[发明专利]WS2软涂层纳织构自润滑刀具及其制备方法

权利要求书

1.WS₂软涂层纳织构自润滑刀具，基体材料为高速钢或硬质合金，其特征是刀具前刀面刀—屑接触区带有纳织构，纳织构表面沉积有WS₂软涂层，WS₂软涂层与纳织构表面之间含有一层Zr过渡层。

2.WS₂软涂层纳织构自润滑刀具制备方法，其特征在于采用飞秒激光加工技术在刀具前刀面刀—屑接触区域加工出纳米级织构；然后用中频磁控溅射沉积+多弧离子镀法在纳织构刀具表面沉积一层Zr过渡层和WS₂软涂层，其制备方法为：

(一)在刀具表面加工纳米级织构

先将刀具基体材料抛光至镜面，去除表面污染层，依次放入酒精、丙酮中超声清洗各15min，然后采用飞秒激光加工技术在刀具前刀面刀—屑接触区域加工出外观为月牙洼形状，内部为条状沟槽的纳米级织构，槽宽为10～50nm，深度为5～20nm，槽间距为50～100nm；

(二)在纳织构刀具表面沉积软涂层

(1)前处理：将纳织构的刀具依次放入酒精、丙酮中超声清洗各15-20min，干燥充分后迅速放入真空室，真空室本底真空1.0×10^-2Pa，加热至150-200℃，开启旋转工件台，保温20-30min；

(2)离子清洗：通Ar气，其压力为1.5Pa，开启偏压电源，电压800V，占空比0.2，辉光放电清洗20min；偏压降低至200V，开启电弧源Zr靶，靶电流60A，溅射清洗2-4min；

(3)沉积Zr：调整Ar气压为0.5Pa，偏压降低至150V，Zr靶电流调为70A，多弧离子镀Zr 2-3min；

(4)沉积WS₂：停电弧源Zr靶，停止工件台的转动，并使刀具停留在WS₂靶的正前方，把偏压降至100V，开启离子源，再开中频磁控WS₂靶，把WS₂靶电流调为0.5A，然后每隔2min升高0.1AWS₂靶电流，直至WS₂靶电流升为1A；从溅射沉积WS₂开始每隔30min，调整一次偏压，先降低后升高，依次为100V，75V，50V，75V，100V；中频磁控溅射沉积WS₂ 120-150min；

(5)后处理：关闭WS₂靶，关闭偏压电源、离子源及气体源，保温30-40min，然后涂层结束。