[发明专利]一种应用于挤压丝锥的涂层

说明书

技术领域

本发明属于塑料成型设备技术领域，更具体涉及一种应用于挤压丝锥的涂层。

背景技术

挤压丝锥是利用金属塑性变形原理而加工内螺纹的一种新型螺纹刀具，挤压丝锥挤压内螺纹是无屑加工工艺，特别适用于强度较低、塑性较好的铜合金和铝合金，也可用于不锈钢和低碳钢等硬度低、塑性大的材料攻丝，寿命长。用挤压丝锥挤出的螺纹表面光洁度高，螺纹的金属纤维不断裂，并在表面形成一层冷硬层，可提高螺纹的强度和耐磨性。它从根本上解决了攻丝的排屑困难问题，因无屑，更有利于螺纹的装配。在电子，塑料行业应用广泛。

钛合金作为一种优良的耐腐蚀材料，并具备有强度和韧性等方面的优异使用性能，使之在机器零件及制药、化工设备等各个领域得到广泛的应用。但是，随着钛合金用量的不断增加，钛合金作为难切削材料的加工问题就日益突出。正是因为钛合金具有良好的塑性和一定的韧性及强度，所以导致加工硬化现象严重，易对刀具切削刀口造成损伤。由于它高温下强度高， 热传导率低，因此切削温度高，对刀具磨损影响很大，正因它具有相当大的韧性和强度，延伸率大，故极易形成积屑瘤，加快刀具的损伤。这些情况对于钛合金加工，尤其是攻丝将会带来很大困难。

为了解决以上问题，现在国内外都在丝锥表面进行PVD（PhysicAl Vapor DeposiTion）涂层处理，如：TiN、TiCN、CrN等，以提供升丝锥的抗磨损性能，延长其使用寿命，这些涂层对提升丝锥的抗粘着及抗磨损能力成到了一定的作用，但还没有根本解决这个问题，特别在钛合金加工方面。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种应用于挤压丝锥的涂层，通过在丝锥表面镀上一层具有抗高温、高硬度、摩擦系数低自润滑的本发明的涂层，从而使丝锥具有更好的耐磨性、抗粘着性、高温抗氧化性和自润滑排它性，从而提高丝锥在钛合金加工的使用寿命，降低生产成本。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

 一种应用于挤压丝锥的涂层，包括在丝锥的基材上由内至外的过渡层、功能层和自润滑层，所述过渡层是过渡金属中至少一种的单质或氮化物或碳化物或氮碳化物的陶瓷相纳米晶结构，所述主功能层是TiAlCrN、CrN涂层相互交替组成的陶瓷相纳米晶结构复合层，所述自润滑层是WC/C。

更优的，所述过渡层的厚度为200～250nm。

更优的，所述过渡金属包括Ti、Cr、 Zr。

更优的，所述主功能层的厚度为2～3μm。

更优的，所述主功能层的陶瓷相纳米晶复合层的纳米晶体粒的直径小于5nm。

更优的，所述自润滑层的厚度为1～2μm。

采用上述技术方案后，其有益效果是：

1.与现有的TiN、TiCN、TiAlN等普通涂层相丝锥相比，本发明所制作的丝锥，加工钛合金使用寿命可延长2-3倍；

 2.本发明生产的丝锥，涂层跟丝锥基材为冶金结合，具有很好的附着力，在使用过种中不会产生脱落；

3.本发明生产的陶瓷相纳米晶复合涂层具有HV4500的显微硬度，而普通的TiN、TiCN、TiAlN等涂层只有HV2000-2800的显微硬度，本发明的涂层具有很高的硬度，因此具有很强的耐磨性，从而解决了丝锥不耐磨的难题；

4.本发明生产的陶瓷相纳米晶复合涂层，是一种陶瓷相的纳米晶，颗粒小，涂层厚度高达4-5μm，涂层中含有抗高温氧化性能的Al、Cr元素，可以抵挡在加工过程中产生的高温氧化，从而使丝锥有极高加工红硬性和韧性；

5.本发明生产的陶瓷相纳米晶复合涂层的最外层摩擦系数很低，只有0.1左右，可以大幅减少丝锥攻丝过种与被加工材料之间的磨损，同时有利于提高刀具加工效率；

6.主功能层中的陶瓷相纳米晶复合层的纳米晶体粒的直径小于5nm，硬度高、韧性好、抗高温和红硬性；

7.本发明的涂层是采用多弧离子磁控溅射技术生产，因而具有生产成本低的特点，可以大规模工业化生产，节能环保。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。