一种带涂层的切削刀具及其制造方法与流程

文档序号:26141577发布日期:2021-08-03 14:26阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种带涂层的切削刀具,其特征在于,包括:刀具基体,以及在所述刀具基体上形成的涂覆层;所述涂覆层具有多层结构,从内至外依次包括:至少一层过渡层和至少一层周期性涂层,所述涂覆层采用化学气相沉积法(cvd)或物理气相沉积法(pvd)沉积形成;所述过渡层为tin或tic涂层;所述周期性涂层由tican1-a层和(alxsiyti1-x-y)n层交替沉积形成。

2.根据权利要求1所述的一种带涂层的切削刀具,其特征在于,所述周期性涂层由内至外呈现从所述tican1-a层到所述(alxsiyti1-x-y)n层的周期性变化,周期为1-50。

3.根据权利要求1所述的一种带涂层的切削刀具,其特征在于,所述(alxsiyti1-x-y)n层的结构为非晶态的si3n4包裹altin纳米晶体。

4.根据权利要求1所述的一种带涂层的切削刀具,其特征在于,所述(alxsiyti1-x-y)n层的硅含量为0.01at%-15at%,铝含量为50at%-95at%。

5.根据权利要求1所述的一种带涂层的切削刀具,其特征在于,所述tican1-a层中0<a≤1,所述(alxsiyti1-x-y)n层中x≥0.50,0<y≤0.15。

6.根据权利要求1所述的一种带涂层的切削刀具,其特征在于,所述涂覆层的总厚度为0.5μm~30μm;其中,所述过渡层的单层厚度为0.05μm~1μm,所述tican1-a层的单层厚度为0.05μm~5μm,所述(alxsiyti1-x-y)n层的单层厚度为0.05μm~10μm。

7.根据权利要求1所述的一种带涂层的切削刀具,其特征在于,所述涂覆层还包括最外侧的着色层,所述着色层包括至少一层tin或tic或ticn,所述着色层的总厚度为0.1-2μm,所述过渡层的总厚度为0.1-1μm,所述周期性涂层的总厚度为1-6μm。

8.根据权利要求1所述的一种带涂层的切削刀具,其特征在于,所述(alxsiyti1-x-y)n层的显微硬度达到25gpa以上。

9.一种带涂层切削刀具的制造方法,其特征在于,用以制造权利要求1-8任一项所述的带涂层的切削刀具,包括以下步骤:

s100:所述刀具基体预处理

采用喷砂处理对所述刀具基体表面进行除油、清除氧化物,粗化所述刀具基体表面;

s200:清洗

将预处理后的所述刀具基体进行超声波清洗并干燥;

s300:装夹

将清洗干燥后的所述刀具基体装入cvd涂层设备;

s400:使用化学气相沉积法(cvd)进行涂层制备

s401:tin层的制备

在750℃-900℃之间的沉积温度下,压力为130-200mbar,采用ticl4作为钛源,n2作为氮源,其余气体为惰性载气;

s402:ticn层的制备

在750℃-900℃之间的沉积温度下,压力为70-100mbar。采用ticl4作为钛源,ch3cn作为碳源,其余气体为惰性载气;

s403:altisin层的制备

在700℃-900℃之间的沉积温度下,采用硅的卤化物作为硅源,alcl3作为铝源,其中硅的卤化物占气体总流量的0.01%-0.3%,alcl3占气体总流量的0.1%-0.8%;

s500:涂层后处理

将冷却至室温的所述切削刀具再进行喷砂处理。

10.根据权利要求9所述的一种带涂层切削刀具的制造方法,其特征在于,具体包括以下步骤:

s100:所述刀具基体预处理

所述刀具基体表面前处理:湿喷砂机采用400目的沙子对所述刀具基体表面进行除油、清除氧化物,粗化基体表面;

s200:清洗

将预处理后的所述刀具基体进行超声波清洗并干燥;

s300:装夹

将清洗烘干后的所述刀具基体用钼杆穿好架在石墨盘上,石墨盘逐层叠放进cvd涂层炉内;

s400:使用化学气相沉积法(cvd)进行涂层制备

s401:tin层的制备

在750℃-900℃之间的沉积温度下,压力为130-160mbar;采用ticl4作为钛源,其流量为1-5mlpm;n2作为氮源,其流量为10-30lpm;其余气体为惰性载气;

s402:ticn层的制备

在750℃-900℃之间的沉积温度下,压力为70-90mbar;采用ticl4作为钛源,其流量为5-7mlpm;ch3cn作为碳源,其流量为0.1-1.5mlpm;其余气体为惰性载气;

s403:altisin层的制备

在700℃-900℃之间的沉积温度下,采用硅的卤化物作为硅源,alcl3作为铝源;其中硅的卤化物占气体总流量的0.01%-0.3%,alcl3占气体总流量的0.1%-0.8%;

s500:涂层后处理

将涂层后的所述切削刀具摆放在料盘内,设置喷枪移动速度x轴为30毫米/秒、y轴为95毫米/秒,料浆浓度为15%-20%,砂子目数为320,空气压力和料浆压力分别为1.5bar和1.0bar;启动程序进行喷砂。


技术总结
本发明公开了一种带涂层的切削刀具,包括:刀具基体,以及在所述刀具基体上形成的涂覆层;所述涂覆层具有多层结构,从内至外依次包括:至少一层过渡层和至少一层周期性涂层,所述涂覆层采用化学气相沉积法(CVD)或物理气相沉积法(PVD)沉积形成;所述过渡层为TiN或TiC涂层;所述周期性涂层由TiCaN1‑a层和(AlxSiyTi1‑x‑y)N层交替沉积形成。还提供了一种带涂层切削刀具的制造方法。本发明的目的在于提供一种带涂层的切削工具及其制作方法,该涂层具有多层化结构,结合了AlTiSiN和TiCN薄膜的优点,同时具备TiCN涂层的高韧性和AlTiSiN涂层的高硬度及抗高温氧化性,制备的涂层性能稳定,耐磨损能力强,适用不同类型的切削刀具。

技术研发人员:成伟;殷磊;谭卓鹏;邱联昌;朱骥飞
受保护的技术使用者:赣州澳克泰工具技术有限公司
技术研发日:2021.04.25
技术公布日:2021.08.03
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