一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带有多样性功能涂层的切削刀具，所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层，所述排屑部分涂层为润滑层，所述硬质涂层和润滑层用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为Ti N或CrN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为Ti N或CrN。本发明专利技术的所述带有多样性功能涂层的切削刀具，具有高红硬性、耐磨性和高硬度的硬质涂层，沟槽排屑部分采用了粗糙度和摩擦系数极低的DLC涂层，刀具在切削过程排屑顺畅，减少了热量在切削刃上的堆积，使硬质涂层能一直保持高硬度和耐磨性。

A cutting tool with diversity functional coating and its preparation method

The invention discloses a cutting tool with a variety of functional coating, the cutting tool comprises a cutting part and the cutting part, the cutting part coating for hard coating, the coating part for chip lubricant layer of the hard coating and lubricating layer by physical vapor deposition PVD coating, hard coating which includes the transition layer, the middle layer and the surface layer, the transition layer composition is Ti N or CrN, the middle layer component of the as (TiAlCrMe) N, the surface composition of Ti N or CrN. The invention of the cutting tool with the diversity of functional coating, high red hardness, wear resistance and hardness of the hard coating, groove chip part adopts DLC coating friction coefficient and roughness is extremely low, in a cutting chip smoothly, reduce the heat accumulation on the cutting edge of the hard coating can keep high hardness and wear resistance.

【技术实现步骤摘要】
一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法
本专利技术属于刀具涂层
，具体涉及一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法。
技术介绍
涂层在刀具切削加工中广泛应用，随着加工效率的提高和加工材质的变化，对涂层提出了新的要求，TiN\AlTiN\CrAlN等在硬度、红硬性上都有了很大的提高，但是粗糙度相对较高，摩擦系数大，不利于排屑，排屑不畅会造成热量堆积，使刀具使用寿命降低。DLC涂层属于润滑层，摩擦系数低，有利于沟槽排屑，但是高温稳定性差，400℃膜层中的亚稳态SP3键向SP2键转化，形成石墨，涂层失效，所以不能满足在刀具上整体涂层的需要。
技术实现思路
本专利技术研发出一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法，解决了上述提出的技术问题。本专利技术采用的技术手段如下：一种带有多样性功能涂层的切削刀具，所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层，所述排屑部分涂层为润滑层，所述硬质涂层和润滑层用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为TiN或CrN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为TiN或CrN，所述排屑部分沉积的润滑层为DLC涂层。进一步的，在上述技术方案中，所述带有多样性功能涂层的切削刀具的材质包括高速钢、硬质合金和陶瓷；所述硬质涂层由三层组成，过渡层TiN或CrN厚度为0.1-1μm，中间层为(TiAlCrMe)N，Me为V\W\Si\Y\Nb中的一种或几种元素，其中0≤Ti≤0.33,0≤Al≤0.70,0≤Cr≤0.30,0≤Me≤0.2,厚度1-5μm，表层TiN或CrN厚度为0.3-1μm；所述润滑层为DLC涂层，厚度0.1-1μm，摩擦系数0.05-0.15，硬度HV2000-3000。一种带有多样性功能涂层的切削刀具的制备方法，用于制备所述带有多样性功能涂层的切削刀具，包括以下步骤：S1：刀具表面沉积制备过渡层，沉积工艺温度为300℃-400℃且N2流量为400-600sccm，负偏压为100V-200V且TI靶或Cr靶弧电流为80A-110A，并且持续约600s-1200s，在刀具表面进行沉积形成成分为TiN或CrN的过渡层；S2:过渡层表面沉积硬质涂层的中间层,沉积工艺温度为400℃-500℃且N2流量为1000-1200sccm，负偏压为80V-180V且合金靶材弧电流为90A-100A并且持续时间为54000s-90000s，在过渡层表面进行沉积形成成分为(TiAlCrMe)N的中间层；S3:中间层表面沉积硬质涂层表层,沉积工艺温度为350℃-450℃且N2流量为400-600sccm,负偏压为100V-150V且TI靶或Cr靶弧电流为约70A-90A之间，并且持续时间600s-1200s,形成成分为TiN或CrN的表层；S4：在刀具整体形成硬质涂层后，在刀具切削部分用耐高温漆涂抹遮挡，在大气中放置20分钟，所述耐高温漆选择工作温度为0℃-250℃；S5：使用过滤弧设备在刀具沟槽部分沉积为DLC涂层的润滑层，润滑层DLC沉积温度为80℃-170℃，Ar流量为50sccm-120sccm，偏压为100V-300V，石墨靶弧电流为40A-60A，DLC沉积工艺持续时间为1200s-2400s；S6：进而形在刀具切削部分成包括过渡层、中间层和表层的硬质涂层和刀具排屑部分形成润滑层，制备成所述的带有多样性功能涂层的切削刀具。进一步的，在上述技术方案中，还包括以下步骤：S7：涂层后刀具在带有超声波的三氯乙烯溶剂中浸泡去除切削部分表面耐高温漆。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的所述的带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法，具有高红硬性、耐磨性和高硬度的硬质涂层；(2)本专利技术的所述的带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法，沟槽排屑部分采用了粗糙度和摩擦系数极低的DLC涂层，刀具在切削过程排屑顺畅；(3)本专利技术的所述的带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法，减少了热量在切削刃上的堆积，使硬质涂层能一直保持高硬度和耐磨性，延长刀具寿命，提高了刀具运行的稳定性。附图说明下面结合附图和具体实施方法对本专利技术作进一步详细的说明。图1为所述带有多样性功能涂层的切削刀具结构示意图；图2为实施例8现有产品刀具切削力数据图；图3为实施例8所述带有多样性功能涂层的刀具切削力数据图。图中：10、硬质涂层，20、润滑层。具体实施方法下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例1如图1所示，一种带有多样性功能涂层的切削刀具，包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层10，所述排屑部分涂层为润滑层20，所述硬质涂层10和润滑层20用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层10包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为CrN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为TiN，所述排屑部分沉积的润滑层为DLC涂层。进一步地，在上述技术方案中，所述带有多样性功能涂层的切削刀具的材质包括高速钢、硬质合金和陶瓷；所述硬质涂层10由三层组成，过渡层CrN厚度为0.1-1μm，具体为0.1μm，中间层为(TiAlCrMe)N，Me为V\W\Si\Y\Nb中的一种或几种元素，其中0≤Ti≤0.33,0≤Al≤0.70,0≤Cr≤0.30,0≤Me≤0.2,厚度1-5μm，具体为1μm，表层TiN厚度为0.3-1μm具体为0.3μm，所述润滑层为DLC涂层，厚度0.1-1μm，具体为0.1μm，摩擦系数0.05，硬度HV2000。实施例2一种带有多样性功能涂层的切削刀具，包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层10，所述排屑部分涂层为润滑层20，所述硬质涂层10和润滑层20用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层10包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为TiN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为CrN，所述排屑部分沉积的润滑层为DLC涂层。进一步地，在上述技术方案中，所述带有多样性功能涂层的切削刀具的材质包括高速钢、硬质合金和陶瓷；所述硬质涂层10由三层组成，过渡层TiN厚度为0.1-1μm具体为1μm，中间层为(TiAlCrMe)N，Me为V\W\Si\Y\Nb中的一种或几种元素，其中0≤Ti≤0.33,0≤Al≤0.70,0≤Cr≤0.30,0≤Me≤0.2,厚度1-5μm，具体为5μm，表层CrN厚度为0.3-1μm，具体为1μm，所述润滑层为DLC涂层，厚度0.1-1μm，具体为1μm，摩擦系数0.15，硬度HV3000。实施例3一种带有多样性功能涂层的切削刀具，包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层10，所述排屑部分涂层为润滑层20，所述硬质涂层10和润滑层20用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层10包括过渡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有多样性功能涂层的切削刀具，其特征在于：所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层，所述排屑部分涂层为润滑层，所述硬质涂层和润滑层用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为TiN或CrN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为TiN或CrN，所述排屑部分沉积的润滑层为DLC涂层。

【技术特征摘要】
1.一种带有多样性功能涂层的切削刀具，其特征在于：所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层，所述排屑部分涂层为润滑层，所述硬质涂层和润滑层用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为TiN或CrN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为TiN或CrN，所述排屑部分沉积的润滑层为DLC涂层。2.根据权利要求1所述的带有多样性功能涂层的切削刀具，其特征在于：所述带有多样性功能涂层的切削刀具的材质包括高速钢、硬质合金和陶瓷；所述硬质涂层由三层组成，过渡层TiN或CrN厚度为0.1-1μm，中间层为(TiAlCrMe)N，Me为V\W\Si\Y\Nb中的一种或几种元素，其中0≤Ti≤0.33,0≤Al≤0.70,0≤Cr≤0.30,0≤Me≤0.2,厚度1-5μm，表层TiN或CrN厚度为0.3-1μm；所述润滑层为DLC涂层，厚度0.1-1μm，摩擦系数0.05-0.15，硬度HV2000-3000。3.一种带有多样性功能涂层的切削刀具的制备方法，其特征在于：用于制备如权利要求1所述带有多样性功能涂层的切削刀具，包括以下步骤：S1：刀具表面沉积制备过渡层，沉积工艺温度为300℃-400℃且N2流量为400-600sccm，负偏压为100V-200V且Ti靶或Cr靶弧电流为80A-110A，并且持续约600s-1200s，在刀具表面进行沉积形成成...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴日芳，江延军，王峰，
申请(专利权)人：大连远东工具有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21