CN116635550A - 涂层切削工具 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂层切削工具。所述切削工具是CVD涂覆的并且所述基底是硬质合金，其中所述硬质合金中的金属粘结剂包含Ni。所述CVD涂层包含TiN的内层和TiCN的后续层。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含基底和涂层的涂层切削工具，其中所述基底是硬质合金，其中所述硬质合金中的金属粘结剂包含Ni。所述涂层是包含TiN内层和TiCN层的CVD涂层。
背景技术
用于切屑形成金属切削操作的切削工具的市场由CVD(化学气相沉积)涂覆和PVD(物理气相沉积)涂覆的硬质合金主导，其中所述硬质合金通常由Co金属粘结剂中的WC制成。正在开发不含Co或含减少量的Co的替代金属粘结剂，但其在市场上的产品仍然稀少或不存在。尤其是在高温下使用反应性气体进行的化学气相沉积期间，由于气相和硬质合金之间发生相互作用，因此不仅对硬质合金的制造本身要求高，而且对硬质合金的涂覆也要求高。
在替代金属粘结剂中，Ni和Fe的混合物是有前景的候选者：这两种元素在周期表中位于Co的两侧。Ni显示与Ti的高反应性，并且硬质合金中高用量的Ni由于在所述硬质合金与所述涂层之间的界面处以及在所述涂层中形成诸如Ni3Ti的金属间相，从而在含Ti涂层的化学气相沉积中引起问题。在所述界面或含Ti涂层的内部中的诸如Ni3Ti的金属间相会对随后沉积在含Ti涂层上的涂层的耐磨性产生负面影响。
L.von Fieandt等人在《表面与涂层技术》334(2018)373-383的“过渡金属基底上的TiN的化学气相沉积”中分析了在Ni金属基底上沉积TiN涂层期间形成Ni3Ti的问题。得出的结论是，在CVD工序期间，通过过量的N2分压和低的H2分压能够减少Ni3Ti的形成。
本发明的一个目的是提供一种用于金属切削的涂层切削工具，其具有含Ni的硬质合金基底和高性能耐磨CVD涂层。另一个目的是在含Ni的硬质合金基底、特别是含具有大于60重量％Ni的金属粘结剂的基底上提供一种耐磨涂层，包含TiN层、TiCN层和001取向的α-Al2O3。
发明内容
通过根据项1所述的切削工具实现上述目的中的至少一个。在从属项中公开了优选实施方式。
本发明涉及一种涂层切削工具，包含硬质合金的基底和涂层，其中所述硬质合金由金属粘结剂中的硬质成分构成，并且其中所述金属粘结剂包含68摩尔％至80摩尔％的Ni、5摩尔％至25摩尔％的Fe、0摩尔％至10摩尔％的Co、4摩尔％至15摩尔％的W，并且其中所述涂层从所述基底起依次包含TiN内层和TiCN层，其中所述金属粘结剂中相对于石墨的C活性(碳活性)低于0.15，并且所述金属粘结剂的平均d电子值为7.0至7.43，其中所述基底与所述TiN内层之间的界面不含含Ti的金属间相。
令人惊讶地发现，当所述金属粘结剂中的平均d电子值为7.0至7.43并且相对于石墨的C活性低于0.15时，高质量的TiN和TiCN能够沉积在其中金属粘结剂中Ni含量高的硬质合金基底上。根据本发明的涂层切削工具出人意料地在所述涂层的内部显示较少的孔，这对于针对金属切削应用的耐磨涂层是有前景的。所述TiN内层和所述TiCN层显示了与以下相关的改善性能：金属间相的形成、孔、和与所述层和随后沉积的层的取向有关的干扰。技术效果可以是在例如钢的金属切削操作中增加的抗后刀面磨损性(flank wearresistance)和/或增加的抗剥落性(flaking resistance)和/或增加的抗月牙洼磨损性(crater wear resistance)。
至少在沉积含Ti层时，所述硬质合金中的金属粘结剂的组成对通过CVD沉积在其上的层的质量具有影响。TiN是切削工具涂层中非常常见的初始层。不受任何理论的束缚，发明人已经得出以下结论：在TiN层的CVD沉积期间，认为N2分子解离成N原子/N自由基然后它们能够反应并形成TiN。然而，表面中的Ni增加了N2从N原子/自由基的复合速率，由此钝化了N并阻止了N原子/自由基在所述表面上解离。在没有N原子/自由基的情况下，不能形成TiN。相反，Ti可能与Ni反应，形成如上所述的NiTi3。所述金属粘结剂中Ni的反应性受金属粘结剂组成的影响。此外，已经发现所述金属粘结剂中的d电子的数量和C活性是重要的。
所述金属粘结剂的d电子的平均数不仅由组分Co、Ni和/或Fe设定，而且还受作为金属粘结剂的合金中存在的其它金属元素的影响。例如，所述金属粘结剂中W含量对d电子的平均数具有相对高的影响。所述粘结剂中的W含量非常受C含量影响，使得所述金属粘结剂中过量的C导致较低的W含量，而较少的C导致较高的W含量。
C活性是碳能够与其它元素反应的容易程度的热力学量度。它表示为0至1之间的无量纲的量。它与浓度有关，但适当考虑了所有限制碳反应总量的物理相互作用。所述碳活性的定义为
C活性＝exp((μ-μ石墨)/RT)
其中，μ是碳在材料中的化学势，μ石墨是碳在纯石墨中的化学势，R是气体常数，T是温度。所述碳活性是相图中位置的良好量度，接近1的活性意味着所述硬质合金在微观结构中接近于具有游离碳，而接近0.1的低值意味着所述硬质合金倾向于在微观结构中具有η相(Me6C和Me12C相)。
在本文中，所述硬质合金是指包含分布在连续金属粘结相中的硬质成分的材料。这种材料具有将来自所述硬质成分的高硬度和来自所述金属粘结相的高韧性结合的特性，并且适合作为用于金属切削工具的基底材料。在本文中，“硬质合金”是指包含至少50重量％WC(也可能是硬质合金制造领域中常见的其它硬质成分)和金属粘结剂的材料。
所述硬质合金的金属粘结剂可包含在烧结期间溶解在所述金属粘结剂中的元素，诸如源自WC的W和C。根据存在的硬质成分类型，其它元素也能够溶解在所述粘结剂中。
在本文中，“切削工具”是指用于金属切削的切削工具，诸如刀片、立铣刀或钻头。应用领域可以是车削、铣削或钻孔。
在本文中，金属间相是指两种以上金属元素的金属合金。含Ti的金属间相是指这些金属元素中的一种是Ti。在本发明的一个实施方式中，所述含Ti的金属间相是Ni3Ti。
在所述界面和/或TiN层的与所述基底相邻的部分中存在含Ti的金属间相会影响TiN层以及后续层的生长。所述金属间相干扰柱状生长，并且通常发现孔与所述金属间相结合。通常TiN和后续的TiCN以柱状晶粒生长，并且在存在金属间相的样品的SEM分析中，发现干扰生长。
在本发明的一个实施方式中，所述金属粘结剂中的C活性为0.095至0.12。
在本发明的一个实施方式中，所述基底和所述涂层之间的界面不含含Ti和Ni的金属间相。
在本发明的一个实施方式中，所述基底和所述涂层之间的界面不含含Ti、Fe和Ni的金属间相。
在本发明的一个实施方式中，所述平均d电子值为7.25至7.43。
在本发明的一个实施方式中，所述平均d电子值为7.36至7.43。
在本发明的一个实施方式中，所述金属粘结剂包含73摩尔％至80摩尔％的Ni、5摩尔％至15摩尔％的Fe、1摩尔％至5摩尔％的Co、8摩尔％至13摩尔％的W。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金中的金属粘结剂含量为3重量％至20重量％，优选5重量％至15重量％，最优选7重量％至12重量％。
在本发明的一个实施方式中，所述涂层的总厚度为2μm至20μm。所述涂层优选为CVD涂层。
在本发明的一个实施方式中，所述TiN层的厚度为0.1μm至1μm，优选沉积在所述硬质合金基底上。
在本发明的一个实施方式中，所述TiCN层的厚度为6μm至12μm。
在本发明的一个实施方式中，其中所述涂层包含位于所述TiCN层和所述涂层切削工具的最外表面之间的α-Al2O3层。
在本发明的一个实施方式中，位于所述TiCN层和所述涂层切削工具的最外表面之间的所述Al2O3层的厚度为4至8μm。
在本发明的一个实施方式中，所述α-Al2O3层表现出根据如下哈里斯(Harris)公式定义的织构系数TC(h k l)，所述织构系数TC(h k l)通过使用CuKα辐射和θ-2θ扫描的X射线衍射测量，
其中I(h k l)是(h k l)反射的测量强度(积分面积)，I0(h k l)是根据ICDD的PDF卡00-010-0173号的标准强度，n是在计算中使用的反射次数，其中使用的(h k l)反射是(1 0 4)、(1 1 0)、(1 1 3)、(0 2 4)、(1 1 6)、(2 1 4)、(3 0 0)和(0 0 12)，其中TC(00 12)≥6，优选地≥7。
在本发明的一个实施方式中，所述涂层还包含选自以下的一个以上层：TiN、TiCN、AlTiN、ZrCN、TiB2、Al2O3或包含α-Al2O3和/或κ-Al2O3的多层。
在本发明的一个实施方式中，所述硬质合金基底包含η相。在本文中，η相是指选自Me6C和Me12C的碳化物，其中Me选自W和一种以上粘结相金属。常见的碳化物为W6Co6C、W3Co3C、W6Ni6C、W3Ni3C、W6Fe6C、W3Fe3C。
在一个实施方式中，所述硬质合金基底包含Ti、Ta、Nb、Cr、Mo、Zr或V中的一种以上的碳化物、碳氮化物或氮化物。
附图说明
将参考附图描述本发明的实施方式以及参考，其中：
图1是显示涂层切削工具即具有CVD工序1的涂层的NF70e(本发明)的基底涂层界面的横截面SEM显微照片。
图2是显示涂层切削工具即具有CVD工序2的涂层的NF70e(本发明)的基底涂层界面的横截面SEM显微照片。
图3是显示涂层切削工具即具有CVD工序1的涂层的NF80e(本发明)的基底涂层界面的横截面SEM显微照片。
图4是显示涂层切削工具即具有CVD工序2的涂层的NF80e(本发明)的基底涂层界面的横截面SEM显微照片。
图5是显示涂层切削工具即具有CVD工序1的涂层的NF85e(本发明)的基底涂层界面的横截面SEM显微照片。
图6是显示涂层切削工具即具有CVD工序2的涂层的NF85e(本发明)的基底涂层界面的横截面SEM显微照片。
图7是显示涂层切削工具即具有CVD工序1的涂层的NF90e(参照)的基底涂层界面的横截面SEM显微照片。
图8是显示涂层切削工具即具有CVD工序1的涂层的基底NF90e(参照)的外表面的俯视SEM显微照片。
图9是显示涂层切削工具即具有CVD工序2的涂层的基底NF90e(本发明)的外表面的俯视SEM显微照片。
图10是显示涂层切削工具即具有CVD工序2的涂层的基底NF90f(参照)的外表面的俯视SEM显微照片。
图11是显示涂层切削工具即具有CVD工序2的涂层的基底N100f(参照)的外表面的俯视SEM显微照片。
方法
本发明的硬质合金基底可以根据以下步骤制造：
-提供形成或成为硬质成分的粉末诸如W、Ta、Cr、C、WC、TiC等。
-提供形成金属粘结剂的粉末诸如Co、Fe、Ni
-提供研磨液
-将所述粉末研磨、干燥、压制并烧结成硬质合金基底。
在烧结期间，氧气将与碳反应并作为CO或CO2离开所述基底。在烧结期间确切损失多少碳取决于所使用的原料和制造技术，并且由本领域技术人员来调节各组分的量从而实现目标烧结材料。
用LECO 844系列仪器中的碳燃烧分析来分析所述硬质合金中的C含量。在所述烧结基底中测量所述硬质合金中的C含量。在所述硬质合金的制造期间混合在粉末中的部分C在烧结期间被消耗，部分碳能够溶解在所述金属粘结剂中，部分碳可能形成碳化物。
本发明涉及所述金属粘结剂的组成，并且由于制造样品是昂贵且复杂的，因此用名为Thermo-Calc的软件计算组成。或者，所述金属粘结剂的组成能够用XRF(X射线荧光)测量。
Thermo-Calc是在世界范围内材料工程领域的材料科学家、研究人员和制造商用于开发和制造材料和组分的软件包。Thermo-Calc软件的开发始于70年代中期瑞典斯德哥尔摩的皇家理工学院的物理冶金系，并于1997年成立Thermo-Calc软件公司。更多的信息可见于：www.thermocalc.com。Thermo-Calc提供了例如相的量及其组成的热力学计算以及相图(二组分、三组分和多组分)。
用Thermo-Calc进行的计算基于热力学数据，该热力学数据在包括许多不同材料的用于各种目的的高质量数据库中提供。所述数据库由专家通过对实验数据和理论数据的评估和系统评价来产生，遵循广为接受的所谓的CALPHAD技术。针对实验数据对Thermo-Calc软件公司提供的数据库进行验证，以评价其在计算预测中的准确性。
本文用于Thermo-Calc计算的数据库是可从Thermo-Calc软件公司商购的“TCFE7”。TCFE7是用于不同种类的钢、铁类合金(不锈钢、高速钢、工具钢、HSLA钢、铸铁、耐腐蚀高强度钢等)和硬质合金的热力学数据库。将TCFE7数据库针对实验数据进行验证，并且其中显示了尤其在预测正确的相和分数、相组成和固/液平衡温度时对于硬质合金的准确预测。
使用Thermo-Calc软件确定本发明中金属粘结剂的组成，其在[J.-O.Andersson，T.Helander，L.Hoglund，P.Shi和B.Sundman，Thermo-Calc&DICTRA，用于材料科学的计算工具，Calphad，2002:26(2):2273312]中进一步描述。
本发明的Thermo-Calc计算用以下标准进行：大气压，1000℃的温度，1摩尔物质，以Ni、Fe和Co的组成称重，其中添加了Co的研磨物，C水平来自化学分析，余量为W。
当已知所述金属粘结剂的组成(以摩尔％计)时，d电子的平均数计算如下：d电子被计数为每个元素最高d轨道中的电子数，例如，Fe为6、Co为7、Ni为8、C为0且W为4。
以下实例中的涂层在尺寸能够容纳10000个半英寸尺寸的切削刀片的径向Ionbond Bernex TM型CVD设备530中沉积。
为了研究层的织构，使用配备有X′Celerator RTMS检测器类型的Xpert-Pro衍射仪系统在切削工具刀片的后刀面和前刀面上进行X射线衍射。将所述涂层切削工具刀片安装在样品架中，以确保切削工具刀片的表面平行于样品架的参照表面，并且还确保切削工具表面处于适当的高度。使用Cu-Kα辐射进行测量，电压为45kV，电流为40mA。0.02弧度的索勒狭缝和0.25度的发散狭缝用于入射光束路径。对于衍射光束，使用0.25度的抗散射狭缝和0.02弧度的索勒狭缝。β滤波器镍的厚度为0.020mm。来自所述涂层切削工具的衍射强度在15°至140°的2θ范围内、即在入射角θ为10°至70°的范围内测量。
使用PANalytical的X’Pert HighScore Plus软件进行数据分析，包括数据的背景减除、Cu-Kα2剥离和图形拟合。以下对拟合进行一般描述。然后使用来自该程序的输出(图形拟合曲线的积分峰面积)，使用如上所述的哈里斯公式(1)，通过比较测量的强度数据与根据α-Al2O3的PDF卡的标准强度数据的比率，来计算所述层的织构系数。因为层是有限厚的，由于穿过所述层的路径长度的差异，导致在不同的2θ角处的一对峰的相对强度不同于本体样品。因此，将薄膜校正应用于所提取的图形拟合曲线的积分峰面积强度，在计算TC值时，还考虑层的线性吸收系数。由于α-Al2O3层上方的可能的其它层将影响进入α-Al2O3层和离开整个涂层的X射线强度，考虑到层中的相应化合物的线性吸收系数，还需要对这些进行校正。或者，可以通过基本上不影响XRD测量结果(例如，化学蚀刻)的方法除去氧化铝层上方的其它层，例如TiN。
为了研究α-Al2O3层的织构，使用CuKα辐射进行X射线衍射，并根据哈里斯公式(1)计算α-Al2O3层的柱状晶粒的不同生长方向的织构系数TC(h k l)，其中I(h k l)＝(h k l)反射的测量(积分面积)强度，I0(h k l)＝根据ICDD的PDF卡00-010-0173号的标准强度，n＝计算中使用的反射次数。在这种情况下，所使用的(h k l)反射是：(1 0 4)、(1 1 0)、(113)、(0 2 4)、(1 1 6)、(2 1 4)、(3 0 0)和(0 0 12)。
应当注意，峰重叠是在包含例如几个结晶层的涂层和/或沉积在包含结晶相的基底上的涂层的X射线衍射分析中可能发生的现象，并且这必须得到考虑和补偿。来自α-Al2O3层的峰与来自TiCN层的峰的重叠可能影响测量并且需要得到考虑。还应注意，例如基底中的WC可能具有接近本发明的相关峰的衍射峰。
实施例
现在将更详细地公开本发明的示例性实施方式并且与参照实施方式进行比较。制造和分析涂层切削工具(刀片)。
制造ISO型SNUN120408的硬质合金基底。用金属粘结剂中的WC制造所述硬质合金基底，其中所述金属粘结剂含量为约10重量％。所述硬质合金基底由粉末混合物制造。将所述粉末混合物研磨、干燥、压制并在1450℃下烧结。在所述研磨和所述混合步骤期间使用WC/Co研磨体。所述粉末中的碳含量为约6.07重量％，而在所述烧结硬质合金的化学分析中测量的碳含量呈现于表1A和1B中。所述烧结硬质合金包含约0.4重量％的Co，其主要源自在所述研磨步骤期间磨损的研磨体。在所述硬质合金基底的横截面的SEM显微照片中未见游离石墨。
用LECO碳燃烧法测量了基底的C水平。所述硬质合金基底的组成以重量％在表1A中列出，称为e-样品，并且在表1B中列出，称为f-样品。
表1A硬质合金基底(e-样品)概述
表1B硬质合金基底(f-样品)概述
使用以下条件用Thermo-Calc计算所述金属粘结剂的组成：大气压，1000℃的温度，1摩尔物质，以Ni、Fe和Co的组成称重，其中添加了Co的研磨物，C水平来自化学分析，余量为W。表2A(e-样品)和2B(f-样品)中以摩尔％列出了所得粘结剂组成，排除了碳化物。
为了计算所述粘结剂中d电子的平均数，使用计算的所述金属粘结剂的组成。d电子被计数为每元素最高d轨道中的电子数，例如，Fe为6，Co为7，Ni为8，C为0，W为4。所述粘结剂中的d电子的平均数示于表2A和2B中。
为了计算所述硬质合金的碳活性，首先必须知道化学组成。在本实例中，基于示于表1A和表1B中的值计算C活性。在未知样品中，这可以通过例如XRF来测量。
在大气压，1000℃的温度，1摩尔物质，来自化学分析的Ni、Fe、Co和C的组成和W的余量下进行热力学平衡的Thermo-Calc计算。然后从Thermo-Calc提取在该平衡下相对于石墨的碳活性作为输出参数，参见表2A和2B。
表2A金属粘结剂(e-样品)概述
表2B金属粘结剂(f-样品)概述
CVD涂层沉积在示于表2A和表2B的硬质合金组合物上，并且CVD涂层的概述在表3中给出。在涂层沉积之前，将前刀面抛光以从表面除去最外金属，后刀面未被抛光。抛光通过如下方式进行：将各SNUN120408样品安装在来自AKASEL的黑色导电酚醛树脂中，然后向下研磨约1mm，然后在两个步骤中抛光：使用金刚石浆料溶液进行粗抛光(9μm)和细抛光(1μm)。在抛光之后，从黑色导电酚醛树脂中取出SNUN120408样品，并在涂覆之前在乙醇中洗涤。
表3CVD工序的概述
在所述CVD沉积开始之前，将CVD室加热至达到885℃。对于CVD 1工序和CVD 2工序两者，在1000毫巴和100体积％H2下进行所述预加热步骤。
在所述CVD 1工序中，首先在885℃下用厚度约为0.2μm至0.3μm的TiN层涂覆所述基底，即TiN-2工序。在CVD 2工序中，进行了两个替换的TiN沉积方式：初始步骤TiN-1，然后是TiN-2工序。所述TiN-1步骤的目的是防止诸如Ni3Ti的金属间相在所述CVD涂层中和所述基底涂层界面处形成。与在没有HCl并且H2/N2气体关系为50/50的情况下进行的所述TiN-2沉积步骤相比，在所述TiN-1沉积期间，N2分压高，H2分压低，且加入了HCl。当沉积了所述TiN-1时，将后续的TiN-2沉积时间调节至总TiN层厚度达到0.7μm。所述TiN-1沉积进行150分钟。
此后，通过在885℃下采用使用TiCl4、CH3CN、N2、HCl和H2的公知的MTCVD技术沉积约8μm的TiCN层。TiCN层的MTCVD沉积的初始部分中TiCl4/CH3CN的体积比为6.6，随后是使用TiCl4/CH3CN比为3.7的时期。TiN和TiCN沉积的细节呈现在表4中。
表4TiN和TiCN的MTCVD
在沉积TiCN外层之后，在55毫巴下的75体积％H2和25体积％N2的气氛中将温度从885℃升高至1000℃，进行CVD 1工序。在沉积TiCN外层之后，在1000毫巴下的100体积％N2的气氛中将温度从885℃升高至1000℃，进行CVD 2工序。
通过由四个单独的反应步骤组成的工序在MTCVD TiCN层的上部以1000℃沉积1μm至2μm厚的粘合层。首先，HTCVD TiCN步骤在400毫巴下使用TiCl4、CH4、N2、HCl和H2进行，然后第二步骤(TiCNO-1)在70毫巴下使用TiCl4、CH3CN、CO、N2和H2进行，然后第三步骤(TiCNO-2)在70毫巴下使用TiCl4、CH3CN、CO、N2和H2进行，最后第四步骤(TiN-3)在70毫巴下使用TiCl4、N2和H2进行。在随后的Al2O3成核开始之前，所述粘合层在CO2、CO、N2和H2的混合物中氧化4分钟。
所述粘合层沉积的细节示于表5中。
表5粘合层沉积
在粘合层的上部沉积α-Al2O3层。以1000℃和55毫巴分两步沉积所有α-Al2O3层。第一步使用1.2体积％的AlCl3、4.7体积％的CO2、1.8体积％的HCl和余量H2，得到约0.1μm的α-Al2O3，第二步如下所述，得到约5μm的总α-Al2O3层厚度。所述第二步使用1.2％的AlCl3、4.7％的CO2、3.0％的HCl、0.58％的H2S和余量H2沉积α-Al2O3层。
根据上面公开的方法，使用XRD分析α-Al2O3的织构系数(TC)值。在Carl Zeiss AG-Supra 40SEM(扫描电子显微镜)型中通过研究在12000x放大倍数下的各涂层的横截面来分析层厚度，并且所述粘合层和所述初始TiN层两者都包括在TiCN层厚度中，参见表1。研究了抛光的前刀面和未抛光的后刀面两者。XRD的结果示于表6A和6B中。
表6A XRD结果(e-样品)
表6B XRD结果(f-样品)
另外，使用SEM分析所述涂层以研究在基底和所述第一TiN层之间的界面处是否存在任何Ni化合物和Fe化合物。
所述涂层样品的俯视图显示出氧化铝的外表面上不均匀或表面粗糙度高。结论是，由于出乎意料地粗糙的表面指示界面处的金属间相，通过研究氧化铝的外表面能够确定所述界面处的金属间相的形成。
横截面图主要集中在所述基底和所述第一TiN层之间的界面处，以确定粘结剂元素(Ni化合物和Fe化合物)的扩散是否干扰了所述涂层的生长。含Ti的金属间相(例如Ni3Ti)的产生取决于粘结剂组成。
通过分析Al2O3的外表面和形态以及还分析所述基底和所述第一TiN层之间的界面来确定在所述CVD 1工序和所述CVD 2工序中沉积在富Ni粘结剂上的涂层质量。Al2O3的表面不均匀可由粗晶粒的生长引起，并且与在所述基底和所述涂层之间的界面处形成的诸如Ni3Ti的金属间相的形成相关。当Al2O3的不均匀性难以确定时，分析所述基底和所述涂层之间的界面以确定涂层质量。对于该研究，在12000X放大倍数下使用SEM，并且从样品上的沿着基底表面分开约10μm的3处研究3个平行图像，以便检测金属间相的存在。分析结果示于表7A和7B中。
表7A e-样品的SEM分析
表7B f-样品的SEM分析
从所述表面分析和所述横截面分析清楚地看出，在所述氧化铝的外表面上(俯视)显示了视觉不均匀或表面粗糙度高的样品也显示了所述界面(横截面)中的含Ti的金属间相。出乎意料的是，当C活性低(低于0.15)、且d电子的平均数为7.0至7.43时，在所述CVD涂层的界面处不出现含Ti的金属间相或干扰孔，参见表8。
表8结果汇总
*在界面处不存在含Ti的金属间相
**CVD工序1：界面处有含Ti的金属间相，CVD工序2：界面处无含Ti的金属间相
***界面处有含Ti的金属间相
虽然已经结合各种示例性实施方式描述了本发明，但是应当理解，本发明不限于所公开的示例性实施方式；相反，本发明旨在涵盖权利要求内的各种修改和等效布置。
Claims (16)
1.一种涂层切削工具，包含硬质合金的基底和涂层，其中所述硬质合金由金属粘结剂中的硬质成分构成，
其中所述金属粘结剂包含68摩尔％至80摩尔％的Ni、5摩尔％至25摩尔％的Fe、0摩尔％至10摩尔％的Co、4摩尔％至15摩尔％的W，并且
其中所述涂层从所述基底起依次包含TiN内层和TiCN层，其中所述金属粘结剂中相对于石墨的C活性低于0.15，并且所述金属粘结剂的平均d电子值是7.00至7.43，其特征在于
所述基底与所述TiN内层之间的界面不含含Ti的金属间相。
2.根据权利要求1所述的涂层切削工具，其中所述金属粘结剂中的所述C活性为0.095至0.120。
3.根据权利要求1或2所述的涂层切削工具，其中所述基底与所述TiN内层之间的界面不含含Ti和Ni的金属间相。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述基底与TiN内层之间的界面不含含Ti、Fe和Ni的金属间相。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述平均d电子值为7.25至7.43。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述平均d电子值为7.36至7.43。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述金属粘结剂包含73摩尔％至80摩尔％的Ni、5摩尔％至15摩尔％的Fe、1摩尔％至5摩尔％的Co、8摩尔％至13摩尔％的W。
8.根据权利要求1-6中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述硬质合金中的所述金属粘结剂含量是3重量％至20重量％，优选5重量％至15重量％，最优选7重量％至12重量％。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述涂层的总厚度是2μm至20μm。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述涂层是CVD涂层。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述TiN层的厚度是0.1μm至1μm，优选地沉积在所述硬质合金基底上。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述TiCN层的厚度是6μm至12μm。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述涂层包含位于所述TiCN层与所述涂层切削工具的最外表面之间的α-Al2O3层。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中位于所述TiCN层与所述涂层切削工具的最外表面之间的所述α-Al2O3层的厚度是4μm至8μm。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述α-Al2O3层表现出根据如下哈里斯公式定义的织构系数TC(h kl)，所述织构系数TC(h kl)通过使用CuKα辐射和θ-2θ扫描的X射线衍射测量，
其中I(h kl)是(h kl)反射的测量强度(积分面积)，I0(h kl)是根据ICDD的PDF卡00-010-0173号的标准强度，n是在计算中使用的反射次数，其中使用的(h kl)反射是(1 0 4)、(1 1 0)、(1 1 3)、(0 2 4)、(1 1 6)、(2 1 4)、(3 0 0)和(0 0 12)，其中TC(0 0 12)≥6，优选地≥7。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的涂层切削工具，其中所述CVD涂层还包含选自以下的一个以上层：TiN、TiCN、AlTiN、ZrCN、TiB2、Al2O3、或者是包含α-Al2O3和/或κ-Al2O3的多层。
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