本申請是申請日為2014年1月24日、申請?zhí)枮?01480005943.1、發(fā)明名稱為“用于切削工具的綠色耐火涂層”的發(fā)明專利申請的分案申請。相關(guān)專利申請資料本專利申請?zhí)卮烁鶕?jù)35u.s.c.§120要求提交于2013年1月25日的美國專利申請no.13/750,252的優(yōu)先權(quán)，該專利據(jù)此全文以引用方式并入。本發(fā)明涉及用于切削工具的耐火涂層，并且具體地講，涉及通過化學(xué)氣相沉積法(cvd)沉積的呈綠色的涂層。
背景技術(shù)：
：切削工具(包括陶瓷切削工具)已用于帶涂層和不帶涂層條件兩者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施加于陶瓷基底。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(gè)方面，描述了其上粘附有涂層的切削工具，所述涂層在一些實(shí)施例中可展示出所需的耐磨性和延長的切削壽命。本文所述的帶涂層切削工具包括基底和粘附于基底的涂層，所述涂層包括通過化學(xué)氣相沉積法所沉積的至少一個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及除氧氮化鋁相之外的金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧氮化鋯。在一些實(shí)施例中，金屬氧化物相還包含選自鋁、鉿和鈦的金屬元素。當(dāng)存在時(shí)，金屬元素可形成另外的金屬氧化物和/或與鋯形成混合氧化物。另外，復(fù)合層還可包含硫氮化鋯相。在可供選擇的實(shí)施例中，通過化學(xué)氣相沉積法所沉積的復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及硫氮化鋯相。涂層的復(fù)合層在一些實(shí)施例中還包含除氧氮化鋁相之外的金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧氮化鋯。此外，金屬氧化物相還可包含選自鋁、鉿和鈦的金屬元素。當(dāng)存在時(shí)，金屬元素可形成另外的金屬氧化物和/或與鋯形成混合氧化物。本文所述的復(fù)合層在一些實(shí)施例中展現(xiàn)出在490nm至580nm波長范圍內(nèi)的顏色。此外，粘附于基底的涂層可具有至少60n的臨界負(fù)載(lc)。本文還描述了制備帶涂層切削工具的方法。制備帶涂層切削工具的方法包括提供基底以及通過化學(xué)氣相沉積法在基底上沉積涂層的至少一個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及除氧氮化鋁相之外的金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧氮化鋯。如本文所述，沉積復(fù)合層還可包含硫氮化鋯相。另外，沉積復(fù)合層的金屬氧化物相還可包含選自鋁、鉿和鈦的金屬元素。當(dāng)存在時(shí)，金屬元素可形成另外的金屬氧化物和/或與鋯形成混合氧化物。復(fù)合層在一些實(shí)施例中從包含鋁源、氧源、氮源和鋯源的氣體混合物沉積。如本文進(jìn)一步所述，氣體沉積混合物還可包含硫源。在另一個(gè)方面，制備帶涂層切削工具的方法包括提供基底以及通過化學(xué)氣相沉積法在基底上沉積涂層的至少一個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及硫氮化鋯相。復(fù)合層在一些實(shí)施例中從包含鋁源、氧源、氮源、鋯源和硫源的氣體混合物沉積。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(gè)實(shí)施例的帶涂層切削工具的基底。圖2為根據(jù)本文所述的一個(gè)實(shí)施例的帶涂層切削刀片的剖面光學(xué)圖像。圖3為根據(jù)本文所述的一個(gè)實(shí)施例的帶涂層切削刀片的xrd光譜。圖4為根據(jù)本文所述的一個(gè)實(shí)施例的帶涂層切削刀片的復(fù)合層的形貌和拋光表面掃描電鏡(sem)圖像。具體實(shí)施方式通過參考以下具體實(shí)施方式和實(shí)例以及它們以前和下面的描述可以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)施例只是示例性地說明本發(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。i.帶涂層切削工具在一個(gè)方面，描述了其上粘附有涂層的切削工具，所述涂層在一些實(shí)施例中可展示出所需的耐磨性和延長的切削壽命。本文所述的帶涂層切削工具包括基底和粘附于基底的涂層，所述涂層包括通過化學(xué)氣相沉積法所沉積的至少一個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及除氧氮化鋁相之外的金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧氮化鋯。在一些實(shí)施例中，金屬氧化物相還包含選自鋁、鉿和鈦的金屬元素。當(dāng)存在時(shí)，金屬元素可形成另外的金屬氧化物和/或與鋯形成混合氧化物。另外，復(fù)合層還可包含硫氮化鋯相。有趣的是，本文所述的復(fù)合層可展現(xiàn)出490nm至580nm波長范圍內(nèi)的顏色?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向特定部件，本文所述的帶涂層切削工具包括基底。帶涂層切削工具的基底可以包含不違背本發(fā)明目的的任何材料。在一些實(shí)施例中，基底包含陶瓷、碳化物、陶瓷、金屬陶瓷或鋼。陶瓷基底在一些實(shí)施例中包含碳化鎢(wc)。wc可以至少約70重量％的量存在于基底中。在一些實(shí)施例中，wc以至少約80重量％的量或以至少約85重量％的量存在于基底中。另外，陶瓷基底的金屬粘結(jié)劑可包含鈷或鈷合金。鈷例如可以約3重量％至約15重量％范圍內(nèi)的量存在于陶瓷基底中。在一些實(shí)施例中，鈷以約5重量％至約12重量％或者約6重量％至約10重量％范圍內(nèi)的量存在于陶瓷基底中。此外，陶瓷基底可顯示具有開始于基底表面處并從基底表面向內(nèi)延伸的粘結(jié)劑富集區(qū)。陶瓷基底還可包含一種或多種添加劑，例如，下列元素和/或其化合物中的一者或多者：鈦、鈮、釩、鉭、鉻、鋯和/或鉿。在一些實(shí)施例中，鈦、鈮、釩、鉭、鉻、鋯和/或鉿在基底中形成含wc的固溶體碳化物?；自谝恍?shí)施例中包含約0.1重量％至約5重量％范圍內(nèi)的量的一種或多種固溶體碳化物。另外，陶瓷基底可包含氮。在一些實(shí)施例中，本文所述的帶涂層切削工具的基底包括在基底的前刀面與后刀面的接合點(diǎn)處形成的一個(gè)或多個(gè)切削刃。圖1示出了根據(jù)本文所述的一個(gè)實(shí)施例的帶涂層切削工具的基底。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)。基底還包括可用于將基底(10)固定到刀架上的孔隙(18)。在一些實(shí)施例中，帶涂層切削工具的基底是刀片、鉆頭、端銑刀、鋸片或其他切削設(shè)備。如本文所述，粘附于基底的涂層包括通過化學(xué)氣相沉積法所沉積的至少一個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層包含氧氮化鋁(alon)相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及除氧氮化鋁相之外的金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧氮化鋯。alon相可以不違背本發(fā)明目的的任何量存在于復(fù)合層中。alon相例如可以是復(fù)合層的主相，用作本文進(jìn)一步討論的金屬氧化物和金屬氧氮化物相的基體。在一些實(shí)施例中，alon相以選自表i的量存在于復(fù)合層中。表i-復(fù)合層的alon相(體積％)alon相(體積％)≥50≥60≥70≥8085-9990-99本文所述的alon相的鋁、氮和氧含量可以根據(jù)所選的cvd參數(shù)而變化。alon相的鋁例如可在20至50原子％的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，alon相的鋁在25至40原子％或者32至38原子％的范圍內(nèi)。alon相的氮可在40至70原子％的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，alon相的氮在55至70原子％或者63至67原子％的范圍內(nèi)。此外，alon相的氧可在1至20原子％的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，alon相的氧在2至15原子％或者4至6原子％的范圍內(nèi)。alon相可以是多晶形。例如，alon相可顯示出六方晶體結(jié)構(gòu)、立方晶體結(jié)構(gòu)或六方晶體結(jié)構(gòu)與立方晶體結(jié)構(gòu)的混合物。或者，alon相是無定形的。此外，alon相可顯示出晶體結(jié)構(gòu)和無定形結(jié)構(gòu)的混合物，其中所述晶體結(jié)構(gòu)是六方的、立方的或它們的組合。alon相在一些實(shí)施例中展示出晶粒尺寸在10nm至2μm范圍內(nèi)的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)。如本文所述，復(fù)合層還包含包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相。在一些實(shí)施例中，金屬氧化物相還包含選自鋁、鉿和鈦的金屬元素。當(dāng)存在時(shí)，金屬元素可形成另外的金屬氧化物和/或與鋯形成混合氧化物。例如，當(dāng)金屬元素為鋁時(shí)，除氧化鋯之外，金屬氧化物相還可包括al2o3和/或alzro。金屬氧化物相可以是復(fù)合層的次相，其被包含或設(shè)置在alon基體中。在一些實(shí)施例中，金屬氧化物相以選自表ii的量存在于復(fù)合層中。表ii-復(fù)合層的金屬氧化物相(體積％)金屬氧化物相(體積％)1-152-123-10金屬氧化物相可以是晶體。例如，金屬氧化物相可顯示出立方晶體結(jié)構(gòu)、單斜晶體結(jié)構(gòu)、四方晶體結(jié)構(gòu)、六方晶體結(jié)構(gòu)或它們的混合物。金屬氧化物相在一些實(shí)施例中展示出晶粒尺寸在10nm至2μm范圍內(nèi)的細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)。金屬氧化物相的晶粒在一些實(shí)施例中具有球形或橢圓形幾何形狀。除alon相之外，本文所述涂層的復(fù)合層還包含金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧化鋯。在一些實(shí)施例中，除氧氮化鋯之外，金屬氧氮化物相還包括選自元素周期表的ivb、vb或vib族的金屬元素的氧氮化物。例如，除氧氮化鋯之外還可存在氧氮化鈦。金屬氧氮化物相在一些實(shí)施例中是復(fù)合層的次相，其被包含或分散于alon相中。在一些實(shí)施例中，例如，金屬氧氮化物相以選自表iii的量存在于復(fù)合層中。表iii-復(fù)合層的金屬氧氮化物相(體積％)金屬氧氮化物相(體積％)0-100.5-101-92-8如本文所述，復(fù)合層還可包含硫氮化鋯相。硫氮化鋯可以是復(fù)合層的次相，其被包含或設(shè)置在alon基體相中。在一些實(shí)施例中，例如，硫氮化鋯相以選自表iv的量存在于復(fù)合層中。表iv-復(fù)合層的硫氮化鋯相(體積％)硫氮化鋯相(體積％)0-200.5-201-152-100.1-5金屬氧化物相、金屬氧氮化物相和/或硫氮化鋯相可基本上均勻分布于整個(gè)alon基體相中。或者，金屬氧化物相、金屬氧氮化物相和/或硫氮化鋯相可多相分布于alon基體中，從而產(chǎn)生復(fù)合層中的這些相中一者或多者的梯度。此外，金屬氧化物相、金屬氧氮化物相和/或硫氮化鋯相可以不同深度引入復(fù)合層中。cvd沉積參數(shù)的仔細(xì)控制可用于控制復(fù)合層中各相的空間分布。可使用輝光放電發(fā)射光譜法(gdoes)和能量色散x-射線光譜法(edx/eds)測定本文所述復(fù)合層的alon相、金屬氧化物相、金屬氧氮化物相和硫氮化鋯相的體積百分比。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，使用具有1.0mm光斑直徑的gda750輝光放電光譜儀(德國霍夫光譜分析有限公司(spectrumanalyticltd.ofhof,germany))，通過gdoes來分析本文所述的涂層復(fù)合層的組成?？梢詮耐繉拥捻敳康交讉?cè)面的0.5μm梯級來實(shí)施濺鍍材料移除以用于分析。此外，使用配有l(wèi)inkisis(牛津公司(oxfordltd.))的分析系統(tǒng)的掃描電鏡設(shè)備leo430i(德國上科亨的leo公司(leoltd.ofoberkochen,germany))，通過eds來進(jìn)行本文所述的涂層復(fù)合層的另外分析。對于本文所述的帶涂層切削工具的相分析/表征，可將具有布拉格-布倫塔諾(bragg-brentano)掠入射系統(tǒng)的衍射儀d5000型(西門子公司(siemens))和具有ni濾光片(λ，0.01578納米)的x-射線cukα與40kv和40ma的操作參數(shù)一起使用。在可供選擇的實(shí)施例中，通過化學(xué)氣相沉積法所沉積的復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及硫氮化鋯相。如本文所述，涂層的復(fù)合層在一些實(shí)施例中還包含除氧氮化鋁相之外的金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧氮化鋯。此外，金屬氧化物相還可包含選自鋁、鉿和鈦的金屬元素。當(dāng)存在時(shí)，金屬元素可形成另外的金屬氧化物和/或與鋯形成混合氧化物。例如，當(dāng)金屬元素為鋁時(shí)，除氧化鋯之外，金屬氧化物相還可包括al2o3和/或alzro。本文所述涂層的復(fù)合層可以具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。在一些實(shí)施例中，復(fù)合層具有選自表v的厚度。表v-復(fù)合層厚度(μm)復(fù)合層厚度(μm)0.5-151-121.5-103-7此外，本文所述涂層的復(fù)合層在一些實(shí)施例中可顯示具有490nm至580nm波長范圍內(nèi)的顏色。復(fù)合層的綠色可擴(kuò)展到復(fù)合層的整個(gè)厚度。在其中復(fù)合層為最外層的實(shí)施例中，向帶涂層切削工具提供區(qū)別性的綠色。復(fù)合層也可在復(fù)合層的表面上顯示出針形或針狀晶粒。針形晶粒可包含金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物或它們的組合中的一者或多者，其中所述金屬選自元素周期表的ivb或vb族。這些針形結(jié)構(gòu)可經(jīng)受本文進(jìn)一步所述的后涂布處理以提供平滑且均勻的表面。圖4為復(fù)合層的形貌和拋光表面sem圖像，示出了針形或針狀表面晶粒。復(fù)合層可直接沉積于切削工具基底表面上?；蛘?，本文所述的涂層還可包括在復(fù)合層與基底之間的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層。一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層在一些實(shí)施例中包含選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素的一種或多種金屬元素以及選自元素周期表的iiia、iva、va和via族的非金屬元素的一種或多種非金屬元素。在一些實(shí)施例中，在基底與復(fù)合層之間的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層包含選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素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(gè)或多個(gè)內(nèi)層可選自氮化鈦、碳氮化鈦、碳化鈦、氧化鈦、氧碳氮化鈦、氧化鋯、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。本文所述涂層的內(nèi)層可以具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。涂層的內(nèi)層可具有0.5μm至12μm范圍內(nèi)的厚度。在一些實(shí)施例中，根據(jù)內(nèi)層在涂層中的位置來選擇內(nèi)層的厚度。作為涂層的初始層直接沉積在基底表面上的內(nèi)層例如可具有0.5至2.5μm范圍內(nèi)的厚度。沉積在初始層上的內(nèi)層，諸如ticn層，可具有2μm至12μm范圍內(nèi)的厚度。此外，其上沉積有本文所述復(fù)合層的內(nèi)層，諸如包含氧化鋁的層，可具有1至6μm范圍內(nèi)的厚度。在一些實(shí)施例中，本文所述的復(fù)合層是涂層的最外層?；蛘撸疚乃龅耐繉涌砂◤?fù)合層上方的一個(gè)或多個(gè)外層。一個(gè)或多個(gè)外層在一些實(shí)施例中包含選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素的一種或多種金屬元素以及選自元素周期表的iiia、iva、va和via族的非金屬元素的一種或多種非金屬元素。在一些實(shí)施例中，復(fù)合層上方的一個(gè)或多個(gè)外層包含選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素的一種或多種金屬元素的氮化物、碳氮化物、氧碳氮化物、氧化物或硼化物。例如，一個(gè)或多個(gè)外層可選自氮化鈦、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。本文所述涂層的外層可以具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。涂層的外層在一些實(shí)施例中可具有0.5μm至5μm范圍內(nèi)的厚度。另外，在一些實(shí)施例中，本文所述的涂層可包括一個(gè)或多個(gè)粘結(jié)層。粘結(jié)層可展示出本文所述涂層中的各種位置。在一些實(shí)施例中，粘結(jié)層設(shè)置在涂層的兩個(gè)內(nèi)層之間，諸如在氮化鈦或碳氮化鈦內(nèi)層與包含氧化鋁的內(nèi)層之間。粘結(jié)層也可設(shè)置在本文所述的內(nèi)層與復(fù)合層之間。此外，粘結(jié)層可設(shè)置在涂層的復(fù)合層與外層之間。在一些實(shí)施例中，粘結(jié)層用于增強(qiáng)涂層的各層之間的粘附力和/或使沉積在粘結(jié)層上的所需形態(tài)的涂層成核。粘結(jié)層在一些實(shí)施例中由式m(oxcynz)表示，其中m是選自元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素的金屬，并且x≥0，y≥0且z≥0，其中x+y+z＝1。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，在ticn的內(nèi)層與包含氧化鋁的內(nèi)層之間采用tic的粘結(jié)層。式m(oxcynz)的粘結(jié)層可以具有不違背本發(fā)明目的的任何厚度。在一些實(shí)施例中，m(oxcynz)層具有約0.5μm的厚度。此外，m(oxcynz)層可具有0.1μm至5μm范圍內(nèi)的厚度。粘附于基底的涂層可具有本文所述的復(fù)合層、一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層和/或一個(gè)或多個(gè)外層的任何結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，本文所述的涂層具有選自表vi的結(jié)構(gòu)。表vi-涂層結(jié)構(gòu)*mt＝中溫cvd在其中本文所述的涂層在內(nèi)層和/或外層中包含氧化鋁的一些實(shí)施例中，氧化鋁可以是α-氧化鋁、κ-氧化鋁或α和κ-氧化鋁的混合物。另外，包括本文所述復(fù)合層的涂層可展示出至少60n的臨界負(fù)載(lc)。根據(jù)astmc1624-05-standardtestforadhesionstrengthbyquantitativesinglepointscratchtesting(用定量單點(diǎn)劃痕測試測定粘附強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測試法)測定本文所述涂層的lc值，其中使用10n的遞增負(fù)載。在一些實(shí)施例中，本文所述的涂層可展示出選自表vii的lc。表vii-cvd涂層的lc值(n)≥70≥80≥9060-9070-80此外，本文所述的涂層在沉積態(tài)下可展示出低殘余拉伸應(yīng)力或低至中等殘余壓縮應(yīng)力。后涂布噴射和/或拋光在一些實(shí)施例中可增大涂層的殘余壓縮應(yīng)力。后涂布噴射可以任何所需的方式實(shí)施。在一些實(shí)施例中，后涂布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、加壓液體噴射和蒸汽噴射。在一個(gè)實(shí)施例中，例如，可通過用氧化鋁和/或燒結(jié)碳化物顆粒對涂層進(jìn)行干噴射來實(shí)施本文所述涂層的后涂布處理。或者，可使用5體積％至35體積％的濃度的氧化鋁和/或燒結(jié)碳化物顆粒在水中的漿液對涂層進(jìn)行濕噴射。本文所述后涂布噴射技術(shù)的氧化鋁和/或燒結(jié)碳化物顆?？删哂?0μm至120μm的尺寸分布。另外，噴射壓力可在2巴至3巴的范圍內(nèi)持續(xù)1至15秒的時(shí)間段，其中噴射嘴離正被噴射的涂層表面2至8英寸。此外，氧化鋁和/或燒結(jié)碳化物顆粒的沖擊角度可被選擇為在45度至90度的范圍內(nèi)。也可根據(jù)美國專利6,869,334的公開內(nèi)容在本文所述的帶涂層切削工具上實(shí)施后涂布噴射，所述專利全文以引用方式并入本文。此外，可用適當(dāng)金剛石或燒結(jié)碳化物磨粒尺寸的糊劑實(shí)施拋光。糊劑的磨粒尺寸在一些實(shí)施例中在1μm至10μm的范圍內(nèi)。在一個(gè)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(gè)實(shí)施例中，例如，使用扁平刷將磨粒糊劑施加到cvd涂層。本文所述的拋光涂層在一些實(shí)施例中具有小于1μm的表面粗糙度(ra)。在一些實(shí)施例中，拋光涂層具有選自表viii的表面粗糙度。表vlll-拋光涂層表面粗糙度(ra)拋光涂層表面粗糙度(ra)-nm≤750≤500<200100-80050-50025-150可使用可從紐約普萊恩維尤的維易科儀器公司(veecoinstruments,inc.ofplainview,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。本文所述的涂層可展示出符合拋光的表面形態(tài)和結(jié)構(gòu)，諸如條紋和/或依方向而定的拋光線。ii.制備帶涂層切削工具的方法在另一個(gè)方面，本文描述了制備帶涂層切削工具的方法。制備帶涂層切削工具的方法包括提供基底以及通過化學(xué)氣相沉積法在基底上沉積涂層的至少一個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及除氧氮化鋁相之外的金屬氧氮化物相，所述金屬氧氮化物相包括氧氮化鋯。如本文所述，沉積復(fù)合層還可包含硫氮化鋯相。另外，沉積復(fù)合層的金屬氧化物相還可包含選自鋁、鉿和鈦的金屬元素。當(dāng)存在時(shí)，金屬元素可形成另外的金屬氧化物和/或與鋯形成混合氧化物。例如，當(dāng)金屬元素為鋁時(shí)，除氧化鋯之外，金屬氧化物相還可包括al2o3和/或alzro。復(fù)合層在一些實(shí)施例中從包含鋁源、氧源、氮源和鋯源的氣體混合物沉積。氣體沉積混合物還可包含硫源?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向特定步驟，本文所述的方法包括提供基底?；卓砂ㄉ衔牡趇部分中列舉的任何基底。在一些實(shí)施例中，例如，基底是陶瓷，諸如本文第i部分中所述的燒結(jié)碳化鎢。此外，根據(jù)本文所述的方法沉積的復(fù)合層可具有本文第i部分中針對復(fù)合層所述的任何構(gòu)造、組成參數(shù)和/或特性，包括選自本文表vi的構(gòu)造。在一些實(shí)施例中，例如，復(fù)合層包含其中分散有金屬氧化物、金屬氧氮化物和硫化鋯相的alon基體相。在本文所述的一種方法中，復(fù)合層可從包含鋁源、氧源、氮源、鋯源和硫源的氣體混合物沉積。在一些實(shí)施例中，例如，鋁源包括alcl3，氧源包括co2，氮源包括nh3，鋯源包括zrc14并且硫源包括h2s。如本文表i-iv中所示的復(fù)合層的各相的組成百分比可通過混合物中單獨(dú)反應(yīng)氣體的不同量來實(shí)現(xiàn)。另外，如上文第i部分中所示的alon相的鋁、氮和氧的組成百分比可通過混合物中單獨(dú)反應(yīng)氣體的不同量來實(shí)現(xiàn)。用于沉積本文所述涂層的復(fù)合層的一般cvd工藝參數(shù)提供于表ix中。表ix-復(fù)合層一般cvd工藝參數(shù)在另一個(gè)方面，制備帶涂層切削工具的方法包括提供基底以及通過化學(xué)氣相沉積法在基底上沉積涂層的至少一個(gè)復(fù)合層，所述復(fù)合層包含氧氮化鋁相、包括氧化鋯在內(nèi)的金屬氧化物相以及硫氮化鋯相。復(fù)合層在一些實(shí)施例中從包含鋁源、氧源、氮源、鋯源和硫源的氣體混合物沉積。此外，沉積復(fù)合層可具有本文第i部分中針對復(fù)合層所述的任何結(jié)構(gòu)和/或特性。復(fù)合層在一些實(shí)施例中直接沉積在基底的表面上。或者，復(fù)合層沉積在涂層的內(nèi)層上。涂層的內(nèi)層可具有上文第i部分中針對內(nèi)層列舉的任何構(gòu)造、組成參數(shù)和/或特性。內(nèi)層例如可包含選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的一種或多種金屬元素的一種或多種金屬元素以及選自元素周期表的iiia、iva、va和via族的非金屬元素的一種或多種非金屬元素。在一些實(shí)施例中，內(nèi)層是選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素的一種或多種金屬元素的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物或硼化物。其上沉積有復(fù)合層的內(nèi)層例如可選自氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦、碳氮化鈦、氧碳氮化鈦、氧化鈦、氧化鋯、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。與復(fù)合層一樣，本文所述涂層的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)層可通過cvd來沉積。在一些實(shí)施例中，涂層的內(nèi)層，諸如ticn層，通過中溫(mt)cvd來沉積。各內(nèi)層的一般cvd沉積參數(shù)提供于表x中。表x-內(nèi)層沉積的一般cvd參數(shù)內(nèi)層組成氣體混合物溫度(℃)壓力(毫巴)持續(xù)時(shí)間(分鐘)tinh2、n2、ticl4900-93050-20020-60ticn(mt)h2、n2、ticl4、ch3cn750-90050-100300-500ticn(ht)h2、n2、tic14、ch4900-105030-50010-100tiocnh2、n2、ticl4、ch4、co900-105060-50030-100al2o3h2、n2co2、hcl、co、alcl3900-105050-10050-250此外，本文所述的方法還可包括在復(fù)合層上方沉積一個(gè)或多個(gè)外層。本文所述涂層的一個(gè)或多個(gè)外層在一些實(shí)施例中通過cvd來沉積。涂層的外層可具有上文第i部分中針對外層列舉的任何構(gòu)造、組成參數(shù)和/或特性。外層可包含選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素的一種或多種金屬元素以及選自元素周期表的iiia、iva、va和via族的非金屬元素的一種或多種非金屬元素。在一些實(shí)施例中，復(fù)合層上方的一個(gè)或多個(gè)外層包含選自鋁及元素周期表的ivb、vb和vib族的金屬元素的一種或多種金屬元素的氮化物、碳氮化物、氧碳氮化物、氧化物或硼化物。例如，一個(gè)或多個(gè)外層選自氮化鈦、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。另外，制備本文所述帶涂層切削工具的方法還可包括對沉積涂層進(jìn)行后涂布噴射和/或拋光?？梢匀魏嗡璧姆绞綄?shí)施后涂布噴射，包括干噴射和濕噴射技術(shù)。在一些實(shí)施例中，以上文第i部分中所述的方式實(shí)施后涂布噴射。后涂布噴射可將涂層的中等拉伸應(yīng)力改變?yōu)橹械葔嚎s應(yīng)力或者增大沉積態(tài)涂層中的壓縮應(yīng)力。也可以任何所需的方式實(shí)施拋光，包括本文第i部分中所述的拋光技術(shù)。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-帶涂層切削工具主體通過將燒結(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切削工具。切削刀片包含約6重量％鈷粘結(jié)劑，余量為1至5μm尺寸的wc晶粒。根據(jù)提供于表xi和xii中的cvd工藝參數(shù)，將具有提供于表xiii中的結(jié)構(gòu)的涂層沉積在燒結(jié)wc刀片上。表xi-涂層的cvd沉積*復(fù)合層表xii-涂層的cvd沉積*復(fù)合層包括alon/al2o3/zro2/zron/zr2sn復(fù)合層的所得多層涂層展示出提供于表xiii中的結(jié)構(gòu)。圖3為帶涂層切削刀片的xrd光譜。表xiii-cvd涂層的特性涂層厚度(μm)tin0.6mt-ticn9.0ticn1.3al2o32.2alon/al2o3/zro2/zron/zr2sn4.0圖2為該實(shí)例的帶涂層切削刀片的剖面顯微照片，展示出涂層結(jié)構(gòu)的各層。該涂層展示出根據(jù)astmc1624-05-standardtestforadhesionstrengthbyquantitativesinglepointscratchtesting(用定量單點(diǎn)劃痕測試測定粘附強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)測試法)得出的大于70n的lc，其中使用10n的遞增負(fù)載。實(shí)例2-連續(xù)車削測試對于連續(xù)車削測試，帶涂層切削刀片a和b根據(jù)實(shí)例1所述的工序生產(chǎn)，并且展示出實(shí)例1的涂層結(jié)構(gòu)。此外，帶涂層切削刀片a經(jīng)受用氧化鋁顆粒漿液進(jìn)行濕噴射的后涂布處理，并且?guī)繉忧邢鞯镀琤經(jīng)受用5-10μm金剛石磨粒糊劑進(jìn)行拋光的后涂布處理。以使刀片的全部表面平滑這樣的方式噴射刀片a。該方法還可用于從前刀面和后刀面完全移除犧牲頂層。在遠(yuǎn)離刃的磨刃半徑的長度的大約兩倍的長度上沿著后刀面和前刀面對刃進(jìn)行拋光這樣的方式，對刀片b拋光30秒。對于使用帶涂層切削刀片a和b的連續(xù)車削測試，還提供了對比切削刀片c。對比切削刀片c采用與切削刀片a和b相同的wc基底，并且包括具有表xiv中所示的參數(shù)的cvd涂層。tin為與對比切削刀片c的wc基底相鄰的涂層。表xiv-對比刀片c的cvd涂層涂層厚度(μm)tin0.5mt-ticn8.2ticn/tiocn1.1al2o36.8ticn/tin1.5對于連續(xù)車削測試，測試了a、b和對比物c的每個(gè)帶涂層刀片的兩個(gè)切削刃。帶涂層刀片a、b和對比物c經(jīng)受如下的連續(xù)車削測試：工件-1045鋼速度-1000sfm(304.8m/min)進(jìn)料速率-0.012ipr(0.3048mm/min)切削深度-0.08英寸(0.08mm)導(dǎo)程角：-5°冷卻劑-射流通過如下的一個(gè)或多個(gè)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)0.004英寸的月牙洼磨損(cw)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)果切削刀片重復(fù)1壽命(分鐘)重復(fù)2壽命(分鐘)平均切削壽命(分鐘)a13.012.712.9b14.714.514.6c9.910.410.2如表xv中所提供，具有本文所述結(jié)構(gòu)的帶涂層切削刀片a和b相對于對比刀片c而言展示出更優(yōu)異的切削壽命。帶涂層切削刀片a相對于對比刀片c而言顯示出127％壽命，并且?guī)繉忧邢鞯镀琤相對于對比刀片c而言顯示出144％壽命。實(shí)例3-斷續(xù)車削測試對于斷續(xù)車削測試，帶涂層刀片a和b根據(jù)實(shí)例1所述的工序生產(chǎn)，并且通過實(shí)例2所述的后涂布處理來制備。對比切削刀片c還與刀片a和b一起提供。對比刀片c采用與刀片a和b相同的wc基底，并且包括實(shí)例2中的表xiv的cvd涂層。對于斷續(xù)車削測試，測試了a、b和對比物c的每個(gè)帶涂層刀片的兩個(gè)切削刃。帶涂層刀片a、b和對比物c經(jīng)受如下的斷續(xù)車削測試：工件-4140鋼工件形狀-圓形，且具有平行于鋼筋長度的41英寸狹槽速度-500sfm(152m/min)進(jìn)料速率-0.012ipr(0.3048mm/min)切削深度–0.1英寸(0.1mm)導(dǎo)程角：-5°冷卻劑-射流通過如下的一個(gè)或多個(gè)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)0.004英寸的月牙洼磨損(cw)連續(xù)車削測試的結(jié)果提供于表xvi中。表xvi-連續(xù)車削測試結(jié)果切削刀片重復(fù)1壽命(分鐘)a8.3b6.2c6.3如表xvi中所展示，帶涂層刀片a相對于對比刀片c而言具有更長的刀具壽命并且對切屑和剝落具有更高的抗性。對比刀片c遭受嚴(yán)重失效，切削刃破損。與此同時(shí)，切削刀片a保持完整，切削刃上有連續(xù)涂層。已就本發(fā)明各個(gè)目的的實(shí)現(xiàn)描述了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這些實(shí)施例只是示例性地說明本發(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