[发明专利]一种切削刀具的表面改性方法

说明书

本发明公开了一种切削刀具的表面改性方法，依次包括以下步骤：S1、在清洗后的刀具基体表面通过多弧离子镀膜设备沉积TiN涂层；S2、在TiN涂层上沉积TiSiErN涂层；S3、将TiSiErN涂层进行干式微喷砂处理后，在磁控溅射设备中通入氩气和氮气混合气体至真空度为0.6‑0.8Pa，开启ZrAlCu合金靶，沉积ZrAlCuN涂层，冷却至室温后取出，进行湿式微喷砂处理，完成切削刀具的表面改性。本发明属于表面处理技术领域，在切削刀具表面形成了TiN涂层、TiSiErN涂层和ZrAlCuN涂层的多涂层，有效解决了现有技术中多涂层间结合不紧密、表面粗糙度大和综合性能较差等问题。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，具体涉及一种切削刀具的表面改性方法。

背景技术

刀具的表面涂层对刀具性能的改善和切削加工技术的进步起关键作用，是解决刀具耐磨性、韧性、耐热性、抗粘附等性能的有效途径，涂层切削刀具已成为现代刀具的重要标志。

高速钢或硬质合金钢作为传统的刀具材料，越来越难以满足现代机械加工业的发展需要，因此，刀具表面涂层技术应运而生。刀具表面涂层技术是近几十年发展起来的材料表面处理技术，在适当的工艺技术条件下，涂层具有良好的特性，涂覆在刀具表面，可以大大提高金属切削刀具的使用寿命。当前涂层的发展趋势是涂层趋于多元化和多层化，多层涂层可综合单涂层的优点，多层多涂层及其相关技术的出现，使涂层既可提高与基体的结合强度又具有多种材料的综合性能，进一步提高刀具的性能。

但切削刀具表面改性后的现有多涂层间结合不紧密，涂层表面粗糙度大，光泽度较差，从而对涂层刀具的表面产生不良影响，造成使用寿命和服役性能等性能降低。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种切削刀具的表面改性方法，在切削刀具表面形成了TiN涂层、TiSiErN涂层和ZrAlCuN涂层的多涂层，提高了涂层和切削刀具之间的结合强度，有效解决了现有技术中多涂层间结合不紧密、表面粗糙度大和综合性能较差等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种切削刀具的表面改性方法，依次包括以下步骤：

S1、在清洗后的刀具基体表面通过多弧离子镀膜设备沉积TiN涂层；

S2、在TiN涂层上沉积TiSiErN涂层；

S3、将TiSiErN涂层进行干式微喷砂处理后，在磁控溅射设备中通入氩气和氮气混合气体至真空度为0.6-0.8Pa，开启ZrAlCu合金靶，沉积ZrAlCuN涂层，冷却至室温后取出，进行湿式微喷砂处理，完成切削刀具的表面改性。

进一步，步骤S1中，刀具基体清洗的具体步骤为：

S11、将刀具基体超声清洗后经自来水冲洗和去离子水漂洗，然后置于1wt％的盐酸中活化2-3min，去离子水漂洗后置于丙酮中超声清洗18-20min，烘干；

S12、将烘干后的刀具基体置于真空条件加热至200-400℃，通入氩气至真空度为1-2Pa，开启偏压电源至1000-1200V，进行氩离子溅射清洗；

S13、氩离子溅射清洗后的刀具基体再通入氩气至真空度为0.4-0.7Pa，功率为350-400W，开启离子源清洗10-20min，得清洗后的刀具基体。

刀具基体材质为钛合金Ti6Al4V、高速钢或其他硬质合金等。

进一步，步骤S1中，沉积TiN涂层时，压强为2-4Pa，氮气流量为80-100mL/min，电弧电流为100-120A。

进一步，步骤S2中，沉积TiSiErN涂层时，采用含有0.5-3wt％Er的SiTi靶材，Si和Ti质量比为1:4，且压强为2-4Pa，氮气流量为80-100mL/min，电弧电流为100-120A。