[發明專利]一種帶有多樣性功能涂層的切削刀具及其制備方法

有效

• 申請號: 201710765230.0
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107486579B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 吳日芳;江延軍;王峰
• 申請（專利權）人: 大連遠東工具有限公司
• 主分類號: B23B51/02
• 分類號: B23B51/02;C23C14/00;C23C14/06;C23C14/32
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 張大保;李馨

本發明公開了一種帶有多樣性功能涂層的切削刀具，所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂層為硬質涂層，所述排屑部分涂層為潤滑層，所述硬質涂層和潤滑層用物理氣相沉積PVD方式涂層，所述的硬質涂層包括過渡層、中間層和表層，所述的過渡層成分為Ti N或CrN，所述的中間層成分為(TiAlCrMe)N，所述表層的成分為Ti N或CrN。本發明的所述帶有多樣性功能涂層的切削刀具，具有高紅硬性、耐磨性和高硬度的硬質涂層，溝槽排屑部分采用了粗糙度和摩擦系數極低的DLC涂層，刀具在切削過程排屑順暢，減少了熱量在切削刃上的堆積，使硬質涂層能一直保持高硬度和耐磨性。

技術領域

本發明屬于刀具涂層技術領域，具體涉及一種帶有多樣性功能涂層的切削刀具及其制備方法。

背景技術

涂層在刀具切削加工中廣泛應用，隨著加工效率的提高和加工材質的變化，對涂層提出了新的要求，TiN\AlTiN\CrAlN等在硬度、紅硬性上都有了很大的提高，但是粗糙度相對較高，摩擦系數大，不利于排屑，排屑不暢會造成熱量堆積，使刀具使用壽命降低。DLC涂層屬于潤滑層，摩擦系數低，有利于溝槽排屑，但是高溫穩定性差，400℃膜層中的亞穩態SP3鍵向SP2鍵轉化，形成石墨，涂層失效，所以不能滿足在刀具上整體涂層的需要。

發明內容

本發明研發出一種帶有多樣性功能涂層的切削刀具及其制備方法，解決了上述提出的技術問題。

本發明采用的技術手段如下：一種帶有多樣性功能涂層的切削刀具，所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂層為硬質涂層，所述排屑部分涂層為潤滑層，所述硬質涂層和潤滑層用物理氣相沉積PVD方式涂層，所述的硬質涂層包括過渡層、中間層和表層，所述的過渡層成分為TiN或CrN，所述的中間層成分為(TiAlCrMe)N，所述表層的成分為TiN或CrN，所述排屑部分沉積的潤滑層為DLC涂層。

進一步的，在上述技術方案中，所述帶有多樣性功能涂層的切削刀具的材質包括高速鋼、硬質合金和陶瓷；所述硬質涂層由三層組成，過渡層TiN或CrN厚度為0.1-1μm，中間層為(TiAlCrMe)N，Me為V\W\Si\Y\Nb中的一種或幾種元素，其中0≤Ti≤0.33,0≤Al≤0.70,0≤Cr≤0.30,0≤Me≤0.2,厚度1-5μm，表層TiN或CrN厚度為0.3-1μm；所述潤滑層為DLC涂層，厚度0.1-1μm，摩擦系數0.05-0.15，硬度HV2000-3000。

一種帶有多樣性功能涂層的切削刀具的制備方法，用于制備所述帶有多樣性功能涂層的切削刀具，包括以下步驟：

S1：刀具表面沉積制備過渡層，沉積工藝溫度為300℃-400℃且N₂流量為400-600sccm，負偏壓為100V-200V且TI靶或Cr靶弧電流為80A-110A，并且持續約600s-1200s，在刀具表面進行沉積形成成分為TiN或CrN的過渡層；

S2:過渡層表面沉積硬質涂層的中間層,沉積工藝溫度為400℃-500℃且N₂流量為1000-1200sccm，負偏壓為80V-180V且合金靶材弧電流為90A-100A并且持續時間為54000s-90000s，在過渡層表面進行沉積形成成分為(TiAlCrMe)N的中間層；

S3:中間層表面沉積硬質涂層表層,沉積工藝溫度為350℃-450℃且N₂流量為400-600sccm,負偏壓為100V-150V且TI靶或Cr靶弧電流為約70A-90A之間，并且持續時間600s-1200s,形成成分為TiN或CrN的表層；

S4：在刀具整體形成硬質涂層后，在刀具切削部分用耐高溫漆涂抹遮擋，在大氣中放置20分鐘，所述耐高溫漆選擇工作溫度為0℃-250℃；