具有光滑耐磨表面的切削刀具的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种切削刀具，尤其设及具有光滑耐磨表面的切削刀具。
【背景技术】
[0002] 现有技术中对硬质合金或金属陶瓷刀具表面采用化学沉积方法或物理气相沉积 方法进行各种硬质涂层锻膜，W提高切削刀具的耐磨性。
[0003] 物理气相沉积法有很多种实现方法，最常用的方法是多弧离子锻和瓣射锻膜，各 种方法各有优缺点，影响光洁度的最大因素是在薄膜沉积过程中所产生的大颗粒。大颗粒 来源于蒸发源一一阴极祀，是未电离的中性粒子团，与等离子一同喷发到基体上。运些大颗 粒对一般的加工切削是不会带来很大影响，但是在加工不诱钢、铭儀铁合金、侣时，会使工 件材料粘结在刀具表面形成积削瘤，给刀具带来损害。并且在使用切削速度较低的钻头进 行切削加工时，大颗粒会使锻膜更容易发生破裂，从而影响刀具寿命。
[0004] 因此需要通过改善物理气相沉积技术，W实现在硬质合金或金属陶瓷刀具的表面 形成具有表面光洁度高且耐磨性强的薄膜，使得该刀具在加工不诱钢、铭儀铁合金、侣时， 不会因表面光洁度不够而影响产品质量或刀具寿命。 【实用新型内容】
[0005] 针对现有技术存在的W上问题，本实用新型提供了一种具有光滑耐磨表面的切削 刀具，在该切削刀具的表面形成具有表面光洁度高且耐磨性强的薄膜。
[0006] 为了实现上述目的，本实用新型提供的具有光滑耐磨表面的切削刀具，采用如下 技术方案：
[0007] 具有光滑耐磨表面的切削刀具，包括刀头，在所述刀头的表面上设置有光滑耐磨 薄膜，所述光滑耐磨薄膜包括氮化物硬质薄膜和缓冲层薄膜，所述缓冲层薄膜形成为从底 层到外层硬度逐渐增加的多层薄膜层，多层薄膜层包括氣气气相沉积形成的低硬度缓冲 层、氮气和氣气气相沉积形成的中硬度缓冲层、W及氮气气相沉积形成的高硬度缓冲层，所 述氮化物硬质薄膜形成于所述高硬度缓冲层的外层，所述光滑耐磨薄膜的总厚度为3WI1。 [000引优选的，所述低硬度缓冲层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层分别由10~1000层薄膜 单层组成。
[0009] 优选的，所述低硬度缓冲层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层的薄膜单层的层数分别 为300~500层。
[0010] 优选的，所述氮化物硬质薄膜为TiAlN锻膜。
[0011] 优选的，所述切削刀具为硬质合金制成的钻头、锐刀或较刀。
[0012] 有益效果:本实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 表面形成有硬度逐渐增加的低硬度缓冲层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层，然后在高硬度缓 冲层上覆盖氮化物硬质薄膜，使得切削刀具表面的薄膜光洁度高且耐磨性强，从而使该刀 具在加工不诱钢、铭儀铁合金、侣时，不会因表面光洁度不够而影响产品质量或影响刀具寿 命。
【附图说明】
[0013] 图1为本实用新型一实施例的具有光滑耐磨表面的切削刀具的结构示意图；
[0014] 图2为本实用新型一实施例的切削刀具表面的光滑耐磨薄膜的剖视图。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步说明：
[0016] 参阅图1、图2,具有光滑耐磨表面的切削刀具10,包括刀头11，在刀头的表面101上 沉积有光滑耐磨薄膜，光滑耐磨薄膜包括氮化物硬质薄膜和缓冲层薄膜，缓冲层薄膜形成 为从底层到外层硬度逐渐增加的多层薄膜层，多层薄膜层包括氣气气相沉积形成的低硬度 缓冲层102、氮气和氣气气相沉积形成的中硬度缓冲层103、W及氮气气相沉积形成的高硬 度缓冲层104,氮化物硬质薄膜105形成于高硬度缓冲层104的表面，光滑耐磨薄膜的总厚度 为3皿。其中，低硬度缓冲层102、中硬度缓冲层103、高硬度缓冲层104分别由10~1000层薄 膜单层组成。
[0017] 本实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 硬度逐渐增加的低硬度缓冲层102、中硬度缓冲层103、高硬度缓冲层104,然后在高硬度缓 冲层104上覆盖氮化物硬质薄膜105,提高了氮化物硬质薄膜的附着力，使得切削刀具表面 的薄膜光洁度高且耐磨性强，从而使该刀具在加工不诱钢、铭儀铁合金、侣时，不会因表面 光洁度不够而影响产品质量或影响刀具寿命。
[0018] 在本实用新型的优选实施例中，低硬度缓冲层102、中硬度缓冲层103、高硬度缓冲 层104的薄膜单层的层数分别为300~500层。
[0019] 在本实用新型的优选实施例中，氮化物硬质薄膜105为TiAlN锻膜。
[0020] 在本实用新型的优选实施例中，切削刀具10可为硬质合金制成的钻头、锐刀或较 刀。
[0021 ]制作切削刀具表面的光滑耐磨薄膜时，具体步骤如下：
[0022] 第一步，对锻膜室进行抽真空处理，然后通过加热装置将锻膜室内溫度上升至工 作溫度450°C，并在工作溫度下继续做抽真空处理，W确保锻膜室内的气体和水蒸气已空。
[0023] 第二步，对基体(切削刀具的刀头)进行离子清洗，使其表面粗糖度为0.01~0.07ii m。离子清洗使用惰性气体或金属离子，其中惰性气体可W是用氣气，而金属离子则可使用 金属元素表3B族到4A族中的一种或多种，其中最好使用Ti、化、Si、化、Y、V或Al中的一种。在 离子清洗过程中，基体上应设置300~800V偏压，为制作低粗糖度薄膜，偏压应设置为50~ 200V，电流则为直流电流或交流脉冲整流电流。
[0024] 第S步，制作低硬度缓冲层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层，依次通入惰性气体氣 气，惰性气体氣气与反应气体氮气，反应气体氮气，并通过质量流量控制器控制通入时间和 流量。
[0025] 第四步，高硬度缓冲层制作完成后，在其上沉积氮化系硬质薄膜。
[00%] 第五步，进入最后冷却工序。
[0027]切削刀具表面的薄膜制作完成后为了判断其表面质量，使用电子显微镜进行观 察，使用原子力显微镜AFM检测其表面粗糖度，并通过肉眼判断其光洁度。
[00%]表1显示了锻膜工艺分别在20、30、40mtorrS种条件下进行，在相同参数下，通过 本实用新型和W前的工艺(锻膜方式是通入惰性气体氣气制作低硬度缓冲层后，使用反应 气体氮气制作高硬度缓冲层)制作样品进行比对。
[0032] 通过上述结果可知，样品1、2、3号为低/高硬度缓冲层工艺制作，原子力显微镜AFM 测量其表面粗糖度值为0.07~0.09WI1，而由低硬度缓冲层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层构 成的薄膜，其表面粗糖度为0.023~0.051WI1，粗糖度降低。而且，根据锻膜室的真空度变化， 表面粗糖度也发生了变化。在高真空度下，能够获得表面质量更优秀的薄膜。而且，通过SEM 观察样品表面质量，也得到了相同结果。
[0033] 根据上述说明书的掲示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可W对上述实 施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面掲示和描述的【具体实施方式】，对 实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管 本说明书中使用了一些特定的术语，但运些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构 成任何限制。
【主权项】
1. 具有光滑耐磨表面的切削刀具，包括刀头，其特征在于:在所述刀头的表面上设置有 光滑耐磨薄膜，所述光滑耐磨薄膜包括氮化物硬质薄膜和缓冲层薄膜，所述缓冲层薄膜形 成为从底层到外层硬度逐渐增加的多层薄膜层，多层薄膜层包括氩气气相沉积形成的低硬 度缓冲层、氮气和氩气气相沉积形成的中硬度缓冲层、以及氮气气相沉积形成的高硬度缓 冲层，所述氮化物硬质薄膜形成于所述高硬度缓冲层的外层，所述光滑耐磨薄膜的总厚度 为 3μηι〇2. 根据权利要求1所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述低硬度缓冲 层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层分别由1 〇~1 〇〇〇层薄膜单层组成。3. 根据权利要求2所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述低硬度缓冲 层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层的薄膜单层的层数分别为300~500层。4. 根据权利要求1所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述氮化物硬质 薄膜为TiAIN镀膜。5. 根据权利要求1所述的具有光滑耐磨表面的切削刀具，其特征在于:所述切削刀具为 硬质合金制成的钻头、铣刀或铰刀。
【专利摘要】本实用新型公开了具有光滑耐磨表面的切削刀具，包括刀头，在刀头的表面上沉积有光滑耐磨薄膜，光滑耐磨薄膜包括氮化物硬质薄膜和缓冲层薄膜，缓冲层薄膜从底层到外层包括氩气气相沉积形成的低硬度缓冲层、氮气和氩气气相沉积形成的中硬度缓冲层、以及氮气气相沉积形成的高硬度缓冲层，氮化物硬质薄膜形成于高硬度缓冲层的外层，光滑耐磨薄膜的总厚度为3μm。本实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渐增加的低硬度缓冲层、中硬度缓冲层、高硬度缓冲层，然后在高硬度缓冲层上覆盖氮化物硬质薄膜，提高了氮化物硬质薄膜的附着力，使得切削刀具表面的薄膜光洁度高且耐磨性强。
【IPC分类】C23C14/06
【公开号】CN205258586
【申请号】CN201520962825
【发明人】傅铭桓
【申请人】广州巴达精密刀具有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年11月27日