[发明专利]一种用于难加工材料的挤压丝锥的高耐磨降阻涂层及生产工艺

说明书

本发明公开了一种用于难加工材料的挤压丝锥的高耐磨降阻涂层及生产工艺，高耐磨降阻涂层包括从基材表面向外侧依次设置的AlCrN结合层、AlCrN爬坡层、AlCrN主功能层和WCC润滑层，从AlCrN结合层、AlCrN爬坡层到AlCrN主功能层涂层材料的硬度呈阶梯性逐步提高。本发明提供的高耐磨降阻涂层，在基材的表面直接生成AlCrN层，提升了涂层的耐热性；本发明的涂层中，AlCrN层分为AlCrN结合层、AlCrN爬升层和AlCrN功能层，提高了AlCrN材料与基材的结合力，又使材料硬度依次提高，使AlCrN层材料的耐磨、耐高温性能充分发挥出来；本发明的涂层在生成AlCrN功能层后进行特殊的抛光处理，消除表面的颗粒，降低加工时的摩擦力；WCC润滑层能够降低与加工材料的摩擦，延长挤压丝锥的使用寿命。

技术领域

本发明涉及涂层材料及涂层生产工艺技术领域，特别是涉及一种用于难加工材料的挤压丝锥的高耐磨降阻涂层及生产工艺。

背景技术

挤压丝锥是利用金属塑性变形原理而加工内螺纹的一种新型螺纹刀具，挤压丝锥挤压内螺纹是无屑加工工艺，特别适用于强度较低、塑性较好的铜合金和铝合金，也可用于不锈钢和低碳钢等硬度低、塑性大的材料攻丝。

目前高端的挤压丝锥主要被欧洲和日本垄断，特别是应用于难加工材料的挤压丝锥，目前国内的挤压丝锥与国外的挤压丝锥相比寿命相差很大。决定挤压丝锥使用寿命的因素除了丝锥本身材料及制造工艺之外，丝锥涂层也是其关键因素之一。现有技术中，用于加工难加工材料的挤压丝锥涂层，常用的有：TiN、CrN、TiAlN和TiCN，这些涂层各有优缺点，但是应用于难加工材料的挤压丝锥涂层使用寿命都比较低。这些材料的缺点是，耐磨耐高温的，摩擦力大，摩擦力小的又不耐高温不耐磨，在加工难加工材料的时候要求耐磨和耐高温性非常高。目前挤压丝锥普遍采用电弧的制备方式来制备涂层，虽然能有效提高涂层的结合力以及耐温及耐磨性能，但是不能解决生成的涂层表面存在颗粒性问题，使用时，摩擦力大，影响其使用寿命。

公开号为CN110653432A的专利文件公开了一种自润滑挤压丝锥，具体公开了丝锥基体材料为高速钢，丝锥基体的表面为渗Cr层，在所述渗Cr层上依次涂覆有Cr-CrN过渡层、AlCrN涂层、CrN-Cr过渡层、含有WS₂和Cr且Cr原子百分比为20～30%的高Cr含量WS₂/Cr复合涂层、含有WS₂和Cr且Cr原子百分比为5-15%的低Cr含量WS₂/Cr复合涂层和WS₂涂层。

上述方案中，在丝锥基体的表面为渗Cr层，渗Cr层上依次涂覆有Cr-CrN过渡层、AlCrN涂层、CrN-Cr过渡层、含有WS₂和Cr且Cr原子百分比为20～30%的高Cr含量WS₂/Cr复合涂层、含有WS₂和Cr且Cr原子百分比为5-15%的低Cr含量WS₂/Cr复合涂层和WS₂涂层。这种结构的丝锥涂层，其内部的Cr层、Cr-CrN层的耐高温性能都比较低，在加工的过程中，在冷却不好或者高速切削的工况下，或者在现在对环保要求越来越严格，要求尽量少用切削液的情况下，产生的热量会慢慢传递到底层的CrN或者Cr层，这样慢慢导致底层在高温下的失效，最后导致涂层剥落，影响其使用寿命。

发明内容

本发明针对背景技术中所述的现有的用于难加工材料的挤压丝锥涂层，内部耐高温性能差，导致涂层容易脱落，表面存在颗粒性问题，切割时摩擦力大，影响其使用寿命的问题，提供一种能解决前述问题的用于难加工材料的挤压丝锥的高耐磨降阻涂层。

本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：用于难加工材料的挤压丝锥的高耐磨降阻涂层，其包括从基材表面向外侧依次设置的AlCrN结合层、AlCrN爬升层、AlCrN主功能层和WCC润滑层，从AlCrN结合层、AlCrN爬升层到AlCrN主功能层涂层材料的硬度呈阶梯性逐步提高。

进一步的方案是，所述的AlCrN结合层的厚度为0.2-0.5微米。