[发明专利]一种铣刀纳米涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种铣刀纳米涂层及其制备方法，纳米涂层包括在刀刃外侧从内到外依次制备有基层、过渡层、功能层，在刀柄外侧从内到外依次制备有基层、过渡层、功能层、强化层，基层为Cr材料涂层，过渡层为TiN材料涂层，功能层为TiAlSi材料涂层,强化层为TiWB材料涂层；纳米涂层的制备方法包括预处理、离子清洗；制备Cr基层、TiN过渡层、TiAlSi功能层；缠绕聚乙烯薄膜和无纺布；制备刀柄上的TiWB强化层；将缠绕的聚乙烯薄膜和无纺布层除去，从而制备刀柄和刀刃不同的涂层。本发明在不影响刀刃的功能层的情况下，在刀柄外涂覆TiWB强化层，进一步增加刀柄的膜层硬度和膜层耐温性，从而可以克服现有技术中不断增加Al和Cr的含量成分来提高硬度和耐温性的问题。

技术领域

本发明涉及纳米涂层领域，具体涉及一种铣刀纳米涂层的制备方法。

背景技术

随着中国工业的进一步发展，切削加工技术向着高速、高效、干式的方向逐步迈进。高速铣削是目前高速切削应用的主要工艺，高速铣刀是实现高速铣削加工的重要技术之一。高速切削加工技术集高效、优质和低耗于一身，不仅切削效率高，而且表面加工质量好、单位切削力小，但对刀具材料的耐磨性能和红硬性能要求也提出了更高的要求。现最普遍使用的硬质合金刀具的磨损及高温软化问题在高速铣削过程中却难以避免。这严重制约了刀具使用寿命和工作效率，更影响工件表面质量。因此，如何降低刀具磨损及高温软化问题显得尤为重要。

刀具涂层技术的发展为提高刀具工作效率和增加刀具使用寿命带来新的思路。刀具涂层技术是把具有较高硬度的涂层材料制备在韧性较好的刀具基体上以解决刀具存在的强度和硬度之间的矛盾。涂层摩擦系数较低，可降低切削时的切削力和切削温度的提高，同时其热传导系数较低，能有效改变热流方式，使刀具和工件的温度不致过高，大大提高刀具耐用度，同时也提高刀具工作极限速度。此外，涂层可以有效地提高刀具的抗磨性能，对金属切削过程中的刀具磨损问题有很好的改善作用。将超硬刀具涂层材料镀于金属切削刀具表面，正适应了现代制造业对铣刀刀具的高技术要求，金属刀具基体不但保持了较高的强度，而镀于表面的涂层又能发挥它“超硬、强韧、耐磨、自润滑”的优势，从而大大提高金属切削刀具在现代加工过程中的耐用度和适应性。

目前，工业习惯上在TiN涂层中添加Cr、Al等元素来提高耐高温、耐腐蚀性能，显微硬度也有大幅度提高，可以达到HV3000以上，常见的有TiCrN，TiAlN，AlTiN等，为了进一步提高进一步提高纳米涂层的硬度和耐温性，目前的做法主要是不断增加Al和Cr的含量成分，但是随着对硬度和温度的要求不断提高，目前只是增加Al和Cr的含量占比成分已无法满足要求，所以现在急需一种新型的涂层材料和涂层的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铣刀纳米涂层和铣刀纳米涂层的制备方法，解决现有技术中铣刀纳米涂层强度和耐温性不足的问题，在不影响刀刃的情况下，增加刀柄的强度和耐温性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种铣刀纳米涂层，所述铣刀包括刀柄和刀刃，所述刀刃外侧从内到外依次制备有基层、过渡层、功能层，所述刀柄外侧从内到外依次制备有基层、过渡层、功能层、强化层，所述基层为Cr材料涂层，所述过渡层为TiN材料涂层，所述功能层为TiAlSi材料涂层,所述强化层为TiWB材料涂层。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述功能层TiAlSi的成分占比为Ti:55％～65％，Al：30％～40％，Si：5％～15％。

本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述强化层TiWB的成分占比为Ti:40％～50％，W：25％～35％，B：15％～35％。