一种高速钢刀具的玫瑰金色涂层及其制备方法技术

技术编号：40082744 阅读：8 留言：0更新日期：2024-01-23 14:59

本发明专利技术提供一种高速钢刀具的玫瑰金色涂层，包括Ti层和Ti(C，N)层。该玫瑰金色涂层的颜色LAB值为：L61、a13和b17，厚度为1～1.5μm，表面粗糙度小于50nm，硬度为30～35GPa，附着力大于60N，具有优良的耐磨性能。本发明专利技术采用真空电弧离子镀法，在高速钢刀具的表面进行Ti离子刻蚀并同步沉积Ti层，然后通入N<subgt;2</subgt;和C<subgt;2</subgt;H<subgt;2</subgt;气体与Ti离子进行化合反应，形成玫瑰金色的离子并在Ti层上沉积Ti(C，N)层，最终形成玫瑰金色涂层。本发明专利技术解决了金铜合金涂层成本效率低和性能不足问题，具有生产效率高，工艺成本低，涂层性能稳定，可达到玫瑰金外观品质等特点，适用于提升刀具产品核心价值和品牌竞争力，实用性和推广性较强。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及真空镀膜，具体涉及一种高速钢刀具的玫瑰金色涂层及其制备方法。

技术介绍

1、在先进制造业中，80％以上的高性能高速钢刀具都采用了表面涂层技术。经过涂层处理后的刀具，其性能优化，使用寿命延长，技术效益和经济效益都得到明显提升。

2、随着市场竞争的加剧，终端厂商为了突显刀具产品的个性，或提高刀具产品的附加值和竞争力，在保证涂层性能的基础上，对产品的表面外观提出越来越高的要求。玫瑰金的色泽华丽典雅，可显著提升刀具产品的外观吸引力和品位。目前合成玫瑰金色的方法多采用pvd技术，通过沉积形成金铜合金涂层，但其价格昂贵，涂层的耐磨性、耐腐蚀性不佳，且工艺制程复杂，在刀具应用上满足使用性能、实现成本效率和批量化生产仍存在着一定的困难。

技术实现思路

1、因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中高速钢刀具的玫瑰金涂层多采用pvd法制备金铜合金涂层产生的涂层性能不佳、成本效率低等问题，从而提供一种高速钢刀具的玫瑰金色涂层及其制备方法。

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：

3、第一方面，本专利技术提供一种高速钢刀具的玫瑰金色涂层，包括ti层和ti(c，n)层，其中，所述ti层做为过渡涂层，沉积在高速钢刀具表面；所述ti(c，n)层作为面涂层，沉积在所述ti层表面；所述玫瑰金色涂层的颜色lab值为：l61、a13和b17，厚度为1～1.5μm，表面粗糙度小于50nm，硬度为30～35gpa，附着力大于60n。

4、第二

5、步骤(1)，化学清洗：以高速钢的刀具作为基材，对基材表面进行超声化学清洗；

6、步骤(2)，真空加热：将所述基材置于真空镀膜腔体内进行真空加热；

7、步骤(3)，离子源轰击：对所述基材进行阳极层离子源辅助ar离子轰击，去除基材表面的附着物；

8、步骤(4)，ti离子刻蚀及ti层沉积：采用真空电弧离子镀对所述基材进行ti离子刻蚀并同步沉积ti层；

9、步骤(5)，ti(c，n)层沉积：采用真空电弧离子镀在所述ti层上沉积ti(c，n)层；

10、步骤(6)，钝化抛光：采用自动喷砂机对所述涂层刀具进行钝化抛光。

11、进一步地，步骤(1)中，采用正溴丙烷、石油醚和丙酮三种溶剂依次对基材表面进行超声清洗，采用正溴丙烷、石油醚和丙酮三种溶剂依次对基材表面进行超声清洗，超声频率为20～30khz，每种溶剂的超声空化时间分别为5～8min。

12、进一步地，步骤(2)中，真空加热的条件为：热电阻辐射加热至300～400℃，保温时间30～40min，本底真空度优于9×10-3pa。

13、进一步地，步骤(3)中，离子轰击清洗的条件为：清洗工作温度为300～400℃，向离子源通入ar气，气压控制为0.05～0.1pa，阳极层离子源的电压为2000～2400v，基材偏压为800～1000v，轰击时间为30～40min。

14、进一步地，步骤(4)中，真空电弧离子镀的条件为：通入ar气，ar气流量为500～600sccm，采用ti靶材，气压控制在0.6～0.7pa，弧电流为70～80a，基材偏压为600～800v，沉积时间为3～5min。

15、进一步地，步骤(5)中，真空电弧离子镀的条件为：通入ar气、n2气和c2h2气体，ar气流量为200～250sccm，n2气流量为400～450sccm，c2h2气流量为20～35sccm，采用ti靶材，气压控制在0.9～1.0pa，弧电流为70～80a，基材偏压为40～80v，沉积时间为1～1.5h。

16、进一步地，步骤(6)中，喷砂颗粒以1～3mm/s的速度和0.3～0.5mpa压力在涂层刀具表面上划擦、翻滚和耕犁，对涂层表面沉积的颗粒进行微细去除。

17、本专利技术技术方案，具有如下优点：

18、本专利技术采用真空电弧离子镀方法，在高速钢刀具的表面进行ti离子刻蚀并同步沉积ti过渡层，然后通入n2和c2h2气体与ti离子进行化合反应，形成玫瑰金色的离子并在ti层上沉积ti(c，n)层，最终形成玫瑰金色涂层。本专利技术高速钢刀具的玫瑰金色涂层中，ti层可以增加涂层体系的机械强度，ti(c，n)层作为面涂层，可呈现玫瑰金外观品质。本专利技术玫瑰金色涂层的颜色lab值为：l 61、a13和b17，厚度为1～1.5μm，表面粗糙度小于50nm，硬度为30～35gpa，附着力大于60n，具有优良的耐磨性能。

19、本专利技术解决了金铜合金涂层成本效率低和性能不足问题，具有生产效率高，工艺成本低，涂层性能稳定，可达到玫瑰金外观品质等特点，适用于提升刀具产品核心价值和品牌竞争力，实用性和推广性较强。

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【技术保护点】

1.一种高速钢刀具的玫瑰金色涂层，其特征在于：包括Ti层和Ti(C，N)层，其中，

2.一种如权利要求1所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用正溴丙烷、石油醚和丙酮三种溶剂依次对基材表面进行超声清洗，超声频率为20～30kHz，每种溶剂的超声空化时间分别为5～8min。

4.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，真空加热的条件为：热电阻辐射加热至300～400℃，保温时间30～40min，本底真空度优于9×10-3Pa。

5.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，离子源轰击的条件为：清洗工作温度为300～400℃，向离子源通入Ar气，气压控制为0.05～0.1Pa，阳极层离子源的电压为2000～2400V，基材偏压为800～1000V，轰击时间为30～40min。

6.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的

7.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，真空电弧离子镀的条件为：通入Ar气、N2气和C2H2气体，Ar气流量为200～250sccm，N2气流量为400～450sccm，C2H2气流量为20～35sccm，采用Ti靶材，气压控制在0.9～1.0Pa，弧电流为70～80A，基材偏压为40～80V，沉积时间为1～1.5h。

8.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，喷砂颗粒以1～3mm/s的速度和0.3～0.5MPa压力在涂层刀具表面上划擦、翻滚和耕犁，对涂层表面沉积的颗粒进行微细去除。

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【技术特征摘要】

1.一种高速钢刀具的玫瑰金色涂层，其特征在于：包括ti层和ti(c，n)层，其中，

2.一种如权利要求1所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，采用正溴丙烷、石油醚和丙酮三种溶剂依次对基材表面进行超声清洗，超声频率为20～30khz，每种溶剂的超声空化时间分别为5～8min。

4.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，真空加热的条件为：热电阻辐射加热至300～400℃，保温时间30～40min，本底真空度优于9×10-3pa。

5.根据权利要求2所述的高速钢刀具的玫瑰金色涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，离子源轰击的条件为：清洗工作温度为300～400℃，向离子源通入ar气，气压控制为0.05～0.1pa，阳极层离子源的电压为2000～2400v，基材偏压为800～1000v，轰击时间为...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋钊，马占吉，周晖，鲜昌卫，许戬，张腾飞，杨拉毛草，骆水连，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：

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