[发明专利]一种用于高速切削刀具的复合PVD涂层制备工艺

说明书

本发明公开了一种用于高速切削刀具的复合PVD涂层制备工艺，包括对高速切削刀具本体进行清洗、风干预处理；通过弧溅射方式在高速切削刀具本体表面制备TiAlCrN、TiAlCrYN多元复合涂层和纳米复合涂层；使用喷嘴对涂层后的高速切削刀具表面进行微喷砂处理；对微喷砂处理后的高速切削刀具进行灰石清洗。本发明增加了软酸清洗和风干预处理的步骤，保证复合PVD涂层制备的效果，并通过弧溅射方式在高速切削刀具本体表面制备TiAlCrN、TiAlCrYN多元复合涂层和纳米复合涂层，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及电气设备绝缘技术领域，具体涉及一种用于高速切削刀具的复合PVD涂层制备工艺。

背景技术

高性能涂层刀具已成为现代刀具的标志。目前，发达国家涂层刀具在刀具中所占比例已超过80%，并不断上升，刀具涂层技术已经成为提升制造业技术水平的关键因素之一。金属氮化物硬质涂层具有较高的硬度和耐磨性，可有效降低各类机械磨损、化学腐蚀及高温氧化，从而使得涂层工具寿命显著提高。

在高速钢刀具基体和硬质合金刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜（如TiC，TiAIN，Al203等）的涂层刀具，结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点，降低了刀具与工件之间的摩擦因数，提高了刀具的耐磨性而不降低基体的韧性。因此，刀具涂层技术是解决刀具材料中硬度、耐磨性与强度、韧性之间矛盾的一个有效措施。刀具涂层是一种耐磨涂层，其特性要求是：耐磨性好、硬度高、化学稳定性好、摩擦系数低、导热性及稳定性好。

刀具涂层有类似于冷却液的功能，它产生一层保护层，把刀具与切削热隔离开来（因为难熔金属化合物有比刀具基体和工件材料低得多的热传导系数），使热量很少传到刀具，从而能在较长的时间内保持刀尖的坚硬和锋利。但是，当前刀具涂层多为单一PVD涂层，由于单一PVD涂层技术其固有的特点和局限性，往往很难满足机械加工对切削刀具苛刻的要求，而且，散热效果不佳，降低了单一PVD涂层高性能刀具的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的单一PVD涂层技术其固有的特点和局限性，往往很难满足机械加工对切削刀具苛刻的要求，且散热效果不佳的问题。本发明的用于高速切削刀具的复合PVD涂层制备工艺，在复合PVD涂层制备前，增加了软酸清洗和风干预处理的步骤，保证复合PVD涂层制备的效果，并通过弧溅射方式在高速切削刀具本体表面制备TiAlCrN、TiAlCrYN多元复合涂层和纳米复合涂层，能够确保高速切削刀具强度，保证使用寿命，工艺合理巧妙，具有良好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于高速切削刀具的复合PVD涂层制备工艺，包括以下步骤，

步骤（A），对高速切削刀具本体进行清洗、风干预处理；

步骤（B），通过弧溅射方式在高速切削刀具本体表面制备TiAlCrN、TiAlCrYN多元复合涂层和纳米复合涂层；

步骤（C），使用喷嘴对涂层后的高速切削刀具表面进行微喷砂处理，以便增加寿命，微喷砂处理的材料去除机理，包括裂纹扩展导致的脆性去除和磨料微切削产生的塑性去除，所述微喷砂为金刚砂；

步骤（D）， 对微喷砂处理后的高速切削刀具进行灰石清洗。

前述的用于高速切削刀具的复合PVD涂层制备工艺，步骤（A），对高速切削刀具本体进行清洗，是采用弱酸清洗，弱酸清洗剂的质量百分比的原料组成如下：清洗主剂15-20％，膨松剂0.3-1.0％，助洗剂1-3％，金属缓蚀剂1.5-2.0％，表面活性剂0.5-1.0％，余量为水。

前述的用于高速切削刀具的复合PVD涂层制备工艺，所述纳米复合涂层为晶态/晶态：zrN/Cu和TiN/CBN，纳米复合膜的晶粒直径为8nm，纳米复合膜的厚度为20nm。