[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

高切削速度、高进给速度、高可靠性、高精度和长寿命是目前刀具的发展方向，而不用或少用冷却液的干式切削技术，由于效率高，对环境污染小，正逐步成为切削技术发展的主流。但是这些技术对刀具涂层的性能提出了更高的要求，尤其是长时间的干式切削将导致刀具与被切削件接触温度迅速升至600-800℃以上，这些苛刻的条件要求涂层同时具有高硬度、低摩擦系数及优异的高温抗氧化性能。目前商业化较为成功的刀具涂层是TiAlN涂层，该涂层具有较好的高温抗氧化性能，能较大程度提高刀具表面硬度和耐磨性能。但是，普通的TiAlN涂层的HV硬度难以超过30GPa，抗氧化温度为800℃以下，已经不能很好的满足某些较高硬度材料的切削加工。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种具有具有硬质涂层的被覆件，该被覆件具有较高硬度、耐磨损及优良的高温抗氧化性能。

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，包括硬质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纳米硬质涂层，该纳米硬质涂层包括多层TiAlN层和多层SiN层，所述TiAlN层和SiN层交替堆叠，该纳米硬质涂层经交替沉积所述TiAlN层和SiN层后进行氮化热处理制得。

一种具有硬质涂层的被覆件的制备方法，包括以下步骤：

提供硬质基体；

提供一磁控溅射设备，将该硬质基体放入该磁控溅射设备的转架上，在该磁控溅射设备的真空室内相对设置钛铝合金靶及硅靶；

开启钛铝合金靶，在硬质基体上溅射一结合层；

同时开启钛铝合金靶和硅靶，以氮气为反应气体，在结合层上交替溅射多层TiAlN层和多层SiN层，以形成纳米硬质涂层，该TiAlN层和该SiN层交替堆叠；

在氮气气氛下对该纳米硬质涂层进行氮化热处理。

本发明的具有硬质涂层的被覆件包括纳米硬质涂层，该交替堆叠经交替沉积多层TiAlN层和多层SiN层后进行氮化热处理制得。由于SiN层自身具有很高的硬度和耐磨性能，加之交替堆叠的TiAlN层和SiN层之间存在多晶超晶格硬化效应，使得纳米硬质涂层整体具有较高的硬度。而且，该纳米硬质涂层经过氮化热处理后，将沉积过程中没来得及反应的金属粒子进一步氮化，进一步提高了涂层的整体硬度和耐磨性能。

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为本发明较佳实施例的被覆件的制备方法中所用磁控溅射设备示意图。

主要元件符号说明

被覆件              10

硬质基体            20

结合层              30

纳米硬质涂层        40

TiAlN层             42

SiN层               44

磁控溅射设备        1

真空室              2

真空泵            3

转架              4

钛铝合金靶        5

硅靶              6

气源通道          7

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包括硬质基体20、形成于硬质基体20上的结合层30、形成于结合层30上的纳米硬质涂层40。

该硬质基体20的材质可以为高速钢、硬质合金、陶瓷、不锈钢、镁合金及铝合金等。

该结合层30为一钛铝合金层，该结合层30中钛原子与铝原子个数比大约为1∶1。该结合层30的厚度可为0.05～0.2μm，优选为0.1μm，其用于提高纳米硬质涂层40与硬质基体20之间的结合力。