[发明专利]一种硬质合金涂层刀片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种硬质合金涂层刀片，包括硬质合金基本和设在该硬质合金基体上的涂层，其特征在于，所述涂层从内到外依次包括内层、中间层和外层；所述内层通过CVD化学气相沉积工艺，以TiN为材料沉积生成TiN层，再在该TiN层上沉积生成TiCN层，TiN层和TiCN层共同构成内层；所述过渡层为在内层上采用磁控溅射或者多弧离子镀方式沉积生成的1‑3微米厚的TiXAlYN层，其中0.4≦X/Y1.2，X+Y＝1；所述外层为在过渡层上电镀形成的氧化物层。本发明增加了耐磨性，能够适应较高的切削温度。

技术领域

本发明属于硬质合金技术领域，具体地说是一种硬质合金涂层刀片及其制备方法。

背景技术

涂层刀具刀片广泛应用于汽车、航空、微电子等各种行业的机械加工，加工材料包括普通的钢铁、铜、铝等金属材料，以及各种合金、陶瓷或复合材料。在机械加工过程中，涂层刀具存在两种失效制度：磨损、破损。刀具磨损主要是磨蚀磨损、粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损。在不同的切削条件下，加工不同材料的工件时，其主要磨损原因可能是其中一种或两种，总的来说切削温度较低时以磨蚀磨损为主，切削温度较高时以扩散磨损、氧化磨损为主。

现在普遍采用在刀具表面涂敷高硬度、耐磨的碳化物层、氮化物层、碳氮化物层和氧化物涂层，来增强刀具的耐磨性能，延长刀具刀片的使用寿命。如TiN、TiC、TiCN、CrN能够降低刀具的磨蚀磨损、粘结磨损、扩散磨损，增加刀具的耐用度；在刀具表面涂敷高硬度的Al2O3涂层，可以有效地保护刀具避免氧化磨损。然而，目前的此类型的刀具，通过后续外涂层，在加工时涂层容易脱落，从而难以起到有效的长久使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硬质合金涂层刀片及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种硬质合金涂层刀片，包括硬质合金基本和设在该硬质合金基体上的涂层，所述涂层从内到外依次包括内层、中间层和外层；

所述内层通过CVD化学气相沉积工艺，以TiN为材料沉积生成TiN层，再在该TiN层上沉积生成TiCN层，TiN层和TiCN层共同构成内层；

所述过渡层为在内层上采用磁控溅射或者多弧离子镀方式沉积生成的1-3微米厚的TiXAlYN层，其中0.4≦X/Y1.2，X+Y＝1；

所述外层为在过渡层上电镀形成的氧化物层。

所述内层中的TiN层的层晶粒为等轴晶粒，平均晶粒度≤0.5μm，厚度为0.1-1微米。

所述TiCN层的厚度为1-5微米，为针状晶粒或等轴晶粒，平均晶粒度≤0.5μm。

所述外层为铝的氧化物、钛的氧化物、铪的氧化物和锆的氧化物中的至少一种构成。

所述硬质合金基体包括按照重量份数计的原材料：碳化钽1-3份，碳化铬0.5-2份，碳化铌0.5-1份，钴6-10份，其余为超细碳化钨。

一种所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，包括以下步骤：

通过CVD工艺在硬质合金基体上生成TiN层，再在该TiN层上沉积生成TiCN层，TiN层和TiCN层共同构成内层；

在内层上采用磁控溅射或者多弧离子镀方式沉积生成的1-3微米厚的TiXAlYN层，其中0.4≦X/Y1.2，X+Y＝1；

在过渡层上电镀形成氧化物层；

对制得的硬质涂层刀片进行抛光处理。

所述硬质合金基体按照以下步骤制备得到：

按照设定比例，将碳化钽，碳化铬，碳化铌，钴，超细碳化钨混合置于球磨机中，添加无水酒精及白石蜡进行混合磨细磨匀；