CN104736743A - 具有图案化表面区域的涂布切削工具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及涂布切削工具和制造这种切削工具的方法，其中所述工具包含基底和沉积在所述基底上并覆盖所述基底的至少一部分的表面涂层，所述表面涂层具有厚度Tc。所述基底在所述基底的涂布部分内的图案化表面区域之内包含进入所述基底中的多个凹进，其中每个凹进被所述表面涂层至少部分填充。

Description

具有图案化表面区域的涂布切削工具
技术领域
本发明涉及适合于车削、铣削、钻削或其它切屑形成机械加工方法的涂布切削工具(coated cutting tool)。
背景技术
使用坚硬耐火涂层对硬质合金切削工具进行涂布，显著改进了的工具耐磨性和切削性能，并因此增加了工具寿命和机械加工作业中的生产率。为了进一步改进所述工具的耐磨性和性能，它们通常对于所述硬质合金基底和涂层的材料性质以及对于用于特定应用的工具的几何结构进行优化。材料性质的优化通常以削弱特定应用的主要磨损机制为目的，而切削工具的几何结构的优化通常以改进切削工艺如切屑去除或工件的粗糙度为目的。因而，通过一种优化实现的正面效果可能对所述切削工具和/或切削工艺的其它性质没有效果或具有负面效果。
例如，涂布的硬质合金切削工具刀片经常包含具有内层和氧化铝外层的涂层，所述内层由一个或多个选自碳化钛、氮化钛、碳氮化钛、碳氧化钛和碳氮氧化钛亚层的亚层构成。已知所述氧化铝层在切削工具刀片的前刀面上改进对凹坑磨损(crater wear)的抗性，然而在所述切削工具刀片的后刀面上，氧化铝具有的有吸引力的性质较少，而TiCN贡献了高度抗磨损性。因为在许多应用中，前刀面上的凹坑磨损是关键的磨损机制，所以优先考虑所述氧化铝层的性质。改进抗凹坑磨损性的一种方法是增加氧化铝层的厚度。然而，对于凹坑磨损，这种优化是以其它性质为代价的，所述性质例如对所述涂层的特别是在刃口线(edge line)或后刀面上剥落(flanking)的抗性。
作为对此的一种解决方案，已经使用了不同的后处理。举例来说，US 5,776,588公开了涂布有多层耐磨涂层的切削工具，所述涂层包括例如最内部的TiCN层、中间的Al2O3层和最外面的TiN层。所述TiN层和Al2O3层被机械手段除去，所述手段例如从所述切削工具的刃口线振动翻转、刷洗、喷丸(shot blast)、磨削，使得最内部的TiCN层暴露，以便改进对所述涂层在刃口线处剥落的抗性。在另一个实例中，US7,431,747公开了涂布有多层耐磨涂层的切削工具，所述耐磨涂层包括沉积在硬质材料层上的氧化铝层。所述氧化铝层通过激光处理从后刀面的至少一部分上选择性去除，使得底层的硬质材料层暴露，以便同时避免后刀面上磨损痕迹(wear mark)宽度的增加并保留对前刀面上凹坑磨损的抗性。
虽然这些后处理可以改进切削工具刀片的切削性能的总体性质，但限制了氧化铝层的最大厚度，并因此限制了由所述厚度增加引起的抗凹坑磨损性的改进。
发明内容
本发明的一个目的是改进涂布切削工具的切削性能。另一个目的是改进涂布切削工具的耐磨性。本发明的又一个目的是改进涂布切削工具的抗凹坑磨损性，特别是通过在所述涂布切削工具上局部提供改进的耐磨性而不损害所述涂布切削工具其它部分的性质。另一个目的是提供用于机械加工铁基材料例如钢的改进的切削工具。
这由根据独立权利要求的涂布切削工具实现。在从属权利要求中公开优选的实施方式。
根据本发明的涂布切削工具包含基底和表面涂层，所述表面涂层沉积在所述基底上并覆盖所述基底的至少一部分。所述表面涂层具有厚度Tc，并且所述基底在所述基底的涂布部分内的图案化表面区域之内包含进入所述基底中的多个凹进(recess)。每个所述凹进具有深度D，其小于100μm，优选<75μm；和所述凹进的半深度[D/2]处的宽度Wi，其中Wi≤2Tc。Tc在2μm和30μm之间、优选在5μm和25μm之间、更优选在5μm和22μm之间，并且所述凹进被所述表面涂层至少部分填充。
与没有提供这种图案化表面区域的切削工具相比，根据本发明的切削工具已显示出更高的抗凹坑磨损性。所述凹坑磨损通常是化学和磨蚀类型的磨损。这个区域中的机械负载和温度二者都很高。根据本发明的工具在这些方面的至少一个中具有改进的性质。
在基底中形成凹进的一个优点是它提供了基底的增加的表面积。施加进入所述凹进中的涂层提供了具有向下进入所述基底中的延伸部分的涂层。因此，所述填充的凹进在所述图案化表面区域内提供了所述涂层的有效厚度，所述有效厚度大于所述涂层本身的标称(nominal)厚度Tc。所述表面区域中涂层材料的体积增加是改进的一种原因。局部地，所述涂层的有效厚度已经由于所述图案而增加。只要所述涂层持续磨损并且不剥落(spall off)，涂层厚度增加意味着耐磨性增加。因为可在对于磨损而言关键的区域形成凹进，所以涂布切削工具的耐磨性得到改进，而不损害所述切削工具在其它区域的性能。
所述基底中的凹进的另一个优点在于所述涂层/基底界面的取向与例如所述工具表面处切屑滑移的滑移方向不平行。这增加抗脱层(delamination)性。
根据本发明的切削工具可以是切削工具刀片或圆角工具(roundtool)。
合适的基底材料是陶瓷、金属陶瓷、硬质合金、立方氮化硼、多晶金刚石或高速钢，优选硬质合金。
所述图案化表面区域优选布置在对于磨损而言关键的区域中。所述图案化表面区域可以至少部分覆盖后刀面和/或前刀面。如果所述图案是在前刀面上，则所述图案化表面区域优选布置在距刃口线至少100μm、优选多于150μm的距离处。如果所述图案化表面区域是在后刀面上，则所述区域优选距刃口线至少50μm。所述刃口线在此定义为，在从与所述图案化表面区域垂直的方向研究所述图案化表面区域时沿着所述工具刃口的线。图案布置得过于接近刃口将意味着所述切削刃口不均匀磨损的风险增加。
本发明的切削工具包含沉积在基底上的表面涂层。该表面涂层通常是至少覆盖在切削期间经受磨损的区域的耐磨涂层。如果所述切削工具是具有前刀面和后刀面的刀片，则所述涂层可施加在这些表面的一个或两个上。
涂层厚度Tc是所述涂层沉积在凹进外面的平表面上的厚度。在所述图案区域内但是在凹进外面的基底表面在本申请中称为基底的第一表面。这种基底的第一表面是排列有凹进的表面，而限定每个凹进、所述凹进的壁和底部的表面不是所述基底的第一表面的一部分。
所述凹进的宽度We被认为是在所述基底的第一表面处的宽度。宽度Wi是在所述凹进的半深度[D/2]处的凹进宽度并且Wi≤2Tc。在一种实施方式中，We<2Tc。
所述凹进具有深度D，其是从所述基底的第一表面、即凹进外面的基底表面向下至所述凹进底部的距离。所述凹进的底部可包含人造物(artifact)或不规则处，例如通过例如未优化的激光工艺造成的局部深窄孔。这种人造物的实例可在图3中看到。深度D优选大于2μm，更优选大于5μm。深度D小于100μm，优选<75μm。深度应该足够大以便影响工具的寿命，并且足够小以便不负面地影响刃口的韧性。所述凹进的深度太大将不会增加工具的寿命，因为大的磨损深度总归会削弱工具的刃口。在一种实施方式中，所述凹进的高宽比(aspect ratio)是D/We<2，优选为0.5-1.5。
根据本发明的一种实施方式的涂布切削工具包含涂层和优选由硬质合金制成的基底。所述基底在其表面中包含具有凹进例如孔或槽的几何图案。这些凹进用所述涂层至少部分填充，使得所述涂层至少已经开始在所述凹进中结合(coalesce)。每个凹进被所述表面涂层至少部分填充，使得所述表面涂层在所述凹进中长在一起。这在所述表面涂层沉积期间实现。因为在所述凹进中一定深度处的宽度小于在所述凹进的对立侧壁上生长的表面涂层的总厚度的两倍，所以所述表面涂层的一部分最后将在所述凹进中结合。所述涂层可具有复制所述基底表面轮廓的第一种初始生长类型，和第二种生长类型，其中所述涂层在所述凹进内结合，使得生长涂层的一部分表面会合生长涂层的另一部分表面，并且当所述涂层的生长是第二种生长类型时，所述涂层结合。这是有利的，因为其提供了局部更大的涂层厚度，并因此提供了更高的耐磨性。
根据本发明的一种实施方式，所述切削工具具有涂层，其中沉积在所述凹进中的涂层厚度大于沉积在所述基底的第一表面上的涂层。
所述凹进的形状优选使得在所述凹进底部处的宽度小于在所述基底的第一表面处的宽度We。由于可避免空隙和孔隙，这是有利的。所述凹进可具有与所述第一基底表面垂直的侧壁，或者所述壁可以是倾斜的。所述凹进的侧壁与所述第一基底表面之间的角度优选在45°和90°之间。在本发明的一种实施方式中，所述表面涂层具有外表面，并且其中在所述外表面处/上的剩余凹进的最大深度处的点位于所述基底的第一表面之上，使得所述涂层沿着与所述基底的第一表面平行的线连续穿过数个凹进。这可例如在所述工具的横截面处研究。这在增加耐磨性上是有利的。
在本发明的一种实施方式中，所述涂层至少在所述图案化表面区域内完全填充所述凹进并且覆盖周围的基底表面。在本发明的一种实施方式中，所述图案化基底表面区域的底层结构没有留在所述涂层的外表面上。这是有利的，因为较低的表面粗糙度经常意味着较低的磨损率。
在本发明的一种实施方式中，所述凹进以在相邻的凹进之间有间距(pitch)的图案进行排列，所述间距大于10μm并且小于100μm，优选在70μm和90μm之间。所述间距可在所述图案化区域内变化，但是优选所述间距在所述图案化区域内是恒定的。优选的间距P取决于所述凹进的特定宽度We，以使得间距P应该总是超过宽度We。
在本发明的一种实施方式中，所述图案化表面区域具有覆盖所述标称表面积的50-98％、优选75-95％的凹进。如果不存在凹进，则所述图案化区域的标称表面积等于所述基底的第一表面。较高的表面覆盖度导致较大量的涂层向下进入所述基底中。所述覆盖度不应该过高，因为过于接近的凹进倾向于降低所述基底的第一表面。太低的表面覆盖度导致磨损率与没有任何凹进的表面类似。
在本发明的一种实施方式中，所述切削工具具有保形的、即通过保形沉积方法沉积的表面涂层。在本发明的一种实施方式中，所述涂层是CVD(化学气相沉积)涂层。由于所述CVD沉积工艺的性质，所述涂层基本上是保形的，并且因此所述凹进内的基底表面上的涂层变得与其它基底表面上一样厚，至少直到所述涂层如上文所公开的那样在所述凹进中长在一起或结合为止。
在另一种实施方式中，所述涂层是PVD(物理气相沉积)涂层。
在本发明的一种实施方式中，所述凹进是槽。所述槽可排列成不规则或规则的图案。所述槽可平行于或垂直于所述切削刃口而取向。作为可选方案，所述槽可按相对于切削刃口特定的角度取向。所述槽可具有特定的长度和宽度，或者这些可在所述图案化区域内变化。
所述凹进可以具有“等轴宽度”(equiaxed width)，例如是环形或正方形形状的。可选地，所述凹进可以是细长形的，从而形成短槽。优选所述凹进像上述实施方式中的槽一样排列成在相应图案中排列的轨道(track)。
在本发明的一种实施方式中，所述凹进是具有弧形外形例如圆、环或椭圆的坑(pit)或槽。所述凹进可例如包含包围较小半径环的较大半径环。这是有利的，因为可与取向无关地紧挨着安排两个相邻凹进之间的距离。
在本发明的一种实施方式中，所述凹进包含以交叉槽形成被所述槽包围的岛的图案进行排列的槽。一个岛的最大宽度优选小于100μm，更优选小于70μm，甚至更优选小于50μm。这是有利的，因为通常CVD涂层的热裂纹产生已经显示在50μm-70μm范围内的岛。施加在凹进上的涂层可被视为具有人造裂纹的涂层。这些人造裂纹看来起到阱(trap)或应力储器的作用，使得可避免所述涂层本身中的热裂纹。涂层中的热裂纹总是意味着磨损和涂层碎裂的风险增加。
在本发明的一种实施方式中，所述涂布切削工具包含前刀面和后刀面，并且所述图案化表面区域在所述涂布切削工具的前刀面上。所述涂布切削工具优选覆盖所述涂布切削工具前刀面上的凹坑区域，其中所述凹坑区域是在切削操作中凹坑磨损风险增加的区域。
所述涂层可以包含一个或多个层。待沉积为层的合适材料是一种或数种选自4族、5族、6族(IUPAC)的第一元素和一种或数种选自N、B、O、C的第二元素的化合物。
在本发明的一种实施方式中，所述涂层包含一个或数个一种或数种第一元素和一种或数种第二元素的化合物的层，所述第一元素选自4族、5族、6族(IUPAC)、Al和Si并且所述第二元素选自N、B、O、C。
在本发明的一种实施方式中，所述涂层厚度的至少一半包含一个或数个由一种或数种第一元素和一种或数种第二元素的化合物构成的层，所述第一元素选自4族、5族、6族(IUPAC)、Al和Si并且所述第二元素选自N、B、O、C。
在本发明的一种实施方式中，所述涂层由一个或多个由一种或数种第一元素和一种或数种第二元素的化合物构成的层构成，所述第一元素选自4族、5族、6族(IUPAC)、Al和Si并且所述第二元素选自N、B、O、C。
优选的化合物包含Ti(C,O,N)、Ti(C,N)、TiC、TiN或其组合。优选对于这些层中的至少一个使用MTCVD工艺。在一种实施方式中，所述涂层包含至少一个Al2O3层和至少一个选自Ti(C,N)、TiN、TiC、Ti(C,N,O)的耐火金属氮化物、碳化物或碳氮化物层。所述耐火金属氮化物、碳化物或碳氮化物层优选在所述Al2O3层之前沉积。
在本发明的一种实施方式中，所述涂布切削工具包含如下的涂层，其具有厚度为Tci的内层和厚度为Tco的外层。所述内层可由Ti(C,O,N)、Ti(C,N)、TiC、TiN、或其组合制成，所述外层可由Al2O3制成。所述内层可以具有2μm-10μm的厚度Tci，所述外层可以具有1μm-10μm的厚度Tco。
在一种实施方式中，Wi<2Tci，优选We<2Tci。如果所述内层例如包含Ti(C,N)，则意味着抗磨损性增加。
在另一种实施方式中，Wi<2(Tci+Tco)，优选We<2(Tci+Tco)。这是有利的，因为所述凹进包含来自内层和外层二者的材料。如果所述外层例如是Al2O3，这意味着耐热效果增加。将包含隔热层如氧化铝层的图案化表面区域布置在其中通常出现凹坑磨损的区域中，即布置在其中切削工具刀片在机械加工期间温度最高的前刀面上，是有利的。
根据本发明的一种实施方式，制造涂布切削工具的方法包括以下步骤：提供基底，所述基底优选由硬质合金制成；在涂层之前，优选通过激光机械加工形成所述基底的图案化表面区域，其凹进具有深度D、在所述基底的第一表面处的宽度We和在所述凹进的半深度[D/2]处的宽度Wi、以及高宽比D/We<2；将涂层沉积到所述图案化表面区域上，其涂层具有2μm-30μm的厚度Tc，其中Wi≤2Tc并且所述凹进被所述表面涂层至少部分填充。
形成表面图案的其它方式可以是通过压花、通过聚焦离子束、干式蚀刻例如反应离子蚀刻(RIE)、放电加工、湿式刻蚀或本领域已知用于形成根据所附权利要求书的表面图案的任何其它技术。
所述凹进可以用激光机械加工形成。使用的激光设备优选是皮秒激光。通过将所述基底暴露于激光束而进行激光机械加工。所述激光束以多次或单次扫描进行扫描以形成凹进。通过激光机械加工，所述基底可以构造成几乎任何几何图案，例如槽或孔。此外，与许多其它机械加工技术相比，激光机械加工是快速的。所形成的几何图案可以是有序的或无序的。关于凹进的密度的控制，这取决于可由所使用的特定激光机械加工系统形成的凹进的接近程度，这至少涉及所述光学系统(透镜)、激光参数(峰值功率，脉冲长度，脉冲频率)、基底材料等。
根据上述发明的制造所述表面图案的方法还可以包括所述在至少所述图案化区域上沉积表面涂层的工具的最终喷射步骤。这是有利的，因为可以达到平滑效果，从而所述图案化区域处表面上的次要保留图案可以被缩小尺寸或被除去。
当结合附图和权利要求书考虑时，将从本发明的以下具体实施方式中清楚得出本发明的其它目的、优点和新颖特征。
附图说明
现在将参考附图描述本发明的实施方式，所述附图中：
图1示意性地示出了具有凹进几何图案的刀片的一部分，其具有涂层，
图2显示了由激光在刀片的前刀面上形成的A)垂直、B)平行、C)交叉凹进的照片，并且D)显示了参照物，
图3显示了切削工具表面中槽的横截面的扫描电子显微镜(SEM)照片。所述基底涂有Ti(C,N)内层，和其上的Al2O3层，Al2O3层已经在所述凹进中生长在一起，
图4显示了图2中显示的样品A-D在按照实施例1进行28分钟操作之后的照片，
图5显示了图3C中显示的刀片的一部分凹坑磨损的SEM照片，和
图6显示了图2中显示的样品A-D在按照实施例1进行36分钟操作之后的照片。
具体实施方式
图1是具有凹进的表面的示意性视图，其中每个凹进具有深度D、在基底1的第一表面4处的宽度We、和在所述深度一半D/2处的宽度Wi。所述凹进以两个相邻凹进之间间距为P的方式排列。具有厚度Tc的涂层2施加于基底1。所述涂层2覆盖基底1的第一表面4以及凹进中的表面3。所述涂层2沿着所述凹进中的开沟线(ditched line)7结合，其中以不同方向生长的涂层表面已经彼此会合。所述表面涂层2具有外表面6和在外表面6处任何残留凹进的最大深度处的点5。所述涂层沿着与基底1的第一表面4平行的线连续穿过数个凹进。可以看到，所述凹进的侧壁相对于第一基底表面4是倾斜的。
在图1中可看到，因为在外表面6处残留凹进的最大深度处的点5位于基底1的第一表面4之上，所以这些凹进被所述表面涂层填充。在未显示的一种可选实施方式中，所述凹进没有被所述表面涂层完全填充。
实施例1
利用来自DMG的Lasertech 40S皮秒激光器(50W)，在由硬质合金制成的切削刀片120408NM4中形成槽。波长是1064nm，光斑直径是40μm-50μm，并且脉冲频率是500kHz。扫描速度是2000mm/s，并且每次扫描除去的层厚度是0.6μm。激光光斑的移动是平行的。
所述基底由硬质合金制成并且包含7.5重量％的Co、2.9重量％的TaC、0.5重量％的NbC、1.9重量％的TiC、0.4重量％的TiN和余量的WC。所述硬质合金基底具有22μm-30μm的不含γ相的表面区、1450-1550HV3的体硬度(bulk hardness)和12.9-14.4的Hc[kA/m]。
所述图案化表面区域布置在所述切削工具刀片的前刀面上通常出现凹坑磨损的位置中并且与切削刃口间隔0.15mm。所述图案化区域具有2×3mm的延伸。
制作三种类型的槽图案：
-与主切削刃口垂直的槽(样品A，本发明)，如图2A中所示，
-与主切削刃口平行的槽(样品B，本发明)，如图2B中所示，
-彼此以直角交叉的平行槽，其形成包围岛的交叉槽图案(样品C，本发明)，如图2C中所示。
这些图案化工具在性能上与参照样品比较，所述参照样品没有进行激光处理并且不包含任何图案化表面区域，但是包含相应的基底和涂层，(样品D，现有技术)，如图2D中所示。
这些图案化表面的几何形态在光学显微镜下以横截面进行研究。所述槽在基底的第一表面处的平均最大宽度We是约45μm-50μm并且一半深度(D/2)处的平均宽度Wi是约27μm。所述槽的深度D是约45μm-55μm。间距P是约80μm。所述槽的侧壁轻度倾斜，因此在所述槽的底部水平处的表面积覆盖度低于所述基底的第一表面处的表面积覆盖度。在这种特定情况下，所述交叉图案的表面积覆盖度在所述基底的第一表面处是约83％的涂层，而在约50μm的深度处是约44％的表面积覆盖度。所述轮廓显示在图1和图3中。图3是样品C的横截面的SEM显微照片。
激光微型机械加工之后，所述切削刀片在CVD反应器中进行涂布。所述表面涂层由10μm厚的MT-Ti(C,N)内层和10μm厚的α-氧化铝外层构成。沉积1μm厚的最外的TiN涂层。所有的刀片以220目Al2O3磨料湿式喷砂进行最后处理。
根据上文所制作的涂布切削工具在滚珠轴承钢(Ovako 825B)的连续纵向车削操作中评价凹坑磨损，所述操作中切削深度为2mm、切削速度为220m/分钟、进给速度为0.3毫米/转并使用冷却剂。
在光学显微镜下每2分钟研究所述参照切削工具的磨损并测量暴露的基底区域的尺寸。所述图案化切削工具的磨损在试验结束之后测量。在磨损的图案化面积中，将每个暴露的基底子面积相加，在表1中提供暴露的子面积之和。
当在所述凹坑区域中暴露的基底达到0.2mm2的停止标准时并且在达到这种标准所需要的切削时间下，所述切削工具可被认为被磨坏。参照刀片在28分钟时达到这种停止标准。所述平行件和垂直件在44分钟时达到所述停止标准。所述参照物虽然达到了所述停止标准仍然继续车削，但是在40分钟时由于预计所述工具不久即将完全断裂而不得不停止。在44分钟时，交叉件尚未达到以上停止标准，如表1中所示的。
图4A-D显示了28分钟操作之后的样品。参照样品D的暴露基底面积显然大于所有其它样品。图5是SEM显微照片，以近拍的形式显示了图4C中显示的样品C的磨损表面的中心部分。图6A-D显示了36分钟操作之后的所述样品。图6D中显示的参照样品显示了过度的凹坑磨损。
虽然只要所述凹进没有磨穿，与较低的暴露基底面积相比，同样深度的凹坑磨损对于参照样品产生的暴露基底面积较大，但这种值被认为表明了在所述图案化工具和所述参照工具之间磨损率的差异。并且所述参照工具在36分钟和40分钟操作时间之间磨损率的增加证实了这种特性。正是为了证明这一点，在样品28分钟操作之后，还研究了磨损痕迹的深度，在表1中提供所述结果。
后刀面磨损在样品A、B、C和D之间没有显著差异。
表1.来自根据实施例1的磨损试验的结果
实施例2
如上面公开的具有包含交叉槽的图案化区域的工具与没有任何图案化区域的参照工具进行比较，其中研究了不同的涂层厚度。样品E和F涂有5.5μm厚的MT-TiCN内层，4μm厚的α-氧化铝层和1.2μm厚的TiN最外涂层。样品G和H涂有8.5μm厚的MT-TiCN内层，4.5μm厚的α-氧化铝层和1.2μm厚的TiN最外涂层。样品I和J涂有10μm厚的MT-TiCN内层，10μm厚的α-氧化铝层和0.8μm厚的TiN最外涂层。所有的刀片以220目Al2O3磨料湿式喷砂进行最后处理。
根据上文所制作的切削工具在滚珠轴承钢(Ovako 825B)的连续纵向车削操作中评价凹坑磨损，所述操作中切削深度为2mm、切削速度为220m/分钟、进给速度为0.3毫米/转并使用冷却剂。停止标准设置为：凹坑面积0.2mm2，或切削刃口明显塑性变形，和到达任一这些标准所需要的切削时间。具有那两种磨损水平中的任一种的切削刃口被认为被磨坏并且到达了所述切削刃口的寿命。如果后刀面磨损，则所述试验也停止，所述后刀面磨损定义为从后刀面的一侧看，刃口线和未磨损的涂层之间的距离超过0.4mm。作为两次平行试验的平均值在表2中提供结果。
如表2中可看出的，具有交叉槽和总厚度为10.5μm的最薄涂层的样品E出现塑性变形，而对应于没有槽的相应参照F出现过度的凹坑磨损。具有交叉槽和13.5μm的涂层厚度的样品G也出现塑性变形，而相应的参照样品H出现过度的凹坑磨损。在该实施例中测试的最厚的涂层具有21μm的厚度，并且在这种情况下，参照样品J和图案化样品样品I二者均显示大于0.4mm的后刀面磨损，而只有参照样品J出现过度的凹坑磨损。因此结论是，所述图案化工具的确具有增加的抗凹坑磨损性。
表2.来自根据实施例2的磨损试验的结果
在由硬质合金制成的基底的情况下，在上文描述本发明。然而，局部地使涂层有效厚度增加的有利效果也可以在由不同材料例如陶瓷、金属陶瓷、立方氮化硼、多晶金刚石、高速钢制成的切削工具用基底中实现。
虽然已经结合多种示例性实施方式描述了本发明，但是要理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式，相反，它旨在覆盖所附权利要求书之内的各种改进和等效布置。

Claims (19)

1.一种涂布切削工具，其包含基底(1)和沉积在基底(1)上并覆盖基底(1)的至少一部分的表面涂层(2)，所述表面涂层(2)具有厚度Tc，其中基底(1)在所述基底的涂布部分内的图案化表面区域之内包含进入所述基底(1)中的多个凹进，
其特征在于每个所述凹进具有：
深度D，其中2μm<D<100μm；和
所述凹进的半深度[D/2]处的宽度Wi，
其中Wi≤2Tc，并且Tc在2μm和30μm之间，
并且其中所述凹进被所述表面涂层(2)至少部分填充。
2.权利要求1的涂布切削工具，其中所述基底(1)的图案化表面区域包含基底(1)的第一表面(4)，第一表面(4)具有进入基底(1)中的凹进，并且其中在垂直于所述基底(1)的第一表面(4)的方向上测量，在所述凹进中沉积的涂层厚度大于在所述基底(1)的第一表面(4)上的所述凹进外面沉积的涂层。
3.权利要求2的涂布切削工具，其中所述表面涂层(2)具有外表面(6)，并且其中在所述外表面(6)处剩余凹进的最大深度处的点(5)位于所述基底(1)的第一表面(4)之上，使得所述涂层(2)沿着与所述基底(1)的第一表面(4)平行的线连续穿过数个凹进。
4.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中两个相邻凹进之间的间距P大于10μm且小于100μm。
5.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中所述图案化表面区域包含覆盖标称表面积的50-98％的凹进。
6.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中每个凹进具有高宽比D/We<2，其中We是所述凹进在基底(1)的第一表面(4)处的宽度。
7.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中所述表面涂层通过化学气相沉积而沉积。
8.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中每个凹进是槽。
9.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中所述槽以交叉槽形成被所述槽包围的岛的图案进行排列。
10.权利要求1-7中任一项的涂布切削工具，其中所述凹进是具有弧形外形例如环或椭圆的坑或槽。
11.权利要求9的涂布切削工具，其中所述岛的最大宽度小于100μm。
12.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中所述切削工具包含前刀面和后刀面，并且其中所述图案化表面区域在所述涂布切削工具的前刀面上。
13.权利要求12的涂布切削工具，其中所述图案化表面区域覆盖所述涂布切削工具的前刀面上的凹坑区域，其中所述凹坑区域是凹坑磨损风险增加的区域。
14.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中所述涂层包含一个或数个由一种或数种第一元素和一种或数种第二元素的化合物制成的层，所述第一元素选自4族、5族、6族(IUPAC)并且所述第二元素选自N、B、O、C。
15.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中所述涂层包含一个或数个由一种或数种第一元素和一种或数种第二元素的化合物制成的层，所述第一元素选自4族、5族、6族(IUPAC)、Al或Si并且所述第二元素选自N、B、O、C。
16.前述权利要求中任一项的涂布切削工具，其中所述涂层包含具有厚度Tci的内层和具有厚度Tco的外层。
17.权利要求16的涂布切削工具，其中所述内层由Ti(C,O,N)、Ti(C,N)、TiC、TiN或其组合制成，并且所述外层由Al2O3制成。
18.权利要求16或17的涂布切削工具，其中Wi<2Tci。
19.权利要求16或17的涂布切削工具，其中Wi<2(Tci+Tco)。
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