[实用新型]一种镀制超硬涂层的管道加工用螺纹梳刀

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种螺纹梳刀，特别是涉及一种表面涂制TiN/TiAlN纳米复合多层硬质涂层的硬质合金管道加工用螺纹梳刀。

背景技术

石油行业需要的大量管材几乎都采用管螺纹连接。由于管具材料有较高的机械强度以及对管螺纹连接的高密封性要求，须采用高精度的硬质合金螺纹刀片来加工石油管螺纹。90年代以来开发了多种含硬质合金的螺纹梳刀工具，提高了螺纹加工效率和加工精度。新型螺纹梳刀研究开发的一个主流趋势是尽可能提高硬质合金基材的利用率、提高管道加工效率。中国实用新型专利02223076.9(公开号为CN2548748)开发的镶嵌硬质合金炭素螺纹梳刀，刀片和刀体所用材质不同。该螺纹梳刀刀体为碳素合金钢，仅切削部位采用单刃硬质合金刀片，刀体与刀片采用镶嵌焊接连接，这样减少了硬质合金的用量。中国实用新型专利99240436.3(公开号为CN 2399139Y)公开的斜轴对称双刃螺纹梳刀则在一个刀体上设计了两个切削刃来提高硬质合金基基材的使用效率。上述结构设计虽然一定程度上降低硬质合金用量或者提高硬质合金基材使用效率，但螺纹梳刀的寿命或者加工效率依然受到硬质合金材料本身硬度、耐热性能等的限制。螺纹梳刀工具寿命及加工效率的进一步提高有待于在硬质合金基材上涂制硬度高、涂层-基体结合力高的先进涂层。

中国实用新型专利02279793.9(公开号为CN 2575112Y)公开了一种硬质合金表面的超硬涂层。这种涂层的结构为TiN作为过渡层，表层为CN_X。虽然表层CN_X可以较大幅度提高硬质合金基体的表面硬度，但是CN_X的热稳定性有待进一步提高。研究表明：退火温度超过600℃时，将导致CNx膜中大多数C、N间的键合分离，造成N大量损失，膜的热稳定性下降；退火还促使膜内sp³型键向sp²型键转变，在膜中形成大量的sp²型C键，导致CNx膜的石墨化(李俊杰，金曾孙，吴汉华等.磁控溅射非晶CN_X薄膜的热稳定性研究[J].材料科学与工艺，12(1)(2004)：71-74)。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供加工效率高及使用寿命长的镀制超硬涂层的管道加工用螺纹梳刀。

本实用新型基于目前国内螺纹梳刀的发展现状，采用物理气相沉积技术，在基体表面先沉积TiN纳米多层作为过渡层，然后再沉积纳米多层TiAlN涂层，形成复合涂层，提高了硬质合金螺纹梳刀的加工效率及使用寿命。

本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种镀制超硬涂层的管道加工用螺纹梳刀，包括管道加工用螺纹梳刀基体，过渡层TiN纳米多层及外层TiAlN纳米多层，形成表面涂制了TiN/TiAlN纳米复合多层硬质涂层的硬质合金螺纹梳刀，所述TiN纳米多层厚度为200-1000nm；所述TiAlN纳米多层厚度为1-4μm；过渡层TiN同基体管道加工用螺纹梳刀基体紧密结合。

TiN纳米多层和TiAlN纳米多层厚度之和优选为1.2-5μm。

过渡层TiN纳米多层及外层TiAlN纳米多层放入维氏硬度HV＞3200；过渡层TiN纳米多层与基体结合力＞55N。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本实用新型的TiN过渡层厚度为200-1000nm，为纳米多层结构；TiAlN层厚度为1-4μm，为纳米多层结构，涂层同基体结合力超过55N，维氏硬度超过HV3200。本实用新型以TiN作为涂层与基体合金的过渡层，发挥了改成分与硬质合金结合力高、韧性好的优势，采用HCD电子枪与阴极多弧溅射结合，强化了该涂层同基体的结合力。外层采用富铝TiAlN，发挥其较佳高温稳定性(热稳定温度超过800℃)和硬度。通常硬质合金基体的维氏硬度为HV1300-1700，通过涂制TiAlN涂层，其表面硬度具有很大程度的提高，从而提高了梳刀的耐磨性及其使用寿命。本实用新型的螺纹梳刀适用于加工高强度管道材料。

附图说明

图1为本实用新型螺纹梳刀涂层结构剖面示意图，其中2为硬质合金基体；1-2为TiN纳米镀层过渡区；1-1为TiAlN纳米多层涂层。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例作进一步地描述。