[发明专利]一种基于切削刀具的复合涂层制备工艺

说明书

本发明公开一种基于切削刀具的复合涂层制备工艺，包括将切削刀具依次进行清洗前处理以及脱钴预处理，并清洗后吹干待用；将待用的切削刀具放入CVD金刚石沉积炉中，然后将CVD金刚石沉积炉抽真空，再按照CH₄、H₂、N₂气流速率比1∶100～300∶1～3通入CH₄、H₂、N₂三者的混合气体，加热热丝，以调节切削刀具的表面温度为600～1000℃，沉积6～10h，切削刀具表面形成导电金刚石涂层；再在CVD涂层表面进行TiN涂层沉积，得到复合涂层切削刀具。本发明公开一种基于切削刀具的复合涂层制备工艺，通过对切削刀具内部进行CVD导电金刚石涂层涂覆，再通过对CVD导电金刚石涂层表面进行TiN涂层涂覆，形成一种复合涂层的刀具。通过该制备工艺制备的切削刀具导电性好、韧性强、耐磨性好，使用寿命长。

技术领域

本发明属于切削刀具加工制造技术领域，具体涉及一种基于切削刀具的复合涂层制备工艺。

背景技术

因此使用的局限性很大。目前，各个行业尤其是航天航空出现了许多新型材料，例如高温合金材料。这种高温合金材料具有优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能、良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，因此又被称为“超合金”。但这种材料加工困难，一般采用涂覆有耐磨涂层的硬质合金工具来实现。多年来，通过物理气相沉积(PVD)涂覆硬质层的切削工具已经在商业上得到运用。但是，PVD涂覆的刀具在耐磨性和附着力方面表现稍差，其使用寿命也较短。

还有一种刀具的涂层是采用化学气相沉积(CVD)技术来沉积。该种CVD涂覆的刀具具有高耐磨性和优异的涂层附着力，因此，CVD涂覆的刀具进一步拓宽了涂覆刀具的使用领域。目前，采用CVD技术涂覆金刚石的刀具也在商业上得到运用。但是，由于高的沉积温度和由于在沉积的涂层材料与硬质合金工具基体间热膨胀系数的差异，所以CVD制造出的涂层具有冷却裂纹和极高的拉伸应力。拉伸应力状态降低了CVD涂覆刀具的韧性。因此，CVD技术涂覆金刚石的刀具只适用于有色金属和非金属的加工，而不适用于加工铁基类和高温合金类材料；且现有CVD技术涂覆金刚石的制备工艺还不能实现涂层的高导电性。因此，如何制备一种涂层导电性好、涂覆刀片韧性高、使用寿命长的切削刀具已成为业界研究的热点之一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种基于切削刀具的复合涂层制备工艺，解决了现有技术中切削刀具的涂层导电性差、涂覆的刀具韧性低、使用寿命长的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：一种基于切削刀具的复合涂层制备工艺，其特征在于，包括切削刀具内部的CVD涂层工艺和CVD涂层外部的PVD涂层工艺；其中，

切削刀具内部的CVD涂层工艺包括以下步骤：

步骤1：将切削刀具依次进行清洗前处理以及脱钴预处理，并将脱钴预处理后的切削刀具清洗后吹干待用；

步骤2：将步骤1中待用的切削刀具放入CVD金刚石沉积炉中，然后将CVD金刚石沉积炉抽真空，炉内压力不得高于10pa，再按照CH₄、H₂、N₂气流速率比1∶100～300∶1～3通入CH₄、H₂、N₂三者的混合气体，气体压力为-100～-90KPa，加热热丝，以调节切削刀具的表面温度为600～1000℃，沉积6～10h，切削刀具表面形成导电金刚石涂层；

CVD涂层外部的PVD涂层工艺包括：在步骤2的表面进行TiN涂层沉积，得到复合涂层切削刀具。