[发明专利]一种刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种刀具表面Ti/TiN / MaN复合涂层，该复合涂层为三层，从刀具表面依次向外分别为Ti过渡层、TiN层和MaN层，其中Ti过渡层的厚度为50～200nm；TiN层的厚度为100～500nm； MaN层的厚度为2～5μm；其组织结构为纳米晶结构，在X射线衍射的（111）面衍射强度I低于400。 

2.根据权利要求1所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层，该复合涂层中MaN层中的Ma为(Al,Ti,Cr)，其复合涂层的表面硬度为22~33GPa，压痕等级为1~2级。

3.一种权利要求1所述刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法是先将待镀制的刀具清洗干燥后，置于镀膜室内按以下工艺步骤和条件进行镀制：

1）先对镀膜室抽真空至5.0×10^-3Pa，然后通入氩气，使镀膜机内总压强为2.5×10^-1～4.0×10^-1Pa，并控制功率7~9KW，对待镀制刀具加热60～150min；

2）在压强1.5×10^-1～2.5×10^-1Pa的氩气保护下，控制直流偏压-100~-200V，脉冲偏压-500~-800V，用功率为4~6KW的等离子清洗待镀制刀具15～30min； 

3）在氩气保护下，用等离子增强源加热，先以Ti作为蒸发源进行镀制，然后再通入氮气与Ti一起镀制；

4）在氩气保护下，维持等离子增强源运行，并用中频反应磁控溅射Ma复合合金材料，同时通入氮气进行反应镀制，然后冷却即可。

4.根据权利要求3所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法中第3）步镀制过渡层Ti、TiN的具体工艺条件为：

1）在压强为8×10^-2～1.5×10^-1Pa氩气保护下，用功率7.5～10KW的等离子增强源加热Ti蒸发源，控制直流偏压-100～-200V，脉冲偏压-300～-600V下镀制5～10min；

2）通入70~150sccm的氮气，继续与Ti蒸发源一起在功率7.5～10KW，控制直流偏压-100～-200V下镀制5～15min。

5.根据权利要求3或4所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法中第4）步镀制MaN耐磨层的具体工艺条件为：

用中频反应磁控溅射溅射Ma复合合金材料，其功率为3～5KW，溅射电流为3.0～8.0A，在通入氩气60～120sccm的同时通入30～80sccm的氮气，并在直流偏压-30～-80V镀制150～300min。

6.根据权利要求3或4所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法所用Ma复合合金材料即为Al_XTi_YCr_1-X-Y复合合金材料，该复合合金材料按互成90度配置四个，且成分相同，其铝钛铬原子比为50~70:20~30:10~20，纯度均为99.99%。

7.根据权利要求5所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法所用Ma复合合金材料即为Al_XTi_YCr_1-X-Y复合合金材料，该复合合金材料按互成90度配置四个，且成分相同，其铝钛铬原子比为50~70:20~30:10~20，纯度均为99.99%。

8.根据权利要求3或4所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法第4）步刀具镀膜后的冷却时间为70～120min。

9.根据权利要求5所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法中第4）步刀具镀膜后的冷却时间为70～120min。

10.根据权利要求7所述的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法中第4）步刀具镀膜后的冷却时间为70～120min。