高使用寿命的丝锥的制作方法

本实用新型涉及一种丝锥，具体涉及一种表面具有超高硬度和优异抗高温氧化性能的TiSiN/CrAlN纳米涂层的丝锥。

背景技术：

丝锥作为加工环境最复杂、最恶劣的刀具之一，特别是在盲孔攻螺纹的全封闭环境中，丝锥的选型、机床可靠性非常重要。在加工过程中，丝锥过早磨损、崩刃、断裂等现象都会造成丝锥的寿命降低，同时对加工产品的质量影响非常大。所以，提升盲孔攻螺纹中丝锥寿命的研究十分重要。

大部分的机用丝锥采用的都是普通高速钢材质。普通高速钢材质的优点是便宜、制造成本低，在加工硬度不高的产品时具有一定的优势。但随着钴高速钢、粉末冶金高速钢这些新型材料的出现，普通高速钢的优势已经变的不明显。在一般情况下，钴高速钢丝锥的价格是普通高速钢丝锥的四倍左右，彼消此涨，钴高速钢与普通高速钢的性价比相当。而使用粉末冶金钴高速钢的价格是一般钴高速钢的两倍，且寿命又有所提高，在难加工产品的使用上性价比会更高。

在丝锥材质不变的情况下，表面处理是一种提高丝锥寿命的方法。通常提高排屑性能的蒸汽回火处理，提高丝锥表面硬度的各种涂层，都能在一定程度上提升丝锥的寿命，因此迫切需要开发新型的保护性涂层材料。

本实用新型的高使用寿命的丝锥，在其表面涂覆TiSiN/CrAlN纳米涂层，以达到全面提高丝锥力学性能和抗高温氧化性能的效果。本实用新型的丝锥，在使用过程中能够增强硬度，减少磨损，延长铣刀的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种高使用寿命的丝锥，该丝锥表面涂覆具有超高硬度和和优异抗高温氧化性能的TiSiN/CrAlN纳米涂层，以克服现有技术存在的缺点和不足，大大提高了丝锥的使用寿命。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种高使用寿命的丝锥，包括杆体、夹持段和螺纹段，所述夹持段和所述螺纹段均设置于所述杆体上，所述螺纹段上设置有螺纹和螺旋槽，丝锥外表面设有超高硬度和优异抗高温氧化性能的TiSiN/CrAlN纳米涂层。

所述的TiSiN/CrAlN纳米涂层由至少一个TiSiN层和至少一个CrAlN层构成，所述的TiSiN层和CrAlN层交替沉积在丝锥的基体上。

所述的TiSiN/CrAlN纳米涂层厚度在1.5-3.0μm之间。

所述的TiSiN层的厚度为8.0nm，所述的CrAlN层的厚度为1.5～3.0nm。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的高使用寿命的丝锥，采用一种具有超高硬度的TiSiN/CrAlN纳米多层结构涂层，由于TiSiN和CrAlN具有的优良力学性能和抗高温氧化性能，使得TiSiN/CrAlN纳米多层结构涂层可用作为高速、干式切削的刀具涂层和其他领域中基体的保护涂层。最大硬度可达53.9 GP。

该涂层采用反应磁控溅射工艺制备，制备过程具有生产效率高、能耗低、对设备要求较低等优点，而且工艺简单、沉积速度快、成本低、结合强度高。

它的发展适应了现代工业对材料表面性能的高技术要求，大幅度提高丝锥的使用寿命。无任何有害成分，安全环保。

附图说明

图1为本实用新型的丝锥的结构示意图；

图2为实施例中TiSiN/CrAlN纳米涂层的透射电镜图。

具体实施方式

下面对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以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做出更为清楚明确。

如图1，2所示，本实用新型的高使用寿命的丝锥，包括杆体、夹持段和螺纹段，夹持段和螺纹段均设置于所述杆体上，螺纹段上设置有螺纹和螺旋槽。锥丝1表面设有一种TiSiN/CrAlN纳米涂层2，使得丝锥1具有超高的表面硬度、良好的耐磨性能和优异的抗高温氧化性能。TiSiN/CrAlN纳米涂层2由至少一个TiSiN层和至少一个CrAlN层构成， TiSiN层和CrAlN层交替沉积在丝锥1的基体上。TiSiN/CrAlN纳米涂层2厚度在1.5-3.0μm之间。TiSiN层的厚度为8.0nm， CrAlN层的厚度为1.5～3.0nm。

该涂层在多靶磁控溅射仪上采用反应溅射法进行制备，其方法步骤如下：

（1）清洗基体

首先将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机，在有机溶剂中利用15-30kHz超声波进行清洗5-10min；然后进行离子清洗，在进行离子清洗的过程中，将基体装进真空室，抽真空到4×10^-4~8×10^-4Pa后通入Ar气，维持真空度在2-4Pa，用射频（13.56MHz）对基体进行为时20-50min的离子轰击，功率为80-100W；

（2）TiSiN/CrAlN纳米涂层的制备

将基体置入多靶磁控溅射仪并交替停留在TiSi复合靶和CrAl靶之前，通过溅射获得由至少一个TiSiN层和至少一个CrAlN层交替叠加的纳米尺度涂层，通过调整靶功率和沉积时间以控制TiSiN层和CrAlN层的厚度，最终得到一种具有超高硬度的纳米结构涂层。

本实用新型一种高使用寿命的丝锥，具有很高的硬度、较好的耐磨性能和优异的抗高温氧化性能。