一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头制造技术

为了解决以上TiAlN涂层的导热效果良好，从而使得含有TiAlN涂层的钻头红硬性降低的问题，本实用新型专利技术提出一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头，其包括：钻头本体1和从下往上依次重复的七层复合涂层2，最下面一层的复合涂层2粘附在钻头本体1的表面，复合涂层2从下往上包括TiAlN涂层21和TiSi涂层22，其中TiAlN涂层21的厚度为0.2

【技术实现步骤摘要】
一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头


[0001]本技术属于表面处理
，较为具体的，涉及到一种通过TiSi 涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头。

技术介绍

[0002]为了提高金属钻头的耐磨损，目前国内外常采用渗氮、渗金属、电镀、化学镀等方法来强化钻头的表面。但处理工艺存在一定程度的污染，并且硬度低。
[0003]物理气相沉积(PVD,physical Vapor Deposition)是在现代物理、化学、材料学、电子学等多学科基础上发展起来的一门先进的工程技术。它是将靶材(所镀薄膜材料)在真空环境下，经过物理过程而沉积在衬底(需镀膜工件)表面的过程。使用物理气相沉积技术在廉价的金属材料表面制造硬质陶瓷涂层是近年来研究的热点，在工具和模具上已经取得了成功的应用，解决了刀具的磨损和耐高温问题。电弧离子镀和磁控溅射是PVD方法中最为常见的硬质陶瓷涂层的制造技术。目前，行业内部发现TiAlN涂层润滑性比较好，内应力比较低，且其可以提高金属钻头的使用寿命，采用TiAlN涂层的金属钻头在汽车轮毂上钻出螺丝孔时，可以使得金属钻头的使用寿命提升到200～ 300孔，极大的提升了普通的钻头的使用寿命。
[0004]但是，由于TiAlN涂层的导热效果良好，这样就会使得钻头在工作时，将TiAlN涂层与轮毂钻孔之间摩擦产生的热量快速传递到金属钻头内部，使得金属钻头的红硬性降低，从而使得金属钻头的使用寿命的延长有了极大的限制。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，为了解决以上TiAlN涂层的导热效果良好，从而使得含有 TiAlN涂层的钻头红硬性降低的问题，本技术提出一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头，其通过TiSi涂层与TiAlN涂层的配合，利用Si 的阻热功能，使得钻头在加工的时候，将由于钻头涂层与钻孔之间的摩擦产生的热量有效的阻隔在TiSi涂层外面，减少了热量传递到钻头刀体上的可能性，提升了钻头的红硬性，对钻头刀体产生保护，延长了钻头的使用寿命。
[0006]一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头，其包括：钻头本体1 和从下往上依次重复的七层复合涂层2，最下面一层的复合涂层2粘附在钻头本体1的表面，其特征在于：复合涂层2从下往上包括TiAlN涂层21和TiSi 涂层22，其中TiAlN涂层21的厚度为0.2
±
0.02um，TiSi涂层22的厚度为0.15
ꢀ±
0.015um，且从下往上依次重复的七层复合涂层2的厚度为2～3um。
[0007]进一步的，所述的TiSi涂层中，Ti原子与Si原子的物质的量之比为85： 15。
[0008]进一步的，所述的TiAlN涂层中，Ti原子与Al原子的物质的量之比为50： 50。
[0009]一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头，其处理工艺如下：
[0010]A、抽真空、加热：首先将钻头本体1材料放置于真空镀膜设备中，调节设备真空度为6*10
‑5mbar，加热1h左右，使得温度升高到460
‑
480℃。
[0011]B、清洁钻头本体1：离子轰击，偏置电压为10V，分子泵运行频率从起始抽真空时的100％下降到72％，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气(H)和99.999％的高纯度氩气(Ar)，氢气(H)的流量为50
‑
200sccm，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为20
‑
30min。接着，偏置电压设为200V，在设备中通入高纯度氩气(Ar)，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为20
‑
30min。
[0012]C、镀TiAlN涂层21：分子泵频率为72％，在设备中充入氮气(N)，使得设备中的压力为4*10
‑2mbar，单开TiAl50/50靶材，弧电流为180A，偏置电压为40V，涂层时间为8min。
[0013]D、镀TiSi涂层22：分子泵频率为72％，在设备中冲入氮气(N)，使得设备中的压力为4*10
‑2mbar，单开TiSi85/15靶材，弧电流为200A，偏置电压为40V，涂层时间为8min。
[0014]E、上述步骤C、步骤D为一组，循环工作7个周期，使得膜层的总厚度(TiAlN 涂层21+TiSi涂层22)为2～3um。
[0015]F、最终出炉前将温度降低至200℃以下。
[0016]采用本技术的方法制备的涂层的硬度为3100
‑
3500V，结合力采用洛氏硬度计测量可以达到HF1标准或HF2标准，与金属的摩擦摩擦系数为0.25，耐热温度为900℃。采用本技术的通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头在汽车轮毂上打螺丝孔时，可以使得钻头的使用寿命延长至800～1000 个孔。
[0017]本技术的通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头的工作原理如下：单独的TiAlN涂层的优势在于润滑性比较好，内应力比较低，但是导热性能好；单独的TiSi涂层优势在于阻热性能好，但是内应力大，无法单独实用。现在将TiSi涂层附着在TiAlN涂层的表面，且保持TiSi涂层要比TiAlN 涂层薄，通过TiAlN涂层改善TiSi涂层的内应力，并且单层TiSi涂层和单层 TiAlN涂层的厚度也很有讲究，当单层TiSi涂层和单层TiAlN涂层的厚度低于设定值时，极有可能导致涂层不均匀；当单层TiSi涂层和单层TiAlN涂层的厚度高于设定值时，则容易导致涂层过厚，两种涂层的相互调节的效果不佳；同时由于TiSi涂层位于TiAlN涂层的外部，TiSi涂层会将热量阻挡在外面，使得热量在经过TiSi涂层传递到TiAlN涂层时，产生了大量衰减。并且，通过多次试验后，确定TiAlN涂层和TiSi涂层为7次周期循环，这样使得涂层的总厚度在行业标准范围内，若再增加一个周期的循环，则钻头在使用的过程中，涂层可能会崩掉；若减少一个周期的循环，使用寿命会明显降低。
[0018]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术的权利要求。凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围内。
附图说明
[0019]图1为一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头的结构示意图。
[0020]主要元件符号说明：
[0021]钻头本体1复合涂层2TiAlN涂层21TiSi涂层22
[0022]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本技术。
具体实施方式
[0023]一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头，其包括：钻头本体1 和从下往上依次重复的七层复合涂层2，最下面一层的复合涂层2粘附在钻头本体1的表面，复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种通过TiSi涂层改良的含有TiAlN涂层的钻头，其包括：钻头本体(1)和从下往上依次重复的七层复合涂层(2)，最下面一层的复合涂层(2)粘附在钻头本体(1)的表面，其特征在于：复合涂层(2)从下往上包括TiAlN涂层(21)和TiSi涂层(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟亮，邓永琪，梁海洋，
申请(专利权)人：苏州星蓝纳米技术有限公司，
类型：新型
国别省市：