專利名稱：具有碳氮氧化鈦涂層的切削鑲片及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種帶有涂層方案的涂覆的切削鑲片及其制造方法，其中該涂層方案包括一個碳氮氧化鈦涂覆層。更確切地說，本發(fā)明涉及一種帶有涂層方案的涂覆的切削鑲片(其中該基底可以是多晶的立方氮化硼(PcBN))及其制造方法，其中該涂層方案包括一個用氣態(tài)混合物通過化學氣相沉積(CVD)所沉積的碳氮氧化鈦涂覆層，該氣態(tài)混合物包含乙腈，尤其是量值不大于該氣態(tài)混合物的約O. 15摩爾百分比的乙腈。此外，本發(fā)明涉及一種帶有涂層方案的涂覆的切削鑲片(其中該基底可以是多晶的立方氮化硼(PcBN))，該涂層方案包括一個通過CVD施加的碳氮氧化鈦涂覆層，其中這些碳氮氧化鈦晶須具有根據(jù)下文列出的技術(shù)在二維平面視圖中測量的、大于約I. Ομπι的平均長度、大于約O. 2μπι的平均寬度、以及大于約2. O的平均長寬比。
背景技術(shù)：
迄今為止，乙腈(CH3CN)已被用于氣態(tài)混合物中以便通過CVD來沉積一個涂覆層。授予Gates，Jr.等人的美國專利號7，455，918中列出了許多包含乙腈的氣態(tài)組合物，它們可以用于沉積包含多個含碳氮氧化鈦的層的改性層。見第6欄第48行至第67行。在授予Gates, Jr.等人的美國專利號7，455，918中表5和表6中列出了具體實例，這些實例在氫氣、氮氣、四氯化鈦、以及一氧化碳的氣態(tài)混合物中包含未披露體積的乙腈。授予住友商事株式會社(Sumitomo Electric Industries, Ltd.)的歐洲專利號 I 413 648 BI似乎顯不了將CH3CN以及其他氣體一起用于生產(chǎn)可能會是TiOCN的柱狀結(jié)構(gòu)。見第3頁第48行至第4頁第5行。其他氣體似乎包括選自以下各項中的那些VCl4、ZrCl4、TiCl4、H2、N2、Ar、CO、以及CO2。看起來該氣態(tài)混合物需要H2O的存在。表I (第8頁)列出了使用從O. 3到2. O體積百分比的乙腈來形成TiCNO涂覆層的實例。有一段時間，乙腈是通過CVD來沉積碳氮化鈦涂覆層以及其他涂覆層所使用的氣態(tài)混合物的一部分。在此方面,授予Undercoffer (轉(zhuǎn)讓給肯納金屬公司(KennametalInc.))的PCT專利申請W000/52224在第2頁第12行至第3頁第11行清楚地披露，乙腈(以及其他氣體(例如，TiCl4和H2))已經(jīng)被用于碳氮化鈦的沉積中，這似乎是PCT專利申請W000/52224的焦點。PCT專利申請W000/52224在第11頁第4-12行提到，將CO或CO2添加到該氣態(tài)混合物可以導致產(chǎn)生其他含鈦的涂層，包括碳氮氧化鈦(TiOCN)在內(nèi)。授予Omori等人的美國專利申請公布號US2007/0298280披露了使用乙腈來沉積一個碳氮化鈦涂覆層。一般性地提及了使用乙腈來通過CVD沉積一個碳氮氧化鈦涂覆層。見段落
至
。授予Kodama等人的歐洲專利申請?zhí)?138，800A1集中于在包括碳氮氧化鈦的硬質(zhì)涂層的生產(chǎn)中使用乙烷。然而，提及了可以在該過程中用乙腈代替乙烷。見段落
至
。授予Hirakawa等人的歐洲專利申請?zhí)?160 353 Al披露了具有一個濃度梯度的TiCN層，其中在該氣體混合物中CH3CN的濃度是影響該TiCN濃度的因素之一。在這些實例中，該TiOCN層并沒有使用CH3CN作為該氣態(tài)混合物的一個組分。
授予Ruppi的美國專利申請公布號US2006/0115662中披露了使用CH3CN來制造碳氮氧化鈦鋁“粘結(jié)”涂層。參見表I和表II。授予Sottke等人的美國專利申請公布號US2006/0257689 Al中披露了在中間層的沉積中使用乙腈(O. 5vol. %_2vol. %)，該中間層可以是TiOCN，其中Ti至少在某種程度上被Zr或Hf替代。授予Ruppi的美國專利號7，192，660B2包含以下披露內(nèi)容暗示了使用CH3CN來生產(chǎn)一個(Tix, Aly, Xz) (Cu, Ow, Nv)涂覆層，其中X、U、和ν是大于零，并且y、z和w中的至少一個是大于零。見第5欄，第53行至第63行。以下專利文件在用于沉積碳氮化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物中使用了乙腈授予Moriguchi等人的歐洲專利號0732423B1、授予Kato等人的歐洲專利號I 188 504、授予Ichikawa等人的歐洲專利申請?zhí)朞 900 860 A2、授予Yoshimura等人的美國專利號 5,681, 651、授予Uchino等人的美國專利號5, 915, 162、授予Holzschuh的美國專利號
6,436, 519 B2、授予三菱材料公司(Mitsubishi Materials)的歐洲專利號 O 685 572 BI、授予肯納金屬公司的歐洲專利號I 157 143 BI、以及授予三菱材料公司的歐洲專利號O709 484 BI。涂層方案與基底的粘附性對于涂覆的切削鑲片而言是一個重要的特征。具有改進的粘附性的涂層方案對于性能是有益的。因此，高度希望的是提供在涂層方案與基底的粘附性方面經(jīng)歷了改進的一種涂覆的切削鑲片。在用于涂覆的切削鑲片的一些涂層方案中，通過一個粘合層將一個氧化鋁涂覆層連接到一個適當溫度的碳氮化鈦(MT-TiCN)涂覆層上。諸位申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過使用碳氮氧化鈦涂覆層作為粘合層(該粘合層展現(xiàn)出具有某種尺寸和長寬比的狹長碳氮氧化鈦晶須)，與碳氮化鈦粘合層相比在氧化鋁涂覆層的粘附性方面存在著改進。因此，高度希望的是提供帶有含碳氮氧化鈦的涂層方案的一種涂覆的切削鑲片，該碳氮氧化鈦提供了改進的粘附性。此外，高度希望的是提供帶有含碳氮氧化鈦的涂層方案的一種涂覆的切削鑲片，該碳氮氧化鈦提供了改進的粘附性，其中該碳氮氧化鈦的晶須具有有助于改進粘附性的某種尺寸以及長寬比。為了實現(xiàn)碳氮氧化鈦涂覆層，其中碳氮氧化鈦晶須具有根據(jù)以下列出的技術(shù)在二維平面視圖中測量的、大于約I. O μ m的平均長度、大于約O. 2 μ m的平均寬度、以及大于約
2.O的平均長寬比，諸位申請人已經(jīng)在用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物中使用減少的量的乙腈。諸位申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，乙腈在該氣態(tài)混合物中的最大量值應該不大于該氣態(tài)混合物的約O. 15摩爾百分比。因此，高度希望的是提供帶有含碳氮氧化鈦涂覆層的涂層方案的一種涂覆的切削鑲片，其中用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物具有減少的含量(即，不大于該氣態(tài)混合物的約O. 15摩爾百分比)的乙腈。諸位申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一個碳氮氧化鈦粘合層的優(yōu)點是改進了該氧化鋁涂覆層在更低的CVD沉積溫度下的粘連性。這尤其適用于在多晶立方氮化硼(PcBN)基底上進行碳氮氧化鈦層的CVD沉積。當該碳氮氧化鈦層在非常高的沉積溫度下進行CVD沉積時，該PcBN基底會降解。更低的沉積溫度是低于約1000°C。在一個替代方案中，CVD沉積溫度是在約800°C與約950°C之間。在另一個替代方案中，CVD沉積溫度是在約895°C與約925°C之間
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種形式是一種用于制造涂覆的切削鑲片的方法，該方法包括以下步驟提供具有一個表面的基底；用一種氣態(tài)混合物通過化學氣相沉積來沉積一個碳氮氧化鈦涂覆層，該氣態(tài)混合物包含存在的量值在約5摩爾百分比與約40摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約O. 5摩爾百分比與約8. O摩爾百分比之間的甲烷，任選地存在的量值高達約5. O摩爾百分比的氯化氫，存在的量值在約O. 2摩爾百分比與約3. O摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 02摩爾百分比與約O. 15摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 4摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約41. 85摩爾百分比與約93. 88摩爾百分比之間的氫氣。本發(fā)明的又一個形式是一種涂覆的切削鑲片，該切削鑲片包括的具有一個表面基底以及一個在該基底表面上的涂層方案。該涂層方案包括一個碳氮氧化鈦涂層，其中該碳氮氧化鈦包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、大于約I. ομπι的平均長度、大于約O. 2μπι的平均寬度、以及大于約2. O的平均長寬比。 本發(fā)明的另一個形式是一種涂覆的切削鑲片，該涂覆的切削鑲片是通過包括以下 步驟的方法所生產(chǎn)的提供具有一個表面的基底；用一種氣態(tài)混合物通過化學氣相沉積來沉積一個碳氮氧化鈦涂覆層，該氣態(tài)混合物包含存在的量值在約5摩爾百分比與約40摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約O. 5摩爾百分比與約8. O摩爾百分比之間的甲燒，任選地存在的量值高達約5. O摩爾百分比的氯化氫，存在的量值在約O. 2摩爾百分比與約3. O摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 02摩爾百分比與約O. 15摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 4摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約41. 85摩爾百分比與約93. 88摩爾百分比之間的氫氣。


以下是對附圖的簡要說明，這些附圖形成本專利申請的一部分圖I是具有以下涂層方案的切削鑲片的具體實施方案的等距視圖，該涂層方案包括在氣態(tài)混合物中使用乙腈而通過CVD施加的碳氮氧化鈦涂覆層；圖2是一個截面的機械示意圖，顯示了圖I的切削鑲片的基底以及其上的涂層方案；圖2Α是在基底上的涂層方案的另一個具體實施方案的截面機械不意圖；圖3是在基底上的涂層方案的又一個具體實施方案的截面機械示意圖；圖3Α是在基底上的涂層方案的又另一個具體實施方案的截面機械示意圖；圖4是在基底上的涂層方案的另一個具體實施方案的截面機械示意圖；圖4Α是在基底上的涂層方案的另一個具體實施方案的截面機械示意圖；圖5是在基底上的涂層方案的另一個具體實施方案的截面機械示意圖；圖5Α是在基底上的涂層方案的另一個具體實施方案的截面機械不意圖；圖6是來自本發(fā)明的實例編號I的碳氮氧化鈦涂覆層的表面通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的顯微照片，并且該顯微照片具有10微米的刻度；圖7是來自現(xiàn)有技術(shù)的碳氮氧化鈦涂覆層的表面通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的顯微照片，并且該顯微照片具有5微米的刻度；并且圖8是來自本發(fā)明的實例編號2的碳氮氧化鈦涂覆層的表面通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的顯微照片，并且該顯微照片具有5微米的刻度。
具體實施例方式本發(fā)明涉及一種涂覆的切削鑲片，該涂覆的切削鑲片具有一個基底以及一個涂層方案，并且涉及該帶有涂層方案的涂覆的切削鑲片的制造方法。該涂層方案包括用一種氣態(tài)混合物通過化學氣相沉積(CVD)而沉積的一個碳氮氧化鈦涂覆層。一個示例性的基底是PcBN基底。如下文將說明的，諸位申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了與通過本發(fā)明的方法沉積在該基底表面上的碳氮氧化鈦晶須涂覆層相關(guān)的多個優(yōu)點(例如改進的涂層粘附性)。這些優(yōu)點涉及在金屬切削操作過程中該涂層方案與該基底的一種改進的粘附性。該氣態(tài)混合物包含的乙腈的量值不大于該用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物的約O. 15摩爾百分比。此外，該用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物包含以下氣體氮氣、甲烷、氯化氫(任選的)、四氯化鈦、一氧化碳、乙腈、以及氫氣。 關(guān)于用來沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物的組成，作為一種選擇，該氣態(tài)混合物包含存在的量值在約5摩爾百分比與約40摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約O. 5摩爾百分比與約8. O摩爾百分比之間的甲烷，任選地存在的量值高達約5. O摩爾百分比的氯化氫，存在的量值在約O. 2摩爾百分比與約3. O摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 02摩爾百分比與約O. 15摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 4摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約41. 85摩爾百分比與約93. 88摩爾百分比之間的氫氣。作為該用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物的組成的另一種選擇，該組成包含存在的量值在約10摩爾百分比與約35摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約I摩爾百分比與約6. O摩爾百分比之間的甲烷，任選地存在的量值高達約4. O摩爾百分比的氯化氫，存在的量值在約O. 5摩爾百分比與約2. 5摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 02摩爾百分比與約O. I摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 4摩爾百分比與約
I.8摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約50. 6摩爾百分比與約88. 08摩爾百分比之間的氫氣。作為該用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物的組成的又一種選擇，該組成包含存在的量值在約15摩爾百分比與約30摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約I摩爾百分比與約5. O摩爾百分比之間的甲烷，任選地存在的量值高達約3. O摩爾百分比的氯化氫，存在的量值在約O. 5摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 02摩爾百分比與約O. 08摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 40摩爾百分比與約I. 5摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約58. 87摩爾百分比與約83. 08摩爾百分比之間的氫氣。作為該用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物的組成的另一種選擇，該組成包含存在的量值等于約25. 4摩爾百分比的氮氣，存在的量值等于約I. 7摩爾百分比的甲烷，存在的量值等于約I. 4摩爾百分比的氯化氫，存在的量值等于約O. 7摩爾百分比的四氯化鈦，存在的量值等于約O. 03摩爾百分比的乙腈，存在的量值等于約O. 6摩爾百分比的一氧化碳，以及存在的量值等于約70. 2摩爾百分比的氫氣。作為該用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物的組成的又另一種選擇，該組成包含存在的量值在約26摩爾百分比與約28摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約4摩爾百分比與約5摩爾百分比之間的甲燒，存在的量值在約I. 6摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間的氯化氫，存在的量值在約O. 7摩爾百分比與約I. O摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 04摩爾百分比與約O. 06摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 7摩爾百分比與約I. I摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約62. 84摩爾百分比與約66. 96摩爾百分比之間的氫氣。作為該用于沉積碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物的組成的另一種選擇，該組成包含存在的量值等于約27摩爾百分比的氮氣，存在的量值等于約4. 5摩爾百分比的甲烷，存在的量值等于約I. 8摩爾百分比的氯化氫，存在的量值等于約O. 8摩爾百分比的四氯化鈦，存在的量值等于約O. 05摩爾百分比的乙腈，存在的量值等于約O. 9摩爾百分比的一氧化碳，以及存在的量值等于約64. 9摩爾百分比的氫氣。關(guān)于該碳氮氧化鈦涂覆層的特性，Ti (OxCyNz)組成具有如下范圍x的范圍是在約O. 005與約O. 15之間，y的范圍是在約O. 3與約O. 8之間，并且z的范圍是在約O. 2與約O. 8之間。作為一個替代方案，X的范圍是在約O. 01與約O. I之間，y的范圍是在約O. 3與 約O. 6之間，并且z的范圍是在約O. 3與約O. 7之間。該碳氮氧化鈦呈現(xiàn)晶須的形式。在這種情況下，術(shù)語“晶須”是指一種狹長的碳氮氧化鈦單晶形式，其中在與該基底表面相平行的平面視圖中，長度與寬度的長寬比是大于約2。在一個替代方案中，長度與寬度的長寬比是大于約4。在又另一個替代方案中，長度與寬度的長寬比是大于約6。測量長度與寬度的長寬比的技術(shù)，包括長度和寬度的測量，是通過二次電子顯微鏡使用5，000X的放大倍率以及等于20微米乘24微米的視野。在視野上隨機畫一條線并且將這條線所截斷的這些晶粒用于測量其長度和寬度，這可以用于計算長寬比(長寬比=長度/寬度)。將這個程序重復以獲得五張照片。然后將所有截斷的晶粒的長寬比進行平均，作為最終的長寬比。參見這些附圖，圖I示出了總體上表示為20的一種涂覆的切削鑲片。該涂覆的切削鑲片20中缺少涂層方案22的一部分以暴露出基底24。涂覆的切削鑲片20具有一個側(cè)表面28以及一個前刀面30。一個切削刃32位于該側(cè)表面28與前刀面30的相交處(或連接處)。無意將本發(fā)明的范圍局限于這種具體形狀的涂覆的切削鑲片20。本發(fā)明適用于具有任何幾何形狀的切削鑲片。涂覆的切削鑲片20的典型的用途是從工件上去除材料，例如對工件進行形成切屑的機加工。關(guān)于形成切屑的機加工操作，材料去除操作產(chǎn)生了該工件材料的切屑。多個涉及機加工的出版物確立了這個事實。例如，Moltrecht的著作《機械工廠實踐》(MachineShop Practice)[紐約工業(yè)出版社有限公司，紐約(1981)]在199至204頁尤其提供了對于切屑形成、以及不同種類的切屑(即，連續(xù)的切屑、不連續(xù)的切屑、片段式切屑)的描述。Moltrecht在199至200頁的[部分]中說到“當切削刀具與金屬第一次接觸時，它擠壓切削刃的金屬頭部。當?shù)毒咔斑M時，切削刃的金屬頭部被壓到它將在內(nèi)部進行剪切的點上，從而引起該金屬的晶粒變形并且沿著一個稱為剪切面的平面塑性地流動……當被切削的金屬類型為易延展的時候(如鋼)，切屑將以連續(xù)的帶狀物掉落……”Moltrecht繼續(xù)說明了一種不連續(xù)的切屑以及一種片段式切屑的形成。作為另一個實例，在ASTE工具工程師手冊(ASTE Tool Engineers Handbook)、紐約麥克勞、希爾圖書公司(McGraw Hill Book Co.)紐約(1949)的第302至315頁找到的內(nèi)容提供了對于金屬切削過程中的切屑形成的一個冗長的說明。這個ASTE手冊在第303頁展示了在切屑形成與機加工操作(如車削、銑削以及鉆孔)之間的清楚的關(guān)系。參見圖2，顯示了圖I的切削鑲片的基底24以及其上的涂層方案(括號22)的截面機械示意圖?；?4可以是多個適合用作切削鑲片的基底材料中的任何一個。示例性的基底包括而不局限于燒結(jié)碳化物(例如，碳化鎢-鈷材料)、陶瓷(例如，氮化硅以及賽隆陶瓷)、多晶立方硼化物(PcBN)材料、以及金屬陶瓷(例如，基于碳化鈦的材料)?；?4具有一個表面36。在基底24的表面36上通過CVD沉積了一個氮化鈦涂覆層38。用于沉積氮化鈦涂覆層38的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括)=TiCl4(O. 93mol%)、N2 (18. 08mol%)以及H2 (79. llmol%)。氮化鈦涂覆層38的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。氮化鈦涂覆層38的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。氮化鈦涂覆層38的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約890°C。氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約380托之間的范圍內(nèi)。氮化鈦 涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約80托與約150托之間的范圍內(nèi)。氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型是持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約60分鐘之間的范圍內(nèi)。氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約50分鐘之間的范圍內(nèi)。該氮化鈦涂覆層38的厚度是約O. 5微米。該氮化鈦涂覆層的厚度的一個范圍是在約O. I微米與約2微米之間。該氮化鈦涂覆層的厚度的另一個范圍是在約O. 2微米與約I微米之間。應該認識到，可以沉積除該氮化鈦之外的涂覆層來代替該氮化鈦。用于中間涂覆層的這些涂層(不同于氮化鈦)可以包括選自下組的一種或多種碳化鈦、碳氮化鈦、氮化給、碳化給、碳氣化給、氣化錯、碳化錯、以及碳氣化錯。在氮化鈦涂覆層38的頂部通過MT-CVD沉積一個MT-CVD碳氮化鈦涂覆層40。用于沉積碳氮化鈦涂覆層40的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括):TiCl4 (O. 99mol%)、N2 (18. 96mol%)以及 H2 (73. 74mol%)、CH3CN (O. 34mol%)、以及HC1(0. 41mol%)。碳氮化鈦涂覆層40的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約750°C與約950°C之間。碳氮化鈦涂覆層40的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約770°C與約900°C之間。碳氮化鈦涂覆層40的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約890°C。該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約40托與約150托之間的范圍內(nèi)。該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約40托與約100托之間的范圍內(nèi)。該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約60分鐘與約360分鐘之間的范圍內(nèi)。該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約60分鐘與約180分鐘之間的范圍內(nèi)。該碳氮化鈦涂覆層40的厚度是約7微米。該碳氮化鈦涂覆層40的厚度的一個范圍是在約2微米與約12微米之間。該碳氮化鈦涂覆層40的厚度的另一個范圍是在約3微米與約9微米之間。應該認識到，可以沉積除碳氮化鈦之外的涂覆層來代替該碳氮化鈦。用于這個中間涂覆層的這些涂層(不同于碳氮化鈦)可以包括選自下組的一種或多種碳化鈦、氮化鈦、氣化給、碳化給、碳氣化給、氣化錯、碳化錯、以及碳氣化錯。碳氮氧化鈦涂覆層44是通過CVD沉積在該碳氮化鈦涂覆層40的表面上的。用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層44的氣態(tài)混合物顯示在表B中。碳氮氧化鈦涂覆層44的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。碳氮氧化鈦涂覆層44的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。碳氮氧化鈦涂覆層44的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約900°C。該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約500托之間的范圍內(nèi)。該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約120托與約400托之間的范圍內(nèi)。因此，可以看出用于該碳氮氧化鈦涂覆層的沉積步驟的一組參數(shù)包括等于約800°C與約950°C之間的溫度以及等于約60托與約500托之間的壓力。用于該碳氮氧化鈦涂覆層的沉積的另一組參數(shù)包括等于約895°C與約925°C之間的溫度以及等于約120托與約400托之間的壓力。該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約25分鐘與約120分鐘之間的范圍內(nèi)。該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約40分鐘與約90分鐘之間的范圍內(nèi)。該碳氮氧化鈦涂覆層44的厚度是約O. 6微米到約O. 7微米。該碳氮氧化鈦涂覆層44的厚度的一個范圍是在約O. 3微米與約2微米之間。該碳 氮氧化鈦涂覆層44的厚度的另一個范圍是在約O. 5微米與約I. 2微米之間。應該認識到，可以沉積一個插入涂覆層以便位于該氮化鈦涂覆層與該碳氮化鈦涂覆層之間。此外，應該認識到，可以沉積一個插入涂覆層以便位于該碳氮化鈦涂覆層與該碳氮氧化鈦涂覆層之間。該插入涂覆層可以包括多種組成中的一種或多種例如像，氮化鈦、碳化欽、碳氣化欽、氣化給、碳化給、碳氣化給、氣化錯、碳化錯、以及碳氣化錯。在該碳氮氧化鈦涂覆層44的表面上通過CVD沉積一個α -氧化鋁涂覆層46。用于沉積該α -氧化鋁涂覆層46的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括):A1C13 (I. 53mol%)、C02 (9. 18mol%)以及、H2 (84. 95mol%)、H2S (O. 13mol%)、以及HC1(2. 3mol%)。a -氧化鋁涂覆層46的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。a -氧化鋁涂覆層46的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。α-氧化鋁涂覆層46的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約900°C。a -氧化鋁涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約40托與約150托之間的范圍內(nèi)。α-氧化鋁涂覆層的CVD沉積的另一個典型壓力范圍是在約60托與約90托之間的范圍內(nèi)。a -氧化鋁涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約60分鐘與約600分鐘之間的范圍內(nèi)。a -氧化鋁涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約120分鐘與約360分鐘之間的范圍內(nèi)。該a -氧化鋁涂覆層46的厚度是約7微米。該a -氧化鋁涂覆層46厚度的一個范圍是在約I微米與約10微米之間。該a -氧化鋁涂覆層46厚度的另一個范圍是在約3微米與約8微米之間。參見圖2A,顯不了在基底24’上的涂層方案22’的另一個具體實施方案20’。涂層方案22’包括涂覆層38’(一個氮化鈦涂覆層)、40’(一個MT-CVD碳氮化鈦涂覆層)、44’(一個碳氮氧化鈦涂覆層)、以及46’(一個α-氧化鋁涂覆層)。這些涂覆層38’、40’、44’、以及46’實質(zhì)上是與以上結(jié)合圖2說明的涂覆層38、40、44以及46對應地相同的。圖2A的涂層方案22’進一步包括一個氮化鈦最外涂覆層47。關(guān)于用于沉積該氮化鈦涂覆層的加工參數(shù)，用于沉積氮化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括):TiCl4 (O. 93mol%)、N2 (18. 08mol%)以及 H2 (79. llmol%)。該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約890°C。用于氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約380托之間的范圍內(nèi)。用于氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約80托與約150托之間的范圍內(nèi)。用于氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約60分鐘之間的范圍內(nèi)。用于氮化鈦涂覆層的CVD沉積的替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約50分鐘之間的范圍內(nèi)。該氮化鈦涂覆層的厚度是約O. 5微米。該氮化鈦涂覆層厚度的一個范圍是在約O. I微米與約2微米之間。該氮化鈦涂覆層厚度的另一個范圍是在約O. 2微米與約I微米之間。諸位申請人考慮了，代替在該氧化鋁涂覆層上使用一個氮化鈦覆蓋層，可以使用以下覆蓋層涂層方案中的任何一項碳氮氧化鈦/氮化鈦；氮化鈦/碳氮化鈦/氮化鈦；碳氮氧化鈦/碳氮化鈦/氮化鈦；多層的碳氮氧化鈦/氮化鈦；以及多層的碳氮氧化鈦/碳氮化鈦。用于這些不同的涂覆材料的過程參數(shù)與在此針對這些材料已經(jīng)說明的那些是相同的。
圖3是包括一個基底52的涂覆的切削鑲片(總體上指定為50)的第二實施方案的截面機械示意圖?；?2可以是多種適合用作切削鑲片的基底材料中的任何一種?；?2具有一個表面54。基底表面54在其上具有一個涂層方案56。涂層方案56包括在基底52的表面54上通過CVD沉積的一個氮化鈦的基礎涂覆層58。沉積該氮化鈦涂覆層58的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括)= TiCl4 (O. 93mol%)、N2 (18. 08mol%)以及H2 (79. llmol%)。用于氮化鈦涂覆層58的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。用于氮化鈦涂覆層58的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。用于氮化鈦涂覆層58的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約8900C。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約380托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約80托與約150托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約60分鐘之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約50分鐘之間的范圍內(nèi)。該氮化鈦涂覆層58的厚度是約O. 5微米。該氮化鈦涂覆層厚度的一個范圍是在約O. I微米與約2微米之間。該氮化鈦涂覆層厚度的另一個范圍是在約O. 2微米與約I微米之間。該涂層方案56的下一個區(qū)(見括號60)包括多對(見括號62)涂覆層。每對涂覆層62包括一個碳氮化鈦涂覆層66以及一個碳氮氧化鈦涂覆層68。在此實施方案中，存在三對涂覆層62。然而，無意將本發(fā)明局限于任何具體數(shù)目的涂覆層62對。用于這些對的涂覆層62的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約750°C與約950°C之間。用于這些對的涂覆層62的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約770°C與約900°C之間。用于這些對的涂覆層62的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約890°C。用于這些對的涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約40托與約500托之間的范圍內(nèi)。用于這些對的涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約60托與約400托之間的范圍內(nèi)。用于這些對的涂覆層的CVD沉積的典型持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約150分鐘之間的范圍內(nèi)。用于這些對的涂覆層的CVD沉積的替代性的持續(xù)時間范圍是在約40分鐘與約120分鐘之間的范圍內(nèi)。對于每對涂覆層62，一對涂覆層62的厚度是約I. 5微米。一對涂覆層62的厚度的一個范圍是在約O. 2微米與約4微米之間。一對涂覆層62的厚度的另一個范圍是在約O. 5微米與約2微米之間。對于碳氮化鈦涂覆層66,該碳氮化鈦涂覆層66的厚度是約I. 2微米。該碳氮化鈦涂覆層的厚度的一個范圍是在約O. 2微米與約4微米之間。該碳氮化鈦涂覆層的厚度的另一個范圍是在約O. 5微米與約2微米之間。用于該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約40托與約150托之間的范圍內(nèi)。用于該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約40托與約100托之間的范圍內(nèi)。用于該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約100分鐘之間的范圍內(nèi)。用于該碳氮化鈦涂覆層的CVD沉積的替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約60分鐘之間的范圍內(nèi)。對于碳氮氧化鈦涂覆層68,該碳氮氧化鈦涂覆層68的厚度是約O. 3微米。用于該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約500托之間的范圍內(nèi)。用于該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約120托與約400托之間的范圍內(nèi)。用于該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的典型持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約150分 鐘之間的范圍內(nèi)。用于該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約80分鐘之間的范圍內(nèi)。該碳氮氧化鈦涂覆層的厚度的一個范圍是在約O. I微米與約2微米之間。該碳氮氧化鈦涂覆層的厚度的另一個范圍是在約O. 2微米與約I微米之間。在該最外面一對涂覆層62的表面上通過CVD沉積一個α -氧化鋁涂覆層72。沉積該α -氧化鋁涂覆層72的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括)=AlCl3 (I. 53mol%)、CO2 (9. 18mol%)以及、H2 (84. 95mol%)、H2S (0.13mol%)、以及HCl (2. 3mol%)。用于α -氧化鋁涂覆層72的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。用于α -氧化鋁涂覆層72的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。用于α -氧化鋁涂覆層72的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約900°C。用于該α -氧化鋁涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約40托與約150托之間的范圍內(nèi)。用于該α -氧化鋁涂覆層的CVD沉積的另一個典型壓力范圍是在約60托與約90托之間的范圍內(nèi)。用于該α-氧化鋁涂覆層的CVD沉積的典型持續(xù)時間范圍是在約60分鐘與約600分鐘之間的范圍內(nèi)。用于該α-氧化鋁涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約120分鐘與約360分鐘之間的范圍內(nèi)。該α-氧化鋁涂覆層72的厚度是約7微米。該α -氧化鋁涂覆層72的厚度的一個范圍是在約I微米與約10微米之間。該α -氧化鋁涂覆層72的厚度的另一個范圍是在約3微米與約8微米之間。參見圖3Α，顯示了在基底52’上的涂層方案56’的另一個具體實施方案50’。該涂層方案56’包含一個氮化鈦的基礎涂覆層58’。該涂層方案56’進一步包括一個區(qū)(括號60’)，該區(qū)包括多對(見括號62’)涂覆層。每對涂覆層62’包括一個碳氮化鈦涂覆層66’以及一個碳氮氧化鈦涂覆層68’。盡管所示的有三對，但是無意將涂層對的數(shù)目局限于任何具體的數(shù)目。該涂層方案56’進一步包括一個α-氧化鋁涂覆層72’，它沉積在最外面一對涂覆層62’的表面上。這些涂覆層58’、62’、66’、68’、以及72’實質(zhì)上與以上結(jié)合圖3說明的涂覆層58、62、66、68以及72是相同的。圖3Α的涂層方案56’進一步包括一個氮化鈦最外涂覆層78。關(guān)于用于沉積該氮化鈦涂覆層的加工參數(shù)，用于沉積該氮化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括):TiCl4 (O. 93mol%)、N2 (18. 08mol%)以及 H2 (79. llmol%)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約890°C。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約380托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約80托與約150托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約60分鐘之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約50分鐘之間的范圍內(nèi)。該氮化鈦涂覆層的厚度是約O. 5微米。該氮化鈦涂覆層的厚度的一個范圍是在約O. I微米與約2微米之間。該氮化鈦涂覆層的厚度的另一個范圍是在約O. 2微米與約I微米之間。諸位申請人考慮了，代替在該氧化鋁涂覆層上使用一個氮化鈦覆蓋層，可以使用以下覆蓋層涂層方案中的任何一項碳氮氧化鈦/氮化鈦；氮化鈦/碳氮化鈦/氮化鈦；碳氮氧化鈦/碳氮化鈦/氮化鈦；多層的碳氮氧化鈦/氮化鈦；以及多層的碳氮氧化鈦/碳氮化鈦。用于這些不同的涂覆材料的過程參數(shù)與在此針對這些材料已經(jīng)說明的那些是相同的。 參見圖4，顯示了在基底102上的涂層方案107的又另一個具體實施方案100。涂層方案107包括一個氮化鈦的基礎涂覆層104，其中用于沉積該涂覆層104的這些加工參數(shù)實質(zhì)上與用于沉積圖2的涂覆層38所使用的那些是相同的。涂層方案107進一步包括一個MT-CVD碳氮化鈦涂覆層106，它是位于氮化鈦涂覆層104之上。用于沉積該涂覆層106的這些加工參數(shù)實質(zhì)上與用于沉積圖2的MT-CVD碳氮化鈦40所使用的那些是相同的。最后，該涂層方案107包括一個區(qū)108，該區(qū)包含多對碳氮氧化鈦和α-氧化鋁涂覆層。用于沉積該碳氮氧化鈦層的這些加工參數(shù)實質(zhì)上與用于沉積圖2的碳氮氧化鈦涂覆層44所使用的那些是相同的。用于沉積該α-氧化鋁層的這些加工參數(shù)實質(zhì)上與用于沉積圖2的α -氧化鋁涂覆層46所使用的那些是相同的。參見圖4Α，顯示了在基底102’上的涂層方案107’的又另一個具體實施方案100’。涂層方案107’具有一個氮化鈦的基礎涂覆層104’、一個碳氮化鈦MT-CVD涂覆層106’、以及一個包含多對碳氮氧化鈦和α-氧化鋁涂覆層的區(qū)108’。涂覆層104’和106’以及區(qū)108’實質(zhì)上是與圖4的涂覆層104和106以及涂覆區(qū)108相同。涂層方案107’進一步包括一個氮化鈦最外涂覆層110。關(guān)于用于沉積該氮化鈦涂覆層的加工參數(shù)，用于沉積氮化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括)=TiCl4(O. 93mol%)、N2 (18. 08mol%)以及H2 (79. llmol%)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850°C與約920°C之間。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個優(yōu)選溫度等于約890°C。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約380托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約80托與約150托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約60分鐘之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約50分鐘之間的范圍內(nèi)。該氮化鈦涂覆層的厚度是約O. 5微米。該氮化鈦涂覆層的厚度的一個范圍是在約O. I微米與約2微米之間。該氮化鈦涂覆層的厚度的另一個范圍是在約O. 2微米與約I微米之間。參見圖5，顯示了在基底152上的涂層方案159的一個具體實施方案150。涂層方案159包括一個基礎涂覆區(qū)154，該基礎涂覆區(qū)包括多對納米層，每個層具有的厚度是等于或小于100納米，其中這對納米層包括氮化鈦和碳氮化鈦。在該替代方案中，該基礎涂覆區(qū)可以包括多對納米層，其中這些納米層可以是碳氮氧化鈦和氮化鈦，或者這些納米層可以是碳氮氧化鈦和碳氮化鈦。涂層方案159進一步包括一個使用與用于沉積圖2的MT-CVD碳氮化鈦涂覆層40所使用的那些一樣的加工參數(shù)所沉積的MT-CVD碳氮化鈦涂覆層156。涂層方案159進一步包括位于MT-CVD碳氮化鈦涂覆層156之上的一個碳氮氧化鈦涂覆層158。用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層158的這些加工參數(shù)實質(zhì)上與用于沉積圖2的碳氮氧化鈦涂覆層44所使用的那些是相同的。最后，該涂層方案159包括一個α-氧化鋁最外涂覆層160，它是根據(jù)與用于沉積圖2的α -氧化鋁涂覆層46所使用的那些實質(zhì)上相同的加工參數(shù)所沉積的。
參見圖5Α，顯示了在基底152’上的涂層方案159’的又另一個具體實施方案150’。涂層方案159’包括一個基礎涂覆區(qū)154’、一個MT-CVD碳氮化鈦涂覆層156’、一個位于該MT-CVD碳氮化鈦涂覆層156’上的碳氮氧化鈦涂覆層158’、以及一個α -氧化鋁涂覆層160。這些涂覆層154’、156’、158’、以及160’實質(zhì)上是與圖5的涂覆層154、156、158以及160對應地相同的。圖5Α的涂層方案159’進一步包括一個氮化鈦最外涂覆層162。應該認識到，在一些情況下，諸位申請人考慮了通過濕噴射來去除該最外面的氮化鈦涂覆層。這適用于這個實施方案以及具有氮化鈦最外涂覆層的這些之前的實施方案中的任何一個。一般來說，通過對氮化鈦進行濕噴射以暴露出氧化鋁，該暴露出的氧化鋁的應力條件從初始的拉伸應力條件變化到壓縮應力條件。授予Sottke等人并且轉(zhuǎn)讓給賓夕凡尼亞州拉特羅布15650的肯納金屬公司的美國專利申請公布號US2011/0107679A1顯示了對于在氧化鋁涂覆層上的最外涂覆層進行濕噴射，即使該最外涂覆層不是氮化鈦。關(guān)于用于沉積該氮化鈦涂覆層的加工參數(shù)，用于沉積氮化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物典型地包括(按該氣態(tài)混合物的摩爾百分比計的體積，包括)=TiCl4 (O. 93mol%)、N2(18. 08mol%)以及H2 (79. llmol%)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型溫度范圍包括在約800°C與約950°C之間。用該于氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個溫度范圍包括在約850 V與約920 V之間。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的優(yōu)選溫度等于約890 V。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型壓力范圍是在約60托與約380托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的另一個壓力范圍是在約80托與約150托之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的典型的持續(xù)時間范圍是在約10分鐘與約60分鐘之間的范圍內(nèi)。用于該氮化鈦涂覆層的CVD沉積的一個替代性的持續(xù)時間范圍是在約20分鐘與約50分鐘之間的范圍內(nèi)。該氮化鈦涂覆層的厚度是約O. 5微米。該氮化鈦涂覆層的厚度的一個范圍是在約O. I微米與約2微米之間。該氮化鈦涂覆層的厚度的另一個范圍是在約O. 2微米與約I微米之間。諸位申請人考慮了，代替在該氧化鋁涂覆層上使用一個氮化鈦覆蓋層，可以使用以下覆蓋層涂層方案中的任何一項碳氮氧化鈦/氮化鈦；氮化鈦/碳氮化鈦/氮化鈦；碳氮氧化鈦/碳氮化鈦/氮化鈦；多層的碳氮氧化鈦/氮化鈦；以及多層的碳氮氧化鈦/碳氮化鈦。用于這些不同的涂覆材料的過程參數(shù)與在此針對這些材料已經(jīng)說明的那些是相同的。諸位申請人進一步考慮了該涂層方案可以包括一個外涂覆層。該外涂覆層是選自下組，該組由以下各項組成氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦、氮化鉿、碳化鉿、碳氮化鉿、氮化鋯、碳化鋯、以及碳氮化鋯。該外涂覆層是比該碳氮氧化鈦涂層更遠離該基底的。以下列出了帶有含碳氮氧化鈦涂覆層的涂層方案的一種涂覆的切削鑲片的兩個具體實例。表A列出了用于氮化鈦基礎涂覆層、碳氮化鈦的MT-CVD涂覆層、以及該碳氮氧化鈦涂覆層的CVD沉積的參數(shù)。表 A生產(chǎn)實例編號I和2的選定涂覆層的過程步驟
步驟/參數(shù)溫度(°c)|壓力(托)^....."mm^存在的氣體
__范圍范圍__(##) _1%|_
步驟 I:氮化欽基礎 850-920^^80-150 45TiCi4 ( 1.04 ) > N2
層(2 .39 )、《及 H2
_____( 76,45 )_
步驟 2: MT-CVD 碳 770-900^ ^40-10 210TiCI4 ( 0.98 )、N2
「η 氮化鈥涂AJr( 26.17 )、CHiCN
L 」(0.61), HCI(IJS).
__以及 H2 (71.19)
__________ __ _ __________
(27.11 ) , CH3CN(0.05 )、CH4 (4.52 )、HCK 1.81 )、CO( (L1J k____ 以及 H2 (63.26)圖6是來自本發(fā)明的實例編號I的碳氮氧化鈦涂層表面通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的顯微照片，并且該顯微照片具有10微米的刻度。對該顯微照片(圖4)的檢查顯示，形成了平均長度是I. 85 μ m、平均寬度是O. 94 μ m、并且平均長寬比是2. 05的晶須結(jié)構(gòu)。這些平均值是根據(jù)以下技術(shù)來確定的在視野上隨機畫一條線并且將被這條線截斷的這些晶粒用于測量其長度和寬度，這可以用于計算長寬比(長寬比=長度/寬度)。將這個程序重復以獲得五張照片。然后將所有被截斷的晶粒的長寬比進行平均，作為最終的長寬比。圖7是來自現(xiàn)有技術(shù)的碳氮氧化鈦涂層表面通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的顯微照片，并且該顯微照片具有5微米的刻度。對該顯微照片(圖5)的檢查顯示，形成了比本發(fā)明的這些樣品細得多的晶須結(jié)構(gòu)，并且其平均長度是O. 3 μ m、平均寬度是O. 06 μ m、并且平均長寬比是5. 83。這些平均值是根據(jù)以下技術(shù)來確定的在視野上隨機畫一條線并且將被這條線截斷的這些晶粒用于測量其長度和寬度，這可以用于計算長寬比(長寬比=長度/寬度)。將這個程序重復以獲得五張照片。然后將所有被截斷的晶粒的長寬比進行平均，作為最終的長寬比。由于現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)更細，在這種情況下選擇20，000X的放大倍率以及等于5微米乘6微米的視野。圖8是來自本發(fā)明的實例編號2的碳氮氧化鈦涂層表面通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲取的另一個顯微照片，并且該顯微照片具有5微米的刻度。對該顯微照片(圖6)的檢查顯示，形成了具有的平均長度是I. 54μπκ平均寬度是O. 49 μ m、并且平均長寬比是3.22的晶須結(jié)構(gòu)。諸位申請人考慮到了，一種涂覆的切削鑲片可以包括這樣的基底，該基底具有直接沉積在該基底表面上的碳氮氧化鈦涂覆層。在該碳氮氧化鈦涂覆層的表面上沉積了以下涂層覆蓋層中的一個或多個氮化鈦、或碳氮化鈦、或α-氧化鋁。該碳氮氧化鈦涂覆層和該涂層覆蓋層的總厚度是在約3微米與約4微米之間。該碳氮氧化鈦涂覆層具有的厚度是在約O. 5微米與約I微米之間。該涂層覆蓋層具有的厚度是在約2微米與約3微米之間。使用濕式車削周期中斷的操作作為一種金屬切削測試來將本發(fā)明的切削鑲片與常規(guī)的切削鑲片進行比較。該測試具有以下參數(shù)切削鑲片CNMA432 ;工件材料80-55-06球墨鑄鐵；速度等于656表面英尺/分鐘(sfm) [200表面米/分鐘]、給進速率等于O. 004英寸[O. I毫米]/轉(zhuǎn)，并且切削深度等于O. 08英寸[2. O毫米]且導程角等于-5度。射流冷卻劑。每周期分鐘數(shù)1. 01分鐘，以及每周期的遍數(shù)等于18。用于本發(fā)明的切削鑲片和常規(guī)切削鑲片的基底是具有6wt%Co的WC。用于沉積本發(fā)明的涂層方案的過程在下表B中示出，其中步驟2A和2B重復4次。 表B生產(chǎn)用于本發(fā)明實例的選定涂覆層的過程步驟
權(quán)利要求
1.一種用于制造涂覆的切削鑲片的方法，包括以下步驟 提供具有一個表面的基底； 用一種氣態(tài)混合物通過化學氣相沉積來沉積一個碳氮氧化鈦涂覆層，該氣態(tài)混合物包含: 氮氣，存在的量值是在約5摩爾百分比與約40摩爾百分比之間， 甲烷，存在的量值是在約O. 5摩爾百分比與約8. O摩爾百分比之間， 氯化氫，任選地存在的量值為高達約5. O摩爾百分比， 四氯化鈦，存在的量值是在約O. 2摩爾百分比與約3. O摩爾百分比之間， 乙腈，存在的量值是在約O. 02摩爾百分比與約O. 15摩爾百分比之間， 一氧化碳，存在的量值是在約O. 4摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間，以及 氫氣，存在的量值是在約41. 85摩爾百分比與約93. 88摩爾百分比之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物包含存在的量值在約10摩爾百分比與約35摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約I摩爾百分比與約6. O摩爾百分比之間的甲烷，任選地存在的量值為高達約4. O摩爾百分比的氯化氫，存在的量值在約O. 5摩爾百分比與約2. 5摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 02摩爾百分比與約O. I摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 4摩爾百分比與約I.8摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約50. 6摩爾百分比與約88. 08摩爾百分比之間的氫氣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物包含存在的量值在約15摩爾百分比與約30摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約I摩爾百分比與約5. O摩爾百分比之間的甲烷，任選地存在的量值為高達約3. O摩爾百分比的氯化氫，存在的量值在約O. 5摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 02摩爾百分比與約O. 08摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 40摩爾百分比與約I. 5摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約58. 87摩爾百分比與約83. 08摩爾百分比之間的氫氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物包含存在的量值等于約25. 4摩爾百分比的氮氣，存在的量值等于約I. 7摩爾百分比的甲烷，存在的量值等于約I. 4摩爾百分比的氯化氫，存在的量值等于約O. 7摩爾百分比的四氯化鈦，存在的量值等于約O. 03摩爾百分比的乙腈，存在的量值等于約O. 6摩爾百分比的一氧化碳，以及存在的量值等于約70. 2摩爾百分比的氫氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該沉積步驟是在等于約800°C與約950°C之間的溫度以及等于約60托與約500托之間的壓力下發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該沉積步驟是在等于約895°C與約925°C之間的溫度以及等于約120托與約400托之間的壓力下發(fā)生。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物包含存在的量值在約26摩爾百分比與約28摩爾百分比之間的氮氣，存在的量值在約4摩爾百分比與約5摩爾百分比之間的甲烷，存在的量值在約I. 6摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間的氯化氫，存在的量值在約O. 7摩爾百分比與約I. O摩爾百分比之間的四氯化鈦，存在的量值在約O. 04摩爾百分比與約O. 06摩爾百分比之間的乙腈，存在的量值在約O. 7摩爾百分比與約I. I摩爾百分比之間的一氧化碳，以及存在的量值在約62. 84摩爾百分比與約66. 96摩爾百分比之間的氫氣。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物包含存在的量值等于約27摩爾百分比的氮氣，存在的量值等于約4. 5摩爾百分比的甲烷，存在的量值等于約I. 8摩爾百分比的氯化氫，存在的量值等于約O. 8摩爾百分比的四氯化鈦，存在的量值等于約O. 05摩爾百分比的乙腈，存在的量值等于約O. 9摩爾百分比的一氧化碳，以及存在的量值等于約64. 9摩爾百分比的氫氣。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該沉積步驟以約25分鐘與約150分鐘之間的持續(xù)時間發(fā)生。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括以下步驟沉積一個或多個中間涂覆層，其中這些中間涂覆層是選自下組，該組由以下各項組成氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦、氮化 鉿、碳化鉿、碳氮化鉿、氮化鋯、碳化鋯、以及碳氮化鋯，其中該中間涂覆層是介于該基底與該碳氮氧化鈦涂層之間的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，該中間涂覆層是氮化鈦，并且該方法進一步包括沉積一種包含多對涂覆層的涂層序列，其中每對涂覆層包括該碳氮化鈦涂覆層和該碳氮氧化鈦涂覆層。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括以下步驟在該碳氮氧化鈦涂覆層上沉積一個氧化鋁涂覆層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括以下步驟在該氧化鋁涂覆層上沉積一個外部覆蓋層涂層方案區(qū)，該外部覆蓋層涂層方案區(qū)包含以下外部覆蓋層涂層方案之一(A)碳氮氧化鈦涂覆層和氮化鈦涂覆層的一個涂層序列；(B) —個氮化鈦涂覆層和碳氮化鈦涂覆層以及氮化鈦涂覆層的一個涂層序列；(C) 一個碳氮氧化鈦涂覆層和碳氮化鈦涂覆層以及氮化鈦涂覆層的一個涂層序列；(D)多個涂層組，其中每個涂層組包括一個碳氮氧化鈦涂覆層和一個氮化鈦涂覆層；(E)多個涂層組，其中每個涂層組包括一個碳氮氧化鈦涂覆層和一個碳氮化鈦涂覆層；以及(F) —個氮化鈦涂覆層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括以下步驟在該氧化鋁涂覆層上沉積一個氮化鈦外涂覆層。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該碳氮氧化鈦涂覆層包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、大于約I. O μ m的平均長度、大于約O. 2 μ m的平均寬度、以及大于約2. O的平均長寬比。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該碳氮氧化鈦涂覆層包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、在約I. 5μπι與約I. 9μπι之間的平均長度、約O. 49 μ m與約O. 94 μ m之間的平均寬度、約2. O與約3. 3之間的平均長寬比。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，該沉積步驟將該碳氮氧化鈦沉積在該基底的表面上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括以下步驟在該碳氮氧化鈦涂覆層上沉積以下涂層覆蓋層之一氮化鈦或碳氮化鈦或α-氧化鋁，其中該涂層覆蓋層具有的厚度是在約I微米與約3微米之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，進一步包括以下步驟沉積一個包括多對交替納米層的基礎涂覆區(qū)，該納米層是選自下組，該組由以下各項組成氮化鈦和碳氮化鈦；碳氮氧化鈦和氮化鈦；以及碳氮氧化鈦和碳氮化鈦。
20.一種涂覆的切削鍵片，包括 一個具有表面的基底； 在該基底的表面上的一個涂層方案 該涂層方案包括一個碳氮氧化鈦涂覆層，其中該碳氮氧化鈦包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、大于約I. O μ m的平均長度、大于約O. 2 μ m的平均寬度、以及大于約2. O的平均長寬比。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該碳氮氧化鈦涂覆層包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、在約1.5μπι與約1.9μπι之間的平均長度、約.O. 49 μ m與約O. 94 μ m之間的平均寬度、約2. O與約3. 3之間的平均長寬比。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該涂層方案進一步包括一個碳氮化鈦涂覆層，該碳氮氧化鈦涂覆層是在該碳氮化鈦涂覆層之上；一個氮化鈦涂覆層，并且該碳氮化鈦涂覆層是在該氮化鈦涂覆層之上；一個氧化鋁涂覆層，是在該碳氮氧化鈦涂覆層之上；以及一個氮化鈦外涂覆層，是在該氧化鋁涂覆層之上。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該涂層方案進一步包括一個包含多對涂覆層的多層涂覆區(qū)，并且其中每對涂覆層包括一個碳氮化碳涂覆層以及該碳氮氧化鈦涂覆層，該涂層方案進一步包括一個氮化鈦涂覆層，其中該多層涂覆區(qū)是位于該氮化鈦涂覆層之上，并且該涂層方案進一步包括在該多層涂覆區(qū)上的一個氧化鋁涂覆層；并且該涂層方案進一步包括在該氧化鋁涂覆層上的一個氮化鈦涂覆層。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該碳氮氧化鈦具有化學式Ti (OxCyNz)，其中X的范圍是在約O. 005與約O. 15之間，y的范圍是在約O. 3與約O. 8之間，并且z的范圍是在約O. 2與約O. 8之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該碳氮氧化鈦具有化學式Ti (OxCyNz)，其中X的范圍是在約O. 01與約O. I之間，y的范圍是在約O. 3與約O. 6之間，并且z的范圍是在約O. 3與約O. 7之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該涂層方案進一步包括一個中間涂覆層，其中該中間涂覆層是選自下組，該組由以下各項組成氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦、氮化鉿、碳化鉿、碳氮化鉿、氮化鋯、碳化鋯、以及碳氮化鋯，其中該中間涂覆層是介于該基底與該碳氮氧化鈦涂層之間的。
27.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該涂層方案進一步包括一個外涂覆層，并且該外涂覆層是選自下組，該組由以下各項組成氮化鈦、碳化鈦、碳氮化鈦、氮化鉿、碳化鉿、碳氮化鉿、氮化鋯、碳化鋯、以及碳氮化鋯，其中該外涂覆層是比該碳氮氧化鈦涂層更遠離該基底。
28.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，其中，該基底是選自下組，該組由以下各項組成燒結(jié)碳化物、陶瓷、多晶立方硼化物(PcBN)、以及金屬陶瓷。
29.根據(jù)權(quán)利要求20所述的涂覆的切削鑲片，進一步包括在該碳氮氧化鈦涂覆層上的一個氧化鋁涂覆層。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的涂覆的切削鑲片，進一步包括在該氧化鋁涂覆層上的一個包含以下外部覆蓋層涂層方案之一的外部覆蓋層涂層方案區(qū)(A)碳氮氧化鈦涂覆層和氮化鈦涂覆層的一個涂層序列；(B)氮化鈦涂覆層和碳氮化鈦涂覆層以及氮化鈦涂覆層的一個涂層序列；(C)碳氮氧化鈦涂覆層和碳氮化鈦涂覆層以及氮化鈦涂覆層的一個涂層序列；(D)多個涂層組，其中每個涂層組包括一個碳氮氧化鈦涂覆層和一個氮化鈦涂覆層；(E)多個涂層組，其中每個涂層組包括一個碳氮氧化鈦涂覆層和一個碳氮化鈦涂覆層；以及(F) —個氮化鈦涂覆層。
31.一個涂覆的切削鑲片，是通過包括以下步驟的方法所生產(chǎn)的 提供具有一個表面的基底； 由一種氣態(tài)混合物通過化學氣相沉積來沉積一個碳氮氧化鈦涂覆層，該氣態(tài)混合物包含 氮氣，存在的量值是在約5摩爾百分比與約40摩爾百分比之間， 甲烷，存在的量值是在約O. 5摩爾百分比與約8. O摩爾百分比之間， 氯化氫，任選地存在的量值為高達約5. O摩爾百分比， 四氯化鈦，存在的量值是在約O. 2摩爾百分比與約3. O摩爾百分比之間， 乙腈，存在的量值是在約O. 02摩爾百分比與約O. 15摩爾百分比之間， 一氧化碳，存在的量值是在約O. 4摩爾百分比與約2. O摩爾百分比之間，以及 氫氣，存在的量值是在約41. 85摩爾百分比與約93. 88摩爾百分比之間。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的涂覆的切削鑲片，其中，該碳氮氧化鈦涂覆層包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、大于約I. O μ m的平均長度、大于約O. 2 μ m的平均寬度、以及大于約2. O的平均長寬比。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的涂覆的切削鑲片，其中，該碳氮氧化鈦涂覆層包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、在約I. 5 μ m與約I. 9 μ m之間的平均長度、約O.49 μ m與約O. 94 μ m之間的平均寬度、約2. O與約3. 3之間的平均長寬比。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的涂覆的切削鑲片，其中，該沉積步驟將該碳氮氧化鈦沉積在該基底的表面上；并且該方法進一步包括以下步驟在該碳氮氧化鈦涂覆層上沉積以下涂層覆蓋層之一氮化鈦或碳氮化鈦或α -氧化鋁，其中該涂層覆蓋層具有的厚度是在約I微米與約3微米之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有碳氮氧化鈦涂層的切削鑲片及其制造方法。一種用于制造涂覆的切削鑲片的方法以及該涂覆的切削鑲片，該方法包括以下步驟提供具有一個表面的基底，并且沉積一個碳氮氧化鈦的CVD涂覆層。用于沉積該碳氮氧化鈦涂覆層的氣態(tài)混合物具有的組成為氮氣、甲烷、氯化氫、四氯化鈦、乙腈、一氧化碳、以及氫氣。該碳氮氧化鈦涂覆層包含的碳氮氧化鈦晶須具有在二維平面視圖中測量的、大于約1.0μm的平均長度、大于約0.2μm的平均寬度、以及大于約2.0的平均長寬比。
文檔編號B23B27/14GK102965639SQ20121030425
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者小阿爾弗雷德·S·蓋茨, 班志剛 申請人:鈷碳化鎢硬質(zhì)合金公司