[发明专利]一种带HfB2

说明书

本发明公开一种带HfB₂涂层的刀具，其包括：基体和采用直流磁控溅射或高功率磁控溅射沉积在所述基体上的HfB₂涂层；或者，采用直流磁控溅射或高功率磁控溅射在所述基体上的交替沉积HfB₂涂层和MeN涂层，Me代表合金元素。本发明在刀具的基体上采用直流磁控或高功率磁控溅射工艺沉积单层HfB₂涂层或者是包含HfB₂涂层的多层涂层，带HfB₂涂层的刀具具有高硬度、高热导率等优异的综合性能，能够在钛合金、高温合金等难加工材料的加工过程中，有效降低切削区域的局部高温、抑制刀具前后刀面粘结磨损、提高刀具耐磨性能，实现高效高质量切削加工。

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，特别涉及一种带HfB₂涂层的刀具及其制备方法，该刀具特别适用于难加工材料的高速切削加工中。

背景技术

对于难加工材料的高速切削加工所用的刀具，通常采用物理气相沉积和化学气相沉积的方法在切削刀具表面进行涂层，能够有效提高刀具加工寿命和工件加工质量。随着高速加工技术的进步，对涂层刀具的性能要求也越来越高。刀具涂层材料由TiN、TiC、CrN等二元涂层向TiAlN、TiCN、TiSiN、TiAlSiN等多元涂层发展。涂层结构由单层涂层向多层、纳米复合等结构发展，刀具涂层在耐磨性、红硬性、抗氧化、抗裂纹扩展等方面性能得到了一定程度的提高，刀具涂层专用性也越来越明显。另一方面，近年来也提出了材料“素化”的概念，即在不改变和增加材料成分的前提下实现材料性能增强；有关学者在刀具涂层方面也采用了材料“素化”的概念，进行涂层的设计与制备。

随着各类高温合金、钛合金等难加工材料在各个领域的应用的发展，不仅要求涂层刀具具有较高的硬度和耐磨性，更要求其具有较高的热导率和较低的材料亲和力等性能，以降低加工过程中切削区域的局部高温，降低刀具粘结磨损，提高刀具加工寿命和加工质量。而现有加工该类难加工材料的涂层刀具，仍未能很好满足其高效高质量加工的需求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中涂层刀具用于加工高温合金、钛合金等难加工材料的切削加工时存在的刀具的硬度、耐磨性、热导率和对加工材料亲和力等性能不能满足使用要求的缺陷，提供一种具有较高的硬度、耐磨性、热导率和较低的材料亲和力的刀具，该刀具在加工难加工材料的过程中降低了切削区域的局部高温，降低刀具粘结磨损，提高刀具加工寿命和加工质量。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带HfB₂涂层的刀具，其包括：

基体；

采用直流磁控溅射或高功率磁控溅射沉积在所述基体上的HfB₂涂层；或者，采用直流磁控溅射或高功率磁控溅射在所述基体上的交替沉积HfB₂涂层和MeN涂层，Me代表合金元素。

现有的带涂层的刀具在加工高温合金、钛合金等难加工材料的切削加工时存在刀具的硬度、耐磨性、热导率和对加工材料亲和力等性能不能满足使用要求的缺陷，本发明在刀具是在基体上沉积HfB₂涂层，HfB₂涂层具有高热导率、高硬度等优异的综合特性，作为刀具涂层材料极具潜力。而且，在本发明中，采用了直流磁控溅射或高功率磁控溅射制备HfB₂涂层，适合制备工业应用的涂层刀具，充分发挥出HfB₂涂层的优异性能，相比化学气相沉积技术制备HfB₂涂层较为环保，相比射频磁控溅射技术沉积速率高。本发明中，在刀具的基体上沉积HfB₂涂层，可以是基体上沉积单独一层HfB₂涂层；也可以是在基体上沉积了HfB₂涂层和MeN涂层多层涂层，其中，Me代表合金元素，HfB₂涂层和MeN涂层交替地沉积在基体上。