CN219233986U - 一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具 - Google Patents
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Abstract
一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，涉及表面工程及切削刀具技术领域，包括刀具基体和沉积于刀具基体上的涂层，涂层包括复合耐磨层和表面润滑层；复合耐磨层为TiAlN/MoS2多层复合涂层，TiAlN/MoS2多层复合涂层由TiAlN涂层和MoS2涂层交替沉积所得；MoS2涂层呈单层蜂窝状结构。本实用新型通过设置复合耐磨层和表面润滑层，在保持TiAlN涂层高硬度、耐热性的同时，可有效降低TiAlN涂层的摩擦系数，使切削刀具摩擦耐磨性能好，增加切削刀具的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及表面工程及切削刀具技术领域，具体涉及一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具。
背景技术
随着现代高性能材料制备技术的飞速发展，对切削工具的切削性能提出了更高的要求，传统切削刀具已经不能满足生产加工需求，在切削刀具表面涂覆涂层是提升其使用寿命和加工效率的有效方法。在TiN的基础上添加Al元素，Al原子部分取代了TiN中的Ti，TiAlN涂层便应运而生，TiAlN涂层较TiN涂层具有更好的硬度、抗氧化性和耐磨性，能有效延长刀具的使用寿命，如今在涂层刀具市场，TiAlN薄膜因其更加优异的综合性能，已被广泛用作刀具表面涂层。但是TiAlN涂层具有较高的摩擦系数（对摩副为刚玉时＞0.6），在室温下磨损率通常在10-6~10-5mm3/Nm之间，磨痕中会有大量磨屑，出现严重的磨粒磨损和粘着磨损，进而影响涂层的硬度，尤其是在潮湿的环境下更会加剧磨损。因此，在保持TiAlN涂层高硬度、耐热性的同时，降低TiAlN涂层的摩擦系数，制备出低摩擦耐磨长寿命的切削刀具对高性能材料的加工具有非常重要的意义。
实用新型内容
针对上述存在的问题，本实用新型提供一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具。
具体技术方案为：包括刀具基体和沉积于刀具基体上的涂层，所述涂层包括复合耐磨层和表面润滑层；所述复合耐磨层为TiAlN/MoS2多层复合涂层，所述TiAlN/MoS2多层复合涂层由TiAlN涂层和MoS2涂层交替沉积所得；所述MoS2涂层呈单层蜂窝状结构。
优选地，所述TiAlN涂层厚度为100-500nm；所述MoS2涂层厚度为10-50nm。
优选地，所述复合耐磨层沉积在过渡层上，所述过渡层沉积在刀具基体上，所述刀具基体表面呈微-纳米织构。
优选地，所述过渡层为TiN层，所述TiN层厚度为100-500nm。
优选地，所述微-纳米织构为圆弧凹坑形成的织构，所述圆弧凹坑深度为0.5-2μm，直径为20-50μm，微织构密度为10~40%。
优选地，所述微-纳米织构由激光加工获得，所述激光加工为飞秒激光加工或纳秒激光加工的一种。
优选地，所述过渡层和复合耐磨层由高功率脉冲磁控溅射技术获得。
优选地，所述表面润滑层为石墨烯层，所述石墨烯层呈单层蜂窝状结构，所述石墨烯层厚度为10-50nm。
优选地，所述石墨烯层由化学气相沉积技术获得。
优选地，所述刀具基体为硬质合金刀具、陶瓷刀具、超硬刀具中的一种。
本实用新型提供一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，与现有技术相比有益效果为：
（1）：本实用新型通过设置复合耐磨层和表面润滑层，在保持TiAlN涂层高硬度、耐热性的同时，可有效降低TiAlN涂层的摩擦系数，使切削刀具摩擦耐磨性能好，增加切削刀具的使用寿命。
（2）：本实用新型中刀具基体呈微-纳米织构，利用微-纳米织构表面沉积过渡层，可形成机械镶嵌的界面，从而有效提升涂层与刀具基体的结合强度，同时释放膜基结合界面的残余应力，减小内部微裂纹产生和扩展趋势，从而有效避免在磨损过程中涂层过早剥落；同时还可降低涂层摩擦系数。
附图说明
图1：是本实用新型提供刀具基体涂层侧视图。
图2：是本实用新型提供MoS2涂层主视图。
图3：是本实用新型提供微-纳米织构主视图。
图中：1-刀具基体、2-表面润滑层、3-TiAlN涂层、4-MoS2涂层、5-过渡层、6-圆弧凹坑。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围，在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是 为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。
实施例一：如图1所示，一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，包括刀具基体1和沉积于刀具基体1上的涂层。其中，刀具基体1为硬质合金刀具、陶瓷刀具、超硬刀具中的一种。
涂层包括复合耐磨层和表面润滑层2；复合耐磨层为TiAlN/MoS2多层复合涂层，TiAlN/MoS2多层复合涂层由TiAlN涂层3和MoS2涂层4交替沉积所得。其中，TiAlN涂层3厚度为100-500nm；MoS2涂层4厚度为10-50nm。
如图2所示，MoS2涂层4呈单层蜂窝状结构，横纵向尺寸可无限延伸，厚度仅限于纳米尺度。
表面润滑层2为石墨烯层，石墨烯层呈单层蜂窝状结构，横纵向尺寸可无限延伸，厚度仅限于纳米尺度。石墨烯层厚度为10-50nm，石墨烯层由化学气相沉积技术获得。
复合耐磨层沉积在过渡层5上，过渡层5沉积在刀具基体1上，复合耐磨层和过渡层5均由高功率脉冲磁控溅射技术获得。其中，过渡层5为TiN层，TiN层厚度为100-500nm。
本实用新型通过设置复合耐磨层和表面润滑层2，在保持TiAlN涂层高硬度、耐热性的同时，可有效降低TiAlN涂层的摩擦系数，使切削刀具摩擦耐磨性能好，增加切削刀具的使用寿命。
实施例二：在实施例一的基础上，进一步，刀具基体1表面呈微-纳米织构。
如图3所示，微-纳米织构为圆弧凹坑6形成的织构，圆弧凹坑6深度为0.5-2μm，直径为20-50μm，微织构密度为10~40%。
微-纳米织构由激光加工获得，激光加工为飞秒激光加工或纳秒激光加工的一种。
本实用新型中刀具基体1呈微-纳米织构，利用微-纳米织构表面沉积过渡层，可形成机械镶嵌的界面，从而有效提升涂层与刀具基体的结合强度，同时释放膜基结合界面的残余应力，减小内部微裂纹产生和扩展趋势，从而有效避免在磨损过程中涂层过早剥落；同时还可降低涂层摩擦系数。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，具体实现该技术方案方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，包括刀具基体（1）和沉积于刀具基体（1）上的涂层，其特征在于，所述涂层包括复合耐磨层和表面润滑层（2）；所述复合耐磨层为TiAlN/MoS2多层复合涂层，所述TiAlN/MoS2多层复合涂层由TiAlN涂层（3）和MoS2涂层（4）交替沉积所得；所述MoS2涂层（4）呈单层蜂窝状结构。
2.根据权利要求1所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述TiAlN涂层（3）厚度为100-500nm；所述MoS2涂层（4）厚度为10-50nm。
3.根据权利要求1所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述复合耐磨层沉积在过渡层（5）上，所述过渡层（5）沉积在刀具基体（1）上，所述刀具基体（1）表面呈微-纳米织构。
4.根据权利要求3所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述过渡层（5）为TiN层，所述TiN层厚度为100-500nm。
5.根据权利要求3所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述微-纳米织构为圆弧凹坑（6）形成的织构，所述圆弧凹坑（6）深度为0.5-2μm，直径为20-50μm，微织构密度为10~40%。
6.根据权利要求5所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述微-纳米织构由激光加工获得，所述激光加工为飞秒激光加工或纳秒激光加工的一种。
7.根据权利要求3所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述过渡层（5）和复合耐磨层由高功率脉冲磁控溅射技术获得。
8.根据权利要求1所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述表面润滑层（2）为石墨烯层，所述石墨烯层呈单层蜂窝状结构，所述石墨烯层厚度为10-50nm。
9.根据权利要求8所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述石墨烯层由化学气相沉积技术获得。
10.根据权利要求1所述的一种表面涂覆耐磨润滑涂层的切削刀具，其特征在于，所述刀具基体（1）为硬质合金刀具、陶瓷刀具、超硬刀具中的一种。
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