專利名稱：：碳化物切割插入物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及包含基材上的耐磨涂層的切割工具的實施方案?；陌ず蟿?binder)中的金屬碳化物，其中黏合劑包含釕。在一個實施方案中，切割工具進一步包含有碳氮化鉿(hafhiumcarbonnitride)的耐磨涂層。在一個特定的實施方案中，切割工具包含基材上的碳氮化鉿耐磨涂層，所述基材包括黏合劑中的碳化鴒(WC),所述黏合劑包括鈷和釕。這些實施方案尤其可以用于難以機械加工材料的機械加工，這些材料例如但不限于，鈥和鈥合金、鎳和鎳合金、超合金以及其他特殊材料。背景切割插入物(cuttinginsert)常見的破損(failure)模式是因熱沖擊引起的開裂。熱沖擊在更難機械加工的過程中甚至更常見，這些過程如，諸如高生產(chǎn)率的機械加工過程和具有高熱硬度的材料的機械加工。為了降低切割插入物內(nèi)的熱累積，冷卻劑被用在機械加工操作中。然而，在機械加工操作中使用冷卻劑會促進熱循環(huán)，其也會促進因熱沖擊引起切割插入物的破損。熱循環(huán)也會發(fā)生在銑削應(yīng)用(millingapplication)中，其中當實際切割工件材料時，銑削刀具變熱，而當不切割工件材料時，那么銑削刀具就會冷卻。這種加熱和冷卻的熱循環(huán)導(dǎo)致切割插入物內(nèi)明顯的溫度梯度，并導(dǎo)致插入物的不同部分的膨脹差異，從而在切割插入物內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力并萌生裂紋。需要研制一種新型碳化物切割插入物，其不僅能夠在高熱硬度機械加工過程中維持有效的切割性能，而且能夠通過阻止熱開裂而改善工具使用壽命。切割插入物或切割工具的使用壽命還隨著燒結(jié)碳化物的磨損性能變化。增加切割工具使用壽命的一種方式是使用由強度、硬度和耐磨性/耐腐蝕性都被改進的材料制成的切割插入物。用于這種應(yīng)用的包含燒結(jié)碳化物基材的切割插入物基于以下事實被預(yù)期燒結(jié)碳化物提供了強度、斷裂韌性和耐磨性(這些特性對鉆孔鉆頭或鉆頭有效地發(fā)揮作用特別重要)的非常有吸引力的組合。燒結(jié)碳化物是金屬基質(zhì)的組合物，其包含作為硬顆?；蚍稚⑾嗟囊环N或多種過渡金屬的碳化物和作為黏合劑或連續(xù)相的鈷、鎳或鐵(或這些金屬的合金)。在可能的不同硬顆粒-黏合劑組合中，包含作為硬顆粒的碳化鴒(WC)和作為黏合劑相的鈷的燒結(jié)碳化物最普遍地用于機械加工操作用的切割工具和插入物。除了其他特性之外，燒結(jié)碳化物的整體特性取決于兩個微結(jié)構(gòu)參數(shù)，即平均硬顆粒粒徑和硬顆粒和/或黏合劑的重量分數(shù)或體積分數(shù)。一般而言，硬度和耐磨性隨著粒徑的減小和/或黏合劑含量的減小而提高。另一方面，斷裂韌性隨著粒徑的增大和/或黏合劑含量的增大而提高。因此，當為任何應(yīng)用選擇燒結(jié)碳化物級別時，在耐磨性與斷裂韌性存在折衷方案。當耐磨性增大時，斷裂韌性通常減小，且反之亦然。此外，可以向黏合劑中添加合金添加劑。有限數(shù)目的燒結(jié)碳化物切割工具或切割插入物在黏合劑中添加了釕。黏合劑可以另外包含其他合金化合物如TiC和TaC/NbC，以改善用于特定應(yīng)用的基材的特性。釕(Ru)是鉑族成員且是具有約250(TC的熔點的硬的、有光澤的白色金屬。釕在室溫下不會失去光澤，且可以用作有效的硬化劑，從而形成極耐磨的合金。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了用在切割工具或切割插入物中的燒結(jié)碳化物的鈷黏合劑中的釕改善了抗熱開裂性并顯著減少了沿著邊緣和進入切割工具或切割插入物主體內(nèi)的裂紋擴展。通常在市場上可購得的切割工具和切割插入物可以包括在燒結(jié)碳化物基材的黏合劑相中濃度在約3wt。/。到30wt。/。的范圍內(nèi)的釕。包含燒結(jié)碳化物基材的切割插入物可以包含表面上的單層或多層涂層以增強其切割性能。用于涂覆燒結(jié)石友化物切割工具的方法包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)和金剛石涂層。由于切割工具上CVD;^層的眾所周知的優(yōu)勢，CVD最經(jīng)常用于將涂層施用于切割插入物。PVD涂覆技術(shù)的實例，Leyendecker等人在美國專利第6,352,627號中公開了一種PVD涂覆方法和設(shè)備，其基于磁控濺射涂覆技術(shù)來在切割插入物上形成耐高溫薄膜或涂層，該方法可以在涂覆操作過程中輸送三個連續(xù)電壓電源，這促進了最優(yōu)化增強的離子化過程，即使所提供的基材表面如因為表面被燒結(jié)、研磨處理或噴磨(jetabrasion)處理而是粗糙的，該離子化過程也會得到基材上良好的涂層黏附。CVD涂覆技術(shù)的示例，punola等人在美國專利第5,462,013號中公開了一種CVD涂覆裝置，該裝置采用了獨特的技術(shù)來控制CVD反應(yīng)器中的不同涂覆區(qū)域處的氣態(tài)反應(yīng)物流的反應(yīng)性。因此，所產(chǎn)生的CVD涂層才及大地改善了組成和厚度的均勻性。硬金屬涂層在具有通常的碳化物基材的切割插入物方面的研制和應(yīng)用的實例，來自位于OneTeledynePlace,LaVergne，Tennessee,USA37086的Stellram,AlleghenyTechnologiesCompany的Leverenz和Bost(JM也們也是本發(fā)明的受讓人)在最近授權(quán)的美國專利第6,929,851號中描述了表面蝕刻技術(shù)，該技術(shù)用于增強包括通常的碳化物基材上的HfCN涂層的CVD或PVD涂層。硬金屬涂層在具有通常的碳化物基材的切割插入物方面的研制和應(yīng)用的其它實例是1981年的Hale的美國專利第4,268,569號、2002年的Leverenz等人的美國專利第6,447,890號、2003年的Schier的美國專利第6,617,058號、2004年的Leverenz等人的美國專利第6,827，975號以及2005年的Westphal和Sottke的美國專利第6,884,496號。需要研制一種可以滿足高熱硬度機械加工操作的要求、同時延長工具壽命并減少熱開裂破損的碳化物切割插入物。概述本發(fā)明涉及切割工具和切割插入物，它們包含基材和基材上的至少一種耐磨涂層，所述基材包含金屬碳化物顆粒和黏合劑。在一個實施方案中，耐磨涂層包含碳氮化鉿，且黏合劑包含釕。在另一個實施方案中，耐磨涂層基本上由碳氮化鉿組成。本發(fā)明的切割工具可以包含單層耐磨涂層或多層耐磨涂層。包含碳氮化鉿的耐磨涂層可以具有l(wèi)微米到10微米的厚度。在各實施方案中，切割工具包含燒結(jié)碳化物基材與包含鐵、鎳和鈷中的至少一種的黏合劑。正如在本說明書和所附權(quán)利要求中使用的，單數(shù)形式"一個(a)"和"該(the)"包括復(fù)數(shù)對象，除非上下文中另外清楚表明。因而，例如，提到"耐磨涂層"可以包括多于一層的涂層或多層涂層。除非另作表明，使用在本發(fā)明說明書和權(quán)利要求中的表示成分、時間、溫度等量的所有數(shù)值應(yīng)被理解為在所有情形中由術(shù)語"約"修飾。因此，除非相反地表明，否則下面的說明書和權(quán)利要求中提到的數(shù)值參數(shù)都可以是根據(jù)由本發(fā)明尋求獲得的期望的特性改變的近似值。至少且并不試圖限制權(quán)利要求范圍的等價物的原理的應(yīng)用，每一個數(shù)值參數(shù)應(yīng)該至少根據(jù)所報導(dǎo)的有效數(shù)字的位數(shù)和通過應(yīng)用通常的四舍五入技術(shù)來進行解釋。盡管提到本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但是具體實施例中提到的數(shù)值被盡可能精確地報告。然而，任何數(shù)值可以固有地包含某些因它們各自的試驗測量中存在的標準偏差而必然產(chǎn)生的誤差。應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于此處公開的特定的組成、組分或工藝步驟，這些都可以變化。還應(yīng)該理解，此處使用的術(shù)語僅僅是為了描述特定實施方案，且并不期望是限制性的。附圖簡述圖1是比較三種具有不同涂層的切割插入物機械加工因科內(nèi)爾鎳鉻鐵合金(Incone1)718的工具磨損試驗1的試驗結(jié)果的柱形圖(bargraph);圖2是比較三種具有不同涂層的切割插入物機械加工不銹鋼316的工具磨損試驗2的試驗結(jié)果的柱形圖3是比較三種具有不同涂層的切割插入物機械加工4太6V的工具磨損試驗3的試驗結(jié)果的柱形圖4a、4b和4c是三種具有不同涂層的切割插入物的顯微照片，其顯示了熱開裂試驗1過程中形成的裂紋和磨損以及圖5a、5b和5c是三種具有不同涂層的切割插入物的顯微照片，其顯示了熱開裂試驗2過程中形成的裂紋和磨損。發(fā)明描述本發(fā)明的各實施方案包括切割工具和切割插入物，它們包含有燒結(jié)碳化物的基材。燒結(jié)碳化物的凝合劑包含鐵、鎳和鈷中的至少一種，且在本發(fā)明的各實施方案中，翁合劑另外包含釕。4了可以以有效地對切割工具的特性產(chǎn)生有益效果的任意量存在，諸如黏合劑中釕的濃度從1wt。/。到30wt%。在某些實施方案中，黏合劑中釕的濃度可以從3wt。/。到30wt%、8wt。/。到20wt%,或甚至從10wt%到15wt%。本發(fā)明基于獨特的發(fā)現(xiàn)，即對切割工具或切割插入物施加包含碳氮化鉿(HfCN)的特殊硬金屬涂層能夠減少金屬加工過程中熱開裂的萌生和擴展，所述切割工具或切割插入物包含燒結(jié)碳化物，該燒結(jié)碳化物包括黏合劑相中的釕。碳氮化鉿涂層可以是基材上的單涂層或者基材上的多層涂層中的一層涂層，比如第一涂層、中間涂層或者最終涂層。包括另外的涂層的切割工具的各實施方案可以包括由PVD或者CVD施用的涂層，且可以包括含有選自周期表的IIIA族、IVB族、VB族和VIB族中的金屬的金屬碳化物、金屬氮化物、金屬硼化物和金屬氧化物中的至少一種的涂層。例如，本發(fā)明的切割工具和切割插入物上的涂層包括碳氮化鉿，且還可以包括例如，單獨的或者以任一組合的氮化鈦(TiN)、碳氮化鈦(TiCN)、碳化鈦(TiC)、氮化鈥鋁(titaniumaluminumnitride)(TiAlN)、氮化鈦鋁加碳(TiAlN+C)、氮化鋁鈦(aluminumtitaniumnitride)(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鈥鋁加碳化鎢/碳(TiAlN+WC/C)、氮化鋁鈦(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鋁鈦加碳化鴒/碳(AlTiN+WC/C)、氧化鋁(人1203)、oc-氧化鋁、二硼化鈦(TiB2)、碳化鴒/碳(WC/C)、氮化鉻(CrN)、氮化鋁鉻(AlCrN)、碳氮化鉿(HfCN)中的至少一種涂層。在某些實施方案中，任一涂層可以是l微米到IO微米厚；雖然在特定的應(yīng)用中，可能優(yōu)選的碳氮化鉿涂層是2微米到6微米厚。在本發(fā)明切割插入物的某些實施方案中，包含氮化鋯(ZrN)、碳氮化鋯(ZrCN)、氮化硼(BN)或者碳氮化硼(BCN)中的至少一種的涂層可以與碳氮化鉿涂層組合使用或者替代碳氮化鉿涂層。在某些其他實施方案中，切割插入物可以包括基本上由選自氮化鋯(ZrN)、碳氮化鋯(ZrCN)、氮化硼(BN)或者碳氮化硼(BCN)的涂層組成的耐磨涂層。施用于本發(fā)明的切割工具或者切割插入物的包含^友氮化鉿的涂層、基本上由碳氮化鉿組成的涂層或者包含氮化鋯、碳氮化鋯、氮化硼或者碳氮化硼涂層的涂層產(chǎn)生了具有增大的硬度、減少的摩擦、化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨性、抗熱開裂和延長的工具使用壽命的涂層。本發(fā)明還包括涂覆基材的方法。本發(fā)明方法的各實施方案包括通過包含硬顆粒和私合劑，且所述黏合劑包含釕。該方法可以包括在涂覆基材之前處理基材。涂覆之前的處理包括電解拋光、噴丸處理(shotpeening)、微噴(microblasting)、濕噴(wetblasting)、打磨(grinding)、刷涂(bmshing)、噴磨(jetabrading)和壓縮空氣噴射(compressedairblasting)中的至少一種。任何涂覆(CVD或者PVD)的碳化物切割插入物上的預(yù)涂覆表面處理可以降低基材的鈷覆蓋效果(cobaltcappingeffect)。預(yù)涂覆表面處理的例子包括濕噴(美國專利第5,635,247號和第5,863,640號)、打磨(美國專利第6,217,992Bl號)、電解拋光(美國專利第5，665，431號)、刷涂(美國專利第5,863,640號)等。不合適的預(yù)涂覆表面處理可以使得包含黏合劑中的釕的基材上的CVD或者PVD涂層黏附力差，因而導(dǎo)致CVD或者PVD涂層的過早失效。這主要歸因于以下事實即CVD和PVD涂層是薄的，且由于鈷覆蓋引起的表面不規(guī)則在包含釕的碳化物基材中更明顯。該方法的實施方案可以包括任選的涂覆的碳化物切割插入物的涂覆后表面處理，可以進一步改善耐磨涂層的表面質(zhì)量。存在許多涂覆后表面處理的方法，例如，噴丸處理，日本專利第02254144號(其以引用方式并入)，其基于具有球形顆粒形狀且粒徑在10,-2000pm范圍的小金屬顆粒的快速噴射。涂覆后表面處理的另一個實例是壓縮空氣噴射，歐洲專利第1,198,609B1號(其以引用方式并入)，其采用范圍在1pm-100pm的非常細粒徑的無機噴射劑，如八1203。涂覆后處理的另一個實例是刷涂，美國專利第6,638,609B2號(其以引用方式并人)，其采用包含SiC顆粒的尼龍草刷。還可以將輕微的濕噴用作涂覆后表面處理以形成光滑的涂層，美國專利第6，638,609B2號(其以引用方式并入)。通常，包含黏合劑中的釕的涂覆插入物上的表面處理可以改善涂層表面的特性，這些表面處理諸如但不限于噴射、噴丸處理、壓縮空氣噴射或刷涂。在方法和切割插入物兩者的各實施方案中，基材中的燒結(jié)碳化物可以包含屬于周期表IVB族到VIB族的一種或多種元素的金屬碳化物。優(yōu)選地，燒結(jié)碳化物包含選自碳化鈦、碳化鉻、碳化釩、碳化鋯、碳化鉿、碳化鉭、碳化鉬、碳化鈮和碳化鴒中的至少一種過渡金屬碳化物。碳化物顆粒優(yōu)選構(gòu)成了各區(qū)域中的燒結(jié)碳化物材料總重量的約60wt。/。至約98wt%。碳化物顆粒被嵌入在黏合劑的基質(zhì)內(nèi)，黏合劑優(yōu)選構(gòu)成了燒結(jié)碳化物總重量的約2wt%至約40wt%。燒結(jié)碳化物的黏合劑包含釕以及鈷、鎳、鐵中的至少一種。黏合劑還可以包含如，諸如鴒、鉻、鈦、鉭、釩、鉬、鈮、鋯、鉿和碳的元素，最多達黏合劑中的這些元素的溶解度極P艮值。另外，黏合劑可以包含最多5wt。/。的諸如銅、錳、銀和鋁的元素。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到，可以元素形式、作為化合物和/或作為母合金(masteralloy)來引入燒結(jié)硬顆粒材料的任何成分或全部成分。實施例下面的實施例用于進一步描述本發(fā)明的關(guān)于切割插入物性能測試的一些細節(jié)，所述切割插入物包含具有CVD涂層的基材，所述基材包含黏合劑中的釕。實施例l-磨損測試結(jié)果(GX20基材)Stellram'sGX2()TM為AlleghenyTechnologies,Inc.的商標，是包含釕的燒結(jié)碳化物粉末。GX2()TM可以用于制備根據(jù)ISO標準機械加工P45/K35材料的粗級(roughgrade)燒結(jié)碳化物。表l顯示了Stdlram'sGX2()TM切割插入物的基材的標稱化學(xué)組成和特性。GX2()TM金屬粉末中的主要成分包含碳化鴒、鈷和釕。表1GX2()TM基材的特性<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>混合表l中的金屬粉末，然后經(jīng)72小時通過球磨濕法混合。干燥后，在1噸/cm2-2噸/cm2的壓力下，將混合的組合物壓縮成設(shè)計的切割插入物的密實料坯。在爐中燒結(jié)碳化鎢切割插入物的密實料坯以封閉料坯內(nèi)的孔并在硬顆粒之間建立連結(jié)以增加強度和硬度。具體地說，為了有效地降低燒結(jié)基材的微孔隙率(micro-porosity)并確保GX2()TM碳化物切割插入物燒結(jié)質(zhì)量的一致性，在脫蠟、預(yù)燒結(jié)和低壓氮氣(N2)燒結(jié)循環(huán)之后，燒結(jié)-HIP即高壓燒結(jié)工藝用于引入壓力相。GX2()TM碳化物切割插入物的燒結(jié)過程按下面的主要順序步驟進行-以2°C/分鐘的上升速度(rampingspeed)在室溫下開始脫蠟循環(huán)，直至達到400°C，然后保持大約90分鐘；-預(yù)燒結(jié)循環(huán)分解Co、WC、Ti、Ta、Nb等的氧化物，以4。C/分鐘的上升速度開始預(yù)燒結(jié)循環(huán)，直至達到1200°C，然后在該溫度下保持60分鐘；-然后在溫度從1200。C上升至1400°C/1450°C(即燒結(jié)溫度)的過程中，在1350。C下引入低壓氮氣(N2)循環(huán)，然后在該燒結(jié)溫度下保持約2托的低氮氣壓力大約30分鐘-然后當在燒結(jié)溫度(即1400°C/1450°C)下開始燒結(jié)-HIP的過程，在此過程中，引入氬氣(Ar)壓力并在30分鐘內(nèi)升至760psi,然后在該壓力下燒結(jié)-HIP過程再保持30分鐘；以及最后-進行冷卻循環(huán)以使GX20石友化物切割插入物的^皮加熱的料坯在爐內(nèi)冷卻至室溫。這樣獲得的GX2()TM碳化物切割插入物收縮至期望的燒結(jié)尺寸并成為無孔的。在燒結(jié)過程之前，燒結(jié)的碳化鎢切割插入物可以纟i研磨和邊緣打磨。然后，將三種不同的CVD多層涂層施用于GX20基材，正如表2詳細顯示的。表2:CVD涂層<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>用GX2()TM作為碳化物基材的銑削插入物ADKT1505PDER-47用于工具磨損測試。表3給出了工件材料和切割條件。<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>圖1至圖3顯示了包括切割邊緣處和刀尖半徑(nosemdius)處的磨損結(jié)果分析的試驗結(jié)果。圖中顯示的總機械加工時間表明了切割插入物超過工具壽命的時間或者在機械加工過程中被破壞的時間。下面給出了分析。在圖1中。顯示了機械加工因科內(nèi)爾鎳鉻鐵合金718的工件的結(jié)果。因科內(nèi)爾鎳鉻鐵合金718的標稱組成被認為是難以機械加工的工件材料。對具有TiN-TiC-TiN涂層的切割插入物來說，僅僅在機械加工5.56分鐘后，邊緣處的磨損就已經(jīng)達到0.208mm且半徑處的磨損達到了0.175mm。本發(fā)明的具有多層TiN-HfCN-TiN涂層的切割插入物證明了在機械加工11.13分鐘后，僅在邊緣處有0.168mm的磨損且在半徑處有0.135mm的磨損的最佳性能。具有TiN-Al20rTiCN-TiN涂層的切割插入物證明了與具有TiN-HfCN-TiN涂層的切割插入物接近的性能。在圖2中，顯示了用若干切割插入物機械加工不銹鋼316的結(jié)果。具有TiN-TiC-TiN涂層的切割插入物顯示出在機械加工2.62分鐘后，邊緣處有0.132mm的磨損且半徑處有0.432mm的磨損。具有TiN-Al2OrTiCN-TiN涂層的切割插入物顯示出在機械加工2.62分鐘后，邊緣處有0.069mm的磨損且半徑處有0.089mm的磨損。此外，具有TiN-HfCN-TiN涂層的切割插入物證明了在機械加工5.24分鐘(這是另兩種切割插入物的時間的2倍)后，邊緣處有0.076mm的磨損且半徑處有0.117mm的磨損。在圖3中，顯示了機械加工鈦6V的結(jié)果，鈦6V也^皮認為是難以機械加工的工件材料。具有TiN-TiC-TiN涂層的切割插入物僅^又在加工4.36分鐘后，就產(chǎn)生了經(jīng)證明的邊緣處的0.091mm的磨損和半徑處的0.165mm的磨損。具有TiN-Al203-TiCN-TiN涂層的切割插入物顯示出在才幾械加工8.73分鐘后，邊緣處有0.137mm的磨損且半徑處有0.15mm的磨損。再次，具有TiN-HfCN-TiN涂層的切割插入物證明了在機械加工8.73分鐘后，邊緣處有0.076mm的磨損且半徑處有0.117mm的磨損的最佳性能和使用壽命。實施例2-熱開裂試驗結(jié)果(GX2()TM基材)通過CVD來涂覆包含GX2()TM的基材的三種切割插入物。三種涂層是三層的TiN-TiCN-Al203涂層、單層HfN(氮化鉿)涂層和單層HfCN(碳氮化鉿)涂層。試驗三個被涂覆的GX2()TM基材的抗熱開裂。用于熱開裂試驗的切割條件顯示在下面。切割速度Vc=175m/分鐘(熱開裂試驗1)Vc=220m/分鐘(熱開裂試-險2)給料速度Fz=0,25mm/齒切割;罙度DOC=2.5mm工件材料具有300HB硬度的4140鋼通過圖4和圖5中的顯微照片可以比較試驗結(jié)果。圖4的顯微照片總結(jié)了熱開裂試驗1并顯示出具有HfN涂層的切割插入物在3次走刀(pass)機械加工中產(chǎn)生了5條熱裂紋(參見圖4b),而涂覆有HfCN的切割插入物顯示出最佳性能且在3次走刀中只產(chǎn)生1條熱裂紋(參見圖4c)。作為一般的比較，具有三層TiN-TiCN-Al203涂層的切割插入物在3次走刀枳4戒加工中產(chǎn)生了4條熱裂紋(參見圖4a)。圖5中的顯微照片總結(jié)了熱開裂試驗2的結(jié)果。在熱開裂試驗2中，切割速度提高到每分鐘220米。在只進行了1次走刀機械加工(參見圖4b)后，具有單層涂層HiN的切割插入物的邊緣就遭到破壞。具有三層涂層TiN-TiCN-Al203的切割插入物在2次走刀機械加工中產(chǎn)生了12條熱裂紋(參見圖4a)。再次，具有單層涂層HfCN的切割插入物在2次走刀機械加工中只產(chǎn)生了1條熱裂紋。在熱開裂試驗l與熱開裂試驗2之間的比較中，具有單層涂層HfCN的切割插入物與具有單層涂層HfN和三層涂層TiN-TiCN-Al2Cb的切割插入物相比較，性能上存在較大的差異，這在較高的切割速度時變得很明顯。從磨損試驗和熱開裂試驗中得到的結(jié)果直接表明，基于碳氮化鉿的涂層和以釕為特征的碳化物基材的獨特組合證明了機械加工時的最佳性能。基于碳氮化鉿的涂層在多層涂層情形中可以是中間層涂層，或^f又作為單層涂層。權(quán)利要求1.一種切割工具，所述切割工具包括基材，其包含金屬碳化物顆粒和黏合劑，其中所述黏合劑包含釕；以及至少一種包含碳氮化鉿的耐磨涂層。2.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中所述包含碳氮化鉿的耐磨涂層具有1微米到IO微米的厚度。3.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中所述黏合劑包含鐵、鎳和鈷中的至少一種。4.如權(quán)利要求3所述的切割工具，其中所述黏合劑包含鈷。5.如權(quán)利要求4所述的切割工具，其中所述黏合劑中釕的濃度是1wto/o到30wt%。6.如權(quán)利要求5所述的切割工具，其中所述黏合劑中釕的濃度是4wt。/o到30wt%。7.如權(quán)利要求6所述的切割工具，其中所述黏合劑中釕的濃度是8wto/o到20wt%。8.如權(quán)利要求7所述的切割工具，其中所述黏合劑中釕的濃度是10wto/o到15wt%。9.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其包含至少一種另外的涂層，所述另外的涂層包含選自周期表的IIIA族、IVB族、VB族和VIB族中的金屬的金屬碳化物、金屬氮化物、金屬硅或金屬氧化物中的至少一種。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述另外的涂層中的任一種包含氮化鈦(TiN)、碳氮化鈦(TiCN)、碳化鈦(TiC)、氮化鈦鋁(TiAlN)、氮化鈦鋁加碳(TiAlN+C)、氮化鋁鈦(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鈥鋁加碳化鴒/碳(TiAlN+WC/C)、氮化鋁鈦(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鋁鈦加碳化鴒/碳(AlTiN+WC/C)、氧化鋁(八1203)、a-氧化鋁、二硼化鈦(TiB2)、碳化鴒/碳(WC/C)、氮化鉻(CrN)、氮化鋁鉻(ALCrN)、氮化鋯(ZrN)、碳氮化鋯(ZrCN)、氮化硼(BN)或碳氮化硼(BCN)中的至少一種。11.如權(quán)利要求10所述的切割工具，其中所述另外的涂層中的任一種具有2微米到6微米的厚度。12.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中所述包含碳氮化鉿的耐磨涂層是唯一的涂層、第一涂層、中間涂層或頂部涂層中的一種。13.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中燒結(jié)硬顆粒的硬顆粒是包含選自鈦、鉻、釩、鋯、鉿、鉭、鉬、鈮和鵠的至少一種過渡金屬的碳化物的至少一種燒結(jié)碳化物。14.如權(quán)利要求3所述的切割工具，其中所述黏合劑進一步包括選自鴒、鈦、鉭、鈮、4各、鉬、硼、碳、硅、釕、4來、錳、鋁和銅的合金添加劑。15.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中燒結(jié)硬顆粒的金屬碳化物顆粒包含碳化鴒。16.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中所述耐磨涂層基本上由碳氮化鉿組成。17.如權(quán)利要求16所述的切割工具，其中所述基材包括2wt。/。到40wt%的所述黏合劑和60wt%到98wt%的碳化鴒顆粒。18.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中所述金屬碳化物顆粒包含具有0.3pm到10pm的平均粒徑的碳化鴒顆粒。19.如權(quán)利要求1所述的切割工具，其中所述金屬碳化物顆粒包含具有0.5pm到10pm的平均粒徑的碳化鵠顆粒。20.—種涂敷切割工具的方法，其包括將碳氮化鉿的耐磨涂層施用于切割工具上，其中基材包含在黏合劑中的碳化鎢顆粒，且所述黏合劑包含釕。21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述耐磨涂層具有1微米到6微米的厚度。22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述黏合劑包含鐵、鎳和鈷中的至少一種。23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述黏合劑是鈷。24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述黏合劑中釕的濃度是lwt%到30wt%。25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述黏合劑中釕的濃度是4wt%到30wt%。26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述黏合劑中釕的濃度是8wt%至ij20wt%。27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述黏合劑中釕的濃度是10wt%到15wt%。28.如權(quán)利要求20所述的方法，其包括在涂覆所述基材之前，處理所述切割工具。29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中在涂覆之前處理所述切割工具包括電解拋光、微噴、濕噴、打磨、刷涂、噴磨和壓縮空氣噴射中的至少一種。30.如權(quán)利要求20所述的方法，其中涂層形成在所述基材的至少一部分上。31.如權(quán)利要求20所述的方法，其包括通過噴射、噴丸處理、壓縮空氣噴射和刷涂中的至少一種來處理所述基材上的所述涂層。32.如權(quán)利要求20所述的方法，其包括通過物理氣相沉積將另外的涂層施用于所述基材上。33.如權(quán)利要求20所述的方法，其包括通過化學(xué)氣相沉積將另外的涂層施用于所述基材上。34.如權(quán)利要求20所述的方法，其包括用選自周期表的IIIA族、IVB族、VB族和VIB族中的金屬的金屬碳化物、金屬氮化物、金屬硅和金屬氧化物中的至少一種來涂覆切割插入物。35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述涂層包括氮化鈦(TiN)、碳氮化鈥(TiCN)、氮化鈦鋁(TiAlN)、氮化鈦鋁加碳(TiAlN+C)、氮化鋁鈦(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鈦鋁加碳化鴒/碳(TiAlN+WC/C)、氮化鋁鈦(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鋁鈦加碳化鵠/碳(AITiN+WC/C)、氧化鋁(^203)、二硼化鈦(TiB2)、碳化鴒/碳(WC/C)、氮化鉻(CrN)、氮化鋁鉻(AlCrN)、氮化鋯(ZrN)、碳氮化鋯(ZrCN)、氮化硼(BN)或石灰氮化硼(BCN)中的至少一種。36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中每一個涂層具有l(wèi)微米到IO微米的厚度。37.—種切割工具，所述切割工具包含基材，其包含金屬碳化物顆粒和黏合劑，其中所述黏合劑包括釕；以及所述基材上的至少一種耐磨涂層，其中所述一種耐磨涂層基本上由氮化鋯(ZrN)、碳氮化鋯(ZrCN)、氮化硼(BN)或碳氮化硼(BCN)組成。38.如權(quán)利要求37所述的切割工具，其中所述耐磨涂層具有1微米到IO微米的厚度。39.如權(quán)利要求37所述的切割工具，其中所述黏合劑包含鐵、鎳和鈷中的至少一種。40.如權(quán)利要求39所述的切割工具，其中所述l占合劑包含鈷。41.如權(quán)利要求37所述的切割工具，其中所述黏合劑中釕的濃度是1wt。/o到30wt%。42.如權(quán)利要求41所述的切割工具，其中所述黏合劑中釕的濃度是4wt。/o到30wt%。43.如權(quán)利要求42所述的切割工具，其中所述翻合劑中釕的濃度是8wt。/o到20wt%。44.如權(quán)利要求43所述的切割工具，其中所述黏合劑中釕的濃度是10wty。至寸15wt%。45.如權(quán)利要求37所述的切割工具，其包含第二涂層，且所述第二涂層包含選自周期表的IIIA族、IVB族、VB族和VIB族中的金屬的金屬碳化物、金屬氮化物、金屬硅和金屬氧化物中的至少一種。46.如權(quán)利要求45所述的切割工具，其中所述第二涂層包含氮化鈦(TiN)、碳化鈦(TiC)、碳氮化鈦(TiCN)、氮化鈦鋁(TiAlN)、氮化鈦鋁加碳(TiAlN+C)、氮化鋁鈦(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鈥鋁加碳化鵠/碳(TiAlN+WC/C)、氮化鋁鈦(AlTiN)、氮化鋁鈦加碳(AlTiN+C)、氮化鋁鈦加碳化鴒/碳(AlTiN+WC/C)、氧化鋁(八1203)、a-氧化鋁、二硼化鈦(TiB2)、碳化鴒/碳(WC/C)、氮化鉻(CrN)、氮化鋁鉻(AlCrN)或碳氮化鉿(HfCN)中的至少一種。全文摘要在基材上具有耐磨涂層的切割工具和切割插入物，所述基材包含金屬碳化物顆粒和黏合劑。對某些應(yīng)用來說，具有包含碳氮化鉿的耐磨涂層和包括釕的黏合劑的切割插入物可以提供更長的使用壽命。包含碳氮化鉿的耐磨涂層可以具有1微米到10微米的厚度。在另一個實施方案中，切割工具包含燒結(jié)碳化物基材與包含鐵、鎳和鈷中的至少一種的黏合劑。文檔編號C23C30/00GK101622378SQ200880005465公開日2010年1月6日申請日期2008年2月15日優(yōu)先權(quán)日2007年2月19日發(fā)明者X·D·方,埃德溫·湯尼,戴維·J·威爾斯,約翰·博斯特申請人:Tdy工業(yè)公司