切削工具的制作方法_3

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最外表 面。
[0065] 根据该实施方案的切削工具可以如上所述来制造。
[0066] 这里,当仅工具一部分被构造为具有该实施方案的构成(例如,仅由硬质合金等 制成的基体的刃区域被构造为具有该实施方案的构成)时,这种切削工具可以如下制造。
[0067] 首先,由硬质合金制成的基体可以通过目前已知的烧结成型技术来制造。然后,借 助已知的接合技术并采用已知的蜡材料,将具有上述该实施方案的构成的部分接合至基体 的合适部位,从而形成切削工具。
[0068] 实施例
[0069] 下面将以实施例对该实施方案进行更详细地说明。然而,该实施方案不限于此。
[0070] 〈基材的制造〉
[0071] 具有表1中所示的组成的基材A至V制造如下。
[0072]表 1
[0073]
[0074] (基材A的制造)
[0075] 首先,将平均粒径为1 μ m的TiN粉末与平均粒径为3 μ m的Ti粉末混合以使得原 子比为Ti :N = 1:0. 6,从而获得混合物。将该混合物在真空中在1200°C下热处理30分钟, 然后研磨以获得由TiNa 6制成的金属间化合物粉末。
[0076] 接下来,将由TiNa6制成的金属间化合物粉末与平均粒径为4 μπι的Al粉混合以 使得质量比为TiNa6 = Al = 90:10,从而获得混合物。将该混合物在真空中在1000°C下热处 理30分钟。使用由硬质合金制成的直径6mm的球介质,通过球磨粉碎法将通过热处理获得 的化合物均匀研磨,从而获得结合剂的原料粉末。
[0077] 之后,将平均粒径为2 μπι的立方氮化硼粒子和结合剂的原料粉末以基材中的立 方氮化硼粒子含量将为25体积%的方式共混在一起,然后使用由氮化硼制成的直径3_的 球介质,通过球磨混合法将所得混合物均匀混合,从而获得粉末状的混合物。然后将该混合 物堆叠在硬质合金制成的支持基板上,然后封装入由Mo制成的胶囊中。接下来,利用超高 压装置将所得物在1300°C的温度和5. 5GPa的压力下烧结30分钟,从而获得基材A。
[0078] (基材B至S的制造)
[0079] 按照与基材A相同的方式获得基材B至S,不同之处在于,如表1所示使用不同体 积含量和平均粒径的立方氮化硼粒子。
[0080] (基材T至V的制造)
[0081 ] 首先,将平均粒径为1 μ m的TiCN粉末与平均粒径为3 μ m的Ti粉末混合以使得 原子比为Ti :C:N= 1:0. 3:0. 3,从而获得混合物。将该混合物在真空中在1200°C下热处理 30分钟,然后研磨以获得由TiCa3Na3制成的金属间化合物粉末。
[0082] 接下来,将由TiCa3Na3制成的金属间化合物与平均粒径为4 μm的Al粉混合以使 得质量比为TiCa3Na3 = Al = 95:5,从而获得混合物。将该混合物在真空中在1000°C下热处 理30分钟。使用由硬质合金制成的直径6mm的球介质,通过球磨粉碎法将通过热处理获得 的化合物均匀研磨,从而获得结合剂的原料粉末。然后,使用结合剂的原料粉末,按照与基 材A相同的方式获得基材T至V,不同之处在于,如表1所示使用不同体积含量和平均粒径 的立方氮化硼粒子。
[0083] 〈试样制备〉
[0084] (基体的形成)
[0085] 制备形状为ISO标准DNGA150408且由硬质合金材料(K10级)制成的基体。将上 述基体材料(形状:以顶角为55°且夹着该顶角的两侧边分别长2mm的等腰三角形为底面 的、厚度为2mm的三角柱)接合至该基体的刃(角部)。采用由Ti-Zr-Cu制成的錯材料进 行接合。接下来,通过在接合体的外周面、上面和下面进行研磨,从而在刃部分形成负棱面 形状(负棱面宽150μπι,负棱面角25° )。由此,获得了刃(切削刃)部分分别由基材A至 V形成的基体。
[0086] (成膜装置)
[0087] 下面将对在后续工序中用于形成覆膜的成膜装置进行说明。成膜装置与真空栗相 连,且具有可以抽真空的真空室。真空室中设置有旋转台,该旋转台被构造为借助夹具可以 将基体置于其上。置于真空室内的基体可以被设置在真空室中的加热器加热。此外,真空 室通过控制流速的质量流量控制器(MFC)与用于引入蚀刻用和成膜用气体的气体管连接。 另外,在真空室中,还设置了用于生成蚀刻用Ar离子的钨丝,以及与必要的电源相连的成 膜用电弧蒸发源或溅射源。将成膜所需的蒸发源原料(靶)置于电弧蒸发源或溅射源中。
[0088] (离子轰击处理)
[0089] 将如上所述获得的基体置于成膜装置的真空室中,在室内抽真空,之后在旋转台 以3rpm的转速旋转的同时将基体加热至500°C。接下来,将Ar气体引入到真空室中,然后 使钨丝放电以生成Ar离子。之后,对基体施加偏压,从而通过Ar离子对基体进行离子轰击 处理。需要注意的是,该离子轰击处理的条件如下,并且控制处理时间从而获得表2中列出 的基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度Rsub值。离子轰击时间越长,Rsub变得越大。
[0090] Ar 气压:IPa
[0091] 基板偏压:-6〇OV
[0092] 处理时间:10至45分钟
[0093] 以此方式,立方氮化硼形成了凸部,而结合剂形成了凹部,并且如表2所示,获得 了基材中与覆膜接触的表面的表面粗糙度Rsub。
[0094] 表 2
[0095]
[0096] (试样1至8和17至22的制备)
[0097] 如上所述对基材A至H和Q至V进行离子轰击处理后,在各基材A至H和Q至V上 形成TiAlN层。更具体来说,首先,在如下所述的条件下,通过控制沉积时间以实现表2中 所示的厚度,从而形成TiAlN层。
[0098] 靶:Al 和 Ti
[0099] 引入的气体=N2
[0100] 成膜压力:4Pa
[0101] 电弧放电电流:150A
[0102] 基板偏压:-35V
[0103] 旋转台转速:3rpm。
[0104] 接下来,对旋转刷表面涂布#2000级的金刚石松散磨粒,然后通过将旋转刷按压 在所获得的覆膜表面上并以受控的处理时间对覆膜表面进行抛光,从而获得表2中所示的 覆膜最外表面的表面粗糙度(Rsurf和Rasurf)。
[0105] 以此方式,获得了 TiAlN层分别层叠在基材A至H和Q至V上的试样1至8和17 至22。
[0106] (试样9和12至15的制备)
[0107] 如上所述对基材I和L至0进行离子轰击处理后,在各基材I和L至0上形成 TiAlN和TiCN层。更具体来说,首先,在如下所述的条件下,通过控制沉积时间以实现表2 中所示的总厚度,从而形成TiAlN和TiCN层。
[0108] 1)形成TiAlN层的条件
[0109] 靶:Al 和 Ti
[0110] 引入气体=N2
[0111] 成膜压力:4Pa
[0112] 电弧放电电流:150A
[0113] 基板偏压:-35V
[0114] 旋转台转速:3rpm。
[0115] 2)形成TiCN层的条件
[0116] 靶:Ti
[0117] 引入气体:NjPCH4
[0118] 成膜压力:2Pa
[0119] 电弧放电电流:180A
[0120] 基板偏压:-350V
[0121] 旋转台转速:3rpm。
[0122] 接下来,在将弹性抛光介质(其利用干喷并采用了金刚石磨粒)调节为在相对于 加工面(前刀面、后刀面或负棱面)为IOOmm的喷射距离下提供15度至70度的喷射角,然 后推进喷射30秒的条件下,对所获得的覆膜表面进行抛光,从而获得表2中所示的覆膜最 外表面的表面粗糙度(Rsurf和Rasurf)。相对于加工面的喷射角大的话,除去了覆膜而不 是减少覆膜表面的凹凸从而降低表面粗糙度。这阻止了覆膜的效果的提供。喷射角小的话, 阻止了弹性抛光介质的抛光效果的提供,从而不能降低表面粗糙度。
[0123] 以此方式,获得了 TiAlN和TiCN层分别依次层叠在基材I和L至0上的试样9和 12 至 15〇
[0124] (试样10的制备)
[0125] 如上所述对基材J进行离子轰击处理后,在基材J上重复形成AlCrN层、TiN层、 TiCN层和TiN层。更具体来说,首先,在如下所述的条件下,通过控制沉积时间以实现表2 中所示的总厚度,从而依次重复形成AlCrN层、TiN层、TiCN层和TiN层。
[0126] 1)形成AlCrN层的条件
[0127] 靶:Al 和 Cr
[0128] 引入气体=N2
[0129] 成膜压力:3Pa
[0130] 电弧放电电流:150A
[0131] 基板偏压:-5〇V〇
[0132] 2)形成TiN层的条件
[0133] 靶:Ti
[0134] 引入气体=N2
[0135] 成膜压力:3Pa
[0136] 电弧放电电流:150A
[0137] 基板偏压:-40V〇
[0138] 3)形成TiCN的条件
[0139] 靶:Ti
[0140] 引入气体:NjPCH4
[0141] 成膜压力:2Pa
[0142] 电弧放电电流:180A
[0143] 基板偏压:-350V
[0144] 旋转台转速:3rpm。
[0145] 接下来,采用研磨(
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