[发明专利]一种基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法

说明书

本发明公开了一种基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法。它包括基材，涂覆在基材外的PVD涂层，PVD涂层的表面刻蚀有凹凸不平的不规则表面，PVD涂层的外围涂覆有CVD涂层，PVD涂层和CVD涂层互相交融成为高强度复合层。其优点在于：CVD涂层与刻蚀有不规则表面的PVD涂层的结合力也更强,从而也可以沉积更厚的涂层，利用了PVD技术对基材的预处理保护，降低了较高温度对基材的影响，大大提高了刀具材料抗弯强度；通过刻蚀技术将CVD涂层和PVD涂层交融提高了复合能力并避免了涂层内部呈拉应力状态，使刀具在使用时产生微裂纹，而PVD涂层内部呈压应力状态，内部的微裂纹可自动修复，延长了使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种高速切削刀具，具体的是一种基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法。

背景技术

采用涂层技术可以使刀具获得良好的机械性能从而提高切削刀具使用寿命和提高机械加工效率，它是近代发展起来的材料表面处理工艺，目前常规的涂层技术通常可分为化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术两大类，对于CVD技术来说，由于涂层与基体结合强度较高并且其具有很好的耐磨性，因此，被广泛应用于硬质合金刀具的表面处理，然而CVD技术还存在处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降以及易导致刀具使用时产生微裂纹等问题严重制约着其发展，而对于PVD技术来说，由于采用PVD技术可大幅度提高高速钢刀具的切削性能，其工艺处理温度可控制在500℃以下，在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响，相对于CVD技术来说也得到了更快速的发展，然而这种技术还存在结合度不高的问题，因此，也从另外一方面制约了其发展，因此如何既能提高结合强度，又能提高刀具抗弯性能是一个难以解决的技术难题，后来有人提出将CVD和PVD叠加形成两种操作步骤的方案，实践证明，由于两种工艺本身存在属性上的制约很难进行融合发展，因此该技术一直不温不火。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种既能提高结合强度，又能提高刀具抗弯性能的基于PVD技术的高速切削刀具。

为了解决上述技术问题，本发明的基于PVD技术的高速切削刀具，包括基材，涂覆在基材外的PVD涂层，PVD涂层的表面刻蚀有凹凸不平的不规则表面，PVD涂层的外围涂覆有CVD涂层3，PVD涂层2和CVD涂层3互相交融成为高强度复合层4。

所述基材1为硬质合金或高速钢基材。

所述PVD涂层2为纳米涂层，总厚度为2-5纳米。

所述CVD 涂层3为金属氮化物、碳化物或氧化物。

一种如上述基于PVD技术的高速切削刀具的制造方法，包括以下步骤：

A、经过常规工艺将PVD涂层浆料沉积到基材上；

B、基材沉积PVD涂层后采用刻蚀机对PVD涂层表面进行刻蚀不规则的表面凹坑和凸起，

C、在步骤B中的产品上采用湿法喷砂操作将CVD 涂层沉积在PVD涂层外，获得1600-1700MPa 的压缩应力。

本发明的优点在于：

经过外层的CVD涂层，制造过程中较高的反应温度以及较快的沉积速率短时间内即可沉积好CVD涂层；较高的沉积温度，使气体分子或原子在PVC涂层表面吸附和扩散作用加强，化学反应更加充分，所以CVD涂层与经过表面刻蚀的PVC涂层的结合力也更强,从而也可以沉积更厚的涂层，特别是将CAD涂层设置在外侧，一方面，利用了PVD技术对基材的预处理保护，降低了较高温度对基材的影响，大大提高了刀具材料抗弯强度，涂层与基体间也不会产生η相，扩大了应用范围；另外一方面，特别是巧妙地通过刻蚀技术将CVD涂层和PVD涂层交融提高了复合能力并避免了涂层内部呈拉应力状态，使刀具在使用时产生微裂纹，而PVD涂层内部呈压应力状态，内部的微裂纹可自动修复，延长了使用寿命。

附图说明