一种切削钛合金材料的涂层刀具制造技术

一种切削钛合金材料的涂层刀具，涉及机械切削刀具制造技术领域，包括刀具基体和沉积于刀具基体上的复合涂层，复合涂层包括沉积于刀具基体上的纳米复合层和沉积于纳米复合层上的耐磨减摩层；纳米复合层由随机分散的纳米管状单元和包裹所述纳米管状单元的主成分涂层组成，本实用新型专利技术将碳纳米管单元随机分布于涂层中起到减摩、排热的作用，碳纳米管氧化后预留的空位还可以为切屑的排出提供通道，可避免工件材料熔覆黏结在刀具表面。工件材料熔覆黏结在刀具表面。工件材料熔覆黏结在刀具表面。

【技术实现步骤摘要】
一种切削钛合金材料的涂层刀具


[0001]本技术涉及机械切削刀具制造
，具体涉及一种切削钛合金材料的涂层刀具。

技术介绍

[0002]钛合金是重量轻、比强度高、耐氧化耐腐蚀性优异的耐热合金，这些特性使其在航空航天、化工以及医疗等领域中得到广泛应用。但钛合金热传导率很低，在加工中产生的切削热很难通过切屑或工件本身传导出去，导致被加工材料容易堆积熔覆在刃口上。当黏附物随着切屑剥离时还会带走涂层和合金基材，造成刃口崩缺，从而降低刀具寿命。
[0003]传统解决钛合金加工中切削热的方式是设法让切削热通过刀具本身传走，往往在确保硬质合金具有必要硬度的条件下，优化调整WC粒度和配比，以提高热传导率。而事实上这样仍然很难将切削时产生的热量充分排出，因此，研究一种热导率高，同时还难以让工件材料熔覆黏结在刀具表面的涂层非常重要，通过涂层来提高钛合金的加工性能对于提高钛合金加工刀具的使用寿命及稳定性具有非常积极的意义。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的问题，本技术提供一种热导率高，耐磨易排屑，低化学活性的切削钛合金材料的涂层刀具。
[0005]具体技术方案为：包括刀具基体和沉积于刀具基体上的复合涂层，所述复合涂层包括沉积于所述刀具基体上的纳米复合层和沉积于纳米复合层上的耐磨减摩层；所述纳米复合层由随机分散的纳米管状单元和包裹所述纳米管状单元的主成分涂层组成。
[0006]优选地，所述纳米管状单元为碳纳米管，所述碳纳米管管径为5
‑
20nm，管长为500
‑/>2000nm；所述纳米管状单元随机分布于所述主成分涂层中，占所述主成分涂层总面积的10
‑
50%。
[0007]优选地，所述主成分涂层为AlTiN、AlCrN、TiSiN涂层中的一种。
[0008]优选地，所述耐磨减摩层为TiB2涂层。
[0009]优选地，所述纳米复合层厚度为1000
‑
2000nm；所述耐磨减摩层厚度为500
‑
1500nm。
[0010]优选地，所述刀具基体上与所述纳米复合层之间分布有过渡层。
[0011]优选地，所述过渡层为Cr、CrN、CrAlN中的一种。
[0012]优选地，所述刀具基体为硬质合金刀具、金属陶瓷刀具、聚晶立方氮化硼刀具、聚晶金刚石刀具中的一种。
[0013]优选地，所述复合涂层的总厚度为2
‑
4μm。
[0014]本技术提供一种切削钛合金材料的涂层刀具，与现有技术相比有益效果为：本技术将碳纳米管单元随机分布于涂层中起到减摩、排热的作用，碳纳米管氧化后预留的空位还可以为切屑的排出提供通道，可避免工件材料熔覆黏结在刀具表面，解决了现
有技术中存在的技术问题。
附图说明
[0015]图1：是本技术提供实施例一整体示意图。
[0016]图2：是本技术提供实施例二整体示意图。
[0017]图3：是本技术提供纳米管状示意图。
[0018]图中：1
‑
刀具基体、2
‑
纳米复合层、3
‑
耐磨减摩层、4
‑
纳米管状单元、5
‑
主成分涂层、6
‑
过渡层。
具体实施方式
[0019]以下将结合附图对本技术各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本技术所保护的范围，在本技术的描述中，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 为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或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技术的限制。
[0020]此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0021]下面通过具体的实施例子并结合附图对本技术做进一步的详细描述。
[0022]实施例一：如图1所示，一种切削钛合金材料的涂层刀具，包括刀具基体1和沉积于刀具基体1上的复合涂层，刀具基体1为硬质合金刀具、金属陶瓷刀具、聚晶立方氮化硼刀具、聚晶金刚石刀具中的一种。
[0023]复合涂层包括沉积于刀具基体1上的纳米复合层2和沉积于纳米复合层2上的耐磨减摩层3。
[0024]其中，纳米复合层2由随机分散的纳米管状单元4和包裹纳米管状单元4的主成分涂层5组成。纳米管状单元4为碳纳米管，如图3所示，碳纳米管管径为5
‑
20nm，管长为500
‑
2000nm；纳米管状单元4随机分布于主成分涂层5中，占主成分涂层5总面积的10
‑
50%。主成分涂层5为耐磨抗氧化性能优异的AlTiN、AlCrN、TiSiN涂层中的一种。将碳纳米管分布随机分布于涂层中起到减摩，排热的作用，碳纳米管氧化后预留的空位还可以为切屑的排出提供通道，可避免工件材料熔覆黏结在刀具表面。
[0025]耐磨减摩层3为低化学活性和非亲和性涂层TiB2。
[0026]纳米复合层2厚度为1000
‑
2000nm；耐磨减摩层3厚度为500
‑
1500nm。
[0027]其中，纳米复合层2通过电弧离子镀制备所得；碳纳米管单元4通过电弧法使石墨
靶材放电制得；耐磨减摩层3通过高功率脉冲磁控溅射制备所得。
[0028]实施例二：在实施例一的基础上，进一步，如图2所示，刀具基体1上与纳米复合层2之间分布有过渡层6，设置过渡层6用于减少纳米复合层2与刀具基体1之间因热膨胀系数不同而引起的内应力，过渡层6通过电弧离子镀制备所得，过渡层6为Cr、CrN、CrAlN中的一种。
[0029]复合涂层的总厚度为2
‑
4μm。
[0030]综上所述，本技术通过将碳纳米管单元随机分布于涂层中起到减摩、排热的作用，碳纳米管氧化后预留的空位还可以为切屑的排出提供通道，可避免工件材料熔覆黏结在刀具表面。
[0031]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本技术，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本技术的优选实施方式，但所属领域的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种切削钛合金材料的涂层刀具，包括刀具基体（1）和沉积于刀具基体（1）上的复合涂层，其特征在于，所述复合涂层包括沉积于所述刀具基体（1）上的纳米复合层（2）和沉积于纳米复合层（2）上的耐磨减摩层（3）；所述纳米复合层（2）由主成分涂层（5）包裹若干纳米管状单元（4）构成，所述主成分涂层（5）为AlTiN、AlCrN、TiSiN涂层中的一种。2.根据权利要求1所述的一种切削钛合金材料的涂层刀具，其特征在于，所述耐磨减摩层（3）为TiB2涂层。3.根据权利要求1所述的一种切削钛合金材料的涂层刀具，其特征在于，所述纳米复合层（2）厚度为1000
‑
2000nm；所述耐磨减摩层（3）厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张敏捷，邢建军，周甜元，康梦利，
申请(专利权)人：富耐克超硬材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：