[发明专利]硬质涂层、具有该涂层的被覆件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硬质涂层、具有该硬质涂层的被覆件及该被覆件的制备方法。

背景技术

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。TiN涂层在硬度、耐磨损、抗氧化烧蚀性等方面已经渐渐不能满足进一步的需求。

在TiN涂层的基础上加入Cr、Al等金属元素可以进一步提高其硬度和抗氧化性，其中TiAlN涂层的硬度和高温抗氧化能力均较TiN涂层有很大提高，成为目前最常用的刀具涂层材料。但是，普通的TiAlN涂层HV硬度为30±5GPa，抗氧化温度为800℃，已经不能很好的满足不锈钢等难于加工材料的高速切削。提高TiAlN涂层中Al的含量可以提高涂层的硬度和抗氧化性能，但是过高的Al含量会导致涂层的力学性能急剧下降。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种高温抗氧化性能好、耐磨损的硬质涂层。

另外，有必要提供一种具有上述硬质涂层的被覆件。

还有必要提供一种上述被覆件的制备方法。

一种硬质涂层，该硬质涂层包括一纳米复合层，该纳米复合层包括若干TiN层和若干SiCN层，所述TiN层和SiCN层交替排布。

一种被覆件，包括一硬质基体、形成于该基体上的结合层及形成于该结合层上的硬质涂层，该硬质涂层包括一纳米复合层，该纳米复合层包括若干TiN层和若干SiCN层，所述TiN层和SiCN层交替排布。

一种具有硬质涂层的被覆盖件的制备方法，包括以下步骤：

将承镀基体放入一多靶磁控溅射设备的转架上，在该多靶磁控溅射设备内安装钛靶和硅靶；

在该多靶磁控溅射设备内溅射清洗钛靶和硅靶，使钛靶和硅靶表层原子溅射出来，以除去杂质；

在基体上溅射一结合层；

在该结合层上溅射一TiN层；

在该TiN层上反应式溅射一SiCN层；

重复上述溅射TiN层和溅射SiCN层的步骤，以在基体上沉积由若干TiN层和若干SiCN层交替形成的纳米复合层。

相较于现有技术，本发明的硬质涂层由多层TiN层和SiCN层交替形成，具有多晶超晶格结构，存在超硬效应，耐磨性能好，而且在约800℃下使用不易氧化，具有较好的高温抗氧化性能。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的硬质涂层的剖视示意图。

图2为本发明较佳实施例的被覆件的剖视图。

主要元件符号说明

硬质涂层                10

纳米复合层              12

TiN层                   122

SiCN层                  124

基体                    20

结合层                  30

被覆件                  40

具体实施方式

请参阅图1，本发明较佳实施例的硬质涂层10包括一纳米复合层12，该纳米复合层12包括若干TiN层122和若干SiCN层124。所述TiN层122和SiCN层124交替排布。

所述TiN层122和SiCN层124可通过磁控溅射的方法形成。该TiN层122的层数可为200～250层，该SiCN层124的层数可为200～250层。每一TiN层122和与其相邻的SiCN层124的厚度之和大约为5～15纳米。该硬质涂层10的总厚度大约为2～5微米。

请参阅图2，具有上述硬质涂层10的被覆件40包括该硬质基体20、形成于该基体20的一结合层30及形成于该结合层30上的硬质涂层10。该硬质涂层10具有如上所述结构。该基体20的材质可以为高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、不锈钢、镁合金及铝合金等。该被覆件40可以为各类切削刀具、精密量具、模具、电子产品外壳及各种建筑装饰件等。

该结合层30为一钛金属层，其厚度为0.05～0.2μm，优选为0.1μm。该结合层30通过磁控溅射法沉积形成。该结合层30用于提高硬质涂层10与基体20之间的结合力。

具有上述硬质涂层10的被覆件40的制备方法，主要包括如下步骤：