技術領域

本發明涉及用于通過排屑來進行加工的切削工具，其中切削工具包括硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼基材料或高速鋼制成的基底，以及硬的且耐磨耐熔涂層，其中所述涂層的至少一層包括沒有無定形相共存的立方c-(Me，Si)N相。

背景技術

TiN已經被廣泛用作在切削工具上的堅硬層，但是在高于500℃的溫度下的較差的抗氧化性已經引起了對于三元或四元化合物(例如Ti-Al-N和Ti-Cr-Al-N)的興趣。

較復雜的四元化合物，例如Ti-Al-Si-N已經被報導過，并且由于由NaCl型的晶相與無定形Si₃N₄和SiN_x結合組成的兩相結構，這種化合物被描述成一種超硬的結構，H＞45GPa。這些涂層材料示出改善的抗氧化性和在硬化鋼的加工中改善的性能。

但是，在升高的溫度下，基于無定形相的材料趨于由晶界滑移而造成的塑性變形，這是為什么通過上述解決方案不能獲得最優性能的原因。

發明內容

本發明的一個目標是提供包括至少一層含有沒有無定形相共存的立方c-(Me，Si)N相的涂層，以涂敷到用于通過排屑來進行加工的切削工具。

本發明的另一個目標是提供通過PVD技術沉積含有沒有無定形相共存的立方c-(Me，Si)N相的涂層。

已經發現，通過平衡在生長期間的化學組成、熱能的量和離子誘發的表面活化的程度、生長速率、和壓力，可以獲得含有沒有無定形相共存的立方c-(Me，Si)N相的涂層，與現有技術比較，其展示出在金屬切削中改善的性能。

附圖說明

圖1.來自在a)沉積態、b)在900℃退火后的狀態、和c)在1100℃退火后的狀態下c-(Ti_1-xSi_x)N層的X射線衍射圖譜。每層的Si含量都被指示出來。

圖2.在WC-Co基底上的a)TiN和b)Ti_0.92Si_0.08N層的橫截面透射電子顯微照片。

圖3.來自在WC-Co基底上的沉積態的Ti_0.86Si_0.14N薄層的橫截面TEM顯微照片，a)具有選區電子衍射圖樣的總體觀察圖和b)HREM圖像。具有(002)晶體學方向的亞晶粒的內部分支的柱狀微結構被指示在a)中。在b)中顯示了，在繞[001]相互旋轉后，在相鄰纖維I-III中的分別具有晶帶軸[010]、[hko]和[110]的(200)和(002)平面的痕跡。

圖4.沉積的以及在900℃和1100℃下退火2小時后的(Ti_1-xSi_x)N層的a)硬度和b)楊氏模量。

具體實施方式

根據本發明，提供了用于通過排屑來進行加工的切削工具，其中切削工具包括硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、立方氮化硼基材料或高速鋼制成的主體，在其上沉積了耐磨耐熔涂層，其中所述涂層由包括至少一層沒有無定形相共存的c-(Me，Si)N相的一層或多層耐熔化合物組成。另外的層由與從Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Si和Al中選擇的元素的氮化物和/或碳化物和/或氧化物組成，采用物理氣相沉積(PVD)、或其它不同于PVD的沉積技術，例如離子加強化學氣相沉積(PACVD)和/或化學氣相沉積(CVD)長成。根據本發明的工具在金屬切削應用中特別有用，在金屬切削應用中，切屑厚度較小并且工作材料較硬，例如使用整體立銑刀、刃型銑刀的仿形銑削或硬化鋼的鉆孔。

切削工具刀片、整體立銑刀或鉆頭包括基底和涂層，所述涂層由其中的至少一層包括晶態立方相c-(Me_1-xSi_x)_c(N_1-bX_b)_d的一層或多層耐熔化合物組成，其中Me是元素Ti、Zr、V、Cr和Al的一種或多種，并且X是元素C、O和B的一種或多種，c-(Me_1-xSi_x)_c(N_1-bX_b)_d相的比例R＝d/c為0.85-1.05，并且b小于0.1，并且x為0.05-0.20，并且所述層不包含被XRD或/和TEM(透射電子顯微鏡)或/和XPS(X射線光電子能譜)所檢測到的無定形相。

c-(Me，Si)N層的特征在于：