[发明专利]一种刀具刀片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种切削刀片，具体的说涉及一种涂有TiN涂层的c-BN复合式刀片及制备方法。

技术背景

立方氮化硼(c-BN)材料因其超高硬度(仅次于金刚石)，低热膨胀系数，高化学稳定性，高热稳定性和高温硬度等特点。将其加工成刀具在切削加工耐热钢、淬火钢、镍钴超合金等难以切削的硬质材料(硬度一般大于50HRC的材料)时常表现出切削精度高，加工效率高等优异性能。目前已被广泛的应用于汽车加工、航空制造、船舶制造等各个行业。

尽管氮化硼刀具表现出优秀的切削性能，但是氮化硼本身的价格也比较高，所以常将c-BN焊接在硬质合金基体上形成复合式立方氮化硼刀片。在生产c-BN刀具的过程中，相对于硬质合金，c-BN的高硬度和脆性会导致成品刀片产生较高的内应力，严重时更会有微裂纹。这样在切削硬质淬火钢或高硬粉末冶金材料时，会加速磨损降低刀具的使用寿命，严重的会出现刀具崩刃现象。

TiN(氮化钛)涂层因其具有较高的硬度和韧性，也具备较好的抗氧化能力且色泽为金黄色，是一种既美观又具有较好耐冲击的涂层。将其施镀在复合式c-BN刀片表面，一方面可以显著减少c-BN刀刃的抗月牙洼磨损；另一方面TiN涂层的颜色会帮助刀片磨损的观察；更为重要的一点是TiN本身就是c-BN刀刃焊接时一种常用的粘结剂，利用TiN涂层，更能增加刀片表面韧性，提高刀片的初始耐冲击性。

但TiN涂层的结构特征对涂层的耐磨性以及其他机械性能有重要的影响。如美国专利US4226082和芬兰赫尔辛基理工大学Korhonen发现TiN涂层的织构特征对涂层的耐腐蚀行为有很大影响(CorrosionofthinhardPVDcoatings,Korhonen,Vacuum,45,1031～1034,1994)。且Korhonen指出涂层呈现(200)织构，一般涂层较为致密，涂层比较耐腐蚀。澳大利亚莱奥本矿业大学Mayrhofer通过改变基体的温度、N₂分压，溅射能量以及离子与Ti原子的通量比来获得不同织构的TiN涂层，报道了织构对涂层力学性能的影响，发现涂层若呈现(200)取向都非常致密，但该涂层存在着较大的应力(InfluenceofdepositionconditionsontexturedevelopmentandmechanicalpropertiesofTiNcoatings,Mayrhofer,Geieretal,NationalJournalofMaterialsResearch,100,1052-1058,2009)。

上述研究表明，当TIN涂层出现较强的(200)织构时涂层较为致密，相对具有较好的机械性能，但涂层也存在着较大的应力。应力大的涂层在后期使用过程中容易应力释放而出现剥落，进而影响刀具使用寿命。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种刀具刀片及其制备方法，该刀片具有低应力的TiN涂层，将该涂层施镀在复合式c-BN刀片上，可以显著提高刀具的使用寿命和加工精度。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种刀具刀片，其特征是，该刀片为复合式c-BN刀片，由硬质合金刀体焊c-BN刀刃构成，所述复合式c-BN刀片上施镀有TiN涂层。

利用X射线衍射仪测得TiN为面心立方晶体结构，在探测角2θ＝30°～80°范围内测量只出现TiN(111)衍射峰和TiN(200)衍射峰，在36.8°处出现TiN(111)衍射峰，42.8°处出现TiN(200)衍射峰；

测量TiN(200)衍射峰强度I(200)与TiN(111)衍射峰强度I(111)之间的关系K在0.8～1之间，

I(200)I(200)+I(111)=K]]>

测量TiN(111)衍射峰的半高宽宽度为0.25°～0.28°，TiN(200)衍射峰的半高宽宽度为0.28°～0.31°。