CN115351279A - 一种涂层硬质合金切削刀具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涂层硬质合金切削刀具，该刀具包括硬质合金刀具基体及耐磨涂层，基体包含3.0wt.％～18.0wt.％粘结相、0～10wt.％除WC之外的来自第4、5和6副族的金属碳化物或金属碳氮化物，余量为WC，粘结相由金属元素构成或包括金属元素和固溶其中的Ru和/或Re；耐磨涂层至少包括AlxTi1‑xCyN1‑y涂层，具有相对于晶体{111}和{311}平面的择优织构取向，0.8≤TC(111)≤6.0、0.8≤TC(311)≤6.0且3.5≤TC(111)+TC(311)≤6.0。本发明的涂层硬质合金切削刀具在材料加工领域具有极优异的性能，如优异的耐磨性能、抗崩刃性能和抗高温氧化性等。

Description

一种涂层硬质合金切削刀具
技术领域
本发明属于涂层切削刀具技术领域，具体涉及一种涂层硬质合金切削刀具。
背景技术
在高速和干式切削成为主流的今天，涂层技术的快速发展对刀具性能的改善和切削加工技术的进步起到了关键作用，涂层切削刀具已成为现代刀具的重要标志。
硬质合金涂层刀具在切削加工过程中会产生大量热量，特别是目前提倡无冷却液的干式切削下，切削温度更高，刀具硬度会急剧下降，常规硬质合金刀具的寿命大大降低。随着切削温度升高，硬质合金基体中的粘结相会出现高温软化、氧化、扩散等问题，硬质合金组织结构发生改变，进而引起硬质合金基体发生塑性变形、涂层剥落，最终造成刀具的失效。
TiAlN涂层具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小和导热率低等优良特性。由于Al原子与O原子具有良好的化学亲和性，在高温作用下会在刀具-切屑接触区形成一层极薄的非晶态A12O3层，从而形成硬质惰性保护膜，因此，TiAlN涂层刀具即使在高温条件下依然可以保持其优良的抗磨损性能。
现已发现，在PVD和CVD涂层中，具有特定的晶粒择优取向的涂层显示出了不同的特性，并针对不同的加工工况显示出了不同的优异性能。W02016/148056公开了一种CVD-Ti1-xAlxCyN1-y涂层及其制备方法，且限定在上部层fcc-Ti1-xAlxCyN1-y中Ti、Al周期性变化，且I(200)/I(111)>10；下部层：fcc-Ti1-xAlxCyN1-y中Ti、Al无周期性变化，且I(200)/I(111)<3，但是，其在对涂层晶粒择优生长取向的描述中，采用了衍射峰相对强度的比值来定义，且其公开的内容中未涉及涂层硬度性能指标。随着研究的深入，针对不同的涂层材料，可采取不同的方式来得到不同的生长织构取向。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种具有优异的耐磨性能、抗高温变形性、抗高温氧化性和抗崩刃性能的涂层硬质合金切削刀具，该刀具在车削、铣削或钻削中具有优异的切削性能。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
一种涂层硬质合金切削刀具，包括硬质合金刀具基体以及设于硬质合金刀具基体上的耐磨涂层，所述硬质合金刀具基体包含以下质量分数的成分：3.0wt.％～18.0wt.％的粘结相、0～10wt.％除WC之外的来自第4、5和6副族的金属碳化物或金属碳氮化物，余量为WC；所述粘结相由金属元素构成，或者，所述粘结相包括金属元素和固溶于所述金属元素中的稀有金属元素Ru和/或Re；所述耐磨涂层具有2μm～25μm的总厚度，所述耐磨涂层至少包括AlxTi1-xCyN1-y涂层，其中，0.65≤x≤0.98，0.65≤x+y≤1.05，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层具有相对于晶体{111}和{311}平面的择优织构取向，且织构系数满足：0.8≤TC(111)≤6.0、0.8≤TC(311)≤6.0且3.5≤TC(111)+TC(311)≤6.0，
TC(hkl)定义如下：
Figure BDA0003823014370000021
其中，
I(hkl)＝(hkl)反射的测量强度；
I0(hkl)＝根据所应用的JCPDF卡第00-46-1200号的标准粉末衍射数据的(311)反射的标准强度；
I(hkl)i＝(hkl)i反射的测量强度；
I0(hkl)i＝根据所应用的JCPDF卡第00-46-1200号的标准粉末衍射数据的(hkl)i反射的标准强度；
n＝计算中使用的反射的数量，n＝6；
(hkl)i所使用的的(hkl)i反射晶面是：(111)、(200)、(220)、(311)、(331)和(420)。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，设所述金属元素占硬质合金刀具基体的质量分数为mMe，所述Ru占硬质合金刀具基体的质量分数为mRu，所述Re占硬质合金刀具基体的质量分数为mRe，则0≤(mRu+mRe)/mMe≤0.25。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述粘结相中的金属元素为Co、Ni和Fe中的一种或多种。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层内与所述硬质合金刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层生长方向上，由富Ti层和富Al层交替构成，存在Ti和Al交替的周期性浓度变化，在富Ti层中的Al原子分数低于富Al层中的Al原子分数，富Ti层中的Ti原子分数高于富Al层中的Ti原子分数，且Al原子分数的最高峰位置对应着Ti原子分数的最低峰位置。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层内与所述硬质合金刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层生长方向上，Al元素分布曲线上高于涂层中Al元素平均原子分数的区域为富Al层的周期宽度dAl，Al元素分布曲线上低于涂层中Al元素平均原子分数的区域为富Ti层的周期宽度dTi，则0.1≤dAl/dTi≤50，且0.1nm≤dAl≤100nm。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层为面心立方(fcc)晶体结构。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层的纳米硬度大于32GPa。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述耐磨涂层还包括设于所述硬质合金刀具基体与所述AlxTi1-xCyN1-y涂层之间的硬质基底层，所述硬质基底层的厚度为0.1μm～8μm，所述硬质基底层选自CVD沉积的TiN层、TiCN层和AlN层中的一种或其组合。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述硬质基底层的厚度为0.1μm～5μm。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述硬质基底层的厚度为0.2μm～3μm。
上述的涂层硬质合金切削刀具，优选的，所述耐磨涂层还包括设于所述AlxTi1- xCyN1-y涂层之上的硬质表面层，所述硬质表面层的厚度大于0.1μm，所述硬质表面层选自CVD沉积的TiN层、TiC层、TiCN层、AlN层和Al2O3层中的一种或其组合。
令人惊讶地发现，在本发明进一步优选的方案中，AlxTi1-xCyN1-y涂层具有大于32GPa的纳米硬度(HV)，甚至大于33GPa。涂层过低的硬度具有较低耐磨性，通过本发明的方法可达到本发明的AlxTi1-xCyN1-y涂层的高硬度。
本发明的涂层硬质合金切削刀具还可以进行表面湿喷砂和/或抛光处理，以获得更优的刀片表面质量和加工性能。
另外，本发明中的硬质表面层可以和AlxTi1-xCyN1-y层及硬质基底层等同时使用，从而可以获得更优异的性能。同时，本发明中的硬质表面层也可以作为一种表面着色层以获得更好的外观和使用辨识度。
本发明的涂层硬质合金切削刀具具有优异的耐磨性能、抗崩刃、抗剥落性能和抗高温氧化、抗高温变形等性能，在铸铁、不锈钢、合金钢、铸钢、高温合金等难加工材料加工领域中具有极优异的性能。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明通过在硬质合金中控制添加粘结相及金属元素的比例，实现粘结相的固溶强化，从而使硬质合金同时具有很高的硬度、强度及断裂韧性，且耐高温塑性变形能力强，实现了刀具寿命的显著提升。本发明实现了在切削刀具表面沉积高Al含量并具有优选的结晶生长取向且具备3.5≤(TC(111)+TC(311))≤6.0的AlxTi1-xCyN1-y涂层。
2、本发明的AlxTi1-xCyN1-y涂层通过织构取向和富Ti层/富Al层层间微结构的控制，涂层纳米硬度高达32GP以上，耐磨性能显著提高。
3、本发明的具有择优取向的涂层硬质合金切削刀具具有优异的耐磨性能、涂层抗剥落性能及高温抗氧化性能，在铸铁、不锈钢、合金钢、铸钢、高温合金等材料加工领域中具有极优异的性能。
附图说明
图1为本发明实施例1中T18刀具的结构示意图。
图2为本发明实施例1中T12刀具的Ti1-xAlxCyN1-y涂层中富Al层和富Ti层TEM形貌图(STEM-HAADF-BF)。
图3为本发明实施例1中T12刀具的Ti1-xAlxCyN1-y涂层中富Al层和富Ti层线扫描分析结果图。
图4为本发明实施例1中T11刀具的基体显微组织形貌图。
图5为本发明实施例1中T17刀具的基体显微组织形貌图。
图例说明：
1、硬质合金刀具基体；2、耐磨涂层；3、硬质基底层；4、AlxTi1-xCyN1-y涂层；5、硬质表面层；6、富Al层；7、富Ti层。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
实施例1
一种本发明的涂层硬质合金切削刀具，包括硬质合金刀具基体1以及涂覆于硬质合金刀具基体1上的耐磨涂层2，硬质合金刀具基体1包含以下质量分数的组分：3.0-18.0wt.％粘结相、0-10wt.％除WC之外的来自第4、5和6族的金属碳化物或金属碳氮化物，余量为WC；粘结相由金属元素构成，或者，粘结相包括金属元素和固溶于所述金属元素中的稀有金属元素Ru和/或Re；耐磨涂层2具有2μm至25μm的总厚度，且其中包括采用化学气相沉积方法(CVD)制备的AlxTi1-xCyN1-y涂层4，其中，0.65≤x≤0.98，0.65≤x+y≤1.05。AlxTi1- xCyN1-y涂层4具有相对于晶体{111}和{311}平面的择优织构取向，且织构系数满足：0.8≤TC(111)≤6.0、0.8≤TC(311)≤6.0且3.5≤TC(111)+TC(311)≤6.0，
TC(hkl)定义如下：
Figure BDA0003823014370000041
其中，
I(hkl)＝(hkl)反射的测量强度；
I0(hkl)＝根据所应用的JCPDF卡第00-46-1200号的标准粉末衍射数据的(311)反射的标准强度；
I(hkl)i＝(hkl)i反射的测量强度；
I0(hkl)i＝根据所应用的JCPDF卡第00-46-1200号的标准粉末衍射数据的(hkl)i反射的标准强度；
n＝计算中使用的反射的数量，n＝6；
(hkl)i所使用的的(hkl)i反射晶面是：(111)、(200)、(220)、(311)、(331)和(420)。
本实施例中，设粘结相的金属元素占硬质合金刀具基体1的质量分数为mMe，Ru占硬质合金刀具基体1的质量分数为mRu，Re占硬质合金刀具基体1的质量分数为mRe，则3％≤(mRu+mRe+mMe)≤18％，且0≤(mRu+mRe)/mMe≤0.25。
本实施例中，粘结相中的金属元素为Co、Ni和Fe中的一种或多种。
本实施例中，AlxTi1-xCyN1-y涂层4内与硬质合金刀具基体1表面垂直的任意剖面，采用能谱线扫描分析，在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层4生长方向上，由富Ti层7和富Al层6交替构成，存在Ti和Al交替的周期性浓度变化，在富Ti层7中的Al含量低于富Al层6中的Al含量，富Ti层7中的Ti含量高于富Al层6中的Ti含量，且Al含量的最高峰位置对应着Ti含量的最低峰位置。
本实施例中，AlxTi1-xCyN1-y涂层4内与硬质合金刀具基体1表面垂直的任意剖面，在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层4生长方向上，采用能谱线扫描分析，Al元素分布曲线上高于涂层中Al元素平均含量的区域为富Al层6的周期宽度dAl，Al元素分布曲线上低于涂层中Al元素平均含量的区域为富Ti层7的周期宽度dTi，则0.1≤dAl/dTi≤50，且0.1nm≤dAl≤100nm。
本实施例中，AlxTi1-xCyN1-y涂层4为面心立方(fcc)晶体结构。
本实施例中，AlxTi1-xCyN1-y涂层4的纳米硬度大于32GPa。
本实施例中，硬质合金刀具基体1与AlxTi1-xCyN1-y涂层4之间还包含一硬质基底层3，硬质基底层3的厚度为1.0μm，硬质基底层3为TiN层。
本实施例中，AlxTi1-xCyN1-y涂层4之上还可以设置一硬质表面层5，硬质表面层5的厚度为0.5-1.0μm，硬质表面层5为TiN层。
本发明可通过优化沉积参数、使用预热器及石墨杆并优化旋转速度等实现本发明的涂层硬质合金刀具结构的制备。
本实施例的涂层硬质合金切削刀具的制备方法，包括以下步骤：
(1)刀具毛坯制造：首先按表1中涂层刀具基体成分比例配制混合粉末，将混合粉末置于滚筒式球磨机中球磨，采用硬质合金磨球，球料比为5∶1，按照每1kg混合粉末添加420mL酒精，球磨时间20-60h，球磨后将料浆干燥、造粒(过60目筛)，制成混合料粉末。
表1硬质合金刀具基体成分(质量分数)
Figure BDA0003823014370000061
将上述混合料粉末压制成型，制造出具有ISO标准的SEET12T3-DM所规定的刀片压坯；然后将上述压坯于1400-1480℃进行高温烧结，得到本实施例1中的硬质合金刀片基体。由于具体操作过程中存在很多变量，受到诸如原料碳、氧含量、球磨过程、烧结气氛等很多因素的影响，此处需根据硬质合金刀具基体1成分的需要来添加C粉或W粉控制合金性能处于正常范围，在配料过程中是无法给出具体量的，但行业内的技术人员是具有这种调整能力的。
(2)刀具研磨及前处理：将烧结后的刀具基体进行研磨、喷砂、清洗及尺寸、外观检查等工序处理。
(3)硬质基底层3和AlxTi1-xCyN1-y涂层4制备：将处理好的刀具基体放置在具备低压系统(LPS)的CVD涂层炉中进行涂层。气流相对于反应器的纵轴为径向。采用现有的CVD工艺在该刀具基体上沉积硬质基底层TiN层，沉积厚度为1.0μm。在TiN层上继续沉积AlxTi1- xCyN1-y涂层4，沉积参数如表2所示。将两路气体V1和V2保持分开并在进入涂层炉的预热器前进行混合，再通过与预热器连接的中空四周开孔的石墨杆在CVD反应器中进行沉积，预热器及石墨杆旋转速度1rpm，在CVD反应器中沉积AlxTi1-xCyN1-y涂层4。
表2AlxTi1-xCyN1-y涂层沉积工艺参数
Figure BDA0003823014370000062
Figure BDA0003823014370000071
(4)硬质表面层5制备：采用现有的CVD工艺在T18和T19刀具表面进一步沉积TiN层，沉积厚度为0.5-1.0μm。其中，T18刀具的结构示意图如图1所示。
本发明的Ti1-xAlxCyN1-y层典型的厚度大约3～15μm，其厚度与沉积时间具有高度的相关性。
涂层结晶择优取向检测：
使用X射线衍射(XRD)方法来确定结晶择优取向。表3为本实施例制备的涂层刀片织构取向检测结果。
表3本实施例的AlxTi1-xCyN1-y涂层取向
刀具编号 TC(111) TC(200) TC(220) TC(311) TC(331) TC(420) TC(111)+TC(311)
T11 1.9 0.4 0.4 2.4 0.5 0.4 4.3
T12 2.9 0.3 0.3 1.9 0.5 0.1 4.8
T13 2.0 0.3 0.7 1.9 0.5 0.6 3.9
T14 0.8 0.5 0.5 3.2 0.4 0.6 4.0
T15 3.0 0.4 0.6 1.2 0.3 0.5 4.2
T16 3.6 0.3 0.2 1.2 0.4 0.3 4.8
T17 0.9 0.5 0.4 3.2 0.5 0.5 4.1
T18 2.2 0.4 0.5 1.9 0.6 0.4 4.1
T19 2.8 0.3 0.2 1.9 0.4 0.4 4.7
涂层成分及晶粒尺寸检测：
采用SEM-EDS分析涂层成分，如表4所示；通过扫描电子显微法(SEM)研究本发明T11、T12、T13、T15、T17的Ti1-xAlxCyN1-y层的横截面。用金刚石锯片沿垂直刀片上下表面方向切断获得包含涂层的垂直截面，经镶样、研磨、抛光后通过SEM-EDS来确定涂层成分，如表4所示。
表4本实施例的AlxTi1-xCyN1-y涂层成分(at.％)及结构
刀具编号 Ti(at.％) Al(at.％) N(at.％) C(at.％) x值
T11 7.2 45.3 47.5 0 0.86
T12 13.4 40.3 46.3 0 0.75
T13 10.9 42.5 46.6 0 0.80
T14 10.8 43.2 46.0 0 0.80
T15 11.8 42.3 45.90 0 0.78
T16 7.3 44.8 47.84 0.06 0.86
T17 7.1 49.9 43.0 0 0.88
T18 11.2 47.7 41.1 0 0.81
T19 13.5 40.5 46.0 0 0.75
图2为本发明T12刀具Ti1-xAlxCyN1-y涂层TEM形貌(STEM-HAADF-BF)，在明场像模式下，可以看到富Ti层7和富Al层6的明暗条纹。通过沿图2所标识的位置进行线扫描能谱分析，分析结果如图3所示。根据分析结果，在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层4生长方向上，由富Ti层7和富Al层6交替构成，且存在Ti和Al交替的周期性浓度变化，在富Ti层7中的Al原子分数低于富Al层6中的Al原子分数，富Ti层7中的Ti原子分数高于富Al层6中的Ti原子分数，且Al原子分数的最高峰位置对应着Ti原子分数的最低峰位置。在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层4生长方向上，采用能谱线扫描分析，根据表4，可确定涂层中Al元素的平均原子分数为75％，将Al元素分布曲线上的高于75％的区域为富Al层6的周期宽度dAl，dAl约14.5nm，Al元素分布曲线上的低于75％的区域为富Ti层7的周期宽度dTi，dTi约8.5nm，dAl/dTi＝1.71。其余刀具Ti1- xAlxCyN1-y涂层中富Al层6的周期宽度dAl和富Ti层7的周期宽度dTi均满足0.1≤dAl/dTi≤50，且0.1nm≤dAl≤100nm。
基体组织结构：
对T11和T17刀具用金刚石锯片沿垂直刀片上下表面方向切断获得基体的垂直截面，经镶样、研磨、抛光后通过扫描电子显微法(SEM)研究本发明的涂层刀具基体显微组织形貌，分别如图4和图5所示。其中，添加Ru元素的合金由WC相和粘结相组成，基体中显微组织结构均匀。
涂层纳米硬度检测：
将T11、T12、T14、T15、T16、T17涂层刀片经抛光处理后进行纳米硬度测试，如表5所示，其余涂层刀片的纳米硬度也大于32GPa。
表5AlxTi1-xCyN1-y涂层纳米硬度测试结果
Figure BDA0003823014370000081
Figure BDA0003823014370000091
实施例2：切削试验
将按照实施例1生产的分别具有本发明的T12、T15、T16切削刀具与具有与实施例1相同刀具基体的对比涂层刀具H1和H2进行对比切削试验。其中，对比涂层刀具为采用现有CVD工艺涂覆的H1刀具：TiN/MT-TiCN/TiN，总厚度10μm和H2刀具：TiN/MT-TiCN/Al2O3，总厚度12μm。
将上述切削刀具分别进行如表6中所示的铣削试验。
表6铣削实验模式
Figure BDA0003823014370000092
表7试验结果对比
产品 铣削寿命(min) 磨损V<sub>b</sub>(mm)
T12(本发明) 112 0.27
T15(本发明) 109 0.29
T16(本发明) 97 0.29
H1(对比刀具) 55 0.35
H2(对比刀具) 62 0.47
根据表7可知，本发明的涂层刀具寿命显著优于对比刀具，显示出了优异的耐磨性能。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (11)

1.一种涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，包括硬质合金刀具基体以及设于硬质合金刀具基体上的耐磨涂层，所述硬质合金刀具基体包含以下质量分数的成分：3.0wt.％～18.0wt.％的粘结相、0～10wt.％除WC之外的来自第4、5和6副族的金属碳化物或金属碳氮化物，余量为WC；所述粘结相由金属元素构成，或者，所述粘结相包括金属元素和固溶于所述金属元素中的稀有金属元素Ru和/或Re；所述耐磨涂层具有2μm～25μm的总厚度，所述耐磨涂层至少包括AlxTi1-xCyN1-y涂层，其中，0.65≤x≤0.98，0.65≤x+y≤1.05，所述AlxTi1- xCyN1-y涂层具有相对于晶体{111}和{311}平面的择优织构取向，且织构系数满足：0.8≤TC(111)≤6.0、0.8≤TC(311)≤6.0且3.5≤TC(111)+TC(311)≤6.0，
TC(hkl)定义如下：
Figure FDA0003823014360000011
其中，
I(hkl)＝(hkl)反射的测量强度；
I0(hkl)＝根据所应用的JCPDF卡第00-46-1200号的标准粉末衍射数据的(311)反射的标准强度；
I(hkl)i＝(hkl)i反射的测量强度；
I0(hkl)i＝根据所应用的JCPDF卡第00-46-1200号的标准粉末衍射数据的(hkl)i反射的标准强度；
n＝计算中使用的反射的数量，n＝6；
(hkl)i所使用的的(hkl)i反射晶面是：(111)、(200)、(220)、(311)、(331)和(420)。
2.根据权利要求1所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，设所述金属元素占硬质合金刀具基体的质量分数为mMe，所述Ru占硬质合金刀具基体的质量分数为mRu，所述Re占硬质合金刀具基体的质量分数为mRe，则0≤(mRu+mRe)/mMe≤0.25。
3.根据权利要求2所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述粘结相中的金属元素为Co、Ni和Fe中的一种或多种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层内与所述硬质合金刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层生长方向上，由富Ti层和富Al层6交替构成，存在Ti和Al交替的周期性浓度变化，在富Ti层中的Al原子分数低于富Al层6中的Al原子分数，富Ti层中的Ti原子分数高于富Al层6中的Ti原子分数，且Al原子分数的最高峰位置对应着Ti原子分数的最低峰位置。
5.根据权利要求4所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层内与所述硬质合金刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿AlxTi1-xCyN1-y涂层生长方向上，Al元素分布曲线上高于涂层中Al元素平均原子分数的区域为富Al层的周期宽度dAl，Al元素分布曲线上低于涂层中Al元素平均原子分数的区域为富Ti层的周期宽度dTi，则0.1≤dAl/dTi≤50，且0.1nm≤dAl≤100nm。
6.根据权利要求5所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层为面心立方(fcc)晶体结构。
7.根据权利要求5所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述AlxTi1-xCyN1-y涂层的纳米硬度大于32GPa。
8.根据权利要求5～7中任一项所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述耐磨涂层还包括设于所述硬质合金刀具基体与所述AlxTi1-xCyN1-y涂层之间的硬质基底层，所述硬质基底层的厚度为0.1μm～8μm，所述硬质基底层选自CVD沉积的TiN层、TiCN层和AlN层中的一种或其组合。
9.根据权利要求8所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述硬质基底层的厚度为0.1μm～5μm。
10.根据权利要求9所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述硬质基底层的厚度为0.2μm～3μm。
11.根据权利要求5～7中任一项所述的涂层硬质合金切削刀具，其特征在于，所述耐磨涂层还包括设于所述AlxTi1-xCyN1-y涂层之上的硬质表面层，所述硬质表面层的厚度大于0.1μm，所述硬质表面层选自CVD沉积的TiN层、TiC层、TiCN层、AlN层和Al2O3层中的一种或其组合。
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