专利名称：一种耐磨切削刀具的制作方法
技术领域：
本发明涉及刀具领域，特别是涉及一种耐磨切削刀具。
背景技术：
随着技术的进步，金属切除率不断提高。1900年，用碳素工具钢车削标准钢棒要用lOOmin，20世纪50年代出现的高级硬质合金把加工时间减少到几分钟。涂层硬质合金刀具于1969年开始采用，从那以后有了改进。最初的涂层刀片切削标准钢棒要用1. 5min, 而GC1025和GC015涂层刀片使得加工时间进一步降到1. 25min和lmin。如果考虑所有的加工因素在内，则最经济的办法就是获得各种新的刀具材料，以提高切削速度，降低切削成本。因为刀具涂层不仅可以提高刀具表面的表面硬度，增强其耐磨性，而且可以减小刀具表面摩擦系数，增加润滑能力，提高切削速度，减少换刀次数，改善被加工零件的精度和表面光洁度，提高产品质量，提高生产效率。因此，刀具表面涂层是提高刀具寿命和降低切削成本的一项有效手段。当前，用于刀具表面涂层的超硬材料包括金刚石和立方氮化硼(c-BN)。 金刚石已证明是比较好的刀具材料和刀具涂层材料。但由于金刚石与铁族金属系统反应， 大气中600°C以上就会氧化，使得金刚石刀具及金刚石涂层刀具应用受到限制。现有技术中提出了一种涂层组合，包括一个结合到基质上的含硼和氮的分布有四个涂层的加工材料的切削刀片，它有一个前倾面和一个后倾面，前倾面和后倾面交界处为切削刀刃；至少在一部分的所说的前倾面、后倾面和切削刀刃上有涂层，其中一个是与所说的基质相邻的含钛涂层，一个是与所说的含钛涂层相邻的含硼和碳的涂层的第一中间层， 一个与所说的含硼和碳的涂层相邻的含硼、碳和氮的涂层即第二中间层及一个与所说的含硼、碳和氮的第二中间涂层相邻的含硼和氮的涂层。所说的涂层组合已经用PVD技术应用于包括金属陶瓷或陶瓷的切削刀片。所说的硼和氮的涂层优选的是包括氮化硼，更优选的是包括立方氮化硼。然而它没有解决c-BN涂层与基体之间的结合力问题。由于形成c-BN 涂层时总是伴随着很大的内应力，c-BN涂层极易从基体上脱落。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种涂层与基体更好的结合、硬度高、耐磨性高、耐腐蚀、使用寿命长的耐磨切削刀具。为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种耐磨切削刀具，包括刀具本体，所述刀具本体上设有用于切削的刀刃部和用于固定安装的夹持部，所述刀刃部的表面涂覆有耐磨涂层，所述耐磨涂层包括硬质合金基础层、中间层以及最外的氮化硼层。在本发明一个较佳实施例中，所述中间层为镍层或含镍的化合物。在本发明一个较佳实施例中，所述氮化硼层包括非晶氮化硼、六方氮化硼和立方氮化硼。在本发明一个较佳实施例中，所述基础层厚度为1. 5-3 μ m0
在本发明一个较佳实施例中，所述中间层厚度为0. 5-0. 8 μ m。在本发明一个较佳实施例中，所述氮化硼层厚度为6-10μπι。本发明的有益效果是本发明耐磨切削刀具在刀刃部的表面涂覆一层耐磨涂层， 使得刀具具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、干润滑性等优点，不易脱落，环保，极大地提高了加工效率。
图1是本发明耐磨切削刀具一较佳实施例的立体结构示意图；图2是本发明耐磨切削刀具耐磨涂层的结构示意图；附图中各部件的标记如下1、刀具本体，2、刀刃部，3、夹持部，4、基础层，5、中间层，6、氮化硼层。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1和图2，本发明实施例包括一种耐磨切削刀具，包括刀具本体1，所述刀具本体1上设有用于切削的刀刃部2 和用于固定安装的夹持部3，所述刀刃部2的表面涂覆有耐磨涂层，所述耐磨涂层包括硬质合金基础层4、中间层5以及最外的氮化硼层6。本发明耐磨切削刀具的第一层为基础层4，在第一层涂层沉积之前，硬质合金基体可进行预处理工艺，包括研磨、超声波清洗和等离子体轰击。再将TiCxOyNz沉积于硬质合金刀片或刀头上，TiCxOyNz的组成结构是0. 7 ( x+y+z ( 1. 3，该涂层的厚度一般为大于1 μ m 但小于5 μ m,最好是在1. 5-3 μ m之间。但如果硬质合金基体的表面粘结相在沉积之前被清除，则该层最小厚度可减薄至0.5 μ m。该层的涂层可用物理气相沉积(PVD)方法进行涂覆，如反应磁控溅射，离子镀、阳极电弧放电沉积等，在含有氢、氮、一氧化碳和金属Ti的卤化物气体中进行TiCxOyNz的涂覆。沉积该层的目的是阻止硬质合金基体组元如钨、钴、碳热渗透到涂层的现象，改善涂层的晶体生长方向，显微结构和结合力。从而改善相邻涂层间的粘附力和涂层刀具的抗磨性能。第二层为中间层5，该层的作用是为了有效沉积第三层-氮化硼层，该层为镍层或含镍的化合物构成的层。该层厚度为0.5-0. 8 μ m，可用CVD方法涂覆。例如采用热丝辅助射频等离子体CVD法，采用高纯镍靶，用高纯氮气作为溅射气体。溅射条件可选为基体温度500°C，压力为0. 2Pa，溅射功率300W，溅射时间为1. 5-2. 5小时。第三层为氮化硼层6。包括非晶氮化硼(a-BN)、六方氮化硼(h_BN)和立方氮化硼， 优选是立方氮化硼，且立方氮化硼应占主要成份。该层厚度在6-10 μ m,与刀具的类别有关。 可用物理气相沉积(PVD)法、化学气相沉积(CVD)法以及它们的组合及变异方法制备。该涂层中要求c-BN的含量在75%以上，最好是在80%以上。本层涂层可用扫描电镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)和富里埃变换吸收光谱(FTIR)对涂层的结构与性质进行分析研究。物质的分子振动引起有特征的红外吸收，不同的物质分子有不同的红外吸收特征峰。在波数 1375cm-2和820cm_2，位置附近的吸收峰对应的是六方氮化硼，波数在1065CHT1峰附近对应是立方氮化硼。从吸收峰的强度可以估算出涂层中c-BN的相对含量。对在镍层上生长的涂层c-BN含量在80%以上。该涂层刀具可用于机械切削加工，包括车削、钻削、铣削、刨削、铰或类似的有屑加工。本发明耐磨切削刀具在刀刃部的表面涂覆一层耐磨涂层，使得刀具具有硬度高、 耐磨、耐腐蚀、干润滑性等优点，不易脱落，环保，极大地提高了加工效率。以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1.一种耐磨切削刀具，其特征在于包括刀具本体(1)，所述刀具本体(1)上设有用于切削的刀刃部(2)和用于固定安装的夹持部(3)，所述刀刃部O)的表面涂覆有耐磨涂层， 所述耐磨涂层包括硬质合金基础层G)、中间层(5)以及最外的氮化硼层(6)。
2.根据权利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述中间层(5)为镍层或含镍的化合物。
3.根据权利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述氮化硼层(6)包括非晶氮化硼、六方氮化硼和立方氮化硼。
4.根据权利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述基础层(4)厚度为 1. 5-3 μ m0
5.根据权利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述中间层(5)厚度为 0. 5-0. 8 μ m。
6.根据权利要求1所述的耐磨切削刀具，其特征在于所述氮化硼层(6)厚度为 6-10 μm0
全文摘要
本发明公开了一种耐磨切削刀具，包括刀具本体，所述刀具本体上设有用于切削的刀刃部和用于固定安装的夹持部，所述刀刃部的表面涂覆有耐磨涂层，所述耐磨涂层包括硬质合金基础层、中间层以及最外的氮化硼层。该耐磨切削刀具在刀刃部的表面涂覆一层耐磨涂层，使得刀具具有硬度高、耐磨、耐腐蚀、干润滑性等优点，不易脱落，环保，极大地提高了加工效率。
文档编号B23C5/00GK102366840SQ201110228098
公开日2012年3月7日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者王怀良 申请人:王怀良