[发明专利]CrTiAlSiN纳米复合涂层、沉积有该涂层的刀具及其制备方法

权利要求书

1.一种CrTiAlSiN纳米复合涂层，其特征在于：该复合涂层包括粘结层、支撑层和主耐磨层，支撑层附着在粘结层上面，主耐磨层附着在支撑层上面，粘结层为Cr，支撑层为CrN，主耐磨层是由CrSiN层与TiAlSiN层交替构成的CrSiN/TiAlSiN纳米多层复合涂层，或者是由纳米晶CrTiAlN镶嵌于非晶Si₃N₄的nc-CrTiAlN/a-Si₃N₄纳米晶复合涂层。

2.根据权利要求1所述的CrTiAlSiN纳米复合涂层，其特征在于：粘结层厚度为50～100纳米，支撑层厚度为100～200纳米，主耐磨层厚度为1.7～2.85微米。

3.根据权利要求1所述的CrTiAlSiN纳米复合涂层，其特征在于：所述CrSiN/TiAlSiN纳米多层复合涂层中，每层CrSiN厚度为3～10纳米，每层TiAlSiN厚度为2～5纳米；所述nc-CrTiAlN/a-Si₃N₄纳米晶复合涂层中，CrTiAlN纳米晶的尺寸为5～15纳米。

4.一种沉积有如权利要求1所述CrTiAlSiN纳米复合涂层的刀具，至少包括刀具基体，其特征在于：CrTiAlSiN纳米复合涂层的粘结层沉积在刀具基体上。

5.根据权利要求4所述沉积有CrTiAlSiN纳米复合涂层的刀具，其特征在于：所述刀具为硬质合金刀具。

6.一种权利要求4所述沉积有CrTiAlSiN纳米复合涂层的刀具的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将表面洁净的刀具基体装夹在工件架上进行辉光清洗；辉光清洗结束后，在Ar气环境、真空度1.5×10^-2～2.5×10^-2Pa、300～400℃、-600～-900V偏压条件下，打开多弧Cr靶在刀具基体上沉积Cr粘结层；然后在氮气环境、真空度1.5～3.0Pa、300～400℃、-150～-500V偏压条件下，在Cr粘结层上沉积CrN支撑层；在氮气环境下，通入200～600sccm的SiH₄和/或开启磁控溅射柱状Si靶，在真空度3.0～5.0Pa、300～400℃、偏压-150～-400V条件下，打开TiAl靶，在CrN支撑层上沉积CrTiAlSiN主耐磨层；沉积结束后，自然冷却，得到沉积有CrTiAiSiN纳米复合涂层的刀具。

7.根据权利要求6所述沉积有CrTiAlSiN纳米复合涂层的刀具的制备方法，其特征在于：粘结层厚度为50～100纳米，支撑层厚度为100～200纳米，主耐磨层厚度为1.7～2.85微米。

8.根据权利要求6所述沉积有CrTiAlSiN纳米复合涂层的刀具的制备方法，其特征在于：所述刀具为硬质合金刀具。

9.根据权利要求6所述沉积有CrTiAlSiN纳米复合涂层的刀具的制备方法，其特征在于：工件架的公转速度为2～7转/分时，主耐磨层为CrSiN层与TiAlSiN层交替构成的CrSiN/TiAlSiN纳米多层复合涂层，工件架的公转速度为8～13转/分时，主耐磨层为纳米晶CrTiAlN镶嵌于非晶Si₃N₄的nc-CrTiAlN/a-Si₃N₄纳米晶复合涂层。

10.根据权利要求9所述沉积有CrTiAlSiN纳米复合涂层的刀具的制备方法，其特征在于：所述CrSiN/TiAlSiN纳米多层复合涂层中，每层CrSiN厚度为3～10纳米，每层TiAlSiN厚度为2～5纳米；所述nc-CrTiAlN/a-Si₃N₄纳米晶复合涂层中，CrTiAlN纳米晶的尺寸为5～15纳米。