CN111893443A - 一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口pvd涂层方法 - Google Patents

一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口pvd涂层方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，S1、圆盘剪刃口处理：对圆盘剪刃口采用清洗液进行清洗，清洗完毕后采用烘干机进行风干预处理，风干完毕后对圆盘剪刃口进行打磨、抛光和喷砂处理，处理完毕后对再次使用清洗液对圆盘剪刃口进行清洗，本发明涉及圆盘剪刃口加工技术领域。该针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，采用PVD工艺将圆盘剪刃口镀有三层镀层，在保证镀层超薄的前提下，很大程度上提高了圆盘剪刃口的硬度，使其有很好的耐磨损性能，同时有很好的耐高温性能，在进行剪切时摩擦系数低，有很好的自润滑性能，同时该加工工艺简单易行，在加工过程中无污染，零排放，便于推广。

Description

一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法
技术领域
本发明涉及圆盘剪刃口加工技术领域，具体为一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法。
背景技术
圆盘剪在横切机组中只用于带钢的切边，在纵剪机组中可以进行窄带钢及宽带钢的纵向连续剪切，它既可作为冷轧带钢的原料纵向剪切，也是冷轧带钢纵剪重卷生产线的主要设备。
目前圆盘剪在进行使用时，为了保证圆盘滚剪刀刃口的锋利和耐磨性，需要采用硬质合金和粉末冶金高速钢制作圆盘滚剪刀，但是圆盘滚剪刀刃磨过程中由于磨削力的作用会在刃口附近出现微小飞边和微观缺口构成的微观锯齿形刃口等缺陷，使实际切削刃成为由以上几何要素构成的区域，对于硬质合金或粉末冶金高速钢等刀具的粉末冶金类材料最为严重，刀具在剪切高强钢板剪切过程中往往很容易在刃口微观缺口处先开始局部磨损甚至破损，严重影响圆盘滚剪刀的使用寿命和剪切板材质量。
PVD(Physical Vapor Deposition)物理气相沉积是指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的过程，它的作用是可以使某些有特殊性能(强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等)的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能，所以若将PVD应用在圆盘剪刃口上，会对圆盘剪刃口的各项性能有显著提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，解决了圆盘剪刃口在使用过程中容易损坏，使用寿命不长的问题。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，具体包括以下步骤：
S1、圆盘剪刃口处理：对圆盘剪刃口采用清洗液进行清洗，清洗完毕后采用烘干机进行风干预处理，风干完毕后对圆盘剪刃口进行打磨、抛光和喷砂处理，处理完毕后对再次使用清洗液对圆盘剪刃口进行清洗；
S2、内涂层镀膜：内涂层采用碳化物涂层，采用Ti靶，将步骤S1中处理后的圆盘剪放置于真空炉中，抽真空至低于5-11Pa，同时对圆盘剪进行加热，使得圆盘剪表面温度控制在300-350℃，此时可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得内涂层；
S3、第二涂层镀膜：第二涂层采用氮化物涂层，采用Ti靶，待步骤S2内涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在400-450℃，可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行溅射镀膜，得第二涂层；
S4、保护涂层镀膜：第二涂层采用氧化物涂层，采用Ti靶，待步骤S3第二涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在480-520℃，可将真空炉中通入乙炔，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得保护涂层；
S5、冷却处理：涂层工序完成后，将圆盘剪在真空下冷却，温度降至160以下，冷却时间为2h，冷却完毕后，即可得到PVD涂层圆盘剪刃口。
优选的，所述步骤S1中清洗液型号为WP-751。
优选的，所述步骤S2中内涂层厚度为0.2-0.4μm，所述步骤S3中第二涂层厚度为0.1-0.2μm，所述步骤S4中保护涂层厚度为0.4-1μm。
优选的，所述步骤S2中偏压电压为300-500V，通入氩气的流量为20-40sccm，通入氮气的流量为10-30sccm，碳化物涂层为TiC、TiCN。
优选的，所述步骤S3中偏压电压为200-300V，通入氩气的流量为10-30sccm，通入氮气的流量为50-60sccm，氮化物涂层为TiN和TiAlN多元涂层。
优选的，所述步骤S4中偏压电压为80-200V，通入乙炔的流量为35-50sccm，氧化物涂层为TiO。
有益效果
本发明提供了一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法。与现有技术相比具备以下有益效果：该针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，通过S1、圆盘剪刃口处理：对圆盘剪刃口采用清洗液进行清洗，S2、内涂层镀膜：内涂层采用碳化物涂层，采用Ti靶，S3、第二涂层镀膜：第二涂层采用氮化物涂层，采用Ti靶，S4、保护涂层镀膜：第二涂层采用氧化物涂层，采用Ti靶，S5、冷却处理：涂层工序完成后，将圆盘剪在真空下冷却，采用PVD工艺将圆盘剪刃口镀有三层镀层，在保证镀层超薄的前提下，很大程度上提高了圆盘剪刃口的硬度，使其有很好的耐磨损性能，经久耐用，同时有很好的耐高温性能，在进行剪切时摩擦系数低，有很好的自润滑性能，能够对工件进行很好的剪切，同时该加工工艺简单易行，在加工过程中无污染，零排放，便于推广。
附图说明
图1为本发明对比实验数据统计表图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，具体包括以下实施例：
实施例1
S1、圆盘剪刃口处理：对圆盘剪刃口采用清洗液进行清洗，清洗完毕后采用烘干机进行风干预处理，风干完毕后对圆盘剪刃口进行打磨、抛光和喷砂处理，处理完毕后对再次使用清洗液对圆盘剪刃口进行清洗；
S2、内涂层镀膜：内涂层采用碳化物涂层，采用Ti靶，将步骤S1中处理后的圆盘剪放置于真空炉中，抽真空至低于5Pa，同时对圆盘剪进行加热，使得圆盘剪表面温度控制在300℃，此时可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得内涂层，内涂层厚度为0.2μm，偏压电压为300V，通入氩气的流量为20sccm，通入氮气的流量为10sccm，碳化物涂层为TiC、TiCN；
S3、第二涂层镀膜：第二涂层采用氮化物涂层，采用Ti靶，待步骤S2内涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在400℃，可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行溅射镀膜，得第二涂层，第二涂层厚度为0.1μm，偏压电压为200V，通入氩气的流量为10sccm，通入氮气的流量为50sccm，氮化物涂层为TiN和TiAlN多元涂层；
S4、保护涂层镀膜：第二涂层采用氧化物涂层，采用Ti靶，待步骤S3第二涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在480℃，可将真空炉中通入乙炔，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得保护涂层，保护涂层厚度为0.4μm，偏压电压为80V，通入乙炔的流量为35sccm，氧化物涂层为TiO；
S5、冷却处理：涂层工序完成后，将圆盘剪在真空下冷却，温度降至160以下，冷却时间为2h，冷却完毕后，即可得到PVD涂层圆盘剪刃口。
实施例2
S1、圆盘剪刃口处理：对圆盘剪刃口采用清洗液进行清洗，清洗完毕后采用烘干机进行风干预处理，风干完毕后对圆盘剪刃口进行打磨、抛光和喷砂处理，处理完毕后对再次使用清洗液对圆盘剪刃口进行清洗；
S2、内涂层镀膜：内涂层采用碳化物涂层，采用Ti靶，将步骤S1中处理后的圆盘剪放置于真空炉中，抽真空至低于8Pa，同时对圆盘剪进行加热，使得圆盘剪表面温度控制在300-350℃，此时可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得内涂层，内涂层厚度为0.3μm，偏压电压为400V，通入氩气的流量为30sccm，通入氮气的流量为20sccm，碳化物涂层为TiC、TiCN；
S3、第二涂层镀膜：第二涂层采用氮化物涂层，采用Ti靶，待步骤S2内涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在420℃，可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行溅射镀膜，得第二涂层，第二涂层厚度为0.15μm，偏压电压为250V，通入氩气的流量为20sccm，通入氮气的流量为55sccm，氮化物涂层为TiN和TiAlN多元涂层；
S4、保护涂层镀膜：第二涂层采用氧化物涂层，采用Ti靶，待步骤S3第二涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在500℃，可将真空炉中通入乙炔，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得保护涂层，保护涂层厚度为0.7μm，偏压电压为140V，通入乙炔的流量为43sccm，氧化物涂层为TiO；
S5、冷却处理：涂层工序完成后，将圆盘剪在真空下冷却，温度降至160以下，冷却时间为2h，冷却完毕后，即可得到PVD涂层圆盘剪刃口。
实施例3
S1、圆盘剪刃口处理：对圆盘剪刃口采用清洗液进行清洗，清洗完毕后采用烘干机进行风干预处理，风干完毕后对圆盘剪刃口进行打磨、抛光和喷砂处理，处理完毕后对再次使用清洗液对圆盘剪刃口进行清洗；
S2、内涂层镀膜：内涂层采用碳化物涂层，采用Ti靶，将步骤S1中处理后的圆盘剪放置于真空炉中，抽真空至低于11Pa，同时对圆盘剪进行加热，使得圆盘剪表面温度控制在300-350℃，此时可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得内涂层，内涂层厚度为0.4μm，偏压电压为500V，通入氩气的流量为40sccm，通入氮气的流量为30sccm，碳化物涂层为TiC、TiCN；
S3、第二涂层镀膜：第二涂层采用氮化物涂层，采用Ti靶，待步骤S2内涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在450℃，可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行溅射镀膜，得第二涂层，第二涂层厚度为0.2μm，偏压电压为300V，通入氩气的流量为30sccm，通入氮气的流量为60sccm，氮化物涂层为TiN和TiAlN多元涂层；
S4、保护涂层镀膜：第二涂层采用氧化物涂层，采用Ti靶，待步骤S3第二涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在520℃，可将真空炉中通入乙炔，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得保护涂层，保护涂层厚度为1μm，偏压电压为80-200V，通入乙炔的流量为50sccm，氧化物涂层为TiO；
S5、冷却处理：涂层工序完成后，将圆盘剪在真空下冷却，温度降至160以下，冷却时间为2h，冷却完毕后，即可得到PVD涂层圆盘剪刃口。
对比实验
某圆盘剪生产厂家，分别使用实施例1-3生产工艺和普通工艺生产圆盘剪，生产完毕后，对圆盘剪刃口进行性能测试，经试验数据得出，实施例1生产的圆盘剪刃口硬度为3000HV，实施例2生产的圆盘剪刃口硬度为3100HV，实施例3生产的圆盘剪刃口硬度为3200HV，普通工艺生产的圆盘剪刃口硬度为680HV，实施例1生产的圆盘剪刃口耐热温度为1000℃，实施例2生产的圆盘剪刃口耐热温度为1050℃，实施例3生产的圆盘剪刃口耐热温度为1100℃，普通工艺生产的圆盘剪刃口耐热温度为400℃，实施例1生产的圆盘剪刃口耐摩擦系数为0.3u，实施例2生产的圆盘剪刃口耐摩擦系数为0.25u，实施例3生产的圆盘剪刃口耐摩擦系数为0.2u，普通工艺生产的圆盘剪刃口耐摩擦系数为0.8u。
综上所述，实施例3生产的圆盘剪刃口耐磨损、耐高温和自润滑性能最佳。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
S1、圆盘剪刃口处理：对圆盘剪刃口采用清洗液进行清洗，清洗完毕后采用烘干机进行风干预处理，风干完毕后对圆盘剪刃口进行打磨、抛光和喷砂处理，处理完毕后对再次使用清洗液对圆盘剪刃口进行清洗；
S2、内涂层镀膜：内涂层采用碳化物涂层，采用Ti靶，将步骤S1中处理后的圆盘剪放置于真空炉中，抽真空至低于5-11Pa，同时对圆盘剪进行加热，使得圆盘剪表面温度控制在300-350℃，此时可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得内涂层；
S3、第二涂层镀膜：第二涂层采用氮化物涂层，采用Ti靶，待步骤S2内涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在400-450℃，可将真空炉中通入氩气和氮气，打开偏压和离子源，进行溅射镀膜，得第二涂层；
S4、保护涂层镀膜：第二涂层采用氧化物涂层，采用Ti靶，待步骤S3第二涂层镀膜完毕后，使得圆盘剪表面温度控制在480-520℃，可将真空炉中通入乙炔，打开偏压和离子源，进行离子镀膜，得保护涂层；
S5、冷却处理：涂层工序完成后，将圆盘剪在真空下冷却，温度降至160以下，冷却时间为2h，冷却完毕后，即可得到PVD涂层圆盘剪刃口。
2.根据权利要求1所述的一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，其特征在于：所述步骤S1中清洗液型号为WP-751。
3.根据权利要求1所述的一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，其特征在于：所述步骤S2中内涂层厚度为0.2-0.4μm，所述步骤S3中第二涂层厚度为0.1-0.2μm，所述步骤S4中保护涂层厚度为0.4-1μm。
4.根据权利要求1所述的一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，其特征在于：所述步骤S2中偏压电压为300-500V，通入氩气的流量为20-40sccm，通入氮气的流量为10-30sccm，碳化物涂层为TiC、TiCN。
5.根据权利要求1所述的一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，其特征在于：所述步骤S3中偏压电压为200-300V，通入氩气的流量为10-30sccm，通入氮气的流量为50-60sccm，氮化物涂层为TiN和TiAlN多元涂层。
6.根据权利要求1所述的一种针对高强钢板剪切的圆盘剪刃口PVD涂层方法，其特征在于：所述步骤S4中偏压电压为80-200V，通入乙炔的流量为35-50sccm，氧化物涂层为TiO。
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CN114540807A (zh) * 2020-11-25 2022-05-27 宝武装备智能科技有限公司 用于圆盘剪刀片刃口的修复和pvd表面强化方法

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