[发明专利]一种具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具及制备方法

权利要求书

1.一种具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1准备两块刀体，包括第一刀体和第二刀体，经研磨抛光、清洗后待用；

S2在第一刀体上表面制备薄膜温度传感器，包括如下子步骤：

S21制备温度传感器光刻掩膜版，包括温度传感器第一部分图案的掩膜版和温度传感器第二部分图案的掩膜版；

S22在第一刀体上表面经匀胶、前烘、前曝光、后烘、泛曝光、显影、镀膜和金属剥离完成温度传感器第一部分的制备；

S23重复步骤S22完成温度传感器第二部分的制备；

S3在第一刀体上表面已制备的图案上镀绝缘薄膜层，在第一刀体上表面中部未制备图案区域溅射金属薄膜层；

S4将第二刀体放置在第一刀体的上表面，通过模具固定第一刀体与第二刀体的相对位置，然后进行高温高真空等静压烧结制备获得刀具，其中真空度在5×10^-3Pa以下，升温速率为1℃/min～3℃/min，温度为1250℃～1350℃，压强为5MPa～15MPa，保温保压时间为4h～6h；

S5对刀具进行刀尖修饰，获得所需的切削刀具。

2.如权利要求1所述的具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具的制备方法，其特征在于，所述S22包括如下子步骤：

(1)在第一刀体的上表面以4000rpm的转速滴涂光刻胶，旋涂时间为30s，旋涂厚度为1.2μm～1.5μm；

(2)在90℃～98℃下烘烤2min～3min，然后在光刻机上借助温度传感器第一部分图案的掩膜版曝光2s～5s；

(3)再在110℃～120℃下烘烤2min～3min，然后曝光25s～35s；

(4)放入显影液中浸泡25s～35s取出，用去离子水清洗获得温度传感器第一部分光刻图案；

(5)利用磁控溅射机在200W直流源下在第一刀体上表面镀10nm粘附层，再在150W射频源下在粘附层上镀200nm的温度传感器第一部分合金层；

(6)将镀膜后的第一刀体浸泡到丙酮中，去除多余的合金层，完成温度传感器第一部分的制备。

3.如权利要求1所述的具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具的制备方法，其特征在于，第一刀体和第二刀体的尺寸不同，其中第一刀体的尺寸大于第二刀体。

4.如权利要求1所述的具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具的制备方法，其特征在于，研磨抛光时第一刀体和第二刀体均进行双面研磨抛光，并研磨抛光至平面粗糙度为100nm以下。

5.如权利要求1所述的具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具的制备方法，其特征在于，绝缘薄膜层具体为熔点在1600℃～2100℃的绝缘层，厚度优选为600nm～800nm。

6.如权利要求1-5任一项所述的具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具的制备方法，其特征在于，金属薄膜层具体为熔点在1400～1700℃的金属层，其厚度与绝缘薄膜层相等，优选为600nm～800nm。

7.一种具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的方法制备。

8.如权利要求7所述的具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具，其特征在于，切削刀具中的温度传感器的测温点数量不低于5个，相邻测温点间距不高于100μm，同时测温点与切削区域的距离为100μm。

9.如权利要求8所述的具有嵌入式薄膜温度传感器的切削刀具，其特征在于，所述温度传感器的厚度为200nm～500nm。