[發明專利]一種Mo-S-Sb-C復合軟涂層刀具及其制備方法

在審

• 申請號: 201810444214.6
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108611606A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 李學木;鄧建新;張亮亮;孫婕
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/08;C23C28/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 鄭平

本發明涉及一種Mo?S?Sb?C復合軟涂層刀具及其制備方法，屬于機械切削刀具制造技術領域。所述刀具包括刀具基體、過渡層、復合軟涂層，復合軟涂層由質量比為2?5：0.5?2：0.5?2的MoS₂、C、Sb₂O₃組成；所述制備方法，其特征在于：首先將復合軟涂層的各組分的混合粉末制成懸浮液，然后利用多弧離子鍍沉積法依次在刀具基體上沉積出過渡層、復合軟涂層，即可得到Mo?S?Sb?C復合軟涂層刀具。發明綜合了MoS₂、C、Sb₂O₃的優良性能，利用多弧離子鍍沉積法在刀具基體上沉積出Mo?S?Sb?C復合軟涂層，該涂層具有與刀具基體結合性好，摩擦系數低、溫濕度適應性強等優點，且涂層性能穩定，在使用過程中不開裂、不脫落，顯著改善了軟涂層刀具的性能。

技術領域

本發明涉及機械切削刀具制造技術領域，尤其涉及一種Mo-S-Sb-C復合軟涂層刀具及其制備方法。

背景技術

由于缺少切削液的冷卻潤滑作用，干切削加工中刀具和工件摩擦異常嚴重，切削溫度極高，刀具磨損嚴重，導致刀具壽命偏低。自潤滑刀具的出現和發展為這一技術問題有效解決提供了良好契機。自潤滑刀具是指刀具材料本身具有潤滑、減摩、抗磨性能，能在少、無潤滑劑的條件下實現自潤滑切削加工。它可以減小刀具摩擦磨損、提高刀具壽命、降低加工成本、避免切削液對環境的污染，是一種高效、潔凈的綠色切削刀具。軟涂層刀具是自潤滑刀具的主要實現形式之一，涂覆在刀具表面的固體潤滑劑能成為刀具材料的化學屏障和潤滑膜，有效地減少了刀具和工件之間的元素擴散，減小刀具的摩擦磨損，延長刀具使用壽命。

二硫化鉬MoS₂和石墨C是常見的軟涂層材料。二硫化鉬MoS₂與金屬具有良好的粘結性能，能與金屬表面形成極薄的潤滑膜，在真空環境下潤滑性能優良，但其在空氣環境下高溫易被氧化，潮濕環境易與水反應變質。石墨C在高溫下化學穩定性優于二硫化鉬MoS₂，在潮濕環境下石墨C分子層與層間距變大，結合力減弱，潤滑性能提升。三氧化二銻Sb₂O₃有良好的抗氧化性能，當它與二硫化鉬MoS₂或石墨C共同充當潤滑劑時，Sb₂O₃會首先與氧發生反應，從而降低了二硫化鉬MoS₂或石墨C的氧化速度。因此，需要一種技術方法，綜合二硫化鉬MoS₂、石墨C和三氧化二銻Sb₂O₃的優良性能，使形成刀具的涂層不但與刀具基體有良好的結合性，而且具有較低的摩擦系數、優良的溫濕度適應性，以滿足干切削加工要求。

專利申請201110081807.9公開了一種硬質合金刀具軟涂層的制備方法，它采用溶膠凝膠法在硬質合金刀具表面涂覆了MoS₂軟涂層，大大降低了刀具與工件的摩擦系數，增加了刀具的加工精度和使用壽命。但是此方法制備的涂層常常出現裂紋、脫落等結構缺陷。

專利200610068975.3公開了一種自潤滑復合軟涂層刀具及其制備方法，它采用了中頻磁控+多弧法鍍膜方法在刀具表面制備了MoS₂/Zr/Ti復合涂層，在進行干切削時刀具表面能形成具有潤滑作用的連續固態潤滑層，起到了減小摩擦、阻止粘結、降低切削力和切削溫度、減小刀具磨損的目的。但是此方法制作的涂層厚度較薄，作用時間較短，而且工藝過程復雜、成本較高。

綜上，現有的軟涂層刀具的制備方法及其制備的刀具仍然存在工藝復雜、制造成本高、涂層易開裂、脫落等問題，因此，有必要研究一種新的軟涂層刀具及其制備方法，以進一步改善軟涂層刀具的性能、降低制備成本。

發明內容