具有光滑耐磨表面的切削刀具的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種切削刀具，尤其設及具有光滑耐磨表面的切削刀具。
【背景技術】
[0002] 現有技術中對硬質合金或金屬陶瓷刀具表面采用化學沉積方法或物理氣相沉積 方法進行各種硬質涂層鍛膜，W提高切削刀具的耐磨性。
[0003] 物理氣相沉積法有很多種實現方法，最常用的方法是多弧離子鍛和瓣射鍛膜，各 種方法各有優缺點，影響光潔度的最大因素是在薄膜沉積過程中所產生的大顆粒。大顆粒 來源于蒸發源一一陰極祀，是未電離的中性粒子團，與等離子一同噴發到基體上。運些大顆 粒對一般的加工切削是不會帶來很大影響，但是在加工不誘鋼、銘儀鐵合金、侶時，會使工 件材料粘結在刀具表面形成積削瘤，給刀具帶來損害。并且在使用切削速度較低的鉆頭進 行切削加工時，大顆粒會使鍛膜更容易發生破裂，從而影響刀具壽命。
[0004] 因此需要通過改善物理氣相沉積技術，W實現在硬質合金或金屬陶瓷刀具的表面 形成具有表面光潔度高且耐磨性強的薄膜，使得該刀具在加工不誘鋼、銘儀鐵合金、侶時， 不會因表面光潔度不夠而影響產品質量或刀具壽命。 【實用新型內容】
[0005] 針對現有技術存在的W上問題，本實用新型提供了一種具有光滑耐磨表面的切削 刀具，在該切削刀具的表面形成具有表面光潔度高且耐磨性強的薄膜。
[0006] 為了實現上述目的，本實用新型提供的具有光滑耐磨表面的切削刀具，采用如下 技術方案：
[0007] 具有光滑耐磨表面的切削刀具，包括刀頭，在所述刀頭的表面上設置有光滑耐磨 薄膜，所述光滑耐磨薄膜包括氮化物硬質薄膜和緩沖層薄膜，所述緩沖層薄膜形成為從底 層到外層硬度逐漸增加的多層薄膜層，多層薄膜層包括氣氣氣相沉積形成的低硬度緩沖 層、氮氣和氣氣氣相沉積形成的中硬度緩沖層、W及氮氣氣相沉積形成的高硬度緩沖層，所 述氮化物硬質薄膜形成于所述高硬度緩沖層的外層，所述光滑耐磨薄膜的總厚度為3WI1。 [000引優選的，所述低硬度緩沖層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層分別由10~1000層薄膜 單層組成。
[0009] 優選的，所述低硬度緩沖層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層的薄膜單層的層數分別 為300~500層。
[0010] 優選的，所述氮化物硬質薄膜為TiAlN鍛膜。
[0011] 優選的，所述切削刀具為硬質合金制成的鉆頭、銳刀或較刀。
[0012] 有益效果:本實用新型提供的具有光滑耐磨表面的切削刀具，由于在切削刀具的 表面形成有硬度逐漸增加的低硬度緩沖層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層，然后在高硬度緩 沖層上覆蓋氮化物硬質薄膜，使得切削刀具表面的薄膜光潔度高且耐磨性強，從而使該刀 具在加工不誘鋼、銘儀鐵合金、侶時，不會因表面光潔度不夠而影響產品質量或影響刀具壽 命。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實用新型一實施例的具有光滑耐磨表面的切削刀具的結構示意圖；
[0014] 圖2為本實用新型一實施例的切削刀具表面的光滑耐磨薄膜的剖視圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步說明：
[0016] 參閱圖1、圖2,具有光滑耐磨表面的切削刀具10,包括刀頭11，在刀頭的表面101上 沉積有光滑耐磨薄膜，光滑耐磨薄膜包括氮化物硬質薄膜和緩沖層薄膜，緩沖層薄膜形成 為從底層到外層硬度逐漸增加的多層薄膜層，多層薄膜層包括氣氣氣相沉積形成的低硬度 緩沖層102、氮氣和氣氣氣相沉積形成的中硬度緩沖層103、W及氮氣氣相沉積形成的高硬 度緩沖層104,氮化物硬質薄膜105形成于高硬度緩沖層104的表面，光滑耐磨薄膜的總厚度 為3皿。其中，低硬度緩沖層102、中硬度緩沖層103、高硬度緩沖層104分別由10~1000層薄 膜單層組成。
[0017] 本實用新型提供的具有光滑耐磨表面的切削刀具，由于在切削刀具的表面形成有 硬度逐漸增加的低硬度緩沖層102、中硬度緩沖層103、高硬度緩沖層104,然后在高硬度緩 沖層104上覆蓋氮化物硬質薄膜105,提高了氮化物硬質薄膜的附著力，使得切削刀具表面 的薄膜光潔度高且耐磨性強，從而使該刀具在加工不誘鋼、銘儀鐵合金、侶時，不會因表面 光潔度不夠而影響產品質量或影響刀具壽命。
[0018] 在本實用新型的優選實施例中，低硬度緩沖層102、中硬度緩沖層103、高硬度緩沖 層104的薄膜單層的層數分別為300~500層。
[0019] 在本實用新型的優選實施例中，氮化物硬質薄膜105為TiAlN鍛膜。
[0020] 在本實用新型的優選實施例中，切削刀具10可為硬質合金制成的鉆頭、銳刀或較 刀。
[0021 ]制作切削刀具表面的光滑耐磨薄膜時，具體步驟如下：
[0022] 第一步，對鍛膜室進行抽真空處理，然后通過加熱裝置將鍛膜室內溫度上升至工 作溫度450°C，并在工作溫度下繼續做抽真空處理，W確保鍛膜室內的氣體和水蒸氣已空。
[0023] 第二步，對基體(切削刀具的刀頭)進行離子清洗，使其表面粗糖度為0.01~0.07ii m。離子清洗使用惰性氣體或金屬離子，其中惰性氣體可W是用氣氣，而金屬離子則可使用 金屬元素表3B族到4A族中的一種或多種，其中最好使用Ti、化、Si、化、Y、V或Al中的一種。在 離子清洗過程中，基體上應設置300~800V偏壓，為制作低粗糖度薄膜，偏壓應設置為50~ 200V，電流則為直流電流或交流脈沖整流電流。
[0024] 第S步，制作低硬度緩沖層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層，依次通入惰性氣體氣 氣，惰性氣體氣氣與反應氣體氮氣，反應氣體氮氣，并通過質量流量控制器控制通入時間和 流量。
[0025] 第四步，高硬度緩沖層制作完成后，在其上沉積氮化系硬質薄膜。
[00%] 第五步，進入最后冷卻工序。
[0027]切削刀具表面的薄膜制作完成后為了判斷其表面質量，使用電子顯微鏡進行觀 察，使用原子力顯微鏡AFM檢測其表面粗糖度，并通過肉眼判斷其光潔度。
[00%]表1顯示了鍛膜工藝分別在20、30、40mtorrS種條件下進行，在相同參數下，通過 本實用新型和W前的工藝(鍛膜方式是通入惰性氣體氣氣制作低硬度緩沖層后，使用反應 氣體氮氣制作高硬度緩沖層)制作樣品進行比對。
[0032] 通過上述結果可知，樣品1、2、3號為低/高硬度緩沖層工藝制作，原子力顯微鏡AFM 測量其表面粗糖度值為0.07~0.09WI1，而由低硬度緩沖層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層構 成的薄膜，其表面粗糖度為0.023~0.051WI1，粗糖度降低。而且，根據鍛膜室的真空度變化， 表面粗糖度也發生了變化。在高真空度下，能夠獲得表面質量更優秀的薄膜。而且，通過SEM 觀察樣品表面質量，也得到了相同結果。
[0033] 根據上述說明書的掲示和教導，本實用新型所屬領域的技術人員還可W對上述實 施方式進行變更和修改。因此，本實用新型并不局限于上面掲示和描述的【具體實施方式】，對 實用新型的一些修改和變更也應當落入本實用新型的權利要求的保護范圍內。此外，盡管 本說明書中使用了一些特定的術語，但運些術語只是為了方便說明，并不對本實用新型構 成任何限制。
【主權項】
1. 具有光滑耐磨表面的切削刀具，包括刀頭，其特征在于:在所述刀頭的表面上設置有 光滑耐磨薄膜，所述光滑耐磨薄膜包括氮化物硬質薄膜和緩沖層薄膜，所述緩沖層薄膜形 成為從底層到外層硬度逐漸增加的多層薄膜層，多層薄膜層包括氬氣氣相沉積形成的低硬 度緩沖層、氮氣和氬氣氣相沉積形成的中硬度緩沖層、以及氮氣氣相沉積形成的高硬度緩 沖層，所述氮化物硬質薄膜形成于所述高硬度緩沖層的外層，所述光滑耐磨薄膜的總厚度 為 3μηι〇2. 根據權利要求1所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述低硬度緩沖 層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層分別由1 〇~1 〇〇〇層薄膜單層組成。3. 根據權利要求2所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述低硬度緩沖 層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層的薄膜單層的層數分別為300~500層。4. 根據權利要求1所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述氮化物硬質 薄膜為TiAIN鍍膜。5. 根據權利要求1所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述切削刀具為 硬質合金制成的鉆頭、銑刀或鉸刀。
【專利摘要】本實用新型公開了具有光滑耐磨表面的切削刀具，包括刀頭，在刀頭的表面上沉積有光滑耐磨薄膜，光滑耐磨薄膜包括氮化物硬質薄膜和緩沖層薄膜，緩沖層薄膜從底層到外層包括氬氣氣相沉積形成的低硬度緩沖層、氮氣和氬氣氣相沉積形成的中硬度緩沖層、以及氮氣氣相沉積形成的高硬度緩沖層，氮化物硬質薄膜形成于高硬度緩沖層的外層，光滑耐磨薄膜的總厚度為3μm。本實用新型提供的具有光滑耐磨表面的切削刀具，由于在切削刀具的表面形成有硬度逐漸增加的低硬度緩沖層、中硬度緩沖層、高硬度緩沖層，然后在高硬度緩沖層上覆蓋氮化物硬質薄膜，提高了氮化物硬質薄膜的附著力，使得切削刀具表面的薄膜光潔度高且耐磨性強。
【IPC分類】C23C14/06
【公開號】CN205258586
【申請號】CN201520962825
【發明人】傅銘桓
【申請人】廣州巴達精密刀具有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年11月27日