[实用新型]一种工具表面的抗磨损涂层

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种工具表面的抗磨损涂层，尤其涉及一种外涂层为低摩擦涂层区域和内涂层为高硬度涂层的工具表面抗磨损涂层。

背景技术

目前，刀具通常由于切削摩擦过大导致温度过高，从而制约着工具的使用寿命，受之影响降低了切削速度。在切削和成型过程中的温度取决于工具和工件之间的摩擦性能。降低摩擦系数，即可降低温度，从而降低磨损率，改善工具的切削性能。

过渡金属元素，如钛，钒，铬(元素周期表中组Ivb，Vb，Vib)与硼，碳，氮形成了化合物。这些难熔的化合物因为在涂层中显露的优秀的性能(如高温强度，/硬度，抗磨损能力，极高的化学稳定性和与工件之间较小的相溶性)，使之得到广泛的应用。当这些难熔金属单独作为切削工具涂层时，它们不具有必要的润滑性能。

二硫化钼具有润滑性能，Donley et al.在美国专利号为：5,002,798和Suhret al.在美国专利号为：4,975,340中各自公开了一种二硫化钼薄层的制造方法。

Rechberger et al.在美国专利号为：5,965,253中公开表现出二硫化钼涂在切削工具上的用法。尽管有完整的概述，Rechberger et al.仅在专利中第4列第48-51行建议使用二硫化钼涂在一种坚硬金属上(如碳化物，氮化物，碳氮化物和氧化物)。

Bergmann在美国专利号为：5,707,748(美国专利号为：5,830,531)中公开表现了在切削工具上涂一种坚硬涂层，坚硬涂层上涂一种减小磨擦的涂层。Bergmann建议在碳或碳化物(如硬质合金，碳化铬，碳化硅，碳化钛)/碳的组合物中使用。Bergmann在美国专利号为：4,992,153中公开表现了专利(美国专利号为：5,707,748)涂层的应用方法。

Konig et al.在美国专利号为：5,707,748B1中公开表现了一种具有紧贴底部的坚硬涂层的切削工具。外部的二硫化钼涂层涂于坚硬涂层之上。一层很薄的金属薄层(如碳化钛，碳氮化钛，碳氮化锆)能被涂于二硫化钼涂层之上。拥有选择余地，二硫化钼涂层应该是由二硫化钼和金属薄层进行复合涂层。

TEER et al.在PCT Patent Publicaton WO 00/55385[题目METHOD ANDCUTTING TOOL FOR CUTTING OF WORKPIECES]中公开应用于之前讨论过的WO00/55385中的碳涂层的方法。这份文件公开了含金属层和碳层的交替涂层。如在WO 00/55385中一样，WO 99/27893文件将铬和钛视为首选的金属组成物质。喷涂应在氮气气氛中进行，从而形成金属氮化物和金属碳化物。焦点集中在医用假肢。

TEER et al.在欧洲专利O 842 306B1联系到金属-硫涂层，正如二硫化钼。这个专利公开了MoS₂/TiN或MoS₂/Ti的涂层序列，10-18行，可能确认的涂层有：直接涂于底面的MoS₂；紧随MoS₂之后的钛涂层(通常厚度)；紧随MoS₂之后的氮化钛涂层(通常厚度)；紧随MoS₂和最高至40％的钛的混合物(MoS₂/Ti)之后的Ti涂层(通常厚度)；紧随MoS₂和最高至40％的TiN的混合物(MoS₂/TiN)之后的TiN涂层(通常厚度)；直接涂在底面上的MoS₂和最高至40％的钛的混合物涂层；直接涂在底面上的MoS₂和最高至40％的TiN的混合物涂层。

Freller et al.显露了公开一种带有气孔的高硬度涂层(如，氮化钛)。这些气孔旨在容纳固体润滑剂(如二硫化钼)。

在某些情况下，顶部的润滑层应包括一种金属添加剂。就此而言，在氮化钛和氮化铝钛涂层的切削工具的顶部表面涂层由二硫化钼和钛的共同镀层形成。(Fox，V.C.，Teer，D.G.，et al.，“The Structure of Inproved TtibologicallyImproved MoS2-Metal  Composite Coatings and Their InductrialApplications，”Surface and Coating Technology 116-119(1999)492-497)。沿着同样的思路，增添的二硫化钼至氮化钛和氮化钛铝图层在提高高速钢钻头寿命上优于氮化钛或氮化钛铝涂层。