[发明专利]基于电射流沉积的多层软涂层纳织构刀具及其制备方法

说明书

本发明公开一种基于电射流沉积的多层软涂层纳织构刀具及其制备方法，属于机械切削刀具制造技术领域。上述刀具表面为MoS₂和WS₂软涂层的组合，属于多层结构。在涂层前，首先在刀具基体表面用飞秒激光加工出纳米级织构，然后采用电射流方法在纳米级织构表面依次沉积MoS₂和WS₂涂层，形成具有多层结构的软涂层。由于在基体表面进行了织构化处理，增大比表面积，提高了涂层的附着力；同时，由于采用电射流方法沉积软涂层，设备简单、可控性强、沉积速率高。该软涂层刀具干切削时，可减少摩擦、降低切削力和切削温度、提高刀具寿命。

技术领域

本发明属于机械切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种基于电射流沉积的多层软涂层纳织构刀具及其制备方法。

背景技术

软涂层刀具追求的目标是低摩擦系数，典型的软涂层物质是具有低摩擦系数的固体润滑材料(如：MoS₂、WS₂、TaS₂等)。当前刀具涂层的发展趋势是：涂层成分趋于多元化和复合化。复合涂层可综合单涂层的优点，复合多涂层具有多种材料的综合性能，使涂层刀具的性能有了很大提高。中国专利(专利号ZL200610068975.3)报道了自润滑复合软涂层刀具及其制备方法，它是采用中频磁控+多弧法镀膜方法制备的复合涂层刀具，刀具表面为MoS₂软涂层。中国专利(专利号ZL200910256536.9)报道了软硬复合涂层刀具及其制备方法，该刀具表面的涂层为MoS₂软涂层和ZrN硬涂层的复合，涂层方法为中频磁控沉积MoS₂软涂层+电弧法镀ZrN硬涂层，这种软硬复合涂层综合了MoS₂软涂层和ZrN硬涂层的优点。中国专利(申请号201110353909.1)报道了一种WS₂软涂层纳织构自润滑刀具及其制备方法，该刀具采用飞秒激光在刀具表面加工出纳米织构，然后采用多弧离子镀+中频磁控溅射沉积法先后沉积Zr过渡与层WS₂软涂层。中国专利(申请号201410263779.8)报道了一种WS₂/Zr软涂层微纳复合织构陶瓷刀具及其制备方法。该陶瓷刀具负倒棱处具有纳米织构，前刀面上具有微纳米复合织构，织构表面沉积WS₂/Zr软涂层。中国专利(专利号ZL201410263737.2)报道了采用PVD方法沉积TiSiN-WS₂/Zr-WS₂多涂层刀具，涂层为多层结构，将TiSiN涂层的高硬度、高耐磨性与WS₂涂层的润滑性良好结合，能防粘结、降低切削力及切削温度，减小刀具磨损。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于电射流沉积的多层软涂层纳织构刀具及其制备方法。该刀具表面为MoS₂和WS₂软涂层的组合，属于多层结构。在涂层前，首先在刀具基体表面用飞秒激光加工出纳米级织构，然后采用电射流方法在纳米级织构表面依次沉积MoS₂和WS₂涂层，形成具有多层结构的软涂层。由于在基体表面进行了织构化处理，增大比表面积，提高了涂层的附着力；同时，由于采用电射流方法沉积软涂层，设备简单、可控性强、沉积速率高。该软涂层刀具干切削时，可减少摩擦、降低切削力和切削温度、提高刀具寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

本发明提供一种基于电射流沉积的多层软涂层纳织构刀具，该刀具基体材料为硬质合金，在涂层前，首先在刀具基体表面用飞秒激光加工出纳米级织构，然后采用电射流方法在纳米级织构表面依次沉积MoS₂和WS₂涂层，形成具有多层结构的软涂层。

本发明还提供一种上述电射流沉积的多层软涂层纳织构刀具的制备方法，包括：

(1)将硬质合金刀具基体在酒精溶液中清洗15min，进行去油污处理；