[發(fā)明專利]一種具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810697091.7
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108817880B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 湯自榮;李天翔;廖廣蘭;史鐵林
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: B23P15/28
• 分類號: B23P15/28
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 張彩錦;曹葆青

1.一種具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1準(zhǔn)備兩塊刀體，包括第一刀體和第二刀體，經(jīng)研磨拋光、清洗后待用；

S2在第一刀體上表面制備薄膜溫度傳感器，包括如下子步驟：

S21制備溫度傳感器光刻掩膜版，包括溫度傳感器第一部分圖案的掩膜版和溫度傳感器第二部分圖案的掩膜版；

S22在第一刀體上表面經(jīng)勻膠、前烘、前曝光、后烘、泛曝光、顯影、鍍膜和金屬剝離完成溫度傳感器第一部分的制備；

S23重復(fù)步驟S22完成溫度傳感器第二部分的制備；

S3在第一刀體上表面已制備的圖案上鍍絕緣薄膜層，在第一刀體上表面中部未制備圖案區(qū)域濺射金屬薄膜層；

S4將第二刀體放置在第一刀體的上表面，通過模具固定第一刀體與第二刀體的相對位置，然后進(jìn)行高溫高真空等靜壓燒結(jié)制備獲得刀具，其中真空度在5×10^-3Pa以下，升溫速率為1℃/min～3℃/min，溫度為1250℃～1350℃，壓強(qiáng)為5MPa～15MPa，保溫保壓時間為4h～6h；

S5對刀具進(jìn)行刀尖修飾，獲得所需的切削刀具。

2.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具的制備方法，其特征在于，所述S22包括如下子步驟：

(1)在第一刀體的上表面以4000rpm的轉(zhuǎn)速滴涂光刻膠，旋涂時間為30s，旋涂厚度為1.2μm～1.5μm；

(2)在90℃～98℃下烘烤2min～3min，然后在光刻機(jī)上借助溫度傳感器第一部分圖案的掩膜版曝光2s～5s；

(3)再在110℃～120℃下烘烤2min～3min，然后曝光25s～35s；

(4)放入顯影液中浸泡25s～35s取出，用去離子水清洗獲得溫度傳感器第一部分光刻圖案；

(5)利用磁控濺射機(jī)在200W直流源下在第一刀體上表面鍍10nm粘附層，再在150W射頻源下在粘附層上鍍200nm的溫度傳感器第一部分合金層；

(6)將鍍膜后的第一刀體浸泡到丙酮中，去除多余的合金層，完成溫度傳感器第一部分的制備。

3.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具的制備方法，其特征在于，第一刀體和第二刀體的尺寸不同，其中第一刀體的尺寸大于第二刀體。

4.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具的制備方法，其特征在于，研磨拋光時第一刀體和第二刀體均進(jìn)行雙面研磨拋光，并研磨拋光至平面粗糙度為100nm以下。

5.如權(quán)利要求1所述的具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具的制備方法，其特征在于，絕緣薄膜層具體為熔點(diǎn)在1600℃～2100℃的絕緣層，厚度優(yōu)選為600nm～800nm。

6.如權(quán)利要求1-5任一項所述的具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具的制備方法，其特征在于，金屬薄膜層具體為熔點(diǎn)在1400～1700℃的金屬層，其厚度與絕緣薄膜層相等，優(yōu)選為600nm～800nm。

7.一種具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具，其特征在于，由權(quán)利要求1-6任一項所述的方法制備。

8.如權(quán)利要求7所述的具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具，其特征在于，切削刀具中的溫度傳感器的測溫點(diǎn)數(shù)量不低于5個，相鄰測溫點(diǎn)間距不高于100μm，同時測溫點(diǎn)與切削區(qū)域的距離為100μm。

9.如權(quán)利要求8所述的具有嵌入式薄膜溫度傳感器的切削刀具，其特征在于，所述溫度傳感器的厚度為200nm～500nm。