CN104249165B - 涂覆的切削工具 - Google Patents

Abstract

一种涂覆的切削工具，其包含基材和涂层，其中所述涂层包含一个MTCVD TiCN层和一个α‑Al₂O₃层，其中所述α‑Al₂O₃层展示出使用CuKα辐射测量的X‑射线衍射图案，其中使用的(hkl)反射是(012)，(104)，(110)，(113),(116)，(300)，(214)和(0012)，和其中TC(0012)高于5，并且所述α‑Al₂O₃的(0012)面的摇摆曲线峰的半峰全宽小于30°。

Description

涂覆的切削工具

技术领域

本发明涉及一种用于金属的切屑形成加工的涂覆的切削工具，其包含基材，该基材具有用化学气相沉积(CVD)涂层涂覆的表面。根据本发明的涂覆的切削工具特别用于车削钢，例如低合金钢，碳钢和韧性硬化钢。

背景技术

在硬质合金切削工具上的耐磨涂层的化学气相沉积(CVD)已经被工业实践超过30年了。涂覆的刀片的性质在这些年中已经被持续改进；关于对刃断裂的耐性方面的寿命和可靠性已经被显著提高。当通过MTCVD(中温CVD)技术制备的Ti(C,N)开始进入到工具工业中的约10至15年前，出现了在CVD涂覆的工具刀片的性能方面的显著改进。然后获得了在所述切削工具刀片的韧性方面的改进。今天大多数工具制造者使用该项技术。今天的现代工具涂层还包括至少一个Al₂O₃层以实现高的耐磨性和保护所述硬质合金基材免受在切削过程中的过度加热。

EP1953258A1公开了一种切削工具，其被提供以α-氧化铝层，该层具有(001)织构，如通过强(006)衍射峰测量的，所述切削工具导致所述切削工具具有改进的韧性和耐磨性。降低了所述切削刃的塑性变形倾向。

WO2013/037997公开了一种用于在钢中车削的切削刀片，其包含α-Al₂O₃层，该层具有(001)织构，如通过强(0012)衍射峰测量的。使所述刀片经历喷砂的表面处理以在所述切削刀片中提供特殊的应力状态。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化铝涂覆的切削工具刀片，其在切削操作中具有改进的性能。本发明的另一个目的是提供一种涂覆的切削工具，其具有改进的耐磨性，例如对于月牙洼磨损的较高耐性，和对于切削刃的塑性变形增强的耐性。本发明的另一个目的是提供一种切削工具，其在钢的车削中具有高性能，所述钢例如低合金钢、碳钢和韧性硬化钢。

这些目的通过根据权利要求1的切削工具实现。优选的实施方式在从属权利要求中公开。

根据本发明的切削工具包括涂覆的切削工具，其包含基材和涂层，其中所述涂层包含一个MTCVD TiCN层和一个α-Al₂O₃层，其中所述α-Al₂O₃层展示出使用CuKα辐射和θ-2θ扫描测量的X-射线衍射图案，其中根据Harris公式确定织构系数TC(hkl)

其中I(hkl)＝所述(hkl)反射的测量的(积分面积)强度，I₀(hkl)＝根据ICDD的PDF卡号00-010-0173的标准强度，n＝在所述计算中使用的反射的数量，使用的(hkl)反射是(012)，(104)，(110)，(113)，(116)，(300)，(214)和(0012)，并且其中TC(0012)高于5，优选高于6，最优选高于7。具有高TC(0012)的α-Al₂O₃层已经显示出作为在切削工具上的层是有利的，因为其具有高的月牙洼磨损耐性以及其具有能够降低所述切削工具刃的塑性变形倾向的能力。

研究涂层中的织构的一个方式是使用所谓的摇摆曲线测量，也称为ω扫描。该测量的原理是针对固定的2θ角，对应于具体面的d-值，并检测当样品被倾斜(或摇摆)时所述衍射的强度，即扫描入射角ω。如果所述面与所述表面完美平行排列(例如在单晶中)，当所述ω角为所述2θ角的一半时，Bragg条件将被满足，并且因此在对应于所述2θ值一半的值处将出现峰。对于完美的单晶，所述峰的变宽将等于入射X-射线束的发散角。所述峰的进一步变宽表明所述层包含相对于所述基材表面不完美排列的织构晶粒。

在本发明中，所述α-Al₂O₃显示高的TC(0012)，即强的001织构，并且通过分析所述0012面的摇摆曲线研究在整个α-Al₂O₃层中织构的完美度。

表示所述摇摆曲线的尖锐度的一个方式是计算峰的半峰全宽(FWHM)值。较低的FWHM值对应于在整个α-Al₂O₃层中较好的织构涂层。

由于高的001织构已经显示了在如下方面的优点：增加的对月牙洼磨损的耐性和对塑性变形的耐性，因此在整个或至少大部分所述涂层厚度中的高001织构被认为是有利的。这已经显示出在如下方面也是有利的：增加的对切削刃的后刀面磨损的耐性。

根据本发明的涂层包含如下α-Al₂O₃层，其中使用X-射线衍射在所述切削工具的间隙面上测量，所述α-Al₂O₃的(0012)面的摇摆曲线峰的半峰全宽(FWHM)为低于30°，优选低于26°，更优选低于22°的FWHM。

根据本发明的切削工具用于金属的切屑形成加工，并且优选是车削刀片。所述基材是被表面涂层涂覆的基体。该基体(即所述基材)可以由金属陶瓷或硬质合金制成。在本发明的一个实施方式中，所述基体由硬质合金制成，其中所述硬质合金包含4至15重量％的Co，优选6至8重量％的Co，和优选10至14体积％的选自周期表第IV、V和VI族的金属的立方碳化物，所述金属优选Ti、Nb和Ta。

在一个实施方式中，所述硬质合金基材包含富含钴的表面区域，该区域从在所述基体和所述涂层之间的界面到进入到所述基体中基本上不含立方碳化物的15至25μm深度，其赋予所述切削刀片优异的韧性，同时保留对塑性变形的耐性。

在本发明的一个实施方式中，所述α-Al₂O₃层为2至15μm，优选3至7μm，最优选4至6μm。

在本发明的一个实施方式中，所述TiCN层为2至15μm，优选5至12μm，最优选7至11μm。

在本发明的一个实施方式中，所述切削工具已经经历喷砂处理以增加所述涂层的韧性。所述喷砂处理影响所述涂层的应力状况。过于猛烈的喷砂将导致所述涂层的裂缝形成和碎屑化。所述喷砂冲击力可以通过如下方面进行控制：例如喷砂浆压力、喷砂喷嘴的设计、喷砂喷嘴和涂层表面之间的距离、喷砂介质的类型、喷砂介质的晶粒大小、喷砂介质在喷砂流体中的浓度和喷砂喷射的冲击角度。

测量所述涂层中的应力状态的一个方式是通过研究在X-射线θ-2θ扫描中具体峰的变宽。对于具有应力梯度的涂层，所述峰通常比不具有应力梯度的涂层更宽。在所述涂层的喷砂之后获得的测量峰宽将给出在所述涂层中的应力梯度的间接量度，只要将所述峰宽与由刚沉积的涂层测量的相同的峰的峰宽进行比较。

用于分析的直观晶面是平行于所述织构化涂层面的表面的面，所述织构化涂层面与所述基材表面平行，并且优选在高2θ值处的峰。在这种情况下，选择所述(0012)峰。所述(0012)峰是有利的，因为其具有在相当高的角度处的位置，并且因此在晶胞参数方面小的变化在峰宽方面产生相对大的变化。

经喷砂的涂层的衍射峰宽可与未喷砂的涂层的衍射峰宽比较，或者与同样的涂层在通过如下所述的热处理而应力松弛后的衍射峰宽比较。该差异在此处被定义为差Δ，其中差Δ＝FWHM(应力的)-FWHM(无应力的)，即经历喷砂的衍射峰的半峰全宽(FWHM)和处于喷砂之前状态的衍射峰的半峰全宽(FWHM)之间的差。例如，在包含间隙面和前刀面并且其中只有所述前刀面已经被喷砂的切削工具上，所述间隙面的衍射峰可以与所述前刀面的相应衍射峰比较。

在本发明的一个实施方式中，在所述α-Al₂O₃层中的应力状态从其刚沉积的应力状态变化，并且由此所述2θ(0012)衍射峰的形状改变，使得所述差Δ变为Δ>0.20，优选Δ>0.3，更优选Δ>0.4，或Δ>0.5，或Δ>0.6或Δ>0.7。优选进行喷砂，优选使用Al₂O₃晶粒。在喷砂过程中，从所述喷砂枪到切削工具表面的喷砂剂浆束与所述切削工具表面之间的角度可以例如是70至110°，优选约90°。

在本发明的一个实施方式中，在所述切削工具的前刀面上的α-Al₂O₃的X-射线衍射中的(0012)衍射峰的FWHM与在所述切削工具的间隙面上的α-Al₂O₃的X-射线衍射中的(0012)衍射峰的FWHM之间的差Δ为Δ>0.2，优选Δ>0.3，最优选Δ>0.4，或Δ>0.5，或Δ>0.6或Δ>0.7。如果所述刀片例如在其前刀面上被喷砂，则测量所述差Δ的这种方式是合适的。

在本发明的一个实施方式中，在所述α-Al₂O₃的X-射线衍射中的(0012)衍射峰的FWHM和在1030℃下在N₂中热处理3小时后的切削工具的X-射线衍射中的(0012)衍射峰的FWHM之间的差Δ为Δ>0.2，优选Δ>0.3，最优选Δ>0.4，或Δ>0.5，或Δ>0.6或Δ>0.7。如果所述刀片例如在其全部外表面上已经被喷砂，则测量所述差Δ的这种方式是可用的。

如果不能获得未喷砂的表面作为参比表面，可以在1030℃下在N₂气氛中热处理经喷砂的刀片3小时以恢复原始应力状态，即变成与未喷砂状态相当的状态。这在实施例7中被证实。

要说明的是，在CVD工艺之后的所述涂层，即刚涂覆的或刚沉积的涂层的应力状态，并非没有残余应力。通常在硬质合金基材上的CVD涂层经受残余拉伸应力，产生在所述CVD涂层中的裂缝。如上公开的热处理的目的是将所述CVD涂层转变成原来的对应于喷砂之前的涂层的应力状态。

在本发明的一个实施方式中，所述TiCN层展示出使用CuKα辐射测量的X-射线衍射图案，其中220峰的积分面积强度(I₂₂₀)与311峰的积分面积强度(I₃₁₁)之间的关系，I₂₂₀/I₃₁₁，为低于3，优选低于2，最优选低于1.5，或低于1，或低于0.5或低于0.3。为了在整个α-Al₂O₃层中获得强001织构，这已经显示是优选的。为了获得这样的TiCNMTCVD层，有利的是在所述MTCVD方法中使用高于2的TiCl₄/CH₃CN体积比。

在一个实施方式中，所述TiCN层展示出使用CuKα辐射测量的X-射线衍射图案，其中220峰的积分面积强度(I₂₂₀)与422峰的积分面积强度(I₄₂₂)之间的关系，I₂₂₀/I₄₂₂，为低于3，优选低于2，最优选低于1.5，或低于1，或低于0.5或低于0.3。

当结合附图和权利要求书考虑时，从本发明的如下详细说明中显然将获知本发明的其它目的、优点和新特征。

具体实施方式

下面将更详细公开本发明的具体实施方式的实施例。

实施例1——涂层沉积

样品A(本发明)

制造根据本发明的一个实施方式的涂覆的切削工具(刀片)。从7.2重量％的Co、2.7重量％的Ta、1.8重量％的Ti、0.4重量％的Nb、0.1重量％的N和余量的WC制备用于车削的ISO-型CNMG120408的硬质合金基材，其包含从所述基材表面到进入到所述基体中基本上不含立方碳化物的深度的约25μm的富含Co的表面区。

使所述基材在径向离子键合型CVD设备(radial ion bond type CVD equipment)530中经历CVD涂覆工艺，所述设备的尺寸能够容纳10000个半英寸大小的切削刀片。

通过采用公知的MTCVD技术，使用TiCl₄、CH₃CN、N₂、HCl和H₂，在885℃下将所述刀片首先涂覆以薄的约0.4μm的TiN层，然后涂覆以9μm的TiCN层。在所述TiCN层的MTCVD沉积过程中，TiCl₄/CH₃CN的体积比为2.2。

在所述MTCVD TiCN层的顶上是在1000℃下通过由三个分离的反应步骤组成的工艺沉积的1-2μm厚的粘结层。首先是在400毫巴下使用TiCl₄、CH₄、N₂、HCl和H₂的TiCN步骤，然后是在70毫巴下使用TiCl₄、CH₃CN、CO、N₂、HCl和H₂的第二步骤，和最后是在70毫巴下使用TiCl₄、CH₃CN、AlCl₃、CO、N₂和H₂的第三步骤。

在所述Al₂O₃成核开始之前，将所述粘结层在CO₂、CO、N₂和H₂的混合物中氧化4分钟。

在两个步骤中，在1000℃和55毫巴下沉积所述Al₂O₃层。第一步骤使用1.2体积％的AlCl₃、4.7体积％的CO₂、1.8体积％的HCl和余量的H₂，产生约0.1μm的Al₂O₃，和第二步骤使用1.2％的AlCl₃、4.7％的CO₂、2.9％的HCl、0.6％的H₂S和余量的H₂，产生约5μm的总Al₂O₃层厚度。

施加包含TiN的最外有色层，其厚度为约1μm。

样品B(参比)

在对应于用于样品A的工艺的工艺中制造涂覆的刀片，除了使用如下公开的不同的CVD涂覆沉积工艺。

通过采用公知的MTCVD技术，使用TiCl₄、CH₃CN、N₂、H₂和任选在添加一些HCl的情况下在885℃下将所述刀片首先涂覆以薄的约0.4μm的TiN层，和然后涂覆以9μm的TiCN层。在所述TiCN层的沉积过程中，TiCl₄/CH₃CN的体积比保持高于2。

在所述MTCVD TiCN层的顶上是在1000℃下使用两个分离的反应步骤沉积的1-2μm厚的粘结层。首先是在55毫巴下使用TiCl₄、CH₄、N₂和H₂的TiCN步骤，然后是在55毫巴压力下使用TiCl₄、CO和H₂的第二步骤。

在所述Al₂O₃成核开始之前，将所述粘结层由CO₂、HCl和H₂的混合物短时间氧化，约2分钟。

在两个步骤中，在1000℃和55毫巴下沉积所述Al₂O₃层。在第一步骤过程中，使用如下气体：1.2体积％的AlCl₃、4.7体积％的CO₂、1.8体积％的HCl和余量的H₂，产生约0.1μm的Al₂O₃。第二步骤使用1.2体积％的AlCl₃、4.7体积％的CO₂、2.9体积％的HCl、0.35体积％的H₂S和余量的H₂，产生约5μm的总Al₂O₃层厚度。

施加包含TiN的最外有色层，其厚度为约1μm。

实施例2——喷砂

在所述切削工具的前刀面上进行所述喷砂。喷砂剂浆由在水中的20体积％的氧化铝组成，并且在所述切削刀片的前刀面和所述喷砂剂浆的方向之间的角度为90°。在所述枪喷嘴和所述刀片表面之间的距离为约145mm。对于所有样品，所述浆对所述枪的压力为1.8巴，而空气对所述枪的压力为2.1巴(喷砂处理1)、2.2巴(喷砂处理2)或2.5巴(喷砂处理3)。氧化铝砂为F220目(FEPA42-1:2006)。每面积单位喷砂的平均时间为4.4秒。对于样品A评价三个不同的喷砂处理。用喷砂处理1处理的样品A之后被称为样品A1，并且如果用喷砂处理2进行处理，则称为样品A2，并且如果用喷砂处理3进行处理，则称为样品A3。用喷砂处理2喷砂样品B(样品B2)。

实施例3——α-Al₂O₃层的TC(0012)测量

使用Cu-K_αX射线用于所述测量。连接到微焦点X射线源的反射镜在不用针孔型准直仪的情况下将所述光束聚焦到约0.8×0.8mm。使用导致最大功率为50W的50kV电压和1mA电流进行测量。使用0.5mm的针孔型准直仪以使得可以在所述刀片前刀面上的小平面面积上进行测量。用三个图像测量来自所述样品的衍射强度，其具有在不同的2θ位置的平面检测仪，导致2θ在15和105°之间的衍射信息。然后在Brukers EVA(V3.0)软件中合并所述图像并通过如下方式将其转化成1D衍射图：在所述Bruker软件中被定义为Gamma的方向积分。

为了研究所述α-Al₂O₃层的织构，实施采用CuK_α辐射的X射线衍射，并且根据Harris公式计算对于所述α-Al₂O₃层的柱状晶粒的不同生长方向的织构系数TC(hkl)：

其中I(hkl)＝所述(hkl)反射的测量(积分面积)强度，I₀(hkl)＝根据ICDD的PDF卡号00-010-0173的标准强度，n＝在所述计算中待使用的反射的数量。在这种情况下，使用的(hkl)反射是(012)，(104)，(110)，(113)，(116)，(214)，(300)和(0012)。

使用PANalytical’s X’Pert HighScore Plus软件进行所述数据分析，包括本底扣除，Cu-K_α2剥离(Cu-K_α2stripping)和所述数据的峰形拟合。来自该程序的结果(所述峰形拟合的曲线的积分峰面积)然后用于通过如下方式计算所述α-Al₂O₃的织构系数：比较测量的强度数据与所述标准强度数据(PDF记录号10-0173)的比例，使用Harris公式。由于所述α-Al₂O₃层是有限厚度的膜，在不同2θ角度处的一对峰的相对强度与它们对于大块样品是不同的，因为穿过所述α-Al₂O₃的路径长度是不同的。因此，当计算所述TC值时，将薄膜校正应用到所述峰形拟合曲线的积分峰面积强度，还考虑α-Al₂O₃的线性吸收系数。由于在所述α-Al₂O₃层上面可能存在的另外的层会影响进入所述α-Al₂O₃层和离开整个涂层的X射线强度，对于这些也需要进行校正，考虑在层中的各个化合物的线性吸收系数。或者，在所述氧化铝层上面的另外的层，例如TiN，可以通过不实质影响所述XRD测量结果的方法，例如蚀刻，而被去除。

在所述前刀面上测量的样品A1、A2、A3和B2的α-Al₂O₃层的TC(0012)值示于表2中。

实施例4——TiCN的面积强度测量，I₂₂₀/I₃₁₁

用于所述TiCN层的XRD测量的设备与在实施例3中用于所述α-Al₂O₃TC测量的相同，使用相同的方法和设备参数。在这种情况下，测量未喷砂的间隙面。

为了研究所述TiCN层的峰强度(积分峰面积)，实施使用CuK_α辐射的X射线衍射。

使用PANalytical’s X’Pert HighScore Plus软件进行所述数据分析，包括本底扣除，Cu-K_α2剥离和所述数据的峰形拟合。来自该程序的结果是所述峰形拟合曲线的积分峰面积。由于所述TiCN层是有限厚度的膜，在不同2θ角度处的一对峰的相对强度与它们对于大块样品是不同的，因为穿过所述TiCN层的路径长度是不同的。因此，将薄膜校正应用到所述峰形拟合曲线的积分峰面积强度，还考虑TiCN的线性吸收系数。由于在所述TiCN层上面可能存在的另外的层会影响进入所述TiCN层和离开整个涂层的X射线强度，对于这些也需要进行校正，尤其是如果它们的厚度，在这种情况下，是实质的所述α-Al₂O₃层和上部的TiCN层，考虑在层中的各个化合物的线性吸收系数。

要注意的是，所述峰重叠是可能在如下涂层的X射线衍射分析中出现的现象，所述涂层包含例如多种结晶层和/或沉积在包含结晶相的基材上，并且本领域普通技术人员必须考虑和弥补这一点。来自所述α-Al₂O₃层的峰与来自所述TiCN层的峰的峰重叠可能影响所述I₂₂₀/I₃₁₁和/或所述I₂₂₀/I₄₂₂。还要注意的是，在所述基材中的例如WC可能具有与本发明相关峰接近的衍射峰。

TiCN的面积强度值(校正值)示于表1中。

表1(强度关系)

实施例5——摇摆曲线测量

在Philips MRD(材料研究衍射仪)中进行摇摆曲线测量。在使用CuKα(α1和α2二者)辐射的线聚焦中操作所述衍射仪。入射光学系统是具有0.04o的发散角的X射线反射镜和十字狭缝准直仪。衍射的测面光学系统为0.27o平行板准直仪和气体正比点检测器。在90.665o的固定2θ角处，以连续模式在6.3和69.3o之间扫描ω，其中步长为1o和10s/步。在所述氧化铝层上面的外层，例如TiN，可以通过不实质影响所述XRD测量结果的方法移除，例如蚀刻。由于所述α-Al₂O₃层是有限厚度的，在所述α-Al₂O₃层内的X射线束的路径长度作为ω角的函数将不同，对于此需要校正所述强度数据。这可以通过例如由Bircholz(ThinFilm Analysis by X-ray Scattering,2006,Wiley-VLC Verlag,ISBN3-527-31052-5,第5.5.3章,第211-215页)描述的那样考虑所述厚度和线性吸收系数实现。

在所述间隙面上测量的得自摇摆曲线测量的结果显示在表2中。

实施例6——在θ-2θ扫描中在FHWM(0012)峰之间的差Δ

在喷砂的前刀面上和在未喷砂的间隙面上，测量在对应于实施例3中公开的X射线衍射θ-2θ扫描中的(0012)衍射峰的FWHM。

在图中测量在所述前刀面上在所述θ-2θ扫描中的(0012)峰的FWHM和在所述间隙面(未喷砂的)上在所述θ-2θ扫描中的(0012)峰的FWHM之间的差Δ。结果显示在表2中，显示为差Δ＝FWHM(前刀面)-FWHM(间隙面)。

表2(喷砂)

实施例7——热处理

为了证实热处理将喷砂的涂层转化回到其喷砂之前的应力状态，进行如下实验。在其前刀面已经通过喷砂处理的切削刀片显示出差Δ＝FWHM(前刀面)-FWHM(间隙面)为0.51。在1030℃下在N₂中热处理所述刀片3小时。在所述热处理后，所述差Δ＝FWHM(前刀面)-FWHM(间隙面)为0.08。因此如果所述刀片不仅在前刀面被喷砂而且在间隙面也被喷砂，可以使用相应的热处理，以产生如下涂层，该涂层类似于未喷砂的间隙面的涂层。

实施例8——月牙洼磨损测试

在轴承钢(100CrMo7-3)中的纵向车削中，使用如下切削数据测试根据实施例2喷砂的涂覆的切削工具，即样品A1、A2、A3、B2：

切削速率，v_c： 220m/min

切削进给，f： 0.3mm/转

切口深度，a_p： 2mm

刀片样式： CNMG120408-PM

使用水可混溶的金属加工流体。

评价每个切削工具的一个切削刃。

在分析所述月牙洼磨损中，使用光学显微镜测量暴露的基材的面积。当所述暴露的基材的表面积超过0.2mm²时，就认为达到了所述工具的寿命。在2分钟切削后，在所述光学显微镜中评价每个切削工具的磨损。然后继续所述切削过程，其中在每2分钟运行后进行测量，直到达到所述工具寿命的判断标准。当所述月牙洼面积的大小超过0.2mm²时，假设在最后两次测量之间的磨损速率是常数，基于此估计达到符合所述工具的寿命判断标准的时间。除了月牙洼磨损，还观察到后刀面磨损，但其在该测试中不影响所述器件寿命。这些结果显示在表3中。

实施例9——韧性测试

在韧性测试中测试实施例2的涂覆的切削工具，即样品A1、A2、A3、B2。

所述工件材料由两个碳钢条(Fe360C)组成，它们彼此平行安装，在它们之间存在一定距离。在该工件的纵向车削中，所述切削工具每次旋转将暴露于两个阻碍。在该测试中，所述切削工具的韧性已经显示对于其寿命是关键的。

使用如下切削数据：

切削速率，v_c： 80m/min

切口深度，a_p： 1.5mm

使用水可混溶的金属加工流体。

切削进给是线性增加的。起始值为0.15mm/转。在切削1分钟后，所述进给值为0.30mm/转，和在切削2分钟后，所述进给值为0.45mm/转。

使用测量切削力的设备。当发生刀片断裂时，所述切削力明显增加，并且停止机器。每个样品评价15个切削刃。对于所述15个切削刃中的每一个记录在断裂时切削进给的实际值。对于每个切削刃，将所述值从最低的断裂进给值到最高进行排列。结果显示于表3中，给出了对于刃编号3的在断裂时的进给，所有15个刃的中间值和对于刃编号13的值。

表3(磨损性能)

所述月牙洼磨损测试显示出TC(0012)为约7.4、摇摆曲线的FWHM为约20和I₂₂₀/I₃₁₁值为约0.4-0.7的α-Al₂O₃层与TC(0012)为约5.4、摇摆曲线的FWHM为约36和I₂₂₀/I₃₁₁值为约1.1的α-Al₂O₃层相比，产生更高的月牙洼磨损耐性。

所述韧性测试显示出足以产生大于0.2的差Δ的喷砂导致更好性能的切削工具。另外，如由所述结果所显示的，较高的喷砂压力产生韧性更好的切削工具。

尽管已经关于多个示例性实施方式描述了本发明，但要理解的是本发明不限于所公开的示例性实施方式，相反，希望覆盖所附权利要求范围内的多种变体和等同排列。

Claims (17)

1.一种涂覆的切削工具，其包含基材和涂层，其中所述涂层包含：

一个MTCVD TiCN层，和

一个α-Al₂O₃层，

其中所述α-Al₂O₃层展示出使用CuKα辐射和θ-2θ扫描测量的X-射线衍射图案，其中根据Harris公式确定织构系数TC(hkl)

其中I(hkl)＝所述(hkl)反射的测量强度(积分面积)，I₀(hkl)＝根据ICDD的PDF卡号00-010-0173的标准强度，n＝在计算中使用的反射的数量，

使用的(hkl)反射是(012)，(104)，(110)，(113)，(116)，(300)，(214)和(0 0 12)，其特征在于TC(0 0 12)高于5，和其中

使用X-射线衍射在所述切削工具的间隙面上测量，所述α-Al₂O₃的(0 0 12)面的摇摆曲线峰的半峰全宽(FWHM)是小于30°的FWHM，和其中

所述TiCN层展示出使用CuKα辐射测量的X-射线衍射图案，其中在220峰的积分面积强度和311峰的积分面积强度之间的关系，I₂₂₀/I₃₁₁，为低于或等于0.4。

2.根据权利要求1所述的切削工具，其中TC(0 0 12)高于6。

3.根据权利要求1所述的切削工具，其中TC(0 0 12)高于7。

4.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述半峰全宽(FWHM)是小于26°的FWHM。

5.根据权利要求1所述的切削工具，其中所述半峰全宽(FWHM)是小于22°的FWHM。

6.根据权利要求1所述的切削工具，其中在所述切削工具的前刀面上的α-Al₂O₃层的X-射线衍射中的(0 0 12)衍射峰的FWHM和在所述切削工具的间隙面上的α-Al₂O₃的X-射线衍射中的(0 0 12)衍射峰的FWHM之间的差Δ1为Δ1>0.2。

7.根据权利要求6所述的切削工具，其中所述差Δ1为Δ1>0.3。

8.根据权利要求6所述的切削工具，其中所述差Δ1为Δ1>0.4。

9.根据权利要求1所述的切削工具，其中在所述α-Al₂O₃层的X-射线衍射中的(0 0 12)衍射峰的FWHM和在1030℃下在N₂中加热处理3小时后的切削工具的X-射线衍射中的(0 012)衍射峰的FWHM之间的差Δ2为Δ2>0.2。

10.根据权利要求9所述的切削工具，其中所述差Δ2为Δ2>0.3。

11.根据权利要求9所述的切削工具，其中所述差Δ2为Δ2>0.4。

12.根据前述权利要求中任一项所述的切削工具，其中所述α-Al₂O₃层为2至15μm。

13.根据权利要求12所述的切削工具，其中所述α-Al₂O₃层为3至7μm。

14.根据权利要求12所述的切削工具，其中所述α-Al₂O₃层为4至6μm。

15.根据权利要求1至11中任一项所述的切削工具，其中所述TiCN层为2至15μm。

16.根据权利要求15所述的切削工具，其中所述TiCN层为5至12μm。

17.根据权利要求15所述的切削工具，其中所述TiCN层为7至11μm。