專利名稱：一種耐磨切削刀具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及刀具領(lǐng)域，特別是涉及一種耐磨切削刀具。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進(jìn)步，金屬切除率不斷提高。1900年，用碳素工具鋼車削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒要用lOOmin，20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的高級硬質(zhì)合金把加工時間減少到幾分鐘。涂層硬質(zhì)合金刀具于1969年開始采用，從那以后有了改進(jìn)。最初的涂層刀片切削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒要用1. 5min,而GC1025和GC015涂層刀片使得加工時間進(jìn)一步降到1. 25min和lmin。如果考慮所有的加工因素在內(nèi)，則最經(jīng)濟(jì)的辦法就是獲得各種新的刀具材料，以提高切削速度，降低切削成本。因為刀具涂層不僅可以提高刀具表面的表面硬度，增強(qiáng)其耐磨性，而且可以減小刀具表面摩擦系數(shù)，增加潤滑能力，提高切削速度，減少換刀次數(shù)，改善被加工零件的精度和表面光潔度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。因此，刀具表面涂層是提高刀具壽命和降低切削成本的一項有效手段。當(dāng)前，用于刀具表面涂層的超硬材料包括金剛石和立方氮化硼(c-BN)。金剛石已證明是比較好的刀具材料和刀具涂層材料。但由于金剛石與鐵族金屬系統(tǒng)反應(yīng)，大氣中600°C以上就會氧化，使得金剛石刀具及金剛石涂層刀具應(yīng)用受到限制?，F(xiàn)有技術(shù)中提出了一種涂層組合，包括一個結(jié)合到基質(zhì)上的含硼和氮的分布有四個涂層的加工材料的切削刀片，它有一個前傾面和一個后傾面，前傾面和后傾面交界處為切削刀刃；至少在一部分的所說的前傾面、后傾面和切削刀刃上有涂層，其中一個是與所說的基質(zhì)相鄰的含鈦涂層，一個是與所說的含鈦涂層相鄰的含硼和碳的涂層的第一中間層，一個與所說的含硼和碳的涂層相鄰的含硼、碳和氮的涂層即第二中間層及一個與所說的含硼、碳和氮的第二中間涂層相鄰的含硼和氮的涂層。所說的涂層組合已經(jīng)用PVD技術(shù)應(yīng)用于包括金屬陶瓷或陶瓷的切削刀片。所說的硼和氮的涂層優(yōu)選的是包括氮化硼，更優(yōu)選的是包括立方氮化硼。然而它沒有解決c-BN涂層與基體之間的結(jié)合力問題。由于形成c-BN涂層時總是伴隨著很大的內(nèi)應(yīng)力，c-BN涂層極易從基體上脫落。

實用新型內(nèi)容本實用新型主要解決的技術(shù)問題是提供一種涂層與基體更好的結(jié)合、硬度高、耐磨性高、耐腐蝕、使用壽命長的耐磨切削刀具。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的一個技術(shù)方案是提供一種耐磨切削刀具，包括刀具本體，所述刀具本體上設(shè)有用于切削的刀刃部和用于固定安裝的夾持部，所述刀刃部的表面涂覆有耐磨涂層，所述耐磨涂層包括硬質(zhì)合金基礎(chǔ)層、中間層以及最外的氮化硼層。在本實用新型一個較佳實施例中，所述中間層為鎳層或含鎳的化合物。在本實用新型一個較佳實施例中，所述氮化硼層包括非晶氮化硼、六方氮化硼和立方氮化硼。在本實用新型一個較佳實施例中，所述基礎(chǔ)層厚度為1. 5-3 μ m0[0009]在本實用新型一個較佳實施例中，所述中間層厚度為0. 5-0. 8 μ m。在本實用新型一個較佳實施例中，所述氮化硼層厚度為6-10μπι。本實用新型的有益效果是本實用新型耐磨切削刀具在刀刃部的表面涂覆一層耐磨涂層，使得刀具具有硬度高、耐磨、耐腐蝕、干潤滑性等優(yōu)點，不易脫落，環(huán)保，極大地提高了加工效率。

圖1是本實用新型耐磨切削刀具一較佳實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型耐磨切削刀具耐磨涂層的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖中各部件的標(biāo)記如下1、刀具本體，2、刀刃部，3、夾持部，4、基礎(chǔ)層，5、中間層，6、氮化硼層。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實用新型的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本實用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。請參閱圖1和圖2，本實用新型實施例包括一種耐磨切削刀具，包括刀具本體1，所述刀具本體1上設(shè)有用于切削的刀刃部2和用于固定安裝的夾持部3，所述刀刃部2的表面涂覆有耐磨涂層，所述耐磨涂層包括硬質(zhì)合金基礎(chǔ)層4、中間層5以及最外的氮化硼層6。本實用新型耐磨切削刀具的第一層為基礎(chǔ)層4，在第一層涂層沉積之前，硬質(zhì)合金基體可進(jìn)行預(yù)處理工藝，包括研磨、超聲波清洗和等離子體轟擊。再將TiCxOyNz沉積于硬質(zhì)合金刀片或刀頭上，TiCxOyNz的組成結(jié)構(gòu)是0. 7 ( x+y+z ( 1. 3，該涂層的厚度一般為大于1 μ m但小于5 μ m,最好是在1. 5-3 μ m之間。但如果硬質(zhì)合金基體的表面粘結(jié)相在沉積之前被清除，則該層最小厚度可減薄至0.5 μ m。該層的涂層可用物理氣相沉積(PVD)方法進(jìn)行涂覆，如反應(yīng)磁控濺射，離子鍍、陽極電弧放電沉積等，在含有氫、氮、一氧化碳和金屬Ti的鹵化物氣體中進(jìn)行TiCxOyNz的涂覆。沉積該層的目的是阻止硬質(zhì)合金基體組元如鎢、鈷、碳熱滲透到涂層的現(xiàn)象，改善涂層的晶體生長方向，顯微結(jié)構(gòu)和結(jié)合力。從而改善相鄰?fù)繉娱g的粘附力和涂層刀具的抗磨性能。第二層為中間層5，該層的作用是為了有效沉積第三層-氮化硼層，該層為鎳層或含鎳的化合物構(gòu)成的層。該層厚度為0.5-0. 8 μ m，可用CVD方法涂覆。例如采用熱絲輔助射頻等離子體CVD法，采用高純鎳靶，用高純氮氣作為濺射氣體。濺射條件可選為基體溫度500°C，壓力為0. 2Pa，濺射功率300W，濺射時間為1. 5-2. 5小時。第三層為氮化硼層6。包括非晶氮化硼(a-BN)、六方氮化硼(h_BN)和立方氮化硼，優(yōu)選是立方氮化硼，且立方氮化硼應(yīng)占主要成份。該層厚度在6-10 μ m,與刀具的類別有關(guān)?？捎梦锢須庀喑练e(PVD)法、化學(xué)氣相沉積(CVD)法以及它們的組合及變異方法制備。該涂層中要求c-BN的含量在75%以上，最好是在80%以上。本層涂層可用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)和富里埃變換吸收光譜(FTIR)對涂層的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)進(jìn)行分析研究。物質(zhì)的分子振動引起有特征的紅外吸收，不同的物質(zhì)分子有不同的紅外吸收特征峰。在波數(shù)1375cm-2和820cm_2，位置附近的吸收峰對應(yīng)的是六方氮化硼，波數(shù)在1065CHT1峰附近對應(yīng)是立方氮化硼。從吸收峰的強(qiáng)度可以估算出涂層中c-BN的相對含量。對在鎳層上生長的涂層c-BN含量在80%以上。該涂層刀具可用于機(jī)械切削加工，包括車削、鉆削、銑削、刨削、鉸或類似的有屑加工。本實用新型耐磨切削刀具在刀刃部的表面涂覆一層耐磨涂層，使得刀具具有硬度高、耐磨、耐腐蝕、干潤滑性等優(yōu)點，不易脫落，環(huán)保，極大地提高了加工效率。以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種耐磨切削刀具，其特征在于包括刀具本體(1)，所述刀具本體(1)上設(shè)有用于切削的刀刃部(2)和用于固定安裝的夾持部(3)，所述刀刃部O)的表面涂覆有耐磨涂層，所述耐磨涂層包括硬質(zhì)合金基礎(chǔ)層G)、中間層(5)以及最外的氮化硼層(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述中間層(5)為鎳層或含鎳的化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述基礎(chǔ)層(4)厚度為1. 5-3 μ m0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述中間層(5)厚度為0. 5-0. 8 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述氮化硼層(6)厚度為6-10 μm0
專利摘要本實用新型公開了一種耐磨切削刀具，包括刀具本體，所述刀具本體上設(shè)有用于切削的刀刃部和用于固定安裝的夾持部，所述刀刃部的表面涂覆有耐磨涂層，所述耐磨涂層包括硬質(zhì)合金基礎(chǔ)層、中間層以及最外的氮化硼層。該耐磨切削刀具在刀刃部的表面涂覆一層耐磨涂層，使得刀具具有硬度高、耐磨、耐腐蝕、干潤滑性等優(yōu)點，不易脫落，環(huán)保，極大地提高了加工效率。
文檔編號B23C5/00GK202291441SQ20112028882
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者王懷良 申請人:王懷良