根据滑动距离的摩擦系数(球(材料Si3N4，直径4mm，硬度HV5Qg1600)旋转60圈)。
[0065]〈摩擦系数试验条件〉
[0066]温度:20-25°C
[0067]相对湿度:50-60%
[0068]旋转速度:3l8rpm(10m/min)
[0069]另外，为了观察薄膜的抗裂性(韧性)，测量了通过施加负载为30kgf的金刚石压头而产生的裂纹的长度。
[0070]图5显示了上述评价的结果。如图5所观察到的，本发明的实施方式的硬涂膜的硬度处于最高，在高温几乎不发生老化。而且，在摩擦系数方面，本发明的实施方式的硬涂膜稍微高于AlCrN单层，但可以观察到低于其他硬涂膜。而且，在代表薄膜韧性的裂纹长度方面，与由AlCrN单层构成的样品和AlCrN单层和多层结构重复层积的样品16和17以外的其他样品相比，显示出相同或者更好的韧性。因此，可知本发明的实施方式的硬涂膜同时显示出硬度和韧性。
[0071]耐磨性的评价
[0072]为了评价根据图3制备的硬涂膜的耐磨性，示出了在两种不同条件下评价铣削性能的结果。首次切削性能评价的条件如下。
[0073]工件:碳钢(SM45C，碳钢铣削)
[0074]样品类型号:SPKN1504EDSR(IS0)
[0075]切削速度:200m/min
[0076]切削进给速率:0.3mm/齿
[0077]切削深度:2mm
[0078]在上述切削试验中，磨损主要是由于加工碳钢时产生的碎片的熔着和粘附磨损所致，薄膜的润滑性(摩擦系数)对于切削性能的影响可以认为是最大的变量。
[0079]图6显示了碳钢铣削试验的结果。如图6中所观察到的，本发明的实施方式的硬涂膜同时具有高硬度和低摩擦系数，于是在所有情况中寿命的终点都是由正常磨损引起，但对于比较例I?12的各样品，寿命的终点是由如损伤、崩裂或者过度磨损等非正常磨损引起的。
[0080]接下来，为了评价根据图3制备的硬涂膜相对于合金钢的铣削性能，在以下条件下评价了切削性能。
[0081 ] 工件:合金钢(SCM440，合金钢铣削)
[0082]样品类型号:SPKN1504EDSR(IS0)
[0083]切削速度:200m/min
[0084]切削进给速率:0.3mm/齿
[0085]切削深度:2mm
[0086]通常，在加工合金钢时，磨损主要是由于机械摩擦磨损所致，因此薄膜的耐磨性(硬度、耐氧化性)可以认为是较大的变量。
[0087]图7显示了合金钢铣削试验的结果。如图7中所观察到的，在使用合金钢的所有切削性能试验中，本发明的实施方式的硬涂膜的寿命的终点均是正常磨损所致，但比较例I?17的硬涂膜的寿命终点均是非正常过程所致，因此观察到具有比本发明显著更低的切削寿命O
[0088]韧性的评价
[0089]为了评价根据图3制备的硬涂膜在实际切削环境中的韧性，在以下条件下评价耐铣削冲击切削性能的评价结果(中断评价)。该评价进行到插入体受损为止。
[0090]工件:合金钢(SCM440，合金钢组3隔板铣削)
[0091]样品类型号:SPKN1504EDSR(IS0)
[0092]切削速度:200m/min
[0093]切削进给速率:0.2mm/齿
[0094]切削深度:2mm
[0095]图8显示了合金钢组3隔板铣削试验的结果。如图8中所观察到的，本发明的实施方式的硬涂膜和比较例13?17(具有与本发明的实施方式相同的层积结构)显示出了至少Sm的相同水平的切削寿命距离。可以观察到这样的切削寿命显著优于其他硬涂膜。
[0096]润滑性和耐崩裂性的评价
[0097]为了比较根据图3制备的硬涂膜的钻孔性质，首先如下评价了相对于碳钢的钻孔切削性能。通常，钻孔具有比铣削更低的切削速度并在湿条件下进行，因此插入体的润滑性(耐熔着性)和耐崩裂性十分重要。其中，由熔着和崩裂引起的磨损所致的寿命终点是对碳钢钻孔时最大的变量。
[0098]工件:碳钢(SM45C，碳钢钻孔)
[0099]样品类型号:SPMT07T208/X0MT07T205(可转位钻头插入体，20 Φ -5D)
[0100]切削速度:150m/min
[0101]切削进给速率:0.lmm/转
[0102]切削深度:90mm(穿透)
[0103]图9显示了碳钢钻孔试验的结果。如图9中所观察到的，本发明的实施方式的硬涂膜的寿命终点是正常磨损所致，比较例13?17(具有与本发明的实施方式相同的层积结构)的寿命终点也是正常磨损所致。因此，可以观察到本发明的实施方式的硬涂膜也可以适当地用于碳钢钻孔。
[0104]接下来，为了比较图3的硬涂膜相对于合金钢的钻孔性质，在以下条件下进行切削试验。在合金钢的钻孔中，插入体的最外部的机械磨损/摩擦和最内部的崩裂所致的寿命终点是最大变量。
[0105]工件:合金钢(SCM440，合金钢钻孔)
[0106]样品类型号:SPMT07T208/X0MT07T205 (可转位钻头插入体，20 Φ -5D)
[0107]切削速度:150m/min
[0108]切削进给速率:0.lmm/转
[0109]切削深度:90mm(穿透)
[0110]图10显示了合金钢钻孔试验的结果。如图10中所观察到的，可以看到，在合金钢的钻孔切削试验中，除本发明的实施方式的硬涂膜以外的所有硬涂膜的寿命都是非正常终止的。
[0111]通过如上的各种切削试验的结果，可以确认，对于本发明的实施方式的硬涂膜，可以改善整体韧性(耐冲击性)、耐崩裂性和润滑性等，同时也特别大大地改善了耐磨性，从而即使在变化的切削条件下也可以获得提高的寿命性质。
【主权项】
1.一种切削工具用硬涂膜，所述硬涂膜形成在基材的表面上，并且包含第一层和第二层交替层积至少两次的结构，其中: 第一层由组成为氮化物构成，0.3<a<0.7;并且第二层具有纳米级多层结构或者所述纳米级多层结构重复层积至少两次的结构，所述纳米级多层结构包含厚度为3nm?20nm的薄层A、薄层B、薄层C和薄层D，其中: 所述薄层A由组成为Al1-b-JibSic的AlTiSi氮化物构成，0.3<b<0.7,0<c<0.1, 所述薄膜B和所述薄膜D由组成为Tii—dAld的TiAl氮化物构成，0.3<d<0.7, 所述薄膜C由组成为Al^Cre的AlCr氮化物构成，0.3<e<0.7, 所述薄层A中的铝(Al)含量与所述薄层B中的铝含量不同，并且 第一层中的氮含量大于第二层中的氮含量。2.如权利要求1所述的硬涂膜，其中: 在第一层中，相对于金属物质的总氮含量为(TiAl)1-xNx，0.4 < X < 0.6;并且 在第二层中，相对于金属物质的总氮含量为(AlTiCrSi) ^yNy, 0.1 <y<0.5o3.如权利要求1所述的硬涂膜，其中，在交替层积第一层和第二层时，氮含量的差异以规则的间隔受到控制。4.如权利要求1?3中任一项所述的硬涂膜，其中: 第一层的厚度与第二层的厚度之比T1Zt2为至少0.1且小于1.0;并且 第一层和第二层的交替层积结构的厚度为1.0ym?20.Ομπι。5.如权利要求1?3中任一项所述的硬涂膜，其中，所述纳米级多层结构具有依次层积的所述薄层Α、薄层B、薄层C和薄层D。
【专利摘要】本发明涉及在如硬质合金等硬质基材上邻接形成的硬涂膜，所述硬涂膜由纳米级多层结构构成，从而具有改善的耐氧化性和耐磨性。本发明的硬涂膜是形成在基材上的硬涂膜，其特征在于包含第一层和第二层交替层积至少两次的结构，第一层由组成为Ti1-aAla(0.3≤a≤0.7)的TiAl氮化物构成，第二层具有纳米级多层结构或者纳米级多层结构重复层积至少两次的结构，纳米级多层结构包含厚度为3nm～20nm的薄层A、薄层B、薄层C和薄层D，薄层A由组成为Al1-b-cTibSic(0.3≤b≤0.7,0≤c≤0.1)的AlTiSi氮化物构成，薄膜B和薄膜D由组成为Ti1-dAld(0.3≤d≤0.7)的TiAl氮化物构成，薄膜C由组成为Al1-eCre(0.3≤e≤0.7)的AlCr氮化物构成，薄层A与薄层B中的铝含量不同，第一层中的氮含量大于第二层中的氮含量。
【IPC分类】C23C28/00, B23B27/14, C23C14/06
【公开号】CN105518178
【申请号】CN201480049613
【发明人】朴帝勋, 安承洙, 李成九, 安鲜蓉, 金永钦
【申请人】韩国冶金株式会社
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年8月27日
【公告号】DE112014004132T5, US20160193662, WO2015034203A1