本技术涉及涂层刀具领域,具体的说,涉及了一种加工叠层材料的金刚石涂层刀具。
背景技术:
1、目前在航空结构件中大量采用的是钛合金-铝合金-复合材料构成的叠层材料,随之而来的加工技术要求也越来越高,对于刀具的性能要求也相应地提高。金刚石涂层刀具以其高硬度、耐磨性、高热导率等较好的综合性能,对加工有色金属、碳纤维及一些高硬度材料具有显著优势。但是由于金刚石在高温下与fe、ti等元素发生化学反应形成fec和tic等碳化物,极易对金刚石涂层造成破坏,所以目前金刚石涂层刀具应用于钛合金-铝合金-复合材料等构成的叠层材料加工时,存在金刚石涂层失效快、刀具磨损快、易崩刃、易脱落等问题。
2、为了解决刀具涂层与基体结合力的问题,授权公告号为cn102586777b的发明专利具体公开了一种基于微纳米金刚石过渡层的立方氮化硼涂层刀具的制备方法,以硬质合金为衬底,分别沉积微米金刚石和纳米金刚石,然后在以微米纳米金刚石为过渡层沉积立方氮化硼涂层。该方法制备的涂层刀具具有涂层与基体结合力好、使用寿命长的优点,但在加工航空结构件时,由于最外侧涂层为立方氮化硼涂层,依然存在因立方氮化硼涂层属于超硬材料而产生的易崩刃的缺陷。
技术实现思路
1、为了在加工叠层材料时,以降低切削温度,减少粘结,保证刀具高温化学稳定性和红硬性,减小刀具金刚石涂层的失效和崩刃概率,提高金刚石涂层刀具加工叠层材料的刀具寿命,本实用新型所采用的技术方案是:一种加工叠层材料的金刚石涂层刀具,包括硬质合金基体,所述硬质合金基体顶部设置有微米晶金刚石过渡层,所述微米晶金刚石过渡层表面设置有至少一层复合涂层,
2、所述复合涂层包括微纳米复合金刚石涂层和耐磨屏蔽层,每层所述复合涂层中所述耐磨屏蔽层设置在所述微纳米复合金刚石涂层的顶部,
3、所述微纳米复合金刚石涂层包括上下交替排布的微米晶金刚石涂层和纳米晶金刚石涂层,所述微米晶金刚石过渡层与底层的所述微米晶金刚石涂层相贴合,
4、所述耐磨屏蔽层包括氧化铝涂层和两层氮碳化钛涂层,所述氧化铝涂层夹持在两层所述氮碳化钛涂层之间,底层的所述氮碳化钛涂层与顶层的所述纳米晶金刚石涂层相贴合。
5、基于上述,为了提高刀具性能,所述微米晶金刚石过渡层表面设置有至少两层所述复合涂层,所述微纳米复合金刚石涂层和所述耐磨屏蔽层上下交替排布。
6、基于上述,所述微米晶金刚石过渡层的厚度为1000nm至2000nm。
7、基于上述,所述微纳米复合金刚石涂层的厚度为2000nm至4000nm。
8、基于上述,所述微米晶金刚石涂层的厚度为50nm至100nm。
9、基于上述,所述纳米晶金刚石涂层的厚度为50nm至100nm。
10、基于上述,所述氮碳化钛涂层的厚度为200nm至400nm。
11、基于上述,所述氧化铝涂层的厚度为600nm至1200nm。
12、基于上述,所述复合涂层的厚度为8μm至16μm。
13、本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步,具体的说,本实用新型提供的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,首先在硬质合金基体上沉积一层微米晶金刚石过渡层,利用微米晶金刚石作为过渡层可增加金刚石涂层的膜基结合力。然后在过渡层上沉积由微米晶金刚石涂层和纳米晶金刚石涂层交替沉积而形成的微纳米复合金刚石涂层,可以利用微纳米复合金刚石涂层既能保证了涂层的高硬度、高耐磨性和高热导率,同时也降低涂层表面粗糙度,降低切削力;减少内部裂纹扩展的速率,防止涂层过早脱落,为叠层复合材料的加工提供保障。最后,在微纳米复合金刚石涂层沉积ticn-al2o3-ticn形成的多元涂层,可以发挥陶瓷涂层的高硬度和高温化学稳定性,保证涂层的红硬性且起到化学屏障的作用,延缓微纳米复合金刚石涂层与fe、ti等元素发生化学反应,降低金刚石涂层的失效效率。同时多元涂层位于微纳米复合金刚石涂层表层,可降低切削温度,减少粘结,与金刚石涂层协同作用切削叠层材料提高刀具的使用寿命。
1.一种加工叠层材料的金刚石涂层刀具,包括硬质合金基体,其特征在于:所述硬质合金基体顶部设置有微米晶金刚石过渡层,所述微米晶金刚石过渡层表面设置有至少一层复合涂层,
2.根据权利要求1所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述微米晶金刚石过渡层表面设置有至少两层所述复合涂层,所述微纳米复合金刚石涂层和所述耐磨屏蔽层上下交替排布。
3.根据权利要求2所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述微米晶金刚石过渡层的厚度为1000nm至2000nm。
4.根据权利要求2所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述微纳米复合金刚石涂层的厚度为2000nm至4000nm。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述微米晶金刚石涂层的厚度为50nm至100nm。
6.根据权利要求5所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述纳米晶金刚石涂层的厚度为50nm至100nm。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述氮碳化钛涂层的厚度为200nm至400nm。
8.根据权利要求7所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述氧化铝涂层的厚度为600nm至1200nm。
9.根据权利要求2所述的加工叠层材料的金刚石涂层刀具,其特征在于:所述复合涂层的厚度为8μm至16μm。
