[实用新型]搅拌焊搅拌头及该搅拌头的复合涂层结构

说明书

本实用新型公开了一种搅拌焊搅拌头的复合涂层结构，属于金属涂层结构领域。该涂层结构包括依序布置的基体、TiCN功能层、Al₂O₃中间层和AlTiSiN功能层；同时公开了一种搅拌焊搅拌头，该搅拌头包括夹持区和非夹持区，非夹持区具有该涂层结构。本实用新型中搅拌头通过涂覆该涂层结构，有效的改进了搅拌头在使用过程中因搅拌头磨损严重而失效，导致搅拌头的工作寿命短的问题，增强了摩擦焊接搅拌头的耐磨性，提高了搅拌头的工作寿命。

技术领域

本实用新型涉及一种金属复合涂层结构及具有该复合涂层结构的搅拌头，复合涂层结构特别是与AlTiSiN涂层相关。

背景技术

搅拌摩擦焊(Friction Stir Welding，FSW)是一种先进的绿色低成本固相焊接技术。广泛应用于航天器、船舶、新能源汽车等高新技术产业。摩擦焊接搅拌头是实现该技术的关键部件。在焊接中，存在搅拌头磨损严重而失效的问题。这限制了搅拌头的工作寿命，影响了焊接接头的质量。

近年来，应用硬质涂层保护刀具十分广泛。大约有85％的刀具都涂覆有硬质涂层，且该趋势不断增加。AlTiSiN涂层具有高硬度、高耐磨性和优异的抗高温氧化性能等优点。其硬度高达40GPa以上，通过添加合适的Si含量其抗高温氧化能力可达900℃以上。AlTiSiN涂层不仅可以用在合金刀具表面，也可以沉积在高速刚表面。

摩擦焊接搅拌头的材料为工具钢。因此，摩擦焊接搅拌头可以涂覆AlTiSiN复合涂层，实现搅拌头的高耐磨性。

实用新型内容

为解决摩擦焊接搅拌头在焊接中，存在搅拌头磨损严重而失效，导致搅拌头的工作寿命短的问题，本实用新型提供了一种搅拌焊搅拌头及其复合涂层结构。该涂层结构采用复合涂层技术，将AlTiSiN这种超硬涂层作为搅拌头的保护层，实现了搅拌头的高耐磨性。

本实用新型采用的技术方案是：

搅拌焊搅拌头的复合涂层结构，该涂层结构包括：

基体；

TiCN功能层；

Al₂O₃中间层；及

AlTiSiN功能层；

所述基体、TiCN功能层、Al₂O₃中间层、AlTiSiN功能层由内向外依序布置。

在本申请公开的一个实施例中，该复合涂层结构还包括第一过渡层；所述第一过渡层设置于所述基体与TiCN功能层之间。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一过渡层为CrN层。

在本申请公开的一个实施例中，该复合涂层结构还包括第二过渡层；所述第二过渡层设置于Al₂O₃中间层与AlTiSiN功能层之间。

在本申请公开的一个实施例中，所述第二过渡层为TiN层。

在本申请公开的一个实施例中，所述AlTiSiN功能层的厚度为0.05-0.20um。

在本申请公开的一个实施例中，所述第一过渡层的厚度为0.2-2.0um。

基于同样的发明构思，本申请还公开了一种搅拌焊搅拌头。

该搅拌焊搅拌头，包括：

夹持区、过渡区、轴肩及搅拌针；

所述过渡区，和/或轴肩，和/或搅拌针具有前述的复合涂层结构。

本实用新型的有益效果是：