本發(fā)明涉及耐火涂層，并且具體地講，涉及通過化學(xué)氣相沉積法(cvd)沉積以用于切削工具應(yīng)用的耐火涂層。
背景技術(shù)：
：切削工具(包括燒結(jié)碳化物切削工具)已用于帶涂層的和不帶涂層的條件兩者中以便加工各種金屬和合金。為了提高切削工具耐磨性、性能和壽命，已將一層或多層耐火材料施加于切削工具表面。已通過cvd并通過物理氣相沉積法(pvd)將例如tic、ticn、tin和/或al2o3施加于燒結(jié)碳化物基底。雖然在多種應(yīng)用中能有效抑制磨損并延長工具壽命，但基于上述耐火材料的單層或多層構(gòu)造的耐火涂層已日益達(dá)到其性能極限，從而要求開發(fā)用于切削工具的新涂層結(jié)構(gòu)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：在一個方面，本文描述了制品，所述制品包括耐火涂層，所述耐火涂層采用基于氧化鋁的混合納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。簡而言之，本文所述的帶涂層的制品包括基底和通過cvd沉積的涂層，該涂層粘附到基底，該涂層包括復(fù)合材料耐火層，該復(fù)合材料耐火層具有包含氧化鋁的基質(zhì)相以及基質(zhì)相內(nèi)的至少一個顆粒相，該顆粒相包含納米級(<100nm)至亞微米顆粒，所述顆粒由選自由鋁和ivb族金屬構(gòu)成的組的一種或多種金屬的碳氧化物和氧碳氮化物中的至少一種形成。顆?？煞稚⒃谡麄€基質(zhì)相中。在一些實(shí)施例中，例如，顆粒在基質(zhì)相中可表現(xiàn)出周期性間距、非周期性間距或圖案化分布。另外，復(fù)合材料耐火層還可具有含鈦的納米級條帶結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，此類納米級條帶結(jié)構(gòu)為晶體，并且具有1nm至100nm范圍內(nèi)的至少一種尺寸。這些和其他實(shí)施例在下文的具體實(shí)施方式中進(jìn)一步描述。附圖說明圖1示出了根據(jù)本文所述的一個實(shí)施例的切削工具基底。圖2為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的掃描電子顯微鏡(sem)圖像。圖3為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的掃描透射電子顯微鏡(stem)圖像。圖4(a)為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的明視場透射電子顯微鏡(tem)圖像，其中插圖是示出層的多晶形態(tài)的選區(qū)電子衍射(saed)。圖4(b)為圖4(a)的復(fù)合材料耐火層的對應(yīng)暗視場tem圖像。圖4(c)為tem圖像，示出了根據(jù)本文所述的一個實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的單獨(dú)柱狀晶粒的尺寸。圖4(d)為圖4(c)的柱狀晶粒的會聚束電子衍射(cbed)。圖5(a)為根據(jù)本文所述的一個實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的能量色散光譜(eds)譜線輪廓。圖5(b)為復(fù)合材料耐火層的基質(zhì)相中納米顆粒的eds斑點(diǎn)分析。圖5(c)為根據(jù)本文所述的一個實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的al2o3基質(zhì)的eds斑點(diǎn)分析。圖5(d)為根據(jù)本文所述的一個實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的納米級條帶結(jié)構(gòu)的eds斑點(diǎn)分析。圖6(a)為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的明視場tem圖像。圖6(b)為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的stem圖像。具體實(shí)施方式參考以下具體實(shí)施方式和實(shí)例以及前述和下述內(nèi)容可更容易地理解本文所述的實(shí)施例。然而，本文所述的元素、設(shè)備和方法并不限于具體實(shí)施方式和實(shí)例中所述的具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這些實(shí)施例僅示例性地說明本發(fā)明的原理。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，多種修改和變更對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。在一個方面，本文描述了制品，所述制品包括耐火涂層，所述耐火涂層采用基于氧化鋁的混合納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，具有此類耐火涂層的制品適用于高磨損和/或磨耗應(yīng)用，包括金屬切削操作。本文所述的帶涂層的制品包括基底和通過cvd沉積的涂層，該涂層粘附到基底，該涂層包括復(fù)合材料耐火層，該復(fù)合材料耐火層具有包含氧化鋁的基質(zhì)相以及基質(zhì)相內(nèi)的至少一個顆粒相，該顆粒相包含納米級至亞微米顆粒，這些顆粒由選自由鋁和ivb族金屬構(gòu)成的組的一種或多種金屬的碳氧化物和氧碳氮化物中的至少一種形成。另外，復(fù)合材料耐火層還可具有含鈦的納米級條帶結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，此類納米級條帶結(jié)構(gòu)為晶體，并且具有1nm至100nm范圍內(nèi)的至少一種尺寸。如本文所提供的顯微鏡圖像中所示，納米級條帶結(jié)構(gòu)可表現(xiàn)出二維形態(tài)?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到具體的組成部分，本文所述的帶涂層的制品包括基底。帶涂層的制品可包括不違背本發(fā)明目的的任何基底。例如，基底可為切削工具或用于磨損應(yīng)用中的工具。切削工具包括但不限于可轉(zhuǎn)位切削刀片、端銑刀或鉆孔器?？赊D(zhuǎn)位切削刀片可具有用于銑削、斷續(xù)切削或車削應(yīng)用的任何所需ansi標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀。本文所述的帶涂層的制品的基底可由燒結(jié)碳化物、碳化物、陶瓷、金屬陶瓷、多晶立方氮化硼、鋼或其他合金形成。在一些實(shí)施例中，燒結(jié)碳化物基底包含碳化鎢(wc)。wc可以至少約80重量％的量或以至少約85重量％的量存在于切削工具基底中。另外，燒結(jié)碳化物的金屬粘結(jié)劑可包含鈷或鈷合金。鈷例如可以1重量％至15重量％范圍內(nèi)的量存在于燒結(jié)碳化物基底中。在一些實(shí)施例中，鈷以5-12重量％或6-10重量％范圍內(nèi)的量存在于燒結(jié)碳化物基底中。此外，燒結(jié)碳化物基底可表現(xiàn)出始于基底表面并從基底表面向內(nèi)延伸的粘結(jié)劑富集區(qū)。燒結(jié)碳化物基底還可包含一種或多種添加劑，諸如下列元素和/或其化合物中的一種或多種：鈦、鈮、釩、鉭、鉻、鋯和/或鉿。在一些實(shí)施例中，鈦、鈮、釩、鉭、鉻、鋯和/或鉿與基底的wc形成固溶體碳化物。在此類實(shí)施例中，基底可以0.1-5重量％范圍內(nèi)的量包含一種或多種固溶體碳化物。另外，燒結(jié)碳化物基底可包含氮。切削工具基底可包括在基底的前刀面與后刀面的接合點(diǎn)處形成的一個或多個切削刃。圖1示出了根據(jù)本文所述的一個實(shí)施例的切削刀片基底。如圖1所示，基底(10)具有在基底前刀面(14)與后刀面(16)的接合點(diǎn)處形成的切削刃(12)?；?10)還包括用于將基底(10)固定到刀架上的孔(18)。如本文所述，粘附到基底的涂層包括復(fù)合材料耐火層，該復(fù)合材料耐火層具有包含氧化鋁(al2o3)的基質(zhì)相以及基質(zhì)相內(nèi)的至少一個顆粒相，該顆粒相包含納米級至亞微米顆粒，這些顆粒由選自由鋁和ivb族金屬構(gòu)成的組的一種或多種金屬的碳氧化物和氧碳氮化物中的至少一種形成。本文所述的周期表的族根據(jù)cas名稱標(biāo)識，其中ivb族包括鈦、鋯和鉿。顆粒相的顆?？纱笾戮哂?nm至800nm的直徑，并且表現(xiàn)出晶體結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，顆粒相的顆粒具有選自表i的直徑。表i-晶體顆粒直徑(nm)≤10050-50025-3001-100顆粒相的顆?？杀憩F(xiàn)出大致球形形狀、橢圓形形狀或桿狀形狀。在一些實(shí)施例中，顆?？删哂忻谞钚螤罨虿灰?guī)則形狀。此外，顆粒形狀在整個耐火層中可為基本上均勻的。作為另外一種選擇，顆粒形狀在耐火層中可改變。顆粒相的顆粒在氧化鋁基質(zhì)相中可具有任何所需分布，包括基本上均勻的分布以及不均勻的分布。在一些實(shí)施例中，顆粒在氧化鋁基質(zhì)相中可表現(xiàn)出周期性間距或非周期性間距。例如，在一些實(shí)施例中，顆粒的周期性間距可在20nm至2μm的范圍內(nèi)。此外，顆粒在氧化鋁基質(zhì)相中還可表現(xiàn)出圖案化分布。顆粒相的納米級至亞微米顆粒的成分特性在整個耐火層中可為均勻的或基本上均勻的。作為另外一種選擇，顆粒的成分特性在整個耐火層中可改變。例如，碳氧化物和/或氧碳氮化物顆粒的ivb族金屬可沿著耐火層的厚度改變。當(dāng)改變時，ivb族金屬可在顆粒相中存在任何所需的圖案，諸如沿著耐火層厚度的交替或周期性分布。ivb族金屬的變化在整個耐火層中也可為隨機(jī)的。另外，顆粒的非金屬組分可沿著耐火層的厚度改變。在一些實(shí)施例中，碳氧化物和氧碳氮化物非金屬組分可表現(xiàn)出任何所需的圖案，包括沿著耐火層厚度的交替或周期性分布。非金屬組分還可具有隨機(jī)分布。在耐火層的整個厚度上獨(dú)立地改變顆粒相的金屬(ti、zr、hf、al)組分和非金屬(oc、ocn)組分的能力允許設(shè)計(jì)不受拘泥以滿足多種磨損應(yīng)用和環(huán)境。如本文所述，復(fù)合材料耐火層還可具有含鈦的納米級條帶結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，此類納米級條帶結(jié)構(gòu)為晶體，并且具有1nm至100nm范圍內(nèi)的至少一種尺寸。納米級條帶結(jié)構(gòu)可分散在整個氧化鋁基質(zhì)中。在復(fù)合材料耐火層中納米級條帶結(jié)構(gòu)的分布可為周期性的、非周期性的或圖案化的。此外，納米級條帶結(jié)構(gòu)在復(fù)合材料耐火層中可表現(xiàn)出均勻的組成或改變的組成。例如，在一些實(shí)施例中，納米級條帶結(jié)構(gòu)由碳氧化鈦、氧碳氮化鈦、碳氧化鈦鋁和氧碳氮化鈦鋁中的至少一種形成。納米級條帶結(jié)構(gòu)與納米級至亞微米顆粒相一起提供氧化鋁基質(zhì)的加強(qiáng)，從而影響復(fù)合材料耐火層的一種或多種特性，諸如強(qiáng)度、硬度、韌度和摩擦行為。根據(jù)cvd條件，氧化鋁基質(zhì)相可為α-氧化鋁、κ-氧化鋁或其混合物(α/κ)。在一些實(shí)施例中，加強(qiáng)顆粒相和/或納米級條帶結(jié)構(gòu)終止氧化鋁晶粒生長，從而細(xì)化氧化鋁基質(zhì)晶粒。例如，晶粒生長的終止可將氧化鋁粒度在一個或多個尺寸維度上限制到亞微米或納米級。在一些實(shí)施例中，基質(zhì)的氧化鋁晶粒具有選自表ii的直徑。表ii-氧化鋁晶粒直徑(nm)50-80075-500100-300此外，氧化鋁基質(zhì)的晶粒可表現(xiàn)出柱狀形態(tài)。在一些實(shí)施例中，氧化鋁基質(zhì)相還包含ivb族金屬摻雜物。此類金屬摻雜物可摻入到氧化鋁晶粒中。圖2為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的sem。如圖2中所示，納米級至亞微米顆粒(白色)均勻地或基本上均勻地分散在整個氧化鋁基質(zhì)(灰色)中，所述顆粒由選自由鋁和ivb族金屬構(gòu)成的組的一種或多種金屬的碳氧化物和氧碳氮化物中的至少一種形成。由圖3的stem圖像提供的更精細(xì)檢查揭示了除納米級顆粒之外，氧化鋁基質(zhì)中還存在納米級條帶結(jié)構(gòu)。就氧化鋁基質(zhì)而言，圖4(a)為復(fù)合材料耐火層的截面的明視場tem圖像，示出了晶粒結(jié)構(gòu)。圖4(a)的插圖為saed圖案，其表現(xiàn)出復(fù)合材料耐火層的多晶形態(tài)。圖4(b)為圖4(a)的復(fù)合材料耐火層的對應(yīng)暗視場tem圖像，進(jìn)一步示出了納米級的氧化鋁晶粒。圖4(c)的tem中示出了氧化鋁晶粒形態(tài)。圖4(c)的單獨(dú)氧化鋁晶粒為柱狀，具有約120nm的寬度和240nm的高度。圖4(d)為圖4(c)的柱狀晶粒的會聚束電子衍射(cbed)。圖5(a)-圖5(d)進(jìn)一步示出了本文所述復(fù)合材料耐火層的若干結(jié)構(gòu)特征的組成參數(shù)。圖5(a)為納米復(fù)合材料耐火層的截面的eds譜線輪廓。如圖5(a)中所提供，耐火層的鈦含量與加強(qiáng)顆粒相和納米級條帶結(jié)構(gòu)的位置相稱。圖5(b)和5(d)進(jìn)一步確認(rèn)了這些加強(qiáng)位置處存在鈦，而圖5(c)示出了基質(zhì)相的氧化鋁組成。圖6(a)為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的明視場tem圖像。圖6(b)為根據(jù)本文所述的一些實(shí)施例的復(fù)合材料耐火層的截面的stem圖像。此外，揭示了氧化鋁基質(zhì)中納米級條帶結(jié)構(gòu)的存在和二維形態(tài)。具有本文所述結(jié)構(gòu)和組成的復(fù)合材料耐火層可以具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。例如，復(fù)合材料耐火層具有0.05μm至20μm的厚度。在一些實(shí)施例中，復(fù)合材料耐火層具有選自表iii的厚度。表iii-復(fù)合材料耐火層厚度(μm)0.5-151-102-8復(fù)合材料耐火層可直接沉積在基底表面上。作為另外一種選擇，本文所述的涂層還可包括復(fù)合材料耐火層與基底之間的一個或多個內(nèi)層。在一些實(shí)施例中，內(nèi)層包含選自由鋁和周期表的ivb族、vb族和vib族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或多種金屬元素以及選自周期表的iiia族、iva族、va族和via族的一種或多種非金屬元素。在一些實(shí)施例中，基底和耐火層之間的一個或多個內(nèi)層包含選自由鋁和周期表的ivb族、vb族和vib族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或多種金屬元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧碳氮化物、氧化物或硼化物。例如，一個或多個內(nèi)層選自由氮化鈦、碳氮化鈦、氧碳氮化鈦、碳化鈦、氮化鋯、碳氮化鋯、氮化鉿和碳氮化鉿構(gòu)成的組。另外，氧碳氮化鈦的層可用作用于涂層的耐火層和內(nèi)層的粘結(jié)層。涂層的內(nèi)層可具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。在一些實(shí)施例中，單個內(nèi)層的厚度可為至少1.5μm。作為另外一種選擇，多個內(nèi)層可共同實(shí)現(xiàn)至少1.5μm的厚度。復(fù)合材料耐火層可為涂層的最外層。作為另外一種選擇，本文所述的涂層可包括在耐火層上的一個或多個外層。外層可包含選自由鋁和周期表的ivb族、vb族和vib族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或多種金屬元素以及選自周期表的iiia族、iva族、va族和via族的一種或多種非金屬元素。耐火層上的外層可包含選自由鋁和周期表的ivb族、vb族和vib族的金屬元素構(gòu)成的組的一種或多種金屬元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧碳氮化物、氧化物或硼化物。例如，一個或多個外層選自由氮化鈦、碳氮化鈦、氧碳氮化鈦、碳化鈦、氮化鋯、碳氮化鋯、氮化鉿、碳氮化鉿和氧化鋁，以及它們的混合物構(gòu)成的組。本文所述涂層的外層可具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。在一些實(shí)施例中，涂層外層的厚度可在0.2μm至5μm的范圍內(nèi)。本文所述的涂層可經(jīng)受涂布后處理。例如可將涂層用各種濕和/或干顆粒組合物噴射。涂布后噴射可以任何所需的方式實(shí)施。在一些實(shí)施例中，涂布后噴射包括噴丸處理或壓力噴射。壓力噴射可以多種形式實(shí)施，包括壓縮空氣噴射、濕壓縮空氣噴射、加壓液體噴射、濕噴射和蒸汽噴射。濕噴射例如使用無機(jī)和/或陶瓷顆粒(諸如氧化鋁)和水的漿液實(shí)現(xiàn)?？蓪⒀趸X顆粒漿液以氣動方式投射在帶涂層的切削工具主體的表面以沖擊涂層的表面。氧化鋁顆粒的尺寸通?？稍诩s20μm與約100μm之間的范圍內(nèi)。噴射參數(shù)包括壓力、沖擊角度、與部件表面的距離和持續(xù)時間。在一些實(shí)施例中，沖擊角度可在約10度至約90度的范圍內(nèi)，即，顆粒以約10度至約90度范圍內(nèi)的角度沖擊涂層表面。在與帶涂層的表面相距1-6英寸時，合適的壓力可在30-55磅每平方英寸(psi)的范圍內(nèi)。此外，噴射的持續(xù)時間通?？稍?至10秒或更長的范圍內(nèi)。噴射通?？稍谕繉拥谋砻鎱^(qū)域上實(shí)施，或可施加到精選的位置，諸如在切削工具的工件接觸區(qū)中。工件接觸區(qū)可以是切削工具的磨光區(qū)。在其他實(shí)施例中，涂層經(jīng)受拋光涂布后處理?？捎眠m當(dāng)金剛石或陶瓷磨粒尺寸的糊劑實(shí)施拋光。在一些實(shí)施例中，糊劑的磨粒尺寸在1μm至10μm的范圍內(nèi)。在一個實(shí)施例中，使用5-10μm金剛石磨粒糊劑對涂層拋光。此外，可通過不違背本發(fā)明目的的任何設(shè)備諸如刷子，將磨粒糊劑施加到cvd涂層。在一個實(shí)施例中，例如，使用扁平刷將磨粒糊劑施加到切削工具的工件接觸區(qū)中的cvd涂層。可將本文所述的涂層噴射或拋光足以實(shí)現(xiàn)所需的表面粗糙度(ra)和/或其他參數(shù)(諸如降低涂層中的殘余拉伸應(yīng)力)的時間段。在一些實(shí)施例中，經(jīng)受涂布后處理的涂層具有選自表iv的表面粗糙度(ra)。表iv-涂布后表面粗糙度(ra)涂層表面粗糙度(ra)-nm≤500≤250<20010-25050-17525-150可使用可從紐約普萊恩維尤的維易科儀器公司(veecoinstruments,inc.,plainview,newyork)商購獲得的nt系列光學(xué)輪廓儀，通過光學(xué)輪廓術(shù)來測定涂層表面粗糙度。此外，在一些實(shí)施例中，涂布后處理不移除涂層的一個或多個外層。在一些實(shí)施例中，例如，涂布后處理不移除tin、ticn和/或tiocn的外層。作為另外一種選擇，涂布后處理可移除或部分地移除一個或多個外層，諸如tin、ticn和tiocn。本文所述的包含復(fù)合材料耐火層的涂層可具有至少25gpa的納米硬度，所述復(fù)合材料耐火層具有氧化鋁基質(zhì)相和其中的至少一個顆粒相。在一些實(shí)施例中，涂層的納米硬度為30gpa至40gpa。涂層納米硬度可處于沉積狀態(tài)中。作為另外一種選擇，納米硬度可反映涂層的噴射或拋光條件。本文所述的涂層納米硬度值由納米壓痕測試來確定，所述納米壓痕測試使用vickers壓頭根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)14577用fischerscopehm2000來進(jìn)行。將壓痕深度設(shè)定為0.2μm。除硬度之外，本文所述的包含復(fù)合材料耐火層的涂層可表現(xiàn)出大于0.05或大于0.07的納米硬度與楊氏模量比率(h/e)。在一些實(shí)施例中，h/e比率在0.07至0.15的范圍內(nèi)。如本文所述，納米復(fù)合材料耐火層通過cvd沉積。氧化鋁基質(zhì)可由alcl3、h2、co2、hcl和任選h2s的氣體混合物沉積。用于沉積氧化鋁基質(zhì)的一般cvd處理參數(shù)提供于表v中。表v-氧化鋁基質(zhì)cvd處理參數(shù)通過向反應(yīng)器中脈沖引入氣體混合物，而將顆粒相的納米級至亞微米顆粒沉積在氧化鋁晶粒上，所述氣體混合物包含適用于形成顆粒的反應(yīng)物。重要的是，納米級至亞微米顆粒的每次沉積均可與任何之前的顆粒沉積無關(guān)。因此，用于顆粒相沉積的氣體反應(yīng)物可在耐火層厚度的持續(xù)時間內(nèi)改變。在一些實(shí)施例中，用于顆粒相沉積的氣體反應(yīng)物混合物包含h2、n2(任選的)、hcl(任選的)、ch4、co、alcl3(任選的)以及含ivb族金屬的反應(yīng)物。在一些實(shí)施例中，反應(yīng)物為金屬氯化物，諸如mcl4，其中m為ivb族金屬。用于顆粒相沉積的一般cvd處理參數(shù)提供于表vi中。表vi-用于顆粒相的cvd處理參數(shù)*m＝ivb族金屬在一些實(shí)施例中，顆粒相的沉積可終止氧化鋁晶粒生長。在此類實(shí)施例中，通過重新引入表v的反應(yīng)物氣體混合物，使氧化鋁晶粒再成核并生長。氧化鋁的終止和再成核可將氧化鋁晶粒細(xì)化到亞微米或納米級尺寸狀態(tài)。耐火層可直接沉積在基底表面上。作為另外一種選擇，多個涂層內(nèi)層可位于基底和耐火層之間。用于各內(nèi)層的一般cvd沉積參數(shù)提供于表vii中。表vii-用于內(nèi)層沉積的cvd參數(shù)基層組成氣體混合物溫度℃壓力毫巴持續(xù)時間分鐘tinh2、n2、ticl4800-90060-10010-90mt-ticnh2、n2、ticl4、ch3cn750-90065-10050-400ht-ticnh2、n2、ticl4、ch4900-105060-16030-200tiocnh2、n2、ticl4、ch4、co900-1050200-55030-70在一些實(shí)施例中，用于內(nèi)層沉積的前述一般cvd參數(shù)可被應(yīng)用于在耐火層上沉積一個或多個外層。在以下非限制性實(shí)例中對這些和其他實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步說明。實(shí)例1-帶涂層的切削工具通過將燒結(jié)碳化鎢(wc-co)切削刀片基底[ansi標(biāo)準(zhǔn)幾何形狀cnmg432rn]放入軸流熱壁cvd反應(yīng)器中，來制備本文所述的帶涂層的切削工具。切削刀片包含6重量％的鈷粘結(jié)劑，余量為1至5μm尺寸的wc晶粒。根據(jù)表viii和ix將包含復(fù)合材料耐火層的涂層沉積在切削刀片上，所述復(fù)合材料耐火層具有基質(zhì)相和顆粒相，所述基質(zhì)相包含氧化鋁，所述顆粒相包含由tiocn形成的納米級至亞微米晶體顆粒。復(fù)合材料耐火層還包括含鈦的納米級條帶。通過脈沖周期諸如48和96個脈沖周期(如表viii中所示)，將顆粒相和納米級條帶加強(qiáng)物引入氧化鋁基質(zhì)中。將tin的外層沉積在納米復(fù)合材料耐火層上以完成該涂層。作為另外一種選擇，如果需要，可將tiocn的外層沉積在納米復(fù)合材料耐火層上以完成該涂層。表viii-涂層的cvd沉積*周期性引入到氧化鋁層上以形成tioxcynz加強(qiáng)物(48和96次引入)**替代形式的外層表ix-cvd沉積步驟過程步驟溫度℃壓力毫巴時間分鐘tin850-96060-9010-90mt-ticn900-94070-10050-400ht-ticn900-105060-15030-200tiocn950-1050200-50030-70al2o3950-105050-12010-500tioxcynz加強(qiáng)物*950-105050-1202-200tin(外層)850-96060-9010-90tiocn(外層)**950-1050200-50030-180*周期性引入到氧化鋁層上以形成tioxcynz加強(qiáng)物。**替代形式的外層所得涂層表現(xiàn)出表x和xi中所提供的特性。表x-48脈沖周期涂層的特性(實(shí)例1a)涂層厚度(μm)tin0.2mt-ticn11.8ht-ticn/tiocn1.0[al2o3-tioxcynz]486.8tin1.6表xi-96脈沖周期涂層的特性(實(shí)例1b)涂層厚度(μm)tin0.3mt-ticn8.8ht-ticn/tiocn0.9[al2o3-tioxcynz]967.2tiocn1.5實(shí)例2-涂層硬度實(shí)例1a的帶涂層的切削工具經(jīng)受納米硬度測試。還對于相同ansi幾何形狀的對比物切削刀片確定納米硬度，該對比物切削刀片具有在表xii中詳細(xì)描述的cvd涂層(對比物1)。納米硬度由納米壓痕測試來確定，所述納米壓痕測試使用vickers壓頭根據(jù)iso標(biāo)準(zhǔn)14577用fischerscopehm2000來進(jìn)行。將壓痕深度設(shè)定為0.2μm。表xii-對比物1的cvd涂層的特性涂層厚度(μm)tin0.5mt-ticn10.4ht-ticn1.0al2o38.4tin1.6實(shí)例1a和對比物1處于沉積狀態(tài)。測試的結(jié)果提供于表xiii中。表xiii-納米硬度和h/e結(jié)果切削刀片納米硬度(gpa)h/e實(shí)例1a34.20.09對比物127.90.07實(shí)例3-金屬切削測試使實(shí)例1a、1b和對比物1的帶涂層的切削刀片根據(jù)以下參數(shù)經(jīng)受連續(xù)車削測試。使實(shí)例1a和1b的涂層經(jīng)受表xiv中詳述的后涂布處理。表xiv-用于車削測試的帶涂層的刀片切削刀片涂層結(jié)構(gòu)后涂布處理1實(shí)例1a在40psi下濕噴射4秒以完全移除外層2實(shí)例1a在40psi下濕噴射3秒3實(shí)例1b在40psi下濕噴射3秒4對比物1在40psi下濕噴射4秒以完全移除外層對于車削測試而言，對每個切削刀片1-4的兩個樣品進(jìn)行測試以產(chǎn)生重復(fù)1切削壽命、重復(fù)2切削壽命和平均切削壽命。車削參數(shù)工件：1045鋼速度：1000sfm進(jìn)料速率：0.012ipr切削深度：0.08英寸導(dǎo)程角：-5°冷卻劑-射流通過如下的一個或多個失效模式來記錄壽命終止：0.012英寸的均勻磨損(uw)0.012英寸的最大磨損(mw)0.012英寸的刀鼻磨損(nw)0.012英寸的切深處缺口磨損(docn)0.012英寸的后緣磨損(tw)連續(xù)車削測試的結(jié)果提供于表xv中。表xv-連續(xù)車削測試結(jié)果如表xv中所提供，采用本文所述cvd涂層結(jié)構(gòu)的切削刀片超過對比物1的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)氧化鋁涂層的性能。針對實(shí)現(xiàn)本發(fā)明多個目的，現(xiàn)已描述了本發(fā)明的多個實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這些實(shí)施例僅示例性地說明本發(fā)明的原理。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，其多種修改和變更對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的。當(dāng)前第1頁12