN104805436A (zh) 具有硬涂层的工件
JP2008529809A (ja) 切削工具のための高耐摩耗三重被覆
CN101652502A (zh) 具有陶瓷涂层的切削刀片
NL8203676A (nl) Bekledingssamenstelling en werkwijze.
US6858333B2 (en) Tool with wear resistant low friction coating and method of making the same
KR20130029343A (ko) 다층막이 코팅된 내마모성 부재 및 그 제조 방법
CN114080469B (zh) 包含涂层的锯片或其他切削工具
JP3460287B2 (ja) 耐摩耗性に優れた表面被覆部材
Kovalev et al. Features of self‐organization in nanostructuring PVD coatings on a base of polyvalent metal nitrides under severe tribological conditions
KR102497483B1 (ko) 절삭공구용 경질피막
CN101517126A (zh) 具有硬涂层的工件
Prajapati et al. " FORCE AND WEAR ANALYSIS OF PVD COATED CUTTING TOOL"-A REVIEW
S Sivudu et al. Nano-enabled tribological thin film coatings: global patent scenario
CN106676523A (zh) 一种具有自润滑性能的纳米复合涂层硬质合金刀具
Batako AA Vereshchaka, AS Vereshchaka, O. Mgaloblishvili, MN Morgan &

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Pennsylvania, USA

Patentee after: Cobalt Tungsten Carbide Carbide Co.

Patentee after: Oerlikon Surface Solutions AG, Pfaffikon

Address before: Pennsylvania, USA

Patentee before: Cobalt Tungsten Carbide Carbide Co.

Patentee before: OERLIKON TRADING Ltd.