专利名称:一种用于高速切削的高硬度耐热型铣刀的制作方法
【专利摘要】一种用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，包括刀头部和刀杆部，所述刀头部的表面上设有TiAlN/AlON纳米多层涂层，该TiAlN/AlON纳米多层涂层由多个TiAlN层和AlON层一一交替叠加而成；所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层的总厚度为2.0～3.0μm，每一TiAlN层的厚度为2.5nm，每一AlON层的厚度为0.2～1.8nm；所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层是采用反应溅射工艺在所述用于高速切削的高硬度耐热型铣刀的基体上交替溅镀而形成的。本实用新型具有很高的硬度和弹性模量、优异的耐磨性能和抗高温氧化性能，在使用过程中能够减少磨损，延长铣刀的使用寿命，可用于在高温下的高速切削和干式切削。
【专利说明】一种用于高速切削的高硬度耐热型铣刀
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种金属切削刀具，具体涉及一种用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，属于机械【技术领域】。
【背景技术】
[0002]铣刀，是用于金属铣削加工的、具有一个或多个刀齿的旋转刀具，工作时各刀齿依次间歇地切去工件的余量，铣刀主要用于在铣床上加工平面、台阶、沟槽、成形表面和切断工件等。
[0003]现有铣刀作为在生产过程中经常使用的工具，存在有许多缺点，比如，铣刀的刀头是切削过程中磨损最大的部分，所以经常要更换刀头或使用硬度更强的金属来做为刀头的材料，这样无形中增加了铣刀成本，并且即使经过改进，这样的刀头使用寿命也并没有得到大幅度的提高。
[0004]从提高刀体工作可靠性、使用寿命等方面考虑，用于高速切削的铣刀刀体应选用具有高比刚度、比强度的材料，即在保证具有足够的刚度和强度的前提下，刀体应具有尽可能轻的质量，以减小离心力，而且表面应具有足够的硬度和耐磨性。如果能够在不大幅增加成本的情况下使该结构的铣刀的使用寿命得到大幅的提高，将会对铣刀的使用者带来许多便利。
[0005]随着金属切削技术不断向高速度、高精度方向的发展以及干切削技术的推广，对切削刀具表面的性能提出了越来越高的要求:即要求具备高硬度、高弹性模量、低摩擦系数等优良力学性能和良好的抗高温氧化性能，因而在切削刀具的基体上涂覆性能优良的涂层成为新型的改良切削刀具性能的方法。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，其通过反应溅射法获得高硬度的刀头部，从而提高铣刀的硬度、耐磨性和耐热性能，延长刀具寿命。
[0007]本实用新型通过如下技术方案来实现上述目的:
[0008]一种用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，包括刀头部和刀杆部，所述刀头部的表面上设有TiAlN/AlON纳米多层涂层，该TiAlN/AlON纳米多层涂层由多个TiAlN层和AlON层--交替叠加而成。
[0009]进一步地，所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层的总厚度为2.0?3.0 μ m，每一TiAlN层的厚度为2.5nm，每一 AlON层的厚度为0.2?1.8nm。
[0010]进一步地，所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层是采用反应溅射工艺在所述用于高速切削的高硬度耐热型铣刀的基体上交替溅镀而形成的。
[0011]进一步地，所述的AlON层的厚度小于1.0nm时，其被TiAlN所晶化，呈现面心立方结构。
[0012]与现有技术相比较，本实用新型的有益效果是:
[0013]所述的用于高速切削的高硬度耐热型铣刀采用反应溅射法在基体上交替溅镀多个TiAlN层和AlON层，在刀头部的表面形成较高硬度的纳米量级TiAlN/AlON多层涂层，从而使所述用于高速切削的高硬度耐热型铣刀具备了很高的硬度、优良的耐磨性能和较佳的耐热性能，并且延长了使用寿命。制备所采用的反应磁控溅射工艺，具有制备工艺简单、沉积速度快、生产效率高、生产成本低以及无任何有害成分、安全环保的优点。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的结构示意图。
[0015]图2是TiAlN/AlON纳米多层涂层的横截面结构放大示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围更为清楚明确。以下实施例仅用于说明本实用新型而非用于限定本实用新型的范围。
[0017]实施例
[0018]请参阅图1，图示用于高速切削的高硬度耐热型铣刀采用W6Mo5Cr4V2高速钢制成，包括刀头部2和刀杆部1，该刀头部2和刀杆部I以固定方式相连接；所述刀头部2的表面上设有TiAlN/AlON纳米多层涂层3，该TiAlN/AlON纳米多层涂层3由多个TiAlN层和AlON层--交替叠加而成。
[0019]请参阅图2，所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层3的总厚度为2.0?3.0 μπι，每一TiAlN层的厚度为2.5nm，每一 AlON层的厚度为0.2?1.8nm ;所述的AlON层的厚度小于1.0nm时，其被TiAlN所晶化，呈现面心立方结构。
[0020]所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层是在多靶磁控溅射仪上采用反应溅射工艺在所述用于高速切削的高硬度耐热型铣刀的基体上交替溅镀而形成的，其方法步骤如下:
[0021]I)清洗用于高速切削的高硬度耐热型铣刀的基体；
[0022]首先将经打磨镜面抛光处理后的基体送入M308457超声波清洗机，在分析纯的无水酒精和丙酮中利用15?30kHz超声波进行清洗5?1min ;然后进行离子清洗，将基体装进真空室，抽真空到5 X KT3Pa后通入Ar气，维持真空度在2_4Pa，用中频13.56Hz对基体进行为时30min的离子轰击，功率为80-100W ;真空室的本底真空优于3X 10_3Pa。
[0023]2)交替溅射TiAlN层和AlON层
[0024]将基体置入JGP-450型多靶磁控溅射仪，通过交替调整停留在TiAl靶和Al2O3靶之前，经溅射获得具有成分调制结构的TiAlN层和AlON层交替叠加的纳米量级多层涂层，过程中调整靶功率和沉积时间以控制每一涂层的厚度，最终得到高硬度高弹性模量的TiAlN/AlON纳米多层涂层3。
[0025]最终所得的TiAlN/AlON纳米多层涂层3经NANO Indenter G200型纳米压痕仪检测，硬度为32.4GPa，弹性模量为343.5GPa。
[0026]以上是本实用新型的一个最佳的实施例，描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。应该了解的是，本实用新型的保护范围不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型的保护范围还包括其它的对于本领域技术人员来讲是显而易见的变换、替代和改进。本实用新型所要求的保护范围由权利要求书界定。
[0027]本实用新型所述用于高速切削的高硬度耐热型铣刀具有很高的硬度和弹性模量、优异的耐磨性能和抗高温氧化性能，在使用过程中能够减少磨损，延长铣刀的使用寿命，可用于在高温下的高速切削和干式切削。
【权利要求】
1.一种用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，包括刀头部和刀杆部，其特征在于:所述刀头部的表面上设有TiAlN/AlON纳米多层涂层，该TiAlN/AlON纳米多层涂层由多个TiAlN层和AlON层--交替叠加而成。2.根据权利要求1所述的用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，其特征在于:所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层的总厚度为2.0?3.0 μ m，每一 TiAlN层的厚度为2.5nm，每一AlON层的厚度为0.2?1.8nm。3.根据权利要求2所述的用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，其特征在于:所述的TiAlN/AlON纳米多层涂层是采用反应溅射工艺在所述用于高速切削的高硬度耐热型铣刀的基体上交替溅镀而形成的。4.根据权利要求1或2所述的用于高速切削的高硬度耐热型铣刀，其特征在于:所述的AlON层的厚度小于1.0nm时，其被TiAlN所晶化，呈现面心立方结构。
【文档编号】C23C14-35GK204295031SQ201420745332
【发明者】汪鸿涛, 陈朋灿, 李伟 [申请人]比尔安达(上海)润滑材料有限公司, 平湖比尔安达新材料科技有限公司, 上海理工大学