CN105102673A - 用于切削工具的涂层 - Google Patents

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Abstract

本发明在一个方面描述了其上粘附有涂层的切削工具，所述涂层在一些实施例中可展示出所需的耐磨性和增加的切削寿命。带涂层的切削工具在一些实施例中包含基底和粘附到所述基底的涂层，所述涂层包含通过化学气相沉积法而沉积的至少一个包含ZrAl2O3的Zr掺杂层。

Description

用于切削工具的涂层
相关专利申请资料
本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2013年3月21日提交的美国临时专利申请序列号61/804,077的优先权，所述专利申请据此全文引入以供参考。
技术领域
本发明涉及用于切削工具的涂层。
背景技术
包括烧结碳化物切削工具在内的切削工具已在带涂层和不带涂层两种条件下用于对各种金属和合金进行机加工。为了提高切削工具耐磨性、性能和寿命，已将一层或多层耐火材料施加于切削工具表面。已通过化学气相沉积(CVD)和通过物理气相沉积(PVD)将例如TiC、TiCN、TiN和/或Al2O3施加于烧结碳化物基底。虽然在多种应用中能有效抑制磨损并延长工具寿命，但基于上述耐火材料的单层或多层构造的耐火涂层已日益达到其性能极限，从而要求开发用于切削工具的新涂层结构。
为提高性能，一些人已尝试了对Al2O3改性。授予Hillnhagen的DE2736982描述了陶瓷基质(例如氧化铝)，其中储存有另外的材料(例如ZrO2)并且储存的材料具有明显不同的热膨胀系数，从而产生具有极细的微裂纹的涂层。
授予Sarin等人的US4702970和授予Sarin等人的US4749629描述了用具有至少两个相的陶瓷涂层涂布的硬陶瓷基底。第一相为氧化铝、氧化锆或氧化钇的连续氧化物基质层。至少一个不连续的第二或另外的铝、锆或钇氧化物相或其固溶体作为分立的颗粒分散在基质层内。该另外的相的材料不同于基质材料。
在Russell,W.C.,Strandberg,C.,“WearCharacteristicsandPerformanceofAlumina-ZirconiaCVDCoatings”，Int.JofRefractoryMetals&HardMaterials,14(1996)51-58(Russell,W.C.、Strandberg,C.，“氧化铝-氧化锆CVD涂层的磨损特性和性能”，《国际耐火金属与硬质材料杂志》，第14卷，1996年，第51-58页)中，作者描述了在氧化铝基质内使用各种掺杂量的ZrO2。另外，这篇文章公开了与基底相邻的Ti层，然后是用于粘附的纯氧化铝层，再是Al2O3/ZrO2涂层。
授予Tsushima等人的US7276301公开了具有TiOγ上层的α-型(Al,Zr)2O3层。沉积具有β-型晶体结构的(Al,Zr)2O3。描述了涂布后热处理作为将(Al,Zr)2O3转化成α-型晶体结构的方法。
授予Tomita等人的US7597511公开了具有α-型晶体结构并含有Zr的氧化铝层。据声称，含有Zr的涂层具有特定的晶体学取向，其中所定义的3值大于60％。
附图说明
图1是带涂层的切削刀片的截面的显微照片，示出了根据本文所述的一个实施例的涂层结构的各层。
图2示出了根据本文所述的一个实施例的带涂层的切削工具的基底。
图3是通过扫描透射电镜产生的ZrAl2O3的截面的高角度环形暗场图像，下文称为STEMHAADF。根据本文所述的一个实施例，经由x射线能量色散光谱分析，所选的区域在组成上不同。
图4示出了图3的图像中的区域1和区域2的能量色散X射线(EDS)光谱图。
图5是根据本文所述的一个实施例产生的ZrAl2O3的截面的光学图像。
具体实施方式
通过参考以下具体实施方式和实例以及它们以前和下面的描述可以更容易地理解本文所述的实施例。
然而，本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和实例中所述的具体实施例。应当认识到，这些实施例只是示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的情况下，多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
在一个方面，描述了具有粘附到其上的涂层的切削工具，在一些实施例中，该涂层可展示出所需的耐磨性和增加的切削寿命。带涂层的切削工具在一些实施例中包含基底和粘附到基底上的涂层，该涂层包含通过化学气相沉积法而沉积的至少一个包含ZrAl2O3的Zr掺杂层。在一些实施例中，锆以选自表XI的量存在于多晶ZrAl2O3层中。
表XI-多晶ZrAl 2 O 3 层的Zr
作为掺杂剂，锆可掺入Al2O3相的晶格中。在此类实施例中，锆不形成与Al2O3相分开的氧化物相。
现在转到具体的组成部分，本文所述的带涂层的切削工具包含基底。带涂层的切削工具的基底可包含不违背本发明目的的任何材料。在一些实施例中，基底包含烧结碳化物、碳化物、陶瓷、金属陶瓷、钢、PCD、PcBN或这些所列材料的组合。
烧结碳化物基底在一些实施例中包含碳化钨(WC)。WC可以至少约70重量％的量存在于基底中。在一些实施例中，WC以至少约80重量％的量或以至少约85重量％的量存在于基底中。另外，烧结碳化物基底的金属粘结剂可包含钴或钴合金。钴例如可以约3重量％至约15重量％范围内的量存在于烧结碳化物基底中。在一些实施例中，钴以约5重量％至约12重量％或约6重量％至约10重量％范围内的量存在于烧结碳化物基底中。此外，烧结碳化物基底可表现出始于基底表面并从基底表面向内延伸的粘结剂富集区。
烧结碳化物基底还可以包含一种或多种添加剂，诸如，下列元素和/或其化合物中的一者或多者：钛、铌、钒、钽、铬、锆和/或铪。在一些实施例中，钛、铌、钒、钽、铬、锆和/或铪与基底中的WC形成固溶体碳化物。基底在一些实施例中包含约0.1重量％至约5重量％范围内的量的一种或多种固溶体碳化物。另外，烧结碳化物基底可包含氮。
在一些实施例中，本文所述的带涂层的切削工具的基底包括在基底的前刀面与后刀面的接合点处形成的一个或多个切削刃。在其他实施例中，带涂层的切削工具的基底是刀片、钻头、锯片或其他切削设备。
图1是带涂层的切削刀片的截面的显微照片，示出了根据本文所述的一个实施例的涂层结构的各层。图2示出了根据图1中所示的实施例的带涂层的切削刀片。图1和图2的切削刀片包含烧结WC的基底1。基底1涂有多层涂层。从基底开始并向外推进，涂层包含TiN的内层2、MTTiCN层3、TiCN层4、ZrAl2O3层5、倒数第二的TiCN层6和TiN外层7。
图3是通过STEM产生的ZrAl2O3的截面的HAADF图像。根据本文所述的一个实施例，经由x射线能量色散光谱分析，所选的区域在组成上不同。图3的区域1突出显示不存在Zr的ZrAl2O3涂层的单个晶粒的截面。区域2突出显示可检测到Zr的相同晶粒的第二个区域。图4示出了图3中的区域1和区域2的能量色散X射线(EDS)光谱图。EDS确认了在区域2中存在Zr而在区域1中不存在Zr。该变掺杂已证实在某些金属切削条件下是有利的。
图5是根据本文所述的一个实施例产生的ZrAl2O3的截面的光学图像。在图5中，显示了ZrAl2O3涂层。指明了涂层的掺杂和未掺杂区。
此外，本文所述的涂层的多晶ZrAl2O3层可以具有不违背本发明目的的任何厚度。在一些实施例中，ZrAl2O3层具有选自表XII的厚度。
表XII–ZrAl 2 O 3 层厚(μm)
ZrAl2O3层厚(μm)
0.5-15
1-12
1.5-10
2.5-8
ZrAl2O3层可直接沉积在切削工具基底表面上。或者，本文所述的涂层还可以包括ZrAl2O3层与基底之间的一个或多个内层。一个或多个内层在一些实施例中包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及选自由周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的非金属元素构成的组的一种或多种非金属元素。在一些实施例中，基底与ZrAl2O3层之间的一个或多个内层包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物或硼化物。例如，一个或多个内层选自由氮化钛、碳氮化钛、碳化钛、氧化钛、氧化锆、氮化锆、碳氮化锆、氮化铪、碳氮化铪和氧化铝以及它们的混合物构成的组。
本文所述的涂层的内层可以具有不违背本发明目的的任何厚度。涂层的内层可具有0.5μm至25μm范围内的厚度。在一些实施例中，根据内层在涂层中的位置来选择内层的厚度。作为涂层的初始层直接沉积在基底表面上的内层例如可具有0.5至2.5μm范围内的厚度。沉积在初始层上的内层，诸如TiCN层，可具有2μm至20μm范围内的厚度。此外，其上沉积有本文所述的ZrAl2O3层的内层，诸如包含氧化铝的层，可具有1至6μm范围内的厚度。
在一些实施例中，本文所述的ZrAl2O3层是涂层的最外层。或者，本文所述的涂层可包括在ZrAl2O3层上的一个或多个外层。一个或多个外层在一些实施例中包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及选自由周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的非金属元素构成的组的一种或多种非金属元素。在一些实施例中，在ZrAl2O3层上的一个或多个外层包含选自由铝及周期表IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素的氮化物、碳氮化物、氧化物或硼化物。例如，一个或多个外层选自由氮化钛、碳氮化钛、碳化钛、氮化锆、碳氮化锆、氮化铪、碳氮化铪、碳氮氧化钛、碳氮氧化锆、碳氮氧化铪和氧化铝以及它们的混合物构成的组。
本文所述的涂层的外层可以具有不违背本发明目的的任何厚度。涂层的外层在一些实施例中可具有0.5μm至5μm范围内的厚度。
另外，在一些实施例中，本文所述的涂层可包括一个或多个粘结层。粘结层可展示出在涂层中的各种位置。在一些实施例中，将粘结层设置在涂层的两个内层之间，诸如氮化钛或碳氮化钛内层与包含氧化铝的内层之间。粘结层也可设置在本文所述的内层与ZrAl2O3层之间。此外，粘结层可设置在涂层的ZrAl2O3层与外层之间。在一些实施例中，粘结层用于增强涂层的各层之间的粘附力和/或使沉积在粘结层上的所需形态的涂层成核。粘结层在一些实施例中由化学式M(OxCyNz)表示，其中M是选自由周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的金属，并且x≥0、y≥0且z≥0，其中x+y+z＝1。例如，在一个实施例中，在TiCN的内层与包含氧化铝的内层之间采用TiC的粘结层。
由化学式M(OxCyNz)表示的粘结层可以具有不违背本发明目的的任何厚度。在一些实施例中，M(OxCyNz)层具有约0.5μm的厚度。此外，M(OxCyNz)层可具有0.5μm至5μm范围内的厚度。
粘附到基底的涂层可具有本文所述的ZrAl2O3层、内层和/或外层的任何结构。在一些实施例中，本文所述的涂层具有选自表VII的结构。
在一些实施例中，本文所述的涂层具有2866的纳米压痕硬度。负载为约80mN，在15s中的穿透深度为0.20μm。对于本文所述的某些实施例，硬度为2866。
另外，本文所述的涂层可展示出最高约90N的临界负载(Lc)。本文所述的涂层的Lc值根据ASTMCl624-05-StandardTestforAdhesionStrengthbyQuantitativeSinglePointScratchTesting(通过定量单点划痕测试法测定粘附强度的标准测试)测定，其中使用10N的渐增负载。涂层例如可表现出60至90N的Lc值。
在一些实施例中，可对涂层进行涂布后喷射。涂布后喷射可以任何所需的方式实施。在一些实施例中，涂布后喷射包括喷丸处理或压力喷射。压力喷射可以多种形式实施，包括压缩空气喷射、湿压缩空气喷射、加压液体喷射、湿喷射、加压液体喷射和蒸汽喷射。
在一个实施例中，例如，本文所述的涂层的涂布后处理可通过用氧化铝和/或陶瓷颗粒对涂层进行干喷射而实施。或者，可使用5体积％至35体积％的浓度的氧化铝和/或陶瓷颗粒在水中的浆液对涂层进行湿喷射。本文所述的涂布后喷射技术的氧化铝和/或陶瓷颗粒可具有60μm至120μm的尺寸分布。另外，喷射压力可在2巴至3巴的范围内持续1至15秒的时间段，其中喷射嘴离正被喷射的涂层表面2至8英寸。此外，氧化铝和/或陶瓷颗粒的冲击角度可被选择为在45度至90度的范围内。
在另一个方面，本文描述了制作带涂层的切削工具的方法。制作带涂层的切削工具的方法在一些实施例中包括：提供基底以及通过化学气相沉积法在基底上沉积至少一个ZrAl2O3涂层，该ZrAl2O3层包含至少一个Zr掺杂区和一个未掺杂区。
现在转到具体的步骤，本文所述的方法包括提供基底。基底可包括上文第I部分中列举的任何基底。在一些实施例中，例如，基底是烧结碳化物，诸如本文第I部分中所述的烧结碳化钨。此外，根据本文所述的方法沉积的多晶ZrAl2O3层可具有本文第I部分针对ZrAl2O3层所述的任何构造、组成参数和/或性质。
在本文所述的方法中，ZrAl2O3层可从包含铝源、氧源、氮源和锆源的气态混合物沉积。在一些实施例中，例如，铝源为AlCl3，并且锆源为ZrCl4。在一个实施例中，通过根据表I的CVD工艺参数使循环A和循环B交替而制备ZrAl2O3层。
在另一个实施例中，根据表II中所提供的CVD工艺参数制备ZrAl2O3涂层。表II中所述的实施例在ZrAl2O3涂层的Zr掺杂部分中提供Zr掺杂梯度。可缩短并重复循环C-I以引起交替的晶内掺杂和未掺杂区。
在另一个实施例中，根据表III中所提供的CVD工艺参数制备ZrAl2O3涂层。表III中所述的实施例在ZrAl2O3涂层的Zr掺杂部分中提供Zr掺杂梯度。可缩短并重复循环J-P以引起交替的晶内掺杂和未掺杂区。
在另一个实施例中，根据表IV中所提供的CVD工艺参数制备ZrAl2O3涂层。表IV中所述的实施例在ZrAl2O3涂层的Zr掺杂部分中提供Zr掺杂梯度。可缩短并重复循环Q-S以引起交替的晶内掺杂和未掺杂区。
在另一个实施例中，根据表V中所提供的CVD工艺参数制备ZrAl2O3涂层。表V中所述的实施例在ZrAl2O3涂层的Zr掺杂部分中提供Zr掺杂梯度。可缩短并重复循环T-V以引起交替的晶内掺杂和未掺杂区。
ZrAl2O3层在一些实施例中直接沉积在基底的表面上。或者，将ZrAl2O3层沉积在涂层的内层上。涂层的内层可具有上文第I部分中针对内层列举的任何构造、组成参数和/或性质。内层可包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的一种或多种金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及选自由周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的非金属元素构成的组的一种或多种非金属元素。在一些实施例中，内层是选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物或硼化物。其上沉积有ZrAl2O3层的内层例如可选自由氮化钛、碳化钛、碳氮化钛、氧化钛、氧化锆、氮化锆、碳氮化锆、氮化铪、碳氮化铪和氧化铝以及它们的混合物构成的组。在一个实施例中，例如，内层包含氧化铝、氧化锆和氧化钛的混合物(Al2O3/ZrO2/TiOx)。
与ZrAl2O3层一样，本文所述的涂层的一个或多个内层可通过CVD沉积。在一些实施例中，涂层的内层，诸如TiCN层，通过中温(MT)CVD沉积。
此外，本文所述的方法还可以包括在ZrAl2O3层上沉积一个或多个外层。本文所述的涂层的一个或多个外层在一些实施例中通过CVD沉积。涂层的外层可具有上文第I部分中针对外层列举的任何构造、组成参数和/或性质。外层可包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及选自由周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的非金属元素构成的组的一种或多种非金属元素。在一些实施例中，在ZrAl2O3层上的一个或多个外层包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素的氮化物、碳氮化物、氧化物或硼化物。例如，一个或多个外层选自由氮化钛、碳氮化钛、碳化钛、氮化锆、碳氮化锆、氮化铪、碳氮化铪、碳氮氧化钛、碳氮氧化铪、碳氮氧化锆和氧化铝以及它们的混合物构成的组。
本文所述的切削工具的涂层可接受涂布后处理。例如可将涂层用各种湿和/或干颗粒组合物喷射。涂布后喷射可以任何所需的方式实施。在一些实施例中，涂布后喷射包括喷丸处理或压力喷射。压力喷射可以多种形式实施，包括压缩空气喷射、湿压缩空气喷射、加压液体喷射、湿喷射、加压液体喷射和蒸汽喷射。湿喷射例如使用无机和/或陶瓷颗粒(诸如氧化铝)和水的浆液实现。可将氧化铝颗粒浆液以气动方式投射在带涂层的切削工具主体的表面上以冲击涂层的表面。氧化铝颗粒的尺寸通常可在约20μm与约100μm之间的范围内。
喷射参数包括压力、冲击角度、与部件表面的距离和持续时间。在一些实施例中，冲击角度可在约45度至约90度的范围内，即，颗粒以约45度至约90度范围内的角度冲击涂层表面。在与带涂层的表面相距1-6英寸时，合适的压力可在30-55磅每平方英寸(psi)的范围内。此外，喷射的持续时间通常可在1至10秒或更长的范围内。喷射通常可在涂层的表面区域上实施，或可施加到精选的位置，诸如在切削工具的工件接触区中。工件接触区可以是切削工具的磨光区。
在其他实施例中，涂层经受抛光涂布后处理。可用适当金刚石或陶瓷磨粒尺寸的糊剂实施抛光。糊剂的磨粒尺寸在一些实施例中在1μm至10μm的范围内。在一个实施例中，使用5-10μm金刚石磨粒糊剂对涂层抛光。此外，可通过不违背本发明目的的任何设备诸如刷子，将磨粒糊剂施加到CVD涂层。在一个实施例中，例如，使用扁平刷将磨粒糊剂施加到切削工具的工件接触区中的CVD涂层。
可将本文所述的涂层喷射或抛光足以实现所需的表面粗糙度(Ra)和/或其他参数(诸如降低涂层中的残余拉伸应力)的时间段。在一些实施例中，经受涂布后处理的涂层具有选自表VI的表面粗糙度(Ra)。
表VI-涂布后表面粗糙度(R a )
可使用可从纽约普莱恩维尤的维易科仪器公司(VeecoInstruments,Inc.ofPlainview,NewYork)商购获得的NT系列光学轮廓仪，通过光学轮廓术来测定涂层表面粗糙度。
此外，涂布后处理在一些实施例中不移除涂层的一个或多个外层。在一些实施例中，例如，涂布后处理不移除TiN和/或TiCN外层。或者，涂布后处理可移除或部分地移除一个或多个外层，诸如TiN和/或TiCN。
通过交替ZrAl2O3涂层的Zr掺杂和未掺杂区并通过在ZrAl2O3涂层的Zr掺杂区中提供Zr梯度，发明人已改善了ZrAl2O3涂层的材料性质和耐磨性。据信，该ZrAl2O3涂层具有因晶粒尺寸减小而导致的增加的显微硬度，以及因Zr原子沿着晶界离析到局部区域而导致的沿着晶界增强的局部粘结。还据信，有序的掺杂和未掺杂区与Al2O3薄膜相比影响晶粒生长动力学、缺陷水平和界面结构。
在以下非限制性实例中对这些和其他实施例进行进一步说明。
实例1-带涂层的切削工具主体
通过以下方式制作了本文所述的带涂层的切削工具1和2：将烧结碳化钨(WC)切削刀片基底[ANSI标准几何CNMG432RN]置于轴向流热壁CVD反应器中。切削刀片各自包含7重量％的钴粘结剂，余量为1至5μm尺寸的WC晶粒。根据表II中所提供的CVD工艺参数，将具有表XII中所提供的结构的涂层沉积在烧结WC切削刀片上。在梯度步骤中在CVD气体混合物中提供ZrC14以提供多晶ZrAl2O3层，该层具有与梯度ZrAl2O3梯级交替的Al2O3梯级的层内组成梯度。
表VII-CVD涂层结构
基底 CVD涂层结构
WC-Co TiN*-TiCN(MT)-TiCN(HT)/TiOCN-ZrAl2O3-TiN/TiCN
*与基底相邻的最内层
包含多晶ZrAl2O3层的切削刀片1和2的多层涂层表现出表VIII中所提供的性质。
表VIII-CVD涂层的性质
涂层 厚度(μm)
TiN* 0.3-0.7
TiCN(MT) 8.5-9
TiCN(HT)/TiOCN 0.8-1.2
ZrAl2O3 6.8-7.2
TiN/TiCN 1.3-1.7
*与WC-Co基底相邻的涂层
图1是该实例1的带涂层的切削刀片的横截面SEM图像，示出了涂层结构的各层。此外，使切削刀片1接受用金刚石糊剂进行的干抛光，并使切削刀片2接受用氧化铝磨粒进行的湿喷射作为涂布后处理。
实例2-金属切削测试
使实例1的带涂层的切削刀片(1-2)和对比物涂层刀片3根据以下参数接受1045钢的连续车削测试。对比物切削刀片3显示出表IX中所示的涂层结构和性质。
对比物切削刀片3采用与实例1基本上相似组成的WC-Co基底和ANSI标准几何CNMG432RN。使对比物切削刀片3经受用氧化铝磨粒进行的湿喷射作为涂布后处理。
表IX-对比物切削刀片3
涂层 厚度(μm)
TiN* 0.1-0.5
TiCN(MT) 7.0-9.0
TiCN(HT)/TiOCN 0.8-1.3
Al2O3 7.1-8.5
TiN/TiCN 移除
*与WC-Co基底相邻的涂层
使实例1的带涂层的切削刀片1和2以及对比物涂层刀片3如下经受连续车削测试。
工件-1045钢
速度-1000sfm(304.8m/min)
进料速率-0.012ipr(0.3048mm/min)
切削深度-0.08英寸(0.08mm)
导程角：-5°
通过如下的一个或多个失效模式来记录寿命终止：
0.012英寸的均匀磨损(UW)
0.012英寸的最大磨损(MW)
0.012英寸的刀鼻磨损(NW)
0.012英寸的切深处缺口磨损(DOCN)
0.012英寸的后缘磨损(TW)
测试了两个切削刀片的每个涂层结构(1-3)，从而提供重复1和2数据以及平均切削寿命。连续车削测试的结果在表X中提供。
表X-连续车削测试结果
如表X中所提供，带涂层的切削工具1和2展示出更好的平均切削寿命。涂层切削工具1和2展示出比带涂层的切削工具3约14.0％的切削寿命延长。
已就本发明各个目的的实现描述了本发明的各个实施例。应当认识到，这些实施例只是示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明精神和范围的情况下，其多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (35)

1.一种带涂层的切削工具，包含：
基底；和
粘附到所述基底上的包含多晶ZrAl2O3层的涂层，所述多晶ZrAl2O3层具有由Al2O3梯级和ZrAl2O3梯级形成的层内组成梯度。
2.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中Al2O3梯级和ZrAl2O3梯级在整个所述多晶层中交替。
3.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述ZrAl2O3梯级在其中具有锆梯度。
4.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述多晶ZrAl2O3层的各个晶粒展示出由Al2O3梯级和ZrAl2O3梯级形成的组成梯度。
5.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中锆位于与一个或多个晶界相邻的所述ZrAl2O3梯级中。
6.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中锆以0.01-2重量％的量存在于所述多晶ZrAl2O3层中。
7.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述多晶ZrAl2O3层具有2.5至8μm的厚度。
8.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述涂层还包括所述基底与所述ZrAl2O3多晶层之间的一个或多个基层。
9.根据权利要求8所述的带涂层的切削工具，其中基层包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的一种或多种非金属元素。
10.根据权利要求9所述的带涂层的切削工具，其中所述一个或多个基层选自TiN、TiCN和TiOCN。
11.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述涂层还包括所述多晶ZrAl2O3层上方的一个或多个外层。
12.根据权利要求11所述的带涂层的切削工具，其中外层包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的一种或多种非金属元素。
13.根据权利要求11所述的带涂层的切削工具，其中将所述涂层用陶瓷或无机颗粒进行涂布后喷射。
14.根据权利要求11所述的带涂层的切削工具，其中对所述涂层抛光。
15.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中通过CVD沉积所述多晶ZrAl2O3层。
16.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述基底包含烧结碳化钨或多晶立方氮化硼。
17.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述基底为刀片、钻头或锯片。
18.根据权利要求1所述的带涂层的切削工具，其中所述涂层表现出60至90N的临界负载(Lc)，根据ASTMC1624-05-通过定量单点划痕测试法的粘附力标准测试。
19.一种带涂层的切削工具，包含：
基底；和
粘附到所述基底的涂层，所述涂层包含多晶ZrAl2O3层，该多晶ZrAl2O3层具有沿着一个或多个ZrAl2O3晶粒的锆梯度。
20.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中所述锆梯度由Al2O3梯级和ZrAl2O3梯级形成。
21.根据权利要求20所述的带涂层的切削工具，其中所述ZrAl2O3梯级在其中具有锆梯度。
22.根据权利要求20所述的带涂层的切削工具，其中Al2O3梯级与ZrAl2O3梯级沿着一个或多个ZrAl2O3晶粒交替。
23.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中锆以0.01-5重量％的量存在于所述多晶ZrAl2O3层中。
24.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中所述多晶ZrAl2O3层具有2.5至8μm的厚度。
25.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中所述涂层还包括所述基底与所述多晶ZrAl2O3层之间的一个或多个基层。
26.根据权利要求25所述的带涂层的切削工具，其中基层包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的一种或多种非金属元素。
27.根据权利要求26所述的带涂层的切削工具，其中所述一个或多个基层选自TiN、TiCN和TiOCN。
28.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中所述涂层还包括所述多晶TiZrAl2O3层上方的一个或多个外层。
29.根据权利要求28所述的带涂层的切削工具，其中外层包含选自由铝及周期表的IVB、VB和VIB族的金属元素构成的组的一种或多种金属元素以及周期表的IIIA、IVA、VA和VIA族的一种或多种非金属元素。
30.根据权利要求28所述的带涂层的切削工具，其中将所述涂层用陶瓷或无机颗粒进行涂布后喷射。
31.根据权利要求28所述的带涂层的切削工具，其中对所述涂层抛光。
32.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中通过CVD沉积所述多晶ZrAl2O3层。
33.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中所述基底包含烧结碳化钨或多晶立方氮化硼。
34.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中所述基底为刀片、钻头或锯片。
35.根据权利要求19所述的带涂层的切削工具，其中所述涂层表现出60至90N的临界负载(Lc)，根据ASTMC1624-05-通过定量单点划痕测试法的粘附力标准测试。
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