硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法
【專利摘要】一種硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法，包括下述工藝步驟：用丙酮清理硬質(zhì)合金涂層刀具表面去掉硬質(zhì)合金涂層刀具表面的油污等雜物；處理后的硬質(zhì)合金涂層刀具放置于脈沖電子束發(fā)射裝置中，并保證所需處理的刀面處于電子束輻照斑點中心，裝置的工作室抽真空至10-3Pa以上；采用加速電壓10~15kV、脈沖電流100~200A的脈沖電子束對涂層刀具進行輻照轟擊，脈沖持續(xù)時間1~10μs，脈沖頻率0.1~10Hz，脈沖次數(shù)為1~50次；處理完畢后，取出刀具，即得。使用強流脈沖電子束對硬質(zhì)合金基體的單層TiN、TiAlN等涂層進行表面處理，可以改善涂層的組織，提高涂層的硬度和耐磨性。
【專利說明】硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料表面處理【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法，具體涉及一種使用強流脈沖電子束表面處理提高硬質(zhì)合金涂層刀具的表面性能和切削性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，高轉(zhuǎn)速、小切深、大進給的加工技術(shù)要求對涂層硬質(zhì)合金刀具需求量日益提高。TiN、TiAlN等硬質(zhì)涂層刀具具有優(yōu)異的硬度、耐磨損和抗高溫氧化性能，成為目前應(yīng)用較多的一類新型刀具。然而，硬質(zhì)涂層也存在著與基體存在著較大的殘余應(yīng)力、表面液滴數(shù)量較多、涂層致密性差等先天缺陷，影響了涂層的微觀結(jié)構(gòu)、力學性能，從而使硬質(zhì)涂層硬質(zhì)合金刀具的應(yīng)用還受到一定的限制。
[0003]強流脈沖電子束(HighCurrent Pulsed Electron Beam, HCPEB)作為一種新興的高能束表面處理技術(shù)，具有能量利用率高、加熱和冷卻速度快、定位準確、參數(shù)易于調(diào)節(jié)等優(yōu)勢。該技術(shù)在表面工程領(lǐng)域顯現(xiàn)出了獨特的優(yōu)勢，能夠?qū)椪詹牧系谋韺蛹按伪韺诱T發(fā)非平衡的物理化學及力學狀態(tài)變化，獲得常規(guī)手段難以達成的表面組織和組成，大幅提高材料的顯微硬度、耐磨性、耐腐蝕性等。
[0004]采用強流脈沖電子束對涂層硬質(zhì)合金刀具表面進行后處理，可在提高涂層的致密性和表觀質(zhì)量的同時，改善涂層與硬質(zhì)合金基體的結(jié)合狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，是提供一種硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法，能有效改善涂層的組織，提高涂層的硬度和耐磨性能。
[0006]采用的技術(shù)方案是:
一種硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法，包括下述工藝步驟:
1、用丙酮清理硬質(zhì)合金涂層刀具表面去掉硬質(zhì)合金涂層刀具表面的油污等雜物；
2、將經(jīng)步驟(1)處理后的硬質(zhì)合金涂層刀具放置于脈沖電子束發(fā)射裝置中，并保證所需處理的刀面處于電子束輻照斑點中心，裝置的工作室抽真空至10_3Pa以上；
3.采用加速電壓l(Tl5kV、脈沖電流100-200Α的脈沖電子束對涂層刀具進行輻照轟擊，脈沖持續(xù)時間1~10 μ S，脈沖頻率0.1~10Ηz，脈沖次數(shù)為1~50次；
4.處理完畢后，取出刀具，即得。
[0007]采用強流脈沖電子束對涂層刀具進行表面處理，要求涂層厚度不得低于4 μ m，以避免輻照次數(shù)過多使涂層減薄過多，降低使用性能；其次，電子束輻照位置依據(jù)刀具使用工況選擇不同的刀面進行選擇。
[0008]本發(fā)明所具有的效果:
使用強流脈沖電子束對硬質(zhì)合金基體的單層TiN、TiAlN等涂層進行表面處理，可以改善涂層的組織，提高涂層的硬度和耐磨性，進一步提高涂層與基體的結(jié)合狀態(tài)，滿足鈦合金等難加工材料的高速切削要求。
【具體實施方式】
[0009]實施例一
一種硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法，包括下述工藝步驟:
1、選用TiN單層涂層硬質(zhì)合金刀具，涂層厚4μ m，用丙酮清潔刀具表面，去掉油污，備
用；
2、將經(jīng)步驟(1)處理后的TiN單層涂層硬質(zhì)合金刀具置于強流脈沖電子束發(fā)生裝置中，并使所需處理的刀面處于電子輻照斑點中心，該裝置工作室抽真空至10_3Pa以上；
3、對TiN單層涂層硬合金刀具需處理的刀面用強流脈沖電子束處理，加速電壓為15kV，加速電流為200A，脈沖持續(xù)時間10 μ S，脈沖頻率10ΗΖ，轟擊次數(shù)50次。
[0010]4、處理完畢，取出刀具。
[0011]實施例二
一種硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法，包括下述工藝步驟:
1、選取TiAlN涂層硬質(zhì)合金刀具，有TiAlN涂層和超細顆粒的強韌性基體，其涂層晶粒尺寸約為50 nm,涂層厚度約為4 μ m。
[0012]對TiAlN涂層硬質(zhì)合金刀具表面進行丙酮清理，去除油污等雜物；
2、將涂層硬質(zhì)合金刀具放置于強流脈沖電子束裝置中，保證所需處理的刀面處于電子束輻照斑點中心，裝置的工作室抽真空至5X 10_3Pa ；
3、強流脈沖電子束處理工藝參數(shù)為:加速電壓13kV;脈沖電流180A ;脈沖持續(xù)時間5 μ S，脈沖頻率0.1ΗΖ。轟擊位置選擇在刀具表面距刀尖處的前刀面，轟擊次數(shù)為20次。
[0013]4、處理完畢后，取出刀具，即得。
[0014]對涂層組織進行觀察測試力學性能，進行了針對TC4鈦合金的切削實驗，切削速度為 88 m/min。
[0015]經(jīng)處理后的涂層刀具，涂層厚度減小至3.5μπι ;顯微硬度由原來的2880HV提高至3114HV ;表面粗糙度由0.28 μ m降至0.24 μ m。切削實驗結(jié)果為，當軸向切削200mm時，后刀面最大磨損量減小了 37.5%。
【權(quán)利要求】
1.一種硬質(zhì)合金涂層刀具的強流脈沖電子束表面處理方法，其特征在于包括下述工藝步驟: (1)、用丙酮清理硬質(zhì)合金涂層刀具表面去掉硬質(zhì)合金涂層刀具表面的油污雜物； (2)、將經(jīng)步驟(1)處理后的硬質(zhì)合金涂層刀具放置于脈沖電子束發(fā)射裝置中，并保證所需處理的刀面處于電子束輻照斑點中心，裝置的工作室抽真空至10_3Pa以上； (3)、采用加速電壓l(Tl5kV、脈沖電流100-200Α的脈沖電子束對涂層刀具進行輻照轟擊，脈沖持續(xù)時間I~10 μ S，脈沖頻率0.1~10Ηz，脈沖次數(shù)為I~50次； (4)、處理完畢后，取出刀具，即得。
【文檔編號】C21D9/18GK103789524SQ201410004762
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月6日
【發(fā)明者】婁長勝, 蘆馨, 高景龍, 金光, 王強 申請人:沈陽理工大學