專利名稱：氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超硬涂層刀具，尤其涉及一種氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層，以及涂有該涂層的刀具的制備方法，屬于薄膜材料領(lǐng)域。
發(fā)明內(nèi)容
切削加工是機(jī)械制造中材料加工成形的一種主要方法，是指通過(guò)使用切削刀具，去除加工物表面多余的部分，已達(dá)到規(guī)定的形狀、尺寸和品質(zhì)的加工方法。隨著機(jī)械制造業(yè)的不斷發(fā)展，在加工過(guò)程中不使用任何切削液的高速、干切削是一項(xiàng)新的綠色制造工藝，它可獲得潔凈、無(wú)污染的切屑，同時(shí)省去了切削液及其處理的大量費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高生產(chǎn)率的生產(chǎn)企業(yè)，切削液和切削液的供給、保養(yǎng)及回收處理費(fèi)用加在一起要占到工件制造成本的13% 17%，同時(shí)還帶來(lái)巨大的環(huán)境代價(jià)，而刀具費(fèi)用僅占2% 5%。干切削并不是簡(jiǎn)單的少用或不用切削液，要考慮缺少了切削液的潤(rùn)滑、冷卻、輔助排屑與斷屑等功能。干切削由于弱化了切削液作用，在切削區(qū)域內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量熱量，切削用量愈大，切削區(qū)域內(nèi)的溫度也愈高，導(dǎo)致刀具壽命變短，生產(chǎn)效率降低，并使加工表面質(zhì)量變差，因此，干切削能否順利進(jìn)行，刀具起著關(guān)鍵作用。高速干切削用的刀具須比濕式切削刀具能承受更高的切削溫度，同時(shí)要求刀與工件接觸區(qū)界面上有更小的摩擦系數(shù)，以解決傳統(tǒng)濕式切削時(shí)刀具對(duì)切削液的冷卻、潤(rùn)滑與排屑作用的依賴。在高速切削加工中，采用的刀具材料除了要求應(yīng)具有良好的熱穩(wěn)定性、抗沖擊性、耐磨性和抗熱疲勞性以外，還要求與被加工工件材料之間，必須具有較小的化學(xué)親和力。通常使用的金屬刀具無(wú)法滿足上述這些日益苛刻的要求，所以采用材料表面改性技術(shù)，將超硬刀具涂層材料鍍于金屬切削刀具表面，能發(fā)揮它“超硬、強(qiáng)韌、耐磨、自潤(rùn)滑”的優(yōu)勢(shì)，從而大大提高金屬切削刀具在現(xiàn)代加工過(guò)程中的耐用度和適應(yīng)性。TiN涂層因?yàn)槠漭^高的硬度成為常用的刀具涂層，但該涂層柱狀晶中大量缺陷限制了材料硬度的進(jìn)一步增加，而使用溫度超過(guò)500°C時(shí)涂層就開始失效極大的限制了 TiN涂層的應(yīng)用和發(fā)展；在TiN中摻雜輕元素，例如B元素，會(huì)形成兩相或三相的T1-B-N非晶包裹納晶米的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，可以大大的改善涂層的硬度、干摩擦性能以及紅硬性。CrN涂層由于硬度高、耐磨損、耐高溫尤其是優(yōu)良的抗腐蝕性，使其在注塑模具以及耐磨部件上得到廣泛應(yīng)用。納米多層膜是目前刀具發(fā)展的最新趨勢(shì)，其力學(xué)性能大大優(yōu)于常規(guī)金屬氮化物涂層，具有比單一涂層更好的切削性能。針對(duì)當(dāng)今切削加工工藝對(duì)切削刀具的高要求，如若將T1-B-N涂層系統(tǒng)和Cr-N涂層系統(tǒng)結(jié)合制備CrN/TiBN納米復(fù)合超硬涂層，那么一定具有重要的工業(yè)應(yīng)用前景。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明 解決了背景技術(shù)中的問(wèn)題，提供了一種氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，該涂層刀具不但具有較好的耐磨性能，同時(shí)由于多層結(jié)構(gòu)具有良好的耐腐蝕性能。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:—種氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，至少包括刀具基體、耐磨層以及沉積在刀具基體上的結(jié)合層，還包括有緩沖層和應(yīng)力梯度層，緩沖層附著在結(jié)合層上，應(yīng)力梯度層附著在緩沖層上，耐磨層附著在應(yīng)力梯度層上，其中結(jié)合層由高能Cr離子轟擊而成，緩沖層由低能Cr離子沉積而成，應(yīng)力梯度層為CrN，耐磨層為CrN和TiBN交替層疊而成的納米多層復(fù)合涂層。結(jié)合層的厚度為10 30納米，緩沖層的厚度為40 200納米。應(yīng)力梯度層的厚度為300 600納米，應(yīng)力梯度層中厚度方向上有應(yīng)力梯度2 4個(gè)。耐磨層的總厚度為I 5微米，耐磨層中單層CrN厚度為2 10納米，單層TiBN厚度為I 5納米，耐磨層中的CrN以及TiBN均設(shè)有100 3000層。所述刀具基體為高速鋼或硬質(zhì)合金刀具。本發(fā)明同時(shí)還提供了上述刀具的制備方法，包括以下步驟:將刀具基體放在工件架上，首先對(duì)刀具基體進(jìn)行輝光清洗；清洗結(jié)束后，在氬氣環(huán)境、真空度0.01 Pa
0.1Pa、一 800V 一 1000V偏壓條件下，打開Cr靶，用高能Cr離子轟擊刀具基體使并在刀具基體上沉積獲得結(jié)合層；然后在氬氣環(huán)境、真空度0.1 Pa IPa、一 50V 一 200V偏壓條件下，使低能Cr離子在結(jié)合層上沉積生成緩沖層；再在氮?dú)猸h(huán)境、真空度0.5Pa 4.0Pa,-50V 一 250V偏壓條件下，在緩沖層上沉積CrN應(yīng)力梯度層，沉積過(guò)程中增加氮?dú)鈮簭?qiáng)；最后在氮?dú)猸h(huán)境、真空度0.5Pa 4.0Pa, 一 50V 一 350V偏壓條件下，打開TiB2靶，在CrN應(yīng)力梯度層上沉積耐磨層，耐磨層為CrN和TiBN交替層疊而成的多層復(fù)合涂層；在輝光清洗以及涂層沉積過(guò)程中溫度控制在200 400°C，沉積完成后自然冷卻，即制得氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀·具。刀具基體為高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，在制備過(guò)程中刀具基體隨工件架一起公轉(zhuǎn)，工件架的公轉(zhuǎn)速度為1.5 12rpm。應(yīng)力梯度層的厚度為300 600納米，在沉積應(yīng)力梯度層的過(guò)程中，氮?dú)獾膲毫τ尚≈链筮M(jìn)行調(diào)節(jié)并分為2 4個(gè)階段，每一階段持續(xù)的時(shí)間相同。在本發(fā)明中，采用高能Cr離子轟擊刀具表面，一方面可以進(jìn)一步轟擊去除掉刀具表面的污染，另一方面襯底材料中的原子也會(huì)被濺射出來(lái)并與Cr離子混合沉積，而入射離子留在襯底內(nèi)，這樣就在“膜一基界面”處形成固溶狀態(tài)的冶金結(jié)合層，結(jié)合層的存在可以極大的提高涂層的附著力；之后降低基體偏壓，低能Cr離子直接沉積在刀具表面形成緩沖層，面心立方的金屬層可以緩解膜內(nèi)應(yīng)力；然后逐步加入氮?dú)?，沉積CrN陶瓷層，由于氮?dú)馐侵鸩郊尤氲?，所以CrN層會(huì)形成幾個(gè)不同的應(yīng)力梯度，可以減小涂層熱收縮應(yīng)力，進(jìn)一步增強(qiáng)膜基結(jié)合力；最后沉積CrN/TiBN納米多層復(fù)合涂層，通過(guò)控制工件架轉(zhuǎn)速和靶電流調(diào)節(jié)一個(gè)雙層周期的厚度，沉積時(shí)采用高純金屬Cr靶和TiB2陶瓷靶材，TiB2導(dǎo)電導(dǎo)熱的特性使其可以成為陰極電弧源，而2980°C的高熔點(diǎn)可以減少涂層表面的液滴，獲得優(yōu)良的涂層表面。本發(fā)明提供的技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):1、與磁控濺射相比，本發(fā)明采用了陰極電弧離子鍍技術(shù)來(lái)制備涂層，由于離化率高使涂層具有較好的結(jié)合力和硬度，克服了磁控濺射法制備的涂層結(jié)合力較低的問(wèn)題；2、相對(duì)與現(xiàn)行較常用的陶瓷TiB2和純Ti鑲嵌靶來(lái)說(shuō)，本發(fā)明采用的純TiB2陶瓷靶材獲得的涂層成份更均勻；3、本發(fā)明涂層結(jié)構(gòu)采用四層結(jié)構(gòu)，其中既有結(jié)合層又有應(yīng)力梯度層，可獲得優(yōu)良的附著力；4、本發(fā)明得到的CrN/TiBN納米復(fù)合多層超硬涂層努氏硬度可達(dá)4000HK以上，與硬質(zhì)合金對(duì)摩摩擦系數(shù)優(yōu)于0.2，機(jī)械性能優(yōu)良；5、本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)電弧離子鍍技術(shù)所采用的設(shè)備較為常見，而且涂層設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易控制，工業(yè)應(yīng)用前景良好。本發(fā)明所制備CrN/TiBN超硬納米多層復(fù)合涂層刀具有良好的結(jié)合力和耐磨耐溫性能，保證了刀具長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，使刀具加工性能大幅度提高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，加工效率提高，降低了廠家的生產(chǎn)成本。
圖1為本發(fā)明的實(shí)施例中所采用的涂層裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例1中所制備的涂層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為實(shí)施例1中所制備的涂層的表面形貌；圖4為實(shí)施例1中所制備的涂層的截面形貌。圖中:1、爐門;2、Cr靶；3、TiB2革巴;4、工件架；5、加熱器；6、抽氣口 ；7、刀具基體；
8_結(jié)合層；9、緩沖層；10、應(yīng)力梯度層；11、耐磨層。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)具體的說(shuō)明。以下實(shí)施例中所采用的涂層設(shè)備均如圖1所示，該裝置的沉積腔由爐壁圍成，沉積腔高度為1000mm，直徑為800mm。沉積腔側(cè)面設(shè)有爐門I，以方便工件的裝卸。沉積腔設(shè)有抽氣口 6，抽真空機(jī)組通過(guò)抽氣口 6對(duì)沉積腔進(jìn)行抽真空，抽真空機(jī)組可由擴(kuò)散泵和機(jī)械泵組成，也可以采用分子泵，極限真空可以達(dá)到5X10_4Pa。沉積腔的中心部位為加熱器5，加熱功率10-30千瓦，能提高加熱效率。八個(gè)電弧靶分4列安裝在爐壁上，每?jī)闪袨橐唤M，共兩組。分別安裝Cr靶2和TiB2-3，樣品裝在工件架4上，并且隨工件架4 一起轉(zhuǎn)動(dòng)。該布局使沉積腔中等離子體密度大幅度增加，工件完全浸沒在等離子體中，從而使涂層沉積速率、硬度、附著力得到較大的提高。同時(shí)這種裝置由于對(duì)靶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，磁場(chǎng)分布更均勻，使電弧在靶面上均勻燃燒，提高了涂層的均勻性。實(shí)施例1本實(shí)施例中所提供的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具的制備工藝如下:首先將刀具基體從爐門中放入工件架上，然后關(guān)爐門、抽真空，待沉積腔真空度達(dá)到5.0X10_3Pa后，將沉積腔內(nèi)溫度設(shè)置為200°C。完成上述準(zhǔn)備工作后，在氬氣環(huán)境下對(duì)高速鋼或硬質(zhì)合金刀進(jìn)行氬等離子體輝光清洗20min，清洗時(shí)氣壓為2.0Pa,基體偏壓為一800V ;輝光清洗結(jié)束后，在0.0lPa氬氣壓，基體偏壓一 800V的條件下，打開Cr靶，用高能Cr離子轟擊刀具基體，沉積厚度10納米的金屬結(jié)合層；然后在0.1Pa氬氣壓，基體偏壓一50V的條件下沉積50納米的金屬緩沖層。之后在氮?dú)猸h(huán)境、基體偏壓為一 50V的條件下沉積沉積CrN應(yīng)力梯度層，應(yīng)力梯度層中包含兩個(gè)應(yīng)力梯度，兩應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的氮?dú)鈮悍謩e為0.5Pa和L OPa，且兩應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的厚度均為150納米，應(yīng)力梯度層的總厚度為300納米。最后在氮?dú)猸h(huán)境、真 空度0.5Pa、一 50V偏壓條件下，打開TiB2靶，沉積CrN/TiBN納米多層復(fù)合涂層，共沉積120個(gè)單層CrN與單層TiBN，耐磨層的總厚度為1.14微米。整個(gè)沉積過(guò)程中施加的基體偏壓為脈沖偏壓，占空比保持在80%，工件架轉(zhuǎn)速為1.5rpm，涂層總厚度約為1.5微米，制備結(jié)束后自然冷卻，得到CrN/TiBN納米復(fù)合多層超硬涂層刀具。本實(shí)施例中所制得的涂層結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，結(jié)合層8沉積在刀具基體7上，緩沖層9附著在結(jié)合層8上，應(yīng)力梯度層10附著在緩沖層9上，耐磨層11附著在應(yīng)力梯度層10上。本實(shí)施例中所制得的涂層的表面形貌如圖3所示，涂層的截面形貌如圖4所示。本實(shí)施例中所制得的納米復(fù)合多層涂層刀具經(jīng)檢測(cè)，其硬度為30GPa、與鋼球?qū)δδΣ料禂?shù)為
0.23、磨損率為4.0X KTV/Nm，附著力為65N。實(shí)施例2本實(shí)施例中所提供的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具的制備工藝如下:首先將刀具基體從爐門中放入工件架上，然后關(guān)爐門、抽真空，待沉積腔真空度達(dá)到5.0X10_3Pa后，將沉積腔內(nèi)溫度設(shè)置為250°C。完成上述準(zhǔn)備工作后，在氬氣環(huán)境下對(duì)高速鋼或硬質(zhì)合金刀進(jìn)行氬等離子體輝光清洗20min，清洗時(shí)氣壓為2.0Pa,基體偏壓為一800V ;輝光清洗結(jié)束后，在0.02Pa氬氣壓，基體偏壓一 800V的條件下，打開Cr靶，用高能Cr離子轟擊刀具基體，沉積厚度10納米的金屬結(jié)合層；然后在0.2Pa氬氣壓，基體偏壓一100V的條件下沉積50納米的金屬緩沖層。之后在氮?dú)猸h(huán)境、基體偏壓為一 150V的條件下沉積沉積CrN應(yīng)力梯度層，應(yīng)力梯度層中包含兩個(gè)應(yīng)力梯度，兩應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的氮?dú)鈮悍謩e為0.5Pa和L OPa，且兩應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的厚度均為150納米，應(yīng)力梯度層的總厚度為300納米。最后在氮?dú)猸h(huán)境、真空度1.0Pa、- 100V偏壓條件下，打開TiB2靶，沉積CrN/TiBN納米多層復(fù)合涂層，共沉積240個(gè)單層CrN與單層TiBN，耐磨層的總厚度為1.14微米。整個(gè)沉積過(guò)程中施加的基體偏壓為脈沖偏壓，占空比保持在80%，工件架轉(zhuǎn)速為3rpm，涂層總厚度約為1.5微米，制備結(jié)束后自然冷卻，得到CrN/TiBN納米復(fù)合多層超硬涂層刀具。
本實(shí)施例中所制 得的納米復(fù)合多層涂層刀具經(jīng)檢測(cè)，其硬度為49GPa、與鋼球?qū)δδΣ料禂?shù)為0.18、磨損率為1.02X10_16m3/Nm、附著力為76N。實(shí)施例3本實(shí)施例中所提供的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具的制備工藝如下:首先將刀具基體從爐門中放入工件架上，然后關(guān)爐門、抽真空，待沉積腔真空度達(dá)到
5.0X10_3Pa后，將沉積腔內(nèi)溫度設(shè)置為300°C。完成上述準(zhǔn)備工作后，在氬氣環(huán)境下對(duì)高速鋼或硬質(zhì)合金刀進(jìn)行氬等離子體輝光清洗20min，清洗時(shí)氣壓為2.0Pa,基體偏壓為一800V ;輝光清洗結(jié)束后，在0.04Pa氬氣壓，基體偏壓一 1000V的條件下，打開Cr靶，用高能Cr離子轟擊刀具基體，沉積厚度20納米的金屬結(jié)合層；然后在0.4Pa氬氣壓，基體偏壓一150V的條件下沉積100納米的金屬緩沖層。之后在氮?dú)猸h(huán)境、基體偏壓為一 200V的條件下沉積沉積CrN應(yīng)力梯度層,應(yīng)力梯度層中包含四個(gè)應(yīng)力梯度，四應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的氮?dú)鈮悍謩e為0.5Pa、1.0Pa、1.5Pa和2.0Pa，且四應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的厚度均為100納米，應(yīng)力梯度層的總厚度為400納米。最后在氮?dú)猸h(huán)境、真空度2.0Pa、- 250V偏壓條件下，打開TiB2靶，沉積CrN/TiBN納米多層復(fù)合涂層，共沉積960個(gè)單層CrN與單層TiBN，耐磨層的總厚度為
2.5微米。整個(gè)沉積過(guò)程中施加的基體偏壓為脈沖偏壓，占空比保持在80%，工件架轉(zhuǎn)速為6rpm,涂層總厚度約為3微米，制備結(jié)束后自然冷卻，得到CrN/TiBN納米復(fù)合多層超硬涂層刀具。本實(shí)施例中所制得的納米復(fù)合多層涂層刀具經(jīng)檢測(cè)，其硬度為36GPa、與鋼球?qū)δδΣ料禂?shù)為0.18、磨損率為1.54X10_16m3/Nm、附著力為72N。實(shí)施例4本實(shí)施例中所提供的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具的制備工藝如下:首先將刀具基體從爐門中放入工件架上，然后關(guān)爐門、抽真空，待沉積腔真空度達(dá)到
5.0X10_3Pa后，將沉積腔內(nèi)溫度設(shè)置為400°C。完成上述準(zhǔn)備工作后，在氬氣環(huán)境下對(duì)高速鋼或硬質(zhì)合金刀進(jìn)行氬等離子體輝光清洗20min，清洗時(shí)氣壓為2.0Pa,基體偏壓為一800V ;輝光清洗結(jié)束后，在0.08Pa氬氣壓，基體偏壓一 1000V的條件下，打開Cr靶，用高能Cr離子轟擊刀具基體，沉積厚度30納米的金屬結(jié)合層；然后在0.8Pa氬氣壓，基體偏壓一200V的條件下沉積200納米的金屬緩沖層。之后在氮?dú)猸h(huán)境、基體偏壓為一 250V的條件下沉積沉積CrN應(yīng)力梯度層,應(yīng)力梯度層中包含四個(gè)應(yīng)力梯度，四應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的氮?dú)鈮悍謩e為0.5Pa、1.0Pa、2.0Pa和4.0Pa,且四應(yīng)力梯度對(duì)應(yīng)的厚度均為150納米，應(yīng)力梯度層的總厚度為600納米 。最后在氮?dú)猸h(huán)境、真空度4.0Pa、- 350V偏壓條件下，打開TiB2靶，沉積CrN/TiBN納米多層復(fù)合涂層，共沉積2880個(gè)單層CrN與單層TiBN，耐磨層的總厚度為4.2微米。整個(gè)沉積過(guò)程中施加的基體偏壓為脈沖偏壓，占空比保持在80%，工件架轉(zhuǎn)速為12rpm，涂層總厚度約為5微米，制備結(jié)束后自然冷卻，得到CrN/TiBN納米復(fù)合多層超硬涂層刀具。本實(shí)施例中所制得的納米復(fù)合多層涂層刀具經(jīng)檢測(cè)，其硬度為33GPa、與鋼球?qū)δδΣ料禂?shù)為0.25、磨損率為9.13X10_16m3/Nm、附著力為68N。
權(quán)利要求
1.一種氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，至少包括刀具基體、耐磨層以及沉積在刀具基體上的結(jié)合層，其特征在于還包括有緩沖層和應(yīng)力梯度層，緩沖層附著在結(jié)合層上，應(yīng)力梯度層附著在緩沖層上，耐磨層附著在應(yīng)力梯度層上，其中結(jié)合層由高能Cr離子轟擊而成，緩沖層由低能Cr離子沉積而成，應(yīng)力梯度層為CrN，耐磨層為CrN和TiBN交替層疊而成的納米多層復(fù)合涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，其特征在于結(jié)合層的厚度為10 30納米，緩沖層的厚度為40 200納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，其特征在于應(yīng)力梯度層的厚度為300 600納米，應(yīng)力梯度層中厚度方向上有應(yīng)力梯度2 4個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，其特征在于耐磨層的總厚度為I 5微米，耐磨層中單層CrN厚度為2 10納米，單層TiBN厚度為I 5納米，耐磨層中的CrN以及TiBN均設(shè)有100 3000層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，其特征在于所述刀具基體為高速鋼或硬質(zhì)合金刀具。
6.一種權(quán)利要求I所述刀具的制備方法，其特征在于包括以下步驟將刀具基體放在工件架上，首先對(duì)刀具基體進(jìn)行輝光清洗；清洗結(jié)束后，在氬氣環(huán)境、真空度O. 01 Pa O.IPa、一 800V 一 1000V偏壓條件下，打開Cr靶，用高能Cr離子轟擊刀具基體使并在刀具基體上沉積獲得結(jié)合層；然后在氬氣環(huán)境、真空度O. I Pa IPa、一 50V 一 200V偏壓條件下，使低能Cr離子在結(jié)合層上沉積生成緩沖層；再在氮?dú)猸h(huán)境、真空度O. 5Pa 4. OPa, 一50V 一 250V偏壓條件下，在緩沖層上沉積CrN應(yīng)力梯度層，沉積過(guò)程中增加氮?dú)鈮簭?qiáng)；最后在氮?dú)猸h(huán)境、真空度O. 5Pa 4. OPa, 一 50V 一 350V偏壓條件下，打開TiB2靶，在CrN應(yīng)力梯度層上沉積耐磨層，耐磨層為CrN和TiBN交替層疊而成的多層復(fù)合涂層；在輝光清洗以及涂層沉積過(guò)程中溫度控制在200 400°C，沉積完成后自然冷卻，即制得氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于刀具基體為高速鋼或硬質(zhì)合金刀具，在制備過(guò)程中刀具基體隨工件架一起公轉(zhuǎn)，工件架的公轉(zhuǎn)速度為I. 5 12rpm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于結(jié)合層的厚度為10 30納米，緩沖層的厚度為40 200納米。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于應(yīng)力梯度層的厚度為300 600納米，在沉積應(yīng)力梯度層的過(guò)程中，氮?dú)獾膲毫τ尚≈链筮M(jìn)行調(diào)節(jié)并分為2 4個(gè)階段，每一階段持續(xù)的時(shí)間相同。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于耐磨層的總厚度為I 5微米，耐磨層中單層CrN厚度為2 10納米，單層TiBN厚度為I 5納米，耐磨層中的CrN以及TiBN均設(shè)有100 3000層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氮化鉻/氮化硼鈦納米復(fù)合多層涂層刀具，至少包括刀具基體、耐磨層以及沉積在刀具基體上的結(jié)合層，還包括有緩沖層和應(yīng)力梯度層，緩沖層附著在結(jié)合層上，應(yīng)力梯度層附著在緩沖層上，耐磨層附著在應(yīng)力梯度層上，其中結(jié)合層由高能Cr離子轟擊而成，緩沖層由低能Cr離子沉積而成，應(yīng)力梯度層為CrN，耐磨層為CrN和TiBN交替層疊而成的納米多層復(fù)合涂層。涂層刀具不但具有較好的耐磨性能，同時(shí)由于多層結(jié)構(gòu)具有良好的耐腐蝕性能。本發(fā)明同時(shí)還提供了上述刀具的制備方法，制備中所使用的設(shè)備以及工藝均簡(jiǎn)單，制備過(guò)程易控制，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)B32B15/04GK103252939SQ2013101843
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者閆少建, 田燦鑫, 楊兵, 付德君 申請(qǐng)人:宜昌后皇真空科技有限公司