[实用新型]一种具有纳米多层超硬复合涂层的刀具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种刀具，特别是一种具有纳米多层超硬复合涂层的刀具。 

背景技术

随着机械加工业的发展，机械加工中的干式切削、硬切削等对刀具性能提出了越来越高的要求，而刀具材料直接影响刀具性能。 

传统刀具材料陶瓷、立方氮化硼(CBN)、金刚石、高速钢和硬质合金等各自有其弊端。陶瓷刀具强度及断裂韧性低、脆性大、导热性差、抗热震性差；CBN刀具加工普通沸腾钢、铜和铝合金时易形成切削瘤，引起切削力的频繁波动而导致刀具磨损加剧，使刀具耐用度大幅降低；金刚石刀具由于碳对铁的亲和作用而不宜用于切削铁及其合金工件。此外，CBN刀具和金刚石刀具价格昂贵。高速钢刀具和硬质合金刀具同样由于其较低的硬度及耐磨性也限制了其在高速切削加工中的应用。 

在机械加工过程中，大多数材料的损伤都是从表面开始，因此既能使切削工具价格低廉又能使其具有优异性能的涂层刀具受到了机械加工用户的广泛欢迎。 

刀具表面的硬质涂层要求高硬度、耐磨、耐蚀、耐热、化学性能稳定、与基体附着牢固等。目前常用的涂层主要有TiN涂层、TiC涂层、金刚石涂层和TiAlN涂层，与需要加工的材料相比，涂层种类仍十分有限，很难同时满足全部上述技术要求。例如，TiN涂层与基体结合强度不高，易剥落，且硬度低，在切削温度较高时易氧化而被烧蚀。TiC涂层具有较高硬度及耐磨性，抗氧化性好，但性脆，不耐冲击。因此，往往需要新型高性能超硬复合涂层来满足全部上述技术要求。 

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种具有纳米多层超硬复合涂层的刀具，该刀具表面硬度高、膜-基附着力强、耐磨性能和耐高温性能良好、对不同性能需求更具针对性。 

为达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种具有纳米多层超硬复合涂层的刀具，其包括刀具基体，刀具基体上附着有纳米多层超硬复合涂层，该纳米多层超硬复合涂层至少包括粘结层、支撑层和由若干层纳米多层涂层构成的主耐蚀耐磨层，粘结层附着在刀具基体上，支撑层附着在粘结层上，主耐蚀耐磨层附着在支撑层 上；其中粘结层为Cr或Ti，支撑层为CrN或TiN，在所述主耐蚀耐磨层中，所述纳米多层涂层是由CrN层、NbN层、CrAlN层和SiAlN层交替构成的CrN/NbN/CrAlN/SiAlN纳米多层涂层或由TiN层、MoN层、TiBN层和AlSiN层交替构成的TiN/MoN/TiBN/AlSiN纳米多层涂层或由CrN层、TiN层、CrAlN层和TiAlN层交替构成的CrN/TiN/CrAlN/TiAlN纳米多层涂层。 

粘结层厚度为50～100纳米，支撑层厚度为100～200纳米，主耐蚀耐磨层厚度为2～5微米；在所述主耐蚀耐磨层中，每一纳米多层涂层的厚度为5～20纳米。 

在CrN/NbN/CrAlN/SiAlN纳米多层涂层中，每层CrN厚度为1.5～5纳米，每层NbN厚度为1.5～5纳米，每层CrAlN厚度为1～5纳米，每层SiAlN厚度为1～5纳米。 

在TiN/MoN/TiBN/AlSiN纳米多层涂层中，每层TiN厚度为1.5～5纳米，每层MoN厚度为1.5～5纳米，每层TiBN厚度为1～5纳米，每层AlSiN厚度为1～5纳米。 

在CrN/TiN/CrAlN/TiAlN纳米多层涂层中，每层CrN厚度为1.5～5纳米，每层TiN厚度为1.5～5纳米，每层CrAlN厚度为1～5纳米，每层TiAlN厚度为1～5纳米。 

所述刀具为硬质合金刀具或高速钢刀具。 

与现有技术相比，本实用新型提供的具有纳米多层超硬复合涂层的刀具具有以下优点： 

1.本实用新型的刀具表面硬度高、膜-基附着力强、耐磨性能和耐高温性能良好、对不同性能需求更具针对性。 

2.在制膜过程中，可视切削硬度的需要调节纳米多层涂层的厚度。 

3.可根据需要调节纳米多层涂层中各单层膜的厚度，使其更具针对性。 

附图说明

附图是本实用新型的具有纳米多层超硬复合涂层的刀具的截面示意图。 

图中：1-刀具基体；2-粘结层；3-支撑层；4-主耐蚀耐磨层。 

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本实用新型提供的具有纳米多层超硬复合涂层的刀具做进一步详细说明。