一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法技术

本发明专利技术公开了一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法，该方法的具体步骤如下:将选择好需要镀层的高速钢刀具进行淬火处理；2)、对步骤1)中回火完成的刀具进行表面进行油污清洗处理；3)、对步骤2)中浸泡完成的刀具进行去离子水反复冲洗操作；4)、对步骤3)中的油污除尽的刀具进行酸性溶液除锈操作；5)、将步骤4)中的刀具进行活化处理；6)、对步骤5)中活化完全的刀具放入等离子体镀膜机中；7)、对步骤6)中将TiAlN涂层覆盖于刀具表面，完成刀具镀层处理。该用于刀具表面镀层处理的工艺方法整个加工过程中严格控制温度与步骤，采用多层镀膜，并且采用新型的镀层方法和稳定性更高的TiAlN涂层，提高了该镀层刀具的使用强度和寿命。

A process method for surface coating treatment of cutting tools

The present invention discloses a process method for the coating treatment of the tool surface. The concrete steps of the method are as follows: the high-speed steel cutting tool for the coating is selected to be quenched; 2) the tool for the tempering in step 1 is cleaned on the surface of the oil; 3) and the cutters completed in step 2 are removed from the tool. Subwater rinsing operation; 4), to step 3) the removal of the oil contaminated tools in the acid solution removal operation; 5), the tool in step 4) is activated; 6), in step 5, the fully activated cutters are put into the plasma coating machine; 7) and the step 6) cover the TiAlN coating on the tool surface to complete the tool plating. Layer treatment. The process method used for the coating treatment of the tool surface is strictly controlled by the temperature and steps in the whole process. The multilayer coating is used, the new coating method and the more stable TiAlN coating are adopted, and the use strength and life of the coating tool are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法
本专利技术涉及刀具表面镀层
，具体为一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法。
技术介绍
自20世纪60年代化学气相沉积(CVD)涂层硬质合金刀片问世发来，涂层技术被广泛应用于硬质合金可转位刀具的表面处理。而20世纪80年代初，TiN物理气相沉积(PVD)涂层高速钢刀具的出现，以使高速钢刀具的性能发生了革命性的变革。由于涂层技术可有效提高切削刀具的使用寿命，使用刀具获得优良的综合机械性能，大幅度地提高机械加工效率，因此涂层技术已经在切削刀具提高性能的工艺中得到极为广泛的应用于。刀具涂层技术通常可分为化学气相沉积(CVD)技术和物理气相沉积(PVD)技术两大类，本文拟从这两方面分别介绍国内外刀具涂层技术的应用情况。1、刀具涂层技术的应用(1)CVD涂层技术的应用CVD是使挥发性化合气体发生分解或化学反应，并在被镀工件上形成沉积成膜的方法。在CVD工艺中，气相沉积所需金属源的制备相对容易，可实现TiN、TiC、TiCN、TiBN、TiB2、AL2O3等单层及多元多层复合涂层。CVD涂层镀层密实，涂层与基体结合强度高，附着力强，均匀性好，形状复杂的工件也可得到合金副的镀层，薄膜厚度可达5—12微米，因此CVD涂层具有更好的耐磨性。但其工艺处理温度高，易造成刀具材料抗弯强度的下降，薄膜内部为拉应力状态，使用中易导致微裂纹的产生，因此只适合于硬质合金车削类刀具的表面涂层，其涂层刀具适合于中型、重型切削的高速加工及半精加工。自1968年第一批CVD涂层硬质合金刀具问世至今，该涂层技术已发展了近35年。在这35年间，CVD涂层技术从单一成份发展到多种成份、从单一膜层发展到多元多膜层，经过大量的试验，完成了批量大规模的工业化生产。如今，CVD涂层硬质合金在涂层硬质合金刀具中占到了80％以上的份额，CVD涂层技术已广泛应用于各类硬质合金刀具。其涂层工艺的主要发展阶段及应用领域见下表：1968——TiN、TiN——方法CVD——硬质合金刀具、模具涂层1973——TiCN、TiC+AL2O3——CVD——硬质合金刀具、模具涂层1981——TiC+AL2O3+TiN、AL-O-N——CVD——硬质合金涂层1982——TiCN——MT-CVD——硬质合金刀具涂层1986——Diamond、CBN——CVD、PVD——硬质合金刀具涂层1990——TiN、TiCN、TiC——PCVD——模具、螺纹刀具、铣刀等1993——TiN+TiCN(CVD)+TiN(PVD)——CVD+PVD——硬质合金铣削类刀具涂层1993——厚膜纤维状TiCN——MT-CVD——硬质合金车削类刀具涂层(用于粗、半精加工)从上表可以发现，CVD涂层技术主要用于硬质合金类各种切削刀具。国外的知名刀具生产商如山特维克、肯纳等企业，其硬质合金切削刀具中80％的产品都采用CVD涂层技术进行表面处理。CVD涂层技术应用在硬质合金刀具上大致可分为四大系列：TiC/TiN、TiC/TiCN/TiN、TiC/AL2O3T和TiC/AL2O3/TiN。不同的膜层相互组合，会产生不同的效果，前两类适用于普通半精切削加工，后两类适用高速及重负荷切削，现在单层已被多层多元的复合涂层所取代。涂层成份能否在涂层刀具上发挥其应有的性能，在很大程度上取决于涂层工艺的技术水平，各厂家所制备的相同涂层系列的刀具，除了材料和几何参数外，涂层技术起了关键的作用。因为涂层和界面组织结构、择优取向、各单层厚度及总厚度、层与层之间的结合过渡等都决定了涂层刀具的性能。例如，山特维克公司的硬质合金刀具产品，就是根据不同的加工对象进行不同的膜层结合，产生不同的效果。其产品中膜层组合有：TiCN+AL2O3+TiN和AL2O3+TiCN等组合。其中TiCN+AL2O3+TiN的组合对它们的膜层组织厚度进行调整而产生不同的加工应用效果。总的作用是在韧性极好的富钴基体上进行表面涂层，涂层的附着力极强，有极好的抗扩散磨损性能和高温条件下的塑性变形能力并能减少磨擦力，从而减少积屑瘤的形成，用于低、中等切削速度的加工。当再有一层厚的TiCN涂层时，又很适合于球墨铸铁的灰铸铁的精加工。而中层为一层较厚的氧化铝(AL2O3)时，在外层有薄的TiN黄色耐磨保护层，使得基体在高温下不产生变形，可进行铸铁的高速粗、精加工。AL2O3+TiCN应用于基体坚硬具有高红硬性，这种涂层保证了极好的抗后刀面磨损能力，适合于以高速车削和铣削铸铁及在稳固条件下的切断工序。我国CVD涂层技术在刀具上的应用也有近30年的历史。在这30年间，我国大型硬质合金刀具制造厂先后引进了多台CVD涂层设备，使硬质合金刀具的性能得以大大的提高。通过近30年的研究应用，成都工具研究所也成功地研制出CVD涂层设备，并成功地开发了我国首创的Ti-C-N-O-AL和Ti-C-N-B两个系列共三种(4～7层)高性能多元复合涂层材料。其产品为：Ti+Ti(CN)+TiC+TiC+Ti(CN)+Ti，层厚3～5微米，主要用于除Hertel刀片以外的其他螺纹梳刀上，在管加工生产上广泛应用。其次Ti+Ti(CN)+TiC+过渡层+AL2O3的层厚度为4～6微米，是在TiC+AL2O3涂层基础上开发而成，主要用于汽车刀具及Hertel系列螺纹梳刀上,其性能优于国外进口的同类涂层刀片.另外涂层材料为新型含硼多层复合涂层材料TiC+Ti(CN)+TiC+Ti(CN)+TiN的厚度为7～12微米,大量用于车轮轮箍加工和高钢级管螺纹加工。经过性能测试和生产试验表明，这些高性能多元复合涂层材料厚度可达5～12微米，涂层和基体结合强度大于6KG，具有优异的复合机械性能和优良的切削性，使用寿命和未涂层刀片相比提高三倍以上，与原有双层刀片相比，提高寿命50％，完全取代了同类涂层刀片。(2)PVD涂层技术的应用物理涂层(PVD)包括真空蒸发、真空离子镀两种方法，因为它们都在其真空条件下进行，所以又称为真空镀膜法。而实际用于刀具上真空离子镀，包括溅射离子镀、空心阴极离子镀、多弧离子镀和热阴极离子镀。真空蒸发是让金属在1。33*10(—4)帕或更高的真空中对待镀材料加热，蒸发并在工件上沉积成膜的方法。其方法简单、速度较快、镀层纯净，但附着力差，均匀性较差，主要用于装饰镀。溅射离子镀就是同荷能粒子轰击靶材，使其表面原子逸出，而溅射下来靶材原子在工表面沉积成膜的过程。溅射下来的靶材原子具有10～35ev的动能，所以溅射膜的附着力真空蒸发镀膜的好，而且溅射镀层均匀致密，一般无气孔，工件温度低。因此在其他方法的离子镀出现之前也用于刀具镀膜，但效果不是很明显。在20世纪70年代末空心阴极离子镀技术的问世，使切削刀具的性能发生了革命性的变革。在20世纪80年代中期，多弧离子镀和热阴极离子镀的出现，使离子镀技术更加完善，由于空心阴极离子镀、弧离子镀和热阴极离子镀在刀具上的应用性能大大优于真空蒸发和溅射离子镀方法，所以在刀具上应用的PVD涂层技术主要是指空心阴极离子镀、多弧离子镀和热阴极离子镀技术。与CVD涂层技术相比较，PVD涂层技术有一个最大的优势，就是其工艺处理温度可控制在500C以下，因此其应用范围就更加广泛。PVD涂层技术主要发展阶段及应用范围见下表，不难发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、将选择好需要镀层的高速钢刀具进行淬火处理；2)、对步骤1)中回火完成的刀具进行表面进行油污清洗处理，使用有机溶剂入甲苯、二甲苯等除去大量的油污，然后使用碱性除油液进行二次除油；3)、对步骤2)中浸泡完成的刀具进行去离子水反复冲洗操作，先用热水冲洗，然后用冷水冲洗，将刀具表面油污除尽即可；4)、对步骤3)中的油污除尽的刀具进行酸性溶液除锈操作，酸性溶液可有效的将表面锈蚀物起到剥离分解的作用，除锈时需要加入缓蚀剂，防止影响工件的几何尺寸；5)、将步骤4)中的刀具进行活化处理；6)、对步骤5)中活化完全的刀具需马上放入等离子体镀膜机当中，然后采用PACVD法进行镀膜处理；7)、对步骤6)中将TiAlN涂层覆盖于刀具表面，完成刀具镀层处理。

【技术特征摘要】
1.一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：1)、将选择好需要镀层的高速钢刀具进行淬火处理；2)、对步骤1)中回火完成的刀具进行表面进行油污清洗处理，使用有机溶剂入甲苯、二甲苯等除去大量的油污，然后使用碱性除油液进行二次除油；3)、对步骤2)中浸泡完成的刀具进行去离子水反复冲洗操作，先用热水冲洗，然后用冷水冲洗，将刀具表面油污除尽即可；4)、对步骤3)中的油污除尽的刀具进行酸性溶液除锈操作，酸性溶液可有效的将表面锈蚀物起到剥离分解的作用，除锈时需要加入缓蚀剂，防止影响工件的几何尺寸；5)、将步骤4)中的刀具进行活化处理；6)、对步骤5)中活化完全的刀具需马上放入等离子体镀膜机当中，然后采用PACVD法进行镀膜处理；7)、对步骤6)中将TiAlN涂层覆盖于刀具表面，完成刀具镀层处理。2.根据权利要求1所述的一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法，其特征在于：所述步骤1)中，选择好需要镀层的高速钢刀具进行淬火处理，淬火温度控制在560度～580度。3.根据权利要求1所述的一种用于刀具表面镀层处理的工艺方法，其特征在于：所述步骤4)中回火完成的刀具进行表面进行油污清洗处理，使用有机溶剂入甲苯、二甲苯等除去大量的油污，然后使用碱性除油液进行二次除油，除油配方为：Na2CO3，55g/L；NaOH，10g/L；Na2SiO3，6g/L；十二烷甲硫酸钠，1g/L；将以上配方进行充分搅拌，然后将刀具浸入...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐士凤，
申请(专利权)人：苏州苏硬表面技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32