[发明专利]一种具有微结构冷却功能的金刚石涂层刀具

权利要求书

1.一种适用于钛合金加工的具有微结构冷却功能的金刚石涂层刀具的制备方法，其特征是，它包括以下步骤：

首先，用激光刻蚀或微细电火花加工技术在刀具的刀尖附近及月牙洼区域制备微纹路，所述的微纹路包括储液池、冷却槽以及切削液出口；所述的冷却槽宽度为5-50μm左右，深宽比＞1；所述的储液池的直径为2mm，且与多条冷却槽相连通；

其次，将刀具表面进行去钴处理，然后利用乙醇或丙酮溶液清洗，将加工完的刀具放入金刚石粉末丙酮悬浮液中，利用超声清洗机超声植晶20分钟，然后利用乙醇或丙酮超声清洗；

第三，利用CVD技术生长金刚涂层；由于CH₄含碳气源与H₂在高温下被分解产生活性离子，氢离子会刻蚀掉sp²产生的石墨相，形成sp³杂化的C-C键，制备出金刚石涂层；当活性离子经过冷却槽时，极易被冷却槽的边缘捕捉、吸附形成优先生长的金刚石涂层，随着沉积时间增加，冷却槽上方宽度逐步变窄形成上窄下宽的袋状管道结构，冷却槽上方宽度逐步变窄到200nm-2μm；袋状管道结构对金刚石涂层形成宏观“扎根作用”，有利于提高涂层附着力；所述的金刚石涂层的厚度为3-20μm。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，采用高品质切削液和微润滑系统，将切削液喷入刀具表面，储液池会对切削液进行存储，随后切削液进入冷却槽管道，流入月牙洼区域和刀尖附近，实现深度冷却，最后从出液口流出，完成热交换，减小膜-基热应力，降低涂层失效概率，同时对刀具的切削区域实现润滑作用和化学屏障作用，减少金刚石和铁、钛及合金的反应。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，切削液通过冷却槽进入刀尖附近及月牙洼切削区域，实现刀具切削区域冷却。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是，除了可以切削钛合金外还可以加工不适合普通金刚石涂层刀具加工的金属材料。

5.一种权利要求1所述制备方法制备的适用于钛合金加工的具有微结构冷却功能的金刚石涂层刀具，其特征是，刀具的刀尖附近及月牙洼区域制备有微纹路，微纹路上沉积有金刚石涂层，所述的微纹路包括储液池、冷却槽以及切削液出口； 储液池与至少一个冷却槽相连通，各冷却槽之间相互连通，切削液出口设置在前、后刀面上并与冷却槽相连通；所述的冷却槽为上窄下宽的袋状管道结构。