CN115351317A - 涂层切削刀具及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂层切削刀具及其制备方法，刀具包括刀具基体以及设于刀具基体上的耐磨涂层，耐磨涂层至少包括Al_xTi_1‑xC_yN_1‑y涂层，Al_xTi_1‑xC_yN_1‑y涂层具有择优结晶生长取向，0.8≤TC(111)≤6.0，0.8≤TC(311)≤6.0，且3.5≤TC(111)+TC(311)≤6.0。制备方法包括：采用CVD工艺沉积Al_xTi_1‑xC_yN_1‑y层，以两路气体管路将反应气体导入反应器中进行沉积，控制合适的反应气体浓度、温度及压力。本发明的涂层切削刀具具有优异的耐磨性能、抗崩刃性能和抗高温氧化等性能，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。

Description

涂层切削刀具及其制备方法

技术领域

本发明属于涂层切削刀具技术领域，具体涉及一种涂层切削刀具及其制备方法。

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关键作用，涂层切削刀具已成为现代刀具的重要标志。

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，已在难加工材料的高性能切削领域得到广泛应用。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。

专利文献WO2007003648A公开了一种通过CVD具有立方体NaCl结构的单相Ti_{1- x}Al_xN(计量系数0.75<x≤0.93)涂层及其制备方法，采用不需等离子体激发通过CVD产生的Ti_1-xAl_xN硬质材料层，作为立方体NaCl结构的单相层存在或其中Ti_1-xAl_xN硬质材料层是多相层，其主相由具有立方体NaCl结构的Ti_1-xAl_xN组成，包含作为附加相的纤锌矿结构的Ti_1-xAl_xN和或NaCl结构的TiNx，其在700℃-900℃的温度下，10²-10⁵Pa压力下，以卤化钛、卤化铝和NH₃和/或N₂H₄作为反应性氮化合物在反应器中反应生成Ti_1-xAl_xN涂层。

专利文献WO2009050110A公开了一种由CVD方法制备的连接层-相梯度层-单相或多相Ti_1-xAl_xN层组成的多层涂层。其中，相梯度层中，朝连接层由TiN/h-AlN混合物组成。朝单相或多相Ti_1-xAl_xN层，随层厚增加，fcc-TiAlN增加，增加量超过50％，同时TiN/h-AlN随层厚增加而减少。

以上专利文献中，在制备的CVD-Ti_1-xAl_xN涂层中存在较高含量的六方AlN或不定型碳等物相。由于六方AlN或不定型碳的硬度显著低于fcc-TiAlN，因此，其对涂层硬度和耐磨性能造成极大的不利影响。

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优异的性能。具有晶粒特定择优取向的涂层已吸引了涂层研究人员的极大的兴趣和关注。

WO2016148056A公开了一种CVD-Ti_1-xAl_xC_yN_1-y涂层及其制备方法，且限定在上部层fcc-Ti_1-xAl_xC_yN_1-y中Ti、Al周期性变化，且I(200)/I(111)>10；下部层：fcc-Ti_1-xAl_xC_yN_1-y中Ti、Al无周期性变化，且I(200)/I(111)<3。但是，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、涂层抗剥落性能及高温抗氧化性能的涂层切削刀具及其制备方法，其在车削、铣削或钻削中具有更优异的切削性能。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。

一种涂层切削刀具，包括刀具基体以及设于所述刀具基体上的耐磨涂层，所述耐磨涂层至少包括Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层，其中，0.35≤x≤0.98，0.35≤x+y≤1.05，所述Al_xTi_{1- x}C_yN_1-y涂层具有相对于晶体{111}和{311}平面的择优织构取向，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的织构系数满足：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：

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)。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的微观结构为呈纤维状的柱状结构，在垂直于涂层表面的截面上沿Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层生长方向的90％厚度处柱状晶晶粒的平均宽度为d，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的厚度为h，h与d的比值h/d≥8。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层内与所述刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿Al_xTi_1-xC_yN_1-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。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层内与所述刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿Al_xTi_1-xC_yN_1-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d_Al，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d_Ti，则0.1≤d_Al/d_Ti≤50，且0.1nm≤d_Al≤100nm。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述富Ti层与富Al层均为面心立方(fcc)晶体结构。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的纳米硬度大于32GPa。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述耐磨涂层还包括设于所述刀具基体与Al_xTi_{1- x}C_yN_1-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h-AlN层中的一种或其组合。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述耐磨涂层还包括设于所述Al_xTi_1-xC_yN_1-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层和AlN层中的一种或其组合。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述耐磨涂层的总厚度为2μm～25μm。

上述的涂层切削刀具，优选的，所述刀具基体包括硬质合金、陶瓷、钢或立方氮化硼制成的刀具基体。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的涂层切削刀具的制备方法，包括以下步骤：

采用CVD工艺(优选低压CVD工艺)在刀具基体上沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层，工艺条件包括：以两路气体管路将反应气体导入涂层炉，其中第一路气体管路中的气体混合物V1含有0.002体积％～1.1体积％的TiCl₄、0.025体积％～2.7体积％的AlCl₃和0～0.8体积％的碳源，余量为第一载气，所述碳源选自乙腈、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种，所述载气为氢气和氮气的混合物或者为氢气；第二路气体管路中的气体混合物V2含有0.02体积％～15体积％的氮源，余量为第二载气，所述氮源选自NH₃和N₂H₄中的至少一种，所述第二载气为氢气和氮气的混合物或者为氢气；所述气体混合物V1与V2的体积比为1～13∶1，两路气体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开孔的石墨杆在CVD反应器中进行沉积，预热器及石墨杆的旋转速度0.5rpm～30rpm，沉积温度控制在650℃～910℃，沉积压力控制在1mbar～10mbar。

上述的涂层切削刀具的制备方法，优选的，在沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层之前，还包括先在刀具基体上沉积硬质基底层。

上述的涂层切削刀具的制备方法，优选的，在沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层之后，还包括在Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层上沉积硬质表面层。

上述的涂层切削刀具的制备方法，优选的，得到涂层切削刀具后，还包括表面湿喷砂和/或抛光处理。

令人惊讶地发现，在本发明进一步优选的实施方式中，Al_xTi_1-xC_yN_1-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。通过本发明的实施方法达到本发明的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的高硬度。

本发明的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Al_xTi_1-xC_yN_1-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。

令人惊讶地发现，本发明的方法实施使其可能在由硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、钢或立方氮化硼等超硬材料制成的基体上涂覆一层或多层耐磨涂层，其具有2μm至25μm的总厚度，且其中至少包括采用化学气相沉积方法(CVD)制备的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层，其中，0.35≤x≤0.98，0.35≤x+y≤1.05。使用Cuka辐射进行测量，Al_xTi_1-xC_yN_1-y层表现出X射线衍射图谱，且具有优选的结晶生长取向，Al_xTi_1-xC_yN_1-y层织构系数3.5≤(TC(111)+TC(311))≤6.0，且0.8≤TC(111)≤6.0，0.8≤TC(311)≤6.0。本发明的切削刀具具有优异的耐磨性能、抗崩刃性能和抗高温氧化等性能，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。

本发明的涂层可用于钢制工具、硬质材料(包括硬质合金、金属陶瓷和陶瓷等)基体上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明针对TiAlN涂层中Al含量限制问题，对采用超低压CVD(LPCVD)工艺沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的沉积体系气氛进行了差异化控制，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Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层。

2、本发明的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层具有富Ti层和富Al层为调制周期组成的纳米结构的多周期涂层，并通过沉积工艺的差异化控制，实现了富Ti层和富Al层优化的结构。

3、本发明的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层通过织构取向和层间微结构的控制，实现了耐磨涂层层间的组织结构的优化调控，同时，本发明的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层粒子宽度小，具有细长的纤维状柱状晶体结构，涂层纳米硬度高达32GP以上，显示出了优异的耐磨损性能。

4、本发明的涂层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中涂层切削刀具A3的结构示意图。

图2为本发明实施例1中涂层切削刀具A1的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的断口截面形貌SEM图。

图3为本发明实施例1中涂层切削刀具A1的Al_xTi_1-xC_yN_1-yy涂层周期多层TEM形貌图(STEM-HAADF-DF)。

图4为本发明实施例1中涂层切削刀具A1的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层中层状结构区域能谱线扫面分析图。

图例说明：

1、刀具基体；2、耐磨涂层；3、硬质基底层；4、Al_xTi_1-xC_yN_1-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

一种本发明的涂层切削刀具，如图1所示，包括由硬质合金材料制成的刀具基体1以及涂覆其上的耐磨涂层2，耐磨涂层2具有2μm至25μm的总厚度，且其中至少包括采用化学气相沉积方法(CVD)制备的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4，其中，0.35≤x≤0.98，0.35≤x+y≤1.05。使用Cuka辐射进行测量，Al_xTi_1-xC_yN_1-y层表现出X射线衍射图谱，且具有相对于晶体{111}和{311}平面的择优织构取向，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4的织构系数满足：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：

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，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4的微观结构为呈纤维状的柱状结构，在垂直于涂层表面的截面上沿Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4生长方向的90％厚度处柱状晶晶粒的平均宽度为d，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4的厚度为h，h与d的比值h/d≥8。

本实施例中，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4内与刀具基体1表面垂直的任意剖面，在沿Al_xTi_1-xC_yN_1-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。

本实施例中，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4是以富Al层6和富Ti层7为调制周期组成的多周期涂层，在沿Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4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6的周期宽度d_Al，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7的周期宽度d_Ti，则0.1≤d_Al/d_Ti≤50，且0.1nm≤d_Al≤100nm。

本实施例中，富Ti层7和富Al层6均为面心立方(fcc)晶体结构。

本实施例中，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4的纳米硬度大于32GPa。

本实施例中，刀具基体1与Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4之间还包括硬质基底层3，硬质基底层3的厚度为1.0μm，硬质基底层3为CVD沉积的TiN层。

本实施例中，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4之上还可以包括CVD沉积的硬质表面层5，硬质表面层5的厚度大于0.1μm，硬质表面层5选自CVD沉积的TiN层、TiC层、TiCN层、AlN层中的一种或其组合。

本实施例中，刀具基体1还可以选择陶瓷(金属陶瓷或非金属陶瓷)、钢或立方氮化硼制成的刀具基体1。

一种本实施例的涂层切削刀具的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Co含量(质量分数)为8％、TaNbC含量为0.5％、WC费氏粒度为3.3μm的混合料粉末经压制、烧结、研磨后，制造出具有ISO标准的SEET12T3-CM所规定的刀片形状的WC-Co硬质合金基体。为制备可转位涂层切削刀片，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1上沉积硬质基底层3TiN，沉积厚度为1.0μm。

(2)沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4：在硬质基底层3TiN层上继续沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4，沉积参数如表1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，A1-A4涂层刀具沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4时的预热器及石墨杆旋转速度分别为1rpm、1rpm、2rpm和4rpm，在CVD反应器中进行沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4。

(3)沉积硬质表面层5：在刀具A3和A4的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4表面继续沉积一层硬质表面层5。其中刀具A3的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4表面采用现有的CVD工艺沉积一层TiN层，沉积厚度为1.0μm。其中刀具A4的Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层4表面采用现有的低压CVD工艺沉积一层AlN层，沉积厚度为0.5μm。

表1Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层沉积工艺参数

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2为制备的涂层刀片织构取向检测结果。

表2Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层取向

涂层成分及晶粒尺寸检测：

采用SEM-EDS分析涂层成分，如表3所示；通过扫描电子显微法(SEM)研究本发明的Ti_1-xAl_xC_yN_1-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来确定涂层各层厚度，如表3所示；通过SEM在垂直涂层表面的截面上Al_xTi_1-xC_yN_1-y层的90％厚度处测量柱状晶晶粒的平均宽度为d，再根据表1中的涂层厚度值h，计算比值h/d，结果如表3所示。

表3Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层成分(at.％)及结构

本发明的Ti_1-xAl_xC_yN_1-y层典型的厚度大约5～15μm，其厚度与沉积时间具有高度的相关性。通过SEM在Ti_1-xAl_xC_yN_1-y层的90％厚度处测量，柱状晶平均宽度0.5～1.5μm，长径比为大约8～15。

涂层组织结构及形貌检测：

图2为本发明刀具A1的Ti_1-xAl_xC_yN_1-y涂层断口截面形貌，在其断口形貌的高倍照片下，可以观察到晶面断口处的层片状形貌。图3为本发明刀具A1的Ti_1-xAl_xC_yN_1-y涂层中周期多层TEM形貌(STEM-HAADF-DF)，在暗场像模式下，中间明亮区域中可观察到“鱼骨”状的片状结构。针对图3区域的层片状形貌进行的能谱分析数据绘制了能谱线扫描元素含量(强度)分布图，如图4所示。根据图4，在沿Ti_1-xAl_xC_yN_1-y涂层生长方向上，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。根据表3中平均Al原子分数，在能谱线扫描元素含量分布图中可确定富Ti层7和富Al层6的区域。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。根据图4，富Al层6宽度周期d_Al为约11nm，富Ti层7宽度周期d_Ti为约6nm，d_Al/d_Ti＝1.83。采用同样的分析加测方法，测得刀具A2的Ti_{1- x}Al_xC_yN_1-y涂层中富Al层6宽度周期d_Al为约12nm，富Ti层7宽度周期d_Ti为约6nm，d_Al/d_Ti＝2；刀具A3的Ti_1-xAl_xC_yN_1-y涂层中富Al层6宽度周期d_Al为约10nm，富Ti层7宽度周期d_Ti为约4nm，d_Al/d_Ti＝2.5；刀具A4的Ti_1-xAl_xC_yN_1-y涂层中富Al层6宽度周期d_Al为约15nm，富Ti层7宽度周期d_Ti为约3nm，d_Al/d_Ti＝5。

通过EDS分析可能显示，在BF中显示灰暗并且在HAADF中显示明亮的片晶的狭窄区域相比更宽的区域具有更高的Ti比例和更低的Al比例。然而在各种区域中，在测量精度下氮的比例是相同量级的。通过EDS测定的全部成分和通过XRD测定的全部成分相同。

涂层纳米硬度检测：

将涂层刀片经抛光处理后进行纳米硬度测试，如表4所示。

表4Al_xTi_1-xC_yN_1-y层纳米硬度测试结果

性能	A1	A2	A3	A4
					Hv/GPa	33.9±0.9	35.2±1.2	32.8±0.7	34.3±1.1

实施例2切削试验

将按照根据实施例1生产的分别具有本发明的A1、A2、A3、A4切削刀具与实施例1具有相同刀具基体1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15μm)。

将上述切削刀具分别进行如表5中所示的铣削试验。

表5铣削实验模式

表6试验结果对比

产品	铣削寿命(min)	磨损V<sub>b</sub>(mm)
			A1(本发明)	82	0.42
A2(本发明)	75	0.29
			A3(本发明)	88	0.32
A4(本发明)	78	0.45
			H1(对比刀具)	42	0.64
H2(对比刀具)	46	0.57

根据表6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 (14)

1.一种涂层切削刀具，其特征在于，包括刀具基体以及设于所述刀具基体上的耐磨涂层，所述耐磨涂层至少包括Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层，其中，0.35≤x≤0.98，0.35≤x+y≤1.05，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层具有相对于晶体{111}和{311}平面的择优织构取向，所述Al_xTi_{1- x}C_yN_1-y涂层的织构系数满足：0.8≤TC(111)≤6.0，0.8≤TC(311)≤6.0，且3.5≤TC(111)+TC(311)≤6.0。

2.根据权利要求1所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的微观结构为呈纤维状的柱状结构，在垂直于涂层表面的截面上沿Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层生长方向的90％厚度处柱状晶晶粒的平均宽度为d，Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的厚度为h，h与d的比值h/d≥8。

3.根据权利要求1所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层内与所述刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿Al_xTi_1-xC_yN_1-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。

4.根据权利要求3所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层内与所述刀具基体表面垂直的任意剖面，在沿Al_xTi_1-xC_yN_1-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d_Al，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d_Ti，则0.1≤d_Al/d_Ti≤50，且0.1nm≤d_Al≤100nm。

5.根据权利要求4所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述富Ti层与富Al层均为面心立方(fcc)晶体结构。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的纳米硬度大于32GPa。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述耐磨涂层还包括设于所述刀具基体与Al_xTi_1-xC_yN_1-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h-AlN层中的一种或其组合。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述耐磨涂层还包括设于所述Al_xTi_1-xC_yN_1-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层和AlN层中的一种或其组合。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述耐磨涂层的总厚度为2μm～25μm。

10.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述刀具基体包括硬质合金、陶瓷、钢或立方氮化硼制成的刀具基体。

11.一种如权利要求1～10中任一项所述的涂层切削刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用CVD工艺在刀具基体上沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层，工艺条件包括：以两路气体管路将反应气体导入涂层炉，其中第一路气体管路中的气体混合物V1含有0.002体积％～1.1体积％的TiCl₄、0.025体积％～2.7体积％的AlCl₃和0～0.8体积％的碳源，余量为第一载气，所述碳源选自乙腈、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种，所述载气为氢气和氮气的混合物或者为氢气；第二路气体管路中的气体混合物V2含有0.02体积％～15体积％的氮源，余量为第二载气，所述氮源选自NH₃和N₂H₄中的至少一种，所述第二载气为氢气和氮气的混合物或者为氢气；所述气体混合物V1与V2的体积比为1～13∶1，两路气体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开孔的石墨杆在CVD反应器中进行沉积，预热器及石墨杆的旋转速度0.5rpm～30rpm，沉积温度控制在650℃～910℃，沉积压力控制在1mbar～10mbar。

12.根据权利要求11所述的涂层切削刀具的制备方法，其特征在于，在沉积Al_xTi_{1- x}C_yN_1-y涂层之前，还包括先在刀具基体上沉积硬质基底层。

13.根据权利要求11所述的涂层切削刀具的制备方法，其特征在于，在沉积Al_xTi_{1- x}C_yN_1-y涂层之后，还包括在Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层上沉积硬质表面层。

14.根据权利要求11～13中任一项所述的涂层切削刀具的制备方法，其特征在于，得到涂层切削刀具后，还包括表面湿喷砂和/或抛光处理。

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