[發明專利]一種耐腐蝕立方氮化硼刀片的制備方法

在審

• 申請號: 201810331627.3
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108707725A
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 李樹金
• 申請（專利權）人: 江蘇切剴刀具有限公司
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D6/04;C21D9/22;B23B27/00
• 代理公司: 揚州蘇中專利事務所(普通合伙) 32222
• 代理人: 周青

一種耐腐蝕立方氮化硼刀片的制備方法，其特征是，該刀片為復合式c?BN刀片，由硬質合金刀體焊c?BN刀刃構成，所述復合式c?BN刀片上施鍍有TiN涂層。本發明一方面減少了高溫對復合式刀片焊縫處的損傷，另一方面，沉積完畢后，涂層余溫低(約150℃)，無需冷卻，可以直接拿出沉積腔，工業化生產效率高。

技術領域

本發明涉及一種切削刀片，具體的說涉及一種耐腐蝕立方氮化硼刀片的制備方法。

技術背景

立方氮化硼(c-BN)材料因其超高硬度(僅次于金剛石)，低熱膨脹系數，高化學穩定性，高熱穩定性和高溫硬度等特點。將其加工成刀具在切削加工耐熱鋼、淬火鋼、鎳鈷超合金等難以切削的硬質材料(硬度一般大于50HRC的材料)時常表現出切削精度高，加工效率高等優異性能。目前已被廣泛的應用于汽車加工、航空制造、船舶制造等各個行業。

盡管氮化硼刀具表現出優秀的切削性能，但是氮化硼本身的價格也比較高，所以常將c-BN焊接在硬質合金基體上形成復合式立方氮化硼刀片。在生產c-BN刀具的過程中，相對于硬質合金，c-BN的高硬度和脆性會導致成品刀片產生較高的內應力，嚴重時更會有微裂紋。這樣在切削硬質淬火鋼或高硬粉末冶金材料時，會加速磨損降低刀具的使用壽命，嚴重的會出現刀具崩刃現象。

TiN（氮化鈦）涂層因其具有較高的硬度和韌性，也具備較好的抗氧化能力且色澤為金黃色，是一種既美觀又具有較好耐沖擊的涂層。將其施鍍在復合式c-BN刀片表面，一方面可以顯著減少c-BN刀刃的抗月牙洼磨損；另一方面TiN涂層的顏色會幫助刀片磨損的觀察；更為重要的一點是TiN本身就是c-BN刀刃焊接時一種常用的粘結劑，利用TiN涂層，更能增加刀片表面韌性，提高刀片的初始耐沖擊性。

但TiN涂層的結構特征對涂層的耐磨性以及其他機械性能有重要的影響。如美國專利US4226082和芬蘭赫爾辛基理工大學Korhonen發現 TiN 涂層的織構特征對涂層的耐腐蝕行為有很大影響（Corrosion of thin hard PVD coatings, Korhonen, Vacuum, 45,1031~1034, 1994）。且Korhonen指出涂層呈現 (200) 織構，一般涂層較為致密，涂層比較耐腐蝕。澳大利亞萊奧本礦業大學Mayrhofer通過改變基體的溫度、N₂分壓，濺射能量以及離子與Ti原子的通量比來獲得不同織構的TiN 涂層，報道了織構對涂層力學性能的影響，發現涂層若呈現(200) 取向都非常致密，但該涂層存在著較大的應力（Influence ofdeposition conditionson texture development and mechanicalproperties of TiNcoatings, Mayrhofer, Geier et al, National Journal of Materials Research,100, 1052-1058, 2009）。

上述研究表明，當TIN涂層出現較強的 (200)織構時涂層較為致密，相對具有較好的機械性能，但涂層也存在著較大的應力。應力大的涂層在后期使用過程中容易應力釋放而出現剝落，進而影響刀具使用壽命。

發明內容

針對上述不足，本發明提供了一種耐腐蝕立方氮化硼刀片的制備方法，該刀片具有低應力的TiN涂層，將該涂層施鍍在復合式c-BN刀片上，可以顯著提高刀具的使用壽命和加工精度。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種耐腐蝕立方氮化硼刀片的制備方法，其特征是，該刀片為復合式c-BN刀片，由硬質合金刀體焊c-BN刀刃構成，所述復合式c-BN刀片上施鍍有TiN涂層；該刀片的制備方法包括如下步驟：

1）對合金進行冶煉，然后連續鑄鋼，得到合金材料鑄坯，并壓制成坯件；

2）將坯件放入鹽浴爐中淬火，對坯件進行熱處理時，之后回火，淬火的溫度為600-800℃，回火的溫度為450-550℃，回火的次數為2次，