[發明專利]一種涂層刀片

無效

• 申請號: 201010606610.8
• 申請日: 2010-12-27
• 公開（公告）號: CN102560345A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 周國東
• 申請（專利權）人: 常熟市宏達印染機械有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/08;B32B15/04
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司 32234
• 代理人: 張利強

技術領域

本發明涉及一種涂層刀片。

背景技術

目前，在硬質合金涂層刀具的加工過程中，存在兩種失效制度:磨損和破損。刀具磨損主要包括磨蝕磨損、粘結磨損、擴散磨損和氧化磨損。在不同的切削條件下，加工不同材料的工件時，其磨損的主要原因可能是其中的一種或兩種，總的來說切削溫度較低時以磨蝕磨損為主，切削溫度較高時以擴散磨損、氧化磨損為主。刀具破損主要是塑性變形破損和脆性破損(崩刃、碎裂、剝落、裂紋破損)。硬質合金刀具硬度高、脆性大，是粉末燒結體，組織可能不均勻和存在缺陷，在切削加工過程中，特別是在斷續切削條件下，或因為加工材料的不均勻性導致切削加工帶有斷續切削的性質時，受到機械和熱沖擊容易產生脆性破損。試驗表明刀具早期破損，受熱應力影響小，主要是受機械沖擊作用所致;刀具后期疲勞破損主要是在機械和熱沖擊作用下刀具內裂紋失穩擴散所致。在高速高效切削加工或加工耐高溫材料時可以達到很高的切削溫度，過高的溫度會降低刀具材料的屈服強度，在切削力的作用下導致塑性變形而喪失切削能力。為了適應高速高效加工、非連續加工和惡劣條件加工的要求，刀具需要更高的韌性和高溫強度。

涂層刀具的性能來源涂層和刀具基體性能的統一。切削性能好、通用性好的涂層刀片的關鍵在于:(1)基體具有足夠的韌性、良好的抗高溫塑性變形能力和抗裂紋擴散能力，具有功能梯度的基體可以有效改善刀具的強韌度和高溫性能，提高刀具的抗破損能力，降低塑性變形破損或崩刃、碎裂、裂紋等破損，;(2)涂層具有優良的抗磨蝕磨損、粘結磨損、擴散磨損、氧化磨損的能力。在刀具表面涂覆高硬度的涂層，可減輕刀具的磨蝕磨損、粘結磨損和擴散磨損，增加刀具的耐用度。

現有技術中，有些刀片強韌性好，有些刀片耐高溫，有些耐磨性好，然而刀片的整體性能受到限制，通用性較差。

發明內容

為了克服以上缺陷，本發明要解決的技術問題是：提出一種具有高耐磨性、高強度、耐高溫、抗沖擊、通用性強的涂層刀片。

本發明所采用的技術方案為：一種涂層刀片，包括硬質合金刀體和涂層，所述硬質合金刀體含有以WC為基礎的硬質相、一Co為基礎的粘結相和以取自周期表Ⅳb、Ⅴb和Ⅵb族金屬元素的立方相化合物，所述涂層包括至少一個金屬氧化物或氧化物復合物的PVD層。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述硬質合金基體具有梯度結構，其中含有3-10wt%的Co和0.3-3.0wt%的取自周期表Ⅳb、Ⅴb和Ⅵb金屬元素的立方相化合物。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述涂層厚度為0.5-18μm，由不同組成與不同結構的兩種組分組成，所述組分由一種金屬元素的單相氧化物，或者兩種或更多種金屬氧化物的固溶體組成。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述金屬氧化物或氧化物復合物中的金屬原子選自Ti、Nb、V、Mo、Zr、Cr、Al、Hf、Ta、Y或Si。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述刀體具有厚度在0.5-5μm之間的金屬碳化物、金屬氮化物或金屬碳氮化物的單層或多層的外涂層。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述硬質合金基體的刃口兩邊形成有20-60μm厚的粘結相富集表面區，所述粘結相富集表面區中間的扇形區域為30-80μm厚的立方相富集區。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述粘結相富集表面區的厚度為25-45μm，所述粘結相富集表面區內Co的含量為硬質合金刀體中Co標稱含量的1-1.5倍。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述立方相富集區的厚度為50-70μm，所述立方相富集區內立方化合物的含量為硬質合金刀體中立方相化合物標稱含量的1-1.5倍。

根據本發明的另外一個實施例，一種涂層刀片進一步包括所述周期表Ⅳb、Ⅴb和Ⅵb族金屬元素的立方相化合物為Ti、Ta和Nb的含氮立方相化合物。

本發明的有益效果是：本發明在硬質合金刀體上添加耐磨性好、耐高溫的金屬氧化物或氧化物復合物的PVD層，結合梯度燒結工藝制備的表面富鉆的梯度硬質合金刀體，具有比普通硬質合金刀體更好的抗沖擊性和抗崩刃能力;同時又避免了因添加大量立方化合物而導致基體整體強韌度的下降。再通過對刃口進行處理，使刃口兩邊為高強高韌的粘結相富集表面區，而中間扇形部分為高溫性能良好的立方相富集區，形成骨架支撐，這樣既保證了刀片刃口有足夠的強韌性，又具有良好的抗塑性變形能力，使刀刃實現了韌性和抗塑性變形的較好的統一。?

附圖說明