[實用新型]一種鍍制超硬涂層的管道加工用螺紋梳刀

無效

• 申請號: 200920238219.X
• 申請日: 2009-10-30
• 公開（公告）號: CN201552349U
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 彭繼華
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B23G3/12
• 分類號: B23G3/12;B23P15/48
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李衛東

技術領域

本實用新型涉及一種螺紋梳刀，特別是涉及一種表面涂制TiN/TiAlN納米復合多層硬質涂層的硬質合金管道加工用螺紋梳刀。

背景技術

石油行業需要的大量管材幾乎都采用管螺紋連接。由于管具材料有較高的機械強度以及對管螺紋連接的高密封性要求，須采用高精度的硬質合金螺紋刀片來加工石油管螺紋。90年代以來開發了多種含硬質合金的螺紋梳刀工具，提高了螺紋加工效率和加工精度。新型螺紋梳刀研究開發的一個主流趨勢是盡可能提高硬質合金基材的利用率、提高管道加工效率。中國實用新型專利02223076.9(公開號為CN2548748)開發的鑲嵌硬質合金炭素螺紋梳刀，刀片和刀體所用材質不同。該螺紋梳刀刀體為碳素合金鋼，僅切削部位采用單刃硬質合金刀片，刀體與刀片采用鑲嵌焊接連接，這樣減少了硬質合金的用量。中國實用新型專利99240436.3(公開號為CN?2399139Y)公開的斜軸對稱雙刃螺紋梳刀則在一個刀體上設計了兩個切削刃來提高硬質合金基基材的使用效率。上述結構設計雖然一定程度上降低硬質合金用量或者提高硬質合金基材使用效率，但螺紋梳刀的壽命或者加工效率依然受到硬質合金材料本身硬度、耐熱性能等的限制。螺紋梳刀工具壽命及加工效率的進一步提高有待于在硬質合金基材上涂制硬度高、涂層-基體結合力高的先進涂層。

中國實用新型專利02279793.9(公開號為CN?2575112Y)公開了一種硬質合金表面的超硬涂層。這種涂層的結構為TiN作為過渡層，表層為CN_X。雖然表層CN_X可以較大幅度提高硬質合金基體的表面硬度，但是CN_X的熱穩定性有待進一步提高。研究表明：退火溫度超過600℃時，將導致CNx膜中大多數C、N間的鍵合分離，造成N大量損失，膜的熱穩定性下降；退火還促使膜內sp³型鍵向sp²型鍵轉變，在膜中形成大量的sp²型C鍵，導致CNx膜的石墨化(李俊杰，金曾孫，吳漢華等.磁控濺射非晶CN_X薄膜的熱穩定性研究[J].材料科學與工藝，12(1)(2004)：71-74)。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供加工效率高及使用壽命長的鍍制超硬涂層的管道加工用螺紋梳刀。

本實用新型基于目前國內螺紋梳刀的發展現狀，采用物理氣相沉積技術，在基體表面先沉積TiN納米多層作為過渡層，然后再沉積納米多層TiAlN涂層，形成復合涂層，提高了硬質合金螺紋梳刀的加工效率及使用壽命。

本實用新型的目的通過如下技術方案實現：

一種鍍制超硬涂層的管道加工用螺紋梳刀，包括管道加工用螺紋梳刀基體，過渡層TiN納米多層及外層TiAlN納米多層，形成表面涂制了TiN/TiAlN納米復合多層硬質涂層的硬質合金螺紋梳刀，所述TiN納米多層厚度為200-1000nm；所述TiAlN納米多層厚度為1-4μm；過渡層TiN同基體管道加工用螺紋梳刀基體緊密結合。

TiN納米多層和TiAlN納米多層厚度之和優選為1.2-5μm。

過渡層TiN納米多層及外層TiAlN納米多層放入維氏硬度HV＞3200；過渡層TiN納米多層與基體結合力＞55N。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

本實用新型的TiN過渡層厚度為200-1000nm，為納米多層結構；TiAlN層厚度為1-4μm，為納米多層結構，涂層同基體結合力超過55N，維氏硬度超過HV3200。本實用新型以TiN作為涂層與基體合金的過渡層，發揮了改成分與硬質合金結合力高、韌性好的優勢，采用HCD電子槍與陰極多弧濺射結合，強化了該涂層同基體的結合力。外層采用富鋁TiAlN，發揮其較佳高溫穩定性(熱穩定溫度超過800℃)和硬度。通常硬質合金基體的維氏硬度為HV1300-1700，通過涂制TiAlN涂層，其表面硬度具有很大程度的提高，從而提高了梳刀的耐磨性及其使用壽命。本實用新型的螺紋梳刀適用于加工高強度管道材料。

附圖說明

圖1為本實用新型螺紋梳刀涂層結構剖面示意圖，其中2為硬質合金基體；1-2為TiN納米鍍層過渡區；1-1為TiAlN納米多層涂層。

具體實施方式

為了更好地理解本實用新型，下面結合附圖和實施例作進一步地描述。