一种PVD涂层丝锥及其制备方法和应用

本发明属于丝锥，具体涉及一种pvd涂层丝锥及其制备方法和应用。

背景技术：

1、丝锥是内螺纹加工的主要刀具，常用于实现制造业产品组装的螺纹连接方式，按照形状可分为螺旋槽丝锥、直槽丝锥、刃倾角丝锥和管用螺纹丝锥等。丝锥具有结构简单、操作方便的特点，不仅可以手工操作，而且也可以用在机床上工作。丝锥虽然在日常生产过程中应用广泛，但是其加工使用寿命短，导致在使用过程中需要大量且频繁地更换丝锥，不仅大大增加了生产加工成本，还浪费了大量资源。因此，急需提高丝锥的加工使用寿命。

2、而且被加工材料的性质会影响丝锥的加工使用寿命，适合硬材质被加工材料比如钢铁等的丝锥，并不适合软材质被加工材料比如铝合金等。因此，针对不同被加工材料开发pvd涂层丝锥来提高丝锥的加工使用寿命是具有重要意义的。

技术实现思路

1、本发明的首要目的是解决如何针对不同被加工材料来提高丝锥加工使用寿命的问题，而提供一种pvd涂层丝锥。

2、本发明的另一目的是提供一种pvd涂层丝锥的制备方法。

3、本发明的再一目的是提供一种pvd涂层丝锥在内螺纹加工中的应用。

4、为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

5、一种pvd涂层丝锥，包括丝锥本体，在所述丝锥本体表面设有一层pvd涂层；

6、所述丝锥本体的刃口半径为5～10μm、所述pvd涂层为氮化物涂层且所述氮化物涂层的厚度为0.5～2.0μm；

7、或所述丝锥本体的刃口半径为2～5μm、所述pvd涂层为类金刚石涂层且所述类金刚石涂层的厚度为0.2～1.5μm。

8、本发明的pvd涂层丝锥在针对不同的被加工材料时，通过配合不同的特定刃口半径和pvd涂层，提高了pvd涂层丝锥的加工性能、膜-基结合力、以及其与被加工材料的适配性，进而提高了丝锥的加工使用寿命。比如，当所述丝锥本体的刃口半径为5～10μm、所述pvd涂层为氮化物涂层且所述氮化物涂层的厚度为0.5～2.0μm时，对硬材质材料(如钢铁)进行加工，可以提高提高了丝锥的加工使用寿命。当所述丝锥本体的刃口半径为2～5μm、所述pvd涂层为类金刚石涂层且所述类金刚石涂层的厚度为0.2～1.5μm时，对软材质材料(如铝合金、镁合金或铜合金)进行加工，可以提高了丝锥的加工使用寿命。

9、此外，顺畅排屑是丝锥必须考虑的问题，如果pvd涂层过厚，将导致排屑槽尺寸缩小，增加排屑难度，易导致pvd涂层丝锥扭断；如果pvd涂层太薄，pvd涂层不耐磨，易降低pvd涂层丝锥的加工使用寿命。

10、具体地，所述丝锥本体的刃口半径为5～8μm、所述pvd涂层为氮化物涂层且所述氮化物涂层的厚度为0.5～2.0μm。在该参数范围内，对硬材质材料进行加工，丝锥的加工使用寿命更长。

11、具体地，所述氮化物涂层为alcrn涂层、tisin涂层、tin涂层或ticn涂层中的一种或多种。

12、具体地，所述氮化物涂层的厚度为1.5μm。

13、具体地，所述丝锥本体的刃口半径为3～4μm、所述pvd涂层为类金刚石涂层且所述类金刚石涂层的厚度为0.2～1.5μm。在该参数范围内，对软材质材料进行加工，丝锥的加工使用寿命更长。

14、具体地，所述类金刚石(dlc)涂层的厚度为1.2μm。

15、具体地，所述丝锥的材质为w-co合金或者高速钢中的一种或多种。

16、一种pvd涂层丝锥的制备方法，包括如下步骤：

17、s1.对丝锥本体的刃口进行湿喷砂钝化处理；

18、s2.对经过步骤s1处理的丝锥本体进行pvd涂层沉积，使丝锥本体表面沉积有一层pvd涂层。

19、本发明针对不同的被加工材料，通过湿喷砂钝化处理去除丝锥本体刃口的缺陷，如微毛刺、微磨痕、微裂纹、微崩刃、磨削纹理、材料粘附等，从而获得不同的特定刃口半径的丝锥本体；然后利用pvd技术，在丝锥本体表面沉积不同厚度的pvd涂层，得到不同的pvd涂层丝锥。在本发明中，湿喷砂钝化处理和pvd涂层沉积工艺的配合，使pvd涂层丝锥获得了不同的特定刃口半径和特定pvd涂层，提高了pvd涂层丝锥的加工性能、膜-基结合力、以及其与被加工材料的适配性，进而提高了丝锥的加工使用寿命。

20、此外，本发明pvd涂层丝锥的制备方法具有操作简单、可控性高的特点，而且其制备得到的pvd涂层丝锥的膜-基结合力强，与被加工材料的适配性高，具有极高的实用价值。

21、具体地，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中水和砂子的质量比为(2～～8)：(3～7)；

22、具体地，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中砂子的粒度范围为240#～640#；可以为240#、320#或640#。

23、进一步地，所述砂子为二氧化硅(sio2)、sic或者al2o3中的一种或多种。

24、具体地，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中的喷射时间为60～240s。

25、进一步地，当pvd涂层丝锥的被加工材料为硬材质材料时，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中的喷射时间为60～240s；可以为60s、100s、120s或240s。

26、进一步地，当pvd涂层丝锥的被加工材料为软材质材料时，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中的喷射时间为60～150s；可以为60s、100s或150s。

27、具体地，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中的喷射角度为60～90°；可以为60°、75°或90°。

28、具体地，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中，刀具(丝锥本体)的旋转速度为40～80rpm；可以为40rpm、60rpm或80rpm。

29、具体地，步骤s2所述pvd涂层沉积中，沉积时间为30～120min；可以为30min、90min、110min或120min。

30、上述pvd涂层丝锥在内螺纹加工中的应用也应在本发明的保护范围之内。

31、具体地，所述内螺纹加工的被加工材料为硬材质材料或软材质材料。

32、具体地，所述硬材质材料为钢铁；所述软材质材料如铝合金、镁合金或铜合金。

33、具体地，所述钢铁为h13模具钢、20crmnti钢、40crnimo或者cr12mov中的一种或多种。

34、具体地，所述铝合金为6061铝合金、7015或2024中的一种或多种。

35、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

36、本发明的pvd涂层丝锥在针对不同的被加工材料时，通过配合不同的特定刃口半径和pvd涂层，提高了pvd涂层丝锥的加工性能、膜-基结合力、以及其与被加工材料的适配性，进而提高了丝锥的加工使用寿命。

37、此外，本发明pvd涂层丝锥的制备方法具有操作简单、可控性高的特点，而且其制备得到的pvd涂层丝锥的膜-基结合力强，与被加工材料的适配性高，具有极高的实用价值。

1.一种pvd涂层丝锥，其特征在于，包括丝锥本体，在所述丝锥本体表面设有一层pvd涂层；

2.根据权利要求1所述pvd涂层丝锥，其特征在于，所述丝锥本体的刃口半径为5～8μm、所述pvd涂层为氮化物涂层且所述氮化物涂层的厚度为0.5～2.0μm。

3.根据权利要求1所述pvd涂层丝锥，其特征在于，所述氮化物涂层为alcrn涂层、tisin涂层、tin涂层或ticn涂层中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述pvd涂层丝锥，其特征在于，所述丝锥本体的刃口半径为3～4μm、所述pvd涂层为类金刚石涂层且所述类金刚石涂层的厚度为0.2～1.5μm。

5.权利要求1～4任一所述pvd涂层丝锥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤s1所述湿喷砂钝化处理中砂子的粒度范围为240#～640#。

7.根据权利要求5所述制备方法，其特征在于，步骤s2所述pvd涂层沉积中，沉积时间为30～120min。

8.权利要求1～4任一所述pvd涂层丝锥在内螺纹加工中的应用。

9.根据权利要求8所述应用，其特征在于，所述内螺纹加工的被加工材料为硬材质材料或软材质材料。

10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，所述硬材质材料为钢铁；所述软材质材料如铝合金、镁合金或铜合金。