專利名稱：一種硬質(zhì)合金鉆頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉆削的鉆頭領(lǐng)域，尤其涉及一種鉆削加工的硬質(zhì)合金鉆頭。
背景技術(shù)：
在對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，而鉆頭和工件的接觸就是鉆頭的切削刃與工件之間的接觸，通過切削刃快速切削需要加工的部件，由于切削速度快且切削的工件越來越硬，導(dǎo)致切削刃在切削中不斷產(chǎn)生更高的磨損和更高的溫度，而硬質(zhì)合金在鉆頭中的應(yīng)用越來越廣泛，由于切削過程中，在鉆頭的前傾面上不斷受到形成的金屬屑的磨損而造成月牙洼磨損， 已加工的工件也將沿鉆頭的后刀面滑移造成側(cè)面磨損，同時(shí)刀刃在前情面上達(dá)到很高的溫度，將導(dǎo)致擴(kuò)散形磨損，而后刀面上溫度顯著減低，呈現(xiàn)磨蝕性磨損；由此可見，硬質(zhì)合金鉆頭的可靠性和壽命需要更高的提高和要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常在硬質(zhì)合金鉆頭的表面沉積涂層，由此可有效提高可靠性，現(xiàn)有的硬質(zhì)合金鉆頭涂覆有PVD或CVD涂層，可選的涂層有Ti (C，N)、TiN, (Ti，Al) N等等，在兩種涂層中，PVD涂層具有更好的精細(xì)度和應(yīng)力，能較好的承載負(fù)載，但PVD必須很薄，這是由于較厚的PVD將容易導(dǎo)致剝落、破裂和崩刃，在剝落之前能夠在鉆頭上沉積的最大涂層厚度主要取決于切削刃的半徑，切削刃過于鋒利將導(dǎo)致容易發(fā)生剝落和崩刃，而CVD雖然能很好的解決涂層厚度的問題，但由于CVD涂層相對(duì)存在較為粗糙和難于引入應(yīng)力的問題， 由此，在很多情況下，需要同時(shí)結(jié)合PVD和CVD的優(yōu)點(diǎn)，既需要沉積較厚的涂層，同時(shí)也需要更好的精細(xì)度和應(yīng)力引入，以提供更好的耐磨性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種硬質(zhì)合金鉆頭，該鉆頭結(jié)構(gòu)簡單，在鉆頭上的涂層不易脫落和碎裂，可滿足厚度和耐磨性的需求，同時(shí)增加鉆頭的壽命。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種硬質(zhì)合金鉆頭，包括圓柱本體和鉆尖，涂層涂覆于鉆尖的周圍，圓柱本體的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，整個(gè)涂層的厚度為10-20μπι，其特征在于該涂層包含有至少兩層第一涂層和至少一層第二涂層；第一涂層為金屬涂層，該金屬涂層為從Ti、Mo、Cr、Nb、Ta和Ir中任選一種或幾種進(jìn)行組合的金屬涂層，該第一涂層的厚度為300-500nm ；第二涂層為非金屬涂層，該非金屬涂層為碳纖維或超硬陶瓷，該第二涂層的厚度為 10-20 μ m。其中，該多個(gè)第一涂層的材質(zhì)相同。其中，該多個(gè)第一涂層為Ti涂層或者ττ涂層。其中，該多個(gè)第一涂層為Tia6Moa5涂層或者NbaJra7tl涂層。其中于，每個(gè)第一涂層的厚度為400士50nm。其中，該多個(gè)第一涂層的材質(zhì)不同。其中，每個(gè)第一涂層的厚度為400士50nm。
還公開了一種制造硬質(zhì)合金鉆頭的方法，其特征在于包括以下步驟步驟一制造基體；步驟二 在基體上通過PVD沉積第一涂層，重復(fù)該步驟直到至少兩個(gè)第一涂層沉積結(jié)束；步驟三在第一涂層上沉積第二涂層，通過CVD進(jìn)行沉積。通過上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的硬質(zhì)合金鉆頭在鉆頭的圓柱本體上涂有多層涂層，通過兩種涂層的結(jié)合，在多個(gè)第一涂層中通過多次PVD技術(shù)的沉積，能充分利PVD涂層的精細(xì)度和應(yīng)力引入，同時(shí)也能利用CVD技術(shù)進(jìn)行第二涂層的沉積，以提高整個(gè)涂層的厚度，從而避免了涂層脫落、碎裂的可能，增加了鉆頭的壽命，同時(shí)也改進(jìn)了鉆頭的抗磨損性。本發(fā)明將通過下面的具體實(shí)施例進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述，且進(jìn)一步結(jié)合對(duì)附圖的說明將得到更加清楚和明顯的了解。


圖1顯示了本發(fā)明的硬質(zhì)合金鉆頭的示意圖。圖2顯示了本發(fā)明的硬質(zhì)合金鉆頭的俯視圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1和圖2，顯示了本發(fā)明的硬質(zhì)合金鉆頭1的示意圖，該硬質(zhì)合金鉆頭包括圓柱本體1和鉆尖2，在鉆尖2上涂覆有涂層3，圓柱本體1的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，涂層3均勻的涂覆在鉆尖2的外周圍，優(yōu)選的是整個(gè)涂層3的厚度為10-20 μ m,更優(yōu)選的是涂層3的厚度為15-18 μ m,這種較厚的涂層3 —方面能有效保護(hù)硬質(zhì)合金鉆頭1的鉆尖表面，包括位于前傾面的切削刃，且能避免涂層3脫落、碎裂的可能。該涂層3包含有至少兩層第一涂層和至少一層第二涂層，多個(gè)第一涂層均勻涂覆于鉆尖2的周圍，第二涂層涂覆于第一涂層的周圍。其中，多個(gè)第一涂層均為金屬涂層，該金屬涂層可為從Ti、Mo、Cr、Nb、Ta和Ir中任選一種或幾種進(jìn)行組合的金屬涂層?？蛇x的是，該多個(gè)第一涂層的材質(zhì)相同，既同時(shí)為多個(gè)Ti涂層或者ττ涂層，或同時(shí)為Titl. 6Μο0. 5涂層或者Nba 0Zr0.70涂層，每個(gè)第一涂層的厚度為300-500nm，優(yōu)選的是，第一涂層的厚度為400士50nm，更優(yōu)選的是，第一涂層的厚度為400士 10nm?？蛇x的是，該多個(gè)第一涂層的材質(zhì)相互不同，在其中一個(gè)實(shí)施例中，有三個(gè)第一涂層，其中最里面的第一涂層為Ti，中間的第一涂層為Mo，最外的第一涂層為^ ；在另一個(gè)實(shí)施例中，同樣是三個(gè)第一涂層，最里面的最里面的第一涂層為Tia6Moa5,中間的第一涂層為 Ti。. 56Zro0.，最外的第一涂層為 Nba 0Zr0.7。。優(yōu)選的是，給多個(gè)第一涂層的材質(zhì)為單一金屬涂層和混合金屬涂層的混合，其結(jié)合方法與上述實(shí)施例類似，在此不再詳述。其中，第二涂層為非金屬涂層，該非金屬涂層為碳纖維、超硬陶瓷等，該第二涂層的厚度為10-20 μ m，優(yōu)選的是，第二涂層的厚度為15-18 μ m，更優(yōu)選的是，第二涂層的厚度為 16士0. 5μπι。其中，第一涂層優(yōu)選的通過PVD進(jìn)行沉積，重復(fù)進(jìn)行PVD沉積直到至少兩個(gè)第一涂層沉積結(jié)束；其中，第二涂層優(yōu)選的通過CVD進(jìn)行沉積。通過本發(fā)明的設(shè)計(jì)，硬質(zhì)合金鉆尖的周圍被多層涂層覆蓋，第一涂層為純金屬涂層，相對(duì)較薄，而由于純金屬的特性，硬度較為適中，提供了一定的韌性和較好的粘結(jié)性，且通過第一涂層更好的加強(qiáng)了金屬涂層的效果和作用，而第二涂層為為非金屬涂層，其硬度高，耐磨性好，能進(jìn)一步提供保護(hù)。下面通過示例來說明本發(fā)明的優(yōu)越性采用硬質(zhì)合金作為鉆頭圓柱本體，分三組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，第一組為現(xiàn)有技術(shù)中的采用 CVD沉積三氧化二鋁，沉積層厚度為20 μ m ；第二組通過本發(fā)明的方法中的步驟分別沉積第一涂層和第二涂層，其中進(jìn)行三次第一涂層的沉積，沉積材料均為Ti，每層Ti厚度為OOnm， 第二涂層的材質(zhì)為為碳纖維，厚度為18 μ m;第三組通過本發(fā)明的方法中的步驟分別沉積第一涂層和第二涂層，其中進(jìn)行四次第一涂層的沉積，沉積材料從內(nèi)到外分別為Tia6M0a5、 Ti0.56Zro0., Nb0.0Zr0.70和Tia6Moa 5，每個(gè)第一涂層厚度為20nm，第二涂層的材質(zhì)為為超硬陶瓷，厚度為16 μ m ；通過鉆削進(jìn)行三組鉆頭的測(cè)試，測(cè)試工件材料為淬火鋼，測(cè)試中，第一組鉆頭平均壽命為15分鐘，第二組鉆頭平均壽命為42分鐘，第三組鉆頭平均壽命為51分鐘。過上述示例可知，本發(fā)明使得硬質(zhì)合金鉆頭的使用壽命和抗磨損性能得到顯著提尚ο顯而易見的是，以上的描述和記載僅僅是舉例而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用或使用。雖然已經(jīng)在實(shí)施例中描述過并且在附圖中描述了實(shí)施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實(shí)施例中描述的作為目前認(rèn)為的最佳模式以實(shí)施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種硬質(zhì)合金鉆頭，包括圓柱本體(1)和鉆尖O)，涂層C3)涂覆于鉆尖( 的周圍， 圓柱本體O)的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，整個(gè)涂層的厚度為10-20 μ m，其特征在于該涂層( 包含有至少兩層第一涂層和至少一層第二涂層；第一涂層為金屬涂層，該金屬涂層為從Ti、Mo、Cr、Nb、Ta和^ 中任選一種或幾種進(jìn)行組合的金屬涂層，該第一涂層的厚度為300-500nm ；第二涂層為非金屬涂層，該非金屬涂層為碳纖維或超硬陶瓷，該第二涂層的厚度為 10-20 μ Hio
2.如權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金鉆頭，其特征在于，該多個(gè)第一涂層的材質(zhì)相同。
3.如權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金鉆頭，其特征在于，該多個(gè)第一涂層為Ti涂層或者ττ涂層。
4.如權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金鉆頭，其特征在于，該多個(gè)第一涂層為Tia6Moa5涂層或者Nbac^ra7tl涂層。
5.如權(quán)利要求2所述的硬質(zhì)合金鉆頭，其特征在于，每個(gè)第一涂層的厚度為 400士50nm。
6.如權(quán)利要求1所述的硬質(zhì)合金鉆頭，其特征在于，該多個(gè)第一涂層的材質(zhì)不同。
7.如權(quán)利要求6所述的硬質(zhì)合金鉆頭，其特征在于，每個(gè)第一涂層的厚度為 400士50nm。
8.—種制造權(quán)利要求1-7中任一所述硬質(zhì)合金鉆頭的方法，其特征在于包括以下步驟步驟一制造基體；步驟二 在基體上通過PVD沉積第一涂層，重復(fù)該步驟直到至少兩個(gè)第一涂層沉積結(jié)束；步驟三在第一涂層上沉積第二涂層，通過CVD進(jìn)行沉積。
全文摘要
一種硬質(zhì)合金鉆頭，包括圓柱本體(1)和鉆尖(2)，涂層(3)涂覆于鉆尖(2)的周圍，圓柱本體(2)的材質(zhì)為硬質(zhì)合金，整個(gè)涂層的厚度為10-20μm，該涂層(3)包含有至少兩層第一涂層和至少一層第二涂層；第一涂層為金屬涂層；第二涂層為非金屬涂層，該鉆頭結(jié)構(gòu)簡單，在鉆頭上的涂層不易脫落和碎裂，可滿足厚度和耐磨性的需求，同時(shí)增加鉆頭的壽命。
文檔編號(hào)C23C16/26GK102328118SQ20111022058
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月3日
發(fā)明者李梁 申請(qǐng)人:四川歐曼機(jī)械有限公司