[发明专利]具有硬质涂层的被覆件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有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TiN涂层的硬度和抗氧化性，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，有必要提供一种具有较高硬度、耐磨损的涂层的被覆件。

另外，还有必要提供一种上述被覆件的制备方法。

一种具有硬质涂层的被覆件，包括基体及形成于该基体上的结合层，该被覆件还包括形成于该结合层上的一复合层，该复合层包括多层碳化钛层和多层TiHfC_XN_Y层，TiHfC_XN_Y层中0＜X≤1，0＜Y≤1，所述多层碳化钛层和多层TiHfC_XN_Y层交替排布。

一种具有硬质涂层的被覆件的制备方法，包括以下步骤：

提供一待镀覆的基体；

将该待镀覆的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中心对称设置钛靶和钛铪合金靶；

在基体上溅射一结合层；

在结合层上交替溅射多层碳化钛层和多层TiHfC_XN_Y层，以形成一复合层，其中TiHfC_XN_Y层中0＜X≤1，0＜Y≤1，该多层碳化钛层和该多层TiHfC_XN_Y层交替排布。

上述被覆件包括由碳化钛层和TiHfC_XN_Y层交替排布而形成的复合层，每一碳化钛层和TiHfC_XN_Y层的厚度都是纳米级别(即几个至几十个原子厚度)。由于碳化钛层和TiHfC_XN_Y层的晶格参数等不相同，因此在碳化钛层和TiHfC_XN_Y层界面上存在着原子的错配，而原子错配是位错滑移的巨大障碍，会导致物质硬化(即超晶格硬化效应)，从而使得复合层整体具有较高的硬度。

附图说明

图1为本发明较佳实施例的被覆件的剖视示意图；

图2为用以制作图1中被覆件的镀膜机的俯视示意图。

主要元件符号说明

多靶磁控溅射设备    100

被覆件              10

基体                12

结合层              14

复合层              16

TiC层               162

TiHfC_XN_Y层          164

真空镀膜室          20

轨迹                21

钛靶                22

钛铪合金靶    23

具体实施方式

请参阅图1，本发明较佳实施例具有硬质涂层的被覆件10包括基体12、形成于基体12上的结合层14及形成于结合层14上的复合层16。

该基体12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。

该结合层14为一钛金属层，其厚度为0.05～0.2μm，优选为0.1μm。该结合层14用于提高复合层16与基体12之间的结合力。