CN1022609C - 粘结剂富集的有化学和物理气相沉积涂覆的切削刀具 - Google Patents

粘结剂富集的有化学和物理气相沉积涂覆的切削刀具 Download PDF

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Abstract

提供了一种具有粘结剂富集基质的涂层切削刀具。该涂层至少包括一层化学气机沉积(CVD)层和一层物理气相沉积(PVD)层。该PVD层具有剩余压应力。

Description

本发明涉及有涂层的切削刀具领域，特别涉及有涂层的镶块切削刀具。该镶块在使用时可以承受反复地冲击，例如在铣削作业或其它断续切削操作时受到的冲击。
在各种金属切削的加工中，就切削镶块而言，铣削加工是最需要的操作。铣削包括以恒速除去间歇的切屑。刀头反复地进入工件进行切削并脱离工件，因此它不但承受机械的冲击还承受热冲击。这些冲击的大小依赖于切削的长度以及切削间的时间间隔。进刀和退刀参数也可以决定在刀具材料中产物的机械冲击的强度。当切削速度增加时，这些条件变坏。
在铣削作业中所使用的硬质合金切削镶块经常出现大量与切削刃相垂直的平行热裂纹。这些热裂纹本身不会限制刀具的寿命。然而，镶块也可能出现与切削刃平行的裂纹。这些裂纹被认为是同所施加的机械冲击引起的。热裂纹和机械裂纹的交叉可以导致刃口形成缺损并使刀具过早地损坏。
解决特定切削刃的几何形状的刃口缺损问题的最常见的方法是设计带有更高钴粘结剂含量的硬质合金基质。这种解决方法降低了刃口缺损，但又导致了另外的问题即切削刃的变形和/或侧面磨损。
过去，各种等级的硬质合金（不论是带涂层的还是不带涂层的）一直用于铣削应用中。不带涂层的铣削镶块的实例包括K2885镶块和K2884镶块，它们分别是含钴重量百分约为10.5%和8.5%的碳化钨基硬质合金刀具，并且两者都含各种不同水平的固溶碳化物形成元素钽，铌和钛。带涂层的铣削镶块的实例包括KC710镶块和KC720镶块，它们经物理气相沉积涂覆了一层残余压应力高的氮化钛层的碳化钨基硬质合金刀具。用于KC710和KC720刀具的基质分别含约8.5%和11.5%重量比的钴，并含有不同含量的固溶碳化物形成元素。
众所周知，PVD（物理气相沉积）涂层可用不同的技术涂覆到硬质合金基质上，例如离子涂镀法、磁力溅射法以及电弧蒸镀法。另外，每种技术都有很多改型。已经观察到这些技术及其改型导致PVD涂层刀具有不同的特性。根据沉积涂层所使用的恰当的技术，使得可能对诸如涂层硬度、剩余应力、与基质的作用或粘结等性质起正反作用。这些PVD技术和生成涂层的特性以及PVD涂层与化学气相沉积（CVD）涂层的比较情况被描述在以下文献中：
1.Buhl等人，“钢的氮化钛涂层”，Thin    Solid    Films，Vol.80（1981）265-270页;
2.Buhl等人，美国专利No.4，448，802（前述的本申请）使用的Balzers    AG公司的离子喷镀技术和设备）;
3.Munz等人，“一种在刀具上形成降低摩擦的硬氮化钛涂层的高效溅射方法”，Thin    Solid    Films，Vol.96（1982）79-86页;
4.Munz等人，美国专利No.4，426，267;
5.Kamacki等人，在用CVD和PVD方法涂覆氮化钛的硬质合金刀头中剩余应力及其在抗损坏方面效杲的比较，Surfacing    Journal    International，Vol.1，No.3（1986）82-86页;
6.Wolfe等人，“硬涂层在碳化物铣削刀具中的作用”，Journal    of    Vacuum    Science    Technology，A3（1986）2747-2754页;
7.Quinto等人，“用物理气相沉积和化学气相沉积涂覆的硬涂层的高温显微硬度”，Thin    Solid    Films，Vol.153（1987）19-36页;
8.Jindal等人，“在碳化钨-钴基质上化学气相沉积和物理气相沉积硬涂层的附着力的测量”，Vol.54（1987）361-375页;
9.Jindal等人，“硬涂层显微硬度与负荷的关系”，Surface    and    coatings    Technology，Vol    36（1988）683-694页;
10.Rickerby等人，“物理气相沉积硬涂层的方法和系统参数和结构和特性之间的相互关系”，Thin     Solid    Films，Vol.157（1988年2月）195-222页;
11.Quinto等人，“化学气相沉积和物理气相沉积碳化物刀具的机械性能、结构和其它性能”，Materials    Science    and    Engineering，A105/106（1988）443-452页。
本发明人认为：提供最好的PVD涂层的技术是在上述Buhl等人利用Balzers    AG公司的离子喷镀技术和设备的专利及论文中所描述的技术。这个信念是基于他们对不同种类的PVD涂层刀具的分析得出的。分析表明在PVD氮化钛涂层中，用Balzers公司的离子喷镀PVD涂层可得到最高的硬度和最高的剩余压应力。这些特性导致了切削刀具具有比其它PVD涂层的切削刀具耐磨性高并且降低了刃口缺损以及损坏的敏感性。KC710和KC720上的PVD氮化钛涂层就是用上述Balzers    PVD技术涂镀的。
另外，粘结剂富集的各类切削刀具也已经用于铣削应用中。这些镶块包括KD850镶块和KC950镶块。KC850镶块含有C-型孔率的钴富集碳化钨基硬质合金基质，其中钴的总体含量约为5.9%（重量），另外还有固溶碳化物形成元素。KC    850镶块还含有基质上的CVD（化学气相沉积）层，共三层：里层为碳化钛层;中间层为碳氮化钛层以及外层为氮化钛层。该CVD三层涂层在美国专利No.4，035，541中已有说明。
KC950镶块含有A型孔率钴富集的碳化钨基的硬质合金基 质。其中钴总体含量约为6.0%（重量），另外还有固溶碳化物形成元素。KC950镶块还含有由内层为碳化钛、中间层为氧化铝和外层为氮化钛构成的CVD涂层。在镶块KC850镶块和KC950镶块中钴的富集是在硬质合金基质的边缘区域内并可能伴随着固溶碳化物的缺乏。在富集区内的钴浓度最大值一般是在钴的总体含量的150-300%范围内。KC950内的富集机理述于美国专利No.4，610，931中。（KC950、KC850、KC、KC710、KC720、K、K2885和K2884是Kennametal    Inc.为其硬质合金各类切削镶块的商标名，并在本文中使用）。
CVD涂层的特征在于剩余拉伸应力和由于在CVD涂层和硬质合金基质的热膨胀系数差造成的热裂化。因此CVD涂层刀具比PVD涂层刀具更容易形成刃口缺损。
虽然前述的先有技术中的各类切削镶块已经商品化，但是总需要进一步解决前述的与铣削有关的问题，包括无论是由于早期刃口缺损引起的有限的切削刃口寿命问题，还是由于形变和/或侧面磨损引起的有限的切削刃口寿命问题。
本申请人现在公开一种硬质合金切削镶块。该镶块有硬的耐热涂层;涂层改进了镶块的韧度、刃口的强度、抗热和机械冲击、抗形变以及耐磨损等综合性能。申请人证明了一种金属切削镶块有以钴富集的边缘区域的基质并涂有包括CVD内层和PVD外层涂层的硬耐热涂层的这种金属切削镶块在铣削AISI4140型钢时不但改善了切削刃口的寿命和刀具性能的一致性，同时还出人意料 地提供了耐磨性和附加的抗刃口缺损的能力。
本发明提供了一种切削刀具，它有前刀面和侧面，并在前刀面和侧面的结合部有切削刃。该切削刀具有粘结在基质上的涂层。基质是由金属碳化物颗粒用粘结材料粘结而成的。粘结剂的浓度在靠近基质边缘的区域比远离基质边缘区域的浓度高。涂层有很多层，包括化学气相沉积（CVD）层和物理气相沉积（PVD）层。最好是最外面的PVD层是在最后一层CVD层的外面。至少有一层PVD涂层（最好是最后CVD涂层外面那层）处于剩余压应力状态。
对于铣削镶块来说，粘结剂的浓度最好是富集在基质的与涂层刀具的侧面和前刀面平行两个边缘区域或在该区域附近。
最大的粘结剂富集优先选择的是基质中总体粘结剂含量的125%-300%，较好的为150%-300%，最佳的为200%-300%。
CVD层（或CVD各层）可选自任何硬耐热材料;例如钛、锆、铪的碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物、氮硼化物、碳氧化物及其固溶体和混合体，以及铝的氧化物和氮氧化物。
PVD层（或PVD各层）最好选自任何硬耐热材料，特别是那些目前市售的，例如氮化钛、碳氮化钛和氮化钛铝。
本发明上述内容和其它内容通过下面结合附图的详细的说明将会更清楚，附图中：
图1是根据本发明的切削刀具的实施例主体图。
图2是示于图1的切削刀具沿Ⅱ-Ⅱ截取的截面图。
根据本发明，图1是加下标的切削镶块10的最佳实施例。镶块10在前刀面14和侧面16的结合部有切削刃口。示于图1所示的并用于以后实例的切削镶块10是处于锋利刃口条件（图2）或打磨刃口条件（未示出）的SPGN-433（ANSIB212，4-1986）。
图2是沿图1Ⅱ-Ⅱ截取的切削刃口12的横截面图。在示于图2的实施例中，基质18有两个区域，非粘结剂富集区20和较外部靠近基质的边缘区域24和26的粘结剂富集区。如图2所示，对于铣削应用来说，粘结剂富集区22一般处于边缘区域的下面。该区域位于平行于切削刀具的前刀面14和侧刀面16的部位。在其它一些应用中，富集区22仅在前刀面上，它已从另一表面上去除（如用打磨的方法）。
在一个最佳实施例中，基质是至少含70%（重量）碳化钨的碳化钨硬质合金，更好的是至少含80%（重量）的碳化钨。粘结剂最好为钴或钴合金并且总体浓度最好为3-12%（重量）。总体钴含量更好为5-8%（重量），最佳约为5.5-7%（重量）。而且基质最好含固溶碳化物形成元素（如钛、铪、锆、钽、钒），更好选用钛、铌和钽或它们相互和结合物。这些元素最好可以作为元素、合金、碳化物、氮化物或者碳氮化物添加到混合物中去。这些元素的浓度最好如下：钽为0-12%（重量）;钛为0-10%（重量）及铌0-6%（重量）。更好，使钽和铌的总和约为3-7%（重量），钛的含量约为0.5-10%（重量）。钛含量最佳是约为1.5-4.0%（重量）。
这些元素在基质中与碳化钨形成固溶碳化物，但在富集区域22中固溶碳化物全部或部分贫化。
在富集区域中，粘结剂（如钴）的含量应达到的最大值为基质中钴的总体浓度的125-300%左右，最好为150-300%，更好的为200-300%。该富集区域一般扩大到基质的边缘区域24和26，但是，邻近这些边缘区也可能有一薄层，其钴含量由于在基质烧结时因蒸发而降低。富集区域的厚度最好低于50μm，更好是低于40μm。最佳的富集区域的平均厚度约为5-20μm。
附着在基质18的边缘区域24和26上的是硬耐热涂层，至少有两层：一层CVD涂层和一层PVD涂层，最后一层PVD涂层最好是在最后一层CVD涂层的外面。本申请人发现，当PVD涂层也具有剩余压应力时，在铣削钢件时提供了优良的切削刀具刃口寿命。
当然，也应该明白，虽然不是一种优选方案，但是本发明的范围内也可以包括在最外层PVD涂层外面是CVD涂层或其它涂层的切削刀具，只要最外层CVD涂层不是在能明显降低PVD涂层中的残余压应力，因而降低切削刀具的抗刃口缺损能力的温度下沉积的。
在示于图2的最佳实施例中，内层CVD涂层30最好是耐热氮化物，例如钛、锆或铪的氮化物。为了减少在碳化钨硬质合金基质的边缘区域形式η相（CO3W3C和/或CO6W6C），对于靠近基质的内层来说，最好用氮化物而不用耐热的碳化物或碳氮 化物。η相是脆相，它可使切削刃口更容易碎裂。示于图2的涂层中第二层32最好是一层CVD耐热的碳氮化物或碳化物;如钛、锆或铪的碳氮化物或碳化物，因为钛、锆和铪的碳化物及碳氮化物比其氮化物的硬度要高并且耐磨。该CVD第二层以及任何附加的CVD层可包括例如氧化铝作为单层或被其它耐热材料（如钛、铪或锆（最好是钛）的氮化物、碳氮化物或碳化物）分隔的多层。
如欲使Al2O3CVD涂层紧接于外层PVD涂层，为了改善Al2O3涂层和PVD涂层间的连接强度，最好在氧化铝CVD涂层和PVD涂层间沉积一层钛、铪或锆的CVD氮化物，碳氮化物或碳化物涂层。
涂层的最外层34是硬耐热PVD层，如钛、锆或铪的氮化物或碳氮化物。该最外的涂层有剩余压应力。
最好，全部涂层的厚度（CVD加PVD）约为5-12μm。过去，虽然知道较厚的涂层改进了磨损寿命，对于铣削应用来说;涂层厚度一般限定在约为5μm或更少的范围内，因为超过该厚度抗缺损的性能就降低了。申请人发现，如果使用本发明，超过5μm的涂层厚度也可以使用，结果在铣削过程中，不但改善了抗缺损的性能还改善了抗磨损的性能。
本发明用下列纯属说明而不是限定的例子作进一步的说明。
粘结剂富集的基质是用下列的步骤制造的，制出后，用各种下面描述的涂层生产出SPGN-433型镶块。
基质用的粉末是在两步研磨的过程中做出来的，如表1所示。在第一步中，是将组分连同3400公斤碳化钨球以及130加仑 庚烷加到直径4英尺、长度5英尺的球磨罐中，碾磨18小时达到1.05μm的费氏粒度。再加入第二步组分和95加仑庚烷，并再把混合物球磨12小时达到1.05μm的费氏粒度。
表1
化学重量%
材料    尺寸    进料%（重量）    C    Co    Ta    Ti    Nb    W
步骤1    WC    -40目    53.8    3.32    3.91    3.66    2.00    0.37    其余
TiN    1.3μm    2.0    -    -    -    1.50    -    -
TaNbC    -40目    1.7    0.13    -    1.09    -    0.48    -
步骤2    Co    1.5-
2.0μm    2.1    -    2.1    -    -    -    -
WC    1.8-
2.2μm    40.4    2.47    -    -    -    -    其余
C    ＜.1    0.25    -    -    -    -    -
总计：100    6.17    6.01    4.75    3.50    0.85    其余
然后，将磨料喷雾干燥。接着将其加压并烧结成SPGN-433型镶块基质。烧结是在2650°F温度下在真空状态持续30分钟完成的。打磨所得的烧结基质的侧面和前刀面，在此过程中除去了粘结剂富集区。一些基质的切削刃打磨了，而在另一些基质中，切削刃处于锋利的状态。将基质再放在2650°F的温度下于真空状态烧结30分钟，在基质的侧面和前刀面的边缘区域的下面形成了钴的富集区。然后，将基底打磨以确保平整度。得到的基质具有90%的磁饱和度，表明没有C型孔率;抗磁值为：Hc≈191奥斯特。这类基质一般具有洛氏A级硬度约为92的总体硬度，且具有A型孔率，可能略带B型孔率。用能量散射谱分析基质 显示了靠近基质边缘区域的粘结剂富积区，该区约20-25μm的厚度、最高的钴浓度平均约为12.7%（重量）或平均约200-210%总体基质浓度。
然后，按表2-6所示实例中所述，用CVD和PVD涂镀基质。所用的CVD技术实际上是常规技术。首先将一层CVD氮化钛涂于基质上，然后将一层CVD碳氮化钛涂于CVD氮化钛的上面，这两层是在950°-1000℃进行沉积的。
在化学蒸气沉积出碳氮化钛后，除了底面，所有表面（如前刀面和侧面）都在Balzers    BAI-830（Balzers    AG公司，Liechtenstein）离子物理蒸气沉积镀覆装置中，在温度为500℃，使用钛幅射源和氮气氛（见美国专利No.4，448，802）镀覆一层氮化钛PVD涂层。如通常所做的那样，在最初的镀覆阶段，将一层极薄的钛（可用高分辨率透射式电子显微镜监测）沉积在CVD碳氮化钛涂层上以提高CVD碳氮化钛与PVD氮化钛涂层之间的粘接强度。
下列镶块的最外层氮化钛和碳化钨基质的剩余应力进行了分析：
1.富集基质（如上所述制出的）+CVD（TiN（1μm）/TiCN（3μm））+PVD    TiN（4μm）
2.富集基质（如上所述制出的）+CVD（TiN（1μm）/TiCN（3μm）+TiN（4μm）
3.非富集基质B（见表2）+CVD（TiN（1μm）/TiCN（3μm））+PVD    TiN（4μm）
4.非富集基质B+CVD（TiN（1μm）/TiCN（3μm）/TiN（4μm））
剩余应力的Sin2ψ法测量是在上述每块镶块试样的前刀面上进行的。所用角ψ如下：0，21，30，38，45，52，-21，-30，-45，-52。所有数据均在带有应力测量装置的Rigaku DMAX衍射仪（日本Rigaku公司制造）上得到的。用常规的峰值拟合法分析X-射线衍射峰。而后，将数据输入到Rigaku应力分析程序中。在进行该分析中，假定机械性能值如下：碳化钨……泊松比＝0.2，杨氏模量＝700GPa;氮化钛……泊松比＝0.2，杨氏模量＝640GPa。所分析的峰值反射对碳化钨而言是｛211｝反射;对氮化钛而言是｛422｝和｛511｝反射。然后用适于峰值数据的最小二剩法计算剩余应力。分析表明，在最外层是CVD氮化钛层时，它处于剩余拉伸应力状态。然而在最外层是PVD氮化钛层时，它处于剩余压应力状态。在所有的情况中，基质中的碳化钨都具有剩余压应力。
钴富集和非富集的刀具的机加工性能是用高速铣削实验评价的，如下所述：
工件材料：
AISI    4140钢（197-207BHN）
高速铣削条件：
850sfm（平面英尺/分钟）
0.008ipt（英寸/齿）
0.125英寸doc（切削深度）
干式
镶块类型：SPGN-433
刃口制备锋利或打磨锋利，如已指出。
铣削刀具的直径和类型：
6英寸-KennametalNo.KDPR-6-SP4-30MB（见“Kennametal/81高生产率用的铣削刀具”2和44页，产品目录No.A80-105（75）HO）
切削宽度：3英寸
切削长度：24英寸
铣削类型：顺铣
刀具寿命标准：
FW＝0.015英寸均匀侧面磨损
MW＝0.030英寸最大局部侧面磨损
CH＝0.030英寸刃口缺损
BK＝损坏
在第一系列的实例中，如上所述制备的各种类型的非富集基质和富集基质每一种都涂覆上一层CVD氮化钛内层、一层CVD碳氮化钛中间层和一层PVD氮化钛外层。这三层的标称厚度分别为1μm，3μm和4μm。然后，将制成的锋利刃口SPGN-433刀具用前述的铣削试验方法相互对照进行试验，以便比较刀具寿命和抗刃口缺损能力的数据。其实验结果示于表2、表3和表4中。正如表2数据所示，富集基质提高了抗早期刃口缺损的能 力，而非富集基质A和C则显示了由于过早刃口缺损造成损坏的敏感性。基质B制成的刀具没有遭到早期的刃口缺损。但是一旦发生刃口缺损，它就非常严重，以致于切削刃不能进行下一步的切削。然而在富集基质的刀具中，在刃口缺损的部位，就比较轻微。
表二
使用锋利的并且CVD[TiN（1μm）/TiCN（1μm）]+PVD[TiN（4μm）]＊涂覆的富集和非富集基质的切削工具对照表
刀具使用寿命（分钟）及损坏方式
刀具材料 XS
富集基质    9.4mw    12.2ch    13.6fw-ch    11.7    2.13
基质A    4.7ch    2.8ch    10.5fw-ch    6.0    4.01
基质B    11.2mw    11.2ch    12.6ch    11.7    0.81
基质C    3.3ch    4.4ch    4.9ch    4.2    0.82
＊这里所述的所有涂层的厚度是在前刀面切削刃的2mm中测量的标称厚度
X＝以分钟计算的刀具平均使用寿命
S＝以分钟计算的均方差
基质 A≈碳化钨硬质合金（含10.5%重量比的Co、7%重量比的Ta、5.5%重量比的Ti，及2.5%重量比的Nb;RA≈91.40;Hc≈180;A型孔率）
基质 B≈碳化钨硬质合金（含8.5%重量比的Co、10%重量比的Ta、6%重量比的Ti;RA≈91.20;Hc≈150;A型孔率）
基质 C≈碳化钨硬质合金（含9.5%重量比的Co、7.5%重量比的Ta、6%重量比的Ti，及2.5%重量比的Nb;RA≈91.;Hc≈150;A型孔率）
表三
使用经打磨并且CVD[TiN（1μm）/TiCN（3μm）]+PVD    TiN（4μm）涂覆的富集和非富集基质的切削工具对照表
刀具材料 刀具使用寿命（分钟）及损坏方式 XS
富集基质    12.1fw    12.5fw    13.3mw    12.6    0.61
基质A    11.4ch    12.6ch    12.7ch    12.2    0.72
基质B    13.1ch    9.9ch    10.2ch    11.1    1.77
基质C    14.0ch    12.7mw    10.0ch    12.2    2.04
打磨＝0.002英寸的园弧
表四
使用经打磨并且CVD[TiN（1μm）/TiCN（3μm）]+PVD    TiN（4um）涂覆的富集和非富集基质的切削工具对照表
刃口缺损情况的数字
刀具材料    [六个铣削行程后（三次实验）]
富集基质    无
基质A    3
基质B    1
表五
使用富集基质CVD、PVD以及CVD+PVD涂层的对照表＊
涂层 刀具使用寿命（分钟）及损坏方式 XS
CVD[TiN（1μm）/TiCN
（3μm）/TiN（4μm）]    11.9mw    11.1ch    14.0fw    12.3    1.50
PVD    TiN（4μm）    6.3fw    8.1fw    5.1fw    6.5    1.51
PVD    TiN（8μm）    8.2fw    6.7fw    9.3fw    8.1
CVD[TiN（1μm）/TiCN
（3μm）+PVD    TiN
（4μm）]    13.4mw-ch    14.0    fw-ch    16.0fw    14.5    1.36
＊刃口锋利的切削工具
富集与非富集基质的刀具比较示于表3中。在打磨了切削刃的条件下，可以看出对于富集基质和非富集基质来说破坏机理分别是侧面磨损与刃口缺损。在打磨过的非富集基质的刀具中，刃口缺损不是早期的，因为打磨机械地加强了切削刃，因而减少了早期刃口缺损的机会。然而，由于刃口缺损是严重的并且它是无法预言的现象，这仍是不希望有的条件，正如在基质B和C的刀具中看到有较高的均方差表示的那样。打磨消除了破损是由于在富集基质中极轻微的刃口缺损所致。
富集基质优越的抗刃口缺损性能可用表4的结果进一步加以证明。表4是从所示的三种刀具、每种运行了6个行程的试验以及所记录的出现刃口缺损情况的次数得出的。
这些试验强调了在抗刃口缺损中粘结剂富集边缘所起的重要作用。
在第二系列的实例中，将PVD氮化钛涂层和各种CVD涂层与CVD和PVD结合涂层进行了比较。所有基质（除表6中注释以外）都是具有前述组成的富集基质，并由前述的方法制备的。高速铣削数据示于表5和表6中。就镀覆着CVD层加外层PVD层的刀具来说，所给出的数据表明没有早期刃口缺损和损坏，因而有较一致的刀具寿命。数据还表明单独的PVD涂层对刀具磨损不能提供足够的耐磨性，因为PVD氮化钛涂层的刀具的耗损比CVD涂层和CVD涂层加PVD涂层的刀具要快（见表5）。表6表明如果PVD涂层后涂有CVD涂层而没有最后一层PVD涂层（见涂层3）的话，则刀具寿命没有改进（与涂层1和涂层2比较）。 这个结果在理论上认为是因为后涂的CVD层的涂覆时的高温（＝900-1000℃）降低了先涂的PVD氮化钛涂层中的剩余压应力所致。表6还表明在含有最后一层是PVD层的这些涂层中，刀具平均使用寿命比仅涂有CVD涂层刀具要长而且更坚固。这些结果清楚地表明了CVD+PVD涂覆的切削刀具的优良性能。这些刀具把CVD涂层的耐磨性和PVD涂层的优点（例如平滑剩余压应力以及刃强度的保留结合在一起，还具有钴富集所提供的抗刃口缺损能力。
这里涉及的所有申请、专利和其它文献引用均作为参考材料。
表六
使用富集基质CVD以及CVD+PVD以及PVD+PVD+CVD以及PVD涂层的对照表
涂层 刀具使用寿命（分钟）及损坏方式 XS
1.CVD＊    3.3ch    22.3ch    10.6ch    12.07    9.61
2.CVD＊+PVD    TiN
（4μm）    25.2fw/mw    25.1ch    20.0mw    23.43    2.96
3.PVD    TiN（4μm）
+CVD＊    7.2ch    10.0ch    4.1ch    7.11    2.96
4.CVD＊＊    19.6mw/ch    18.1mw    5.4ch    14.38    7.81
5.CVD＊＊+PVD    TiN
（4μm）    20.4mw    27.7mw    19.5mw    22.53    4.54
6.CVD[TiN（1μm）/
TiCN（3μm）/TiN
（4μm）]    15.1ch    23.3fw/mw    3.5ch    13.98    9.93
7.CVD[TiN（1μm）/
PVD    TiN（4μm）    27.9br    23.8fw-mw    23.9mw    25.21    2.34
8.KC71027.3ch 12.6ch 11.5mw/ch 10.48 2.81
＊在两层碳氮化钛（0.8μm）/氧化铝（0.2μm）联合涂层后，在涂镀一层碳氮化钛（1μm）的五套刀具
＊＊在两层碳氮化钛（0.8μm）/氧化铝（0.2μm）联合涂层后，在涂镀一层碳氮化钛（1μm）的二套刀具
1.实验用的所有镶块都在切削刃口锋利的条件下
2.非富集的现有技术的商业牌号（含用在基质B的PVD氮化钛（4μm）涂层）
从本发明公开的说明书或实践考虑，本发明的其他具体实施方案对本领域技术人员来说是显而易见的。本发明的说明和实例仅应被认为是举例，本发明的权利要求将指出本发明的实际范围和精神。

Claims (13)

1、一种切削工具，它包括：
前刀面和侧面；
所说前刀面和侧面的结合部的切削刃；
所说的切削刀具具有涂层的基质，其中所说的涂层粘结在所说的基质上；
所说的基质是一种由粘结材料把硬的耐热颗粒粘合在一起的硬质合金；
所说的粘结材料在靠近所说基质边缘区域的浓度比远离该区域的要高；
所说的涂层有多层，
其特征在于所说的多层涂层包括化学气相沉积层(CVD层)和物理气相沉积层(PVD层)，其中所说的物理气相沉积层处于剩余压应力的状态。
2、根据权利要求1所述的切削刀具，其特征是所说的化学气相沉积层包含选自钛、铪、锆、它们相互间的合金和与其他元素组成的硬质氮化物层。
3、根据权利要求2所述的切削刀具，其特征是坚硬的氮化物层紧连着所说的基质。
4、根据权利要求1所述的切削刀具，其特征是所说的化学气相沉积层包括选自钛、铪、锆、它们相互的合金的碳氮化物和它们与其它元素的合金的硬质碳氮化物组成的层。
5、根据权利要求3所述的切削刀具，其特征是所说的化学气相沉积层进一步地包括一层选自钛、铪、锆和它们相互的合金硬质碳氮化合物和它们与其它元素的合金组成的层。
6、根据权利要求1所述的切削刀具，其特征是所说的物理气相沉积层选自由钛、锆、铪、它们相互的合金的氮化物和碳氮化物和它们与其它元素的合金层。
7、根据权利要求2所述的切削刀具，其特征是所说的物理气相沉积层选自钛、锆、铪、它们相互的合金的氮化物和碳氮化物和它们与其它元素的合金层。
8、根据权利要求3所述的切削刀具，其特征是所说的物理气相沉积层选自钛、锆、铪、它们相互的合金的氮化物和碳氮化物和它们与其它元素的合金层。
9、根据权利要求4所述的切削刀具，其特征是所说的物理气相沉积层是由钛、锆、铪、它们相互的合金的氮化物和碳氮化物和它们与其它元素的合金层。
10、根据权利要求5所述的切削刀具，其特征是所说的物理气相沉积层是由钛、锆、它们的相互合金的氮化物和碳氮化物和它们与其它元素的合金层。
11、一种切削刀具包括：前刀面和侧面，在所说的前刀面和侧面结合部是切削刃，所说的切削刀具具有涂层和基质，其特征是其中所说的基质是碳化钨基硬质碳化物，其总体组成是：
0-12%（重量）钽，
0-6%（重量）铌，
0.0-10%（重量）钛，
3-12%（重量）钴;
其中钴浓度被富集在靠近所说基质的边缘区域;
所说区域的最大钴浓度为基质总体钴浓度的125-300%，该区域厚度小于50μm，所说的涂层是多层;所说的多层包括至少一个化学所相沉积层和至少一个物理气相沉积层;其中物理气相沉积层处于剩余压应力的状态。
12、根据权利要求11所述的切削刀具，其特征是所说的物理气相沉积层和化学气相沉积层的最外层是所说的物理气相沉积层。
13、根据权利要求11所述的切削刀具，其特征是具有剩余压应力的所说物理气相沉积层是所说涂层的最外层。
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