TW201127993A - Coated cutting tools having a platinum group metal concentration gradient and related processes - Google Patents

Description

201127993 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示内容係關於金屬加工工具，諸如切削工具，包含 在一基板上的一塗層，諸如一膠結碳化物材料。本揭示内 容亦關於用於生產包含在一基板上的一塗層之切削工具之 方法。 【先前技術】 由膠結硬粒子組成之切心具及切削插人物利用於機械 加工操作中，諸如切削、鑽孔、鉸孔、鏜錐孔、鏜柱坑 孔銑削、車削、切槽、車螺紋及攻螺紋。如此處所使 用，「膠結硬粒子」及一「膠結硬粒子材料」指包括相對 較更之粒子散佈且膠結於一相對較軟之金屬黏結劑中的一 材料。-膠結硬粒子材料之一實例係一膠結碳化物材料。 亦士此處所使用「膠結」物品係包括—膠結硬粒子材 料之-物品。用於製造膠結切削工具之一方法可涉及加固 冶金粉末（例如’硬粒子及金屬黏結劑粉末之—混合物）以 =-粉壓胚。該粉壓胚可經燒結以形成具有-固體單塊 ，、胚料。在燒結之後，一膠結工具胚料可經機 以形成-個或多個切削邊緣或該工具上所期望之特 定切削幾何之其他特徵。 月望之特 包括膠結於—勤社·^丨a -刎中之硬粒子的膠結切削工具由於該 寺材枓之抗拉強户 的。該等硬粒； 之特點而係工業上重要 VIB族内之元* '包括例如在週期表之ΠΙΑ族及1VB族至 ，'的碳化物、氮化物、硼化物、矽化物或氧 150097.doc 201127993 化物。一實例為碳化鎢。該黏結劑可為一金屬或金屬合 金，例如姑、鎳、鐵或此等金屬之合金。該黏結劑將該等 硬粒子膠結於一連續及互連之基質中。 膠結材料之物理及化學性質部分取決於用於形成該等材 料之冶金粉末之個別成分。膠結硬粒子材料之性質可取決 於例如該等硬粒子之化學組合物、該等硬粒子之平均粒徑 及粒徑分佈、該黏結劑之化學組合物及在該基板中黏結劑 對硬粒子之比率。 膠結於一鈷黏結劑中之碳化鎢硬粒子係在金屬加工工具 中有用的一普遍膠結碳化物材料，諸如車削工具及插入 物、銑削工具及插入物、鑽孔工具及插入物、車螺紋工具 及插入物，及切槽工具及插入物（統稱為「切削工具」）。 如此處所使用，術語「切削工具」包含單塊切削工具及用 於模組切削工具之插入物。 【發明内容】 此處揭示之實施例係關於一切削工具。該切削工具包括 一基板及在該基板之至少一部分上之至少一個耐磨性塗 層。該基板包括硬粒子及一黏結劑。該黏結劑包括至少一 個鉑系金屬及/或銖的一近表面濃度梯度。 此處揭示之其他實施例係關於用於生產一切削工具之一 方法。该方法包括在一基板之一表面之至少一部分上沈積 至少一個姑系金屬及/或銖。該基板包括硬粒子及一點於 劑。具有沈積於其上之至少一個翻系金屬之該基板被加熱 至一溫度’且達到足以造成至少一個鉑系金屬及/或銖擴 150097.doc 201127993 散進入至該黏結劑内之時間。擴散進入至該黏結劑中之至 少-個鉑系金屬在該黏結劑中形成一近表面鉑系金屬濃度 梯度。 應理解本發明並非限制於此發明内容中揭示之實施例。 本發明意欲涵蓋單純由技術方案定義之本發明之範圍内的 修正及其他標的。 【實施方式】 所揭示之非限制性實施例之某些特性可參考附圖而更佳 理解。 心'理解，該等揭示之實施例之某些描述已簡化以僅繪示 2所揭示之實施例之—清晰理解有關的該等元件、特徵及 態樣，為明確起見，同時排除其他元件、特徵及態樣。一 般技術者在考慮所揭示之實施例之當前描述時將意識到在 所揭不之實施例之一特定實施或應用中其他元件及/或特 :了為期望的。然❿’由於此等其他元件及/或特徵可由 :般技術者在考慮所揭示之實施例之當前描述時容易地確 二：：無須對所揭示之實施例完全理解，故此處不提供此 僅：所或特徵之描述。因而，應理解此處闡明之描述 限==貫施例之例示性的且例證性的，且並非意欲 J皁、、、屯由申請專利範圍定義之本發明之範圍。 二=!中’除非另有指示’所有表達數量及特性 相應地:：=事財由術語、」前導及修飾。 參數可取二= 在下述描述中閲明之任意數值 、、鍟哥找以於根據本揭示内容之組合物及方法 150097.doc 201127993 中獲得的所期望之性質而變化。至少且並非嘗試作為對申 請專利範圍之範圍之均等内容原理之應用的限制，在本說 明中描述之各數值參數應至少按照所記述之有效位數的數 目且應用尋常之捨入技術來推論。 另外’此處敘述之任意數值範圍意欲包含納入此處之所 有子範圍。例如，「}至10」的一範圍意欲包含介於（且包 含）所敘述之最小值丨與所敘述之最大值10之間的所有子範 圍，即，具有等於或大於1之一最小值及等於或小於1〇的 一最大值《此處敘述之任意最大數值限制意欲包含納入其 内的所有更低之數值限制’且此處敘述之任意最小數值限 制意欲包含納入其内的所有更高之數值限制。相應地，申 凊者保有權利修正本揭示内容，包含申請專利範圍，以明 文敛述此處納入本文明文引用之範圍内的任意子範圍。所 有該等範圍意欲固有地揭示於此，使得修正以明文敘述任 意子範圍將遵守35 U.S.C. § 112第一段及35 U.S.C. § 132(a)之要求。 除非另有指示，如此處所使用之語法冠詞「一個」、 一」及「§玄」意欲包含「至少一個」或「一個或多 個」。因此’此處所使用之冠詞指冠詞之語法物件之一個 或多於一個（即至少一個）。經由實例，「一組件」意味著— 個或多個組件，且因此可能預期為多於一個組件，且可經 利用或使用。 在此以引用之方式併入本文中之完全或部分之任意專 利、公告物或其他揭示材料之全部在此處併入，但僅以併 150097.doc • 6 · 201127993 入之材料並非與現存之定義、陳述或在此揭示明文閣明之 其他揭示材料衝突之程度。因而，出於所需要之程度，此 處闡明之明文揭示内容取代以引用方式併入本文中之任意 衝突材料。此處說明以引用方式併人本文中但與現存定 義、陳述或此處闡明之其他揭示材料衝突之其任意材料或 部分僅以所併人之材料與現存揭示材料之間沒有產生衝突 的程度併入而出現。 膠結碳化物係金屬基質組合物，句 .. ^ y J包括一個或多個過渡金 屬之碳化物，作為散佈且膠結於— 黏結劑中之硬粒子，例 如始、鎳及/或鐵（或此等金屬之合令 、，，士 a 司< σ金）。以此方式，該等硬 粒子形成一分散相，且該黏结勒丨形 舶、0涮形成一連續相。膠結碳化 物提供使用為切削工具之強声、告 4度韌性及磨蝕/腐蝕（即磨損） 阻力之吸引人的組合，該等切削 寸刀月J工具包含例如車削插入物 及銑削插入物。在不同之可能之硬粒子組合之間，包括碳 化鶴作為硬粒子及料為㈣劑相㈣結碳化物係切削工 具之共同選擇’用於在較難機械加工材料上之金屬加工操 作’諸如鈦及鈦合金、鋒及錄人a 錦。金、超合金、不銹鋼及球 墨鑄鐵。 在膠結奴化物切削工具中之由桐* 甲之兩個故障模式為由於機械振 動之破裂及由於熱振動之破裂。μ Λ教此#故障模式例如在車削 插入物及銳削插入物中遭遇至丨丨。拖 退迥詞機械振動通常遭遇於具有 斷續切削之銑削應用、車削庫用φ β ^ ^ ^ 應用中’及其中存在低於機器 或工件中最佳剛度之任音播姑 、 〜機械加工應用（例如渦輪葉片機 械加工）中。熱振動通常於較 平父難機械加工知作處遭遇，諸 150097.doc 201127993 女冋生產力機械加工方法及具有低導熱率及高降伏應力值 之機械加工材料。為避免該切削工具熱變形而使用之冷卻 劑可能具有增加熱振動之量的非期望之效果。 在銑削應用中’切削工具在該銑削刀具本體之每一旋轉 期間經歷熱循環。隨著插入物進入及退出每一旋轉上的加 工材料，該插入物在當其切削材料時加熱，且當其未切削 材料時冷卻。在銑削操作期間使料卻劑加重了該熱振動 之里值。由於在熱循環期間之較大溫度轉變所增加之熱 振動透過熱疲勞可導致插入件故障。在該等插入物之熱循 環期間’在該插入物之不同部分之間之熱膨脹中之差異開 始該形成且致使在基板中破裂的連續傳播。 在切削工具中之兩個其他模式係熱變形及磨蝕磨損。因 為一切削插入物之切削邊緣之溫度可超過丨〇〇〇<>c，該黏結 劑可失去其強度且在該切削操作期間開始變形。耐磨性塗 層可幫助使該基板與較高溫度熱絕緣；然而，該基板仍可 到達由於S亥黏結劑材料缺乏熱硬性而開始變形之溫度。添 加一更咼融化溫度元件或合金至該黏結劑可增加其熱硬性 且幫助避免熱變形。若一耐磨性塗層係腐蝕性的且暴露該 基板，則在熱硬性中之增加亦可幫助最小化磨蝕磨損。 在一膠結硬粒子材料之黏結劑中使用至少一個鉑系元素 及/或銶可改良膠結之切削工具之效能。該等鉑系元素（週 期表之VIIIB族元素）及銖（VIIB族）係具有相對較高熔點之 硬、具光澤之白色金屬。該等鉑系元素有時指「貴金 屬」，因為其等展示與其他元素非常低的活性，且其等在 150097.doc 201127993 室溫下不會失去光澤。該等始系元素及銖亦為財腐餘的， 且在固體溶液中不易形成碳化物。此等特性允許該等鉑系 元素及銖在未干擾該基板中之碳平衡的前提下修正在—膠 結硬粒子基板（諸如一膠結碳化物基板）中之黏結劑相。固 體溶液強化可隨著添加至少一個始系元素及/或銖至—膠 結碳化物之黏結劑而出現，藉此改良該膠結之基板的斷裂 韌性及硬度。 該等敍系元素及銖具有充分高於膠結硬粒子材料之典型 黏結劑之基材之上的熔點溫度。具有鉑系元素及/或銖添 加物之黏結劑可展示在熱變形阻力上的增加。某些鉑系元 素、銖及典型黏結劑基材之選擇之性質呈現在表丨中。 表1 晶格結構

BCC HCP/FCC FCC 此處揭，之非限制性實施例係關於包括_塗層基板之切 肖！ 一/㈣土板可包括—勝結硬粒子材料，其包含硬粒子 及-該點結劑可包括—基材及擴散進人至該基材 150097.doc -9- 201127993 中之至少一個鉑系金屬之一近表面濃度梯度。 如此處所使用，術語「鉑系金屬」（及首字母縮寫 「PGM」）包含週期表之VIIB族及νιπΒ族之金屬元素。 PGM包含例如鉑、鈀、銥、铑、鐵、釕、此等金屬之任意 者之固體溶液及此等金屬之任意者之合金。再者，為簡化 本描述，如此處所使用，術語「鉑系金屬」及首字母縮寫 「PGM」亦包含VIIB族金屬銖、銖之固體溶液及銖之合 金。 如此處所使用，術語「基材」指形成包括散佈且膠結於 一黏結劑中之硬粒子之一基板之黏結劑相之主體的金屬或 合金。以此方式，在本揭示内容中描述之多種實施例可包 括一基板，該基板包括一黏結劑，其中該黏結劑包括一基 材及形成於該黏結劑基材中之一近表面PGM濃度梯度。 在多種非限制性實施例中，該黏結劑之基材可包括例如 钻姑&金、錄、錄合金、鐵、鐵合金或此等材料之任意 組合。例如，該黏結劑之基材可基本上分別由鈷、鎳或鐵 組成。或者’該黏結劑之基材可從一鈷合金、一鎳合金或 鐵5金形成。在包括由一合金形成之一基材之實施例 中’該基材可包含例如鈷、鎳、鐵、鎢、鉻、鈦、鈕、 釩、鉬、鈮、锆、铪、碳、銅、錳、銀、鋁或其等之任意 組合。 在多種非限制性實施例中，該黏結劑之主體組合物可基 本上由S玄基材組成。該黏結劑之近表面組合物可包括擴散 進入至該黏結劑之基材中之至少一個PGM之一濃度梯度， 150097.doc 201127993 特徵為最大PGM濃度在該基板表面之黏結劑中出現，且隨 著該表面下的深度而減小。在多種非限制性實施例中，該 PGM濃度梯度可減少至在該黏結劑之内主體組合物中之某 點處之一主體PGM濃度，該點處之主體PGM濃度低於形成 梯度之PGM濃度。在多種非限制性實施例中，該pGM濃度 梯度可減少至不大於該黏結劑之内主體組合物中之某點處 之伴隨位準。 如此處所使用，術語「硬粒子」指硬無機粒子，其等由 該黏結劑膠結進入至一單塊膠結之硬粒子材料基板中。該 等硬粒子可包括例如金屬碳化物、金屬氮化物、金屬碳氮 化物、金屬硼化物、金屬矽化物、金屬氧化物、該等材料 之任意之固體溶液或此等材料之任意組合。在此等材料中 之金屬可為來自週期表之IIIA族及IVB族至VIB族的一個或 多個元素。例如’該金屬可從鈦、鉻、釩、锆、铪、钽、 鉬、鈮、鎢、此等金屬之任意固體溶液及此等金屬之任意 組合中選擇。根據本揭示内容之多種實施例之基板可包括 散佈且膠結於該黏結劑中之硬粒子，特徵為該黏結劑包括 在該基板之至少一部分中之一近表面PGM濃度梯度。 在多種非限制性實施例中，形成該近表面濃度梯度之 PGM可包括銖、釕、餓、铑、銥、鈀、鉑或此等金屬之任 意組合。該PGM可擴散進入至該基板之至少一部分中之黏 結劑基材中。該黏結劑基材可包括鈷、鎳、鐵或此等金屬 之任思合金及此等金屬及/或合金之任意組合。該pGM存 在於一減少之濃度梯度中，包括在該基板表面處的基材中 150097.doc 201127993 之一最大PGM濃度，且連續或逐漸減少至該基板之内主體 部分中之基材之P GM之伴隨或主體位準。 至少一個塗層可存在於根據本揭示内容之基板之表面之 至少一部分上。在多種非限制性實施例中，至少一個塗層 可包括一耐磨性塗層。至少一個塗層可包括例如一金屬碳 化物 金屬氮化物、一金屬碳氮化物、一金屬硼化物、 一金屬矽化物、一金屬氧化物或此等材料之一任意组合。 在此等特定材料中之金屬可包括例如來自週期表之ιπα 族、IVA族及IVB族至VIB族之一個或多個元素。例如，該 金屬可包括鈦、鉻、釩、锆、姶、鈕、鉬、鈮、鶴、銘、 硼、矽、此等材料之任意固體溶液或此等材料之任意組 合。一般技術者將瞭解多種塗層習知包含於切削工具上， 以改良例如對熱、磨損及/或振動之阻力，且任意此塗層 可包含於根據本揭示内容之切削工具上，只要其與該基板 相容。 圖1A、圖1B及圖1C繪示一切削插入物1〇之一非限制性 實施例。圖1A係該切削插入物1〇之一透視圖。圖1B係該 切削插入物10之一俯視圖。圖1C係該切削插入物1〇之一側 視圖。該切削插入物ίο可根據astm/is〇標準描述為 XDLW120508SR-D。用於描述切削插入物之該ASTM/IS〇 才示準由熟習本切削工具技術中之一般技術者所理解，且因 此此處不需要對該插入物之幾何形狀的進一步描述。該切 削插入物10之實施例包含切削邊緣丨丨、一頂表面12、側壁 13及鼻角14。切削插入物1〇具有通常用於具有高進給速率 150097.doc •12· 201127993 之重銑削操作的一設計。 圖2A係圖1A、圖1B及圖1C中繪示之該切削插入物10之 一截面視圖。圖2A顯示切削插入物1 〇之一部分2〇 ,其包含 一切削邊緣11之一部分及一頂面丨2之一部分。圖2B係切削 插入物10之部分2〇的一展開圖，且識別於圖2A中。如參考 部分20而繪示’切削插入物10包括在一基板22上的一塗層 21。該塗層21可包括例如一金屬碳化物、一金屬氮化物、 一金屬碳氮化物、一金屬硼化物、一金屬矽化物' 一金屬 氧化物或此等材料之任意者之一組合或多層配置。在此等 材料中之金屬可包括例如紹、鈦、絡、鈒、錯、铪、组、 鉬、鈮、鎢、硼、矽或此等材料之任意組合。該基板22可 為包括散佈且膠結於一黏結劑中之一膠結硬粒子的一膠結 硬粒子材料。例如，且沒有限制，該等硬粒子可包括金屬 碳化物、金屬氮化物、金屬碳氮化物、金屬硼化物、金屬 矽化物及/或金屬氧化物，且該黏結劑可包括鈷、鎳、鐵 及/或此等金屬之合金。 e亥塗層21及該基板22由介面23分離。介面23包含該基板 之表面，塗層21沈積於該表面上。該基板22包括一近表面 區域24及一主體區域25。該近表面區域24可由從該基板表 面/塗層介面23進入該基板一深度而界定。該主體區域25 可由進入該基板中超過該近表面區域24的深度界定，該深 度以從該表面/塗層介面23相同的方向量測。 在該近表面區域24中之黏結劑可包括一基材及至少一個 PGM之-近表面濃度梯度，其可由—擴散技術或任意其他 150097.doc -13· 201127993 適且技術而引入至該基材中。在該主體區域25中之黏結劑 可包括基材及零或背景位準之PGM。如此處所使用，-材 料之一「背景」位準或濃度意指一位準是伴隨的，其透過 在5亥材料中之雜質出現，或該位準不明顯地影響該材料之 性質。在該近表面區域24中之黏結劑之組合物特徵可為在 該基板表面/塗層介面23處之黏結劑中出現最大PGM濃 度，且通過該近表面區域24減少至該主體區域25中之背景 位準（例如參見圖2C)。或者，該最大PGM濃度出現於該基 板表面/塗層介面23處之黏結劑中，且通過該近表面區域 24而減少至該主體區域25中之一主體pGM濃度。在該主體 區域中之一主體PGM濃度大於背景PGIv[位準，但低於形成 該近表面區域24中之梯度的pGM濃度。 在5亥近表面區域24中之黏結劑的組合物可包括從由銖、 釕、餓、鍺、銥、鈀、鉑及此等金屬之任意組合組成之群 組中選擇的一 PGM。該PGM可溶解於從由鈷、鎳、鐵、此 等金屬之任意合金及此等金屬及合金之任意組合組成之群 組中選擇之基材中。在該主體區域25中之黏結劑之组合物 可大體上沒有PGM，即，該主體黏結劑組合物可包括零或 为景位準之PGM。或者，在該主體區域25中之黏結劑之組 合物可包括低於形成該近表面區域24中之梯度的Pgm濃度 的一主體PGM濃度。 在本揭示内容中描述之切削工具之多種非限制性實施例 中’該基板可使用粉末冶金技術形成。例如，包括硬粒子 及黏結劑金屬粉末之一冶金粉末混合物可使用本技術中已 150097.doc • 14- 201127993 知之技術加固以形成一切削工 ,v π ，、次具他物品之一般形狀的 一杈壓胚。該黏結劑金屬粉末 ^ 3例如粉末形式之鈷、 錄及/或鐵。該黏結劑金屬粉末 放饮 々禾亦可包含例如粉末形式之 鶴、鉻、鈦、鈕、釩、鉬、鈮 主π、# & 給及碳。該等多種元 素可以其等之溶解度上限存 牡於5亥黏結劑之基材中（例 如，鈷、鎳、鐵或其等之合金 其4之組合），使得在後 續k、、-〇期間形成一單一相黏結劑 ^ 冉者’該黏結劑金屬粉 末可含有鋼、錳、銀及鋁，例如美 J如基於所燒結之單一相黏結 劑之總重量而佔至多重量百分 刀比5的位準。一般技術者將 意識到6亥膠結硬粒子基板之任音_2 、 极之任忍或所有組分可以元素形式 引入，如化合物及/或如主合金。 在多種非限制性實施财，在混合、加固及溶、结階段期 間，未刻意添加明顯位準之PGM至該冶金粉末或該粉麼胚 中。在夕種其他非限制性實施例中，pGM可刻意添加至形 成該粉壓胚之冶金粉末十。以此方式，一主體pGM濃度可 形成於該黏結劑中，然而，只要該主體pGM濃度足夠低以 允許透過擴散或其他適宜機制（在下文中描述）之—近表面 PGM濃度梯度之後續形成。 该粉壓胚可使用本技術中已知之技術經燒結以形成具有 一固體單塊構造之一完成部件或一胚料。以此方式，該部 件或胚料包括一膠結硬粒子基板。該基板可包括例如基於 該基板之總重量之從佔重量百分之70至百分之97之硬粒子 及從佔重量百分之3至百分之3〇的黏結劑。在燒結之後’ 一胚料可經機械加工以形成該切削工具上所期望之特定幾 I50097.doc •15- 201127993 何形狀之至少一個切削邊緣及/或其他特徵。在此階段， 該基板包括散佈且膠結於黏結劑之一連續相中之硬粒子， 其中該黏結劑包括例如始、鎳、鐵、此等金屬之合金或此 等金屬及合金之組合。在多種實施例中，該燒結之基板不 包括任何刻意添加之一明顯位準之PGM，且此時存在於該 基板中之任意PGM僅以背景位準存在。在多種其他實施例 中，該燒結之基板包括一主體濃度之PGM，其將不阻止一 近表面PGM濃度梯度之後續形成。 一近表面PGM濃度梯度可藉由將包括至少一個pGM之一 層沈積於該燒結之基板之至少一個表面之至少一部分上而 形成。包括至少一個PGM之該層可施加於該基板之一表面 之一部分上，該基板之一整個表面或該基板之所有表面 上。例如’該層可施加於一切削工具基板之一傾斜面、一 刀腹面、切削邊緣及/或其他表面/邊緣之任意一者或多者 處。 在多種非限制性實施例中，一沈積之PGM層之厚度可取 決於該層之應用所使用之方法。例如，一物理氣相沈積 (PVD)方法（其可依自然的方向）可用於沈積一 PGM層。在 多種實施例中，由一 PVD方法施加之一 pGM層可具有2微 米至25微米之一厚度，且在一些實施例中為2微米至10微 米。由非方向性方法（諸如電鍍或電鑄）而沈積之一卩(}]^層 可具有至多250微米之一 PGM層厚度。散佈於水中或一揮 發性載劑中且由喷鍍或刷塗而施加之PGM取決於該PGM塗 义及所使用之方法而可具有250微米至765微米（約 150097.doc •16· 201127993 0_010英寸至0.030英寸）之一 PGM層厚度。藉由利用多種方 法，以此方式，該（該等）PGM可選擇性地僅沈積於該基板 之預決疋之表面上，諸如切削邊緣、刀腹面、傾斜面及/ 或傾向於磨損及/或故障之切削工具的其他表面上。此可 減少需要改良工具效能之PGM的量，因為該表面性質改質 可針對於膠結切削工具之特定區域。在多種實施例中，可 使用例如微影或其他適宜遮罩技術而限制該層之沈積至該 基板之表面之僅某些區域。 在至少一個PGM之一層沈積於一膠結硬粒子基板上之 後，可使用一熱處理步驟以擴散所施加之pGM進入至該基 板内。該熱處理循環之時間及溫度可為重要的，因為源自 擴散PGM之濃度梯度及擴散深度直接取決於此等參數，且 因為所得之該切削工具之效能改良取決於擴散之梯度及深 度。在正常燒結溫度（〜14〇〇。(3)下，一pgm或PGM之一組 合在例如鈷中之擴散係相對較快的。若該PGM擴散進入至 該黏結劑基材内太快’則可能無法適當形成濃度梯度。因 此，在多種實施例中，其上沈積有具有PGM的一基板可以 低於1400 C的一溫度處理。在多種實施例中，其上沈積有 PGM的一基板可以從1325。(：至1375。(：之範圍内的一溫度處 理。在其他實施例中，其上沈積有PGM的一基板可以1 325 C或更低的一溫度處理。在多種實施例中，其上沈積有 PGM的一基板可以1325°C之一溫度處理60分鐘的一週期， 藉由擴散PGM進入至該黏結劑基材内而以此溫度獲得所期 望之近表面濃度梯度。 150097.doc 17 201127993 在多種實施例中，一 PGM沈積步驟及一後續熱處理步驟 可一次或多次重複。重複PGM沈積及熱處理可延伸一近表 面PGM濃度梯度之深度，此由於PGM在諸如鈷的黏結劑基 材中之相對較快的擴散或者可能不可行。以此方式可利 用多種循序沈積及熱處理循環以形成多種近表面PGM濃度 梯度。 在多種實施例中，在燒結一粉壓胚之後但在沈積包括至 ;一個PGM之一層之前，該黏結劑之一部分可從該基板之 表面之至少一部分處移除。例如，該基板之一表面可經 蝕刻以在沈積P G Μ於該基板之該部分上之前將該黏結劑之 一部分從該基板之該表面之至少一部分處移除。一蝕刻操 作可將該黏結劑從膠結之基質處濾去，藉此在該基板表面 處暴露硬粒子顆粒。在各種實施例中，該黏結劑可被蝕刻 至2微米至1〇〇微米的一深度。在其他實施例中，該黏^劑 可蝕刻至2微米至25微米的一深度。所蝕刻之黏結劑之深 度可藉由控制蝕刻劑之化學強度及溫度及該蝕刻劑與該基 板之間的接觸時間而控制。 在沈積PGM之别從該基板之表面處移除黏結劑可藉由改 良該膠結硬粒子基質中之黏結劑基材中之PGM之濃度梯度 而改良Θ切削ji具之效能。例如，此方法可允許包括 的沈積層最初藉由潤濕所暴露之硬粒子顆粒及沿著該等硬 粒子之表面的毛細管作用而進入該膠結硬粒子基質中。在 该擴散方法之最初階段’競爭置換擴散（例如pGM擴散進 至基材中且該基材共擴散進入至一沈積之pGM層中）可 150097.doc •18· 201127993 由介於該沈積之PGM層與該黏結劑基材之間之間隙而減 小。隨著擴散方法繼續，且該間隙填充有擴散材料，該黏 結劑基材可擴散回而進入蝕刻之體積内且開始與擴散之 PGM成合金。 亦可使用一黏結劑蝕刻操作以建立缺乏該黏結劑基材之 一表面區域，且取而代之，包括在包含pGM之該沈積層中 至；部分經膠結的硬粒子。在多種實施例中，該濃度梯度 可始於具有基本上1〇0%之PGM的基板表面處，且用該黏 結劑基材逐漸稀釋進入至該基板之主體區域中。該基板之 主體區域可包括基本上100%之黏結劑基材。以此方式， 該濃度梯度可包括基本上由PGM組成之一表面黏結劑組合 物，且減少至基本上由基材組成之_主體黏結劑組合物。 在多種實施例中，該濃度梯度可包括基本上由pGM組成的 -表面黏結劑組合物，且減少至包括基材的一主體黏結劑 組合物，且PGM以低於形成該梯度之pGM濃度的一濃度而 存在。 在該基板表面處包括至多基本上1〇〇%之1>〇1^的黏結劑 〇物可由於在開始该pGM與基材之共擴散前潤濕該 暴露之更粒子顆粒而達成。所得梯度可從該表面延伸進 入至該基板内，直到該PGM含量無法債測，且僅該黏結劑 基材存在於該基板之主㈣域中。或者，所得梯度可從該 表面延伸進人至該基板内’直到該pGM含量在該基板之該 主體區域中的一主體濃度。 〜也利用以形成一基板之特定處理步驟可直接影響 150097.doc •19- 201127993 忒基板之化學及/或結構，該基板包括硬粒子及一黏結 劑’該黏結劑包括一近表面鉑系金屬濃度梯度。 在多種實施例中，足夠黏結劑基材從該基板表面移除以 允。午在'又有立即將該PGM與基材共擴散的前提下開始潤濕 該等硬粒子顆粒係至關重要的。然而，防止過多黏結劑移 除亦可為至關重要的，因為若介於包括PGM的一沈積層與 下面之黏結劑之間的敞開體積太大，則可能無法形成一濃 度梯度。在包括碳化鎢硬粒子膠結於一鈷黏結劑中之多種 實施例中’蝕刻該鈷黏結劑至2微米至1 〇〇微米之一深度可 允許形成一最佳PGM濃度梯度。在包括碳化鎢硬粒子膠結 於一姑黏結劑中之多種實施例中，蚀刻該鈷黏結劑至2微 米至25微米之一深度可允許形成一最佳Pgm濃度梯度。 含有TiC、TaC及/或NbC的膠結之WC-Co基板可需要不 同的熱處理循環（例如，增加之溫度及更長的暴露時間）以 形成一適宜PGM》農度梯度》此據信是由於源自丁丨' 丁3及Nb 之存在的該黏結劑基材中之置換擴散參數之差異。 許多種類之化學蝕刻劑在根據本發明之方法之實施例中 可為有用的’其中該黏結劑之一部分在沈積包含該pGm之 層之前姓刻。用於將鈷從一燒結基板（該基板包括散佈且 膠結於鈷黏結劑中之碳化鎢粒子）處移除的一適宜且有效 之蝕刻劑的一實例包括以體積計5%之磷酸（85%)及以體積 計1 %之過氧化氫（30%)的一水溶液。在該基板與此溶液之 間達到五（5)分鐘之週期之接觸將移除該鈷黏結劑至約丨〇微 米的一深度（從該基板表面處量測）。延長的時間將允許淚 150097.doc • 20· 201127993 去方法在少於60分鐘的時間内以約線性的一方式進一步穿 入該WC-Co基板中。 對於需要非常尖銳邊緣之切削工具（諸如光口鉸刀、端 銳刀、鑽孔器及插入物在黏結劑基材從該膠結之基板 表面處部分移除之後，該（該等）PMG之沈積及擴散可減少 若沒有首先移除一些量之黏結劑下將該PGM沈積於該基板 表面上可能出現的不合需求之顆粒生長及邊緣圓化。然 而’一近表面PGM濃度梯度仍可根據所揭示之實施例在未 首先從一膠結基板處移除黏結劑的前提下生產。 在多種實施例中’特定之近表面PGM濃度梯度對於達成 增強之效能位準的工具的有效生產可為至關重要的。因為 在表面條件及化學組合物中之差異可改變置換擴散之速 率’按照用於形成梯度之特定熱處理循環而量測該濃度梯 度可為重要的。相應地，可使用深度相依之一濃度剖面測 勘技術’諸如輝光放電發光光譜法（GD-〇eS)，以量測作 為從該基板表面之深度的一函數的化學組合物。以此方 式’ 一膠結硬粒子基板之近表面PGM濃度梯度可例如對於 硬粒子、黏結劑基材、PGM、黏結劑移除操作及熱處理之 多種組合而特徵化。 在根據本揭示内容之某些非限制性實施例中使用例如 GD-OES，決定適宜用於改良财磨性的一 PGM濃度梯度， 以包括在一 WC-11 Co基板之表面處約佔重量百分比2的釕 的一最大值（佔重量百分比11之鈷黏結劑及佔重量百分比 87至89的碳化鎢粒子，允許較少之Tic/TaC/Nbc的添加）。 150097.doc •21 - 201127993 佔重量百分比2之釕濃度係基於該基板在表面處之摊 审 (釕、鈷及碳化物粒子之總重量）。如圖3中所顯示，一奸〆 理之WC-l ICo基板之釕濃度梯度在從該基板表面之約 微米内從佔重量百分比2對數地減少至背景位進^ q ^ 邊梯度 對應於在該基板表面處基於一總粘合劑重量（即， 在§亥基 板表面處釕及鈷基材之總重量）之約佔重量百分比2 的 釕。此梯度藉由使用一 PVD方法施加一 4微米厚層之釘 且以1325°C熱處理該基板60分鐘以將該PGM擴散進入$兮 基板中之黏結劑之近表面區域中而形成。 在多種實施例中，在該基板表面處之黏結劑可包括基於 一總黏結劑重量（即，PGM及基材之總重量）從佔重量百分 之5至百分之1〇〇之PGM’及從百分之零至百分之95之美 材。在多種實施例中’在該基板表面處之黏結劑可包括基 於一總黏結劑重量從佔重量百分之丨θ至百分之丨〇〇之 PGM’及從百分之零至百分之9〇的基材。在多種實施例 中，在該基板表面處之黏結劑可包括基於一總黏結劑重量 從佔重量百分之20至百分之100之Pgm，及從百分之零至 百分之80之基材。 在多種實施例中，該基板之該主體區域中之黏結劑可包 括基於一總黏結劑重量從佔重量百分之零至百分之6〇之 PGM，及從百分之40至百分之1〇〇的基材。在其中該主體 區域中之黏結劑包括從百分之零至百分之6〇iPGM的實施 例中，該黏結劑初始可使用兩個或多個冶金粉末形成，諸 如一鈷粉末及一 PGM粉末。該兩個或多個冶金粉末可如此 150097.doc -22· 201127993 處描述般經混合且處理，以形成包括PGM的一主體黏纟士劑 材料。一近表面PGM濃度梯度可接著如此處所描述般形 成’其中在該主體黏結劑材料中之PGM及形成該近表面濃 度梯度之PGM係相同的PGM或不同的PGM。在其中使用兩 個或多個冶金粉末以形成一主體黏結劑材料之實施例中， 在一基板之主體區域中之黏結劑及在一基板之近表面區域 中之黏結劑可包括相同或不同的PGM兩者，只要在該近表 面區域中之PGM形成一 PGM濃度梯度。 在多種實施例中，在形成近表面PGM濃度梯度之熱處理 之後’可沈積一塗層至該基板表面上。該塗層可包括—而子 磨性塗層。該塗層可包括一層或多層，特徵為該等層可包 括相同或不同的組合物。在多種實施例中，該塗層可包括 例如一金屬碳化物、一金屬氮化物、一金屬碳氮化物、一 金屬硼化物、一金屬矽化物、一金屬氧化物或此等材料之 任意組合之至少一者。該金屬可從由鋁、鈦、鉻、飢、 鍅、铪、钽、鉬、鈮、鎢、硼、矽、此等材料之任意固體 溶液及此等材料之任意組合組成之群組中選擇。 例如’該塗層可包括碳化鈦（TiC)、氮化鈦（TiN)、碳氮 化鈦（TiCN)、氮化鈦(TiAIN)、氮化鈦紹加碳（TiAIN+ C)、氮化鈦鋁加碳化鎢/碳（TiAlN+WC/C)、氮化鋁鈦 (AITiN)、氮化鋁鈦加碳（AITiN+C)、氮化鋁鈦加碳化鎢/碳 (AITiN+WC/C)、氧化鋁（Al2〇3)、二硼化鈦（TiB2)、碳化鶴 碳（WC/C)、氮化鉻（CrN)、氮化鋁鉻（AICrN)、氮化锆 (ZrN)、氮化錯碳（ZrCN)、氮化硼（BN)、氮化硼碳（BCN)、 150097.doc -23- 201127993 氮化铪（HfN)或氮化铪碳（HfCN)之至少一者。 在多種實施例中，該塗層可由一PVD方法施加。pvD方 法之實例可在所揭示之方法中有用，包含例如蒸鍍方法、 活化反應性蒸鍍、電弧放電蒸鍍、雷射剝蝕、離子電鐘、 濺鍍及離子束輔助沈積。施加於包括硬粒子散佈且膠結於 一黏結劑（該黏結劑具有根據本揭示内容之一近表面pGM 濃度梯度）中之基板上之某些PVD塗層之特徵可為較薄、 較硬、均勻平滑、化學穩定且具有一高度稠密結構。 在多種其他實施例中，該塗層可由一化學氣相沈積 (CVD)方法而施加。CVD方法之實例可在所揭示之方法中 有用’包含例如熱CVD及電漿輔助CVD。 根據本揭示内容之切削工具可包括基板，該基板包括膠 結於一黏結劑中之硬粒子，該黏結劑含有一近表面pGM濃 度梯度。所揭示之切削工具亦可在該等基板上包括CVD 及/或PVD塗層。所揭示之切削工具可展示增強之硬度、 減少之摩擦力、化學穩定性、增強之耐磨性、增強之熱抗 破裂性及延長的工具壽命。 PVD塗層及CVD塗層可分別由微結構中某些唯一的差異 及由各自方法沈積之塗層的殘餘應力而特徵化。例如， PVD塗層通常具有精細的顆粒及較高的殘餘壓縮應力，其 等傾向於改良包括一 pVD塗層之一切削工具之硬度及韌 I1 生相應地，PVD塗層可當施加至切削工具時提供優於 CVD塗層之某些效能優點。 包含鈷作為一黏結劑之一膠結硬粒子基板可展示燒結方 150097.doc -24- 201127993 法期間始融化且穿透一粉壓胚之表面的傾向，藉此在一声 結基板之表面上形成銘結構。此現象可稱為鈷覆蓋。於一 基板表面上的鈷覆蓋可隨機分佈，因此在該基板之表面上 建立一隆起且粗糙的紋理。在一基板之表面處之鈷黏結劑 中存在的PGM可增加該鈷覆蓋之高度及頻率。儘管可執行 一些表面處理技術以減小鈷覆蓋效應至一些程度，在一銘 黏結劑中含有P G Μ的一燒結膠結硬粒子基板上一致地產生 一均勻表面係較困難的。相應地，在其中使用pVD及/或 CVD方法而施加一塗層的實施例中，該基板表面可經受一 預塗佈表面處理。 該預塗佈表面處理可包括至少一個操作，諸如電子抛光 (例如’美國專利第5,665,431號，其以引用之方式併入本 文中）、珠擊法、微喷砂、乾喷砂、濕喷砂（例如美國專利 第5,635,247號及第5,863,64G號，#等以引用之方式併入本 文中）、研磨（例如，美國專利第6,217,992號，其以引用之 方式併入本文中）、刷塗（例如，美國專利第5,863,640號， 其以引用之方式併入本文中）、噴射研磨或壓縮空氣噴 砂。一預塗佈表面處理可減少由於所膠結之基板表面上的 鈷覆蓋效應的表面不規律性’此可增強施加至膠結基板表 面之CVD及/或PVD塗層之黏著性。 在多種非限制性實施例中，該塗層可為從丨微米至儿微 米厚。在其他非限制性實施例中，該塗層可大於從10微米 至30彳政米厚。在多種其他非限制性實施例中，該塗層可為 從2微米至6微米厚或從3微米至5微米厚。 150097.doc -25· 201127993 在多種非限制性實施例中，該塗層可包括由一 j>YD操作 沈積之1微米至10微米厚的丁丨乂1^層。在其他非限制性實施 例中’該塗層可包括由連續化學氣相沈積（CVD)操作而沈 積之1微米至1〇微米厚的TiN-TiC-TiN三層塗層。在多種其 他非限制性實施例中，該塗層可包括使用一 PVD操作而沈 積之至少—層及使用一 CVD操作而沈積之至少一層。 當一 CVD及/或PVD塗層根據此處揭示之方法而施加時， 在所膠結基板頂部的一金屬層的存在可導致效能問題。該 等問題可源自在相對較硬 '耐磨性塗層之下的金屬層的軟 化。因為一金屬層不含有硬粒子顆粒的一基質，故該金屬 層可能無法有效錨定至下面的膠結基板。當在一相對硬塗 佈層之下面的此一相對較軟之金屬層由於機械加工期間產 生的熱而軟化，該硬塗佈層可由於一屑片抵靠著該工具之 傾斜面的摩擦力而剪開。若該硬塗佈層剪開，則在下面之 f板不再文到保護，且可出現過多凹蝕及災難性工具故 障。將任意金屬層從該基板表面移除的—預塗佈表面處理 可減少塗佈故障的發生。 濕喷砂而達成一金屬層之機械性移除 例如可藉由用-諸如Al2〇3之適當噴砂介質來乾喷砂或 除亦可為可能的；然 PGM而增加之耐蝕性， 除更難控制。 一金屬層的化學移 而’由於該黏結劑由於存在近表面 可能較難執行化學移除且比機械移 在多種實施例中 後塗佈表面處理可進一 該塗層可經受一後塗佈表面處理。一 一步改良該塗層之表面品質。存在許 I50097.doc -26· 201127993 夕方法用於後處理—塗佈之切削工具表面，諸如珠擊法。 以引用t 式併入本文中之日本專利第02254144號描述一 方法，其使用注入具有一球形顆粒形狀（其具有丄〇 微米至2000微米之範圍内之粒徑）的較小金屬粒子。後塗 佈表面處理之另—實例係壓缩空氣噴砂。以引用之方式併 入本文中之美國專利第ό，869,334號描述一噴砂方法，該方 法使用一無機噴砂劑、諸如Abo;，其具有範圍從1微米至 1 〇〇微米的一非常精細的粒徑。後塗佈表面處理之另一實 例係刷塗。以引用之方式併入本文中之美國專利第 6’638,609唬描述一刷塗方法，其使用含有8丨(：顆粒的一尼 龍草刷。濕喷砂亦可用作一後塗佈表面處理以建立一平滑 塗佈層’如美國專利第6,638,609號中所描述。 所揭不之方法可用於生產切削工具，該等切削工具包括 在一基板上之一耐磨性塗層，該基板包括硬粒子及一黏結 劑’特徵為該黏結劑之近表面組合物包括一 PGM濃度梯 度。所揭示之方法消除或減少在使用粉末冶金技術之切削 工具之生產之加固及燒結階段包含PGM的需要。藉由在一 粉末冶金方法中消除或減少PGM的添加，減少或消除了明 顯產率損失及所導致之成本。因為PGM係相對較貴的材 料’所揭示之方法可在生產含有PGM之切削工具中促進明 顯成本節省。再者’因為所揭示之方法允許選擇且有目標 地添加PGM至切削工具之特定部分，而非在加固或燒結階 段PGM的大量添加，所揭示之方法可導致含有Pgm之切削 工具的整體效能的重大改良。 150097.doc •27· 201127993 之切削工具可展示減少之磨損例如在機械加工 刼作期間該等切削工具上減少刀腹磨損。此可導致延長的 工具壽命。再者，所揭示之切削工具可藉由允許在未犧牲 工具奇命的前提下增加機械加工速率、進給速率及/或切 割深度而展示增加之金屬移除速率。在_給㈣間週期内 增加移除之材料量的能力對於達成_商用機械加卫活動或 操作之財務成就可具有重大影響。增加之金屬移除速率 (MRR)當機械加工較困難機械加工之材料時可為尤其重要 的，諸如鈦、鈦合金、#、錦合金、超合金、不鑛鋼及球 墨禱鐵。 例如，鈦合金趨向於具有相對較低的導熱率。鈦合金之 熱性質由於過多熱產生及後續卫具故障的傾向而Μ機械 加工操作以較低速率執行。所揭示之切削工具可例如藉由 增加在一給定時間内移除金屬的量同時亦減少工具成本而 改良機械加工鈦合金之利益。此可例如透過用於鈦機械加 工應用之更尚MRR及更長的工具壽命而達成。 近表面PGM濃度梯度藉由改良固體溶液強化、硬度、斷 裂韌性、熱阻力及耐磨性而增加所揭示之切削工具的有用 性及可應用性。許多PGM及相關合金之較高融化溫度改良 膠結基板之高溫性質，諸如熱硬度，此允許在沒有立即變 形及後續故障的前提下在一工具之切削邊緣處以非常高的 溫度操作。再者，該近表面PGM濃度梯度藉由在該切割邊 緣處達成更高的PGM濃度而改良該基板之性質，此繼而改 良施加之耐磨性塗層的基礎，例如藉由CVD ' PVD或其他 J50097.doc -28- 201127993 方法。由於擴散及後續固體溶液強化之該基板的強化增加 了該基板雜變形阻力及斷裂動性。此等改良之性 -财磨性塗層的更佳的平台 '结果，對於相同或更長的工 具壽命可達成更高的MRR 〇相庫妯，ώϊ α ^ 々曰愿地，與一耐磨性塗層組合 之一近表面PGM濃度梯度的優點為彼此互補以提供大體： 改良之切削工具。 下文中例證性且非限制性之實例在未限制其等之範圍的 前提下意欲進一步描述此處呈現之實施例。熟習此項技術 之一般技術者將瞭解在單純由申請專利範圍所定義之本發 明之範圍内該等實例的多種修正係可能的。除非另有指 示，所有部分及百分比係以重量計。 實例 實例1 製備根據此處揭示之多種實施例的塗佈切削插入物。切 削插入物由使用粉末冶金技術製備之基板組成及具有標稱 化學組合物’且選擇下文表2 _呈現的性質。該等基板由 散佈且膠結於一銘黏結劑中之碳化鎢硬粒子組成。某些基 板亦由較小濃度之鈦、钽及鈮組成。某些基板亦由在主體 黏結劑組合物中之釕組成。 表2中顯示之以重量百分比計的冶金粉末係經混合。每 個冶金粉末（A-Z)在一球磨機中經濕式調合。 150097.doc •29- 201127993 表2 化學組合物 (重量百分比四捨五入至最接近1%) 基板 密度 WC Co Ru TiC/TaC/NbC g/cm3 A 88 11 0 <2 14.3 B 88 11 0 <2 14.3 C 88 9 0 <2 14.5 D 89 11 0 <1 14.4 F 91 9.5 <2 <1 14.6 G 89 9 0 <2 14.5 Η 82 7 0 10-15 12.8 I 86 7 0 7-10 13.8 J 86 7 0 7-10 13.8 κ 87 6 0 7-10 13.8 L 84 8 0 7-10 13.6 Μ 84 8 0 7-10 13.6 N 67 12 <2 15-20 11.7 Z 96 4 0 <1 15.2 1 94 6 0 <1 14.9 2 96 4 0 0 15.2 3 94 6 0 <1 14.9 4 94 6 0 0 14.9 在乾燥之後，經混合且調合之組合物在丨〇噸/平方英寸 (140 MPa)之一壓力下壓縮至所指派切削插入物之生胚大 硬度 IHRA}^ 90 90 90 90 90 90 92 91 91 91 90 90 91 92 92 92 92 93 小的本體中。接著，碳化鎢切削插入物之經壓緊生胚本體 於一熔爐中真空燒結以封閉該等生胚本體中之孔，且在該 等硬粒子之間建立鍵結以增加強度及硬度。該真空燒結方 南溫燒結循環 法包含一脫躐循環、一預燒結循環及一 該燒結程序使用下述參數在主要處理步驟期間執行： ⑴該脫蠟循環始於室溫使用2t/分鐘的傾斜上升速率直 到到達375 C的溫度，且接著在此溫度保持約9〇分鐘； 150097.doc •30· 201127993 (Η)該預燒結循環（其分解Co、W、C、Ti、Ta、Nb等的 氧化物）始於4°C /分鐘的傾斜上升速率直到到達l，2〇〇°C的 溫度’且接著在此溫度保持約60分鐘； (⑴）該高溫燒結循環始於從i，200°c至1，4〇〇。〇 /i，450°C (即’该燒結溫度）的一溫度傾斜上升，且在該燒結溫度處 保持約120分鐘之後結束’在其期間該等燒結之基板變得 無孔且減少至所期望之燒結大小；及 (iv)執行一冷卻循環以使得該經燒結之膠結碳化物切削 插入物基板在該炼爐内時冷卻至室溫。 跟隨該燒結方法，使用一 PVD方法沈積一層pGM至該等 插入物基板之切削邊緣表面上。一 4微米pvD塗層之釕沈 積於包括每個膠結氮化物基板之該等插入物之各者上。再 者，包括基板A且具有一 ADKT15〇5pDER_47幾何形狀的插 入物用釕、銶、銥、餓或紐之任一者之一層塗佈。每個切 削插入物基板根據-1325t：、6〇分鐘熱處理循環而處理， 以將該PGM擴散進人至該基板之黏結劑相中，且產生—對 數的近表面PGM濃度梯度。 接著’該等膠結之碳化钱如Αι丨杯χ λ ^ 反化螞切削插入物用氧化鋁粗砂來乾 噴砂、研磨且邊緣搪磨以 — 儿成特疋插入物幾何之形成。 3呈現製備用於表2中呈現之每一 衣 母丞板之特疋插入物幾何形 狀（ASTM/ISO標準指定）。 ❿ 150097.doc -31 . 201127993 表3 插入物幾何形狀 基板

ADKT1505PDER-47 A APKT1604PDER-43 B XDLT120408ER-D41 C XDLT120408ER-D41 D CNMG432-4T F-N CNMG432-4E 1-4 RCMR96S-4M Z 圖3係GD-OES發射（鎢、鈷、碳及釕之相對強度值）作為 從基板A之一樣品之表面處的渾度的一函數的一半對數 圖，該基板A用4微米的一層釕塗佈，且根據一 13 25°C、60 分鐘的熱處理循環而處理，以形成該圖形中顯示之近表面 釕濃度梯度。如由該圖形所指示，通過該樣品深度之鎢及 碳的濃度係相對恆定的，此指示遍及該基板的鎢及碳粒子 的一均勻分佈。隨著進入至該基板之近表面之深度增加， 鈷濃度的略微增加及釕濃度的減少指示共擴散方法建立釕 濃度梯度。基於總基板重量，在該基板表面之該釕濃度係 在約百分之2的一最大值，且對數地減少至距該基板表面 約125微米内之背景位準（約百分之0.1)，（對應於基於總黏 結劑重量在該基板表面處之約百分之2 0的釕）。 接著，該等切削插入物基板（具有或不具有近表面PGM 濃度梯度）用一耐磨性塗層塗佈。表4呈現施加至表3中呈 現之每一幾何形狀/基板組合之切削插入物之特定塗層。 150097.doc -32- 201127993 表4 插入物幾何形狀 基板 塗層 ADKT1505PDER-47 A TiN-TiC-TiN (CVD) APKT1604PDER-43 B TiN-TiC-TiN (CVD) XDLT120408ER-D41 C TiN-TiC-TiN (CVD) XDLT120408ER-D41 D TiN-TiC-TiN (CVD) CNMG432-4T F-N TiN-TiCN-Al203-TiN (CVD) CNMG432-4E 1-4 TiAIN (PVD) RCMR96S-4M Z TiN-TiCN-aAI203-TiCN-TiN (CVD) 實例2至8呈現如上文所描述般生產之切削插入物之效能 測試。實驗結果包含圖4至圖1 0中顯示之切削插入物之切 削邊緣處的磨損效應分析。在該等圖中顯示之總機械加工 時間指示一切削插入物何時超過工具壽命或在該機械加工 方法期間何時損壞。實例9亦呈現如上£所描述般生產之 切削插入物之一效能測試。然而，該實驗結果包含圖11中 顯示之工具壽命的分析。表5總結在下文之實例之各者中 所使用之加工件材料及切削條件。 表5 實例 插入物 基板 塗層 加工件 切削參數：（切削速率 [米/分鐘]進給速率 [mm/tr，rev]切割深度[毫米1) 2 ADKT1505PDER-47 A TiN-TiC-TiN Ti-6AI-4V 55米/分鐘 (CVD) (300 HBN) 0.1 mm/tr 3毫米 3 APKT1604PDER-43 B TiN-TiC-TiN Ti-6AI-4V 60米/分鐘 (CVD) (300 HBN) 0.1 mm/tr 3毫米 4 XDLT120408ER-D41 C TiN-TiC-TiN Ti-6AI_4V 70米/分鐘 (CVD) (320 HBN) 0.3 mm/tr 1毫米 150097.doc -33- 201127993 '5 XDLT120408ER-D41 D TiN-TiC-TiN Ti-6AI-4V 70米/分鐘 (CVD) (320 HBN) 0.3 mm/tr 1毫米 6 CNMG432-4T F-N TiN-TiCN- 4340鋼鐵 244米/分鐘 Al2〇3-TiN (300 HBN) 0.25 mm/rev (CVD) 1.5毫米 7 CNMG432-4E 1-4 TiAIN (PVD) Ti-6AI-4V 76米/分鐘 (320 HBN) 0.2 mm/rev 1.5毫米 8 RCMR96S-4M Z TiN-TiCN- 1036鋼鐵 86米/分鐘 aAl203-TiCN- (鍛造，350 1.5 mm/rev TiN (CVD) HBN) ~5.0毫米 9 ADKT1505PDER-47 A TiN-TiC-TiN Ti-6AI-4V 55米/分鐘 (CVD) (300 HBN) 0.1 mm/tr 3毫米 實例2 使用TiN-TiC-TiN CVD塗佈之銑削插入物之三個（3)不同 群組以用作涉及銑削一 Ti-6AI-4V工件的工具磨損測試’ 每個群組具有一標準幾何名稱ADKT1505PDER-47。該等 銑削條件顯示於表5中。使用ADKT1505PDER-47銑削插入 物之該三個（3)群組以執行工具磨損測試，每個群組分別由 下列各項組成：（i) 一 GX20TM 基板（ATI Stellram，Allegheny Technologies Company，LaVergne，TN，37086，USA) ; (ii)沒 有一近表面釕濃度梯度的基板A ;及（iii)具有如上文描述 般之一近表面釕濃度梯度的基板A。 基板A從一堅硬等級之膠結碳化物粉末產生，該粉末可 根據ISO標準用於機械加工P45/K35材料。基板A之標稱化 學組合物及某些性質顯示於表2中。可從ATI Stellram購得 之GX20TM粉末係一膠結之氮化物粉末，其具有呈現於表6 中之標稱化學組合物及某些性質。 • 34· 150097.doc 201127993 表6 化學組合物 (重量百分比四捨五入至最接近1%) 密度 性質 硬度 WC Co Ru (g/cm3) (HRA) 89 10 <2 14.6 90 該塗佈之GX20TM·結之碳化物銑削插入物使用類似於 上文實例1中所描述之粉末冶金技術製備。該GX20TM銑削 插入物用於提供基線磨損性質，以與基板A銑削插入物（具 有及不具有Ru梯度）之磨損性質比較。 該磨損測試之結果呈現於圖4中。對於每個變體（GX20tm 材料基板、基板A具有/不具有Ru，基板A具有Ru) ’三個 複製銑削插入物用於在工件上執行三個複製銑削操作。每 個變體之三個磨損量測之平均呈現於圖4中。由該基線 GX20TM材料變體製成之銑削插入物展示0.0073英寸之一平 均刀腹磨損。包括無釕含量之基板A的該等銑削插入物展 示0.0143英寸之一平均磨損。包括基板A且具有一近表面 釕濃度梯度擴散進入至該膠結碳化物基板之黏結劑中之切 削插入物展示0.0065英寸的一平均磨損。包括具有釕梯度 之基板A之切削插入物相對於包括不具有釕含量的基板A 之切削插入物展示耐磨性方面的54.5%之一增強。包括具 有釕梯度之基板A的切削插入物相對於包括GX20TM材料之 切削插入物展示耐磨性方面之1 0.9%的一增強。 實例3 150097.doc -35· 201127993 使用TiN-TiC-TiN CVD塗佈之銑削插入物之三個（3)不同 群組以測試涉及銑削一 Ti_6AI_4V工件的工具磨損，每個 群組具有一標準幾何名稱APKT1604PDER-43。銑削條件 顯示於表5中。APKT1604PDER-43銑削插入物之該三個（3) 群組用於執行工具磨損測試，每個群組分別由下列各項組 成.（0—GX20TM材料基板；（ii)沒有一近表面釕濃度梯度 的基板B ;及（iii)具有一近表面釕濃度梯度的基板B。 基板B由一堅硬等級之膠結碳化物粉末產生，該粉末可 用於根據ISO標準而機械加工P45/K35材料。基板b之標稱 化學組合物及某些性質顯示於表2中。該GX2〇TM.結碳化 物銑削插入物使用類似於上文實例丨中描述之粉末冶金技 術製備。 該磨損測試之結果呈現於圖5中。對於每個變體⑴又⑼… 材料基板、基板B具有/不具有Ru，基板B具有Ru)，三個複 製銑削插入物用於在工件上執行三個複製銳削操作。每個 變體之三個磨損量測之平均呈現於圖5中。包括該基線 GX20TM材料變體之銑削插入物展示〇 〇12英寸之一平均刀 腹磨損。該等銑削插入物包括沒有釕含量之基板B，其展 示0.030英寸之一平均磨損。包括基板B且具有一近表面釕 濃度梯度擴散進入至該膠結碳化物基板之黏結劑中之切削 插入物展示0.022英寸的一平均磨損.包括具有釕梯度之 基板B之切削插入物相對於包括不具有釕含量之基板B之 切削插入物展示耐磨性方面的26.7%之一增強。 實例4 150097.doc -36- 201127993 使用TiN-TiC-TiN CVD塗佈之銑削插入物之三個（3)不同 群組以測試涉及銑削— Ti_6AI_4v工件的工具磨損每個 群組具有一標準幾何名稱XDLlri20508ER_D4l。銑削條件 顯示於表5中。XDLT12〇5〇8ER_D41銑削插入物之該三個 (3)群組用於執行王具磨損測試，每個群組分別由下列各項 組成.（1)一 GX20TM材料基板；（ii)沒有一近表面釕濃度梯 度的基板c ;及（iii)具有一近表面釕濃度梯度的基板c。 基板C由一堅硬等級之膠結碳化物粉末產生，該粉末可 用於根據iso標準而機械加iP45/K35材料。基板c之標稱 化學組合物及某些性質顯示於表2中。該GX2〇TM膠結碳化 物銑削插入物使用類似於上文實例丨中描述之粉末冶金技 術製備。 该磨損測試之結果呈現於圖6中。對於每個變體（βχ2〇ΤΜ 蠢 材料基板、基板C具有/不具有Ru，基板C具有Ru)，三個複 製銳削插入物用於在工件上執行三個複製銑削操作。每個 變體之三個磨損量測之平均呈現於圖6中。包括該基線 GX20材料變體之銑削插入物展示〇·〇丨〇4英寸之_平均刀 腹磨損。該等銑削插入物包括沒有釕含量之基板c，其展 不0.0159英寸之一平均磨損。包括基板c且具有—近表面 釕濃度梯度擴散進入至該膠結碳化物基板之黏結劑中之切 削插入物展示0.0118英寸的一平均磨損。包括具有釕梯度 之基板C之切削插入物相對於包括不具有釕含量之基板匸 之切削插入物展示耐磨性方面的25.8%之一增強。 實例5 150097.doc •37· 201127993 使用TiN-TiC-TiN CVD塗佈之銑削插入物之三個（3)不同 群組以測試涉及銳削一 Ti_6AI_4V工件的工具磨損，每個 群組具有—標準幾何名稱XDLT120508ER-D41。銑削條件 顯示於表5中。XDL丁 12〇5〇8ER_D41銑削插入物之該三個 (3)群組用於執行工具磨制試，每個群組分別由下列各項 、’且成.（1)一 GX20TM材料基板；（ii)沒有一近表面釕濃度梯 度的基板D ;及（iii)具有一近表面釕濃度梯度的基板 基板D由一堅硬等級之膠結碳化物粉末產生，該粉末可 用於根據iso標準而機械加工P45/K35材料。基板D之標稱 化干組合物及某些性質顯示於表2中。該gx2〇tm膠結碳化 物銑削插入物使用類似於上文實例丨中描述之粉末冶金技 術製備。 s玄磨損測試之結果呈現於圖7中。對於每個變體⑴χ2〇ΤΜ 材料基板、基板D具有/不具有Ru，基板D具有Ru)，三個 複製銑削插入物用於在工件上執行三個複製銑削操作。每 個變體之二個磨損量測之平均呈現於圖7中。包括該基線 GX20TM材料變體之銑削插入物展示〇 〇丨〇2英寸之一平均刀 腹磨損。該等銑削插入物包括沒有釕含量之基板D，其展 示〇.0153英寸之一平均磨損。包括基板D且具有一近表面 釕》辰度梯度擴散進入至該膠結碳化物基板之黏結劑中之切 削插入物展示0.0132英寸的一平均磨損。包括具有釕梯度 之基板D之切削插入物相對於包括不具有釕含量之基板〇 之切削插入物展示耐磨性方面的丨3 之一增強。 實例6 150097.doc •38- 201127993 使用TiN-TiCN-Al203-TiN CVD塗佈之車削插入物之十八 個（1 8)不同群組以測試涉及車削一 4340鋼鐵工件的工具磨 損，每個群組具有一標準幾何名稱CNMG432-4T。車削條 件顯示於表5中。CNMG432-4T車削插入物之該18個群組 用於執行工具磨損測試，每個群組分別由下列九個（9)基板 F-N之一個（1)組成，沒有釕梯度之一第一組及具有近表面 釕濃度梯度之一第二組。 基板F-N包括膠結碳化物粉末，其等可用於製備一寬廣 範圍之等級，以根據ISO標準而用於機械加工P05/K05至 P40/K40材料。基板F-N之標稱化學組合物及某些性質顯示 於表2中。 磨損測試之結果呈現於圖8中。對於每個變體（基板F-N，具有及不具有一 Ru梯度），一車削操作執行於一工件 上。具有一近表面釕梯度且包括基板F、G及J-N之該等車 削插入物相對於包括不具有釕含量之基板的車削插入物展 示一增強之耐磨性。刀腹磨損之平均減少由包括基板F、G 及J-N之插入物展示，且一釕梯度為約30%。 實例7 使用TiAIN CVD塗佈之車削插入物之八個（8)不同群組以 測試涉及車削一 Ti-6AI-4V工件的工具磨損，每個群組具 有一標準幾何名稱CNMG432-4E。車削條件顯示於表5 中。CNMG432-4E車削插入物之該八個（8)群組用於執行工 具磨損測試，每個群組分別由四個（4)基板1-4之一個（1)組 成，沒有釕梯度之一第一組及具有近表面釕濃度梯度之一 150097.doc 39· 201127993 第二組。 基板1-4由膠結碳化物粉末製成，其等可用於製備-寬 廣範圍之等級’以根據則標準而機械加ΐρκ(η⑽5細 至Ρ1 5/K25/S 1 〇。基板i·4之標稱化學組合物及某些性質顯 示於表2中。 ‘ 磨損測試之結果呈現於圖9中。對於每個變體(基板卜 4’具有及不具有—Ru梯度)’三個複製之車削插入物用於 在-工件上執行三個複製車削操作。每個變體之三個磨損 量測之平均呈現於圖9中。該等車削插入物呈有一近表面 釕梯度’且基板2-4相對於包括不具有釕含量之基板之車 削插入物展示增強之❹性4刀腹磨損上之平均減„、由 包括基板2-4之插人物展示，且_釕梯度為㈣％。 實例8 使用TiN-TiCN-aAl2〇3_TiN CVD塗佈之車削插入物之兩 個⑺不料組以測試涉及車削—料翻鐵路輪的工且磨 損，每個群組具有-標準幾何名稱RCMR96_4m。車削條 件顯示於表5中。職R9“M車削插入物之⑸個群•且用 於執行工具磨損測試’每個群組分別由：(〇沒有舒 基板z;及（ii)具有—近表面釕濃度梯度之基板z組成。 基板Z由膠結碳化物粉末製成，其可用於製備— :，以使用於需要極佳高溫變形阻力之重負荷機械加工 。基板Z之標稱化學組合物及某些性質顯示於表2中。 磨損測試之結果呈現於圖10中，每個 不具有—Ru梯度之基板z)’-插人物用於在該等輪I執行 150097.doc 201127993 車削操作。名 於每個變體，

中之切削插入物對於在位置2及3處的75分鐘及 。每個變體之磨損量測呈現於圖10中。再者 (疋黏結劑 11 5分鐘之 總機械加工時間分別展示0.0058英寸及〇〇135英寸之平均 磨損。 由於工具壽命中之差異，該等磨損量測無法直接對比。 然而，使用線性内插法以決定相同工具壽命之磨損的均等 量包括具有釕梯度之基板Z的切削插入物相對於包括沒 有釕含量之基板Z的切削插入物在位置2及3處分別展示耐 磨性方面的約62%及67%的一增強。 實例9 使用TiN-TiC-TiN CVD塗佈之銑削插入物之六個（6)不同 群組以測試涉及銑削一 Ti-6AI-4V工件的工具壽命，每個 群組具有一標準幾何名稱ADKT1505PDER-47。該工件才才 料及銑削條件顯示於表5中。ADKT1 505PDER-47銳削插入 物之6個群組用於執行工具壽命測試，每個群組分別由基 板A組成，一組沒有PGM含量且其他五組每個分別包括 釕、銖、銥、锇及鉑之一近表面濃度梯度。 該工具壽命測試之結果呈現於圖11中。對於每個變體執 150097.doc 41 201127993 行一銑削操作。包括沒有任何PGM之基板A的該銑削插入 物在約4.1分鐘後故障。包括具有近表面銥、餓及鉑濃度 梯度的基板A之銑削插入物展示多於6分鐘之工具壽命。包 括具有一近表面釕濃度梯度之基板A之銑削插入物展示多 於5刀鐘的一工具奇命。包括具有一近表面銶濃度梯度之 基板A的銑削插入物展示與包括沒有任何pgm之基板a的 銑削插入物大致相同的一工具壽命。 本揭示内容已參考多種例示性、例證性及非限制性實施 例而撰寫》然而，熟習此項技術之一般技術者將意識到在 未背離單純由申請專利範圍所定義之本發明之範圍的前提 下可對任意所揭示之實施例（或其等之部分）作出多種取 代、修正或組合。因此，應預期且理解本揭示内容涵蓋不 在此處明文闡明之額外實施例，該等實施例可例如經由將 此處描述之該等實施例所揭示之步驟、成分、組分、組 件、元素、特徵、態樣及類似物之任意者組合、修改或改 組而獲得。因此，本揭示内容不受例示性及例證性實施例 之描述而限制，而是單純由申請專利範圍限制。以此方 式，申請者在執行期間保留權利修改該等申請專利範圍， 以添加此處描述之多種特徵。 【圖式簡單說明】 圖1A、圖1B及圖lc係繪示根據ASTM/IS〇標準的經指稱 為XDLW1205 08SR-D之-切削插入物的一非限制性實施例 之圖式；圖1A係該切削插入物之一透視圖；圖1B係該切 削插入物之一俯視圖；及圖1C係該切削插入物之一侧視 150097.doc •42- 201127993 圖； 圖2 A係圖1A、圖1B及圖1C中繪不之該切削插入物之一 截面視圖；圖2B係圖2 A中緣示之該切削插入物之一部分 之一展開圖；及圖2C係圖2B中繪示之該切削插入物之部 分的一替代視圖，且亦包含繪示在該切削插入物部分之一 近表面區域中之一鉑系金屬濃度梯度之一疊加圖表； 圖3係輝光放電發光光譜法（GD-OES)發射（鎢、鈷、碳及 釕之相對強度值）作為從一 WC-11 Co基板（佔重量百分比11 之鈷黏結劑基材及佔重量百分比87至89之碳化鎢粒子，允 許較少地添加TiC/TaC/NbC)之深度之一函數的一半對數 圖，其中該基板塗佈有4微米之一釕層且由1325 °C及60分 鐘之熱處理循環而處理，以形成由於一擴散循環之標繪圖 中顯示之近表面釕濃度梯度； 圖4係三（3)種類之CVD塗佈之ADKT1505PDER-47切削插 入物之一工具磨損測試之一對比實驗結果之一條線圖，該 等切削插入物包括不同基板且機械加工一 Ti-6AI-4V工 件； 圖5係三（3)種類之CVD塗佈之APKT1604PDER-43切削插 入物之一工具磨損測試之一對比實驗結果之一條線圖，該 等切削插入物包括不同基板且機械加工一 Ti-6AI-4V工 件； 圖6係三（3)種類之CVD塗佈之XDLT120508ER-D41切削 插入物之一工具磨損測試之一對比實驗結果之一條線圖， 該等切削插入物包括不同基板且機械加工一 Ti-6AI-4V工 150097.doc -43- 201127993 件； 圖7係三（3)種類之CVD塗佈之XDLT120508ER-D41切削 插入物之一工具磨損測試之一對比實驗結果之一條線圖， 該等切削插入物包括不同基板且機械加工一 Ti-6AI-4V工 件； 圖8係十八（18)種類之CVD塗佈之CNMG432-4T切削插入 物之一工具磨損測試之一對比實驗結果之一條線圖，該等 切削插入物包括不同基板且機械加工一 4340鋼鐵工件； 圖9係八（8)種類之CVD塗佈之CNMG432-4E切削插入物 之一工具磨損測試之一對比實驗結果之一條線圖，該等切 削插入物包括不同基板且機械加工一 Ti-6AI-4V工件； 圖10係兩（2)種類之CVD塗佈之RCMR96S-4M切削插入物 之一工具磨損測試之一對比實驗結果之一條線圖，該等切 削插入物包括不同基板且機械加工一 1036鋼鐵工件之兩個 不同區域，及 圖11係六（6)種類之CVD塗佈之ADKT1 505PDER-47切削 插入物之一工具壽命測試之一對比實驗結果之一條線圖， 該等切削插入物包括不同基板且機械加工一 Ti-6AI-4V工 件。 【主要元件符號說明】 10 切削插入物 11 切削邊緣 12 頂表面 13 側壁 150097.doc -44- 201127993 14 鼻角 20 切削插入物之部分 21 塗層 22 基板 23 介面 24 近表面區域 25 主體區域 150097.doc . 45 -

Claims (1)

1. 201127993 七、申請專利範圍： 1. 一種切削工具，其包括： 基板，其包括硬粒子及一黏結劑，該黏結劑包括一 近表面鉑系金屬濃度梯度；及 至少一個耐磨性塗層，其在該基板之至少一部分上。 2. 士 #求項】之切削工具，其中該鉑系金屬包括銖、釕' 娥、铑、銥、鈀、鉑或其等之任意組合。 3· 4叫求項〗之切削工具，其中該等硬粒子包括金屬碳化 物金屬氮化物、金屬碳氮化物、金屬硼化物、金屬矽 化物、金屬氧化物或其等之任意組合。 4·如π求項3之切削工具，其中該金屬包括該等硬粒子， 該等硬粒子包括鈦、鉻、飢、錯、給、组、钥、銳、鹤 或其等之任意組合。 5. 士、吻求項1之切削工具，其中該黏結劑包括鈷、鎳、 鐵、其等之任意合金或其等之任意組合。 6·如凊求項丨之切削工具，其中至少一個耐磨性塗層包括 一金屬碳化物、一金屬氮化物、一金屬碳氮化物、—金 屬硼化物、一金屬矽化物、一金屬氧化物或其等之—任 一組合。 7’ ：¾叫求項6之切削工具，其中該金屬包括該耐磨性塗 層耐磨性塗層包括鈦、鉻、飢 '結、給、經、銦、 鈮、鎢、鋁、硼、矽或其等之任意組合。 8.如咕求項丨之切削工具，其中該近表面鉑系金屬濃度梯 度L括在该基板表面處基於一總黏結劑重量從佔重量百 150097.doc 201127993 分比1〇至佔重量百分比丨⑼之#系金屬及在該基板之 一主體區域中從零至背景位準之鉑系金屬。 9·如請求項丨之㈣工具’其中該近表面㈣金屬濃度梯 度包括在該基板表面處基於一總，結劑重量從佔重量百 :比1〇至佔重量百分比1〇0之翻系金屬，且隨著深度而 減少至零或背景位準之鉑系金屬。 1 〇·如請求項1之切削工且，其中 、、宁°亥近表面鉑系金屬濃度梯 度包括在該基板表面處基於—總黏結劑重量從佔重量百 :比10至佔重量百分比100之紐系金屬，且在該基板之 -主體區域中隨著深度而對數地減少至零或背景 鉑系金屬。 T 王 11.如請求項1之切削工具 磾性堡:層具有 由物理氣相沈積而施加的一塗層的該等特性。 12·如請求t之切削工具，其中至少一個耐磨性塗層具有 由化學氣相沈積而施加的一塗層的該等特性。 13.如請求項1之切削工具，1 一 肀至V 個耐磨性塗層1有 從1微米至30微米的一厚度。 '、 一個耐磨性塗層具有 一個耐磨性塗層具有 14. 如請求項丨之切削工具，其中至少 從1微米至10微米的一厚度。 15. 如清求項1之切削工具，其中至少 從2微米至6微米的一厚度。 16_如請求項i之切削工具， 兩層或多層。 17_ 一種切削工具，其包括： 其中至少一個耐磨性塗層包括 150097.doc 201127993 一膠結之碳化物基板，該基板包括碳化鎢粒子及一鈷 黏結劑’該黏結劑包括一近表面鉑系金屬濃度梯度，該 近表面鉑系金屬濃度梯度係在該基板表面處基於一總黏 結劑重量從佔重量百分比1 〇至佔重量百分比100之鉑系 金屬，且隨著深度而對數地減少至背景位準之鉑系金 屬； 其中該鉑系金屬從由釕、餓、铑、銥、鈀、鉑及其等 之任意組合組成之群組中選擇；及 在該基板之至少一部分上的至少一個耐磨性塗層，該 塗層包括一IIIA族、IVA族、IVB族、VB族或VIIB族金屬 之一金屬碳化物、金屬氮化物、金屬碳氮化物、金屬硼 化物、金屬矽化物、金屬氧化物或其等之任意組合。 18. 19. 20. 一種用於生產一切削工具的方法，該方法包括： 在包括硬粒子及一黏結劑之一基板之一表面之至少一 部分上沈積至少一個鉑系金屬； 以足夠造成至少一個鉑系金屬擴散進入至該黏結劑内 且在6玄黏結劑内形成一近表面鉑系金屬濃度梯度的一溫 度及一時間加熱該基板；及 在加熱該基板且在該黏結劑内形成該近表面鉑系金屬 濃度梯度之後在該基板表面上沈積一耐磨性塗層。 如請求項18之方法，其中該鉑系金屬包括銖、釕、餓、 錄、銀、鈀、鉑或其等之任意組合。 如明求項1 8之方法，其中該等硬粒子包括至少一個金屬 发化物金屬氮化物、金屬碳氮化物、金屬硼化物、金 150097.doc 201127993 屬矽化物、 金屬氧化物或其等之任意組合。 21 ·如請求項2〇之方法，其中 硬粒子包括鈦、絡、飢、 等之任意组合。 該金屬包括該等硬粒子，該等 錯、銓、钽、鉬、鈮、鎢或其 A㈣求項i 8之方法，其中該點結劑包括鈷、錦、鐵、其 等之任意合金或其等之任意組合。 23. 如請求項18之方法，其中該近表面翻系金屬濃度梯度包 括在該基板表面處基於-_結劑重量從佔重量百分比 10至佔重1百分比100之鉑系金㉟，及纟該基板之一主 體區域中從零至背景位準的翻系金屬。 24. 如凊求項【8之方法，其中該近表面翻系金屬濃度梯度包 括在該基板表面處基於_軸結劑重量從佔重量百分比 10至佔重#百分比_之始系金屬，且隨著深度而減少 至零或背景位準之鉑系金屬。 月长員18之方法，其中該近表面翻系金屬濃度梯度包 括在該基板表面基於一總黏結劑重量從佔重量百分比1〇 至佔重量百分比100之鉑系金屬，且在該基板之一主體 區域t隨著深度而對數地減少至零或背景位準之链系金 屬。 26_如請求項18之方法，其進—步包括在沈積至少-個始系 金屬至該基板之表面之至少一部分上之前從該基板表面 之至少一部分處移除該黏結劑之一部分。 27.如請求項26之方法，其包括在沈積至少一個翻系金屬至 該基板之表面之至少—部分上之前㈣該基板表面以從 150097.doc 201127993 該基板表面之至少一部分處移除該黏結劑之一部分。 28. 29. 30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 如請求項18之方法，其中該耐磨性塗層使用物理氣相沈 積而沈積。 如請求項18之方法’其中該耐磨性塗層使用化學氣相沈 積而沈積。 如請求項18之方法，其中該耐磨性塗層包括一金屬碳化 物、—金屬氮化物、一金屬碳氮化物、一金屬硼化物、 一金屬石夕化物或一金屬氧化物之至少一者。 如印求項30之方法，其中該金屬包括該耐磨性塗層，該 耐磨性塗層包括鈦、鉻、釩、錯、姶、钽、鉬、鈮、 鶴、紹、硼、矽或其等之任意組合。 月长項18之方法，其進一步包括在加熱該基板之後且 在沈積該耐磨性塗層至該基板表面之上之前用一預塗佈 處理而處理該基板表面之至少一部分。 °月求項3 2之方法，其中該預塗佈處理包括電子抛光、 珠擊法、微喷砂、濕喷砂、乾喷砂、研磨、刷塗、噴射 研磨、壓縮空氣喷砂或其等之任意組合。 如請求項丨之切削工具，其中該切削工具從由一光口鉸 刀、一端銑刀、一鑽孔器及一插入物組成之一群組中選 擇0 如請求項Π之切削卫具’其中該切削卫具從由—光口狡 刀、一端銑刀、-鑽孔器及―插人物組成之-群組中選 一光口鉸刀 群組中選擇 月求項18之方法，其中該切削工具從由 而鍊刀、一鑽孔器及一插入物組成之— 150097.doc