一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀制造技术

本实用新型专利技术公开了一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀，其包括刀体和刀柄，所述刀体和刀柄固定连接，所述刀体表面设有Si掺杂纳米复合涂层，所述Si掺杂纳米复合涂层的基层为具有纳米复合结构的TiAlSiN涂层。本实用新型专利技术在铣刀的表面添加了Si掺杂纳米复合涂层，使得铣刀具有很高的硬度、抗高温氧化性能和耐腐蚀性能，大大延长铣刀的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种铣刀，具体涉及一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀，属于表面改性工程

技术介绍
切削刀具不仅需要有很高的硬度和耐磨性，而且需要有较好的抗弯强度和冲击韧性。这两方面的性能相互矛盾，难以兼顾。刀具涂层技术是近几十年应市场需求发展起来的材料表面改性技术，采用涂层技术可以有效解决刀具材料的硬度、耐磨性和抗弯强度、冲击韧性之间的矛盾，有效提高切削刀具使用寿命，使刀具获得优良的综合机械性能，从而大幅度提高机械加工效率。涂层材料被涂覆在刀具基体上并与之相结合，刀具的耐磨性和切削性能被提高的同时，基体本身的韧性不会被降低，从而降低工件与刀具之间的摩擦系数，延长了刀具的工作寿命。刀具涂层另外一项显著的作用就是隔热，由于大多数涂层自身的热传导系数比被加工部件和刀具基体都要低的多，导致加工中产生的热量冲击散失途径改变，形成热屏蔽，有效地保护刀具基体，改善其使用效率。然而，随着切削技术向高速切削和干式切削方向发展，传统的涂层，如TiN、CrN甚至TiAlN涂层已逐渐不能满足苛刻的性能要求。随着表面科学技术的发展，将传统TiN、TiAlN等涂层掺入Si元素可涂层内容形成具有纳米复合结构的新型涂层，纳米复合涂层技术是近年来迅速发展的涂层新技术，其涂层材料的晶粒度一般都在100nm以下，具有超高的硬度和良好的综合性能。比如，在TiAlN中加入Si元素形成纳米复合结构的TiAlSiN涂层，其硬度可以达到40GPa以上，并且其抗高温氧化性较TiAlN涂层有明显提高。TiAlSiN是目前先进的保护性涂层材料，自出现就成了国内外研究的热点，世界上许多企业也积极进行工业应用，其最主要的特点就是超高硬度和良好的耐温性能。但目前还没有人将加入Si元素形成纳米复合结构的TiAlSiN涂层应用到铣刀上，如果能够制造出一种具有TiAlSiN涂层的铣刀即将具有广大的市场前途。
技术实现思路
本技术针对上述现有技术的不足，提供了一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀，其能够满足苛刻的性能要求，避免使用中频繁更换刀头的问题。为解决现有技术中存在的问题，采用的具体技术方案是：一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀包括刀体和刀柄，所述刀体和刀柄以固定方式相连接，所述刀体表面设有Si掺杂纳米复合涂层，所述Si掺杂纳米复合涂层的为具有纳米复合结构的TiAlSiN涂层。其中，所述具有Si掺杂的纳米复合涂层，总厚度为2.0～5.0μm。其中，所述TiAlSiN涂层主体由TiAlN相和Si3N4界面相两相组成，形成Si3N4界面相包裹晶粒尺寸为5～10nm的TiAlN的纳米晶粒的纳米复合结构。其中，所述TiAlSiN纳米复合涂层，在该纳米复合结构下，位错运动难以开展，硬度可达40GPa以上。本技术的有益效果为：本技术在铣刀的表面添加了Si掺杂纳米复合涂层，使得铣刀具有很高的硬度、抗高温氧化性能和耐腐蚀性能，大大延长铣刀的使用寿命。附图说明图1是本技术一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀的结构示意图；图2是本技术一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀的刀头涂层结构示意图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实例并参照附图，对本技术进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本技术的概念。实施例1本技术一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀采用高速钢、硬质合金等作为基体。如图1和图2所示：本技术一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀包括刀体2和刀柄1，所述刀体2和刀柄3以固定方式相连接，所述刀体2表面设有Si掺杂纳米复合涂层3，所述Si掺杂纳米复合涂层3为具有纳米复合结构的TiAlSiN涂层。其中，所述Si掺杂纳米复合涂层3总厚度为2.0～5.0μm。其中，所述Si掺杂纳米复合涂层3由TiAlN相4和Si3N4界面相5两相组成，形成Si3N4界面相5包裹晶粒尺寸为5～10nm的TiAlN的纳米晶粒的纳米复合结构。本技术的涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀制作工艺方法如下：首先将经打磨镜面抛光处理后的基体分别在无水乙醇和丙酮中利用超声波清洗10min；然后将样品装好后装入进样室，抽真空后通Ar气，维持真空度在4Pa，用中频80W对所述基体进行30min的离子轰击清洗；将清洗处理后的基体送到溅射室，通过直流电源控制Ti靶，真空室的本底真空度优于510-3Pa，溅射气氛采用Ar和N2的混合气体，溅射功率为80W，溅射时间为10min，进行沉积约200nm厚的TiN过渡层；将沉积过TiN过渡层的基体继续沉积，Ti-Si复合靶材由射频阴极控制，真空室的本底真空度优于510-3Pa，溅射气氛采用Ar和N2的混合气体，溅射功率为350W，溅射时间为120min，基体沉积时加热300℃，沉积约2.5um厚的TiAlSiN纳米复合涂层。所得TiAlSiN纳米复合涂层，硬度为42.4GPa。TiAlSiN纳米复合涂层，具有很高的硬度、抗高温氧化性能和耐腐蚀性能，大大延长铣刀的使用寿命。本技术能够降低铣刀的磨损，降低铣刀的更换频率。以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术的保护范围，凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、均包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀，其特征在于，包括刀体和刀柄，所述刀体和刀柄固定连接，所述刀体表面设有Si掺杂纳米复合涂层，所述Si掺杂纳米复合涂层的基层为具有纳米复合结构的TiAlSiN涂层。

【技术特征摘要】
1.一种涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀，其特征在于，包括刀体和刀柄，所述刀体和刀柄固定连接，所述刀体表面设有Si掺杂纳米复合涂层，所述Si掺杂纳米复合涂层的基层为具有纳米复合结构的TiAlSiN涂层。2.根据权利要求1所述的涂覆Si掺杂纳米复合涂层的铣刀，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张笑，李伟，刘京京，
申请(专利权)人：上海仟纳真空镀膜科技有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31