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      的涂層的帶涂層的主體及其制備方法

      文檔序號:9332266閱讀:503來源:國知局
      的涂層的帶涂層的主體及其制備方法
      【專利說明】其中涂層方案包括TiAI203的涂層的帶涂層的主體及其制 備方法
      【背景技術(shù)】
      [0001] 本發(fā)明涉及帶涂層的主體(及其制備方法),其中涂層方案通過化學(xué)氣相沉積 (CVD)來施加,并且特別是可用于材料移除應(yīng)用諸如機加工、車削和銑削中的帶涂層的切削 刀片。更具體地講,本發(fā)明涉及帶涂層的主體(及其制備方法),諸如其中涂層方案包括通 過CVD施加的TiAl203涂層的帶涂層的切削刀片,并且其中帶涂層的切削刀片表現(xiàn)出可接受 的特性,包括高性能切削應(yīng)用、高速切削應(yīng)用中的適用性,改善的耐熱性,以及改善的耐磨 性。
      [0002] 迄今為止,帶涂層的主體諸如帶涂層的切削刀片已用于材料移除應(yīng)用中。涂層通 常包含表現(xiàn)出耐熱性和/或耐磨性特性的硬耐火材料。在切削刀片上使用涂層的一個主要 目的是延長切削刀片的使用壽命。這些涂層方案中的示例性涂層方案在以下文件中的一些 中有所描述:Hochaer等人的名稱為"TitaniumdopedCVDaluminacoatings"(慘欽CVD 氧化錯涂層)的文章,Surface&CoatingsTechnology2〇3 (2〇〇8),pages3f5〇-356 (《表 面和涂層技術(shù)》,第203卷,2008年,第350-356頁);Kathrein等人的名稱為"DopedCVD A1203coatingsforhighperformancecuttingtools"(用于高性能切削工具的慘雜 CVDA1203涂層),Surface&CoatingsTechnology163-164 (2001),pages181-188 (《表 面和涂層技術(shù)》,第163-164卷,2001年,第181-188頁);授予Smith等人的美國專利 No. 4, 180, 400 ;對于切削工具部件的日本公布專利申請No. 59-085860A;授予Nakano的美 國專利No. 4, 746, 563 ;授予Westphal等人的美國專利No. 6, 660, 371 ;以及授予Sottke等 人的美國專利No. 7, 326, 461。
      [0003] 從上述文件明顯可見,過去已使用了用于帶涂層的切削刀片的許多不同涂層方 案。根據(jù)這些文件,這些涂層方案中的每一個提供某些優(yōu)點。雖然已經(jīng)存在應(yīng)該提供某些 優(yōu)點的涂層方案,但仍一直希望繼續(xù)延長使用壽命,以及改善帶涂層的切削刀片的高性能 切削應(yīng)用特性、高速切削應(yīng)用特性、改善的耐熱性特性,以及改善的耐磨性特性。對于帶涂 層的切削刀片,存在延長使用壽命,以及改善高性能切削應(yīng)用特性、高速切削應(yīng)用特性、改 善的耐熱性特性,以及改善的耐磨性特性的希望。
      [0004] 因此,非常希望提供帶涂層的切削刀片(及其制備方法),該帶涂層的切削刀片可 用于材料移除應(yīng)用中,其具有改善的特性,其中CVD涂層包括包含TiAl203涂層的涂層方案。 另外,非常希望提供帶涂層的切削刀片(及其制備方法),該帶涂層的切削刀片可用于材料 移除應(yīng)用中,其中CVD涂層包括包含TiAl203涂層的涂層方案并且切削刀片具有延長的工具 壽命,以及表現(xiàn)出改善的性能特性。再另外,非常希望提供帶涂層的切削刀片(及其制備方 法),該帶涂層的切削刀片可用于材料移除應(yīng)用中,其中CVD涂層包括包含TiAl203涂層的 涂層方案并且切削刀片具有延長的工具壽命,以及表現(xiàn)出可接受的特性,包括高性能切削 應(yīng)用、高速切削應(yīng)用中的適用性,改善的耐熱性,以及改善的耐磨性。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005] 在一種形式中,本發(fā)明是帶涂層的切削刀片,其包括具有基底表面的基底、基底表 面上的背襯涂層方案,以及TiAl203涂層,其中使用化學(xué)氣相沉積從包含AlCl3、H2、TiCl4、C02 和HC1的氣體組合物沉積TiAl203涂層。
      [0006] 在其另一種形式中,本發(fā)明是用于制備帶涂層的切削刀片的方法,該方法包括以 下步驟:提供具有基底表面的基底;通過化學(xué)氣相沉積將背襯涂層方案沉積在基底表面 上;以及通過化學(xué)氣相沉積從包含AlCl3、H2、TiCl4、C0#PHC1的氣體組合物沉積TiAl203涂 層。
      [0007] 在又一種形式中,本發(fā)明是用于制備帶涂層的切削刀片的方法,該方法包括以下 步驟:提供具有基底表面的基底;通過化學(xué)氣相沉積將背襯涂層方案沉積在基底表面上; 以及通過化學(xué)氣相沉積來沉積包含TiAl203涂層和氧化鋁涂層的交替涂層的TiAl203氧化 鋁涂層方案,使用化學(xué)氣相沉積從包含A1C13、H2、TiCl4、0)2和HC1的氣體組合物沉積該 TiAl203 涂層。
      【附圖說明】
      [0008] 以下為形成本專利申請的一部分的【附圖說明】:
      [0009] 圖1是本發(fā)明的帶涂層的切削刀片的特定實施例的等軸視圖,其中涂層方案的一 部分被移除以暴露基底;
      [0010] 圖2是包括表5中的切削刀片R1的特定實例的特定涂層方案的示意性剖視圖;
      [0011] 圖3是包括表5中的切削刀片R2的特定實例的特定涂層方案的示意性剖視圖;
      [0012] 圖4是包括表5中的切削刀片R3的特定實例的特定涂層方案的示意性剖視圖;
      [0013] 圖5是包括表5中的切削刀片R4的特定實例的特定涂層方案的示意性剖視圖;
      [0014] 圖6是可用于與圖1的帶涂層的切削刀片一起使用的涂層方案的一個特定實施例 的示意性剖視圖;
      [0015] 圖7是適于與圖1的帶涂層的切削刀片一起使用的涂層方案的另一個特定實施例 的示意性剖視圖;
      [0016] 圖8是適于與圖1的帶涂層的切削刀片一起使用的涂層方案的再一個特定實施例 的示意性剖視圖;
      [0017] 圖9是適于與圖1的帶涂層的切削刀片一起使用的涂層方案的又一個特定實施例 的示意性剖視圖;
      [0018] 圖10是CVDA1203涂層的表面的顯微照片(具有10微米的標(biāo)度);
      [0019] 圖11是實例R3的CVDTiAl203涂層的表面的顯微照片(具有10微米的標(biāo)度);
      [0020] 圖12是代表切削刀片實例R1至R4的前刀面的橫截面的顯微照片(具有10微米 的標(biāo)度);
      [0021] 圖13是切削刀片實例R1的拐角的橫截面的顯微照片(具有50微米的標(biāo)度);
      [0022] 圖14是切削刀片實例R4的拐角的橫截面的顯微照片(具有50微米的標(biāo)度);并 且
      [0023] 圖15是包括用于表5的測試中的KCP25切削刀片涂層方案的特定涂層方案的示 意性剖視圖。
      【具體實施方式】
      [0024]圖1示出通常指定為20的帶涂層的切削刀片的實施例(其為帶涂層的主體的 一種形式),并且其通??山Y(jié)合用于切肩成形材料移除操作的切削組件使用。在切肩成 形材料移除操作中,切削刀片接合工件以從工件移除通常為切肩形式的材料。從工件移 除切肩形式的材料的材料移除操作通常被本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知為切肩成形材料移除操 作。Moltrecht的書MachineShopPractice「IndustrialPressInc. ,NewYork,New York(1981)](《機工車間實習(xí)》,紐約州紐約市工業(yè)出版社,1981年)在第199-204頁尤 其呈現(xiàn)了切肩形成的描述,以及不同種類的切肩(即,連續(xù)切肩、不連續(xù)切肩、節(jié)狀切肩)。 Moltrecht在第199-200頁[部分]說道,"當(dāng)切削工具與金屬第一次接觸時,其在切削刃 之前壓縮金屬。在工具前進時,切削刃之前的金屬被壓迫至其中其將在內(nèi)部剪切的點,使得 金屬的晶粒變形并且沿著稱為剪切平面的平面塑性流動…當(dāng)被切削的金屬類型是可延展 的時(諸如鋼),切肩將以連續(xù)條帶脫落…"。Moltrecht繼續(xù)描述不連續(xù)切肩和節(jié)狀切肩 的形成。作為另一個例子,在ASTEToolEngineersHandbook,McGrawHillBookCo. ,New York,NewYork(1949)(《ASTE刀具工程師手冊》,紐約州紐約市麥格勞希爾圖書公司,1949 年)的第302-315頁發(fā)現(xiàn)的文本提供了對于金屬切削過程中的切肩形成的一個冗長的說 明。該ASTE手冊在第303頁展示了在切肩形成與機加工操作(諸如車削、銑削和鉆孔)之 間的清楚的關(guān)系。以下專利文獻討論了在材料移除操作中的切肩形成:授予Battaglia等 人的美國專利No. 5, 709, 907 (轉(zhuǎn)讓給肯納金屬公司(KennametalInc.)),授予Battaglia 等人的美國專利No. 5, 722, 803 (轉(zhuǎn)讓給肯納金屬公司(KennametalInc.)),以及授予Oles 等人的美國專利No. 6, 161,990 (轉(zhuǎn)讓給肯納金屬公司(KennametalInc.))。
      [0025] 帶涂層的切削刀片20包括基底22。帶涂層的切削刀片20的涂層的一部分被移除 以便在圖1中示出基底22?;?2可由多種可接受基底材料中的任一種制成。帶涂層的 切削刀片20具有后刀面24和前刀面26。后刀面24和前刀面26相交以在其接合點處形成 切削刃28。在基底22的表面上存在涂層方案30。應(yīng)當(dāng)理解,帶涂層的切削刀片可表現(xiàn)出 與圖1中所示的幾何形狀不同的幾何形狀。
      [0026] 用于特定實施例中的每一個的基底可選自同一組材料。就此而言,用于基底的合 適材料包括但不限于燒結(jié)碳化物(例如,但不限于碳化鎢-鈷材料)、陶瓷(例如,但不限于 氮化硅基陶瓷、硅鋁氧氮基陶瓷、碳氮化鈦基陶瓷、二硼化鈦基陶瓷)、金屬陶瓷(例如,但 不限于具有鎳-鈷粘結(jié)劑和高水平的鈦并且還可包含碳化鎢和碳化鈦的金屬陶瓷),以及 鋼。
      [0027]申請人還設(shè)想到,基底可表現(xiàn)出梯
      當(dāng)前第1頁1 2 3 4 
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