[发明专利]一种采用热致相变膜作为应力调控层多级调节刀具涂层应力的方法

说明书

一种采用热致相变膜作为应力调控层调节刀具涂层应力的方法，其特征在于，刀具基体上沿基体表面向外依次有匹配层A，应力调控层，匹配层B，切削涂层。应力调控层包括热致相变膜1，匹配层1，热致相变膜2，匹配层2，……，匹配层n‑1，热致相变膜n。本发明能够直接调控涂层刀具在制备或使用过程中涂层应力，提高涂层的抗剥落能力和使用性能，解决涂层刀具推广应用中存在的技术瓶颈，满足现代制造业对高性能石涂层刀具的需求。

技术领域

本发明涉及一种应力调节技术，具体地说是一种可有效多级调节在制备和使用过程中刀具涂层应力的方法。

背景技术

我国现代制造业的发展对切削加工的效率与质量要求越来越高，复合材料、硬脆材料等难加工材料在航空、汽车等领域的应用越来越多，新材料的不断出现使得切削加工难度越来越大，这要求刀具具有更好的切削性能。由于膜基膨胀系数不同，易造成涂层脱落，影响刀具的使用寿命。

为了提高涂层刀具的膜基结合性能，目前采用的主要解决方法是对基体预处理或在基体上施加过渡层。预处理有效消除基体中某些元素对涂层制备的不利影响，提高了涂层的成核密度，但表面预处理后的刀具表面层存在疏松缺陷，疏松层导致膜基界面区域内基体的力学性能下降，这大大降低了涂层的承载能力；施加单层或多层物理介质的过渡层一方面能够消除基体中某些元素的不利影响，另一方面能够减少基体与涂层之间界面物理性能的突变，缓和应力集中，改善基体与涂层的浸润性，但过渡层上生长涂层的方法没有从根本上解决涂层生长热应力大的问题，也不能解决切削过程中涂层热应力的调控问题。

发明内容

本发明的目的是针对目前涂层刀具在制备或使用过程中由于热应力过大造成涂层脱落的问题，发明一种采用热致相变膜作为应力调控层多级调节刀具涂层应力的方法，这种方法能够多次调节涂层刀具在制备或使用过程中涂层应力，提高涂层的抗剥落能力和使用性能，满足现代制造业对高性能涂层刀具的需求。

本发明的技术方案是：

一种采用热致相变膜作为应力调控层多级调节刀具涂层应力的方法，其特征在于，刀具基体上沿基体表面向外依次有匹配层A，应力调控层，匹配层B,切削涂层；以消除因基体和切削涂层的热膨胀系数不同所造成的制备或使用过程中涂层刀具温度的变化会引起两者界面产生的应力，利用应力调控层的相变材料相变过程会调节其受到的应力的特点，采用多层热致相变膜组成的应力调控层来多次调节基体与切削涂层之间的应力，使涂层刀具的使用性能大大提高。

所述的应力调控层包括热致相变膜1，匹配层1，热致相变膜2，匹配层2，……，匹配层n-1，热致相变膜n。

所述的热致相变膜为具有金属-绝缘体可逆相变特性的材料，热致相变膜1到热致相变膜n的相变温度呈梯度趋势；

所述的热致相变膜1到热致相变膜n所使用的相变材料为钒氧化物材料或钙钛矿ABO₃型结构材料，要求其相变温度在50℃以上。

每层热致相变膜的厚度为1-20μm。

若所述的基体与热应力调控层的失配度小于25%，则不需要增加匹配层A，否则需要增加匹配层A；切削涂层与热应力调控层之间的失配度小于25%，则不需要增加匹配层B，否则需要增加匹配层B。

根据匹配度和结合力的具体要求，每层匹配层由一种或几种材料层组成，材料可选任何符合要求的材料。

所述的匹配层A，匹配层B及区配层1至匹配层n-1的厚度为10-100nm，n为不小于2的热致相变膜的层数。