[发明专利]复合刀具

说明书

技术领域

本发明是有关于一种复合刀具，且特别是有关于一种基材表面有多元合金氮化物薄膜的复合刀具。

背景技术

陶金复合材料通常被应用于需要高硬度的模具与切削刀具基材材料，包括车刀、铣刀、绞刀、刨刀、锯片、钻头、冲头、剪切模、成型模、抽制模、挤型模、手表零件等，其中以碳化钨超硬复合材料最为广泛应用。然而，目前碳化钨模具、刀具在使用上皆面临硬度不足、耐温性不足与耐磨耗性不足等问题。

在目前的技术中，主要是针对陶金复合材料本身的性质，或其表面的性能进行改善。就基材材料本身而言，例如，在中国台湾专利第I347978号中，公开一种使用多元合金(multi-element alloy)取代常用的钴金属做为碳化钨超硬复合材料的结合金属，所得到的碳化钨/多元合金超硬复合材料，是具高韧性的基材材料。

就表面处理而言，则是通过镀膜技术在基材表面上披覆硬质薄膜。所述硬质薄膜大致可分为单一层硬质薄膜与多层硬质薄膜。单一层硬质薄膜种类很多，例如广泛使用的Ti、Cr、Zr、Al或W的氮化物与碳化物、或少数可达超硬膜程度的立方硼化氮膜(Cubic Boron Nitride，cBN)及类钻碳膜。另外，由于大多数过渡金属氮化物具有相当的相互溶解度，故还能通过金属元素的选择与元素间比例的调配而得例如(TiAl)N、(TiZr)N、(TiCr)N、(TiAlV)N等的氮化物。目前现有技术的单一层硬质薄膜多使用三元合金。

然而，例如立方硼化氮膜，其本身为非热稳定性，使得材料在高温时易与基材发生相互扩散，导致硬度大幅下降，而限制其应用范围。多层硬质薄膜则多是由上述单层薄膜组合而成。

发明内容

本发明提出一种复合刀具，包括基材以及披覆于基材表面上的多元合金氮化物薄膜，其中所述多元合金氮化物薄膜的合金成分包括五至七种金属元素。前述金属元素至少包括铝元素、铬元素及铁元素，其中铝元素占上述合金成分的重量百分比为约1.57wt％～11.18wt％。

在本发明的一实施例中，上述的基材例如是陶金材料。

在本发明的一实施例中，上述的陶金材料例如是碳化钨/多元合金复合材料。

在本发明的一实施例中，上述的陶金材料例如是碳化钨、碳化钛、碳化硅、氮化硼或氧化铝的复合材料。

在本发明的一实施例中，上述的每一金属元素占合金成分的重量百分比例如约小于50％。

在本发明的一实施例中，上述的铬元素占合金成分的重量百分比例如是约10.22wt％～33.67wt％；铁元素占所述合金成分的重量百分比例如是约11.00wt％～35.27wt％。

在本发明的一实施例中，上述的金属元素更包括至少二元素是选自钴(Co)、镍(Ni)、锰(Mn)、硅(Si)、钛(Ti)与钒(V)所组成的群组。

在本发明的一实施例中，上述的钴元素占合金成分的重量百分比例如是约大于0至39.39wt％。

在本发明的一实施例中，上述的镍元素占合金成分的重量百分比例如是约大于0至36.33wt％。

在本发明的一实施例中，上述的锰元素占合金成分的重量百分比例如是约大于0至19.84wt％。

在本发明的一实施例中，上述的硅元素占合金成分的重量百分比例如是约大于0至9.10wt％。

在本发明的一实施例中，上述的钛元素占合金成分的重量百分比例如是约大于0至15.51wt％。

在本发明的一实施例中，上述的钒元素占合金成分的重量百分比例如是约大于0至32.99wt％。

基于上述，本发明通过在刀具基材的表面披覆单一层的多元合金氮化物薄膜，因其与基材之间具有高键结力，且多元合金氮化物薄膜使用的合金成分具五至七种金属元素，具高硬度、高耐磨耗性与高耐温性的特性，故能增强刀具的硬度、耐磨耗性与耐温性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

附图说明

图1是绘示根据本发明一实施例的复合刀具的示意图。

图2是本发明的实例1所镀制的薄膜，其XRD分析图谱。

附图标记说明

10：复合刀具

100：基材

110：多元合金氮化物薄膜

具体实施方式

本发明提供一种复合刀具，能增加刀具的硬度、耐磨耗性及耐温性增加。