CN108300997A - 一种基于pvd技术的高速切削刀具及制造方法 - Google Patents
一种基于pvd技术的高速切削刀具及制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108300997A CN108300997A CN201810274859.XA CN201810274859A CN108300997A CN 108300997 A CN108300997 A CN 108300997A CN 201810274859 A CN201810274859 A CN 201810274859A CN 108300997 A CN108300997 A CN 108300997A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pvd
- coatings
- base material
- cutting tool
- cvd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 76
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 229910000997 High-speed steel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
- 239000002103 nanocoating Substances 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 46
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 22
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法。它包括基材，涂覆在基材外的PVD涂层，PVD涂层的表面刻蚀有凹凸不平的不规则表面，PVD涂层的外围涂覆有CVD涂层，PVD涂层和CVD涂层互相交融成为高强度复合层。其优点在于：CVD涂层与刻蚀有不规则表面的PVD涂层的结合力也更强,从而也可以沉积更厚的涂层，利用了PVD技术对基材的预处理保护，降低了较高温度对基材的影响，大大提高了刀具材料抗弯强度；通过刻蚀技术将CVD涂层和PVD涂层交融提高了复合能力并避免了涂层内部呈拉应力状态，使刀具在使用时产生微裂纹，而PVD涂层内部呈压应力状态，内部的微裂纹可自动修复，延长了使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种高速切削刀具，具体的是一种基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法。
背景技术
采用涂层技术可以使刀具获得良好的机械性能从而提高切削刀具使用寿命和提高机械加工效率，它是近代发展起来的材料表面处理工艺，目前常规的涂层技术通常可分为化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术两大类，对于CVD技术来说，由于涂层与基体结合强度较高并且其具有很好的耐磨性，因此，被广泛应用于硬质合金刀具的表面处理，然而CVD技术还存在处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度下降以及易导致刀具使用时产生微裂纹等问题严重制约着其发展，而对于PVD技术来说，由于采用PVD技术可大幅度提高高速钢刀具的切削性能，其工艺处理温度可控制在500℃以下，在600℃以下时对刀具材料的抗弯强度无影响，相对于CVD技术来说也得到了更快速的发展，然而这种技术还存在结合度不高的问题，因此，也从另外一方面制约了其发展，因此如何既能提高结合强度，又能提高刀具抗弯性能是一个难以解决的技术难题，后来有人提出将CVD和PVD叠加形成两种操作步骤的方案，实践证明，由于两种工艺本身存在属性上的制约很难进行融合发展，因此该技术一直不温不火。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种既能提高结合强度，又能提高刀具抗弯性能的基于PVD技术的高速切削刀具。
为了解决上述技术问题，本发明的基于PVD技术的高速切削刀具，包括基材，涂覆在基材外的PVD涂层，PVD涂层的表面刻蚀有凹凸不平的不规则表面，PVD涂层的外围涂覆有CVD涂层3，PVD涂层2和CVD涂层3互相交融成为高强度复合层4。
所述基材1为硬质合金或高速钢基材。
所述PVD涂层2为纳米涂层，总厚度为2-5纳米。
所述CVD 涂层3为金属氮化物、碳化物或氧化物。
一种如上述基于PVD技术的高速切削刀具的制造方法，包括以下步骤：
A、经过常规工艺将PVD涂层浆料沉积到基材上；
B、基材沉积PVD涂层后采用刻蚀机对PVD涂层表面进行刻蚀不规则的表面凹坑和凸起，
C、在步骤B中的产品上采用湿法喷砂操作将CVD 涂层沉积在PVD涂层外，获得1600-1700MPa 的压缩应力。
本发明的优点在于：
经过外层的CVD涂层，制造过程中较高的反应温度以及较快的沉积速率短时间内即可沉积好CVD涂层；较高的沉积温度，使气体分子或原子在PVC涂层表面吸附和扩散作用加强，化学反应更加充分，所以CVD涂层与经过表面刻蚀的PVC涂层的结合力也更强,从而也可以沉积更厚的涂层，特别是将CAD涂层设置在外侧，一方面，利用了PVD技术对基材的预处理保护，降低了较高温度对基材的影响，大大提高了刀具材料抗弯强度，涂层与基体间也不会产生η相，扩大了应用范围；另外一方面，特别是巧妙地通过刻蚀技术将CVD涂层和PVD涂层交融提高了复合能力并避免了涂层内部呈拉应力状态，使刀具在使用时产生微裂纹，而PVD涂层内部呈压应力状态，内部的微裂纹可自动修复，延长了使用寿命。
附图说明
图1为本发明高速切削刀具的截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法作进一步详细说明。
实施例一：
如图所示，本发明的基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法，包括由硬质合金材料制成的基材1，涂覆在基材外的PVD涂层2，所说的PVD涂层2为纳米涂层，总厚度为2纳米，PVD涂层的表面刻蚀有凹凸不平的不规则表面，PVD涂层的外围涂覆有CVD涂层3，所说的CVD 涂层3为金属氮化物，PVD涂层2和CVD涂层3互相交融成为高强度复合层4。
一种上述基于PVD技术的高速切削刀具的制造方法，包括以下步骤：
A、经过常规工艺将PVD涂层浆料沉积到基材上；
B、基材沉积PVD涂层后采用刻蚀机对PVD涂层表面进行刻蚀不规则的表面凹坑和凸起，
C、在步骤B中的产品上采用湿法喷砂操作将CVD 涂层沉积在PVD涂层外，获得1600MPa的压缩应力。
实施例二：
如图所示，本发明的基于PVD技术的高速切削刀具及制造方法，包括由高速钢材料制成的基材1，涂覆在基材外的PVD涂层2，所说的PVD涂层2为纳米涂层，总厚度为5纳米，PVD涂层的表面刻蚀有凹凸不平的不规则表面，PVD涂层的外围涂覆有CVD涂层3，所说的CVD 涂层3为或氧化物，PVD涂层2和CVD涂层3互相交融成为高强度复合层4。
一种上述基于PVD技术的高速切削刀具的制造方法，包括以下步骤：
A、经过常规工艺将PVD涂层浆料沉积到基材上；
B、基材沉积PVD涂层后采用刻蚀机对PVD涂层表面进行刻蚀不规则的表面凹坑和凸起，
C、在步骤B中的产品上采用湿法喷砂操作将CVD 涂层沉积在PVD涂层外，获得1700MPa的压缩应力。
Claims (5)
1.一种基于PVD技术的高速切削刀具，其特征在于：包括基材（1），涂覆在基材外的PVD涂层（2），所述PVD涂层的表面刻蚀有凹凸不平的不规则表面，所述PVD涂层的外围涂覆有CVD涂层（3），所述PVD涂层（2）和CVD涂层（3）互相交融成为高强度复合层（4）。
2.按照权利要求1所述的基于PVD技术的高速切削刀具，其特征在于：所述基材（1）为硬质合金或高速钢基材。
3.按照权利要求1所述的基于PVD技术的高速切削刀具，其特征在于：所述PVD涂层（2）为纳米涂层，总厚度为2-5纳米。
4.按照权利要求1所述的基于PVD技术的高速切削刀具，其特征在于：所述CVD 涂层（3）为金属氮化物、碳化物或氧化物。
5.一种如权利要求1-4之一所述基于PVD技术的高速切削刀具的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、经过常规工艺将PVD涂层浆料沉积到基材上；
B、基材沉积PVD涂层后采用刻蚀机对PVD涂层表面进行刻蚀不规则的表面凹坑和凸起，
C、在步骤B中的产品上采用湿法喷砂操作将CVD 涂层沉积在PVD涂层外，获得1600-1700MPa 的压缩应力。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810274859.XA CN108300997A (zh) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 一种基于pvd技术的高速切削刀具及制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810274859.XA CN108300997A (zh) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 一种基于pvd技术的高速切削刀具及制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108300997A true CN108300997A (zh) | 2018-07-20 |
Family
ID=62846925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810274859.XA Pending CN108300997A (zh) | 2018-03-30 | 2018-03-30 | 一种基于pvd技术的高速切削刀具及制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108300997A (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770735A (ja) * | 1993-05-27 | 1995-03-14 | Balzers Ag | 加工物表面の耐摩耗性の向上方法及びこれにより処理された加工物 |
| US20110010950A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | John Madeira | Atomic Layer Deposition Coatings on Razor Components |
| CN101967623A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-09 | 成都工具研究所有限公司 | 双结构涂层硬质合金刀具 |
| CN102335814A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-02-01 | 四川欧曼机械有限公司 | 一种制造切削刀片的方法 |
| US20120202032A1 (en) * | 2011-02-03 | 2012-08-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool having hard-coating layer with excellent chipping resistance and fracturing resistance |
| CN105951039A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼基体表面粗糙化处理方法，改性立方氮化硼基体及立方氮化硼涂层刀具 |
| CN105965043A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-28 | 湖南细心信息科技有限公司 | 一种涂覆切削工具及其制备方法 |
| CN208293083U (zh) * | 2018-03-30 | 2018-12-28 | 镇江东艺机械有限公司 | 一种基于pvd技术的高速切削刀具 |
-
2018
- 2018-03-30 CN CN201810274859.XA patent/CN108300997A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0770735A (ja) * | 1993-05-27 | 1995-03-14 | Balzers Ag | 加工物表面の耐摩耗性の向上方法及びこれにより処理された加工物 |
| US20110010950A1 (en) * | 2009-07-17 | 2011-01-20 | John Madeira | Atomic Layer Deposition Coatings on Razor Components |
| CN101967623A (zh) * | 2010-11-03 | 2011-02-09 | 成都工具研究所有限公司 | 双结构涂层硬质合金刀具 |
| US20120202032A1 (en) * | 2011-02-03 | 2012-08-09 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool having hard-coating layer with excellent chipping resistance and fracturing resistance |
| CN102335814A (zh) * | 2011-08-03 | 2012-02-01 | 四川欧曼机械有限公司 | 一种制造切削刀片的方法 |
| CN105951039A (zh) * | 2016-04-28 | 2016-09-21 | 富耐克超硬材料股份有限公司 | 一种立方氮化硼基体表面粗糙化处理方法，改性立方氮化硼基体及立方氮化硼涂层刀具 |
| CN105965043A (zh) * | 2016-05-27 | 2016-09-28 | 湖南细心信息科技有限公司 | 一种涂覆切削工具及其制备方法 |
| CN208293083U (zh) * | 2018-03-30 | 2018-12-28 | 镇江东艺机械有限公司 | 一种基于pvd技术的高速切削刀具 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6139058B2 (ja) | 高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具 | |
| JP2006297585A (ja) | 被覆切削工具インサート及びその製造方法 | |
| JP3658949B2 (ja) | 被覆超硬合金 | |
| CN208293083U (zh) | 一种基于pvd技术的高速切削刀具 | |
| JPH06173009A (ja) | 耐摩耗性に優れた被覆超硬合金及びその製造方法 | |
| CN1202845A (zh) | 在硬质合金切削工具上固定的氧化物涂层 | |
| JP3671623B2 (ja) | 被覆超硬合金 | |
| JP3658948B2 (ja) | 被覆超硬合金 | |
| CN109562461B (zh) | 耐熔敷崩刀性及耐剥离性优异的表面包覆切削工具 | |
| CN105965043A (zh) | 一种涂覆切削工具及其制备方法 | |
| JPH07237010A (ja) | 耐摩耗性に優れた表面被覆切削工具 | |
| JP3768136B2 (ja) | 被覆工具 | |
| CN106065448B (zh) | 化学汽相淀积涂层切削刀片及其制造方法 | |
| CN108300997A (zh) | 一种基于pvd技术的高速切削刀具及制造方法 | |
| CN208604213U (zh) | 一种交联pvd硬质涂层高速切削刀具 | |
| KR20110099694A (ko) | 치수 정확성에 대한 요구가 큰 절삭 공구 인서트의 제조 방법 | |
| CN108277489A (zh) | 一种交联pvd硬质涂层高速切削刀具及制造方法 | |
| KR20150093923A (ko) | TiBN 박막을 갖는 CVD코팅 방법 | |
| JP2007031779A (ja) | 被覆焼結合金 | |
| CN113529080A (zh) | 一种用于pcb微型铣刀的涂层 | |
| JP4096373B2 (ja) | 硬質被膜とその製造方法 | |
| KR102001877B1 (ko) | 분산형 비정질 및 나노 결정립 합금의 절삭공구용 코팅층 형성방법 | |
| JPS6354495B2 (zh) | ||
| JPS5860678A (ja) | 切削および耐摩耗工具用高靭性窒化硼素基超高圧焼結材料 | |
| JPH06226509A (ja) | 被覆切削工具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180720 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |