[发明专利]涂层、具有该涂层的被覆件及该被覆件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂层、具有该涂层的被覆件及该被覆件的制造方法，特别涉及一种以真空镀膜的方式形成的涂层、具有该涂层的被覆件及该被覆件的制造方法。

背景技术

真空镀膜工艺在工业领域有着广泛的应用，其中，TiN薄膜镀覆在刀具或模具表面能大幅提高刀具和模具的使用寿命。然而，随着金属切削加工朝高切削速度、高进给速度、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性方面发展，对表面涂层的性能提出了更高的要求。传统的TiN涂层在硬度、韧性等方面已经不能满足要求。

ZrN薄膜由于其硬度与韧性均优于TiN薄膜而受到人们的广泛关注。但单一的ZrN薄膜在硬度、韧性及耐磨性等方面几乎已经没有提高的空间，很难满足现代工业的需求。

发明内容

有鉴于此，提供一种具有良好硬度、韧性及耐磨性的涂层。

另外，还提供一种应用上述涂层的被覆件。

另外，还提供一种上述被覆件的制造方法。

一种涂层，该涂层包括纳米复合层，该纳米复合层包括若干ZrN层和若干ZrYN层，所述若干ZrN层和若干ZrYN层交替排布。

一种被覆件，该被覆件包括基体、形成于该基体的结合层及形成于该结合层上的涂层，该结合层为ZrY层，该涂层包括纳米复合层，该纳米复合层包括若干ZrN层和若干ZrYN层，所述若干ZrN层和若干ZrYN层交替排布。

一种被覆件的制造方法，包括以下步骤：

提供基体；

于该基体的表面磁控溅射结合层，该结合层为ZrY层；

于该结合层的表面磁控溅射纳米复合层，该纳米复合层包括若干ZrN层和若干ZrYN层，所述若干ZrN层和若干ZrYN层交替排布。

在形成所述ZrYN层时，N原子优先与Zr原子形成ZrN晶粒，Y原子则以独立形式偏聚在晶界上形成Y相，其可抑制ZrN晶粒的长大，因而使得ZrYN层中的ZrN晶粒的粒径维持在纳米级，该纳米级的ZrN晶粒可有效提高所述纳米复合层的硬度和韧性。更重要的是，由于纳米级氮化物ZrN与ZrYN之间剪切模量的差异，交替沉积的每一ZrN层与每一ZrYN层之间的位错运动在二膜层的界面处而停止，位错的塞积可产生硬化现象及抑制膜层的变形，从而使得所述纳米复合层的硬度及韧性进一步得到显著的提高。所述的被覆件在基体与纳米复合层之间设置ZrY结合层，可有效提高涂层与基体之间的结合力。所述涂层的硬度、韧性的提高及涂层与基体之间结合力的增强，可显著地提高所述涂层的耐磨性。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的涂层的剖视图；

图2为本发明一较佳实施例的被覆件的剖视图。

主要元件符号说明

基体          10

结合层        20

涂层          30

纳米复合层    31

ZrN层         311

ZrYN层        313

颜色层        33

被覆件        40

具体实施方式

请参阅图1，本发明一较佳实施例的涂层30包括纳米复合层31。该纳米复合层31包括若干氮化锆(ZrN)层311和若干氮化锆钇(ZrYN)层313，所述若干ZrN层311和若干ZrYN层313交替排布。所述若干ZrN层311及若干ZrYN层313通过磁控溅射的方法形成。该若干ZrN层311及若干ZrYN层313的层数分别为20～50层。

每一ZrN层311的厚度为10～20nm，每一ZrYN层313的厚度为10～20nm。所述涂层30的总厚度为1～4μm。

可以理解的，所述涂层30还可包括于该纳米复合层31的表面上镀覆的颜色层33，以增强该涂层30的美观性。

请参阅图2，本发明一较佳实施例的被覆件40包括基体10、形成于该基体10的结合层20及形成于该结合层20上的所述涂层30。该基体10的材质可以为高速钢、硬质合金及不锈钢等。该被覆件40可以为各类切削刀具、精密量具、模具、3C电子产品外壳及各种建筑装饰件等。

该结合层20为锆钇(ZrY)层，其厚度为0.05～0.2μm。该结合层20通过磁控溅射法沉积形成。该结合层20的化学稳定性与热膨胀系数介于基体10与涂层30之间，因而可有效提高涂层30与基体10之间的结合力。所述涂层30与基体11直接结合的为ZrN层311。