CN102449186B - 切削工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种切削工具，所述切削工具具有基底本体以及附接在所述基底本体上的单层涂层或多层涂层，其中，所述涂层中至少一层为在PVD工艺或CVD工艺中制成的金属氧化物层，且所述金属氧化物层具有晶粒结构，在该晶粒结构中，在多个存在的晶粒中存在结构无序性，其特征在于，在所述晶粒的电子衍射图像中出现点状反射，直至达到最大晶格间距dGRENZ，而对大于dGRENZ的晶格间距而言，不出现点状反射，而是出现对于非晶结构常见的扩散强度分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种切削工具，该切削工具具有基底主体以及涂敷于基底主体的单层涂层或多层涂层，其中，涂层中至少一层为在PVD工艺或CVD工艺中制成的金属氧化物层。
背景技术
切削工具包括例如由金属碳化物、金属陶瓷、钢或高速钢制成的主体。单层涂层或多层涂层通常被涂敷于主体以延长使用寿命，或者另外用以提高切削性能。此涂层例如包括金属硬质材料层、氧化物层等等。CVD工艺(化学气相沉积)和/或PVD工艺(物理气相沉积)被用来涂敷涂层。可单独利用CVD工艺、单独利用PVD工艺或者通过这些工艺的组合来涂敷涂层中的多层。
对PVD工艺而言，以下这些工艺，如磁控溅射、电弧气相沉积(电弧PVD)、离子电镀、电子束气相沉积和激光烧蚀中的各种变形之间存在差异。磁控溅射和电弧气相沉积被认为是对工具进行涂覆最常用的PVD工艺。在各种PVD工艺变形中，反之也存在不同的改型，例如非脉冲或脉冲磁控溅射，或者非脉冲或脉冲电弧气相沉积。
PVD工艺中的靶材能够包括纯金属或者两种或更多种金属的组合。如果靶材包括多种金属，则将所有的金属同时加入在PVD工艺过程中堆积成的涂层中。
堆积成的层内的金属之间的定量比值将取决于靶材中的金属的定量比值，而且还取决于PVD工艺中的条件，其原因是：与其它金属相比，更高量的各种金属在特定条件下从靶材溶出并且/或者沉积在基底上。除了纯金属以外，靶材中也采用金属的氧化物、氮化物、碳化物形式或其混合物。
为制造给定的金属化合物，将反应气体供给至PVD工艺的反应室，例如供给用于制造氮化物的氮气、用于制造氧化物的氧气、用于制造碳化物、碳氮化物、氧碳化物等的含碳化合物等，或者供给那些气体的混合物，用以制造相应的混合化合物。
在PVD工艺中，通常将所谓的偏压电势施加给将被涂覆的基底，从而实现生长过程所必需的表面能，并因此而实现原子迁移。该能量为实现生长层中的晶体结构所必需的。在采用施加例如大量氧化金属化合物的PVD工艺施加绝缘层时，由于层材料的绝缘性质的原因，有效施加的偏压电势在生产过程中因层厚增加而减小，这使得层表面的生长条件劣化，此外最终会导致独有地或主要地生长出非晶结构。
Ramm，J.等人在《Surface and Coatings Technology》202(2007)中第876-883页发表的《Pulse enhanced electron emission(P3eTM)arcevaporation and the synthesis of wear resistant Al-Cr-O coatings incorundum structure》中阐述了通过脉冲电弧气相沉积(电弧PVD)的氧化铝-氧化铬层的沉积。沉积层首先呈现出混合晶结构。
Teixeira，V.等人在《Vacuum》67(2002)中的第477-483页发表的《Deposition of composite and nanolaminate ceramic coatings bysputtering》中阐述了通过磁控溅射在纳米范围内的薄氧化锆/氧化铝层的沉积。这些层呈现出氧化锆的晶体成分，但仅呈现出氧化铝的非晶成分。
Trinh，D.H.等人在2006年3月/4月版的《J.Vac.Sc.Techn》的A24(2)中在第309-316页发表的“Radio frequency dual magnetronsputtering deposition and characterization of nanocomposite Al2O3-ZrO2thin films”中说明了通过磁控溅射在纳米范围内的极薄氧化锆/氧化铝层的沉积，其呈现出了四方氧化锆的晶体成分，但只呈现出氧化铝的非晶体成分。
WO-A-2007/121954描述了通过磁控溅射在基底上的硬质材料层的生产，其中，该硬质材料层包含金属元素Al、Cr和Si，以及从B、C、N和O组合中选择的非金属元素。非金属元素中的氧的原子比例大于30％。硬质材料层优选地包含Al-Cr-Si-O系中的晶相和/或混合相。空间组Fd3m的立方相以及空间组R-3C的六方相均能被形成。
EP-A-1 029 105和EP-A-1 253 215描述了用于金属加工的涂覆的切削工具，该切削工具具有由金属碳化物、金属陶瓷或陶瓷制成的本体和利用DMS(双磁控管溅射)-PVD法沉积的硬质耐磨且耐热涂层，其中，至少一层且优选为最外层包括Al2O3，而如果有其它层，则这些层由金属元素Ti、Nb、Hf、V、Ta、Mo、Zr、Cr、W和/或Al的金属氮化物和/或碳化物在工具本体与Al2O3层之间制成。Al2O3层包括致密的细晶粒晶体γ-Al2O3，而且还可包括γ系的其它相。
因此，根据现有技术已知纯晶体体系和纯非晶体体系以及具有非晶基体中的晶粒的体系。晶相包括二元体系或者由已知晶系构成的混合晶体。
X射线和电子衍射被用作检查金属氧化物层从而确定晶体结构中出现的晶格面间距(d值)和/或表明非晶结构的方法。就此而言，由于用于检查包括10-50nm粒径的不规则晶粒的更短波长的原因，电子衍射相对于X射线衍射而言是更好的。
发明内容
本发明的目的是提供较之现有技术有所改进的涂覆切削工具，具体而言，提供了与包括类似涂层结构的切削工具相比具有更高水平的硬度、提高的耐磨性和/或改善的(降低的)的导热率的涂覆切削工具。
通过一种切削工具来实现根据本发明的目的，该切削工具具有基底主体以及涂敷于基底主体的单层涂层或多层涂层，
其中，涂层中至少一层为在PVD工艺或CVD工艺过程中制成的金属氧化物层，以及
该金属氧化物层具有晶粒结构，在该晶粒结构中，多个现有的晶粒中存在结构无序性，其特征在于，
在晶粒的电子衍射图像中出现点状反射，直至达到最大晶格面间距dLIMIT，而对于大于dLIMIT的晶格面间距则不出现点状反射，而是出现对于非晶结构常见的强度分布。
电子衍射的优选方法为透射电子显微术(TEM)，但形成电子衍射图像的其它方法也是已知和适用的。
同时，代表非晶结构的强度分布也称作扩散。如果这里参考具有根据本发明的结构的多个现有晶粒，则意味着相对于同一层内的其它晶粒的优势数量优选地超过50％，尤其优选地超过70％，尤其优选地超过90％。
相对于d值(晶格面间距)来评估金属氧化物层中的根据本发明的晶粒结构的电子衍射图像，且对于在金属氧化物层晶粒方面具有不规则性的根据本发明的晶体结构而言，人们发现，只在直至给定d值(dLIMIT)的范围内产生点状反射，而对超过dLIMIT的更大的晶格面间距d(更小的散射角)而言，尚未发现布置位于环上的点状反射，而存在与散射电子有关的强度分布，这与非晶结构中发现的一样。在对实验获得的d值与期望d值(能够从用于各种化合物的表格(例如ICSD数据库)中获得)做比较时，经确认，应当具有大于dLIMIT的d值的反射消失。利用大于dLIMIT的晶格面间距，在相同化合物的规则的结构中期望的或发现的至少一条反射在根据本发明的衍射图像中消失。
作为表示根据本发明的金属氧化物层的此类晶体结构的示例的衍射图像在图1中被示出用于氧化铝层。图中标出了d值dLIMIT，并且示出仅在d值d＜c的情况下观测到布置位于环上的点状反射。在此衍射图像中，d值朝向环或圆盘状反射的圆心增大。
下文中的表1示出了对于γ氧化铝的实验上确定的d值与所期望的d值的比较。在本情况中，dLIMIT为0.2nm，而未观察到应当出现于γ氧化铝的晶体结构的、具有大于0.2nm的晶格面间距的所有反射。根据电子显微衍射图像能够精确地确定极限值dLIMIT，因此使得量化金属氧化物中的晶体结构的不规则性成为可能。如下内容证明了金属氧化物层中的晶粒实际上包括缺乏长程有序性的结构：布置位于环上的点状反射出现在衍射图像的区域(d＜dLIMIT)内且表示非晶结构的示例的强度分布出现在互补的图像区域(d＞dLIMIT)内，以及晶粒在衍射图像的两个图像区域内均提供与其晶粒体积成比例的强度分布。后者通过TEM中的暗场图像来表示。
表1
根据本发明的工具的涂层中存在的金属氧化物层具有新型结构，其可通过电子衍射、优选为透射电子显微术(TEM)来最好地检测该新型结构，也可结合X射线衍射(XRD)来最好地检测。在电子衍射图像中可看到以新型结构为特征的晶粒中存在结构无序性，但尽管如此，必定存在一种长程有序性或结晶性。可供选择地，还可通过X射线衍射(XRD)和硬度测量的组合来说明该新型结构。在XRD中，所述新型结构呈现出少量但很宽的反射，以及极高水平强度的背景。它比具有相同成分的纯非晶结构具有显著地更大的硬度。但根据权利要求书，本文通过电子衍射数据来限定新型结构。
本文参照电子衍射结果确定的金属氧化物层的定义将根据本发明的金属氧化物层的晶粒与纯晶体或多晶体结构、与非晶结构或与在非晶基体中具有多晶体成分的结构区分开来。根据本发明的金属氧化物层的或者金属氧化物层中的晶粒结构的电子衍射图像并不与前述结构中的一个结构一致，而最可能地与具有在非晶基体中的多晶体成分的结构类似。但要注意，在此类结构的情况中，存在嵌入非结晶区或位于非结晶区旁边的晶体成分。此类结构的电子衍射图像在本文所述的特征方面上与根据本发明的结构的电子衍射图像不同，因此，本领域的技术人员很容易发现明显区别。
发明人不想因此而受到理论的限制，根据电子衍射图像结果，根据本发明的结构的特殊性将在各个晶粒呈现出代表晶体结构的电子衍射反射以及代表非晶体结构的电子衍射反射的事实中体现出来。本文将其阐述和称作呈现出晶体性质的晶粒中的“结构无序性”。
令人惊讶的是，根据本发明的结构在基底主体的涂层方面且因此在整个切削工具方面具有至少两个有利性能。据发现，具有根据本发明的此类金属氧化物层的涂层能够比具有相同或类似的成分与厚度、但不具有特征性的结构无序性或者不提供特征性的电子衍射结果的晶体金属氧化物层具有更高水平的硬度(维氏硬度)。本发明的优选实施例中，所述至少一个金属氧化物层具有比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层高10％、优选地高20％、更优选地高40％、尤其优选地高70％的维氏硬度。
例如，对于通过CVD沉积的粗晶氧化铝层(3μm的厚度；不依照本发明)，测量到1700HV的维氏硬度。出于比较目的，通过双磁控管PVD工艺来沉积根据本发明的具有相同厚度(3μm)的氧化铝层，测量到2300HV的维氏硬度。在利用具有混合靶材(原子百分比：Al，70％；和Cr，30％)的双磁控管PVD工艺沉积的根据本发明的铝-铬氧化物层的情况中，测量到3800HV的维氏硬度。
因此，在电子衍射图像中，根据本发明的结构能够与不根据本发明但具有相同的化学成分和层厚的结构明显区分开来，根据本发明的结构与对应的晶体或粗晶体结构相比呈现出了显著的硬度增加。
为了不受理论的束缚，发明人利用晶格面相互之间的相对滑动能力方面的变化解释了根据本发明的层与根据现有技术的晶体层或者在非晶基体中具有晶体的层相比的硬度明显增大。在根据本发明的这种晶体体系中，通过互相滑动的晶格面产生塑性变形，其中，堆积最紧密的结构中的晶格面为特别优选的滑动面。由于严重的不规则性导致的晶格结构的断裂使得晶格面更难以滑动，从而降低形变能力，并因此增加硬度。
此外，根据本发明的层较之纯晶体体系呈现出更低水平的导热率，因此能在工具的使用寿命方面呈现出明显优势。鉴于电子扩散结果和XRD测量结果，发明人将与相应纯晶体体系相比的导热率降低解释为由于这种紊乱结构中减小的自由行程长度的原因而使得晶粒的结构无序引起增加的声子散射。测量结果表示根据本发明的Al2O3层比利用CVD工艺沉积的粗晶质Al2O3具有大约低10％的特定热导率。在本发明的优选实施例中，该至少一个金属氧化物层因此比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有低至少5％，优选低至少10％，尤其优选地低至少15％的导热率。
下面阐述了本发明的其它有利实施例。
本发明的实施例中，金属氧化物层包含以下的晶粒：氧化铝、铝-铬氧化物、铝-铬-硅氧化物、氧化铬、二氧化硅、钇-锆氧化物、钇-铬氧化物或者金属Al、Cr、Y、V、W、Ni、Ta、Mo、Zr、Hf和/或Si的混合氧化物，或者该金属氧化物层由所述物质的晶粒组成。
在本发明的另一实施例中，金属氧化物层还包括不可避免的杂质和/或由制造产生的残余物，优选为氩(Ar)、氮(N2)和/或氦(He)。
理想的是，根据本发明的金属氧化物层中的晶粒具有介于2nm至5000nm之间的，优选为5nm至2000nm之间的，更优选为10nm至1000nm之间的，尤其优选为20nm至100nm之间的平均粒径。
有利的是，能够通过双磁控管PVD工艺，利用下列沉积参数来沉积所述至少一个金属氧化物层：
基底温度：300℃至800℃，优选为450℃至650℃，尤其优选为大约550℃，
基底偏压：-300V至0V，优选为大约-150V，
功率：5kW至50kW，优选为大约20kW，
氧流量：50sccm至300sccm，优选为150sccm，其中带有0.2Pa至0.6Pa的氩气。
在本发明的另一实施例中，所述至少一个金属氧化物层的厚度处于0.2μm至20μm的范围内，优选为0.5μm至10μm的范围内，尤其优选为1μm至5μm的范围内。
根据本发明的所述至少一个金属氧化物层优选为通过特别优选地从如下中选择的PVD工艺制造而成：大功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)、反应磁控溅射(rMS)、电弧气相沉积(电弧PVD)、离子电镀、电子束气相沉积和激光烧蚀。
在本发明的另一实施例中，除至少一个金属氧化物层以外，该涂层还包括从如下中选择的其它层：元素周期表的IVa至VIIa族元素和/或铝和/或硅的碳化物、氮化物、氧化物、碳氮化物、氧氮化物、氧碳化物、氧碳氮化合物、硼化物、硼氮化物、硼碳化物、硼碳氮化合物、硼氧氮化合物、硼氧碳化合物、硼氧碳氮化合物、氧硼氮化合物，包括上述化合物的混合金属相和相混合物。
在本发明的另一实施例中，基底主体由金属碳化物、金属陶瓷、钢或高速钢(HSS)制成。
测量方法
1.电子衍射(TEM)
在本文中参考电子衍射实验时，这些实验为利用以下条件、测量参数、装置等进行的TEM测量。
透射电子显微镜：
a)Zeiss 912 Omega
源LaB6
用于电子衍射的微细面积孔径：750nm
或者
b)Jeol 2000FXII
源LaB6
用于电子衍射的微细面积孔径：200nm
样本制备：表面平行
取被涂覆的基底本体，平行于基底表面制成带有沉积的层的300μm厚的样本，将其压薄至100μm，利用超声取心钻将其切割成形，并将其利用涂覆侧胶黏在研磨支座上。然后，通过从基底侧以各种粒径(50μm、25μm、9μm和3μm)在金刚石膜上研磨，将样本手动压薄至20μm。然后，粘上Al环，并利用氩离子从基底侧在4kV和25mA条件下在离子蚀刻装置中(Baltec RES 100)蚀刻样本并使其变薄，直到样本对电子透明。
样本制备：横截面
取被涂覆的基底本体，通过平行于基底表面使基底材料分离，制成具有剩余的1mm厚度的具有沉积的涂层的样本。将两个1mm厚的剩余部分在表面处胶黏在一起(涂层的外侧；以面对面的方式)，从夹层结构锯下一小的板条部分，并将该板条部分嵌入一小的管部分。将该管部分锯成圆盘，该圆盘的两侧用金刚石膜抛光而且使得该两侧略凹。利用离子蚀刻装置PIPS，在4kV和25mA的条件下从两侧进行刻蚀。
2.XRD
在本文中参考XRD测量时，利用如下条件、测量参数、装置等进行测量。
用具有钴阴极的辐射源、以30KV的阳极电压和30mA的阳极电流、及石墨基色单色器(graphite primary monochromator)(因此，只使用来自辐射源的Co-Ka辐射)在Bruker公司出售的微型衍射仪中进行XRD测量。该检测器为Bruker XAS D8-GADDS Discovery检测器。用单毛细管透镜将X射线束聚焦为300μm的直径。
测量几何结构：掠入射(入射角恒定，布拉格角变化)。
3.确定维氏硬度
在本文中参考维氏硬度测量时，利用以下条件、测量参数、装置等等进行测量。
以1分钟的加载时间、15mN的测试载荷(加载率＝15mN/分钟)在FischerscopeH100(Helmut Fischer GmbH，Sindelfingen，德国)上进行硬度测量。将维氏棱锥用作测试尖头。穿透深度的分辨率为±2nm，而载荷的分辨率为±0.04mN。在测量之前，由于表面粗糙和消磁，因此要对样本进行抛光。
4.确定导热率
在本文中参考导热率测量时，利用以下条件、测量参数、装置等等进行测量。
为测量导热率，仅在其中一个表面上将具有涂层的基底同质地加热至81℃。然后，结束加热，且基底利用涂覆侧被施加至一个大的金属部分，该大的金属部分为优良的导热体。基底在该测量操作中被用作储热器。作为优良导热体的大的金属部分在低于基底加热温度的大致恒温下，优选为室温下被用作加热池。热流从储热器经由涂层流到加热池，从而，基底冷却下来。测量值为远离涂层的基底那一侧上的基底温度，其为时间的函数。特定的导热常数根据该冷却曲线来确定。在相同的条件下对要做比较的各个层进行实验。
本发明的新型涂层开辟了提高和/或改变切削工具的耐磨性、使用寿命和/或切削性能的许多可能的方法。
切削工具上的涂层的耐磨性、使用寿命和切削性能取决于各种因素，例如切削工具主体的材料、涂层中各层的顺序、性质和成分、各层的厚度，尤其是利用切削工具进行的切削操作的性质。对同一个切削工具会出现不同水平的耐磨性，这取决于待加工工件的性质、加工操作期间的各个加工工艺和其它条件，例如高温变化或者采用腐蚀性冷却液。除此以外，根据加工操作，在不同类型的磨损之间存在差别，这会不同程度地影响工具的使用周期，也就是工具的使用寿命。由此，相对于现有技术提高工具性能并且在可比条件下进行评估而言，必须考虑切削工具的进一步研发和改良。
与具有相同材料的涂层的现有技术比较，切削工具通过根据本发明的涂层而得以改进，该切削工具的基本性质在于根据本发明的涂层的硬度。根据TEM测量，根据本发明的涂层的显著地更大的硬度归功于根据本发明的涂层的独特结构性能。
根据本发明的涂层令人惊讶地实现了金属氧化物层的导热率的降低，且通常随之使得整个层的导热率也降低，这在使用上述切削工具进行金属和复合材料的切削加工过程中具有非常正面的效果。降低的导热率带来了提高的耐热冲击性，并因此增大了对于梳状裂纹的抵抗性。
不言而喻，本文对根据本发明的给定实施例描述的各个特征—就目前来说在技术上是有意义和可实现的，能够与其它所有对根据本发明的实施例所描述的特征组合，而且这些组合在此说明书中得以公开。因此，只是出于更好阅读的原因，本文省去了所有可能的组合的各个标识。
下面通过示例说明本发明的其它优点、特征和实施例。
示例
金属碳化物基底在PVD涂覆设备(Flexicoat；Hauzer TechnoCoating BV，Venlo，荷兰)内，在双磁控管工艺中提供有单层涂层。基底几何结构为SEHW120408或ADMT 160608-F56(根据DIN-ISO1832)。在沉积各层之前，将设备抽空至1x10-5毫巴，并以170V的偏压通过氩离子蚀刻来清洁金属碳化物表面。
示例1
金属氧化物：Al2O3
-PVD工艺：双磁控管
-靶材：Al
矩形靶材(81cm x 16cm)
-沉积：基底温度：550℃
基底偏压：-150V(DC脉冲，100kHz，断开时间2μs)
功率：20kW
氧流量：150sccm，其中带有0.6Pa的氩气
层厚：2.1μm
对比示例1
金属氧化物：Al2O3
-PVD工艺：单磁控管
-靶材：Al
矩形靶材(81cm x 16cm)
-沉积：基底温度：550℃
基底偏压：-120伏
功率：10kW
氧流量：150sccm，其中带有0.6Pa的氩气
层厚：1.9μm
示例2
金属氧化物：(Al，Cr)2O3
-PVD工艺：双磁控管
-靶材：Al/Cr-(70/30原子％)
矩形靶材(81cm x 16cm)
-沉积：基底温度：550℃
基底偏压：-100V(DC脉冲，70kHz，断开时间4μs)
功率：20kW
氧流量：150sccm，其中带有0.2Pa的氩气
层厚：3.3μm
对比示例2
金属氧化物：(Al，Cr)2O3
-PVD工艺：电弧气相沉积
-靶材：Al/Cr-(70/30原子％)
圆形辐射源(直径：16cm)
-沉积：基底温度：550℃
蒸发器电流：2x 160A
偏压：-60V(双极)
氧流量：500sccm(没有氩气)
层厚：2.5μm
TEM测量结果表明，根据示例1的Al2O3层和根据示例2(Al、Cr)2O3层具有根据本发明的结构，其中，大多数的现有的晶粒中存在结构无序性，虽然如此，也存在一种长程有序性或结晶性。在XRD中，涂层呈现出相对于背景的少量但很宽的反射，以及极高水平的强度。
与此相反，TEM和XRD测量的结果进一步表明根据对比示例1的Al2O3层为完全非晶体，而根据对比示例2的(Al、Cr)2O3层为晶体。
用于确定根据示例和对比示例的各层的维氏硬度的操作表明根据本发明的结构比具有相同成分的非晶结构具有显著地更高水平的硬度(参见表2)。
表2：确定维氏硬度
维氏硬度[HV]
示例1：2720HV
对比示例1：1064HV
示例2：3800HV
对比示例2：2500HV
导热率
根据上述方法，考虑到层厚，将根据示例1的Al2O3涂层的导热率与CVD工艺过程中沉积的粗晶质α-Al2O3涂层(层厚：5μm)进行比较。根据示例1，根据本发明的Al2O3涂层的导热率比采用CVD工艺涂敷的涂层大约小10％。
铣削测试
在对包含42CrMoV4钢(1.7226；强度：850MPa)的工件进行铣削测试过程中，检查源自示例和对比示例的切削工具。这些测试中，以如下参数进行铣削：下切模式，无冷却润滑，切削速度Vc＝235m/分钟，进齿速度fz＝0.2mm/齿，和3mm的切削深度。工具直径为125mm，切削宽度为98mm，悬垂量为5mm，刀面角kappa为45°，而前刀面角为0°。在铣削800mm、1600mm、2400mm、3200mm、4000mm和4800mm的距离之后，以mm为单位在退刀面(relief surface)上测量磨损量，作为(主切削刃上的)平均磨损标记宽度VB。可见以下磨损标记宽度VBmax(表3)：
表3：铣削测试
Claims (28)
1.一种切削工具，所述切削工具具有基底主体以及涂敷于所述基底主体的单层涂层或多层涂层，
其中，所述涂层中至少一层为在PVD工艺或CVD工艺中制成的金属氧化物层，以及
所述金属氧化物层具有晶粒结构，在该晶粒结构中，多个现有的晶粒中存在结构无序性，其特征在于，
在所述晶粒的电子衍射图像中出现点状反射，直至达到最大晶格面间距dLIMIT，而对于大于dLIMIT的晶格面间距则不出现点状反射，而是出现对于非晶结构而言常见的强度分布。
2.根据权利要求1所述的切削工具，其特征在于，在所述晶粒的电子衍射图像中出现点状反射所达到的最大晶格面间距dLIMIT在0.1nm至0.6nm的范围内。
3.根据权利要求2所述的切削工具，其特征在于，所述最大晶格面间距在0.15nm至0.40nm的范围内。
4.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有至少低5％的导热率。
5.根据权利要求4所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有至少低10％的导热率。
6.根据权利要求4所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有至少低15％的导热率。
7.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有高10％的维氏硬度。
8.根据权利要求7所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有高20％的维氏硬度。
9.根据权利要求7所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有高40％的维氏硬度。
10.根据权利要求7所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层比具有相同成分和厚度的纯晶体金属氧化物层具有高70％的维氏硬度。
11.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述金属氧化物层包含以下的晶粒：氧化铝、铝-铬氧化物、铝-铬-硅氧化物、氧化铬、二氧化硅、钇-锆氧化物、钇-铬氧化物或者金属Al、Cr、Y、V、W、Ni、Ta、Mo、Zr、Hf和/或Si的混合氧化物，或者由上述材料之一的晶粒构成。
12.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述金属氧化物层还包括不可避免的杂质和/或制造所产生的残余物。
13.根据权利要求12所述的切削工具，其特征在于，所述杂质和/或所述残余物为氩(Ar)、氮(N2)和/或氦(He)。
14.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述金属氧化物层中的晶粒具有介于2nm至5000nm之间的平均粒径。
15.根据权利要求14所述的切削工具，其特征在于，所述金属氧化物层中的晶粒具有介于5nm至2000nm之间的平均粒径。
16.根据权利要求14所述的切削工具，其特征在于，所述金属氧化物层中的晶粒具有介于10nm至1000nm之间的平均粒径。
17.根据权利要求14所述的切削工具，其特征在于，所述金属氧化物层中的晶粒具有介于20nm至100nm之间的平均粒径。
18.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，通过双磁控管PVD工艺，利用下列沉积参数来沉积所述至少一个金属氧化物层：
基底温度：450℃至650℃，
基底偏压：-300V至0V，
溅射功率：5kW至50kW，
氧流量：50sccm至300sccm，其中带有0.2Pa至0.6Pa的氩气。
19.根据权利要求18所述的切削工具，其特征在于，所述基底温度为550℃。
20.根据权利要求18所述的切削工具，其特征在于，所述基底偏压为-150V。
21.根据权利要求18所述的切削工具，其特征在于，所述溅射功率为20kW。
22.根据权利要求18所述的切削工具，其特征在于，所述氧流量为150sccm。
23.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层的厚度在0.2μm至20μm的范围内。
24.根据权利要求23所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层的厚度在0.5μm至10μm的范围内。
25.根据权利要求23所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层的厚度在1μm至5μm的范围内。
26.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个金属氧化物层通过从如下中选择的PVD工艺制造而成：大功率脉冲磁控溅射(HIPIMS)、反应磁控溅射(rMS)、电弧气相沉积(电弧PVD)、离子电镀、电子束气相沉积和激光烧蚀。
27.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，除所述至少一个所述金属氧化物层以外，所述涂层还包括从如下中选择的其它层：元素周期表的IVa至VIIa族元素和/或铝和/或硅的碳化物、氮化物、氧化物、碳氮化物、氧氮化物、氧碳化物、氧碳氮化合物、硼化物、硼氮化物、硼碳化物、硼碳氮化合物、硼氧氮化合物、硼氧碳化合物、硼氧碳氮化合物、氧硼氮化合物，包括上述化合物的混合金属相和相混合物。
28.根据权利要求1至3中一项所述的切削工具，其特征在于，所述基底主体由金属碳化物、金属陶瓷、钢或高速钢(HSS)制成。
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