专利名称：涂覆的陶瓷切削镶片及其制造方法
涂覆的陶瓷切削镶片及其制造方法
背景技术：
本发明涉及一种用于从工件上去除材料的陶瓷切削镶片，例如对工件进行形成切屑的机加工。更确切地说，本发明涉及一种用于从工件上去除材料的陶瓷切削镶片，例如对工件进行形成切屑的机加工，其中该陶瓷切削镶片包括一个基于氮化硅的基底或者一个基于SiAlON (氧氮化硅铝)的基底、并且具有在其上的涂层方案。该涂层方案包括一个暴露的氧化铝涂覆层，该层展示出压缩应力。此前，工匠已经使用陶瓷切削镶片用于从工件上去除材料，例如对工件进行形成切屑的机加工。专利文件提供了这些陶瓷切削镶片的一些实例。示例性的陶瓷可以包括基于氮化硅的陶瓷和基于SiAlON的陶瓷。例如，授予Mehrotra等人的美国专利号5，525, 134 (转让给肯纳金属公司 (Kennametal Inc.))披露了基于氮化硅的陶瓷切削镶片的用途。该基于氮化硅的陶瓷切削镶片包括至少约85体积百分比的β氮化硅以及少于约5体积百分比的晶间相。其他的添加剂包括氧化钇和氧化镁。该基于氮化硅的陶瓷切削镶片可以具有在其上的耐火涂层，例如像氧化铝、碳化钛、或氮化钛中的一种或多种。例如,授予Mehrotra等人的美国专利号4，880，755 (转让给肯纳金属公司)披露了基于SiAlON的陶瓷切削镶片的用途。该基于SiAlON的陶瓷切削镶片具有一个表面层，该表面层具有与该本体区域相比增加的铝和氧含量。制造这种切削镶片的方法包括制备一种SiAlON核组合物的步骤，该组合物可以包括α-主-SiAlON和β -主-SiAlON连同一种晶间相。接下来，该方法包括通过CVD (化学气相沉积)用一个氧化铝涂层来涂覆该SiAlON核。最后，该方法包括将该SiAlON-氧化铝涂层复合物进行热处理直到该氧化铝的一部分扩散进入该SiAlON核中。该具有氧化铝层的、基于SiAlON的陶瓷切削镶片可以进一步包括在该氧化铝层上的一个耐火涂覆层(例如，钒、钛、钽、铌、铪、或锆的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、以及它们的混合物)。通过CVD向一个钴粘结的碳化钨基底上施加的涂层方案(即，一个或多个涂覆层)展现了拉伸应力。拉伸应力的存在对于CVD涂层方案的粘附是不利的。此前，已经有人使用涂覆后的喷射处理来降低涂层方案中的拉伸应力，或者用来将涂层方案中的这种应力改变为压缩应力。作为一个例子，授予Yoshimura等人的美国专利号5，372，873 (转让给三菱材料公司(Mitsubishi Materials Corporation))披露了将该涂层方案在所选择的表面上喷丸，其中该基底是钴粘结的碳化钨，它展现出一个钴富集的表面层。喷丸的结果是涂覆层的应力状况的变化。在此方面，这个专利展示出，喷丸方法可以局部施用于该切削刀具的部件上，例如用于前刀面，这样使得在其上的主涂层中残余的拉伸应力低于该主涂覆层中在切削刀具的侧表面上的残余拉伸应力。此外，这个专利还展示出，施加的喷丸处理使得切削刀具的前刀面的主涂层中的残余应力是压缩性的，并且在侧表面的主涂层中的残余应力是拉伸性的。作为另一个例子，授予Yoshimura等人的美国专利号5，374，471 (转让给三菱材料公司)披露了在一个基底上喷丸一个涂覆层，其中该喷丸仅有效地处理这些前刀面。该基底是钴粘结的碳化钨，它展现出一个钴富集的表面层。
通过CVD向一个金属陶瓷基底上施加的涂层方案(即，一个或多个涂覆层)展现了拉伸应力。授予Park等人的美国专利申请公开号US2006/0127671A1披露了湿喷射作为对粘结的碳化物基底以及金属陶瓷基底上的涂层的涂覆后的处理的用途。湿喷射过程使用尺寸在10-300 μ m之间的氧化铝颗粒、水浆料。由于湿喷射，在外涂覆层中的拉伸应力有所降低，或者转化为压缩应力。特定的涂层方案包括具有位于氧化铝层顶部的碳化钛/氮化钛层的一种氧化铝涂覆层。涂覆后的处理如湿喷射的另一个结果是涂层表面的光滑化作用。授予Ljungberg的美国专利申请公开号US2006/0204757A1披露了用于包含TiCxNy涂覆层和a -Al2O3涂覆层的涂层方案的一种两步湿喷射的、涂覆后的处理。该基底是钴粘结的碳化钨材料。这些处理展现出由于冲击角度和压力变化所造成的影响。这种处理造成了更平滑的涂层表面和拉伸应力的降低或向压缩应力的转化。授予Lenander等人的美国专利号5，861，210披露了在氧化铝上的一个Ti CxNyOz层(见第2栏，第30行至第43行)，并且披露了，已知的是改变这些喷射参数(见实例I、第4栏第48行至第5栏第11行)来实现不同的结果。 授予Littecke等人的美国专利申请公开号US2007/0009763A1披露了用于包含TiCxNy涂覆层和Ci-Al2O3涂覆层的涂层方案的一种湿喷射的涂覆后的处理。该基底是钴粘结的碳化钨材料。这种处理造成了更平滑的涂层表面、低拉伸应力的TiCxNy涂覆层、以及平滑的Ci-Al2O3涂覆层。授予Andersson等人的美国专利申请公开号US2007/0298281A1和授予Andersson等人的美国专利申请公开号US2007/0298282A1各自披露了用于包含TiCxNy涂覆层和Ci-Al2O3涂覆层的涂层方案的一种湿喷射的涂覆后的处理。该基底是钴粘结的碳化钨材料。这种处理产生了低拉伸应力的TiCxNy涂覆层以及平滑的Ci-Al2O3涂覆层。在前刀面和侧表面之间应力状况不同。除了湿喷射之外，已经有人用干喷射来降低涂层中的拉伸应力。例如，授予Westphal等人的美国专利号6，884，496披露了对涂覆的切削镶片进行干喷射的基本益处，其中压缩应力有所上升。见第2栏，第42-67行。应该理解的是,某些喷射操作仅去除了涂覆层的一小部分。例如，授予Bjormander的美国专利号7，531，213涉及一种涂覆的切削刀具镶片，其中后处理(优选喷射或擦刷)仅在边缘线和前刀面上去除了最外部的涂覆层。上述专利文件中的一些展示了用于从工件去除材料、例如对工件进行形成切屑的机加工的切削镶片，其中该涂层方案已经经受了涂覆后的处理。这种涂覆后的处理已经造成在涂覆层中拉伸应力的降低或这种应力转化为压缩应力。这种涂覆后的处理已经造成外涂覆层的平滑化。然而，这些专利文件中的很多展示了一种切削镶片，该切削镶片拥有粘结的碳化物基底或在其中之一的情况下拥有金属陶瓷基底。这些专利文件没有披露对一种基于碳化硅的基底或基于SiAlON的基底进行涂覆后的处理从而使得涂覆层中的拉伸应力降低或该应力转化成压缩应力并且外部涂覆层平滑化的实际实施方式。另外，这些专利文件中的一些显示仅去除了该外部涂覆层的一部分。这些专利文件并没有披露对一种基于碳化硅的基底或基于SiAlON的基底进行涂覆后的处理从而导致外部涂覆层完全去除的实际实施方式。外部涂覆层的完全去除的结果是这个或这些涂覆层(包括作为外部涂覆层而保留的涂覆层)中拉伸应力的降低或该应力转化成压缩应力。发明概述本发明在其一种形式中是一种用于从工件上去除材料的涂覆的陶瓷切削镶片。该涂覆的陶瓷切削镶片包括一个选自下组的陶瓷基底基于氮化硅的陶瓷以及基于氧氮化硅铝的陶瓷。该基底具有一个前刀面以及至少一个侧表面，其中一个切削刃是位于该前刀面与该侧表面之间的交界处。该涂覆的陶瓷切削镶片进一步包括一种耐磨损的涂层方案，该涂层方案包括一个通过化学气相沉积而沉积在该陶瓷基底的基本上所有表面上的一个含氧化铝的底部涂覆层区域，这些表面在从该工件上去除材料的过程中经历了磨损。该含氧化铝的底部层区域具有至少一个暴露的氧化铝涂覆层。如通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的，该暴露的氧化铝涂覆层展现了在约50MPa(拉伸应力)与约-2GPa(压缩应力)之间的范围内的喷射后的应力状况。本发明在其另一种形式中是一种用于制造涂覆的陶瓷切削镶片的方法，该方法包括以下步骤提供一个陶瓷基底，其中该陶瓷基底是选自基于氮化硅的陶瓷和基于氧氮化 硅铝的陶瓷组成的组，该陶瓷基底具有一个前刀面以及至少一个侧表面、以及一个在该前刀面与该侧表面之间的交界处形成的切削刃；形成一个喷射前的涂覆的构件，该构件包括该陶瓷基底和一个喷射前的涂层方案，并且其中该喷射前的涂层方案是通过以下这些步骤进行沉积的在该陶瓷基底的表面上通过化学气相沉积来沉积一个含氧化铝的底部涂覆层区域，并且该含氧化铝的底部涂覆层区域包括至少一个最外部的氧化铝涂覆层；在该含氧化铝的底部涂覆层区域上通过化学气相沉积而沉积一个含钛的外部涂覆层区域，该含钛的外部涂覆层区域包括至少一个基于钛的涂覆层；并且湿喷射除掉该含钛的外部涂覆层区域，由此暴露出最外部的氧化铝涂覆层以形成一个暴露的氧化铝涂覆层，并且改变该暴露的最外部的氧化铝涂覆层的压力状况从通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的、范围在约50MPa (拉伸应力)与约800MPa (拉伸应力)之间的一个初始的应力状况改变到通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的、范围在约50MPa(拉伸应力)与约_2GPa (压缩应力)之间的喷射后的应力状况。附图
的简要说明以下是对附图的简要说明，这些附图形成本专利申请的一部分图I是本发明的涂覆的陶瓷切削镶片的一个具体实施方案的等角视图，其中该涂覆的陶瓷切削镶片是处于喷射后的状况中；图2是像图I那样的涂覆的陶瓷切削镶片的上部区域的截面视图，但是处于一种喷射前的状况中，其中该陶瓷基底通过化学气相沉积在其上沉积有以下涂覆区域一个含氧化铝的底部涂覆层区域、以及在该含氧化铝的底部涂覆层区域上的一个含钛的外部涂覆层区域；图2A是像图I那样的涂覆的陶瓷切削镶片的上部区域的截面视图，其中该含氧化铝的底部涂覆层区域被展示为包括单一的(或最外部的)氧化铝涂覆层；图2B是像图I那样的涂覆的陶瓷切削镶片的上部区域的截面视图，其中该含氧化铝的底部涂覆层区域被展示为具有两个涂层组以及一个最外部的氧化铝涂覆层；图3A是像图I那样的涂覆的陶瓷切削镶片的截面视图，显示了处于喷射后的状况下的一个替代方案中的涂覆的陶瓷切削镶片，其中基本上全部的含钛的外部涂覆层区域已经被去除并且基本上全部的含氧化铝的底部涂覆层都保留，即，没有被喷射除掉；图3B是像图I那样的涂覆的陶瓷切削镶片的截面视图，显示了处于喷射后的状况下的另一个替代方案中的涂覆的陶瓷切削镶片，其中基本上全部的含钛的外部涂覆层区域已经被去除并且一些含氧化铝的底部涂覆层已经通过湿喷射被去除；并且图4展示了在基于Psi倾斜方法通 过X射线衍射(XRD)技术测量这些涂覆层中的应力状况时，在不同的倾斜角度与旋转角度之间的关系。详细说明参考附图，图I展示了一种涂覆的陶瓷切削镶片的一个具体实施方案，该镶片总体指定为20，用于从工件去除材料，例如对工件进行形成切屑的机加工。关于形成切屑的机加工操作，材料去除操作产生了该工件材料的切屑。多个涉及机加工的出版物确立了这个事实。例如，Moltrecht的著作《机械工厂实践》(Machine Shop Practice)[纽约工业出版社有限公司，纽约(1981)]在199至204页尤其提供了对于切屑形成、以及不同种类的切屑(即，连续的切屑、不连续的切屑、片段式切屑)的描述。Moltrecht在199至200页的[部分]中说到当切削刀具与金属第一次接触时，它挤压切削刃的金属头部。“当刀具前进时，切削刃的金属头部被压到它将在内部进行剪切的点上，从而引起该金属的晶粒变形并且沿着一个称为剪切面的平面塑性地流动……当被切削的金属类型为易延展的时候(如钢)，切屑将以连续的带状物掉落……”Moltrecht继续说明了一种不连续的切屑以及一种片段式切屑的形成。作为另一个实例，在ASTE工具工程师手册(ASTE Tool Engineers Handbook)、纽约麦克劳、希尔图书公司(McGraw Hill Book Co.)纽约(1949)的第302至315页找到的内容提供了对于金属切削过程中的切屑形成的一个冗长的说明。这个ASTE手册在第303页展示了在切屑形成与机加工操作(如车削、铣削以及钻孔)之间的清楚的关系。涂覆的陶瓷切削镶片20根据标题为“切削刀具-可分度镶片-鉴定体系的美国国家标准”的ANSI标准B-212. 4-2002呈现出SNGA433T0820的几何形状。应当理解，本发明的范围不局限于陶瓷切削镶片20的具体实施方案或者陶瓷切削镶片20的具体几何形状。这些权利要求限定了本发明的范围并且各位申请人并不意图通过具体的实施方案来限制本发明的范围。涂覆的陶瓷切削镶片20具有一个前刀面28和至少一个侧表面30。切削刃32是处于前刀面28和侧表面30的交界处。涂覆的陶瓷切削镶片20进一步包含一个中央孔口 24，该孔口辅助将涂覆的陶瓷切削镶片20连接到切削刀具夹具上。涂覆的陶瓷切削镶片20包括一个基底，该基底未在图I中展示，因为该涂层方案覆盖了该陶瓷基底。应该理解的是，可以存在多个实施方案，其中该涂层并不覆盖该基底的整个表面。例如像图2的截面视图显示了一个基底40。提及陶瓷基底(图2中40)的组成，该陶瓷基底可以包括基于氮化硅的陶瓷或者基于SiAlON的陶瓷。适合用作该陶瓷基底的基于氮化硅的陶瓷材料的一种具体组合物具有的组成是在约98重量百分比与约100重量百分比之间的β氮化硅，即，氮化硅的β相。在其他组分适合于该基于氮化硅的陶瓷基底的程度上，它们包括一个或多个玻璃质或结晶的晶间相以及一个或多个金属相。例如，这种或这些结晶的晶间相可以包括以下中的任何一种或多种Yb4SiA108N、YbAG, Y2Si3O3O4, Y-Hf-0, Mg_Si_0，并且这种或这些金属相可以包括以下Si和Fe中的任何一种或多种。基于氮化硅的陶瓷基底的一种优选的组成包括98重量百分比的β氮化硅，其中余量包括2重量百分比的金属相，其中这些金属相包括Si和Fe。在更宽的组成范围内，该基于氮化硅的陶瓷基底具有的组成为在约96重量百分比与约100重量百分比之间的β-氮化硅，即，氮化硅的β相。在其他组分适合于具有该更宽组成范围的基于氮化硅的陶瓷基底的程度上，它们包括如以上列出的玻璃质或结晶的晶间相以及如以上列出的一个或多个金属相。在还另一个组成范围中，该基于氮化硅的陶瓷基底具有的组成是在94重量百分比与100重量百分比之间的β-氮化硅，S卩，氮化硅的β相，其中该基于氮化硅的陶瓷的其他组分的可能性是如以上所列出的。在又另一个组成范围中，该基于氮化硅的陶瓷基底具有的组成是在90重量百分比与100重量百分比之间的氮化硅，即，氮化硅的β相，其中该基于氮化硅的陶瓷的其他组分的可能性是如以上所列出的。适合用作陶瓷基底的SiAlON的一种具体组成是一种α -β SiAlON陶瓷材料，其中该a -SiAlON相占该陶瓷基底的大于约O重量百分比与约60重量百分比之间，并且该 β -SiAlON相占该SiAlON陶瓷基底的约40重量百分比与小于约100重量百分比之间。诸位申请人考虑到，在该α -β SiAlON的一些组合物中，晶间相将会存在，其中这些相可以包括以下的组YAG、N-YAM、Y-N- α -硅灰石、B-相、N-磷灰石、N-黄长石、以及玻璃。该基于SiAlON的陶瓷基底的一个优选的组成包括该a -SiAlON相占该陶瓷基底的约18重量百分比，而该β -SiAlON相占该SiAlON陶瓷基底的约82重量百分比。在一个组成范围内，该基于氧氮化硅铝的陶瓷基底是一种a-PSiAlON陶瓷材料，其中该a -SiAlON相占该陶瓷基底的约25重量百分比与约45重量百分比之间，而该β-SiAlON相占该SiAlON陶瓷基底的约75重量百分比与约55重量百分比之间。在另一个组成范围内，该基于氧氮化硅铝的陶瓷基底是一种a-PSiAlON陶瓷材料，其中该a -SiAlON相占该陶瓷基底的约25重量百分比与约40重量百分比之间，而该β -SiAlON相占该SiAlON陶瓷基底的约60重量百分比与约75重量百分比之间。在还另一个组成范围内，该基于氧氮化硅铝的陶瓷基底是一种a-PSiAlON陶瓷材料，其中该a-SiAlON相占该陶瓷基底的约10重量百分比与约22重量百分比之间，而该β -SiAlON相占该SiAlON陶瓷基底的约90重量百分比与约78重量百分比之间。对于所有以上的基于SiAlON的组合物，诸位申请人考虑到了在该α -β SiAlON陶瓷的一些组成中，上述这些晶间相可能存在。关于该基于氮化硅的陶瓷或者基于SiAlON的陶瓷的组成的确定，用于确定这些组分的重量百分比的技术是X射线衍射。关于在此列出的这些具体实例，X射线衍射技术的参数是基于里特沃尔德(Rietvel)定量分析。里特沃尔德精修方法要求X射线粉末衍射的数据处于固定的光学格式。如果粉末衍射数据是用可编程光学器件收集的，那么这些数据必须首先转换成固定的光学数据。固定的光学数据针对任何已知的样品偏移进行校正。对于存在于样品中的每个晶相都输入晶体结构数据。里特沃尔德精修是使用所输入的结构数据来完成的。典型的里特沃尔德精修参数设置为背景计算方法多项式样品几何形状平板线性吸收系数通过平均的样品组成计算得出加权方式以大对象为标准
轮廓函数伪沃伊格特函数轮廓基础宽度8. O最小二乘类型牛顿-拉夫逊算法极化系数I. O所有里特沃尔德相分析结果都以重量百分比值报告出。如果多种晶相存在于该陶瓷基底中，而关于这些晶相并没有晶体结构数据存在，那么就测量一个简单的峰高比。对于这些峰高比，使用一条背景轮廓线来拟合这些收集的数据。确定该晶相的最强峰并且测量一个特征性峰高。一个特征性峰高是针对该粉末衍射图案的最强峰来进行确定的。对于晶相使用以下式子来确定相对峰比率(RI)是
权利要求
1.一种用于从工件上去除材料的涂覆的陶瓷切削镶片(20)，该涂覆的陶瓷切削镶片(20)包括 一个陶瓷基底(40，4(^，4( )，该陶瓷基底(40，4(^，4( )是选自基于氮化硅的陶瓷以及基于氧氮化硅铝的陶瓷组成的组，该基底(40，40A，40B)具有一个前刀面(28)以及至少一个侧表面(30)、以及一个在该前刀面(28)与该侧表面(30)之间的交界处形成的切削刃(32)； 一个耐磨损的涂层方案(50，82)，该涂层方案包括 一个含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A, 50B),该区域是通过化学气相沉积而沉积在该陶瓷基底(40，40A，40B)的基本上所有这些在从工件上去除材料的过程中经历了磨损的表面(28，30)上，并且该含氧化铝的底部层区域(50，50A，50B)包括至少一个暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82);并且 如通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)展示出了范围在约50MPa (拉伸应力)与约_2GPa (压缩应力)之间的喷射后的应力状况。
2.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，该陶瓷基底(40，40A，40B)包括一种基于氮化硅的陶瓷，通过X-射线衍射测量、基于里特沃尔德定量分析，该陶瓷具有在约96重量百分比的β氮化硅与约100重量百分比的β氮化硅之间的组成。
3.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，该陶瓷基底(40，40Α，40Β)包括基于氧氮化硅铝的陶瓷，通过X-射线衍射测量、基于里特沃尔德定量分析，该陶瓷具有α - β SiAlON的组成，该组成包含在约O重量百分比与约60重量百分比之间的a -SiAlON以及在约40重量百分比与约100重量百分比之间的β -SiAlON。
4.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中该含氧化铝的底部层区域(50，50A，50B )基本上由该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82 )组成。
5.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，该含氧化铝的底部层区域(50B)基本上由多个涂层组(64，66)和该暴露的氧化铝涂覆层(62)组成，并且每个涂层组(64，66)包括一个氧化铝涂覆层(70，74)和一个氧碳氮化钛涂覆层(68，72)。
6.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62.82)包括α氧化招。
7.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62.82)的喷射后的应力状况是对该耐磨损的涂层方案(50，82)进行湿喷射的结果，该湿喷射是使用一种含氧化铝微粒和水的浆料来完成的。
8.根据权利要求7所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，如通过浆料采样和体积排量来测量的，该浆料包括在约5体积百分比与约35体积百分比之间的氧化铝微粒以及在约65体积百分比与约95体积百分比之间的水。
9.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，如通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)的喷射后的应力状况的范围是在约_50MPa (压缩应力)与约_800MPa (压缩应力)之间，并且如通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)具有的初始应力状况的范围是在约50MPa (拉伸应力)与约800MPa (拉伸应力)之间。
10.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，如通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)的喷射后的应力状况的范围是在约-IOOMPa (压缩应力)与约_400MPa (压缩应力)之间，并且如通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)具有的初始拉伸应力状况的范围是在约IOOMPa (拉伸应力)与约450MPa (拉伸应力)之间。
11.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中，如通过WYKO在等于O.3mm乘O. 2mm的采样面积内使用竖直扫描干涉测量模式测量的，该暴露的氧化铝涂覆层展现出了在约O. 2微米与约O. 8微米之间的表面粗糙度Ra。
12.根据权利要求I所述的涂覆的切削镶片(20)，其中该喷射后的应力状况是通过湿喷射除掉初始地通过化学气相沉积而沉积在该含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A，50B)上一个含钛的外部涂覆层区域(54，54A，54B)来实现的，由此将该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82 )的应力状况从一个初始的应力状况进行改变，该初始的应力状况的范围 通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的是在约50MPa (拉伸应力)与约800MPa (拉伸应力)之间。
13.一种用于制造涂覆的陶瓷切削镶片(20)的方法，包括以下步骤 提供一个陶瓷基底(40，40A，40B)，其中，该陶瓷基底(40，40A，40B)是选自基于氮化硅的陶瓷以及基于氧氮化硅铝的陶瓷组成的组，该陶瓷基底(40，40A，40B)具有一个前刀面(28)以及至少一个侧表面(30)、以及一个在该前刀面(28)与该侧表面(30)之间的交界处形成的切削刃(36); 形成一个喷射前的涂覆构件，该构件包括台陶瓷基底(40，40A，40B)和一个喷射前的涂层方案(46，46A)，并且其中该喷射前的涂层方案(46，46A)是通过以下这些步骤进行沉积的 在该陶瓷基底(40，40A，40B)的表面上通过化学气相沉积来沉积一个含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A, 50B),并且该含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A, 50B)包括至少一个最外部的氧化铝涂覆层(50，50A，62)； 在该含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A，50B)上通过化学气相沉积来沉积一个含钛的外部涂覆层区域(54，54A，54B)，该含钛的外部涂覆层区域包括至少一个基于钛的涂覆层(54，54A，54B);并且 湿喷射除掉该含钛的外部涂覆层区域(54，54A，54B)，由此暴露出该最外部的氧化铝涂覆层(50，60，62)以便形成一个暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)，并且改变该暴露的最外部的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)的应力状况从通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的、范围在约50MPa (拉伸应力)与约800MPa (拉伸应力)之间的一个初始应力状况改变到通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的、范围在约50MPa(拉伸应力)与约_2GPa (压缩应力)之间的一个喷射后的应力状况。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，该含氧化铝的底部层区域(50，50A，50B)基本上由该最外部的氧化铝涂覆层(50，60，62 )组成。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，该含氧化铝的底部层区域(50B)基本上由多个涂层组(64，66)和该最外部的氧化铝涂覆层(62)组成，并且每个涂层组(64，66)包括一个氧化铝涂覆层(70，74)和一个氧碳氮化钛涂覆层(68，72)。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)包括α氧化铝。
17.根据权利要求13所述的方法，其中，该湿喷射使用了含有氧化铝微粒和水的浆料，并且其中，如通过浆料采样和体积排量所测量的，该浆料包含在约5体积百分比与约35体积百分比之间的氧化铝微粒以及在约65体积百分比与约95体积百分比之间的水。
18.根据权利要求13所述的方法,其中，如通过WYKO在等于O.3mm乘O. 2mm的采样面积内使用竖直扫描干涉测量模式测量的，该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)展现出了在约O. 2微米与约O. 8微米之间的表面粗糙度Ra。
19.根据权利要求13所述的方法，其中，该湿喷射步骤仅去除了该含钛的外部涂覆层 区域(54，54A，54B),由此留下了基本全部的该含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A, 50B)。
20.根据权利要求13所述的方法，其中，该湿喷射步骤去除了该含钛的外部涂覆层区域(54，54A，54B)连同一部分的该含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A，50B)。
全文摘要
一种用于从工件上去除材料的涂覆的陶瓷切削镶片(20)及其制造方法，该镶片包括一个陶瓷基底(40，40A，40B)，该陶瓷基底具有一个前刀面(28)以及至少一个侧表面(30)，其中一个切削刃(32)位于它们之间的交界处。一个耐磨损的涂层方案(50，82)包括至少一个暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)，如通过XRD使用Psi倾斜方法和氧化铝的(024)反射测量的，该暴露的氧化铝涂覆层展示出了范围在约50MPa(拉伸应力)与约-2GPa(压缩应力)之间的喷射后的应力状况。该暴露的氧化铝涂覆层(50，60，62，82)是从该含氧化铝的底部涂覆层区域(50，50A，50B)的表面上湿喷射除掉一个含钛的外部涂覆层(54，54A，54B)区域的结果。
文档编号C23C16/30GK102791406SQ201180013316
公开日2012年11月21日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年3月11日
发明者A·小盖茨, J·吴, 刘一雄, 班志刚 申请人:钴碳化钨硬质合金公司