[发明专利]一种超高强冷轧钢板切割刀具涂镀层及方法

说明书

本发明涉及一种超高强冷轧钢板切割刀具涂镀层及方法，该渗氮涂镀层分为两层：一层为与基材相接的渗氮层、渗碳层、渗硅层中的一种以上，厚度为4～10μm；二层为沉积在一层的纳米金属氮化物陶瓷层、纳米金属碳化物陶瓷层或纳米金属硅化物陶瓷层中的两种以上混合物，厚度为0.1～10μm；所述的基材为高速钢。优点是：采用热丝辅助等离子体增强磁控溅射方法在高速钢为基材的冷轧钢板用剪切刀具表面制备渗氮和陶瓷涂层的强化层，为超高强钢冷轧钢板剪切问题提供解决方案。相较于传统的磁控溅射技术，等离子体增强效果明显，可以实现对基体表面的等离子体氮化，提高基体强、硬度。

技术领域

本发明属于机械切削刀具制造领域，尤其涉及一种超高强冷轧钢板切割刀具涂镀层及方法。

背景技术

高强钢的应用领域非常之广，尤其是随着汽车用冷轧钢板强度的不断提升，以TWIP钢为代表的第三代冷轧钢板的屈服强度已经可以达到1180MPa级。然而对应超高强钢剪切用刀具性能的提升速度远不能满足钢板的日常使用需求。因此，急需开发一种强韧综合性能优良、刃口锋利的超高强冷轧钢板用剪切钢刀具。

高速钢(HSS)是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐热性的工具钢，又称高速工具钢或锋钢，俗称白钢。由于高速钢的工艺性能好，强度和韧性配合好，因此主要用来制造复杂的薄刃和耐冲击的金属切削刀具，也可制造高温轴承和冷挤压模具等。高速钢因为其红硬性常被用作切割高强钢等难加工金属的刀具。通用高速钢的碳饱和度一般在0.8％以下，故淬火、回火后的硬度仅65±1HRC。对于屈服强度为800MPa级以上的超高强钢材加工还很困难。因此，利用表面改性手段来提高刀具性能的涂层高速钢刀具被广泛用于机械加工。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3～5倍以上，提高切削速度20～70％，提高加工精度0.5～1级，降低刀具消耗费用20～50％。以掺钴碳化钨为代表的硬质合金的常温硬度达89～93HRA，在800～1000℃时硬质合金还能进行切削，但其强度和韧性比高速钢差，其常温下的冲击韧性仅为高速钢的1/8～1/30。虽然能够加工超高强度钢材，但成型性能差，无法进行切削加工，难以制成冷轧圆盘剪所需的几何尺寸。虽然硬质合金刀具寿命比高速钢刀具高，但整体硬质合金刀具成本高，其价格是高速钢的8～10倍。

现阶段用于剪切冷轧钢板的刀具一般由冷作或热作模具钢经淬火后低温回火制成，硬度为55HRC左右。例如H13钢，Cr12NiMoV等钢材。但是此类剪切刀具不能剪切超高强冷轧板。