[實用新型]涂覆納米復合涂層的高硬度低摩擦系數的刀具

有效

• 申請號: 201520744924.2
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN205165906U
• 公開（公告）日: 2016-04-20
• 發明（設計）人: 馮利民;陳朋燦;李偉
• 申請（專利權）人: 上海新弧源涂層技術有限公司
• 主分類號: B23B27/00
• 分類號: B23B27/00;C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

技術領域

本實用新型涉及一種加工刀具，尤其涉及一種涂覆納米涂層的高硬度低摩擦系數的刀具。

背景技術

切削加工作為一種傳統的加工方法和工藝，目前約占機械制造工作量的30%～40%，全世界每年約有1億噸鋼材通過刀具切削而成為切屑，全世界每年切削加工耗資約2500億美元。以刀具去除工件材料的切削加工方法仍將在機械制造領域占據主導地位，為了適應先進制造技術更高的要求，先進切削技術獲得廣泛的研究和應用，比較典型的有(超)高速切削、干切削、硬切削等，相應于先進切削技術的更高要求，高效率、高精度、高可靠性和專用化的切削刀具獲得空前的發展，使刀具材料、刀具結構、刀具涂層呈現出高技術的特征。

在制造行業，刀具質量的好壞，不僅影響到機械加工的效率和加工成本，同時也影響到零件加工表面的質量、刀具可加工的材料范圍。切削刀具作為在生產過程中經常使用的工具，有許多缺點，讓人們在使用的過程中感覺到不方便，比如刀頭是使用過程中磨損最大的部分，所以經常要更換刀頭或使用硬度更強的金屬來做為刀頭的材料，這樣無形中增加了成本，并且即使經過改進，這樣的刀頭使用壽命并沒有得到大幅度的提高。刀具涂層技術是一項提高切削加工效率和加工質量，降低成本具有重大技術經濟意義的新技術。

隨著刀具切削技術不斷向高速度、高精度方向的發展以及干切削技術的推廣，對切削刀具涂層的性能提出了越來越高的要求：即要求具備高硬度、高彈性模量、低摩擦系數等優良力學性能和良好的抗高溫氧化性能，因而在切削刀具的基體上涂覆性能優良的涂層成為常用的改良切削刀具性能的方法。

發明內容

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種涂覆納米涂層的高硬度低摩擦系數的刀具，該刀具具有很高的硬度、低摩擦系數性能和較佳的耐熱性能。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種涂覆納米復合涂層的高硬度低摩擦系數的刀具，具有刀頭部和刀桿部，所述刀頭部與刀桿部為一體式結構，所述刀頭部的外表面上設有TiSiCN納米復合涂層。

所述TiSiCN納米復合涂層的總厚度為2.5～4.0μm。所述TiSiCN納米復合涂層由TiSiC復合靶材基體上磁控濺射反應沉積而成。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的高硬度低摩擦系數的刀具，具有很高的硬度、較好的耐磨性能和較佳的耐熱性能。

涂層采用反應磁控濺射制備工藝，具有制備工藝簡單、沉積速度快、生產效率高、能耗低、對設備要求較低等優點，適于規模化生產。無任何有害成分，安全環保。

附圖說明

圖1為本實用新型的實施例結構示意圖；

圖2為圖1中沿A-A的剖視圖；

圖3為刀頭外表面TiSiCN納米復合涂層的透射電鏡圖。

具體實施方式

下面對本實用新型的較佳實施例進行詳細闡述，以使本實用新型的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本實用新型的保護范圍做出更為清楚明確。

如圖1，2所示，一種高硬度低摩擦系數的刀具，包括:刀頭部1和刀桿部2，所述刀頭部1和刀桿部2為一體式結構,所述刀頭部1的外表面上設有一種具有高硬度、低摩擦系數和優異抗高溫氧化性能的TiSiCN納米復合涂層3。TiSiCN納米復合涂層3的總厚度為2.5～4.0μm。

TiSiCN納米復合涂層3由TiSiC復合靶材經拋光、超聲波清洗、離子清洗后的基體上磁控濺射反應沉積而成。

如圖3所示，TiSiCN納米復合涂層3中的晶化界面相SiN與其包裹的納米晶TiN呈共格外延生長，涂層具有連續、結晶度高的柱狀晶。

TiSiCN納米復合涂層3在多靶磁控濺射儀上采用反應濺射法進行制備，其方法步驟如下：

（1）清洗基體

首先將經拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次在分析純的無水酒精和丙酮中利用15～30kHz超聲波進行清洗5～10min；然后進行離子清洗，即將基體裝進真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2-4Pa，用中頻對基體進行為時30min的離子轟擊，功率為80-100W；

（2）TiSiCN納米復合涂層的制備

將基體置入多靶磁控濺射儀并停留在TiSiC復合靶之前，通過磁控濺射反應沉積獲得具有超高硬度、低摩擦系數的TiSiCN納米復合涂層；

所述的磁控濺射反應沉積過程的工藝控制參數為：