具有耐磨表面涂层的螺纹规的制作方法

本实用新型涉及一种具有耐磨表面涂层的螺纹规，应用于金属材料工件加工中的螺纹检测，特别是硬度较高工件如钨钼工件的螺纹检测，属机械加工技术领域。

背景技术：

螺纹加工是机械加工中常见的加工方法，加工后的螺纹是否合格均需要检测。螺纹规又称螺纹通止规、螺纹量规，通常用来检验判定螺纹的尺寸是否正确。螺纹规的使用寿命主要取决于其表面硬度，一般市售的螺纹规均经过了热处理，其硬度在HV650-800之间，用于检测硬度低于该螺纹规硬度的工件时，其耐磨性尚好，但用于硬度高于市售螺纹规硬度的工件检测时，其使用寿命大幅度降低。

钨钼属于稀有难熔金属，具有熔点高、密度大、硬度高等特点，特别是钨材质硬度更高，硬度一般均在HV400-600之间，与一般市售的螺纹规的硬度接近，导致一般市售的螺纹规耐磨性能不足。钨钼螺纹作为高温工作的连接件，螺纹连接是常用的连接方式，钨钼螺纹的连接件的生产、检测数量很大，所以对螺纹规的使用寿命提出来更高的要求。

市售的螺纹规一般采用工具钢制作，表面没有任何涂层处理，其表面硬度较低，不耐磨损，使用寿命较低，当用于检测钨钼内螺纹工件时，其使用寿命最多为检测1000件产品，由于内螺纹规价格较高，所以采用市售螺纹规的检测成本较高。

技术实现要素：

为提高螺纹规的使用寿命，本实用新型提供了一种具有耐磨表面涂层的螺纹规，该螺纹规适用于硬度较高工件的螺纹检测，特别适合于稀有金属钨钼螺纹工件的检测。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种具有耐磨表面涂层的螺纹规，包括螺纹规本体和耐磨表面涂层，所述耐磨表面涂层附着于所述螺纹规本体用于检测的工作段的表面。

上述具有耐磨表面涂层的螺纹规，作为一种优选实施方式，所述螺纹规包括通规、止规和手柄，其中，所述通规和所述止规为棒状件，其一端为安装段、另一端为工作段，所述手柄为两端中空的六棱柱，所述通规和所述止规的安装段分别安装于所述手柄的两端，三者的轴线重合。

上述具有耐磨表面涂层的螺纹规，作为一种优选实施方式，所述耐磨表面涂层为TiN涂层、TiAlN或者TiCN涂层。

上述具有耐磨表面涂层的螺纹规，作为一种优选实施方式，所述耐磨表面涂层为TiN涂层。

上述具有耐磨表面涂层的螺纹规，作为一种优选实施方式，所述耐磨表面涂层采用PVD法制备。

上述具有耐磨表面涂层的螺纹规，作为一种优选实施方式，所述耐磨表面涂层的厚度为0.5-5μm。

上述具有耐磨表面涂层的螺纹规，作为一种更优选实施方式，所述耐磨表面涂层的厚度为1-3μm。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果为：

本实用新型选用市售的螺纹规，采用物理气相沉积法(PVD)对用于检测的工作段即螺纹规的外螺纹表面进行TiN表面涂层，涂层厚度约为0.5-5μm，优选为1-3μm，涂层后的硬度可以达到HV2000-2300左右，且摩擦系数降低，使用涂层后的螺纹规检测钨钼工件时，其使用寿命可以提高到至少3000件以上，是原来的3-10倍。形成TiCN涂层后的硬度可以达到HV2800，形成TiAlN涂层后的硬度可以达到HV3500。由于TiN涂层工艺简单，成本低，且硬度显著提高，故本实用新型优选在螺纹规表面采用TiN涂层。

由于涂层后的螺纹规表面仅增厚0.5-5μm，所以不影响螺纹规的检测精度。

由于螺纹规的工作段长度较短，一般为10-20mm，涂层厚度极薄，因此，对该表面进行TiN涂层，成本增加极少。

本实用新型的另一个有益效果是：对于使用后螺纹已经磨损但螺纹牙型完好的工作段，仍可以采用本专利方法再次进行表面涂层，修复后可以继续使用。

综上所述，本实用新型提供的具有耐磨表面涂层的螺纹规，成本增加不到10％，使用寿命提高3-10倍，其成本大幅度降低，具有良好的推广价值。

附图说明

图1为采用耐磨表面涂层的螺纹规的装配示意图；

图2为螺纹规的各零件图；其中，A为通规结构示意图，B为止规结构示意图，C为手柄结构示意图；

图中附图标记：1-通规，2-止规，3-手柄。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图、实施例和对比例，对本实用新型进行进一步详细说明。应理解，这些实施例仅用于解释本实用新型而不用于限制本实用新型的范围；在阅读了本实用新型的内容之后，本领域技术人员对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型提供一种具有耐磨表面涂层的螺纹规，包括螺纹规本体和耐磨表面涂层，耐磨表面涂层附着于螺纹规本体用于检测的工作段的表面。

优选地，参见图1、图2，所述螺纹规包括通规1、止规2和手柄3，其中，通规1和止规2为棒状件，其一端为安装段、另一端为工作段(即表面分布有螺纹的一端)，手柄3为两端中空的六棱柱，通规1和止规2的安装段分别安装于手柄3的两端，三者的轴线重合。

优选地，耐磨表面涂层为TiN涂层、TiAlN涂层或者TiCN涂层，更优选为耐磨表面涂层为TiN涂层。TiN具有熔点高，化学稳定性好，硬度大，导电、导热和光性能好等良好的物理性质，非常适合于制作涂层。虽然TiCN和TiAlN的硬度更高，但由于TiN涂层制备工艺简单、成本低，因此本实用新型中耐磨表面涂层更优选为TiN涂层。

优选地，耐磨表面涂层采用PVD法制备。物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法制备涂层是近年来较为成熟的技术。前者沉积温度较低，一般为500℃；后者的沉积温度较高，一般为900℃～1100℃。因螺纹规一般采用工具钢制作，若温度过高会造成工具钢的回火，故本实用新型采用PVD法。PVD法是本领域内成熟的方法，故在此仅简述其原理方法。

PVD法制备TiN涂层是在真空镀膜机的真空室中进行的。在高真空的条件下，通入惰性气体Ar气，在电场的作用下产生辉光放电使Ar气电离，产生Ar⁺离子，Ar⁺离子在电场的加速作用下撞击靶材(比如纯钛靶材)，挣脱束缚的钛原子就沉积在工件表面。若需要产生TiN薄膜涂层，则还必须在通入Ar气的同时通入N2气做反应气体，从而形成TiN薄膜(涂层)。若要形成TiCN薄膜(涂层)，需要在通入N2气后还要通入CH4(甲烷)或C2H2(乙炔)做反应气体。若要形成TiAlN薄膜(涂层)要用Ti靶材和Al靶材，并且通入反应气体N2气。

优选地，所述涂层的厚度为0.5-5μm(比如0.6μm、0.8μm、1μm、1.5μm、2μm、3μm、4μm、4.5μm、4.8μm)，涂层厚度过厚会增加生产成本，过薄则影响涂层的均匀性进而影响使用寿命。在本实用新型的涂层厚度范围内随着厚度的增加使用寿命增加。更优选地，所述涂层的厚度1-3μm(比如1.2μm、1.4μm、1.6μm、1.8μm、2μm、2.2μm、2.4μm、2.6μm、2.8μm)。

上述具有耐磨表面涂层的螺纹规的制备方法包括如下步骤：

1)采购市售的螺纹规，或者用工具钢经过机械加工自制螺纹规；

2)涂层准备：清理欲进行涂层的螺纹规工作段，可以采用超声波除油清洗，然后烘干；

3)采用常规的PVD法对螺纹规工作段的表面进行涂层。

实施例1

本实施例提供的TiN涂层的螺纹规，TiN表面涂层的厚度为2μm。其制备方法包括以下步骤：

1)采购市售的螺纹规或自制螺纹规，规格为M12，螺距1.75(粗牙)；结构如图1、图2所示，由通规1、止规2和手柄3组成，将通规1、止规2与手柄3分离卸下；

2)涂层准备：清理欲进行涂层的通规1、止规2，采用除油清洗即采用市售肥皂粉进行超声波清洗约10分钟，然后80℃在烘干箱中烘干；

3)将通规1、止规2放置于真空镀膜机中，采用PVD技术在螺纹规工作段的表面形成厚度2μm的TiN涂层。

本实施例提供的具有TiN表面涂层的螺纹规，涂层后的工作段的硬度为HV2200，用于测定钨螺纹连接件时使用寿命达3200件。

实施例2

本实施例提供的具有TiCN涂层的螺纹规，其制备方法包括以下步骤：

1)自制螺纹规，规格为M12，螺距1.25(细牙)；结构如图1、图2所示，由通规1、止规2和手柄3组成，将通规1、止规2与手柄3分离卸下；

2)涂层准备：清理欲进行涂层的通规1、止规2，采用除油清洗即采用市售肥皂粉进行超声波清洗约10分钟，然后80℃烘干；

3)将通规1、止规2放置于真空镀膜机中，采用PVD技术在螺纹规工作段的表面形成厚度1μm的TiCN涂层。

本实施例提供的具有TiCN表面涂层的螺纹规，涂层后的工作段的硬度为HV2500，用于测定钨螺纹连接件时使用寿命达3500件。

实施例3

本实施例提供的TiAlN表面涂层的螺纹规，其制备方法包括以下步骤：

1)采用工具钢经过机械加工的自制螺纹规，规格为M5，螺距0.5(细牙)，结构如图1、图2所示，由通规1、止规2和手柄3组成，将通规1、止规2与手柄3分离卸下；

2)涂层准备：清理欲进行涂层的通规1、止规2，采用除油清洗即采用市售肥皂粉进行超声波清洗约10分钟，然后80℃烘干；

3)采用PVD技术在通规1、止规2的表面形成TiAlN涂层，涂层厚度为5μm。

本实施例提供的具有TiAlN表面涂层的螺纹规，涂层后的工作段的硬度为HV3500，用于测定钨螺纹连接件时使用寿命达10000件。

实施例4

本实施例提供的TiN表面涂层的螺纹规，其制备方法包括以下步骤：

1)将已经使用后磨损的通规1、止规2的工作段进行牙型观察和测量，确认牙型完好并尺寸公差合格后，采用除油清洗即采用市售肥皂粉进行超声波清洗约10分钟，然后80℃烘干；

2)采用PVD技术在螺纹规工作段的表面形成TiN涂层，涂层厚度为根据公差尺寸情况确定。

3)测量工作段公差尺寸，确认合格后重新继续使用。